Karakteristik kimia karagenan meliputi kadar air, abu, abu tidak larut asam, dan sulfat. Rata-rata kandungan tersebut disajikan pada Tabel 13.
Kadar air
Rata-rata kadar air karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar berturut-turut 12.08, 10.98, dan 11.05%. Kadar air ketiga karagenan tidak jauh berbeda bahkan hampir sama. Kondisi lingkungan tidak mempengaruhi kadar air karagenan. Kadar air Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar memenuhi standar yang telah ditetapkan oleh FAO (2004).
Kadar Abu
Rata-rata kadar abu ketiga karagenan berkisar 28.26-29.57% bk. Kadar abu karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar telah memenuhi syarat mutu yang telah ditetapkan oleh FAO sebesar 15-40% (refined carrageenan). Kadar abu pada karagenan yang tinggi disebabkan karena karagenan mengandung mineral seperti kalium, natrium, kalsium, dan magnesium.
Tabel 13. Karakteristik kimia dan fisik karagenan E. spinosum dari Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar
Paramater (%)
Nusa Penida Sumenep Takalar
Standar untuk Refined carrageenan (FAO 2004) bb bk bb bk bb bk Kadar air 12.08 ± 0.33 10.98 ± 0.50 11.05 ± 0.40 Max 12 Kadar abu 25.53 ± 0.08 29.03 ± 1.89 26.32 ± 0.09 29.57 ± 0.04 25.13 ± 0.08 28.26 ± 0.29 15-30% Kadar abu tidak larut asam 0.31 ± 0.01 0.39 ± 0.19 0.31 ± 0.01 0.33 ± 1.83 0.21 ± 0.09 0.27 ± 2.46 < 1% Kadar sulfat 29.26 ± 1.32 32.27 ± 0.75 27.77 ± 0.40 30.74 ± 0.56 28.05 ± 0.60 31.93 ± 1.13 14-40%
bb=bobot basah, bk=bobot kering
Kadar Abu Tidak Larut Asam
Karakteristik kimia lainnya adalah kadar abu tidak larut asam. Rata-rata kadar abu tidak larut asam disajikan pada Tabel 13. Kadar abu tidak larut asam Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar berkisar 0.27%-0.39% bk. Kadar abu tidak larut asam yang disyaratkan oleh FAO terhadap Refined carrageenan < 1%. Kadar abu tidak larut asam karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar telah memenuhi syarat yang telah ditetapkan FAO.
50
Kadar Sulfat
Rata-rata kadar sulfat karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar disajikan pada Tabel 12. Kadar sulfat ketiga karagenan berkisar 30.74-32.27%. Kadar sulfat yang tertinggi pada karagenan dari Nusa Penida, diikuti Takalar dan Sumenep. Hasil ekstraksi rumput laut merah yang menghasilkan karagenan biasanya dibedakan terhadap kandungan sulfatnya. Doty (1986) membedakan karagenan menjadi dua fraksi, yaitu kappa-karagenan yang mengandung sulfat kurang dari 28% dan iota-karagenan jika lebih dari 30%.
Kadar sulfat pada karagenan berbeda-beda, hal ini mencirikan tipe atau jenis karagenan. Kadar sulfat karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar relatif tinggi karena struktur kimianya memiliki dua gugus sulfat, yaitu pada posisi C2 dan C4 (Galaktosa -4-sulfat (G4S) dan anhindro-D-galaktosa-2 sulfat (DA2S).
Kadar Mineral (kalsium, magnesium, natrium dan kalium)
Rata-rata kandungan mineral kalsium, magnesium, natrium, kalium, dan rasio kalsium dan kalium pada karagenan dari ketiga perairan disajikan pada Tabel 14. Tabel 14 menunjukkan bahwa kadar kalsium dalam karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar tidak terlalu berbeda, berturut-turut 4.84, 5.14, dan 5.17%. Kadar magnesium dan natrium ketiga karagenan relatif rendah dan hampir sama. Sejalan dengan hasil penelitian kadar mineral karagenan atau galaktan dari rumput laut merah spesies Coccotylus truncatus yang diekstrak dengan larutan KOH panas dan tanpa KOH selama 4 jam juga menunjukkan bahwa kandungan Na dan Mgnya rendah (Tuvikene at al. 2009). Kadar kalium pada ketiga karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar dan Sumenep juga tidak berbeda.
