MINYAK KEDELAI
I. Pendahuluan
Lemak dan minyak sebagai bahan pangan yang dibagi menjadi dua golongan, yaitu 1) lemak yang siap dikonsumsi tanpa dimasak (edible fat consumed uncooked) misalnya mentega, margarin serta lemak yang digunakan dalam kembang gula, dan 2) lemak yang dimasak bersama bahan pangan atau dijadikan sebagai medium penghantar panas dalam memasak bahan pangan misalnya minyak goreng.
Lemak dan minyak yang dapat dimakan (edible fat), dihasilkan oleh alam yang dapat bersumber dari bahan nabati atau hewani. Dalam tanaman atau hewan, minyak tersebut berfungsi sebagai sumber cadangan energi.
Minyak dan lemak dapat diklasifikasikan berdasarkan sumbernya, yaitu :
1. Bersumber dari tanaman
a. Biji-bijian palawija: minyak jagung, biji kapas, kacang, rape seed, wijen, kedelai, dan bunga matahari.
b. Kulit buah tanaman tahunan: minyak zaitun dan kelapa sawit.
c. Biji-bijian dari tanaman harian: kelapa, cokelat, inti sawit, babassu, cohune dan lain sebagainya.
2. Bersumber dari hewani
- Susu hewani peliharaan: lemak susu.
- Daging hewan peliharaan: lemak sapi dan turunannya oleostearin, oleo oil dari oleo stock, lemak babi dan mutton tallow.
- Hasil laut: minyak ikan sarden serta minyak ikan paus.
Minyak dan lemak (trigliserida) yang diperoleh dari berbagai sumber mempunyai sifat fisiko-kimia yang berbeda satu sama lain, karena perbedaan jumlah dan jenis ester yang terdapat di dalamnya. Minyak dan lemak tidak berbeda dalam bentuk umum trigliseridanya dan hanya berbeda dalam bentuk (wujud). Disebut minyak jika berbentuk padat pada suhu kamar.
Sifat fisiko-kimia biasanya berada dalam suatu kisaran nilai, karena perbedaannya cukup kecil, nilai tersebut dinamakan konstanta. Konstanta fisik yang dianggap cukup penting adalah berat jenis, indeks bias dan titik cair, sedangkan konstanta kimia yang penting adalah bilangan iod, bilangan penyabunan, bilangan Reichert Meisce, bilangan Polenske, bilangan asam dan residu fraksi tak tersabunkan.
Komposisi atau jenis asam lemak dan sifat fisiko-kimia tiap jenis minyak berbeda-beda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan sumber, iklim, keadaan tempat tumbuh dan pengolahan. Perbedaan umum antara lemak nabati dan hewani adalah:
1. Lemak hewani mengandung kolesterol sedangkan lemak nabati mengandung fitosterol.
2. Kadar asam lemak tidak jenuh dalam lemak hewani lebih kecil daripada lemak nabati.
3. Lemak hewani mempunyai bilangan Reichert Meisce lebih besar serta bilangan polenske lebih kecil daripada minyak nabati.
Minyak dan lemak yang telah dipisahkan dari jaringan asalnya mengandung sejumlah kecil komponen selain trigliserida, yaitu lipid komplek (lesithin, cephalin, fosfatida dan glikolipid); sterol berada dalam keadaan bebas atau terikat dengan asam lemak; asam lemak bebas; lilin; pigmen yang larut dalam lemak dan hidrokarbon. Semua komponen tersebut akan mempengaruhi warna dan flavor produk, serta berperan dalam proses ketengikan. Fosfolipid dalam minyak yang berasal dari biji-bijian biasanya mengandung sejumlah fosfatida, yaitu lesithin dan cephalin. Dalam minyak jagung dan kedelai, jumlah fosfatida sekitar 2 – 3 %, dan dalam proses pemurniannya, senyawa ini dapat dipisahkan.
