Proses adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.3 Prosedur Percobaan

3.3.3 Proses adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO

3.3.3.1 Adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO dengan adsorben M-Amberlit

Adsorben garam M-amberlit yang digunakan yaitu adalah : Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am berukuran 50 mesh. Untuk melihat tingkat Adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO dengan Adsorben Ca-Amberlit adalah sebagai berikut.

Kedalam gelas erlemeyer 250 ml dimasukkan 20 gr CPO yang mengandung karotenoida 9,594 mg dilarutkan dalam etanol hingga 100 ml lalu ditambahkan 6 gr Ca-Am 50 mesh dan diaduk dengan magnetic stirer. Setelah itu campuran disentrifuse kemudian disaring untuk

memisahkan dari endapannya. Kadar karotenoida yang didalam filtrat diuji dengan UV-Vis (Porim Test, 1995) dan hasil pengamatan digunakan untuk menghitung kadar karotenoida yang tidak terserap, sehingga jumlah karotenoida yang terserap oleh adsorben adalah jumlah karotenoida pada CPO dikurangi dengan jumlah karotenoida pada filtrat.

Kemudian karotenoida yang teradsorpsi pada adsorben tersebut, didesorpsi menggunakan n-heksana, bagian yang terlarut dalam n-heksan kemudian diuapkan dengan vakum hingga kering lalu ditimbang. dan hasilnya digunakan untuk menghitung jumlah karotenoida yang terdesorpsi.

Proses adsorpsi karotenoida dari CPO menggunakan adsorben Na-, dan Mg-Am dilakukan dengan cara yang sama seperti pada Ca-Am, tapi dilakukan hanya untuk ukuran partikel 50 mesh saja, diperoleh tingkat adsorpsi kedua adsorben masing-masing adalah 100 %, namun tingkat desorpsinya hanya 44,04% untuk Na-Am dan 50,84% untuk Mg-Am dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.3. Adsorpsi karotenoida menggunakan Ca-Am 100 mesh dan 150 mesh menghasilkan tingkat adsorpsi sebesar 98,17% dan 98,29% dengan tingkat desorpsi masing-masing 46,5% untuk 100 mesh dan 26,8% untuk yang 150 mesh dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.5.

3.3.3.1.a. Pengaruh jumlah adsorben Ca-Am

Dengan cara yang sama seperti prosedur 2 (dua) diatas, dilakukan adsorpsi karotenoida dalam CPO dengan berbagai jumlah adsorben Ca-Am 50 mesh yaitu 2, 4, 6, 8 dan 10 gr. Hasil adsorpsinya sampai 100% dan desorpsinya antara 46,53 sampai 68,75% dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.4.

3.3.3.1.b. Pengaruh ukuran partikel adsorben Ca-Am

Dengan cara yang sama seperti prosedur 3 (tiga), dilakukan untuk 1,0 gr adsorben Ca-Am 100 dan 150 mesh. Hasilnya adsorpsinya 72,22 sampai 100% dan desorpsinya antara 35,25 sampai 84,53% dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.5.

3.3.3.1.c. Pengaruh konsenterasi karotenoida dalam bahan CPO

Dengan cara yang sama seperti prosedur 2 di atas, dilakukan adsorpsi karotenoida dalam CPO dengan berbagai konsenterasi yaitu 5, 10, 15, 20, 25, dan 40 gr CPO menggunakan 6 gr Ca-Am 50 mesh. Hasilnya adsorpsinya 73,37 sampai 100% dan desorpsinya antara 10,42 sampai 72,08% dan hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4.6.

3.3.3.2 Adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO dengan adsorben M-PSS

Adsorben garam M-PSS yang digunakan Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS, dan Ba-PSS berukuran 100 mesh. Untuk melihat tingkat Adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO dengan Adsorben garam Ca-PSS adalah sebagai berikut.

