II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. KACANG HIJAU (PHAESEOLUS RADIATES, LINN) PHaeseolus radiates, Linn merupakan nama botani dari kacang hijau (Kay 1979). Kacang hijau dikenal dengan beberapa nama seperti mung bean, green bean, dan mung termasuk dalam family Leguminoceae, sub family Papilionidaceae, genus PHaseolus dan spesies radiates yang cukup penting di Indonesia. Posisinya menduduki tempat ketiga setelah kedelai dan kacang tanah. Kacang hijau memiliki beberapa nama daerah juga seperti kacang wilis (Bali), buwe (Flores), dan artak (Madura). Tanaman kacang hijau berasal dari daerah Asia Tenggara. Tanaman ini mempunyai sistem perakaran yang dalam sehingga dapat memperbaiki struktur tanah dan kandungan bahan organik bagian dalam. Selain itu tanaman ini juga mampu bertahan di daerah yang kekurangan air(Marzuki dan Suprapto 2005).
Gambar 1. Tanaman kacang hijau
Gambar 2. Kacang hijau
Tanaman kacang hijau berakar tunggang. Sistem perakarannya dibagi menjadi dua yaitu mesopHytes dan xeropHytes. MesopHytes mempunyai banyak cabang akar pada permukaan tanah dan tipe pertumbuhannya menyebar, sementara xeropHytes memiliki akar cabang lebih sedikit dan memanjang ke arah bawah (Purwono dan Hartono 2008). Tanaman ini di Indonesia biasanya ditanam pada musim pergiliran tanaman padi. Batang tanaman kacang hijau tumbuh hingga ketinggian 30-110 cm. Batang tanaman kacang hijau berbentuk bulat dan berbuku-buku. Ukuran batangnya kecil, berwarna hijau kecoklatan hingga kemerahan. Kacang hijau memiliki cabang yang menyebar ke segala arah. Buah polong kacang hijau merupakan polong bulat memanjang, dengan ukuran antara 6-15 cm. Polong muda berwarna hijau tua dan setelah tua berwarna hitam atau cokelat jerami. Terdapat sebanyak 11-47 polong pada satu tanaman kacang hijau. Pada saat proses pematangan, polong akan berubah warna menjadi hitam dan daun tanaman kacang hijau akan menguning. Proses pematangan polong berjalan selama 19-22 hari setelah berbunga (Andrianto dan Indarto 2004). Biji kacang hijau berwarna hijau kusam atau mengkilap, ada juga yang berwarna kuning, cokelat atau hitam. Bentuk kacang hijau bulat agak lonjong, ukuran biji relatif lebih kecil dari kacang-kacangan lainnya. Pada biji kacang hijau kadang-kadang dijumpai adanya sifat keras yang tidak dapat lunak karena pemanasan, sehingga akan tetap keras walaupun sudah direbus. Biji kacang hijau terdiri dari beberapa bagian yaitu kulit, endosperma, dan lembaga. Kulit biji
3
berfungsi sebagai lapisan pelindung bagian yang lebih dalam dari berbagai kerusakan. Endosperma merupakan bagian biji yang mengandung cadangan makanan untuk menyokong pertumbuhan lembaga. Lembaga akan tumbuh membesar selama pertumbuhan biji (Andrianto dan Indarto 2004). Kacang hijau memiliki kandungan karbohidrat, protein dan serat yang baik. Komponen karbohidrat merupakan bagian terbesar yang terdapat pada kacang hijau yaitu sebesar 62-63%. Karbohidrat yang terdapat pada kacang hijau terdiri dari pati, gula sederhana dan serat (Khalil 2006). Kandungan pati pada kacang hijau adalah sebesar 32-43%. Kandungan pati yang terdapat pada kacang hijau terdiri dari amilum sebesar 28.8% dan amilopektin sebesar 71.2%. Gula yang terdapat di dalamnya terdiri dari sukrosa, fruktosa, glukosa, rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa (Kay 1979). Komponen terbesar kedua yang terdapat pada kacang hijau adalah protein. Kacang hijau merupakan sumber protein dan memiliki kualitas protein yang baikseperti jenis kacang-kacangan pada umumnya, meskipun kandungan lemaknya rendah. Komposisi kimia kacang hijau bervariasi tergantung macam tanaman, keadaan cuaca dan cara bercocok tanam. Secara umum, komposisi zat gizi kacang hijau mentah dapat dilihat pada tabel berikut. Tabel 1. Komposisi zat gizi kacang hijau per 100 g bahan