Rasio kadar mineral kalsium dan kalium karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar disajikan pada Tabel 14. Rasio kadar kalsium terhadap kalium karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar berturut-turut 2.63, 2.92, dan 3.52. Keberadaan kalsium dan kalium pada karagenan mempengaruhi karakteristik fisik karagenan. Rasio kalsium terhadap kalium tertinggi terdapat pada karagenan Takalar sedangkan yang terendah pada karagenan Nusa Penida.
Tabel 14. Kandungan mineral pada karagenan dari Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar
Karagenan Jenis /kandungan mineral (%) Rasio
Kalsium (Ca) Natrium (Na) Magnesium (Mg) Kalium (K) Kalsium : Kalium Nusa Penida 4.84 ± 0.26 0.57 ± 0.11 0.66 ± 0.14 1.84 ± 0.29 2.63 Sumenep 5.17 ± 0.04 0.67 ± 0.01 0.66 ± 0.04 1.77 ± 0.09 2.92 Takalar 5.14 ± 0.35 0.56 ± 0.06 0.33 ± 0.03 1.46 ± 0.14 3.52
Kadar Logam Berat
Analisis logam berat penting dilakukan untuk menentukan apakah karagenan yang dihasilkan aman untuk konsumsi baik untuk pangan maupun non pangan (produk farmasi). Hasil analisis menunjukkan bahwa kandungan beberapa logam berat (Cd, Pb, Hg dan As) dalam karagenan tidak terdeteksi.
LOD (limit of detection) dari Cd =10-2, Pb=10-3, Hg= 2 x 10-4, dan As= 2 x 10-3. Kadar minimum logam berat dalam karagenan yang diizinkan FAO (2004) adalah 3 mg/kg. Tidak terdeteksinya logam berat dalam karagenan menunjukkan bahwa tempat tumbuh atau lingkungan perairan rumput laut tidak tercemar. Spektra FTIR Karagenan Eucheuma spinosum
Analisis spektroskopi infra merah merupakan teknik untuk menentukan struktur dan gugus fungsi senyawa termasuk senyawa fikokoloid karagenan. Hasil spektroskopi FTIR pada penelitian ini menunjukkan adanya persamaan dan perbedaan struktur kimia karagenan E. spinosum dari Nusa Penida, Takalar, dan Sumenep. Absorbansi yang tinggi pada karbohidrat ditunjukkan pada daerah bilangan gelombang 1270-600 cm-1, yang disebut daerah fingerprint, dimana posisi dan intensitas spesifik untuk setiap polisakarida berbeda. Spektra FTIR karagenan memiliki tipe absorbansi 1270-1250 (grup ester sulfat), pada bilangan gelombang 930 cm-1 (C-O dari 3.6-anhidrogalaktosa).
Spektra FTIR karagenan E. spinosum dari ketiga perairan disajikan pada Gambar 13, dengan kisaran bilangan gelombang 4000-500 cm-1. Jumlah bilangan gelombang tertentu pada karagenan yang dianalisis disajikan pada Tabel 14.
Spektra infra merah karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar memiliki puncak yang tajam pada bilangan gelombang 806 cm-1 (Gambar 13), hal ini menunjukkan adanya gugus C-O-SO3 pada posisi C2 dari anhidrogalaktosa yang merupakan karakteristik dari iota-karagenan. Hasil analisis FTIR karagenan E. spinosum dari Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar sesuai dengan hasil penelitian Dawes at al. (1977), yang mencirikan karagenan fraksiiota pada puncak bilangan gelombang 806 cm-1. Puncak–puncak ketiga karagenan (933.53, 852.24, dan 806.25 cm-1) menunjukkan ciri-ciri iota-karagenan. Sejalan dengan hasil penelitian Chopin and Whalen (1993) melaporkan bahwa iota- karagenan memiliki puncak pada bilangan gelombang (933.9, 845.3, dan 805.3 cm-1).
