Transfer energi pada ekstraksi konvensional tidak terjadi secara langsung, diawali dengan pemanasan pada dinding gelas, pelarut, selanjut-nya pada materia l. Sedangkan pada pemanasan mikrogelo mbang, pemanasan terjadi me lalu i interaksi langsung antara materia l dengan mikro-gelombang. Hal tersebut mengakibatkan transfer energi berlangsung lebih cepat, dan berpotensi men ingkatkan kualitas produk. Sela in pengaruh dari proses pemanasan, terdapat faktor la in yang me mengaruhi hasil rendemen ka raginan, misal-nya waktu, bamisal-nyakmisal-nya sampel, dan kondisi sampel.
Perbedaan rendemen dari dua metode yang dila kukan diduga dipengaruhi oleh penggunaan pelarut alkali. Menurut Towle (1973) la rutan alka li me mpunyai dua fungsi yaitu me mbantu ekstraksi polisakarida dari ru mput laut dan berfungsi me mpercepat pe mutusan gugus 6-sulfat me mbentuk 3,6-anhidro-D-ga laktosa yang menyebabkan berubahnya struktur mu karag inan men jadi kappa ka ragianan.
Hasil penelit ian menunjukkan bahwa ekstrak-si karag inan menggunakan pelarut KOH berpe-ngaruh terhadap kenaikan rendemen dan mutu karaginan yang dihasilkan. Ha l in i terlihat dari sampel yang die kstraksi menggunakan pelarut KOH menghasilkan rende men yang lebih tinggi dibandingkan dengan sampel yang die kstraksi pelarut Na OH. Ha l ini disebabkan ka rena kappa karaginan leb ih sensitif terhadap ion kaliu m dibandingkan ion natriu m.
Perendaman bertujuan me mbuka dind ing rumput laut, sehingga me mudahkan e kstraksi karaginan. Ga mbar 5 dan 6, menunju kkan sam-pel yang direnda m larutan a lka li dan die kstraksi dengan air menghasilkan rende men yang lebih tinggi dibandingkan sampe l yang direnda m dengan air dan diekstraksi larutan alka li. Hal in i disebabkan karena a ir me miliki konstanta diele ktrik yang tinggi (78.3 έ) yang dapat me mengaruhi ke ma mpuan pelarut untuk menye-rap energi untuk mengubahnya menjadi panas. Berdasarkan penelit ian Distantina et al. (2009) menyebutkan bahwa e kstraksi menggunakan larutan alka li akan men ingkatkan sifat gel, tetapi tidak menunjukkan kecenderungan men ingkat-kan rende men.
Sela in pengaruh alka li, perbedaan rendemen karaginan juga d ipengaruhi la ma dan suhu ekstraksi. Se ma kin la ma proses ekstraksi dan semakin tinggi suhu ekstraksi akan men ingkat-kan rende men karaginan. Ha l ini disebabingkat-kan karena sema kin la ma ru mput laut kontak dengan panas maupun dengan larutan pengekstrak, ma ka semakin banyak karaginan yang terlepas dari dinding sel dan menyebabkan rendemen kara -ginan semakin tinggi.
Daya dan waktu merupakan dua faktor yang saling me mengaruhi dala m metode ekstraksi mikrogelo mbang. Dari beberapa variasi daya dan waktu yang digunakan, terlihat bahwa perbedaan daya dan waktu yang digunakan tidak me m-berikan pengaruh yang terlalu besar. Hal in i terlihat adanya perbedaan hasil rendemen yang dihasilkan. Sa mpe l yang diekstraksi dengan air menghasilkan rende men optimu m pada tingkat daya medium (± 480 watt) sela ma 25 men it, sedangkan sampel yang diekstraksi dengan menggunakan alka li menghasilkan rendemen optimu m pada tingkat daya medium high (± 640 watt) dengan waktu ekstraksi sela ma 25 menit.
Se makin la ma ekstraksi maka rende men yang diperoleh cenderung meningkat, tetapi menurun ke mbali ket ika ekstraksi dilaku kan sela ma 30 men it. Se ma kin la ma waktu ekstraksi, maka se-ma kin banyak juga gugus sulfat yang terikat oleh pelarut alkali, sehingga 3,6-anhidro-D-ga laktosa yang terbentuk semakin banyak
.