Zat Gizi
Satuan
Jumlah
Energi
Kkal
345
Protein
g
22.20
Lemak
g
1.20
Karbohidrat
g
62.90
Kalsium
mg
125
Fosfor
mg
320
Besi
mg
6.70
Vitamin A
SI
157
Vitamin B1
mg
0.64
Vitamin C
mg
6
Sumber : Direktorat Gizi, Depkes RI (1992)
Seperti protein kacang-kacangan pada umumnya, protein kacang hijau hanya sedikit mengandung asam amino belerang (metionindansistin). Kekurangan ini dapat dipenuhi dengan menambahkan protein dari biji-bijian, sehingga susunan asam amino menjadi seimbang. Menurut Sundari et al. (2004), beberapa fungsi asam amino esensial bagi tubuh diantaranya adalah memiliki peran penting bagi pertumbuhan fisik dan mental (histidin, isoleusin dan leusin), merangsang pembentukan neurotransmitter berupa serotonin dan melatonin (triptofan), membantu proses pembentukan otot pada tubuh (valin), membantu proses pada pemeliharaan sistem syaraf serta membantu proses produksi enzim tirosin yang penting bagi pertumbuhan (fenilalanin).Kandungan asam amino kacang hijau disajikan pada Tabel 2.
4
Lisin merupakan asam amino esensial yang memiliki banyak fungsi bagi tubuh. Lisin merupakan prekursor untuk biosintesiskarnitin yang merangsang proses β-oksidasi asam lemak rantai panjang yang terjadi di mitokondria. Adanya lisin dapat mengakibatkan kadar lemak dan kolesterol pada tubuh menjadi rendah.Metionin adalah asam amino yang memiliki komponen belerang. Asam amino ini penting dalam sintesis protein (dalam proses transkripsi, yang menterjemahkan urutan basa nitrogen di DNA untuk membentuk RNA) karena kode metionin sama dengan kode awal untuk satu rangkaian RNA. Treonin merupakan asam amino esensial yang terdapat pada hati, sistem syaraf pusat dan otot tubuh. Treonin berperan pada proses pembentukan kolagen dan elastin, membantu fungsi hati dan menjaga keseimbangan protein pada tubuh. Sedangkan asam amino esensial yang diperlukan tubuh untuk pembuatan cairan seminal dan memperkuat sistem imun (Sundari et al. 2004). Tabel 2. Kandungan asam amino kacang hijau (per 100% protein)
Komponen
Jumlah (%)
Alanin
4.15
Arginin
4.44
Asam aspartat
11.10
Asam glutamat
15.00
Glisin
4.03
Histidin
4.05
Isoleusin*
6.75
Leusin*
11.90
Lisin*
7.92
Metionin*
0.84
Fenilalanin*
5.07
Prolin
4.52
Serin
4.33
Treonin*
4.50
Triptofan*
1.35
Tirosin
2.82
Valin*
7.23
Sumber : Marzuki dan Suprapto (2005) Ket: *= asam amino esensial
Dalam beberapa hal, kacang hijau mempunyai kelebihan dibandingkan dengan kacangkacangan lain, yaitu kandungan zat anti tripsin yang sangat rendah, paling mudah dicerna, dan paling kecil memberikan pengaruh flatulensi. Flatulensi adalah terbentuknya gas pada sistem pencernaan yang disebabkan adanya oligosakarida. Flatulensi terutama disebabkan oleh adanya oligosakarida yang terdapat dalam biji kacang-kacangan, seperti rafinosa, stakhiosa, dan verbakosa (Payumo 1978). Perbandingan kandungan gizi kacang hijau dengan kacang kedelai dan kacang tanah dapat dilihat pada tabel berikut.