Minyak pangan dalam bahan pangan biasanya diekstraksi dalam keadaan tidak murni dan bercampur dengan komponen-komponen lain yang disebut fraksi lipida. Fraksi lipida terdiri dari minyak, lemak (edible fat/oil), malam (wax), fosfolipida, sterol, hidrokarbon dan pigmen.
Fraksi lipid dalam bahan pangan biasanya dipisahkan dari persenyawaan lain yang terdapat dalam bahan pangan dengan ekstraksi menggunakan pelarut seperti petroleum eter, etil, ester, kloroform atau benzena. Fraksi yang larut disebut “fraksi yang larut dalam eter” atau lemak kasar (Ketaren, 1986). Untuk membedakan komponen-komponen fraksi lipida dipergunakan NaOH. Minyak/ lemak pangan, malam dan fosfolipida dapat disabunkan dengan NaOH sedangkan sterol, hidrokarbon dan pigmen adalah fraksi yang tidak tersabunkan.
Berdasarkan sifat mengeringnya, minyak dapat diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Minyak tidak mengering (non drying oil)
· Tipe minyak zaitun, yaitu minyak zaitun, minyak buah persik, inti peach dan minyak kacang.
· Tipe minyak rape, yaitu minyak biji rape dan minyak biji mustard.
· Tipe minyak hewani, yaitu minyak babi.
2. Minyak nabati setengah mengering, misalnya: minyak biji kapas dan minyak biji bunga matahari.
3. Minyak nabati mengering, misalnya minyak kacang kedelai dan biji karet.
Klasifikasi lemak nabati berdasarkan sifat fisiknya (sifat mengering dan sifat cair), sebagai berikut:
No | Kelompok Lemak | Jenis Lemak/ Minyak |
1. 2. | Lemak (berwujud padat) Minyak (berwujud cair) a. Tidak mengering (non drying oil) b. Setengah mengering (semi drying oil) c. Mengering (drying oil) | Lemak biji cokelat, inti sawit, cohune, babassu, tengkawang, nutmeg butter, mowwah butter dan shea butter Minyak zaitun, kelapa, inti zaitun, kacang tanah, almond, inti alpukat, inti plum, jarak rape dan mustard. Minyak dari biji kapas, kapok, jagung, gandum, biji bunga matahari, eroton dan urgen. Minyak kacang kedelai, safflower, argemone, walnut, biji poppy, biji karet, penilla, lin seed dan candle nut. |
Jenis minyak mengering (drying oil) adlah minyak yang mempunyai sifat dapat mengering jika kena oksidasi, dan akan berubah menjadi lapisan tebal, bersifat kental dan membentuk sejenis selaput jika dibiarkan di udara terbuka. Istilah minyak “setengah mengering” berupa minyak yang mempunyai daya mengering lebih lambat.
II. Kedelai
Kedelai atau kacang kedelai adalah salah satu tanaman polong-polongan yang menjadi bahan dasar banyak makanan Timur Jauh seperti kecap, tahu dan tempe. Kedelai yang dibudidayakan sebenarnya terdiri dari paling tidak dua spesies: Glycine max (disebut kedelai putih, yang bijinya bisa berwarna kuning, agak putih, atau hijau) dan Glycine soja (kedelai hitam, berbiji hitam). G. max merupakan tanaman asli daerah Asia subtropik seperti Tiongkok dan Jepang selatan, sementara G. soja merupakan tanaman asli Asia tropis di Asia Tenggara. Dibawah ini adalah klasifikasi ilmiah dari kedelai.
| ||||||||||||||||
Spesies | ||||||||||||||||
Glycine max Glycine soja |
Kedelai merupakan sumber utama protein nabati dan minyak nabati dunia. Penghasil kedelai utama dunia adalah Amerika Serikat meskipun kedelai praktis baru dibudidayakan masyarakat di luar Asia setelah 1910.