Kedalam tabung reaksi 20 ml dimasukkan 3 gr CPO yang mengandung karotenoida 479,70 ppm dilarutkan dengan etanol hingga 15 ml (masa karotenoida 1,44 mg). Kedalam larutan ditambahkan 0,75 gr Ca-PSS 100 mesh. Campuran ini disentrifuse kemudian disaring untuk memisahkan padatan dan cairan (filtrat). Filtrat yang didapat diuji kadar karotenoidanya dengan UV-Vis, hasilnya diperoleh karotenoida 21,88 ppm/15 ml larutan (masa karotenoida=

0,3282 mg). Jumlah masa karotenoida terserap =1,44 - 0,3282 mg= 1,1118 mg karotenoida/0,75gr adsorben (77,21% karotenoida terserap). Kemudian padatan ( 3,14 mg) yang mengandung karotenoida yang teradsorpsi (1,1118 mg) pada adsorban tersebut, didesorpsi dengan mencampurkan diaduk bersama n-heksan. Campuran itu disaring kemudian filtrat dikeringkan hingga kering. Berat konsentrat yang diperoleh 1,899 g. Uji kadar karotenoidanya 496,63 ppm dan hasilnya 65,28% karotenoida terdesorpsi.

Dengan cara yang sama proses adsorpsi karotenoida dari CPO dilakukan dengan memvariasikan jenis adsorben menggunakan Na-PSS, Mg-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS berukuran 100 mesh. Hasil yang diperoleh dari keempat adsorben untuk tingkat adsorpsinya masing-masing adalah 85,90; 80,69; 81,81 dan 82,64%, namun tingkat desorpsinya hanya 58,12% untuk Na-PSS; 63,51% untuk Mg-PSS; 45,29 % untuk Sr-PSS dan 32,61% untuk Ba-PSS. Hasil adsorpsi dan desorpsi ini dapat dilihat pada Tabel 4.7.

3.3.3.2.a. Pengaruh jumlah adsorben

Dengan cara yang sama seperti prosedur 3.3.3.2 di atas, dilakukan adsorpsi karotenoida dalam CPO dengan berbagai jumlah adsorben Ca-PSS 100 mesh yaitu 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 dan 1,50 gr. Hasil adsorpsinya dan desorpsinya dapat dilihat pada Tabel 4.8.

3.3.3.2.c. Pengaruh ukuran partikel adsorben

Kalsium PSS dihaluskan dalam mortar, lalu diayak menggunakan screen 100 dan 150 mesh untuk mendapatkan Ca-PSS 100 dan 150 mesh. Dengan cara yang sama seperti prosedur 3.3.3.2, dilakukan untuk 1,0 gr adsorban Ca-PSS 150 mesh. Hasil adsorpsi dan desorpsinya dapat dilihat pada Tabel 4.9.

3.3.3.2.b. Pengaruh konsentrasi karotenoida dalam bahan CPO

Dengan cara yang sama seperti prosedur 3.3.3.2 di atas, dilakukan adsorpsi karotenoid dalam CPO dengan berbagai konsenterasi yaitu 0,48; 1,44; 2,4; 3,36 dan 4,32 mg karotenoida dengan menggunakan 1,0 gr Ca-PSS 100 mesh. Hasil adsorpsi dan desorpsinya dapat dilihat pada Tabel 4.10.

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pembuatan Adsorben

Dalam penelitian ini digunakan 3 (tiga) jenis adsorben untuk mengadsorpsi karotenoida dari larutan CPO yaitu garam Amberlit, M-Am (M= Na, Mg dan Ca; Am=amberlit) dan 5 (lima) jenis garam polistirena sulfonat, M-PSS (M= Na, Mg, Ca, Sr dan Ba; PSS= polistirena sulfonat).

Adsorben-adsorben tersebut dibuat sebagai berikut.