5
Tabel 3. Kandungan gizi kacang hijau, kedelai, dan kacang tanah dalam 100 g Kandungan Gizi URAIAN Kacang Hijau Kedelai Kacang Tanah Kalori (kal)
345.00
286.00
452.00
Protein (g)
22.00
30.20
25.30
Lemak (g)
1.20
15.60
42.80
Karbohidrat (g)
62.90
30.10
21.10
Kalsium (mg)
125.00
196.00
58.00
Fosfor (mg)
320.00
506.00
335.00
Zat Besi (mg)
6.70
6.90
1.30
Vitamin A (SI)
157.00
95.00
-
Vitamin B1 (mg)
0.64
0.93
0.30
Vitamin C (mg)
6.00
-
3.00
Air (g)
10.00
20.00
4.00
Sumber : Purwono dan Hartono(2008)
Pemanfaatan kacang hijau sebagai bahan pangan telah banyak dilakukan. Pengolahan yang paling banyak dilakukan adalah dengan cara perebusan dengan penambahan gula dan bumbu-bumbu, sehingga terbentuk bubur. Cara lain adalah dengan dikecambahkan, kemudian digunakan sebagai sayuran yang disebut tauge, atau diambil patinya untuk dijadikan tepung hunkue. Kacang hijau juga dapat digunakan sebagai bahan pengisi kue, keripik dan sebagainya. Jika dilihat dari data produktivitas kacang hijau mengalami peningkatan dari tahun 2005 sampai 2010. Tabel 4. Data produktivitas kacang hijau per tahun di Indonesia Tahun Luas Panen Produksi Produktivitas (Ha)
(Ton)
(Ku/Ha)
2005
318.34
320.96
10.08
2006
309.10
316.13
10.23
2007
306.21
322.49
10.53
2008
278.14
298.06
10.72
2009
288.13
314.40
10.91
2010
296.36
335.12
11.31
Sumber : BPS (2010)
Menurut Payumo (1978), kacang hijau juga dapat dibuat menjadi tepung dan digunakan sebagai bahan pembuat roti, 30% dari tepung terigu digantikan dengan tepung kacang hijau. Ternyata roti tersebut dapat diterima konsumen dan kandungan protein roti bertambah dibandingkan hanya menggunakan tepung terigu. Selain sebagai makanan, kacang hijau dapat digunakan sebagai minuman sari kacang hijau yang mengandung protein tinggi.
6
2.2. SARI KACANG HIJAU Sari kacang hijau merupakan ekstrak fraksi terlarut dari kacang hijau, ekstrak tersebut diperoleh dengan cara penggilingan biji kacang hijau dengan air, selanjutnya dilakukan proses penyaringan dan pemasakan kemudian akan diperoleh sari kacang hijau. Sejumlah terobosan dalam teknologi pembuatan sari kacang hijau telah ditemukan pada awal tahun 2000-an hingga diproduksi secara komersial. Sari kacang hijau berpotensi untuk dikembangkan karena memiliki gizi tinggi, biaya rendah dengan teknologi sederhana, bebas laktosa dan tidak menyebabkan alergi, bebas kolesterol dan sedikit lemak, dapat divariasikan, baik bagi vegetarian dan orang diet, serta termasuk sebagai salah satu alternatif pangan (Hidayat 2008).
Gambar 3. Sari kacang hijau Kandungan ekstrak protein dalam sari kacang hijau dipengaruhi oleh varietas kacang hijau, jangka waktu dan kondisi penyimpanan, kehalusan gilingan, perlakuan panas serta penambahan air karena semakin banyak jumlah air yang digunakan untuk menyaring akan semakin sedikit kadar protein yang diperoleh (Hidayat 2008). Selain kandungan gizi atau vitamin, sari kacang hijau ternyata bisa menyembuhkan penyakit beri-beri, radang ginjal, melancarkan pencernaan, tekanan darah tinggi, mengatasi keracunan alkohol, pestisida, timah hitam, mengatasi gatal karena biang keringat, muntaber, menguatkan fungsi limpa dan lambung, impotensi, TBC paru-paru, jerawat, mengatasi flek hitam di wajah, dan lain-lain (Anonim 2010).
