Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Desember 2017 hingga Mei 2018 di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU. Analisa Spektofotometer Fourier Transform – Infra Red (FT-IR) di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM.
Analisa SEM (Scanning Electron Microscope) dilakukan di Laboratorium Fisika UNIMED Medan. Analisa spektrofotometer Ultra Violet - Visible (UV-Vis) di Laboratorium Biokimia FMIPA USU.
3. 2 Alat dan Bahan
Adapun alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah, Blender, Ayakan 150 mesh, Alu, Lumpang, Neraca Analitik, Labu Takar, Spatula, Desikator, Corong Buchner, Gelas Erlenmeyer, Beaker Glass, Tabung Reaksi, Gelas Ukur, Indikator Universal, Rak Tabung, Kertas Saring Biasa, Kertas Saring Whatman no.
42, Magnetik Bar, Hot Plate, Termometer, Oven, Tanur, Cawan Porselin, Spektroskopi FT – IR, Spektroskopi UV – Vis, dan alat SEM.
Adapun bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, Buah Sukun, Aquadest, Na2HPO4, NaH2PO4, KH2PO4, Vanadate – Molibdate, KCl dan HCl.
3. 3 Prosedur Penelitian 3. 3. 1 Isolasi Pati dari Sukun
10 kg buah sukun yang sudah tua dikupas dan dihilangkan tangkai buahnya. Setelah dikupas buah Sukun dicuci hingga bebas dari kotoran dan getahnya. Kemudian buah sukun dipotong kecil-kecil, kemudian ditambahkan air lalu dihaluskan menggunakan blender. Selanjutnya buah sukun yang sudah dihaluskan, disaring menggunakan kain kasa dan dibiarkan sampai terbentuk endapan. Endapan yang di dapat dicuci beberapa kali dengan air sampai lapisan atasnya jernih. Pati yang diperoleh dikeringkan didalam oven pada temperatur 45°C selama 24 jam. Hal ini dilakukan agar pati tidak gosong dan tergelatinisasi. Pati kasar kemudian digiling
dan diayak dengan ukuran 150 mesh. Selanjutnya pati dianalisis dengan menggunakan spektroskopi FT – IR (Siregar, 2017).
3. 3. 2 Pembuatan Larutan
3. 3. 2. 1 Pembuatan Larutan Na2HPO4 0,1 M
Sebanyak 1,77 g Na2HPO4 dimasukkan kedalam labu takar 250 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 2 Pembuatan Larutan NaH2PO4 0,1 M
Sebanyak 1,5 g NaH2PO4 dimasukkan kedalam labu takar 250 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 3 Pembuatan HCl 25%
Sebanyak 33,78 mL HCl 37% dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4 Pembuatan Larutan Standar 3. 3. 2. 4. 1 Larutan Induk 1000 ppm Posfat
Ditimbang 4,3880 g KH2PO4 dimasukkan ke dalam labu takar 1 L dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 2 Larutan Standar 100 ppm Posfat
Sebanyak 5 mL larutan induk KH2PO4 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 3 Larutan Seri Standar 30 ppm Posfat
Sebanyak 15 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 4 Larutan Seri Standar 24 ppm Posfat
Sebanyak 12 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 5 Larutan Seri Standar 18 ppm Posfat
Sebanyak 9 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 6 Larutan Seri Standar 12 ppm Posfat
Sebanyak 6 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 7 Larutan Seri Standar 6 ppm Posfat
Sebanyak 3 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 8 Larutan Seri Standar 3 ppm Posfat
Sebanyak 1,5 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 3 Pembuatan Pati Ikat Silang
Pembuatan pati ikat silang dilakukan berdasarkan metode Romengga (2011) . Pati sukun sebanyak 30 g dicampur dengan 45 mL aquadest sampai terbentuk suspensi, disiapkan larutan NaH2PO4 dan Na2HPO4 0,1 M dengan perbandingan (1:4) (2:3) (2,5:2,5) (3:2) (4:1) dan diatur pH = 6 dengan HCl 0,01M . Selanjutnya suspensi tersebut diaduk pada suhu 40°C selama 20 menit. Selanjutnya Suspensi dibiarkan mengendap sempurna, endapan yang terbentuk disaring dengan kertas saring Whatmann no 40, dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 45°C.
3. 3. 4 Penentuan Derajat Substitusi (DS)
Uji persen (%P) dilakukan dengan mengikuti prosedur Deetae, dkk (2008).
