KAJIAN PROSES HIDROLISIS ASAM RUMPUT LAUT Gracillaria salicornia DAN Sargassum sp.
Oleh : PRASTIKA DWI ULFANA C34053786
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010
KAJIAN PROSES HIDROLISIS ASAM RUMPUT LAUT Gracillaria salicornia DAN Sargassum sp.
SKRIPSI
sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor
Oleh : PRASTIKA DWI ULFANA C34053786
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2010
RINGKASAN PRASTIKA DWI ULFANA. C34053786. Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan TITI CANDRA SUNARTI Rumput laut merupakan komoditas yang cukup potensial karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tanaman darat, diantaranya dapat tumbuh lebih cepat (4-6 kali panen per tahun) dan mudah untuk dibudidayakan di laut tanpa membutuhkan modal yang besar seperti untuk irigasi, pupuk, sewa tanah dan lainlain. Budidaya rumput laut dapat berefek positif pada lingkungan dengan kemampuan penyerapan CO2 mencapai 36,7 ton per hektar, lebih besar 5-7 kali dibandingkan tanaman kayu (Wi et al. 2009). Komponen utama rumput laut adalah karbohidrat (gula atau vegetable gum), protein, lemak, dan abu yang sebagian besar merupakan senyawa garam natrium dan kalium (Angka dan Suhartono 2000). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh proses hidrolisis rumput laut dengan jenis asam dan konsentrasi yang berbeda serta pengaruh perbedaan waktu hidrolisis terhadap hidrolisat yang dihasilkan. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap diantaranya penyiapan bahan baku, analisis komposisi kimia bahan, hidrolisis asam dan analisis hasil hidrolisis (gula pereduksi, total gula dan komponen gula hidrolisat). Pada penelitian ini dilakukan hidrolisis sampel dengan katalis kimia menggunakan 2 macam asam yaitu H2SO4 dan HCl. Konsentrasi asam yang digunakan 0,25%; 0,5%; 1,0%; 1,5%; dan 2,0% selama 10 menit dalam autoklaf bersuhu 121ºC. Hasil terbaik digunakan untuk diuji untuk melihat pengaruh waktu hidrolisis yang berbeda 10, 15 dan 20 menit. Hidrolisat yang didapatkan dianalisis kandungan gula pereduksi (metode DNS) dan total gulanya (metode fenol). Analisis komponen dalam hidrolisat dilakukan dengan metode kromatografi kertas. Hasil penelitian memperlihatkan kadar air pada rumput laut berkisar pada 5 – 10%. Kadar protein Gracillaria salicornia 1,47% (bk), Sargassum sp. 3,07% (bk). Kadar lemak Gracillaria salicornia sebesar 1,74% (bk), Sargassum sp. sebesar 4,38% (bk). Kadar abu pada Gracillaria salicornia 55,69% (bk), Sargassum sp. sebesar 38,64% (bk). Kadar serat Gracillaria salicornia adalah sebesar 7,43% , Sargassum sp. 17,32%. Kadar karbohidrat sebesar 33,66% pada Gracillaria salicornia dan 36,59% pada Sargassum sp. Gula pereduksi hasil hidrolisis Sargassum sp. tertinggi diperoleh pada katalis asam klorida 1% dengan jumlah 989,4 ppm, sedangkan pada Gracillaria salicornia memiliki gula pereduksi tertinggi sebesar 6800 ppm dari perlakuan dengan 1% asam sulfat dan asam klorida. Namun tidak ada pengaruh nyata dari 2 jenis asam H2SO4 dan HCl terhadap hasil hidrolisis. Pada Sargassum sp. hasil hidrolisis tertinggi adalah dari hidrolisis 10 menit, sedangkan pada Gracillaria salicornia perbedaan perlakuan waktu pada rentang 10-20 menit tidak memberikan hasil yang berbeda nyata. Hasil analisis monosakarida dari hidrolisat Sargassum sp. menunjukkan dominasi komponen glukosa dan mannosa, sedangkan pada rumput laut jenis Gracillaria salicornia komponen yang dominan adalah galaktosa
Judul
: Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.
Nama
: Prastika Dwi Ulfana
NRP
: C34053786
Menyetujui : Pembimbing I
Pembimbing II
Dra. Pipih Suptijah, MBA
Dr.Ir Titi Candra Sunarti
NIP.19531020 198502 2 001
NIP. 19661219 199103 2 001
Mengetahui, Dekan Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan
Prof. Dr. Ir. Indra Jaya M.Sc. NIP.19610410 198601 1 002
Tanggal lulus :
PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi atau kutipan yang berasal dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Maret 2010 Prastika Dwi Ulfana C34053786
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, Robb semesta alam yang Maha Perkasa dan Maha Kuasa yang senantiasa melimpahkan rahmat dan karuniaNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktek lapang ini. Sholawat serta salam semoga selalu tercurah kepada Rosululloh SAW, keluarga dan sahabatnya. Penyusunan skripsi berjudul “Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.” sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor dapat diselesaikan. Pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasih kepada: 1. Ibu Dra. Pipih Suptijah, MBA dan Dr. Ir. Titi Candra Sunarti M.Si. yang telah memberikan bimbingan serta arahan selama penyusunan skripsi ini. 2. Dr. Agoes M Jacoeb Dipl. Biol selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan untuk skripsi ini. 3. OGFICE, PPLH-IPB, dan PKSPL-IPB atas kesempatan yang diberikan sehingga penulis mendapat pengalaman berharga. 4. Seluruh staf dosen dan administrasi THP yang telah mendukung kelancaran studi selama di kampus. 5. Tim bioetanol rumput laut : mba Santi, Sari, dan Indra, luar biasa… 6. Papa, Mama, Mas Tian, adik-adikku Fikri, Mufid, Akhdan, Fauzan yang telah memberikan dukungan dan semangat tanpa henti. 7. Ibu Ega, Ibu Sri, Ibu Rini, Pak Gun, Ibu Ema serta semua pihak Laboratorium TIN dan THP yang telah banyak membantu dalam proses penelitian. 8. Teman-teman seperjuangan di Laboratorium TIN yang selalu siap membantu Jihan, Roisah, Pute, Umi, Danu, Denis, Eri, Denok, Choir dan teman-teman yang lainnya. 9. Sobat FPIK yang banyak memberi masukan Sena, Vita, Evi, Riska, Ita, Ziah, Ifa, mba’e Erna, Sofie, Pithe, Mirza, Martca, Vivit, Indri de el el.
10. Teman-teman seperjuangan di IPB atas kebersamaannya, semangat dan penjagaan yang luar biasa, specially for Ncun, Fuji, Nisa-D, Nisa-I, Lisma, Ami, Ayiz, Fefin, Dinar, Dude, Siti, Listiana, m’Mepu, m’Nyit dan semua sahabat fisabilillah... 11. Nafisa’s crew m’Dyah, Lilay, Minah, Qq atas semangat yang ditularkan, Kostan baruku alfarobi crew Zera, m’Riana, m’Nunu, Maul, Ari, Fajri, m’Ati, Indah, Wiji, Dian, m’Peni 12. Yang selalu menginspirasi : bu Lisda, bu Zakiah, bu Yudi, bu Dewi, bu Luluk, bu Ila, m’Lulu, m’Eci, m’Elly, m’Yuni, m’Ika, m’Ainun, m’Lenni, m’Wicha, m’Didi, m’Ade (i love u full^^) 13. Adik-adik dan kakak-kakak di IPB telah menularkan semangat dan ilmu yang bermanfaat..
Akhirnya, semoga laporan ini dapat memberikan manfaat dan dapat menjadi amal ibadah bagi penulis serta semua pihak yang terlibat di dalamnya.
Bogor, Februari 2010
Penulis
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 22 November 1987. Penulis merupakan anak kedua dari enam bersaudara dari pasangan Bapak Karno Wibowo dan Ibu Suyati. Penulis menempuh pendidikan formal dimulai dari SDN Batan Indah pada tahun 1993 dan lulus pada tahun 1999, kemudian melanjutkan ke MTs. Husnul Khotimah, Kuningan, Jawa Barat hingga lulus tahun 2002. Penulis melanjutkan penddikannya ke jenjang Aliyah di tempat yang sama hingga lulus pada tahun 2005. Penulis diterima masuk di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB). Pada tahun kedua, penulis memilih Departemen Teknologi Hasil Perairan sebagai bidang ilmu mayor yang ditekuni. Selama kuliah di IPB, penulis pernah bergabung dengan Ikatan Keluarga Muslim TPB (IKMT) sebagai staf Departemen Sumberdaya Manusia tahun 20052006, LDK Al-Hurriyyah pada tahun 2006-2007 sebagai staf divisi Islamic Student Center, Himpunan Profesi Teknologi Hasil Perairan (Himasilkan) sebagai staf SDM pada tahun yang sama dan bergabung dalam majalah pangan dan gizi Emulsi sebagai redaktur pada tahun 2006 sampai tahun 2008. Selain itu, penulis sempat menjadi asisten mata kuliah chitin chitosan pada tahun 2009. Pada tahun 2008 penulis melaksanakan praktek lapang di Pabrik Ikan Kuniran Eretan, Indramayu dengan judul “ Proses Pengolahan Snack Ikan Kuniran (Upeneus sulphureus) di Pabrik Ikan Kuniran, Eretan-Indramayu”. Penulis menyusun tugas akhir dengan judul “Kajian Proses Hidrolisis Asam Rumput Laut Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.” di bawah bimbingan Ibu Dra. Pipih Suptijah, MBA dan Ibu Dr. Ir. Titi Candra Sunarti M.Si. sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor.
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR ISI ...........................................................................................
vi
DAFTAR TABEL ...................................................................................
viii
DAFTAR GAMBAR ...............................................................................
ix
DAFTAR LAMPIRAN ...........................................................................
x
1. PENDAHULUAN...............................................................................
1
1.1 Latar Belakang ..............................................................................
1
1.2 Tujuan ...........................................................................................
2
2. TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................
3
2.1 Rumput Laut .................................................................................
3
2.2 Sargassum sp. ...............................................................................
4
2.3 Gracillaria ....................................................................................
5
2.4 Polisakarida ...................................................................................
6
2.5 Hidrolisis Asam............................................................................. 2.5.1 Asam Klorida ....................................................................... 2.5.2 Asam Sulfat ..........................................................................
9 10 10
3. METODOLOGI .................................................................................
12
3.1 Waktu dan Tempat ........................................................................
12
3.2 Bahan dan Alat ..............................................................................
12
3.3 Metode Penelitian .......................................................................... 3.3.1 Penyiapan bahan baku........................................................... 3.3.2 Hidrolisis asam ..................................................................... 3.3.3 Analisis hidrolisat.................................................................... 3.3.4 Komponen gula hidrolisat........................................................ 3.3.5 Rancangan percobaan..............................................................
12 12 13 14 15 15
4. HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................
17
4.1 Komposisi Kimia Bahan Baku ....................................................... 4.1.1 Kadar air ............................................................................... 4.1.2 Kadar protein ........................................................................ 4.1.3 Kadar lemak ......................................................................... 4.1.4 Kadar abu ............................................................................. 4.1.5 Kadar serat kasar .................................................................. 4.1.4 Kadar karbohidrat .................................................................
