## Biokatalisator Lipase Dedak Padi Untuk Proses Asidolisis Minyak Tuna Dan Asam Laurat

## Wahyuningsih*, Edy Supriyo, dan R.T.D. Wisnu Broto
Program Studi, Teknik Kimia Departemen Teknologi Industri, Sekolah Vokasi, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Soedarto, Tembalang, Kota Semarang, Jawa Tengah 50275, Indonesia Email: wahyunimachin@gmail.com

## Abstrak
Lipid  terstruktur  dengan  medium  chain  fatty  acid  (MCFA)  pada  posisi  luar  dan  polyunsaturated  fatty  acid (PUFA) pada posisi sn-2 memiliki nilai gizi dan absorbsi yang sangat baik. Dalam penelitian ini lipid terstruktur disintesis secara langsung melalui asidolisis enzimatis antara minyak ikan dan asam laurat. Reaksi dikatalisis oleh  lipase  dedak  padi.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  mempelajari    perilaku  dari  reaksi  asidolisis  enzimatik minyak  ikan  tuna  dan  asam  laurat,  dengan  kajian  pengaruh  biokatalis  lipase  dedak  padi  terhadap  hasil asidolisis. Target yang ingin dicapai berupa data-data teknis laboratorium untuk perancangan, scale-up dan pengoperasian  proses  yang  meliputi  kinetika  reaksi,  studi  produktifitas  asam  lemak,  kondisi  operasi  yang optimum dan analisa tekno-ekonomi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi lipase dan suhu reaksi optimum  berturut-turut  10%  dan  50 o C.  Rasio  mol  optimum  minyak  ikan  dan  asam  laurat  adalah  1:10, dihasilkan  inkorporasi  asam  laurat mencapai  62,8  mol%.  Pada  waktu  inkubasi  12  jam,  trigliserida  menurun seiring dengan meningkatnya waktu inkubasi, sedangkan digliserida meningkat seiring dengan meningkatnya waktu inkubasi. Pada suhu reaksi di atas 50 o C, trigliserida menurun seiring dengan meningkatnya suhu reaksi. Metode  interesterifikasi  ini  cukup  efektif  untuk  mensintesis  lipid  terstruktur  spesifik.  Lipase  dapat  digunakan dengan baik untuk sintesa Lipid Terstruktur dari minyak ikan tuna dengan asam laurat. Kondisi optimum reaksi adalah pada suhu 50 o C, konsentrasi lipase 10%, perbandingan ratio substrat (Minyak ikan tuna : asam laurat) 1:10 selama 12 jam. Profil gliserida dari hasil asidolisis enzimatis adalah  78,1 % trigliserida, 32,2 % digliserida dan 11,9% monogliserida
Kata kunci: Lipid, lipase, dedak padi, minyak ikan tuna

## Abstract

## Lipase Rice Bran Biocatalystator For Asidolysis Process Tuna Oil And Lauric Acid
Lipid  structured  with  medium  chain  fatty  acids  (MCFA)  in  the  outer  position  and  polyunsaturated  fatty  acid (PUFA)  in  sn-2  position  has  excellent  nutritional  value  and  absorption.  In  this  study  structured  lipids  were synthesized  directly  through  enzymatic  acididisation  between  fish  oil  and  lauric  acid.  The  reaction  was catalyzed by a specific lipase of 1.3 from  the  tertiary carotid rugose. The  aim of this study  was  to study the behavior  of  enzymatic  acidic  reactions  of  tuna  and  lauric  acid  oils,  with  the  study  of  the  effect  of  rice  bran biocatalyst on acidic acid yield.  The targets to be achieved are technical laboratory data for design, scale-up and  operation  of  processes  including  reaction  kinetics,  fatty  acid  productivity  studies,  optimum  operating conditions  and  techno-economic  analysis.  The  results  showed  that  the  optimum  lipase  concentrate    and temperature of the reaction were 10% and 50 o C, respectively. The mole ratio of fish oil and lauric acid was 1:10 in which the incorporation of lauric acid was 62,80% (mol). Incubation time, 12 h, triglyceride decreased with an increase  in  incubation  time.  In  contrast,  the  diglyceride  increased  with  an  increase  in  incubation  time.  At temperature higher than 50 o C, triglyceride decreased with an increase in reaction temperature. The methode of
interesterification was  proven to be  effective in synthezed specific structured lipids. Lipase  rice brand, can be used  successfully  for  the  synthesis  of  structured  lipids  from  tuna  oil  with  lauric  acid.  Optimum  reaction temperature is 50 o C, lipase concentration of 10%, the ratio of substrate ratio (tuna fish oil: lauric acid) 1:10 for time  incubation  12  hours.  Profile  gliseride  from  results  acidolysis  enzymatic  triglycerides  were  78.1%,  32.2% 11.9% diglycerides and monoglycerides.
Keywords: lipids, lipase rice brand, tuna fish oil

