Sintesis dan Karakterisasi Film Galaktomanan Ikat Silang Glutaraldehida Melalui Reaksi Kondensasi dari Galaktomanan Kolang-Kaling (Arenga pinnata)

Teks penuh

(1)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kolang-kaling

Aren termasuk suku arecaceae (pinang-pinangan) merupakan tumbuhan biji tertutup (angiospermae) yaitu biji buahnya terbungkus daging buah. Tanaman aren banyak terdapat mulai dari pantai timur India sampai ke Asia Tenggara. Di Indonesia tanaman ini banyak terdapat hampir di seluruh wilayah nusantara. Tanaman atau pohon aren hampir mirip dengan pohon kelapa (Cocos nucifera). Perbedaannya, jika pohon kelapa itu batang pohonnya bersih (pelepah daun dan tapasnya mudah di ambil), maka batang aren itu sangat kotor karena batangnya terbalut ijuk yang warnanya hitam dan sangat kuat sehingga pelepah daun yang sudah tua pun sulit di ambil atau dilepas dari batangnya. Karena kondisi tersebut maka batang pohon aren ditumbuhi banyak tanaman jenis paku-pakuan (paku epifit) (Sunanto, 1993). Adapun sistematika tanaman aren adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida

Ordo : Arecales

Famili : Areacaceae Genus : Arenga Spesies : A. pinnata

Buah aren berbentuk bulat berdiameter 4-5 cm yang didalamnya berisi 3 buah.

biji, masing-masing terbentuk seperti satu suing bawang putih. Bagian-bagian dari buah aren terdiri dari:

(2)

2. Daging buah, berwarna putih kekuning-kuningan

3. Kulit biji berwarna kuning dan tipis pada waktu masih muda dan berwarna hitam setelah buah masak

4. Endosperm berbentuk lonjong, agak pipih, berwarna putih agak bening dan lunak pada waktu buah masih muda dan berwarna putih, padat, atau agak keras, pada waktu buah sudah masak.

Gambar 2.1 pohon aren Gambar 2.2 kolang-kaling Buah aren yang masih muda besifat keras dan melekat sangat erat pada untaian buah, sedangkan buah yang sudah masak daging buahnya agak lunak. Daging buah aren yang masih muda mengandung lendir yang sangat gatal jika mengenai kulit karena lendir tersebut menganduk asam oksalat. Buah yang setengah masak dapat dibuat kolang-kaling.Kolang- kaling merupakan endosperm biji buah aren yang berumur setengah masak setelah melalui proses pengolahan. Setelah diolah menjadi kolang- kaling, maka benda ini akan menjadi lunak, kenyal, dan berwarna putih agak bening (Sunanto, 1993).

(3)

Analisis terhadap kolang-kaling memperlihatkan komposisi kimia yang dikandung berdasarkan berat keringnya adalah 5,2% protein, 0,4% lemak, 2,5% abu, 39% serat kasar dan 52,9% karbohidrat (Nisa, 1996). Kolang-kaling memiliki kadar air yang sangat tinggi, hingga mencapai 93,8% dalam setiap 100 gram-nya. Kolang-kaling juga mengandung protein dan karbohidrat serta serat kasar. Selain memiliki rasa yang menyegarkan, mengkonsumsi kolang-kaling juga membantu memperlancar kerja saluran cerna manusia. Kandungan karbohidrat yang dimiliki kolang-kaling dapat memberikan rasa kenyang bagi orang yang mengkonsumsinya, selain itu juga menghentikan nafsu makan dan mengakibatkan konsumsi makanan jadi menurun, sehingga cocok digunakan sebagai makanan diet (Orwa et al.,2009).

2.2 Polisakarida

Polisakarida adalah senyawa yang mana molekul-molekulnya mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glikosida (Fessenden, 1986). Polisakarida semakin banyak diperhatikan untuk keperluan dalam industri makanan, farmasi dan kosmetik. Secara konvensional digunakan sebagai pengental dan pembuat gel. Karena struktur polihidroksi (poliol), maka bahan ini mudah terdegradasi oleh bakteri. Karena itu perlu modifikasi dari struktur sehingga dihasilkan suatu derivat yang dimungkinkan dengan mengurangi jumlah OH dari poliol dengan gugus organik (Kok et al., 1999).