3,6-anhid ro-D-galaktosa yang bersifat hidrofobik akan mening-katkan pe mbentukkan he liks ganda sehingga terbentuk gel yang tinggi (Suryaningrum 1988). Pe mbentukkan gel ini dapat menyebabkan proses penyaringan terhambat yang berakibat pada me -nurunnya rendemen ka raginan yang dihasilkan.Viskositas
Viskositas adalah daya aliran mo leku l da la m sistem la rutan. Pengujian viskositas dila kukan untuk mengetahui tingkat kekentalan la rutan karaginan pada konsentrasi dan suhu tertentu. Viskositas karaginan dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu konsentrasi karaginan, suhu, jenis karaginan, dan bobot mole kul.
Se makin besar konsentrasi karaginan ma ka viskositasnya akan cenderung meningkat. Dala m penelitian ini t idak d ila kukan variasi terhadap konsentrasi sehingga pengaruh tidak dapat dilihat. Perbedaan bobot mole kul dari karag inan juga dapat meningkatkan viskositas karaginan. Sela in itu sema kin besar suhu yang digunakan, ma ka v iskositas akan menurun.
Dilihat dari gra fik data yang diperoleh (ber-dasarkan variasi pelarut: Air-KOH, A ir-Na OH, KOH-A ir, dan Na OH-Air) pada La mpiran 5. Nila i v iskositas yang didapat dengan menggu -nakan metode ekstraksi gelombang mikro me mi-liki kecenderungan yang sama. Rata-rata nila i viskositas tertinggi diperoleh dari ekstraksi pada tingkat daya high (± 800 watt) sela ma 25 menit (Ga mbar 7 (a)). Sedangkan pada ekstraksi menggunakan metode konvensional, nila i v isko-sitas tertinggi diperoleh dari e kstraksi menggu-nakan pelarut a ir yang sebelumnya telah diren-dam dengan larutan alka li KOH 0.2 N dan diekstraksi sela ma 3 ja m (Ga mbar 7 (b)).
(a)
(b)
Ga mbar 7 Gra fik hubungan antara viskositas (cP) dengan waktu (men it) kara -ginan hasil ekstraksi mikro gelo m-bang untuk variasi pela rut Air-KOH (a) dan metode konvensional (b). Nila i v iskositas yang didapat dari kedua metode e kstraksi adalah 31.2–296.1 cP. Nila i viskositas tertinggi dari t iap variasi pelarut menggunakan metode mikrogelo mbang, yaitu 190.9 cP untuk KOH, 139.4 cP untuk Air-NaOH, 229.9 cP untuk KOH-Air, dan 296.1 c P untuk NaOH-Air sedangkan untuk metode kon-vensional, nila i viskositas tertinggi diperoleh sebesar 159.9 c P untuk KOH-Air. Nila i viskositas yang dihasilkan pada penelitian masih me me -nuhi standar s pesifikasi mutu v iskositas kara-ginan yang ditetapkan oleh FAO, minimal 5 cP. Sela in konsentrasi, la ma ekstraksi juga berpe-ngaruh terhadap nilai viskositas yang dihasilkan. Waktu ekstraksi yang pendek akan cenderung menghasilkan larutan ka raginan yang tidak ter -lalu kental dan menyebabkan nila i v iskositas yang didapat rendah. Sampel yang diekstraksi menggunakan mikrogelo mbang sela ma 20 menit me mbe rikan n ilai viskositas yang cenderung lebih rendah dibandingkan dengan sampel yang diekstraksi sela ma 25 dan 30 menit (Ga mba r 7 (a)). Nilai v iskositas tertinggi yang diperoleh dala m penelitian dengan metode mikrogelo m-bang adalah ketika die kstraksi sela ma 25 men it, tetapi ketika wa ktu dita mbahkan ma ka n ilai vis -kositas karaginan cenderung menurun kemba li. Hal in i d iduga karena larutan yang kental akan
menyebabkan penutupan cincin untuk me mben-tuk 3,6-anhidro -D-gala ktosa. Hal ini menyebab-kan pembentukmenyebab-kan c incin polimer tidak berlang-sung optima l sehingga nilai viskositasnya rendah.
