ALGAE COKLAT (PHAEOPHYTA) SEBAGAI SUMBER ALGINAT. Oleh. Abdullah Rasyid 1)

Transkripsi

1 Oseana, Volume XXVIII, Nomor 1, 2003 : ISSN ALGAE COKLAT (PHAEOPHYTA) SEBAGAI SUMBER ALGINAT Oleh Abdullah Rasyid 1) ABSTRACT BROWN ALGAE (PHAEOPHYTA) AS ALGINATE SOURCES. Alginate is a group of polysaccharides that found in the cell walls of brown algae and play an essential role in maintaining the structure of the algae tissue. Although all species of brown algae contain alginate, but most of the alginate produced commercially is extracted only from a few species such as Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, Laminaria hyperborea, Laminaria digitata, Ecklonia maxima, and Lessonia nigrescans. Where as brown algae from Indonesian coastal waters which have potency as the alginate sources are Sargassum sp., Turbinaria sp., Hormophysa sp., and Padina sp. PENDAHULUAN Alginat adalah salah satu kelompok polisakarida yang terbentuk dalam dinding sel algae coklat, dengan kadar mencapai 40% dari total berat kering dan memegang peranan penting dalam mempertahankan struktur jaringan algae. Alginat disintesa pertama kali oleh Stanford pada tahun 1880 (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980). Pada awalnya alginat dianggap sebagai suatu asam polimannuronat, namun sejak tahun 1964 asam alginat lebih dikenal sebagai kopolimer dari asam L- guluronat dan asam D-mannuronat. Pada prinsipnya alginate terdiri dari 3 macam struktur, yaitu homopolisakarida α-1,4-lguluronat, β -1,4-D-mannuronat, dan heteropolisakarida yang merupakan bentuk selang-seling asam α -1,4-L-guluronat dan asam β -1,4-D-mannuronat (ANULLMAN'S, 1998). Pada dasarnya, semua jenis algae coklat mengandung alginat, namun demikian kebanyakan alginat yang diproduksi secara komersial, diekstraksi hanya dari sejumlah kecil spesies. Misalnya di Amerika, alginat diekstraksi hanya dari Macrocystis pyrifera yang tumbuh di sepanjang pantai Barat kepulauan Amerika Utara yaitu dari Mexico sampai California. Sedangkan di Canada, alginat diekstraksi dari Ascophyllum nodosum yang tumbuh sepanjang pantai bagian Selatan Nova Scotia. Sementara itu industri-industri alginatdi Eropa terutama di Inggeris, Norwegia, dan Perancis melakukan ekstraksi alginat dari Ascophyllum nodosum, Laminaria hyperborea dan Laminaria digitata. Algae coklat penting lainnya yang digunakan untuk ekstraksi alginat adalah Ecklonia maxima dan Lessonia nigrescans (KIRK, 1994). Ecklonia maxima banyak ditemukan di perairan Afrika Selatan, sedangkan Lessonia nigrescans banyak ditemukan di perairan Amerika Selatan 1) Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta. 33

2 (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980). Adapun spesies algae coklat asal perairan pantai Indonesia yang memiliki potensi untuk diolah menjadi alginat adalah Sargassum sp., Turbinaria sp., Hormophysa sp., dan Padina sp. Keempat spesies alginofit (algae penghasil alginat) tersebut masih diperoleh dari sediaan alami. Negara yang memiliki industri alginat cukup besar adalah Jepang dan Korea. BIOSINTESA ALGINAT Pada proses biosintesa alginat, suatu sistem sel bebas dibuat dari Fucus garneri yang digunakan untuk mendeteksi enzimenzim yang berperan dalam biosintesa alginat. Skema biosintesa dapat dilihat pada gambar di bawah ini. 34

