Komposisi kimia pada rumput laut sebagian besar adalah karbohidrat.
Karbohidrat pada rumput berupa serat sehingga hanya sebagian kecil karbohidrat
yang dapat diserap oleh pencernaan manusia. Karbohidrat yang berupa gel pada
rumput laut Caulerpa sp disebut dengan kanji, karbohidrat berupa gel pada
rumput laut Sargassum sp disebut dengan alginat sedangkan karbohidrat berupa
18
Komposisi kimia pada rumput laut Caulerpa sp, Sargassum sp, dan Gracilaria sp
disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi kimia (% bk) Caulerpa sp, Sargassum sp,dan Gracilaria sp
Keterangan :
(a.) Sumber (Turangan, 2000) (b.) Sumber (Yunizal, 2004) (c.) Sumber (Soegiarto et al., 1978) (bk) Berat kering
Komposisi kimia Caulerpa sp secara spesifik mengandung kadar abu
sebesar 28,70%, kadar karbohidrat sebesar 27,20%, kadar air sebesar 20%, kadar
serat kasar sebesar 15,50%, kadar protein sebesar 10,70%, dan kadar lemak
sebesar 0,30% (Turangan, 2000). Sebagian besar komposisi kimia Caulerpa sp
berupa karbohidrat sebesar 42,70% dengan 15,50% berupa serat kasar.
Komposisi kimia Sargassum sp secara spesifik mengandung kadar abu
sebesar 34,57%, kadar serat kasar sebesar 28,59%, kadar karbohidrat sebesar
19,06%, kadar air sebesar 11,71%, kadar protein sebesar 5,53%, dan kadar lemak
sebesar 0,74% (Yunizal, 2004). Sebagian besar komposisi kimia Sargassum sp
berupa abu sebesar 34,57% dan karbohidrat sebesar 47,65% dengan 28,59%
berupa serat kasar. Komposisi Kimia
Persentase (% bk)
Caulerpa sp(a) Sargassum sp (b) Gracilaria sp (c)
Air 20 11,71 19,01 Abu 28,70 34,57 14,18 Protein 10,70 5,53 4,17 Lemak 0,30 0,74 9,54 Karbohidrat 27,20 19,06 42,59 Serat Kasar 15,50 28,59 10,51
Komposisi kimia Gracilaria sp secara spesifik mengandung kadar
karbohidrat sebesar 42,59%, kadar air sebesar 19,01%, kadar abu sebesar
14,18%, kadar serat kasar sebesar 10,51%, kadar lemak sebesar 9,54%, dan kadar
protein sebesar 4,17% (Soegiarto et al., 1978). Sebagian besar komposisi kimia
Gracilaria sp berupa karbohidrat sebesar 53,10% dengan 10,51% berupa serat
kasar. Komposisi kimia menunjukkan Gracilaria sp memiliki potensi sebagai
bahan bakar bioetanol lebih tinggi dibandingkan Caulerpa sp dan Sargassum sp
karena total karbohidrat Gracilaria sp dengan persentase sebesar 53,10% lebih
tinggi dibandingkan karbohidrat Caulerpa sp dengan persentase 42,70% dan
Sargassum sp sebesar 47,65%.
2.4 Hidrolisis
Hidrolisis adalah proses penguraian polisakarida menjadi monosakarida
berupa glukosa menggunakan air (Nelson dan Cox, 1982). Reaksi hidrolisis
senyawa poliskarida menjadi senyawa monosakarida disajikan pada Gambar 10
(Nelson dan Cox, 1982).
(Polisakarida) (Air) (Glukosa) (C6H10O5)n + H2O (C6H12O6)
Gambar10. Proses hidrolisis polisakarida menjadi monosakarida
20
Secara umum, hidrolisis dibagi menjadi dua yaitu, hidrolisis secara
kimiawi menggunakan asam dan hidrolisis secara enzimatis menggunakan
enzim. Perbedaan yang mendasar antara asam dan enzim adalah dalam hal
spesifikasi. Hidrolisis enzim bersifat lebih spesifik memotong rantai 1,4
alfa-glikosida dari polisakarida dalam menghasilkan gula sederhana sedangkan
hidrolisis asam bersifat acak memotong rantai 1,4 alfa-glikosida polisakarida
dalam menghasilkan gula sederhana. Umumnya hidrolisis asam sebagian besar
gula yang dihasilkan berupa gula pereduksi.
