ISSN: 1410-8917
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011): 17 – 20

## Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi
Journal of Scientific and Applied Chemistry
Journal homepage: http://ejournal.undip.ac.id/index.php/ksa
Sintesis Ester Asam Lemak Sukrosa ( Face ) dari Minyak Zaitun Menggunakan K 2 CO 3 dan Uji Stabilitas Face Sebagai Emulsifier
Fannie Kurniasari a , Ngadiwiyana a , Ismiyarto a*
a Organic Chemistry Laboratory, Chemistry Department, Faculty of Sciences and Matematics, Diponegoro University, Jalan Prof. Soedarto, Tembalang, Semarang
* Corresponding author: ismiyarto@live.undip.ac.id
Art ic le   Info Ab s t rac t
Keywords: olive oil; transesterification reaction; sucrose fatty acid ester; emulsifier
A synthesis of sucrose fatty acid ester (FACE) of olive oil using K 2 CO 3 and FACE stability test as emulsifier was performed. The purpose of this study was to determine the optimum weight ratio of K 2 CO 3 to fatty acid methyl ester in the synthesis of sucrose fatty acid ester (FACE) and to determine  FACE stability as emulsifier. FACE synthesis can be performed through the  formation  of  fatty acid methyl ester (FAME) first. Furthermore, FAME  was reacted with sucrose using a K 2 CO 3 base catalyst and producing FACE. FACE synthesis was performed by variation of weight ratio of K 2 CO 3 catalyst to FAME 1.5%, 3%, 4.5%, 6%, and 7,5%. The results showed that the number of catalysts can affect the resulting FACE. The optimum condition of FACE occurs on the synthesis result with the weight ratio of K 2 CO 3 to FAME 6%, has the highest transesterification degree of 0.7984 and has the most stable emulsion stability of 304.14 seconds.

## Ab s t ra k
Kata kunci: minyak zaitun; reaksi transesterifikasi; ester asam lemak sukrosa; emulsifier
Telah  dilakukan  sintesis  ester  asam  lemak  sukrosa  ( FACE )  dari  minyak  zaitun menggunakan  K 2 CO 3 dan  uji  stabilitas FACE sebagai  emulsifier.  Tujuan  penelitian  ini adalah menentukan rasio berat optimum K 2 CO 3 terhadap metil ester asam lemak dalam sintesis  ester  asam  lemak  sukrosa  ( FACE )  dan  menentukan  stabilitas FACE sebagai emulsifier. Sintesis FACE dapat dilakukan melalui pembentukan metil ester asam lemak ( FAME )  terlebih  dahulu.  Selanjutnya, FAME direaksikan  dengan  sukrosa  menggunakan katalis basa K 2 CO 3 dan menghasilkan FACE. Sintesis FACE dilakukan dengan variasi rasio berat  katalis  K 2 CO 3 terhadap FAME 1,5%,  3%,  4,5%,  6%,  dan  7,5%.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  banyaknya  katalis  dapat  mempengaruhi FACE yang  dihasilkan. Kondisi optimum FACE terjadi pada hasil sintesis dengan rasio berat K 2 CO 3 terhadap FAME 6%, mempunyai derajat transesterifikasi tertinggi sebesar 0,7984 dan memiliki stabilitas emulsi yang paling stabil sebesar 304,14 detik.