2.3. GELOMBANG ULTRASONIK Gelombang adalah getaran yang merambat melaluimedium yang dapat berupa zat padat, cair, dan gas. Gelombang terjadi karenaadanya sumber getaran yang bergerak terus-menerus atau gejala dimana terjadi penjalaran suatu gangguan melalui satu medium. Besaran gangguan dapat berupa medan listrik dan magnit (gelombang elektromagnetik), dapat pula berupa simpangan (gelombang tali, ombak dll) atau dapat pula berupa perpindahan partikel (gelombang ultrasonik). Keadaan disuatu titik dalam medium akan kembali seperti semula setelah dilalui gelombang atau dengan perkataan lain partikel-partikel medium tersebut akan bergetar di titik keseimbangannya. Partikel-partikel suatu medium tersebut akan bergetar bilamedium merupakan medium elastik. Oleh karena itulah gelombang perpindahan partikel disebut gelombang elastik. Gelombang elastik tergantung dari jenis medium yang dilaluinya dan gelombang elastik tidak mungkin terjadi di dalam ruang hampa, karena gelombang ini memerlukan medium untuk menjalar. Karena
7
partikel yang bergetar maka perlu diketahui frekuensinya. Frekuensi adalah berapa kali partikelpartikel tersebut bergetar setiap detik.Sedangkan amplitudo adalah simpangan maksimum dari suatu gelombang yang akan mempengaruhi kuat lemahnya bunyi(Giancoli 1998). Berdasarkan besarnya frekuensi, gelombangelastik dapat dibagi tiga yaitu gelombang sonik (suara) merupakan gelombang mekanik longitudinaldengan frekuensi pada ambang pendengaran manusia yaitu 20 Hz-20 KHz. Untukfrekuensi dibawah ambang pendengaran atau kurang dari 20 Hz disebutgelombang infrasonik dan begitu juga sebaliknya frekuensi diatas ambangpendengaran disebut gelombang ultrasonik. Gelombang inidapat merambat dalam medium padat, cair atau gas, hal ini disebabkan karenagelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum sehinggamerambat sebagai interaksi dengan molekul dan sifat inersia medium yangdilaluinya. Gelombang mekanik jika melewati suatu medium akan mengalamiperistiwa atenuasi (peredaman) intensitas gelombang yang disebabkan olehdispersi (penghamburan) dan absorpsi atau penyerapan(Goberman 1968). Karakteristik gelombang ultrasonik yang melalui medium mengakibatkan getaran partikel dengan medium amplitudo sejajar dengan arah rambat secara longitudinal sehingga menyebabkan partikel medium membentuk rapatan (strain) dan regangan (stress). Proses kontinu yang menyebabkan terjadinya rapatan dan regangan di dalam medium disebabkan oleh getaran partikel secara periodik selama gelombang ultrasonik melaluinya. Kecepatan dan penyerapan ultrasonik berbeda dalam medium perambatanyang berbeda. Ini karena interaksi gelombang ultrasonik dengan bahan bergantungkepada ciri-ciri fisik medium perambatan dan mekanisme interaksi gelombangultrasonik dengan bahan. Kecepatan perambatan gelombang longitudinalbergantung kepada modulus elastik yang setara dengan modulus pukal dan densitimedium. Penyerapan gelombang ultrasonik dalam cairan pula disebabkan olehpenyebaran dan kehilangan energi ultrasonik kepada energi panas melaluibeberapa mekanisme seperti kekentalan cairan, konduksi termal dan fenomenarelaksasi(Mason dan Lorimer 2002). Pada alat ultrasonic processor Cole-Parmer, spesifikasi yang dapat diperoleh yaitu frekuensi yang tidak bisa diubah-ubah sebesar 20 KHz dan daya sebesar 130 watt. Pada alat tersebut juga terdapat waktu sonikasi, amplitudo, dan pulsa gelombang yang dapat diatur sesuai kebutuhan. Batas atas rentang ultrasonik mencapai 5MHz untuk gas dan mencapai 500 MHz untuk cairan dan padatan. Penggunaan ultrasonik berdasarkan rentangnya yang luas ini dibagi menjadi dua bagian. Bagian pertama adalah suara beramplitudo rendah (frekuensi lebih tinggi). Gelombang beramplitudo rendah ini secara umum digunakan untuk analisis pengukuran kecepatan dan koefisien penyerapan gelombang pada rentang 2 hingga 10 MHz. Bagian kedua adalah gelombang berenergi tinggi dan terletak pada frekuensi 20 hingga 100 KHz. Gelombang ini dapat digunakan untuk pembersihan, pembentukan plastik, dan modifikasi bahan-bahan organik maupun anorganik (Mason dan Lorimer 2002).
