Indonesian Sugar Research Journal Volume 4 No 4 page: 30-42 p-ISSN: 2775-2100 e-ISSN: 2798-5415

## Sintesis dan Karaktersisasi Ester Sukrosa Asam Lemak sebagai Surfaktan

## Synthesizing and Characterization of Fatty Acid Sucrose Ester as Surfactant
Simping Yuliatun 1) , Ghufron Bisri Mustofa 2) dan Reza Rodhatul Janah 2 )
1) Pusat Penelitian Perkebunan Gula Indonesia, Pasuruan
2) Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Alamat korespondensi, Email: simping7@gmail.com

## ABSTRAK
Surfaktan  ester  sukrosa  asam  lemak  (ESAL)  bersifat biodegradable dan  banyak  digunakan dalam  bidang  makanan,  kosmetik  dan  produk  pembersih  karena  dapat  bertindak  sebagai pengemulsi,  pembusa  dan  agen  dispersan.  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui karakteristik produk ESALyang disintesis menggunakan jenis katalis yaitu basa karbonat serta pengelmulsi kalium asam lemak. Proses sintesa surfaktan ini diawali dengan pembuatan ester metil asam lemak (EMAL) dari minyak sawit, selanjutnya dilakukan reaksi trans esterifikasi antara EMAL dengan sukrosa dan ditentukan derajat esterifikasinya. Reaksi ini menggunakan variasi perlakuan jenis pengemulsi berupa kalium palmitat dan kalium stearat, serta jenis katalis berupa  K 2 CO 3 dan  Na 2 CO 3 .  Tiap  perlakuan  dilakukan  dengan  3  kali  ulangan.  ESAL  yang dihasilkan  dikarakterisasi  untuk  parameter  derajat  esterifikasi,  tegangan  permukaan, konsentrasi  misel  kritis  (KMK)  dan  kesetimbangan  hidrofilik  lipofilik.  Hasil  penelitian menunjukkan  ESAL  yang  diperoleh  sebesar  14,73%  dengan  derajat  esterifikasi  sebesar 12,74±0,51%  pada  penggunaan  katalis  kalium  karbonat  dan  pengemulsi  kalium  stearat. Karakter surfaktan ESAL dari kombinasi penggunaan katalis kalium karbonat dan pengelmulsi kalium  stearat  adalah  tegangan  permukaan  10,68±0,51  dyne/cm,  konsentrasi  misel  kritis (KMK) kritis 15,0±0,2 ppm, nilai kesetimbangan hidrofilik-lipofilik sebesar 17,58.
Kata kunci :  surfaktan, ester sukrosa asam lemak, katalis, pengemulsi

## ABSTRACT
Biodegradable surfactants  of  fatty acid  sucrose ester  (FASE) are  widely used on food, cosmetics, and cleaning agents as emulsifier, foaming agent and dispersant.  The objective of this research is to characterize sucrose ester fatty acid surfactant produced which synthesized by a process in which sucrose is reacted with a fatty acid methyl ester, in particular the fatty acid methyl ester, in the presence of a transesterification catalyst, as an alkali carbonate and an emulsifier alkali metal fatty acid. The treatments were repeated three times. The design used was a completely randomized with 2 factors, there were transesterification catalyst (K 2 CO 3 and Na 2 CO 3) and the emulsifier (potassium stearate and potassium palmitate). The results showed that  the  highest  yield  value  was  found  in  K 2 CO 3 catalyst  and  potassium  stearate  emulsifier. Character  of  sucrose  ester  fatty  acid  surfactant  were  surface  tension,  critical  micelle concentration and hydrophilic lipophilic. The results showed that yield of sucrose ester fatty acid  using  potassium  carbonate  as  catalyst  and  potassium  stearate  as  emulsifier  obtained 14,73% and degree of  esterification  12,74±0,51%. Characters of  surfactant of  sucrose ester fatty  acid  were  surface  tension  10,68±0,51  dyne/cm, critical  micelle  concentration  15,0±0,2 ppm and hydrophilic lipophilic balance 17,58.
Keywords : surfactant, sucrose ester, catalyst, emulsifier