Bobot mole kul berpengaruh terhadap visko -sitas yang dihasilkan. Se ma kin besar bobot mo leku l yang d imiliki o leh suatu senyawa, ma ka akan cenderung men ingkatkan n ila i viskositas -nya. Kappa karaginan me miliki bobot mo leku l rata-rata sebesar 2×107 g/ mo l. KOH dan Na OH akan mengkatalisis gugus sulfat yang terdapat pada karaginan me mbentuk K2SO4 dan Na2SO4 yang larut dalam air, hal inilah yang dapat menyebabkan bobot mole kul karag inan menjad i berkurang sehingga cenderung menghasilkan viskositas yang rendah.
Kappa ka raginan dala m bentuk gara m potasium leb ih sulit larut da la m air dingin dan diperlukan panas untuk mengubahnya menjadi larutan, sedangkan dalam bentuk garam sodium lebih mudah larut. Oleh ka rena itu, pengukuran viskositas ini dila kukan pada suhu 75 ºC. K2SO4 (ke larutan dala m a ir 111 g/ L pada suhu 20 ºC) akan cenderung lebih sukar larut dibandingkan dengan Na2SO4 (kela rutan dala m a ir 200 g/ L pada suhu 20 ºC), hal ini yang diduga menye-babkan sampel yang diberi perlakuan NaOH menghasilkan nila i viskositas yang cenderung lebih besar d ibandingkan dengan sampel yang diberi perla kuan dengan KOH.
Kekuatan Gel
Kekuatan gel me rupakan salah satu sifat fisik yang penting untuk menentukan perla kuan ter-baik dala m proses ekstraksi tepung karaginan. Sifat penting ini ada lah ke ma mpuan karag inan dala m me mbentuk gel yang bersifat reversible. Ke ma mpuan inilah yang menyebabkan tepung karaginan sangat luas penggunaannya, baik dala m bidang pangan maupun farmasi. Dari dua metode e kstraksi yang dila kukan, dipilih 5 sampel berdasarkan nilai viskositas yang paling tinggi untuk dila kukan pengukuran kekuatan gel. Data hasil pengukuran kekuatan gel dapat dilihat pada Tabel 2 d ibawah in i.
Hasil pengukuran ke kuatan gel yang didapat dala m penelitian berkisar 229.65–684.15 g/c m2. Nila i ke kuatan gel tertinggi diperoleh dari sam-pel yang die kstraksi dengan larutan KOH 0.2 N yang sebelumnya telah direnda m dengan air d an diekstraksi sela ma 3 ja m menggunakan metode ekstraksi mikrogelo mbang. Sedangkan nila i kekuatan gel terendah diperoleh dari sampel yang diekstraksi dengan NaOH 0.2 N dan direndam dengan air ke mudian diesktra ksi pada tingkat daya high selama 25 men it menggunakan metode ekstraksi mikrogelo mbang.
Sa mpel terbaik sela in dilihat dari n ila i ke ku-atan gel (g/cm2), dapat dilihat juga dari jara k yang ditempuh oleh probe untuk menekan ge l sampai te rjad i penetrasi. Hasil pengukuran terli-hat bahwa sampel Air-KOH me miliki n ila i ke ku-atan gel yang paling tinggi yaitu 684.15 g/cm2 dengan jarak yang dite mpuh adalah 6. 577 mm. Artinya sampel ini me miliki e lastisitas terbaik diantara sampel yang lain, karena setelah probe
mene kan sejauh 6.577 mm gel baru mengala mi penetrasi/pecah. Se makin besar ja rak yang ditempuh oleh probe untuk menekan gel, ma ka gel sema kin bersifat elastis dan semakin besar juga ke kuatan gel tersebut. Untuk p rofil ka rak-teristik ke kuatan gel kappa ka raginan pada TA.XT Texture Analyzer dapat dilihat pada La mp iran 7.
Sa mpel yang die kstraksi dengan larutan KOH menghasilkan nilai ke kuatan gel yang lebih tinggi dibandingkan dengan sampel yang dieks-traksi dengan Na OH. Ha l in i d isebabkan karena kappa karaginan leb ih sensitif terhadap ion K+ dibandingkan ion Na+. Menurut Vera waty (2008) diantara ion K+, Ca2+, dan Na+, hanya ion K+ yang me mberikan efek signifikan dala m pe mbe-ntukkan gel. Ge l yang mengandung K+ me miliki kekuatan gel yang leb ih tinggi d ibandingkan gel yang mengandung ion Ca2+, ataupun Na+.
