Struktur karagenan Kegunaan Karagenan

2.4.1 Struktur karagenan

Karagenan merupakan polisakarida linier atau lurus, dan merupakan molekul galaktan dengan unit-unit utamanya adalah galaktosa. Karagenan merupakan molekul besar yang terdiri dari 1000 residu galaktosa. Karagenan dibagi atas tiga kelompok utama yaitu: a. Kappa karagenan Kappa karagenan Gambar 2.1 terdiri dari unit D-galaktosa-4-sulfat dan 3,6- anhidro-D- galaktosa. Karagenan juga sering mengandung D-galaktosa-6 sulfat ester dan 3,6-anhidro-D-galaktosa 2-sulfat ester. Adanya gugusan 6- sulfat dapat menurunkan daya gelasi dari karagenan, tetapi dengan pemberian alkali mampu menyebabkan transeliminasi gugusan 6-sulfat, sehingga menghasilkan bentuk 3,6-anhidro-D-galaktosa. Dengan demikian derajat keseragaman molekul meningkat dan daya gelasinya juga bertambah. Gambar 2.1 . Kappa Karagenan b. Iota karagenan Iota karagenan Gambar 2.2 ditandai dengan adanya 4-sulfat ester pada setiap residu D galaktosa dan gugusan 2-sulfat ester pada setiap gugusan 3,6- anhidro-D- galaktosa. Gugusan 2-sulfat ester tidak dapat dihilangkan oleh proses pemberian alkali seperti halnya kappa karagenan. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.2 . Iota Karagenan c. Lamda karagenan Lamda karagenan Gambar 2.3 berbeda dengan kappa dan iota karagenan, karena memiliki se buah residu disulphated α-1,4-D-galaktosa Winarno, 1990. Gambar 2.3 . Lamda Karagenan

2.4.2 Sifat-sifat karagenan

Sifat-sifat karagenan meliputi kelarutan, viskositas, dan pembentukan gel.

2.4.2.1 Kelarutan

Kelarutan karagenan dalam air dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya tipe karagenan, temperatur, pH, kehadiran jenis ion tandingan, dan zat-zat terlarut lainnya. Gugus hidroksil dan sulfat pada karagenan bersifat hidrofilik, sedangkan gugus 3,6-anhidro-D-galaktosa lebih hidrofobik. Lamda Universitas Sumatera Utara karagenan mudah larut pada semua kondisi karena tanpa unit 3,6-anhidro-D- galaktosa dan mengandung gugus sulfat yang tinggi. Karagenan jenis iota bersifat lebih hidrofilik karena adanya gugus 2-sulfat dapat menetralkan 3,6- anhidro-D-galaktosa yang kurang hidrofilik. Karagenan jenis kappa kurang hidrofilik karena lebih banyak memiliki gugus 3,6-anhidro-D-galaktosa Towle 1973. Karakteristik daya larut karagenan juga dipengaruhi oleh bentuk garam dari gugus ester sulfatnya. Jenis sodium umumnya lebih mudah larut, sementara jenis potasium lebih sukar larut. Hal ini menyebabkan kappa karagenan dalam bentuk garam potasium lebih sulit larut dalam air dingin dan diperlukan panas untuk mengubahnya menjadi larutan, sedangkan dalam bentuk garam sodium lebih mudah larut. Lamda karagenan larut dalam air dan tidak tergantung jenis garamnya cPKelco ApS 2004 diacu dalam Syamsuar 2006. Suryaningrum 1988 menyatakan bahwa karagenan dapat membentuk gel secara reversibel artinya dapat membentuk gel pada saat pendinginan dan kembali cair pada saat dipanaskan. Pembentukan gel disebabkan karena terbentuknya struktur heliks rangkap yang tidak terjadi pada suhu tinggi. Daya kelarutan karagenan pada berbagai media dapat dilihat pada Tabel 2. Tabel 2 Daya kelarutan karagenan pada berbagai media pelarut. No Medium Kappa Iota Lamda 1 Air Panas Larut di atas 60 o C Larut di atas 60 o C Larut 2 Air dingin Garam natrium larut, garam K, Ca, tidak larut Garam Na larut Ca memberi dispersi thixotropic Larut 3 Susu panas Larut Larut Larut 4 Susu dingin Garam Na, Ca, K tidak larut tetapi akan mengembang Tidak larut Larut 5 Larutan gula pekat Larut Dipanaskan Larut, sukar Larut Dipanaskan Larut dipanaskan 6 Larutan garam pekat Tidak larut Larut dipanaskan Larut dipanaskan Sumber: Indriani dan Sumarsih, 1991 Universitas Sumatera Utara