(4)

2.2.1 Mannan

Manan merupakan polisakarida yang banyak ditemukan di alam serta sumber yang murah untuk produksi manosa dan monooligosakarida. Manan dengan komponen utama D-manosa merupakan bahan penting dalam industri pangan dan pakan. Manan merupakan komponen utama penyusun hemiselulosa yang dapat diklasifikasi menjadi 4 subfamili, yaitu: manan, glukomanan, galaktomanan dan galaktoglukomanan. Masing-masing polisakarida tersebut tersusun atas ikatan β -1-4 yang terdiri dari manosa atau kombinasi glukosa dan galaktosa. Manan dapat dihidrolisis menjadi manosa maupun monooligosakarida. Senyawa manan merupakan komponen utama dari endosperma kelapa sawit, kelapa, Locust bean gum (Ceratonia siliqua) biji kopi, akar konjac (Amorphophallus konjac) (Sigres dan Sutrisno, 2013).

O Gambar 2.3 Manan (Manosa : Manosa)

(5)

O

Gambar 2.5 Galaktomanan (Galaktosa : Manosa)

O

Gambar 2.6 Galaktoglukomanan (Glukosa : Galaktosa : Manosa) (Sigres, 2013)

2.3 Galaktomanan

Galaktomanan merupakan polimer yang mengandung unit manopiranosa dengan ikatan β-(1→4) dan unit galaktopiranosa dengan ikatan �-(1→6). Polimer ini cukup panjang dan dapat meningkatkan viskositas larutan, oleh karena itu biasanya digunakan sebanyak ≤1% pada makanan (Fennema, 1985).

(6)

sebagai pengental dan pembuat gel. Modifikasi galaktomanan menunjukkan peningkatan sifat fisika seperti kelarutannya didalam air, viskositas dan kemurniannya dibanding dengan yang aslinya (Kok et al., 1999).

Galaktomanan pada umumnya terdapat pada bagian endosperm biji-bijian yang termasuk famili Leguminosae, dan juga terdapat pada biji kelapa sawit, kelapa, kapas, alfalfa yang dikenal dengan nama gumlucerne” dan “purplemedic”. Polisakarida ini hampir seluruhnya larut dalam air membentuk larutan kental dan membentuk gel bila ditambahkan garam-anorganik misalnya garam borax, serta membentuk kompleks dengan pereaksi Fehling (Ketaren, 1975). Galaktomanan yang memiliki bentuk cis-hidroksil pada cabang gula, mempunyai afinitas yang lebih tinggi dalam air, dibandingkan selulosa dan pati, yang polimer glukosanya membentuk trans-hidroksil (Mathur, 2012).

Sifat fisikokimia galaktomanan dapat dikarakterisasi dengan menggunakan beberapa peralatan dan teknik yang berbeda. Parameter-parameter yang penting dalam karakterisasi galaktomanan adalah perbandingan mannosa dan galaktosa, rata-rata berat molekul, bentuk struktur, dan viskositas intrinsiknya (Cerqueira,et al, 2009). Galaktomanan yang sangat penting yang dikomersilkan yaitu guar gum (GG) dari Cyamopsis tetragonolobus, Locust bean gum (LBG), dari Ceratonia siliqua, Fenugreek gum dari Trigonella foenum-graecumdimana memiliki perbandingan manosa atau galaktosa 1,8:1, 4:1, dan 1,1:1(Dakia et al., 2008 dan Mathur, 2012).

Kelebihan utama dari galaktomanan ini dibandingkan polisakarida lainnya adalah kemampuannya untuk membentuk larutan yang sangat kental dalam konsentrasi yang rendah dan hanya sedikit dipengaruhi oleh pH, kekuatan ionik dan pemanasan. Viskositas galaktomanan sangat konstan sekali pada kisaran pH 1 – 10,5 yang kemungkinan disebabkan oleh karakter molekulnya yang bersifat netral. Namun demikian apabila galaktomanan akan mengalami degradasi pada kondisi yang sangat asam atau basa pada suhu tinggi (Cerqueira et al., 2009).

(7)

sukar untuk berinteraksi secara intermolekuler (Srivastava dan Kapoor, 2005). Ada berbagai sumber galaktomanan dan berbagai bentuk aplikasi dalam farmasi, seperti tablet atau kapsul, hidrogel, dan film. Selain penggunaan untuk hal sederhana, polisakarida ini berperan dalam modifikasi obat sebagai bahan matriks atau pelapis (Silveira, 2011). Galaktomanan telah banyak diaplikasikan dalam industri makanan, bidang farmasi, kosmetik, penghasil kertas, bahkan sebagai bahan peledak (Torioet al.,2006).