## PENDAHULUAN
Surfaktan adalah sekelompok molekul  amfifilik  yaitu  memiliki  domain hidrofobik  dan  hidrofilik  (Nagtode et  al ., 2023), memiliki kemampuan untuk mengurangi  tegangan  permukaan  antara dua  permukaan  atau  antarmuka.  Adanya surfaktan bila ditambahkan cairan cenderung  mengumpul  di  permukaan dengan bagian hidrofiliknya menghadap ke air dan bagian hidrofobiknya menjauhi air. Interaksi  antara  molekul-molekul  cairan berkurang,  karena  surfaktan  mengganggu gaya kohesi di antara molekul air, sehingga terjadi  pengurangan  tegangan  permukaan. Tegangan  permukaan  yang  lebih  rendah nilainya,  permukaan  cairan  menjadi  lebih "lembut",  memungkinkan  berbagai  proses, seperti  emulsi,  pembersihan,  dan  dispersi dapat terjadi dengan lebih mudah.
Surfaktan  sukrosa  ester  adalah  salah satu  jenis  surfaktan  anionik  yang  bersifat b iodegradabl e (Nagtode et al ., 2023) yang ramah  lingkungan.  Sifat  karakteristik surfaktan  sukrosa-ester  ditentukan  oleh kesetimbangan  gugus  hidrofilik  dan  gugus lipofilik.  Sintesa  surfaktan  sukrosa-ester asam  lemak  adalah  proses  kimia  yang melibatkan reaksi antara sukrosa (gula) dan asam  lemak  untuk  menghasilkan  senyawa yang dikenal sebagai sukrosa-ester. Surfaktan sukrosa-ester ini banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk  makanan,  kosmetik,  dan  produk pembersih,  karena  sifatnya  yang  dapat bertindak  sebagai  pengemulsi,  pembusa, dan agen dispersan.
Beberapa faktor dalam proses sintesis dapat  mempengaruhi  hasil  ( yield )  dan karakteristik  produk.  Dua  faktor  yang penting adalah jenis katalis yang digunakan dan  jenis  pengemulsi  yang  terlibat  dalam reaksi.  Katalis  adalah  senyawa  yang mempercepat  laju  reaksi  kimia  tanpa terpengaruh  secara  permanen  oleh  reaksi tersebut.  Jenis  katalis  yang  digunakan dalam  sintesis  ester  sukrosa  asam  lemak dapat  mempengaruhi  efisiensi  reaksi,
tingkat  esterifikasi,  dan  karakteristik  akhir produk.
Katalis  asam  berfungsi  mendorong reaksi  transesterifikasi.  Katalis  ini  dapat mempercepat  reaksi,  tetapi  mungkin  juga menyebabkan bersifat korosif. Katalis basa relatif  lebih  aman  dibandingkan  katalis asam. Natrium hidroksida dapat digunakan untuk  reaksi  transesterifikasi.  Namun demikian,  katalis  NaOH  ini  menghasilkan air  yang  dapat menghidrolisa  ester  yang dihasilkan ( Schuchardt et al ., 1998).
Pengemulsi adalah zat yang membantu  penggabungan  dua  fase  yang biasanya  tidak  bercampur,  seperti  minyak dan  air.  Jenis  pengemulsi  non-ionik  tidak bermuatan  dan  cenderung  lebih  lembut pada  sistem  reaksi.  Pengemulsi  jenis  ini dapat  membantu  menciptakan  lingkungan reaksi yang lebih stabil dan meminimalkan pembentukan produk samping. Pengemulsi ionik memiliki muatan dan dapat memiliki efek  yang  lebih  kuat  pada  proses  reaksi. Pengemulsi  jenis  ini  dapat  meningkatkan efisiensi  reaksi  tetapi  mungkin  juga menyebabkan  pembentukan  busa  yang berlebihan  atau  perubahan  lain  dalam karakteristik produk.
Natrium karbonat dan kalium karbonat  termasuk  katalis  basa  (alkali) dalam  reaksi  trans-esterifikasi  (Hamid, 2021). Sifat pengemulsi juga terdapat pada campuran kalium stearat- palmitat (Ansmann,  1988).  Penelitian  ini  bertujuan untuk mempelajari penggunaan katalis basa karbonat  yaitu  Na 2 CO 3 dan K 2 CO 3 serta jenis pengemulsi berupa kalium stearat dan kalium  palmitat  terhadap  karakteristik produk  sintesa  ester  sukrosa  asam  lemak yang dihasilkannya.

## METODE
Waktu dan tempat penelitian : Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Pasca Panen, Pusat Penelitian  Perkebunan  Gula  Indonesia, Pasuruan.  Waktu  penelitian  dilakukan bulan Februari - April 2022.
Bahan dan alat : Bahan yang digunakan dalam penelitian  ini  adalah  minyak  kelapa  sawit, sukrosa, metanol, etanol, NaHCO 3 , MgSO 4 , akuades, indikator PP, HCl, KOH, isopropanol, toluena, asam  palmitat,  asam stearat,  K 2 CO 3 ,  Na 2 CO 3 ,  petroleum  eter, dan asam asetat glasial.
Alat yang digunakan dalam penelitian adalah seperangkat alat refluks; gelas beker; elenmeyer,  labu  ukur;  labu  alas  bulat; magnetic  stirrer ;  corong  pisah;  kertas saring;  buret;  pipa  kapiler;  jangka  sorong; dan neraca analitik.

## Prosedur penelitian
Sintesa ester metil asam lemak (EMAL ) Minyak  sawit  ditambahkan  KOH sebanyak  1%  dari  berat  minyak  yang dilarutkan  ke  dalam  methanol.  Campuran direfluks  selama  2  jam  pada  suhu  60 o C. Setelah refluks selesai, Campuran didiamkan  hingga  dingin,  dan  dilakukan pemisahan.  Fase  air  diambil,  dan  fase organik ditambahkan dengan larutan NaHCO 3 dan dikocok sehingga membentuk 2 lapisan sebagai fase air dan fase organik. Fase  air  dan  fase  organik  dipisahkan  ke dalam gelas beker. Fase organik ditambahkan  MgSO 4 .  Campuran  disaring menggunakan  kertas  saring.  EMAL yang sudah terbentuk ditimbang, dan diidentifikasi  angka  asam  dan  angka penyabunannya (Arita et al., 2008)
Penentuan angka asam Isopropanol  dan toluena dengan perbandingan dengan skala 1:1 sebanyak 15 ml  ditambahkan  indikator  PP  2  tetes kemudian  dititrasi  menggunakan  KOH  0,1 N.  Sampel  sebanyak  5  g  ditambahkan  ke dalam  campuran  yang  sudah  dititrasi kemudian  dilakukan  titrasi  ulang  sampai warna  berubah  menjadi  merah  muda (ASTM D664).
Penentuan angka penyabunan Sampel  sebanyak  2,5  g  ditambah  25 ml  KOH  kemudian  dimasukkan  ke  dalam erlenmeyer.  Campuran  larutan  direfluks selama  1  jam  dengan  suhu  60 o C.  Larutan didinginkan,  dan  ditambah  indikator  PP sebanyak  2  tetes  selanjutnya  dititrasi dengan larutan HCl 0,5 N (Pearson, 1976).

