SEMINAR NASIONAL HERBAL, 2013, MEDAN
Isolasi Asam Alginat dari Algae Coklat
(
Sargassum plagyophyllum
Mertens J.G Agardh) dan
Uji Afinitas terhadap Logam Seng
Oleh: Suwarti Aris Djendakita Purba
Azizah Nasution
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Isolasi Asam Alginat dari Algae Coklat
(Sargassum plagyophyllum Mertens J.G Agardh) dan Uji Afinitas terhadap Logam Seng
.
Suwarti Aris, Djendakita Purba, Azizah Nasution Fakultas Farmasi, USU
Dipresentasikan pada Seminar Nasional Herbal, 2013, Medan
Abstrak
Latar belakang: Kontaminasi logam berat merupakan isu global karena dapat mengakibatkan efek negative terhadap lingkungan. Algae coklat merupakan kelompok polisakarida yang mempunyai afinitas terhadap logam berat dan terdapat di dalam beberapa spesies algae, diantranya algae coklat yang tumbuh di perairan pantai Indonesia yaitu Sargassum plagyophyllum (Mertens J.G.) Agardh. Tujuan penelitian: Menganalisis kandungan air simplisia, mengisolasi asam alginat dari algae coklat Sargassum plagyophyllum, karakterisasi isolat serta uji afinitas terhadap logam seng (Zn).
Metode: Asam alginat diisolasi dari simplisia algae coklat secara maserasi dengan larutan natrium karbonat 5% pada suhu 40-500C, diubah menjadi kalsium alginat
dan asam alginat berturut turut dengan kalsium klorida 5% dan asam klorida 1%. Selanjutnya diubah menjadi natrium alginat (NA) dengan natrium karbonat 5% dan diendapkan dengan isopropanol. Karakterisasi NA hasil isolasi yaitu uji kualitatif, susut pengeringan, analisis serapan dengan spektrofotometer ultraviolet, analisis gugus fungsi dengan spektrofotometer inframerah. Afinitas larutan NA (konsentrasi 0,8% dan 1,1%) terhadap logam Zn dianalisis menggunakan spektrofotometer serapan atom.
Hasil: Kadar air simplisia, 11,87%; NA hasil isolasi, 21,17%, susut pengeringan 18,23%. Absorpsi maksimum sinar ultraviolet diperoleh panjang gelombang 264 nm, hasil penafsiran spektrofotometri inframerah isolat mempunyai gugus hidroksil (O-H), karbonil (C=O), karboksil (C-O). Afinitas larutan NA 0,8% dan 1,1% terhadap logam Zn adalah 62,72% dan 63,70%.
Kesimpulan: NA dapat digunakan untuk mengikat kelebihan seng di lingkungan karena afinitasnya yang tinggi.
Kata kunci: Algae coklat, natrium alginat, afinitas, Zn
PENDAHULUAN
Algae coklat merupakan sumber penghasil alginat, oleh karena itu disebut
sebagai algynophyt. Alginat adalah golongan polisakarida yang terbentuk di
dalam dinding sel, bersifat tidak beracun, tidak menyebabkan alergi, dan dapat
terurai secara biologi. Struktur asam alginat merupakan suatu kopolimer linier
uronat dan α-L-asam gulupiranosil uronat. Berdasarkan kedua jenis monomer tersebut, alginat dapat berupa homopolimer yang terdiri dari monomer sejenis,
yaitu β-D-mannopiranosil uronat saja atau α-L-asam gulupiranosil uronat atau
alginat dapat juga berupa senyawa heteropolimer jika monomer penyusunnya
adalah gabungan kedua jenis monomer tersebut (Dawes, 1981). Natrium alginat di
bidang farmasi memiliki beberapa fungsi dalam formulasi obat antara lain sebagai
bahan pensuspensi (suspending agent), bahan pengental (thickening agent),
stabilisator, emulgator untuk emulsi tipe minyak dalam air, bahan pengikat dan
penghancur tablet (Martindale, 1989). Selain itu, NA juga dapat digunakan untuk
memformulasi sediaan farmasi yang melepaskan obat secara berkelanjutan.
