## POLA PERUBAHAN MONO DAN DIASILGLISEROL DALAM REAKSI ETANOLISIS MINYAK SAWIT MENTAH

## [Changing Pattern of Mono and Diacylglycerol during Ethanolysis Reaction of Crude Palm Oil]

## Asriani Hasanuddin, Mappiratu dan Gatot Siswo Hutomo
Staf Pengajar Fakultas Pertanian Universitas Tadulako, Kampus Kaktus Tondo, Palu
Diterima  29 Juni  2003 / Disetujui 29 Oktober 2003

## ABSTRACT
The changing pattern of mono and  diacylglycerol concentration as respon to reaction time during ethanolysis of crude palm oil was influenced by the ratio of ethanol/CPO. By using the ratio of 0.25-0.5, the changing pattern of MAG concentration followed the parabolic curve, while that of DAG. By using the ratio of ethanol/CPO  of 1.5, the change of MAG concentration followed polynomyal curve, while that of DAG followed hyperbolic curve. The changing pattern of MAG & DAG concentration during ethanolysis reaction of crude palm oil may be caused by difference of reactivity and position of fatty acid as well as reactivity of lipid group (TAG, DAG, and MAG).
Key words : Ethanolysis, monoacylglycerol, diacylglycerol, crude palm oil

## PENDAHULUAN
Mono  dan  diasilgliserol  termasuk  produk diversifikasi  minyak  yang  digunakan  sebagai  emulsifier dalam pengolahan pangan berlemak seperti margarin, keju, es  krim  dan  kacang  mentega  (Mettler  dan  seibel,  1995; Igoe  dan  Hui,  1996;  Elizabeth  dan  Boyle,  1997).  Krog (1990)  memprediksi  kebutuhan  mono  dan  diasilgliserol dalam pengolahan pangan pada era pasar global berkisar 132.000 ton/tahun.
Mono  dan  diasilgliserol  komersial  saat  ini  masih diproduksi  melalui  gliserolisis  minyak    secara    kimiawi, meskipun  telah  banyak  temuan  tentang  produksi  mono- diasilgliserol secara enzimatik. Faktor penyebabnya adalah waktu  reaksi  yang  relatif  lama.  (Elfman-Borjesson  dan Harrod, 1999; Irimescu et al., 2002; Watanabe et al., 2002). Produksi  mono-diasilgliserol  secara  kimiawi  melalui  reaksi gliserolisis  tidak  dapat  diterapkan  pada  minyak  sawit mentah yang bermaksud untuk menyelematkan komponen minor  (karoten  dan    tokoferol)    yang  berharga,  sebab gliserolisis  secara  kimiawi  berlangsung  pada  suhu  yang relatif  tinggi, antara 210 dan 240 o C (Sonntag, 1984). Oleh karena  itu  perlu  metode  produksi  secara  kimiawi  yang berlangsung  pada  suhu  rendah dengan  waktu  yang  relatif singkat.
Etanolisis  minyak  sawit  mentah  secara  terkendali mempunyai  peluang  untuk  diterapkan  dalam  proses produksi  mono-diasilgliserol  tanpa  mengorbankan  karoten dan tokoferol  yang ada. Untuk maksud tersebut diperlukan keterangan  tentang  pengendalian  reaksi.  Penelitian  ini
bertujuan  untuk  mempelajari  pola  perubahan  mono  dan diasilgliserol  terhadap  waktu  reaksi  pada  berbagai  nisbah etanol 95 % dengan minyak sawit mentah.