17 17 18 18 19 20 20
4.2 Hidrolisis Asam ............................................................................. 4.2.1 Total gula............................................................................... .
21 21
vii
4.2.2 Gula pereduksi .............................................................. ......... 4.2.3 Derajat polimerisasi................................................ ................ 4.2.4 Perbandingan waktu hidrolisis................................................
24 26 27
4.3 Komposisi Hasil Hidrolisat.............................................................
29
5. KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................
31
6.1 Kesimpulan ...................................................................................
31
6.2 Saran .............................................................................................
31
DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................
32
LAMPIRAN ............................................................................................
36
vii
viii
DAFTAR TABEL
Halaman 1. Komposisi kimia Sargassum sp. dan Gracillaria salicornia ..................
17
2. Rf hidrolisat dari kromatogram kertas ....................................................
29
viii
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1. Sargassum.............................................................................................
5
2. Gracillaria.............................................................................. .................
6
3. Struktur kimia agar-agar..........................................................................
7
4. Struktur kimia alginat..................................................... .........................
8
5. Diagram alir metode penelitian................................................................
14
6. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam terhadap total gula hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp................................................
22
7. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam terhadap gula pereduksi hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp................................................
24
8. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam pada derajat polimerisasi produk hasil hidrolisis Sargassum........................................................................
26
9. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam pada derajat polimerisasi produk Hasil hidrolisis Gracillaria salicornia....................................................
26
10. Pengaruh waktu hidrolisis terhadap total gula hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp..............................................
28
11. Pengaruh waktu hidrolisis terhadap gula pereduksi hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp..............................................
28
ix
x
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Karakterisasi Komposisi Kimia Rumput Laut......................................
36
2. Analisis Hasil Hidrolisis ......................................................................
39
3. Hasil Hidrolisis Asam .........................................................................
43
4. Hasil Uji Statistika ..............................................................................
45
5. Tabel Hasil Hidrolisis .........................................................................
52
x
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Rumput laut merupakan salah satu sumber daya hayati laut yang sangat potensial, ekspor rumput laut pada tahun 2007 sekitar 94.073 ton dengan nilai ekspor mencapai 57.522 USD (DKP 2009). Menurut Dahuri (2003) prospek industri pengolahan rumput laut di Indonesia cukup besar dengan potensi lahan budidaya sekitar 26.700 hektar. Secara tradisional, rumput laut dikonsumsi sebagai bagian dari bahan pangan. Jumlah konsumsi alga hijau sekitar 5 %, alga coklat 66,5 %, dan alga merah 33%. Konsumsi rumput laut terbanyak adalah di Asia, khususnya Jepang, China, dan Korea (Dawes 1988). Sejumlah genus rumput laut yang telah mendapatkan pasaran dalam perdagangan internasional yaitu Gracillaria, Gelidium dan Gelidiopsis sebagai bahan baku penghasil agar-agar (agarophytes), Euchema
dan
Hypnea
sebagai
bahan
baku
penghasil
karaginan
(carrageenophytes) serta Sargassum dan Turbinaria sebagai penghasil bahan baku penghasil alginat (alginophytes) (Yunizal 2004). Potensi rumput laut yang cukup besar dapat dimanfaatkan pula untuk dijadikan produk lain bernilai lebih, dibandingkan jika hanya diperjualbelikan dalam bentuk segar. Rumput laut memiliki keunikan dalam komposisi kimia yang dimiliki. Komponen utama rumput laut adalah karbohidrat (gula atau vegetable gum), protein, lemak, dan abu yang sebagian besar merupakan senyawa garam natrium dan kalium (Angka dan Suhartono 2000). Komponen kimia dalam rumput laut dapat diperoleh sesuai kebutuhan dengan beberapa cara diantaranya hidrolisis. Hidrolisis adalah pemecahan kimiawi suatu molekul karena pengikatan air, menghasilkan molekul-molekul yang lebih kecil (Gaman dan Sherrington 1981). Hidrolisis dapat dilakukan dengan bahan kimia maupun enzimatis. Proses hidrolisis yang dilakukan dapat menghasilkan gula pereduksi untuk difermentasi menjadi etanol atau produk bernilai tambah lainnya (Sun and Cheng 2002). Sesuai dengan sifatnya, karbohidrat manapun dapat dihidrolisis dengan asam. Sebagai contoh, polisakarida jika dihidrolisis menghasilkan sejumlah
2
monosakarida dan oligosakarida menghasilkan dua sampai enam
gula
monosakarida, sedangkan monosakarida tidak dapat dihidrolisis menjadi bagian yang lebih kecil (Girindra 1993). Rumput laut merupakan komoditas yang cukup potensial karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan tanaman darat, diantaranya dapat tumbuh lebih cepat (4-6 kali panen per tahun) dan mudah untuk dibudidayakan di laut tanpa membutuhkan modal yang besar seperti untuk irigasi, pupuk, sewa tanah dan lainlain. Budidaya rumput laut dapat berefek positif pada lingkungan dengan kemampuan penyerapan CO2 mencapai 36,7 ton per hektar, lebih besar 5-7 kali dibandingkan tanaman kayu. Rumput laut juga memiliki keutamaaan lain pada proses karena memiliki kadar lignin yang cukup rendah sehingga mudah untuk dihidrolisis (Wi et al. 2009).
1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh proses hidrolisis rumput laut dengan jenis asam dan konsentrasi yang berbeda dan pengaruh perbedaan waktu hidrolisis terhadap hidrolisat yang dihasilkan.
2
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Rumput Laut Rumput laut merupakan bagian dari alga berbentuk poliseluler dan hidup di laut (Yunizal 2004). Perbedaan alga dengan tumbuhan tingkat tinggi diantaranya pada alga tidak ditemukan akar, cabang ataupun daun yang sebenarnya. The International Code of Botanical Nomenclatur membagi alga dalam 4 kelompok besar yaitu alga hijau (Chloropyceae), alga coklat (Phaeophyceae), alga merah (Rhodophyceae), dan alga biru (Cyanophyceae). Alga yang dinilai memiliki nilai ekonomis tinggi dalam dunia industri adalah alga merah dan alga coklat. Rumput laut dikenal pertama kali oleh bangsa Cina kira-kira tahun 2700nSM. Pada masa itu, rumput laut digunakan untuk sayuran dan obat-obatan. Walaupun telah lama dikenal dan dimanfaatkan, publikasi rumput laut baru dimulai pada abad ke-17 oleh negara Jepang dan Cina (Indriani dan Suminarsih 2005). Pada ekspedisi Sibolga yang dilakukan tahun 1898-1900 ditemukan 555njenis rumput laut di perairan Indonesia dan dari sejumlah rumput laut yang ditemukan, 55 jenis diantaranya diketahui mempunyai nilai ekonomis (Anonima 1991). Jika dibandingkan dengan tanaman darat, rumput laut memiliki beberapa keunggulan diantaranya memiliki masa panen yang cepat mencapai 4-6 kali pertahun, berbeda dengan tanaman darat yang hanya 1-2 kali pertahun. Selain itu, hasil panen per hektar rumput laut sebesar 565 ton/ha jauh berbeda dengan tanaman darat yang hanya sekitar 180 ton/ha (Kim et al. 2007) Pemanfaatan rumput laut oleh masyarakat Indonesia tidak diketahui secara pasti. Secara tradisional, rumput laut dimanfaatkan terutama sebagai bahan pangan seperti lalap, sayur, acar, manisan, kue, dan obat. Namun sejalan dengan perkembangan zaman, rumput laut juga dimanfaatkan dalam berbagai macam bidang industri pangan sampai industri non pangan (Angka dan Suhartono 2000). Komposisi kimia rumput laut bervariasi tergantung pada spesies, tempat tumbuh, dan musim. Komponen utama rumput laut adalah karbohidrat (gula atau
4
vegetable gum), protein, lemak, dan abu yang sebagian besar merupakan senyawa garam natrium dan kalium (Angka dan Suhartono 2000). Komponen terbesar dalam rumput laut adalah mineral dan karbohidrat (serat pangan). Selain itu, komponen lain yang terdapat dalam jumlah kecil diantaranya adalah protein, lemak, dan vitamin (Matanjun 2009).
2.2 Sargassum Rumput laut coklat jenis Sargassum adalah rumput laut yang mempunyai thallus bercabang seperti jari dan merupakan tanaman perairan yang berwarna coklat, berukuran relatif besar, tumbuh dan berkembang pada substrat dasar yang kuat. Bagian atas tanaman menyerupai semak yang berbentuk simetris bilateral atau radial serta dilengkapi dengan bagian-bagian untuk pertumbuhan (Atmadja 1996), seperti terlihat pada Gambar 1. Klasifikasi rumput laut jenis Sargassum sp. menurut Bold dan Wynne (1985) dalam Anonim b (2008) adalah sebagai berikut: Kingdom
: Plantae
Divisi
: Phaeophyta
Kelas
: Phaeophyceae
Ordo
: Fucales
Famili
: Sargassaceae
Genus
: Sargassum
Spesies
: Sargassum sp Ciri-ciri umum alga coklat adalah thallus berbentuk bulatan yang bersifat
lunak atau keras, berwarna pirang atau coklat, mengandung pigmen fotosintetik yaitu carotene, fucoxantin, klorofil a dan c. Ciri khusus Sargassum diantaranya thallus agak pipih, licin tetapi batang utama bulat dan agak kasar. Tumbuh pada substrat dasar batu di daerah yang terkena ombak (Atmadja 1996).
4
5
Gambar 1 . Sargassum sp (Anonimc 2004) Komposisi kimia dan pigmen yang terdapat pada rumput laut coklat adalah hasil dari fotosintesis yang jumlahnya sangat bervariasi, karena tergantung pada jenis, masa perkembangan dan kondisi tempat tumbuh. Senyawa kimia terbanyak yang terdapat pada rumput laut coklat adalah alginat, dalam jumlah sedikit terdapat pula laminaran, fukoidin, selulosa, mannitol, dan senyawa bioaktif lainnya (Yunizal 2004). Pemanfaatan Sargassum selama ini adalah sebagai sumber alginat. Pada jaringan thallus/daun asam alginat mengisi ruangan antar sel sehingga memperkokoh saluran jaringan tersebut. Alginat dapat diekstraksi dari alga coklat dengan larutan alkali (Glicksman 1983).
2.3 Gracillaria Gracillaria merupakan alga merah yang menjadi sumber agar-agar. Ciriciri umum alga merah adalah bentuk thalli ada yang silindris (Gelidium latifolium), pipih (Gracillaria folifera) dan lembaran (Dictyopteris sp.), warna thalli bervariasi ada yang merah (Dictyopteris sp.), pirang (Eucheuma spinosum), coklat (Acanthophora muscoides) dan hijau (Gracillaria gigas). Sistem percabangan thalli ada yang sederhana, kompleks dan juga ada yang berselang – seling (Gambar 2). Selain itu, alga merah juga mengandung pigmen fotosintetik berupa karotin, xantofil, fikobilin dan r-fikoeritrin penyebab warna merah dan klorofil a dan d (Atmadja 1996).