## 1. Pendahuluan
Minyak  Zaitun  (Oleum  Olivae)  adalah  minyak  yang diperoleh  dengan  pemerasan  biji  masak  buah  zaitun ( Olea  Europa ea  L)  [1].  Minyak  zaitun  dianggap  sebagai minyak yang sehat karena mengandung lemak tak jenuh yang  tinggi.  Minyak  zaitun  terdiri  dari  campuran  80% asam lemak tak jenuh dan 20% asam lemak jenuh. Asam lemak utama pada minyak zaitun adalah asam oleat dan berpotensi  untuk  diubah  menjadi  senyawa  metil  ester asam  lemak  (FAME)  yang  merupakan  bahan  baku
berbagai  macam  industri,  misalnya  emulsifier,  polimer dan biodiesel [2].
Senyawa  metil  ester  asam  lemak  ( Fatty  Acid  Methyl Ester (FAME))  dari  minyak  nabati  mempunyai  banyak peranan  dalam  berbagai  proses  industri  antara  lain sebagai  bahan  baku  dalam  sintesis  ester  asam  lemak karbohidrat  ( Fatty  Acid  Carbohydrate  Ester (FACE))  yang mempunyai  fungsi  sebagai  emulsifier  nonionik  dan sebagai bahan baku industri polimer [3].
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011): 17 – 20
FAME dari minyak zaitun dengan rantai asam lemak yang panjang dapat mengalami transesterifikasi dengan sukrosa  menggunakan  katalis  basa  dan  alkohol sebagai pelarut  sehingga  menghasilkan  ester  asam  lemak sukrosa  (FACE).  Ester  sukrosa  asam  lemak  yang dihasilkan merupakan senyawa amfifilik, yaitu senyawa yang  mempunyai  gugus  hidrofilik  dan  hidrofobik sehingga  dapat  digunakan  sebagai  emulsifier  nonionik [3].
Dalam sintesis ester asam lemak sukrosa (FACE) dari FAME,  katalis  merupakan  faktor  yang  penting.  Katalis basa  lebih  sering  digunakan  karena  lebih  efektif dibandingkan dengan katalis asam, di mana katalis basa dapat  mengikat  ion  H + dari  molekul  alkohol menghasilkan  RO - yang  merupakan  nukleofil  kuat sehingga  reaksi  transesterifikasi  berlangsung  lebih cepat.  K 2 CO 3 dipilih  sebagai  sumber  katalis  untuk menghindari  terbentuknya  air  dalam  jumlah  yang banyak, sehingga memungkinkan untuk dilakukan reaksi pada suhu yang lebih tinggi [4]. Banyaknya katalis K 2 CO 3 yang digunakan dapat mempengaruhi reaksi transesterifikasi antara FAME dan sukrosa. Berdasarkan uraian tersebut, untuk menghasilkan produk transesterifikasi  yang  maksimal  perlu  ditentukan  rasio optimum berat K 2 CO 3 terhadap FAME, sehingga mampu menghasilkan  FACE  yang  dapat  digunakan  sebagai emulsifier dengan stabilitas emulsi (o/w) yang tinggi [4].

## 2. Metodologi

## Penurunan Kandungan Asam Lemak Bebas
Minyak  Zaitun  diekstraksi  dengan  etanol  dengan rasio  volume  etanol  terhadap  minyak  zaitun  adalah  1:1. Minyak zaitun yang diperoleh dipanaskan pada suhu 60- 80°C  dan  didinginkan  sehingga  terbentuk  dua  lapisan. Asam  lemak  bebas  ( FFA )  pada  lapisan  atas  dipisahkan dan  etanol  yang  tersisa  di  lapisan  minyak  dipisahkan menggunakan rotary evaporator pada suhu 80°C.

## Penentuan Bilangan Asam
Minyak zaitun sebanyak 10 gram dimasukkan dalam erlenmeyer 250 mL lalu ditambahkan campuran alkohol dengan  eter  1:1  serta  PP,  digojog.  Kemudian  larutan dititrasi  dengan  NaOH  0,1  N  hingga  berwarna  merah muda.  Selanjutnya  ditentukan  bilangan  asamnya  untuk mengetahui kadar FFA dalam minyak.
Bilangan asam = b×N×40 a ×f di mana: a = berat sampel minyak jagung (g) b = volume NaOH yang digunakan (mL) f = faktor pengenceran