Hasil spektra karagenan Nusa Penida, Sumenep, Takalar dan iota-sigma sebagai standar, adalah terdapatnya gugus ester sulfat pada bilangan gelombang 1373 cm-1, ikatan glikosidik (1026-1029 cm-1), 3.6-anhidrogalaktosa (1068-1083 cm-1), OH (2912 cm-1), dan galaktosa (933 cm-1) (Tabel 15). Pada spektra karagenan terdapat puncak yang tajam pada bilangan gelombang 825 cm-1 dan 806 cm-1 yang merupakan gugus fungsi 3.6-anhidrogalaktosa-4 sulfat dan 3.6-anhidrogalaktosa-4-sulfat (2 sulfat). Hal ini merupakan karakteristik dari iota-karagenan. Spektra infra merah ketiga karagenan untuk gugus galaktosa, anhidrogalaktosa, 3.6-AG2S, dan 3.6-AG4S memiliki bilangan gelombang yang sama. Gugus OH, ester sulfat, dan anhidrogalaktosa ketiga karagenan tidak sama tetapi masih dalam kisaran bilangan gelombang untuk gugus OH, ester sulfat, dan anhidrogalaktosa. Karagenan Takalar, Sumenep, dan Nusa Penida serta iota-standar sigma memiliki gugus OH pada bilangan gelombang yang sama (2912.51 cm-1). Gugus ester sulfat pada karagenan Takalar, Nusa Penida, dan iota-sigma terdapat puncak bilangan gelombang 1373.32 cm-1 kecuali Sumenep pada bilangan gelombang 1373.17 cm-1, meskipun peneliti lainnya menyatakan bahwa ester sulfat ditunjukkan pada bilangan gelombang sekitar 1240-1260 cm-1 (Chopin and Whalen1993; Pereira 2006). Hasil penelitian Correa & Diaz at al. (1990) menyatakan bahwa ester sulfat ditunjukkan pada bilangan gelombang 1250 dan 1370 cm-1, sedangkan menurut Deslandes et al. (1990), ester sulfat ditunjukkan pada bilangan gelombang 1240 cm-1. Gugus 3.6 anhidrogalaktosa pada karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar terdapat
52
pada bilangan gelombang 1080-1083 cm-1, kecuali karagenan standar (iota- sigma) pada bilangan gelombang 1068 cm-1. Sedangkan, ikatan glikosidik pada bilangan gelombang 1026-1029 cm-1, galaktosa bilangan gelombang 964-968 cm-1, dan 3,6 anhidrogalaktosanya (933 cm-1).
Tabel 15 menunjukkan bahwa ketiga karagenan dan iota-sigma mempunyai gugus ester sulfat, OH, ikatan glikosidik, 3.6-anhidrogalaktosa dan galaktosa. Terdapatnya 2 gugus 3.6-anhidrogalaktosa-4 sulfat dan 3.6- anhidrogalaktosa-4-sulfat (2 sulfat) merupakan karakteristik dari iota-karagenan. Ketiga karagenan hasil analisis dengan spekstroskopi infra merah untuk gugus galaktosa, anhidrogalaktosa, 3.6-AG2S dan 3,6-AG4S memiliki bilangan gelombang yang sama, sedangkan untuk gugus galaktosa karagenan Takalar tidak sama dengan Nusa Penida dan Sumenep, ikatan glikosidik (C-O-C) Takalar sama dengan Sumenep tetapi berbeda dengan Nusa Penida. Gugus 3.6-DA pada karagenan Takalar dan Sumenep menunjukkan bilangan gelombang yang sama, sedangkan Nusa Penida dan iota sigma berbeda. Lebih lanjut gugus ester sulfat yang berbeda hanya pada karagenan Sumenep (Tabel 15).
