PEKTIN DAN MODIFIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN KARAKTERISTIK SEBAGAI ADSORBEN

SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VIII “Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)” Program Studi Pendidikan FKIP UNS Surakarta, 14 Mei 2016

MAKALAH PENDAMPING

PARALEL D

ISBN : 978-602-73159-1-4

PEKTIN DAN MODIFIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN KARAKTERISTIK SEBAGAI ADSORBEN Budi Hastuti* Program Studi Pendidikan Kimia, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia ABSTRAK Pektin, merupakan sebuah polisakarida yang terjadi secara alami, dalam beberapa tahun terakhir diketahui bahwa pektin semakin banyak kegunaannya. Pektin alami memiliki banyak manfaat baik untuk para ilmuwan ataupun konsumen karena sifatnya yang biodegradabel. Pektin adalah ester alkohol asam polygalacturonic. Pektin secara komersial diekstrak dari kulit jeruk dan apel pomace dalam kondisi agak asam. Berdasarkan derajat esterifikasi nya Pektin dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu pektin metoksil tinggi dan pektin metoksil rendah. Hubungan antara rantai pektin akan menyebabkan pembentukan jaringan tiga dimensi yaitu melalui pembentukan gel. Pektin maupun gel pektin dapat diaplikasikan dibidang industri farmasi, bidang kesehatan, pengobatan dan penanganan pencemaran lingkungan. Potensi pektin sebagai adsorben untuk mengikat logam berat telah dilaporkan. Ulasan ini akan membahas sifat kimia penting dari pektin dan sifat umumnya, serta metode modifikasi pektin dan mekanisme nya sebagai adsorben logam berat.

Kata kunci : pektin, derajat esterifikasi(DE), adsorben

lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel

PENDAHULUAN Pektin polimer

merupakan

heterosakarida

segolongan

kompleks

yang

tertentu

seperti

mengumpulkan

cenderung

banyak

Pektinlah

primer pada hampir semua tanaman tingkat

jawab atas sifat “lekat” apabila seseorang

tinggi. Pertama kali diisolasi oleh Henri

mengupas buah. Pektin banyak terkandung

Bracannot tahun 1825. Wujud pektin yang

pada kulit buah jeruk, apel, coklat dan

diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat

sebagainya. Selain itu juga terdapat pada

terang.

daun jambu biji.

merupakan

pada

penyusun

sel lamela

Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)

tumbuhan

biasanya

pektin.

terdapat pada midel lamela atau dinding sel

Pektin

yang

lebih

buah

bertanggung

tengah,

157

Penyusun utama pektin biasanya

kalengan, susu dan gula-gula. Sedangkan

asam D-galakturonat, yang terikat dengan α

pektin metoksil rendah (MR kecil) tidak

1,4- glikosidik baik yang berupa asam bebas

terlalu

maupun yang teresterifikasi oleh gugus

aplikasinya dapat terbentuk pada interval

metil.

pH yang cukup lebar. Pektin MR sensitif

Monomer-monomer

membentuk

dalam

disebut smooth region. Pektin dapat juga

MR bisa diaplikasikan sebagai adsorben

mengandung gugus asetil yang terikat pada

logam berat. Di dalam industri farmasi,

atom

pektin

atau

anhidrogalakturonat, logam

seperti

utama

pH

terhadap kation bivalen, sehingga pektin

dan

rantai

berikatan

oleh

yang

C2

suatu

ini

dipengaruhi

C3

dari

asam

sedangkan

kalsium,

logam-

natrium

atau

digunakan

campuran

sebagai

obat

anti

salah

diare,

satu dapat

mengurangi kolesterol darah dan kadar gula

amonium dapat berikatan dengan gugus

penderita

karboksilnya (Jhonson dan Peterson,1974).

mempertahankan viskositas obat sirup.

Struktur molekul dari pektin dapat dilihat pada gambar berikut ini :

serta

untuk

Pektin merupakan biopolimer alami yang

Pektin merupakan serbuk halus

diabetes

saat

lingkungan,

ini

aplikasinya

industri,

dibidang

farmasi

dan

atau sedikit kasar, berwarna putih dan

bioteknologi semakin meningkat. Pektin

hampir tidak berbau. Bobot molekul pektin

telah digunakan di industri makanan dan

bervariasi

minuman

antara

30.000-300.000.

sebagai

agen

pengental,

Kelarutan pektin berbeda-beda, sesuai

pembentuk gel dan zat penstabil koloid

dengan kadar metoksilnya. Pektin dengan

selama

kadar metoksil tinggi larut dalam air dingin,

memiliki

pektin dengan kadar metoksil rendah larut

memungkinkannya

dalam larutan alkali atau oksalat. Pektin tak

matriks untuk dan penyerap logam di bidang

larut dalam aseton dan alkohol Kandungan

lingkungan hidup. Ulasan ini pertama akan

pektin di dalam tanaman berbeda-beda

menjelaskan sumber dan produksi, struktur

tergantung pada sumber

kimia dan sifat umum dari pektin. Kemudian

dan metode

ekstraksi yang dilakukan.