## Sintesa  ester  sukrosa  asam  lemak (ESAL)
Rancangan percobaan dilakukan dengan  rancangan  acak  lengkap  factorial dengan  2  faktor  yaitu  faktor  penggunaan katalis  dan  pengemulsi.  Katalis  yang digunakan  berupa  Na 2 CO 3 dan  K 2 CO 3 . Pengemulsi yang digunakan berupa kalium stearat dan kalium palmitat. Tiap perlakuan percobaan dilakukan dengan 3 kali ulangan.
Pembuatan sukrosa ester ini digunakan  perbandingan  skala  2:4:1:1 dengan urutan sukrosa: EMAL: pengemulsi: katalis. Percobaan ini dilakukan  dengan  menggunakan  katalis K 2 CO 3 dan Na 2 CO 3 , dan pengemulsi kalium stearat dan kalium palmitat.
EMAL  yang  telah  diperoleh  dari percobaan sebelumya ditambahkan sukrosa dan  pengelmulsi  (kalium  stearat  atau kalium palmitat), serta katalis (K 2 CO 3 atau K 2 CO 3 ). Campuran direfluks selama 5 jam dengan suhu 120  - 140 o C. Setelah refluks selesai kemudian dibiarkan dingin, selanjutnya  ditambah  asam  asetat  glasial sebanyak  10%  dan  direfluks  kembali  pada suhu  50 o C  selama  1  jam.  Campuran dibiarkan dingin dan dipisahkan menggunakan corong pisah. Lapisan bawah disisihkan.  Lapisan  atas  ditambahkan petroleum  eter  dan  digojok  merata  untuk selanjutnya dibiarkan membentuk 2 lapisan. Lapisan  bawah  yang  terbentuk  merupakan ESAL dan lapisan atas merupakan sisa sisa dari  EMAL  dan  garam-garam  lainnya. ESAL yang terbentuk diuji derajat esterifikasinya, tegangan permukaan, kesetimbangan  hidrofilik  dan  lipofilik (KHL), dan konsentrasi misel kritis (KMK).
( Martoyo, 1995 dengan sedikit modifikasi)
Penentuan derajat esterifikasi ester sukrosa asam lemak
Derajat ester (DE) ditentukan secara titrimetrik  dengan  metoda  Sayah et  al . (2016). Sampel ditambahkan akuades 25 ml dan  ditambah  PP  2  tetes,  selanjutnya dititrasi dengan larutan NaOH 0,25M untuk menetralisasi  asam-asam  bebas.  Volume NaOH  untuk  titrasi  dicatat  sebagai  V1. Selanjutnya campuran tersebut ditambahkan  10  ml  larutan  NaOH  0,25M dan  di  aduk  selama  30  menit,  kemudian ditambahkan 10 ml HCl 0,25M dan diaduk hingga warna merah muda hilang.  Sisa HCl yang  ada  dicampuran  dititrasi  dengan larutan NaOH 0,1N. Volume larutan NaOH 0,1  N  dicatat  sebagai  V2  yaitu  banyaknya gugus  karboksil  yang  telah  teresterifikasi. Derajat esterifikasi  (DE) dihitung berdasar persamaan berikut:
Penentuan tegangan permukaan Perhitungan  tegangan  permukaan  dengan metode pipa kapiler (Pawignya et al ., 2018) dilakukan dengan rumus:
𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑝𝑒𝑟𝑚𝑢𝑘𝑎𝑎𝑛 (𝛾)
= 1 2 × 𝑟 × ℎ × 𝜌 × 𝑔
Keterangan: r = jari-jari pipa kapiler (cm) h  = tinggi kenaikan (cm) ρ  = densitas cairan (g/cm 3 ) g  = gravitasi (cm/s 2 )
Penentuan konsentrasi misel kritis (KMK) Penentuan  KMK  dilakukan  dengan membuat grafik hubungan antara konsentrasi  surfaktan  dengan  tegangan permukaan  (Pawignya et  al .,  2018).
Konsentrasi  misel  kritis  (KMK)  atau critical  micelle  concentration merupakan nilai  yang  menunjukkan  batas  konsentrasi kritis  surfaktan  dalam  suatu  cairan  ketika membentuk misel atau agregat. Nilai KMK ditentukan  dengan  membuat  grafik  antara
konsentrasi  surfaktan  (sumbu  x)  dan  nilai tegangan  permukaan  (sumbu  y).  Titik ketika  penambahan  konsentrasi  surfaktan mencapai  nilai  tegangan  permukaan  yang konstan  menunjukkan  nilai  KMK  dalam satuan % (v/v).
Penentuan kesetimbangan hidrofilik-
lipofilik (KHL)
Nilai  kesetimbangan  hidrofilik  dan lipofilik  (KHL)  menurut  Gadhave  (2014) dapat diperoleh dari titrasi angka penyabunan  (S)  dan  angka  asam  (A) surfaktan, dengan rumus:
𝐾𝐻𝐿 = 20(1 − 𝑆 𝐴 )

## Analisa statistik
Analisis statistik data diolah menggunakan software  statistix 8  dengan
Anova  pada  rancangan  acak  lengkap.  Uji lanjut  tiap  perlakuan  dilakukan  dengan analisis beda nyata terkecil ( least significant  difference /LSD)  dengan  taraf 5%.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Trans-esterifikasi  asam  lemak  dari minyak sawit
Minyak  sawit  terdiri  dari  asam lemak  jenuh  dan  tak  jenuh  dengan  rantai karbon  yang  panjang  yang  terdiri  dari sekitar 44% asam palmitat, 40% asam oleat, 10 % asam linoleat dan 4,5 % asam stearat (Maulinda dkk., 2017), dimana asam lemak ini  dapat  diubah  menjadi  metil  ester. Pembentukan  ester  metil  asam  lemak (MEAL)  dari  minyak  sawit  dengan mereaksikannya  dengan  metanol  adalah tahap awal dalam menyiapkan produk ester sukrosa asam  lemak. Pembentukan MEAL ini  diperlukan  agar  diperoleh  gugus-gugus reaktif yang mampu untuk bereaksi dengan sukrosa  pada  tahap  reaksi  berikutnya. Karakteristik  ester  metil  asam  lemak disajikan pada Tabel 1.

