APLIKASI NANOKALSIUM DARI CANGKANG RAJUNGAN (Portunus sp.) PADA EFFERVESCENT IIS SETIANY MINARTY C

Transkripsi

1 APLIKASI NANOKALSIUM DARI CANGKANG RAJUNGAN (Portunus sp.) PADA EFFERVESCENT IIS SETIANY MINARTY C DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

2 RINGKASAN IIS SETIANY MINARTY. C Aplikasi Nanokalsiun dari Cangkang Rajungan (Portunus sp.) pada Effervescent. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan BUSTAMI IBRAHIM. Rajungan merupakan salah satu komoditas perairan yang jumlahnya cukup melimpah di Indonesia. Cangkang rajungan banyak yang terbuang dan menghasilkan limbah padat yang cukup tinggi. Salah satu upaya untuk mengurangi limbah padat tersebut adalah mengolah limbah cangkang rajungan dengan mengekstrak kandungan kalsiumnya. Kalsium merupakan salah satu mineral esensial yang memiliki peranan penting di dalam tubuh. Kalsium yang umum dikonsumsi terdapat dalam bentuk mikro kalsium. Ukuran tersebut terkait dengan besarnya penyerapan kalsium oleh tubuh, biasanya hanya 50% sehingga sering menyebabkan defisiensi. Teknologi untuk kalsium yang perlu dikembangkan adalah teknologi nano, sehingga terbentuk nanokalsium yang diaplikasikan pada bentuk effervescent. Penelitian ini bertujuan untuk menambah value added pemanfaatan limbah cangkang rajungan, mengekstrak dan mengkarakterisasi kalsium dari limbah cangkang rajungan dan mempelajari pengaruh penggunaan nanokalsium pada aplikasi effervescent. Penelitian ini terdiri atas dua tahap. Tahap pertama yaitu pembuatan nano kalsium dengan perlakuan perbedaan konsentrasi HCl terhadap rendemen dan kadar mineral yang meliputi kalsium, magnesium, fosfor, kalium, natrium, mangan, besi, dan zinc, serta analisis fisik dan mikroskopis serbuk nanokalsium meliputi analisis derajat putih dan analisis ukuran partikel. Tahap kedua yaitu pembuatan effervescent nanokalsium dengan analisis waktu larut, derajat keasaman, dan analisis bioavailabilitas. Pembuatan kalsium dengan ukuran nano berhasil dibuat dengan metode presipitasi. Pada penelitian ini, metode presipitasi dilakukan dengan cara melarutkan komponen kalsium cangkang rajungan ke dalam pelarut asam (HCl) dengan berbagai konsentrasi, kemudian ditambahkan larutan NaOH ke dalam larutan HCl yang telah mengandung kalsium. Adanya pencampuran asam-basa tersebut mengakibatkan larutan menjadi jenuh dan menghasilkan endapan kalsium yang halus dan berukuran nano. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen optimal diperoleh pada perlakuan konsentrasi HCl 1 N yaitu sebesar 12,07%. Berdasarkan analisis mineral, kadar mineral yang tertinggi adalah kalsium yaitu sebesar 51,27%. Serbuk nano kalsium juga mengandung mineral lainnya yaitu natrium, kalium, magnesium, fosfor, mangan, seng, dan besi. Nilai derajat putih serbuk nano kalsium yang dihasilkan adalah 63,63% (skala 100%). Hasil pengukuran partikel menggunakan SEM pada perbesaran x nm. Nanokalsium yang dibuat dalam bentuk effervescent memiliki waktu larut yang dibutuhkan selama 0,94 detik dengan ph 9. Hasil analisis bioavailabilitas menunjukkan penyerapan tertinggi terjadi pada menit ke-8 yaitu sebanyak 75,1%.

3 APLIKASI NANOKALSIUM DARI CANGKANG RAJUNGAN (Portunus sp.) PADA EFFERVESCENT IIS SETIANY MINARTY C SKRIPSI sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2012

4 LEMBAR PENGESAHAN Judul : Aplikasi Nanokalsium dari Cangkang Rajungan (Portunus sp.) pada Effervescent Nama NIM Program Studi : Iis Setiany Minarty : C : Teknologi Hasil Perairan Menyetujui: Pembimbing 1 Pembimbing 2 Dr. Pipih Suptijah, MBA Dr. Ir. Bustami Ibrahim, M.Sc NIP NIP Mengetahui: Ketua Departemen Teknologi Hasil Perairan Dr. Ir. Ruddy Suwandi, MS., Mphil. NIP Tanggal Pengesahan:..

5 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi dengan judul Efektivitas Bioavailabilitas Nanokalsium dari Cangkang Rajungan (Portunus sp.) pada Aplikasi Effervescent adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang telah diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Agustus 2012 Iis Setiany Minarty C

6 RIWAYAT HIDUP Penulis bernama lengkap Iis Setiany Minarty dilahirkan di Bandung pada tanggal 22 Oktober Penulis adalah anak kedua dari lima bersaudara dari pasangan Bapak Anda Suhanda dan Ibu Euis Rustiawati. Penulis memulai jenjang pendidikan formal di TK Bhayangkari Subang tahun , kemudian Sekolah Dasar Negeri Salep Subang tahun Penulis melanjutkan pendidikan di SLTP Negeri 1 Subang tahun Pendidikan menengah atas ditempuh penulis di SMA Negeri 1 Subang tahun Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) dengan Program Studi Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor tahun Selama kuliah penulis aktif dalam kegiatan kemahasiswaan yaitu Koperasi Mahasiswa IPB pada tahun dan Fisheries Processing Club (FPC) pada tahun 2009 sampai tahun Penulis juga aktif sebagai asisten pada mata kuliah Teknologi Pengembangan Kitin dan Kitosan tahun ajaran dan asisten Teknologi Pengolahan Hasil Perairan tahun ajaran Tahun 2011, penulis melaksanakan praktek lapangan dengan judul Penerapan Sanitasi dan Higiene pada Proses Pembekuan Tuna (Thunnus sp.) di PT Lautan Bahari Sejahtera, Jakarta. Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana, penulis melakukan penelitian yang berjudul Efektivitas Bioavalabilitas Nanokalsium dari Cangkang Rajungan (Portunus sp.) pada Aplikasi Effervescent di bawah bimbingan Dr. Pipih Suptijah, MBA dan Dr. Ir. Bustami Ibrahim, M.Sc.

7 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia-nya yang telah diberikan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Efektivitas Bioavailabilitas Nanokalsium dari Cangkang Rajungan (Portunus sp.) pada Aplikasi Effervescent. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana di Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu berjalannya proses penelitian hingga tahap penulisan skripsi ini dapat diselesaikan. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada: 1) Dr. Pipih Suptijah, MBA dan Dr. Ir. Bustami Ibrahim, M.Sc. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan dan saran kepada penulis selama penelitian maupun penyusunan skripsi. 2) Dr. Tati Nurhayati, S.Pi, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan bimbingan, arahan dan saran kepada penulis. 3) Dr. Ir. Ruddy Suwandi, MS., MPhil selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil Perairan. 4) Dr. Ir. Agoes M. Jacoeb, Dipl-Biol. sebagai Komisi Pendidikan di Departemen Teknologi Hasil Perairan. 5) Dr. Ir. Sri Purwangsih, MSi selaku dosen pembimbing akademik, atas segala bimbingan dan pengarahan yang diberikan kepada penulis. 6) Seluruh dosen dan staf administrasi Teknologi Hasil Perairan. 7) Kepada kedua orang tua: mama dan bapa atas limpahan doa yang tak pernah putus dan kasih sayang yang tak pernah pupus serta materil yang tidak terhitung jumlahnya. 8) Kepada kakak prima, adik (novi, dhany, aditya) yang telah memberikan bantuan, doa dan motivasi selama kuliah di IPB. 9) Keluarga Roesangi yang telah memberikan doa, semangat, dan kasih sayang kepada penulis. 10) Laboran bu ema dan mba dini yang telah memberikan bantuan dan semangat dalam penelitian.