Hasil analisis ketiga karagenan (Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar) menunjukkan serapan pada bilangan gelombang tertentu sebagai indikator gugus fungsi (Tabel 15). Puncak pada bilangan gelombang 2912.15-3591.46 cm-1 merupakan daerah ikatan OH. Hasil identifikasi dengan spektrokopi infarmerah dan bilangan gelombang dapat disimpulkan bahwa karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar adalah fraksi iota-karagenan. Hal ini terbukti dengan adanya gugus galaktosa 2-sulfat, 4-sulfat, 3.6-anhidrogalaktosa, dan ester sulfat.
Bilangan gelombang (cm-1)
Gambar 13. Spektra FTIR karagenan (a) Iota-sigma (b), Nusa Penida (c) Sumenep, dan (d) Takalar
806.25 852.54 933.53 1029. 59 1373.52
Tabel 15. Bilangan gelombang E. spinosum dari Nusa Penida, Sumenep, Takalar, dan iota-sigma
Bilangan gelombang (cm-1)
Nusa Penida Takalar Sumenep Iota-sigma Gugus fungsi 1373.32 1373.32 1377.17 1373.32 S=O (ester sulfat)
1080.14 1083.99 1083.99 1068.56 C-O (3,6-anhidrogalaktosa) 1029.99 1026.13 1026.13 1029.99 C-O-C (Ikatan glikosidik)
964.41 968.27 964.41 968.27 galaktosa 933.55 933.55 933.55 933.55 C-O C-O (3,6- anhidrogalaktosa) 852.54 852.54 852.54 852.54 C-O-S03 pada C4 3,6- anhidrogalaktosa-4-sulfat 806.25 806.25 806.25 806.25 C-O-S03 pada C2 3,6- anhidrogalaktosa-2-sulfat
Bobot Molekul Karagenan Eucheuma spinosum
Rata-rata bobot molekul karagenan hasil ekstraksi E.spinosum dari Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar berturut-turut 8.51 x 105, 8.40 x 105, dan 9.01 x105 Dalton (Tabel 15). Bobot molekul dari karagenan standar iota-standar (Sigma-Aldrich) adalah 8.57 x 105 Dalton. Karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar memiliki bobot molekul yang hampir sama, dan masing-masing memiliki satu puncak dengan waktu retensi 5.2-5.4 menit. Bobot molekul karagenan Nusa Penida, Sumenep, dan Takalar hampir sama dengan karagenan standar iota-sigma, sehingga ketiga karagenan adalah fraksi iota- karagenan. Hasil analisis ini juga didukung dengan hasil identifikasi gugus fungsi menggunakan FTIR, ketiga karagenan memiliki gugus fungsi 3.6- anhidrogalaktosa-4 sulfat dan 3.6-anhidrogalaktosa-2-sulfat yang mencirikan iota-karagenan.
Tabel 16. Rata-rata bobot molekul karagenan E. spinosum (Da)
Karagenan Bobot Molekul (105)
Iota-standar (Sigma-Aldrich) Nusa Penida Sumenep Takalar 8.57 ± 0.00 8.51 ± 1.01 8.40 ± 1.53 9.01 ± 1.64
Hasil penelitian menunjukkan bahwa bobot molekul karagenan yang diekstrak dari tiga perairan yang berbeda sebanding dengan bobot molekul iota- karagenan yang dilaporkan oleh Tobacman (2001) dengan bobot molekul sekitar 3.00- 8.00 x 105 Da. Untuk spesies ruput merah lainnya oleh Montalalu et al. (2008) yang melaporkan bahwa karagenan Kapphapycus alvarezii dari Sulawesi Utara yang diekstrak menggunakan alkali panas pada suhu 90C memiliki bobot molekul 1.55 x 105 sampai 1.87 x 105 Da.
54