KARAKTERISASI PEMBENTUKAN GEL ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
Subaryono F251060041
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan dengan bahwa tesis yang berjudul: Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. adalah karya saya dengan arahan komisi pembimbing. Tesis ini belum pernah diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini. Bogor, 29 Januari 2009 Subaryono NRP F251060041
3
ABSTRACT SUBARYONO. Characterization of gel formation of alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. Under direction of DEDI FARDIAZ , ROSMAWATY PERANGINANGIN and FERI KUSNANDAR Sargassum sp. and Turbinaria sp. are abundant in Indonesian waters and potential as a source of alginate. The tropical seaweeds usually have good gel forming capacity, but have low viscosity. The low viscosity of the seaweeds results in limitation of their application in food processing. However, gel forming capacity and gel characteristic of alginate from Indonesian Sargassum sp. and Turbinaria sp. have not been investigated. This research was objected to evaluate physicochemical properties of alginate, determine CaCO3 concentration required for gel forming, acquire the information of gel characteristic, determine CaCO3 concentration required for increasing the viscosity, and to evaluate synergistic effect of locust bean gum (LBG) on gel characteristic and viscosity of alginate. The algal was harvested at Binuangeun waters West Java. After soaked in 0.1 N KOH solution for one hour and washed with fresh water and dried, the alginate was extracted by extraction technique developed at Research Center for Marine and Fisheries Product Processing and Biotechnology Jakarta. Gel was prepared with internal gel setting technique using CaCO3 as a source of Ca ion and glucono-δ-lactone as acidifier of the mixture. CaCO3 concentration were varied at concentration of 0; 2.5; 5; 7.5: 10; 12.5; 15; 20; 25 and 30 mM. LBG were varied at concentration of 0; 10; 20; 30; 40 and 50 g / 100 g alginate weight at optimum CaCO3 concentration. The research showed that gel initiated to set at CaCO3 5 mM and firm gel was formed at 20 mM. Alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. required higher concentration of CaCO3 to form a gel than that of commercial alginate. At concentration of CaCO3 20 mM or higher, alginate gel from Sargassum sp. and Turbinaria sp. showed higher gel strength, modulus rigidity and sineresis than those of commercial alginate. Alginate from Turbinaria sp. interacted with LBG in term of increasing gel strength and decreasing sineresis. The addition of LBG reduced gel syneresis of Sargassum sp. alginate from 7.87 % to 5.40 % and Turbinaria sp. from 10.33 % to 6.21 %. The viscosity of alginate increased significantly with addition of Ca ion. Viscosity of alginate from Sargassum sp. with addition of 3.5 mM CaCO3 was 275 mPa.s higher than that of the native alginate (103 mPa.s). At the same CaCO3 concentration, viscosity of alginate from Turbinaria sp. was 111 mPa.s higher than that of the native alginate (62 mPa.s). Alginate interacted with LBG produced higher viscosity. Viscosity of alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. with addition of LBG 50 g /100 g alginat increased by 2.98 and 4.50 times respectively. Keywords: alginate, Sargassum sp., Turbinaria sp., Seaweeds, gel, locust bean gum
4
RINGKASAN SUBARYONO. Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. Dibimbing oleh DEDI FARDIAZ, ROSMAWATY PERANGINANGIN dan FERI KUSNANDAR. Potensi rumput laut penghasil alginat di Indonesia khususnya dari spesies Sargassum sp. dan Turbinaria sp. sangat tinggi, tetapi belum dimanfatkan secara optimal. Salah satu penyebab terbatasnya pemanfaatan alginat ini adalah viskositasnya yang rendah. Meskipun demikian alginat dari rumput laut daerah tropik umumnya mempunyai kelebihan dalam hal kemampuannya membentuk gel. Informasi mengenai kemampuan alginat dari rumput laut lokal seperti Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam membentuk gel, kebutuhan kation untuk pembentukan gel serta karakteristik gel yang dihasilkan belum banyak diteliti. Demikian juga dengan interaksi alginat