akan

Pektin diklasifikasikan berdasarkan derajat

esterifikasinya.

methoxylation

(DM)

Tingkat

digunakan

bertahun-tahun. beberapa

pektin

untuk

sebagai

metode

meningkatkan

potensinya sebagai adsorben.

untuk

(DM> 50) dan pektin methoxyl rendah (DM

Sumber dan produksi

mempunyai

yang

beberapa

Kimia Pektin

Pektin

unik

sifat

mengklasifikasikan pektin tinggi methoxyl

<50).

juga

digunakan

membahas

modifikasi

Pektin

kemampuan

Pektin

merupakan

sebagai pembentuk gel, pengental dan

polimer

stabilisator sehingga banyak digunakan

terdapat pada midel lamela atau dinding sel

dalam berbagai industri makanan dan

primer pada hampir semua tanaman tingkat

farmasi. Pektin MT biasa digunakan dalam

tinggi. Pertama kali diisolasi oleh Henri

industri selai, jeli, jus/sari buah, buah

Bracannot tahun 1825. Wujud pektin yang

158

heterosakarida

segolongan

kompleks


yang

diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat

komersial

terang.

tumbuhan

kemampuan pektin untuk membentuk gel

tengah,

tergantung pada ukuran molekul dan derajat

lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel

esterifikasi (DE), pektin dari sumber yang

tertentu

berbeda

Pektin

merupakan

pada

sel

penyusun

seperti

mengumpulkan

lamela

buah

memiliki

Karena

kemampuan

pembentuk gel yang sama karena DE yang

bertanggung

berbeda. Oleh karena itu, deteksi jumlah

jawab atas sifat “lekat” apabila seseorang

besar pektin dalam buah saja tidak dengan

mengupas buah. Pektin banyak terkandung

sendirinya cukup untuk memenuhi syarat

pada kulit buah jeruk, apel, coklat dan

buah yang sebagai sumber pektin komersial

banyak lagi. Selain itu juga terdapat pada

(Thakur et al, 1997). Saat ini, pektin

daun jambu biji.

komersial diambil secara khusus dari kulit

yang

banyak

tidak

terbatas.

pektin.

Pektinlah

lebih

cenderung

sangat

biasanya

Pektin merupakan serbuk halus

jeruk atau apel pomace, baik oleh-produk

atau sedikit kasar, berwarna putih dan

dari industri jus (atau sari). Apel pomace

hampir tidak berbau. Bobot molekul pektin

mengandung 10-15% dari pektin dari massa

bervariasi antara 30.000-300.000. Kela-

kering. Kulit jeruk mengandung 20-30%

rutan pektin berbeda-beda, sesuai dengan

(Mei, 1990). Dari sudut pandang aplikasi,

kadar metoksilnya. Pektin dengan kadar

pektin dari jeruk dan apel biasanya setara.

metoksil tinggi larut dalam air dingin, pektin

Pektin jeruk biasanya berbentuk krim yang

dengan kadar metoksil rendah larut dalam

berwarna cokelat menyala; apel pektin

larutan alkali atau oksalat. Pektin tak larut

biasanya berwarna coklat lebih gelap.

dalam aseton dan alkohol Kandungan

Sumber alternatif pektin berasal dari limbah

pektin di dalam tanaman berbeda-beda

gula bit dari industri gula, pektin juga dibuat

tergantung pada sumber

dari mahkota bunga matahari (sedangkan

dan metode

ekstraksi yang dilakukan. Pektin

biji digunakan untuk membuat minyak untuk

merupakan

kompleks

dari

membentuk

sekitar

campuran

polisakarida

komersial,

pektin

yang

diekstrak dari bahan baku dengan asam

dinding sel kering tanaman tingkat tinggi.

mineral encer panas pada pH sekitar 2.

Kandungan

kecil

Lama waktu ekstraksi untuk setiap bahan

rumput.

baku bervariasi tergantung dari jenis pektin

ditemukan

yang diinginkan, juga bervariasi antara satu

dalam lamella tengah dinding sel, kemudian

produsen dengan produsen yang lain.

menurun

secara bertahap mulai dari

Ekstrak panas pektin dipisahkan dari residu

dinding utama menuju membran plasma

padat dengan cara sangat efisien. Proses

(Kertesz, 1951). Meskipun pektin terjadi

ekstraksi ini tidak mudah karena zat padat

umumnya pada sebagian besar jaringan

yang telah lembut dan fase cair yang kental.

tanaman,

dapat

Viskositas meningkat dengan meningkatnya

pektin

konsentrasi pektin dan berat molekul. Ada

Konsentrasi

digunakan

pektin dalam

yang dinding

tertinggi

tetapi untuk

lebih sel

pektin

sumber

dari

Secara

zat

ditemukan

sepertiga

yang

makan), dan limbah mangga (Rolin, 1993).