2.4.2.2 Viskositas

Viskositas adalah daya aliran molekul dalam sistem larutan. Viskositas suatu hidrokoloid dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi karagenan, suhu, jenis karagenan, berat molekul, dan adanya molekul-molekul lain Towle 1973; FAO 1990. Jika konsentrasi karagenan meningkat maka viskositasnya akan meningkat secara logaritmik. Viskositas akan menurun secara progresif dengan adanya peningkatan suhu, pada konsentrasi 1,5, dan suhu 75 o C nilai viskositas karagenan berkisar antara 5–800 cP FAO 1990. Viskositas larutan karagenan terutama disebabkan oleh sifat karagenan sebagai polielektrolit. Gaya tolakan repulsion antar muatan-muatan negative sepanjang rantai polimer, yaitu gugus sulfat, mengakibatkan rantai molekul menegang. Karena sifat hidrofiliknya, polimer tersebut dikelilingi oleh molekul- molekul air yang terimobilisasi, sehingga menyebabkan larutan karagenan bersifat kental Guiseley, et al., 1980. Moirano 1977, mengemukakan bahwa semakin kecil kandungan sulfat, maka nilai viskositasnya juga semakin kecil, tetapi konsistensi gelnya semakin meningkat. Adanya garam-garam yang terlarut dalam karagenan akan menurunkan muatan sepanjang rantai polimer. Penurunan muatan ini menyebabkan penurunan gaya tolakan repulsion antar gugus-gugus sulfat, sehingga sifat hidrofilik polimer semakin lemah dan menyebabkan viskositas larutan menurun. Viskositas larutan karagenan akan menurun seiring dengan peningkatan suhu sehingga terjadi depolimerisasi yang kemudian dilanjutkan dengan degradasi karagenan Towle 1973. Universitas Sumatera Utara

2.4.2.3 Pembentukan Gelasi

Pembentukan gel adalah suatu fenomena penggabungan atau pengikatan silang rantai-rantai polimer sehingga terbentuk suatu jala tiga dimensi bersambungan. Selanjutnya jala ini menangkap atau mengimobilisasikan air di dalamnya dan membentuk struktur yang kuat dan kaku. Gel mempunyai sifat seperti padatan, khususnya sifat elastis dan kekakuan. Struktur kappa dan iota karagenan memungkinkan bagian dari dua molekul masing-masing membentuk double helix yang mengikat rantai molekul menjadi bentuk jaringan 3 dimensi atau gel. Lamda karagenan tidak mampu membentuk double helix tersebut. Sifat ini dapat terlihat bila larutan dipanaskan kemudian diikuti dengan pendinginan sampai di bawah suhu tertentu, kappa dan iota karagenan akan membentuk gel dalam air yang bersifat reversible yaitu akan mencair kembali pada saat larutan dipanaskan Winarno, 1990. Mekanisme pembentukan gel karagenan dapat dilihat pada Gambar 2.4. Gambar 2.4. Mekanisme pembentukan gel karagenan Glicksman 1983. Universitas Sumatera Utara Proses pemanasan dengan suhu yang lebih tinggi dari suhu pembentukan gel akan mengakibatkan polimer karagenan dalam larutan menjadi random coil acak. Bila suhu diturunkan, maka polimer akan membentuk struktur double helix pilinan ganda dan apabila penurunan suhu terus dilanjutkan, polimer- polimer ini akan terikat silang secara kuat dan dengan makin bertambahnya bentuk heliks akan terbentuk agregat yang bertanggung jawab terhadap terbentuknya gel yang kuat Glicksman 1969. Jika diteruskan, ada kemungkinan proses pembentukan agregat terus terjadi dan gel akan mengerut sambil melepaskan air. Proses terakhir ini disebut sineresis Fardiaz 1989. Kemampuan pembentukan gel pada kappa dan iota karagenan terjadi pada saat larutan panas dibiarkan menjadi dingin karena mengandung gugus 3,6-anhidrogalaktosa. Adanya perbedaan jumlah, tipe, dan posisi gugus sulfat akan mempengaruhi proses pembentukan gel. Kappa karagenan sensitif terhadap ion kalium dan membentuk gel kuat dengan adanya garam kalium, sedangkan iota karagenan akan membentuk gel yang kuat dan stabil bila ada ion Ca 2+ , akan tetapi lamda karagenan tidak dapat membentuk gel Glicksman 1983. Potensi membentuk gel dan viskositas larutan karagenan akan menurun dengan menurunnya pH, karena ion H + membantu proses hidrolisis ikatan glikosidik pada molekul karagenan Angka dan Suhartono 2000. Konsistensi gel dipengaruhi beberapa faktor antara lain jenis dan tipe karagenan, konsistensi, adanya ion-ion serta pelarut yang menghambat pembentukan hidrokoloid Towle 1973. Universitas Sumatera Utara