## METODOLOGI

## Bahan dan alat
Bahan  dasar  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah minyak sawit mentah (CPO) yang diperoleh dari PT. Pasang  Kayu,  Kabupaten  Donggala,  Sulawesi  Tengah. Bahan lain yang digunakan adalah bahan pembantu yang terdiri  atas  bahan  kimia  untuk  analisis  dan  bahan  kimia untuk  medium  reaksi.  Bahan  kimia  tersebut  mencakup: heksana,  dietil  eter,  asam  formiat,  gas  nitrogen,  natrium sulfat anhidrat, natrium hidroksida, plat TLC silika gel G 60 F 254, iodium kristal dan etanol 95 %.
Peralatan  yang  digunakan  mencakup  :    Neraca analitik,  oven  analitik,  mesin  kocok  (shaker),  hot  plate  , Chamber, rotari vakum evaporator dan alat – alat gelas lain yang umum digunakan dalam Laboratorium Kimia.

## Metode

## Reaksi etanolisis
Reaksi  etanolisis  dilakukan  mengikuti  cara  berikut. Minyak sawit mentah (CPO) dicampur dengan etanol 95 % yang mengandung natrium hidroksida 2 % atas dasar berat minyak  dalam  erlenmeyer  bertutup.  Rasio  etanol/CPO divariasi antara 0,25 dan 1,5 atas dasar volume per berat
(v/b)  dengan  selang  rasio  etanol/CPO  0,25  (v/b).  Reaksi berlangsung  di  atas  mesin  kocok  agitasi  200  rpm  pada suhu  ruang.  Pengamatan  terhadap  fraksi  masa monoasilgliserol  (MAG)  dan  diasilgliserol  (DAG)  dilakukan setiap  satu  menit  selama  8  menit.  Reaksi  dihentikan menggunakan larutan asam klorida 6 N secara stokiometri. Etanol  sisa  dipisahkan  dalam  corong  pemisah,  dicuci dengan  air  bebas  ion  sampai  lapisan  air  (lapisan  bawah) jernih.  Lapisan  atas  sebagai  produk  etanolisis  dibebaskan dari  air  terikut  menggunakan  natrium  sulfat  anhidrat. Produk etanolisis bebas air dianalisis kandungan MAG dan DAG  menggunakan  metode  Kromatografi  Lapis  Tipis Preparatif (modifikasi metode Mappiratu, 1999).

## Analisis MAG dan DAG
Analisis  komponen  MAG  dan  DAG  dalam  produk reaksi etanolisis dilakukan mengikuti cara Mappiratu (1999) yang  dimodifikasi.  Produk  reaksi  etanolisis  dalam  jumlah tertentu  ditotolkan  pada  plat  TLC  silika  gel  G  60  F254 dengan penotolan yang melebar (0,5 cm) dan memanjang (18  cm).    Plat  TLC  yang  telah  ditotoli  sampel  selanjutnya dielusi  dalam  chamber  dengan  eluen  campuran heksana/dietil eter/asam formiat  80 : 20 : 2 (v/v/v) selama 2,5 jam.  Noda  yang terpisah pada plat TLC ditampakkan menggunakan  penampak  noda  uap  iondium,  kemudian dikerik  dan  diekstraksi  menggunakan  pelarut  dietil  eter untuk  noda  MAG  dan  heksana/dietil  eter  1:1  (v/v)  untuk noda DAG.  Ekstrak yang diperoleh dibebaskan dari pelarut menggunakan  gas  nitrogen  yang  disempurnakan  melalui pemanasan dalam oven analitik suhu 100 o C (sampai berat ekstrak  konstan).    Ekstrak  yang  beratnya  telah  konstan ditimbang  dengan  timbangan  analitik,  kemudian  fraksi masa komponen MAG dan DAG ditentukan menggunakan
persamaan           : Berat MAG Fraksi masa (%) komponen MAG  =   ----------------- X 100 % Berat sampel
Berat DAG Fraksi masa (%) komponen DAG  =  ------------------ X 100 % Berat sampel