4.1. 1. Pembuatan Adsorben M-Am (M = Na, Mg dan Ca; Am = amberlit)

Garam Na-Am diperoleh dari pasaran dan langsung digunakan sebagai adsorben dan merupakan bahan awal (starting material) untuk pembuatan Mg-Am dan Ca-Am, dengan mereaksikan Na-Am dengan masing-masing larutan garam MgCl2 dan CaCl2 dalam air pada suhu kamar. Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am merupakan padatan putih ukuran butir 50 mesh yang semuanya mempunyai titik lebur (TL) >350 ^oC.

Untuk mengetahui kadar logam dari ketiga garam amberlit tersebut diatas dilakukan pengujian dengan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), kandungan logam Na dalam Na-Am adalah 64.246 ppm (2,793 mol /kg), sedangkan kandungan logam Mg dalam Mg-Am dan Ca dalam Ca- Am masing-masing 32.800 ppm (1,366 mol/kg) dan 55.720 ppm (1,393 mol/kg), yang berarti telah terjadi pertukaran logam Na dengan Mg (97,81 %) dan logam Na dengan Ca (99,75

%).

Spektrum Fourier Transformation Infrared (FT-IR) dari Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am menunjukkan adanya pita serapan pada bilangan gelombang masing-masing pada υS=O 1039,60 cm^-1, 1037,23 cm^-1 dan 1048,21 cm^-1 , menunjukkan adanya gugus sulfit pada amberlit. Hal ini sesuai dengan data literatur yang mengatakan bahwa υS=O berkisar antara 1070 sampai dengan 1030 cm^-1 (Silverstein, et al, 1991). Terjadinya pergeseran pita serapan υS=O dari 1039,60 cm^-1 pada Na-Amberlit ke 1037,23 cm^-1 pada Mg-Am dan ke 1048,21 cm^-1 pada Ca-Am menunjukkan telah terjadinya pergantian ion Na⁺ dengan Mg²⁺ ataupun Ca²⁺. Spektrum FTIR dari Na-Am ditunjukkan pada Gambar 4.1. di bawah ini.

Gambar 4.1. Spektrum FT-IR dari adsorben Na-Am

Demikian juga untuk spektrum FT-IR dari adsorben Mg-Am menunjukkan adanya pita serapan υS=O dari gugus sulfit pada 1037,23 cm^-1, seperti terlihat pada Gambar 4.2. di bawah ini.

υSO : 1039 ,60 cm^-1

Gambar 4.2. Spektrum FT-IR dari adsorben Mg-Am

Selanjutnya untuk mengetahui besarnya luas permukaan pori adsorben, maka pada ketiga adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am tersebut dilakukan uji Brouner Emmet Teller (BET).

Terlihat bahwa ketiga adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am mempunyai luas permukaan mendekati nol m²/g. Hal ini berarti bahwa ketiga adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am ini memiliki pori-pori yang tertutup. Hal ini sesuai dengan sifat garam amberlit tersebut yang merupakan resin jenis gel. (Rudy, 2000).

Untuk melihat morfologi dari ketiga material garam adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am tersebut maka dilakukan uji Scanning Electron Microscopy (SEM) dengan pembesaran 500 kali dan hasilnya terlihat seperti pada Gambar 4.3. Dari Gambar 4.3 dengan pembesaran 500 kali terlihat jelas bahwa partikel-partikel materialnya yang berbentuk bulat (spherical) dengan ukuran seragam (uniform). Gambar tersebut menunjukkan bahwa walaupun Na-Am masih tampak adanya partikel pada permukaannya tetapi terjadi perubahan tingkat keseragam yang tinggi untuk Mg-Am dan Ca-Am. Selanjutnya terjadi perubahan adanya partikel yang terdispersi dalam

υSO : 1037,23 cm^-1

keadaan bebas ada juga yang membentuk aggregat, ini berarti bahwa morfologi partikel tidak berpori pada permukaan image SEM. (Andriayani, 2013).

a. Na-Am b. Mg-Am c. Ca-Am Gambar 4.3. Foto SEM material M-Amberlit (M=Na, Mg dan Ca)

Untuk melihat besarnya pori adsorben dilakukan uji Transmission Electron Microscopy (TEM) dari ketiga adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am dan image TEM dapat dilihat pada Gambar 4.4.

a. Na-Am b. Mg-Am c. Ca-Am

Gambar 4.4. Image TEM Adsorben M-Amberlit dengan Pembesaran 200 kali

Dari Gambar 4.4, terlihat bahwa ketiga adsorben tersebut tidak menunjukan adanya pori.

