*)
Penulis Penanggung Jawab (aji
KINETIKA REAK
SUHU DAN pH OP
Inggrid K. W
Jurusan Tekn
Jln. Prof. Soedarto
Karaginan merupakan polisak Rhodophyceae dan merupakan sangat bermanfaat dalam bida muatanantara estersulfat yang spesifik, sehingga menyebabkan dalam aplikasi biomedis sering merubah menjadi (Low Molecul sehingga dapatmasuk ke dalam s ini bertujuan untuk mengetahui depolimerisasi kimia (hidrolisa p hidrolisa dilakukan selama 2 ja Pada penelitian ini menggunaka variasisuhu. Pada pH 2 dan su reaksi depolimerisasi k = 9,72×1
.
Kata kunci:karaginan; de
1. Pendahuluan
Indonesia merupakan ne Kelautan dan Perikanan, 2009 tinggi karena pemanfaatannya luar negeri. Jenis rumput laut y cottonii (menguasai 80% prod terbatas dan sebagian besar dij Seaweed (ATS) dan Semi Refin Karaginan disebut sebag merupakan polimer dari unit α yang bersumber dari rumpu elektronegatif yang kuat dan k elektrostatik dengan protein se tersebut. (Pomin V.H., 2009).
Pada proses isolasi karag yang sangat berharga dalam bi biasa disebut Low Molecular karaginan yang bermanfaat pad al., 2011). Dengan BM renda dibandingkan karaginan ber karaginan memberikan efek inh dan selanjutnya mencegah karaginan akan meningkatkan
ajiprasetyaningrum@yahoo.com)
KSI DEPOLIMERISASI KARAG
OPTIMUM DENGAN KATALIS
SULFAT
. Wardhani, Samir Badres, Aji Prasetyaning
eknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Dipo
rto, Tembalang, Semarang, 50239, Telp/Fax: (0
Abstrak
sakarida alami yang dihasilkan dari proses ekstr an polimer dari unit α-L- dan/atau α-D- atau β-D-gala
idang biomedis karenamemiliki sifat elektronegati g ada memungkinkan terjadinya interaksi elektrosta an munculnya fungsi aktivitas biologi senyawa terseb ing dibatasi oleh ukuran berat molekul dan viskositas cular Weight Fractions (LMWFs), karaginan memiliki r m sel lebihefisien danefektifdibandingkan karaginan ber
ui kinetika reaksi pembentukan karaginan BM rendah a pada kondisi asam/H2SO4) pada kondisi operasi (pH d jam kemudiansampel diambil per 15 menit untuk dia akan perbandingan karaginan dan air (0,6 g :1000 mL suhu operasi 70°C diperoleh kondisi optimaldengan
×10-12/detik.
; depolimerisasi; kinetika;
negara penghasil rumput laut terbesar di dunia setela 09). Rumput laut merupakan salah satu komoditi yang ya yang demikian luas sehingga memiliki peluang pasa ut yang paling banyak dihasilkan di Indonesia adalah alg
roduksi rumput laut Indonesia). Selama ini pengolahan dijual dalam bentuk Eucheuma cottonii kering atau diol fined Carrageenan (SRC).
