Pembuatan karagenan Hidrokoloid Karagenan

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Hidrokoloid Karagenan

Hidrokoloid atau hidrofilik koloid dikenal juga dengan sebutan gum, merupakan polimer yang berukuran koloid, antara 10 Å sampai dengan 1000 Å yang menunjukkan sifat koloid dalam suspensinya Fardiaz 1989. Pembentukan gel merupakan sebuah fenomena penggabungan atau pengikatan silang cross linking dari rantai-rantai polimer membentuk jala kontinyu tiga dimensi, selanjutnya jala ini dapat menangkap air dan membentuk struktur kuat yang kaku. Beberapa koloid memberikan kekentalan yang tinggi pada konsentrasi yang sangat rendah, biasanya di bawah 1 Glicksman 1969. Ukuran molekul hidrokoloid yang besar dan adanya kemampuan untuk saling terikat dan tarik menarik antara komponen molekul mengakibatkan proses pengentalan dan pembentukan gel Sweming 1999. Ada beberapa jenis hidrokoloid yang digunakan dalam industri pangan baik yang alami maupun sintetik. Agar, karagenan, dan furselaran merupakan hidrokoloid yang diekstrak dari rumput laut merah Rhodophyceae, sedangkan alginat diekstrak dari rumput laut coklat Phaeophyceae. Secara alami terdapat tiga fraksi karagenan yaitu kappa-karagenan, lamda-karagenan, dan iota- karagenan Anonim 2006 a .

