ANALISIS KOMPONEN ASAM LEMAK DALAM MINYAK GORENG DENGAN INSTRUMEN GC-MS (GAS CH ROMA TOGRAPHY-M ASS SPECTROM ETE R ) Disusun Oleh : Rosy Hutami (F251114021), Wahyu Haryati M. (F251110041), Ulfah Amalia (F251110131), Ira Dwi Rachmani (F251110301), (F251110301), Nadia Tannia H. (F251110371), (F251110371), dan Wirasuwasti N. (F251114061) Program Studi Studi Ilmu Pangan, Pangan, Fakultas Fakultas Teknologi Teknologi Pertanian, Pertanian, Sekolah Pascasarja Pascasarjana na Institut Pertanian Pertanian Bogor 2012
Abstrak Komposisi asam lemak dalam suatu minyak berbeda-beda. Sampel minyak sawit dianalisis komposisi dengan menggunakan instrumen Gas Chromatography (GC) dengan kolom kapiler Rtx®-5 MS dan detektor MS. Sampel mengalami tahapan metilasi agar menjadi FAME ( Fatty Fatty Acid Methyl Esther ) yang dapat bersifat volatil. Analisis pendugaan senyawa yang terdapat di dalam sampel minyak (kualitatif) dan analisis kuantitatif dilakukan terhadap lima peak pada kromatogram yang memiliki kelimpahan tinggi. Peak tersebut memiliki waktu retensi r etensi 14,380; 22,156; 28,459; 32,698; 35,875; dan 40,878. Analisis dengan menggunakan MS terhadap kelima peak, memperlihatkan pola fragmentasi tertentu sehingga dihasilkan spektrum massa yang berbeda. Berdasarkan perbandingan spektrum massa sampel den gan spektrum massa library MS, senyawa pada waktu retensi tersebut secara berurutan diduga dodecanoic acid, methyl ester (methyl laurat), (methyl laurat), tetradecanoic acid, methyl ester (methyl myristate), 9-hexadecenoic acid, methyl ester (methyl palmotoleate), 9-octadecenoic acid, methyl ester (methyl oleate), dan 1111eicosenoic acid, methyl ester . Analisis kuantitatif yang telah dilakukan menunjukkan sampel mengandung asam lemak dodekanoat (C12:0) sebanyak 1,59 1,59 mg/g, asam lemak tertradekanoat (C14:0) sekitar 4,87 mg/g, asam lemak 9-Hexadekanoat (C16:1) sekitar 0,59 mg/g, asam lemak 9-Octadekanoat (C18:1) sekitar 22,41 mg/g, mg/g, dan asam lemak 11-Eikosanoat (C20:1) sebanyak 0,46 mg/g. Analisis ini juga memperlihatkan bahwa asam lemak 9-octadekanoat (oleat) memiliki persentase terhadap kandungan asam lemak total sampel tertinggi yaitu sekitar 39,17%. Kata kunci : minyak : minyak goreng, gas chromatography, MS, asam lemak A. Pendahuluan Komposisi asam lemak yang menyusun minyak goreng berbeda tergantung kepada sumbernya. Lawler dan Dimick (2002) menyebutkan minyak goreng yang berasal dari kelapa sawit terdiri dari 12 triasilgliserol utama dan tergolong unik karena sekitar 10-15% saturated asil ester berada pada posisi sn-2. Komposisi asam lemak bebas pada minyak kelapa sawit hampir sekitar 5%.