bagai polisakarida Sulfated Galactans (SGs). Secara it α-L- dan/atau α-D- atau β-D-galaktopyranosil. Alasa put laut dalam bidang biomedis adalah senyawa n kerapatan muatan antara ester sulfat yang memungk secara spesifik yang menyebabkan munculnya fungsi
raginan, biasanya diperoleh ukuran BM yang tinggi > bidang biomedis adalah dengan membuat karaginan be
lar Weight Fractions (LMWFs) of carrageenan. Untu
pada aplikasi biomedis diperlukan berat molekul rendah ndah, LMWFs karaginan dapat masuk ke dalam sel
erat molekul tinggi (Wijesekara et al., 2011). Mua inhibitor dengan berinteraksi dengan muatan positif dari penetrasi virus ke dalam sel (Stephanie et al., 20 n bioavailabilitas dan memperluas potensial aplikasi ka
177 alaktopyranosil.. Karaginan atif yang kuat. Kerapatan statikdengan protein secara ebut.Penggunaan karaginan itasnya yang tinggi. Dengan ki rantai yang lebih pendek eratmolekultinggi.Penelitian ah (LMWFs) melalui proses dan suhu) optimum. Proses dianalisis berat molekulnya. mL),dengan variasi pH dan n nilai konstanta kecepatan
elah Philipina (Kementerian ang memiliki nilai ekonomis sar di dalam negeri maupun alga merah jenis Eucheuma n Eucheuma cottonii masih iolah menjadi Alkali Treated
ara umum karaginan (SGs) san utama penggunaan SGs a tersebut memiliki sifat gkinkan terjadinya interaksi si aktivitas biologi senyawa
Selama proses peman menjadi berat molekul renda Mitchell, 1988; Capron, Yvon Karlsson & Singh, 1999; Mas proses hidrolisa secara kimia enzimatik dengan enzim carra waktu reaksi lebih cepat dan Sedangkan hidrolisa secara en biologis yang asli, tetapi kelem (Knutsen et al., 2001). Teknik dan reduksi (Stevenson & Furn 2004), ultrasonic (Yamada, Og bebas H2O2( Zuniga, Matsuhiro Pada penelitian ini akan melalui reaksi hidrolisa pada konstanta kecepatan reaksi de berguna untuk merancang reak kondisi operasinya.
2. Bahan dan Metode Penelitian Bahan:
Eucheuma cottonii ker lain HCl untuk mencuci Euch untuk ekstraksi ATC menjad ekstraksi. Proses depolimerisas
Metode Penelitian
Rumput laut Euchem pH 5-6 selama 15 menit pada Hasil rendaman kemudian dipo Alkali Treatment Cottonii (A jam pada suhu 75-85°C de dijedalkan menggunakan laru kemudian dikeringkan di baw Semi Refined Carrageenan sebanyak 4L. Sejumlahkatalisa diatur sesuai variabel (2; 3; 4; dan 70°C) selama 2 jam. Sete selang waktu 15 menit, kemud berat molekul.
Gambar 1
anasan, hidrolisa, dan proses oksidasi, polisakarida m dah yang tergantung pada variabel proses dan jenis on & Muller, 1996; Hjerde, Kristiansen, Stokke, Smids asson, 1954).Terdapat beberapa metode untuk hidrolis iawi dengan mild-acid hydrolisis (Yuan & Song, 20 rragenase (Haijin et al., 2003). Hidrolisa secara kimiaw n pengaturan kondisi operasi mudah, tetapi kelemahan enzimatis mempunyai keuntungan yield lebih tinggi da
lemahannya memerlukan biaya cukup tinggi dan peng nik depolimerisasi karaginan yang lain adalah dengan
urneaux, 1991), depolimerisasi secara fisik dengan tekn Ogamo, Saito, Uchiyama, &Nakagawa, 2000) dan depo
iro, &Mejias, 2006).
kan meninjau pengaruh pH dan suhu terhadap kecepatan da kondisi asam. Data-data ini selanjutnya akan digu depolimerisasi dengan model dinamika menggunakan r eaktor yang dapat digunakan untuk hidrolisis karaginan,
tian
kering diperoleh dari Jepara, Jawa Tengah. Bahan kim ucheuma cottonii, KOH untuk mendapatkan ATC (Alk adi Semi Refined Carrageenan, serta KCl untuk m sasi karaginan menggunakan H2SO4 sebagai katalisator.