Di Indonesia, kedelai menjadi sumber gizi protein nabati utama, meskipun Indonesia Indonesia Indonesia
Di Indonesia pertanaman kedelai terpusat di Jawa, Lampung, Nusa Tenggara Barat dan Bali. Varietas-varietas kedelai yang ada di Indonesia adalah Daphros, Orba dan T.K.5. Kedelai dapat tumbuh sampai ketinggian 1500 m dpi, sedangkan ketinggian optimalnya adalah 650 m dpi. Untuk pertumbuhan kedelai perlu suhu optimal 29,4"C, pH tanah 6,0-6,8. Kedelai dapat ditanam secara monokultur maupun tumpang sari, di lahan kering (tegalan) maupun di lahan bekas padi di lahan sawah.
Kedelai merupakan sumber protein nabati. Rata-rata kandungan protein biji adalah 35%, kandungan asam amino terbanyak adalah leusin (484 mg/g N2). Kedelai dapat digunakan sebagai bahan makanan (tahu, tempe
III. Minyak Kedelai
Kandungan minyak dan komposisi asam lemak dalam kedelai dipengaruhi oleh varietas dan keadaan iklim tempat tumbuh. Lemak kasar terdiri dari trigliserida sebesar 90-95 persen, sedangkan sisanya adalah fosfatida, asam lemak bebas, sterol dan tokoferol. Minyak kedelai mempunyai kadar asam lemak jenuh sekitar 15% sehingga sangat baik sebagai pengganti lemak dan minyak yang memiliki kadar asam lemak jenuh yang tinggi seperti mentega dan lemak babi. Hal ini berarti minyak kedelai sama seperti minyak nabati lainnya yang bebas kolestrol, seperti yang ditunjukkan dalam komposisi dari minyak nabati dibawah ini.
Kadar minyak kedelai relatif lebih rendah dibandingkan dengan jenis kacang-kacangan lainnya, tetapi lebih tinggi daripada kadar minyak serelia. Kadar protein kedelai yang tinggi menyebabkan kedelai lebih banyak digunakan sebagai sumber protein daripada sebagai sumber minyak.
Asam lemak dalam minyak kedelai sebagian besar terdiri dari asam lemak esensial yang sangat dibutuhkan oleh tubuh. Dibawah ini disajikan komposisi kimia minyak kedelai, sifat fisiko-kimia minyak kedelai dan standar mutu minyak kedelai.
Komposisi Kimia Minyak Kedelai
Asam Lemak Tidak Jenuh (85%) Asam linoleat Asam oleat Asam linolenat Asam arachidonat | Terdiri dari : 15-64% 11-60% 1-12% 1,5% |
Asam lemak jenuh (15%), terdiri dari : Asam palmitat Asam stearat Asam arschidat Asam laurat | 7-10% 2-5% 0,2-1% 0-0,1% |
Fosfolipida | Jumlahnya sangat kecil (trace) |
Lesitin | - |
Cephalin | - |
Lipositol | - |
Sifat Fisiko-Kimia Minyak Kedelai
Sifat | Nilai |
Bilangan asam Bilangan penyabunan Bilangan iod Bilangan thiosianogen Bilangan hidroksil Bilangan Reichert Meissl Bilangan Polenske Bahan yang tak tersabunkan Indeks bias (25oC) Bobot jenis (25/ 25oC) Titer (oC) | 0,3-3,000 189-195 117-141 77-85 4-8 0,2-0,7 0,2-1,0 0,5-1,6% 1,471-1,475 0,916-0,922 22-27 |
Standar Mutu Minyak Kedelai
Sifat | Nilai |
Bilangan asam Bilangan penyabunan Bilangan iod Bilangan tak tersabunkan (%) Bahan yang menguap (%) Indeks bias (20oC) Bobot jenis (15,5/ 15,5oC) | Maksimum 3 Minimum 190 129-143 Maksimum 1,2 Maksimum 0,2 1,473-1,477 0,924-0,928 |
Nilai gizi asam lemak esensial dalam minyak dapat mencegah timbulnya athero-sclerosis atau penymbatan pembuluh darah. Kegunaan minyak kedelai yang sudah dimurnikan dapat digunakan untuk pembuatan minyak salad, minyak goreng (cooking oil) serta untuk segala keperluan pangan. Lebih dari 50 persen pangan dibuat dari minyak kedelai, terutama margarin dan shortening. Hampir 90 persen dari produksi minyak kedelai digunakan di bidang pangan dan dalam bentuk telah dihidrogenasi, karena minyak kedelaimengandung lebih kurang 85 persen asam lemak tidak jenuh.