Komposisi jenis asam lemak bebas dalam minyak akan menentukan kualitas dan kemudahan dalam mengalami kerusakan minyak. Minyak yang terdiri dari banyak asam lemak tak jenuh (unsaturated ) akan lebih mudah rusak dan tidak sesuai untuk digunakan dalam proses pemanasan suhu tinggi dalam waktu lama. Oleh karena itu, pengetahuan mengenai komposisi asam lemak suatu minyak menjadi penting untuk menentukan 1
kualitas dan kesesuaian penggunaan. Analisis komposisi asam lemak dapat dilakukan dengan menggunakan instrumen Gas Chromatography (GC). Salah satu syarat suatu senyawa dapat dianalisa dengan GC-MS adalah senyawa tersebut harus bersifat mudah menguap (volatil). Pemisahan yang terjadi dapat disebabkan oleh perbedaan titik didih suatu senyawa dan interaksi senyawa tersebut dengan fase diam dalam kolom. Suatu asam lemak rantai panjang mempunyai titik didih yang tinggi karena mempunyai gugus karboksilat yang menyebabkan terjadinya ikatan hidrogen dan peningkatan jumlah rantai hidrokarbon akan menyebabkan peningkatan titik didihnya (Fessenden, 1999). Analisis yang dilakukan bertujuan untuk menentukan komposisi asam lemak dalam minyak goreng dengan menggunakan instrumen GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectrometer ). B. Metode Penelitian Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam analisis adalah seperangkat alat kromatografi gas GC-MS Simadzu GCMS-QP 2010 Plus dan kolom kapiler Rtx ®-5 MS ® (Crossbonds , 5% diphenyl, 95% dimethyl polysiloxane, 30m, 0,25 mm id, 0,25µm), peralatan untuk persiapan sampel seperti tabung reaksi bertutup, gelas piala, pipet tetes, vial, pipet mohr, vortex, dan penangas air bersuhu 80-90oC. Bahan yang digunakan dalam analisis ini adalah sampel berupa minyak sawit dan standar internal berupa asam lemak margarat (C17), dan paket standar eksternal. Bahan lainnya adalah pereaksi dalam persiapan sampel berupa NaOH metanolik 0,5 N, BF 3 metanol, heksana, NaCl jenuh, Na2SO4 anhidrous, gas N2 untuk mencegah terjadinya oksidasi atau
kerusakan komponen uji. Gas yang digunakan dalam alat kromatografi adalah helium dan nitrogen sebagai fase gerak dalam kolom kromatografi yang akan membawa sampel. Prosedur Kerja Prosedur kerja yang dilakukan terdiri dari dua tahapan yaitu persiapan sampel dan proses analisis menggunakan kromatografi gas. Tahapan persiapan sampel adalah proses metilasi asam lemak agar menjadi FAME yang bersifat volatil. Tahapan reaksi metilasi terdiri dari reaksi penyabunan dimana 1,5 ml NaOH metanolik 0,5 N ditambahkan kepada sekitar 100 mg sampel minyak goreng yang sebelumnya telah ditambahkan 1 ml standar internal (SI) pada tabung reaksi bertutup. Pengadukan pada tahapan persiapan yang dilakukan terhadap campuran dengan vortex, dilakukan dengan sebelumnya menambahkan terlebih dahulu gas N2. Setelah itu, campuran dipanaskan dalam penangas bersuhu 80-90 oC selama 5 menit. Kemudian didinginkan. Setelah itu, dilanjutkan dengan penambahan 2 ml BF 3, dilakukan pengadukan dengan vortex, lalu dipanaskan pada penangas air bersuhu sama dengan sebelumnya selama 30 menit untuk mempercepat terjadinya reaksi pembentukan FAME dari sabun asam lemak. Setelah didinginkan, ke dalam tabung reaksi ditambahkan 1 ml heksan untuk mengekstrak FAME dari sampel dan alkohol, serta ditambahkan 3 ml larutan NaCl jenuh untuk memperjelas bidang pemisahan antara ekstrak dan alkoholnya. Bagian heksan dibagian atas dipindahkan ke dalam vial, kemudian ditambahan Na2SO4 anhidrous untuk memerangkap air sehingga mencegah adanya air di dalam bahan uji. Setelah itu, sampel dimasukkan ke dalam vial kedua dengan hati-hati agar Na2SO4 anhidrous tidak ikut terbawa ke dalam vial kedua. Sampel lalu dianalisis 2
dengan alat kromatografi gas dengan detektor MS. Sebanyak 1 µl disuntikkan ke dalam alat dengan sistem injeksi langsung spitless mode dan suhu injektor 270 oC. Suhu kolom yang digunakan adalah gradien suhu dengan suhu kolom awal 130 oC selama 4 menit, kemudian dinaikkan hingga 170 oC dengan laju peningkatan suhu 6,5 oC/menit, lalu dinaikkan kembali suhunya hingga 215 dengan laju peningkatan 2,75 oC/menit, dan dipertahankan pada suhu tersebut selama 12 menit. Kemudian suhu dinaikkan hingga 230oC dengan laju 4 oC/menit dan dipertahankan pada suhu 230 oC selama 3 menit. Suhu detektor yang digunakan adalah 280oC, dengan pengaturan energi elektron detektor MS sekitar 70 eV dan suhu sumber ion 250 oC Sebelum sampel dimasukkan gas helium dan nitrogen sebagai fase gerak harus telah mengalir dengan baik. Gas helium diatur tekanannya 1 kg/cm2 dan tekanan gas hidrogen serta udara masing-masing sekitar 0,5 kg/cm2. Kecepatan alir gas hidrogen adalah 30 ml/menit, oksigen 400 ml/menit, nitrogen 30,1 ml/menit, dan helium 46,4 ml/menit. Perhitungan Perhitungan dilakukan untuk mencari nilai RF (response factor ). Perumusan yang digunakan adalah :
ASI = Aalx =
Area standar internal pada kromatogram standar eksternal Area asam lemak tertentu pada kromatogram standar eksternal
BSI =
Konsentrasi standar internal pada kromatogram standar eksternal Balx = Konsentrasi asam lemak tertentu pada kromatogram standar eksternal Perhitungan juga dilakukan untuk mencari nilai konsentrasi asam lemak tertentu. Perumusan yang digunakan adalah:
ASI =
Area standar internal pada kromatogram sampel Aalx = Area asam lemak tertentu pada kromatogram sampel BSI = Berat standar internal yang ditambahkan pada sampel BS = Berat sampel minyak goreng yang dimetilasi (g) Alx = Konsentrasi asam lemak tertentu di dalam sampel (mg/g) C. Hasil dan Pembahasan 1. Analisis Kualitatif Sampel Analisis komposisi asam lemak pada sampel minyak sawit dilakukan dengan menggunakan teknik Gas Chromatography dan detektor Mass Spectrometry (GC-MS). Dasar dari analisa kualitatif adalah waktu retensi dari senyawa yang diinjeksikan. Kromatogram hasil analisis sampel minyak sawit (Gambar 1) memperlihatkan 20 peak yang terdeteksi. Namun, hanya 5 peak yang kelimpahannya cukup tinggi yang akan dianalisis dalam spektrometer massa, yaitu puncak dengan waktu retensi 14,380; 22,156; 28,459; 32,698; 35,875; dan 40,878.
