Manfaat Penelitian 1
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Rumput Laut Gracilaria verrucosa
Rumput laut Gracilaria verrucosa adalah rumput laut yang termasuk pada kelas alga merah
(Rhodophyta) dengan nama daerah yang bermacam-macam, seperti: sango-sango, rambu kasang, janggut dayung, dongi-dongi, bulung embulung, agar-agar karang, agar-agar jahe, bulung sangu dan lain-lain. Rumput laut marga Gracilaria banyak jenisnya, masing-masing memiliki sifat-sifat morfologi dan anatomi yang berbeda serta dengan nama ilmiah yang berbeda pula, seperti: Gracilaria confervoides, Gracilaria gigas, Gracilaria verucosa, Gracilaria lichenoides, Gracilaria crasa, Gracilaria blodgettii, Gracilaria arcuata, Gracilaria taenioides, Gracilaria eucheumoides, dan lain sebagainya (Anggadiredja 2006).
Rumput laut Gracilaria umumnya mengandung agar, atau disebut juga agarofit sebagai hasil metabolisme primernya. Agar-agar diperoleh dengan melakukan ekstraksi rumput laut pada suasana asam atau basa serta diproduksi dan dipasarkan dalam berbagai bentuk, misalnya, agar-agar tepung, agar-agar kertas dan agar-agar batangan dan diolah menjadi berbagai bentuk penganan (kue), puding, jelly, dan dijadikan bahan tambahan dalam industri farmasi. Kandungan serat agar-agar relatif tinggi, sehingga agar-agar dikonsumsi pula sebagai makanan diet. Melalui proses tertentu agar-agar diproduksi juga untuk kegunaan di laboratorium sebagai media kultur bakteri atau kultur jaringan (Angkasa et al. 2011).
Menurut Dawson (1946), yang dikutip oleh Soegiarto et al. (1978), rumput laut jenis gracilaria memiliki sistematika klasifikasi sebagai berikut :
Divisi : Rhodophyta Kelas : Rhodophyceae Ordo : Gigartinales Famili : Gracilariaceae Genus : Gracilaria Spesies : Gracilaria sp.
Di Indonesia jenis rumput laut penghasil agr-agar yang telah dimanfaatkan dan memiliki prospek cukup baik adalah Gracilaria sp, Gelidiella sp, dan Gelidium sp (Sedijoprapto 1997). Genus Gracilaria paling banyak digunakan karena selain jenis tersebut murah harganya dan mudah diperoleh. Keunggulan Gracilaria lainnya adalah warnanya yang putih sedangkan Gelidium berwarna cokelat kusam. Menurut Ahda et al. (2005), keistimewaan rumput laut Gracilaria adalah dapat dibudidayakan di tambak. Pemanenan dilakukan jika rumput laut tersebut sudah cukup umur yaitu setelah 90 hari dan panen berikutnya setelah rumput laut berumur 60 hari. Gambar 1 memperlihatkkan bentuk rumput laut jenis Gracilaria verrucosa yang baru dipanen di Desa Langensari, Kabupaten Subang.
Gambar 1. Rumput Laut jenis Gracilaria verrucosa (Al-Bahri 2012)
Ciri-ciri umum rumput laut marga Gracilaria adalah bentuk thallus yang memipih atau
silindris, membentuk rumpun dengan tipe percabangan yang tidak teratur, thallus menyempit pada pangkal percabangan. Sifat substansi thallus Gracilaria seperti tulang rawan (cartilagenous). Ujung- ujung thallus pada umumnya meruncing, permukaannya halus atau berbintil-bintil. Garis tengah thallus berkisar antara 0,5-4,0 mm. Panjang dari Gracilaria dapat mencapai 30 cm atau lebih. Ciri khusus secara morfologis memiliki duri yang tumbuh berderet melingkari thallus dengan interval yang bervariasi sehingga membentuk ruas-ruas thallus di antara lingkaran duri (Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian 1990).
Goodwin (1974) mengungkapkan bahwa warna merah pada rumput laut kelas Rhodophyceae disebabkan oleh adanya senyawa biliprotein dalam bentuk fikosianin dan fikoeritrin. Selanjutnya kadi dan Atmadja (1988) mengemukakan bahwa G. verrucosa mempunyai warna hijau kemerahan. Warna pada rumput laut ini disebabkan oleh klorofil, karoten, dan biliprotein.
Seperti pada alga kelas lainnya, morfologi rumput laut Gracilaria tidak memiliki perbedaan antara akar, batang dan daun. Tanaman ini berbentuk batang yang disebut dengan thallus dengan berbagai bentuk percabangannya. Secara alami Gracilaria hidup dengan melekatkan thallusnya pada substrat yang berbentuk pasir, lumpur, karang, kulit kerang, karang mati, batu maupun kayu, pada kedalaman sampai sekitar 10 sampai 15 meter di bawah permukaan air yang mengandung garam laut pada konsentrasi sekitar 12-30 ppt. Sifat-sifat oseanografi, seperti sifat kimia-fisika air dan substrat, macamnya substrat serta dinamika atau pergerakan air, merupakan faktor-faktor yang sangat menentukan pertumbuhan Gracilaria (Angkasa et al. 2011).