8 11) Tim asisten teknologi pengembangan kitin dan kitosan (Hilda, Erna, Steven, Kurniawati, Taufik, Henry) yang telah memberikan bantuan dan semangat dalam penelitian serta penyusunan skripsi ini. 12) Teman-teman THP 45 terutama hana, aulia, dwisari, ipi, mpit, helmi, rico, apip yang telah memberikan bantuan dan semangat dalam penelitian serta penyusunan skripsi ini. 13) Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu per satu disini yang telah banyak membantu dalam penyelesaian skripsi ini. Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi peningkatan kualitas di masa mendatang. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang memerlukannya. Bogor, Agustus 2012 Penulis

9 DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL... xi DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR LAMPIRAN... xiii 1 PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan TINJAUAN PUSTAKA Deskripsi dan Klasifikasi Rajungan (Portunus sp.) Komposisi Kimia Limbah Rajungan Pengembangan Nanokalsium Kalsium Kebutuhan Kalsium dalam Tubuh Kegunaan Kalsium dalam Tubuh Penyerapan Kalsium dalam Tubuh Effervescent METODOLOGI Waktu dan Tempat Bahan dan Alat Metode Penelitian Produksi Nanokalsium Pembuatan Tablet Effervescent Analisis Pengukuran rendemen nanokalsium Analisis total mineral nanokalsium dengan AAS Analisis ukuran partikel nanokalsium dengan SEM Analisis derajat putih nanokalsium... 14

10 Analisis derajat keasaman effervescent nanokalsium Analisis bioavailabilitas effervescent nanokalsium HASIL DAN PEMBAHASAN Rendemen Nanokalsium Derajat Putih Nanokalsium Komposisi Total Mineral Nanokalsium Analisis Ukuran Partikel Nanokalsium Aplikasi Nanokalsium Derajat Keasaman Bioavailabilitas Effewrvescent Nanokalsium KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... 29

11 DAFTAR TABEL Nomor Halaman 1. Kandungan gizi tepung cangkang rajungan Daftar angka kecukupan gizi kalsium Komposisi total mineral serbuk nanokalsium Formulasi effervescent nanokalsium Waktu larut effervescent terpilih... 24

12 DAFTAR GAMBAR Nomor Halaman 1. Rajungan (Portunus sp.) Diagram alir pembuatan serbuk nanokalsium Diagram alir pembuatan tablet effervescent nanokalsium Diagram alir analisis bioavailabilitas effervescent nanokalsium Data rendemen nanokalsium Proses presipitasi kalsium dengan NaOH Karakteristik derajat putih serbuk nanokalsium Hasil Scanning Electron Microscopy nanokalsium perbesaran x Bioavailabilitas effervescent nanokalsium pada darah tikus putih.. 26

13 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Halaman 1 Perhitungan rendemen Data kandungan mineral Derajat putih nanokalsium Bioavailabilitas effervescent nanokalsium... 38

14 1 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Rajungan merupakan salah satu komoditas perairan yang jumlahnya cukup melimpah di Indonesia. Ekspor rajungan memberikan kontribusi yang baik bagi pertumbuhan ekonomi Indonesia dikarenakan komoditi rajungan merupakan salah satu komoditi perikanan yang termasuk kedalam salah satu andalan ekspor komoditi perikanan Indonesia. Hal tersebut diperkuat dengan data KKP (2010) yang menyatakan bahwa dari tahun ke tahun komoditi rajungan mengalami peningkatan nilai ekspor yang cukup signifikan khususnya pada tahun yang mengalami peningkatan nilai ekspor sebesar 4,77%. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Suptijah (1992) limbah kulit rajungan mengandung 13-15% kitin. Kitin merupakan polisakarida terbesar kedua setelah selulosa yang mempunyai rumus kimia poli 2asetamida-2-dioksi-ß- D-Glukosa dengan ikatan ß-glikosidik (1,4) yang menghubungkan antar unit ulangnya. Kitin tidak mudah larut dalam air, sehingga penggunaannya terbatas. Namun dengan modifikasi kimiawi dapat diperoleh senyawa turunan kitin yang mempunyai sifat kimia yang lebih baik. Salah satu turunan kitin adalah kitosan. Kitosan merupakan senyawa dengan rumus kimia poli (2-amino-2-dioksi-ß-D- Glukosa) yang dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis kitin menggunakan basa kuat yang disebut deasetilasi. Saat ini terdapat lebih dari 200 aplikasi dari kitin dan kitosan serta turunannya di industri makanan, bioteknologi, pertanian, farmasi, kesehatan, dan lingkungan (Balleyet al. 1977). Salah satu pemanfaatan limbah kitosan adalah pemanfaatannya dalam bidang farmasi dan kesehatan adalah sebagai penguat tulang dan gigi karena kandungan kalsiumnya. Kalsium merupakan mineral yang paling banyak terdapat di dalam tubuh, yaitu 1,5-2% dari berat badan orang dewasa atau kurang lebih sebanyak 1 kg.berdasarkan jumlah ini, 99% berada didalam jaringan keras, yaitu tulang dan gigi. Kalsium tulang berada dalam keadaan seimbang dengan kalsium plasma pada konsentrasi kurang lebih 2,25-2,60 mmol/l. Densitas tulang berbeda menurut umur, meningkat pada bagian pertama kehidupan dan menurun secara berangsur setelah dewasa, selebihnya kalsium tersebar luas didalam tubuh.

15 2 Kalsium mengatur pekerjaan hormon-hormon dan faktor pertumbuhan (Almatsier 2004). Salah satu fungsi kalsium bagi tubuh adalah sebagai nutrisi untuk tumbuh, menunjang perkembangan fungsi motorik agar lebih optimal dan berkembang dengan baik. Usia dibawah 1 tahun memerlukan kalsium mg/hari, usia 1-6 tahun memerlukan kalsium sebanyak 500 mg/hari, usia 7-9 tahun memerlukan kalsium sebanyak 600 mg/hari, usia tahun memerlukan kalsium sebanyak 1000 mg/hari dan dewasa memerlukan kalsium sebanyak 800 mg/hari (Widyakarya Nasional Pangan dan Gizi 2004). Kekurangan kalsium pada masa pertumbuhan dapat menyebabkan gangguan pertumbuhan tulang, osteoporosis, sistem syaraf terganggu, dan osteomalasia (Nieves 2005). Pola hidup dengan trend pada suplemen makanan menyebabkan banyak orang mengkonsumsi suplemen makanan dalam berbagai produk. Ketergantungan pada suplemen makanan untuk meningkatkan ketahanan tubuh, mencegah penyakit, dan mengurangi penyakit tentu sudah menjadi suatu kebiasaan masyarakat sekarang. Oleh karena itu, dilakukanpembuataneffervescent nanokalsium. Tablet merupakan sediaan yang mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan bentuk sediaan farmasi lainnya, yaitu dosis zat aktif yang diberikan sama, mudah digunakan atau praktis, serta stabil secara fisik maupun kimiawi. Sediaan dalam bentuk tablet effervescent dimaksudkan untuk mengurangi rasa tidak enak ketika mengkonsumsi obat (Lachman et al. 1994).Tablet effervescent lebih mudah dan lebih menyenangkan dalam penggunaannya, sehingga meningkatkan minat masyarakat terhadap penggunaan tablet (Ansel1989). 1.2 Tujuan Tujuan penelitian ini adalah: 1. Memberikan value added pemanfaatan limbah cangkang rajungan. 2. Mengekstrak dan mengkarakterisasi kalsium dari limbah cangkang rajungan. 3. Mempelajari pengaruh penggunaan nanokalsium pada aplikasi effervescent

