Karakterisasi Rumput Laut Kappaphycus alvarezii Menggunakan Near Infrared Spectroscopy (NIRs) dan Analisis Pigmen Menggunakan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)
TESIS
Diajukan kepada Program Studi Magister Biologi Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains (M.Si.)
Oleh : Anggara Mahardika NPM : 422011104
Program Studi Magister Biologi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga 2015
Abstrak Indonesia merupakan penghasil rumput laut terbesar dunia dengan kapasitas produksi mencapai 9,28 juta Ton per tahun. Kappaphycus alvarezii adalah salah satu jenis rumput laut yang manjadi komoditas unggulan di Indonesia. K. alvarezii mengandung senyawa phycocoloid yang berupa karaginan. Karaginan merupakan produk turunan dari rumput laut yang banyak digunakan di berbagai bidang seperti makanan, kosmetik hingga obat-obatan. Dalam dunia perdangangan, kualitas K. alvarezii ditentukan dari kandungan karaginan, air, dan zat lain yang ada di dalamnya. Karaginan merupakan molekul karbohidrat yang diproduksi oleh rumput laut melalui jalur metabolismenya. Selain karaginan, K. alvarezii juga mengandung pigmen yang sangat bermanfaat bagi kesehatan manusia. Sampai saat ini, metode yang digunakan untuk menentukan kualitas rumput laut baik dari segi kandungan senyawa phycocoloid maupun pigmen masih sangat konvensional sehingga memerlukan banyak biaya dan waktu. Pada studi ini, K. alvarezii dikarakterisasi menggunakan Near Infrared Spectroscopy (NIRs) dan analisis pigmen dengan menggunakan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT). Near Infrared Spectroscopy (NIRS) merupakan instrumen yang dapat menganalisa berbagai kandungan molekul pada sampel seperti karbohidrat, lemak, protein dan air dalam waktu yang singkat, dan akurat. Cara kerja NIRs sangatlah spesifik yaitu berdasarkan hasil spektra gerakan periodik atau getaran dari inti atom dalam masing – masing molekul. Sedangkan untuk analisa pigmen digunakan metode marserasi aseton : metanol (3:7 v/v) untuk mengektraksi pigmen dari K.alverzii yang kemudian dianalisis menggunakan KCKT dengan fase gerak metanol : asetonitril (7:3 v/v) pada panjang gelombang 430nm. Hasil dari penelitian ini diperoleh karakter NIRs K. alvarezii yang menunjukan kandungan – kandungan kimia di dalamnya. Pigmen yang diperoleh dari analisa KCKT yaitu berbagai macam klorofil dan karotenoid. Dengan demikian, kualitas dan pigmen dari K. alvarezii dapat diketahui dalam waktu yang singkat dan akurat. Kata kunci: K. alvarezii, Karaginan, Pigmen, NIRs, KCKT
i
Abstract Indonesia is the world's largest producer of seaweed with a production capacity of 9.28 million tons per year. Kappaphycus alvarezii is one type of seaweed which widened leading commodity in Indonesia. K. alvarezii containing phycocoloid compounds in the form of carrageenan. Carrageenan is a product derived from seaweed that is widely used in various fields such as food, cosmetics and pharmaceuticals. In the world of trade, the quality of K. alvarezii is determined from the content of carrageenan, water, and other substances. Carrageenan is a carbohydrate molecule that is produced by seaweed through metabolic pathways. In addition to carrageenan, K. alvarezii also contain pigments that are beneficial to human health. Until now, the method used to determine the quality of seaweed both in terms of compounds and pigments phycocoloid still very conventional and require a lot of cost and time. In this study, K. alvarezii would characterized using Near Infrared Spectroscopy (NIRS) and pigment analysis using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Near Infrared Spectroscopy (NIRS) is an instrument that can analyze a wide range of content in the sample molecules such as carbohydrates, fats, protein and water in a short time, and accurate. NIRS is a specific way of working that is based on the spectra of periodic movements or vibrations of atomic nuclei in each molecule. Marserasi methods acetone: methanol (3: 7 v / v) were used for pigment extraction from K.alverzii are then analyzed using HPLC with a mobile phase of methanol: acetonitrile (7: 3 v / v) at a wavelength of 450nm. Results of this study were obtained NIRS character of K. alvarezii that show chemical content. Pigments obtained from HPLC analysis are various kinds of chlorophyll and carotenoids. Thus, the quality and the pigments of K. alvarezii can be known in a short time and accurately. Keywords: K. alvarezii, carrageenan, Pigments, NIRS, HPLC
ii
Prakata Segala Puji dan Syukur saya panjatkan kepada Tuhan yang telah melimpahkan Rahmat dan dan BimbinganNya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan hasil penelitian dengan judul “Karakterisasi Rumput Laut Kappaphycus alvarezii Menggunakan Near Infrared Spectroscopy (NIRs) dan Analisis Pigmen Menggunakan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)”. Laporan ini terselesaikan berkat bantuan serta dukungan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Prof. Dr. Ferdy Rondonuwu, M.Sc., selaku dosen pembimbing pertama. Terima kasih untuk segala bimbingan, arahan, kesabaran, dan kepercayaan yang telah diberikan kepada penulis untuk memulai hingga menyelesaikan studi lanjut ini. 2. Dr. A. B. Susanto, M.Sc., selaku dosen pembimbing kedua. Terima kasih untuk segala bimbingan, masukan, keluangan waktu di tengah segala kesibukannya, serta bantuan yang diberikan semasa penulis menempuh studi. 3. Ir. Ferry F. Karwur, M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Program Studi Magister Biologi, Universitas Kristen Satya Wacana. Terima kasih telah membagikan ilmu, membimbing dan mendidik. 4. Seluruh dosen pengajar dan staf di PPs. Magister Biologi. 5. Biro Perencanaan dan Kerjasama Luar Negeri Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan Republik Indonesia atas bantuan pendanaan melalui Program Beasiswa Unggulan. 6. Kedua orang tua penulis yang dengan tanpa lelah memberikan motivasi dan do’a rstu kepada penulis. 7. Teman-teman Magister Biologi UKSW angkatan 2011-2012. iii
Penulis menyadari bahwa penelitian maupun laporan ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan laporan tesis ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi masyarakat maupun bagi dunia ilmu pengetahuan.
