Isolasi Pigmen Klorofil, Karoten, dan Xantofil dari Limbah Alga di Area Budi Daya Ikan Bojongsoang
SKRIPSI
Sry Dewi Hujaya 10504041
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Isolasi Pigmen Klorofil, Karoten, dan Xantofil dari Limbah Alga di Area Budi Daya Ikan Bojongsoang
(Isolation of Chlorophyll, Carotene, and Xanthophyll Pigments from Discarded Algae at Fisheries Area Bojongsoang)
SKRIPSI
Sry Dewi Hujaya 10504041
PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Abstract
At Bojongsoang, algae grow wildly in rainy seasons particularly when rice-fields covered by rain-water are being utilized as fish cultivation sites by nearby farmers. The filamentous morphology of these algae cause a lot of small fishes and other water organisms being trapped and died, such that these algae has long been regarded as disturbing organism. On the other hand, the strong green color of the algae indicates that it contains various pigments such as chlorophyll and multi carotene. This research is focused on increasing economic value of these discarded algae by isolating various natural pigments such as chlorophyll, carotene, and xanthophyll, through a conventional, simple, and energy saving extraction method. Characterization using infra red spectroscopy, UV-visible spectroscopy, and thin layer chromatography showed that considerably pure pigments have been obtained altough not with optimum yields. Nonetheless, modification of the isolation method should still be undertaken in order to provide more effective and efficient isolation techniques.
ii
Abstrak
Di Bojongsoang, limbah alga banyak tumbuh liar di musim hujan, saat area sawah dimanfaatkan petani untuk berbudidaya ikan. Morfologi tanaman alga yang berbentuk filamen ini menyebabkan ikan dan banyak organisme air lainnya terjerat dan mati, sehingga tanaman ini dinilai sebagai organisme yang mengganggu. Di sisi lain, warna alga yang sangat hijau mengindentifikasikan adanya berbagai pigmen yang bermanfaat seperti klorofil dan multi karoten. Penelitian ini difokuskan pada usaha peningkatan nilai ekonomi limbah alga dari Bojongsoang dengan mengisolasi pigmen-pigmen alami berupa klorofil, karoten, dan xantofil dengan metode ekstraksi konvensional yang sederhana dan hemat energi. Hasil uji dan karakterisasi dengan spektroskopi infra merah, spektroskopi UV-vis dan kromatografi lapis tipis menunjukkan hasil isolasi yang relatif murni, meski dengan rendemen yang belum optimal. Namun demikian, modifikasi terhadap metodologi masih perlu dilakukan untuk mendapatkan teknik isolasi yang lebih efektif dan efisien.
iii
Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung
Menerangkan bahwa Skripsi yang disusun oleh: Nama : Sry Dewi Hujaya NIM : 10504041
telah disetujui sebagai persyaratan untuk mendapatkan gelar Sarjana Kimia
Bandung, _______________________
Pembimbing
Dr. Megawati Santoso NIP. 131667731
iv
“To all who consider the universe their homes To all who love, hope, and dream …who feel, share, and believe …who soar, smile, and cry To whom I am connected in a hidden connection To those with whom I share my tiny life For I am none without you”
Sabbe satta avera hontu Sabbe satta bhavantu sukhitatta
v
Ucapan Terimakasih
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Sanghyang Adi Buddha, Tuhan Yang Maha Esa, serta sang Tri Ratna yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian Tugas Akhir dan penulisan skripsi dengan judul “Isolasi Pigmen Klorofil, Karoten, dan Xantofil dari Limbah Alga di Area Budi Daya Ikan Bojongsoang”. Selama penyelesaian tugas akhir dan penulisan skripsi ini, penulis telah banyak menerima bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Dr. Megawati Santoso selaku pembimbing tugas akhir yang telah banyak membantu penyeselasian tugas akhir dan penulisan skripsi ini. 2. Dr. Deana Wahyuningrum selaku kepala laboratorium tugas akhir yang senantiasa memberi masukan dan saran selama penulis mengerjakan tugas akhir ini. 3. Assoc Prof Dr. Bambang Ari Wahjoedi dan Dr. Rukman Hertadi selaku dosen wali selama tiga tahun pertama penulis di ITB. 4. DIKTI yang telah memberikan beasiswa kepada penulis. 5. Papa dan Mama yang selalu memberi semangat, doa, dan senantiasa selalu mendukung penulis baik dari segi moril maupun materil. 6. Yuni Lestari Hussein, adik sekaligus teman terdekat, untuk bantuan yang tak terkira besarnya, dan untuk pengertian mendalam atas segala kekurangan penulis. 7. Sherlly Arifin untuk persahabatan yang tak lapuk oleh ruang dan waktu. 8. Paman, Bibi, para sepupu dan seluruh sanak keluarga. 9. Veli, Daniel, Maria, Bebet, dan Edo. Teman-teman berbagi cerita, suka, duka, dan keluhan selama menjalani tugas akhir ini. Terima kasih untuk semua kenangan yang tak mungkin tergantikan. 10. Genk Onnie yang selalu menjadi tempat melepas kepenatan. 11. Dikhi yang sudah banyak membantu meningkatkan teknik laboratorium penulis yang seadanya, Dhani yang tak pernah berhenti jahil, Hendra dan kak Naldo untuk bantuannya selama di laboratorium analitik, Astri dan Andre yang telah meminjamkan banyak alatalat laboratorium. 12. Edu, Septin, dan Ogi karena telah berbagi kisah tugas akhir kalian dengan penulis, dan persediaan hiburan yang menggunung. 13. Teman-teman se-Kimia, khususnya Kimia 2004. 14. Seluruh staf pengajar di Jurusan Kimia ITB.