5
6
Klasifikasi rumput laut jenis Gracillaria sp. menurut Greville (1830) dalam Silva (1996) adalah sebagai berikut: Kingdom
: Plantae
Divisi
: Rhodophyta
Kelas
: Florideophyceae
Ordo
: Gracilariales
Famili
: Gracilariaceae
Genus
: Gracilaria
Gambar 2. Gracillaria (Anonimd 2009) Rumput laut jenis Gracillaria ditemukan hampir di seluruh wilayah perairan (tropis dan non tropis) dan merupakan spesies yang mengandung komponen agar. Rumput laut jenis ini hidup berasosiasi dengan makroalga yang lain. 2.4 Polisakarida Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang berantai lurus atau bercabang serta dapat dihidrolisis dengan enzim-enzim yang bekerja spesifik. Sebagian dari hasil hidrolisis akan menghasilkan oligosakarida dan dapat dipakai untuk menentukan struktur molekul polisakarida. Menurut Sanderson (1981) dalam Pomeranz (1991), polisakarida yang terkandung dalam bahan pangan meliputi (1) pati (alami, pregelatinisasi, dan termodifikasi), (2) selulosa dan turunan selulosa, (3) ekstrak rumput laut (alginat, karaginan, agar, dan furcellaran), (4) gum (arabic, karaya, tragacanth), (5) biji gum (guar & locus 6
7
bean), (6) ekstrak tanaman (pektin), dan (7) gum mikrobial (xanthan). Berat molekul polisakarida bervariasi dari beberapa ribu hingga lebih dari satu juta. Polisakarida yang dapat larut dalam air akan membentuk larutan koloid. Polisakarida rumput laut merupakan bahan yang memiliki nilai ekonomi penting
dan
dibutuhkan
dalam
perindustrian
(Martinsen
1991
dalam
Chattopadhyay et al. 2007). Pemanfaatan polisakarida rumput laut diantaranya untuk bahan pangan, kosmetik, dan industri farmasi hingga pemanfaatan dalam bidang bioteknologi dan mikrobiologi (Gunay dan Linhardt 1999). Polisakarida juga biasa disebut sebagai glikan. Berdasarkan unit pembentuknya, glikan terbagi menjadi 2 kelompok : homoglikan (selulosa, pati, amilopektin) dan heteroglikan (algin, guar gum). Polisakarida yang sering digunakan dalam industri pangan adalah agar, alginat, karagenan, pektin, Carboxy Metil Cellulose, pati termodifikasi dan xanthan gum. Agar merupakan campuran polisakarida yang ditemukan dalam alga merah (Rhodophyta), khususnya dari famili Gelidiaceae dan Gracilariaceae (Armisen dan Galactas 1987). Agar tersusun dari 2 komponen yang berbeda agarosa dan agaropektin. Agarosa adalah polisakarida dengan struktur linear beberapa unit disakarida agarobiosa (D-galaktosa dan 3,6-L-galaktosa) (Gambar 3). Agaropektin adalah polisakarida asam yang tersusun dari ester sulfat, asam pirufat dan Dguluronic acid dalam agarobiosa (Araki 1966). Tipe dan kuantitas komponen polisakarida dipengaruhi oleh spesies (Lahaye dan Yaphe 1988), kondisi lingkungan (Bird 1988), dan metode ekstraksi (Freile-Pelegrin dan Robledo 1997).
Gambar 3. Struktur kimia agar-agar (Kim et al. 2008) 7
8
Menurut Wi et al. (2009) karbohidrat didalamnya tersusun atas galaktosa (23,4%) dan glukosa (22,3%). Xilosa terdeteksi dengan nilai yang sangat kecil sekitar 0,7%. Monosakarida lainnya yang juga ditemukan diantaranya mannosa, rhamnosa dan arabinosa, Alginat dalam alga coklat merupakan campuran dari poliguluronat, polimannuronat, dan gabungan antara mannuronat dan guluronat (Gambar 4). Rasio ketiga komponen tersebut berbeda-beda tergantung jenis alginofit, tempat tumbuh, sifat fisika, sifat kimia, serta aktivitas biologinya (Yunizal 2004).
Poliguluronat α-(1,4)
Polimanuronat β-(1,4)
Gambar 4. Struktur kimia alginat (Onsoyen 1997) Rumput laut coklat jenis Himanthalia mengandung 57% fukosa, 4% galaktosa, 15% xilosa dan 3% asam uronat. Jenis Pelvetia carnaliculata terkandung 35% fukosa, 3% glukosa, 22% galaktosa dan 6% arabinosa. Selain itu, rumput laut coklat mengandung amilopektin dan amilosa sebagai cadangan makanan. Jika dilihat pada struktur karbohidrat, jenis alga ini tersusun atas Larabinosa, D-xilosa, L-glukosa, D-galaktosa dan D-guluronat (Yunizal 2004). 2.5 Hidrolisis Asam Hidrolisis berasal dari bahasa Greek dari kata hydor yang berarti air dan lysis yang berarti kehilangan (Swift dan Schaefer 1962). Hidrolisis adalah pemecahan kimiawi suatu molekul karena pengikatan air, menghasilkan molekulmolekul yang lebih kecil (Gaman dan Sherrington 1981). Proses ini dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut : AB
+
H2O
AOH +
BH 8
9
Proses hidrolisis dapat dilakukan dengan enzim dan asam. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam antara lain adalah asam sulfat (H2SO4), asam perklorat, dan HCl. Asam sulfat merupakan asam yang paling banyak diteliti dan dimanfaatkan untuk hidrolisis asam. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi hidrolisis asam pekat dan hidrolisis asam encer (Taherzadeh dan Karimi 2007). Hidrolisis asam pekat merupakan teknik yang sudah dikembangkan cukup lama. Branconnot di tahun 1819 pertama kali menemukan bahwa selulosa dapat dikonversi menjadi gula (Sherrad dan Kressman 1945 dalam Taherzadeh dan Karimi 2007). Hidrolisis asam pekat menghasilkan gula yang tinggi (90% dari hasil teoritik) dibandingkan dengan hidrolisis asam encer. Kecepatan hidrolisis oleh asam pada konsentrasi tinggi tidak tergantung pada struktur kristal selulosa, sehingga lebih dari 90% glukosa dapat dihasilkan. Hidrolisis asam encer juga dikenal dengan hidrolisis asam dua tahap (two stage acid hydrolysis) dan merupakan metode hidrolisis yang banyak dikembangkan dan diteliti saat ini. Hidrolisis asam encer pertama kali dipatenkan oleh H.K Moore pada tahun 1919. Kelemahan dari hidrolisis asam encer adalah degradasi gula hasil di dalam reaksi hidrolisis dan pembentukan produk samping yang tidak diinginkan. Degradasi gula dan produk samping ini tidak hanya akan mengurangi hasil panen gula, tetapi produk samping juga dapat menghambat pembentukan ethanol pada tahap fermentasi selanjutnya (Taherzadeh dan Karimi 2007). Hidrolisis dilakukan dengan menggunakan asam pekat akan mempercepat proses hidrolisis tetapi akan menurunkan hasil hidrolisis karena glukosa mudah sekali diuraikan. Komponen terlarut yang utama pada hasil hidrolisis akhir adalah xilosa, arabinosa, glukosa, galaktosa, mannosa, hidroksimetil furfural dan asam-asam organik seperti asam formiat dan asam asetat (Taherzadeh dan Karimi 2007). Berdasarkan penelitian Karimi et al (2006) proses hidrolisis dipengaruhi oleh ukuran partikel, rasio asam dengan substrat, jenis dan konsentrasi asam, suhu dan waktu hidolisis. Peningkatan konsentrasi asam yang digunakan akan menurunkan jumlah glukosa yang dihasilkan karena glukosa yang terbentuk akan terdegrasi lebih lanjut. Hasil degradasi glukosa yang dapat mengganggu dan 9
10
merusak hasil hidrolisis diantaranya HMF (hidroksi metil furfural). Untuk mendapatkan hasil hidrolisis yang ideal maka gula yang dihasilkan harus segera dipisahkan dari medium hidrolisisnya. Pada hidrolisis suhu sedang, proses hidrolisis bisa memberikan hasil yang lebih rendah karena proses dekomposisi. Suhu yang tinggi sering digunakan untuk menghidrolisis selulosa (McMillan 1994 dalam Sun dan Cheng 2002). Terdapat dua tipe proses yang sering digunakan yaitu suhu tinggi (suhu lebih besar dari 160i°C) (Brennan et al. 1986 dalam Sun dan Cheng 2002) dan suhu rendah (suhu kurang dari 160 °C) (Cahela et al. 1983 dalam Sun dan Cheng 2002). 2.5.1 Asam Klorida Asam klorida juga disebut dengan asam muriat. Hidrogen klorida ditemukan pada abad kelima belas oleh Basilius Valentinius (Austin 1996). Produksi asam klorida pada awalnya dengan mereaksikan sodium klorida (bisa didapatkan dari air laut) dengan asam sulfat, metode ini disebut dengan salt cake process. Selain itu, asam klorida juga bisa didapatkan dari reaksi langsung pembakaran klor dalam hidrogen (Chang dan Tikkanen 1988). Hidrogen klorida (HCl) berbentuk gas pada suhu dan tekanan biasa. Larutannya dalam air dikenal sebagai asam klorida (Austin 1996). Konsentrasi HCl yang biasa digunakan di laboratorium sekitar 35% dengan molaritas sekitar 12,1 M. Larutan HCl murni tidak berwarna, bila terdapat klorin larutan menjadi kuning. Asam klorida merupakan asam kuat dan dapat terionisasi dalam air pada konsentrasi sedang. Asam ini memiliki bau yang menyengat. Pengunaan dalam industri diantaranya dalam ekstraksi minyak kasar, proses produksi gula, sirup jagung, dan monosodium glutamat (Chang dan Tikkanen 1988). 2.5.2 Asam Sulfat Asam sulfat ialah suatu asam yang kuat, selain itu juga dapat mengoksidasi dan pendehidrasi khususnya pada bahan organik (Austin 1996). Asam sulfat merupakan salah satu dari bahan kimia pertama yang diproduksi secara komersial di Amerika Serikat pada tahun 1793. Asam sulfat disebut juga dengan “oil of vitrol” karena bahan ini pertama kali diproduksi dari hasil destilasi green vitrol. Pada abad 19 asam sulfat diproduksi dengan lead chamber process. 10
11
Pada proses ini NO2 diproduksi dari oksidasi amonia, nitrogen dioksida kemudian digunakan untuk mengkonversi sulfur dioksida menjadi asam sulfat (Chang dan Tikkanen 1988). Asam sulfat di Amerika sebagian besar digunakan untuk memproduksi pupuk kimia, selain itu juga menjadi bahan dasar dari asam klorida. Asam sulfat juga digunakan dalam industri detergent, obat-obatan, dan kertas. Konsentrasi yang biasa digunakan di laboratorium sekitar 98% atau sekitar 18 M (Chang dan Tikkanen 1988).