Gracilaria membutuhkan substrat sebagai tempat menempel agar tetap pada tempatnya dan membutuhkan sinar matahari untuk proses fotosintesisis. Gracilaria umumnya tumbuh lebih baik di tempat yang dangkal daripada di tempat dalam. Substrat tempat melekat dapat berupa batu, pasir, lumpur, dan lain-lain. Kebanyakan lebih menyukai intensitas cahaya matahari yang tinggi. Suhu merupakan faktor penting untuk pembiakan dan pertumbuhan. Suhu optimum untuk pertumbuhan
adalah antara 20-28oC dan tumbuh pada kisaran kadar garam yang tinggi. Dalam keadaan basah, dapat
bertahan hidup di atas permukaan air (exposed) selama satu hari (Aslan 1991).
Persentase kandungan agar-agar pada Gracilaria berbeda-beda menurut jenis dan lokasi pertumbuhannya, serta tergantung pada umur, bibit, lingkungan, metode budidaya, panen dan cara penanganan primer, sehingga mempunyai tingkat mutu dan harga yang berbeda-beda pula. Umumnya kandungan agar-agar Gracilaria berkisar antara 16-45% (Kadi dan Atmadja 1988).
Komposisi kimia rumput laut bervariasi tergantung pada jenis spesies, tempat tumbuh dan musim (Winarno 1990). Beberapa komponen-komponen utama yang terdapat dalam makroalga laut adalah karbohidrat (gula atau vegetable gum), protein, lemak, dan abu yang sebagian besar merupakan senyawa-senyawa garam natrium dan kalium. Rumput laut juga mengandung vitamin, seperti vitamin
A (β-karoten), B1, B2, B6, B12, dan vitamin C serta mengandung mineral seperti kalium, kalsium, fosfor, natrium, zat besi, dan iodium (Anggadiredja et al. 2006). Komposisi kimia dari rumput laut kering dapat dilihat pada Tabel 1, sedangkan komposisi kimia Gracilaria dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 1. Kandungan kimia rumput laut kering
Parameter Kandungan (per 100 g bahan)
Karbohidrat (g) 83,5 Protein (g) 1,3 Lemak (g) 1,2 Serat (g) 2,7 Abu (g) 4,0 Kalsium (mg) 756,0 Besi (mg) 7,8 Fosfor (mg) 18,0 Natrium (mg) 115,0 Kalium (mg) 107,0 Thiamin (mg) 0,01 Riboflavin (mg) 0,22 Niasin (mg) 0,20
Sumber : FAO (1972) dalam Fitri (1992) Tabel 2. Komposisi kimia Gracilaria sp.
Parameter Kandungan (%) Gracilaria spa Gracilaria spb Kadar air 19,01 14,55-24,09 Protein 4,17c 3,05-4,05 Karbohidrat 42,49 - Lemak 9,54 0,11-0,37 Serat kasar 10,51 - Abu 14,18 7,64-13,75 Agar-agar - 74,36-97,55
Sumber : aSoegiarto et al. (1978), bSusanto et al. (1978), c6,25 x total N
2.2
Agar-Agar
Agar-agar adalah produk ekstraksi rumput laut merah (agarophyte) (Winarno, 1990). Agar- agar disebut sebagai gelosa atau gelosa bersulfat dengan rumus molekul C6H10O5 atau (C6H10O5)n
H2SO4. Selain mengandung polisakarida sebagai senyawa utama, agar-agar juga mengandung kalsium
dan mineral lainnya (Angka dan Suhartono 2000). Menurut Chapman dan Chapman (1980), agarophyte yang paling penting adalah jenis Gelidium sp, Gracilaria sp, Pterocladia sp, Acanthopeltis japonica dan Ahnfeltis plicata. Agar-agar merupakan kompleks polisakarida linier yang mempunyai berat molekul 120.000, tersusun dari beberapa jenis polisakarida, antara lain: 3,6-anhidro Lgalaktosa, D-galaktopiranosa dan sejumlah kecil metil D-galaktosa.
Agar-agar adalah produk kering tidak berbentuk (amorphous), mempunyai sifat seperti gelatin. Alga laut makro kelompok agarophyte molekul agar-agar terdiri dari rantai linier galaktan. Galaktan adalah polimer dari galaktosa. Dalam menyusun senyawa agar-agar, galaktan dapat berupa rantai linier yang netral maupun sudah berasosiasi dengan metil atau asam sulfat. Galaktan yang sebagian monomer galaktosanya membentuk ester dengan metil disebut agarosa sedangkan galaktan yang tersesterkan dengan asam sulfat disebut agaropektin.