16 3 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Deskripsi dan Klasifikasi Rajungan (Portunus sp.) Rajungan adalah salah satu anggota filum crustacea yang memiliki tubuh beruas-ruas. Klasifikasi Rajungan (Portunus sp.) menurut Pratt (1953) adalah sebagai berikut : Kingdom : Animalia Filum : Crustacea Kelas : Malacostraca Ordo : Decapoda Sub ordo : Reptantia Famili : Portunidae Genus : Portunus Spesies : Portunus sp. Gambar 1 Rajungan (Portunus sp.) Sumber: (Lee 2010) Rajungan (Portunus sp.) banyak ditemukan pada daerah dengan geografi yang sama seperti ditemukannya kepiting bakau (Scylla serrata). Rajungan memiliki karapas yang sangat menonjol dibandingkan dengan abdomennya. Lebar karapas pada rajungan dewasa dapat mencapai ukuran 18,5 cm. Abdomennya berbentuk segitiga (meruncing pada jantan dan melebar pada betina) tereduksi dan melipat ke sisi ventral karapas. Pada kedua sisi muka karapas terdapat 9 buah duri yang disebut sebagai duri marginal. Duri marginal pertama berukuran lebih besar daripada ketujuh duri dibelakangnya, sedangkan duri marginal ke 9 yang terletak di sisi karapas merupakan duri terbesar. Kaki rajungan berjumlah 5 pasang, pasangan kaki pertama berubah menjadi capit (cheliped) yang digunakan untuk

17 4 memegang serta memasukkan makanan ke dalam mulutnya, pasangan kaki ke- 2 sampai ke- 4 menjadi kaki jalan, sedangkan pasangan kaki kelima berfungsi sebagai pendayung atau alat renang sehingga sering disebut sebagai kepiting renang (swimming crab). Kaki renang pada rajungan betina juga berfungsi sebagai alat pemegang dan inkubasi telur (Oemarjati dan Wisnu 1990). 2.2 Komposisi Kimia Limbah Rajungan Menurut Hirano (1989) dalam Hafiludding (2003) menyatakan bahwa cangkang merupakan bagian terkeras dari semua komponen rajungan yang dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak dan pupuk organik karena kandungan mineralnya, terutama kandungan kalsiumnya yang cukup tinggi. Selain itu cangkang rajungan mengandung kitin, protein, CaCO 3, serta sedikit MgCO 3 dan pigmen astaxanthin. Muskar (2007) menyatakan bahwa cangkang rajungan diekspor dalam bentuk kering sebagai sumber kitin, kitosan dan karotenoid yang dimanfaatkan oleh berbagai industry sebagai bahan baku obat, kosmetik, pangan dan lain-lain. Bahan-bahan tersebut memegang peranan sebagai anti virus, anti bakteri dan digunakan juga sebagai obat untuk meringankan dan mengobati luka bakar. Selain itu cangkang rajungan dapat juga digunakan seabagai bahan pengawet makanan yang murah dan aman seperti kitosan. Kandungan gizi tepung cangkang rajuangan dapat dilihat pada Tabel 1. Tabel1 Kandungan gizi tepung cangkang rajungan Zat gizi BBPMHP (%)* Kadar air 4,45 Kadar abu 55,21 Kadar lemak 0,54 Kadar protein 13,58 Kadar kalsium 24,78 Kadar fosfor 0,49 *) Cangkang rajungan hasil penelitian BBPMHP (2000) 2.3 Pengembangan Nanokalsium Sejak tahun 1973, rajungan (Portunus sp.) merupakan hasil laut yang penting dalam sektor perikanan. Limbah industri rajungan (Portunus pelagicus) adalah berupa cangkang dan kaki rajungan yang mencapai 75%-85%, dapat diolah menjadi kitin dan kitosan dengan rentang pemanfaatan yang luas, yaitu dapat diaplikasikan pada bidang nutrisi, pangan, medis, kosmetik, lingkungan, dan pertanian (Suhartono 2006).

18 5 Pengembangan produk kitin dan kitosan perlu dilanjutkan dengan upaya pemanfaatan hasil samping industri tersebut seperti protein dan mineral. Hasil samping dari proses demineralisasi cangkang rajungan berupa kalsium klorida (CaCl 2 ). Proses demineralisasi mineral akan larut pada larutan asam seperti asam klorida (HCl). Mineral hasil recovery limbah demineralisasi juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber kalsium untuk pemanfaatan gips dan suplemen kalsium (Flick et al. 2000). Nanokalsium merupakan smart kalsium dengan ukuran partikel yang sangat kecil hingga mencapai 500x10-9 nm sehingga apabila dikonsumsi akan langsung terserap oleh tubuh dengan sempurna 100% (Suptijah 2009). Nanokalsium memiliki bioavailabilitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan kalsium yang berukuran makro sehingga nanokalsium yang terbuang melalui urin lebih rendah. Nanokalsium lebih efektif memasuki sel daripada kalsium mikro karena ukurannya yang sangat kecil, maka nanokalsium lebih banyak dan lebih cepat memasuki sel untuk melakukan fungsinya. Gao et al. (2007) menambahkan, tikus yang diberi pakan nanokalsium memiliki tingkat buangan kalsium yang rendah pada feses dan urin dibandingkan dengan tikus yang diberi pakan mikro kalsium. Hal ini menunjukan semakin kecil ukuran partikel, maka tingkat penyerapan kalsium dalam tubuh semakin meningkat. 2.4 Kalsium Kalsium merupakan mineral yang paling banyak terdapat di dalam tubuh,yaitu 1,5-2% dari berat badan orang dewasa. Tubuh manusia terdapatkurang lebih 1 kg kalsium (Granner 2003). Jumlah ini 99% berada di dalam jaringan keras,yaitu tulang dan gigi dalam bentuk hidroksiapatit {(3Ca 3 (PO 4 ) 2.Ca(OH) 2 }.Kalsium tulang berada dalam keadaan seimbang dengan kalsium plasma pada konsenterasi kurang lebih 2,25-2,60 mmol/l (9-10,4 mg/100ml). Densitas tulang berbeda menurut umur, meningkat pada bagian pertama kehidupan dan menurun secara berangsur setelah dewasa. Selebihnya kalsium tersebar luas didalam tubuh. Di dalam cairan ekstraselular dan intraselular kalsium memegang peranan penting dalam mengatur fungsi sel,seperti untuk transmisi saraf, kontraksi otot, penggumpalan darah dan menjaga permebilitas