2.4.1 Hidrolisis Asam
Hidrolisis asam merupakan hidrolisis yang dilakukan secara kimiawi
dengan menggunakan katalis berupa asam. Asam yang dapat digunakan sebagai
katalis kimia dalam proses hidrolisis adalah asam sulfat (H2SO4), asam klorida
(HCl), asam oksalat, asam trikloroasetat, dan asam trifluoroasetat. Asam sulfat
(H2SO4) dan asam klorida (HCl) merupakan asam yang paling sering digunakan
dalam proses hidrolisis, namun penggunaan asam sulfat (H2SO4) lebih umum dan
menguntungkan dibandingkan asam klorida (HCl) karena pembentukan gula
pereduksi dengan asam sulfat (H2SO4) lebih tinggi dibandingkan dengan
menggunakan asam klorida (HCI) pada konsentrasi dan waktu yang sama.
Menurut Choi dan Mathews (1996) hidrolisis pati dengan asam sulfat (H2SO4)
selama 40 menit pada suhu 132 ˚C mengakibatkan 92% pati terkonversi menjadi glukosa, sedangkan hidrolisis pati dengan asam klorida (HCI) mengakibatkan
86% pati terkonversi menjadi glukosa dengan waktu dan suhu yang sama. Pada
proses hidrolisis asam yang optimal sejumlah bahan terlebih dahulu diasamkan
bertekanan yang disebut converter hingga suhu 120 ˚C sampai 140 ˚C (Tjokroadikoesoemo, 1986).
Tahapan hidrolisis asam polisakarida menjadi monosakarida disajikan
pada Gambar 11 (Nelson dan Cox, 1982).
Gambar 11. Tahapan proses hidrolisis asam polisakarida menjadi monosakarida
Awalnya proton dari katalisator asam berinteraksi cepat dengan oksigen
glikosida yang menghubungkan dua unit gula dalam polisakarida. Asam konjugasi
terbentuk diikuti dengan pemecahan yang lambat dari ikatan keton (C-O-C)
menghasilkan zat antara kation karbonium siklik. Kation karbonium mulai
mengadisi molekul air dengan cepat dengan melepaskan proton hingga pada
akhirnya terbentuk molekul glukosa.
22
Hidrolisis asam mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari
hidrolisis asam adalah tidak adanya kehilangan asam dalam proses hidrolisis,
kapasitas produksi yang besar, bahan asam yang mudah didapat dan biaya lebih
murah sedangkan kekurangan dari hidrolisis asam adalah memerlukan peralatan
yang tahan korosif, menghasilkan produk sisa yang menghambat proses
fermentasi dan menimbulkan pencemaran lingkungan. Produk sisa yang dapat
menghambat proses fermentasi berupa furfural, 5-hydroxy methyl furfural (HMF),
asam lefulenat, asam asetat, asam format, dan asam uronat.
2.4.2 Hidrolisis Enzim
Hidrolisis asam merupakan hidrolisis yang dilakukan menggunakan katalis
berupa enzim. Enzim merupakan senyawa protein kompleks yang dihasilkan oleh
sel-sel organisme dan berfungsi sebagai katalisator suatu reaksi kimia (Fessenden
dan Fessenden, 1999). Kerja enzim sangat spesifik, karena bentuk dan struktur
enzim hanya dapat mengkatalis suatu reaksi kimia dari suatu substrat. Enzim
yang biasa digunakan dalam proses hidrolisis adalah enzim selulase, amilase, dan
gluko amilase.
Pada proses hidrolisis enzim awalnya enzim mencari substrat yang cocok
untuk memutus rantai ikatan glikosida. Selulosa mulai dihidrolisis oleh enzim
dengan cara memutus ikatan 1,4 beta-glikosida secara parsial menjadi selubiosa.
Aktivitas hidrolisis dilanjutkan kembali oleh enzim dengan memutus ikatan 1,4
beta-glikosida pada selubiosa hingga akhirnya terbentuk molekul glukosa.
Hidrolisis enzim mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari hidrolisis
enzim adalah cara kerja enzim lebih spesifik, tidak menghasilkan produk sisa,
kapasitas produksi kecil, harga relatif lebih mahal serta membutuhkan waktu
hidrolisis yang cukup lama.
Tahapan hidrolisis enzim polisakarida menjadi monosakarida disajikan
pada Gambar 12 (Nelson dan Cox, 1982).
Gambar 12. Tahapan proses hidrolisis enzim polisakarida menjadi monosakarida
24