Agar-agar yang diperdagangkan di pasaran umumnya dijual dalam bentuk kering dengan deskripsi sebagai berikut : warnanya putih sampai kuning pucat, berbau khas agar-agar, serta dikemas dalam bentuk tepung, batangan, serpihan, butiran atau lembaran seperti kertas. Agar-agar yang diperdagangkan terdapat dalam berbagai bentuk, seperti dalam bentuk granula, bubuk, batang kuning pucat dan tidak berbau. Di Indonesia standar mutu agar-agar sudah dicantumkan dalam Standar Industri Indonesia (SII) pada Tabel 3. Spesifikasi fisik agar-agar juga dideskripsikan dalam ”Food Chemical Codex” (1981) yang meliputi kandungan arsen, kadar abu tidak larut asam, kadar abu total, gelatin, logam berat, bahan asing tidak larut, timah, susut pengeringan, pati dan penyerapan air. Persyaratan spesifikasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Standar Mutu Agar-Agar
Spesifikasi Persyaratan
SII(a) FCC(b)
Kadar air maks. (%) 15 – 21 -
Kadar abu maks. (%) 4 6.5
Abu tak larut asam maks. (%) - 0.3
Gelatin - Negatif
Pati - Negatif
Karbohidrat (galaktosa) (%) 30 -
Logam berat maks. (ppm) Negatif 10
Arsen maks. (ppm) Negatif 3
Bahan asing tidak larut maks. (%) - 1
Timah maks. (ppm) - 10
Susut pengeringan maks. (%) - 20
Penyerapan air - Negatif
Zat warna tambahan Yang diizinkan untuk
makanan dan minuman -
Sumber : (a) Departemen Perindustrian (1978) (b) Food Chemical Codex III (1981)
Agar-agar yang diekspor dari Jepang juga memasukkan parameter lain selain yang dideskripsikan oleh SII dan FCC sebagai penentu mutunya. Parameter tersebut adalah warna, keseragaman, dan kekuatan gel. Tabel 4 menunjukkan standar mutu salah satu tingkat mutu agar-agar ekspor Jepang.
Tabel 4. Standar Mutu Salah Satu Jenis Agar-Agar di Jepang
Spesifikasi Tingkat mutu
Superior No.1 No.2 No.3
Warna Putih Putih kekuningan Putih kekuningan Kuning cokelat
Keseragaman Seragam mutu
dan ukuran
Seragam mutu
dan ukuran Kurang seragam Tidak seragam
Kekuatan gel (g/cm2) >600 >350 >250 >150 Kadar air (%) < 22 < 22 < 22 < 22 Protein (%) < 0.5 < 1.5 < 2.0 < 3.0 Abu (%) < 4.0 < 4.0 < 4.0 < 4.0 Bahan tidak meleleh pada air mendidih
< 0.5 < 2.0 < 3.0 < 4.0
Sumber : Okazaki (1971)
2.2.1 Struktur Kimia Agar-Agar
Agar-agar merupakan salah satu dari gum polisakarida yang telah lama dikenal dan merupakan koloid hidrofilik yang diekstrak dari alga laut tertentu dari kelas Rhodophyceae (Peterson dan Johnson 1978). Struktur agar-agar terdiri atas dua komponen utama, yaitu agarosa dan agaropektin dalam jumlah yang bervariasi (Glicksman 1983). Unit gula dasar penyusun agar-agar dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Unit Gula Penyusun Agar-Agar
Agar Unit Gula Penyusun
Agarosa D-galaktosa L-galaktosa 3,6-anhidrogalaktosa D-xilosa Agaropektin D-galaktosa L-galaktosa 3,6-anhidrogalaktosa D-xilosa Galaktosa sulfat Asam piruvat Sumber : Glicksman (1983)
Agarosa merupakan komponen pembentuk gel yang netral dan tidak mengandung sulfat (Furia 1975). Agarosa bersifat netral yang merupakan pengulangan dari unit-unit agarobiosa. Agarobiosa sebagai gel esensial, merupakan fraksi dari agar yang mempunyai bobot molekul lebih dari 10.000
Dalton bahkan lebih dari 150.000 Dalton dengan kandungan sulfat yang rendah ≤ 0.5% (Armisen et
al. 2000). Agarosa merupakan suatu komponen agar yang responsif terhadap pembentukan gel. Agarosa bersifat netral yang terdiri dari susunan unit dasar berulang dari agarobiosa disakarida yang disusun oleh rantai 1,4 dan 3,6 –amhidro-L-galaktosa dan 1,3-D-galaktosa. Agarosa juga mengandung metil-D-galaktosa dalam bentuk 6-O-metil-D-galaktosa yang jumlahnya berkisar antara 1-20% atau 4-
o-metil-galaktosa, semuanya tergantung pada spesies alga merah itu sendiri (Glicksman 1983). Adapun