2.4.3 Kegunaan Karagenan

Karagenan sangat penting perananya sebagai stabilisator pengatur keseimbangan, thickener bahan pengental, pembentuk gel, pengemulsi, dan lain-lain. Sifat ini banyak dimanfaatkan dalam industri makanan, obat-obatan, kosmetik, tekstil, cat, pasta gigi dan lain-lain. Pemanfaatan karagenan dalam bidang industri antara lain: 1. Pada industri makanan Pada industri makanan, karagenan digunakan pada pembuatan Indriani dan Sumiarsih, 1991: - Es krim yaitu sebagai stabilisator, mencegah kristalisasi dari es krim. - Susu coklat yaitu mencegah pengendapan coklat dan pemisahan krim serta meningkatkan kekentalan lemak dan pengendapan kalsium. - Kue dan roti yaitu meningkatkan mutu adonan. - Daging kalengan yaitu sebagai gel pengikat air atau gel pelapis produk daging. - Makanan bayi yaitu sebagai stabilisator lemak dan protein. - Gel susu pudding, custard yaitu sebagai pembentuk gel. - Sirup yaitu sebagai pensuspensi. 2. Pada industri farmasi dan kosmetika Pada industri farmasi dan kosmetika, karagenan digunakan pada pembuatan Anggadiredja, dkk., 2010: - Pasta gigi yaitu untuk memperhalus tekstur dan memperbaiki sifat busanya. - Lotion sebagai bodying agent. - Tablet yaitu sebagai bahan pengikat. Universitas Sumatera Utara - Krem yaitu sebagai bodying agent. 3. Pada industri kertas dan tekstil Pada industri kertas dan tekstil karagenan mempunyai banyak peranan Sadhori, 1998, yaitu: pada industri kertas yaitu untuk memperhalus permukaan kertas dan pada industri tekstil yaitu sebagai painting silk pada waktu pencetakan dapat memperbaiki warna yang timbul. 4. Pada industri kulit leather Pada industri kulit leather karagenan digunakan untuk memperhalus dan mengkilatkan permukaan kulit serta menjadikan kulit tidak kaku. 5. Pada industri cat Pada industri cat karagenan digunakan sebagai zat warna, yaitu: zat warna yaitu sebagai pensuspensi dan water base paint yaitu sebagai bahan pengental. 6. Pada industri pertanian Pada industri pertanian karagenan digunakan dalam pembuatan pestisida dan herbisida yaitu sebagai pensuspensi.

2.4.4 Tumbuhan Penghasil Karagenan