vi
15. Pak Ade karena telah beberapa kali mengantarkan penulis ke Bojongsoang dan membantu mengangkat sampel yang sangat berat. 16. Pak Toyo, pak Toto, pak Wandi, bu Sony, bu Tini, dan segenap staf di Jurusan Kimia ITB yang telah memungkinkan terselesainya tugas akhir dan skripsi ini. 17. Seluruh makhluk di alam manusia, alam surga, maupun di alam rendah, untuk pepohonan, air, udara, makanan yang selalu tersedia, dan bumi yang masih dapat dipijak.
Akhirnya, penulis sadar bahwa pengerjaan Tugas Akhir dan penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Untuk segala kekurangan yang mungkin terdapat di dalamnya, penulis memohon maaf. Kritik dan saran yang dapat membuat karya ini menjadi lebih baik akan sangat penulis hargai. Semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Sekian dan terima kasih.
Bandung, 24 Juni 2008
Penulis
vii
Daftar Isi
Abstract ........................................................................................................................ ii Abstrak ........................................................................................................................iii Ucapan Terimakasih.................................................................................................... vi Daftar Isi ...................................................................................................................viii Daftar Tabel ................................................................................................................. x Daftar Gambar............................................................................................................. xi Daftar Lampiran ........................................................................................................xiii 1 Pendahuluan ........................................................................................................... 1 1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1 1.2 Tujuan..................................................................................................................... 2 1.2.1
Tujuan umum ................................................................................................... 2
1.2.2
Tujuan khusus .................................................................................................. 2
1.3 Rumusan Masalah .................................................................................................. 2 1.4 Ruang Lingkup ....................................................................................................... 2 2 Tinjauan Pustaka .................................................................................................... 4 2.1 Sampel Alga ........................................................................................................... 4 2.2 Klorofil ................................................................................................................... 5 2.3 Karoten ................................................................................................................... 9 2.4 Xantofil................................................................................................................. 12 3 Percobaan ............................................................................................................. 13 Garis Besar Pengerjaan .............................................................................................. 13 3.1 Uji Coba dengan Bayam....................................................................................... 15 3.2 Variasi Perlakuan Awal........................................................................................ 15 3.3 Isolasi Karoten...................................................................................................... 16 3.4 Isolasi Klorofil dan Xantofil................................................................................. 20 3.4.1
Ekstraksi klorofil dan xantofil ....................................................................... 20
3.4.2
Pemekatan ekstrak klorofil ............................................................................ 22
3.5 Uji Kemurnian & Karakterisasi............................................................................ 24
viii
3.5.1
Uji kemurnian KLT tiga eluen....................................................................... 24
3.5.2
Spektroskopi UV-vis...................................................................................... 24
3.5.3
Spektroskopi FTIR......................................................................................... 24
3.6 Daftar Alat & Bahan............................................................................................. 25 4 Hasil dan Pembahasan.......................................................................................... 26 4.1 Uji Coba dengan Bayam....................................................................................... 26 4.2 Variasi Perlakuan Awal........................................................................................ 30 4.3 Isolasi Karoten...................................................................................................... 33 4.4 Pemisahan Klorofil dan Xantofil.......................................................................... 36 4.4.1
Ekstraksi klorofil dan xantofil ....................................................................... 36
4.4.2
Pemekatan ekstrak klorofil ............................................................................ 38
4.5 Uji-Uji dan Karakterisasi...................................................................................... 39 4.5.1
Uji kemurnian KLT tiga eluen....................................................................... 39
4.5.2