11
3. METODOLOGI
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan selama sepuluh bulan, sejak bulan Maret 2009 hingga bulan Januari 2010. Bertempat di LDIT dan Laboratorium penunjang diantaranya Laboratorium Instrumen, Laboratorium Bioindustri, Laboratorium Pengawasan Mutu dan Laboratorium Teknik Kimia. Departemen Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. 3.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Gracillaria salicornia yang didapatkan dari pantai Ujung Genteng Sukabumi dan Sargassum dari Banten, Pbasetat, fosfat, H2SO4, HCl. Bahan untuk analisis diantaranya heksan, NaOH, HBO, KI, CH3COOH, indikator Brom Cresol Green-Methyl Red, indikator lakmus atau fenolftalein, alkohol, sodium tiosulfat, glukosa standar, dgalaktosa standar, mannosa standar, larutan fenol, pereaksi DNS, n-butanol, asam asetat, urea dan aquades. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu cawan porselen, hammer mill, tabung ulir, spektofotometer, desikator, autoclave, timbangan digital, pipet mikro, pipet tetes, penangas, oven, tanur, batu didih, chamber TLC, kertas kromatografi dan pipa kapiler. 3.3 Metode Penelitian Penelitian penyiapan
bahan
ini
dilakukan
baku,
analisis
dalam
beberapa
komposisi
kimia
tahap bahan,
diantaranya hidrolisis
asam dan analisis hasil hidrolisis (gula pereduksi dan total gula). 3.3.1 Penyiapan bahan baku a. Pencucian dan pengeringan Rumput laut yang akan digunakan dalam penelitian sebelumnya dibersihkan beberapa kali dengan air tawar dan dikeringkan dengan sinar matahari selama 1-3 hari hingga rumput laut kering dilanjutkan dengan pengeringan menggunakan oven. Pencucian dengan air tawar dilakukan untuk menghilangkan pengotor dari rumput laut segar yang didapatkan. Pengeringan
13
dapat mengurangi kadar air pada bahan baku sehingga diharapkan dapat memperpanjang masa simpan. b. Perlakuan pendahuluan Perlakuan pendahuluan adalah untuk mengurangi kristalisasi selulosa dan meningkatkan porositas material. Perlakuan pendahuluan dilakukan secara mekanik atau fisik untuk mengurangi ukuran partikel dan meningkatkan luas permukaan yang kontak dengan asam. Sampel ditepungkan menggunakan hammer mill kemudian diayak dengan saringan berukuran 40 mesh. c. Uji proksimat Uji proksimat yang dilakukan meliputi analisa kadar air, kadar abu, kadar serat kasar, kadar lemak, kadar protein, dan kadar karbohidrat by difference. Prosedur analisis dapat dilihat pada Lampiran 1. 3.3.2 Hidrolisis asam Penelitian utama pada penelitian ini adalah hidrolisis sampel dengan metode kimia menggunakan 2 macam asam yaitu H2SO4 dan HCl. Sebanyak 0,5 g sampel dimasukkan dalam tabung ulir kemudian ditambahkan 10 ml pelarut. Konsentrasi asam yang digunakan 0,25%; 0,5%; 1%; 1,5%; dan 2% (v/v) kemudian dipanaskan selama 10 menit dalam autoklaf bersuhu 121ºC. Hasil hidrolisis dengan nilai gula pereduksi terbaik diamati lagi dengan perbedaan lama hidrolisis 10, 15 dan 20 menit untuk mendapatkan waktu hidrolisis optimum. Setelah hidrolisis dilakukan pengukuran nilai gula pereduksi (metode DNS) dan total gula (metode fenol) dari masing-masing sampel selanjutnya dilakukan perhitungan nilai DP (derajat polimerisasi) dari proses hidrolisis. Nilai DP didapatkan dengan membagi nilai gula pereduksi dengan total gula pada hasil hidrolisis. Hasil hidrolisis kemudian diamati jenis monosakarida yang terdapat di dalamnya dengan metode kromatografi kertas. Gambar dibawah ini memperlihatkan diagram alir metodologi penelitian.
14
Rumput laut
Pengeringan
Pengecilan ukuran
Analisis Proksimat
Tepung rumput laut
Hidrolisis asam I (konsentrasi asam 0,25%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%)
Hidrolisis asam II (terpilih)
Analisis
Analisis
( waktu hidrolisis 10, 15, dan 20 menit)
Identifikasi gula sederhana Gambar 5. Diagram alir metode penelitian 3.3.3 Analisis hidrolisat Hidrolisat yang telah didapatkan dianalisis gula pereduksi dan total gulanya. Analisis gula pereduksi dilakukan dengan metode DNS yaitu dengan mereaksikan 1 ml sampel dengan 2 ml pereaksi DNS (Lampiran 2) lalu dipanaskan selama 5 menit dalam air mendidih. Hasilnya diamati menggunakan spektrofotometer dengan panjang gelombang 550 nm kemudian dikonversi sesuai kurva standar gula pereduksi (Lampiran 2). Selain itu, hidrolisat dianalisis nilai total gulanya dengan mencampurkan 2 ml sampel dengan 1 ml pereaksi fenol dan kemudian ditambahkan H2SO4 pekat sebanyak 5 ml. Hasilnya diamati nilai absorbansinya menggunakan spektofotometer dengan panjang gelombang 490 nm kemudian dikonversi dengan kurva standar total gula (Lampiran 2). Sampel hasil hidrolisis dipreparasi sebelum dianalisis dengan penetralan menggunakan NaOH. Penetralan dilakukan karena uji gula pereduksi dengan metode DNS reaksi pembentukan warna terjadi pada suasana basa, oleh karena itu sampel yang bersifat asam harus dinetralkan terlebih dahulu (Apriyantono et al. 1989). Setelah dinetralkan hidrolisat diendapkan menggunakan Pb-asetat untuk
15
menghilangkan pigmen, senyawa berwarna, dan senyawa koloid. Kelebihan Pbasetat dihilangkan dengan penambahan Na/K-oksalat (Apriyantono et al. 1989) yang dalam penelitian ini digantikan dengan asam fosfat. 3.3.4 Komponen gula hidrolisat Sampel hidrolisat dipreparasi seperti pada penetapan gula pereduksi. Analisis dilakukan dengan metode kromatografi kertas. Tiga jenis monosakarida standar yang digunakan berupa glukosa, D-galaktosa, dan mannosa. Spotting dilakukan beberapa kali pada kertas kromatogram untuk mendapatkan hasil optimal. Pelarut yang digunakan berupa n-butanol, asam asetat, dan air dengan perbandingan 4 : 1 : 5, sedangkan pendeteksi yang digunakan berupa urea (Lampiran 2). Setelah terdeteksi, dilakukan penghitungan nilai Rf pada masingmasing spot (Lampiran 2). 3.3.5 Rancangan percobaan a. Hidrolisis I Rancangan percobaan yang diterapkan dalam penelitian ini adalah rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri atas dua faktor berupa konsentrasi dan jenis asam dengan dua kali ulangan. Model matematika untuk rancangan percobaan dalam penelitian ini adalah : Yij = µ + Ai + Bj + ABij + ɛ(j)i dengan : Yij
= peubah yang diukur
µ
= rata-rata umum
Ai
= pengaruh faktor A (jenis asam) ke-i; (i=1,2)
Bj
= pengaruh faktor B (konsentrasi asam) ke-j; (j=0,25;0,5;1;1,5;2)
ɛ(j)i
= galat (error)
b. Hidrolisis II Pada pengamatan perbedaan waktu hidrolisis dilakukan uji statistika rancangan acak lengkap (RAL) yang terdiri atas dua faktor berupa waktu hidrolisis dan jenis sampel dengan dua kali ulangan. Model matematika untuk rancangan percobaan dalam penelitian ini adalah :
16
Yij = µ + Ai + Bj + ABij + ɛ(j)i dengan : Yij
= peubah yang diukur
µ
= rata-rata umum
Ai
= pengaruh faktor A (jenis asam) ke-j; (j=1,2)
Bj
= pengaruh faktor B (waktu hidrolisis) ke-i; (i=10,15,20)
ɛ(j)i
= galat (error)
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Komposisi Kimia Bahan Baku Komposisi kimia rumput laut sangat dipengaruhi oleh jenis spesies, habitat, tingkat kematangan, dan kondisi lingkungan sekitarnya (Ito dan Hori 1989 dalam Wong dan Cheung 2000). Rumput laut yang digunakan berasal dari jenis spesies bahkan kelompok yang berbeda. Sargassum merupakan kelompok alga coklat sedangkan Gracillaria termasuk kelompok alga merah. Komposisi kimia rumput laut jenis Sargassum dan Gracillaria salicornia dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Komposisi kimia Sargassum sp. dan Gracillaria salicornia Gracillaria salicornia
Sargassum sp.
Air
5,37
10,34
Protein (% bk)
1,47
3,07
Lemak (% bk)
1,74
4,38
Abu (% bk)
55,69
38,64
Serat kasar (% bk)
7,43
17,32
Karbohidrat (by difference) (% bk)
33,66
36,59
Komponen
Analisis proksimat dilakukan dengan beberapa parameter berupa kadar air, kadar protein, lemak, abu, karbohidrat (by difference), dan kadar serat kasar. Tabel diatas menunjukkan bahwa komponen terbesar dalam dua jenis rumput laut yang digunakan adalah kadar abu dan karbohidrat. 4.1.1 Kadar air Kandungan air pada bahan-bahan yang digunakan berkisar pada 5 – 10% . Penetapan kadar air rumput laut kering untuk Gracillaria salicornia sp. adalah sebesar 15-20% (SNI 2009), sehingga bahan baku dinilai memenuhi mutu walaupun dalam bentuk yang berbeda. Kandungan air yang rendah disebabkan oleh pengeringan yang dilakukan pada oven 60 ºC selama beberapa waktu
18
sebelum bahan ditepungkan, sehingga didapati sampel berkadar air rendah berbentuk tepung. 4.1.2 Kadar protein Protein merupakan kelompok nutrien yang sangat penting. Senyawa ini didapatkan dalam sitoplasma pada semua sel hidup baik hewan maupun tumbuhan. Tumbuhan mensintesis protein dari bahan-bahan anorganik (Gaman dan Sherrington 1981). Pada tumbuhan air terjadi mekanisme serupa sehingga rumput laut juga mengandung protein. Gracillaria salicornia dari jenis alga merah mengandung 1,47% dan Sargassum sp. dari jenis alga coklat sedikit lebih besar dengan 3,07%. Penelitian yang dilakukan oleh Freile-Pelegrin dan Robledo (1997) menunjukkan kadar protein pada Sargassum filipendula lebih besar dibandingkan Gracillaria cornea. Asam amino esensial yang terkandung dalam alga merah Hypnea charoides dan Hypnea japonica berkisar pada 36,2-40,2% dari total komponen asam amino. Komponen asam amino yang ditemukan cukup banyak pada beberapa spesies dari alga merah diantaranya leusin, valin dan threonin. Asam amino yang tidak ditemukan dalam alga merah adalah sistein (Wong dan Cheung 2000). Matajun et al. (2009) menemukan 16 komponen asam amino pada jenis rumput laut E. cottonii, C. lentillifera dan S. Polycystum. S. Polycystum memiliki komponen asam amino terbesar berupa fenilalanin sebesar 30,42 mg/g dan jenis asam amino terendah berupa histidin 0,26 mg/g. Selain itu, asam amino lainnya berupa asam glutamat, aspartat, serin, glysin, arginin, threonin, valin, methionin, isoleusin, leusin, lisin. 4.1.3 Kadar lemak Secara umum kadar lemak pada rumput laut tergolong rendah (Dawes 1998). Lemak merupakan campuran dari trigliserida (Gaman dan Sherrington 1981). Kadar lemak Sargassum sp. yang didapatkankan pada penelitian adalah sebesar 4,38%, Gracillaria salicornia sebesar 1,74%. Sargassum vulgare diketahui memiliki kadar lemak yang lebih besar daripada Gracillaria cervicornis (Marinho-Soriano et al. 2006).
