BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Rumput laut atau algae termasuk divisi Thallophyta (tumbuhan Habitat dan sebaran Kappaphycus alvarezii (Doty)

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Tanaman Rumput laut atau algae termasuk divisi Thallophyta (tumbuhan bertalus) karena mempunyai struktur kerangka tubuh (morfologi) yang tidak berdaun, berbatang dan berakar semuanya terdiri dari talus saja (Aslan, 1998) Habitat dan sebaran Kappaphycus alvarezii (Doty) Pertumbuhannya melekat pada substrat dengan alat pelekat berupa cakram. Umumnya terdapat di daerah tertentu dengan persyaratan khusus: kebanyakan tumbuh di daerah pasang surut (intertidal) atau pada daerah yang selalu terendam air (subtidal) melekat pada substrat di dasar perairan yang berupa karang batu mati, karang batu hidup, batu gamping atau cangkang moluska. Umumnya tmbuh dengan baik didaerah pantai terumbu (reef), karena di tempat inilah beberapa persyaratan untuk pertumbuhannya banyak terpenuhi, diantaranya faktor kedalaman perairan, cahaya, substrat dan gerakan air. Habitat khas adalah daerah yang memperoleh aliran air laut yang tetap, mereka lebih menyukai variasi suhu harian yang kecil dan substrat batu karang mati. Alga ini tumbuh mengelompok dengan berbagai jenis rumput laut lainnya (Aslan, 1998) Morfologi tumbuhan Kappaphycus alvarezii (Doty) memiliki talus silindris, permukaan licin, cartilagineus, warna hijau, hijau kuning, abu-abu atau merah. Penampakan 6

2 talus bervariasi mulai dari bentuk sederhana sampai kompleks. Duri-duri pada talus tidak barsusun melingkari talus, runcing memanjang dan agak jarangjarang. Percabangan ke berbagai arah dengan batang-batang utama keluar saling berdekatan didaerah basal (pangkal). Bercabang berselang tidak teratur dichotomous (bercabang dua terus-menerus) atau trichotomous. Tumbuh melekat ke substrat dengan alat pelekat berupa cakram. Cabang-cabang pertama dan kedua tumbuh membentuk rumpun yang rimbun dengan ciri khusus mengarah ke arah datangnya sinar matahari. Cabang-cabang tersebut tampak ada yang memanjang atau melengkung seperti tanduk (Atmadja, dkk., 1996) Sistematika tumbuhan Berdasarkan hasil identifikasi LIPI, taksonomi rumput laut Kappaphycus alvarezii (Doty) diklasifikasikan sebagai berikut: Filum Kelas Bangsa Suku Marga Jenis : Rhodophyta : Rhodophyceae : Gigartinales : Solieriaceae : Kappaphycus : Kappaphycus alvarezii (Doty) Nama asing Nama Eucheuma cottonii, umumnya lebih dikenal dan biasa dipakai dalam dunia perdagangan nasional maupun internasional, sebagai komoditi ekspor dan bahan baku industri penghasil karagenan. Karagenan yang 7

3 dihasilkan adalah tipe kappa karagenan, oleh karena itu jenis ini secara taksonomi diubah namanya dari Eucheuma cottonii menjadi Kappaphycus alvarezii (Atmadja, dkk., 1996) Perkembangbiakan Kappaphycus alvarezii (Doty) Perkembangbiakan rumput laut terjadi dengan sistem vegetatif dan generatif melalui penyebaran spora dan gamet (gamet jantan dan betina) serta perbanyakan batang atau stek. Spora dan gamet umumnya tidak memiliki alat gerak seperti halnya pada alga hijau dan alga coklat (Atmadja, dkk., 1996). 2.2 Budidaya Kappaphycus alvarezii (Doty) Budidaya rumput laut diperairan pantai (laut) amat cocok untuk diterapkan pada daerah yang memiliki lahan tanah sedikit (sempit) serta berpenduduk padat (Aslan, 1998). Membudidayakan rumput laut di lapangan (field culture) dapat dilakukan dengan tiga macam metode berdasarkan posisi tanaman terhadap dasar perairan yaitu: a. Bottom method (metode dasar) terdiri atas broadcast method (metode sebaran) dan bottom farm method (metode budidaya dasar laut). b. Off-bottom-method (metode lepas dasar) terdiri atas off-bottommonoline method (metode tali tunggal lepas dasar), off-bottom-net method (metode jaring lepas dasar) dan off-bottom-tubular-net method (metode jaring lepas dasar berbentuk tabung). c. Floating method (metode jaring apung) terdiri atas floating- 8