KOH dan Na OH merupakan senyawa yang tergolong pada kelo mpok asa m basa keras. K+ me rupakan asam keras dan OH- merupakan basa keras. Asam basa keras adalah asam basa yang elektron va lensinya sukar terpolarisasi atau sifat terpolarisasinya rendah, cenderung mempunyai atom yang kecil, oksidasi tinggi, dan kee le ktro -negatifan tinggi (Pearson 1963). Sifat asam basa keras untuk kation dihubungkan dengan istilah polarizing power cation, yaitu ke ma mpuan suatu kation untuk me mpola risasi anion dala m suatu ikatan. Kation yang me mpunyai polarizing power cation besar cenderung bersifat keras. Sifat polarizing power cation yang besar dimiliki oleh ion-ion loga m dengan ukuran jari-ja ri kecil dan muatan yang besar (Atkins et.al 1990). Dala m ha l in i Na+ merupakan kat ion yang bersifat lebih ke ras dibandingkan dengan K+,
karena me miliki jari-ja ri ato m yang lebih kecil yaitu 1.90 dan gaya tarik inti terhadap elektron semakin besar.
Ion K+ me miliki ja ri-jari yang lebih besar, yaitu 2.35, sehingga gaya tarik inti terhadap elektron sema kin kecil yang mengakibatkan ion K+ lebih mudah melepaskan elekt ron. Se makin mudah me lepaskan ele ktron, maka suatu ion akan bersifat lebih rea ktif atau lebih mudah bereaksi. Ion K+ yang berasal dari pela rut KOH akan cende-rung lebih mudah bereaksi dengan anion sulfat (OSO3-). Oleh karena itu adanya penambahan KOH pada kappa ka raginan akan lebih mudah me mbantu pe mutusan ikatan gugus 6-sulfat untuk me mbentuk 3,6-anhidro-D-ga lak-tosa yang akan me mengaruhi kenaikan ke kuatan gel kappa ka raginan.
Gara m KCl merupakan gara m yang banyak digunakan untuk me mbantu proses pembentukan gel karag inan. Pena mbahan garam KCl sampa i batas tertentu akan cenderung meningkatkan kekuatan gel kappa ka raginan, na mun demikian pema kaiannya harus dibatasi karena akan men imbulkan rasa pahit pada produk yang dihasilkan dan konsentrasi KCl yang digunakan pada pengukuran ialah 1.6% (FM C Corp. 1997). Dengan adanya ion K+ yang berasal dari KCl akan me mbantu pembentukkan heliks ganda dan pembentukkan agregat antar heliks me mbentuk struktur 3 dimensi yang menyebabkan pemben -tukkan gel. Ga mbar 8 me rupakan me kanis me penambahan ion K+ pada mole kul karaginan baik yang berasal dari pelarut KOH maupun penam-bahan KCl dala m pengujian ke kuatan gel.
Ga mbar 8 Mekanis me pena mbahan ion K+ pada mo leku l karaginan (Bubnis 2000). Adanya gugus sulfat me mbuat kappa kara -ginan menjadi bersifat an ionik (be rmuatan negatif). Pena mbahan kation dapat me mbantu
pembentukan gel karaginan. Pena mbahan Ion kaliu m (K+) dari la rutan KOH yang digunakan pada proses ekstraksi akan menetralkan muatan negatif dari karaginan dengan cara berikatan dengan gugus sulfat (OSO3-) me mbentuk gara m
sulfat yang larut dalam a ir. Eliminasi atau pemotongan gugus sulfat ini akan meningkatkan ju mlah 3,6-anhidro-D-gala ktosa yang bersifat hidrofobik sehingga meningkatkan pe mbentukan heliks ganda yang lebih teratur dan men ingkat-kan gel ka raginan yang dihasilingkat-kan.
Gara m sulfat berpengaruh terhadap kekuatan gel. Adanya sulfat yang terkandung dalam kappa karaginan a kan menurunkan n ila i ke kuatan gel. Dari Ga mbar 9 yang me mperlihatkan perbandi-ngan antara viskositas dan kekuatan gel, terlihat bahwa viskositas sampel yang die kstraksi dengan KOH me mberikan nilai viskositas yang cenderung lebih rendah dibandingkan dengan sampel yang diekstraksi dengan NaOH, tetapi nila i ke kuatan gelnya cenderung lebih tinggi dibandingkan sampel yang die kstraksi dengan NaOH.
