Bioadsorption of Hg(II) by Crosslinked Starch Phosphate

BIOADSORPSI Hg(II) OLEH PATI TAUT SILANG FOSFAT

JORION ROMENGGA
G451090381

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2011

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis dengan judul “Bioadsorpsi Hg(II) oleh
Pati Taut Silang Fosfat” adalah karya saya dengan arahan dari komisi
pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi
manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan
maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.

Bogor, Agustus 2011

Jorion Romengga

NIM G451090381

ABSTRACT
JORION ROMENGGA. Bioadsorption of Hg(II) by Crosslinked Starch
Phosphate. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and SRI SUGIARTI.
Crosslinked sago starch phosphate (SgP) has been successfully synthesized from
native sago starch (Sg) and mixed of Na2HPO4-NaH2PO4 in an acidic condition. It
was used as a bioadsorbent to remove Hg(II) as an in vitro of a human digestion.
Both of the Fourier transform infrared (FTIR) spectra showed the differences.
Based on the dynamic study, the bioadsorption followed pseudo-second order
kinetic and Freundlisch equation as chemisorption. As the results, 20,84% of
Hg(II) was removed at pH of 6,80 and reached the isothermal equilibrium of the
bioadsorption at pH of 5,80-8,60 for 29,95% and 31,39%, respectively.
Keywords: bioadsorption, crosslinked, Hg(II), phosphate, sago

RINGKASAN
JORION ROMENGGA. Bioadsorpsi Hg(II) oleh Pati Taut Silang Fosfat.
Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan SRI SUGIARTI.
Pati sagu (Sg) berpotensi sebagai bahan baku bioadsorben merkuri (Hg(II))
melalui modifikasi menjadi pati sagu taut silang fosfat (SgP). Modifikasi tersebut

dilakukan untuk meningkatkan resistensi SgP terhadap gangguan fisik, kimia, dan
biologis. Hal ini diharapkan SgP mampu berperan sebagai bioadsorben Hg(II)
dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro. Hal ini disebabkan SgP
memiliki gugus taut silang fosfat yang diduga mampu mengelat Hg(II) secara
kimia. Hal ini diharapkan SgP mampu berperan dalam mengelat ion Hg(II) secara
kimiawi dan dapat menghilangkannya dari sistem pencernaan manusia. Adapun
penelitian ini bertujuan untuk (1) mengetahui karakteristik adsorpsi Hg(II) oleh
SgP dalam larutan berair (2) menentukan persentase adsorpsi Hg(II) oleh SgP
sebagai bioadsorben dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro.
Penelitian ini dibagi ke dalam dua tahap. Tahap pertama adalah sintesis dan
karakterisasi fisikokimia SgP sebelum proses adsorpsi. Adapun karakterisasi
fisikokimia yang dilakukan meliputi analisis perubahan gugus fungsi, absorbansi
relatif TFIM, nilai DSp, morfologi granula, dan tipe-pola kristalinitas Tahap
kedua adalah aplikasi SgP sebagai bioadsorben Hg(II), baik dalam larutan berair
maupun dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro. Pada tahap kedua ini,
bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dioptimasi berdasarkan 5 parameter: konsentrasi
Hg(II), massa SgP, pH larutan, waktu agitasi, dan laju agitasi. Setelah nilai
optimum diperoleh, SgP diuji resistansinya berdasarkan jumlah massa minimal
terhadap sistem pencernaan manusia secara in vitro. Massa minimal SgP yang
resisten tersebut selanjutnya diaplikasikan ke dalam media in vitro sistem

pencernaan manusia yang mengandung ion Hg(II) pada konsentrasi tinggi.
Hasil penelitian ini menyatakan bahwa SgP berperan sebagai bioadsorben
Hg(II) dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro. Hal ini disebabkan SgP
mampu mengelat ion Hg(II). Terikatnya ion Hg(II) oleh SgP tersebut terjadi pada
gugus taut silang fosfat antarrantai polimer SgP. Kondisi ini menjelaskan bahwa
bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP memenuhi persamaan Freundlisch yang menjelaskan
tentang heterogenitas adsorpsi. Selain itu, kesetimbangan bioadsorpsi Hg(II) oleh
SgP memenuhi orde II semu dan bersifat kemisorpsi. Kemisorpsi tersebut juga
lebih ditekankan pada metode pertukaran ion pada gugus fosfat taut silang sebagai
sisi aktif SgP. Hal ini dibuktikan dengan nilai energi adsorpsi rata-rata (Ea) Hg(II)
oleh SgP sebesar 8,392 kJ/mol yang memasuki kisaran Ea untuk suatu adsorpsi
pertukaran ion. Pada sistem pencernaan manusia secara in vitro, SgP mampu
mengadsorpsi optimum pada pH 6,80 (20,84%) dan setimbang pada 5,80-8,60
(29,95-31,39%).
Kata kunci: bioadsorpsi, Hg(II), in vitro, sagu, taut silang fosfat

@Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2011
Hak Cipta dilindungi Undang Undang
1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh Karya Tulis ini tanpa
mencantumkan atau menyebutkan sumber.

a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan
karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu
masalah.
b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB.
2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh Karya
Tulis dalam bentuk apapun tanpa seizin IPB.

BIOADSORPSI Hg(II) OLEH PATI TAUT SILANG FOSFAT

JORION ROMENGGA

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Kimia

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR

2011

Penguji Luar Komisi

:

Dr. Zainal Alim Mas’ud, DEA

Judul tesis
Nama
NIM

: Bioadsorpsi Hg(II) oleh Pati Taut Silang Fosfat
: Jorion Romengga
: G451090381

Disetujui
Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
Ketua

Sri Sugiarti, Ph.D
Anggota

Diketahui

Ketua Program Studi Kimia

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof. Dr. Purwantiningsih Sugita, M.Si

Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc. Agr

Tanggal Ujian: 8 Agustus 2011

Tanggal lulus:

PRAKATA
Puji syukur ke hadirat Allah SWT karena rahmat dan karunia-Nya penulis

dapat menyelesaikan penyusunan karya ilmiah ini. Judul yang dipilih dalam
penelitian ini adalah Bioadsorpsi Hg(II) Oleh Pati Taut Silang Fosfat. Penulis
mengucapkan terima kasih kepada Prof. DR. Ir. Tun Tedja Irawadi, M.S selaku
pembimbing utama dan Sri Sugiarti, Ph.D selaku pembimbing kedua atas
bimbingan, arahan, dan dorongan yang diberikan sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya ilmiah ini. Semoga Allah SWT memberikan balasan yang
terbaik atas segala waktu, tenaga, dan ilmu yang dicurahkan kepada penulis.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada DR. Zainal Alim Mas’ud, DEA
atas kesediaannya selaku dosen penguji tesis penulis. Segala masukan yang
Bapak/Ibu berikan memiliki arti untuk perbaikan naskah karya ilmiah ini.
Ucapan terima kasih dan penghargaan penulis sampaikan kepada Rektor IPB,
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Ketua Departemen
Kimia dan Kepala Laboratorium Kimia Analitik atas izin untuk menempuh
pendidikan program Magister di Sekolah Pascasarjana IPB. Kepada Ketua
Program Studi serta semua staf pengajar program studi Kimia IPB, penulis
ucapkan banyak terima kasih atas ilmu yang diberikan.
Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada kedua orang tua: Ayahanda
Rudy Afrizal Rani dan Ibunda Sunarti Sadeli serta saudaraku Randy Alfiandy dan
Ganis Dinar Maharani yang selalu memberikan dorongan, semangat, dan do’a
restu yang tidak ada hentinya. Semoga Allah selalu memberikan yang terbaik