4 monoline method (metode tali tunggal apung) dan floating-net method (metode jaring apung) (Aslan, 1998). 2.3 Kandungan Kimia Jenis rumput laut yang termasuk dalam kelas Rhodophyceae (alga merah) mengandung pigmen antara lain adalah klorofil a, klorofil d, α dan β karoten, lutein, zeaxanthin, fikosianin dan fikoeritrin. Fikoeritrin merupakan pigmen yang dominan yang menyebabkan warna merah pada alga merah (Dawes, 1981). Klorofil a merupakan pigmen utama yang terdapat pada hampir semua organisme fotosintetik oksigenik, terletak pada pusat reaksi dan bagian tengah antena. Klorofil a bertanggung jawab terhadap proses fotosintesis, oleh karena itu, pigmen ini menjadi penting bagi pertahanan hidup rumput laut atau untuk berkompetisi dengan organisme lain dalam sebuah habitat tertentu. Keberadaan klorofil a pada rumput laut dilengkapi dengan pigmen pendukung yaitu klorofil b,c atau d dan karotenoid yang berfungsi melindungi klorofil a dari fotooksidasi. Karotenoid utama yang terdapat dalam alga merah adalah β-karoten, α-karoten, zeaxanthin, dan lutein. Fikoeritrin berperan dalam absorbsi cahaya biru/hijau dan berperan menampakkan warna merah dan fikosianin berperan dalam fotosintesis sebagai pigmen penerima cahaya (Suparmi, 2009). 2.4 Karagenan Karagenan merupakan suatu nama untuk polisakarida galaktan yang dapat diekstraksi dari alga merah (Rhodophyceae). Istilah karagenan berasal dari kata Carragheen, yaitu nama salah satu kota di Irlandia yang merupakan 9

5 tempat pertama kali Chondrus crispus dieksploitasi. Karagenan mengandung galaktosil dan 3,6-anhidrogalaktose. Keduanya merupakan unit gula yang mengalami esterifikasi parsial dengan asam sulfat (Rasyid, 2003) Struktur karagenan Karagenan adalah polisakarida linear dengan berat molekul tinggi yang terdiri dari pengulangan unit galaktosa dan 3,6-anhidrogalaktosa (3,6 AG), baik sulfat dan non-sulfat, bergabung dengan bergantian (1,3) dan (1,4) ikatan glikosidik. Jenis karagenan, lambda, kappa dan iota, dapat disiapkan dalam bentuk murni dengan teknik ekstraksi selektif (Phillips, 2009). Lambda karaginan merupakan suatu molekul rantai linier yang tersusun atas unit-unit dimer yang berulang-ulang. Unit-unit dimer tersebut merupakan ikatan 1,3 glikosidik. Gugus hidroksil utama dari a-galaktosil teresterifikasi dengan asam sulfat dan 70% gugus hidroksil pada C-2 dalam kedua galaktosil juga teresterifikasi dengan asam sulfat (Rasyid, 2003). Gambar 2.1 Struktur lambda karagenan (D-galaktosa-2-sulfat D- galaktosa 2,6-disulfat) Kappa karagenan dan iota karagenan terdiri dari dimer carrabiose, Unit-unit "carrabiose" yaitu ikatan 1,3 membentuk polimer linier. Kappa karagenan tersusun dari unit D-galaktosa-4 sulfat dengan ikatan β-1,3 dan unit 10

6 3,6-anhidrogalaktosa dengan ikatan α-1,4. Kappa karagenan terbentuk sebagai hasil aktivitas enzim dekinkase yang mengkatalis μ(mu)-karagenan menjadi kappa karagenan dengan cara menghilangkan atom C 6 pada ikatan 1,4 galaktosa-6-sulfat. (Rasyid, 2003 dan Ulfah, 2009). Gambar 2.2 Struktur kappa karagenan (D-galaktosa-4-sulphate 3,6-anhidro-D galaktosa) Perbedaan antara kappa dan iota karaginan adalah pada proses esterifikasi dengan asam sulfat, dimana kappa karaginan teresterifikasi dengan gugus hidroksil pada C-4 galaktosil sedangkan pada iota karaginan, teresterifikasi dengan gugus hidroksil pada C-2 anhidrogalaktosil. Perbedaan utama antara iota dan kappa karagenan adalah adanya gugus 2-sulfat pada 3,6- anhidro-d-galaktosa pada iota karagenan yang mempengaruhi sensitivitas terhadap ion kalium. Ester sulfat dan 3,6-anhidrogalaktosa dari karagenan 32 % dan 30 % masing-masing untuk iota karagenan (Rasyid, 2003; Ulfah, 2009 dan Phillips, 2009). Gambar 2.3 Struktur iota karagenan (D-galaktosa-4-sulfat 3,6-anhidro-Dgalaktosa-2 sulfat) 11