2.1.1. Pembuatan karagenan

Rumput laut yang telah dipanen dilakukan penanganan pascapanen. Penanganan pascapanen atau penanganan awal dilakukan untuk pembersihan menghilangkan pasir, garam dan kotoran-kotoran lain yang melekat dengan cara mencuci dengan air tawar pencucian dilakukan dua sampai tiga kali. Hasil pencucian dikeringkan hingga diperoleh rumput laut yang bersih dengan kandungan air 10 – 25 . Pengeringan dapat dilakukan dengan sinar matahari atau menggunakan alat pengering. Hasil pengeringan dapat langsung diproses atau dapat juga digunakan untuk kebutuhan ekspor rumput laut kering. Proses ekstraksi karagenan dari rumput laut meliputi: pencucian, pemekatan evaporasi, pemisahan filtrasi dengan sentrifus, pengendapan presipitasi, pengeringan roll drum dryer , grinder mill, dan pengepakan Istini 2007. Diagram alir proses pembuatan karagenan dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Proses pembuatan tepung karagenan Okazaki 1971 dalam Istini 2007. Proses pengolahan karagenan melalui tahapan sebagai berikut Okazaki 1971 dalam Istini 2007: 1 Bahan baku pembuatan karagenan adalah rumput laut Rhodophycea yang telah mengalami pengolahan awal pencucian dan pengeringan. 2 Rumput laut yang sudah bersih dan kering sebelum diolah perlu dilakukan pencucian lagi. Pencucian dengan air tawar dapat dilakukan dengan drum berputar yang berlubang dan ke dalamnya disemprotkan air sehingga kotoran- kotoran akan lepas. 3 Rumput laut yang telah mengalami pencucian tadi dibuat alkalis dengan menambahkan suatu basa berupa larutan NaOH, CaOH 2 atau KOH, sehingga pH mencapai sekitar 9 – 9,6. 4 Setelah dibuat alkalis dilakukan ekstraksi dengan air dalam suatu tangki dengan perbandingan jumlah air 20 kali berat rumput laut yang akan diekstraksi. Ekstraksi dilakukan selama 2 – 24 jam pada suhu 90 – 95°C. Supaya sempurna, ekstraksi dilakukan selama satu hari 24 jam. 5 Hasil ekstraksi dipisahkan antara larutan ekstrak dan residu kotoran- kotoran yang terdiri dari rumput laut yang tidak larut. 6 Pemisahan dilakukan dengan penyaringan yang menggunakan filter aid. Filtrat yang keluar berupa larutan yang mengandung 1 karagenan, dan residunya dibuang. 7 Larutan yang mengandung 1 karagenan dipekatkan menjadi 3 dengan jalan menguapkan airnya dalam suatu evaporator pada suhu 100 °C pada tekanan 1 atm. 8 Larutan hasil pemekatan ditambah dengan larutan centrifuge, larutan direcovery dan ditambahkan karbon aktif untuk menghilangkan warna dari larutan. Larutan dan karbon aktif dipisahkan dengan filtrasi. Larutan hasil filtrasi digunakan kembali untuk proses pembentukan endapan karagenan. 9 Serat karagenan yang terbentuk sebagai endapan kemudian dikeringkan dalam suatu drum dryer pada suhu 250 °C. Serat karagenan yang sudah kering dihancurkan dengan alat penghancur discmill sehingga diperoleh karagenan powder. Karagenan powder ini siap untuk dikemas dalam drum plastik atau dalam kantong-kantong polyethylene. 2.1.2. Struktur dan sifat karagenan Karagenan merupakan polisakarida yang diekstraksi dari rumput laut merah dari Jenis Chondrus, Eucheuma, Gigartina, Hypnea, Iradea dan Phyllophora . Karagenan dibedakan dengan agar berdasarkan kandungan sulfatnya, karagenan mengandung minimal 18 sulfat, sedangkan agar-agar hanya mengandung sulfat 3- 4 , Food Chemical Codex 1974 dalam Anonim 2007 b . Menurut Hellebust dan Cragie 1978, karagenan terdapat dalam dinding sel rumput laut atau matriks intraselulernya dan karagenan merupakan bagian penyusun yang besar dari berat kering rumput laut merah dibandingkan dengan komponen yang lain. Jumlah dan posisi sulfat membedakan macam-macam polisakarida Rhodophyceae, seperti yang tercantum dalam Federal Register, polisakarida tersebut harus mengandung 20 sulfat berdasarkan berat kering untuk diklasifikasikan sebagai karagenan. Berat molekul karagenan tersebut cukup tinggi yaitu berkisar 100 – 800 ribu kDa deMan 1989. Karagenan bukan merupakan biopolimer tunggal, tetapi campuran dari galaktan-galaktan linear yang mengandung sulfat dan larut dalam air. Galaktan- galaktan tersebut terhubung oleh 3- β -D-galaktopiranosa G-units dan 4- α -D- galaktopiranosa D-units atau 4-3,6-anhidrogalaktosa DA-units, membentuk unit pengulangan disakarida dari karagenan. Galaktan yang mengandung sulfat diklasifikasikan berdasarkan adanya 3,6-anhidrogalaktosa serta posisi dan jumlah golongan sulfat pada strukturnya. Kappa karagenan tersusun dari α 1,3-D- galaktosa-4-sulfat dan β 1,4-3,6-anhidro-D-galaktosa. Karagenan juga 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 terjadinya transeliminasi