3
Gambar 1. Kromatogram sampel minyak sawit Keberhasilan kromatografi antara lain dipengaruhi oleh kondisi operasi GC yang ditentukan oleh suhu, tekanan, konsentrasi fase gerak dan dimensi kolom. Selain itu juga dipengaruhi oleh ketepatan pemilihan fase diam dan fase gerak. Berdasarkan Gambar 1, dapat dilihat bahwa kromatogram hasil analisis sampel minyak sawit menggunakan GC-MS memperlihatkan peak yang belum runcing (kurang ideal). Pada analisis sampel minyak sawit dengan GC-MS ini menggunakan fase gerak berupa gas dan fase diam berupa liquid yang diadsorbsikan pada padatan (berupa silika). Fase gerak yang digunakan adalah gas helium (He). Karena gas ini bersifat inert, murni, tidak mudah terbakar, dan mempunyai konduktifitas panas tinggi. Jenis kolom untuk GC-MS yang dipakai adalah kolom kapiler Rtx®-5 MS yang bersifat nonpolar. Di dalam kolom terjadinya proses pemisahan senyawasenyawa berdasarkan prinsip ”like dissolve like”, artinya senyawa-senyawa yang bersifat sama dengan kolom akan tertahan lebih lama, sedangkan senyawa-senyawa yang berbeda sifatnya akan diteruskan menuju detektor dan
memilki waktu retensi yang lebih singkat. Senyawa metil ester yang bersifat lebih nonpolar akan tertahan lebih lama dalam kolom dan memilki waktu retensi yang lebih lama dibandingkan dengan senyawa lain yang cenderung bersifat polar. Senyawa asam lemak dalam bentuk metil ester yang memiliki rantai lebih panjang cenderung lebih bersifat nonpolar karena memiliki rantai karbon yang lebih banyak. Oleh karena itu, asam lemak yang terdeteksi terlebih dahulu merupakan asam lemak dalam bentuk metil esternya dengan rantai karbon lebih pendek.Selain karena kepolarannya dan interaksinya dengan fase diam, pemisahan di dalam kolom juga terjadi karena perbedaan titik didih. Senyawa yang memiliki titik didih lebih rendah akan memiliki waktu retensi yang lebih singkat. Suhu detektor diprogram pada suhu 280 °C untuk mencegah kondensasi dari cuplikan setelah keluar dari kolom. Detektor yang digunakan adalah Mass-Spectrometer (MS). Detektor ini mengidentifikasi ion molekul dan fragmentasinya. Ion molekul dapat terbentuk karena adannya elektron yang ditembakkan sumber elektron dan 4
menabrak senyawa hasil separasi GC. Ion molekul dapat terfragmentasi dengan pola fragmentasi tertentu. Ion molekul dan fragmen ionnya akan bergerak melalui analyzer . Pemisahan berdasarkan massa ionnya terjadi di dalam analyzer . Ion yang memiliki massa lebih kecil akan bergerak lebih dahulu, sehingga ion ini akan terdeteksi terlebih dahulu oleh detektor. Ion molekul memiliki massa yang paling besar sehingga ion molekul akan terdeteksi terakhir. Oleh karena itu, dalam spektrum massa ion molekul terletak pada bagian akhir spektrum massa. Ion molekul telah mengalami fragmentasi sehingga % abundance dari ion molekul dapat lebih kecil dari fragmen ionnya. Analisis dengan menggunakan GC dan detektor MS
umumnya akan menghasilkan ion-ion bermuatan positif. Hasil analisis spektrum massa kromatogram dan fragmentasi sampel minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 1. Peak-peak dengan waktu retensi (tR) seperti pada Tabel 1 mempunyai spektrum massa. Spektrum massa tersebut menampilkan pola fragmentasi dengan jumlah ion yang terdeteksi paling banyak (100% abundance) menjadi base ion. Spektrum massa sampel dapat menjadi dasar pendugaan senyawa pada waktu retensi tertentu apabila dibandingkan dengan spektrum massa database MS yang memiliki nilai similarity index (SI) tinggi. Gambar spektrum massa sampel dan spektrum massa database MS dari kelima peak waktu retensi kromatogram terpilih dapat dilihat pada Gambar 2,3,4,5 dan 6.