3 Enzim-enzim yang berperan dalam proses biosintesa alginat terdiri dari hexokinase, phosphomannose somerase, dan D-mannose-1-phosphate guanylyl transferase yang mengkatalisis pembentukan gula nucleotide GDP-D-mannose. Guanosine diphosphate mannose dehydrogenase memiliki aktivitas dalam mengoksidasi asam GDP-D-mannuronic yang pada akhirnya mengikat asam mannuronat dalam pembentukan suatu alginat. Saat ini telah dapat dilakukan isolasi dan identifkasi asam GDP-D-mannuronat dan keberadaan unsur lainnya dari nukleotida gula yang diyakini membentuk asam GDP-L-guluronat (STEPHEN, 1995). EKSTRAKSI ALGINAT Ada beberapa metode yang sering digunakan dalam melakukan ekstraksi alginat baik sebagai kalsium maupun natrium alginat. Secara sederhana proses ekstraksi alginat sebagai kalsium alginat adalah sebagai berikut : Rumput laut (kering atau basah) dihaluskan. Kemudian ditambahkan larutan Na 2 CO 3, dilanjutkan dengan pemanasan dan pengenceran. Larutan diendapkan dengan menambahkan larutan CaC1 2, Endapan kalsium alginat yang terbentuk disaring, kemudian keringkan. Sedangkan proses ekstraksi alginat sebagai natrium alginat adalah sebagai berikut : Rumput laut (kering atau basah) dihaluskan. Kemudian ditambahkan larutan Na 2 CO 3, dilanjutkan dengan pemanasan dan pengenceran. Larutan diendapkan dengan menambahkan larutan CaCl 2 Endapan kalsium alginat yang terbentuk ditambahkan dengan larutan asam (HCl atau H 2 SO 4 ). Asam alginat yang terbentuk ditambahkan dengan larutan Na 2 CO 3 dan diendapkan dengan larutan isopropanol 95%. Natrium alginat yang diperoleh dikeringkan, kemudian dihaluskan. SIFAT SIFAT ALGINAT Sifat-sifat alginat sebagian besar tergantung pada tingkat polimerisasi dan perbandingan komposisi guluronan dan mannuronan dalam molekul. Asam alginate tidak larut dalam air dan mengendap pada ph < 3,5 Alginat tidak dapat larut dalam pelarut organik tetapi dapat mengendap dengan alkohol. Tetapan dissosiasi (pk) dari asam mannuronat adalah 3,38 dan asam guluronat adalah 3,65. Asam alginat dengan proporsi guluronan yang tinggi mempunyai pk sebesar 3,74, tetapi jika proporsi mannuronannya tinggi pk-nya sebesar 3,42. Alginat sangat stabil pada ph antara 5-10, tetapi pada ph yang lebih tinggi viskositas sangat kecil akibat adanya degradasi β -eliminatif. Ikatan glikosidik antara asam mannuronat dan guluronat kurang stabil terhadap hidrolisis asam dibanding ikatan dua asam mannuronat atau dua asam guluronat (ANULLMAN'S, 1998). Viskositas yang tinggi merupakan salah satu sifat yang sangat penting dari alginat, tetapi untuk mendapatkan produk-produk yang memiliki nilai viskositas yang bervariasi, industri-industri alginate melakukan pencampuran alginat yang berasal dari berbagai jenis algae dengan cara degradasi oksidatif. Kation-kation mempunyai pengaruh yang sangat signifikan terhadap tinggi-rendahnya viskositas. Rendahnya konstanta ion Ca 2+ akan meningkatkan viskositas sebagai salah satu akibat dari bentuk kompleks dari alginat (ANULLMAN'S, 1998). Viskositas larutan tergantung pada 4 faktor utama yaitu: 1. Tingkat polimerisasi, bertambahnya tingkat polimerisasi akan meningkatkan viskositas. 2. Konsentrasi larutan, bertambahnya konsentrasi larutan akan meningkatkan viskositas. 3. Suhu, bertambahnya suhu akan menurunkan viskositas. 35

