Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp
KARAKTERISASI PEMBENTUKAN GEL
ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan
Turbinaria sp.
Subaryono
F251060041
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan dengan bahwa tesis yang berjudul: Karakterisasi
Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. adalah
karya saya dengan arahan komisi pembimbing. Tesis ini belum pernah diajukan dalam
bentuk apa pun 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, 29 Januari 2009
Subaryono
NRP F251060041
3
ABSTRACT
SUBARYONO. Characterization of gel formation of alginate from Sargassum sp.
and Turbinaria sp. Under direction of DEDI FARDIAZ , ROSMAWATY
PERANGINANGIN and FERI KUSNANDAR
Sargassum sp. and Turbinaria sp. are abundant in Indonesian waters and
potential as a source of alginate. The tropical seaweeds usually have good gel forming
capacity, but have low viscosity. The low viscosity of the seaweeds results in limitation
of their application in food processing. However, gel forming capacity and gel
characteristic of alginate from Indonesian Sargassum sp. and Turbinaria sp. have not
been investigated. This research was objected to evaluate physicochemical properties of
alginate, determine CaCO3 concentration required for gel forming, acquire the
information of gel characteristic, determine CaCO3 concentration required for
increasing the viscosity, and to evaluate synergistic effect of locust bean gum (LBG) on
gel characteristic and viscosity of alginate.
The algal was harvested at Binuangeun waters West Java. After soaked in 0.1 N
KOH solution for one hour and washed with fresh water and dried, the alginate was
extracted by extraction technique developed at Research Center for Marine and
Fisheries Product Processing and Biotechnology Jakarta. Gel was prepared with internal
gel setting technique using CaCO3 as a source of Ca ion and glucono- -lactone as
acidifier of the mixture. CaCO3 concentration were varied at concentration of 0; 2.5; 5;
7.5: 10; 12.5; 15; 20; 25 and 30 mM. LBG were varied at concentration of 0; 10; 20; 30;
40 and 50 g / 100 g alginate weight at optimum CaCO3 concentration.
The research showed that gel initiated to set at CaCO3 5 mM and firm gel was
formed at 20 mM. Alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. required higher
concentration of CaCO3 to form a gel than that of commercial alginate. At concentration
of CaCO3 20 mM or higher, alginate gel from Sargassum sp. and Turbinaria sp. showed
higher gel strength, modulus rigidity and sineresis than those of commercial alginate.
Alginate from Turbinaria sp. interacted with LBG in term of increasing gel strength and
decreasing sineresis. The addition of LBG reduced gel syneresis of Sargassum sp.
alginate from 7.87 % to 5.40 % and Turbinaria sp. from 10.33 % to 6.21 %.
The viscosity of alginate increased significantly with addition of Ca ion.
Viscosity of alginate from Sargassum sp. with addition of 3.5 mM CaCO3 was 275
mPa.s higher than that of the native alginate (103 mPa.s). At the same CaCO3
concentration, viscosity of alginate from Turbinaria sp. was 111 mPa.s higher than that
of the native alginate (62 mPa.s). Alginate interacted with LBG produced higher
viscosity. Viscosity of alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. with addition of
LBG 50 g /100 g alginat increased by 2.98 and 4.50 times respectively.
Keywords: alginate, Sargassum sp., Turbinaria sp., Seaweeds, gel, locust bean gum
4
RINGKASAN
SUBARYONO. Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum
sp. dan Turbinaria sp. Dibimbing oleh DEDI FARDIAZ, ROSMAWATY
PERANGINANGIN dan FERI KUSNANDAR.
Potensi rumput laut penghasil alginat di Indonesia khususnya dari spesies
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. sangat tinggi, tetapi belum dimanfatkan secara
optimal. Salah satu penyebab terbatasnya pemanfaatan alginat ini adalah viskositasnya
yang rendah. Meskipun demikian alginat dari rumput laut daerah tropik umumnya
mempunyai kelebihan dalam hal kemampuannya membentuk gel. Informasi mengenai
kemampuan alginat dari rumput laut lokal seperti Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
dalam membentuk gel, kebutuhan kation untuk pembentukan gel serta karakteristik gel
yang dihasilkan belum banyak diteliti. Demikian juga dengan interaksi alginat dengan
locust bean gum (LBG) yang dapat mempengaruhi karakteristik gelnya juga belum
banyak dipelajari.
Penambahan kation bervalensi dua pada jumlah tertentu dapat meningkatkan
viskositas alginat sehingga berpotensi untuk menaikkan viskositas alginat dari rumput
laut lokal yang rendah. Alginat juga berinteraksi secara sinergistik dengan LBG dan
dapat meningkatkan viskositasnya. Informasi berapa kenaikan yang dapat dihasilkan
dengan penambahan kation dan LBG ini belum diketahui.
Informasi mengenai kemampuan alginat lokal dalam membentuk gel,
karakteristik gel yang dihasilkan, serta potensi kation dan LBG dalam meningkatkan
viskositas alginat sangat penting dalam rangka memperbaiki beberapa kelemahan
alginat lokal sehingga dapat meningkatkan pemanfaatannya baik dalam kemampuannya
sebagai pembentuk gel maupun pegental.
Penelitian terdiri dari 3 tahapan yang meliputi karakterisasi sifat fisiko kimia
natrium alginat, kebutuhan CaCO3 untuk pembentukan gel dan karakteristik gel alginat
yang dihasilkan serta pengaruh interaksi alginat dengan locut bean gum (LBG) terhadap
karakteristik viskositas dan gel yang dihasilkan. Pada penelitian tahap pertama akan
dikarakterisasi sifat fisiko kimia alginat seperti kadar air, kadar bahan tidak larut air,
kadar abu, kadar logam/mineral (Pb, As, Ca), rasio M/G, rendemen dan viskositasnya.
Penelitian tahap kedua bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi CaCO3
dalam pembentukan gel alginat dan karakteristik gel yang dihasilkan dan peningkatan
viskositas larutan alginat. Senyawa CaCO3 dipakai sebagai sumber ion Ca2+ dan
glucono- -lakton digunakan sebagai skuestran. Konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan
divariasi dari 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25, 30 mM. Pengamatan yang dilakukan
meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel yang meliputi
keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada konsentrasi penambahan CaCO3
yang tidak membentuk gel, terhadap larutan alginat dilakukan pengukuran viskositas
dengan rapid viscoanalyzer (RVA).
Untuk mengetahui berapa peningkatan viskositas alginat yang dapat dihasilkan
dari penambahan CaCO3, konsentrasi garam ini divariasikan 2.5; 3.5 dan 4.5 mM.
Viskositas diamati dengan RVA pada suhu 200C dan kecepatan putaran 130 rpm.
Terhadap alginat dengan viskositas tertinggi yang tidak menghasilkan pembentukan gel
diamati ketahanan viskositas terhadap panas dengan RVA.
Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk mengetahui pengaruh interaksi natrium
alginat dengan LBG terhadap viskositas dan stabilitas viskositas maupun karakteristik
gel yang dihasilkan. Konsentrasi LBG yang ditambahkan yaitu 0, 10, 20, 30, 40, 50 g /
5
100 g alginat.Pembentukan gel dilakukan pada larutan alginat 1 % dengan konsentrasi
CaCO3 20 mM dan glukono- -lactone 30 mM. Pengamatan terhadap gel yang
dihasilkan meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel
yang meliputi keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada produk yang tidak
membentuk gel dilakukan pengamatan viskositas apparent dan stabilitas viskositas
terhadap panas serta recovey viskositas.
Alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam
penelitian ini menghasilkan rata-rata rendemen berturut-turut sebesar 33.93 ± 1.33%
dan 16.84 ± 1.21% dari berat rumput laut kering. Kadar air, kadar abu, logam berat Pb
dan As alginat masih memenuhi persyaratan JECFA untuk bahan tambahan pangan.
Alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. memiliki viskositas yang rendah yaitu
berturut-turut 108 dan 72 mPa.s pada konsentrasi %. Alginat dari kedua jenis rumput
laut ini didominasi oleh poliguluronat dengan rasio M/G berturut-turut 0.96 dan 0.72.
Berbeda dengan alginat komersial sigma yang mengandung polimannuronat lebih tinggi
(rasio M/G 1.37)
Pembentukan gel mulai terjadi pada penambahan CaCO3 5 mM namun gel yang
dihasilkan masih sangat lemah. Gel yang kuat baru terbentuk pada penambahan CaCO3
20 mM atau lebih. Berbeda dengan alginat komersial Sigma, gel alginat dari Sargassum
sp. dan Turbinaria sp. memiliki keteguhan yang lebih baik dengan modulus rigidity,
kekuatan gel dan sineresis yang lebih tinggi serta elastisitas yang lebih rendah pada
penambahan CaCO3 20 mM atau lebih. Alginat dari kedua spesies cenderung
membutuhkan CaCaO3 yang lebih tinggi untuk pembentukan gelnya dibandingkan
alginat komersial Sigma.
Penambahan CaCO3 3.5 mM mampu meningkatkan viskositas alginat dari rumput
laut Sargassum sp. Sargassum sp. dari 103 mPa.s menjadi 274 mPa.s dan Turbinaria sp
dari 66 mPa.s menjadi 111 mPa.s. Penambahan ion kalsium akan meningkatkan
stabilitas larutan alginat terhadap panas.
Penambahan LBG mempengaruhi karakteristik gel alginat dengan cara yang
berbeda untuk ketiga jenis alginat. Penambahan LBG pada alginat komersial Sigma
cenderung menurunkan keteguhan dan kekuatan gel, sedangkan pada Turbinaria sp.
dapat meningkatkan keteguhan dan kekuatan gel dan pada Sargassum sp. relatif kurang
berpengaruh. Penambahan LBG dapat memperbaiki karakteristik gel dengan menurukan
sineresis gel alginat Sargassum sp. dari 7.87 % menjadi 5.40 % dan Turbinaria sp. dari
10.33 % menjadi 6.21 %. Penambahan LBG meningkatkan viskositas alginat dan
berinteraksi secara sinergistik. Penambahan LBG 30 g / 100 g alginat dapat
meningkatkan rata-rata viskositas alginat 2.03 kali dari viskositas awal. Penambahan
LBG juga meningkatkan stabilitas viskositas alginat terhadap panas.
Kata kunci: alginat, Sargassum sp. Turbinaria sp. rumput laut, gel, locust bean
Gum, viskositas
6
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009
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 laporan apapun tanpa izin IPB
7
KARAKTERISASI PEMBENTUKAN GEL
ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan
Turbinaria sp.
SUBARYONO
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
8
Judul Tesis
: Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum
sp. dan Turbinaria sp.
Nama
: Subaryono
NRP
: F251060041
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, MSc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Rosmawaty Peranginangin, MS.
Anggota
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc.
Anggota
Diketahui:
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, MSc.
Prof. Dr. Khairil Anwar N, MS.
Tanggal ujian: 13 Februari 2009
Tanggal lulus:
9
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadlirat Alloh Swt yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah
ini. Tesis ini merupakan salah satu tugas akhir untuk memperoleh gelar master pada
Program Studi Ilmu Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan di Institut
Pertanian Bogor. Judul yang dipilih adalah Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari
Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp., dilaksanakan sejak bulan Maret 2008.
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Prof. Dr. Dedi Fardiaz, MSc.
selaku ketua komisi pembimbing yang telah meluangkan waktunya dengan memberikan
bimbingan dan arahan dalam penyusunan thesis ini. Penulis juga mengucapkan banyak
terima kasih kepada Prof. Dr. Rosmawaty Peranginangin, MS. dan Dr. Feri Kusnandar,
MSc. selaku anggota komisi pembimbing serta Dr. Sukarno, MSc. Selaku dosen penguji
yang telah memberikan masukan dan perbaikan dalam penulisan thesis serta
mengupayakan pendanaan dalam pelaksanaan penelitiannya. Penulis juga mengucapkan
terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya.
Semoga karya tulis ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Subaryono
10
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilairkan di Kulon Progo Yogyakarta pada 11 Desember 1971 dari ayah
Abdul Djupri dan ibu Katiyah alm. Penulis merupakan anak kelima dari lima
bersaudara.