yang

pembuatan


159

kompromi antara efisiensi ekstraksi dan

industri selai, jeli, jus/sari buah, buah

pemisahan padatan dan biaya operasional.

kalengan, susu dan gula-gula. Sedangkan

Ekstrak

pektin metoksil rendah (MR kecil) tidak

pektin

dimurnikan

dengan

penyaringan melalui bantuan filter. Ekstrak

terlau

pektin yang sudah dimurnikan selanjutnya

aplikasinya dapat terbentuk pada interval

dipekatkan melalui vakum. Bubuk Pektin

pH yang cukup lebar. Pektin MR sensitif

dapat diproduksi dengan mencampur cairan

terhadap kation bivalen, sehingga pektin

pekat baik dari apel atau jeruk dengan

MR bisa diaplikasikan sebagai adsorben

alkohol

logam berat. Di dalam industri farmasi,

(biasanya

isopropanol).

Pektin

dipengaruhi

pH

pektin

agar berserabut), yang ditekan dan dicuci

campuran

untuk

mengurangi kolesterol darah dan kadar gula

larutan

induk,

kemudian dikeringkan dengan dijemur. Proses ini menghasilkan pektin dengan

derajat

esterifikasi

jenis lain, beberapa kelompok ester harus Hidrolisis

ester

obat

anti

salah

diare,

diabetes

serta

satu dapat

untuk

mempertahankan viskositas obat sirup.

(metho-

xilasi)sekitar 70%. Untuk menghasilkan

dihidrolisis.

penderita

sebagai

dalam

dipisahkan sebagai massa gelantin (agar-

menghilangkan

digunakan

oleh

Struktur Kimia Pektin Pektin pada dasarnya merupakan

umumnya

polisakarida

dilakukan dengan meraksikan asam, baik

polisakarida

sebelum maupun selama ekstraksi, dalam

polydisperse dan polymolecular dan variasi

cairan pekat, atau dalam bubur beralkohol

komposisinya dengan sumber dan kondisi

sebelum

pengeringan.

diterapkan selama isolasi. Dalam beberapa

Proses ini dapat menghasilkan kalsium

contoh pektin, parameter seperti berat

reaktif

pektin

molekul atau kandungan dari sub unit

methoxyl rendah. Hidrolisis menggunakan

tertentu akan berbeda antara molekul satu

amonia hasil konversi beberapa kelompok

dengan molekul lainnya. Komposisi dan

ester menjadi kelompok-kelompok amida,

struktur pektin masih belum sepenuhnya

menghasilkan amidated pektin methoxyl

dipahami meskipun pektin ditemukan lebih

rendah' (Mei, 1990).

dari 200 tahun yang lalu. Struktur pektin

pemisahan

sehingga

dan

membentuk

Pektin diklasifikasikan berdasarkan derajat

esterifikasinya.

Seperti

tanaman

kebanyakan

lainnya,

baik

sangat sulit untuk ditentukan karena pektin

metho-

dapat berubah selama isolasi dari tanaman,

xylation (DM) digunakan untuk mengkla-

penyimpanan, dan proses pengolahan dari

sifikasikan pectins tinggi methoxyl pectins

bahan tanaman (Novosel'skaya et al.,

(DM> 50) dan pectins methoxyl rendah (DM

2000). Selain itu, kotoran dapat menyertai

<50).

komponen

Pektin

Tingkat

linier.

mempunyai

kemampuan

utama.

Saat

ini,

pektin

sebagai pembentuk gel, pengental dan

diperkirakan terutama terdiri dari unit asam

stabilisator sehingga banyak digunakan

D-galacturonic (Gal A) (Mukhiddinov et al,

dalam berbagai industri makanan dan

2000.), Bergabung dalam rantai dengan

farmasi. Pektin MT biasa digunakan dalam

cara á-(1-4) glikosidik linkage. Asam-asam

160


uronic

ini

memiliki

gugus

karboksil,

secara

komersial

beberapa di antaranya secara alami muncul

amonia

sebagai metil ester dan lain-lain yang

karboksamida (Gambar 1).

untuk

diperlakukan

menghasilkan

dengan kelompok

Gambar. 1 (a) Pengulangan bentuk molekul pektin dan gugus fungsinya; (b) gugus fungsi carboxyl; (c) ester; (d) amide dalam rantai pektin. Pektin mengandung beberapa ratus

juga

ada.