4 4. Larutan sulfat atau elektrolit, penggunaan larutan sulfat atau penambahan elektrolit akan mempengaruhi viskositas yang tidak hanya terhadap ion Ca2+ tetapi juga terhadap kedua asam uronat (SCHULZEN dalam CHAPMAN & CHAPMAN 1980). Viskositas sangat dipengaruhi oleh penambahan sejumlah kecil NaCl, Na 2 S0 4, Na 2 C0 3, dan garam-garam natrium amonia. Salah satu ha1 yang terpenting yaitu jumlah asam alginat yang bereaksi dengan ion logam polivalen untuk membentuk gel atau larutan yang viskositasnya tinggi. Ion divalen yang penting dan umum digunakan untuk tujuan tersebut adalah kalsium. Peningkatan konsentrasi kalsium akan menyebabkan alginat menjadi sangat viskos sampai akhirnya mengendap. Gel yang terbentuk terdiri dari 90 99,5 % air dan 0,5-1% kalsium alginat (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980). PEMANFAATAN ALGINAT Garam garam yang dapat larut dalam air, khususnya garam-garam natrium dari asam alginate digunakan dalam industri tekstil sebab dapat menghaluskan dan membuat bahan menjadi lebih baik. Garam-garam alkali dapat juga digunakan sebagai pengental bahan untuk pewarnaan di industri percetakan, sebagai penguat dan perekat benang-benang yang digunakan untuk tenun., sebagai bahan perekat di industri briket khususnya yang terbuat dari batubara atau liginit. Pada industri briket 2,5 % larutan digunakan sebagai medium pengikat. Penggunaan lain dari garam alginate tergantung pada kemampuan sebagai pengemulsi, misalnya cat emulsi kasein. Sifat pengemulsi ini digunakan untuk bahan-bahan yang tidak larut dalam air, misalnya produk-produk lemak, bensin, minyak, dan disinfektan. Menurut MAASS dalam (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980), sifat suspensi dari natrium alginat digunakan pada obat-obatan (misalnya penisilin), semir untuk mobil, cat, kosmetik, dan insektisida. Konversi garam-garam yang semula dapat larut dalam air menjadi tidak dapat larut digunakan untuk memproduksi kain yang tahan terhadap air misalnya tenda dan penutup wagon. Penggunaan lainnya adalah pada pembuatan plastik, vulcanitefibre, linoleum, kulit imitasi, serta penjemihan larutan gula dan air mineral. Cu-alginat dan Hg-alginat telah menjadi komponen yang bernilai dalam pembuatan cat yang digunakan dibawah laut. Namun demikian, ha1 ini masih memerlukan penelitian lebih lanjut (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980). Salah satu pemanfaatan alginat yang penting khususnya di Amerika Serikat adalah sebagai penstabil yang dapat memberikan kelembutan pada kulit dan tekstur es krim serta mencegah terbentuknya kristal yang kasar. Menurut STEINER & McNEELY dalam (CHAPMAN & CHAPMAN, 1980), pemanfaatan alginat sebagai penstabil harus dalam larutan alkali sebab jika dalam larutan asam akan terbentuk gel. Pemanfaatan alginat dalam industri makanan didasarkan pada beberapa faktor antara lain : 1. Kemampuan untuk membentuk larutan yang viskos. 2. Stabil pada temperature dan ph tinggi. 3. Reaktivitas terhadap ion Ca 2+ yang dapat membentuk gel. 4. Stabilitas panas darigel (AN ULLMAN'S, 1998). Menurut ASTAWAN (1997), alginat memiliki afinitas (daya ikat) yang tinggi terhadap logam berat dan unsur-unsur radioaktif. Oleh karena alginat tidak dapat dicerna, maka konsumsi alginat sangat membantu membersihkan polusi logam berat dan unsur radioaktif yang masuk ke dalam tubuh melalui makanan yang terkontaminasi. 36