dengan locust bean gum (LBG) yang dapat mempengaruhi karakteristik gelnya juga belum banyak dipelajari. Penambahan kation bervalensi dua pada jumlah tertentu dapat meningkatkan viskositas alginat sehingga berpotensi untuk menaikkan viskositas alginat dari rumput laut lokal yang rendah. Alginat juga berinteraksi secara sinergistik dengan LBG dan dapat meningkatkan viskositasnya. Informasi berapa kenaikan yang dapat dihasilkan dengan penambahan kation dan LBG ini belum diketahui. Informasi mengenai kemampuan alginat lokal dalam membentuk gel, karakteristik gel yang dihasilkan, serta potensi kation dan LBG dalam meningkatkan viskositas alginat sangat penting dalam rangka memperbaiki beberapa kelemahan alginat lokal sehingga dapat meningkatkan pemanfaatannya baik dalam kemampuannya sebagai pembentuk gel maupun pegental. Penelitian terdiri dari 3 tahapan yang meliputi karakterisasi sifat fisiko kimia natrium alginat, kebutuhan CaCO3 untuk pembentukan gel dan karakteristik gel alginat yang dihasilkan serta pengaruh interaksi alginat dengan locut bean gum (LBG) terhadap karakteristik viskositas dan gel yang dihasilkan. Pada penelitian tahap pertama akan dikarakterisasi sifat fisiko kimia alginat seperti kadar air, kadar bahan tidak larut air, kadar abu, kadar logam/mineral (Pb, As, Ca), rasio M/G, rendemen dan viskositasnya. Penelitian tahap kedua bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi CaCO3 dalam pembentukan gel alginat dan karakteristik gel yang dihasilkan dan peningkatan viskositas larutan alginat. Senyawa CaCO3 dipakai sebagai sumber ion Ca2+ dan glucono-δ-lakton digunakan sebagai skuestran. Konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan divariasi dari 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25, 30 mM. Pengamatan yang dilakukan meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel yang meliputi keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada konsentrasi penambahan CaCO3 yang tidak membentuk gel, terhadap larutan alginat dilakukan pengukuran viskositas dengan rapid viscoanalyzer (RVA). Untuk mengetahui berapa peningkatan viskositas alginat yang dapat dihasilkan dari penambahan CaCO3, konsentrasi garam ini divariasikan 2.5; 3.5 dan 4.5 mM. Viskositas diamati dengan RVA pada suhu 200C dan kecepatan putaran 130 rpm. Terhadap alginat dengan viskositas tertinggi yang tidak menghasilkan pembentukan gel diamati ketahanan viskositas terhadap panas dengan RVA. Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk mengetahui pengaruh interaksi natrium alginat dengan LBG terhadap viskositas dan stabilitas viskositas maupun karakteristik gel yang dihasilkan. Konsentrasi LBG yang ditambahkan yaitu 0, 10, 20, 30, 40, 50 g /
5 100 g alginat.Pembentukan gel dilakukan pada larutan alginat 1 % dengan konsentrasi CaCO3 20 mM dan glukono-δ-lactone 30 mM. Pengamatan terhadap gel yang dihasilkan meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel yang meliputi keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada produk yang tidak membentuk gel dilakukan pengamatan viskositas apparent dan stabilitas viskositas terhadap panas serta recovey viskositas. Alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam penelitian ini menghasilkan rata-rata rendemen berturut-turut sebesar 33.93 ± 1.33% dan 16.84 ± 1.21% dari berat rumput laut kering. Kadar air, kadar abu, logam berat Pb dan As alginat masih memenuhi persyaratan JECFA untuk bahan tambahan pangan. Alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. memiliki viskositas yang rendah yaitu berturut-turut 108 dan 72 mPa.s pada konsentrasi %. Alginat dari kedua jenis rumput laut ini didominasi oleh poliguluronat dengan rasio M/G berturut-turut 0.96 dan 0.72. Berbeda dengan alginat komersial sigma yang mengandung polimannuronat lebih tinggi (rasio M/G 1.37) Pembentukan gel mulai terjadi pada penambahan CaCO3 5 mM namun gel yang dihasilkan masih sangat lemah. Gel yang kuat baru terbentuk pada penambahan CaCO3 20 mM atau lebih. Berbeda dengan alginat komersial Sigma, gel alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. memiliki keteguhan yang lebih baik dengan modulus rigidity, kekuatan gel dan sineresis yang lebih