untuk kita semua.
Kepada rekan-rekan mahasiswa Program Studi Kimia Angkatan 2009 dan
rekan-rekan seperjuangan di Laboratorium Kimia Anorganik dan Laboratorium
Bersama, Departemen Kimia, penulis mengucapkan terima kasih atas kerjasama
dan kebersamaan yang terjalin selama ini. Ucapan terima kasih khusus penulis
sampaikan kepada Retno Djulaika yang telah membantu proses preparasi dan
sintesis pati sagu taut silang fosfat dan Iis Subariyah yang telah membantu dalam
diskusi seputar topik kimia adsorpsi. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada Ahmad Zakaria dan Muntamah yang telah membantu analisis karakterisasi

mikroskopi pemayaran elektron dan difraksi sinar-X. Kepada staf Laboratorium
Kimia Anorganik, Departemen Kimia, penulis mengucapkan terima kasih atas
bantuan dan kerjasamanya. Akhirnya, penulis berharap semoga karya kecil ini
bermanfaat bagi penulis juga para pembaca umumnya.

Bogor, Agustus 2011

Jorion Romengga

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Pontianak pada tanggal 22 Juni 1987. Penulis
merupakan anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Rudy Afrizal Rani
(ayah) dan Sunarti Sadeli (ibu). Pada tahun 2005, penulis diterima di jurusan
kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Tanjungpura Pontianak melalui jalur Penyaluran Minat dan Bakat (PMDK).
Penulis menyelesaikan studi S1-nya tersebut pada tahun 2009. Pada tahun 2009,
penulis melanjutkan studi pada program magister sains pada Mayor Kimia
Sekolah Pascasarjan Institut Pertanian Bogor dan lulus pada tahun 2011.

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii
DAFTAR PERSAMAAN ................................................................................... xii
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................
xiii
PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
Latar Belakang......................................................................................... 1
Rumusan Masalah ................................................................................... 3
Tujuan ...................................................................................................... 3

Manfaat .................................................................................................... 3
Hipotesis .................................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................... 4
Logam berat ............................................................................................. 4
Pati termodifikasi..................................................................................... 4
Adsorpsi isoterm ...................................................................................... 6
BAHAN DAN METODE.................................................................................... 7
Alat dan Bahan ........................................................................................ 7
Lokasi Penelitian ..................................................................................... 7
Metode Penelitian .................................................................................... 7
Analisis data ............................................................................................ 11
HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................... 12
Karakteristik fisikokimia ......................................................................... 12
Studi dinamika bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP ........................................... 14
Uji in vitro bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP .................................................. 17
SIMPULAN DAN SARAN................................................................................. 20
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 21
LAMPIRAN ........................................................................................................ 24

DAFTAR GAMBAR

Halaman
Gambar 1 Struktur PTSF.....................................................................................

5

Gambar 2 Geseran kimia 31P-RMI PTSF dan turunannya ..................................

5

Gambar 3 Spektra TFIM: A. Sg; B. SgP ............................................................. 13
Gambar 4 Morfologi granula: A. Sg; B. SgP ...................................................... 13
Gambar 5 Pola DSX: A. Sg; B. SgP ................................................................... 14
Gambar 6 Mekanisme terusulkan terhadap bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP ........... 16
Gambar 7 Persentase bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam sistem pencernaan
manusia secara in vitro ....................................................................... 19
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1 Absorbansi relatif ikatan C-O-P ............................................................. 13
Tabel 2 Kondisi optimum bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dan faktor penyebabnya 15
Tabel 3 Parameter kinetika bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP.................................... 16
Tabel 4 Parameter isotermal bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP.................................. 16
Tabel 5 Resistansi Sg dan SgP dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro18
Tabel 6 Perbandingan nilai adsorpsi Hg(II) oleh beberapa bioadsorben
termodifikasi .......................................................................................... 19
DAFTAR PERSAMAAN
Halaman
Persamaan 1 ........................................................................................................

6

Persamaan 2 ........................................................................................................

6

Persamaan 3 ........................................................................................................

6

Persamaan 4 ........................................................................................................

6

Persamaan 5 ........................................................................................................

6

Persamaan 6 ........................................................................................................

6

Persamaan 7 ........................................................................................................

8

Persamaan 8 ........................................................................................................

9

Persamaan 9 ........................................................................................................ 10

Persamaan 10 ....................................................................................................... 10
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian ................................................................................... 24
2 Analisis karakteristik fisikokimia SgP ........................................................... 25
3 Data optimasi kelima parameter bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP secara isotermal
(30oC) ............................................................................................................. 25
4 Grafik kinetika bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP .................................................. 28
5 Grafik ekulibrium bioadsorpsi isotermal Hg(II) oleh SgP (30oC).................. 29

PENDAHULUAN
Latar belakang
Pencemaran logam berat merupakan salah satu jenis pencemaran lingkungan
yang menjadi fokus utama dunia. Hal ini disebabkan pencemaran logam berat di
antaranya melalui media air yang merupakan sumber utama kehidupan manusia.
Selain itu, logam berat mampu berikatan dengan senyawaan organik yang terlarut
di dalam air. Hal ini dapat menyebabkan terjadinya proses bioakumulasi,
biotransformasi, dan biomagnifikasi logam berat tersebut di alam melalui jalur
rantai makanan pada tubuh manusia (Gyliene & Visniakova 2008; Wan et al.
2010).
Salah satu jenis logam berat bertoksisitas tinggi adalah merkuri. Merkuri
umumnya berada dalam bentuk Hg(II) di dalam larutan berair. Hg(II) dapat
bereaksi dengan senyawaan organik terlarut di dalam air membentuk metil
merkuri dengan toksisitas yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan metil merkuri
mampu diserap oleh sistem pencernaan manusia hingga 95% daripada dalam
bentuk Hg(II) (Bizily et al. 2000). United State Environmental Protection Agency
menetapkan kandungan maksimum Hg(II) di dalam air sebesar 0,300 ppb. Hg(II)
dapat terdeposit di dalam tubuh manusia, terutama pada bagian otak, kulit, hati,
pankreas, dan miokardium. Adapun efek yang ditimbulkan dari bioakumulasi
tersebut, seperti gangguan syaraf pusat, pencernaan, dan iritasi kulit (Farooq et al.
2010).
Beberapa metode untuk menghilangkan kontaminasi logam berat di dalam
air telah dilakukan. Metode-metode yang dikembangkan tersebut di antaranya,
koagulan-flokulasi, evaporasi, presipitasi kimia, elektrokoagulasi, pertukaran ion,
separasi membran, filtrasi membran, dan bioadsorpsi (Aziz et al. 2008; Chen et al.
2011; Zakhama et al. 2011). Bioadsorpsi merupakan salah satu teknik yang paling
populer. Hal ini disebabkan bioadsorpsi memiliki kelebihan, seperti murah, ramah
lingkungan, dan dapat digunakan kembali (Xing et al. 2006). Sekarang ini,
biopolimer termodifikasi merupakan biomaterial adsorben yang ekonomis dan
efektif. Salah satu tipe biopolimer termodifikasi tersebut adalah polimer
karbohidrat termodifikasi taut silang (Sancey et al. 2011; Zhao et al. 2010).

