BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Tanaman Aren (Arenga pinnata)
Aren (Arenga pinnata) merupakan tanaman serba guna yang dapat hidup didaerah tropis basah serta mampu beradaptasi dengan baik pada berbagai agroklimat mulai dari dataran rendah hingga 1.400 meter diatas permukaan laut. Aren merupakan tumbuhan berbiji tertutup dimana biji buahnya terbungkus daging buah.
Aren banyak ditanam di Indonesia termasuk di propinsi Sumatera Utara,
Aceh, Sumatera Barat, Bengkulu, Jawa barat, Banten, Jawa Tengah, Kalimantan Selatan dan Sulawesi Selatan. Tanaman aren belum dibudidayakan dan sebagian besar masih menerapakan teknologi yang minim (Anonim, 2009). Adapun sistematika tanaman aren adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisi : Magnoliophyta Kelas : Liliopsida Ordo : Arecales Famili : Areacaceae Genus : Arenga Spesies : A. pinnata
Tinggi batang tanaman aren berkisar antara 8-20 m sehingga untuk
menyadap nira diperlukan tangga. Tanaman berbunga setelah berumur 7-12 tahun.
Tandan bunga muncul dari setiap pelepah atau bekas pelepah daun, mulai dari atas
kira-kira seperempat dari pucuk kearah bawah. Bunga pada tandan pertama
hingga kelima atau enam adalah bunga betina, baru disusul bunga jantan yang
muncul secara bertahap hingga ke pangkal batang atau 2-3 m di atas tanah.
Seluruh bunga betina akan masak dalam 1-3 tahun. Bunga betina yang
serangga. Buah aren berbentuk bulat berdiameter 4 – 5 cm, di dalamnya berisi biji 3 buah, masing masing terbentuk seperti satu siung bawang putih.
Bagian – bagian dari buah aren terdiri dari :
1. Kulit luar, halus berwarna hijau pada waktu masih muda, dan menjadi kuning setelah masak.
2. Daging buah, berwarna putih kekuning – kuningan.
3. Kulit biji, berwarna kuning dan tipis pada waktu masih muda, dan berwarna hitam yang keras 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.
Buah yang masih muda adalah 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 ini mengandung asam oksalat. Buah yang setengah masak dapat dibuat kolang-kaling.
Kolang-kaling adalah endosperm biji buah aren yang berumur setengah masak setelah melalui proses pengolahan. Setelah diolah menjadi kolang-kaling, maka benda ini mejadi lunak, kenyal, dan berwarna putih agak bening (Sunanto, 1993).Tiap buah aren mengandung tiga biji. buah aren yang setengah masak, kulit biji buahnya tipis, lembek dan berwarna kuning, inti biji (endosperm) berwarna putih agak bening dan lembek, endosperm inilah yang diolah menjadi kolang-kaling (Mogea et al, 1991).
Adapun cara untuk membuat kolang-kaling sebagai berikut:
dengan air sampai dihasilkan inti biji yang bersih.Buah aren direbus dalam belanga/kuali sampai mendidih selama 1-2 jam, sehingga kulit biji menjadi lembek dan memudahkan untuk melepas/memisahkan dari inti biji. Inti biji ini dicuci berulang-ulang sehingga menghasilkan kolang-kaling yang bersih.
Untuk menghasilkan kolang-kaling yang baik, bersih dan kenyal, inti biji yang sudah dicuci diendapkan dalam air kapur selama 2 – 3 hari. Setelah direndam dalam air kapur, maka kolang-kaling yang terapung inilah yang siap untuk dipasarkan.Analisis terhadap kolang-kalingmemperlihatkan 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 sangat tinggi, hingga mencapai 93,8% dalam setiap 100 gram-nya. Kolang-kaling juga mengandung kasar.
Selain memiliki rasa yang menyegarkan, mengkonsumsi kolang-kaling
juga membantu memperlancar kerja saluran cerna manusia. Kandungan karbohidrat yang dimiliki kolang kaling bisa memberikan rasa kenyang bagi orang yang mengkonsumsinya, selain itu juga menghentikan nafsu makan dan
mengakibatkan konsumsi makanan jadi menurun, sehingga cocok dikonsumsi sebagai makanan diet. Kolang-kaling juga dapat digunakan sebagai coktail dan makanan ringan lokal seperti kolak (Orwa et al., 2009). Karbohidrat di dalam kolang-kaling pada umumnya adalah galaktomanan dengan berat molekul beragam dari 6000 sampai dengan 17000 (Koiman, 1971).