Menurut Astawan (1997), alginat memiliki afinitas (daya ikat) yang tinggi
terhadap logam berat dan unsur-unsur radioaktif. Selanjutnya, NA juga dapat
digunakan sebagai campuran diet (campuran makanan) bagi orang yang bekerja di
bidang yang berhubungan dengan logam-logam seperti pertambangan dan industri
kimia (Soediro dan Padmawinata 1993).
Secara komersial sebagian besar alginat hanya diproduksi dari jenis
Ascophyllum nodosum, La mina ria hyperborea, Laminaria digitata , Laminaria
ja ponica, Macrocystis pyrifera , Ecklonia maxima (Winarno, 1990). Di Indonesia
algae coklat penghasil alginat alamiah adalah dari jenis Sargassum sp, Turbinaria
sp, Hormophysa sp, dan Padina sp (Rasyid, 2003). Salah satu algae coklat yang
terdapat di pantai Poncan, Sibolga, Propinsi Sumatera Utara adalah jenis
Sa rga ssum pla gyophyllum (Mertens J.G.) Agardh. Berbagai penelitian yang telah
dilakukan terhadap jenis algae coklat diantaranya uji efek hipoglikemik (Yani,
2011). Selain itu telah dilakukan karakterisasi dan uji aktivitas biologi algae
coklat dengan metode Brine Shrimp Lethality Test (Carolina, 2012). Namun, uji
afinitas natrium alginat terhadap logam berat masih terbatas.
Berdasarkan hal di atas maka penelitian ini bertujuan untuk memeriksa
kandungan air simplisia, mengisolasi dan mengkarakterisasi alginat dari algae
coklat Sargassum plagyophyllum secara spektrofotometri ultraviolet dan
inframerah serta menganalisis afinitas NA hasil isolasi terhadap logam Zn
BAHAN DAN METODE
Bahan dan alat
Bahan-bahan yang digunakan adalah talus Sargassum plagyophyllum,
bahan-bahan kimia yang digunakan p.a produksi E.Merck yaitu natrium karbonat,
kalsium klorida, asam klorida, hidrogen peroksida, air suling, isopropanol, Seng
klorida, membran selulosa (Wako).
Alat-alat yang digunakan adalah spektofotometer ultraviolet, inframerah
(FTIR 8501 Shimadzu), spektrofotometri serapan atom (Shimadzu AA 630),
alat-alat gelas laboratorium (Pyrex), neraca listrik (Mettler Toledo), blender
(National), magnetic stirrer, oven listrik, eksikator, dan seperangkat alat destilasi
penetapan kadar air.
Metode yang digunakan adalah metode eksperimental meliputi
pengumpulan dan pengolahan bahan tumbuhan, pemeriksaan kandungan air
simplisia, isolasi dan karakterisasi natrium alginat secara spektrofotometri
ultraviolet dan inframerah, dan uji afinitas NA terhadap logam Zn menggunakan
membran selulosa dan kadarnya ditetapkan secara spektrofotometri serapan atom.
Pengumpulan bahan tumbuhan
Pengumpulan bahan tumbuhan dilakukan secara purposif yaitu tanpa
membandingkan dengan hasil dari daerah lain. Bahan tumbuhan diambil dari
perairan pantai Poncan, Kotamadya Sibolga, Propinsi Sumatera Utara.
Identifikasi tumbuhan
Identifikasi tumbuhan dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan
Oseanologi-LIPI, Jakarta.
Pengeringan, pembuatan serbuk simplisia dan pemeriksaan kandungan air.
Talus Sargassum plagyophyllum dibersihkan, selanjutnya dikeringkan,
setelah kering, seterusnya diserbukkan. Pemeriksaan kandungan air serbuk
Isolasi natrium alginat dari serbuk simplisia.