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  analisis  fraksi  masa  monoasilgliserol  (MAG) pada  berbagai  waktu  reaksi  dan  rasio  etanol  /  CPO (Gambar 1) menunjukkan fraksi masa MAG tertinggi (9,36 %)  terdapat  pada  waktu  reaksi  6  menit  dan  pada  rasio etanol/CPO 1 (v/b), sedangkan fraksi masa MAG terendah (3,05 %) ditemukan pada waktu reaksi 5 menit dan  pada rasio etanol/CPO  0,25 (v/b).
Telaah  pola  perubahan  MAG  dan  DAG  relatif  terhadap waktu reaksi memberikan keterangan pola perubahan MAG dan  DAG  berubah  dengan  berubahnya  rasio  etanol/CPO. Pada rasio etanol/CPO 0,25 dan 0,50 (v/b), pola perubahan MAG mengikuti kurva hiperbola, sedangkan DAG mengikuti kurva  parabola  (Gambar  3).  Waktu  reaksi  yang menghasilkan  MAG  minimum  sama  dengan  waktu  reaksi yang  menghasilkan  DAG  maksimum,  yaitu  pada  waktu reaksi 5 menit untuk rasio etanol/CPO  0,25 (v/b), dan pada waktu  reaksi  3  menit  untuk  rasio  etanol/CPO  0,5  (v/b). Keadaan  tersebut  menunjukkan  rasio  etanol/CPO  yang meningkat mempercepat pencapaian DAG maksimum dan MAG minimum atau meningkatkan laju reaksi pembentukan DAG dan penguraian MAG.
Gambar 1. Pola perubahan fraksi masa MAG terhadap perubahan waktu reaksi pada berbagai rasio etanol/CPO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu reaksi (menit) F ra k si m a sa M A G ( % ) 0.25 0.5 0.75 1
1.25 1.5
Gambar 2. Pola perubahan fraksi masa DAG terhadap perubahan waktu reaksi pada  berbagai rasio etanol/CPO
Gambar 3. Pola perubahan MAG dan DAG terhadap waktu reaksi pada rasio etanol/CPO 0,25 dan 0,5 (v/b)
Pola  perubahan  MAG  yang  mengikuti  kurva hiperbola  dan  pola  perubahan  DAG  yang  mengikuti  kurva parabola  memberikan  indikasi  laju  reaksi  etanolisis  DAG dan  MAG  berubah  arah  terhadap  waktu  reaksi.  Indikasi tersebut berpedoman pada reaksi etanolisis minyak seperti tersaji  pada  Gambar  4  (Fillieres  et  al.,  1995).  Dengan berpedoman  pada  reaksi  tersebut,  etanolisis  DAG  lebih lambat  dibandingkan  etanolisis  TAG  pada  waktu  reaksi antara 1 dan 5 menit dengan rasio etanol/CPO  0,25 (v/b),
sehingga  DAG  meningkat  pada  daerah  waktu  reaksi tersebut.  Sebaliknya  etanolisis  DAG  berjalan  lebih  cepat dari etanolisis TAG pada daerah waktu reaksi antara 5 dan 8  menit,  sehingga  pada  daerah  itu,  DAG  mengalami penurunan. Hal yang sama terjadi pada penggunaan rasio etanol/CPO 0,50 (v/b) didaerah waktu reaksi antara 1 dan 3 menit  (DAG  meningkat),  antara  3  dan  8  menit  saat  DAG menurun.
0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu reaksi (menit) F ra k si m a sa D A G ( % ) 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 0 5 10 15 20 25 30 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu reaksi (menit) Fr ak si m as a D AG (% ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Fr ak si m as a MA G (% ) 0.25 0.5 0.25 0.5

## OR 1 OH
OR 2 +     C2H5OH NaOH OR 2 +     C2H5OR 1 OR 3 Etanol                                                             OR 3 Etil ester TAG

## OH OH
OR 2 +  C2H5OH NaOH OR2        +    C2H5OR 3
OR 3 OH DAG MAG
OH                                                                                              OH
OR 2 + C2H5OH NaOH OH + C2H5OR 2