## Tabel 1. Karakteristik ester metil asam lemak hasil trans-esterifikasi minyak sawit
Table 1. Characteristic of fatty acid methyl ester yield of trans-esterification of palm oil
Angka asam (mg KOH/g) Acid value (mg KOH/g) Bilangan penyabunan (mg KOH/g) Saponification value (mg KOH/g) Derajat esterifikasi (%) Degree of esterification (%) Ester metil asam lemak Fatty acid methyl ester 0,67 ± 0,12 175,97 ± 2,53 89,23 ± 0,22
Keterangan: Nilai angka adalah rata-rata dari 3 ulangan dan penyimpangan standar Note: The values are the mean of three replicates and standard deviations
Tabel 1. menunjukkan angka asam, bilangan penyabunan dan derajat esterifikasi dari EMAL hasil reaksi trans- esterifikasi antara metanol dengan minyak sawit berturut-turut sebesar 0,67 ±  0,12  mg  KOH/g;  175,97  ±  2,53  mg KOH/g; dan 89,23 ± 0,22%. Kandungan ester  akan  menurun  dengan  peningkatan kadar  asam  lemak  bebas  dalam  reaksi trans-esterifikasi pada pembentukan ester metil  asam  lemak  (Hamid,  2011). Semakin banyak trigliserida yang terkonversi  menjadi  metil  ester,  maka semakin tinggi derajat esterifikasi sehingga  ester  metil  asam  lemak  yang dihasilkan juga tinggi (Dalimunthe et al. , 2016).
Trans-esterifikasi  untuk  sintesa  ester sukrosa asam lemak (ESAL)
Reaksi transesterifikasi adalah reaksi yang mempertukarkan antar gugus alkil  dari  suatu  ester.  Sukrosa  dengan EMAL  adalah  dua  bahan  yang  saling tidak bercampur. Zat pengemulsi diperlukan agar kelarutan sukrosa meningkat sehingga meningkatkan efektivitas  kontak  dan  produktivitas reaksi  transesterifikasi  meningkat  pula (Gutierrez et al ., 2018).
ESAL  disintesa  dari  reaksi  sukrosa dengan EMAL menggunakan katalis basa karbonat  dan  pengemulsi  kalium  asam lemak.  Hasil  sintesa  sukrosa  ester
disajikan  pada  Gambar  1.  Penggunaan pengemulsi  kalium  stearat  dan  kalium palmitat  menghasilkan  ESAL  sebesar berturut-turut  14,73%  dan  10,26%. Pengemulsi  kalium  stearat  menghasilkan sukrosa  ester  lebih  tinggi  dan  berbeda nyata daripada kalium palmitat.
Gambar  1  menunjukkan  penggunaan katalis  kalium  karbonat  menghasilkan ester sukrosa asam lemak sebesar 13,38% lebih  tinggi  daripada  natrium  karbonat sebesar 11,53%. Namun demikian penggunaan kalium karbonat atau natrium karbonat  tidak  berbeda  nyata  terhadap sukrosa ester yang dihasilkan.
Pengemulsi dalam sintesis sukrosa ester  dapat  membantu  mendistribusikan komponen-komponen  secara  merata  dan mencegah  pemisahan  fase (Gutiérrez  et al.,  2018).  Penggunaan  pengemulsi kalium  palmitat  dan  kalium  stearat membantu dispersi sukrosa ke dalam ester metil asam lemak.
Pembuatan  ester  sukrosa  asam lemak  ini  digunakan  ester  metil  asam lemak  dan  sukrosa  (Gambar  2).  Sukrosa berperan penting sebagai senyawa utama untuk  pembuatan  ester  sukrosa  asam lemak. Reaksi sukrosa dengan ester metil asam  lemak  diperlukan  agen  pengemulsi dan  katalis  untuk  mempercepat  laju reaksi.  Kalium  palmitat  atau  kalium stearat  digunakan  sebagai  pengemulsi  di reaksi  tanpa  pelarut  ini.  Katalis  basa berupa  K 2 CO 3 atau  Na 2 CO 3 digunakan
untuk mempercepat reaksi trans- esterifikasi.  Katalis  ini  mengikat  ion  H+ dari  sukrosa  sehingga  terbentuk  alkoksi atau  RO - .  Alkoksi  dari  sukrosa  ini  akan
mengikat  gugus  alkil  asam  lemak  dari ester  metil  asam  lemak.  Hal  ini  dapat mempercepat proses reaksi trans- esterifikasi.
Keterangan: Nilai angka adalah rata-rata dari 3 ulangan, bilah kesalahan menunjukkan simpangan baku. N otasi huruf yang berbeda menyatakan beda nyata pada uji BNT (α=0,05%)
Note: The values are the mean of three replicates, error bars indicate standard deviations. Different script letters indicated significant differences ( α=0,05%)
Gambar 1. Hasil reaksi trans-esterifikasi sukrosa dan ester metil asam lemak (ESAL) Figure 1. Yield of trans-esterification reaction on sucrose and methyl ester fatty acid
Gambar 2. Reaksi trans-esterifikasi sukrosa dengan ester metil asam lemak (Nagtode et al ., 2023)
Figure 2. Trans-estertification reaction of sucrose and fatty acid methyl ester (Nagtode el al., 2023)
Derajat esterifikasi Sukrosa memiliki 8 gugus fungsional  hidroksi  (Gambar  3).  Gugus- gugus  hidroksi  tersebut  dapat  disubtitusi oleh  gugus  karboksil  dari  asam  lemak, terutama gugus hiroksi primer nomor 1’ ; 6 dan  6’  (Teng et  al ,  2020).  Derajat
esterifikasi  menunjukkan  berapa  banyak gugus  hidroksi  dari  sukrosa  yang  dapat tersubstitusi oleh gugus karboksil dari ester metil asam lemak. Derajat esterifikasi ester sukrosa  asam  lemak  pada  penggunaan kombinasi  pengemulsi  dan  katalis  basa karbonat disajikan pada Tabel 2.
10,26 a 14,73 b 11,53 a 13,38 a 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 K. palmitat K.stearat Na2CO3 K2CO3 H as il es te r su kros a as am le m ak ( %) Yi eld of suc ros e es ter fa tt y ac id (% )
Perlakuan jenis pengemulsi  (kiri) dan katalis (kanan)
Treatment of emulsifier (left) and  catalysts type (right )