## N = normalitas NaOH
Sintesis Metil Ester Asam Lemak ( FAME )
Sebanyak  20  gram  minyak  jagung  dimasukkan  ke dalam  labu  refluks  leher  tiga  dan  dipanaskan  sampai suhu  50°C.  Selanjutnya  larutan  KOH  (0,1  gram)  dalam metanol  (4,3754  gram)  pada  corong  penambah dimasukkan ke dalam labu yang berisi minyak dan telah dipanaskan  tersebut.  Kemudian  campuran  direfluks selama  45  menit  pada  suhu  70°C  sambil  diaduk
menggunakan magnetic stirer . Campuran yang diperoleh didiamkan  selama  30  menit  dan  setelah  pendiaman selama  30  menit  lapisan  ester  yang  terbentuk  pada lapisan  atas  dipisahkan  dari  gliserol  menggunakan corong pisah. Kemudian FAME yang diperoleh dianalisis menggunakan GC-MS.
Sintesis Ester Sukrosa Asam Lemak ( FACE ) dari FAME
Pada  tahap  ini,  sintesis  ester  asam  lemak  sukrosa dilakukan dengan memasukkan 3,625 gram sukrosa, 5,2 gram FAME ,  K 2 CO 3 ,  dan  pelarut  metanol  ke  dalam  labu leher  tiga  yang  telah  dirangkai  dengan  kondensor, termometer, pengaduk magnet, dan pemanas. Selanjutnya  campuran  diaduk  dengan magnetic  stirer selama  2  jam.  Campuran  direfluks  pada  suhu  60°C dengan  variasi  berat  K 2 CO 3 . FACE yang  dihasilkan disaring dengan corong Buchner dan hasil yang diperoleh dianalisis struktur kimianya menggunakan spektrofotometer  FTIR  yang  selanjutnya  digunakan untuk  menghitung  derajat  transesterifikasinya.  Setelah itu,  diuji  stabilitasnya  sebagai  emulsifier.  Proses dilakukan untuk persen berat K 2 CO 3 terhadap FAME 1,5%; 3%; 4,5%; 6% dan 7,5%.
Derajat Transesterifikasi = 𝐴𝐶=𝑂 𝐴𝑂−𝐻

## Uji Stabilitas FACE Sebagai Emulsifier
Uji stabilitas emulsifier dilakukan dengan membuat sistem emulsi minyak-FACE-akuades dengan perbandingan tertentu, sebanyak 2 gram minyak jagung ditambah  0,5  gram  FACE  (ester sukrosa)  dan  dilakukan pengocokan  yang  dilanjutkan  titrasi  dengan  aquades hingga  terbentuk  emulsi  dan  ditentukan  waktunya hingga  emulsi  pecah.  Sistem  emulsi  dibuat  dengan menggunakan  FACE  dengan  variasi  berat  K 2 CO 3 yang sudah ditentukan.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Penurunan dan Penentuan Bilangan Asam
Bilangan  asam  merupakan  banyaknya  milligram basa  kuat  yang  dibutuhkan  untuk  menetralkan  asam lemak bebas yang terdapat dalam 1 gram minyak. Prinsip dari bilangan asam adalah penguraian asam lemak bebas menjadi  garam  asam  lemak  dan  airnya.  Penentuan bilangan asam bertujuan untuk mengetahui kadar asam lemak bebas dalam minyak Penurunan kandungan asam lemak  bebas  dapat  dilakukan  dengan  metode  ekstraksi menggunakan pelarut etanol dengan disertai pemanasan. Pada saat pemanasan, minyak dan FFA dapat larut dalam etanol, setelah pendinginan  FFA tetap larut dalam  etanol  sedangkan  minyak  tidak  dapat  larut. Berdasarkan  kelarutan  trigliserida  dalam  etanol  dingin, maka  fasa  etanol  dapat  dipisahkan  dari  fasa  minyak. Minyak  hasil  ekstraksi  ditentukan  bilangan  asam. Berdasarkan  hasil  penentuan  bilangan  asam  pada minyak  zaitun  sebelum  dan  sesudah  ekstraksi menunjukkan  bahwa  minyak  zaitun  mengalami penurunan bilangan asam dari 0,8433 menjadi 0,5908.
R OH O + KOH R OK O + H 2 O

