Potensi Limbah Ulat Sutera sebagai Bahan Baku Biodegradable Surfaktan
Potential of Waste As Raw Silk Worm Biodegradable Surfactant
Ery Fatarina P* ) , Mega Kasmiyatun, MF. Sri Mulyaningsih, T.Da Silva Jurusan Teknik Kimia Universitas 17 Agustus 1945, Semarang
*) Email: ery_fatarina@yahoo.co.id

## ABSTRACT
Silkworm pupa is byproducts of silkworm farms are not fully utilized. This study aims to assess the  potential  silkworm  waste  as  a  raw  material  surfactant  "biodegradable".  Silk  pupa  oil  has 43.70% triglyceride. The characterisation by the spectra FTIR showed the degradation results in wavelength 1050-1300 cm -1 and 1690-1760 cm -1 indicated the consecutive C‒O and C=O group of alcohol/ether/carboxylic acids/esters, and the wave number 2500-2700 cm -1 indicated the presence of  O‒H  groups of the carboxylic  acid  with  hydrogen  bonds.  GC-MS  analysis  showed the components of palmitic acid β-monogliseride, α-monopalmitin, palmitic chloride acid, oleic acid, linoleic  acid  chloride.  FTIR  spectra degradation  products  Mono-diglyceride provide  distinctive peaks that appear at wavelength 1041.56 cm -1 and 3659.61 cm -1 that showed group C-OH and OH, respectively. The  performance  test  results of surfactant  to  the  benzene-water  system  showed  no effect  of  surfactant  that  is  as  an emulsifier.  Silk  pupa  oil  contains  components  that  can  be converted into a surfactant "biodegradable".
Keywords : silkworm pupa, surfactant, glycerolysis, monoglyceride.

## PENDAHULUAN
Data  Kementerian  Kehutanan  menunjukkan, saat  ini  limbah  pupa  ulat  sutra  mencapai 300.000  kilogram  per  tahun  terbuang  sia-sia (Anonim,2013  ). Pupa  ulat  sutera  ( Bombyx mori ) merupakan salah satu produk sampingan dalam  peternakan  ulat  sutera  .Pupa  adalah bagian isi dari kokon  yang  merupakan produk sampingan  serikultur.  Pupa  berbentuk  oval, bersegmen-segmen, bewarna  coklat  keemasan, dan bertekstur lembek dan kenyal.(Yang X, et al., 2004). Monogliserida / monoasilgliserol merupakan senyawa kimia penting dari turunan komeresial  yang  digunakan  dalam  industri makanan,  kosmetik,  farmasi,  pelumas.
Monogliserida  digunakan  dalam  banyak aplikasi  sebagai  surfaktan,  terutama  sebagai emulsifier dalam proses produksi bahan pangan berlemak  seperti  margarine,  mentega  kacang, roti,  biskuit  dan  es  krim.Secara  keseluruhan, kelompok  surfaktan  ini  sangat  penting digunakan  dalam  industri  makanan,  dimana 75%  dari  total  produksi  pengemulsi (Tirto,
2007). Kebutuhan monogliserida sebanyak 132.000  ton/tahun  masih  dipenuhi  dari  impor, sehingga  monogliserida  mempunyai  nilai ekonomi yang baik. Di Indonesia, monogliserida  dibuat  dari  senyawa  gliserida yang  banyak  terdapat  di  minyak  atau  lemak dengan  gliserol  dan  sebagai  bahan  dasarnya adalah minyak sawit.
Sumber minyak atau lemak dapat diperoleh dari  nabati  seperti  kelapa  sawit,  kacang- kacangan  dan  tumbuhan  lain.  Sumber  minyak atau  lemak  dari  hewan    diperoleh  dari  hewan mamalia  dan    hewan  laut  (Ketaren,  1986), hewan jenis serangga seperti ulat sutera masih belum  banyak  kajian  akan  kemanfaatannya. Limbah  dari  pengolahan  Pusat  Sutera  Alam (PSA) Regaloh di Pati adalah pupa sutera yang sudah diambil kokonya untuk produksi benang sutera.