Tabel 1. Hasil analisis spektrum massa kromatogram sampel minyak sawit
2
Waktu retensi (tR) 14,380
4
22,156
9,06
6
28,459
0,68
11
35,875
57,23
16
40,878
0,54
No. Peak
Area (%) 3,80
Fragmentasi (m/z) 214 (M+), 199, 183, 171, 157, 143, 129, 115, 101, 87, 74 (100%), 57, 41 242 (M+), 227, 211, 199, 185, 171, 157, 143, 129, 115, 101, 87, 74 (100%), 57, 41 268 (M+), 236, 218, 207, 194, 179, 165, 152, 138, 123, 98, 84, 74, 69, 55 (100%), 41 296 (M+), 281, 264, 246, 235, 222, 207, 194, 180, 166, 152, 137, 123, 96, 83, 69, 55 (100%), 41 324 (M+), 292, 274, 263, 250, 235, 221, 208, 194, 180, 166, 152, 138, 123, 97, 83, 69, 55 (100%), 41
Senyawa Dugaan (berdasarkan library MS) Dodecanoic acid, methyl ester (CAS) Methyl laurat Tetradecanoic acid , methyl ester (CAS) Methyl myristate 9-Hexadecenoic ester, (Z)-
acid,
methyl
9-octadecenoic acid, methyl ester (CAS) MET 11-Eicosenoic acid, methyl ester
5
Gambar 2. Spektrum massa senyawa target peak no. 2 dan spektrum massa data library senyawa dodecanoic acid, methyl ester (CAS) Methyl laurat (SI=96)
Gambar 3. Spektrum massa senyawa target peak no. 4 dan spektrum massa data library senyawa tetradecanoic acid, methyl ester (CAS) methyl myristate (SI = 95)
Gambar 4. Spektrum massa senyawa target peak no. 6 dan spektrum massa data library senyawa 9-hexadecenoic acid, methyl ester, (Z)- (SI = 97)
6
Gambar 5. Spektrum massa senyawa target peak no. 11 dan spektrum massa data library senyawa 9-octadecenoic acid, methyl ester (CAS) MET (SI = 94)
Gambar 6. Spektrum massa senyawa target peak no. 11 dan spektrum massa data library senyawa 11eicosenoic acid, methyl ester (SI = 93)
Senyawa target pada kromatogram peak ke-2 diduga merupakan dodecanoic acid, methyl ester (methyl laurat ) dengan formula C 13H26O2. Pola fragmentasi terutama pada puncak puncak utama dengan m/z 214, 199, 183, 171, 157, 143, 129, 115, 101, 87, dan 74 dapat dilihat pada Gambar 7. Berdasarkan Gambar 7, terlihat bahwa ion molekul pada m/z 214 menggambarkan berat molekul methyl laurate (C13H26O2) yaitu 214. Sedangkan peak base dengan relative abundance 100% pada m/z 74 berasal dari C3H6O2 yang terbentuk karena pemecahan –β melalui penataan ulang McLafferty. Keberadaan ion McLafferty menegaskan bahwa senyawa yang terdeteksi merupakan methyl ester (Harwood dan Waselake, 2012). Gambar 7. Mekanisme pola fragmentasi senyawa dodecanoic acid methyl ester 7
Pemecahan m/z 199 dihasilkan dari pemutusan molekul CH3. Sedangkan pemecahan m/z 183 berasal dari C12H23O+ yang dihasilkan dari lepasnya gugus metoksi dari peak ion molekul. Peak-peak pada m/z 87, 101, 115, 129, 143, 157, dan 171 merupakan pola fragmentasi karena adanya pemecahan pada tiap ikatan C-C sehingga melepaskan molekul CH2 (m-14). Pola ini dikenal sebagai pola deret ion CnH2n-1O2+. Pola fragmentasi ini juga merupakan pola fragmentasi karakteristik untuk senyawa-senyawa golongan ester rantai panjang (Silverstein et al ., 1998). Senyawa target pada kromatogram ke-4 diduga merupakan peak tetradecanoic acid, methyl ester (methyl myristate) dengan formula C 15H30O2. Pola fragmentasi senyawa tersebut hampir serupa dengan pola fragmentasi senyawa methyl laurat yang dijelaskan sebelumnya. Perbedaannya hanya terletak pada panjang rantai, dimana methyl myristate memiliki 2 jumlah atom karbon lebih banyak dibandingkan methyl laurat, sehingga ion molekul muncul pada puncak dengan m/z 242 yang menggambarkan berat molekul C15H30O2. Puncak