19
Menurut Darcy-Vrillon (1993) dalam Sa´ nchez-Machado et al. (2004) meskipun kadar lemak rumput laut rendah, asam lemak tak jenuhnya lebih tinggi daripada tumbuhan darat. Matajun et al. (2009) menemukan 30 komponen asam lemak pada jenis rumput laut Sargassum polycystum. Kandungan asam lemak tak jenuh yang terdapat dalam rumput laut diantaranya oleat, stearat, palmitat, linoleat, linolenat, arachidonat, dan eikosapentanoat (Sa´ nchez-Machado et al. 2004; Matanjun et al. 2009). Omega 3 dalam asam lemak tak jenuh dapat mengurangi resiko penyakit jantung, menurunkan LDL (low density lipoprotein) tetapi tidak menurunkan HDL (high density lipoprotein) (Stone 1997 dalam Matanjun et al. 2009). 4.1.4 Kadar abu Analisa kadar abu dilakukan untuk mengetahui kandungan mineral pada bahan pangan (Apriyantono et al. 1989). Kadar abu pada Sargassum sp. sebesar 38,64% lebih kecil daripada Gracillaria salicornia 55,69%. Rupe´rez (2002) menemukan bahwa kisaran kadar abu pada alga coklat sekitar 30,1-39,3%. Pada pengamatan Matanjun et al. (2009) diketahui kadar abu E.cottonii mendekati kadar abu G.salicornia yaitu sebesar 46,19%. Abu
merupakan
sisa
mineral
hasil pembakaran
bahan
organik
(Apriyantono et al. 1989). Unsur-unsur mineral adalah unsur-unsur kimia selain karbon, oksigen, dan nitrogen yang dibutuhkan oleh tubuh (Gaman dan Sherrington 1981). Komponen mineral pada rumput laut dapat menjadi indikator alami lingkungan karena kemampuannya untuk mengakumulasi (Forsberg et al. 1988 dalam Haritonidis dan Malea 1995). Komoditas rumput laut memiliki kadar abu lebih besar daripada tanaman darat (Ortega-Calvo et al. 1993 dalam Matanjun et al. 2009). Matanjun et al. (2009) menyatakan bahwa beberapa jenis rumput laut yang diamati (Euchema cottonii,
Caulerpa lentillifera dan Sargassum polycystum) mengandung
komponen Na-K-CA-Mg, dengan Na sebagai komponen terbesar. Trace element yang ditemukan pada rumput laut adalah logam berat yaitu As, Cd, Cu, Hg, Pb, Zn. Kandungan mineral pada rumput laut dipengaruhi oleh spesies rumput laut, kekuatan gelombang, letak geografis budidaya, musim, tipe proses dan metode mineralisasi (Mabeau dan Fleurence 1993 dalam Rupe´rez 2002).
20
4.1.5 Kadar serat Serat merupakan polisakarida nonpati yang menyatakan polisakarida dinding sel. Terdapat dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut dan dapat larut dalam air (Almatsier 2006). Penelitian ini menunjukkan bahwa komponen serat kasar pada Gracillaria salicornia adalah sebesar 7,43% dan Sargassum sp. 17,32%. Komponen serat Gracillaria yang didapatkan tidak berbeda jauh dari Gracillaria cornea sebesar 5,21% (Freile-Pelegrin dan Robledo 1997) dan Gracillaria cervicornis sebesar 5,65% (Marinho-Soriano et al. 2006). Pada komponen serat kasar dalam Sargassum sp. persentase serat kasar mencapai 2 kali komponen serat Sargassum vulgare yaitu 7,73% (Marinho-Soriano et al. 2006). Hasil penelitian Departemen Kesehatan Jepang menunjukkan bahwa agaragar yang merupakan komponen utama dalam alga merah memiliki kadar serat yang tinggi. Agar-agar dianjurkan untuk dikonsumsi sebagai pencegah penyakit kanker usus, wasir dan mencegah kegemukan (Yunizal 2004). 4.1.6 Kadar karbohidrat Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi manusia dan hewan yang harganya relatif murah. Semua karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan melalui fotosintesis (Almatsier 2001). Hasil perhitungan by difference yang dilakukan untuk mengetahui kadar karbohidrat pada rumput laut diketahui mendapatkan nilai karbohidrat sebesar 33,66% pada Gracillaria salicornia dan 36,59% pada Sargassum sp. Kadar karbohidrat pada jenis Eucheuma cottonii 26,49%, Caulerpa lentillifera 38,66%, Sargassum polycystum 33,49%, Gracilaria cervicornis 63,12%, Sargassum vulgare 67,80% (Matanjun et al. 2009; Marinho-Soriano et al. 2006). Secara umum kadar karbohidrat rumput laut yang diamati lebih rendah daripada hasil pengamatan Marinho-Soriano (2006) pada jenis rumput laut yang didapatkan di Spanyol dan mendekati hasil yang didapat oleh Matanjun et al. 2009 pada jenis rumput laut yang diamati di Malaysia. Menurut Marinho-Soriano (2006) proses pembentukan karbohidrat (fotosintesis) pada rumput laut dipengaruhi oleh suhu, salinitas, dan intensitas cahaya. Komponen karbohidrat yang terkandung dalam rumput laut cukup beragam, selain yang biasa ditemukan pada tumbuhan darat lainnya. Rumput laut
21
memiliki komponen agar-agar, alginat, dan karagenan yang bisa dimanfatkan sebagai bahan pangan, obat-obatan, dan kosmetik (Chattopadhyay et al. 2007). 4.2 Hidrolisis Asam Hidrolisis menggunakan asam dari bahan agar dapat dilakukan pada suhu 60-200ºC selama 0-6 jam dengan menggunakan H2SO4, HCl, HBr, HNO3, CH3COOH, HCOOH, HClO4, H3PO4 atau PTSA dengan konsentrasi sekitar 0,0530% untuk agar (Kim et al 2008). Menurut Karimi et al. (2006) apabila suhu hidrolisis terlalu tinggi atau waktu hidrolisis terlalu lama maka monosakarida yang terbentuk dapat terhidrolisis lanjut menjadi bahan yang lain, sehingga waktu hidrolisis ini dibatasi pada rentang waktu 10-20 menit. Pada hidrolisis Gracillaria salicornia terlihat jelas adanya swelling atau pembengkakan sel, hal ini terjadi karena air tertarik masuk ke dalam sel disebabkan perbedaan tekanan. Fenomena ini menyebebkan penurunan kristalisasi dan pemisahan struktur sehingga lebih mudah terhidrolisis (Fan et al. 1987 dalam Sun dan Cheng 2002). Pada Sargassum sp. warna cairan hasil hidrolisis menjadi kecoklatan dikarenakan pigmen fukosantin yang terhidrolisis dari rumput laut (Lampiran 3). Untuk mendapatkan hasil yang jernih, setelah penetralan dilakukan pengendapan pigmen, senyawa berwarna, dan senyawa koloid dengan Pb-asetat. 4.2.1 Total gula Pengamatan yang dilakukan pada hidrolisat Gracillaria salicornia dan Sargassum sp. adalah nilai gula pereduksi dan total gula. Perhitungan nilai total gula menunjukkan nilai gula sederhana, oligosakarida, polisakarida dan turunannya, pada metode fenol seluruh komponen tersebut bereaksi dengan fenol dalam asam sulfat pekat sehingga menghasilkan warna orange-kekuningan yang stabil (Apriyantono et al. 1989). Hasil pengamatan komposisi kimia bahan baku Sargassum dan Gracillariansalicornia diketahui memiliki kadar karbohidrat yang cukup tinggi. Biomassa karbohidrat berupa polisakarida dengan struktur rantai panjang dan dapat bercabang yang tersusun dari unit-unit monosakarida, sehingga untuk dapat digunakan sebagai substrat fermentasi harus dipecah menjadi unit-unit glukosa. Hal ini menunjukkan potensi rumput laut yang cukup besar untuk dihidrolisis
22
menjadi unit gula. Gambar 6 menunjukkan grafik nilai total gula hasil hidrolisis Sargassumnsp.
dan Gracillaria
salicornia
dengan
perlakuan perbedaan
konsentrasi asam dan jenis asam.
Gambar 6. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam terhadap total gula hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp. Gambar 6 menunjukkan total gula Gracillaria salicornia berada pada kisaran 6899-13003 ppm dengan H2SO4 dan HCl sebesar 3533-11409 ppm. Nilai total gula hasil hidrolisis Sargassum berada pada kisaran 363-1099 ppm pada H2SO4 dan HCl sebesar 711-1541 ppm. Uji keragaman dengan parameter total gula menunjukkan hasil yang tidak berbeda nyata pada faktor jenis dan konsentrasi asam (Lampiran 4). Jenis sampel dan konsentrasi bahan yang sama dalam tiap proses hidrolisis menyebabkan keragaman nilai total gula pada sampel hidrolisat. Nilai konversi (yield) menunjukkan persentase unit gula yang terhidrolisis, yang dihitung berdasarkan perbandingan nilai total gula dengan persentase berat sampel awal dalam larutan. Pada hasil hidrolisis Sargassum nilai konversi tertinggi terdapat dari hasil hidrolisis dengan jenis asam klorida 0,25% yaitu sebesar 3,08%. Sedangkan hasil hidrolisis Gracillaria salicornia menunjukkan nilai tertinggi dengan asam sulfat 0,25% sebesar 26% (Lampiran 5).