## OH OH
MAG                                                                                         Gliserol
Gambar 4. Tahap reaksi umum etanolisis minyak
Penurunan MAG pada waktu reaksi antara 1 dan 5 menit  dengan  rasio  etanol/CPO    0,25  (v/b)  memberikan keterangan  pada  daerah  tersebut,  etanolisis  MAG berlangsung  lebih  cepat  dibandingkan  dengan  etanolisis DAG. Akan tetapi pada waktu reaksi antara  5 dan 8 menit, etanolisis  MAG  berlangsung  lebih  lambat  dibandingkan etanolisis  DAG,  sehingga  MAG  mengalami  peningkatan. Demikian halnya pada penggunaan rasio etanol/CPO 0,50 (v/b), perbedaannya hanya terletak pada waktu reaksi saat laju etanolisis berubah.
Pencapaian  DAG  maksimum  dan  MAG  minimum pada waktu reaksi 3 dan 5 menit merupakan waktu reaksi saat laju etanolisis DAG sama dengan laju etanolisis TAG dan MAG (r DAG = r TAG = r MAG ). Dengan demikian pada waktu reaksi 3 menit untuk rasio etanol/CPO 0,5 (v/b) dan 5 menit untuk rasio etanol/CPO 0,25 (v/b) merupakan waktu reaksi kesetimbangan etanolisis minyak sawit mentah.
Perubahan  laju  reaksi  etanolisis  DAG  dan  MAG pada daerah waktu reaksi 1 dan 8 menit diduga disebabkan oleh  perubahan  asam  lemak  pada  posisi  reaktif  dan perubahan proporsi kelompok lipida (TAG, DAG dan MAG) dalam  sistem  reaksi.  Asam  lemak  rantai  pendek  lebih reaktif  dibandingkan  asam  lemak  rantai  panjang,  asam lemak  pada  posisi  1  dan  3  dalam  TAG  lebih  reaktif dibandingkan  pada  posisi  2.  Demikian  pula  asam  lemak pada  posisi  1  lebih  reaktif  dibandingkan  pada  posisi  2 dalam  molekul  DAG.  MAG  lebih  reaktif  dibandingkan dengan  DAG  dan  TAG,  sedangkan  DAG  lebih  raktif dibandingkan  TAG.  Berdasarkan  kereaktifan  tersebut, diduga  pada  awal  reaksi,  asam  lemak  yang  reaktif  dan
terletak pada posisi yang reaktif dalam molekul TAG, yang mengalami etanolisis dengan laju reaksi yang relatif tinggi. Ketika  asam  lemak  tersebut  telah  habis  teretanolisis,  laju reaksi etanolisis TAG menurun lebih rendah dibandingkan dengan laju etanolisis DAG.
Peningkatan  rasio  etanol/CPO  0,75  sampai  1,25 (v/b),  DAG  mengalami  penurunan    relatif  terhadap  waktu reaksi , sedangkan MAG mengalami perubahan mengikuti pola  kurva  parabola  (Gambar  5).  Keadaan  tersebut menjelaskan  laju  reaksi  etanolisis  DAG  meningkat  pada peningkatan substrat etanol yang lebih tinggi dibandingkan dengan  laju  reaksi  etanolisis  TAG.  Pada  penggunakan rasio  etanol/CPO  0,5  (v/b),  DAG  mencapai  optimum  pada waktu  reaksi  3  menit,  sedangkan  pada  rasio  etanol/CPO 0,75  (v/b)  tidak  terdapat  kondisi  optimum.  Keadaan tersebut  memberikan  keterangan  etanolisis  CPO  untuk tujuan  produksi  DAG  tidak  dapat  berlangsung  pada substrat etanol yang relatif tinggi, yang mengandung katalis natrium hidroksida 2 % atas dasar berat minyak.
Pada  Gambar  5  teramati  pembentukan  MAG mencapai  optimum  pada  waktu  reaksi  3,  5  dan  6  menit pada  rasio  etanol/CPO  berturut-turut  1,25,  0,75  dan  1,0 (v/b).  Keadaan  tersebut  menjelaskan  perilaku  MAG terhadap  reaksi  etanolisis  relatif  berbeda  dengan  DAG. Pada MAG, peningkatan substrat etanol tidak selalu diikuti dengan  peningkatan  laju  reaksi,  sebab  waktu  reaksi  yang menghasilkan  MAG  optimum  pada  rasio  etanol/CPO  0,75 (v/b) relatif lebih cepat (5 menit) dibandingkan dengan rasio etanol/CPO 1,0 (v/b) yang mencapai optimum pada waktu reaksi 6 menit (terjadi peningkatan waktu reaksi 1 menit).
0 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu reaksi (menit) Fr ak si m as a D AG (% ) 0 2 4 6 8 10 Fr ak si m as a MA G (% ) 0.75 1 1.25
0.75 1 1.25
Gambar 5. Pola perubahan MAG dan DAG terhadap waktu reaksi pada rasio etanol/CPO antara 0,75 dan 1,25 (v/b)
Peningkatan  rasio  etanol/CPO  ke  arah  yang  lebih tinggi, yaitu 1,5 : 1 (v/b), DAG mengalami perubahan yang mengikuti  pola  kurva  hiperbola,  sedangkan  MAG cenderung  meningkat  pada  waktu  reaksi  yang  lebih  lama (Gambar  6).  Keadaan  tersebut  memberikan  gambaran pada  substrat  etanol  yang  relatif  tinggi,  perbedaan  laju reaksi  etanolisis  DAG  dengan  TAG  cukup  tinggi  pada waktu  reaksi  yang  relatif  singkat,  sedangkan  pada  waktu reaksi yang relatif lama, laju reaksi etanolisis DAG menurun hingga  dibawah  laju  reaksi  etanolisis  TAG.  Fenomena tersebut  terjadi  pada  waktu  reaksi  antara  1  dan  4  menit (laju  reaksi  DAG  sangat  tinggi)  dan  pada  waktu  reaksi  di atas  6  menit  (laju  etanolisis  DAG  lebih  rendah  dari  TAG). Pada  waktu  reaksi  antara  4  dan  6  menit,  terjadi kesetimbangan reaksi etanolisis  antara DAG dengan TAG, sebab pada daerah tersebut DAG relatif tidak berubah.
Telaah  tentang  fraksi  masa  mono-diasilgliserol  (M- DAG)  pada  berbagai  waktu  reaksi  dan  rasio  etanol/CPO menunjukkan  fraksi  masa  M-DAG  tertinggi  (35,11  %  ) terdapat  pada  waktu  reaksi  1  menit  dengan  rasio etanol/CPO  0,75  (v/b),  sedangkan  fraksi  masa  terendah (11,07  %)  ditemukan  pada  waktu  reaksi  8  menit  dengan rasio  etanol/CPO  1,25  (v/b).  Keadaan  tersebut  sejalan dengan  fraksi  masa  DAG  tertinggi,  sedangkan  MAG  pada kondisi tersebut relatif rendah (5,56 %), mendekati separuh dari nilai fraksi masa MAG tertinggi (9,36 %). Demikian pula nilai terendah M-DAG sejalan dengan nilai terendah DAG, akan  tetapi  tidak  sejalan  dengan  MAG.  Kondisi  tersebut menjelaskan  DAG  dapat  menjadi  acuan  dalam  upaya produksi  M-DAG  melalui  reaksi  etanolisis  minyak  sawit mentah.
Gambar 6. Pola perubahan MAG dan DAG terhadap waktu reaksi pada rasio etanol/CPO 1,5 (v/b
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 1 2 3 4 5 6 7 8 Waktu reaksi (menit) Fr ak si m as a D AG (% ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Fr ak si m as a MA G (% ) 1.5 1.5