Na2SO4 sebanyak 1,5 g dilarutkan dalam 5 mL aquadest. Setelah itu 2,5 g sampel pati ikat silang fosfat dilarutkan dalam larutan Na2SO4 tersebut. Sampel kemudian dimasukkan dalam tanur dan dipanaskan pada suhu 550°C selama 12 jam untuk diabukan. Sampel yang sudah diabukan dilarutkan dalam larutan HCl 25% dan diaduk hingga larut. Ke dalam larutan tadi ditambahkan aquades hingga volumenya mencapai 50 mL. Dari larutan tadi diambil 10 mL dan ditambahkan dengan reagen vanadate-molybdate, lalu didiamkan pada suhu ruang ± 45 menit. Setelah itu sampel diamati dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 435 nm. Persen fosfat dihitung dengan persamaan:
(%) P2O5= x 100%
Dimana nilai a dan b didapat dari kurva standar larutan KH2PO4 3, 6, 12, 18, 24 dan 30 ppm.
(%) P = (%) P2O5 x
Kemudian dihitung DS nya menggunakan persamaan:
DS
=
Keterangan:
W = berat contoh pada saat pengabuan (g) 324 = berat dua molekul glukosa (C6H12O6) 3100 = berat molekul atom fosfat x 100 96 = berat molekul gugus fosfat BM = berat molekul
BA = berat atom
3. 3. 5 Penentuan Derajat Menggembang (Swelling Power)
Pengukuran swelling power menggunakan metode yang dikembangkan oleh Thontowi (2014), sampel pati ditimbang sebesar 2-3 gram kemudian letakkan pada cawan kering yang telah diketahui beratnya, kemudian disimpan dalam desikator yang di dalamya sudah diberi larutan K2SO4 jenuh atau KCl dan diamati pertambahan berat sampel dengan ditimbang selama kurun waktu 12, 24, 36, 48 jam . 3. 3. 6 Analisa FT-IR
Pati fosfat yang berbentuk padatan dihaluskan dengan alu dan lumpang kemudian dibuat menjadi pellet dengan KBr dan diukur spektrumnya dengan alat spektroskopi FT-IR.
3. 3. 7 Analisa SEM
Sampel diletakkan pada sel holder dengan perekat ganda. Sampel dimasukkan kedalam Scanning Electron Microscope (SEM), lalu gambar permukaan diamati dan dilakukan perbesaran sesuai yang diinginkan.Selanjutnya dilakukan pemotretan.
3. 4 Bagan Penelitian
3. 4. 1 Isolasi Pati dari Sukun
10 kg Buah Sukun
dikupas dan dihilangkan tangkai buahnya dicuci
dipotong kecil-kecil lalu diblender
disaring menggunakan kain kasa lalu diendapkan
Filtrat Endapan
dicuci berulangkali hingga cairannya jernih dikeringkan dalam oven pada temperatur 450C selama 24 jam
digiling dan diayak 150 mesh Pati Sukun
3. 4. 2 Pembuatan Pati Ikat Silang Posfat 30 g Pati sukun
dimasukkan kedalam 45 ml aquadest ditambahkan 50 ml larutan Na2HPO4 0.1 M - NaH2PO4 0,1 M dengan perbandingan (1:4) v/v
diaduk pada suhu 40oC selama 20 menit Suspensi
dibiarkan mengendap sempurna disaring dengan kertas saring whatmann no. 42
Endapan Filtrat
dikeringkan dalam oven pada suhu 45oC selama 24 jam
Hasil
dianalisa
FT - IR dihitung DS Swelling Power SEM diatur pH = 6 dengan HCl 0,01 M
NB : Dilakukan prosedur diatas untuk variasi perbandingan volume pengikat silang 2:3, 3:2, 2,5:2,5, dan 4:1
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4. 1. Isolasi Pati dari Buah Sukun
Pati yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil dari isolasi dari buah sukun (Artocarpus communis) dimana sebanyak 10 kg buah sukun diperoleh sebanyak 680 g (6,8%) pati sukun. Dari hasil analisis spektroskopi FT-IR pati sukun (Gambar 4. 1), pati hasil dari isolasi menunjukkan spektrum dengan puncak vibrasi pada bilangan gelombang 3402 cm-1 menunjukkan adanya gugus OH, 2931 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-H dan 1080 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C-O.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Gambar 4. 1 Spektrum FT – IR Pati Sukun
4. 2 Pati Posfat
Pati sukun posfat merupakan hasil reaksi ikat silang antara pati sukun dengan campuran Na2HPO4 dan NaH2PO4. Reaksi pembentukan pati ikat silang posfat dengan pengikat silang campuran Na2HPO4 dan NaH2PO4 dapat ditunjukkan dari gambar 4. 2.