2.4. METODE SONIKASI Sonikasi merupakan aplikasi dari penggunaan energi suara untuk mengaduk partikel dalam suatu sampel dengan tujuan yang bermacam-macam. Sonikasi dapat digunakan untuk mempercepat pelarutan suatu materi dengan memecah reaksi intermolekuler, sehingga terbentuk partikel berukuran nano.Sonikasi berarti memberi perlakuan ultrasonik pada suatu bahan dengan kondisi tertentu, sehingga bahan tersebut mengalami reaksi kimia akibat perlakuan tersebut. Metode ini termasuk jenis metode top down dalam pembuatan material nano. Prosesnya dengan
8
cara menggunakan gelombang ultrasonik dengan rentang frekuensi 20 KHz-10 MHz yang ditembakkan ke dalam medium cair untuk menghasilkan gelembung kavitasi yang dapat membuat partikel memiliki diameter dalam skala nano (Suslick dan Price 1999). Gelombang ultrasonik bila berada di dalam medium cair akan dapat menimbulkan kavitasi akustik. Selama proses kavitasi akan terjadi bubble collapse (ketidakstabilan gelembung), yaitu pecahnya gelembung kecil akibat suara. Akibatnya akan terjadi peristiwa hotspot yang melibatkan energi yang sangat tinggi. Hotspot adalah pemanasan lokal yang sangat intens yaitu sekitar 5000 K dengan tekanan sekitar 1000 atm, laju pemanasan dan pendinginannya bisa sangat cepat yaitu 1010 K/s (Suslick dan Price 1999). Pemberian gelombang ultrasonik pada suatu larutan menyebabkan molekul-molekul yang terkandung di dalam larutan berosilasi terhadap posisi rata-ratanya. Larutan akan mengalami regangan dan rapatan. Ketika energi yang diberikan oleh gelombang ultrasonik ini cukup besar, regangan gelombang bisa memecah ikatan antar molekul larutan, dan molekul larutan yang terpecah ikatannya ini akan memerangkap gas-gas yang terlarut didalam larutan ketika timbul rapatan kembali. Akibatnya timbul bola-bola berongga atau gelembung-gelembung yang berisi gas yang terperangkap, yang dikenal dengan efek kavitasi. Gelembung-gelembung ini bisa memiliki diameter yang membesar hingga ukuran maksimumnya, kemudian berkonstraksi, mengecil sehingga berkurang volumenya, bahkan beberapa hingga menghilang seluruhnya. Gaya geser (shear force) yang tinggi di sekeliling gelembung yang mengecil
Temperatur dan tekanan menengah (intermediate) pada persambungan gelembung dan cairan
Temperaturdan tekanan yang sangat tinggi di tengah gelembung yang mengecil
Gambar 4.
Ilustrasi temperatur, tekanan, dan gaya geser yang timbul ketika gelembung mengecil (Collapse)(Mason & Lorimer, 2002)
Pada beberapa kasus, ukuran gelembung bisa membesar dan mengecil (berosilasi) mengikuti regangan dan rapatan gelombang ultrasonik yang diberikan. Ketika gelembung mengecil (collapse), terjadi tekanan yang sangat besar di dalam gelembung. Demikian pula suhu di dalam gelembung, menjadi sangat besar. Daerah persambungan (interface) antara gelembung dan larutan memiliki temperatur dan tekanan yang menengah. Sementara itu daerah di sekitar gelembung akan menerima gaya geser (shear force) yang sangat tinggi akibat pengecilan ukuran gelembung. Reaksi kimia bisa berlangsung di dalam gelembung akibat tekanan dan temperatur yang sangat tinggi di dalam gelembung ini. Untuk itu, senyawa kimia yang diharapkan bereaksi harus memasuki gelembung, dan karenanya harus bersifat volatile (mudah menguap). Selain itu, akibat pengecilan tiba-tiba dari gelembung, cairan di sekeliling gelembung mengalami gaya geser yang cukup besar. Gaya ini juga bisa membantu terjadinya reaksi kimia. Penggunaan gelombang ultrasonik sangat efektif dalam pembentukan materi berukuran nano. Gelombang ultrasonik banyak diterapkan pada berbagai bidang seperti bidang instrumentasi, kesehatan dan sebagainya. Salah satu yang terpenting dari aplikasi gelombang
9
ultrasonik adalah pemanfaatannya dalam pembuatan bahan berukuran nano dengan metode emulsifikasi (Suslick dan Price 1999) Efek ultrasonik pada polimer adalah pemutusan dan pembentukan ikatan, sehingga memungkinkan terjadi perubahan struktur. Dalam proses kavitasi terbentuk gelembung yang berasal dari salah satu fasa yang didispersikan dalam fasa yang lain. Pada proses sonikasi terjadi siklus perendaman gelombang dimana terjadi penurunan energi mekanik terhadap waktu dan resonansi. Hal inilah yang menyebabkan nanopartikel yang terkungkung di dalamnya dapat juga terpisah satu sama lain sehingga didapatkan nanosfer dengan ukuran kecil (Nakahira et al. 2007).