## KESIMPULAN
Pola  perubahan  monoasilgliserol  dan  diasilgliserol terhadap  waktu  reaksi  dipengaruhi  oleh  rasio  etanol/CPO. Pada  rasio  etanol/CPO  yang  meningkat,  pola  perubahan DAG  berubah  dari  pola  yang  mengikuti  kurva  parabola pada daerah rasio 0,25 – 0,5 menjadi pola kurva linier pada daerah  rasio  0,75  –  1,25  dan  pada  rasio  etanol/CPO  1,5, pola  perubahan  DAG  mengikuti  kurva  hiperbola.  Pola perubahan MAG berubah dari   pola yang mengikuti kurva hiperbola pada daerah rasio etanol/CPO 0,25 – 0,5 menjadi pola  yang  mengikuti  bentuk  kurva  parabola  pada  daerah rasio  0,75  –  1,25,  dan  pada  rasio  etanol/CPO  1,25  (v/b), pola  perubahan  MAG  cenderung  mengikuti  bentuk  kurva linier.
Fraksi  masa  mono-diasilgliserol  (M-DAG)  tertinggi (35,11 %) sejalan dengan fraksi masa DAG tertinggi (29,55 %),  sedangkan  fraksi  masa  MAG  tidak  sejalan  dengan fraksi  masa  M-DAG.  Demikian  pula  fraksi  masa  M-DAG terendah  (11,07  %)  sejalan  dengan  fraksi  masa  DAG terendah  (7,14  %),  sedangkan  fraksi  masa  MAG  tidak sejalan dengan fraksi masa terendah M-DAG.