A. Reaksi ikat silang antara pati Sukun dengan Na2HPO4
1. Reaksi protonasi OH pada Atom Karbon 3 (C3)
2. Reaksi Esterifikasi gugus Posfat pada atom C6
O
3. Reaksi pembentukan taut – silang Posfat
B. Reaksi ikat silang antara pati sukun dengan NaH2PO4
1. Reaksi protonasi OH pada Atom Karbon 3 (C3)
2. Reaksi Esterifikasi gugus Posfat pada atom C6
3. Reaksi pembentukan taut – silang Posfat
O
Gambar 4. 2 Prediksi Mekanisme Reaksi Pembentukan Pati Posfat (Romengga dkk, 2011)
Gugus –OH aktif pada pati terdapat pada C3 dan C6. Hal ini disebabkan kedua gugus tersebut bersifat hidrofilik, terbuka dan mengarah kepermukaan terutama dalam pelarut air (Romengga dkk, 2011).
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 3 Spektrum FT – IR Pati Posfat 4:1
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 4 Spektrum FT – IR Pati Posfat 3:2
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 5 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2,5:2,5
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 6 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2:3
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 7 Spektrum FT – IR Pati Posfat 1:4
Hasil analisis spektroskopi FT – IR pati posfat dari gambar 4. 3 hingga gambar 4. 7 ditemukan vibrasi pada bilangan gelombang 3410 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus OH dan vibrasi pada bilangan gelombang 2931 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus C-H pada pati posfat. Ditemukannya vibrasi pada bilangan gelombang 1018 cm-1 dan 763 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus P-O-C (Klauss, 1983) yang tidak ditemukan pada pati sukun tetapi ditemukan pada pati sukun posfat. Hal ini menunjukkan bahwa telah terjadi reaksi ikat silang antara pati sukun dengan campuran Na2HPO4 dan NaH2PO4. Perbedaan nilai bilangan gelombang antara pati sukun dan pati posfat yang dibuat dengan variasi perbandingan volume Na2HPO4 0,1 M dan NaH2PO4 0,1 M dapat dilihat pada tabel 4.1
Tabel 4. 1 Perbedaan Nilai Bilangan Gelombang antara Pati Sukun dan Pati Posfat yang Dibuat dengan Variasi Perbandingan Volume Na2HPO4
0,1 M dan NaH2PO4 0,1 M
Sampel Bilangan
Gelombang cm-1 (OH)
Bilangan Gelombang cm-1 (C-H)
Bilangan Gelombang cm-1 (C-O)
Bilangan Gelombang cm-1 (P-O-C)
Pati Sukun 3402 2931 1080 -
Pati Posfat (4:1) 3387 2931 1080 763
Pati Posfat (3:2) 3363 2931 1080 763
Pati Posfat (2,5:2,5)
3402 2931 1080 1018
Pati Posfat (2:3) 3394 2931 1080 763
Pati Posfat (1:4) 3410 2931 1080 1018
Perbandingan spektrum FT – IR dari pati sukun dan pati ikat silang posfat dengan variasi perbandingan volume pengikat silang ditunjukkan pada gambar 4. 8.
Gambar 4. 8 Grafik Perbandingan FT – IR dari Pati Sukun dan Pati
4. 3 Persen Posfat dan Derajat Substitusi
Hasil penelitian Derajat Sustitusi yang ditentukan dengan menggunakan metode Deetae, et al yaitu dengan spektrofotometri Uv-vis. Perhitungan DS dapat dilihat pada lampiran 2. Hasil penentuan DS dapat dilihat pada tabel 4. 2.
Tabel 4. 2 Hasil penentuan Derajat Substitusi Variasi Perbandingan Pengikat Silang
Perbandingan Volume Na2HPO4 : NaH2PO4
Persen Posfat DS
4:1 3,2152 0,3731
3:2 3,2206 0,3738
2,5:2,5 3,1665 0,3669
2:3 3,1589 0,3659
1:4 3,1109 0,3598
Uji kadar Posfat dan derajat substitusi digunakan untuk mengetahui berapa banyak gugus posfat yang tersubstitusi ke dalam pati Sukun yang sudah di modifikasi secara ikat silang. Derajat substitusi menyatakan banyaknya gugus posfat yang mensubstitusi gugus OH- pada pati Sukun. Derajat Substitusi (DS) adalah banyak nya substituen yang tersubstitusi per 100 molekul unit inhidroglukosa (Eliasson, 2004).