2.5. SUSPENSI Suspensi merupakan salah satu contoh dari bentuk sediaan cair, yang secara umum dapat diartikan sebagai suatu sistem dispersi kasar yang terdiri atas bahan padat tidak larut tetapi terdispersi merata ke dalam cairan pembawa dan merupakan sistem heterogen yang terdiri dari dua fase. Fase kontinu atau fase luarumumnya merupakan cairan atau semipadat, dan fase terdispersi atau fase dalamterbuat dari partikel-partikel kecil yang pada dasarnya tidak larut, tetapi terdispersiseluruhnya dalam fase kontinu. Salah satu problem yang dihadapi dalam proses pembuatan suspensi adalah cara memperlambat penimbunan partikel serta menjaga homogenitas dari partikel. Cara tersebut merupakan salah satu tindakan untuk menjaga stabilitas suspensi. Suspensi yang baik dibuat dengan menggabungkan sistem flokulasi dandeflokulasi parsial, dan mencegah terjadinya cake, kemudian dapat ditambahkanzat pensuspensi untuk menjaga agar flokflok itu tetap tersuspensi. Bertambahnyaviskositas karena zat pensuspensi juga akan memperlambat pertumbuhan kristalkarena lambatnya kecepatan difusi. Sebagian besar zat pensuspensi berupa koloidhidrofilik yang mempunyai muatan negatif yang diendapkan oleh zatpemflokulasi. Zat pemflokulasi dapat berupa elektrolit anorganik, surfaktan ionik,dan polimer hidrofilik(Ansel 1989).Untuk mendapatkan suspensi yang baik, perlu diperhatikan hal-hal sebagaiberikut : a. Fase dispersi mengendap secara lambat, dan jika mengendap tidak bolehmembentuk cake yang keras, dan dapat segera terdispersi kembali menjadicampuran yang homogen jika dikocok. b. Ukuran partikel tersuspensi tetap konstan selama waktu penyimpanan. c. Suspensi tidak boleh terlalu kental agar dapat dituang dengan mudah melaluibotol atau dapat mengalir (Ansel et al. 2005). Terdapat dua macam sistem dalam proses pembuatan bentuk suspensi, yaitu sistem flokulasi dan sistem deflokulasi. Pemilihan metode initergantung dari bagaimana partikel atau bahan tersebut terdispersi ke dalamcairan. Dalam sistem flokulasi, partikel terflokulasi merupakan agregat yangbebas dalam ikatan lemah. Pada sistem ini peristiwa sedimentasi terjadi dengancepat dan partikel mengendap sebagai flok (kumpulan partikel). Sedimen tersebutdalam keadaan bebas, tidak membentuk cake yang keras serta mudah terdispersikembali ke bentuk semula. Sistem ini kurang disukai karena sedimentasi terjadi dengan cepat dan terbentuk lapisan yang jernih diatasnya. Dalam sistem deflokulasi, partikel deflokulasi mengendap perlahanlahandan akhirnya membentuk cake yang keras dan sukar terdispersi kembali. Padametode ini partikel suspensi dalam keadaan terpisah satu dengan yang lain, danmasing-masing partikel mengendap secara terpisah. Metode ini lebih banyakdisukai karena tidak terjadi lapisan yang bening dan terbentuk endapansecara perlahan (Priyambodo 2007).