Penelitian terbaru menunjukkan limbah sagu taut silang fosfat (mengandung
50% pati) berperan sebagai adsorben ion Pb(II) dan Cd(II) (Igura & Okazaki
2010; Quek et al. 1998). Namun, keterulangan adsorben tersebut menurun pada
proses resorpsi pertama dan kedua sebesar 25% dan 50%, secara berturut-turut.
Selain itu, adsorben tersebut hanya terbatas untuk penghilangan logam berat yang
terlarut dalam pemurnian air. Hal ini tidak dapat diterapkan jika tubuh manusia
telah terpapar logam berat melalui rantai makanan. Oleh sebab itu, perlu suatu tipe
bioadsorben yang mampu bekerja secara simultan sebagai bahan pangan
fungsional tak tercerna sekaligus bioadsorben logam berat dalam tubuh manusia.
Salah satu biomaterial prospektif tersebut adalah pati sagu (Metroxylon
sago) (Sg). Hal ini disebabkan produksi Sg di Indonesia berkisar 5 juta ton/tahun
dan hanya 210 ton dikonsumsi sebagai bahan pangan (Ahmad et al. 1999;
Blennow et al. 2002; BPBPI 2007). Hal ini membuka peluang adanya diverifikasi
Sg menjadi bioadsorben logam berat melalui modifikasi taut silang fosfat. Sintesis
Sg menjadi pati sagu taut silang fosfat (SgP) diduga berpotensi sebagai
bioadsorben Hg(II) melalui gugus fosfat taut silang yang resisten terhadap
degradasi fisik, kimia, dan biologis (Haub et al. 2010; Le et al. 2009). Hingga saat
ini, belum ada kajian tentang aplikasi SgP sebagai bioadsorben Hg(II) yang
terpapar dalam tubuh manusia melalui makanan. Hal ini disebabkan SgP baru
marak disintesis dan diaplikasikan sebagai pati termodifikasi pada satu dekade ini
(BeMiller & Whistler 2009; Manoi & Rizvi 2010).
Pada penelitian ini, SgP diaplikasikan sebagai bioadsorben Hg(II) pada
sistem pencernaan manusia secara in vitro. Adapun pengujian awal berupa
karaktersiasi fisikokimia yang meliputi analisis perubahan gugus fungsi,
absorbansi relatif, morfologi granula, dan tipe kristal keduanya. Selanjutnya,
adsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam larutan berair dioptimasi yang meliputi variasi
konsentrasi Hg(II), massa SgP, pH larutan, waktu kontak, dan laju agitasi. Hasil
optimasi total yang diperoleh selanjutnya diterapkan ke dalam perhitungan studi
dinamika dan ekulibrium adsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam larutan berair.
Selanjutnya, resistansi SgP diuji dengan proses hidrolisis enzimatik α-amilase ke
dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro. Massa minimal SgP resistan

yang didapat tersebut selanjutnya diaplikasikan sebagai massa SgP sebagai
bioadsorben Hg(II) dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro.
Rumusan masalah
SgP berpotensi sebagai bioadsorben Hg(II) dalam sistem pencernaan
manusia secara in vitro. Hal ini diduga disebabkan adanya gugus taut silang fosfat
yang mampu menyetabilkan SgP dan mengelat Hg(II) dalam sistem pencernaan
manusia secara in vitro. Hingga saat ini, studi dinamika yang meliputi kinetika
dan ekulibrium bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam sistem pencernaan manusia
secara in vitro belum pernah dilakukan. Oleh sebab itu, pada penelitian ini
dilakukan studi dinamika adsorpsi Hg(II) oleh SgP dan aplikasinya sebagai
bioadsorben Hg(II) oleh SgP tersebut ke dalam sistem pencernaan manusia secara
in vitro.
Tujuan
Penelitian ini memiliki tujuan umum dan tujuan khusus. Adapun tujuan
umum penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik adsorpsi Hg(II) oleh
SgP dalam larutan berair. Selain itu, tujuan khusus penelitian ini adalah untuk
menentukan kapasitas adsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam sistem pencernaan manusia
secara in vitro.
Manfaat
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah mengenai
potensi SgP sebagai bioadsorben Hg(II) dalam sistem pencernaan manusia secara
in vitro.
Hipotesis
Penelitian ini dilakukan berdasarkan dua hipotesis. Pertama, Sg memiliki
gugus hidroksil bebas pada atom C3 dan C6 serta kadar amilosa > 25%. Hal ini
menyebabkan Sg dapat dimodifikasi menjadi SgP. Kedua, SgP berpotensi sebagai
bioadsorben Hg(II) karena adanya gugus taut silang fosfat yang stabil dan mampu
mengelat ion Hg(II) dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro.

TINJAUAN PUSTAKA
Logam berat
Logam berat adalah unsur-unsur kimia dengan bobot jenis lebih besar dari 5
gr/cm3 (Barakat in press). Kelompok logam berat mempunyai afinitas tinggi
terhadap atom S. Logam berat memiliki kisaran nomor atom 22-92 (perioda 4-7).
Logam berat bersifat toksik dengan merusak sistem saraf, hati, ginjal, dan tulang.
Toksisitas logam berat dapat dikelompokkan dalam 3 kelompok, yaitu toksik
tinggi (Hg, Cd, Pb, Cu, dan Zn), toksik (Cr, Ni, dan Co), dan toksik rendah (Mn
dan Fe) (Wan Ngah & Hanafiah 2008).
Merkuri (Hg) merupakan jenis logam berat dengan toksisitas tinggi (Pohl et
al. 2011). Hg berada dalam bentuk Hg(II) di dalam air. United State
Environmental Protection Agency menetapkan kadar maksimum Hg(II) di dalam
air sebesar 0,300 ppb. Hg(II) terdeposit pada tubuh manusia terutama di bagian
otak, kulit, hati, pankreas, dan miokardium. Deposit Hg(II) di dalam tubuh dapat
mengganggu sistem syaraf, sirkulasi, pencernaan, dan iritasi kulit. Toksisitas
Hg(II) makin meningkat dalam bentuk metil merkuri. Hal ini disebabkan metil
merkuri mampu diserap tubuh hingga 95% melalui ikatan dengan asam amino
yang mengandung sulfur. Hal ini menyebabkan terjadinya akumulasi Hg(II)
tersebut dalam tubuh manusia (Bizily et al. 2000; Farooq et al. 2010).
Pati Termodifikasi
Pati termodifikasi merupakan salah satu bentuk modifikasi polimer
karbohidrat. Modifikasi tersebut meliputi modifikasi fisika, kimia, dan biologis.
Umumnya, pati termodifikasi untuk aplikasi luas yang disintesis skala industri
menggunakan modifikasi kimia untuk membentuk pati resistan (PR). PR dapat
dikelompokkan menjadi 4, yaitu PR1 (nativ-tercerna), PR2 (nativ-tak tercerna),
PR3 (berubah granul-tak tercerna), dan PR 4 (termodifikasi kimia). Sekarang ini,
PR4 berperan luas dalam aplikasi kesehatan yang mana PR4 secara simultan
berperan sebagai serat pangan dan pengontrol indeks glikemik (Haub et al. 2010).