gugusan 6-sulfat, yang menghasilkan 3,6-anhidro-D-galaktosa, sehingga derajat keseragaman molekul meningkat dan daya gelasinya juga bertambah Winarno 1996. Karagenan komersial memiliki kandungan sulfat 22-38 ww. Karagenan dijual dalam bentuk bubuk, warnanya bervariasi dari putih sampai kecoklatan bergantung dari bahan mentah dan proses yang digunakan. Di pasaran karagenan ditemukan dalam 2 tipe, yaitu refined karagenan dan semirefined karagenan. Semirefined karagenan dibuat dari spesies rumput laut Euchema yang banyak terdapat di Indonesia dan Filipina. Karagenan semi-refined mengandung lebih banyak bahan yang tidak larut asam 8-15 dibandingkan refined karagenan 2 Fahmitasari 2004. Selain galaktosan dan sulfat, residu karbohidrat lain seperti xylosa, glukosa, dan asam uronat dan senyawa penggantinya seperti metil eter dan golongan piruvat juga terdapat pada karagenan Knutsen et al. 1994 dalam van de Velde dan Gerhard 2004. Struktur molekul karagenan dapat dilihat pada Gambar 2. Gambar 2. Struktur molekul berbagai jenis karagenan Chaplin 2007 Karagenan memiliki kemampuan yang unik untuk membentuk variasi gel yang hampir tidak terbatas pada suhu ruang. Proses pembentukan gel tidak memerlukan pendinginan dan gel dapat dibuat stabil melalui siklus freezing- thawing yang berulang. Larutan karagenan dapat mengentalkan, mengikat dan menstabilkan partikel-partikel sebaik dispersi koloid dan emulsi air atau minyak Anonim 2006 b . Karagenan merupakan salah satu hidrokoloid yang dapat digunakan sebagai bahan penstabil dan pengental alami menggantikan bahan pengental sintetik golongan alkanolamide Winarno 1996. Karagenan diberi nama berdasarkan persentase kandungan ester sulfatnya, kappa: 25-30 , iota: 28-35 , dan lambda: 32-38 . Kappa dan iota larut dalam air panas 70 o C, sedangkan lambda bisa larut dalam air dingin. Karagenan bisa larut dalam susu dan larutan gula sehingga sering digunakan sebagai pengentalpenstabil pada berbagai minuman dan makanan. Dapat membentuk gel dengan baik, sehingga banyak digunakan sebagai gelling-agent dan pengental Suptijah 2002. Sifat-sifat berbagai jenis karagenan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel 1. Sifat-sifat dari kappa, iota, dan lambda karagenan Parameter Kappa Iota Lambda Ester sulfat 25- 30 28-35 32-39 3,6-anhidro-galaktosa 28-35 - 30 K el ar u tan Air panas Larut pada 70 o C Larut pada 70 o C Larut Air dingin Larut Na + Larut Na + Larut dalam semua garam Susu panas Larut Larut Larut Susu dingin + Tetrasodium Pyrophosphate Kental Kental Lebih kental Larutan gula Larut Panas Susah larut Larut panas Larutan garam Tidak larut Tidak larut Larut panas Pelarut organik Tidak larut Tidak larut Tidak larut G el Pengaruh kation Membentuk gel kuat dengan K + Membentuk gel kuat dengan Ca 2+ Tidak membentuk gel Tipe gel Rapuh Elastis Tidak membentuk gel S tab il it as pH netral dan basa Stabil Stabil Stabil Asam pH 3,5 Terhidrolisis Terhambat dengan panas Terhidrolisis Sinergitas dengan locust bean gum Tinggi Tinggi Tinggi Stabilitas thawing Tidak stabil Stabil Tidak stabil Sumber : Glicksman 1983 Sifat-sifat kandungan kimia karagenan ditentukan oleh kelarutan, viskositas, kekuatan gel, dan stabilitasnya. Karagenan biasanya mengandung unsur berupa garam sodium dan potassium yang berfungsi untuk menentukan sifat-sifat karagenan Fahmitasari 2004. Karagenan tidak dapat larut dalam pelarut organik seperti alkohol, eter dan minyak. Kelarutan dalam air bergantung pada struktur karagenan, media, dan suhu. Kappa dan iota merupakan jenis karagenan yang dapat membentuk gel. Pembentukan gel terjadi saat rantai dari satu karagenan bertemu dengan rantai lain yang sama untuk membentuk double helix , kemudian double helix ini akan saling bergabung membentuk jaringan tiga dimensi; sedangkan untuk lambda karagenan tidak membentuk gel Bubnis 2000 dalam Anonim 2008. Sifat-sifat kappa karagenan menurut FMC Biopolymer 2007 adalah: a. Larut dalam air panas. b. Penambahan kalium dapat meningkatkan pembentukan gel yang rapuh dan tahan lama; dan meningkatkan suhu pelelehan dan pembentukan gel. c. Menghasilkan gel yang kuat dan kaku, membentuk heliks dengan ion K + . Kandungan ion Ca ++ dalam karagenan menyebabkan heliks membesar, sehingga gel berkontraksi dan menjadi rapuh. d. Membentuk gel yang opaque, dan semakin jernih dengan penambahan gula. e. Mengandung sekitar 25 ester sulfat dan 34 3,6-anhidrogalaktosa. f. Larut dalam pelarut yang larut dalam air, seperti alkohol dan asam asetat. g. Tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik.

2.1.3. Standar mutu karagenan