ema cottonii yang telah dicuci bersih kemudian dire da suhu kamar setelah itu direndam dalam larutan KOH ipotong-potong dan dijemur hingga kering di bawah (ATC). ATC tersebut kemudian diekstraksi dengan K dengan perbandingan ATC : air = 1 : 60. Hasil eks rutan KCl 2,5% dengan perbandingan 1 : 2. Gel ka awah sinar matahari, setelah kering gel dihaluskan an (SRC).Tepung SRC sebanyak 2,4 gram dilarutk isator asam sulfat ditambahkan ke dalam reaktor berisi s 4; 5; dan 6) kemudian dipanaskan hingga mencapai suh etelah temperatur yang diinginkan tercapai,larutan diamb
udian dilakukan analisa viskositas yang untuk selanjut
(a)
r 1. Rangkaian Alat (a) Hidrolisa Asam; (b) Viskometer
a mengalami depolimerisasi nis polisakarida. (Bradley& idsrùd & Christensen, 1994; lisa karaginan yaitu melalui 2005) dan hidrolisa secara iawi mempunyai keuntungan annya yield produk rendah, dan hasilnya memiliki sifat ngoperasiannya lebih rumit. kombinasi reaksi hidrolisa knik microwave (Zhou etal., epolimerisasi dengan radikal
tan depolimerisasi karaginan igunakan untuk menentukan n regresi. Data-data tersebut n, baik ukuran/dimensi serta
imia yang digunakan antara Alkali Treated Cottonii) dan mengendapkan filtrat hasil r.
irendam dalam larutan HCl OH pH 9-10 selama 18 jam.
ah sinar matahari menjadi KOH pada pH 8-9 selama 3 ekstraksi disaring kemudian karaginan hasil penjedalan an hingga diperoleh tepung utkan dalam distilled water si suspensi karaginan dan pH uhu variabel (30; 40; 50; 60; mbil sebanyak 150 ml setiap jutnya dikonversi ke ukuran
(b)
Analisa Berat Molekul Sebanyak 150 ml laruta 250 ml untuk diuji viskositasn dikalibrasi terlebih dahulu de nomor spindel yang digunaka molekul karaginan diukur be spesifik dengan menggunakan
Keterangan:
ƞsp = viskositas spe C = konsentrasi la KH = konstanta Hu [ƞ] = viskositas int
Hubungan antara berat molekul d kappa karaginan terlarut dalam ai
Keterangan:
[ƞ] = viskositas int kMH= 3,1×10
-3
a = 0,95 M = berat moleku
3. Hasil dan Pembahasan Penelitian ini bertujuan u metode hidrolisa asam. Katalis menunjukan penurunan visk mendapatkan kondisi operasi y pertama adalah untuk mengetah untuk mengetahui pengaruh kecepatan reaksi dari kondisi op
3.1.Penentuan Suhu Optimum
rutan hasil hidrolisa yang diambil per 15 menit dimasuk snya dengan Viskometer Brookfield. Sebelum digunaka dengan mengukur viskositas aquades dan atur kecepa akan. Hasil pengukuran Viskositas Brookfield disebut
berdasarkan viskositas instrinsik. Viskositas intrinsik an Persamaan Huggins(Rohmadi, et al 2011):
ƞ
η
η
spesifik, cp i larutan, g/L Huggins (0,3) intrinsik, dL/g
ul dengan viskositas untuk karaginan mengikuti persam air suhu 25oC (Vivian et al, 1999) sebagai berikut:
[
ƞ
] = k
MH .M
aM = ([
ƞ
]/ k
MH)
1/aintrinsik (dL/g)
kul (kDa)
n untuk menentukan kondisi operasi optimum depoli alisator yang digunakan adalah H2SO4 karena dari has iskositasnya lebih cepat dibandingkan dengan me yang optimum maka pada penelitian ini digunakan du etahui pengaruh suhu pada proses hidrolisa karaginan, t h pH pada proses hidrolisa karaginan.Selanjutnya me
i optimum hidrolisa asam karaginan.