OH

OH

Glc

O
O

O

OH

Glc
O

OH

OH

O

O

OH

O
O

O

O

OH

P

P
HO

O
O
Glc

OH

O
O

O
HO

OH
O

HO
OH

O
O
HO

O
OH

Glc
O

OH

Gambar 1 Struktur PTSF

Gambar 2 Geseran kimia 31P-RMI PTSF dan turunannya (Manoi & Rizvi 2010)
Salah satu jenis PR4 yang paling banyak disintesis adalah pati taut silang
fosfat (PTSF) (Gambar 1) (Zhang & Wang 2010). Penelitian terdahulu telah
membuktikan bahwa ikatan taut silang fosfat tersebut terjadi pada atom C3-C6
antarrantai pati (Gambar 2) (Manoi & Rizvi 2010). Syarat utama pati yang
menjadi bahan baku PTSF adalah suatu pati harus memiliki kadar amilosa lebih
dari 25%. Pati tipe ini umumnya terdapat pada pati jagung, kentang, ubi jalar, dan
Sg (Ahmad et al. 1999; Blennow et al. 2002). Hal ini membuka potensi pati sagu
untuk dimodifikasi dan menambah nilai gunanya menjadi SgP.
Pada penelitian ini, SgP disintesis dengan reagen Na2HPO4-NaH2PO4 dalam
suasana asam. Hal ini disebabkan sintesis SgP merupakan reaksi esterifikasi
gugus fosfat. Beberapa penelitian terdahulu menunjukkan bahwa reaksi fosforilasi
PTSF berjalan lebih efisien dalam suasana asam dengan reagen Na2HPO4NaH2PO4 (Bogaert 2010; Hawkins et al. 2011). Hal ini disebabkan reagen
tersebut memiliki efisiensi substitusi gugus fosfat yang tinggi ke dalam polimer
pati dalam suasana asam (Passauer et al. 2010).

Adsorpsi isoterm
Pada penelitian ini, adsorpsi Hg(II) oleh SgP memenuhi tiga persamaan,
yaitu persamaan Freundlich (Persamaan 1), Langmuir (Persamaan 2), dan
Dubinin-Radushkevich (Persamaan 3). Hal ini disebabkan adanya faktor sisi aktif
pada gugus taut silang fosfat dan kondisi adsorpsi yang bersifat isotermal.
Ce/Qe = Ce/Qm + 1/(QmKL)

Persamaan 1

ln Qe = (1/n) ln Ce + ln KF

Persamaan 2

2

ln Qe = Kε

+ ln QDR

Persamaan 3

di mana Ce merupakan konsentrasi kesetimbangan Hg(II) (mg/L); Qe merupakan
kapasitas adsorpsi Hg(II) (mg/g); Qm (mg/g), KF (mg/g), dan QDR (mg/g)
merupakan kapasitas sorpsi Hg(II) maksimum pada persamaan Langmuir,
Freundlich, dan Dubinin-Radushkevich, secara berturut-turut. Adapun nilai Qe
dihitung berdasarkan Persamaan 4:
Qe = (Ci – Cf).V/W

Persamaan 4

di mana Ci dan Cf menyatakan konsentrasi awal dan akhir larutan Hg(II), secara
berturut-turut; V menyatakan volume larutan (mL); dan W menyatakan massa
SgP yang digunakan (g).
Pada Persamaan Dubinin-Radushkevich, nilai ε merupakan potensial
Polanyi yang dapat ditentukan dalam Persamaan 5.
ε

= RT ln (1 + 1/Ce)

Persamaan 5

di mana R merupakan konstanta gas ideal (J/K.mol) dan T merupakan suhu
kontak. Energi bebas rata-rata adsorpsi (Ea) (kJ/mol) dapat ditentukan berdasarkan
Persamaan 6 dengan menyubstitusi nilai konstanta Dubinin-Radushkevich, K
(kJ2/mol2), dari plot ln Qe terhadap ε2.
Ea = (-2K)-0,5

Persamaan 6

Berdasarkan nilai Ea yang didapat, maka ada dua asumsi terhadap jenis adsorpsi.
Jika Ea kurang dari 8,00 kJ/mol maka adsorpsi Hg(II) oleh SgP merupakan
adsorpsi fisika. Jika nilai Ea yang didapat lebih dari 8,00 kJ/mol maka adsorpsi
tersebut merupakan adsorpsi kimia. Berdasarkan hal di atas pula, jika nilai Ea
berkisar 8,00-16,00 kJ/mol, maka adsorpsi kimia tersebut terjadi melalui
pertukaran ion (Chen et al. 2011; Güney et al. 2007).

BAHAN DAN METODE
Alat dan bahan
Adapun instrumen analitik yang digunakan pada penelitian ini di antaranya,
difraktometer sinar-X (DSX) (Shimadzu 4.5, filter Ni, sumber radiasi Cu-Kα,

=

1.54060 Å, V = 40 kV, I = 30.0 mA), mikroskop pemayaran elektron (MPE)
(Zeiss-7000), pH-meter (TOA HM-20S), spektrofotometer TFIM (Vector-33), dan
spektrofotometer UV/Vis (Spectronic 20D+).
Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini di antaranya berupa Sg
(~26% amilosa) yang dibeli dari pasar tradisional Laladon, Kabupaten Bogor,
Jawa Barat. Reagen Hg(NO3)2.H2O, NaH2PO4.H2O, dan Na2HPO4.2H2O,
diperoleh dari Merck (Darmstadt, Jerman). Enzyplex (α-amilase) diperoleh dari
PT Medifarma Laboratories (Westmont Pharmaceuticals Ltd, USA). Semua
reagen kimia umum yang digunakan pada penelitian ini memenuhi standar
laboratorium.
Lokasi penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Bersama, Kimia Anorganik, dan
Kimia Fisik-Lingkungan, Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Kampus IPB Darmaga, Kabupaten
Bogor, Jawa Barat. Waktu pelaksanaan penelitian berlangsung dari bulan MaretJuni 2011.
Metode Penelitian
Metode penelitian ini dibagi ke dalam dua tahap (Lampiran 1). Tahap
pertama adalah sintesis dan karakterisasi fisikokimia SgP sebelum proses adsorpsi.
Tahap kedua adalah aplikasi SgP sebagai bioadsorben Hg(II), baik dalam larutan
berair maupun dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro.