23
Hasil hidrolisis Gracillaria salicornia menunjukkan nilai total gula yang jauh lebih besar dibandingkan Sargassum. Kadar karbohidrat Gracillaria salicornia relatif tinggi. Pada jenis alga merah Gelidium amansii komponen karbohidrat pada alga tersebut sebagian besar berupa galaktosa dan glukosa dengan sedikit komponen lignin (Wi et al. 2009). Menurut Fennema (1985) proses hidrolisis pada oligosakarida dan polisakarida dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya konfigurasi anomerik dan ukuran cincin glikosil. Ikatan β-D-glikosidik terhidrolisis lebih lambat dibandingkan ikatan α-D-anomer, perbedaan ini disebabkan oleh variasi struktur dan perbedaan tingkat asosiasi yang biasa disebut dengan oligosakarida dan polisakarida. Pada polisakarida, kecepatan hidrolisis ditandai dengan pengurangan proporsi tingkat asosiasi antara molekul polisakarida. Agar-agar yang terkandung dalam alga merah terdiri dari campuran tiga struktur yang berbeda (Gambar 3). Agarosa polisakarida netral yang terdiri dari ikatan
(13)
β-D-galaktopiranosa
dan
ikatan
(14)
3,6-anhidro-α-L-
galaktopiranosa dengan proporsi yang sama, agaropektin yang terdiri dari campuran struktur agarosa, residu asam D-glukopiranosiluronik dan asam piruvat dari kelompok asetal yang berikatan dengan residu D-galaktopiranosil. Jenis polisakarida ketiga berupa galaktan bersulfat yang mengandung sedikit 3,6anhidro-L-galaktopiranosa atau asam piruvat dari kelompok asetal (Kennedy 1988). Proses hidrolisis dengan jenis dan konsentrasi asam diatas dapat menghidrolisis ikatan struktur pada polisakarida penyusun agar-agar yang dihubungkan dengan ikatan (14) 3,6-anhidro- α-L-galaktopiranosa lebih cepat dibandingkan polisakarida
yang terhubung
dengan ikatan (13) β-D-
galaktopiranosa. Pada suhu yang sama (80 ºC; 0,1M HCl)) ikatan β (13) terhidrolisis lebih cepat dengan laju 0,99 x 105 dibandingkan ikatan α (14) dengan laju 1,55 x 105 (Fennema 1985). Alginat tersusun dari asam polimannuronat, asam poliguluronat dan kopolimer berganti (Gambar 4). Asam polimannuronat dibentuk dari pengulangan asam D-mannuronat dengan ikatan β-(1,4). Bentuk polimer asam polimannuronat
24
digambarkan sebagai pita datar (tumpul). Pengulangan asam guluronat membentuk asam poliguluronat dengan ikatan α-(1,4). Bentuk polimer asam poliguluronat digambarkan sebagai pita bengkok, lebih kaku daripada asam polimannuronat (Anonim 1976 dalam Yunizal 2004). Hidrolisis yang dilakukan pada alga coklat Sargassum dengan komponen polisakarida berupa alginat lebih cepat menghidrolisis polimer asam poliguluronat dibandingkan polimer polimannuronat. Pengulangan asam guluronat yang membentuk asam poliguluronat dengan ikatan α-(1,4) lebih lambat terhidrolisis dibandingkan asam polimannuronat yang terbentuk dengan ikatan β-(1,4). Pada suhu yang sama (80 ºC; 0,1M HCl) formasi anomerik dengan ikatan β (14) terhidrolisis lebih cepat dengan laju 0,66 x 105 dibandingkan ikatan α (14) dengan laju 1,55 x 105 (Fennema 1985). 4.2.2 Gula pereduksi Istilah gula pereduksi diberikan karena memiliki kemampuan untuk mereduksi agensia pengoksidasi, yang termasuk gula pereduksi diantaranya glukosa, fruktosa, galaktosa, laktosa dan maltosa (Gaman dan Sherrington 1981).
Gambar 7. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam terhadap gula pereduksi hasilnhidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.
25
Gambar 7 menunjukkan nilai gula pereduksi hasil hidrolisis Sargassum berkisar antara 302-671 ppm pada H2SO4 dan 297-989 ppm pada penggunaan HCl. Hasil hidrolisis menunjukkan nilai gula pereduksi Gracillaria salicornia berkisar antara 792-6895 ppm pada H2SO4 dan 597-6870 ppm pada hidrolisis dengan HCl. Hasil uji keragaman (Lampiran 4) menunjukkan bahwa jenis asam yang digunakan pada dua jenis bahan baku tidak berpengaruh nyata pada gulanpereduksi. Pada perhitungan statistik, jenis asam berupa H2SO4 dan HCl pada dua jenis bahan baku tidak berbeda nyata. Hasil yang sama didapatkan pada penelitian Putri dan Sukandar (2008). Hal ini disebabkan asam memecah molekul polisakarida secara acak sehingga hasil hidrolisis sulit diprediksikan. Uji keragaman dari konsentrasi asam menunjukkan nilai gula pereduksi pada hidrolisis dengan konsentrasi 1% berbeda nyata dengan hasil hidrolisis asam dalam konsentrasi yang lain. Selain hidrolisis asam, untuk menghasilkan gula pereduksi dapat juga menggunakan metode hidrolisis basa. Menurut Sun dan Cheng (2002) beberapa jenis basa dapat digunakan untuk menghidrolisis lignoselulosa. Selain itu, perlakuan pendahuluan dengan basa dapat mengurangi komponen lignin dalam bahan baku yang dihidrolisis. Hidrolisis dengan basa biasanya digunakan untuk melepas kelompok ester seperti asetat, sulfat dan fosfat (Kennedy 1988). Basa yang dapat digunakan untuk hidrolisis diantaranya NaOH dan ammonia. Kim et al (2008) melakukan penelitian serupa dengan bahan baku alganmerah spesies Gelidium amansii. Hasil hidrolisis yang didapatkan memiliki nilai glukosa 0,5 - 2% atau berkisar pada nilai 5000-20000 ppm pada waktunhidrolisis 0-15 menit dengan suhu 120 ºC dan konsentrasi asam sebanyak 1% H2SO4. Kenaikan suhu lebih dari 120ºC dapat mengakibatkan penurunan komponen monosakarida (Kim et al 2008). Suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan perubahan glukosa menjadi senyawa lain (Karimi el al. 2006). Perubahan komponen tersebut diantaranya menjadi senyawa furfural, hidroksi metil furfural dan furan resins (Lavarack et al. 2002).
26
4.2.3 Derajat polimerisasi Derajat polimerisasi hasil hidrolisis Sargassum berkisar pada nilai 3,49m1,2. Nilai DP terus menurun pada hidrolisis dengan konsentrasi 0,25 hinggan1% (HCl) dan 1,5% (H2SO4) dan naik pada konsentrasi selanjutnya. Gambar 8 menunjukkan
grafik nilai derajat polimerisasi hasil hidrolisis
Sargassum.
Gambar 8. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam pada derajat polimerisasi produk hasil hidrolisis Sargassum
Gambar 9. Pengaruh jenis dan konsentrasi asam pada derajat polimerisasi produk hasil hidrolisis Gracillaria salicornia
27
Nilai derajat polimerisasi (DP) pada hidrolisis Gracillaria salicornia berkisar pada nilai 1,36-9,85. Hasil hidrolisis tertinggi pada H2SO4 dengan gulanpereduksi sebesar 6895 ppm memiliki DP sebesar 1,58 dan pada HCl dengan gula pereduksi adalah 6870 ppm nilai DP sebesar 1,36. Gambar 9 menunjukkan grafik nilai gula pereduksi hasil hidrolisis Gracillaria salicornia. Nilai DP menurun hingga konsentrasi asam 1%. DP mengindikasikan ratamrata jumlah unit glukosa dalam polisakarida (Iman 2006). Penurunan nilai DP ini mengindikasikan rantai polisakarida yang ada telah terurai menjadi struktur oligosakarida ataupun monosakarida yang ditunjukkan dengan kenaikan nilai totalngula. Pada hidrolisis dengan konsentrasi 1,5% dan 2% nilai DP kembali mengalami kenaikan disebabkan nilai total gula yang menurun pada konsentrasi ini. Total gula menunjukkan seluruh rantai glikan yang terbaca dalam analisis (baik dalam bentuk monosakarida, disakarida maupun oligosakarida). Adanya hidrolisis lanjut pada rantai monosakarida menjadi hidroksimetil furfural saat penambahan konsentrasi asam menyebabkan penurunan jumlah total gula dengan kehilangan 3 molekul air. 4.2.4 Perbandingan waktu hidrolisis Menurut Junk dan Pancoast (1980) faktor-faktor yang berpengaruh terhadap kesempurnaan hidrolisis selain konsentrasi asam adalah suhu dan waktu pemanasan. Sebagai salah satu faktor yang mempengaruhi nilai gula dalam hidrolisat, maka perbedaan waktu hidrolisis menjadi salah satu faktor yang diamati pada penelitian ini. Hasil hidrolisis pertama yang mendapatkan nilai gula pereduksi tertinggi dianalisis kembali dengan perbedaan waktu hidrolisis. Sargassum dan Gracillaria salicornia dengan konsentasi asam 1% dan jenis asam HCl dan H2SO4. Menurut Karimi et al. (2006) apabila suhu hidrolisis terlalu tinggi atau waktu hidrolisis terlalu lama maka monosakarida yang terbentuk dapat terhidrolisis lanjut menjadi bahan yang lain, sehingga waktu hidrolisis ini dibatasi pada rentang waktu 10-20 menit. Hasil pengamatan dengan perlakuan perbedaan waktu hidrolisis 10, 15 dan 20 menit diperlihatkan dalam gambar berikut.
28
Pada hidrolisis Sargassum lama waktu hidrolisis yang mendapatkan nilai gula pereduksi tertinggi adalah pada hidrolisis selama 10 menit kemudian menurun pada waktu selanjutnya. Penelitian Pessoa et al (1997) yang melakukan hidrolisis asam pada limbah pembuatan gula mendapatkan hasil hidrolisis tertinggi berupa total gula pada proses hidrolisis menggunakan dalam rentang waktu 10 dan 20 menit, pada suhu hidrolisis 140°C didapatkan nilai total gula tertingi pada waktu 10 menit.
Gambar 13. Pengaruh jenis asam dan waktu terhadap total gula hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.
Gambar 11. Pengaruh jenis asam dan waktu terhadap gula pereduksi hasil hidrolisis Gracillaria salicornia dan Sargassum sp.
29
Hasil uji statistik menunjukkan gula pereduksi hasil hidrolisis pada Sargassum pada 10 dan 15 menit berbeda nyata dengan hasil hidrolisis 20 menit. Hasil hidrolisis pada menit ke 20 memiliki nilai terendah dibandingkan hasil hidrolisis pada 10 dan 15 menit. Menurut Karimi et al. (2006) apabila suhu hidrolisis terlalu tinggi atau waktu hidrolisis terlalu lama maka monosakarida yang terbentuk dapat terhidrolisis lanjut menjadi bahan yang lain. Hasil
hidrolisis
Gracillaria
salicornia
dengan
perbedaan
waktu
menunjukkan kadar gula pereduksi tertinggi pada hidrolisis selama 15 menit. Hidrolisis asam yang dilakukan pada agar ekstraksi Gelidium amansii menggunakan rentang waktu 0-4 jam diketahui bahwa konsentrasi galaktosa menurun setelah hidrolisis selama 15 menit (Kim et al 2008). Hasil uji statistik (Lampiran 4) menunjukkan gula pereduksi hasil hidrolisis pada Gracillaria salicornia tidak berbeda nyata.