10
2.6. CMC (Carboxymethylcellulose) Bahan penstabil adalah zat yang dapat menstabilkan, mengentalkan atau memekatkan makanan yang dicampur dengan air untuk membentuk kekentalan tertentu. Zat-zat yang termasuk penstabil adalah gum arab, gelatin, agar-agar, natrium alginat, pektin, dan carboxymethyl cellulose (CMC) (Ganz 1977). CMC merupakan salah satu bahan pengental turunan selulosa yang berfungsi sebagai stabilizer, thickening agent dan emulsifier pada makanan. CMC dapat larut di dalam air dingin dan air panas serta menghasilkan larutan yang jernih, tanpa warna dengan aroma netral. CMC adalah bahan pengental yang larut dalam air, anionik dan polimer linier. CMC merupakan salah satu turunan selulosa yang disebut dengan eter selulosa(Murray 2000). CMC teknis mempunyai kemurnian antara 94-99%, sedangkan yang digunakan untuk makanan dan minuman mempunyai kemurnian 99.5% (Nussinovitch 1997). Secara komersial, jenis CMC dibedakan berdasarkan viskositas, ukuran partikel dan derajat substitusi untuk beberapa larutan tertentu. Semakin tinggi derajat substitusi, semakin tinggi kelarutan polimer CMC. Selain larut di dalam air, CMC juga larut di dalam pelarut organik seperti campuran air-etanol. Jenis CMC yang mempunyai viskositas rendah lebih toleran terhadap konsentrasi etanol tinggi sampai dengan 50% etanol atau 40% aseton. Sifat di atas sangat penting untuk aplikasi pada minuman beralkohol yang campurannya menginginkan kekentalan tinggi dan kejernihan (Keller 1984). Stabilitas minuman diperoleh bila partikel-partikel tidak larut terdispersi merata di dalam cairan untuk waktu yang cukup lama. Kekeruhan terjadi karena adanya padatan tidak larut yang berupa partikel-partikel kecil. Koloid seperti ini disebut sol, dimana fase terdispersinya terbentuk cairan dan kestabilan minuman dapat dipertahankan dengan penambahan CMC. CMC merupakan suatu polimer yang mempunyai berat molekul 210000 sampai 500000. CMC digunakan dalam berbagai industri pangan untuk membentuk, konsistensi dan tekstur, dimana CMC berperan sebagai pengikat air, pengental dan stabilizer emulsi. CMC atau sodium carboxy methyl cellulose adalah suatu persenyawaan polimer yang berbentuk tepung berwarna putih (Potter 1973). CMC dalam perdagangan dikenal dengan garam natrium dari Carboxymethyl cellulose. Menurut Ganz (1977) Carboxymethyl diperoleh dari perlakuan selulosa dengan natrium mono khloroasetat. Hasilnya dicuci dengan menghilangkan garam-garam dengan rekasi sebagai berikut : Rcell(OH)3+NaOH+CLCH2COONa
Rcell(OH)2(OCH2COONa)+NaCL+H2O
Menurut Nussinovitch (1977) pemberian senyawa yang dapat mengikat air seperti CMC ini akan menaikan viskositas larutan, tetapi nilai viskositas dari CMC akan berkurang apabila adanya perlakuan dengan suhu yang tinggi dapat menurunkan nilai viskositas CMC, sedangkan nilai pH asam atau pH rendah tidak dapat meningkatkan viskositas dari CMC, dan nilai viskositas CMC ini dapat stabil pada pH 7-9.Karena CMC mempunyai gugus karboksil, maka viskositas larutan CMC dipengaruhi oleh pH larutan. Nilai pH optimum adalah 5 dan apabila pH terlalu rendah (<3), CMC akan mengendap(Keller 1984). Struktur CMC dapat dilihat pada Gambar 5.