m Hidrolisa Asam Karaginan
179 ukkan ke dalam beaker glass akan, Viskometer Brookfield epatan putaran spindel serta ut viskositas spesifik. Berat ik didapat dari viskositas
amaan Mark Houwink untuk
Gamb
Dari gambar 2 terl molekul (BM) yang palin reaksi hidrolisa semakin t sesuai dengan persamaan A
dimana: semakin berkurangnya en tinggi dapat menaikkan la viskositas menurun. Visk (Fatima et al., 2007). Sel panas untuk dapat bereaks berjalan semakin cepat (K suhu 70oC sebagai suhu op
3.2. Penentuan pH Optimum 400
mbar 2 Berat Molekul Karaginan Pada Berbagai Suhu
terlihat bahwa hidrolisa karaginan dengan suhu 70oC ling rendah daripada suhu 30oC, 40oC, 50oC dan 60oC n tinggi suhu reaksi maka semakin laju reaksi hidrolis n Arrhenius sebagai berikut:
kecepatan reaksi (s-1) tumbukan
i (K)
ivasi (kJ/mol)
s (0,008314 kJ.K-1.mol-1)
ut menunjukkan bahwa konstanta kecepatan reaksi ak energi aktivasi dan semakin tingginya suhu. Reaksi y laju reaksi dimana tumbukan antar molekul lebih ba iskositas sangat bergantung pada berat molekul, bent
elain itu, reaksi hidrolisa merupakan reaksi endotermi aksi. Semakin tinggi suhu maka energi yang dihasilkan (Kusumawardani, 2011). Oleh karena itu, untuk proses optimum.
m Hidrolisa Karaginan
Gambar 3 Berat Molekul Pada Berbagai pH 400 mis sehingga membutuhkan an semakin besar dan reaksi es hidrolisa karaginan dipilih
Dari gambar3 terlih (BM) yang paling signifika
Pada penelitian ter galaktosa dengan jumlah le 2012).Semakin rendah pH proses hidrolisa ikatan glik konsentrasi asam pada laru besar. Hal ini dikarenaka katalis asam, sehingga den Laju reaksi yang besar m produk yang dihasilkan le 2009). Oleh karena itu, un
3.3. Kinetika Reaksi Pada Ko Pada penelitian in menggunakan katalisator H
Gambar 4
Nilai konstanta kec dihitung menggunakan lea
ƞ
Nilai konstanta kecepatan
4. Kesimpulan
Jenis katalisator yang pa pada suhu 70°C dan pH 2. N sebesar 9,72×10-12/detik.
Daftar Pustaka
Bartolomeu W.S., Souza, Miguel A.C., Antonio A.V. 201 from the red seaweed Gr Caceres, P.J., Carlucci, M.J., Da samples of Stenogra activity.Phytochemistry
0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012
0
(ƞ
t/
3
,1
x
1
0
-3
)
-ƞ
0
/3
,1
x
1
0
-3
)
lihat bahwa hidrolisa karaginan pada pH 2 menghasilkan fikan dalam waktu 15 menit, yaitu mencapai 487,96 kD terdahulu hidrolisa karaginan pada pH 2 menghasil h lebih banyak daripada hidrolisa karaginan pada suhu 3 pH maka viskositasnya juga akan menurun, hal ini dikar
likosidik pada molekul karaginan (Montero et al., 2002 larutan karaginan semakin besar sehingga laju reaksi hid
kan energi yang dibutuhkan untuk reaksi degradasi k dengan meningkatnya konsentrasi asam maka energi y mengakibatkan tumbukan antar molekul yang terjadi lebih banyak dan penurunan viskositasnya lebih besar untuk proses hidrolisa karaginan dipilih pH 2 sebagai pH
Kondisi Optimum Hidrolisa Karaginan
ini diperoleh kondisi operasi optimum untuk hid r H2SO4 pada suhu 70
o
C dan pH 2 selama 2 jam.
r 4 Kinetika Reaksi Depolimerisasi Pada Kondisi Optim
ecepatan reaksi depolimerisasi merupakan gradien dari least square persamaan berikut:
ƞ
,!"
. $
an reaksi depolimerisasi pada kondisi optimum adalah se
paing efektif adalah H2SO4. Kondisi operasi optimum h . Nilai konstanta kecepatan reaksi depolimerisasi pada
uel A. Cerquira, Ana I. Bourbon, Ana C. Pinheiro, Joana 011. Chemical characterization and antioxidant activity Gracilaria birdie, Food Hydrokoloid 27 , 287-292 Darmonte, E.B., Matsuhiro, B., Zuniga, E.A. 2000. Ca gramme interrupta (Phyllophoraceae):structural a
ry 53 pg 81-86.
y = 7E-08x
0 2000 4000 6000
Waktu (detik)
181 kan penurunan berat molekul
Da.
silkan produk yang berupa 3, 4, 5 dan 6 (Meinita et al., karenakan ion H+ membantu 02). Jika pH semakin rendah, hidrolisa asam akan semakin i karaginan didapatkan dari i yang dihasilkan juga besar. di semakin banyak sehingga ar (Dian P.P. & Shinta P.A., pH optimum.
hidrolisa karaginan dengan
imum
ari garis tersebut yang dapat
sebesar 9,72×10-12/detik.
m hidrolisa karaginan adalah da kondisi optimum adalah
Campo, V.L., Kawano, D.F. da in Indonesia. Worksh NationalAcademic Press Doyle, J.P., Giannouli, P., Rud conformation of theta ca Fatima, Bi., Mahmodul-ul-Hasan and Thermodynamic St karachi coast. ISSN: 157 FAO. 2003. Production and utiliz FMC Corp. 1977. Carrageenan Corporation. Springfield GENU®, Carrageenan Book. 200 Gonzales, M.E., Alarcon, B., & carrageenan. Antimicro Haijin, M, Xiaolu., & Huashi, G
degradation containing Imeson A. 2000. Carrageenan. Wood Head Publishing. Knutsen, S.H., Shetmoen, M, Kr the separation and anal Carbohydrate Researh, 3
Mangione, M.R., Giacomazza, D Na+ effects on the gelati Mangione, M.R., Giacomazza, D between structural and r 18
Meinita, Maria D.N., Yong Ki H as catalysts in hydrolysi 128
Montero, P. dan Mateos, M. P. 2 carrageenan or alginate Pomin, V.H. 2010. Structural an
27 p. 1-12.
Rochmadi, Wiratni, Moh. Fahr Euchema cottonii, Indon Stephanie, B., Eric,D., Sophie
(Gigartinales) : Structur & Co. KGaA Weinheim Verbeken, D. (2006). Functional
Gent, 179 p.
da Silva Jr., D.B. dan Carvalho, I. 2009. Carrageenan ns and structural analysis-A review. Carbohydrat Polyme
A. 2009. Studi Hidrolisa Pemurnian Karaginan den ologi Sepuluh Nopember Surabaya.
lvarezii sp.nov (Gigartinales, Rhodophyta) from Malay axonomy of Economic Seaweeds. California Sea Grant cal and Economic Approaches to Industrial Developmen
shop on MarineAlgae Biotechnology. Summary R ess. p 31-34.
udolph, B., dan Morris, E.R. 2010. Preparation, auth carrageenan. Carbohydrat Polymers 80 p. 648-654. san, Mohammad Arman, Seema Iqbal dan S. Junaid M Studies of Ƙ-carrageenan Isolated from Hypnea Mu 1579-4377, EJEAFChe, 6 (9), 2007.[2385-2396] tilization of products from commercial seaweeds: Chapte
an. Marine Colloid Monograph Number One. Marine eld, New Jersey. USA. p 23-29.
001. CP Kelco U.S., Inc.
& Carraso , L., 1987. Polysaccarides as antiveral ag robial agent and chemotherapy, 31, 1388-1393
, G, A. 2003. Kappa carrageenan derived oligosaccari ng antitumor activity, Journal of applied Phycology, 15, 2
. Di dalam: Phililps GO, Williams PA (editors). Ha g. England. p 87 – 102.
Kristensen, T, Barbeyron, T, Kloareg.B., & Potin., P. 2 nalysis of carrageenan oligosaccarides released by iota h, 331, 101-106
Lii, Wei-Ling Hung, & Ting-Jang Lu. 1999. Kineti ood polysaccharides. Food Chemistry, 68 (2000), 319-32 J.C. dan Dawson, K.A. 2003. Physical characteristi
. Carbohydrate Polymers, Vol. 53, No. 4, (March2003)
, D., Bulone, D., Martorana, V., Cavallaro, G. dan San ation properties of k-Carrageenan. Biophysical Chemist , D., Bulone, D., Martorana, V., Cavallaro, G. dan San B d release properties in a polysaccharide gel system. Bio
i Hong, dan Gwi-Taek Jong. 2011. Comparison of sulfur lysis of Kappaphycus alvarezii (cottonii). Bioprocess Bi . 2002. Effects of Na+, K+ and Ca2+ on gels formed fro ate. Food Hydrocolloid 16 p375-385.
and functional insights into sulfated galactans: a system ahrurrozi, Distantina Sperisa. 2011. Carrageenan P donesia.
hie, F.M., Christian, B., Yu, G., 2010. Carrageena tural analysis and immunological activities of the low m
rs 81, 448-460
x, R.H..1991. Chemical methods for the analysis of sul Research 210 pg 277-298.
M. 2010. Solution Properties of k-Carrageenanand I queous Media. In Tech Corp.
uiter, Gerhard A. 2005. Polysaccharides and polyami n and Patents. Ed A. Steinbuchel dan S.K. Rhee. Wagen im p 87.
nality of κ-carrageenan in complex food gels. PhD disse
nans: Biological Properties, mers 77 p. 167-180.
engan Katalis Asam Sulfat. laysia. Di dalam: Abbot IA, ant College Program. p 37 –
ment Based on Marine Algae Report. Washington DC:
uthentication, rheology and Mahmood. 2007. Chemical Musciformis (red Algae) of pter 3.
ine Colloids Division FMC
agents: antiviral activity of aride prepared by enzymatic 5, 297-303
Handbook of Hydrocolloids. . 2001. A rapid method for ota-and kappa-carrageenan . etic compensation effect in
325
istics of calciuminduced κ-3), pp. 395-400, ISSN
0144-n Biagio, P.L. 2005. K+ and istry 113 p. 129– 135 n Biagio, P.L. 2007. Relation Biophysical Chemistry 129,p
lfuric and hydrochloric acids Biosyst Eng (2012)
35:123-from fish mince containing a stematic review. Glycoconj J Properties Extracted from nan from Soleera cordalis molecular weight fractions. sulfacted galactans from red Its Interaction with Other mides in the food industry: genigen: Wiley-VCH Verlag
Wijesekara, I., Pangestuti, R., da polysaccharides derived Yamada,T., Ogamo, A., Saito T., activity of low-molecula 32, 51-55
Yamada,T., Ogamo, A., Saito acetylated low molecul Carbohydrate Research, Yang, C., Chung D., Shin, I.S., Hydrolisis Conditions a International Journal of Yuan H., & Song, J.2005 Prepa
carrageenan oligsaccar 13
Zhou,G., Sun, Y., Xin, H., Zhang different molecular weig 53
Zuniga, E.A., Matsuhiro, B.,and depolymerization of the anticoagulant activity. C www.zhenpai.com. Shishi Xieli O
dan Kim, S.K. 2011. Biological activities and potential ved from marine algae. Carbohydrat Polymers 84 p 14-21
T., Watanabe, J., Uchiyama, H., & Nakagowa Y., 1997. ular weight carrageenan and their sulfated derivatives o T., Watanabe, J., Uchiyama, H., & Nakagowa Y., cular-weight carrageenas with potential anti HIV & ch, 41, 155-120
S., Lee, H.Y., Kim, J.C., Lee, Y. J., et al. 2008 Effect s an anticancer activity of fucoidans from sporophyl of Biological Macromolecules, 43, 433-437
eparation, Structural Characterization and in vitro ant caride fraction from kappaphycus sriantum, Journal of A
ng, Y., Li, Z., Xu, Z.. 2004. In vivo antitumor and immu eight lambda carrageenans from Chondrus ocellatus. P and Mejias, E..2006.preparation ofa low-molecular w he sulfacted galactan from Schizymenia binderi (Gigarti
Carbohydrate Polymers 66 pg 208-215. li Ocean Biochemistry Co. 2012. China
183 ial health benefits of sulfated
21.
7. Preparation and anti HIV ves. Carbohydrate Polymers, Y.,2000. Preparation of O-& low anticoagulant affect. ect of Molecular Weight and hyll of Undaria Pinnatifida, anti tumor activity of kappa f Applied Phycology. 17,
7-munomodulation activities of Pharmacol. Res. 50 pg