Fosforilasi pati sagu taut silang fosfat (SgP) (Romengga dkk. siap terbit)
Sg disuspensikan menjadi 35% dalam larutan 0,1 M Na2HPO4 dan larutan
0,1 M NaH2PO4 (3:2) (pH awal 6,89), serta diatur pH-nya hingga 6,50 dengan
penambahan beberapa tetes 0,01 M HCl dan 0,01 M NaOH. Suspensi tersebut
dipanaskan pada suhu 40oC dan diaduk dengan kecepatan 300 rpm selama 20
menit. Selanjutnya, endapan yang terbentuk dipisahkan dari filtrat dengan disaring
menggunakan kertas saring Whatmann 40. Endapan tersebut dikeringkan di dalam
oven (80 + 5oC) selama 24 jam, dan diayak dengan ayakan 10 m. Butiran SgP
yang diperoleh selanjutnya disimpan dalam wadah kedap udara sebelum
digunakan lebih lanjut selama penelitian berlangsung.
Penentuan nilai derajat substitusi fosfat (DSp) (Igura & Okazaki 2010,
dengan sedikit modifikasi)
Penentuan nilai DSp juga dapat dihitung berdasarkan rasio absorbansi relatif
regangan C-O-P yang didapat pada spektra TFIM SgP dengan menggunakan
Persamaan 8.
DSp

=

A1200 cm /1325 cm
A990 cm /1325 cm
-1

-1

-1

-1

Persamaan 7

Pembuatan larutan stok Hg(II)
Sebanyak 1,71 g Hg(NO3)2.H2O dan 10 g NaCl dilarutkan ke dalam wadah
berisi 1 L akuades disertai penambahan beberapa tetes 0,1 M HNO3. Variasi
konsentrasi setiap larutan sampel berkisar 50-250 mg/L diperoleh dengan metode
pengenceran. Konsentrasi sampel sebelum dan sesudah adsorpsi ditentukan
dengan spektrofotometer UV/Vis pada

maks

=

575 nm dengan penambahan

larutan KI-I2 2%.
Pembuatan larutan stok α-amilase (Alias et al. 2008, dengan modifikasi pada
komposisi larutan).
Sebanyak 1 butir salut Enzyplex (α-amilase ~10.000 IU) dilarutkan dalam air
deionisasi hingga volume 500 mL. Selanjutnya, larutan tersebut ditambah 1 g
NaCl-KCl (3:2), dan larutan buffer fosfat (pH = 6,60-6,80). Larutan tersebut
diinkubasi dalam lemari es pada suhu 4oC dan dipanaskan pada suhu 38oC selama
30 menit sebelum digunakan dalam bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP secara in vitro.

Analisis spektrofotometer TFIM
Penentuan gugus fungsi dari sampel diuji dengan spektrofotometer TFIM dalam
pelet KBr yang mengandung 1% sampel pada panjang gelombang 4000-400 nm.
Mikroskopi pemayaran elektron (MPE)
Pemayaran objek sampel diamati dengan perbesaran 500-1500 .
Analisis difraktometri sinar-X (DSX)
Sampel dilekatkan pada lempeng aluminium dengan ditambahkan beberapa
tetes etanol dan dimampatkan ke dalam kaca objek. Selanjutnya, sampel tersebut
dibiarkan mengering pada suhu ruang selama 20 menit sebelum pemayaran
sampel dilakukan. Adapun derajat kristalinitas sampel ditentukan dengan metode
Gaussian terhadap luas area di bawah pola DSX kedua sampel.
Efek parameter adsorpsi Hg(II) dalam larutan berair (Amitava 2010, dengan
sedikit modifikasi)
a. Efek konsentrasi adsorbat
Sebanyak 25 mL larutan Hg(II) (50, 100, 150, 200, dan 250 ppm) pada
wadah terpisah diatur pada pH 4,00. Larutan tersebut ditambahkan sebanyak 0,1
gram SgP dan diaduk dengan kecepatan 150 rpm selama 1 jam. Sebanyak 0,1 M
larutan HNO3 digunakan untuk mengatur nilai pH larutan tersebut. Setelah
proses adsorpsi, supernatan disaring dan konsentrasi Hg(II) ditentukan secara
spektrofotometri UV/Vis pada

maks

575 nm. Jumlah Hg(II) yang teradsorpsi

oleh SgP dihitung berdasarkan selisih konsentrasi Hg(II) yang tersisa di dalam
filtrat. Persentase adsorpsi Hg(II) oleh SgP dihitung berdasarkan Persamaan 8.
Hg(II) teradsorpsi = 100% x

[Hg(II)] teradsorpsi (mg/L)
[Hg(II)] awal(mg/L)

Persamaan 8

b. Efek massa adsorben
Sebanyak 0,05; 0,075; 0,10; 0,15; dan 0,20 g SgP diaduk dalam 25 mL
larutan sampel Hg(II) (konsentrasi optimum poin (a)) diatur pada pH 5,0,
kecepatan 150 rpm, dan waktu kontak selama 1 jam pada wadah terpisah.
Jumlah Hg(II) yang teradsorpsi tersebut dihitung dengan cara yang sama pada
Persamaan 8.

c. Efek pH
Sebanyak 25 mL larutan Hg(II) (konsentrasi optimum poin (a)) pada
wadah terpisah diatur pada variasi pH 2,0; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; dan 6,0. Larutan
tersebut ditambahkan massa optimum SgP yang didapat pada poin (b). suspensi
tersebut diaduk dengan laju pengadukan 150 rpm selama 1 jam. Jumlah Hg(II)
yang teradsorpsi tersebut dihitung dengan cara yang sama pada Persamaan 8.
d. Efek waktu agitasi
Sebanyak 25 mL larutan Hg(II) (konsentrasi optimum poin (a)) pada
wadah terpisah masing-masing diatur pH-nya pada kondisi optimum pada poin
(c) dengan penambahan sejumlah massa optimum SgP yang didapat pada poin
(b). Larutan tersebut diaduk pada kecepatan 150 rpm selama 0, 5, 10, 20, 30, 45,
dan 60 menit. Jumlah Hg(II) yang teradsorpsi tersebut dihitung dengan cara
yang sama pada Persamaan 8.
e. Efek laju agitasi
Sebanyak 25 mL larutan Hg(II) (konsentrasi optimum poin (a)) pada
wadah terpisah dan diatur pH-nya pada kondisi optimum (poin (c)). Larutan
tersebut ditambahkan SgP sebanyak massa optimum (poin (b)), diaduk dengan
variasi laju agitasi 50, 100, 150, 200, dan 400 rpm selama waktu kontak
optimum (poin (d)). Jumlah Hg(II) yang teradsorpsi tersebut dihitung dengan
cara yang sama pada Persamaan 8.
Kinetika adsorpsi Hg(II)
Sebanyak 0,1 g SgP dilarutkan ke dalam 50 mL larutan Hg(II) 100 ppm,
diatur pH-nya = 3,00 dengan interval waktu 0-60 menit. Selanjutnya, larutan
tersebut disaring dan diambil filtratnya untuk menentukan konsentrasi Hg(II)
secara kolorimetrik. Adapun persamaan yang digunakan, yaitu Persamaan 9 untuk
orde I dan Persamaan 10 untuk orde II.
ln (Qe – Qt) = ln Qe - k1t
t/Qt = 1/(k2Qe2) + t/Qe