Monogliserida  dapat  disintesis dari trigliserida melalui berbagai proses.Pada reaksi gliserolisis,  trigliserida  (TG)  direaksikan dengan  gliserol  membentuk  monodigliserida (MG)  dan  digliserida  (DG).  Secara  umum reaksi  gliserolisis  TG  adalah  sebagai  berikut  : (Tirto, 2007).
Reaksi gliserolisis akan berjalan lambat jika dilakukan    tanpa  adanya  katalis.  Reaksi  dapat dijalankan  dengan  adanya  katalis  asam  atau basa.  Sejak  tahun  1946  reaksi  gliserolisis dilakukan oleh Bailey dan Feuge (Bailey,2005)  dengan  menggunakan  katalis alkali (NaOH) dalam kinetika kimianya. Reaksi gliserolisis menggunakan katalis basa biasanya berjalan  lebih cepat  (Kimmel,  2004),  tetapi suhu reaksi yang digunakan cukup tinggi yaitu 220-250 0 C.    Pada  tahun  2002,  Archer  Daniels Midland  melakukan  reaksi  gliserolisis  dengan katalis  CH 3 COOK.  Selain  itu,  monogliserida juga  dapat  disintetisa  dengan  menggunakan enzim  lipase  dari  gliserol  dan  asam  lemak bebas  dengan  perolehan  yang  besar.( Watanabe, 2004), kelemahannya adalah  harga enzim cukup mahal dan enzim rentan terhadap suhu tinggi  maksimum 30 o C. (Kaewthong W. et.al. , 2003). Katalis lain  yang bisa digunakan adalah  MgO  yang  bisa  memberikan  konversi hingga  97%.  Kelebihan  lain  dari  MgO  adalah mudah  dipisahkan  dari  produk  karena bentuknya  padat.  (Corma  A. et  al. ,  1997). Penelitian  ini  dilakukan  dalam  skala laboratorium  secara  batch,dengan  tujuan mengkaji  potensi  limbah  pupa  sutera  sebagai alternativ bahan baku surfaktan “ biodegradable ” jenis monogliserida berdasarkan sifat dan karakteristiknya.

## METODE
Alat dan Bahan Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah minyak pupa sutera diperoleh dengan mengekstraksi pupa  sutera  kering  yang  didapatkan  dari PSA Regaloh  Pati menggunakan  ekstraktor  dan  solvent benzene  teknis.  Bahan  kimia  pendukung  pelarut  n- butanol  ,  katalis  MgO  diperoleh  dari  distributor bahan kimia “CV. Jaya Sentosa” Semarang.
Peralatan  penelitian  yang  digunakan  antara  lain motor  pengaduk,pendingin  balik,  labu  leher  tiga, thermometer,  termokontrol,  pemanas,  klem,  statif dan  bejana  air.  Rangkaian  alat  penelitian  disajikan pada Gambar 1.
Gambar 1. Alat penelitian (Dok.Penelitian, 2015)

## Prosedur Penelitian
Proses gliserolisis  yaitu  menimbang 100 gr minyak pupa  sutera,  gliserol,  dan  MgO  dan  mengambil volume  solvent  (n-butanol)  sesuai  variabel  yang telah ditentukan. Memasukkan minyak pupa sutera, gliserol, dan n-butanol ke dalam labu leher tiga yang telah  dilengkapi  dengan  pendingin  balik, thermometer  dan  motor  pengaduk  lalu  dipanaskan. Pada  saat  suhu  operasi  telah  mencapai 70,75,80,85,90  dan  95 o C,  masukkan  katalis  MgO sesuai  variabel  yang  telah  ditentukan  ke  dalam reaktor,  waktu  reaksi  (t 0 )  dihitung  setelah  katalis MgO  dimasukkan.  Suhu  dijaga  konstan  dengan menggunakan  thermokontrol.  Setelah  4  jam,  proses dihentikan  dan  didiamkan  selama  24  jam  untuk mengendapkan  katalis  MgO.    Pemisahan  katalis dilakukan  dengan  cara  dekanter,  pemisahan  produk dengan  pelarut  dan  sisa  gliserol  dilakukan  dengan labu  pemisah.  Kemudian  produk  dianalisis  untuk mengetahui  kadar monogliserida,  digliserid,  sisa trigliserida  dan  gliserol  bebas dengan methode  of Analysis AOAC ( Association of analytical chemist ) dan    dianalisis  menggunakan  FTIR  dan  GCMS untuk mengetahui komponen penyusunnya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  analisis  minyak  pupa  sutera mengandung  20,12%    monogliserida,  32,78% digliserida,
dan 43,70% trigliserida.