## Tabel 2. Derajat esterifikasi ester sukrosa asam lemak dari reaksi trans-esterifikasi dengan kombinasi pengemulsi dan katalis
Table  2.  Degree  of  esterification  of  sucrose  ester  fatty  acid  from  trans-esterification reactions with emulsifier and catalyst combination
Kombinasi pengemulsi dan katalis Emulsifier and catalyst combination
Derajat esterifikasi (%)
Degree of esterification (%) K.Stearat, K 2 CO 3 12,74 ± 0,51 b K.Stearat, Na 2 CO 3 16,71 ± 2,75 a K.Palmitat, K 2 CO 3 14,03 ± 1,07 ab K.Palmitat, Na 2 CO 3 6,36 ± 1,18 c
Keterangan : Angka pada kolom yang mempunyai notasi huruf yang berbeda menyatakan beda nyata pada uji BNT (α=0,05%)
Note: Different superscript letters indicated significant differences ( α=0,05%)
Tabel 2. menunjukkan derajat esterifikasi  ester  sukrosa  asam  lemak berkisar antara 6,36 ± 1,18% hingga 16,71 ±2,75%. Hal ini menunjukkan bahwa hanya satu gugus hidroksi dari sukrosa yang dapat tersubstitusi oleh gugus karboksil dari ester metil  asam  lemak  membentuk  sukrosa monoester asam lemak. Semakin kecil nilai derajat  esterifikasi  semakin  sedikit  gugus hidroksi  yang  tersubstitusi  dan  sebaliknya. Penggunaan kombinasi pengemulsi kalium stearat+Na 2 CO 3 menghasilkan derajat esterifikasi paling tinggi yaitu 16,71 ± 2,75 %  dan  berbeda  nyata  terhadap  kombinasi kalium  stearat+K 2 CO 3, namun  demikian tidak  berbeda  nyata  terhadap  kombinasi kalium palmitat+K 2 CO 3. Kombinasi kalium palmitat+Na 2 CO 3 menghasilkan  derajat esterifikasi  paling  rendah  yaitu  6,36  ± 1,18%.
Menurut  Wai et  al .,  (2016),  derajat esterifikasi  dapat  dipengaruhi  oleh  suhu proses.  Semakin  rendah  suhu  proses semakin  meningkat  derajat  esterifikasinya. Tingkat  reaktivitas  gugus  hidroksi  yang memungkinkan  untuk  disubstitusi  dengan asam lemak  membentuk ester  juga mempengaruhi derajat esterifikasinya. Monoester ester sukrosa asam lemak mudah dicapai  capai  daripada  bentuk  di-ester  dan tri-ester (Teng et al , 2020).
(Sumber : Teng et al , 2020).
Gambar  3.  Struktur  ester  sukrosa  asam lemak
Figure  3.  Structure  of  sucrose  ester  fatty acid
Salah  satu  kendala  utama  dalam proses  sintesa  ester  sukrosa  asam  lemak adalah  kurangnya  kompatibilitas  reaktan sukrosa  dan  ester  metil  asam  lemak. Kompatibilitas  reaktan  yang  rendah  dapat diatasi dengan penambahan zat pengemulsi sehingga  proses  trans-esterifikasi  dapat berlangsung baik. Penggunaan zat pengemulsi atau emulsifier untuk membantu  mendispersikan  sukrosa  ke dalam  metil  ester  (Gutiérrez et  a l.,  2018).
Penggunaan  kalium  palmitat  menjadikan reaktan  terdispersi  lebih  baik  daripada kalium  stearat,  sehingga  reaksi  trans- esterifikasi  dapat  berjalan  lebih  baik  dan
sisa  asam  lemak.  Reaksi  alkali  karbonat dengan alkohol digambarkan dalam persamaan reaksi berikut:
M 2 CO 3 +   ROH                  RO - + HMCO 3 +    M +
Keterangan:  M = logam alkali (Na, K)
ROH = alkohol
Sukrosa  adalah  alkohol  polihirat. Alkohol akan  terjadi deprotonisasi membentuk  senyawa  alkoksi.  Alkali karbonat akan membentuk alkali bikarbonat  dan  melepaskan  ion  positif logam  alkali.  Reaksi  pada  pembentukan sukrosa  ester  terjadi,  dimana  sukrosa sebagai alkohol polihidrat terdeprotonisasi menjadi senyawa alkoksi yaitu berupa anion dari gugus hidroksinya.  Menurut  Killion  and  Stella (1990), reaksi katalitik alkohol polihidrat ditunjukkan pada anion  yang  diturunkan dari gugus hidroksinya.
Na 2 CO 3 dan  K 2 CO 3 termasuk  jenis katalis basa homogen dalam reaksi trans- esterifikasi  ini  (Hamid, 2021).  Katalis karbonat  dapat  digunakan  secara  efisien untuk  produksi  biodiesel  dari  campuran trigliserida  dengan  kandungan  asam lemak bebas ( free fatty acid /FFA) tinggi. Tetapi esterifikasi FFA menghasilkan air
menimbulkan  kendala  dalam  kelarutan spesies  karbonat  yang  menunjukkan pencucian  pada  kondisi  biasa.  Namun demikian,  natrium  dan  kalium  karbonat dapat  mengkatalisis  reaksi  samping hidrolisis  secara  signifikan,  sehingga sangat menurunkan efisiensinya (Andriyevsky et al ., 2022).