Persamaan 9
Persamaan 10

Kesetimbangan adsorpsi
Sebanyak 50 mL larutan Hg(II) dengan variasi konsentrasi awal (0-250) ppm
diatur pada pH = 3,00 sambil diaduk dengan laju pengadukan selama 1 jam.
Larutan tersebut selanjutnya disaring dan ditentukan konsentrasi akhirnya
ditentukan secara spektrofotometri UV/Vis pada

maks

575 nm. Jumlah kapasitas

adsorpsi Hg(II) oleh SgP dihitung berdasarkan Persamaan 4. Data yang diperoleh
selanjutnya dihitung dan diolah secara grafik berdasarkan Persamaan 1, 2, dan 3.
Bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dalam sistem pencernaan tiruan
Sebanyak 5 mL larutan Hg(II) (100 ppm) ditambahkan 0,300 g SgP dan
diencerkan hingga 100 mL. Selanjutnya, pH media bioadsorpsi Hg(II) yang dijaga
konstan pada pH 1,50 selama 3 jam; 6,80 selama 2 jam (dengan penambahan 500
IU α-amilase); 5,80 selama 2 jam; dan 8,60 selama 1 jam, secara berturut-turut.
Suspensi tersebut diaduk dengan laju 300 rpm pada suhu 38oC. Selanjutnya,
suspensi tersebut disaring untuk memisahkan filtrat dan residunya. Residu yang
didapat dikeringanginkan dan dilarutkan ke dalam larutan HNO3 (0,1 M; 25 mL)
pada suhu ruang selama 1 jam. Konsentrasi Hg(II) teradsorpsi dalam SgP tersebut
setara dengan konsentrasi Hg(II) yang terdesorpsi ke dalam larutan 0,1 M HNO3.
Jumlah Hg(II) yang teradsorpsi tersebut dihitung dengan cara yang sama pada
Persamaan 8.
Analisis data
Semua data yang didapat dalam penelitian ini dianalisis secara statistik
menggunakan Microsoft Excel 2007, Windows XP Professional, Microsoft Inc.,
USA dengan prosesor Intel Pentium Dual Core.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik fisikokimia
Sintesis Sg menjadi SgP menyebabkan perubahan karakteristik fisikokimia.
Hal ini disebabkan terjadinya substitusi gugus fosfat anorganik terhadap gugus
hidroksil bebas pada komponen pati. Subsitusi tersebut terjadi pada C3 dan C6
monomer D-glukosa antarantai polimer pati (Manoi & Rizvi 2010). Perubahan
karakteristik fisikokimia tersebut dianalisis berdasarkan perubahan gugus fungsi,
absorbansi relatif TFIM, nilai DSp, morfologi granula, dan tipe-pola kristalinitas.
Perubahan karakteristik fisikokimia tersebut dapat menjadi indikator bahwa
sintesis SgP dalam suasana asam pada penelitian ini telah berhasil dilakukan.
Perubahan gugus fungsi antara Sg dan SgP ditampilkan pada spektra
TFIM keduanya (Gambar 3). Kedua spektra TFIM tersebut menunjukkan adanya
pita serapan lebar pada 3400 cm-1 (regangan O-H), 2900-2980 cm-1 (regangan CH), dan 1159-1080 cm-1 (regangan C-O) (Silverstein et al. 2005). Pada Gambar
3B, terdapat puncak serapan spesifik pada 2362 cm-1 yang merujuk sebagai gugus
diester fosfat anorganik yang terjadi pada atom C3 dan C6 pada monomer Dglukosa antarrantai polimer karbohidrat (Wanrosli et al. 2011). Pada area sidik jari,
terjadi peningkatan intensitas absorbansi relatif pada 1200 cm-1 (P=O) dan 990
cm-1 (C-O-P) yang dibandingkan terhadap puncak pada 1325 cm-1 (ayunan C-H),
secara berturut-turut (Tabel 1) (Igura & Okazaki 2010; Passauer et al. 2010;
Zhang & Wang 2009). Hal ini membuktikan bahwa sintesis SgP pada penelitian
ini menghasilkan PTSF berderajat substitusi tinggi.
Nilai DSp dan absorbansi relatif C-O-P berhubungan erat dalam penentuan
nilai derajat substitusi (Tabel 1). Hal ini dapat digunakan untuk meramalkan ada
tidaknya ikatan taut silang fosfat antarrantai polimer pati pada penelitian ini. Hasil
pengujian nilai DSp berdasarkan nilai absorbansi relatif C-O-P menunjukkan
bahwa DSp pada SgP sebesar 0,355. Hal ini menunjukkan bahwa substitusi gugus
fosfat ke dalam SgP tersebut cukup tinggi karena sintesis SgP tersebut dilakukan
dalam suasana asam. Beberapa penelitian sebelumnya telah menunjukkan adanya
hubungan antara nilai rasio absorbansi relatif dan derajat substitusi taut silang
polimer karbohidrat (Fahmy et al. 2008; Reddy & Yang 2010; Silva et al. 2006).

Gambar 3 Spektra TFIM: A. Sg; B. SgP

Gambar 4 Morfologi granula: A. Sg; B. SgP
Tabel 1 Absorbansi relatif ikatan C-O-P
Sampel
Sg
SgP

Absorbansi relatif
1200 cm-1/1325 cm-1
1,04
1,19

990 cm-1/1325 cm-1
0,05
3,35

Baik Sg maupun SgP terjadi perbedaan morfologi granula pati (Gambar 4).
Sg memiliki granula bulat, oval, mencekung, dan berbentuk kubah secara tidak
seragam. Pada sisi lain, SgP memiliki bentuk granula yang bulat mengembung
dengan seragam. Substitusi ikatan taut silang gugus HPO3 antarrantai pati diduga
membentuk pilarisasi atau jembatan sehingga terjadi pengembungan granula pati.
Gugus HPO3 tersebut juga bersifat higroskopis sehingga granula SgP mengalami
pengembungan karena mengikat air secara intramolekuler. Hal ini dibuktikan

dengan meningkatnya nilai absorbansi pada 1650 cm-1 yang merujuk adanya
molekul air terikat secara intramolekuler (Lampiran 2A) (Luo et al. 2009).
Baik Sg maupun SgP memiliki perbedaan pola DSX (Gambar 5). Gambar
5A menyatakan bahwa Sg memiliki tipe kristal A sebagai ciri khas tipe kristal pati
yang terbentuk pada umbi dan batang di dalam tanah (Jiang et al. 2010). Pada
Gambar 5B, terdapat puncak spesifik pada 26o (d = 1,757) yang menandakan
bahwa SgP memiliki tipe kristal B. Perbedaan tersebut menyatakan bahwa SgP
yang terbentuk pada penelitian ini telah mengalami gelatinisasi (Htoon et al.
2010). Adanya gugus taut silang fosfat dibuktikan pada Gambar 5B melalui
puncak berintensitas medium pada 44o (d = 1,109) (Li et al. 2009; Li et al. 2010).
Selain itu, fosforilasi Sg menjadi SgP meningkatkan derajat kristalinitas granula
pati (Lampiran 2B). Hal ini diduga gugus fosfat meningkatkan kerapatan
antarrantai polimer pati (BeMiller & Whistler 2009).
Studi dinamika bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP
Ada 5 parameter bioadsorpsi yang digunakan untuk mengetahui efek yang
ditimbulkan terhadap proses bioadsorpsi Hg(II). Kelima efek tersebut dilakukan
secara metode lompok untuk menentukan kapasitas optimum bioadsorpsi Hg(II)
oleh SgP (Lampiran 3). Hasil pengujian menunjukkan bahwa bioadsorpsi Hg(II)
oleh SgP mencapai kondisi optimum pada konsentrasi Hg(II) 100 ppm; massa
SgP 0,100 g; pH 3,00; waktu agitasi 10 menit; dan laju agitasi 150 rpm (Tabel 2).