7 2.4.2 Rumput laut penghasil karagenan Rumput laut merah (Rhodophyta) dikenal sebagai penghasil karagenan dan agar. Dinding sel terdapat selulosa, agar, karagenan, profiran, dan furcelaran. Rumput laut merah mempunyai kandungan koloid utama adalah karagenan dan agar. Karagenan diekstrak dari marga Eucheuma, Gigartina, Rhodimenia dan Hypnea. Rumput laut penghasil karagenan dikenal dengan asam karagenik (Kadi, 2004). Bahan baku karagenan di Indonesia adalah Eucheuma cottonii dan Eucheuma spinosum yang merupakan hasil budidaya di berbagai wilayah perairan pantai Indonesia dan sebagian kecil dari panen alam. Kelompok alga merah yang merupakan penghasil karagenan seperti terlihat pada Tabel 2. Tabel 2.1 Alga merah penghasil karagenan Suku Marga Jenis Tipe karagenan Fuscellaran Fuscellaria F. fastigiata Kappa Soliareaceae Agardhiella Eucheuma Anatheca A. Tenera E. spinosum E. cottonii A. montagnei Iota Iota Kappa Iota Hypneaceae Hypnea H. musciformis H. nidifera.(hawaii) H. setosa Kappa Kappa Kappa Gigartinaceae Chondrus Gigartina Iredea C. Crispus C. sp (Hawaii) G. stellata G. acicularis I. radula Kappa, lambda, iota Kappa Kappa, lambda, iota Kappa, lambda Iridophycan, 12

8 kappa, lambda Phyllophoraceae Phyllophora Gymnogongrus P. neevosa G. sp. (Hawaii) Phyllophoran Iota Tichocarpaceae Tichocarpus T. crinitus Kappa, lambda Sumber : Rasyid, Sifat-sifat karagenan Sifat-sifat yang dimiliki karagenan antara lain: kelarutan, ph, stabilitas, viskositas, pembentukan gel dan reaktifitas dengan protein. Sifat-sifat tersebut sangat dipengaruhi oleh adanya unit bermuatan (ester sulfat) dan penyusunan dalam polimer karagenan. Karagenan biasanya mengandung unsur berupa garam sodium dan kalium yang juga berfungsi untuk menetukan sifat-sifat karagenan (Ulfah, 2009). Garam-garam kalium dari kappa karagenan dan iota karagenan hanya terlarut pada temperatur 70 o C. Kappa karagenan lebih sensitif terhadap ion-ion kalium, sedangkan iota karagenan lebih sensitif terhadap ion-ion kalsium. Karagenan sangat tidak stabil dalam suasana asam. Disebabkan oleh ikatan b- 1,4-glikosidik yang sangat lemah antara galaktosil dan anhidrogalaktosil. Namun demikian, pada ph yang lebih besar dari 4,5 akan sangat stabil, bahkan pada kondisis yang steril (Rasyid, 2003). Interaksi sinergis karagenan dengan protein susu dapat dilihat pada pembuatan es krim. Karagenan akan membentuk gel lemah dalam fasa larutan dan kemudian berinteraksi secara positif dengan asam amino dalam protein pada permukaan misel kasein (Phillips, 2009). 13

9 Karagenan dapat melakukan interaksi dengan makromolekul yang bermuatan, misalnya protein sehingga mampu menghasilkan berbagai jenis pengaruh seperti peningkatan viskositas, pembentukan gel, pengendapan dan penyaringan stabilisasi. Karagenan bereaksi dengan fraksi protein susu khususnya kappa kasein, sehingga membentuk jaringan gel tiga dimensi dengan air dan garam, serta mampu menyaring jaringan gel tiga dimensi dengan air dan garam, serta mampu menyaring partikel yang ada di dalamnya. Karagenan merupakan galaktosa yang mengandung sulfida, maka karagenan bermuatan negatif dan tidak tergantung atau tidak terpengaruh oleh ph medium, pada ph lebih rendah dari 4,4 maka kappa kasein dan karagenan bermuatan yang berlawanan, sehingga senyawa kompleks tersebut mengendap, pada ph yang lebih tinggi dari 4,4 keduanya bermuatan negatif tetapi tidak saling menolak satu sama lainnya (Winarno, 1990) Penggunaan karagenan Penggunaan karagenan dalam industri makanan tergantung pada beberapa sifat, yaitu kelarutan, viskositas, gel, reaktivitas dengan protein dan sinergisme dengan polisakarida yang bukan gel. Kappa dan iota karagenan berperan sebagai pembentuk gel, sedangkan lambda karagenan yang bukan gel berperan sebagai pengental. Oleh karena reaktivitasnya dengan protein tertentu, karagenan dapat digunakan pada konsentrasi yang rendah (0,01-0,03%) untuk produk-produk yang berbahan susu, seperti susu coklat, es krim, puding dan keju tiruan. Selain penggunaan dalam industri makanan, karagenan juga digunakan sebagai bahan pembuatan tablet (Rasyid, 2003). 14