Gambar 4.4 menunjukkan bahwa Na-Am memiliki partikel berjauhan sehingga pori tidak tampak, sedangkan Mg-Am tampak membentuk aggregate berbentuk gel sehingga pori tertutup dan Ca-Am tampak memiliki partikel yang berjauhan sehingga tidak ada pori. Hal ini sesuai dengan data literatur. (Andriayani, 2013).

Dari uraian-uraian tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa ketiga adsorben Na-Am, Mg-Am dan Ca-Mg-Am tersebut diatas mempunyai karakter seperti ditabulasi pada Tabel 4.1. di bawah ini.

Tabel 4.1. Karakter dari ketiga adsorben M-Amberlit (M= Na, Mg, Ca)

No Jenis

4.1. 2. Pembuatan Adsorben M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba; PSS=polistirena sulfonat) Selain adsorben M-Amberlit (M = Na, Mg dan Ca) dibuat juga adsorben lain yang mempunyai sifat yang mirip yaitu adsorben yang mengandung gugus non-polar (polistirena) dan gugus polar yaitu logam. Adsorben-adsorben tersebut adalah garam polistirena sulfonat (M-PSS, M = Na, Mg, Ca, Sr dan Ba; PSS = polistirenasulfonat). Garam Na-PSS dibuat dengan mereaksikan larutan asam Polistirena Sulfonat berderajat sulfonasi 8,5% dengan larutan NaOH secukupnya, sedangkan garam-garam M-PSS (M = Mg, Ca, Sr, dan Ba) dibuat dengan mereaksikan garam Na-PSS dengan masing-masing larutan MgCl2, CaCl2, SrCl2 dan BaCl2

dalam air. Semua garam-garam tersebut merupakan padatan berwarna putih dengan TL diatas 350 ^oC. Dari hasil analisa Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) diperoleh kandungan logam Na pada Na-PSS = 775,42 ppm (33,71 mmol/kg), logam Mg pada Mg-PSS = 397,53 ppm (16,56 mmol/kg), logam Ca pada Ca-PSS = 661,16 ppm (16,53 mmol/kg), logam Sr pada Sr-PSS = 1.252,4 ppm (14,30 mmol/kg) dan logam Ba pada Ba-PSS = 2.013,5 ppm (14,69 mmol/kg). Hal ini menunjukan bahwa telah terjadi pertukaran logam Na oleh Mg, Ca, Sr dan Ba, masing-masing sebesar 98,25%, 98,07%, 84,84% dan 87,21%.

Spektrum FTIR dari kelima adsorben M-PSS (M= Na, Mg, Ca, Sr dan Ba), semuanya menunjukkan kemiripan yang tinggi, dan terlihat adanya puncak serapan υSO. Puncak serapan υ SO pada NaPSS, MgPSS, CaPSS, SrPSS dan BaPSS masing-masing terlihat pada 1189,1 cm^-1 , 1168,0 cm^-1 , 1170,0 cm^-1 , 1178,1 cm^-1 dan 1183,0 cm^-1. Semua puncak υSO pada kelima garam

PSS tersebut diatas mengkonfimasikan bahwa garam-garam tersebut mengandung gugus sulfonat, yang menurut data literatur υSO untuk sulfonat adalah 1195-1168 cm^-1 (Silverstein, et al, 1991). Spektrum FTIR dari Na-PSS, Mg-PSS dan Ca-PSS ditunjukkan masing-masing pada Gambar 4.5, Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 di bawah ini.