## Gambar 1. Reaksi Saponifikasi Asam Lemak

## Sintesis Metil Ester Asam Lemak (FAME)
Sintesis  metil  ester  asam  lemak  dilakukan  melalui reaksi  transesterifikasi  antara  trigliserida  dengan metanol dan KOH sebagai katalis.
Tahap-tahap  reaksi  yang  terjadi  ditunjukkan  pada gambar 2.
CH 3 O-H + OH CH 3 O + H 2 O H 2 C HC H 2 C O O O COR 1 COR 2 COR 3 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C O O OH COR 1 COR 2 + R 3 COOCH 3
H 2 C HC H 2 C O O OH COR 1 COR 2 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C O OH OH COR 1 + R 2 COOCH 3 H 2 C HC H 2 C O OH OH COR 1 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C OH OH OH + R 1 COOCH 3 CH 3 O-H + OH CH 3 O + H 2 O H 2 C HC H 2 C O O O COR 1 COR 2 COR 3 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C O O OH COR 1 COR 2 + R 3 COOCH 3 H 2 C HC H 2 C O O OH COR 1 COR 2 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C O OH OH COR 1 + R 2 COOCH 3 H 2 C HC H 2 C O OH OH COR 1 + CH 3 O H 2 C HC H 2 C OH OH OH + R 1 COOCH 3
Gambar 2. Tahap-tahap reaksi transesterifikasi pada sintesis FAME
Pencampuran  katalis  KOH  dengan  metanol  akan menyebabkan  KOH  mengalami  ionisasi  menjadi  K + dan OH - , kemudian ion OH - akan mengikat H + pada metanol sehingga akan menghasilkan ion metoksida (CH 3 O - ) yang merupakan  nukleofil  yang  lebih  kuat  dibandingkan metanol.  Ion  CH3O - tersebut  akan  menyerang  gugus karbonil pada trigliserida menghasilkan metil ester asam lemak  dan  digliserida.  Digliserida  ini  kemudian  akan mengalami  reaksi  dengan  metoksida  yang  lain membentuk metil ester asam lemak dan monogliserida. Kemudian  monogliserida  ini  akan  mengalami  siklus katalitik yang sama membentuk metil ester dan gliserol.
Reaksi transesterifikasi tersebut akan menghasilkan metil ester asam lemak dan gliserol. Hasil yang diperoleh dari  reaksi  transesterifikasi  berupa  dua  fasa  yang  tidak saling  campur.  Fasa  atas  merupakan  metil  ester  asam lemak  (FAME),  sedangkan  fasa  bawah  terdiri  dari gliserol, KOH dan metanol yang tersisa.
FAME tersebut kemudian dianalisis dengan GC-MS. Analisis  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  komposisi senyawa  yang  terdapat  pada  FAME  dari  minyak  zaitun ini.  Hasil  analisis  GC-MS  dari  FAME  ditampilkan  pada Gambar 3.
Gambar 3. Kromatogram FAME dari Minyak Zaitun
Berdasarkan  kromatogram  tersebut  dapat  terlihat adanya  12  puncak  dengan  waktu  retensi  berbeda  yang menunjukkan  bahwa  metil  ester  asam  lemak  tersebut terdapat 12 senyawa yang berbeda dengan empat puncak utama seperti pada tabel 1.
Tabel 1 : Analisis metil ester asam lemak (FAME) dengan GC-MS

## Sintesis Ester Sukrosa Asam Lemak (FACE) dari FAME
Sintesis ester asam lemak sukrosa (FACE) dilakukan melalui  reaksi  transesterifikasi  antara  metil  ester  asam lemak  (FAME)  dengan  sukrosa  menggunakan  katalis K 2 CO 3 .  Sintesis  ester  asam  lemak  sukrosa  (FACE) dilakukan  untuk  rasio  berat  K 2 CO 3 terhadap  FAME sebesar 1,5%; 3%; 4,5%; 6% dan 7,5%.
O O OH HO HO HO O OH OH OH HO B + O O O O O O O O O O O + BH basa sukrosa R C O OCH 3 O O O O O O O O O O O O R OCH 3 O OCH 3 R O OCH 3 R O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 metil ester O O O O O O O O O O O + O O OH HO HO HO O OH OH OH HO B + O O O O O O O O O O O + BH R C O OCH 3 O O O O O O O O O O O O R OCH 3 O OCH 3 R O OCH 3 R O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3
BH + CH 3 O
B + CH 3 OH basa sukrosa metil ester O O O O O O O O O O O O R OCH 3
O OCH 3 R O OCH 3 R O R OCH 3 O R OCH 3 R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O O O O O O O O O O O C C O + CH 3 O O R C R O C O R O R C O R C O R C O R C O R O O O O O O O O O O O + basa metanol O O OH HO HO HO O OH OH OH HO B + O O O O O O O O O O O + BH R C O OCH 3 O O O O O O O O O O O O R OCH 3
O OCH 3 R O OCH 3 R O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 BH + CH 3 O B + CH 3 OH basa sukrosa metil ester O O O O O O O O O O O O R OCH 3 O OCH 3 R O OCH 3 R O R OCH 3 O R OCH 3 R OCH 3 O R OCH 3 O R OCH 3 O O O O O O O O O O O C C O + CH 3 O O R C R O C O R O R C O R C O R C O R C O R O O O O O O O O O O O + basa metanol
sintesis FACE
Jurnal Kimia Sains dan Aplikasi 14 (1) (2011): 17 – 20
Untuk  mengidentifikasi  gugus  fungsi  pada FACE yang  dihasilkan,  maka  dilakukan  pengujian FTIR terhadap FACE yang diperoleh. Pengujian FTIR dilakukan untuk  menganalisis  proses  transesterifikasi  yang  telah dilakukan  dengan  membandingkan  serapan  gugus hidroksil  dan  karbonil  sebelum  dan  setelah  reaksi transesterifikasi.