## Karakterisasi  surfaktan  ester  sukrosa asam lemak
Karakter  surfaktan  ester  sukrosa asam  lemak  yang  disintesis  dengan menggunakan  katalis  basa  karbonat  dan pengemulsi  dari  kalium  stearat  atau kalium  palmitat  disajikan  pada  Tabel  3. Nilai konsentrasi misel kritis (KMK/CMC)  surfaktan  ester  sukrosa asam  lemak  berkisar  antara  15,0  ±  0,2 hingga  18,3  ±  3,0  ppm.  Penggunaan kombinasi  pemngemulsi  kalium  stearat dan katalis kalium karbonat menghasilkan  nilai  CMC  paling  kecil yaitu 15,0 ± 0,2 ppm. Semakin kecil nilai CMC  menunjukkan  konsentrasi  rendah dalam pemakaian surfaktan, lebih dipilih karena  penggunaan  surfaktan  lebih hemat.  Namun  demikian  kombinasi pasangan  katalis  dan  pengemulsi  ini menunjukkan  nilai  CMC  yang  tidak berbeda nyata.
Tabel  3.  Pengaruh  kombinasi  pengemulsi  dan  katalis  yang  digunakan  dalam  reaksi  trans- esterifikasi terhadap nilai konsentrasi misel kritis (KMK) dan tegangan permukaan dari ester sukrosa asam lemak (ESAL) yang dihasilkan
Table  3.  Emulsifier  and  catalyst  combination  of  trans-esterification  reactions  on  CMC  and
surface tension values of sucrose ester fatty acid Kombinasi pengemulsi dan katalis Emulsifier and catalyst combination Konsentrasi misel kritis (KMK) (ppm) Critical Micelle Concentration (ppm) Tegangan permukaan (dyne/cm) Surface tension (dyne/cm) K.Stearat, K 2 CO 3 15,0 ± 0,2 a 10,68 ± 2,23 a K.Stearat, Na 2 CO 3 18,3 ± 3,0 a 8,73 ± 2,86 a K.Palmitat, K 2 CO 3 18,3 ± 3,0 a 9,47 ± 0,75 a K.Palmitat, Na 2 CO 3 16,7 ± 3,0 a 14,01 ± 5,31 a
Keterangan : Angka pada kolom yang mempunyai notasi huruf yang berbeda menyatakan beda nyata pada uji BNT (α=0,05%)
Note: Different superscript letters indicated significant differences ( α=0,05%)
Tabel 3. menunjukkan nilai tegangan permukaan  antara  8,73±  2,86  hingga  14 ±5,31  dyne/cm.  Nilai  tertinggi  dari tegangan  permukaan  surfaktan  sebesar  14 ±5,31  dyne/cm  diperoleh  dari  kombinasi penggunaan katalis Na 2 CO 3 dan pengemulsi  kalium  palmitat,  sementara nilai tegangan permukaan terkecil diperoleh pada kombinasi penggunaan katalis Na 2 CO 3 dan  pengemulsi  kalium  stearat. Nilai  tegangan  permukaan  paling  kecil biasanya  lebih  dipilih  dalam  aplikasi surfaktan.  Tegangan  permukaan  adalah kerja  yang  dilakukan  untuk  memperluas permukaan  cairan  dalam  satuan  luas. Tegangan permukaan terjadi karena permukaan  zat  cair  cenderung  untuk menegang, sehingga permukaannya tampak seperti  selaput  tipis.  Hal  ini  dipengaruhi oleh adanya gaya kohesi antara molekul air.
Parameter fisik-kimia utama suatu surfaktan murni adalah aktivitas permukaan dan  kemampuan  membentuk  agregasi. Terjadinya perubahan sifat fisika dan kimia secara  mendadak  saat  terbentuknya  misel
akibat  perubahan  konsentrasi  surfaktan yang  ditambahkan  pada  suatu  larutan  di kenal dengan istilah konsentrasi misel kritis (KMK) (Karimi et al ., 2015).
Sifat  pengemulsi  dari  ester  sukrosa asam  lemak  ditentukan  oleh  banyaknya subtitusi  guguh  hidroksil  ini  oleh  asam lemak  serta  panjang  rantai  asam  lemak tersebut.  Bila  rantai  asam  lemak  tersebut pendek  maka  lebih  bersifat  hidrofilik. Sejumlah  gula  ester  dapat  disintesis, memiliki sifat fisika kimia tergantung pada derajat  esterifikasi  dan  sifat  asam  lemak dan/atau gulanya. Aktivitas permukaan dan kapasitas pengemulsi gula ester menjadikan gula  ester  prospek  untuk  aplikasi  dalam industri  makanan  (Neta et  al .,  2015). Banyaknya  gugus  hidroksi  pada  gula membuatnya  bersifat  polar.  Semakin banyak  gugus  hidroksi  yang  tersubstitusi olek karboksil asam lemak akan menurunkan  sifat  kepolarannya.  Hal  ini membuat lipofilisitas gula terbatas ( Marathe et al ., 2022).