Gambar 4.5. Spektrum FT-IR dari adsorben Na-PSS

υSO,: 1189,1 cm^-1

Gambar 4.6. Spektrum FT-IR dari adsorben Mg-PSS

υSO,: 1168,0 cm^-1

Gambar 4.7. Spektrum FT-IR dari adsorben Ca-PSS

Selanjutnya untuk mengetahui besarnya luas permukaan pori adsorben dari kelima adsorben tersebut M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) dilakukan uji Brouner Emmet Teller (BET). Hasil analisis uji BET menunjukkan bahwa kelima adsorben M-PSS (M= Na, Mg, Ca dan Ba) memiliki nilai luas permukaan material (surface area analysis) = 0,001 m²/g. Hasil analisis uji BET ini menunjukkan bahwa adsorben garam M-PSS (M= Na, Mg, Ca dan Ba) memiliki pori-pori yang agak tertutup. Hal ini sesuai dengan sifat garam M-polistirena sulfonat yang memiliki sifat resin jenis gel. (Rudy, 2000).

Karakterisasi morfologi material adsorben Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS dilakukan dengan foto Scanning Electron Microscopy (SEM) dengan pembesaran 500 kali dan hasilnya terlihat seperti pada Gambar 4.8. Image SEM dari kelima garam PSS tersebut diatas sudah terlihat jelas partikel-partikel menunjukan tingkat keseragaman materialnya yang

υSO,: 1170,0 cm^-1

berbentuk hampir bulat (spherical) dengan ukuran seragam (uniform). Hal ini menunjukkan bahwa adsorben M-PSS (Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) tampak adanya partikel pada permukaannya tetapi terjadi perubahan tingkat keseragam yang tinggi untuk kelima garam Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS. Kemudian terjadi perubahan ada partikel yang terdispersi dalam keadaan bebas ada juga yang membentuk aggregat berarti menunjukkan bahwa adsorben tersebut tampak tidak berpori. (Andriayani, 2013).

a. Na-PSS b. Mg-PSS c. Ca-PSS

d. Sr-PSS e. Ba-PSS Gambar 4.8. Foto SEM adsorben M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba)

Untuk melihat besarnya pori adsorben dilakukan uji Transmission Electron Microscopy (TEM), dan image TEM dari kelima adsorben NaPSS, MgPSS, CaPSS, SrPSS dan BaPSS dapat dilihat pada Gambar 4.9.

a. Na PSS b. Mg PSS c. Ca PSS d. Sr PSS e. Ba PSS

Gambar 4.9. Image TEM Adsorben M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) dengan Pembesaran 200 kali

Image TEM untuk kelima adsorben M-PSS (M= Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) dengan pembesaran 200 kali terlihat jelas bahwa kelima adsorben memiliki partikel berbentuk bola (spherical) yang saling berjauhan, ada yang terdispersi saling berjauhan, serta ada yang saling membentuk aggregate yang berjauhan. Hal ini menunjukkan bahwa tidak tampak adanya pori pada image TEM. (Andriayani, 2013).

Dari uraian-uraian tersebut diatas dapat disimpulkan bahwa karakter dari kelima adsorben garam M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) diatas seperti ditabulasi pada Tabel 4.2. di bawah ini.

Tabel 4.2. Karakter dari kelima adsorben M-PSS

No Jenis

4.2 Adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari CPO

4.2.1 Adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca; Am = Amberlit)

Untuk melihat tingkat adsorpsi (penyerapan) karotenoida dari CPO oleh 3 (tiga) jenis adsorben M-Am (M=Na, Mg, Ca; Am = Amberlit) masing-masing dengan ukuran partikel 50 mesh, dilakukan adsorpsi terhadap larutan CPO dalam etanol dengan adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca) dengan konsenterasi karotenoida sebesar 95,94 mg/L. Karotenoida yang teradsorpsi (terserap) pada ketiga adsorben tersebut kemudian didesorpsi (dilepaskan) menggunakan pelarut n-heksana, sedangkan tingkat rekoveri dihitung berdasarkan jumlah karotenoida yang terdesorpsi dibandingkan dengan jumlah karotenoida semula. Tingkat adsorpsi (penyerapan), desorpsi dan rekoveri karotenoida terlihat seperti pada Tabel 4.3 di bawah ini.