m/z 242 dan 227 memiliki selisih 15 (m-15) yang dihasilkan dari pemutusan molekul CH 3, puncak m/z 211 diperoleh dari lepasnya gugus metoksi dari peak ion molekul (m-31). Dan selanjutnya pemutusan ikatan mengikuti pola deret ion (m-14). Pada spektra methyl myristate, ion McLafferty dengan m/z 74 kembali muncul sebagai base peak. Senyawa target pada kromatogram peak ke-6, 11 dan 16 berturut-turut diduga merupakan 9-hexadecenoic acid, methyl ester (methyl palmotoleate), 9octadecenoic acid, methyl ester (methyl
oleate) dan 11-eicosenoic acid, methyl ester . Berbeda dengan 2 senyawa sebelumnya, senyawa target pada kromatogram peak ke-6, 11 dan 16 tidak memiliki peak base m/z 74, melainkan m/z 55. Hal ini dikarenakan ion CH2COOCH3+ (ion McLafferty) terdapat pada jumlah yang cenderung lebih kecil pada senyawa ester tidak jenuh (Harwood dan Waselake, 2012). Gambar 8 berikut memperlihatkan pola fragmentasi salah satu senyawa ester tidak jenuh yaitu 9-octadecenoic acid, methyl ester. Pola fragmentasi terutama pada puncak-puncak utama dengan m/z 296, 264, 222, 180, 137, 123, 97 dan 55.
\
Gambar 8. Mekanisme pola fragmentasi senyawa 9-octadecenoic acid, methyl ester 8
asam lemak pada standar eksternal. Konsentrasi asam lemak (%w/w) diacu pada buku praktikum analisis pangan lanjut mengenai konsentrasi standar eksternal pada pengujian GC-FID. Waktu retensi (tR) dan luas area didapatkan dari hasil kromatogram dari pengujian GC-MS standar eksternal. Kromatogram standar eksternal dapat dilihat pada Gambar 9.
2. Analisis Kuantitatif Sampel
Kuantifikasi asam lemak yang dilakukan pada analisis ini menggunakan perhitungan faktor respon (RF) dan perbandingan luas area (luas area peak standar internal, luas area peak standar eksternal, dan luas area peak sampel). Nilai Response Factor (RF) asam lemak dari standar eksternal FAME disajikan pada Tabel 2. Pada Tabel 2, diketahui bahwa terdapat 10 peak yang menunjukkan Tabel 2. Nilai Respon Faktor (RF) pada standar eksternal No.
Peak
Asam Lemak
Konsentrasi (%w/w)
1
1
C10:0
3,2
7,163
177045953
0,346
2 3 4 5 6 7 8 9 10
4 6 9 11 14 16 17 18 21
C12:0 C13:0 C14:0 C15:0 C16:1 C17:0 C18:1 cis C20:1 C22:1
6,6 3,2 3,2 1,9 6,4 3,2 22,2 1,9 1,9
14,409 18,261 22,004 25,625 28,373 32,428 34,849 40,816 47,123
290400302 130750653 109863073 74291549 134503255 61256823 1047437519 41321822 45873150
0,435 0,469 0,558 0,490 0,911 1,000 0,406 0,880 0,793
RT
Luas Area
RF
Gambar 9. Kromatogram Standar Eksternal
9
Standar eksternal diperlukan kromatogram standar eksternal yang untuk mengidentifikasi jenis asam telah diketahui dengan pasti lemak dan menentukan nilai RF. komposisi dan konsentrasinya Standar eksternal berupa campuran (Neoh, et. al ., 2011). metil ester dari berbagai asam lemak Hasil GC-MS menunjukkan luas yang dapat langsung diinjeksikan ke area terbesar ada pada asam oleat dalam GC yang terpisah dari injeksi dengan luas 1047437519. Hanya sampel. Dengan demikian, jika pada saja nilai RF asam lemak tersebut sampel minyak goreng tidak terdapat tidak begitu tinggi, yaitu sebesar asam lemak yang sama dengan asam 0,406. Hal ini menunjukkan bahwa lemak standar eksternal, maka asam luas area yang besar tidak lemak pada sampel minyak goreng memberikan jumlah senyawa yang tidak dapat ditentukan banyak. Pada asam palmitoleat, luas konsentrasinya karena tidak ada RF area sebesar 134503255 dengan nilai yang diacu dari standar eksternal. RF sebesar 0,911. Nilai RF asam Luas area yang besar belum palmitoleat merupakan nilai tertinggi tentu menunjukkan banyaknya dari 10 asam lemak yang terdeteksi jumlah dari senyawa pada standar pada standar eksternal. Hal ini eksternal. Oleh sebab itu, perlu menunjukkan bahwa asam dilakukan perhitungan RF untuk palmitoleat merupakan senyawa menentukan secara kuantitatif yang terbanyak pada standar banyaknya jumlah senyawa pada eksternal. Nilai RF digunakan untuk standar. Penentuan konsentrasi analisis kuantitatif sampel. komposisi asam lemak (mg/g) pada Analisis kuantitatif sampel sampel minyak sawit dilakukan dengan waktu retensi 14,380; dengan cara membandingkan peak 22,156; 28,459; 32,698; 35,875; dan kromatogram sampel minyak dengan 40,878 tersaji pada Tabel 3. Tabel 3. Konsentrasi asam lemak dalam sampel Peak
Asam lemak
Asam Lemak Jenuh (ALJ) 2 C12:0 4 C14:0 10 C17:0
Aalx Sampel (pA.s)
mg/g sampel
% sampel
14,380 22,156 32,698
268857439 641486212 683037961
1,59 4,87 9,31 15,77
0,16 0,49 0,93 1,58
28,459 35,875 40,874
47825200 4052900537 38292801
0,59 22,41 0,46 23,46
0,06 2,24 0,05 2,35
RF
RT
0,435 0,558 1,000 Total AL J
Asam Lemak Tidak Jenuh (ALTJ) 6 C16:1 11 C18:1 16 C20:1
0,911 0,406 0,880 Total AL TJ
10
Contoh perhitungan untuk C12:0 : Diketahui : RF = 0,435 Aalx = 268857439 ASI = 683037961 BSI = 1,036 mg BS = 111,30 mg Perhitungan dengan perumusan :
Alx = 1,59 mg/g
Analisis kuantitatif dilakukan pada kelima peak pada waktu retensi tersebut karena kelimpahannya cukup tinggi. Berdasarkan analisis kualitatif sebelumnya, telah diketahui senyawa yang terdeteksi pada waktu retensi tersebut secara berurutan adalah dodecanoic acid, methyl ester (methyl laurat), tetradecanoic acid, methyl ester (methyl
9-hexadecenoic acid, methyl ester (methyl palmotoleate), 9-octadecenoic acid, methyl ester (methyl oleate), dan 11-eicosenoic acid, methyl ester . Hasil analisis kualitatif ini didukung dengan analisis kuantitatif yang membandingkan waktu retensi kromatogram sampel dan standar eksternal, serta informasi mengenai komposisi asam lemak pada standar eksternal yang telah disediakan. Perbandingan kromatogram tersebut memperlihatkan bahwa senyawa pada waktu retensi 14,380 adalah asam lemak C12:0 yang merupakan asam laurat atau asam dodekanoat. Metil laurat merupakan bentuk FAME dari asam laurat. Begitu pula, dengan keempat asam lemak lainnya. Berdasarkan Tabel 3, terlihat bahwa komposisi asam lemak jenuh myristate),
C12:0, C14:0, dan asam lemak tak jenuh C16:1, C18:1, dan C20:1 pada sampel minyak sawit memiliki proporsi yang cukup bervariasi. Beberapa komposisi asam lemak penyusun sampel diantaranya asam lemak dodekanoat (C12:0) sebanyak 1,59 mg/g, asam lemak tertradekanoat (C14:0) sekitar 4,87 mg/g, asam lemak 9-Hexadekanoat (C16:1) sekitar 0,59 mg/g, asam lemak 9-Octadekanoat (C18:1) sekitar 22,41 mg/g, dan asam lemak 11-Eikosanoat (C20:1) sebanyak 0,46 mg/g. Proporsi komposisi asam lemak penyusun sampel terhadap total asam lemak dapat dilihat pada Tabel 4. Tabel 4 ini memperlihatkan proporsi asam lemak dodekanoat (C12:0) sekitar 2,79%, asam lemak tertradekanoat (C14:0) 8,52%, asam lemak 9-Hexadekanoat (C16:1) 1,04%, asam lemak 9-Octadekanoat (C18:1) 39,17%, dan asam lemak 11-Eikosanoat (C20:1) 0,80%. Proporsi ini dapat menunjukkan asam lemak dominan yang terdapat di sampel. Asam lemak 9octadekanoat (asam oleat) merupakan asam lemak yang memiliki persentase tertinggi dari keempat asam lemak lainnya.
11
Tabel 4. Konsentrasi asam lemak dalam sampel No. Peak
Asam Lemak
RF
RT
Aalx Sampel (pA.s)
mg/g sampel
% AL sampel terhadap AL total
Asam Lemak Jenuh (ALJ)
1
C10:0
0,346
7,094
18139636
0,09
0,15
2
C12:0
0,435
14,38
268857439
1,59
2,79
4
C14:0
0,558
22,156
641486212
4,87
8,52
5
C15:0
0,490
25,668
25407757
0,17
0,30
7
C16:0
1,000
30,271
456171399
6,22
10,87
10
C17:0
1,000
32,698
683037961
9,31
16,27
12
C18:0
1,000
36,213
714820316
9,74
17,03
17
C20:0
1,000
41,631
63090259
0,86
1,50
19
C22:0
1,000
48,177
7595991
0,10
0,18
Sub Total ALJ
32,95
57,61
Asam Lemak Tidak Jenuh (ALTJ)
6
C16:1
0,911
28,459
47825200
0,59
1,04
11
C18:1
0,406
35,875
4052900537
22,41
39,17
13
C18:2
1,000
37,739
6357787
0,09
0,15
16
C20:1
0,880
40,874
38292801
0,46
0,80
Sub Total ALT J
23,46
41,01
Unknown
3
1,000
17,335
8809087
0,12
0,21
1,000
30,926
2528139
0,03
0,06
9
Decanal dimetil acetal 1-(+)-Ascorbic acid, 2,6dihexadecanoate Ciclo propane octanoic acid, 2hexyl-,methyl e
1,000
31,788
25264814
0,34
0,60
14
Unknown
1,000
39,125
6338247
0,09
0,15
15
Unknown
1,000
39,747
8205210
0,11
0,20
18
9-Tricosene, (Z)-
1,000
42,733
2112351
0,03
0,05
20
13-Docosen-1-ol, (Z)-
1,000
48,833
4608387
0,06
0,11
Sub Total AL unknown
0,79
1,38
57,20
100
8
Total A sam L emak
Komposisi asam lemak 9Octadekanoat (C18:1) yang teridentifikasi pada sampel berada pada kisaran komposisi asam lemak Haryadi (2010). Namun, asam lemak lainnya berada berada di atas kisaran yang dinyatakan dalam literatur. Menurut Darnoko dan Ceryan (2000), pada minyak sawit, komposisi asam lemak dalam bentuk % terhadap asam lemak total untuk asam dodekanoat (C12:0) 0,35%, asam lemak tertradekanoat (C14:0) 1,08%, asam lemak 9-Hexadekanoat (C16:1) 0,15%, dan asam lemak 9-
Octadekanoat (C18:1) 39,90%. Sedangkan komposisi asam lemak 11-Eikosanoat (C20:1) pada minyak sawit adalah 0,17% (Imaduddin et.al., 2008). Komposisi asam lemak menurut Hariyadi (2010) dapat dilihat pada Tabel 5.
12
Tabel 5. Komposisi asam lemak Asam Lemak
Asam Laurat Asam Miristat Asam Palmitat Asam Palmitoleat Asam Stearat AsamCis-9oleat Asam Linoleat Asam Linolenat Asam Arachidic
C12:0
% terhadap asam lemak total Kisaran Rata-rata 0,1 – 1,0 0,2
C14:0
0,9 - 1,5
1,1
C16:0
41,8 - 45,8
44,0
C16:1
0,1 - 0,3
0,1
C18:0
4,2 - 5,1
4,5
C18:1
37,3 - 40,8
39,2
C18:2
9,1 - 11,0
10,1
C18:3
0,0 - 0,6
0,4
C20:0
0,2 - 0,7
0,4
Sumber : Haryadi (2010)
Perbedaan hasil analisis asam lemak dengan nilai literatur, dapat disebabkan oleh tidak seluruh asam lemak dalam sampel terdeteksi pada saat analisis, sehingga nilai asam lemak total menjadi lebih rendah dari nilai seharusnya. Nilai asam lemak total yang lebih rendah dari nilai seharusnya menyebabkan proporsi yang besar pada nilai masing-masing asam lemak yang teridentifikasi. Tidak seluruhnya asam lemak terdeteksi dapat disebabkan oleh waktu penyimpanan sampel uji yang terlalu lama dan cara penyimpanan yang kurang baik, sehingga sangat memungkinnya terjadinya oksidasi atau degradasi pada sampel. Penyebab lainnya yang mungkin terjadi yaitu pada tahap preparasi sampel minyak maupun tahap analisis menggunakan GC-MS. Pada tahap preparasi, kemungkinan proses saponifikasi trigliserida dan metilasi