Isolasi NA terdiri dari tiga tahap yaitu praisolasi, isolasi dan pembuatan NA (Trono and Fortes, 1988). Bagan isolasi NA dari Sargassum plagyophyllum tertera pada Gambar 1.
a). Tahap Praisolasi
Serbuk talus Sargassum plagyophyllum dimaserasi dengan larutan kalsium
klorida 1% dan dipanaskan pada suhu 40o hingga 500C selama 2 jam, selanjutnya
disaring. Residu dicuci sampai netral, lalu dimaserasi lagi dengan asam klorida
5% selama 2 jam, saring dan residu dicuci dengan air suling sampai netral.
b). Tahap Isolasi
Residu yang diperoleh pada tahap praisolasi selanjutnya diekstraksi
dengan larutan natrium karbonat 5% dan dipanaskan pada suhu 50o hingga 60oC
selama 2 jam, kemudian disaring. Larutan NA yang diperoleh dirubah menjadi
asam alginat (gel asam alginat) dengan penambahan larutan HCl 5%. Asam alginat
yang terbentuk diputihkan dengan larutan hidrogen peroksida 1,5% selama 6 jam,
disaring dan dicuci.
c). Pembuatan NA
Gel asam alginat yang diperoleh pada tahap isolasi selanjutnya
ditambahkan natrium karbonat 5%, pH 6 – 7, larutan natrium alginat yang
terbentuk dikeringbekukan, kemudian dihaluskan menjadi serbuk.
d) Identifikasi NA secara kualitatif
Sebanyak 5 ml larutan NA ditambahkan dengan 1 ml kalsium klorida,
maka terbentuk endapan ruah menyerupai jeli.
Gambar 1. Bagan Isolasi NA dari Sargassum plagyophyllum
Direndam dengan CaCl2 1% pada suhu 400-500C, 2 jam, disaring, dicuci sampai netral
200 g serbuk simplisia
Direndam dengan HCl 5%, 2 jam, disaring, dicuci dengan air suling sampai netral
Direndam dengan Na2CO3 5% pada suhu 400-500 C, 2 jam, disaring
Disaring
Ditambahkan HCl 5% sampai pH 3
Asam alginat (floa ting)
Dicuci dengan air suling sampai netral Diputihkan dengan H2O2 1%, 6 jam, disaring
Dicuci dengan air suling sampai netral
I. Karakterisasi NA
Karakterisasi NA dilakukan sebagai berikut:
a). Penetapan susut pengeringan
Sebanyak 200 milligram serbuk NA ditimbang seksama dalam cawan
dangkal bertutup yang telah ditara pada suhu 105oC selama 30 menit, dipanaskan
sampai bobot konstan.
b). Penetapan panjang gelombang maksimum secara spektrofotometri uv
c). Analisis secara spektrofotometri inframerah (FTIR).
Serbuk NA dicampur dengan serbuk kalium bromida (KBr) dan dibuat
menjadi pelet, selanjutnya dimasukkan ke dalam alat spektrofotometri FTIR,
seterusnya diukur spektrum serapannya pada bilangan gelombang 4000 – 400
cm1.
II. Afinitas larutan NA terhadap logam Zn
Uji afinitas larutan NA terhadap logam Zn dilakukan dengan
menggunakan membran selulosa (Purba D, 1996). Membran selulosa yang
digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 2. Tahapan penentuan
afinitas NA terhadap logam Zn adalah sebagai berikut:
2.1 Penentuan Waktu Dialisis
Waktu dialisis ditentukan agar diperoleh konsentrasi ion logam maksimum
yang dapat diikat oleh NA, dialisis dilakukan selama 8 jam.
2.2 Prosedur Percobaan
sebagaimana dapat dilihat pada Gambar 4.
c) Selanjutnya dilakukan dialisis dalam termostat pada suhu 300C selama 8 jam
sambil diaduk secara teratur.
d) Setelah 8 jam, membran selulosa yang mengandung NA dikeluarkan dari
e) Larutan Ion logam Zn yang tinggal sesudah didialisis diukur kadarnya secara
spektrofotometri serapan atom.
f) Percobaan blanko dilakukan tanpa penambahan NA.
g) Persentase ion logam Zn maksimum yang diikat oleh NA dihitung dari hasil
pengukuran kadar ion logam Zn yang tinggal.
Gambar 2. Membran selulosa Gambar 3. Membran selulosa berisi larutan NA
Gambar4. Dialisis larutan NA dalam larutan ion Zn.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil identifikasi yang dilakukan di Pusat Penelitian dan Pengembangan
Oseanologi – LIPI, tumbuhan yang diteliti adalah Sargassum plagyophyllum
(Mertens J.G.) Agardh, marga Sargassum, suku Sargassaceae, bangsa Fucales,
kelas Phaeophyceae, divisio Phaeophyta.