Tabel 4.3.Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan konsenterasi larutan 95,94 mg/L menggunakan adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca) untuk 4 gr.

No JA KF JTT JT PA PD PR

1 Na-Am tt 0 9,594 100 42,69 42,69

2 Mg-Am 3,50 0,350 9,244 96,35 52,76 50,84

3 Ca-Am 2,48 0,248 9,346 97,42 60,65 59,08

JA: jenis adsorben; KF: Kadar karotenoida pada filtrat JTT: jumlah karotenoida tidak terserap; JT: jlh karotenoida terserap, mg; PA: tingkat adsorpsi, %;

PD: tingkat desorpsi,%; PR: tingkat rekoveri, %; tt: tidak terdektesi

Dari Tabel 4.3 di atas terlihat bahwa untuk berat adsorben yang sama, semua adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca) dapat mengadsorpsi karotenoida antara 96% - 100%. Ini menunjukkan bahwa ketiga adsorben tersebut cukup baik digunakan untuk menyerap karotenoida dalam larutan CPO dalam etanol, namun hal ini belum menunjukkan peranan logam yang terikat pada adsorben tersebut, karena dalam berat adsorben yang sama, jumlah logam yang terikat berbeda.

Untuk mempelajari peranan logam dalam adsorpsi (penyerapan) karotenoida tersebut maka dilakukan perhitungan jumlah logam yang terikat dalam adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca) dibuat sama. Untuk berat adsorben sebanyak 4 gr, tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri

karotenoida dari larutan CPO dalam etanol dengan konsenterasi karotenoida 95,94 mg/L adalah seperti terlihat pada Tabel 4.4. di bawah ini.

Tabel 4.4. Jari-jari dan berat logam M (M= Na, Mg dan Ca) dalam 4 gr adsorben

Dari Tabel 4.4 di atas terlihat bahwa berat bahan resin amberlit dalam 4 gr adsorben Na-Am adalah 3,75 gr, sedangkan berat ion Na⁺ adalah 0,25 gr (11,2 mmol). Adsorpsi karoternoida dari larutan CPO dalam etanol (konsenterasi karotenoida 95,94 mg/L) adalah 100% dan tingkat desorpsi adalah sebesar 42,69%. Dari sini terlihat bahwa tingkat adsorpsi dari adsorben Na-Am sangat tinggi, sedangkan tingkat desorpsinya agak rendah. Tingginya tingkat adsorpsi terhadap karotenoida ini dapat diuraikan sebagai berikut: Antara adsorben Na-Am dengan karotenoida dapat terjadi interaksi nonpolar-nonpolar melalui rantai amberlit nonpolar dengan rantai karotenoida, dan interaksi antara ion logam Na⁺ (polar) dengan densitas elektron pada ikatan rangkap karotenoida (polar), sehingga melalui kedua interaksi ini terjadilah adsorpsi karotenoida yang tinggi. Interaksi antara gugus polar-polar ini lebih kuat dari pada interaksi nonpolar-nonpolar (Shriver, 2010), sehingga pada saat dilakukan desorpsi terhadap karotenoida tersebut, maka karotenoida yang terdesorpsi lebih dominan adalah yang berasal dari interaksi nonpolar-nonpolar tersebut, sedangkan karotenoida yang berinteraksi polar-polar lebih sulit dilepaskan.