Rhamnosa

(Rha)

adalah

sampai sekitar 1000 unit sakarida dalam

komponen kecil dari struktur pektin dan

konfigurasi seperti rantai, hal ini sesuai

menunjukkan belitan ke dalam rantai lurus

dengan berat molekul rata-rata dari sekitar

(Gambar 2) dan gula netral lainnya seperti

50.000 sampai 150.000 dalton. Perbedaan

arabinosa, galaktosa dan xylose terjadi

besar mungkin ada di antara sampel dan

dalam rantai samping (Oakenful, 1991).

antara molekul dalam sampel, dan estimasi

Fragmen

mungkin

beberapa ratus ikatan á-(1-4) unit GalA

berbeda

antara

metode

pengukuran.

khasnya

sebuah

rantai

dari

dengan DE yang bervariasi.

Selain segmen galacturonan yang ditunjukkan pada Gambar. 1, gula netral

Gambar

2.

Diagram skema yang menunjukkan bagaimana rhamnosa(Rha) masuk menyebabkan belitan rantai-rantai asam galakturonik (GalA). S=gula netral (diambil dari Sriamornsak, 2002).


161

Penyusun utama pektin biasanya

amonium dapat berikatan dengan gugus

asam D-galakturonat, yang terikat dengan α

karboksilnya (Jhonson dan Peterson,1974).

1,4- glikosidik baik yang berupa asam bebas

Struktur molekul dari pektin dapat dilihat

maupun yang teresterifikasi oleh gugus

pada gambar berikut ini :

metil.

Monomer-monomer

membentuk

suatu

ini

rantai

berikatan

utama

yang

disebut smooth region. Pektin dapat juga mengandung gugus asetil yang terikat pada atom

C2

dan

atau

anhidrogalakturonat, logam

seperti

C3

dari

sedangkan

kalsium,

natrium

asam logamatau

Gambar 3. Struktur pektin 60 sampai 75% dan untuk pektin

Derajat Esterifikasi

LM berkisar dari 20 sampai 40%. Kedua

Rantai asam polygalacturonic ini

kelompok

pektin

tersebut

memiliki

sebagian diesterifikasi dengan gugus metil

mekanisme yang berbeda. Pektin HM

dan gugus asam bebas yang sebagian atau

membutuhkan jumlah padatan minimum

seluruhnya dapat dinetralkan dengan ion

terlarut dan kisaran pH sekitar 3.0, untuk

natrium, kalium atau amonium. Derajat

membentuk gel. Gel pektin HM reversibel

esterifikasi(DE) adalah esterifikasi Rasio

dengan menjaga suhu. Secara umum,

kelompok GalA terhadap kelompok GalA

pektin HM larut dalam air panas dan

total. Pektin awalnya dibentuk dalam bentuk

biasanya

esterifikasi

seperti

tinggi,

selanjutnya

mengandung dekstrosa

agen

untuk

dispersi mencegah

dideesterifikasi beberapa setelah mereka

gumpalan. Pektin LM menghasilkan gel-gel

telah disisipkan ke dalam dinding sel atau

yang bebas dari kadar gula. Pektin LM juga

lamella tengah. Ada berbagai tipe DE

tidak sensitif terhadap pH seperti pektin HM.

tergantung pada spesies, jaringan, dan

Pektin LM membutuhkan adanya sejumlah

kematangan.

kalsium atau kation divalen lainnya yang

Secara

umum,

derajat

esterifikasi(DE) pektin berkisar antara 60

dikontrol untuk pembentukan gelatin.

sampai 90%. Distribusi gugus karboksil bebas sepanjang rantai pektin agak teratur,

Modifikasi Pektin

dan gugus karboksil bebas sebagian besar

Modifikasi pektin dapat dilakukan

terisolasi satu sama lain (DeVries et al.,

dengan

1986).

modifikasi Penggolongan

pektin didasarkan

beberapa pektin

cara

antara

dengan

lain

:

menurunkan

derajat esterifikasinya(DE), Memodifikasi

pada DE yaitu pektin metoksil tinggi (HM),

pektin

dan pektin methoxyl rendah (LM) yang

silang(croslinking ) pektin, memodifikasi

secara konvensional terdemetilasi atau

pektin dengan mencangkokkan gugus aktif

molekul amidated. Harga-harga DE untuk

(grafting)

komersial berbagai pektin HM biasanya dari

membuatnya menjadi komposit dengan

162

dengan

dan

menyambung

memodifikasi


dengan

macromolekul lain seperti dengan amilosa,

tidak dimodifikasi ( Weng Wai, Wong et al.

kitosan,selulosa dan lain sebagaianya.

2009).

Modifikasi menurunkan

pektin

derajat

dengan

esterifikasi

dapat

Modifikasi dilakukan

dengan

juga

dapat

menyambung

silang

dilakukan melalui modifikasi pH dan suhu

pektin

dalam proses sintesis. Melalui modifikasi pH

silang(croslinking agent). Berbagai macam

dan suhu mampu memecah rantai pektin

reagen pengikat silang (isosianat, epoksida,

menjadi lebih pendek. Isolasi pektin dari

amina, asam unhydrides, dll) yang dikenal

buah-buahan biasanya dilakukan adalah

sampai saat ini. Kebanyakan hanya larut

mengekstrak kulit buah pada pH 1 tanpa

dalam pelarut organik. Selain itu, banyak

mengubah-ubah pH dan suhu. Menurut

dari reagen tersebut yang sensitif terhadap

Platt dan Raz (1992), Nangia-Makker et al

kelembaban dan sulit larut dalam pelarut air.