## PENDAHULUAN
Sintesis  lipid  terstruktur  telah  berkembang pesat dalam satu dekade ini dengan memodifikasi lipid  terutama  untuk  meningkatkan  sifat fungsional  dan  nutrisi  suatu  lemak  atau  minyak. Lipid  terstruktur  dengan  asam  lemak  rantai medium  (C 6 -C 12 )  pada  posisi  luar  dan polyunsaturated fatty acid (PUFA) pada posisi sn-2 memiliki  nilai  gizi  dan  absorbsi  yang  sangat  baik (Irimescu et  al. ,  2001).  Residu  rantai  medium dengan  mudah  terhidrolisis  di  dalam  saluran pencernaan  menghasilkan  asam  lemak  yang diabsorbsi  dengan  cepat  dan  digunakan  sebagai sumber energi yang tinggi di dalam tubuh. PUFA terabsorbsi  sebagai  2-MG  yang  paling  siap diabsorbsi  diantara  senyawa  turunan  PUFA.  Lipid terstruktur  dengan  residu  jenuh  pada  posisi  luar dan  PUFA  pada  posisi  sn-2  juga  lebih  tahan terhadap oksidasi (Akoh, 2017).
Lipid  terstruktur  dapat  disintesis  dengan interesterifikasi  lipid  baik  secara  enzimatis maupun  kimia,  tetapi  metode  enzimatis  lebih disukai karena enzim memiliki aktivitas biokatalitik yang  tinggi  dan  spesifik.  Penggunaan  enzim sebagai  katalis  juga  lebih  ramah  lingkungan dibandingkan  secara  kimiawi  karena  limbah  dari bahan kimia umumnya berbahaya bagi lingkungan (Akoh, 2017).
Berbagai  metode  sintesis  lipid  terstruktur spesifik  secara  enzimatik  telah  dilakukan diantaranya  melalui  pembentukan  triasilgliserol (TAG)  dari  gliserol  dan  asam  lemak  (biasanya PUFA)  yang  dilanjutkan  asidolisis  dengan  asam lemak  tertentu, biasanya medium chain fatty acid (MCFA) menggunakan lipase spesifik-1,3 (Irimescu et al., 2001). Sintesis lipid terstruktur spesifik juga telah  diteliti  dengan  melakukan  etanolisis  pada minyak  ikan  untuk  memperoleh  2-monogliserida yang dilanjutkan dengan esterifikasi dengan asam kaprilat  secara enzimatis sehingga diperoleh  lipid
terstruktur dengan asam kaprilat pada posisi luar dan PUFA pada posisi sn-2 (Irimescu et al. , 2002), tetapi proses tersebut kurang ekonomis dan perlu pengendalian proses yang rumit.
Selama  ini  sintesis  lipid  terstruktur  yang mengandung  PUFA  dan  MCFA  umumnya menggunakan  asam  kaprilat  sebagai  sumber MCFA,  sangat  jarang  yang  menggunakan  asam laurat. Metode interesterifikasi antara minyak ikan dengan asam laurat juga belum pernah dilakukan. Pada  penelitian  ini  sintesis  lipid  terstruktur dilakukan dengan metode interesterifikasi (asidolisis) antara minyak ikan dengan asam laurat yang dikatalisis lipase Mucor miehei yang bersifat spesifik  1,3  sehingga  diharapkan  asam  laurat hanya  akan  menempati  posisi  1,3  dari  kerangka gliserol  minyak  ikan  sedangkan  PUFA  tetap tertinggal dan berada pada posisi sn-2 (Wilis dan Marangoni, 2002)
Namun demikian, harga lipase masih mahal dan  mudah  terjadi  inaktivasi  jika  dalam  bentuk enzim  bebas  (Irimescu et  al .,  2001).  Maka  pada penelitian ini dicobakan lipase konvensional lipase dedak  padi  yang  harganya  lebih  murah. Pengkajian  dilakukan  terhadap  konsentrasi  lipase dedak  padi  dan  suhu  reaksi  sehingga  diperoleh waktu  reaksi  dan  kondisi  proses  yang  optimal. Profil gliserida yang terbentuk diamati.