asam lemak kurang optimal, sehingga tidak seluruh asam lemak yang terkandung pada minyak dapat diubah menjadi Fatty Acid Methyl Ester (FAME) yang bersifat volatil. Padahal, analisis menggunakan GCMS hanya memungkinkan untuk sampel yang bersifat volatil. Setiap tahap pada tahap preparasi seperti hidrolisis, metilasi dan transesterifikasi asam lemak menjadi FAME maupun tahap analisis merupakan titik kritis yang harus diperhatikan. Di samping itu, setiap metode memiliki kelemahan, sehingga dibutuhkan kehati-hatian dan ketelitian untuk memastikan konversi terbaik (Moreau, 2005). D. Kesimpulan Analisis pendugaan komposisi asam lemak dalam sampel minyak sawit dilakukan terhadap lima peak pada kromatogram yang memiliki kelimpahan tinggi. Peak tersebut memiliki waktu retensi 14,380; 22,156; 28,459; 32,698; 35,875; dan 40,878. Analisis senyawa dengan menggunakan MS terhadap kelima waktu retensi secara berurutan adalah dodecanoic acid, methyl ester (methyl laurat ), tetradecanoic acid, methyl ester
9-hexadecenoic acid, methyl ester (methyl palmotoleate), 9-octadecenoic acid, methyl ester (methyl oleate), dan 11eicosenoic acid, methyl ester . Pendugaan ini didasarkan pada nilai similiarity index tertinggi. Berdasarkan analisis kuantitatif, diketahui bahwa sampel mengandung asam lemak dodekanoat (C12:0) (methyl
myristate),
13
sebanyak 1,59 mg/g, asam lemak tertradekanoat (C14:0) sekitar 4,87 mg/g, asam lemak 9-Hexadekanoat (C16:1) sekitar 0,59 mg/g, asam lemak 9-Octadekanoat (C18:1) sekitar 22,41 mg/g, dan asam lemak 11-Eikosanoat (C20:1) sebanyak 0,46 mg/g. Asam lemak 9-octadekanoat (oleat) memiliki persentase terhadap kandungan asam lemak total sampel tertinggi yaitu sekitar 39,17%. Daftar Pustaka Darnoko, D., dan Cheryan, M. 2000. Kinetics of Palm Oil Transesterification in A Batch Reactor, J. Am. Oil Chem. Soc., 77, 19574 : 1263-1267. Fessenden, R. J., Fessenden, J. S.,1999, “Kimia Organik”, a.b.: Pudjaatmaka, A. H., Jilid 2, Edisi ketiga, Erlangga, Jakarta., 409-410. Hariyadi, P. 2010. Sepuluh Karakter Unggul Minyak Sawit. Artikel dalam Info Sawit. Di dalam http://seafast. ipb.ac.id/article/sepuluh_karakter_min yak_sawit.pdf. [13 Juni 2012]. Harwood, J.L., dan Waselake, R. J. 2012. Fatty Acid and Mass Spectrometry: A Beginner's Guide to Mass Spectrometry of Fatty Acids: Part1. Di dalam http://lipidlibrary. aocs.org/ms/ms_begin-1/index.htm. [13Juni 2012].
Minyak Sawit. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis, 3(1-3) : 14-20. Lawler, P. J. dan P. S. Dimick. 2002. Crystallization and polymorphism of fats. In: Akoh, C. C. dan D. B. Min (eds.). Food Lipids Chemistry, Nutrition, and Biotechnology second edition. Marcel Dekker, Inc., New York. Moreau, R.A. 2005. Extraction and Analysis of Food Lipids. In: Otles, S.(ed.). Method of Analysis Food Components and Additives. CRC Press, Boca Raton. Neoh, B. K., Thang, Y. M., Zain, M. Z. M. dan Junaidi, A. 2011. Palm pressed fibre oil: A new opportunity for premium hardstock?. International Food Research Journal 18: 769-773 Pavia, D.L. Lampman, GM. Kriz, GS. 2001. Introduction to spectroscopy 3rd Edition. Thomson Learning. Washington, United States. Silverstein, R.M., G.C. Blasser, dan T.C.Morril. 1998. Spectrometric identification of organic compound, 6th edition, John Wiley and Son, Inc., New York.
Hites, R. A. 1997. Gas chromatography mass spectrometry. In : Settle, FA (ed.). Handbook of instrumental techniques for analytical chemistry. Prentice Hall PTR. Settle, United States. Imaduddin, M., Yoeswono, Wijaya, K., dan Tahir, I. 2008. Ekstraksi Kalium dari Abu Tandan Kosong Sawit sebagai Katalispada Reaksi Transesterifikasi
14
15