Gambar 5 Pola DSX: A. Sg; SgP

Tabel 2 Kondisi optimum bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dan faktor penyebabnya
Parameter

Variasi Nilai

Optimum

Alasan

Tingginya
gaya interaksi
Hg(II) pada
sisi aktif SgP
dan terjadinya
Konsentrasi
50-250 ppm
100 ppm
mekanisme
Hg(II)
transfer
massa
konstan dari
ion Hg(II) ke
molekul SgP.
Kenaikkan
luas
permukaan
dan situs aktif
Massa SgP 0,050-0,300 g
0,100 g
pada
konsentrasi
adsorbat
konstan.
Spesi Hg(II)
bebas berada
dominan
pH
2,00-9,00
3,00
dalam larutan
berair pada
pH tersebut.
Karakteristik
waktu agitasi
adsorpsi
logam berat,
10 menit
Waktu
khususnya
0-60 menit
(> 50%
agitasi
ion
Hg(II)
teradsorpsi)
oleh beberapa
polimer
karbohidrat
termodifikasi.

Laju agitasi

50-300 rpm

150 rpm

Literatur

Guo et al. 2006.

Javaid et al.
in press.

Rao et al. 2009;
Silva et al. 2010.

Igura & Okazaki
2010; Rao et al.
2009.

Mampu
meningkatkan
interaksi situs
Anwar et al.
aktif
pada
2010; Demirbas
SgP dengan
et al. 2002.
Hg(II)
melalui
tumbukan.

Pada penelitian ini, kinetika adsorpsi Hg(II) mengikuti kinetika adsorpsi
orde kedua semu (Tabel 3; Lampiran 4). Hal ini menunjukkan terjadinya
kemisorpsi yang melibatkan daya tarik valensi atom logam dan gugus fungsi
fosfat melalui pengelatan dan pengompleksan antara SgP dan Hg(II) (Chen et al.
2011; Gupta et al. 2010). Hal ini disebabkan adanya sisi koordinasi multidentat
pada gugus fosfat (Wan Ngah et al. 2011). Ikatan P=O, P-O, dan OH diduga
mengelat dengan ion Hg(II) (Gambar 6).
Tabel 3 Parameter kinetika bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP
Kinetika orde pertama semu

Kinetika orde kedua semu

2

Qe

k1

R

Qe

k2

R2

86,834

-0,238

0,833

66,667

0,0014

0,975

Tabel 4 Parameter isotermal bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP
Langmuir

Freundlich

Qm

KL

R2

KF

8,333

0,120

0,833

1,022

1

Dubinin-Radushkevich

/n

R2

ln QDR

0,036

0,999

3,316

K

R2

-0,007 0,985

Gambar 6 Reaksi yang diusulkan terhadap bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP

Pada penelitian ini, ekuilibrium bioadsorpsi Hg(II) memenuhi persamaan
Freundlich (Tabel 4; Lampiran 5). Hal ini menyatakan bahwa bioadsorpsi Hg(II)
oleh SgP bersifat heterogen. Berdasarkan hal itu pula, persamaan DubininRadushkevich berperan dalam penentuan Ea dari bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP
yang bersifat heterogen pada penelitian ini. Adapun nilai Ea dari proses
bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP yang diturunkan dari Persamaan 6 sebesar 8,452
kJ/mol. Hal ini menyatakan bahwa bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP merupakan
kemisorpsi. Ditambahkan pula, bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP pada penelitian ini
diduga melalui reaksi pertukaran ion karena nilai Ea berkisar 8,0-16,0 kJ/mol
(Chen et al. 2011; Güney et al. 2007; Gupta et al. 2010).
Uji in vitro bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP
Sistem in vitro pencernaan manusia yang digunakan pada penelitian ini
dilakukan dengan memvariasikan nilai pH serupa dengan sistem pencernaan
manusia (Murray et al. 2003). Adapun resistansi SgP yang digunakan pada
penelitian ini diuji secara in vitro (Tabel 5). Hal ini menunjukkan bahwa SgP
memiliki resistansi tinggi terhadap perubahan ekstrem pH, suhu, pengadukan, dan
aktivitas enzimatis (BeMiller & Whistler 2009; Haub et al. 2010). Keadaan
tersebut menjadikan SgP berpotensi sebagai suatu bioadsorben Hg(II).
Bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP minimum pada pH 1,50 (asam lambung). Hal ini
disebabkan pada pH tersebut terjadi kompetisi ion Hg(II) dengan ion H+ dan Na+
terhadap gugus fosfat (Igura & Okazaki 2010). Hal ini diduga disebabkan ion H+
dan Na+ tersebut merupakan asam keras yang lebih mudah berinteraksi dengan
gugus fosfat pada SgP sebagai pasangan asam-basa keras (Lippard & Berg 1994).
Pada penelitian ini, kesetimbangan bioadsorpsi terjadi pada pH ~5,80-8,60.
Hal ini diduga pada pH tersebut ion-ion Hg(II) telah jenuh terikat pada gugus
HPO3. Faktor lainnya yang dapat diduga adalah terjadinya hidrolisis sebagian
rantai polimer SgP menjadi D-glukosa (Tabel 5). Tercapainya kondisi maksimum
bioadsorpsi Hg(II) pada pH ~8,60 diduga akibat terjadinya hidrolisis ester fosfat
yang umumnya terjadi pada pH ~8,60 dalam sistem pencernaan manusia yang
biasanya dikatalisis oleh fosfatase (Murray et al. 2003). Berdasarkan hal di atas,
bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP dapat dinyatakan memiliki kinerja cukup efektif.

Tabel 5 Resistensi Sg dan SgP dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro
Perlakuan

pH =1,50

pH = 6,80

pH = 5,80

pH = 8,60

D-glukosa

D-glukosa

D-glukosa

D-glukosa

Sampel

Perlakuan

pH =1,50

pH = 6,80

pH = 5,80

pH = 8,60

D-glukosa

D-glukosa

D-glukosa

D-glukosa

Sampel

Sg1*

+**

+

+++

+++

SgP1

+

+

++

-

Sg2

+

++

+++

+++

SgP2

+

+

-

-

Sg3

+

++

+++

+++

SgP3

-

-

-

-

Sg4

+

+++

++++

++++

SgP4

-

-

-

-

Sg5

+

++

++

+++

SgP5

-

-

-

-

Sg6

+

++

++

+++

SgP6

-

-

-

-

Sg

+

++

+++

+++

SgP

-

-

-

-

Keterangan:

* angka 1-6 menyatakan kesetaraan nilai dengan 0,100-0,600 gram Sg dan SgP yang digunakan.
** rasio visual jumlah endapan Cu2O yang terbentuk dengan uji Fehling hasil hidrolisis Sg dan SgP dalam sistem in vitro.
*** α-amilase ~500 IU dari larutan stok ditambahkan pada saat pH ~6,80.