19 6 membran sel. Kalsium juga mengatur pekerjaan hormon-hormon dan faktor pertumbuhan (Almatsier2004). 2.5 Kebutuhan Kalsium dalam Tubuh Kebutuhan kalsium dalam tubuh manusia berbeda menurut usia dan jenis kelamin. Recommended Daily Allowance (RDA) merekomendasikan konsumsi umur 1-10 tahun dan 25 tahun ke atas. Umur tahun dan untuk wanita hamil atau menyusui direkomendasikan konsumsi kalsium sebanyak mg (Percival 1999). Kebutuhan kalsium per hari yang terekomendasi dalam Widyakarya Nasional pangan dan Gizi (2004) dapat dilihat pada Tabel 2. Bayi (bulan) Anak (tahun) Pria (tahun) >65 Wanita (tahun) >65 Hamil Trimester 1 Trimester 2 Trimester 3 Menyusui 6 bulan pertama 6 bulan kedua Tabel 2 Daftar angka kecukupan gizi kalsium Kelompok umur Kebutuhan Ca (mg/hari) Sumber: Widyakarya Nasional pangan dan Gizi (2004)

20 7 2.6 Kegunaan Kalsium dalam Tubuh Kalsium merupakan mineral essensial yang ditemukan dalam jumlah yang besar di dalam tubuh. Sembilan puluh sembilan persen dari semua kalsium dalam tubuh ditemukan dalam tulang dan gigi. Satu persen sisanya dalam darah. Kalsium memegang peranan penting dalam konduksi saraf, kontraksi otot, dan pembekuan darah. Jika tingkat kalsium dalam tetesan darah di bawah normal, kalsium akan diambil dari tulang dan dimasukkan ke dalam darah untuk mempertahankan tingkat kalsium darah, oleh karena itu, penting untuk mengkonsumsi kalsium yang cukup untuk menjaga darah yang memadai dan tingkat kalsium tulang (Houtkooper dan Farrell 2011). Fungsi kalsium dalam tubuh manusia menurut Almatsier (2006) adalah sebagai berikut : (1) Pembentukan tulang dan gigi Kalsium di dalam tulang mempunyai dua fungsi yaitu sebagai bagian integral dari struktur tulang dan sebagai tempat menyimpan asupan kalsium darah. Pada ujung tulang panjang ada bagian yang berpori yang dinamakan trabekula, yang menyediakan suplai kalsium siap pakai guna mempertahankan konsentrasi kalsium normal dalam darah. (2) Mengatur pembekuan darah Bila terjadi luka, ion kalsium di dalam darah merangsang pembekuan fosfolipida tromboplastin dari platelet darah yang terluka. Tromboplastin mengkatalis perubahan protombin, bagian darah normal, menjadi trombin, trombin kemudian membantu perubahan fibrinogen, bagian lain dari darah, menjadi fibrin yang merupakan gumpalan darah. (3) Kontraksi otot Pada waktu otot berkontraksi, kalsium berperan dalam interaksi protein di dalam otot, aksin, dan myosin. Bila darah yang mengandung kalsium kurang dari normal, otot tidak bisa mengendur setelah kontraksi, tubuh akan kaku dan dapat menimbulkan kejang. 2.7 Penyerapan Kalsium dalam Tubuh Penyerapan kalsium sebagian besar terjadi di duodenum dan jejunum bagian proksimal karena keadaannya lebih bersifat asam daripada bagian usus

21 8 yang lainnya.penyerapan kalsium di usus halus berlangsung melalui duamekanisme, yaitu dengan transpor aktif dan transpor pasif. Mekanisme transpor aktif diatur oleh 1,25- Dehidroxycholecalciferol [1,25-(OH) 2 D], suatu bentuk vitamin D paling aktif yang diproduksi dalam ginjal. Absorbsi kalsium dalam saluran pencernaan biasanya berkisar antara % dari total asupan kalsium. Tubuh manusia menyerap sekitar 20 % hingga 40 % kalsium dari makanan yang dikonsumsi, namun pada umumnya disesuaikan dengan kebutuhan tubuh. Penyerapan kalsium meningkat apabila terjadi penurunan kadar kalsium darah. Sebaliknya penyerapan kalsium menurun apabila kadar kalsium darah tinggi (Murray et al. 2003). Dalam keadaan normal, dari sekitar 1000 mg Ca ++ yang rata-rata dikonsumsi perhari, hanya sekitar dua pertiga yang diserap di usus halus dan sisanya keluar melalui feses (Sherwood 2001). Absorpsi pasif terjadi pada permukaan saluran cerna. Banyak faktor mempengaruhi absorpsi kalsium. Kalsium hanya bisa diabsorpsi bila terdapat dalam bentuk larut air dan tidak mengendap karena unsur makanan lain, seperti oksalat (Almatsier 2004). 2.8 Effervescent Effervescent didefenisikan sebagai bentuk sediaan serbuk yang menghasilkan gelembung gas sebagai hasil reaksi kimia larutan. Gas yang dihasilkan saat pelarutan effervescent adalah karbon dioksida sehingga dapat memberikan efek sparkling (rasa seperti air soda) (Liebermanet al. 1992). Effervescent ini apabila dimasukkan ke dalam air, mulailah terjadi reaksi kimia antara asam dan natrium bikarbonat sehingga terbentuk garam natrium dari asam dan menghasilkan gas karbondioksida serta air. Reaksinya cukup cepat dan biasanya berlangsung dalam waktu satu menit atau kurang. Di samping menghasilkan larutan yang jernih, tablet juga menghasilkan rasa yang enak karena adanya karbonat yang dapat membantu memperbaiki rasa obat-obat tertentu (Banker dan Anderson 1986). Bahan dasar pada pembuatan effervescent adalah asam sitrat, asam tartarat, natium bikarbonat, sukrosa. Asam sitrat dam asam tartarat berperan dalam perubahan warna menjadi larutan kuning jernih. Kedua asam tersebut mempengaruhi perubahan warna pada minuman effervescent. Keuntungan tablet effervescent sebagai bentuk obat adalah penyiapan larutan dalam waktu seketika,

22 9 yang mengandung dosis obat yang tepat. Kerugian tablet effervescent adalah kesukaran untuk menghasilkan produk yang stabil secara kimia.kelembaban udara di sekitar tablet setelah wadahnya dibuka juga dapat menyebabkan penurunan kualitas yang cepat dari produk, setelah sampai di tangan konsumen, karena itu tablet effervescent dikemas secara khusus dalam kantong lembaran alumunium kedap udara atau kemasan padat dalam tabung silindris dengan ruang udara yang minimum (Banker dan Anderson 1994).