11
Gambar 5. Struktur molekul CMC (Sumber : Nussinovitch 1997)
2.7. NANOPARTIKEL Nanoteknologi merupakan teknologi dalam pembentukan bahan fungsional, sumber, dan sistem melalui pengaturan berdasarkan skala atau ukuran dan didapatkan dengan pemanfaatan fenomena umum, secara fisika, kimia, serta biologi dalam skala yang lebih besar (Park 2007).Nanoteknologi adalah ilmu dan rekayasa dalam menciptakan material, strukturfungsional, maupun piranti alam skala nanometer. Material berukuran nanometer memilikisejumlah sifat kimia dan fisika yang lebih unggul dari material berukuran besar (bulk).Disamping itu material dengan ukuran nanometer memiliki sifat yang kaya karenamenghasilkan sifat yang tidak dimiliki oleh material ukuran besar. Sejumlah sifat tersebutdapat diubah-ubah dengan melalui pengontrolan ukuran material, pengaturan komposisikimiawi, modifikasi permukaan, dan pengontrolan interaksi antar partikel (Lead 2007). Nanopartikel adalah partikel yang memiliki satu dimensi yaitu kurang dari 100 nanometer. Bahan konvensional yang terbuat nanopartikel bisa di ubah ke banyak bentuk. Hal ini disebabkan karena nanopartikel memiliki luas permukaan per satuan berat lebih besar dari pada lebar partikel nya, hal ini menyebabkan mereka lebih reaktif terhadap beberapa molekul lain.Material nanopartikel adalah material-material buatan manusia yang berskala nano,yaitu lebih kecil dari 100 nm, termasuk di dalamnya adalah nanodot atau quantum dot,nanowire dan carbon nanotube(Park 2007). Nanopartikel dapat dihasilkan dalam tiga bentuk yaitu: (1) nanopartikel alami, (2) nanopartikel antropogenik, dan (3), nanopartikel buatan. Nanopartikel alami terbentuk secara sendirinya serta mencangkup bahan yang mengandung nanokomponen dan kemungkinan ditemukan di atmosfir seperti garam laut yang dihasilkan oleh evaporasi air laut kedalam bentuk spray air, debu tanah, abu vulkanik, sulfat dari gas biogenik, dan bahan organik dari gas biogenik. Kandungan dari masing-masing nanopartikel alami tersebut di dalam atmosfer bergantung kepada kondisi bumi.Nanopartikel antropogenik lain berada dalam bentuk asap dan partikulat yang dihasilkan dari oksidasi gas, seperti sulfat dan nitrat. Sedangkan nanopartikel buatan merupakan nanopartikel yang dibentuk untuk tujuan tertentu dan kemungkinan ditemukan dalam satu atau beberapa bentuk yang berbeda (Lead 2007).
12
Nanopartikel digunakandi berbagai bidang. Daftar di bawah ini memberi informasi mengenai aplikasi nanopartikel: a. Nanopartikel emas, memungkinkan panas dari laser inframerah dapat ditargetkan ke tumor kanker. b. Nanopartikel silikat yang digunakan sebagai penghalang gas (misalnya gas oksigen), sehingga menjaga kelembaban substasi yang dikemas dalam film plastik yang sering digunakan untuk kemasan. Hal ini dapat mengurangi kemungkinan makanan spoiling atau mengering. c. Nanopartikel zinc oksida digunakan oleh berbagai industri untuk melindungi kayu, plastik, dan tekstil dari sinar UV secara langsung. d. Nanopartikel kristal silikon dioksida, mengisi kesenjangan antara serat karbon untuk memperkuat raket tenis. e. Nanopartikel perak, dapat membunuh bakteri dalam kain yang membuat pakaian tahan bau. f. Krim nanopartikel yang melepaskan gas nitrat oksida untuk melawan infeksi StapH. g. Nanopartikel yang digunakan sebagai pengantar obat kemoterapi langsung ke sel-sel kanker. h. Nanopartikel besi yang digunakan untuk membersihkan polusi karbon tetraklorida dalam air tanah. i. Pelapisan anoda baterai lithium ion dengan nanopartikel silikon untuk meningkatkan daya baterai dan mengurangi waktu mengisi ulang. j. Sebuah lapisan di antara ruang nanopartikel paladium dapat mendeteksi hidrogen. Ketika hidrogen diserap, nanopartikel paladium membengkak, menyebabkan resistansi lapisan dalam antara nanopartikel menurun. k. Quantum Dots (kristal nanopartikel) dapat mengidentifikasi lokasi sel-sel kanker dalam tubuh. l. Nanopartikel besi oksida dapat digunakan untuk menigkatkan kualitas gambar MRI kanker tumor. Nanopartikel ini dilapisi dengan peptida yang diikatkan ke kanker tumor. Setelah nanopartikel dilekatkan ke tumor, properti magnetik oksida besi akan meningkatkan kualitas gambar dari hasil scan Resonance Pencitraan Magnetic. (Park 2007)
13