Selanjutnya untuk adsorben Mg-Am, dari data yang ada terlihat bahwa untuk 4 gr adsorben Mg-Am terdapat 3,87 gr resin amberlit dan 0,13 gr ion logam Mg²⁺ (5,464 mmol) dengan tingkat adsorpsi terhadap karotenoida adalah 96,35%. Demikian juga untuk adsorben Ca-Am, dari data yang ada terlihat bahwa untuk 4 gr adsorben Mg-Am terdapat 3,78 gr resin amberlit dan 0,22 gr

ion logam Ca²⁺ (5,572 mmol) dengan tingkat adsorpsi terhadap karotenoida adalah 97,42%. Hal yang sama seperti pada Na-Am terjadi juga di sini, yaitu interaksi terhadap karotenoida juga dapat terjadi melalui gugus nonpolar amberlit dengan rantai karotenoida yang nonpolar dan melalui gugus polar yaitu ion Mg²⁺atau Ca²⁺ dengan ikatan rangkap karotenoida yang polar (Shriver, 1999, Nilson, A , L.G. Peterson, 2008). Interaksi antara adsorben Mg-Am dan Ca-Am dengan karotenoida dapat digambarkan seperti terlihat pada Gambar 4.10 di bawah ini.

Gambar 4.10. Bentuk ikatan yang terjadi antara senyawa karotenoida dengan adsorben Pada bagian (a) dari Gambar 4.10 di atas terlihat bahwa interaksi antara gugus nonpolar dari adsorben M-Am (M=Mg dan Ca) dengan molekul β-karoten dan bagian (b) interaksi antara logam M (M=Mg dan Ca) dengan orbital-π dari ikatan rangkap β-karoten. Ikatan antara logam M (M=Mg dan Ca) dengan orbital-π (ikatan rangkap) dari β-karoten diperkirakan terjadi antara orbital 3d dari logam Mg dan orbital 4d dari logam Ca dengan orbital-π dari β-karoten. Orbital-π dari β-karoten yang kaya elektron dan akan mendonasikan sebagian densitas elektronnya kepada orbital d logam sehingga terjadi ikatan antara logam dengan β-karoten.

Walaupun demikian, dari uraian di atas secara kuantitatif belum dapat ditentukan berapa % karotenoida yang terikat pada rantai (resin) amberlit yang non-polar dan berapa % yang terikat ke logam pada masing-masing adsorben, belum terlihat perbandingan peranan logam adsorben M-Am (Na, Mg dan Ca) tersebut.

Untuk melihat perbandingan peranan logam-logam tersebut maka dibuat asumsi sebagai berikut:

1. Karena karotenoida tidak stabil dalam lingkungan asam, maka penyerapan karotenoida tidak dapat dilakukan menggunakan amberlit asam sulfonit, dan oleh karena itu untuk melihat penyerapan amberlit tanpa logam terhadap karotenoida hanya dilakukan berdasarkan perhitungan saja.

2. Jika berat rantai (resin) amberlit untuk masing-masing adsorben ditentukan 3,75 gr, maka menurut perhitungan adsorpsi dari Na-Am terhadap karotenoida dalam larutan CPO dalam etanol (konsenterasi 95,94 mg/L) adalah 100% dan adsorpsi Mg-Am adalah 3,87/3,75 x 96,35% = 99,43% serta adsorpsi Ca-Am adalah 3,78/3,75 x 97,42%=

98,20%, demikian pula jumlah logam pada masing-masing adsorben adalah Na=11,2 mmol, Mg= 5,5 mmol dan Ca = 5,6 mmol.

3. Jika karotenoida yang diserap oleh 3,75 gr rantai (resin) amberlit adalah X %, maka karotenoida yang diserap oleh logam Na (11,2 mmol) adalah (100-X)%, dan oleh logam Mg (5,5 mmol) adalah (99,43-X)% serta oleh logam Ca (5,6 mmol) adalah (98,20-X)%.

Jumlah logam ion Na⁺ (11,2 mmol) yang mengadsorpsi (menyerap) karotenoida adalah kira-kira 2 (dua) kali lipat dari jumlah logam ion Mg²⁺ atau Ca²⁺ yang masing-masing sebanyak 5,6 mmol. Jika dibuat jumlah logam yang sama, misalkan 11,2 mmol, maka daya serap logam Na⁺ terhadap karotenoida adalah (100-X)%, sedangkan daya serap logam Mg²⁺ adalah 2(99,43-X)% dan daya serap logam Ca²⁺ adalah 2(98,20-X)%. Dari hasil perhitungan ini terlihat bahwa untuk jumlah mol logam yang sama dan harga X yang sembarangan, tingkat adsorpsi ion logam Mg²⁺ > Ca²⁺ > Na⁺.