Tahun 1999 penulis lulus dari Program Studi Pengolahan Hasil Perikanan Jurusan
Perikanan Fakultas Pertanian UGM. Pada tahun yang sama penulis bekerja pada
Instalasi Penelitian Perikanan Laut Slipi, Badan Litbang Pertanian Departemen
Pertanian Jakarta. Kesempatan melanjutkan pendidikan S2 diperoleh pada tahun 2006
pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana
diperoleh dari Badan Riset Kelautan dan Perikanan Departemen Kelautan dan
Perikanan.
Saat ini penulis bekerja sebagai peneliti pertama pada Balai Besar Riset
Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan, BRKP, DKP. Selama
karirnya setidaknya tujuh karya ilmiah telah dihasilkan dan dipublikasikan pada
berbagai jurnal ilmiah nasional.
11
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul..........................................................................................
7
Halaman Pengesahan................................................................................
8
PRAKATA...............................................................................................
9
DAFTAR ISI............................................................................................
11
DAFTAR TABEL....................................................................................
12
DAFTAR GAMBAR...............................................................................
13
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang..............................................................................
16
1.2 Tujuan Penelitian..........................................................................
18
1.3 Manfaat Penelitian.........................................................................
18
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alginat dan Rumput Laut Penghailnya di Indonesia.....................
19
2.2 Ekstraksi dan Viskositas Alginat dari Alginofit asal Perairan
Indonesia........................................................................................
19
2.3 Komposisi Alginat.........................................................................
21
2.4 Pemanfaatan Alginat.....................................................................
24
2.5 Sifat Rheologi Alginat..................................................................
26
2.6 Teknik Pembentukan Gel Alginat.................................................
27
2.7 Kation Penginduksi Pembentukan Gel Alginat............................
29
2.8 Interaksi Alginat dengan Bahan Lain...........................................
30
2.9 Locust Bean Gum (LBG)..............................................................
30
3.0 Status Keamanan Alginat dan Turunannya..................................
31
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat......................................................................
32
3.2 Bahan............................................................................................
32
3.3 Alat...............................................................................................
32
3.4 Metode Penelitian.........................................................................
33
3.5 Pengamatan..................................................................................
36
3.6 Rancangan Percobaan..................................................................
40
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Natrium Alginat......................................................
42
12
4.2 Karakterisasi Pembentukan dan Sifat Gel Alginat..........................
48
4.3 Pengaruh Penambahan Kalsium Karbonat terhadap Karakteristik
Viskositas Alginat............................................................................
64
4 .4 Pengaruh Penambahan Locust Bean Gum (LBG) terhadap
Karakteristik Gel Alginat..............................................................
68
4.5 Pengaruh penambahan LBG terhadap karakterisik viskositas
alginat............................................................................................
78
V. KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................
82
5.1 Kesimpulan....................................................................................
82
5.2 Saran..............................................................................................
83
VI. DAFTAR PUSTAKA.............................................................................. 84
13
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Jenis dan penyebaran rumput laut coklat di Indonesia.................
0
20
Tabel 2. Variasi viskositas larutan alginatpada suhu 20 C........................
21
Tabel 3. Spesifikasi mutu natrium alginat menurut JECFA 2006.............
21
Tabel 4. Komposisi dan rendemen alginat dari beberapa rumput laut
di New Zealand..........................................................................
23
Tabel 5. Mutu kimiawi natrium alginat yang digunakan dalam penelitian
43
Tabel 6. Viskositas larutan alginat pada berbagai konsentrasi ..................
45
Tabel 7. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel
larutan alginat 1 % (db) dengan GDL 30 mM………………….
48
Tabel 8. Hubungan antara jenis alginat dan keteguhan gel
pada beberapa konsentrasi CaCO3………………………………
53
14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur poliguluronat dan polimannuronat pada alginat........
Gambar 2. Struktur kimia LBG...............................................................
Halaman
22
31
Gambar 3. Skema rencana penelitian.........................................................
34
Gambar 4. Kadar kalsium dalam alginat....................................................
Gambar 5. Perkiraan rasio M/G alginat.....................................................
Gambar 6. Gel alginat pada berbagai konsentrasi penambahan CaCO3....
Gambar 7. Profil karakteristik pecah gel alginat berdasarkan jenisnya pada
berbagai konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan........................
Gambar 8. Profil karakteristik pecah gel alginat pada berbagai konsentrasi
CaCO3.........................................................................................
Gambar 9. Profil karakteristik pecah gel alginat pada konsentrasi CaCO3
rendah, sedang dan tinggi……………………………………..
Gambar 10. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap kekuatan gel alginat
Gambar 11. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap elastisitas gel alginat
Gambar 12. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap modulus rigidity gel
Alginate……………………………………………………….
Gambar 13. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap sineresis gel alginat...
Gambar 14. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap viskositas
larutan alginat............................................................................
Gambar 15. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap profil perubahan
viskositas oleh panas.................................................................
Gambar 16. Gel alginat dengan penambahan berbagai konsentrasi LBG....
Gambar 17. Profil karakteristik pecah gel alginat dengan berbagai
konsentrasi penambahan LBG..................................................
Gambar 18. Pengaruh penambahan LBG terhadap keteguhan gel
alginat pada konsentrasi CaCO3 20 mM……………………...
Gambar 19. Pengaruh penambahan LBG terhadap kekuatan gel alginat
pada konsentrasi CaCO3 20 mM..............................................
46
47
50
52
55
57
58
60
61
63
65
67
69
70
72
73
15
Gambar 20. Pengaruh penambahan LBG terhadap elastisitas gel alginat...
Gambar 21. Pengaruh penambahan LBG terhadap modulus rigidity
gel alginat................................................................................
Gambar 22. Pengaruh penambahan LBG terhadap sineresis gel alginat.....
Gambar 23. Pengaruh penambahan LBG terhadap viskositas alginat.........
Gambar 24. Pengaruh penambahan LBG terhadap profil perubahan
viskositas oleh pemanasan........................................................
74
76
77
78
80
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Metode ekstraksi sodium alginat dari rumput laut………..
88
Lampiran 2. Uji statistik bahan baku alginat …………………………..
89
Lampiran 3. Statistik Pengaruh CaCO3 terhadap karakteristik gel alginat
93
Lampiran 4. Uji statistik pengaruh penambaha CaCO3 terhadap
karakteristik viskositas……………………………………..
184
Lampiran 5. Uji statistik penambahan LBG terhadap karakteristik
gel alginat……………………………………………………
186
Lampiran 6. Uji statistik pengaruh penambahan LBG terhadap
karakteristik viskositas alginat……………………………..
193
42
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Natrium Alginat
Alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam
penelitian ini menghasilkan rata-rata rendemen berturut-turut sebesar 33.93 ± 1.33%
dan 16.84 ± 1.21% dari berat rumput laut kering. Hasil rendemen alginat dari rumput
laut Sargassum sp. ini jauh lebih tinggi dari yang dihasilkan oleh Basmal et al. (2002)
sebesar 6.8% dan Siswati (2000) sebesar 19%. Rendemen alginat dari rumput laut
Turbinaria sp. dalam penelitian ini lebih rendah dari hasil ekstraksi Rasyid (2003) untuk
rumput laut Turbinaria decurens sebesar 20.30% dan Turbinaria conoides 25.65%.
Besarnya rendemen alginat selain ditentukan oleh metode ekstraksi juga sangat
ditentukan oleh jenis rumput laut, umur atau panjang thalus, bagian tanaman, dan
kondisi lingkungan dimana rumput laut tersebut tumbuh (Soegiarto et al. 1978; Alvares
& Carmona, 2007; Miller, 1996; Belitz & Grosch, 2004; Draget, 2000, Jothisaraswathi
et al. 2006).
Rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. yang digunakan dalam penelitian
ini bukan hasil budidaya tetapi dipanen dari alam terbuka pada bulan Maret 2008.
Panjang tanaman rata-rata Sargassum sp. 32.48 ± 8.41 cm dan Turbinaria sp. 15.50 ±
3.92 cm. Dari panjang thalus dan kondisi fisik tanaman yang masih memiliki bagian
daun yang lebat, diketahui bahwa umur rumput laut ini masih relatif muda. Menurut
Yunizal (2004), panjang rumput laut Sargassum sp. di Indonesia yang sudah tua sekitar
1 – 1.5 m, bahkan dapat mencapai 3 m.
Hasil analisa mutu kimiawi alginat yang diekstraksi dari rumput laut alam dan
alginat komersial yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Tabel 5. Hasil
analisis kadar air menunjukkan bahwa alginat hasil ekstraksi dari rumput laut
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam penelitian ini lebih tinggi (p < 0.05)
dibandingkan produk komersial Sigma maupun komersial toko. Meskipun demikian
kadar air alginat dari kedua jenis rumput laut ini masih memenuhi persyaratan mutu
alginat sebagai bahan tambahan pangan oleh JECFA yang ditetapkan sebesar maksimal
15% (FAO, 2008).
43
Tabel 5. Mutu kimiawi natrium alginat yang digunakan dalam penelitian
Kadar Air
(%)
Jenis
Sargassum sp.
Turbinaria sp.
Komersial
Sigma
Komersial
toko
Kadar Abu
(%) wb
13.46 ± 0.31a) 20.77 ± 0.02a)
13.99 ± 0.14a) 22.55 ± 0.29b)
7.24 ± 0.14b)
Bahan Tidak
Larut Air
(%) wb
10.7 ± 0.52a)
12.86 ± 0.26b)
Residu Pb
(mg/Kg) db
Residu Arsen
(mg/Kg) db
0.73± 0.10a)
0.97± 0.14b)
0.37 ± 0.05a)
0.71 ± 0.08b)
24.12 ± 0.22c) 0.11 ± 0.02c)
0.17 ± 0.03c) 0.23 ± 0.06a)
10.78 ± 0.57c) 57.14 ± 0.42d) 0.05 ± 0.05c)
1.01 ± 0.03b) 0.62 ± 0.07b)
Keterangan: Nilai merupakan hasil rerata 3 kali ulangan ± standar deviasi. Huruf
dibelakang nilai yang sama menujukkan tidak berbeda nyata (P < 0.05)
Hasil pengamatan kadar abu menunjukkan bahwa kadar abu alginat dari rumput
laut Sargassum sp., Turbinaria sp. dan alginat komersial Sigma memiliki kadar abu
rata-rata antara 20.77 – 24.12%, sedangkan kadar abu alginat komersial toko sangat
tinggi sebesar 57.14%. Kandungan abu dalam natrium alginat umumnya tidak lebih dari
27%, sehingga diduga alginat komersial toko ini telah dicampur dengan bahan lain
sebelum diperdagangkan. Hal ini diperkuat dengan rendahnya viskositas larutan alginat
toko ini pada berbagai konsentrasi yang yang tidak menunjukkan peningkatan yang
cukup besar dengan peningkatan konsentrasinya.
Kadar bahan tidak larut air produk alginat komersial baik Sigma maupun toko
memiliki nilai yang lebih rendah (p < 0.05) dibandingkan alginat hasil ekstraksi dari
rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. Nilai kadar bahan yang tidak larut air
untuk alginat dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. ini masih lebih tinggi
dari persyaratan mutu alginat sebagai bahan tambahan pangan oleh JECFA yang
ditetapkan sebesar maksimal 2% (FAO, 2008). Tingginya kadar bahan tidak larut ini
disebabkan kerena proses penyaringan pada ekstraksi alginat yang kurang baik. Tipe
penyaring yang digunakan dalam penelitian ini adalah penyaring sistem getar dengan
ukuran saringan 150 mesh. Pada industri ekstraksi alginat komersial, tipe penyaring
yang digunakan biasanya tipe penyaring vakum dengan bahan penyaring yang dilapisi
perlit 2-3 cm. Selain itu, pada ekstraksi alginat komersial biasanya dilakukan proses
flotation sebelum proses penyaringan untuk memisahkan residu bahan tidak larut air
yang sebagian besar adalah selulose. Proses flotation ini dapat menghilangan residu
selulose yang berukuran sangat halus sehingga memudahkan dalam proses penyaringan
filtrat (Mc. Hugh, 2008).