Berdasarkan  penelitian  Purwaningtyas,  2009, minyak sawit mengandung 32,70% trigliserida dan  menjadi  bahan dasar  pembuatan  berbagai surfaktan.
Analisis  khromatogram  minyak  pupa menunjukkan  adanya  komponen  Palmitic  acid β-monogliceride;  α-monopalmitin; Palmitic acic  chloride;  Oleic  acid;  α-monoolein;  β- monoolein;  linoleic  acid  chloride.  Hasil tersebut  menunjukkan  adanya  asam  lemak yang  dimungkinkan  bisa  diubah  menjadi surfaktan.  Gambar  2  menunjukkan  spectra minyak pupa.
Gambar  2.  Spektra  FTIR  minyak pupa  sutera ( Purwaningtyas EF, et al. , 2014)
Hasil analisis menggunakan FTIR menunjukkan    bahwa    :  muncul  puncak  pada angka  gelombang  1050-1300  cm-1  yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-O alcohol/eter/  asam  karboksilat/  ester;  muncul puncak pada  angka gelombang 1690-1760 cm- 1  yang  kemungkinan  menunjukkan  adanya gugus  C=O  aldehid/  keton/  asam  karboksilat/ ester  ;  dan    muncul  puncak  pada  angka gelombang 2500-2700 cm-1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus O-H asam  karboksilat  dengan  ikatan  hydrogen  . Puncak gelombang yang muncul menunjukkan adanya  gugus-gugus  asam  lemak    yang dimungkinkan  bisa  dikonversi  menjadi surfaktan. Hasil  analisis  FTIR  dari  surfaktan yang dihasilkan ditunjukkan pada Gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. Spektra  FTIR  mono-digliserida berbasis  minyak  pupa  sutera (Purwaningtyas EF, et al. , 2014)
Spektra  FTIR  hasil  degradasi  Mono- digliserid  menunjukkan  puncak-puncak  khas yang  muncul  pada  bilangan  gelombang 1041,56  cm-1  menunjukkan  adanya  gugus  C-
OH  dan  3659,61  cm-1  menunjukkan  adanya gugus OH (Hamid SBE,dkk, 2004). Hasil  optimasi  antara  suhu  terhadap konversi trigliserid (TG)  yang terubah menjadi mono-digliserid ditunjukkan pada gambar 4 di bawah ini. Gambar 4. Grafik  hubungan  suhu  terhadap konversi TG Konversi  bertambah  besar  seiring  dengan naiknya  suhu  gliserolisis,  konversi  tertinggi diperoleh pada suhu 900C yaitu 70,94 %. Pada suhu 950C konversi mengalami penurunan, hal ini  disebabkan  karena  kemampuan  solvent menurun  dan  jumlah  gliserol bebas  yang semakin rendah (Tirto, 2007).
Hasil  unjuk  kerja  surfaktan  pada  system benzene-air  memberikan  hasil  adanya  efek emulsifier  pada  sistem  yang  ditambahkan surfaktan  dari  minyak  pupa  sutera.  Seperti terlihat pada gambar 5 berikut.
Gambar 5. Sistem benzene-air (A = tanpa surfaktan; B = dengan penambahan surfaktan)

## KESIMPULAN
Pupa  sutera  memiliki  kandungan  lemak  43,70 %.  Analisis minyak pupa sutera menggunakan GCMS menunjukkan adanya asam lemak yang dimungkinkan  bisa  diubah  menjadi  surfaktan. Analisa  minyak  pupa  sutera  menggunakan FTIR memberikan spektra hasil degradasi pada angka  gelombang 1050-1300 cm -1 yang kemungkinan menunjukkan adanya gugus C-O alcohol/eter/  asam  karboksilat/  ester  , angka gelombang 1690-1760 cm -1 yang kemungkinan menunjukkan  adanya  gugus  C=O  aldehid/ keton/  asam  karboksilat/  ester  ,  dan angka gelombang 2500-2700 cm -1 yang kemungkinan menunjukkan  adanya  gugus  O-H  asam karboksilat  dengan  ikatan  hydrogen. Spektra FTIR hasil degradasi Mono-digliserid menunjukkan  puncak-puncak  khas  yang muncul pada bilangan gelombang 1041,56 cm -1
menunjukkan adanya gugus C-OH dan 3659,61 cm -1 menunjukkan  adanya  gugus  OH.  Dengan demikian  maka  minyak  pupa  sutera  yang diperoleh  dari  limbah  ulat  sutera  berpotensi sebagai bahan baku surfaktan “ biodegradable ” yaitu mono-digliserid..