Minyak kedelai juga digunakan pada pabrik lilin, sabun, varnish, lacquers, cat, semir, insektisida dan desinfektans. Bungkil kedelai mengandung 40-48 persen protein dan merupakan bahan makanan ternak yang bernilai gizi tinggi, juga digunakan untuk membuat lem, plastik, larutan yang berbusa, rabuk dan serat tekstil sintesis. Bila minyak kedelai akan digunakan di bidang nonpangan, maka tidak perlu seluruh tahap pemurnian dilakukan. Misalnya untuk pembuatan sabun hanya perlu proses pemucatan dan deodorisasi, agar warna dan bau minyak kedelai tidak mencemari warna dan bau sabun yang dihasilkan.
Titik cair yang dimiliki minyak kedelai sangat tinggi, yaitu sekitar -16oC dan biasanya berbentuk padat (solid) pada ruang yang mempunyai suhu tinggi. Hal ini berarti minyak kedelai dapat digunakan untuk biodiesel dan bahan bakar pada musim panas (summer fuel). Dibawah ini disajikan titik cair dari berbagai minyak.
Titik Cair dan Nilai Iodin dari Minyak | ||
Minyak | Titik Cair (oC) | Nilai Iodin |
Coconut oil | 25 | 10 |
Palm kernel oil | 24 | 37 |
Mutton tallow | 42 | 40 |
Beef tallow | - | 50 |
Palm oil | 35 | 54 |
Olive oil | -6 | 81 |
Castor oil | -18 | 85 |
Peanut oil | 3 | 93 |
Rapeseed oil | -10 | 98 |
Cotton seed oil | -1 | 105 |
Sunflower oil | -17 | 125 |
Soybean oil | -16 | 130 |
Tung oil | -2.5 | 168 |
Linseed oil | -24 | 178 |
Sardine oil | - | |
Biodiesel merupakan bahan bakar yang terdiri dari campuran mono--alkyl ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan. Sebuah proses dari transesterifikasi lipid digunakan untuk mengubah minyak dasar menjadi ester yang diinginkan dan membuang asam lemak bebas. Setelah melewati proses ini, tidak seperti minyak sayur langsung, biodiesel memiliki sifat pembakaran yang mirip dengan diesel (solar) dari minyak bumi, dan dapat menggantikannya dalam banyak kasus. Namun, dia lebih sering digunakan sebagai penambah untuk diesel petroleum, meningkatkan bahan bakar diesel petrol murni ultra rendah belerang yang rendah pelumas.
Biodiesel merupakan kandidat yang paling dekat untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur sekarang ini.
IV. Pembuatan Minyak Kedelai
Pada pengolahan minyak dan lemak, pengerjaan yang dilakukan tergantung pada sifat alami minyak atau lemak dan juga tergantung dari hasil akhir yang dikehendaki. Diagram dibawah ini menggambarkan mengenai pengolahan minyak dan lemak secara umum.