4.3 Komposisi Hasil Hidrolisat Rumput laut tersusun atas komponen kompleks polisakarida, pada proses hidrolisis terjadi pemutusan ikatan pada rantai-rantai polisakarida menjadi monosakarida, disakarida, maupun oligosakarida. Hidrolisat rumput laut diamati jenis monosakarida yang terbentuk dengan menggunakan metode kromatografi kertas (Apriyantono et al. 1989). Berikut tabel Rf standar monosakarida dan hidrolisat rumput laut. Tabel 2. Rf hidrolisat dari kromatogram kertas Spot
Rf Sargassum
Gracillaria salicornia 0,08
1
Hasil analisis dibandingkan standar Galaktosa
2
0,61
Glukosa
3
0,49
Mannosa
Hasil kromatografi kertas menunjukkan dua nilai Rf pada rumput laut jenis Sargassum. Nilai Rf pertama mendekati nilai Rf standar glukosa. Nilai Rf kedua mendekati nilai Rf standar mannosa. Hasil pemisahan komponen gula pada
30
Sargassum menunjukkan jenis monosakarida yang terbentuk dan teridentifikasi pada hidrolisat ini adalah glukosa dan mannosa. Rumput laut coklat jenis Himanthalia terkandung 57% fukosa, 4% galaktosa, 15% xilosa dan 3% asam uronat. Jenis Pelvetia carnaliculata terkandung 35% fukosa, 3% glukosa, 22% galaktosa dan 6% arabinosa. Selain itu, rumput laut coklat mengandung amilopektin dan amilosa sebagai cadangan makanan. Jika dilihat pada struktur karbohidrat, jenis alga ini tersusun atas Larabinosa, D-xilosa, L-glukosa, D-galaktosa dan D-guluronat (Yunizal 2004). Rumput laut Gracillaria salicornia menunjukkan nilai Rf mendekati komponen d-galaktosa. Kim et al (2008) melakukan analisis pada hidrolisat alga merah jenis Gelidium amansii dan mendapatkan bahwa galaktosa merupakan komponen terbesar pada hasil hidrolisis alga merah ini. Wi et al. (2009) juga menganalisis alga merah jenis Gellidium amansii yang mengandung 53,4% karbohidrat. Karbohidrat didalamnya tersusun atas galaktosa (23,4%) dan glukosa (22,3%). Xilosa terdeteksi dengan nilai yang sangat kecil sekitar 0,7%. Monosakarida lainnya yang juga ditemukan diantaranya mannosa, rhamnosa dan arabinosa,
5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Rumput laut merupakan sumber daya yang potensial untuk dikembangkan. Hidrolisis asam merupakan salah satu cara untuk mendapatkan gula sederhana yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan fermentasi. Komposisi kimia rumput laut (Gracillaria sp., Sargassum sp.) sebagian besar berupa karbohidrat dan serat yang berpotensi untuk dihidrolisis menjadi gula sederhana, selain itu komponen mineral pada rumput laut juga cukup tinggi. Kadar abu pada Gracillaria salicornia 55,69% (bk), sedangkan Sargassum sp. sebesar 38,64% (bk). Kadar serat Gracillaria salicornia adalah sebesar 7,43% dan Sargassum sp. 17,32%. Kadar karbohidrat sebesar 33,66% pada Gracillariansalicornia dan 36,59% pada Sargassum sp. Gula pereduksi hasil hidrolisis Sargassum sp. tertinggi diperoleh dari perlakuan asam klorida 1% dengan gula pereduksi 989,4 ppm, sedangkan Gracillaria salicornia memiliki gula pereduksi tertinggi sebesar 6800 ppm dari perlakuan dengan 1% asam klorida pada waktu hidrolisis 10 menit. Pada Sargassum sp. hasil hidrolisis tertinggi adalah dari hidrolisis 10 menit. Sedangkan pada Gracillaria salicornia perbedaan perlakuan waktu pada rentang 10-20 menit tidak memberikan hasil yang berbeda nyata. Hasil analisis monosakarida dari hidrolisat Sargassum sp. menunjukkan adanya komponen glukosa dan mannosa, sedangkan pada rumput laut jenis Gracillariansalicornia komponen yang dominan adalah dari jenis D-galaktosa. 5.2 Saran Hidrolisis asam yang dilakukan pada penelitian ini belum optimal. Kadar gula pereduksi yang terbentuk masih terlalu rendah. Rumput laut mengandung polisakarida yang kompleks, maka untuk mengoptimalkan hidrolisis dapat digunakan metode hidrolisis asam dua tahap (two stage acid hydrolysis), perbedaan tekanan dan suhu hidrolisis.
DAFTAR PUSTAKA
Almatsier S. 2006. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Jakarta: Gramedia Angka SL dan Suhartono MT. 2000. Bioteknologi Hasil Laut. Bogor : PKSPLIPB Anonima. 1991. Rumput Laut Indonesia. Jakarta : Bank Bumi Daya Anonim b. 2008. Panduan praktikum botani. www.majidundip.blogspot.com [19 Maret 2009] Anonimc. 2004. Rumput Laut. www.iptek.net [5 April 2009] Anonimd. 2009. Gracillaria . www.wikipedia.com [5 April 2009] Apriyantono A Fardiaz D, Puspitasari NL, Sedarnawati, Budiyanto S. 1989. Analisis Pangan. Bogor : PAU-IPB Araki C. 1966. Some recent studies on the polysaccharides of agarophytes. Proc. Int. Seaweed Symp. 5: 3–19 Armisen R, Galactas F. 1987. Production, properties and uses of agar. In: McHugh, D.J. (Ed.), Production and Utilization of Products from Commercial Seaweeds. FAO Fish. Tech. Pap. 288:1–57 Atmadja WS. 1996. Pengenalan Jenis-Jenis Rumput Laut Indonesia. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Oseanologi. Lembaga ilmu Pengetahuan Indonesia. Austin GT. 1996. Industri Proses Kimia jilid I. Jakarta: Erlangga Bird K.T. 1988. Agar production and quality from Gracilaria sp. strain G-16: effects of environmental factors. Bot. Mar. 31: 33–39 Chang R dan Tikkanen W. 1988. The Top Fifty Industrial Chemical. New York : Random House Chattopadhyay K, Mandal P, Lerouge P, Driouich A, Ghosal P, dan Ray B. 2007. Sulphated polysaccharides from Indian samples of Enteromorpha compressa (Ulvales, Chlorophyta): Isolation and structural features. Food Chemistry 104 928-935 Dahuri R. 2003. Keanekaragaman Hayati Laut. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama Dawes CJ. 1998. Marine Botany. New York: John Wiley & Sons, Inc
33
DKP. 2009. Indonesian Fisheries Statistics Index. Jakarta: Ministry of Marine and Fisheries and Japan International Cooperation Agency Fennema OR. 1985. Food Chemistry 2nd ed. New York: Marcel Dekker Inc. Freile-Pelegrin Y, Robledo D. 1997. Influence of alkali treatment on agar from Gracilaria cornea from Yucatan, Mexico. J. Appl. Phycol. 9: 533–539 Gaman PM dan Sherrington. 1981. The Science of Food. Oxford : Pergamon Press Plc. Glicksman M. 1983. Food Hydrocolloids. Florida: CRC Press Girindra A. 1993. Biokimia 1. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama Grethlein HE. 1978. Chemical breakdown of cellulosic material. J Appl Chem Bioethanol. 28: 296–308 Gunay NS dan Linhardt RJ. 1999. Heparinoids: structure, biological activities and therapeutic applications. Planta Medica 65:301–306 Haritonidis S dan Malea P. 1995. Seasonal and local variation of Cr, Ni and Co concentration in Ulva rigida C. Agardh and Enteromorpha linza (linneaus) from thermaikos gulf, Greece. Environmental Pollution 89:319-327 Iman AN. 2006. Produksi hidrolisat pati dan serat pangan dari singkong dengan hidrolisis asam klorida [skripsi]. Bogor : Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Indriani H, Suminarsih E. 2005. Budidaya, Pengolahan, dan Pemasaran Rumput Laut. Depok: Penebar Swadaya Junk WR dan Pancoast. 1973. Handbook of Sugar. Westport-Connecticut: The Avi Publishing Company Inc Karimi K, Kheradmandinia S dan Taherzadeh MJ. 2006. Conversion of rice straw to sugars by dilute-acid hydrolysis. Biomass and Bioenergy 30: 247-253 Kennedy JF. 1988. Carbohydrate Chemistry. Oxford: Oxford University Press Kim GS, Myung KS, Kim YJ, Oh KK, Kim JS, Ryu HJ, dan Kim KH. 2007. Methode of Producing Biofuel Using Sea Algae. Seoul: World Intelectual Property Organization Lahaye M, Yaphe W. 1988. Effects of seasons on the chemical structure and gel strength of Gracilaria pseudoverrucosa agar (Gracilariaceae, Rhodophyta). Carbohydr. Polym 8: 285–301.
34
Lavarack BP, Griffin GP dan Rodman D. 2002. The acid hydrolysis of sugarcane bagasse hemicellulose to produce xylose, arabinose, glucose and other products. Biomass and Bioenergy 23: 367-380 Marinho-Soriano E, Fonseca PC, Carneiro MAA, Moreira. 2006. Seasonal variation in the chemical composition of two tropical seaweed. Bioresource Technology 97: 2402–2406 Matanjun P, Mohamed S, Mustapha NM dan Muhammad K. 2009. Nutrient content of tropical edible seaweeds, Eucheuma cottonii, Caulerpa lentillifera and Sargassum polycystum. J Appl Phycol 21:75–80 Onsoyen. 1997. Alginat, p23-43. dalam Chapman dan Hall (Eds). Hydrocoloids. New York: Aspen Publisher Inc. Pessoa AJR, Mancilha M, Sato S. 1997. Acid hydrolysis of hemicellulose from sugarcane baggase. Braz. J. Chem. Eng. 14 : 3 Pomeranz Y. 1991. Functional Properties of Food Components 2nd ed. California: Academic Press Inc Putri LSE dan Sukandar D. 2008. Konversi Pati Ganyong (Canna edulis Ker.) Menjadi Bioetanol melalui Hidrolisis Asam dan Fermentasi. Biodiversitas 9: 112-116 Rupe´rez P. 2002. Mineral content of edible marine seaweeds. Food Chemistry 79: 23–26 Sa´ nchez-Machado DI, Lo´ pez-Cervantes J, Lo´ pez-Herna´ ndez J dan PaseiroLosada P. 2004. Fatty acids, total lipid, protein and ash contents of processed edible seaweeds. Food Chemistry 85: 439–444 Silva C, Basson P dan Moe R (1996). Catalogue of the Benthic Marine Algae of the Indian Ocean. Vol 79 of University of California Publications in Botany SNI 2690.1. 2009. Rumput Laut Kering. Jakarta: Badan Standardisasi Nasional Sun Y dan Cheng J. 2002. Hydrolysis of lignocellulosic materials for ethanol production: a review. Bioresource Technology 83: 1-11 Swift EH dan Schaefer WP. 1962. Qualitative Elemental Analysis. San Fransisco : WH Freeman and company Taherzadeh M dan Karimi K. (2007). Acid-based hydrolysis processes for ethanol from lignocellulosic materials: a review. Bioresources 2: 472-499
35
Wi SG, Kim HJ, Mahadevan SA, Yang D dan Bae H. 2009. The potential value of the seaweed Ceylon moss (Gelidium amansii) as an alternative bioenergy resource. Bioresource Technology 100: 6658–6660 Wong KH dan Cheung PCK. 2000. Nutrional evaluation of some subtropical red and green seaweeds Part I – proximate composition, amino acid profiles and some physico-chemical properties. Food Chemistry 71: 475-482 Yunizal. 2004. Teknologi Pengolahan Alginat. Jakarta: Pusat Riset Pengolahan Produk dan Sosial Ekonomi Kelautan dan Perikanan
Lampiran 1. Karakterisasi Komposisi Kimia Rumput Laut a) Analisis Kadar Air (Apriyantono et al. 1989) Sebanyak 1-2 g sampel ditimbang dalam sebuah wadah timbang yang sudah diketahui bobotnya. Kemudian dikeringkan dengan oven dengan suhu 105 oC selama 3 jam. Setelah itu didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Pekerjaan tersebut diulang sehingga mendapat bobot yang konstan.