Kesimpulan ini dapat diuraikan sebagai berikut:

Tingkat adsorpsi ion Mg²⁺ pada Mg-Am terhadap karotenoida lebih besar dari tingkat adsorpsi ion Ca²⁺ pada Ca-Am. Hal ini disebabkan oleh karena perbedaan ukuran jari-jari ion Mg²⁺(65 pm) < jari-jari ion Ca²⁺ (99 pm), (House, 2008). Untuk logam-logam yang mempunyai muatan yang sama, semakin kecil jari-jari ion, maka semakin kuat ikatan (interaksi) antara ion logam tersebut dengan ikatan-π olefin. Ikatan antara ion logam Mg²⁺pada Mg-Am dengan orbital-π dari karotenoida lebih kuat dibanding dengan ikatan ion Ca²⁺pada Ca-Am dengan

karotenoida, sehingga ion Mg²⁺ pada Mg-Am menyerap karotenoida lebih kuat (banyak) dibandingkan dengan ion Ca²⁺pada Ca-Am.

Demikian juga tingkat adsorpsi ion Ca²⁺ dalam Ca-Am terhadap karotenoida lebih besar dari tingkat adsorpsi ion Na⁺dalam Na-Am. Hal ini disebabkan muatan ion Na⁺ pada Na-Am adalah +1, muatan ini lebih kecil dibanding dengan muatan ion Ca²⁺ pada Ca-Am yang mempunyai muatan +2, akibatnya interaksi antara ion Na⁺ terhadap karotenoida lebih kecil dibandingkan dengan ikatan ion Ca²⁺ terhadap karotenoida, sehingga tingkat adsorpsi ion Na⁺ dalam Na-Am lebih kecil dari tingkat adsorpsi ion Ca²⁺dalam Ca-Am.

Selanjutnya, tingkat desorpsi karotenoida oleh pelarut n-heksana dari logam M pada adsorben M-Am (M = Na, Mg, Ca) untuk jumlah logam yang sama dapat diuraikan sebagai berikut: Jika berat amberlit pada masing-masing adsorben M-Am (M = Na, Mg, Ca) adalah 3,75 gr (Tabel 4.4), dan tingkat desorpsi amberlit adalah Y, maka tingkat desorpsi ion Na⁺ (11,2 mmol) adalah (42,69 – Y)%, ion Mg²⁺ (11,2 mmol) adalah 2 x {(3,87/3,75 x 52,76) – Y}% dan ion Ca²⁺ (11,2 mmol) adalah 2 x {(3,78/3,75 x 60,65) – Y}%. Dari uraian di atas terlihat bahwa untuk harga Y sembarangan tingkat desorpsi ion Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺.

Tingkat desorpsi ion Ca²⁺ pada Ca-Am terhadap karotenoida lebih besar dari tingkat desorpsi ion Mg²⁺ pada Mg-Am. Hal ini disebabkan oleh karena perbedaan ukuran jari-jari ion Mg²⁺(65 pm) < jari-jari ion Ca²⁺ (99 pm), (House, 2008). Untuk logam-logam yang mempunyai muatan yang sama, semakin kecil jari-jari ion, maka semakin kuat ikatan (interaksi) antara ion logam tersebut dengan ikatan-π olefin. Ikatan antara ion logam Mg²⁺pada Mg-Am dengan orbital-π dari karotenoida lebih kuat dibanding dengan ikatan ion Ca²⁺pada Ca-Am dengan karotenoida, sehingga ion Mg²⁺ pada Mg-Am melepas karotenoida lebih sulit (sedikit)

Dalam dokumen DISERTASI OLEH JUSTAMAN ARIFIN KARO KARO /KIM (Halaman 56-0)