Ekstraksi Penjernihan
|
Pemucatan
Deodorisasi Hidrogenasi Winterisasi
| |||
| |||
Pemucatan Deodorisasi
| |
Deodorisasi Interesterifikasi
| |
Plasticizing Pemurnian
Pembuatan minyak kedelai dilakukan dalam beberapa tahap. Sebelum masuk tahap ekstraksi, kedelai harus dibersihkan dan dikuliti terlebih dahulu. Alat untuk mengkuliti biji kedelai dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Setelah itu biji kedelai dihancurkan kemudian dipisahkan dari kulitnya. Penghancuran kedelai dilakukan pada suhu sekitar 74-79oC selama 30-60 menit agar kulit kedelai dapat mengelupas. Dalam kondisi ini akan terjadi denaturasi dan koagulasi protein sehingga mengurangi afinitas minyak menjadi padat dan akan memudahkan dalam proses ekstraksi. Ekstraksi dilakukan dengan pemanasan secara tidak langsung untuk mengatur kelembapan dan suhu.
Ekstraksi
Ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengandung minyak atau lemak. Dalam mengekstraksi minyak terdiri dari tiga metode utama, yaitu pengepresan hidraulik (hydraulic pressing), pengepresan berulir (expeller pressing) dan ekstraksi dengan pelarut (solvent extraction). Untuk minyak kedelai menggunakan ekstraksi dengan pelarut.
Ekstraksi pelarut dari biji minyak dapat dilakukan dengan menggunakan alat tipe perkolasi atau pencelupan (immersion). Perkolasi lebih efektif daripada pencelupan karena dapat digunakan dalam kapasitas besar dalam daerah yang terbatas. Perkolasi biasanya menggunakan rotary extractor dan ditutup dengan sistem vertikal untuk memindahkan pada tempat yang berlubang dengan menggunakan gerakan rotary. Gambar rotary extractor dapat dilihat dibawah ini.
Pelarut yang digunakan adalah heksana dan diberikan diatas dasar serpihan (flake) sehingga perkolasi akan turun melalui cawan berlubang atau kasa berlubang. Serpihan yang terekstraksi terdiri dari 35% heksana, 2-8% air dan 0,5-1,0% minyak. Ketebalan serpihan adalah faktor dalam pemindahan minyak secara efisien. Dibawah ini dijelaskan ilustrasi perkolasi ekstraksi sel.
Pemurnian (Purification)
Setelah tahap ekstraksi, minyak kedelai kasar terdiri dari kotoran tidak terlarut dalam minyak dan yang terlarut dalam minyak. Kotoran ini harus dibuang dengan cara pemurnian. Tujuan utama dalam proses pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikonsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri.
Kotoran yang tidak terlarut dalam minyak dapat dibuang dengan menggunakan filtrasi. Sedangkan yang terlarut dalam minyak dapat dibuang dengan beberapa teknik dibawah ini dimana sering digunakan dalam industri untuk memproduksi minyak kedelai yang dapat digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
Keterangan :
D= deodorization, W= winterization, S= solidification, H2= hydrogenation
Pemisahan Gum (De-gumming)
Pemisahan gum merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfotida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak. Proses pemisahan gum termasuk pencampuran minyak kedelai kasar dengan 2-3% air dan agitasi secara hati-hati selama 30-60 menit (untuk mencegah adanya oksidasi dari minyak) pada suhu 70oC. Proses ini dilakukan untuk memperbaiki fosfatida untuk membuat lesitin kedelai dan untuk memindahkan materi yang ada pada minyak murni selama penyimpanan.
Penyaringan Alkali
Penyaringan dilakukan untuk memindahkan objek kotoran yang dapat mempengaruhi kualitas minyak. Soda kaustik digunakan dalam penyaringan untuk membuat asam lemak bebas, fosfotida dan gum, pewarnaan zat yang tidak terlarut dan materi lainnya. Minyak yang kasar merupakan hasil dari heat exchanger untuk mengatur suhu menjadi 38oC. Biasanya kaustik yang ditambahkan pada pencampuran sekitar 0,10-0,13% untuk memastikan terjadinya saponifikasi dari asam lemak bebas, hidrasi dari fosfolipid dan reaksi dengan pigmen warna. Campuran ini dipanaskan pada suhu 75-82oC dan disentrifus untuk memisahkan kaustik dari minyak yang disaring. Kemudian minyak yang disaring dipanaskan pada suhu 88oC dan dicampurkan dengan 10-20% air yang sudah dipanaskan pada suhu 93oC.