Keterangan : A= wadah+sampel sebelum dikeringkan (g) B=wadah+sampel sesudah dikeringkan (g) C=bobot sampel (g) b. Analisis Abu (AOAC 1995) Sebanyak 2 g sampel ditimbang dalam cawan porselin yang telah dikeringkan dan diketahui bobotnya, kemudian diarangkan dengan menggunakan pemanas bunsen hingga tidak mengeluarkan asap lagi. Cawan perselin berisi sampel yang sudah diarangkan kemudian dimasukkan ke dalam tanur bersuhu 6000C hingga proses pengabuan sempurna. Cawan porselin berisi abu didinginkan dalam desikator dan ditimbang hingga mencapai bobot tetap.
Keterangan : A= cawan + sampel kering (g) B=cawan kosong (g) C=bobot sampel (g)
37
c. Kadar Protein (AOAC 1995) Sebanyak 0,1 g sampel dimasukkan dalam labu Kjeldahl lalu ditambahkan 2,5 ml H2SO4 pekat, 1 g katalis dan beberapa butir batu didih. Larutan didestruksi hingga menghasilkan larutan jernih kemudian didinginkan. Larutan hasil destruksi dipindahkan ke alat destilasi dan ditambahkan 15 ml NaOH 50%. Labu erlenmeyer berisi 25 ml HCl 0,02 N dan 2-4 tetes indikator mengsel (campuran metil merah 0,02 % dalam alkohol dan metil biru 0,02% dalam alkohol (2:1) diletakkan di bawah kondensor. Ujung tabung kondensor harus terendam dalam larutan HCl. Destilasi dilakukan sampai volume larutan dalam erlenmeyer mencapai 2 kali volume awal. Ujung kondensor dibilas dengan akuades (ditampung dalam erlenmeyer). Larutan yang berada dalam erlenmeyer dititrasi dengan NaOH 0,02 N hingga diperoleh perubahan warna dari hijau menjadi ungu. Setelah itu dilakukan penetapan blangko.
Keterangan: a= ml NaOH untuk titrasi blanko b= ml NaOH untuk titrasi sampel N= normalitas NaOH W= bobot sampel (g)
d. Kadar Serat Kasar (AOAC 1995) Sebanyak 2 g sampel bebas air dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml dan ditambahkan 100 ml H2SO4 0,325 N. Campuran tersebut dihidrolisis dalam autoklaf selama 15 menit pada suhu 1050C dan didinginkan serta ditambahkan NaOH 1,25nN sebanyak 50 ml. kemudian dilakukan hidrolisis kembali dalam autoklaf selama 15 menit. Sampel disaring dengan kertas saring yang telah dikeingkan dan diketahui bobotnya. Kertas saring tersebut dicuci berturut-turut dengan air panas, 25 ml H2SO4 0,325 N, air panas dan terakhir menggunakan
38
aseton/alkohol 25 ml. Kertas saring tersebut dikeringkan dalam oven bersuhu 1050C selama 1 jam dan dilanjutkan sampai bobotnya tetap. Kadar serat ditentukan dengan rumus:
keterangan: a= bobot residu serat dalam kertas saring (g) b= bobot kertas saring kering (g) c= bobot bahan awal (g)
e. Kadar Lemak Sebanyak 2 g sampel bebas air diekstraksi dengan pelarut organik heksan dalam alat soxlet selama 6 jam. Sampel hasil ekstraksi diuapkan dengan cara diangin-anginkan dan dikeringkan dalam oven bersuhu 1050C. sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang hingga diperoleh bobot tetap.
f. Kadar Karbohidrat by difference Kadar karbohidrat dihitung dengan rumus sebagai berikut:
Keterangan: A= Kadar Abu B= Kadar Air C= Kadar Lemak D= Kadar Protein E= Kadar Serat Kasar
39
Lampiran 2. Analisis Hasil Hidrolisis a.
Kadar gula total metode fenol-H2SO4 (Apriyantono et al. 1989) Pada prinsipnya gula sederhana, oligosakarida, polisakarida, dan turunannya
dapat bereaksi dengan fenol dalam asam sulfat pekat menghasilkan warna oranyekekuningan yang stabil. Sebanyak 2 ml larutan glukosa standar yang mengandung 0, 10, 20, 30, 40, dan 50 ppm glukosa masing-masing dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Selanjutnya ditambahkan 1 ml larutan fenol 5% dan dikocok hingga tercampur rata. Larutan H2SO4 pekat sebanyak 5 ml dituangkan secara tegak lurus ke permukaan larutan. Campuran tersebut dibiarkan selama 10 menit, dikocok kemudian ditempatkan pada suhu kamar sejenak hingga tidak terlalu panas. Absorbansi diukur pada panjang gelombang 490 nm untuk heksosa dan 480 nm untuk pentosa dan asam uronat. Total gula sampel dapat ditentukan dengan pembuatan kurva standar dan dinyatakan dalam persen. Berikut kurva standar fenol yang menjadi acuan konversi nilai absorbansi.
Perhitungan konsentrasi total gula Persamaan linear : y = 0,0153x + 0,0972 Contoh : Absorbansi sampel sebesar 0,45; sebelumnya dilakukan pengenceran 10 4 Maka dimasukkan dalam persamaan : 0,45 = 0,0153x + 0,0972
x=
40
x = 23,06 , kemudian dikali faktor pengenceran maka nilai gula pereduksi
= 23,06 x 10.000 = 230.600 ppm
b.
Kadar gula pereduksi metode DNS (Apriyantono et al. 1989)
1) Pereaksi DNS 10,6 g asam 3,5-dinitrosalisilat dilarutkan dengan 19,8 g NaOH kedalam 1416 ml air. Kemudian ditambahkan ke dalam larutan tersebut 306 g NaK-Tartrat, 7,6 ml fenol (dicairkan pada suhu 50 0C) dan 8,3 g Na-metabisulfit. Dicampurkan secara merata. 2) Larutan gula standar diperoleh dari sebanyak 0,2-0,5 mg/ml larutan glukosa dilarutkan ke dalam akuades. Sebanyak 1 ml larutan glukosa standar yang mengandung 50, 100, 150, 200, 250, ppm glukosa masing-masing dimasukkan ke dalam tabung reaksi. Selanjutnya ditambahkan 3 ml larutan DNS dan dipanaskan dalam penangas suhu 100 0C selama 5 menit, kemudian segera didinginkan dalam air mengalir. Larutan glukosa kemudian dispektro pada panjang gelombang 550 nm untuk menentukan kurva standar bagi sampel. Sebanyak 1 ml sampel ditambahkan 3 ml larutan DNS dan dipanaskan dalam penangas suhu 100 0C selama 5 menit, kemudian segera didinginkan dalam air mengalir. Bila terlalu pekat maka larutan sampel dicairkan terlebih dahulu hingga dapat terbaca pada panjang gelombang 550 nm. Berikut kurva standar gula pereduksi yang menjadi acuan penetapan kadar gula pereduksi pada penelitian.
41
Perhitungan konsentrasi gula pereduksi Persamaan linear : y = 0,0047x - 0,1615 Contoh : Absorbansi sampel sebesar 0,45; sebelumnya dilakukan pengenceran 10 3 Maka dimasukkan dalam persamaan : 0,45 = 0,0047x – 0,1615
x= x = 130,10 , kemudian dikali faktor pengenceran maka nilai gula pereduksi
= 130,10 x 1000 = 130.100 ppm
c. Pemisahan jenis gula metode kromatografi kertas (Apriyantono et al. 1989) Kertas kromatografi disiapkan dengan ukuran 25 x 25 cm atau 20 x 20 cm. Kemudian diberikan garis lurus sejajar 3 cm dari salah satu sisi dengan pensil. Untuk tempat spotting disiapkan dengan jarak 2,5 cm antar titik. Selanjutnya dilakukan penitikan (spotting) menggunakan tabung kapiler hingga terbentuk spot. Penitikan dapat dilakukan berulang-ulang dengan pengeringan terlebih dulu spot penitikan sebelumnya. Kertas kromatografi yang sudah dispotting kemudian dimasukkan dalam bejana berisi pelarut yang telah dijenuhkan sebelumnya. Pelarut yang digunakan berupa n-butanol, asam asetat, dan air dengan perbandingan 4 : 1 : 5 (v/v). Setelah pelarut mencapai 3/4 tinggi kertas, kertas tersebut dapat dikeluarkan dari bejana ditandai batas tertinggi dan dikeringkan. Setelah kertas kromatografi kering kemudian disemprot dengan larutan pendeteksi. Larutan penditeksi yang digunakan berupa urea 5% dalam 0,4 NH4Cl dalam 80% etanol. Spot yang terbentuk dilingkari dengan pensil kemudian ditandai bagian tengah spot. Selanjutnya dengan penggaris jarak spot tersebut diukur. Nilai Rf yang didapatkan dibandingkan dengan Rf standar.
42
Batas eluen
Spot awal Cairan eluen
Rf
Jarak start spot Jarak start finish
Rf standar beberapa monosakarida Standar Glukosa
Rf 0,54
D-galaktosa
0,05
Mannosa
0,40
43
Lampiran 3. Hasil Hidrolisis Asam
0,25%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
Hasil hidrolisis Sargassum
0,25%
0,5%
1,0%
1,5%
2,0%
Hasil hidrolisis Gracillaria salicornia
44
0,25%
0,5%
1,0%
1,5%
Pengendapan hasil hidrolisis
2,0%