(2002) dan Weng wai et al (2009),

Di sisi lain, pektin hanya larut dalam air. Jadi

modifikasi pektin dapat dilakukan dengan

crosslinker

pengubah-ubahan

suhu.

terbatas. Penggunaan crosslinker seperti

Pengubahan pH dilakukan dengan merubah

CaCl2, ethylene glycol diglycidyl ether

pH dari pH asam

kemudian dinaikkan

(EGE) dan Glutaraldehit (GA) larut dan

sampai pH 10, selanjutnya diinkubasi

stabil dalam air (Yoshimura, Thosio et al.

dengan pemanasan pada suhu 50-600C.

2005). Ca2+ mampu menginduksi gelasi

Dengan

mampu

pektin, Ketika CaCl2 dimasukkan ke dalam

menurunkan derajat esterifikasi (DE) pektin

larutan pektin, maka akan terbentuk gel.

dari kulit jeruk dan kulit durian menjadi lebih

Struktur crosling pektin dengan Ca

rendah, dari 60,8 menjadi 22,33 pada pektin

dijelaskan dengan model "telur-kotak" yang

kulit jeruk dan 52,55 menjadi 42,07 pada

didasarkan pada hubungan konformasi dari

pektin kulit durian. Dengan memodifikasi

residu galacturonic (Grant et al., 1973 dan

pH dan suhu tersebut, membuat rantai

Voragen

pektin menjadi lebih pendek, lebih mudah

pembentukan gel pektin Low Metoksil (LM)

larut dalam air dan lebih mudah diserap dan

dengan model 'telur-kotak', melibatkan zona

dimanfaatkan oleh tubuh daripada pektin

persimpangan

rantai panjang. Kemampuan penghapusan

teratur sisi demi sisi dari galacturonan yang

logam berat oleh pektin dari jeruk yang

saling bertautan, dimana urutan tertentu

dimodifikasi dalam aliran darah manusia

monomer GalA terletak paralel atau rantai

telah dibuktikan oleh Eliaz dan Rode (2003).

yang

Kemampuan adsorpsi pektin dari kulit jeruk

ikatan secara intermolecular melalui ikatan

dan kulit durian termodifikasi yang memiliki

elektrostatik dan ikatan ionik dari gugus-

DE lebih rendah terhadap logam berat

gugus karboksil, seperti ditunjukkan pada

mengalami

gambar 4.

pH

modifikasi

dan

tersebut

peningkatan

dibandingkan

dengan

pektin

yang

et

al.

agen

cocok

1995).

yang

berdekatan

penyambung

untuk

pektin

2+

Mekanisme

terbentuk

dihubungkan

secara

melalui

pektin dari kulit jeruk dan kulit durian yang


163

Gambar 4. Kalsium mengikat urutan polygalactoronat: dimer 'telur kotak' dan rongga 'telur-kotak' (diadaptasi dari Axelos & Thibault, 1991).

Penjelasan ini umumnya diterima

Selanjutnya, amidasi meningkatkan

bahwa persimpangan terdiri dari dimer pada

kemampuan pembentuk gel dari LM-pektin:

2 simetri heliks. Atom oksigen dari gugus

pektin teramidasi membutuhkan kalsium

hidroksil, cincin atom oksigen, dan jembatan

lebih sedikit untuk pembentukan gel dan

atom oksigen dari komponen unit gula,

kurang rentan terhadap pengendapan pada

berpartisipasi dalam proses pengikatan

kadar kalsium tinggi (Mei, 1990). Racape

melalui pasangan elektron bebas mereka

dan kawan-kawannya (1989) menyebutkan

(Kohn, 1987). Terjadinya persimpangan

bahwa

tergantung

ikatan

teramidasi tidak dapat dijelaskan oleh

elektrostatik. Ikatan tersebut tersebut stabil

model 'telur-kotak' saja, dengan adanya

ketika setidaknya ada tujuh kelompok

blok dari gugus amida sepanjang rantai

karboksil berturut-turut pada interior setiap

mempromosikan hubungan melalui ikatan

rantai yang berpartisipasi (Powell et al.,

hidrogen. Seperti yang diharapkan untuk

1982). Terjadinya gugus metil ester pada

setiap polimer, berat molekul lebih rendah,

rantai utama membatasi luasnya zona

pembentukan gel lebih lemah. Gambar. 5

persimpangan

menggambarkan model pembentukan gel

pada

kekuatan

tersebut

menyebabkan pembentukan gel.

sehingga

pembentukan

gel

dari

pektin

dari pektin LM-teramidasi.