Juni 2015
Penulis
iv
DAFTAR ISI Abstrak ................................................................................................... i Abstract ................................................................................................. ii Prakata ................................................................................................. iii DAFTAR ISI ......................................................................................... v DAFTAR TABEL ............................................................................... vii DAFTAR GAMBAR ......................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................... ix PENDAHULUAN ................................................................................. 1 TUJUAN PENELITAN .................................................................... 3 MANFAAT PENELITIAN .............................................................. 3 I. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 4 Kappaphycus Alvarezii .................................................................... 4 Karbohidrat dan Pigmen pada K. alvarezii .................................... 6 Analisa karekterisasi K. alvarezii dengan NIRS ............................. 8 Analisa pigmen pada K. alvarezii menggunakan KCKT ............ 10 II. MATERI DAN METODE ............................................................ 12 Waktu dan Tempat ......................................................................... 12 Bahan dan Alat................................................................................ 12 Pengambilan dan Preparasi Sampel ............................................. 13 Skema Penelitian ............................................................................. 14 Karakterisasi K. alvarezii Menggunakan NIRs ........................ 14 v
Ekstraksi pigmen pada rumput laut K. alvarezii ..................... 15 Analisa Kandungan Pigmen pada K. alvarezii menggunakan KCKT ........................................................................................... 16 III. HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................... 17 Karakterisasi Kappaphycus alvarezii dengan NIRs ...................... 17 Analisa Pigmen menggunakan KCKT .......................................... 24 IV. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................... 31 Kesimpulan ...................................................................................... 31 Saran ................................................................................................ 31 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................... 32 TESIS DOUBLE DEGREE The Physiological Role of CO2-Concentrating Mechanism in Marine Diatoms under Changing Global Environment................................... 40 DAFTAR PUBLIKASI…………………………………………………… 41 DAFTAR ISI PUBLIKASI……………………………….………………. 42
vi
DAFTAR TABEL Tabel 1. komposisi proximate rumput laut pada perwakilan tiap – tiap devisi .......................................................................................7 Tabel 2. Data Serapan Band Pada..........................................................9 Tabel 3. Jangkauan Spektrum NIRs untuk Protein, Karbohidrat dan Lemak.....................................................................................10 Tabel 4. Kandungan Kimia pada refined dan semi refined Karaginan (Workman and Wayer, 2008)..................................................21 Tabel 5. Daftar pigmen K. alvarezii bagian batang pada 450nm…..…27 Tabel 6. Daftar pigmen K. alvarezii bagian Ranting pada 450nm…...28 Tabel 7. Daftar pigmen K. alvarezii bagian Pucuk pada 450nm...…...29
vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. K. alvarezii ..........................................................................5 Gambar 2. Struktur Molekul a. Kappa (k) b. iota (ι) dan c. lamda (λ) – Karaginan………………………………………………….6 Gambar 3. Pembagian Kelompok pad sampel K. alvarezii.................14 Gambar 4. Spektrum original Rumput Laut K. alvarezii....................17 Gambar 5. Second Derivative Spektra NIRs K. alvarezii dan Karaginan ............................................................................................18 Gambar 6. Original spektra dan second derivative semi refined karaginan............................................................................20 Gambar 7. Original spektra dan second derivative refined karaginan ...........................................................................21 Gambar 8. Selisih spektra batang dikurangi ranting...........................22 Gambar 9. Selisih spektra batang dikurangi pucuk.............................23 Gambar 10. Selisih spektra rating dikurangi pucuk............................24 Gambar 11. Profil kromatografi K. alvarezii bagian batang...............25 Gambar 12. Profil kromatografi K. alvarezii bagian ranting..............25 Gambar 13. Profil kromatografi K. alvarezii bagian pucuk...............26
viii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Alat Sampling.................................................................35 Lampiran 2. Lokasi dan pengambilan sampel.....................................35 Lampiran 3. Eksatraksi dan uji pigmen...............................................36 Lampiran 4. Karakterisasi K. alvarezii menggunakan NIRs...............37
ix