Algae disebut tumbuhan bertalus, karena secara morfologi struktur
kerangka tubuhnya tidak berdaun, tidak berbatang dan tidak berakar. Semua
bagian tumbuhan ini terdiri dari talus saja (Aslan,1991). Tumbuhan Sargassum
pla gyophyllum (Mertens J.G.) Agardh dapat dilihat pada Gambar 5. Ciri-ciri
tumbuhan Sargassum plagyophyllum adalah talus berwarna coklat, berbentuk
silindris, alat lekat (holdfast) berbentuk cakram, percabangan berselang-seling
teratur (dichotomous), daun berbentuk oval atau memanjang, tepi daun bergerigi
Gambar 5. Tumbuhan Sargassum plagyophyllum (Mertens J.G.) Agardh
Berdasarkan penelitian ini diperoleh kadar air serbuk simplisia sebanyak
11,87%, dengan demikian serbuk simplisia ini masih memenuhi persyaratan.
Syarat kadar air simplisia yaitu tidak lebih dari 12,37% (Atmadja, 1996). Metode
isolasi yang digunakan adalah maserasi di atas suhu kamar. Adapun tujuan isolasi
di atas suhu kamar adalah untuk meningkatkan kelarutan senyawa yang akan
diekstraksi dalam waktu relatif singkat.
Pada isolasi alginat dilakukan praekstraksi untuk melarutkan garam-garam
mineral, sedangkan penambahan kalsium klorida bertujuan untuk memisahkan
alginat dari polimer asidik lain seperti laminaran, fulselaran. Hasil ekstraksi
dengan penambahan larutan natrium karbonat berkonsistensi kental, karena
terbentuknya NA yang larut. Penambahan asam klorida bertujuan untuk
mengubah garam alginat menjadi asam alginat yang mengapung dipermukaan
larutan (floating). Penambahan larutan hidrogen peroksida ke dalam asam alginat
dimaksudkan agar diperoleh serbuk alginat yang lebih putih. Penambahan larutan
natrium karbonat bertujuan untuk mengubah asam alginat menjadi NA. Setelah
dikeringbekukan dan dijadikan serbuk, diperoleh serbuk NA berwarna coklat
Gambar 6. Serbuk NA hasil isolasi
Hasil pemeriksaan secara kualitatif menunjukkan isolat adalah senyawa
alginat. Hasil karakterisasi NA diperoleh penetapan susut pengeringan 18,23%,
kadar air ini akan mempengaruhi viskositas dari larutan NA dan sifat ini
berhubungan dengan kemampuan menyerap logam berat.
Spektrum ultraviolet dan inframerah NA hasil isolasi dapat dilihat berturut
turut pada Gambar 7 dan 8. Hasil spektrofotometri ultraviolet diperoleh panjang
gelombang maksimum 264 nm, hasil penafsiran spektrofotometri inframerah pada
bilangan gelombang 3495 cm-1 (gugus hidroksil O-H), 1629 cm-1 (gugus karbonil
C=O) alifatis), 1060 cm-1 (gugus karboksil C-O). Data spektrum inframerah NA
hasil isolasi identik dengan baku pembanding. Hal ini membuktikan bahwa isolat
adalah NA.
Bilangan gelombang cm-1
Gambar 8. Spektrum inframerah NA hasil isolasi
Waktu dialisis logam Zn adalah 8 jam, kadar maksimum logam Zn yang
terikat oleh larutan NA dengan konsentrasi 0,8% dan 1,1% adalah 62,72%, dan
63,70%. Berdasarkan penelitian ini dapat dibuktikan bahwa afinitas (pengikatan)
NA alami terhadap logam Zn cukup tinggi, maka dapat digunakan sebagai bahan
alternatif untuk mengikat kelebihan seng di lingkungan. Jenis NA yang digunakan
mempengaruhi sifat pengikatan ion logam berat, tergantung kandungan guluronat
di dalam alginat karena rangkaian ini yang berikatan dengan ion logam
(Smidsrod, 1965).