Ga mbar 9 Grafik perbandingan antara nila i viskositas (cP) dan ke kuatan gel gel (g/cm2) karaginan dari dua metode ekstraksi.
Hasil tersebut dapat disimpulkan, bahwa viskositas karaginan yang rendah akan cende-rung menghasilkan nila i kekuatan gel yang tinggi. Ha l in i sesuai dengan pernyataan Moirano (1977) bahwa pe mbentukan gel d ipengaruhi oleh ju mlah 3,6-anhidro-D-ga laktosa, sema kin kecil nila i viskositasnya, menghasilkan konsistens i gel yang semakin men ingkat.
Se makin banyak gugus ester sulfat yang terikat dengan ion ka liu m dan terlepas dari rantai polimer karag inan me mbentuk K2SO4, ma ka viskositas karaginan akan menurun, tetapi 3,6 -anhidro-D-galaktosa semakin banyak terbentuk yang menyebabkan peningkatan kekuatan gel karaginan. Ha l ini diperkuat dengan pernyataan Winarno (1996) yang menyatakan bahwa dengan men ingkatnya kandungan unit
3,6-anhidro-D-galaktosa akan menyebabkan peningkatan sensi-tivitas terhadap ion ka liu m yang pada akhirnya dapat meningkatkan kekuatan gel karag inan.
Kappa karag inan bersifat kurang hidrofilik karena mengandung lebih banyak gugus 3,6-anhidro-D-galaktosa yang menyebabkan sifat anhidrofilik dan meningkat kan pembentukkan heliks ganda sehingga terbentuk gel yang tinggi. Na mun berdasarkan hasil yang dipero leh, terlihat kekuatan gel yang didapat dala m penelitian in i me miliki n ila i yang lebih rendah jika diban-dingkan dengan nilai kekuatan gel yang diperoleh dari sampe l ru mput laut yang masih segar yaitu dapat mencapai 909,92–1564,91 g/cm2 yang dila kukan oleh Bas mal et al. (2003). Hal ini menunjukkan penambahan bahan kimia pada rumput laut yang bertujuan memucatkan akan menurunkan sifat ge l karag inan yang dihasilkan, meskipun karag inan yang dihasilkan lebih putih dibandingkan ru mput laut segar.
Perbedaan sifat gel ini diduga akibat adanya ion Ca2+ yang berasal dari bahan pe mucat kaporit
(Ca (OCl)2) yang digunakan. Kappa karag inan akan cenderung membentuk gel yang kuat dengan adanya ion K+ sedangkan adanya Ion Ca2+ cenderung meningkatkan ke kuatan gel iota karaginan. Akibat adanya ion Ca2+ pada sampel kappa karaginan, gara m KCl yang ditambahkan ketika dilaku kan pengujian kekuatan gel tidak me mbe rikan pengaruh yang besar untuk mening-katkan kekuatan gel kappa karaginan. Distiantina et al. (2009), menyebutkan bahwa rumput laut yang telah dipucatkan me mberikan sifat gel yang sangat berbeda dengan rumput laut segar. Sela in itu, adanya proses pemucatan akan mengurangi bobot mole kul dari ka raginan, sehingga berpe-ngaruh terhadap nila i viskositas dan kekuatan gelnya.
Identi fikasi Gugus Fungsi
Identifikasi dengan menggunakan FTIR bertujuan menunjukkan gugus -gugus fungsi yang terdapat pada semua sampel ka raginan. Pencoco-kan hasil FTIR antara ka raginan hasil percobaan dan karaginan standar dari literatur d ila kukan dengan melihat puncak-puncak yang diperoleh. Bila puncak-puncak yang terdapat pada FTIR dari literatur mirip dengan FTIR karag inan dari percobaan (dalam a rti mene mpati bilangan gelombang yang hamp ir sama ), berarti produk yang dihasilkan sa ma dengan hasil dari literatur. Perbedaan kappa ka raginan dengan jenis kappa yang lain dapat dilihat dari mono mer -monome r penyusunnya, dimana kappa karaginan terd iri dari D-gala ktosa-4-sulfat dan 3,6-anhid ro-D-galaktosa.