## DAFTAR PUSTAKA
Elfman-Borjesson, L. dan M. Harrod.  1999. Synthesis of monoacylglycerol  by  glycerolysis  of  rapeseed  oil using  immobilized  lipase.    J.  Am.  Oil  Chem.  Soc. 76 : (9) 701 – 707.
Fillieres,  R.,  B.B.  Mlayah  dan  M.  Delmas.    1995 .
Ethanolysis  of  repeseed  oil  :  Quantitation  of  ethyl esters, mono-, di-, and triglycerides and glycerol by high-performance  size-exclusion  chromatography. J. Am. Oil Chem. Soc. 72 : (4) 427 – 432.
Elizabeth  dan  Boyle.    1997. Monoglycerides  in  Food System  :  Current  and  Future  Uses.  Food  Tecnol. Vol 51 no. 8.
Irimescu, R, Y. Iwasaki dan C. T. Hou.  2002 .  Study of TAG ethanolysis to 2-MAG by immobilized Candida antarctica lipase  and  synthesis  of  symmetrically structured TAG. J.Am.Oil Chem.Soc. 79 (9): 879 – 883.
Igoe,R.S.  dan  Y.H.Hui.    1996 .    Dictionary  of  food ingredients. Chapman dan Hall. New  York.
Krog, N.J. 1990. Food Emulsifier and Their Chemical and Physical  Properties.  In  Food  Emulsion,  (Ed)  K. Larsson and S.E. Friberg, P. Marcel Dekker, New York.
Mappiratu,    1999. Penggunaan  Biokatalis  Dedak  Kasar dalam Biosintesis Antimikroba Monoasilgliserol dari Minyak Kelapa. Disertasi  Pascasarjana IPB, Bogor
Mettler,E dan W. Seibel.  1995. Optimizing of rye bread recipes  containing  mono-diglyceride,  guar  gum, and  carboxymethylcellulosa  using  a  maturograph and  use  ovenrise  recorder.    Cereal  Chem. 72(1):109 – 115.
Sonntag,  N.O.V.    1984 .    New  Developments  in  the  fatty acid  industry  in  America.  J.Am.Oil  Chem.Soc.  61 (2): 229 – 232.
Watanabe,  Y.,  Y.  Shimada,  Y.  Ymauchi-Sato,  M.  Kasai, T. Yamamoto, K. Tsutsumi, Y. Tominaga dan A. Sugihara.    2002. Synthesis  of  MAG  of  CLA  with
Penicillium camembertii lipase. J.Am.Oil
Chem.Soc. 79 (9): 891 – 896.