Tabel 2.1 menunjukkan beberapa jenis galaktomanan komersial dari beberapa tanaman dan rasio antara manosa dan galaktosa.

Tabel 2.1 Jenis Galaktomanan Komersial

Galaktomanan Sumber Tanaman Rasio M:G

Guar Gum Guar Plant 2 : 1

Fenugreek Gum Fenugreek Plant 1 : 1

Locust bean gum Carob Tree 4 : 1

Tara gum Tara shrub 3 : 1

Cassia tora gum Cassia tora 5 : 1

Daincha gum Galaktomanan

Sesbania bisipinosa Kolang-kaling

2 : 1 1,3 : 1

(Mathur, 2012; Tarigan, 2012)

(8)

2.4 Ikat Silang

Ikat silang dapat terjadi karena adanya agen pengikat silang. Agen pengikat silang yang umum digunakan adalah epichlorohydrin, acid anhydride dan vinyl acetate (Raina et al., 2005). Sebagai alternatifnya, dibutuhkan agen pengikat silang dari bahan alami. Reaksi ikat silang pada umumnya dipengaruhi oleh jumlah bahan pengikat silang Jika ukuran molekul pengikat silang semakin kecil, maka reaksi ikat silang akan semakin cepat, karena proses difusi dalam larutan semakin mudah. Interaksi antara bagian yang bermuatan positif dari bahan pengikat silang dengan bagian yang bermuatan negatif dari galaktomanan menunjukkan adanya interaksi yang bersifat ionik. Sifat dari hasil ikat silang tersebut tergantung dari sifat pengikat silangnya (Rana et al., 2011)

Raina et al., 2006, menjelaskan keuntungan dari penggunaan metode ikat silangyang dapat menghasilkan suatu pati dengan kemampuan mengembangnya yang kecil dimana hal ini akan memperkuat granula pati dan menjadikan pati lebih tahan terhadap medium asam dan panas sehingga tidak mudah pecah pada saat pemanasan. Selain itu metode ikat silang dapat meningkatkan tekstur, viskositas, kejernihan pasta, kekuatan tarik, dan sifat adhesif pati.

2.5 Galaktomanan Ikat Silang

Modifikasi kimia galaktomanan pada umumnya memiliki tujuan untuk mengurangi sifat mengembangnya (swelling). Modifikasi galaktomanan tersebut, seperti guar gum, dikembangkan dengan mereaksikan guar gum(GG) dengan senyawa pospat, borax, glutaraldehida, dan enzim pendegradasi (Gliko-Kabir et al., 2000).

(9)

Gambar 2.7 Proses isomerisasi glutaraldehida dalam suasana asam dan reaksi antara glutaraldehida dan gugus hidroksil

Film hasil ikat silang dari pengikat silang glutaraldehida dapat di uji dengan cara merendam film hasil ikat silang tersebut dalam larutan sodium bisulfit selama 2 jam untuk mengikat gugus karbonil dari glutaraldehida yang kemungkinan berlebih dan kemudian dicuci dengan air sulingdan dideteksi glutaraldehida dengan spektrofotometri-uv pada 235nm (glutaraldehida polimer) dan 280nm (glutaraldehida monomer) (Kawahara, et al, 1992; Kabir et al.,1998).

Senyawa borax juga dapat digunakan sebagai agen pengikat silang yang mana senyawa ini akan membentuk kompleks dengan galaktomanan (Gambar 2.8). Galaktomanan memiliki gugus hidroksil yang berlimpah dan bersebelahan membentuk posisi cis. Reaksi akan terjadi pada konsentrasi yang sangat rendah pada galaktomanan dan ion borat. Pada reaksi ini, akan terbentuk gel dengan penambahan senyawa borat pada galaktomanan dan larutan alkali untuk membentuk suasana alkali, dengan pH optimum antara 7,5-10,5 (Chudzikowski, 1971).

H-C-(CH2)3-C-H

O O

+ 2H+ H-C-(CH2)3-C-H

O+H O+H

H-C+-(CH2)3-C+-H

OH OH

H-C+-(CH2)3-C+-H

OH OH OH

OH

+

O

OH

C-(CH2)3-C O

HO H H

OH HO

-2H2O

O

O

C-(CH2)3-C

O

O H H

(10)

Gambar 2.8 Reaksi galaktomanan dan ion borat

Salah satu pengikat silang dari senyawa posfat adalah Trinatrium Trimetafosfat yang digunakan untuk mereduksi sifat mengembang guar gum. Trinatrium Trimetafosfat merupakan suatu pengikat silang yang tidak bersifat racun. Pada pH basa, senyawa kompleks ester di-polimer fosfat dibentuk dari guar gum dan Trinatrium Trimetafosfat yang mengalami reaksi ikat silang (Gambar 2.9). Sifat mengembang pada polimer yang terikat silang menurun secara jelas (29-35 kali lipat) (Gowda et al, 2012).

