36
1. Tegangan Permukaan
Tegangan permukaan merupakan energi yang diperlukan untuk memperluas permukaan sebesar satu cm
2
atau satu m
2
. Tegangan permukaan dinyatakan dalam dyne per cm atau newton per meter.
Tegangan permukaan suatu cairan merupakan fenomena dari adanya ketidakseimbangan antara gaya-gaya yang dialami oleh molekul-molekul
yang berada dipermukaan. Penambahan surfaktan dengan konsentrasi 10 persen akan
mempengaruhi tegangan permukaan cairan tersebut. Air memiliki tegangan permukaan sebesar 70 dyne per cm, sedangkan ketika
ditambahkan surfaktan maka tegangan permukaan cairan tersebut akan menurun. Hal ini merupakan salah satu fungsi surfa ktan sebagai bahan
pengemulsi, dimana senyawa “surface active” cenderung mengumpul pada daerah permukaan dan membentuk lapisan film teradsorpsi dan dapat
menurunkan tegangan permukaan. Hasil pengukuran tegangan permukaan air setelah penambahan
surfaktan M-DG menunjukkan kisaran antara 34,80 dynecm hingga 36,92 dynecm Lampiran 5. Pengukuran tegangan permukaan air juga
dilakukan terhadap penambahan surfaktan kontrol berupa minyak jarak tanpa perlakuan. Tegangan permukaan setelah penambahan surfaktan
kontrol adalah 39,52 dynecm. Pada penelitian ini tegangan permukaan air yang digunakan adalah sebesar 61,8 dynecm. Gambar surfaktan M-DG
dan surfaktan kontrol dapat dilihat pada Lampiran 4 dan perbandingan antara tegangan permukaan air, minyak jarak tanpa perlakuan, surfaktan
M-DG dan surfaktan monogliserida dapat dilihat pada Lampiran 13. Persentase penurunan tegangan permukaan air dengan penambahan
surfaktan M-DG lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan surfaktan kontrol. Surfaktan M-DG mampu menurunka n tegangan permukaan air
berkisar antara 40,26 sampai 43,69 persen. Hasil analisa statistik menunjukkan bahwa tegangan permukaan air
dengan penambahan surfaktan M-DG hasil proses hidrolisis in situ dipengaruhi oleh laju alir udara X
1
. Hasil analisa tega ngan permukaan
37 pada minyak jarak hasil hidrolisis in situ dapat dilihat pada Lampiran 6.
Koefisien parameter dan nilai signifikansi tegangan permukaan dapat dilihat pada Tabel 11.
Berdasarkan Tabel 11, dapat dilihat bahwa pada selang kepercayaan 92,34 persen, laju alir udara X
1
memberikan pengaruh yang signifikan terhadap tegangan permukaan air dengan penambahan surfaktan
M-DG. Laju alir udara mempunyai pengaruh yang negatif terhadap tegangan permukaan Semakin besar laju alir udara yang diberikan
menyebabkan tegangan permukaan semakin menurun. Tabel 11. Koefisien parameter dan nilai signifikansi tegangan permukaan
Parameter Koefisien parameter
Signifikansi
Intersep 56,634926
0,9666 Laju alir udara X
1
-0,052076 0,9234
Lama hidrolisis X
2
0,205652 0,5975
Interaksi X
2
X
1
-0,000513 0,6924
r
2
0,9624 Laju alir udara sangat erat hubungannya dengan ketersediaan
oksigen. Adanya oksigen sangat menunjang pertumbuhan mikroorganisme khususnya kapang penghasil lipase spesifik. Semua kapang bersifat
aerobik, yaitu membutuhkan oksigen untuk pertumbuhannya. Oksigen berperan penting dalam metabolisme lemak dan pertumbuhan sel. Selain
itu, produksi lipase yang berasal dari mikroorganisme tergantung dari ketersediaan oksigen. Walaupun pada umumnya oksigen membantu
produksi lipase, dilaporkan bahwa laju alir udara yang rendah dapat meningkatkan produksi enzim lipase. Aktivitas lipase tertinggi yang
berasal dari khamir Yarrowia lipolytica didapatkan pada saat laju alir
udara 1.000 mlmenit. Laju alir udara 2.000 mlmenit dan 3.000 mlmenit memberikan aktivitas lipase yang semakin menurun Alonso et al., 2005.
Pada penelitian ini, laju alir udara yang diberikan mengandung air untuk menjaga kelembaban pada biji jarak. Kandungan air dalam udara
dipasok dari penjenuhan udara dalam air sehingga akan membawa udara lembab masuk ke dalam inkubator. Air yang terkandung dalam udara akan
membantu terjadinya reaksi hidrolisis in situ. Air akan bereaksi dengan
38 minyak yang terkandung dalam biji dengan bantuan lipase dari biji jarak
itu sendiri serta lipase yang berasal dari kapang. Menurut Winarno 1997
bahwa lemak dapat terhidrolisis menjadi gliserol dan asam lemak dengan adanya air. Reaksi hidrolisis juga dipercepat oleh basa, asam, dan enzim-
enzim. Dengan adanya lipase, lemak akan diuraikan sehingga kadar asam lemak bebas lebih dari 10 persen.