10 Karagenan digunakan dalam industri farmasi sebagai pengemulsi (sebagai contoh dalam emulsi minyak dalam hati), sebagai larutan granulasi dan pengikat (sebagai contoh tablet, elixir, sirup, dll). Karagenan digunakan dalam industri kosmetika sebagai stabilizer, suspensi dan pelarut. Produk kosmetika yang sering menggunakan adalah salep, kream, lotion, pasta gigi, tonic rambut, stabilizer, sabun, minyak pelindung sinar matahari dan lainnya (Kadi, A., 2004). Karagenan sebagai suatu turunan polisakarida akan dikenali tubuh sebagai suatu substansi asing sehingga mampu menginduksi terjadinya edema melalui berbagai mekanisme. Karagenan akan merangsang fosfolipida membran sel mast yang terdapat dijaringan ikat untuk mengeluarkan asam arakidonat dengan bantuan enzim fosfolipase A 2 sehingga menghasilkan berbagai macam produk mediator inflamasi dengan bantuan Radical Oxygen Spesies sehingga digunakan sebagai penginduksi inflamasi (Walidah, 2014). 2.5 Spektrofotometri Inframerah Spektrum inframerah suatu molekul adalah hasil transisi antar tingkat energi getaran (vibrasi) yang berlainan. Molekul menyerap radiasi inframerah, energi yang diserap menyebabkan kenaikan dalam amplitudo getaran atomatom yang terkait. Spektrum inframerah dapat digunakan untuk mengidentifikasi adanya gugus fungsi dalam suatu molekul. Spektrum inframerah suatu senyawa adalah grafik dari panjang gelombang atau frekuensi atau bilangan gelombang yang secara berkesinambungan berubah sepanjang suatu daerah sempit dari spektrum elektromagnetik, versus transmitan-persen 15

11 atau absorbans (A). Kebanyakan spektrum inframerah merekam panjang gelombang atau frekuensi versus %T (Supratman, 2010). Instrumen yang menentukan spektrum serapan untuk senyawa yang disebut spektrometer inframerah atau lebih tepatnya spektrofotometer yaitu dispersive dan Fourier Transform (FT) instrumen. Kedua jenis instrumen memberikan spektrum senyawa dalam kisaran umum cm -1. (Pavia, L.D, et al., 2001) Cara kerja alat spektrofotometer FTIR Sistem optik Spektrofotometer FTIR dilengkapi dengan cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Dengan demikian radiasi inframerah akan menimbulkan perbedaan jarak yang ditempuh menuju cermin yang bergerak (M) dan jarak cermin yang diam (F) (Anonim b, 2010). Hubungan antara intensitas radiasi IR yang diterima detektor terhadap retardasi disebut sebagai interferogram. Sedangkan sistim optik dari Spektrofotometer IR yang didasarkan atas bekerjanya interferometer disebut sebagai sistim optik Fourier Transform Infra Red (Stuart, 2004). Pada sistim optik FTIR digunakan radiasi LASER (Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation) yang berfungsi sebagai radiasi yang diinterferensikan dengan radiasi infra merah agar sinyal radiasi infra-merah yang diterima oleh detektor secara utuh dan lebih baik. Detektor yang digunakan dalam spektrofotometer FTIR adalah TGS (Tetra Glycerine Sulphate) atau MCT (Mercury Cadmium Telluride). 16

12 Detektor MCT lebih banyak digunakan karena memiliki beberapa kelebihan dibandingkan detektor TGS, yaitu memberikan respon yang lebih baik pada frekwensi modulasi tinggi, lebih sensitif, lebih cepat, tidak dipengaruhi oleh temperatur, sangat selektif terhadap energi vibrasi yang diterima dari radiasi infra-merah (Anonim b, 2010). 17