Agaropektin merupakan suatu polisakarida sulfat yang tersusun dari agarosa dengan variasi ester asam sulfat; asam D-glukoronat dan sejumlah kecil asam piruvat. Kandungan sulfat bervariasi pada setiap jenis rumput laut dan biasanya sekitar 5-10% (Peterson dan Johnson 1978). Agaropektin sisa dari agarobiosa mempunyai bobot molekul < 20.000 Dalton (14.000 Dalton) dengan komponen sulfat yang lebih besar 5-8% (Armisen et al. 2000). Struktur molekul agar-agar dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Molekul Agar (Phillip 2000)
2.2.2 Pembentukan Gel Agar-Agar
Sifat gel agar-agar dipengaruhi oleh suhu, konsentrasi, pH, kandungan gula, dan ester sulfat (Selby dan Wynne 1973). Penurunan pH akan menyebabkan kekuatan gel semakin berkurang (Glicksman 1983). Semakin tinggi kandungan gula akan menyebabkan gel menjadi keras dengan kohesifitas tekstur yang yang lebih rendah (Glicksman 1983). Peningkatan kandungan sulfat dalam agar-agar akan mengurangi kekuatan gelnya (Chapman dan Chapman 1980).
Menurut Glicksman (1983), peningkatan kekuatan gel dapat dihubungkan dengan peningkatan kadar agarosa atau penurunan kadar sulfat serta peningkatan kadar 3.6-anhydro-L-galaktosa. Karakteristik pembentukan gel agar-agar disebabkan oleh tiga buah atom H pada residu 3.6-anhydro- L-galaktosa yang memaksa molekul-molekul untuk membentuk struktur ”heliks”. Interaksi antar struktur heliks menyebabkan terbentuknya gel. Penggantian senyawa 3.6-anhydro-L-galaktosa oleh L- galaktosa sulfat menyebabkan kekacauan dalam struktur heliks dan dalam keadaan seperti ini kekuatan gel yang terendah terbentuk. Kekuatan gel yang lebih tinggi akan diperoleh bila grup sulfat dikonversi menjadi senyawa 3.6-anhydro-L-galaktosa, perlakuan alkali dapat mempercepat konversi senyawa tersebut diatas.
Gel agar-agar bersifat reversibel terhadap suhu, dimana pada suhu di atas titik leleh fase gel akan berubah menjadi fasa sol dan sebaliknya. Tetapi fasa transisi dari gel ke sol atau dari sol ke gel tidak berada pada suhu yang sama. Suhu pembentukan gel (gelling point) berada jauh di bawah suhu saat gel meleleh (melting point). Perbedaan yang jauh anatara suhu leleh dan suhu pembentukan gel disebut dengan gejala histeresis (Glicksman 1983). Daya gelasi agar-agar juga tergantung pada cara produksi, jenis algae, kandungan sulfat dan perbandingan agarosa terhadap agaropektin. Agar-agar
yang berasal dari rumput laut Gracilaria mempunyai kekuatan gel yang lebih rendah dari Gelidium
(Chapman 1970).
Agar-agar tidak larut dalam air dingin, tetapi larut dalam air panas. Pada suhu 32-39°C terbentuk gel dan tidak meleleh dibawah suhu 35°C (Soegiarto et al. 1978). Agar-agar dengan kemurnian tinggi tidak larut pada suhu 25°C, larut dalam air panas, etanol amida dan formalin. Gel agar-agar dapat dibentuk dalam larutan yang sangat encer yang mengandung fraksi 1% agar-agar. Karakteristik gel agar-agar bersifat rigid, rapuh, mudah dibentuk dan memiliki titik leleh tertentu.
Kekuatan gel agar-agar sangat tergantung pada perbandingan kandungan agarosa terhadap agaropektin, gel yang terbentuk akan semakin kuat (Winarno 1990).
Gel agar-agar bersifat thermoreversible, yaitu pada suhu diatas titik leleh fase gel akan berubah menjadi fase sol dan sebaliknya, tetapi fase transisi tidak terjadi pada suhu yang sama. Gel agar-agar bersifat cukup stabil. Gel yang dibuat dari agar-agar dengan kekuatan gel yang tinggi dapat memiliki kestabilan yang sama dengan agar-agar kering jika disterilisasi dan disimpan secara hermatis. Gel agar-agar lebih stabil dibandingkan gel dari koloid alami lain karena hanya ada sedikit mikroorganisme dan enzim yang dapat mendegradasinya (Selby dan Wynne 1973).