23 10 3 METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian inidilaksanakan pada bulan Pebruari 2012 sampai bulan Mei Pembuatan nanokalsium untuk membuat tablet effervescent dilakukan di Laboratorium Biokimia Hasil Perairan, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Pembuatan effervescent dilakukan di Laboratorium Lavial TNI-AU Jakarta. Uji derajat putih dilakukan di Laboratorium Pengolahan Pangan, Departeman Ilmu Teknologi Pangan. Uji atomic absorption spectrophotometry (AAS) dilakukan di Laboratorium Bersama Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Uji Scanning Electron Microscopy (SEM) dilakukan di Laboratorium Pusat Industri Nuklir, Batan Serpong. 3.2 Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini tebagi dalam 2 tahap, yaitu pembuatan nanokalsium dan pembuatan tablet effervescent. Bahan baku dalam pembuatan nanokalsium ini adalah cangkang rajungan. Bahan untuk ekstraksi nanokalsium adalah HCl. Bahan untuk presifitasi adalah NaOH 3N.Bahan yang digunakan dalam pembuatan tablet effervescent adalah natrium bikarbonat, asam sitrat, asam tartrat, dan sukrosa. Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini antara lain alat gelas, tanur, toples, termometer, oven, hotplate, kertas saring, kertas ph dan timbangan. 3.3 Metode Penelitian Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Penelitian pendahuluan meliputi pembuatan nanokalsium, dan penelitian utama meliputi pembuatan effervescentdarinanokalsium terbaik yang diperoleh dari penelitian pendahuluan Produksi Nanokalsium Tahap pertama merupakan tahap persiapan bahan baku dan produksi nanokalsium dengan prosedur sebagai berikut tepung cangkang selanjutnya dilakukan perendaman dalam HCl dengan perlakuan konsentrasi HCl berbeda

24 11 yaitu 0,5N, 1N, dan 1,5N selama 24 jam. Cangkang yang telah direndam HCl kemudian diekstraksi pada suhu 90 0 C. Hasil ekstraksi selanjutnya dilakukan penyaringan dengan kertas saring sehingga diperoleh cairan/filtrat. Pembentukan kristal kalsium dilakukan dengan metode presipitasi melalui penambahan bertahap larutan ionik NaOH 3 N tetes demi tetes pada filtrat hingga terbentuk endapan jenuh kalium hidroksida (Ca(OH) 2 ). Selanjutnya dilakukan proses pemisahan kristal dan netralisasi kristal dengan menggunakan akuades. Kristal (Ca(OH) 2 ) kemudian dinetralkan. Kristal yang diperoleh kemudian dioven pada suhu 105 C hingga bobot endapan stabil, kemudian kristal tersebut dibakar menggunakan kompor listrik untuk menghilangkan kandungan organiknya. Selanjutnya kristal dipijarkan dalam tanur pada suhu 600 C selama 6 jam sehingga terbentuk kalsium oksida (CaO), kemudian kristal hasil ekstraksi dihaluskan dengan mortar. Nanokalsium yang telah diperoleh kemudian dilakukan analisis secara kimia (analisis total mineral menggunakan AAS dan derajat keasaman menggunakan ph meter) dan secara fisik (analisis ukuran partikel menggunakan SEM dan derajat putih menggunakan whitness metre). Tepung cangkang rajungan Perendaman HCl (1:7) selama 24 jam Ekstraksi dengan pelarut HCl (90 C, 1 jam) Penyaringan filtrat Presipitasi dengan NaOH 3 N Dekantasi Netralisasi

25 12 Pengeringan dengan oven pada suhu 105 C Pembakaran di atas hot plate Pengabuan dalam tanur pada suhu 600 C Serbuk nanokalsium Gambar 2 Diagram alir pembuatan serbuk nanokalsium dari cangkang rajungan (modifikasi metode Fernandez 1999). Keterangan : = Input/output = Proses Pembuatan Tablet Effervescent Bahan-bahan yang digunakan terlebih dahulu dicampur rata pada RH ruangan. Sebanyak 200 gram nanokalsium lebih awal dicampur dengan 40% natrium bikarbonat, kemudian ditambahkan 24% asam sitrat, 16% asam tartrat,dan 15% sukrosa diaduk hingga ratahingga diperoleh campuran yang homogen. Serbuk nanokalsium dan effervescent mix Homogenisasi Pencampuran Pengepresan Effervescent nanokalsium Gambar 3 Diagram alir pembuatan tablet effervescent nanokalsium. Keterangan : = Input/output = Proses

26 Analisis Perlakuan pemberian HCl pada cangkang rajungan menghasilkan nanokalsium, kemudian dilanjutkan dengan perhitungan rendemen nanokalsium, dan karakterisasi nanokalsium secara kimia dan fisik. Karakterisasi kimia nanokalsium meliputi analisis mineral menggunakan AAS serta analisis derajat keasaman menggunakan ph meter, sedangkan karakterisasi fisik nanokalsium meliputi analisis ukuran partikel menggunakan SEM dan derajat putih menggunakan whitness metre. Effervescent nanokalsium yang dibuat dilakukan analisis bioavailabilitas dengan perlakuan perbedaan menit selanjutnya dilakukan analisis penyerapan kalsium menggunakan AAS Pengukuran rendemen nanokalsium Rendemen merupakan persentase dari perbandingan kadar bobot akhir nanokalsium terhadap bobot cangkang rajungan sebelum mengalami perlakuan. Banyaknya rendemen dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: Keterangan: a = Berat hasil proses b = Berat awal bahan Rendemen = a (gram) x 100% b (gram) Analisis total mineral nanokalsium dengan AAS (Atomic Absorption Spectrophotometer)(APHA 2005) Prinsip pengujian total mineral yaitu mengetahui nilai absorpsi logam dengan menggunakan metode Atomic Absorpsion Spectrophotometer (AAS). Sampel ditimbang sebanyak 2 gram, kemudian dimasukkan ke dalam erlenmeyer 150 ml. Sampel dalam erlenmeyer ditambahkan 5 ml HNO 3 65%. Lalu ditempatkan di atas hot plate sampai semua sampel larut. Sampel ditambahkan 0,4 ml H 2 SO 4, lalu dipanaskan diatas hot plate sampai larutan berkurang (lebih pekat). Sampel dibiarkan dingin kemudian ditambahkan 2-3 tetes larutan campuran HClO 4 :HNO 3 (2:1). Lalu kembali ditempatkan diatas hot plate sampai terjadi perubahan warna dari coklat menjadi kuning tua. Kemudian sampel didinginkan, kemudian sampel dimasukkan dalam labu takar 100 ml. Apabila ada endapan, sampel disaring dengan glass wool. Sejumlah laritan stok standar dari masing-masing mineral diencerkan dengan menggunakan akuades sampai konsentrasinya berada dalam kisaran kerja

27 14 logam yang diinginkan. Larutan standar, blanko, dan contoh dialirkan ke dalam Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS) merek Perkin Elmer Analyst 100 tipe flame emmision dengan panjang gelombang dari masing-masing jenis mineral, kemudian diukur absorbansi atau tinggi puncak standar, blanko dan contoh pada panjang gelombang dan parameter yang sesuai untuk masing-masing mineral. Perhitungan kadar mineral (%) basis basah : Kadar mineral = ppm terbaca x faktorpengenceran bobot sampel Analisis ukuran partikel nanokalsium dengan SEM (Scanning ElectronMicroscopy) (Lee 1993) Sampel ditimbang sebanyak 0,1 gram dan diletakkan pada plat aluminium hingga merata dan homogen serta dilapisi lapisan emas setebal 48 nm. Selanjutnya plat aluminium diletakkan di meja sampel. Sampel yang telah dilapisi emas dideteksi dengan menggunakan SEM pada tegangan 20 kv dan perbesaran x, x, x dan x. Sumber elektron dipancarkan menuju sampel untuk memindai permukaan sampel, kemudian emas sebagai konduktor akan memantulkan elektron ke detektor pada mikroskop SEM. Selanjutnya hasil pemindaian akan diteruskan oleh detektor menuju monitor Analisis derajat putih nanokalsium Pengukuran derajat putih nanokalsium dari cangkang rajungan menggunakan alat photoelectric tube whitness metre for powder model C-1 berskala Warna hitam menunjukkan nilai 0, sedangkan nilai 100 menunjukkan derajat putih yang setara dengan pembakaran pita magnesium. Pengukuran derajat putih dilakukan dengan cara meletakkan kristal dalam wadah tertentu, kemudian hasil pengukuran derajat putih terlihat pada monitor Analisis derajat keasaman effervescent nanokalsium Sampel sebanayak 5 gram dicampurkan dengan 45 ml akuades dan dihomogenkan dengan homogenizer selama 10 menit. Selanjutnya alat ph meter dikalibrasi dengan menggunakan buffer ph standar (ph 4 dan ph 7). Elektroda yang telah dibersihkan dicelupkan ke dalam sampel yang akan diperiksa.

28 15 Selanjutnya ph meter dibiarkan selama beberapa menit sampai nilai yang tertera pada display ph meter stabil, setelah stabil nilai yang ditunjukan dicatat sebagai nilai ph Analisis bioavailabilitas effervescent nanokalsium Tablet effervescent dilarutkan dalam 10 ml akuades dan diberikan kepada tikus dengan metode mouse oral. Pengambilan sampel darah dilakukan di bagian jantung tikus putih. Pengambilan sampel darah pada menit ke-0, 2, 4, 6, dan 8 sebanyak 2 ml darah. Sampel darah ditampung dalam botol fiol. Sampel darah yang sudah ditampung dalam botol fiol kemudian dianalisis AAS. Proses pengujian bioavailabilitas nanokalsium dapat dilihat pada Gambar 4. Effervescent nanokalsium Pemberian larutan effervescent nanokalsium dengan mouse oral Pengambilan sampel darah tikus putih pada menit ke- 0, 2, 4, 6, dan 8 Penampungan darah pada botol fiol Uji kalsium dengan AAS Gambar 4 Diagram alir analisis bioavailabilitas effervescent nanokalsium. Keterangan : = Input/output = Proses

29 16 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Rendemen Nanokalsium Rendemen adalah persentase bahan baku utama (cangkang rajungan) yang diproses menjadi produk akhir (nanokalsium). Besarnya rendemen yang dihasilkan maka semakin tinggi nilai ekonomis atau nilai keefektivitasan suatu produk atau bahan tersebut (Kusumawati et al. 2008). Rendemen merupakan persentase dari perbandingan kadar mineral terhadap bahan baku sebelum mengalami perlakuan. Perlakuan yang dilakukan pada penelitian ini adalah perbedaan konsentrasi HCl pada proses demineralisasi. Data rendemen nanokalsium disajikan pada Gambar 5. Rendemen serbuk nanokalsium (%) ,42 12,07 7,01 HCl 0,5N HCl 1N HCl 1,5N Konsentrasi HCl Gambar 5 Data rendemen nanokalsium. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan perbedaan konsentrasi HCl tidak memberikan pengaruh nyata (α=0,825) terhadap rendemen serbuk nanokalsium yang dihasilkan. Proses pembuatan nanokalsium dilakukan dengan melarutkan mineral yang terkandung dalam cangkang rajungan terutama mineral CaCO 3. Cangkang rajungan sebelumnya dilakukan proses perendaman dengan HCl sebelum ekstraksi dan demineralisasi menghasilkan kalsium karbonat (CaCO 3 ). Pada awal proses pencampuran cangkang rajungan dengan HCl, terbentuk banyak buih dan gelembung-gelembung udara yang berlangsung sekitar

30 17 ±5 menit. Hal ini disebabkan oleh terbentuknya gas-gas CO 2 dan H 2 O di permukaan larutan.proses perendaman cangkang dengan menggunakan HCl akan menyebabkan terbukanya pori-pori cangkang rajungan secara maksimal, sehingga ruang-ruang yang terbentuk akan memudahkan dicapai oleh pengekstrak (HCl), dengan demikian mineral akan mudah tereksrak secara optimal (Suptijah 2009). Pada akhir proses demineralisasi akan didapatkan limbah berupa kalsium klorida (CaCl 2 ). Reaksi pelepasan kalsium dari cangkang rajungan oleh larutan HCl melalui proses demineralisasi dapat dilihat pada Gambar 5. Kandungan kalsium pada cangkang rajungan yang berupa kalsium karbonat (CaCO 3 ) dilakukan proses presipitasi dengan menggunakan NaOH. Proses presipitasi ini akan menghasilkan endapan berupa kalsium hidroksida dan larutan NaCl. Larutan garam (NaCl) yang terbentuk dipisahkan dengan cara dekantasi dan dinetralisasi dengan menggunakan akuades, sehingga diperoleh (Ca(OH) 2 ) yang selanjutnya dikeringkan dengan oven 105 C dan selanjutnya dilakukan proses gravitasi. Proses pengabuan menggunakan suhu 600ºC akan menghasilkan kalsium oksida (CaO) sehingga produk akhir adalah serbuk nanokalsium oksida. Proses presipitasi kalsium dengan NaOH dapat dilihat pada Gambar 6. Proses demineralisasi dengan HCl : CaCO 3 + 2HCl CaCl 2 (larut) + H 2 CO 3 CO 2 H 2 CO 3 H 2 O Proses presipitasi dengan NaOH : CaCl 2 (larut) + NaOH Ca (OH) 2 + NaCl CaO Ca H(OH) 2 CO 23 H 2 O Gambar 6 Proses presipitasi kalsium dengan NaOH. Nanokalsium yang dipilih untuk pengujian dan proses selanjutnya adalah nanokalsium dengan perlakuan perendaman HCl 1N. Hal ini dilihat secara visual nanokalsium yang diperoleh dengan perendaman HCl 1N memiliki warna lebih putih dibandingkan dengan nanokalsium dengan perendaman HCl lain. Menurut Estrela dan Holland (2003) derajat putih secara visual turut menentukan mutu nanokalsium yang diperoleh. Selain secara visual warna nanokalsium, pemilihan nanokalsium yang dijadikan analisis selanjutnya yaitu secara aspek ekonomi.

31 18 Konsentrasi HCl 1 N dengan rendemen sebanyak 12,07% memiliki nilai lebih ekonomis dibandingkan dengan HCl 0,5 N dengan rendemen sebanyak 7,01% dan HCl 1,5 N dengan rendemen 13,42%. Penggunaan HCl dengan konsentrasi yang rendah memiliki nilai rendemen yang rendah pula sehingga HCl yang diperlukan lebih banyak sedangkan penggunaan HCl dengan konsentrasi yang tinggi memiliki rendemen yang hamper sama, sehingga nanokalsium dengan perendaman HCl 1 N yang dilakukan analisis selanjutnya. 4.2 Derajat Putih Nanokalsium Derajat putih merupakan aspek mutu pada bahan tambahan pangan. Pemanfaatan limbah demineralisasi kulit rajungan dapat dilanjutkan sebagai suplemen nanokalsium dan bahan tambahan pangan untuk memperbaiki kandungan kalsium. Nilai derajat putih serbuk nanokalsium yang dihasilkan adalah 63,63% (skala 100%). Penurunan nilai derajat putih serbuk nanokalsium disebabkan oleh adanya kandungan mineral lain selain kalsium. Komposisi mineral yang beragam pada hasil penelitian ini berpengaruh terhadap penurunan derajat putih. Kandungan magnesium yang tinggi dalam nanokalsium juga mempengaruhi nilai dari derajat putih nanokalsium. Mineral secara alami memiliki warna yang berbeda-beda. Mineral natrium (Na) dan kalium (K) memiliki warna keperakan, magnesium (Mg) memiliki warna putih keabu-abuan, fosfor (P) memiliki warna hitam dan merah, seng (Zn) memiliki warna putih mengkilap (Cotton dan Wilkinson 2007). Karakteristik derajat putih serbuk nano kalsium dapat dilihat pada Gambar 7. Gambar 7 Karakteristik derajat putih serbuk nano kalsium.