Gambar 5. Model pembentukan gel pektin LM-teramidasi yang menunjukkan hubungan ionik antara asam galacturonic dan ikatan hidrogen antara asam galacturonic teramidasi (diadaptasi dari Sriamornsak, 2002).

164


Penyambungan

copolymerization

meningkatkan

dari poli asam akrilat ke kerangka pektin

pembentukan

akan menciptakan gugus pada pektin lebih

penambahan sejumlah kalsium. Karena

karboksil, sebagai akibatnya pektin mampu

jumlah gugus karboksil reaktif yang dapat

mengikat logam lebih optimal dibandingkan

membentuk jembatan garam meningkat,

pektin murni pada proses pengolahan air.

semakin

Selektivitas pektin dalam mengikat logam

dapat

cross-link

besar

untuk dengan

kemungkinan

untuk

membentuk jembatan. Selanjutnya, karena

untuk

jumlah dari gugus bermuatan banyak,

mengembangkan proses adsorpsi efektif

molekul terdeesterifikasi memiliki rantai

karena bentuknya sebagai garam tidak larut

lebih lurus dibandingkan dengan pektin

dengan ion logam berat. Pektin berinteraksi

teresterifikasi,

sehingga

dengan

terdeesterifikasi

akan

ion-ion

digunakan

kemungkinan

logam

berat

lunak.

Penggunaan pektin dimodifikasi dengan ion

membentuk

logam seperti kalsium dan seng dalam

(Thibault & Rinaudo, 1985).

aplikasi

biomedis

lebih

dengan

suka kalsium

menurunkan

Jumlah pektin LM yang diperlukan

kolesterol darah (Davidson et al, 1998) dan

untuk pembentukan gel tersebut menurun

usus besar dengan sistem pengiriman obat

dengan DE. Kekuatan ikatan ionik gel

yang ditargetkan (Chaurasi, 2004 dan Faris

sangat bergantung pada DE. Ion monovalen

et al,2010). Selain sebagai perangkat

seperti natrium, yang juga dapat bereaksi

pelepasan

dapat

dengan gugus karboksil bebas, dapat

berinteraksi dengan ion logam berat (Kartel

mempengaruhi pembentukan gel karena

et al,1999), membentuk kompleks nitro-

natrium mengurangi reaksi ikat silang pektin

lignin- pektin dengan ion tembaga (Khvan,

dengan

2001), dan membentuk kompleks nitro-

kelarutan pektin LM terhadap kalsium

lignin- pektin dengan ion besi (III) (Kamnev

(Axelos, 1990).

obat,

dapat

ikatan

molekul

pektin

juga

et al, 1995). Selanjutnya, Kaley et al. Harel

kalsium

Modifikasi

dan

pektin

meningkatkan

dapat

juga

et al (1998) telah melaporkan pektin gel

dilakukan dengan membuatnya menjadi

bead dari gula bit dapat menghilangkan

komposit, misalnya dengan meyambung

kadmium dari larutan. Dronnet dan rekan

silang pektin dengan chitosan membentuk

kerjanya (1998) telah melaporkan bahwa

kompleks

polielektrolit.

pektin dari jeruk

bertindak

sebagai

dan gula bead selektif

dalam mengikat ion logam divalen. Struktur gel seperti pembentukan

Kitosan

crosslinker

dapat efektif

terhadap jaringan-jaringan pectin pada pH 5,6.

Karakteristik

pembentukan

gel

jaring pada molekul pektin tercrosslink.

tergantung pada derajat esterifikasi pektin,

Sambung silang terbentuk oleh ikatan ion

Dengan pectins DE relatif rendah (36%)

antara karbosil, kuat dan agak rapuh,

mudah membentuk gel. Kekakuan gel

kurang elastis dibandingkan pektin biasa

meningkat

yang dibentuk oleh ikatan hidrogen. Dengan

konsentrasi crosslinker. (Mariya Marudova

pektin yang memiliki DE yang lebih rendah,

,Alistair et al.2004). Rashidova et al. 2004


dengan

meningkatnya

165

melaporkan kitosan,

tentang

bahwa

komposit

sistem

pektin-

Kontribusi hidrofobik atau interaksi lainnya

pembentukan

dapat berbeda, tergantung pada struktur

kompleks polielektrolit pektin kitosan secara

kimia

dari

komponen-komponen

umum didasarkan pada sistem pengikatan

kompleks

secara ikatan elektrostatik, ikatan hidrogen

Adapun reaksi pembentukan Polielektrolit

dan adanya interaksi hidrofobik sehingga

pektin kitosan seperti pada reaksi berikut :

polimer

dan

sifat

dari

medium.

kompleks polielektrolit yang terbentuk stabil.

Proses

modifikasi

pektin

menjadikan pektin sebagai adsorben yang

selanjutnya adalah dengan cara grafting

mampu

(mencangkok). Fares et al(2011), telah

pengolahan air lebih baik. Hidrogel pektin

melaporkan

yang tercrossling glutaraldehit dicangkok

bahwa

pektin

merupakan

biosorben yang ramah lingkungan,

mengikat logam pada proses

tidak

dengan poli (asam akrilat) dapat mengikat

Grafting

logam Cd dalam air secara optimal. Sintesis

asam akrilat

pektin yang dicangkok dengan poly acrilat

terhadap jaringan pektin akan menciptakan

tersambung silang glutaraldehit dapat dilihat

gugus karboksil pada pektin yang akan

seperti pada gambar 6.

beracun

dan

biodegradable.

copolymerization dari poli

Gambar

166

6. Sintesis pektin tercangkok poli (asam akrilat) gluteraldehyde

dan terikat silang melalui


Adsorben Pektin

esterifikasi (DE), yang dinyatakan sebagai

Pektin dan turunan pektin, dapat dimanfaatkan

berat

penting untuk mengklasifikasikan pektin.

masalah

Seperti halnya kitin dan kitosan, pektin juga

Pektin

sangat efektif digunakan sebagai biosorpsi

merupakan adsorben yang relatif murah

untuk mengikat logam berat di perairan

yang

untuk

logam

sebagai

untuk

pencemaran

adsorbent

persentase gugus karboksil esterifikasi,

mengatasi

lingkungan

mampu

hidup.

menggantikan

metode

mengatasi masalah pencemaran

pengolahan air limbah di industri dengan

lingkungan.

biaya yang tidak murah seperti presipitasi

bermuatan negatif karena kaya akan gugus

kimia,

flotasi,

karboksil yang dapat menarik kation logam.

osmosis,

Gugus karboksil merupakan salah satu

pertukaran

membran

ion,

pemisah,

elektro

reverse

Pektin

gugus

(Namasivayam

menyerap logam secara efektif. (Volesky,

K.1995).

Adsorpsi

dan

Ranganathan

adalah

salah

satu

utama

adsorben

elektro dialisis, dan ektraksi pelarut, dll C

fungsi

adalah

yang

mampu

2003 dan Mehta, 2005). Modifikasi pektin

perlakuan proses fisiko kimia yang efektif

baik

dalam membuang logam berat dari larutan.

sambung

Menurut Bailey et al. (1999), sebuah

mencangkok(grafting) dapat meningkatkan

adsorben

jika

daya serap pektin terhadap logam-logam

keberadaannya di alam berlimpah, serta

seperti Cu(II), Ni(II), Cd(II), Sr (II), Pb (II) dan

biaya

logam-logam lainnya.

dianggap

yang

ekonomis,

diperlukan

untuk

proses

melalui

menurunkan

DE

silang

pektin,

(crossling),

pengolahan murah atau biaya rendah, proses pengolahan tidak terlalu rumit dan

KESIMPULAN

merupakan produk sampingan dari bahan

Karakteristik

pektin

modifikasinya

dilaporkan penggunaan hidrogel sebagai

biopolimer alami yang dapat dimanfaatkan

penyerap

sebagai adsorbent

ion

logam.

Bahwa

dilaporkan

dan

limbah atau dari industri limbah. Telah

untuk

telah

kimia

logam

berat untuk

pembentukan hidrogel pektin yang memiliki

mengatasi

gugus aktif yang responsif, dan sambung

lingkungan

silang mampu meningkatkan daya serap

sebagai biosorben logam berat disebabkan

terhadap logam Cd (Fares, Muhammad et al

oleh adanya gugus aktif (gugus karboksil)

2011).

yang dimilikinya. Sebagai biosorpsi, pektin Pektin

adalah

masalah

sebagai

hidup.

pencemaran

Kemampuan

pektin

heterogeneous

tidak hanya untuk aplikasi sebagai adsorben

polisakarida yang mengandung sejumlah

untuk mengikat logam berat di lingkungan

besar asam

perairan, tetapi juga dapat dikembangkan

poli (d-galacturonic) terikat

melalui keterkaitan α -1,4-glikosidik, dimana

untuk proses detoksifikasi,

sebagian gugus karboksil dalam bentuk

mengikat

metil ester. Pektin diekstrak dari

Dengan pemilihan jenis pektin yang sesuai,

bahan

logam

berat

secara

kondisi

kulit jeruk, dan dari sumber karbohidrat

menyambung silang atau metode membuat

lainnya yang tersedia berlimpah. Tingkat

komposit pektin dengan makropolimer yang

dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)

gel,

invivo.

alami seperti pulp gula bit, apel pomace dan

Peningkatan Profesionalisme Pendidik

pembentukan

yang mampu

metode

167

lain,

maka

dan

[7] Mohammad M. Fares, Yahya R.T.,

Dengan

Samar T. K, Yousef M, Abdul Haija.

demikian, diharapkan penelitian tentang

2011. Eco-Frienly, Vascular Shape and

biosorpsi pektin dapat terus berkembang

Interpenetrating

dan berkelanjutan, sehingga diharapkan

Grafted Pectin Hydrogels, Biosorption

semakin banyak aplikasi yang inovatif dari

and Desorption Investigations. J Polym

pektin dan turunannya yang menarik di

Environ (2011) 19:431–439

karakteristik

berbagai dapat

morfologi dibuat.

masa yang akan datang.

Poly(Acrylic

Acid)

[8] M. S. Rodríguez, M. S. Zalba, A. L. Debbaudt, E. Agullo.2006. New

DAFTAR PUSTAKA

chitosan–calcium pectinate pellets and

[1] Bernable, C. Peniche, W.Arguelles-

their adsorption capacity. Colloid Polym

Monal. 2005. Swelling behavior of Chitosan/Pectin

Sci (2006) 285: 119–124.

Polyelectrolyte

[9] Nangia-Makker, P., Hogan, V., Honjo, Y.,

complex membranes. Efect of thermal

Baccarini, S., Tait, L., Bresalier, R., et al.

crosslinking. Polimer Bulletin. Cuba

(2002). Inhibition of human cancer cell growth and metastasis in nude mice by

[2] Dronnet VM, Renard CM, Axelos MA, Thibault JF (1999) Carbohydr Polym 30:253

oral intake of modiﬁed citrus pectin. Journal of the National Cancer Institute, (24), 1854–1862.

[3] Farahani, T.D., Farahani, E.V., and

[10] Peter D. Hoagland* and Nicholas

Mirzadeh, H, 2006, Swelling Behavior of

Parris. 1996. Chitosan/Pectin

Alginat-N,O-Carboxymethyl

Laminated Films. J. Agric. Food Chem.

Chitosan

Gel Beads Coated by Chitosan, Iran. Polymer J. 15(5), 405-415 [4] L.A. Kupchik, N.T. Kartel, E.S.

1996, 44, 1915−1919 [11] Platt, D., & Raz, A. (1992). Modulation of the lung colonization of B16-F1

Bogdanov, O.V. Bogdanov and M.P.

melanoma cells by citrus pectin. Journal

Kupchik. 2005. Chemical Modification

of the National Cancer Institute, 84(6),

of Pectin to Improve Its Sorption

438–442. Raz, A., & Loton, R. (1987).

Properties. J.Macromolecular

Endogeneous

Chemistry and Polymeric Material

lectins: A new class of functional cell surface

[5] Mariya Marudova,Alistair J. MacDougall and Stephen G. Ring, 2004. Pectin– chitosan interactions and gel formation [6] Maher Z. Elsabee, Entsar S. Abdou, Khaled S.AN, Mohamed Eweis.2007. Surface Modification of Polyproylene Films by Chitosan and Chitosan/ Pectin

galactoside-binding

molecules

related

metastasis. Cancer Metastasis Review, 6, 433–452. [12] Po-Hui Chen, Ting-Yun Kuo, Jen Yun Kuo, Yen Po Tseng, Da Ming Wang. 2010. Novel chitosan Pectin Composite Membranes with Enhanced Strength, Hydrophilicity

and

Multilayer. J.Carbohydrate Polymer.

168

to


Controllable

Disintegration.

J.Carbohydrate

etanol pada suhu 80ᵒC selama 6 jam, rendemen

Polymer.

hasil

ekstraksi

selanjutnya

dikeringkan [13] Toshio Yoshimura, Keiko Sengoku and Rumiko Fujioka. 2005. Pectin-base superabsorbent hydrogel crosslinked by soe

chemicals

:synthesis

and

characterization. Polymer Bulletin 55, 123–129 Japan. [14] Silke Schiewer and Muhammad Iqbal. 2010. The Role of Pectin in Cd binding by Orange

peel

Biosorbents

:

A

Comparison of Peels, Depectinated Peels and Pectic Acid. . J.Hazardous Materials. [15] S.Sh. Roshidova, R.Yu. Milusheva, L.N. Semenova, N.L.

M.Yu.

Mukhamedjnova,

Voropaeva,

R.Faizieva,

I.N.

S.

Vasilyeva,

Ruban.

2004.

Characteristics of Interactions in the Pectin-Chitosan

System.

Chromatographia,

2004,59,

June(N0.11/12) [16] Wong Weng Wai, Abbas F.M. AlKarkhi, Azhar

Mat

Easa.2010.

Comparing

biosorbent ability of modiﬁed citrus and durian

rind

pectin.

Carbohydrate

Polymers 79 (2010) 584–589

TANYA JAWAB Penanya : Lailatul Badriyah Pertanyaan: Bagaimana cara mensintesis pektin dari material mentah? Penjawab: Budi Hastuti Jawaban: Pektin disintesis dari material mentah melalui proses ekstraksi menggunakan Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)

169

PEKTIN DAN MODIFIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN KARAKTERISTIK SEBAGAI ADSORBEN

Recommend Documents