## Gambar 5. Spektra FTIR sukrosa
Berdasarkan spektra FTIR yang diperoleh, FACE yang dihasilkan mengandung gugus karbonil yang ditunjukkan  oleh  puncak  pada  bilangan  gelombang 1743,65  cm -1 dan  masih  mengandung  gugus  hidroksil. Hal  ini  menunjukkan  bahwa  produk  yang  dihasilkan adalah  ester  asam  lemak  sukrosa  ( FACE )  yang mengandung gugus karbonil dan hidroksil.
Gambar 6. Spektra FTIR FACE dengan rasio berat K 2 CO 3 7,5 %
Tabel 2. Daerah serapan FTIR sukrosa dan FACE
Berdasarkan  spektra FTIR yang  diperoleh  dapat ditentukan  besar  nilai  derajat  transesterifikasi.  Derajat transesterifikasi menunjukkan banyaknya gugus hidroksi  yang  tersubstitusi  oleh  ester.  Semakin  besar nilai  derajat  transesterifikasi  maka  semakin  banyak gugus – OH  yang  telah  tersubstitusi  oleh  ester.  Nilai derajat transesterifikasi yang diperoleh dari spektra FTIR FACE ditunjukkan pada tabel 3.
Tabel 3. Hasil analisis FACE

## Uji Stabilitas FACE Sebagai Emulsifier
Kestabilan  emulsi  minyak  dalam  air  dengan  ester asam  lemak  sukrosa  ( FACE )  sebagai  emulsifier  dapat ditentukan berdasarkan waktu dari saat emulsi terbentuk hingga emulsi pecah kembali. Semakin besar waktu yang dibutuhkan  emulsi  untuk  pecah  menunjukkan  bahwa emulsi  yang  terbentuk  semakin  stabil.  Waktu  pecah emulsi untuk setiap FACE ditunjukkan pada tabel 4.
Tabel 4. Waktu pecah emulsi
Berdasarkan  tabel  di  atas  dapat  diketahui  bahwa ester asam lemak sukrosa ( FACE ) dengan rasio berat 6 % menghasilkan emulsi dengan stabilitas tertinggi. Hal ini menunjukkan  bahwa  semakin  besar  nilai  derajat transesterifikasi  maka  kestabilan  emulsi  yang  dibentuk semakin tinggi. Semakin besar nilai derajat transesterifikasi maka semakin banyak gugus – OH yang tersubstitusi  oleh  ester  sehingga FACE memiliki  gaya tarik  antara  gugus  hidrofobik  dengan  minyak  semakin kuat  dan  mengakibatkan  semakin  stabil  sistem  emulsi yang dihasilkan.

## 4. Kesimpulan
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan  dapat  diambil kesimpulan FACE hasil sintesis menggunakan rasio berat K 2 CO 3 terhadap FAME 6% memiliki derajat transesterifikasi  tertinggi  sebesar  0,7984.  Hasil  uji stabilitas emulsifier menunjukkan bahwa sistem emulsi yang paling stabil adalah FACE dengan rasio berat K 2 CO 3 terhadap FAME 6%  dengan  waktu  pecah  emulsi  304,14 detik.

## 5. Daftar Pustaka
[1]  MS  Rana,  AA  Ahmed,  Characteristics  and composition  of  Libyan  olive  oil, Journal  of  the American Oil Chemists’ Society , 58, 5, (1981) 630-631
[2]  Paul  Vossen,  Olive  oil:  history,  production,  and characteristics  of  the  world's  classic  oils, HortScience , 42, 5, (2007) 1093-1100
[3]  Ulf  Schuchardt,  Ricardo  Sercheli,  Rogério  Matheus Vargas,  Transesterification  of  vegetable  oils:  a review, Journal of the Brazilian Chemical Society , 9, 3,
(1998)  199-210 http://dx.doi.org/10.1590/S0103- 50531998000300002
[4]  Lambrini Adamopoulos, Understanding the
formation of sugar fatty acid esters, (2006)