Pada penelitian ini hasil DS yang diperoleh berkisar antara 0,3598 - 0,3738.
Dimana hasil DS yang tertinggi diperoleh dari variasi perbandingan volume pengikat silang 3:2. Pada pembuatan pati posfat ini memiliki 2 sumber posfat dan juga larutan Na2HPO4-NaH2PO4 dapat bertindak sebagai larutan buffer sehingga DS yang dihasilkan tinggi.
Pada penelitian ini terdapat perbedaan DS dari peneliti sebelumya, hal ini dikarenakan perbedaan penggunaan sumber pati. Dimana pada penelitian Romengga dkk (2011) menggunakan pati Sagu yang mengandung kadar amilosa sekitar 24-31%
sedangkan pada penelitian ini menggunakan pati Sukun yang mengandung kadar amilosa 27%. Reaksi ikat silang terjadi pada unit amilosa sehingga perbedaan kandungan amilosa akan mempengaruhi nilai DS.
4. 4 Uji Morfologi Permukaan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM)
Pengujian SEM dilakukan terhadap pati sukun dan pati ikat silang posfat dengan DS yang tertingi yaitu pada variasi perbandingan 3:2 dapat dilihat pada gambar 4. 9 dan 4. 10.
Gambar 4. 9 Morfologi Permukaan Pati Sukun (Perbesaran 2000 kali)
Gambar 4. 10 Morfologi Permukaan Pati Posfat (Perbesaran 2000 kali)
Analisis SEM dilakukan untuk melihat morfologi dari senyawa hasil modifikasi pati yang diperoleh. Dalam penelitian ini uji SEM dilakukan untuk pati sukun dan pati ikat silang posfat hasil DS yang paling tinggi yaitu dengan variasi perbandingan volume pengikat silang 3:2, dengan perbesaran gambar mencakup 500 kali, 1000 kali dan 2000 kali. Bentuk pati sukun dan pati ikat silang posfat yaitu berbentuk granula-granula. Bentuk granula pati sukun dan pati ikat silang posfat berbeda, dimana pada pati sukun bentuk granula lebih renggang sedangkan pada pati posfat bentuk granulanya lebih rapat. Hal ini menunjukkan bahwa penambahan Na2HPO4-NaH2PO4 mempengaruhi bentuk granula pati.
4. 5 Penentuan Derajat Mengembang (Swelling Power)
Derajat mengembang (Swelling power) untuk pati sukun dan pati ikat silang posfat yang memiliki derajat substitusi paling tinggi dapat dilihat pada tabel 4. 2.
Perhitungan kekuatan swelling dapat dilihat pada lampiran 3.
Tabel 4. 3 Hasil Penentuan Swelling power pati sukun dan pati ikat silang Posfat.
Waktu (jam)
W absorpsi (%)
Pati Sukun Pati ikat silang posfat
6 2,0865 0,3622
12 2,6190 0,4395
24 3,1128 0,6182
48 4,1392 0,9999
72 5,0784 1,6230
Swelling power dipengaruhi oleh kemampuan molekul pati untuk mengikat air melalui pembentukan ikatan hidrogen. Setelah gelatinisasi ikatan hidrogen antara molekul pati terputus dan digantikan oleh ikatan hidrogen dengan air. Sehingga pati dalam tergelatinisasi dan granula-granula pati mengembang secara maksimal (Herawati, 2009).
Pada penelitian ini dilakukan uji kekuatan swelling pada pati posfat dengan DS yang paling tinggi yaitu pati posfat dengan variasi perbandingan volume pengikat silang 3:2. Dari hasil pengujian yang dilakukan, didapatkan % swelling power meningkat seiring bertambahnya waktu absorpsi. Dilihat dari tabel 4.2 menjelaskan
bahwa swelling power pada pati posfat mengalami penurunan dibandingkan dengan pati sukun, hal ini disebabkan karena semakin banyak terbentuk ikatan silang posfat dengan molekul amilosa didalam granula pati, semakin menyebabkan pembengkakan menjadi terbatas (Tarigan, 2016).
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN