Oseana, Volume XXX, Nomor 1, 2005: 9-14 ISSN 0216-1877
BEBERAPA CATATAN TENTANG ALGINAT
OlehAbdullah Rasyid 1) ABSTRACT
SOME NOTES ON ALGINATE. Alginates are used in a wide range of applications, particularly in the food, industrial, and pharmaceuticals fields. The ability of algi-nates to form gels by reaction with calcium salts is one of important properties. Alginates are composed of three structural elements: the homopolysaccharides?-1,4-L-guluronan and ?-1,4-D-mannuronan, and a heteropolysaccharide consisting of alternating 1,4-linked ? -L-guluronic and?-D-manuronic acid residues. Alginate gels are obtained by using three principal methods, namely diffusion setting, inter-nal setting and setting by cooling. Commercial alginates may very viscosity value, molecular weight, calcium content, particle form, particle size distribution and mannuronic to guluronic acid ratio.
PENDAHULUAN
Makroalgae tercatat sebagai salah satu biota laut yang memiliki tingkat keanekaragaman yang cukup tinggi dibanding biota laut lainnya. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan produk-produk yang dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan hidup manusia. Salah satu diantaranya adalah dengan cara melakukan isolasi makroalgae. Produk dari makroalgae tersebut antara lain berupa polisakarida. Salah satu jenis polisakarida yang memiliki nilai ekonomis penting adalah "alginat".
Alginat merupakan suatu kopolimer lin-ear yang terdiri dari dua unit monomerik, yaitu asam D-mannuronat dan asam L-guluronat. Alginat terdapat dalam semua jenis algae coklat (Phaeophyta) yang merupakan salah satu
komponen utama penyusun dinding sel. Alginat yang ditemukan dalam dinding sel al-gae coklat tersebut terdiri atas garam-garam kalsium, magnesium, natrium dan kalium alginat (KIRK & OTHMER, 1994).
Tulisan ini akan membahas beberapa aspek tentang alginat, yaitu : struktur alginat, pembentukan gel alginat, komposisi monomer-monomer penyusun alginat dan industri alginat. Selain itu, dalam tulisan ini akan diberikan beberapa contoh pemanfaatan alginat yang sering kita temukan dalam kehidupan sehari-hari.
STRUKTUR ALGINAT
Pada awalnya Stanford sebagai orang pertama yang berhasil mengisolasi alginat berpendapat bahwa alginat merupakan suatu
1)
molekul yang mengandung unsur nitrogen dengan rumus molekul C76H76O22(NH2)2. Tetapi dari metode isolasi yang telah dikembangkan menunjukkan bahwa tidak ditemukan adanya nitrogen dalam struktur molekul alginat (Gambar 1). Namun demikian saat ini alginat dianggap sebagai suatu poliuronida yang terdiri dari asam D-mannuronat dan L-guluronat dengan adanya kemungkinan ikatan lain di dalamnya (FURIA, 1972). Menurut MARSH et al., LUNDE
et al., HIRST & SPEKMAN (dalam CHAPMAN
& CHAPMAN, 1980), rumus molekul alginat adalah (C6H8O6)n. Pendapat lainnya dikemukakan oleh DILLON (dalam CHAPMAN & CHAPMAN, 1980) menyatakan bahwa rumus
alginat adalah (C6H10O7)n dimana n adalah bilangan yang berkisar antara 80 dan 83.
Bobot molekul alginat bervariasi, tergantung pada jenis alginat, sumber bahan baku yang digunakan dan cara penyiapan bahan baku. Menurut COOK et al. dan SMIDSROD et al. (dalam CHAPMAN & CHAPMAN, 1980), bobot molekul alginat berkisar antara 350.000-1.500.000. Sedangkan menurut FURIA (1972), alginat yang diperdagangkan mempunyai berat ekivalen antara 194 - 215. Alginat yang diperdagangkan mempunyai bobot molekul antara 22.000-200.000 dengan tingkat polimerisasi antara 180-930.
Bentuk konfigurasi asam D-guluronat-asam L-mannuronat
PEMBENTUKAN GEL ALGINAT Salah satu sifat terpenting dalam pemanfaatan natrium alginat, kalium alginat maupun magnesium alginat adalah kemampuannya untuk membentuk gel yang bereaksi dengan ion-ion kalsium. Sumber-sumber kalsium biasanya berupa kalsium karbonat, kalsium sulfat, kalsium klorida, kalsium fosfat dan kalsium tartrat. Selain memiliki kemampuan membentuk gel, alginat juga digunakan sebagai pengental (pengikat air), pengemulsi, penstabil dan bahan pembentukan filmstrip, seperti terlihat pada Tabel 1 (KIRK & OTHMER, 1994).
alginat, kalium alginat, amonium alginat, campuran kalsium-amonium alginat, campuran kalsium-natrium alginat yang merupakan garam-garam dari asam alginat dan propilen glikol alginat. Alginat yang larut dalam air ini diproduksi dalam berbagai bentuk partikel (butiran atau serabut), bobot molekul, kadar kalsium, ukuran partikel dan rasio asam mannuronat terhadap asam guluronat (KIRK & OTHMER 1994).
Menurut KIRK & OTHMER (1994) pembentukan gel alginat dapat dilakukan dengan menggunakan tiga macam metode, yaitu metode difusi, metode internal dan metode pendinginan.
Sifat spesifik tersebut di atas ditentukan oleh prosentase dari setiap unit-unit monomer penyusunnya. Misalnya, alginat dengan prosentase poli (asam guluronat) lebih tinggi akan membentuk gel yang kaku dan lebih rapuh. Alginat dengan prosentase poli (asam mannuronat) lebih tinggi akan membentuk gel yang elastis. Bentuk gel alginat yang berbeda-beda tersebut dibuat dari bahan baku yang berbeda pula (HUI, 1992).
Alginat yang biasa digunakan untuk kebutuhan industri (misalnya industri makanan, farmasi, kosmetik, tekstil, cat dan beberapa industri lainnya) meliputi natrium
1. Metode difusi
Metode difusi merupakan teknik yang paling sederhana dari ketiga metode tersebut di atas dimana pembentukan gel dilakukan oleh ion-ion kalsium melalui proses difusi ke dalam larutan alginat. Oleh karena proses difusi tersebut berlangsung lambat, maka cara seperti ini hanya efektif digunakan untuk membentuk lapisan gel yang tipis pada permukaan produk (misalnya produk makanan).
2. Metode internal
Pada dasarnya metode internal atau dikenal pula dengan istilah "bulk setting"
dilakukan pada suhu kamar, dimana kalsium dikeluarkan dengan kondisi yang terkontrol dari dalam sistem. Metode ini digunakan pada pengolahan buah-buahan, makanan hewan piaraan dan pada makanan pencuci mulut yang disajikan dalam keadaan dingin. Senyawa kalsium yang paling umum digunakan adalah kalsium sulfat dihidrat dan dikalsium fosfat (kalsium hidrogen ortofosfat).
3. Metode pendinginan
Metode ketiga yang biasa digunakan dalam pembentukan gel alginat adalah metode pendinginan dimana alginat, garam kalsium dan asam dimasukkan bersamaan ke dalam air panas. Setelah itu larutan dibentuk melalui proses pendinginan. Garam-garam kalsium yang digunakan dalam metode ini sama dengan metode internal seperti yang telah dijelaskan di atas.
KOMPOSISI MONOMER-MONOMER PENYUSUN ALGINAT
Seperti telah dijelaskan di atas bahwa alginat tersusun dari monomer-monomer asam D-guluronat dan asam L-mannuronat. Komposisi monomer-monomer tersebut merupakan salah satu faktor yang menentukan kualitas alginat dan memegang peranan yang penting, terutama dalam pemanfaatannya. Perbedaan komposisi tersebut akan memudahkan dalam menentukan bentuk gel yang diinginkan.
Komposisi monomer-monomer penyusun alginat dari beberapa jenis algae coklat dapat dilihat pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2, terlihat bahwa perbedaan komposisi monomer-monomer penyusun alginat ditentukan oleh perbedaan jenis bahan bakunya.
INDUSTRI ALGINAT
Walaupun semua jenis algae coklat mengandung alginat, tetapi hanya beberapa jenis saja yang melimpah. Jenis-jenis yang bersifat komersial, terutama adalah
Macricystis pyrifera, Laminaria digitata, Laminaria cloustoni, Ascophyllum nodosum
dan beberapa jenis dari Fucus misalnya Fucus
serratus, Fucus vesiculosus, Fucus ceranoides
dan Fucus vircoides (FURIA, 1972). Di perairan pantai Indonesia juga ditemukan beberapa jenis algae coklat yang memiliki potensi sebagai bahan baku pengolahan alginat, yaitu Sargassum binderi,
Sargassum duplicatum, Sargassum echinocarpum, Sargassum plagyophyllum, Sargassum polycystum, Sargassum crassifolium, Turbinaria conoides, Turbinaria decurrens, Turbinaria ornata, Hormophysa triquetra dan Padina australis (ATMADJA et al., 1996).
Perbedaan sumber bahan baku akan mempengaruhi kadar alginat, misalnya
Macrocystis pyrifera dilaporkan memiliki kadar
alginat 14 -19%, sedangkan Laminaria digitata sekitar dan 15-40%. Selain perbedaan jenis, kadar alginat juga dipengaruhi oleh perbedaan musim dan lokasi tempat tumbuh (FURIA, 1972).
Produksi perdana alginat secara komersial berhasil dilakukan oleh Thornley and Walsh Company pada tahun 1927 di San Diego. Selanjutnya pada tahun 1929, Arnold Fitger mengambil alih perusahaan tersebut dan mengganti namanya menjadi Kelco Company. Pada tahun 1935, Kelco mulai memproduksi alginat yang dapat digunakan sebagai penstabil untuk es krim. Ketika perang dunia II dimulai pada tahun 1939 di Eropa, kebutuhan akan alginat semakin meningkat untuk menggantikan gelatin yang biasa digunakan sebagai penstabil produk-produk susu. Selain itu, Kelco juga memproduksi alginat yang dapat digunakan sebagai penstabil dan pengental lateks. Pada
tahun 1950, Kelco memperkenalkan salah satu produk dari alginat yang dikenal dengan nama Kelcosol. Kelkosol diproduksi sebagai "dessert gel" dan industri makanan lainnya. Sedangkan Kelcoloid yang merupakan derivat dari asam alginat secara luas digunakan sebagai penstabil bir, kuah salad dan produk makanan lainnya (NEUSHUL, 1987).
Menurut FURIA (1972), Amerika Serikat merupakan produsen alginat terbesar di dunia dengan menggunakan bahan baku Macrocystis
pyrifera yang tumbuh di pantai bagian selatan
California. Daerah lainnya di Amerika Serikat yang merupakan penghasil bahan baku alginat adalah pantai Maine dan Nova Scotia. Di daerah ini terdapat Laminaria digitata, Laminaria
cloustoni dan Laminaria saccharina. Inggris merupakan produsen alginat nomor dua terbesar di dunia dengan produksi lebih dari seperempat produksi dunia. Bahan baku
utamanya adalah Laminaria cloustoni dan
Ascophyllum nodosum. Negara lainnya yang
merupakan produsen alginat adalah Norwegia, Prancis dan Jepang. Norwegia menggunakan bahan baku Laminaria digitata,Laminaria
cloustoni dan Ascophyllum nodosum. Prancis
menggunakan Laminaria digitata sebagai bahan baku utama. Sedangkan Jepang menggunakan Ecklonia cava dan beberapa jenis lainnya.
Pada dasarnya semua metode yang digunakan untuk memproduksi alginat berdasarkan pada metode yang dikembangkan oleh Stanford. Saat ini di Amerika Serikat, metode yang digunakan untuk memproduksi alginat merupakan paten dari Green (Green Cold Process) yang digunakan oleh Kelco Company di San Diego California. Metode LeGloahec dan Heter digunakan oleh Marine Colloids, Inc di Rockland, Maine. Sedangkan metode yang digunakan di Inggris, Norwegia, Prancis, dan Jepang semuanya merupakan pengembangan dari metode Stanford (FURIA, 1972).
DAFTAR PUSTAKA
ATMADJA, W.S., A. KADI, SULISTIJO dan R. S ATARI. 1996. Pengenalan jenis-jenis rumput laut Indonesia. Puslitbang Oseanologi-LIPI, Jakarta. 180 pp.
CHAPMAN, V.J. and D.J. CHAPMAN. 1980.
Seaweed and their uses. Third edition.
Chapman and Hall, New York. 334 pp. FURIA, T.E. (Editor). 1972. Handbook of food
additives. 2nd edition. CRC Press Inc., USA. 653 pp.
HUI, Y.H. (Editor). 1992. Encyclopedia of food
science and technology. Volume 2. John
Wiley & Sons, Inc., New York. 780 pp.
KIRK and OTHMER. 1994. Encyclopedia of
chemical technology. Fourth Edition.
Volume 12. John Wiley & Sons, New York. 1091 pp.
NEUSHUL, P. 1987. Energy from marine riomass: The historical record. In: Seaweed cultivation for renewable resources. (K.T. BIRD & P.H. BENSON, eds.) Elsevier Science Publisher B.V., Amsterdam: 25 - 34. NISHIDE, E., H. ANZAL and N. UCHIDA.
1987. A comparative investigation on the water-soluble and the alkali-soluble alginates from various Japanese brown algae. Nippon Suisan