Ucapan Terima Kasih DIPA  DIKTI  Tahun  Anggaran  2015  batch  I yang telah mendanai penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
Alton, E. B., Daniel, S., Marvin, W. F. (2005) : Bailey’s  Industrial  Oil  and  Fats  Product, 6th  edition , Vol.1,  A  John  Wiley  &  Sons, Inc., Publication. Anonim. (2013). Protein  Tinggi  Dari Serangga , www.sains.kompas.com , 26 Juli 2015. Corma, A. S., Iborra, S., Miquel, J. P. (1997). Catalyst  for  The  Production  fine Chemicals-Production of Food Emuslsifiers, Monoglycerides,by Glycerolysis of a Fats Solid Base Catalysts , Journal of Catalysia, Vol. 173, pp. 315-321.
Daniel.  (2011). Sintesis  Surfaktan  Digliserida Monogliserida  Melalui  Gliserolisis  Metil Kaprat , Jurnal Kimia Mulawarman , Vol.8
(2),  Kimia-Fakultas  MIPA  Universitas Mulawarman, ISSN: 1693-5616.
Hamid, S. B. E., Abdullah, F. S., Ariyanchira,
S., Mifsud, M., Ibbora, S., and  Corma, A.
(2004). Polyoxyethylene  Esters  of  Fatty acids:  An  Alternative  Synthetic  Route  for
High Selectivity of Monoesters, Journal  Of
Heterogenous  And  Bio  Catalyst  In Commodity  And  Fine  Chemical  Syntetis , Vol.97, pp. 271-276, Elsivier, www.scienceDirect , 26 Juli 2015. Holmberg, K., Johnsson, B., Kronberg, B., and Lindman,  B. (2004). Surfactans  and Polymers  in  Aqueous  Solotion,  2 nd edition , John Wiley & Sons Inc. USA.
Ketaren, S.  (1986).
Pengantar  Teknologi Minyak  Dan  Lemak  Pangan,  edisi  1 , Jakarta: Universitas Indonesia.
Kimmel, T. (2004). Kinetic  Investigation  of The Base – Catalyzed Glycerolysis of fatty Acid Methyl Ester , Genehmigte Dissertation, Technischen University Berlin, Berlin, Germany. Wiphum, K.,  Sarote, S., Poonsuk, P., Aran H. K.  (2003). Continous  Production  of
Monoacylglycerols  by  glicerolysis  of  Palm olein  with  immobilized  Lipase ,  Journal  of Process Biochemistry, Elsivier, Vol.40, pp.
1525-1530. Purwaningtyas,  E.  F.  (2009). Pembuatan Surfaktan Polyoxyethylene Mono- digliserida  dari  Minyak  Sawit  dengan Proses Gliserolisis dan Etoksilasi : Kajian
Parameter  Proses ,  Program  Magister Teknik Kimia, UNDIP, Semarang. Tirto, P. dan Maria, M. S. (2007). Pembuatan
Monogliserida ,  Jurnal  Teknik  Kimia Indonesia, Vol.6 (3), pp. 689-697. Watanabe, T. (2004). Diacylglicerols Production  in  a  Packed  bed  bioreactor ,
Elsivier Sciences.
Yang, X., Huang, L., Hu, J., dan Li, T. (2004).
Effects  of  Silk  Worm  pupa  oil  On  serum Lipids  Anp  Platelet  Function    in  Rats, Article  in  Chinese,  Departement  of Nutrition  And  Hygienei ,Tongji  Medical College  of  Hungzhong  University  of Science And Technology, Wuhan, China.