Adanya pemecahan biji sebelum inkubasi akan membantu proses hidrolisis ke bagian dalam biji. Udara lembab akan dialirkan dan akan
membantu proses hidrolisis in situ. Selain itu, distribusi udara lembab juga semakin optimal karena adanya perputaran dari inkubator. Biji akan terus
bergerak dan memungkinkan seluruh bagian permukaan biji kontak dengan udara lembab sehingga akan terbentuk M-DG sebagai salah satu
hasil hidrolisis in situ. M-DG berfungsi sebagai surfaktan karena M-DG memiliki gugus asam lemak dan gugus hidroksil yang masing-masing
bersifat non polar dan polar. Monogliserida merupakan emulsifier surfaktan yang lebih baik
jika dibandingkan dengan digliserida Rosen, 2004. Monogliserida murni akan memberikan efek pembusaan terbaik dan memberikan efek tegangan
permukaan yang rendah Jungermann, 1979. Hasil penelitian dari Cooper dan Goldenberg 1987 bahwa biosurfaktan monogliserida memiliki
tegangan permukaan sebesar 28 mNm yaitu setara dengan 28 dynecm. Surfaktan M-DG kasar yang dihasilkan dalam penelitian mampu
menurunkan tegangan permukaan air antara 34,80 dynecm hingga 36,92 dynecm. Hal ini menunjukkan bahwa kandungan monogliserida dalam
surfaktan M-DG lebih banyak dibandingkan dengan digliserida karena mampu menurunkan tegangan permukaan air tidak jauh berbeda jika
dibandingakan biosurfaktan monogliserida. Pembentukan monogliserida lebih banyak dibandingkan dengan
digliserida juga didukung oleh hasil analisa mikrobiologi kapang yang ada dalam biji jarak. Hasil analisa menunjukkan bahwa dalam biji jarak segar
terdapat kapang penghasil lipase spesifik 1,3 yaitu Aspergillus niger sebesar 10
3
kolonigram contoh. Kondisi yang sesuai menunjang
39
X1-1 X1-1
X1+1
X1+1
33,50 34,00
34,50 35,00
35,50 36,00
36,50 37,00
37,50
X2-1 X2+1
Tegangan Permukaan dynecm
pertumbuhan kapang penghasil lipase spesifik 1,3 lebih optimal. Hasil analisa mikrobiologi kapang terhadap biji jarak yang telah dipecahkan dan
diinkubasi selama enam hari menunjukkan peningkatan yang cukup tajam dan memungkinkan pertumbuhan kapang penghasil lipase spesifik 1,3
lainnya. Kapang penghasil lipase spesifik 1,3 yang tumbuh dalam biji jarak setelah diinkubasi selama enam hari adalah Aspergillus niger dan
Rhizopus sp . Jumlah Aspergillus niger yang tumbuh dalam biji jarak
sebesar 10
4
kolonigram contoh, sedangkan Rhizopus sp tumbuh pada permukaan biji sebanyak 1 kolonigram contoh. Hasil pengujian
mikrobiologi kapang pada biji jarak dapat dilihat pada Lampiran 11. Lama inkubasi tidak berpengaruh signifikan terhadap tegangan
permukaan. Hal ini terjadi karena lipase yang merupakan biokatalisis dalam hidrolisis in situ memiliki aktivitas selama selang waktu tertentu.
Aktivitas lipase tertinggi di dapatkan setelah inkubasi 4 sampai 6 hari Stark et al., 1994. Interaksi laju alir udara X
1
dan lama inkubasi X
2
terhadap tegangan per mukaan disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Pola interaksi laju alir udara X
1
dan lama inkubasi X
2
terhadap tegangan permukaan. Interaksi antara laju alir udara dan lama inkubasi juga tidak
berpengaruh signifikan terhadap tegangan permukaa n. Jika dilihat dari pola interaksinya, peningkatan lama pada laju alir udara rendah dan laju
alir udara tinggi menyebabkan penurunan tegangan permukaan. Apabila
40 dilihat dari kemiringan garis, laju alir udara tinggi menyebabkan
penurunan tegangan permukaan yang lebih cepat dibandingkan dengan laju alir udara rendah. Hal ini disebabkan pada laju alir udara tinggi terjadi
reaksi hidrolisis in situ yang lebih maksimal sehingga menghasilkan M- DG yang berfungsi sebagai surfaktan.
2. Tegangan Antar Muka
Kategori