## Konsentrasi misel kritis (KMK)
Gambar  4.  Hubungan  konsentrasi  surfaktan  ester  sukrosa  asam  lemak  dengan  tegangan permukaan
Figure 4. Relation of surfactant concentration of sucrose ester fatty acid and surface tension
7 9 11 13 15 17 19 21 0 0,001 0,002 0,003
0,004 0,005 Te ga nga n pe rmuk aa n (dyne /c m) Su rfa ce ten si on (d yn e/ cm ) Konsentrasi surfaktan (%) Concentration of surfactant (%) K2CO3 + K.stearat Na2CO3 + K.stearat
K2CO3 + K.palmitat Na2CO3 + K.palmitat
Salah  satu  parameter  fisik-kimia utama  dari  suatu  surfaktan  terhadap aktivitas permukaannya dalam membentuk misel atau agregat adalah konsentrasi misel kritis (KMK). Nilai KMK akan dipilih pada konsentrasi surfaktan terkecil untuk mencapai tegangan permukaan yang konstan (Pawignya et al ., 2018). Gambar 4. menunjukkan  aktivitas  ester  sukrosa  asam lemak  membentuk  misel  diperoleh  pada konsentrasi  0,002%  untuk  hasil  sintesis kombinasi katalis dan pengemulsi
K2CO3+K.palmitat dan Na2CO3+ K.stearat.  Sedangkan  pada  kombinasi K2CO3+K.stearat dan Na2CO3+ K.palmitat  diperoleh  nilai  KMK  pada 0,0015%. Kestabilan  nanopartikel  surfaktan secara fisik tergantung pada gaya elektrostatik, sterik, entropik dan gaya Van derWaals. Interaksi  energi  antara  partikel- partikel sebagai penjumlahan gaya elektrostatik  dan  gaya  Van  derWaals, menghasilkan kesetimbangan yang
menunjukkan  stabilitas  (suspense  atau flokulasi) dari sistem koloid. Ketika muatan permukaan  nanopartikel  homogen  (bisa positif  atau  negatif),  gaya  Van  derWaals dan  gaya  elektrostatik  berlawanan  satu sama  lain,  menyebabkan  total  gaya  ( net forces ) antar partikel tolak-menolak dengan kuat  dan  suspense  yang  stabil  terbentuk. Bila materi nanopartikel saling berdekatan, lingkungan ioniknya overlap dan gaya tolak menolak  meningkat.  Sebaliknya  interaksi Van  derWaals  antar  materi  nanopartikel juga  dihasilkan  gaya  antar  individu molekulnya  tiap  koloid  (Cortes et  al ., 2021).

## Kesetimbangan hidrofilik lipofilik (KHL) pada surfaktan
Kesetimbangan  hidrofilik  lipofilik dari  surfaktan  non  ionik  dipengaruhi  oleh gugus-gugus  hidrofilik  dan  gugus  lipofilik yang  ada  pada  surfaktan  tersebut.  Nilai KHL dari ester sukrosa asam lemak (ESAL) ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Nilai HLB sukrosa monoester asam lemak Figure 5. HLB value of sucrose monoester fatty acid
Gambar  5  menunjukkan  nilai  KHL dari  ESAL  berkisar  antar  16,69  hingga 19,17.  Nilai  HLB  pada  kombinasi  katalis Na 2 CO 3 dan  pengemulsi  kalium  stearat
paling  tinggi  berbeda  nyata  terhadap  3 kombinasi  lainnya.  Kombinasi  katalis  dan pengemulsi K 2 CO 3 +kalium palmitat, Na 2 CO 3 +kalium palmitat, dan 16,69 b 17,51 b 17,58 b 19,17 a 0 5 10 15 20 25 K2CO3 + K.palmitat Na2CO3 + K.palmitat K2CO3 + K.stearat Na2CO3 + K.stearat
K ese ti mb an ga n hidr of ilik -l ip of ilik H yd rop hi lic -L ip ophi lic B alance (H LB ) Kombinasi katalis dan pengemulsi Catalyst and emulsifier combination
K 2 CO 3 +kalium  stearat  menghasilkan  HLB yang  tidak  berbeda  nyata  satu  dengan lainnya.  Namun  demikian  nilai  HLB  dari keseluruhan  perlakuan  ini  menunjukkan nilai  HLB  lebih  dari  16,  artinya  surfaktan ini  sesuai  untuk  fungsi  pelarut  atau solubilizers .  Derajat  esterifikasi  dan  jenis asam lemak yang digunakan mempengaruhi nilai HLB sukrosa ester (Teng et al , 2020). Berdasarkan metode Griffin,
surfaktan  dengan  nilai  HLB  3–6  akan berfungsi  sebagai  pengemulsi  air  dalam minyak  (w/o),  sementara  surfaktan  yang berfungsi  sebagai  pengemulsi  minyak dalam  air  (o/w)  memiliki  nilai  HLB  8–16. Aplikasi  surfaktan  tergantung  dari  nilai HLB (Gadhave, 2014). Nilai HLB kisaran 4-6  untuk  pengemulsi  air/minyak  (w/o), kisaran  7-9  untuk  pembasahan (wetting agent ),  kisaran  8-18  untuk  pengemulsi miyak/air  (o/w),  kisaran  13-15  untuk detergen,  kisaran  10-18  untuk  pelarut (solubilizers).

## KESIMPULAN
Sintesa  ester  sukrosa  asam  lemak dapat  dilakukan  dengan  reaksi  trans- esterifikasi  antara  sukrosa  dengan  ester metil asam  lemak.  Ester metil asam  lemak dilakukan  dengan  reaksi  trans-esterifikasi antara trigliserida dari minyak sawit dengan metanol.  Hasil  sintesa  ester  sukrosa  asam lemak diperoleh dengan penggunaan katalis kalium  karbonat  dan  pengemulsi  kalium stearat diperoleh paling tinggi yaitu 14,73% dengan derajat esterifikasi sebesar
12±0,51%.  Sukrosa  ester  yang  diperoleh berupa  sukrosa  monoester  asam  lemak. Karakter surfaktan sukrosa monoester pada kombinasi  penggunaan  katalis  kalium karbonat  dan  pengelmulsi  kalium  stearat sebagai berikut tegangan permukaan 10,68±0,51%,  konsentrasi  misel  kritis (KMK) 15,0±0,2 ppm, nilai kesetimbangan hidrofilik-lipofilik sebesar 17,58.