5 PENELITIAN ALGINAT DI INDONESIA Beberapa tahun terakhir penelitian terhadap algae coklat asal perairan pantai Indonesia khususnya jenis Sargassum sp., Turbinaria sp. Dan Hormophysa sp. semakin meningkat. Kenyataan ini tampak dari beberapa hasil penelitian yang telah dilakukan oleh peneliti-peneliti Indonesia, baik dari Perguruan Tinggi maupun Lembaga Penelitian, menunjukkan bahwa ketiga jenis algae coklat tersebut sangat potensial untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku untuk memproduksi alginat. Walaupun ketiga jenis algae tersebut masih diperoleh dalam bentuk sediaan alami, namun memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan dan dimanfaatkan dalam memenuhi berbagai kebutuhan hidup manusia. Meningkatnya penelitian terhadap berbagai aspek yang menyangkut alginat memberikan gambaran kepada kita tentang potensi dan prospek pengolahan algae coklat asal perairan pantai Indonesia sebagai bahan baku alginat, dengan demikian nantinya diharapkan kebutuhan alginat dalam negeri tidak sepenuhnya tergantung pada alginat impor. Belum adanya budidaya Sargassum sp., Turbinaria sp., dan Hormophysa sp. Di Indonesia suatu saat akan menjadi kendala dalam pengadaan bahan baku. Hal ini dapat dipahami sebab sangat riskan dengan hanya mengandalkan ketersediaan bahan baku alami. Menyadari ha1 tersebut usaha budidaya Sargassum sp. di Indonesia mulai dilakukan walaupun masih dalam tahap penelitian. Keberadaan algae coklat sebagai alginofit yang cukup melimpah di perairan pantai Indonesia mendorong semangat penelitipeneliti Indonesia untuk berlomba-lomba mencari kondisi optimum metode ekstraksi alginat. Hal ini bisa dipahami, mengingat sampai saat ini belum ada industri pengolahannya di Indonesia. Beberapa hasil penelitian yang telah dilaporkan menunjukkan hasil yang berbeda-beda. Kadar alginat (sebagai natrium alginat) yang diekstraksi dari beberapa alginofit antara lain Sargassum sp. Berkisar 23,86-30,l0 % (RACHMAT dkk, 1999), Turbinaria ornata sebesar 26-49,13 % (BASMAL dkk., 2000), Turbinaria decurrens sebesar 30,19 % (RASYID, 2002), Sargassum echinocarpum 24,32 % (RASYID dkk., 2002). Viskositas merupakan salah satu sifat yang sangat penting dari natrium alginat. Sifat ini pula yang sering dijadikan sebagai ukuran kualitas natrium alginat yang ditawarkan dalam dunia perdagangan. Tidaklah mengherankan jika natrium alginat yang memiliki nilia viskositas yang tinggi akan ditawarkan kepada konsumen dengan harga yang mahal. Pengukuran nilai viskositas pada suhu 25 C dan konsentrasi 2% b/v terhadap natrium alginat yang diekstraksi dari beberapa jenis Sargassum, berkisar antara cps (RACHMAT dkk., 1999). Hasil penelitian lain menyebutkan, bahwa nilai viskositas natrium alginat yang diekstraksi dari Sargassum echinocarphum sebesar 3000 cps (RASYID dkk., 2002). Sedangkan viskositas yang diperoleh dari sampel Turbinaria ornata sebesar ,5 cps (BASMAL dkk., 1999), Turbinaria decurrens sebesar 680 cps (RASYID, 2002). Jika dibandingkan dengan natrium alginat yang diproduksi oleh SIGMA (2002) yang memiliki 3 tingkatan nilai viskositas yaitu "low viscosity" atau 240 cps, "medium viscosity" atau 3500 cps, dan "high viscosity" atau cps, berarti nilai viskositas yang diperoleh peneliti Indonesia masih berada dibawah tingkatan "medium viscosity ". DAFTAR PUSTAKA AN ULLMAN'S ENCYCLOPEDIA Industrial Organic Chemicals. Vol. 7. Wiley-VCH, New York

6 ASTAWAN, M Mengapa Rumput Laut Dicari Orang. Majalah Sartika Edisi November. Jakarta BASMAL, J., Yunizal, dan Tazwir Pengaruh Perlakuan Pembuatan Semi Refined Alginate dari Rumput Laut Coklat (Turbinaria ornata) Segar Terhadap Kualitas Sodium Alginat. Dalam : Prosiding Pra KIPNAS VII Forum Komunikasi Ikatan Fikologi Indonesia (IFI) (Rachmat, R., Sulistijo, dan A. Rasyid Eds.), Jakarta CHAPMAN, V.J. and D.J. CHAPMAN Seaweed and Their Uses. Third edition. Chapman and Hall, New York HUI, Y.H. (Editor-in-Chief) Encyclopedia of Food Science and Technology. Volume 2. John Wiley & Sons, Inc., New York KIRK and OTHMER Encyclopedia of Chemical Technology. Fourth Edition. Volume 12. John Wiley & Sons, New York RACHMAT, R., T. Murniasih, A. Rasyid, dan F. Untari Penelitian Produk Alam Laut Uji Anti degeneratif Algae Laut. Puslitbang Oseanologi LIPI, Jakarta. 27 hal. RASYID, A Ekstraksi Natrium Alginat dari Turbinaria decurrens Asal Perairan Pulau Otangala (Sulawesi Utara). Makalah Disampaikan Pada Seminar Nasional Rumput Laut, Mini Simposium Mikroalgae dan Kongres I Ikatan Fikologi Indonesia Oktober 2002 di Hotel Sedona, Makassar. 6 hal. RASYID, A. dan R. Rachmat Modifikasi Metode Ekstraksi Natrium Alginat Untuk Meningkatkan Nilai Viskositasnya. Makalah Disampaikan Pada Seminar Nasional Rumput Laut, Mini Simposium Mikroalgae dan Kongres I Ikatan Fikologi Indonesia Oktober 2002 di Hotel Sedona, Makassar. 6 hal. STEPHEN, A.M Food and 7 their Application. Marcel Deccerline. New York, USA