Kadar residu timbal (Pb) rata-rata dalam alginat yang diekstrak dari rumput laut
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. berkisar antara 0.73 – 0.97 mg/Kg, lebih tinggi
44
dibandingkan dengan produk komersial Sigma 0.17 mg/Kg. Kadar residu Pb alginat
tertinggi adalah alginat komersial toko sebesar 1.01 mg/Kg. Kadar residu Pb semua
produk alginat ini ini masih berada di bawah kadar maksimal yang ditetapkan oleh
JECFA untuk bahan tambahan pangan sebesar 5 mg/Kg bahan (FAO, 2008). Residu
logam berat pada rumput laut sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan tempat rumput
laut tumbuh, karena biota ini mampu menyerap logam berat yang ada di lingkungan
perairan. Berdasarkan data tersebut maka diketahui bahwa perairan Binuangeun lokasi
rumput laut ini tumbuh masih relatif belum tercemar logam berat Pb.
Kadar residu arsen (As) alginat komersial dan alginat yang diekstraksi dari
rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. menunjukkan nilai berkisar antara 0.370.71 mg/Kg bahan. Nilai kadar residu arsen ini masih lebih rendah dari batas yang
ditentukan oleh JECFA maksimal sebesar 3 mg/Kg bahan. Hasil uji beda nyata terkecil
(LSD) menunjukkan bahwa alginat dari Sargassum sp. dan komersial Sigma tidak
berbeda nyata (p > 0.05) tetapi lebih rendah dari alginat komersial toko dan hasil
ekstraksi dari Turbinaria sp. Rendahnya residu arsen dalam alginat menunjukkan bahwa
lokasi tempat rumput laut ini tumbuh masih relatif belum tercemar oleh logam
berbahaya dan layak sebagai lokasi budidaya rumput laut. Hal ini juga berarti bahwa
produk alginat yang dihasilkan relatif aman menurut standar JECFA (FAO, 2008).
4.1.1 Viskositas Alginat
Data viskositas natrium alginat disajikan pada Tabel 6. Dari data tersebut
terlihat bahwa viskositas alginat komersial Sigma paling tinggi dibanding alginat yang
lain pada semua konsentrasi. Peningkatan konsentrasi alginat akan meningkatkan
viskositas larutan dengan sangat nyata. Alginat komersial toko menghasilkan viskositas
yang
sangat
rendah,
dan
pola
peningkatan
viskositas
dengan
peningkatan
konsentrasinya sangat berbeda dengan ketiga jenis alginat lainnya. Viskositas alginat
sangat ditentukan oleh konsentrasi alginat, panjang polimer (berat molekul alginat),
komposisi monomer penyusun alginat, adanya ion monovalen atau polivalen dan suhu
larutan (Mc. Hugh, 2008; Belitz & Grosch, 2004; Draget, 2000; Jothisaraswathi et al.
2006).
45
Tabel 6. Viskositas larutan alginat pada berbagai konsentrasi (mPa.S)
Konsentrasi (%)
Sampel
1
2
3
4
Sargassum sp.
108±4
423±7
1490±8
3820±14
Turbinaria sp.
72±1
183±2
553±2
1416±8
Komersial Sigma
327±8
1831±5 5312±17 9460±108
Komersial toko
37±3
62±3
86±1
124±2
Keterangan: Nilai adalah rerata dari 3 kali ulangan ± standar deviasi.
5
7657±6
3394±14
12162±58
184±11
Umumnya viskositas alginat meningkat dengan meningkatnya konsentrasi, umur
rumput laut, meningkatnya keberadaan ion kalsium dalam sistem dan meningkatnya
proporsi
asam
guluronat
dibandingkan
asam
mannuronat
(Ramsden,
2004;
Jothisaraswathi et al. 2006). Sebaliknya, viskositas alginat akan menurun dengan
meningkatnya suhu larutan dan meningkatnya kandungan ion monovalen dalam larutan
(Belitz & Grosch, 2004).
Viskositas alginat hasil ekstraksi dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria
sp. lebih rendah dari alginat komersial Sigma pada semua konsentrasi. Hal ini diduga
disebabkan karena panjang polimer alginat hasil ekstraksi kedua jenis rumput laut ini
lebih pendek dibandingkan alginat komersial Sigma. Pengamatan viskositas larutan
alginat dilakukan pada sistem yang sama dan komposisi rasio M/G alginat sigma
menunjukkan nilai yang lebih tinggi (rasio M/G 1.37). Pada penelitian ini, kandungan
Ca dalam pelarut relatif sama karena menggunakan air demineralisasi, dan hasil analisa
Ca dalam alginat untuk ketiga jenis alginat tidak berbeda nyata (Gambar 3). Pada
kondisi yang sama, semakin besar proporsi asam guluronat (G) akan meningkatkan
viskositas alginat karena struktur kimianya yang memungkinkan memiliki rigiditas
molekul yang lebih tinggi (Belitz & Grosch, 2004, Jothisaraswathi et al. 2006).
Oleh karena itu, apabila panjang polimer alginat ketiga jenis alginat ini sama
maka secara teoritis viskositas alginat yang diekstraksi dari rumput laut Sargassum sp.
dan Turbinaria sp. lebih tinggi dibandingkan alginat komersial Sigma. Hasil
pengamatan viskositas menunjukkan sebaliknya, dimana viskositas alginat komersial
Sigma lebih tinggi dari kedua jenis alginat tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa
panjang polimer alginat Sigma ini lebih tinggi dibandingkan kedua jenis alginat
tersebut, sehingga meskipun proporsi asam guluronat (G) dalam alginat komersial
Sigma ini lebih rendah, viskositas yang dihasilkan tetap lebih tinggi.
Apabila dibandingkan dengan alginat komersial toko, viskositas alginat dari
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. masih lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa
potensi pemanfaatan alginat dari rumput laut lokal ini khususnya pada beberapa produk
46
yang tidak menuntut viskositas tinggi seperti stabilizer pada produk es krim atau sebagai
emulsifier masih cukup menjanjikan.
4.1.2 Kadar Ca
Kadar Ca alginat (dry basis) kedua jenis rumput laut dan alginat komersial
disajikan pada Gambar 4. Kadar Ca alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum
sp., Tubinaria sp. dan alginat komersial Sigma tidak berbeda nyata (p > 0.05). Kadar Ca
ketiga jenis alginat ini lebih tinggi dibandingkan yang dikandung alginat komersial
toko. Hal ini diduga karena alginat toko telah dicampur bahan lain seperti sejenis garam,
yang secara visual terlihat kristal berwarna keputihan yang cukup jelas pada bubuk
alginat. Jenis garam yang ditambahkan kemungkinan bukan garam kalsium sehingga
kadar Ca-nya rendah, tetapi dari garam lain seperti natrium. Hal ini diperkuat dari sifat
kelarutan alginat komersil toko yang sangat mudah larut, berbeda dari ketiga jenis
alginat lainnya. Kadar Ca dalam alginat dapat berasal dari alam dimana rumput laut
tumbuh, atau dari proses ekstraksi alginat. Beberapa industri alginat menggunakan
pemisahan alginat dari filtrat hasil ekstraksi dengan metode pengendapan garam alginat
dalam bentuk kalsium alginat. Dengan metode ini stabilitas alginat selama proses
pemucatan dapat lebih baik (Mc. Hugh, 2008).
0.8
0.7
0.68+0.09a)
0.62+0.08a)
0.61+0.08a)
Kadar Ca (%)
0.6
0.44+0.01b)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Sargassum
sp.
Sargassum sp
Turbinaria sp
Turbinaria
sp. Komersial Sigma Komersial toko
Gambar 4. Kadar kalsium dalam alginat
4.1.3 Rasio mannuronat/guluronat (rasio M/G)
Rasio M/G alginat kedua jenis rumput laut dan alginat komersial disajikan pada
Gambar 5. Dari data tersebut terlihat bahwa rasio M/G terendah ditemukan pada alginat
yang diekstraksi dari Turbinaria sp. 0.72 ± 0.039, disusul Sargassum sp. 0.96 ± 0.070,
alginat komersial toko 1.1 ± 0.105 dan paling tinggi alginat komersial Sigma 1.37 ±
47
0.131. Uji statistik dengan LSD menunjukkan bahwa semua perlakuan kecuali alginat
dari Sargassum sp. dan komersial toko berbeda nyata (p < 0.05).
1.60
1.37 ± 0.13c)
1.40
1.10 ± 0.10a)
Rasio M/G
1.20
1.00
0.80
0.96 ± 0.07a)
0.72 ± 0.04b)
0.60
0.40
0.20
0.00
Sargassumsp.
sp. Turbinaria
Turbinariasp.
sp.
Sargassum
Komersial Sigma
Komersial Toko
Gambar 5. Perkiraan rasio M/G alginat
Dari data tersebut terlihat bahwa alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
tersusun oleh monomer yang didominasi asam guluronat, sedangkan alginat komersial
Sigma dan toko lebih didominasi oleh asam mannuronat. Hal ini sesuai dengan
pendapat Mc. Hugh (2008), yang menyatakan bahwa alginat dari rumput laut peraian
tropis seperti Sargassum sp. dan Turbinaria sp. merupakan jenis alginat yang kaya akan
asam guluronat. Kandungan rasio M/G alginat dari Turbinaria sp. ini sesuai dengan
hasil penelitian Jothisaraswathi et al. (2006), yaitu untuk Turbinaria decurens dari
Perairan India Selatan sebesar 0.6 – 0.8.
Rasio M/G alginat dari Sargassum sp. relatif lebih tinggi dari yang pernah
dilaporkan sebelumnya sebesar 0.8 (Sujatmiko, 1993). Hal ini kemungkinan
dipengaruhi oleh perbedaan umur rumput laut yang digunakan dalam penelitian. Dari
data rata-rata panjang rumput laut Sargassum sp. sebesar 32.48 ± 8.41 cm, diketahui
bahwa rumput laut yang digunakan dalam penelitian ini relatif masih muda. Menurut
Yunizal (2004), semakin tua umur rumput laut biasanya kandungan rasio M/G-nya
semakin rendah. Kandungan rasio M/G terbesar dimiliki oleh alginat komersial Sigma
yang menggunakan bahan baku rumput laut Macrocystis pyrifera. Kandungan rasio
M/G jenis rumput laut ini dilaporkan berkisar 1.38 – 1.63 (Alvares & Carmona, 2007;
Draget et al. 2005; Mancini et al. 1999; Stokke, et al. 1993).
48
4.2 Karakteristik Gel Alginat
4.2.1 Pengaruh konsentrasi CaCO3 terhadap pembentukan gel alginat
Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel larutan alginate 1 %
(db) dengan GDL 30 mM
Jenis Alginat
Sargassum sp.
Turbinaria sp.
Komersial
Sigma
Komersial
Toko
Gel yang terbentuk
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM menghasilkan gel yang
dapat berdiri sendiri ketika dilepas dari cetakan tetapi belum
terdeteksi dengan texture analyzer. Pada konsentrasi ini tidak
semua bagian cairan menjdi gel (permukaan cairan tetap cair).
Permukaan gel yang terbentuk rata untuk semua konsentrasi
CaCO3 yang ditambahkan. Semua bagian cairan berubah
menjadi gel pada penambahan CaCO3 15 mM.
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM menghasilkan gel yang
dapat berdiri sendiri ketika dilepas dari cetakan tetapi belum
terdeteksi dengan texture analyzer. Penambahan CaCO3 15 mM
belum mengubah semua cairan menjadi gel (permukaan cairan
tetap cair). Penambahan CaCO3 20 mM baru menghasilkan ge
pada semua bagian cairan. Permukaan gel tidak rata
padapenambaha CaCO3 sampai 15 mM.
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM sudah menghasilkan gel
yang terdeteksi dengan texture analyzer. Penambahan CaCO3 7.5
mM sudah mengubah semua cairan menjadi gel (tidak ada sisa
cairan di permukaan gel).