2.2. Galaktomanan
Tumbuhan lainnya dari keluarga legume memiliki cadangan polisakarida dalam bentuk galaktomanan. Hasil penelitian sebelumnya menunjukkan dari 163 spesies tumbuhan dari keluarga legume ini, 119 diantaranya menyimpan cadangan polisakaridanya dalam bentuk galaktomanan (Mathur, 2012). Galaktomanan ini memiliki selain sebagai cadangan makanan juga berfungsi menyimpan air untuk mencegah terjadinya kekeringan pada tumbuhan (Srivastava et al., 2005).
Galaktomanan merupakan polisakarida heterogen yang terdiri dari rantai
utama β-(1-4)-D-manopiranosa dengan satu unit cabang α-D-galaktopiranosa
yang terikat pada posisi α-(1-6). Galaktomanan dari masing-masing tanaman
berbeda-beda pada rasio manosa dan galaktosa, distribusi galaktosa pada rantai manosa dan berat molekulnya.
Gambar 2.1. Struktur umum gaktomanan (Cerqueira et al., 2009).
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.
Sifat fisikokimia galaktomnan dapat dikarakterisasi dengan menggunakan beberapa peralatan dan teknik yang berbeda. Parameter-parameter yang penting dalam karakterisasi galaktomanan adalah perbandingan manosa dan galaktosa, berat molekul rata-rata, bentuk struktur dan viskositas intrinsiknya. Rasio manosa dan galaktosa dapat ditentukan dengan menggunakan kromatografi gas atau dengan kromatografi pertukaran anion tekanan tinggi setelah terlebih dahulu dihidrolisis dengan menggunakan asam.
Berat molekulnya dapat ditentukan dengan menggunakan size exclusion chromatography sedangkan distribusi galaktosa pada rantai manannya dapat
dikarakterisasi dengan menggunakan spektroskopi13 C-NMR atau dengan
menggunakan metode enzimatis dengan enzim β-D-mannanase yang akan mendegradasi galaktomanan secara spesifik. Viskositas intrinsik dapat ditentukan dengan menggunakan viskometer kapiler dan persamaan Huggins & Kramer’s
untuk menentukan viskositasnya (Cerqueira et al., 2009b).
Rasio manosa dan galaktosa tergantung pada sumber galaktomanan tersebut dan umumnya berkisar pada 1,1 sampai dengan 5,0. Galaktomanan dengan kandungan galaktosa yang besar umumnya mudah larut dalam air dan kecenderungannya untuk membentuk gel sangat rendah dibandingakn galaktomanan dengan rasio galatosa yang rendah.Kelarutan yang sangattinggitersebutolehbanyaknyarantaicabangsehinggarantaimanosamenjadisuk aruntukberinteraksisecaraintermolekuler (Srivastavaand Kapoor, 2005).
2.3. Galaktomanan Kolang Kaling Ikat Silang
silang hampir sama dengan metode asetilasi yaitu samasama mengganti gugus -OH dengan gugus fungsi yang lain. Pada metode ikat silang gugus –-OH di ganti dengan gugus eter, ester, atau fosfat.Trinatrium trimetafosfat (TMP) merupakan bahan tidak beracun yang dapat digunakan untuk reaksi ikat silang pada galaktomanan untuk meningkatkan kualitas darifilm galaktomanan yang dihasilkan, hal ini dikarenakan trinatrium trimetafosfat akan mengurangi sifat pengembangannya (Mohini, et al., 2006).
Pada pH basa, senyawa kompleks ester dipolimer fosfat dibentuk dari guar gum dan trinatrium trimetafosfat yang mengalami reaksi ikat silang. Sifat mengembang pada polimer yang terikat silang menurun secara jelas (29-35 kali lipat) (Gowda et al., 2012).
Untuk reaksi ikat silang antara Guar Gum dan Ion borat, dan guar gum dengan gluteraldehida dapat dilihat pada gambar 2.2 dan 2.3.
C
Guar ion borat Guar ikat silang
Gambar 2.2 Reaksi ikat silang galaktomanan dan ion borat(Chudzikowski, 1971)
HC(CH2)3CH
Gambar 2.3 Reaksi antara gluteraldehida dan gugus hidroksil Guar Gum (Kabir et al., 1998).
Lim dan Seib (1993) menyelidiki bahwa modifikasi ikat silang akanmemberikan hasil lebih baik dalam mempertahankan viskositas bila guar
menggunakancampuran garam fosfat Sodium trimetaphosphat (STMP) dan Sodium tripoliphosphat (STPP) dibandingkan hanya menggunakan STMP.
Hasil penelitian Wattanachant et al., (2002), menunjukkan bahwa campuran garam fosfat 2% STMP dan 5% STPP lebih efisien dalam hidroksipropilasi ikat silang pati sagu dibandingkan dengan menggunakan POCl3 atau epiklorohidrin.
Kabir, et al., (2000) melakukan penelitian guar gum ikat silang dengan trinatrium trimetafosfat mampu mereduksi sifat mengembang sehingga dapat digunakan sebagai pembawa untuk mencapai target yang dituju, kemampuan mengembang gum dalam matriks yang tinggi tidak dapat digunakan sebagai pembawa sehingga dilakukan modifikasi dan mampu dilepas pada bagian yang rusak.
2.4. Spektrofotometer Ultraviolet Visibel (UV-Vis)
Spektrofotometer UV-Vis adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan cahaya tampak yang diabsorbsi oleh sampel. Sinar
ultraviolet dan cahaya tampak memiliki energi yang cukup untuk mempromosikan elektron pada kulit terluar ke tingkat energi yang lebih tinggi. Spekroskopi UV-Vis biasanya digunakan umtuk molekul dan ion anorganik atau kompleks didalam
larutan. Spektrum UV-Vis mempunyai bentuk yang lebar dan hanya sedikit informasi tentang struktur yang bisa didapatkan dari spektrum ini. Tetapi spektrum ini sangat berguna untuk pengukuran secara kuantitatif. Konsentrasi dari analit didalam larutan bisa ditentukan dengan mengukur absorban pada panjang gelombang tertentu dengan menggunakan hukum Lambert-Beer.
suatu senyawa, serta mampu untuk menganalisa senyawa organik secara kuantitatif (Dachriyanus, 2004).
2.5. Scanning Electron Microscopy (SEM)
Scanning Electron Microscopy (SEM) merupakan alat yang dapat
membentuk bayangan permukaan. Struktur permukaan suatu benda yang akan diuji dapat dipelajari dengan mikroskop elektron pancaran karena jauh lebih mudah untuk mempelajari struktur permukaan itu secara langsung. Pada dasarnya, SEM menggunakan sinyal yang dihasilkan elektron dan dipantulkan atau berkas sinar elektron sekunder.
SEM menggunakan prinsip scanning yaitu berkas elektron diarahkan pada titik permukaan spesimen. Gerakan elektron diarahkan dari satu titik ke titik lain pada permukaan spesimen. Jika seberkas sinar elektron ditembakkan pada permukaan spesimen maka sebagian dari elektron itu akan dipantulkan kembali dan sebagian lagi diteruskan. Jika permukaan spesimen tidak merata, banyak lekukan, lipatan atau lubang-lubang, maka tiap bagian permukaan itu akan
memantulkan elektron dengan jumlah dan arah yang berbeda dan kemudian akan ditangkap oleh detektor dan akan diteruskan ke sistem layar. Hasil yang diperoleh merupakan gambaran yang jelas dari permukaan spesimen dalam bentuk tiga
dimensi.
Dalam penelitian morfologi permukaan dengan menggunakan SEM, pemakaiannya sangat terbatastetapi memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan dengan resolusi sekitar 100 Å (Stevens, 2001).
2.6. Vitamin E
(Colombo, 2010). Perbedaan struktur molekul antara tokoferol dan tokotrienol menyebabkan perbedaan aktivitas antioksidan keduanya. Tokotrienol memiliki aktivitas antioksidan yang tinggi. Karena tokotrienol memiliki 3 ikatan rangkap yang menyebabkan lebih cepat teroksidasi dibandingkan tokoferol (Suzuki et al.,1993).
Vitamin E melindungi membran sel, terutama di paru-paru dan sel darah merah terhadap kerusakan yang disebabkan oleh berbagai polutan, peroksida,dan radikal bebas yang terbentuk selama proses metabolisme, dapat bekerja secara sinergis dengan nutrisi antioksidan lain seperti vitamin C, beta-karoten untuk memuaskan radikal bebas atau peroksida, dan sangat penting untuk saraf dan otot fungsi sel. Vitamin E bisa sebagai antioksidan (Constantinides,2006).
Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat menyumbangkan satu atau lebih elektron kepada radikal bebas, sehingga radikal bebas tersebut dapat diredam (Suhartono, 2007). Antioksidan berfungsi sebagai inhibitor yang bekerja menghambat oksidasi dengan cara bereaksi dengan radikal bebas reaktif membentuk radikal bebas tak reaktif yang relatif stabil.Sifat antioksidan dan
kelarutan yang sulit pada vitamin E cenderung tidak stabil, sensitif terhadap faktor lingkungan seperti cahaya, oksigen, dan suhu (Evans et al., 2002).Untuk mengurangi kelemahan tersebut maka vitamin E sebaiknya diinkorporasi kedalam
suatu matriks sehingga vitamin E terperangkap kedalam matriks. Secara kimia Vitamin E dibagi menjadi dua kelas yakni, tokoferol dan tokotrienol, dimana setiap kelas terdiri dari 4 (empat) senyawa yang larut dalam lipida yang disintesis oleh tanaman. Keempat senyawa turunan tokoferol dan tokotrienol tersebut di
bedakan dengan tanda huruf Yunani yaitu, α, β, γ, dan δ (Christie, 2011). Struktur
Gambar 2.4. A. Tokoferol ; B. Tokotrienol (Duhem et al., 2014)
2.7 Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (HPLC)
Kromatografi Cair Tenaga Tinggi (KCKT) atau biasa juga disebut dengan High Performance Liquid Chromatography (HPLC) merupakan metode yang tidak destruktif dan dapat digunakan baik untuk analisis kualitatif dan kuantitatif. HPLC secara mendasar merupakan sebuah perkembangan tingkat tinggi dari kromatografi kolom. Selain dari pelarut yang menetes melalui kolom di bawah pengaruh gravitasi, HPLC didukung oleh pompa yang dapat memberikan tekanan tinggi sampai dengan 400 atm. Hal ini membuat HPLC dapat memisahkan komponen sampel lebih cepat. Saat ini, HPLC merupakan teknik pemisahan yang diterima secara luas untuk analisis dan pemurnian senyawa tertentu dalam suatu sampel dalam berbagai bidang, antara lain farmasi, lingkungan, bioteknologi, polimer, dan industri-industri makanan. Beberapa perkembangan HPLC terbaru antara lain miniaturisasi sistem HPLC, penggunaan HPLC untuk analisis asam-asam nukleat, analisis protein, analisis karbohidrat, dan analisis senyawa-senyawa kiral.
dalam kolom terjadi pemisahan komponen-komponen campuran. Karena perbedaan kekuatan interaksi antara solut-solut terhadap fasa diam. Solut-solut yang kurang kuat interaksinya dengan fasa diam akan keluar dari kolom lebih dulu. Sebaliknya, solut yang kuat berinteraksi dengan fasa diam maka solut-solut tersebut akan keluar kolom dideteksi oleh detektor kemudian direkam dalam bentuk kromatogram kromatografi gas. Seperti pada kromatografi gas, jumlah peak menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran. Komputer dapat digunakan untuk mengontrol kerja sistem HPLC dan mengumpulkan serta mengolah data hasil pengukuran HPLC (Anonim, 2014).
2.8. Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Instrumen yang digunakan untuk mengukur resapan radiasi infra merah pada pelbagai panjang gelombang disebut spektrometer inframerah. Pancaran inframerahumumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang mikro. Pancaran inframerah yang
kerapatannya kurang dari pada 100 cm-1 (panjang gelombang lebih dari 100 µm) diserap oleh sebuah molekul organik dan diubah menjadi energi putaran molekul.
Penyerapan itu tercatu dan demikian spektrum rotasi molekul terdiri dari garis-garis yang tersendiri.
Atom molekul bergerak dengan berbagai cara, tetapi selalu pada tingkat energi tercatu. Energi getaran rentang untuk molekul organik bersesuaian dengan radiasi inframerah dengan bilangan gelombang antara 1200 dan 4000 cm-1. Bagian tersebut dari spektrum inframerah khususnya berguna untuk mendeteksi adanya gugus fungsi dalam senyawa organik. Memang daerah ini sering dinyatakan sebagai daerah gugus fungsi karena kebanyakan gugus fungsi yang dianggap penting oleh para kimiawan organik mempunyai serapan khas dan nisbi tetap pada panjang gelombang tersebut.
Identifikasi pita absorpsi khas yang disebabkan oleh berbagai gugus fungsi merupakan dasar penafsiran spektrum inframerah. Hadirnya sebuah puncak serapan dalam daerah gugus fungsi dalam sebuah spektrum inframerah hampir selalu merupakan petunjuk pasti bahwa beberapa gugus fungsi tertentu terdapat dalam senyawa cuplikan. Demikian pula, tidak adanya puncak dalam bagian tertentu dari daerah gugus fungsi sebuah spektrum inframerah biasnya berarti bahwa gugus tersebut yang menyerap pada daerah itu tidak ada (Pine, 1980). Asam karboksilat mempunyai dua karakteristik absorbsi IR yang membuat
senyawa -CO2H dapat diidentifikasi sengan mudah. Ikatan O-H dari golongan
karboksil diabsorbsi pada daerah 2500 sampai 3300 cm-1, dan ikatan C=O yang ditunjukkan diabsorbsi di antara 1710 sampai 1750 cm-1 (McMurry, 2007).
Sistim optik Spektrofotometer FTIR seperti pada gambar dibawah ini dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan demikian radiasi infra merah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak ( M ) dan jarak cermin yang diam ( F ). Perbedaan jarak tempuh radiasi tersebut adalah 2 yang selanjutnya disebut sebagai
retardasi ( δ ). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor
terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red.