## METODOLOGI
Interesterifikasi enzimatis minyak ikan dengan asam laurat pada berbagai suhu reaksi
Waktu  reaksi  yang  optimal  kemudian digunakan  untuk  mengkaji  pengaruh  suhu  reaksi dengan  variasi  suhu  30,  40,  50,  60,  dan  70 o C. Sebanyak  1,43  gram  minyak  ikan  dicampur dengan  4  gram  asam  laurat  (rasio  molar  minyak ikan  :  asam  laurat  1:10)  dalam  erlenmeyer,  lalu ditambahkan  lipase  0,543  gram candida  rugose
(10%  dari  substrat)  dan  8,1  ml  heksana  (1,5  kali berat  substrat).  Erlenmeyer  ditutup  rapat  lalu diinkubasi  dalam waterbath  shaker pada  suhu tervariasi  dengan  kecepatan  120  rpm  selama  12 jam. Setelah direaksikan selama 12 jam, campuran hasil reaksi selanjutnya diperlakukan seperti pada prosedur interesterifikasi enzimatis pada berbagai waktu reaksi. (Irimescu, 2000)
3-8.Preparasi  FAME  dan  analisa  penentuan inkorporasi asam laurat
Preparasi  Fame  dilakukan  sesuai  dengan metode  Park  dan  Goins  (1994).  Sebanyak  200μl Lipid terstruktur dimasukkan dalam tabung reaksi lalu  ditambahkan  50μl  (  konsentrasi  0,1  g/ml) internal  standar  asam  heptadekanoat,100  μl metilen  khlorida  dan  1  ml  NaOH  0,5  N  dalam methanol.  Kedalam  tabung  diberi  gas  Nitrogen sebelum  dipanaskan  pada  suhu  90 o C  selama  10 menit. Setelah dingin ditambah 1 ml aquades dan 200-500  μl  heksana  dan  divorteks  untuk mengekstrak  methyl  ester  asam  lemak.  Fraksi heksana  merupakan  FAME  dan  siap  dianalisa dengan Gas Kromatografi (GC).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Penelitian pada suhu diatas 50 o C komponen  trigliserida  menurun  dengan  naiknya suhu  reaksi.  Penurunan  tersebut  menandakan terjadinya esterifikasi partial komponen trigliserida menghasilkan  produk  antara  digliserida  dan monogliserida.  Hal  tersebut  mungkin  disebabkan oleh  terjadinya  migrasi  gugus  asil  yang menyebabkan  reaksi  asidolisis  tidak  sempurna (Park  dan  Goins, 1994).  Migrasi  asil  merupakan berpindahnya asil dari trigliserida dari posisi  sn 2 ke  posisi  sn-1  atau  sn-3.  Berpindahnya  asil tersebut  dapat  menyebabkan  posisi  sn-2  kosong
sehingga terbentuk digliserida ataupun monogliserida.
Migrasi  hasil  dapat  dipicu  oleh  tingginya suhu  reaksi,  kadar  air,  dan  ratio  substrat. Selanjutnya juga diketahui bahwa suhu reaksi dan waktu  reaksi  memicu  terbentuknya  1,3- diasilgliserol  lebuh  besar  dari  pada  1,2 diasilgliserol  (Paiva et  al. ,  2000).  Dengan terbentuknya  3-diasigliserol  maka  lipase  spesifik 1,3  dari candida  rugosa tentu  tidak  dapat  atau sulit untuk mengkataalis asidolisis pada posisi sn- 2.  Dengan  demikian,  hal  tersebut  dapat menurunkan  komponen  trigliserida  dan  justru meningkatkan digliserida  ataupun monogliserida (Subroto, 2007)
Pengaruh konsentrasi lipase terhadap profil gliserida  lipid  terstruktur  ditunjukkan  pada Gambar  1.Komponen  TG  (trigliserida)  meningkat seiring  dengan  meningkatnya  konsentrasi  lipase (sampai  konsentrasi  10%),hal  ini  disebabkan karena  lipase candida  rugose  terimmobil sangat spesifik untuk asam laurat (Marangoni, 2002) dan memiliki  aktivitas  relative  rendah  terhadap  PUFA terutama DHA (Iremecu, 2000).  Ketika konsentrasi
Gambar 1. Grafik  Konsentrasi  lipase  dan  Profil gliserida
Tabel 1. Pengaruh suhu terhadap profil Gliserida Lipida Terstruktur
No Suhu ( o C) % Gliserida Monogliserida Digliserida Trigliserida 1. 30 11 20 60 2. 40 9 18 69 3. 50 15 24 78 4. 5 60 70 13 20 21 18 62 58 0 20 40 60 80 100 120 140 1 5 10 15 20 G lis er id a (%) Konsentrasi Lipase (%)
MG DG TG
Tabel 2. Pengaruh % Konsentrasi Lipase terhadap profil Gliserida Lipida Terstruktur No % Konsentrasi Lipase % Gliserida Monogliserida Digliserida Trigliserida 1. 1 8 16 60 2. 5 9 18 69 3. 10 14 28 74 4. 5 15 20 13 10 21 18 62 58
lipase rendah maka kecenderungan reaksi berjalan kekanan  cukup  lemah  dan  kemampuan  lipase untuk  mengkatalis  untuk  proses  asidolisis  juga relative  kecil.  Komponen  TG  (trigliserida)  justru menurun jika konsentrasi lipase dinaikkan, hal ini mungkin  berkaitan  dengan  aktivitas  lipase  yang menurun dengan semakin banyaknya asam lemak bebas. Asam lemak bebas menyebabkan desorbsi air  dari  interface  kemudian  mengambil  bagian interface  air  disekitar  enzim  dan  meningkatkan kelarutannya dalam air sehingga akan membatasi masuknya  substrat  pada  interface.Penurunan akivitas lipase tersebut
menyebabkan terbentuknya  produk  intermediate  dan  reasi asidolisis tidak sempurna (Gandi et al ., 2007).