tinggi serta elastisitas yang lebih rendah pada penambahan CaCO3 20 mM atau lebih. Alginat dari kedua spesies cenderung membutuhkan CaCaO3 yang lebih tinggi untuk pembentukan gelnya dibandingkan alginat komersial Sigma. Penambahan CaCO3 3.5 mM mampu meningkatkan viskositas alginat dari rumput laut Sargassum sp. Sargassum sp. dari 103 mPa.s menjadi 274 mPa.s dan Turbinaria sp dari 66 mPa.s menjadi 111 mPa.s. Penambahan ion kalsium akan meningkatkan stabilitas larutan alginat terhadap panas. Penambahan LBG mempengaruhi karakteristik gel alginat dengan cara yang berbeda untuk ketiga jenis alginat. Penambahan LBG pada alginat komersial Sigma cenderung menurunkan keteguhan dan kekuatan gel, sedangkan pada Turbinaria sp. dapat meningkatkan keteguhan dan kekuatan gel dan pada Sargassum sp. relatif kurang berpengaruh. Penambahan LBG dapat memperbaiki karakteristik gel dengan menurukan sineresis gel alginat Sargassum sp. dari 7.87 % menjadi 5.40 % dan Turbinaria sp. dari 10.33 % menjadi 6.21 %. Penambahan LBG meningkatkan viskositas alginat dan berinteraksi secara sinergistik. Penambahan LBG 30 g / 100 g alginat dapat meningkatkan rata-rata viskositas alginat 2.03 kali dari viskositas awal. Penambahan LBG juga meningkatkan stabilitas viskositas alginat terhadap panas.
Kata kunci: alginat, Sargassum sp. Turbinaria sp. rumput laut, gel, locust bean Gum, viskositas
6
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009 Hak Cipta dilindungi Undang-undang 1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB 2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk laporan apapun tanpa izin IPB
7
KARAKTERISASI PEMBENTUKAN GEL ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
SUBARYONO
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2008
8 Judul Tesis
: Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
Nama
: Subaryono
NRP
: F251060041 Disetujui: Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, MSc. Ketua
Prof. Dr. Ir. Rosmawaty Peranginangin, MS. Anggota
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc. Anggota
Diketahui: Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, MSc.
Prof. Dr. Khairil Anwar N, MS.
Tanggal ujian: 13 Februari 2009
Tanggal lulus:
9
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan ke hadlirat Alloh Swt yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah ini. Tesis ini merupakan salah satu tugas akhir untuk memperoleh gelar master pada Program Studi Ilmu Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan di Institut Pertanian Bogor. Judul yang dipilih adalah Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp., dilaksanakan sejak bulan Maret 2008. Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Prof. Dr. Dedi Fardiaz, MSc. selaku ketua komisi pembimbing yang telah meluangkan waktunya dengan memberikan bimbingan dan arahan dalam penyusunan thesis ini. Penulis juga mengucapkan banyak terima kasih kepada Prof. Dr. Rosmawaty Peranginangin, MS. dan Dr. Feri Kusnandar, MSc. selaku anggota komisi pembimbing serta Dr. Sukarno, MSc. Selaku dosen penguji yang telah memberikan masukan dan perbaikan dalam penulisan thesis serta mengupayakan pendanaan dalam pelaksanaan penelitiannya. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya. Semoga karya tulis ini bermanfaat. Bogor, Januari 2009 Subaryono
10
RIWAYAT HIDUP Penulis dilairkan di Kulon Progo Yogyakarta pada 11 Desember 1971 dari ayah Abdul Djupri dan ibu Katiyah alm. Penulis merupakan anak kelima dari lima bersaudara. Tahun 1999 penulis lulus dari Program Studi Pengolahan Hasil Perikanan Jurusan Perikanan Fakultas Pertanian UGM. Pada tahun yang sama penulis bekerja pada Instalasi Penelitian Perikanan Laut Slipi, Badan Litbang Pertanian Departemen Pertanian Jakarta. Kesempatan melanjutkan pendidikan S2 diperoleh pada tahun 2006 pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana diperoleh dari Badan Riset Kelautan dan Perikanan Departemen Kelautan dan Perikanan. Saat ini penulis bekerja sebagai peneliti pertama pada Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan, BRKP, DKP. Selama karirnya setidaknya tujuh karya ilmiah telah dihasilkan dan dipublikasikan pada berbagai jurnal ilmiah nasional.