Spektroskopi UV-vis...................................................................................... 42
4.5.3
Spektroskopi FTIR......................................................................................... 44
5 Kesimpulan dan Saran.......................................................................................... 49 5.1 Kesimpulan........................................................................................................... 49 5.2 Saran..................................................................................................................... 49 Daftar Pustaka ............................................................................................................ 51 Lampiran .................................................................................................................... 55
ix
Daftar Tabel
Tabel 3.1 Daftar peralatan dan instrumen yang digunakan........................................ 25 Tabel 3.2 Daftar bahan kimia yang digunakan .......................................................... 25 Tabel 4.1 Hasil variasi perlakuan awal sampel percobaan I ...................................... 30 Tabel 4.2 Hasil variasi perlakuan awal sampel percobaan II..................................... 31 Tabel 4.3 Data pucak spektrum FTIR kristal karoten dan interpretasinya ................ 45 Tabel 4.4 Data pucak spektrum FTIR kristal xantofil dan interpretasinya ................ 47 Tabel 4.5 Data pucak spektrum FTIR padatan klorofil dan interpretasinya .............. 48
x
Daftar Gambar
Gambar 1.1 Morfologi sampel alga ............................................................................. 1 Gambar 2.1 Struktur klorofil a dan b (Chiba University, 2008).................................. 6 Gambar 2.2 Kurva serapan sinar tampak klorofil a & b (Kurzon, 2008) .................... 6 Gambar 2.3 Klorofil cair komersil (Lassiter, 2008)..................................................... 8 Gambar 2.4 Jalur degradasi klorofil............................................................................. 9 Gambar 2.5 Struktur β-karoten, jenis karoten yang paling umum............................... 9 Gambar 2.6 Struktur kimia (a) β-ionone; (b) β-damascone; (c) β-damascenone ...... 11 Gambar 2.7 Astaxanthin, sejenis xantofil (Best B., 2008)......................................... 12 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian........................................................................... 14 Gambar 3.2 Diagram alir proses isolasi karoten ........................................................ 19 Gambar 3.3 Diagram alir proses ekstraksi klorofil dan xantofil................................ 22 Gambar 3.4 Diagram alir proses pemekatan ekstrak klorofil .................................... 23 Gambar 4.1 Warna dan Rf relatif berbagai pigmen (Wikipedia, 2008)..................... 28 Gambar 4.2 Perbandingan warna ekstrak n-heksan terhadap lama waktu pemanasan .................................................................................................................................... 32 Gambar 4.3 Proses saponifikasi. ................................................................................ 33 Gambar 4.4 Proses penetralan dengan air. ................................................................. 34 Gambar 4.5 Pembentukan kristal karoten .................................................................. 35 Gambar 4.6 Pengendapan xantofil ............................................................................. 38 Gambar 4.7 Padatan klorofil mengapung di permukaan air ...................................... 39 Gambar 4.8 Hasil uji kemurnian KLT tiga eluen untuk kristal yang diduga karoten 40 Gambar 4.9 Hasil uji kemurnian KLT tiga eluen untuk kristal yang diduga xantofil 40 Gambar 4.10 Hasil uji kemurnian KLT tiga eluen untuk padatan yang diduga klorofil .................................................................................................................................... 41 Gambar 4.11 Spektrum UV-vis kristal karoten (jingga) dan perbandingannya dengan spektrum dari literatur (hijau) (Taylor K.L. et al., 2006)........................................... 42 Gambar 4.12 Spektrum UV-vis kristal xantofil (jingga) dan perbandingannya dengan spektrum dari literatur (hijau) (Taylor K.L. et al., 2006)........................................... 43 xi
Gambar 4.13 Spektrum UV-vis padatan klorofil (jingga) dan perbandingannya dengan spektrum dari literatur (hijau) (Kurzon, 2008; Prahl S., 2008) ..................... 44 Gambar 4.14 Spektrum FTIR kristal karoten............................................................. 45 Gambar 4.15 Spektrum FTIR KBr blanko................................................................. 46 Gambar 4.16 Spektrum FTIR kristal xantofil ............................................................ 46 Gambar 4.17 Spektrum FTIR padatan klorofil .......................................................... 47
xii
Daftar Lampiran
Lampiran A: MSDS petroleum eter (Safety Officer in Physical Chemistry at Oxford University, 2006) ....................................................................................................... 55 Lampiran B: Spektrum UV-vis kristal yang diduga karoten ..................................... 57 Lampiran C: Spektrum UV-vis kristal yang diduga xantofil ..................................... 58 Lampiran D: Spektrum UV-vis padatan yang diduga klorofil................................... 59 Lampiran E: Spektrum FTIR kristal yang diduga karoten......................................... 60 Lampiran F: Spektrum FTIR kristal yang diduga xantofil......................................... 61 Lampiran G: Spektrum FTIR padatan yang diduga klorofil...................................... 62
xiii