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan hasil penelitian ini adalah:
a. Tumbuhan yang diteliti adalah Sargassum plagyophyllum (Mertens J.G.)
Agardh dengan cirri-ciri talus berwarna coklat, berbentuk silindris, alat lekat
(holdfast) berbentuk cakram, percabangan berselang-seling teratur
(dichotomous), daun berbentuk oval atau memanjang, tepi daun bergerigi
jarang, ujung melengkung atau runcing.
b. Kadar air simplisia adalah sebesar 11,87%.
c. Hasil isolasi NA diperoleh adalah 21,17%.
d. Susut pengeringan NA alami adalah 18,23%, panjang gelombang maksimum
264 nm, penafsiran inframerah mempunyai gugus hidroksil (O-H), gugus
e. Afinitas NA alami terhadap logam Zn cukup tinggi sehingga dapat digunakan
untuk mengikat kelebihan seng di lingkungan
SARAN
1. Potensi algae di Indonesia cukup besar karena perairan pantai yang luas
juga mendukung untuk dilakukan pengembangan usaha budidaya
berbagai jenis algae.
2. Disarankan kepada peneliti selanjutnya agar mengisolasi NA dari jenis
algae coklat lain dan menguji afinitasnya terhadap logam berat.
DAFTAR PUSTAKA
Aslan, L.,M., (1991), Budidaya Rumput Laut, Jakarta, Kanisius, halaman 15 – 19.
Atmadja, W.,S., dkk, (1996), Pengenalan Jenis-jenis Rumput Laut Indonesia, Jakarta, Puslitbang Oseanologi – LIPI, halaman 55.
Bruneton, J., (1995), Pharmacognosy, Phytochemistry, Medicinal Plants, translated by Hatton, C., K., Londres, New York, halaman 43 - 46.
Carolina, V., (2012), Karakterisasi Simplisia dan Skrining Fitokimia serta Uji Aktivitas Biologi Ekstrak Rumput laut Sargassum ilicifolium (Turner) C., Agardh, dengan Metode Brine Shrimp Lethality Test (BST), Skripsi, Fakultas Farmasi USU Medan.
Dawes, J.,C., (1981), Marine Botany, John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane, Toronto, Singapore, halaman 37- 40.
Lobban, C.,S., and Wynne, M.,J., (1981), The Biology of Seaweeds, Vol.,17, Oxford, London, Blackwell Scientific Publ., halaman 569 -572.
Martindale, (1989), The Extra Pharmacopoeia, 29th edition, A., Wade and J.,E.,P.,
Reynolds, London, page 1432.
Purba, D., (1996), Studi Pemakaian Natrium Alginat untuk Menurunkan Kadar Ion-Ion Logam Berat dalam Air Limbah, Tesis, Program PascaSarjana USU, Medan, halaman 52-53, 63.
Rasyid, A., (2003), Algae Coklat (Phaeophyta) sebagai Sumber Alginat, Oseana , Volume XXVII, No.1, halaman 33 -38.
Silverstein, Bassler, dan Morril, (1986), Penyidikan Spektrometrik Senyawa Orga nik, terjemahan Hartomo, A., J., dan Purba, A.,V., edisi IV, Jakarta, Erlangga, halaman 3 – 13, 95 – 106.
Smidsrod, O and Haug A., (1965), Acta Chemical Scandina vica , page 329 – 351.
Soediro, I., dan Padmawinata, K., (1993), Pemanfaatan dan Prospek Obat bahan Alam Hayati Bahari, Jurusan Farmasi ITB dengan Ya ya sa n Pengemba ngan Oba t Ba ha n Ala m Phyto Medica , halaman 28.
Soegiarto, A., S., Atmadja, W., S., dan Mubarak, H., (1978), Rumput laut (Algae), Manfaat, Potensi dan Usaha Budidayanya, Jakarta, Lembaga Oseanologi Na siona l – LIPI, halaman 7 – 9.
Trono, G.,C., and Fortes, E.,T.,G., (1988), Philipine Seaweeds, Manila, National Book Store Inc., halaman 91 -95.
World Health Organization, (1992), Quality Control Methods for Medicinal Plant Ma teria l, Switzerland, Geneva, halaman 25 -28.