## DAFTAR PUSTAKA
Andriyevsky,  B.,  Tarrat,  N.,  Cortes  J,  and Schon,
J.C. (2022). ‘Dehydrogenation versus deprotonation  of  disaccharide molecules in vacuum: a thorough theoretical  investigation’. Royal Society  of  Chemistry .  1-24.
doi.org/10.1098/rsos.220436
Ansmann,  A.,  (1988).  ‘Palmitate-stearate o/w emulsions and their preparation’. US Patent 4,735,742. Arita, S., Dara, M.B. dan Irawan, J. (2008). Pembuatan  metil  ester  asam lemak dari CPO off grade dengan metode esterifikasi- transesterifikasi’. Jurnal  Teknik Kimia , 15(2), 34–43.
ASTM  664.  Determination  of  total  acid number  (TAN)  according  to ASTM
Cortes  H.,  Parra,  H.H.,  Chavez,  S.A.B.,
Audelo,  MLD.,  Floran,  IHC., Jimenez,  VWB.,  Torres,  MG., Magana,  JJ.  and  Gomez,  GL. (2021). ‘Review:  Non-ionic surfactants  for  stabilization  of polymeric nanoparticles for biomedical uses’. Materials.
14 (12): 3197- 32319. Dalimunthe, I. S., Restuhadi, F., and Efendi, R. (2016). ‘Sintesis biodiesel dari minyak  jelantah  menggunakan katalis  basa  heterogen  berbahan dasar  cangkang  telur  ayam’. Jurnal Faperta , 3(2), 1–11 Gadhave,  A.  (2014).  ‘Determination  of hydrophilic-lipophilic balance value’. International  Journal  of Science  and  Research  (IJSR).
3(4): 375-  575.
Gutierrez,  M.F.,  Orjuela,  A.,  Rivera,  J.L., and Suaza, A. (2018).
‘Production  of  sucrose  esters using solvent-free reactive systems  containing  emulsifiers’. Ingeniería e Investigación.
38(1): 16-23.
Hamid,  S.  (2011). ‘Production  and purification  of  fatty  acid  methyl esters from plant oils of different origin’. Disertation ,  School  of Science
University of Greenwich, UK.
Karimi,  M.  A.,  Mozaheb,  M.  A.,  Hatefi- Mehrjardi,  A.,  Tavallali,  H., Attaran,  A.  M.,  dan  R.  Shamsi. (2015).  ‘A  new  simple  method for  determining  the  critical micelle concentration of surfactants using surface plasmon resonance of silver nano particles’. Journal  of  Analytical Science  and  Technology ,  6(35): 1–8.  DOI:  10.1186/s40543-015- 0077-y
Killion,  R.B.  and  Stella  V.J.  (1990).  ‘The
nucleophilicity of dextrose, sucrose,  sorbitol,  and  mannitol with p -nitrophenyl  esters  in aqueous  solution’ International
Journal of Pharmaceutics . 66(1- 2): 149-155
Nagtode, V.S., Cardoza, C., Yasin, H.K.A., Mali, S.N., Tambe, S.M., Roy, P., Singh, K., Goel, A., Amin, P.D., Thorat,  B.R.,  Cruz,  J.N.  and Pratap,  A.P.  (2023).  ‘Green surfactants  (Biosurfactants):  A petroleum-free substitute for sustainability-comparison,
applications,  market,  and  future prospects’. American  Chemical Society Omega . 8: 11674−11699. Marathe, S., Dedhia, N., and Singhal, R.S.
(2022).  ‘Esterification  of  sugars and polyphenols with fatty acids: techniques,  bioactivities,  and applications’. Current Opinion in Food Science. 43:163-173.
Martoyo, T. (1995). Sintesis dan
karakterisasi  ester  sukrosa  asam lemak.  Tesis.  Institut  Teknologi Bandung.
Maulinda,  L.,  ZA,  Nasrul.,  dan  Nurbaity. (2017).  ‘Hidrolisis  asam  lemak dari  buah  sawit  sisa  sortiran’.
Jurnal Teknologi Kimia Unimal , 6(2): 1–15
Pawignya,  H.,  Kusworo,  T.  D.,  dan  B. Pramudono.  (2018)/  ‘Synthesis of surfactant tert-butyl glycosides from  glucose  and  tert-butanol’. Reaktor , 18(4): 202–208.
Pearson,  D.  (1976).  The  chemical  analysis of foods (7 th ed): 491-492.
Sayah,  M.Y.,  Chabir,  R.,  Benyahia,  H., Kandri,  Y.R.,  Chahdi,  F.O, Touzani,  H.  and  Errachidi,  F. (2016). ‘Yield,  esterification degree  and  molecular  weight evaluation  of  pectins  isolated from orange and grapefruit peels under different conditions’. PLoS ONE . 11(9), e0161751.
https://doi.org/10.1371/journal.p one.0161751 .
Schuchardta, U., Serchelia, R., and Vargas, R.V. (1998). ‘Transesterification of  vegetable  oils:  a  Review’. J. Braz. Chem. Society .  9(1): 199- 210. 1998.
Teng,  Y.,  Stewart,  SG.,  Hai,  YW.,  Li,  X., Banwell,  M.G.  and  Lan,  P. (2020). ‘Sucrose fatty acid esters: synthesis, emulsifying capacities, biological activities and structure-property
profiles’. Critical Reviews in Food Science and Nutrition , 1-21, DOI: 10.1080/10408398.2020.179834 6
Wai,  WW.,  Alkarkhi,  AFM.,  and  Easa, A.M. (2010). ‘Effect of extraction  conditions  on  yield and  degree  of  esterification  of durian rind pectin: An experimental  design’. Food  and Bioproducts Processing. 88(2-3):
209-214.