Penambahan Penambahan CaCO3 sampai 15 mM tidak
menghasilkan peningkatan viskositas yang berarti. Penambahan
CaCO3 20 mM atau lebih hanya menghasilkan pembentukan gel
pada dasar cairan setebal sekitar 2 mm.
Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel dan karakteristik gel
alginat sangat nyata (p < 0.01), dimana tanpa penambahan garam Ca gel tidak terbentuk
dan seiring dengan peningkatan konsentrasi garam kalsium yang ditambahkan akan
terjadi penguatan gel yang dihasilkan. Penambahan CaCO3 sebanyak 2.5 mM dari
larutan alginat belum menyebabkan terbentuknya gel pada semua jenis alginat.
49
Penambahan sebanyak 5 mM sudah mulai menyebabkan terbentuknya gel, tetapi gel
yang terbentuk masih sangat lunak dan tidak dapat berdiri ketika dilepas dari cetakan.
Pada penambahan sebanyak 7.5 mM gel yang terbentuk sudah dapat berdiri ketika
dilepaskan dari cetakan. Gel yang cukup kuat terbentuk pada penambahan CaCO3
sebanyak 20 mM atau lebih pada semua jenis alginat yang digunakan.
Hubungan antara rasio M/G dengan pembentukan gel menunjukkan bahwa pada
alginat komersial Sigma yang kaya kandungan mannuronat (rasio M/G 1.37),
pembentukan gel lebih mudah terjadi, dimana pada konsentrasi penambahan CaCO3 7.5
mM sudah menghasilkan gel yang sempurna dengan kekuatan gel yang sudah terdeteksi
dengan alat teksture-analyzer. Pada konsentrasi CaCO3 yang rendah ini sudah mampu
merubah seluruh larutan alginat menjadi gel. Fenomena sebaliknya terlihat pada alginat
dari Turbinaria sp. (rasio M/G 0.72) dan Sargassum sp. (rasio M/G 0.96) yang
menunjukkan bahwa pada konsentrasi 7.5 mM belum menghasilkan gel yang sempurna
dan kekuatan gelnya belum terdeteksi. Pada kedua jenis alginat ini konsentrasi
penambahan CaCO3 dengan konsentrasi yang sama belum mampu merubah seluruh
larutan menjadi gel sehingga ada beberapa bagian larutan yang tersisa setelah proses
pembentukan gel terjadi. Hal ini juga terlihat dari bentuk gel yang dihasilkan dimana
pada Turbinaria sp. tidak menghasilkan gel yang rata terutama pada penambahan
konsentrasi CaCO3 rendah (< 15 mM) seperti terlihat pada Gambar 6.
Ketidaksempurnaan pembentukan gel alginat dari Turbinaria sp. Pada konsentrasi
CaCO3 rendah tersebut ( 300 mPa.S pada
konsentrasi 1%) sehingga menyebabkan CaCO3 yang terdispersi dalam larutan cukup
stabil dan tidak mudah
mengendap sehingga menjamin semua bagian larutan
alginat dapat mendapatkan ion Ca2+. Oleh karena itu pada alginat komersial Sigma gel
yang terbentuk sudah cukup homogen pada konsentrasi penambahan CaCO3 yang
rendah.
Sebaliknya, viskositas alginat dari Turbinaria sp. paling rendah (72 mPa.S pada
konsentrasi 1%) yang menyebabkan CaCO3 yang terdispersi mudah mengendap selama
proses pembentukan gel, terutama pada konsentrasi penambahan CaCO3 yang rendah.
Proses pembentukan gel yang diperlukan dengan sistem pelepasan lambat ion Ca2+
dengan penambahan GDL ini memerlukan waktu sekitar 1 jam. Apabila sebagian
CaCO3 mengendap selama proses pembentukan gel, maka bagian permukaan larutan
akan kekurangan ion Ca2+ sehingga pembentukan gel tidak berjalan dengan baik.
53
Hal ini sesuai dengan pendapat Draget et al. (1991) yang menyatakan bahwa
untuk menghasilkan gel alginat yang homogen maka distribusi sumber kalsium dalam
larutan alginat harus dapat dipertahankan agar merata selama proses pembentukan gel
(setting time), yang dapat dilakuan dengan menurunkan ukuran garam kalsium dan
meningkatkan viskositas larutan untuk mengurangi laju pengendapan. Menurut Draget
(2000), pada pembentukan gel alginat secara internal, gel tidak akan homogen apabila
alginat yang digunakan memiliki berat molekul yang rendah karena proses pengendapan
garam dalam larutan yang viskositasnya rendah lebih mudah terjadi.
4.2.2.2 Hubungan antara rasio M/G dengan keteguhan gel alginat
Rasio M/G berkaitan erat dengan sifat gel alginat yang dihasilkan. Pada
penambahan CaCO3 dengan konsentrasi di atas 20 mM, keteguhan gel alginat hasil
ekstraksi dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. lebih tinggi dari alginat komersial
Sigma (Tabel 8). Hal ini berkaitan erat dengan perbedaan monomer penyusun alginat
dimana alginat Sigma mempunyai proporsi asam mannuronat yang lebih tinggi (rasio
M/G 1.37) dibandingkan alginat dari Sargassum sp. (rasio M/G 0.96) dan Turbinaria
sp. (rasio M/G 0.72). Proses pembentukan gel alginat sangat ditentukan oleh jumlah dan
panjang blok poliguluronat (Alvares & Carmona, 2007; Miller, 1996 diacu dalam
Jothisaraswathi et al. 2006).
Tabel 8. Hubungan antara jenis alginat dan keteguhan gel (%) pada beberapa
konsentrasi CaCO3
Jenis Alginat
Rasio M/G
Sargassum sp.
Tubinaria sp.
Komersial Sigma
0.96 ± 0.07
0.72 ± 0.04
1.37 ± 0.13
Konsentrasi CaCO3 (mM)
10
20
30
89.80 ± 2.04a)
94.56 ± 1.18a)
76.19 ± 1.18a)
90.14 ± 2.12a)
95.92 ± 2.04a)
59.86 ± 2.36b)
c)
b)
71.43 ± 0.60
81.63 ± 1.18
87.76 ± 2.36b)
Keterangan: Nilai merupakan hasil rerata 3 kali ulangan ± standar deviasi. Huruf
dibelakang nilai yang sama menujukkan tidak berbeda nyata (P < 0.05)
Karena sedikitnya blok guluronat dalam alginat komersial Sigma, maka alginat
ini mempunyai egg-box model yang lebih sedikit, sehingga pada jumlah ion Ca2+ yang
berlebih maka banyaknya ikatan silang yang terbentuk tidak sebanyak pada alginat dari
Sargassum sp dan Turbinaria sp. yang mempunyai blok guluronat yang tinggi. Oleh
karenanya keteguhan gel yang dihasilkan alginat komersial Sigma pada konsentrasi
CaCO3 yang tinggi tidak sebesar gel alginat dari Sargassum sp dan Turbinaria sp.
Alginat yang kaya dengan blok polimannuronat cenderung akan menghasilkan gel yang
lemah dan lebih elastis (Mc. Hugh, 2008).
54
4.2.3 Pengaruh konsentrasi CaCO3 terhadap karakteristik tekstur gel alginat.
Karakteristik tekstur gel dianalisa dengan tes penetrasi menggunakan TA-XT2
Texture analyzer dengan parameter yang diamati meliputi karakteristik pecah, kekuatan
gel, modulus rigidity, dan elastisitas.
4.2.3.1 Karakteristik pecah
Dari tekstur gelnya, terlihat bahwa jenis alginat sangat nyata pengaruhnya
terhadap sifat fisik gel yang dihasilkan. Alginat komersial sigma menghasilkan gel
paling lunak dan elastis sehingga ketika dilepas dari cetakan permukaannya cenderung
turun. Sebaliknya, gel yang dihasilkan oleh alginat dari Turbinaria sp. teksturnya cukup
kaku dan teguh sehingga ketika dilepaskan dari cetakan bentuknya Gel alginat dari
Sargasum sp. relatif kokoh meskipun tidak sekokoh alginat dari Turbinaria sp. tetapi
jauh lebih kokoh dibandingkan aginat komersial Sigma.
Karakteristik pecah dari ketiga jenis gel alginat menunjukkan profil yang
berbeda, dimana alginat komersial Sigma menghasilkan profil yang halus pada saat
pecah (tidak bergerigi atau bertahap). Hal ini menunjukkan bahwa gel alginat komersial
Sigma ini memiliki rigiditas yang rendah dan homogenitasnya tinggi. Gel alginat dari
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. menunjukkan bentuk pecah yang kasar (bergerigi atau
bertahap) yang menunjukkan rigiditas yang yang lebih tinggi. Hal ini dipengaruhi oleh
komposisi monomer penyusun alginat dimana alginat dari Sargassum sp. dan
Turbinaria sp. mempunyai rasio M/G yang rendah (proporsi guluronat lebih tinggi
dibandingkan mannuronat) dan sebaliknya alginat komersial Sigma mempunyai rasio
M/G yang tinggi (Gambar 8).
Dari struktur kimianya, blok polimannuronat mempunyai konformasi yang lurus
dan mempunyai fleksibilitas pergerakan molekul yang lebih baik dibandingkan asam
guluronat, sehingga mampu menghasilkan gel yang lebih elastis. Pada poliguluronat,
fleksibilitas pergerakan molekul kurang baik sehingga gel yang dihasilkan bersifat rigid.
Dari profil tersebut juga terlihat bahwa pada alginat komersial Sigma, penambahan
konsentrasi CaCO3 relatif tidak merubah kemiringan (slope) dari profil pecah yang
dihasilkan. Hal ini bertolak belakang dengan alginat dari Turbinaria sp. dimana
peningkatan konsentrasi CaCO3 akan meningkatkan kemiringan kurva secara nyata. Hal
ini berarti bahwa pada alginat dari Turbinaria sp., peningkatan konsentrasi CaCO3 akan
menaikkan rigiditas gel secara nyata. Fenomena ini dapat dijelaskan bahwa dengan
meningkatnya konsentrasi garam kalsium, senyawa poliguluronat yang banyak terdapat
55
30 mM
Sargassum sp.
25 mM
20 mM
15 mM
12.5 mM
10 mM
30 mM
Turbinaria sp.
25 mM
20 mM
12.5 mM
15 mM
10 mM
Komersial Sigma
30 mM
25 mM
20 mM
15 mM
10 mM
12.5 mM
7.5 mM
Gambar 8. Profil karakteristik pecah gel alginat berdasarkan jenisnya pada berbagai
konsentrasi CaCO3 dan GDL 30 mM
56
dalam alginat Turbinaria sp. ini akan semakin banyak yang berikatan dengan kalsium,
dan dengan adanya ikatan ionik ini maka fleksibilitas pergerakan molekul semakin sulit.
Pada alginat komersial Sigma yang banyak mengandung polimannuronat, eggbox model yang tersedia untuk pengikatan ion Ca2+ lebih sedikit, sehingga peningkatan
konsentrasi garam kalsium ini relatif sedikit pengaruhnya terhadap fleksibilitas
pergerakan molekul dan elastisitas gel alginat. Hal ini sesuai dengan pendapat Reis et
al. (2006), yang menyatakan bahwa selama pembentukan gel, ion pembentuk gel lebih
suka berikatan dengan blok asam guluronat dibandingkan dengan blok asam
mannuronat.
Pro
ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan
Turbinaria sp.
Subaryono
F251060041
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2009
2
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan dengan bahwa tesis yang berjudul: Karakterisasi
Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. adalah
karya saya dengan arahan komisi pembimbing. Tesis ini belum pernah diajukan dalam
bentuk apa pun 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, 29 Januari 2009
Subaryono
NRP F251060041
3
ABSTRACT
SUBARYONO. Characterization of gel formation of alginate from Sargassum sp.
and Turbinaria sp. Under direction of DEDI FARDIAZ , ROSMAWATY
PERANGINANGIN and FERI KUSNANDAR
Sargassum sp. and Turbinaria sp. are abundant in Indonesian waters and
potential as a source of alginate. The tropical seaweeds usually have good gel forming
capacity, but have low viscosity. The low viscosity of the seaweeds results in limitation
of their application in food processing. However, gel forming capacity and gel
characteristic of alginate from Indonesian Sargassum sp. and Turbinaria sp. have not
been investigated. This research was objected to evaluate physicochemical properties of
alginate, determine CaCO3 concentration required for gel forming, acquire the
information of gel characteristic, determine CaCO3 concentration required for
increasing the viscosity, and to evaluate synergistic effect of locust bean gum (LBG) on
gel characteristic and viscosity of alginate.
The algal was harvested at Binuangeun waters West Java. After soaked in 0.1 N
KOH solution for one hour and washed with fresh water and dried, the alginate was
extracted by extraction technique developed at Research Center for Marine and
Fisheries Product Processing and Biotechnology Jakarta. Gel was prepared with internal
gel setting technique using CaCO3 as a source of Ca ion and glucono- -lactone as
acidifier of the mixture. CaCO3 concentration were varied at concentration of 0; 2.5; 5;
7.5: 10; 12.5; 15; 20; 25 and 30 mM. LBG were varied at concentration of 0; 10; 20; 30;
40 and 50 g / 100 g alginate weight at optimum CaCO3 concentration.
The research showed that gel initiated to set at CaCO3 5 mM and firm gel was
formed at 20 mM. Alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. required higher
concentration of CaCO3 to form a gel than that of commercial alginate. At concentration
of CaCO3 20 mM or higher, alginate gel from Sargassum sp. and Turbinaria sp. showed
higher gel strength, modulus rigidity and sineresis than those of commercial alginate.
Alginate from Turbinaria sp. interacted with LBG in term of increasing gel strength and
decreasing sineresis. The addition of LBG reduced gel syneresis of Sargassum sp.
alginate from 7.87 % to 5.40 % and Turbinaria sp. from 10.33 % to 6.21 %.
The viscosity of alginate increased significantly with addition of Ca ion.
Viscosity of alginate from Sargassum sp. with addition of 3.5 mM CaCO3 was 275
mPa.s higher than that of the native alginate (103 mPa.s). At the same CaCO3
concentration, viscosity of alginate from Turbinaria sp. was 111 mPa.s higher than that
of the native alginate (62 mPa.s). Alginate interacted with LBG produced higher
viscosity. Viscosity of alginate from Sargassum sp. and Turbinaria sp. with addition of
LBG 50 g /100 g alginat increased by 2.98 and 4.50 times respectively.
Keywords: alginate, Sargassum sp., Turbinaria sp., Seaweeds, gel, locust bean gum
4
RINGKASAN
SUBARYONO. Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum
sp. dan Turbinaria sp. Dibimbing oleh DEDI FARDIAZ, ROSMAWATY
PERANGINANGIN dan FERI KUSNANDAR.
Potensi rumput laut penghasil alginat di Indonesia khususnya dari spesies
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. sangat tinggi, tetapi belum dimanfatkan secara
optimal. Salah satu penyebab terbatasnya pemanfaatan alginat ini adalah viskositasnya
yang rendah. Meskipun demikian alginat dari rumput laut daerah tropik umumnya
mempunyai kelebihan dalam hal kemampuannya membentuk gel. Informasi mengenai
kemampuan alginat dari rumput laut lokal seperti Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
dalam membentuk gel, kebutuhan kation untuk pembentukan gel serta karakteristik gel
yang dihasilkan belum banyak diteliti. Demikian juga dengan interaksi alginat dengan
locust bean gum (LBG) yang dapat mempengaruhi karakteristik gelnya juga belum
banyak dipelajari.
Penambahan kation bervalensi dua pada jumlah tertentu dapat meningkatkan
viskositas alginat sehingga berpotensi untuk menaikkan viskositas alginat dari rumput
laut lokal yang rendah. Alginat juga berinteraksi secara sinergistik dengan LBG dan
dapat meningkatkan viskositasnya. Informasi berapa kenaikan yang dapat dihasilkan
dengan penambahan kation dan LBG ini belum diketahui.
Informasi mengenai kemampuan alginat lokal dalam membentuk gel,
karakteristik gel yang dihasilkan, serta potensi kation dan LBG dalam meningkatkan
viskositas alginat sangat penting dalam rangka memperbaiki beberapa kelemahan
alginat lokal sehingga dapat meningkatkan pemanfaatannya baik dalam kemampuannya
sebagai pembentuk gel maupun pegental.
Penelitian terdiri dari 3 tahapan yang meliputi karakterisasi sifat fisiko kimia
natrium alginat, kebutuhan CaCO3 untuk pembentukan gel dan karakteristik gel alginat
yang dihasilkan serta pengaruh interaksi alginat dengan locut bean gum (LBG) terhadap
karakteristik viskositas dan gel yang dihasilkan. Pada penelitian tahap pertama akan
dikarakterisasi sifat fisiko kimia alginat seperti kadar air, kadar bahan tidak larut air,
kadar abu, kadar logam/mineral (Pb, As, Ca), rasio M/G, rendemen dan viskositasnya.
Penelitian tahap kedua bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi CaCO3
dalam pembentukan gel alginat dan karakteristik gel yang dihasilkan dan peningkatan
viskositas larutan alginat. Senyawa CaCO3 dipakai sebagai sumber ion Ca2+ dan
glucono- -lakton digunakan sebagai skuestran. Konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan
divariasi dari 0, 2.5, 5, 7.5, 10, 12.5, 15, 20, 25, 30 mM. Pengamatan yang dilakukan
meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel yang meliputi
keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada konsentrasi penambahan CaCO3
yang tidak membentuk gel, terhadap larutan alginat dilakukan pengukuran viskositas
dengan rapid viscoanalyzer (RVA).
Untuk mengetahui berapa peningkatan viskositas alginat yang dapat dihasilkan
dari penambahan CaCO3, konsentrasi garam ini divariasikan 2.5; 3.5 dan 4.5 mM.
Viskositas diamati dengan RVA pada suhu 200C dan kecepatan putaran 130 rpm.
Terhadap alginat dengan viskositas tertinggi yang tidak menghasilkan pembentukan gel
diamati ketahanan viskositas terhadap panas dengan RVA.
Penelitian tahap ketiga bertujuan untuk mengetahui pengaruh interaksi natrium
alginat dengan LBG terhadap viskositas dan stabilitas viskositas maupun karakteristik
gel yang dihasilkan. Konsentrasi LBG yang ditambahkan yaitu 0, 10, 20, 30, 40, 50 g /
5
100 g alginat.Pembentukan gel dilakukan pada larutan alginat 1 % dengan konsentrasi
CaCO3 20 mM dan glukono- -lactone 30 mM. Pengamatan terhadap gel yang
dihasilkan meliputi visual (bagaimana bentuk gel yang dihasilkan), karakteristik gel
yang meliputi keteguhan gel, karakteristik tekstur dan sineresis. Pada produk yang tidak
membentuk gel dilakukan pengamatan viskositas apparent dan stabilitas viskositas
terhadap panas serta recovey viskositas.
Alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam
penelitian ini menghasilkan rata-rata rendemen berturut-turut sebesar 33.93 ± 1.33%
dan 16.84 ± 1.21% dari berat rumput laut kering. Kadar air, kadar abu, logam berat Pb
dan As alginat masih memenuhi persyaratan JECFA untuk bahan tambahan pangan.
Alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. memiliki viskositas yang rendah yaitu
berturut-turut 108 dan 72 mPa.s pada konsentrasi %. Alginat dari kedua jenis rumput
laut ini didominasi oleh poliguluronat dengan rasio M/G berturut-turut 0.96 dan 0.72.
Berbeda dengan alginat komersial sigma yang mengandung polimannuronat lebih tinggi
(rasio M/G 1.37)
Pembentukan gel mulai terjadi pada penambahan CaCO3 5 mM namun gel yang
dihasilkan masih sangat lemah. Gel yang kuat baru terbentuk pada penambahan CaCO3
20 mM atau lebih. Berbeda dengan alginat komersial Sigma, gel alginat dari Sargassum
sp. dan Turbinaria sp. memiliki keteguhan yang lebih baik dengan modulus rigidity,
kekuatan gel dan sineresis yang lebih tinggi serta elastisitas yang lebih rendah pada
penambahan CaCO3 20 mM atau lebih. Alginat dari kedua spesies cenderung
membutuhkan CaCaO3 yang lebih tinggi untuk pembentukan gelnya dibandingkan
alginat komersial Sigma.
Penambahan CaCO3 3.5 mM mampu meningkatkan viskositas alginat dari rumput
laut Sargassum sp. Sargassum sp. dari 103 mPa.s menjadi 274 mPa.s dan Turbinaria sp
dari 66 mPa.s menjadi 111 mPa.s. Penambahan ion kalsium akan meningkatkan
stabilitas larutan alginat terhadap panas.
Penambahan LBG mempengaruhi karakteristik gel alginat dengan cara yang
berbeda untuk ketiga jenis alginat. Penambahan LBG pada alginat komersial Sigma
cenderung menurunkan keteguhan dan kekuatan gel, sedangkan pada Turbinaria sp.
dapat meningkatkan keteguhan dan kekuatan gel dan pada Sargassum sp. relatif kurang
berpengaruh. Penambahan LBG dapat memperbaiki karakteristik gel dengan menurukan
sineresis gel alginat Sargassum sp. dari 7.87 % menjadi 5.40 % dan Turbinaria sp. dari
10.33 % menjadi 6.21 %. Penambahan LBG meningkatkan viskositas alginat dan
berinteraksi secara sinergistik. Penambahan LBG 30 g / 100 g alginat dapat
meningkatkan rata-rata viskositas alginat 2.03 kali dari viskositas awal. Penambahan
LBG juga meningkatkan stabilitas viskositas alginat terhadap panas.
Kata kunci: alginat, Sargassum sp. Turbinaria sp. rumput laut, gel, locust bean
Gum, viskositas
6
@ Hak Cipta milik IPB, tahun 2009
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 laporan apapun tanpa izin IPB
7
KARAKTERISASI PEMBENTUKAN GEL
ALGINAT DARI RUMPUT LAUT Sargassum sp. dan
Turbinaria sp.
SUBARYONO
Tesis
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2008
8
Judul Tesis
: Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari Rumput Laut Sargassum
sp. dan Turbinaria sp.
Nama
: Subaryono
NRP
: F251060041
Disetujui:
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Ir. Dedi Fardiaz, MSc.
Ketua
Prof. Dr. Ir. Rosmawaty Peranginangin, MS.
Anggota
Dr. Ir. Feri Kusnandar, MSc.
Anggota
Diketahui:
Ketua Program Studi Ilmu Pangan
Dekan Sekolah Pascasarjana IPB
Dr. Ir. Ratih Dewanti-Hariyadi, MSc.
Prof. Dr. Khairil Anwar N, MS.
Tanggal ujian: 13 Februari 2009
Tanggal lulus:
9
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan ke hadlirat Alloh Swt yang telah memberikan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan karya ilmiah
ini. Tesis ini merupakan salah satu tugas akhir untuk memperoleh gelar master pada
Program Studi Ilmu Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan di Institut
Pertanian Bogor. Judul yang dipilih adalah Karakterisasi Pembentukan Gel Alginat dari
Rumput Laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp., dilaksanakan sejak bulan Maret 2008.
Penulis mengucapkan banyak terima kasih kepada Prof. Dr. Dedi Fardiaz, MSc.
selaku ketua komisi pembimbing yang telah meluangkan waktunya dengan memberikan
bimbingan dan arahan dalam penyusunan thesis ini. Penulis juga mengucapkan banyak
terima kasih kepada Prof. Dr. Rosmawaty Peranginangin, MS. dan Dr. Feri Kusnandar,
MSc. selaku anggota komisi pembimbing serta Dr. Sukarno, MSc. Selaku dosen penguji
yang telah memberikan masukan dan perbaikan dalam penulisan thesis serta
mengupayakan pendanaan dalam pelaksanaan penelitiannya. Penulis juga mengucapkan
terimakasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya.
Semoga karya tulis ini bermanfaat.
Bogor, Januari 2009
Subaryono
10
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilairkan di Kulon Progo Yogyakarta pada 11 Desember 1971 dari ayah
Abdul Djupri dan ibu Katiyah alm. Penulis merupakan anak kelima dari lima
bersaudara.
Tahun 1999 penulis lulus dari Program Studi Pengolahan Hasil Perikanan Jurusan
Perikanan Fakultas Pertanian UGM. Pada tahun yang sama penulis bekerja pada
Instalasi Penelitian Perikanan Laut Slipi, Badan Litbang Pertanian Departemen
Pertanian Jakarta. Kesempatan melanjutkan pendidikan S2 diperoleh pada tahun 2006
pada Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan IPB. Beasiswa pendidikan pascasarjana
diperoleh dari Badan Riset Kelautan dan Perikanan Departemen Kelautan dan
Perikanan.
Saat ini penulis bekerja sebagai peneliti pertama pada Balai Besar Riset
Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan dan Perikanan, BRKP, DKP. Selama
karirnya setidaknya tujuh karya ilmiah telah dihasilkan dan dipublikasikan pada
berbagai jurnal ilmiah nasional.
11
DAFTAR ISI
Halaman
Halaman Judul..........................................................................................
7
Halaman Pengesahan................................................................................
8
PRAKATA...............................................................................................
9
DAFTAR ISI............................................................................................
11
DAFTAR TABEL....................................................................................
12
DAFTAR GAMBAR...............................................................................
13
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang..............................................................................
16
1.2 Tujuan Penelitian..........................................................................
18
1.3 Manfaat Penelitian.........................................................................
18
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alginat dan Rumput Laut Penghailnya di Indonesia.....................
19
2.2 Ekstraksi dan Viskositas Alginat dari Alginofit asal Perairan
Indonesia........................................................................................
19
2.3 Komposisi Alginat.........................................................................
21
2.4 Pemanfaatan Alginat.....................................................................
24
2.5 Sifat Rheologi Alginat..................................................................
26
2.6 Teknik Pembentukan Gel Alginat.................................................
27
2.7 Kation Penginduksi Pembentukan Gel Alginat............................
29
2.8 Interaksi Alginat dengan Bahan Lain...........................................
30
2.9 Locust Bean Gum (LBG)..............................................................
30
3.0 Status Keamanan Alginat dan Turunannya..................................
31
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat......................................................................
32
3.2 Bahan............................................................................................
32
3.3 Alat...............................................................................................
32
3.4 Metode Penelitian.........................................................................
33
3.5 Pengamatan..................................................................................
36
3.6 Rancangan Percobaan..................................................................
40
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakterisasi Natrium Alginat......................................................
42
12
4.2 Karakterisasi Pembentukan dan Sifat Gel Alginat..........................
48
4.3 Pengaruh Penambahan Kalsium Karbonat terhadap Karakteristik
Viskositas Alginat............................................................................
64
4 .4 Pengaruh Penambahan Locust Bean Gum (LBG) terhadap
Karakteristik Gel Alginat..............................................................
68
4.5 Pengaruh penambahan LBG terhadap karakterisik viskositas
alginat............................................................................................
78
V. KESIMPULAN DAN SARAN.............................................................
82
5.1 Kesimpulan....................................................................................
82
5.2 Saran..............................................................................................
83
VI. DAFTAR PUSTAKA.............................................................................. 84
13
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Jenis dan penyebaran rumput laut coklat di Indonesia.................
0
20
Tabel 2. Variasi viskositas larutan alginatpada suhu 20 C........................
21
Tabel 3. Spesifikasi mutu natrium alginat menurut JECFA 2006.............
21
Tabel 4. Komposisi dan rendemen alginat dari beberapa rumput laut
di New Zealand..........................................................................
23
Tabel 5. Mutu kimiawi natrium alginat yang digunakan dalam penelitian
43
Tabel 6. Viskositas larutan alginat pada berbagai konsentrasi ..................
45
Tabel 7. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel
larutan alginat 1 % (db) dengan GDL 30 mM………………….
48
Tabel 8. Hubungan antara jenis alginat dan keteguhan gel
pada beberapa konsentrasi CaCO3………………………………
53
14
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur poliguluronat dan polimannuronat pada alginat........
Gambar 2. Struktur kimia LBG...............................................................
Halaman
22
31
Gambar 3. Skema rencana penelitian.........................................................
34
Gambar 4. Kadar kalsium dalam alginat....................................................
Gambar 5. Perkiraan rasio M/G alginat.....................................................
Gambar 6. Gel alginat pada berbagai konsentrasi penambahan CaCO3....
Gambar 7. Profil karakteristik pecah gel alginat berdasarkan jenisnya pada
berbagai konsentrasi CaCO3 yang ditambahkan........................
Gambar 8. Profil karakteristik pecah gel alginat pada berbagai konsentrasi
CaCO3.........................................................................................
Gambar 9. Profil karakteristik pecah gel alginat pada konsentrasi CaCO3
rendah, sedang dan tinggi……………………………………..
Gambar 10. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap kekuatan gel alginat
Gambar 11. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap elastisitas gel alginat
Gambar 12. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap modulus rigidity gel
Alginate……………………………………………………….
Gambar 13. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap sineresis gel alginat...
Gambar 14. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap viskositas
larutan alginat............................................................................
Gambar 15. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap profil perubahan
viskositas oleh panas.................................................................
Gambar 16. Gel alginat dengan penambahan berbagai konsentrasi LBG....
Gambar 17. Profil karakteristik pecah gel alginat dengan berbagai
konsentrasi penambahan LBG..................................................
Gambar 18. Pengaruh penambahan LBG terhadap keteguhan gel
alginat pada konsentrasi CaCO3 20 mM……………………...
Gambar 19. Pengaruh penambahan LBG terhadap kekuatan gel alginat
pada konsentrasi CaCO3 20 mM..............................................
46
47
50
52
55
57
58
60
61
63
65
67
69
70
72
73
15
Gambar 20. Pengaruh penambahan LBG terhadap elastisitas gel alginat...
Gambar 21. Pengaruh penambahan LBG terhadap modulus rigidity
gel alginat................................................................................
Gambar 22. Pengaruh penambahan LBG terhadap sineresis gel alginat.....
Gambar 23. Pengaruh penambahan LBG terhadap viskositas alginat.........
Gambar 24. Pengaruh penambahan LBG terhadap profil perubahan
viskositas oleh pemanasan........................................................
74
76
77
78
80
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Metode ekstraksi sodium alginat dari rumput laut………..
88
Lampiran 2. Uji statistik bahan baku alginat …………………………..
89
Lampiran 3. Statistik Pengaruh CaCO3 terhadap karakteristik gel alginat
93
Lampiran 4. Uji statistik pengaruh penambaha CaCO3 terhadap
karakteristik viskositas……………………………………..
184
Lampiran 5. Uji statistik penambahan LBG terhadap karakteristik
gel alginat……………………………………………………
186
Lampiran 6. Uji statistik pengaruh penambahan LBG terhadap
karakteristik viskositas alginat……………………………..
193
42
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Karakteristik Natrium Alginat
Alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam
penelitian ini menghasilkan rata-rata rendemen berturut-turut sebesar 33.93 ± 1.33%
dan 16.84 ± 1.21% dari berat rumput laut kering. Hasil rendemen alginat dari rumput
laut Sargassum sp. ini jauh lebih tinggi dari yang dihasilkan oleh Basmal et al. (2002)
sebesar 6.8% dan Siswati (2000) sebesar 19%. Rendemen alginat dari rumput laut
Turbinaria sp. dalam penelitian ini lebih rendah dari hasil ekstraksi Rasyid (2003) untuk
rumput laut Turbinaria decurens sebesar 20.30% dan Turbinaria conoides 25.65%.
Besarnya rendemen alginat selain ditentukan oleh metode ekstraksi juga sangat
ditentukan oleh jenis rumput laut, umur atau panjang thalus, bagian tanaman, dan
kondisi lingkungan dimana rumput laut tersebut tumbuh (Soegiarto et al. 1978; Alvares
& Carmona, 2007; Miller, 1996; Belitz & Grosch, 2004; Draget, 2000, Jothisaraswathi
et al. 2006).
Rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. yang digunakan dalam penelitian
ini bukan hasil budidaya tetapi dipanen dari alam terbuka pada bulan Maret 2008.
Panjang tanaman rata-rata Sargassum sp. 32.48 ± 8.41 cm dan Turbinaria sp. 15.50 ±
3.92 cm. Dari panjang thalus dan kondisi fisik tanaman yang masih memiliki bagian
daun yang lebat, diketahui bahwa umur rumput laut ini masih relatif muda. Menurut
Yunizal (2004), panjang rumput laut Sargassum sp. di Indonesia yang sudah tua sekitar
1 – 1.5 m, bahkan dapat mencapai 3 m.
Hasil analisa mutu kimiawi alginat yang diekstraksi dari rumput laut alam dan
alginat komersial yang digunakan dalam penelitian disajikan pada Tabel 5. Hasil
analisis kadar air menunjukkan bahwa alginat hasil ekstraksi dari rumput laut
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. dalam penelitian ini lebih tinggi (p < 0.05)
dibandingkan produk komersial Sigma maupun komersial toko. Meskipun demikian
kadar air alginat dari kedua jenis rumput laut ini masih memenuhi persyaratan mutu
alginat sebagai bahan tambahan pangan oleh JECFA yang ditetapkan sebesar maksimal
15% (FAO, 2008).
43
Tabel 5. Mutu kimiawi natrium alginat yang digunakan dalam penelitian
Kadar Air
(%)
Jenis
Sargassum sp.
Turbinaria sp.
Komersial
Sigma
Komersial
toko
Kadar Abu
(%) wb
13.46 ± 0.31a) 20.77 ± 0.02a)
13.99 ± 0.14a) 22.55 ± 0.29b)
7.24 ± 0.14b)
Bahan Tidak
Larut Air
(%) wb
10.7 ± 0.52a)
12.86 ± 0.26b)
Residu Pb
(mg/Kg) db
Residu Arsen
(mg/Kg) db
0.73± 0.10a)
0.97± 0.14b)
0.37 ± 0.05a)
0.71 ± 0.08b)
24.12 ± 0.22c) 0.11 ± 0.02c)
0.17 ± 0.03c) 0.23 ± 0.06a)
10.78 ± 0.57c) 57.14 ± 0.42d) 0.05 ± 0.05c)
1.01 ± 0.03b) 0.62 ± 0.07b)
Keterangan: Nilai merupakan hasil rerata 3 kali ulangan ± standar deviasi. Huruf
dibelakang nilai yang sama menujukkan tidak berbeda nyata (P < 0.05)
Hasil pengamatan kadar abu menunjukkan bahwa kadar abu alginat dari rumput
laut Sargassum sp., Turbinaria sp. dan alginat komersial Sigma memiliki kadar abu
rata-rata antara 20.77 – 24.12%, sedangkan kadar abu alginat komersial toko sangat
tinggi sebesar 57.14%. Kandungan abu dalam natrium alginat umumnya tidak lebih dari
27%, sehingga diduga alginat komersial toko ini telah dicampur dengan bahan lain
sebelum diperdagangkan. Hal ini diperkuat dengan rendahnya viskositas larutan alginat
toko ini pada berbagai konsentrasi yang yang tidak menunjukkan peningkatan yang
cukup besar dengan peningkatan konsentrasinya.
Kadar bahan tidak larut air produk alginat komersial baik Sigma maupun toko
memiliki nilai yang lebih rendah (p < 0.05) dibandingkan alginat hasil ekstraksi dari
rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. Nilai kadar bahan yang tidak larut air
untuk alginat dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. ini masih lebih tinggi
dari persyaratan mutu alginat sebagai bahan tambahan pangan oleh JECFA yang
ditetapkan sebesar maksimal 2% (FAO, 2008). Tingginya kadar bahan tidak larut ini
disebabkan kerena proses penyaringan pada ekstraksi alginat yang kurang baik. Tipe
penyaring yang digunakan dalam penelitian ini adalah penyaring sistem getar dengan
ukuran saringan 150 mesh. Pada industri ekstraksi alginat komersial, tipe penyaring
yang digunakan biasanya tipe penyaring vakum dengan bahan penyaring yang dilapisi
perlit 2-3 cm. Selain itu, pada ekstraksi alginat komersial biasanya dilakukan proses
flotation sebelum proses penyaringan untuk memisahkan residu bahan tidak larut air
yang sebagian besar adalah selulose. Proses flotation ini dapat menghilangan residu
selulose yang berukuran sangat halus sehingga memudahkan dalam proses penyaringan
filtrat (Mc. Hugh, 2008).