Menurut Towle (1973) serapan pada bilangan gelombang 840– 850 c m-1 menunjukkan adanya
gugus D-galaktosa-4-sulfat sedangkan serapan pada bilangan gelombang 928–935 c m-1 menun-jukkan adanya gugus 3,6-anhidro-D-gala ktosa. Hal in i sesuai dengan spektrum yang didapatkan Pereira (2001) yang disajikan pada Ga mbar 10. Bilangan gelo mbang 1220–1260 c m-1 menunjuk-kan gugus ester sulfat, dan pada bilangan gelombang 1010–1080 c m-1 menunjukkan ikatan glikosidik (Glic ksman 1983).
Ga mbar 10 FT-Ra man (a) dan FTIR (b) spek- trum ko mersial kappa ka raginan, FT-Ra man (c) danFTIR (d) sampe l rumput laut Kappaphycus alvarezii. (Pere ira 2001).
Dari hasil FTIR ka raginan hasil percobaan, 90% dari keseluruhan sampel menunjukkan adanya gugus ester sulfat (O=S=O) pada bilangan gelombang 1257.59 c m-1, D-gala ktosa-4-sulfat b ilangan gelo mbang 848.68 c m-1, sedangkan 3,6-anhidro-D-gala ktosa teridenti-fikasi pada b ilangan gelo mbang 929.96 c m-1 (Ga mbar 11). Ha l in i menunjukkan bahwa produk yang dihasilkan dari percobaan adalah terbukti kappa karaginan, karena puncak-puncak tertinggi dihasilkan terdapat pada bilangan gelombang yang sama. Berikut me rupakan salah satu spektrum FTIR dari sa mpel karag inan hasil percobaan. Spektru m keseluruhan sampel dapat dilihat pada La mp iran 8.
Ga mbar 11 Spekt ru m FTIR Ka raginan hasil percobaan
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan hasil percobaan terlihat bahwa metode konvensional menghasilkan rendemen yang paling tinggi, na mun tida k menja min sampel dengan kua litas yang baik. Sa mpel yang me mbe rikan kualitas baik d iperoleh dari sampe l yang diekstraksi menggunakan metode mikro-gelombang. Ha l ini terlihat dari nilai ke kuatan gel tertinggi yang diperoleh yaitu sebesar 684.15 g/cm2. Ru mput laut yang telah mengala mi pemucatan me mbe rikan nilai ke kuatan gel yang lebih rendah dibandingkan dengan rumput laut segar. Kondisi optimu m yang diperoleh adalah sampel yang direnda m dengan air dan die kstraksi menggunakan larutan KOH 0.2 N menggunakan metode mikrogelo mbang pada tingkat high dengan daya ± 800 watt sela ma 25 menit.
Saran
Saran yang dapat saya sampaikan setelah me la kukan penelit ian in i adalah mela kukan variasi konsentrasi pelarut alka li untuk me lihat pengaruh konsentrasi terhadap mutu karaginan apabila dilaku kan menggunakan metode eks-traksi mikrogelo mbang.
DAFTAR PUSTAKA
Angka SL, Suhartono TS. 2000. Bioteknologi Hasil Laut. Bogor: Pusat Kajian Su mber Daya Pesisir dan Lautan. Institut Pertanian Bogor.
Armstrong, Stephanye D. 1999. Mic rowave-assisted extraction for the isolation of trace systemic fungicides fro m woody plant materia l. [disertasi]. Virgin ia: Virg inia Polytechnic Institute and State University. Atkins PW. 1990. Kimia Fisik a Jilid II Ed 4.
Kartohadiprojo II, penerje mah, Jaka rta: Erlangga. Te rje mahan dari: Physical Chemistry.
Atmaja WS, A Kad i, Satari, R Sulistijo. 1996. Pengenalan Jenis-Jenis Rumput Laut Indonesia. Jakarta: Puslitbang Oseanologi-LIPI. hlm 147– 151
Basmal J, Syarifudin, Ma’aruf WF. 2003.
Pengaruh konsentrasi larutan potasium hidroksida terhadap mutu kappa karag inan yang diekstraksi dari Eucheuma cottonii. J PPI 9:95–103.