32 Komposisi Total Mineral Nanokalsium Mineral merupakan bagian dari tubuh dan memegang peranan penting dalam pemeliharaan fungsi tubuh, baik pada tingkat sel, jaringan, organ, maupun fungsi tubuh secara keseluruhan. Mineral digolongkan ke dalam mineral makro dan mineral mikro. Mineral makro adalah mineral yang dibutuhkan tubuh dalam jumlah lebih dari 100 mg sehari, sedangkan mineral mikro dibutuhkan kurang dari 100 mg sehari (Almatsier 2009). Analisis kimia nanokalsium dilakukan melalui uji atomic absorpsion spectrophotometry (AAS). Berdasarkan analisis AAS nanokalsium mengandung komposisi makromineral seperti Ca, Mg, Na, P dan K, serta mikromineral seperti Mn, Fe dan Zn. Hasil analisis kandungan mineral pada serbuk nano kalsium dapat dilihat pada Tabel 3. Tabel 3 Komposisi total mineral serbuk nanokalsium Mineral Kadar mineral (%) Ca 51,27 Mg 36,91 Na 0,82 P 0,64 K 0,54 Fe 4,36 Zn 5,27 Mn 0,18 Berdasarkan Tabel 3 diketahui bahwa komponen utama penyusun nanokalsium cangkang rajungan adalah kalsium dan magnesium. Hal ini terlihat dari nilai kalsium dan magnesium yang tinggi yaitu sebesar 51,27 % dan 36,91 %. Cangkang rajungan merupakan bagian terkeras dari semua komponen rajungan. Cangkang rajungan mengandung kitin, protein, CaCO 3 serta sedikit MgCO 3 dan pigmen astaxanthin (Hirano 1989 diacu dalam Hafiluddin 2003). Oleh karena itu, pemanfaatan limbah demineralisasi pada cangkang crustasea mengandung banyak mineral sehingga diisolasi kalsiumnya (Suzuki et al. 2004). Serbuk nanokalsium yang merupakan recovery dari limbah demineralisasi lsium cangkang rajungan mengandung kalsium yang memiliki ikatan kimia berupa kalsium oksida (CaO). Kalsium oksida dikenal dengan nama kapur tohor. Kalsium oksida (CaO) diperoleh dengan pemanasan kalsium karbonat (CaCO 3 ) (Igoe dan Hui 2001).

33 20 Kalsium dan magnesium adalah mineral yang terkandung dalam makhluk hidup. Magnesium merupakan salah satu makromineral yang berperan dalam sistrm fisiologis hewan yang berhubungan erat dengan kalsium serta fosfor. Magnesium (Mg) sebagian besar berada pada jaringan tulang yakni sebesar 70% dari total Mg pada makhluk hidup (Darmono 1995). Berdasarkan Tabel 3 dapat dilihat bahwa nanokalsium ini mengandung natrium dan kalium. Lingkungan perairan mengandung natrium dan kalium dalam bentuk ion (Darmono 1995). Logam natrium dan kalium pada cangkang rajungan diduga berasal dari lingkungan perairannya. Ion-ion mineral tersebut masuk ke dalam cangkang rajungan. Mineral lain yang terekstrak pada nanokalsium ini adalah seng (Zn) dan fosfor (P). Seng ditemukan hampir dalam setiap jaringan hewan. Logam ini cenderung terakumulasi dalam tulang daripada dalam hati yang merupakan organ utama sebagai penyimpan kebanyakan mineral mikro (Darmono 1995). Menurut Kitano et al. (1976), seng pada cangkang ditemukan pada lapisan aragonit. Kandungan fosfor pada cangkang bivalvia dapat dipengaruhi oleh kadar fosfor terlarut dalam perairan (Darmono 1995). Kalsium merupakan mineral penting yang ditemukan dalam jumlah kelimpahan yang cukup besar didalam tubuh. Sembilan puluh sembilan persen dari semua kalsium dalam tubuh ditemukan dalam tulang dan gigi. Sisanya sekitar satu persen berada dalam darah. Kalsium memegang peranan penting dalam konduksi saraf, kontraksi otot, dan pembekuan darah. Jika tingkat kalsium dalam darah dibawah normal, kalsium akan diambil dari tulang dan dimasukkan kedalam darah untuk mempertahankan tingkat kalsium darah. Oleh karena itu, penting untuk mengkonsumsi cukup kalsium untuk mempertahankan darah dan tingkat tulang kalsium yang cukup (Houtkooper dan Farrell 2011) 4.4 Analisis Ukuran Partikel Nanokalsium Ukuran partikel nanokalsium ini dianalisi menggunakan SEM. Scanning Electron Microscopy (SEM) digunakan untuk mengamati morfologi suatu bahan. Prinsip kerja mikroskop SEM adalah sifat gelombang dari elektron berupa difraksi pada sudut yang sangat kecil. Elektron dapat dihamburkan oleh sampel yang bermuatan karena memiliki sifat listrik. Percepatan elektron (electron gun)

34 21 memproduksi sinar elektron dan dipercepat dengan anoda. Lensa magnetik memfokuskan elektron menuju sampel. Sinar elektron yang terfokus mendeteksi keseluruhan sampel dengan diarahkan oleh koil pendeteksi, ketika elektron mengenai sampel maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor. Elektron dapat dihamburkan oleh sampel yang bermuatan karena memiliki sifat listrik. (Samsiah 2009). Hasil pengukuran partikel dengan menggunakan SEM pada perbesaran 2.000x sampai x menunjukkan bahwa ukuran partikel serbuk nanokalsium yang dihasilkan berkisar nm. Menurut Mohanraj dan Chen (2006), nanopartikel didefinisikan sebagai partikel yang berukuran kisaran nm. Morfologi nanokalsium disajikan pada Gambar 8. Gambar 8 Hasil Scanning Electron Microscopy nanokalsium perbesaran x Ukuran partikel dan distribusi ukuran merupakan karakteristik yang paling penting dari sistem nanopartikel. Sistem nanopartikel dapat menentukan distribusi in vivo, sistem biologis, toksisitas dan kemampuan penargetan sel. Selain itu nanopartikel juga dapat mempengaruhi penyerapan obat, pelepasan obat, dan stabilitas nanopartikel. Banyak penelitian menunjukan bahwa nanopartikel submikron memiliki keunggulan dibandingkan mikropartikel sebagai system penyerapan obat. Umumnya nanopartikel memiliki serapan 2,5 kali lipat lebih besar dari 1 μm mikropartikel dan 6 kali lipat lebih besar menyerap dibandingkan 10 μm mikropartikel dalam penyerapan sel (Mohanraj dan Chen 2006).