Kadar residu timbal (Pb) rata-rata dalam alginat yang diekstrak dari rumput laut
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. berkisar antara 0.73 – 0.97 mg/Kg, lebih tinggi
44
dibandingkan dengan produk komersial Sigma 0.17 mg/Kg. Kadar residu Pb alginat
tertinggi adalah alginat komersial toko sebesar 1.01 mg/Kg. Kadar residu Pb semua
produk alginat ini ini masih berada di bawah kadar maksimal yang ditetapkan oleh
JECFA untuk bahan tambahan pangan sebesar 5 mg/Kg bahan (FAO, 2008). Residu
logam berat pada rumput laut sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan tempat rumput
laut tumbuh, karena biota ini mampu menyerap logam berat yang ada di lingkungan
perairan. Berdasarkan data tersebut maka diketahui bahwa perairan Binuangeun lokasi
rumput laut ini tumbuh masih relatif belum tercemar logam berat Pb.
Kadar residu arsen (As) alginat komersial dan alginat yang diekstraksi dari
rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria sp. menunjukkan nilai berkisar antara 0.370.71 mg/Kg bahan. Nilai kadar residu arsen ini masih lebih rendah dari batas yang
ditentukan oleh JECFA maksimal sebesar 3 mg/Kg bahan. Hasil uji beda nyata terkecil
(LSD) menunjukkan bahwa alginat dari Sargassum sp. dan komersial Sigma tidak
berbeda nyata (p > 0.05) tetapi lebih rendah dari alginat komersial toko dan hasil
ekstraksi dari Turbinaria sp. Rendahnya residu arsen dalam alginat menunjukkan bahwa
lokasi tempat rumput laut ini tumbuh masih relatif belum tercemar oleh logam
berbahaya dan layak sebagai lokasi budidaya rumput laut. Hal ini juga berarti bahwa
produk alginat yang dihasilkan relatif aman menurut standar JECFA (FAO, 2008).
4.1.1 Viskositas Alginat
Data viskositas natrium alginat disajikan pada Tabel 6. Dari data tersebut
terlihat bahwa viskositas alginat komersial Sigma paling tinggi dibanding alginat yang
lain pada semua konsentrasi. Peningkatan konsentrasi alginat akan meningkatkan
viskositas larutan dengan sangat nyata. Alginat komersial toko menghasilkan viskositas
yang
sangat
rendah,
dan
pola
peningkatan
viskositas
dengan
peningkatan
konsentrasinya sangat berbeda dengan ketiga jenis alginat lainnya. Viskositas alginat
sangat ditentukan oleh konsentrasi alginat, panjang polimer (berat molekul alginat),
komposisi monomer penyusun alginat, adanya ion monovalen atau polivalen dan suhu
larutan (Mc. Hugh, 2008; Belitz & Grosch, 2004; Draget, 2000; Jothisaraswathi et al.
2006).
45
Tabel 6. Viskositas larutan alginat pada berbagai konsentrasi (mPa.S)
Konsentrasi (%)
Sampel
1
2
3
4
Sargassum sp.
108±4
423±7
1490±8
3820±14
Turbinaria sp.
72±1
183±2
553±2
1416±8
Komersial Sigma
327±8
1831±5 5312±17 9460±108
Komersial toko
37±3
62±3
86±1
124±2
Keterangan: Nilai adalah rerata dari 3 kali ulangan ± standar deviasi.
5
7657±6
3394±14
12162±58
184±11
Umumnya viskositas alginat meningkat dengan meningkatnya konsentrasi, umur
rumput laut, meningkatnya keberadaan ion kalsium dalam sistem dan meningkatnya
proporsi
asam
guluronat
dibandingkan
asam
mannuronat
(Ramsden,
2004;
Jothisaraswathi et al. 2006). Sebaliknya, viskositas alginat akan menurun dengan
meningkatnya suhu larutan dan meningkatnya kandungan ion monovalen dalam larutan
(Belitz & Grosch, 2004).
Viskositas alginat hasil ekstraksi dari rumput laut Sargassum sp. dan Turbinaria
sp. lebih rendah dari alginat komersial Sigma pada semua konsentrasi. Hal ini diduga
disebabkan karena panjang polimer alginat hasil ekstraksi kedua jenis rumput laut ini
lebih pendek dibandingkan alginat komersial Sigma. Pengamatan viskositas larutan
alginat dilakukan pada sistem yang sama dan komposisi rasio M/G alginat sigma
menunjukkan nilai yang lebih tinggi (rasio M/G 1.37). Pada penelitian ini, kandungan
Ca dalam pelarut relatif sama karena menggunakan air demineralisasi, dan hasil analisa
Ca dalam alginat untuk ketiga jenis alginat tidak berbeda nyata (Gambar 3). Pada
kondisi yang sama, semakin besar proporsi asam guluronat (G) akan meningkatkan
viskositas alginat karena struktur kimianya yang memungkinkan memiliki rigiditas
molekul yang lebih tinggi (Belitz & Grosch, 2004, Jothisaraswathi et al. 2006).
Oleh karena itu, apabila panjang polimer alginat ketiga jenis alginat ini sama
maka secara teoritis viskositas alginat yang diekstraksi dari rumput laut Sargassum sp.
dan Turbinaria sp. lebih tinggi dibandingkan alginat komersial Sigma. Hasil
pengamatan viskositas menunjukkan sebaliknya, dimana viskositas alginat komersial
Sigma lebih tinggi dari kedua jenis alginat tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa
panjang polimer alginat Sigma ini lebih tinggi dibandingkan kedua jenis alginat
tersebut, sehingga meskipun proporsi asam guluronat (G) dalam alginat komersial
Sigma ini lebih rendah, viskositas yang dihasilkan tetap lebih tinggi.
Apabila dibandingkan dengan alginat komersial toko, viskositas alginat dari
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. masih lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa
potensi pemanfaatan alginat dari rumput laut lokal ini khususnya pada beberapa produk
46
yang tidak menuntut viskositas tinggi seperti stabilizer pada produk es krim atau sebagai
emulsifier masih cukup menjanjikan.
4.1.2 Kadar Ca
Kadar Ca alginat (dry basis) kedua jenis rumput laut dan alginat komersial
disajikan pada Gambar 4. Kadar Ca alginat yang diekstrak dari rumput laut Sargassum
sp., Tubinaria sp. dan alginat komersial Sigma tidak berbeda nyata (p > 0.05). Kadar Ca
ketiga jenis alginat ini lebih tinggi dibandingkan yang dikandung alginat komersial
toko. Hal ini diduga karena alginat toko telah dicampur bahan lain seperti sejenis garam,
yang secara visual terlihat kristal berwarna keputihan yang cukup jelas pada bubuk
alginat. Jenis garam yang ditambahkan kemungkinan bukan garam kalsium sehingga
kadar Ca-nya rendah, tetapi dari garam lain seperti natrium. Hal ini diperkuat dari sifat
kelarutan alginat komersil toko yang sangat mudah larut, berbeda dari ketiga jenis
alginat lainnya. Kadar Ca dalam alginat dapat berasal dari alam dimana rumput laut
tumbuh, atau dari proses ekstraksi alginat. Beberapa industri alginat menggunakan
pemisahan alginat dari filtrat hasil ekstraksi dengan metode pengendapan garam alginat
dalam bentuk kalsium alginat. Dengan metode ini stabilitas alginat selama proses
pemucatan dapat lebih baik (Mc. Hugh, 2008).
0.8
0.7
0.68+0.09a)
0.62+0.08a)
0.61+0.08a)
Kadar Ca (%)
0.6
0.44+0.01b)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Sargassum
sp.
Sargassum sp
Turbinaria sp
Turbinaria
sp. Komersial Sigma Komersial toko
Gambar 4. Kadar kalsium dalam alginat
4.1.3 Rasio mannuronat/guluronat (rasio M/G)
Rasio M/G alginat kedua jenis rumput laut dan alginat komersial disajikan pada
Gambar 5. Dari data tersebut terlihat bahwa rasio M/G terendah ditemukan pada alginat
yang diekstraksi dari Turbinaria sp. 0.72 ± 0.039, disusul Sargassum sp. 0.96 ± 0.070,
alginat komersial toko 1.1 ± 0.105 dan paling tinggi alginat komersial Sigma 1.37 ±
47
0.131. Uji statistik dengan LSD menunjukkan bahwa semua perlakuan kecuali alginat
dari Sargassum sp. dan komersial toko berbeda nyata (p < 0.05).
1.60
1.37 ± 0.13c)
1.40
1.10 ± 0.10a)
Rasio M/G
1.20
1.00
0.80
0.96 ± 0.07a)
0.72 ± 0.04b)
0.60
0.40
0.20
0.00
Sargassumsp.
sp. Turbinaria
Turbinariasp.
sp.
Sargassum
Komersial Sigma
Komersial Toko
Gambar 5. Perkiraan rasio M/G alginat
Dari data tersebut terlihat bahwa alginat dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp.
tersusun oleh monomer yang didominasi asam guluronat, sedangkan alginat komersial
Sigma dan toko lebih didominasi oleh asam mannuronat. Hal ini sesuai dengan
pendapat Mc. Hugh (2008), yang menyatakan bahwa alginat dari rumput laut peraian
tropis seperti Sargassum sp. dan Turbinaria sp. merupakan jenis alginat yang kaya akan
asam guluronat. Kandungan rasio M/G alginat dari Turbinaria sp. ini sesuai dengan
hasil penelitian Jothisaraswathi et al. (2006), yaitu untuk Turbinaria decurens dari
Perairan India Selatan sebesar 0.6 – 0.8.
Rasio M/G alginat dari Sargassum sp. relatif lebih tinggi dari yang pernah
dilaporkan sebelumnya sebesar 0.8 (Sujatmiko, 1993). Hal ini kemungkinan
dipengaruhi oleh perbedaan umur rumput laut yang digunakan dalam penelitian. Dari
data rata-rata panjang rumput laut Sargassum sp. sebesar 32.48 ± 8.41 cm, diketahui
bahwa rumput laut yang digunakan dalam penelitian ini relatif masih muda. Menurut
Yunizal (2004), semakin tua umur rumput laut biasanya kandungan rasio M/G-nya
semakin rendah. Kandungan rasio M/G terbesar dimiliki oleh alginat komersial Sigma
yang menggunakan bahan baku rumput laut Macrocystis pyrifera. Kandungan rasio
M/G jenis rumput laut ini dilaporkan berkisar 1.38 – 1.63 (Alvares & Carmona, 2007;
Draget et al. 2005; Mancini et al. 1999; Stokke, et al. 1993).
48
4.2 Karakteristik Gel Alginat
4.2.1 Pengaruh konsentrasi CaCO3 terhadap pembentukan gel alginat
Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel larutan alginate 1 %
(db) dengan GDL 30 mM
Jenis Alginat
Sargassum sp.
Turbinaria sp.
Komersial
Sigma
Komersial
Toko
Gel yang terbentuk
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM menghasilkan gel yang
dapat berdiri sendiri ketika dilepas dari cetakan tetapi belum
terdeteksi dengan texture analyzer. Pada konsentrasi ini tidak
semua bagian cairan menjdi gel (permukaan cairan tetap cair).
Permukaan gel yang terbentuk rata untuk semua konsentrasi
CaCO3 yang ditambahkan. Semua bagian cairan berubah
menjadi gel pada penambahan CaCO3 15 mM.
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM menghasilkan gel yang
dapat berdiri sendiri ketika dilepas dari cetakan tetapi belum
terdeteksi dengan texture analyzer. Penambahan CaCO3 15 mM
belum mengubah semua cairan menjadi gel (permukaan cairan
tetap cair). Penambahan CaCO3 20 mM baru menghasilkan ge
pada semua bagian cairan. Permukaan gel tidak rata
padapenambaha CaCO3 sampai 15 mM.