## KESIMPULAN
Lipase candida  rugose  immobile ,  dapat digunakan  dengan  baik  untuk  sintesa  Lipid Terstruktur  dari  minyak  ikan  tuna  dengan  asam laurat.Kondisi  optimum  reaksi  adalah  pada  suhu 50 o C,konsentrasi  lipase  10%,perbandingan  ratio substrat(Minyak  ikan  tuna  :  asam  laurat  )1:10 selama  12  jam.Profil  gliserida  dari  hasil  asidolisis enzimatis  adalah    78,1  %  trigliserida,32,2  % digliserida dan 11,9%  monogliserida

## DAFTAR PUSTAKA
Akoh,  C.C.  (Ed.).  2017. Food  lipids:  chemistry, nutrition, and biotechnology . CRC press.
Gandi,  J.R.,  Pence,  D.H.,  Scheinsach,  S.,  D’Amelia, P.R.,  Klemann,  L.P.,  Wilson,  N.H.  &  Finkey, J.W.,  2007.  Review  of  Triacilglycerols Digestion,  Absorption,  and  Metabolism  With Respect  to  Salatrim  Triacylglycerols. Journal
of  Agricultural  and  Food  Chemistry. 42:473- 483.
Irimescu,  R.,  Furihata,  K.,  Hata,  K.,  Iwasaki,  Y.,  & Yamane,  T.  2001.  Two-step  enzymatic synthesis  of  docosahexaenoic  acid-rich symmetrically  structured  triacylglycerols  via 2-monoacylglycerols. Journal of the American Oil Chemists' Society. 78(7):743-748
Irimescu, R., Iwasaki, Y., & Hou, C. T. 2002. Study of TAG  ethanolysis  to  2-MAG  by  immobilized Candida  antarctica  lipase  and  synthesis  of symmetrically  structured  TAG. Journal American Oil Chemistry Social. 79(9):879-883 Irimescu, R., Yasui, M., Iwasaki, Y., Shimidzu, N., & Yamane, T. 2000. Enzymatic synthesis of 1, 3- dicapryloyl-2-eicosapentaenoylglycerol.
Journal  American  Oil  Chemists'  Society.
77(5):501-506
Marangoni,  A.G.,  2002.  The  nature  of  fractality  in fat  crystal  networks. Trends  in  Food  Science Technology. 13(2):37-47.
Paiva,  A.L.,  Balcao,  V.M.  &  Malcata,  F.X.,  2000. Kinetics  and  mechanisms  of  reactions catalyzed  by  immobilized  lipases. Enzyme and Microbial Technology. 27(3-5):187-204.
Park, P.W. & Goins, R.E., 1994. In situ preparation of fatty acid methyl esters for analysis of fatty acid  composition  in  foods. Journal  Food Science. 59(6):1262-1266.
Subroto,  E.  &  Hidayat,  C.  2007.  Interesterifikasi enzimatis  minyak  ikan  dengan  asam  laurat untuk  sintesis  lipid  terstruktur. Journal Teknologi Industri Pangan . XII(1).
Wilis,  W.M.,  &  A.G.  Marangoni.  2002. Enzymatic Interesterification. In: Food  Lipid,  Chemistry, Nutrition,  and  Biotechnology. West  Virginia University.