Pemucatan (Bleaching)
Pemucatan adalah suatu tahap proses pemurnian untuk menghilangkan zat-zat warna yang tidak disukai dalam minyak. Dalam pemucatan minyak kedelai menggunakan tanah serap (fuleris earth) sekitar 1% atau karbon aktif (actived carbons) seperti arang. Adsorben ini dimasukkan dalam sistem vakum pada 15 inchi Hg selama 7-10 menit dan selanjutnya dipanaskan pada suhu 104-166oC yang dilewatkan pada heat exchanger bagian luar kemudian dimasukkan pada tangki kosong yang diagitasi selama 10 menit. Campuran ini disaring, didinginkan dan dialirkan menuju tangki holding.
Hidrogenasi (Hydrogenation) Hidrogenasi adalah proses pengolahan minyak atau lemak dengan jalan menambahkan hidrogen pada ikatan rangkap dari asam lemak, sehingga akan mengurangi tingkat ketidakjenuhan minyak atau lemak. Selain itu, hidrogenasi pada minyak kedelai dapat meningkatkan titik cair, stabilitas minyak dari efek oksidasi dan kerusakan rasa dengan cara mengubah asam linolenat menjadi asam linoleat dan asam linoleat menjadi asam oleat.
Hidrogenasi akan memberikan perbedaan derajat kekerasan (hardness) dari produk yang diinginkan. Hidrogenasi terjadi dalam tempat vakum yang berisi minyak dimana gas hidrogen akan keluar dalam bentuk gelembung halus selama pemanasan campuran dan agitasi. Ketika hidrogenasi yang diinginkan tercapai, maka campuran didinginkan dan katalis disaring. Sebagian sisa minyak yang terhidrogenasi akan berbentuk cair dan sebagian besar minyak kedelai akan mengeras (hardened).
Deodorisasi (Deodorization)
Deodorisasi adalah suatu tahapan proses pemurnian minyak yang bertujuan untuk menghilangkan bau dan rasa yang tidak enak dalam minyak. Prinsip proses deodorisasi yaitu penyulingan minyak dengan uap panas dalam tekanan atmosfer atau keadaan vakum. Asam lemak bebas yang terbuang juga akan meningkatkan kestabilan minyak.
Winterisasi (Winterization)
Winterisasi adalah proses pemisahan bagian gliserida jenuh atau bertitik cair tinggi dari trigliserida bertitik cair rendah. Winterisasi merupakan bentuk dari fraksinasi atau pemindahan materi padat pada suhu yang diatur. Hal ini termasuk pemindahan jumlah kecil dari materi terkristalisasi dari minyak yang dapat dimakan dengan filtrasi untuk mencegah cairan fraksi mengeruh pada suhu pendinginan. Minyak didinginkan secara perlahan pada suhu sekitar 6oC selama 24 jam. Pendinginan dihentikan dan minyak atau campuran kristal didiamkan selama 6-8 jam. Kemudian minyak disaring sehingga akan menghasilkan 75-80% minyak dan produk stearine yang akan digunukan untuk shortening pada industri.
Dewaxing
Dewaxing dan pelarut terfraksinasi digunakan untuk menjernihkan minyak dengan memeras atau menekan minyak dari lemak padat dengan pengepresan hidraulik sehingga menghasilkan mentega yang keras. Pelarut terfraksinasi termasuk kristalisasi dari fraksi yang diinginkan dari campuran trigliserida yang terlarut dalam pelarut yang cocok. Fraksi dapat memilih dalam bentuk yang jelas pada suhu yang berbeda, dipisahkan dan pelarut dibuang untuk mendapatkan hasil akhir atau trigliserida spesifik atau komposisi asam lemak.