35 22 Pembuatan kalsium dengan ukuran nano berhasil dibuat dengan metode presipitasi. Pada penelitian ini, metode presipitasi dilakukan dengan cara melarutkan komponen kalsium cangkang kijing ke dalam pelarut asam (HCl) karena kalsium larut dalam suasana asam, kemudian ditambahkan larutan NaOH ke dalam larutan HCl yang telah mengandung kalsium. Adanya pencampuran asam-basa tersebut mengakibatkan larutan menjadi jenuh dan menghasilkan endapan kalsium yang halus dan berukuran nano. Menurut Kenth (2009), metode presipitasi dilakukan dengan cara zat aktif dilarutkan ke dalam pelarut, lalu ditambahkan larutan lain yang bukan pelarut (anti-solvent), hal ini menyebabkan larutan menjadi jenuh dan terjadi nukleasi yang cepat sehingga membentuk nanopartikel. Penelitian Purwasasmita dan Gultom (2008) berhasil membuat serbuk hidroksiapatit dengan metode presipitasi dan menunjukkan hasil SEM dengan ukuran partikel serbuk hidroksiapatit berkisar antara nm Aplikasi Nanokalsium Nanokalsium yang diperoleh kemudian diaplikasikan ke dalam bentuk pangan suplemen kalsium yaitu effervescent. Effervescent didefinisikan sebagai bentuk sediaan yang menghasilkan gelembung sebagai hasil reaksi kimia dalam larutan. Pembuatan effervescent nanokalsium dilakukan dengan melakukan pencampuran asam dengan basa. Menurut Ansel (1989), perbandingan asam organik dan garam natrium bikarbonat yang ditambahkan adalah 1:1 sedangkan perbandingan asam sitrat dan tartrat yang lazim digunakan dalam pembuatan effervescent konvensional adalah sebesar 3:2. Formulasi yang digunakan dalam pembuatan effervescent nanokalsium ini telah memenuhi standar tersebut. Formulasi bahan pembuat effervescent nanokalsium ini disajikan pada Tabel 4. Tabel 4 Formulasi effervescent nanokalsium Bahan effervescent Formula (%) Nanokalsium 5 Effervescent mix Natrium bikarbonat 40 Asam sitrat 24 Asam tartrat 16 Sukrosa 15 Minuman yang menggunakan karbonat yang dihasilkan akan menutupi rasa yang tidak diinginkan sehingga granula effervescent sangat cocok untuk

36 23 produk yang memiliki rasa pahit, asin ataupun tawar (Ansel 1989). Karbondioksida termasuk gas yang tidak memiliki warna, tidak berbau, dan tidak ada rasanya. Karbondioksida juga sangat mudah larut dalam air dan dapat dibuat padat melalui tekanan tertentu. Pada saat dimasukkan dalam air, gas akan segera larut, karena gasnya larut secara otomatis butiran-butiran obat atau vitamin akan ikut larut juga. Dalam air, karbondioksida akan merubah menjadi asam karbonat. Asam inilah yang memberikan rasa menggigit pada minuman bersoda atau pada larutan effervescent (Surya 2006). Reaksi effervescent adalah sebagai berikut : H 3 C 6 H 5 O 7 H 2 O + 3 NaHCO 3 Na 3 C 6 H 5 O H 2 O + 3 CO 2 Asam sitrat Na-bikarbonat Na-sitrat air karbondioksida H 2 C 2 H 4 O NaHO 3 Na 2 C 4 H 4 O H 2 O + 2 CO 2 Asam tartrat Na-bikarbonat Na-tartrat air karbondioksida Pengujian yang dilakukan pada effervescent nanokalsium ini adalah waktu larut. Waktu larut menunjukan lamanya waktu yang dibutuhkan oleh tablet dalam suatu ukuran saji (serving size) untuk dapat larut sempurna dalam volume tertentu air. Waktu larut yang diperlukan untuk effervescent nanokalsium adalah 0,94 detik. Waktu larut tersebut telah memenuhi waktu larut minuman effervescent yang baik. Minuman effervescent yang baik memiliki waktu larut tidak lebih dari 2 menit (Ervina 2010). 4.6 Derajat Keasaman Derajat keasaman atau ph digunakan untuk menyatakan tingginya keasaman atau kebasaan yang dimiliki oleh suatu zat, larutan ataupun benda. ph normal memiliki nilai 7 atau biasa disebut netral, sementara apabila nilai suatu zat tersebut berkisar antara 8-14 menunjukkan zat tersebut memiliki basa, sedangkan apabila nilai suatu zat tersebut berkisar antara 1-6 menujukkan sifat asam. Umumnya indikator sederhana yang digunakan adalah kertas lakmus yang akan berubah warna menjadi merah apabila keasamannya tinggi dan akan berubah menjadi biru apabila tingkat keasamannya rendah. Selain menggunakan kertas lakmus, indikator asam basa dapat diukur dengan ph meter yang bekerja berdasarkan prinsip elektrolit atau konduktivitas suatu larutan. Penelitian ini menggunakan alat ukur ph berupa ph meter karena tingkat keakuratannya dari ph meter lebih tinggi (Khopkar 1990)

37 24 Nilai ph berkaitan dengan nanokalsium sebagai bahan tambahan pangan. Analisis ph menunjukkan bahwa nanokalsium memiliki nilai ph 9,00. Bahan penyusun nanokalsium adalah kalsium oksida (CaO). Kalsium oksida merupakan serbuk putih dengan ph tinggi yaitu 12,6 (Estrela dan Holland 2003). Proses netralisasi dengan menggunakan akuades dapat membuat nilai ph nanokalisum lebih rendah. Nilai ph yang basa tersebut tidak berbahaya bagi tubuh karena umumnya nanokalsium akan difortifikasi kedalam suatu produk, dalam hal ini adalah produk effervescent nanokalsium. Fortifikasi nanokalsium kedalam bentuk effervescent perlu memperhatikan mengenai ph larutan effervescent yang dihasilkan. Nilai ph ini sangat dipengaruhi oleh pembentuk effervescent mix dalam hal ini yaitu asam sitrat, asam tartrat, dan natrium bikarbonat. Jika perbandingan antara ketiganya tidak sesuai maka ph yang ditimbulkan dapat mendekati asam ataupun mendekati basa. Hasil uji ph yang telah dilakukan menggunakan ph meter diketahui bahwa ph effervescent nanokalsium adalah sekitar 7,0 sehingga cukup baik untuk dikonsumsi secara oral. 4.7 Bioavailabilitas Effervescent Nanokalsium Kalsium dalam suatu bahan pangan tidak semua dapat dimanfaatkan untuk keperluan tubuh. Hal ini tergantung pada ketersediaaan biologisnya (bioavailabilitas). Bioavailabilitas kalsium menunjukkan proporsi kalsium yang tersedia untuk digunakan dalam proses metabolis terhadap kalsium yang dikonsumsi (Miller 2004). Bredbenner (2007) mendefinisikan bioavailabilitas sebagai persentase mineral kalsium yang dapat diabsorpsi oleh sel enterocyte di saluran pencernaan dan digunakan sesuai dengan fungsinya. Penelitian ini menggunakan metode in vivo pada tikus putih dalam menentukan bioavailabilitas effervescent nanokalsium. Kamchan (2003) mengelompokan bioavailabilitas kalsium menjadi tiga yaitu tinggi ( 20%), sedang (10% - 19%), dan rendah ( 10%). Hasil analisis bioavailabilitas effervescent nanokalsium pada darah tikus putih disajikan pada Gambar 9.