Penambahan CaCO3 2.5 mM menghasilkan cairan kental, tidak
terbentuk gel. Penambahan CaCO3 5 mM menghasilkan gel
sangat lemah yang tidak dapat berdiri ketika dilepaskan dari
cetakan. Penambahan CaCO3 7.5 mM sudah menghasilkan gel
yang terdeteksi dengan texture analyzer. Penambahan CaCO3 7.5
mM sudah mengubah semua cairan menjadi gel (tidak ada sisa
cairan di permukaan gel).
Penambahan Penambahan CaCO3 sampai 15 mM tidak
menghasilkan peningkatan viskositas yang berarti. Penambahan
CaCO3 20 mM atau lebih hanya menghasilkan pembentukan gel
pada dasar cairan setebal sekitar 2 mm.
Pengaruh penambahan CaCO3 terhadap pembentukan gel dan karakteristik gel
alginat sangat nyata (p < 0.01), dimana tanpa penambahan garam Ca gel tidak terbentuk
dan seiring dengan peningkatan konsentrasi garam kalsium yang ditambahkan akan
terjadi penguatan gel yang dihasilkan. Penambahan CaCO3 sebanyak 2.5 mM dari
larutan alginat belum menyebabkan terbentuknya gel pada semua jenis alginat.
49
Penambahan sebanyak 5 mM sudah mulai menyebabkan terbentuknya gel, tetapi gel
yang terbentuk masih sangat lunak dan tidak dapat berdiri ketika dilepas dari cetakan.
Pada penambahan sebanyak 7.5 mM gel yang terbentuk sudah dapat berdiri ketika
dilepaskan dari cetakan. Gel yang cukup kuat terbentuk pada penambahan CaCO3
sebanyak 20 mM atau lebih pada semua jenis alginat yang digunakan.
Hubungan antara rasio M/G dengan pembentukan gel menunjukkan bahwa pada
alginat komersial Sigma yang kaya kandungan mannuronat (rasio M/G 1.37),
pembentukan gel lebih mudah terjadi, dimana pada konsentrasi penambahan CaCO3 7.5
mM sudah menghasilkan gel yang sempurna dengan kekuatan gel yang sudah terdeteksi
dengan alat teksture-analyzer. Pada konsentrasi CaCO3 yang rendah ini sudah mampu
merubah seluruh larutan alginat menjadi gel. Fenomena sebaliknya terlihat pada alginat
dari Turbinaria sp. (rasio M/G 0.72) dan Sargassum sp. (rasio M/G 0.96) yang
menunjukkan bahwa pada konsentrasi 7.5 mM belum menghasilkan gel yang sempurna
dan kekuatan gelnya belum terdeteksi. Pada kedua jenis alginat ini konsentrasi
penambahan CaCO3 dengan konsentrasi yang sama belum mampu merubah seluruh
larutan menjadi gel sehingga ada beberapa bagian larutan yang tersisa setelah proses
pembentukan gel terjadi. Hal ini juga terlihat dari bentuk gel yang dihasilkan dimana
pada Turbinaria sp. tidak menghasilkan gel yang rata terutama pada penambahan
konsentrasi CaCO3 rendah (< 15 mM) seperti terlihat pada Gambar 6.
Ketidaksempurnaan pembentukan gel alginat dari Turbinaria sp. Pada konsentrasi
CaCO3 rendah tersebut ( 300 mPa.S pada
konsentrasi 1%) sehingga menyebabkan CaCO3 yang terdispersi dalam larutan cukup
stabil dan tidak mudah
mengendap sehingga menjamin semua bagian larutan
alginat dapat mendapatkan ion Ca2+. Oleh karena itu pada alginat komersial Sigma gel
yang terbentuk sudah cukup homogen pada konsentrasi penambahan CaCO3 yang
rendah.
Sebaliknya, viskositas alginat dari Turbinaria sp. paling rendah (72 mPa.S pada
konsentrasi 1%) yang menyebabkan CaCO3 yang terdispersi mudah mengendap selama
proses pembentukan gel, terutama pada konsentrasi penambahan CaCO3 yang rendah.
Proses pembentukan gel yang diperlukan dengan sistem pelepasan lambat ion Ca2+
dengan penambahan GDL ini memerlukan waktu sekitar 1 jam. Apabila sebagian
CaCO3 mengendap selama proses pembentukan gel, maka bagian permukaan larutan
akan kekurangan ion Ca2+ sehingga pembentukan gel tidak berjalan dengan baik.
53
Hal ini sesuai dengan pendapat Draget et al. (1991) yang menyatakan bahwa
untuk menghasilkan gel alginat yang homogen maka distribusi sumber kalsium dalam
larutan alginat harus dapat dipertahankan agar merata selama proses pembentukan gel
(setting time), yang dapat dilakuan dengan menurunkan ukuran garam kalsium dan
meningkatkan viskositas larutan untuk mengurangi laju pengendapan. Menurut Draget
(2000), pada pembentukan gel alginat secara internal, gel tidak akan homogen apabila
alginat yang digunakan memiliki berat molekul yang rendah karena proses pengendapan
garam dalam larutan yang viskositasnya rendah lebih mudah terjadi.
4.2.2.2 Hubungan antara rasio M/G dengan keteguhan gel alginat
Rasio M/G berkaitan erat dengan sifat gel alginat yang dihasilkan. Pada
penambahan CaCO3 dengan konsentrasi di atas 20 mM, keteguhan gel alginat hasil
ekstraksi dari Sargassum sp. dan Turbinaria sp. lebih tinggi dari alginat komersial
Sigma (Tabel 8). Hal ini berkaitan erat dengan perbedaan monomer penyusun alginat
dimana alginat Sigma mempunyai proporsi asam mannuronat yang lebih tinggi (rasio
M/G 1.37) dibandingkan alginat dari Sargassum sp. (rasio M/G 0.96) dan Turbinaria
sp. (rasio M/G 0.72). Proses pembentukan gel alginat sangat ditentukan oleh jumlah dan
panjang blok poliguluronat (Alvares & Carmona, 2007; Miller, 1996 diacu dalam
Jothisaraswathi et al. 2006).
Tabel 8. Hubungan antara jenis alginat dan keteguhan gel (%) pada beberapa
konsentrasi CaCO3
Jenis Alginat
Rasio M/G
Sargassum sp.
Tubinaria sp.
Komersial Sigma
0.96 ± 0.07
0.72 ± 0.04
1.37 ± 0.13
Konsentrasi CaCO3 (mM)
10
20
30
89.80 ± 2.04a)
94.56 ± 1.18a)
76.19 ± 1.18a)
90.14 ± 2.12a)
95.92 ± 2.04a)
59.86 ± 2.36b)
c)
b)
71.43 ± 0.60
81.63 ± 1.18
87.76 ± 2.36b)
Keterangan: Nilai merupakan hasil rerata 3 kali ulangan ± standar deviasi. Huruf
dibelakang nilai yang sama menujukkan tidak berbeda nyata (P < 0.05)
Karena sedikitnya blok guluronat dalam alginat komersial Sigma, maka alginat
ini mempunyai egg-box model yang lebih sedikit, sehingga pada jumlah ion Ca2+ yang
berlebih maka banyaknya ikatan silang yang terbentuk tidak sebanyak pada alginat dari
Sargassum sp dan Turbinaria sp. yang mempunyai blok guluronat yang tinggi. Oleh
karenanya keteguhan gel yang dihasilkan alginat komersial Sigma pada konsentrasi
CaCO3 yang tinggi tidak sebesar gel alginat dari Sargassum sp dan Turbinaria sp.
Alginat yang kaya dengan blok polimannuronat cenderung akan menghasilkan gel yang
lemah dan lebih elastis (Mc. Hugh, 2008).
54
4.2.3 Pengaruh konsentrasi CaCO3 terhadap karakteristik tekstur gel alginat.
Karakteristik tekstur gel dianalisa dengan tes penetrasi menggunakan TA-XT2
Texture analyzer dengan parameter yang diamati meliputi karakteristik pecah, kekuatan
gel, modulus rigidity, dan elastisitas.
4.2.3.1 Karakteristik pecah
Dari tekstur gelnya, terlihat bahwa jenis alginat sangat nyata pengaruhnya
terhadap sifat fisik gel yang dihasilkan. Alginat komersial sigma menghasilkan gel
paling lunak dan elastis sehingga ketika dilepas dari cetakan permukaannya cenderung
turun. Sebaliknya, gel yang dihasilkan oleh alginat dari Turbinaria sp. teksturnya cukup
kaku dan teguh sehingga ketika dilepaskan dari cetakan bentuknya Gel alginat dari
Sargasum sp. relatif kokoh meskipun tidak sekokoh alginat dari Turbinaria sp. tetapi
jauh lebih kokoh dibandingkan aginat komersial Sigma.
Karakteristik pecah dari ketiga jenis gel alginat menunjukkan profil yang
berbeda, dimana alginat komersial Sigma menghasilkan profil yang halus pada saat
pecah (tidak bergerigi atau bertahap). Hal ini menunjukkan bahwa gel alginat komersial
Sigma ini memiliki rigiditas yang rendah dan homogenitasnya tinggi. Gel alginat dari
Sargassum sp. dan Turbinaria sp. menunjukkan bentuk pecah yang kasar (bergerigi atau
bertahap) yang menunjukkan rigiditas yang yang lebih tinggi. Hal ini dipengaruhi oleh
komposisi monomer penyusun alginat dimana alginat dari Sargassum sp. dan
Turbinaria sp. mempunyai rasio M/G yang rendah (proporsi guluronat lebih tinggi
dibandingkan mannuronat) dan sebaliknya alginat komersial Sigma mempunyai rasio
M/G yang tinggi (Gambar 8).
Dari struktur kimianya, blok polimannuronat mempunyai konformasi yang lurus
dan mempunyai fleksibilitas pergerakan molekul yang lebih baik dibandingkan asam
guluronat, sehingga mampu menghasilkan gel yang lebih elastis. Pada poliguluronat,
fleksibilitas pergerakan molekul kurang baik sehingga gel yang dihasilkan bersifat rigid.
Dari profil tersebut juga terlihat bahwa pada alginat komersial Sigma, penambahan
konsentrasi CaCO3 relatif tidak merubah kemiringan (slope) dari profil pecah yang
dihasilkan. Hal ini bertolak belakang dengan alginat dari Turbinaria sp. dimana
peningkatan konsentrasi CaCO3 akan meningkatkan kemiringan kurva secara nyata. Hal
ini berarti bahwa pada alginat dari Turbinaria sp., peningkatan konsentrasi CaCO3 akan
menaikkan rigiditas gel secara nyata. Fenomena ini dapat dijelaskan bahwa dengan
meningkatnya konsentrasi garam kalsium, senyawa poliguluronat yang banyak terdapat
55
30 mM
Sargassum sp.
25 mM
20 mM
15 mM
12.5 mM
10 mM
30 mM
Turbinaria sp.
25 mM
20 mM
12.5 mM
15 mM
10 mM
Komersial Sigma
30 mM
25 mM
20 mM
15 mM
10 mM
12.5 mM
7.5 mM
Gambar 8. Profil karakteristik pecah gel alginat berdasarkan jenisnya pada berbagai
konsentrasi CaCO3 dan GDL 30 mM
56
dalam alginat Turbinaria sp. ini akan semakin banyak yang berikatan dengan kalsium,
dan dengan adanya ikatan ionik ini maka fleksibilitas pergerakan molekul semakin sulit.
Pada alginat komersial Sigma yang banyak mengandung polimannuronat, eggbox model yang tersedia untuk pengikatan ion Ca2+ lebih sedikit, sehingga peningkatan
konsentrasi garam kalsium ini relatif sedikit pengaruhnya terhadap fleksibilitas
pergerakan molekul dan elastisitas gel alginat. Hal ini sesuai dengan pendapat Reis et
al. (2006), yang menyatakan bahwa selama pembentukan gel, ion pembentuk gel lebih
suka berikatan dengan blok asam guluronat dibandingkan dengan blok asam
mannuronat.
Pro