Gambar 7 Persentase bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP secara in vitro sistem
pencernaan manusia
Persentase bioadsorpsi optimum dan maksimum tersebut sebesar 20,84% dan
31,39%, secara berturut-turut (Gambar 7). Hal ini disebabkan bahwa pH efektif
tercapainya kondisi bioadsorpsi optimum dan maksimum Hg(II) umumnya terjadi
serentak pada pH ~5,00 dalam larutan berair (Farooq et al. 2010).
Pada penelitian ini, kapasitas bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP secara in vitro
memiliki kinerja yang baik. Hal ini dapat dibandingkan dengan beberapa
penelitian sebelumnya seputar bioadsorpsi Hg(II) oleh adsorben termodifikasi
dalam larutan berair (Tabel 6). Hal ini disebabkan bioadsorpsi Hg(II) pada
penelitian ini tidak hanya dilakukan pada larutan berair, tetapi juga bioadsorpsi
Hg(II) ini dilakukan pada sistem pencernaan manusia secara in vitro.
Tabel 6 Perbandingan nilai adsorpsi Hg(II) oleh beberapa adsorben termodifikasi
Bioadsorben
Serabut kelapa termodifikasi tiol

Qe (mg/g)

Referensi

909,09

Igwe et al. 2008

Asam poli-γ-glutamat

96,79

Inbaraj et al. 2009

Karbon aktif

18,87

Amitava 2010

Karbon aktif termodifikasi sulfur

380,00

Silva et al. 2010

SgP

104,63

Penelitian ini

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kesimpulan yang dapat ditarik dari penelitian ini ada 2. Pertama,
bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP memenuhi kinetika adsorpsi orde kedua semu yang
memenuhi persamaan Freundlich sebagai suatu kemisorpsi melalui reaksi
pembentukan kompleks. Bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP tersebut mencapai kondisi
optimum pada saat konsentrasi Hg(II) 100 ppm; massa SgP 0,100 g; pH 3,00;
waktu agitasi 10 menit; dan laju agitasi 150 rpm. Kedua, kapasitas bioadsorpsi
Hg(II) oleh SgP dalam sistem pencernaan manusia secara in vitro adalah sebesar
104,63 mg/g.
Saran
Saran yang dapat diberikan pada penelitian ini adalah perlu adanya
penelitian lanjutan bioadsorpsi Hg(II) dalam sistem in vivo. Hal ini disebabkan
adanya peluang interaksi molekuler ion Hg(II) dengan asam amino berantai
samping sulfur pada sistem pencernaan manusia yang mampu menurunkan
kapasitas bioadsorpsi Hg(II) oleh SgP.

DAFTAR PUSTAKA
[BPBPI] Balai Penelitian Bioteknologi Perkebunan Indonesia. 2007. Tanaman
sagu sebagai sumber energi alternatif. Warta Penelitian dan Pengembangan
Pertanian. 29(4). 3-4.
Ahmad FB, Williams PA, Doublier JL, Durand S, Buleon A. 1999. Physicochemical characterization of sago starch. Carbohydr. Polym. 38. 361-370.
Alias J, Silva I, Goni I, Gurruchaga M. 2008. Hydrophilic amylose-based graft
copolymers for controlled protein release. Carbohydr. Polym. 74. 31-40.
Amitava S. 2010. Exploitation of activated carbon materials for the sorption of
mercury. [dissertation]. Chennai. Department of Chemistry. Indian Institute
of Technology Madras.
Anwar J, Shafique U, Zaman W-u, Salman M, Dar A, Anwar S. 2010. Removal of
Pb(II) and Cd(II) from water by adsorption on peels of banana. J. Bior. Tech.
101. 1752-1755.
Aziz HA, Adlan MN, Arifin KS. 2008. Heavy metals (Cd, Pb, Zn, Ni, Cu and
Cr(III)) removal from water in Malaysia: Post treatment by high quality
limestone. J. Biortech. 99. 1578-1583.
Barakat MA. 2010. New trends in removing heavy metals from industrial
wastewater. J. Arabjc. in press.
BeMiller J, Whistler R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. 3rd editions.
Elsevier App. Sci. Publisher. New York. p646.
Bizily SP, Rugh CH, Meagher RC. 2000. Phytodetoxification of hazardous
organomercurials by genetically engineered. Plants. Nat. Biotechnol. 18.
213-2170.
Blennow A, Engelsen SB, Nielsen TH, Baunsgaard L, Mikkelsen R. 2002. Starch
phosporylation: a new front line in starch research. TRENDS in Plants
Science. 7. 445-446.
Bogaert P. 2010. Process for preparing cold water swelling phosphate-crosslinked gelatinised starch. US Patent 2010/0210834 A1.
Chen CY, Yang C-Y, Chen A-H. 2011. Biosorption of Cu(II), Zn(II), Ni(II) and
Pb(II) ions by cross-linked metal-imprinted chitosans with epichlorohydrin.
J. Env. Man. 92. 796-802.
Demirbas E, Kobya M, Oncel S, Sencan S. 2002. Removal of Ni(II) from aqueous
solution by adsorption onto hazelnut shell activated carbon: equilibrium
studies. J. Bior. Tech. 84. 291-293.
Fahmy HM, Fouda MMG. 2008. Crosslinking of alginic acid/chitosan matrices
using polycarboxylic acids and their utilization for sodium dichlorofenac
release. Carbohydr. Polym. 73. 606-611.
Farooq U, Kozinski JA, Khan MA, Athar M. 2010. Biosorption of heavy metal
ions using wheat based bioadsorbents-A review of the recent literature. J.
Biortech. 101. 5043-5053.
Güney A, Arslankaya E, Tosun İ. 2007. Lead removal from aqueous solution by
natural and pretreated clinoptilolite: Adsorption equilibrium and kinetics. J.
Haz. Mat. 146. 362-371.

Gupta N, Amritphale SS, Chandra N. 2010. Removal of Zn(II) from aqueous
solution by using hybrid precursor of silicon and carbon. J. Biortech. 101.
3355-3362.
Gyliene O, Visniakova S. 2008. Heavy metal removal from solution using natural
and synthetic sorbent. Env. Res. Eng. Manag. 43. 28-34.
Haub MD, Hubach KL, Al-tamimi EK, Ornelas S, Seib PA. 2010. Different types
of resistant starch elicit different glucose responses in humans. J. Nutr.
Metabol. 1-4.
Hawkins CM, Chen L, Hernandez-Torez JM, Downey WE. 2011. Modified starch
based binder. US 2011/0021101 A1.
Htoon AK, Uthayakumaran S, Piyasiri U, Appelqvist IAM, López-Rubio A,
Gilbert EP, Mulder RJ. 2010. The effect of acid dextrinisation on enzymeresistant starch content in extruded maize starch. Food. Chem. 120. 140-149.
Igura M, Okazaki M. 2010. Cadmium sorption characteristics of phosphorylated
sago starch-extraction residue. J. Hazard. Mater. 178. 686-692.
Igwe JC, Abia AA, Ibeh CA. 2008. Adsorption kinetic and intraparticulate
diffusivities of Hg, As, and Pb ions on unmodified and thiolated coconut
fiber. Int. J. Environ. Sci. Tech. 5 (1). 83-92.
Inbaraj BS, Wang JS, Lu JF, Siao FY, Chen BH. 2009. Adsorption on toxic
mercury(II) by an extracellular biopolymer poly(γ-glutamic acid). Bior. Tech.
100. 200-207.
Javaid A, Bajwa R, Shafique U, Anwar J. 2011. Removal of heavy metals by
adsorption on Pleurotus ostreatus. Biom. Bioe. I