Gambar 2.9 Reaksi Galaktomanan Ikat Silang

Sifat dari galaktomanan ikat silang tergantung dari densitas pengikat silang yang digunakan, yaitu perbandingan mol bahan pengikat silang dan mol dari unit polimer yang berulang. Selain itu, nilai kritis dari ikat silang yang terjadi per rantai diperlukan untuk membentuk suatu jaringan polimer.

Galaktomanan ikat silang saat ini semakin dikembangkan sebagai bahan yang digunakan untuk membawa obat ke bagian usus yang bermasalah. Kemampuan mengembang dari suatu galaktomanan di dalam cairan gastrointestinal menurun dari 100-200 kali menjadi 10-35 kali tergantung jumlah bahan pengikat silang yang digunakan. Galaktomanan akan kehilangan sifat non-ioniknya disebabkan oleh proses ikat silang dan menjadi bermuatan negatif (Rana et al., 2011).

Guar Borate Ion Guar Cross-linked

(11)

2.5.1 Glutaraldehida

Glutaraldehida dengan rumus molekul C5H8O2 yang merupakan suatu bahan desinfektan yang efektif dalam membasmi bakteri, virus serta jamur, dan bersifat toksik serta iritatif bagi manusia (Widyatama, 2011). Glutaraldehida digunakan sebagai pengikat silang untuk mengurangi pembengkakan guar gum (GG). Reaksi ikat silang guar gum dengan glutaraldehida berlangsung pada hidroksil galaktosa atau sub unit manosa dari guar gum (GG), dimana reaksi glutaraldehida dengan poliol pada kondisi asam (Kim and Lee, 1992).

2.6 Fourier Transform Infrared (FTIR)

Spektrofotometer inframerah pada umumnya digunakan untuk menentukan gugus fungsi suatu senyawa organik dan mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik dengan membandingkan daerah sidik jarinya.Cahaya tampak terdiri dari beberapa range frekuensi elektromagnetik yang berbeda. Radiasi inframerah juga mengandung beberapa range frekuensi tetapi tidak dapat dilihat oleh mata. Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2.5-50 µm atau bilangan gelombang 4000 – 200 cm-1. Metoda ini sangat berguna untuk mengidentifikasi senyawa organik dan organometalik (Sagala,2013).

FTIR telah membawa tingkat keserbagunaan yang lebih besar ke penelitian-penelitian struktur polimer.Karena spektrum-spektrum bisa dibaca, disimpan, dan diubah dalam hitungan detik, teknik ini memudahkan penelitian reaksi-reaksi polimer seperti degradasi atau ikat silang(Steven, 2000).

2.7 Scanning Electron Microscopy (SEM)

(12)

SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5-10 nm diarahkan pada spesimen interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar x, elektron sekunder, absorbsi elektron. Analisis SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan yang diperoleh merupakan gambar tofografi dengan segala tonjolan, lekukan, dan lubang permukaan (Wirjosentono, 1995).

2.8 (Differential Thermal Analysis)DTA

Figur

Gambar 2.3 Manan (Manosa : Manosa)

Gambar 2.3

Manan (Manosa : Manosa) p.4
Gambar 2.5 Galaktomanan (Galaktosa : Manosa)

Gambar 2.5

Galaktomanan (Galaktosa : Manosa) p.5
Tabel 2.1 Jenis Galaktomanan Komersial

Tabel 2.1

Jenis Galaktomanan Komersial p.7
Gambar 2.7  Proses isomerisasi glutaraldehida dalam suasana asam

Gambar 2.7

Proses isomerisasi glutaraldehida dalam suasana asam p.9
Gambar 2.9 Reaksi Galaktomanan Ikat Silang

Gambar 2.9

Reaksi Galaktomanan Ikat Silang p.10
Gambar 2.8 Reaksi galaktomanan dan ion borat

Gambar 2.8

Reaksi galaktomanan dan ion borat p.10

Referensi

Memperbarui...