3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian ini dilaksanakan selama 12 bulan, mulai Agustus 2007 sampai Agustus 2008, yang terdiri dari dua tahap, yaitu penelitian lapangan dan dilanjutkan dengan analisis laboratorium. Lokasi penelitian lapangan di Dusun Wael Desa Piru Kabupaten Seram bagian barat Provinsi Maluku. Lokasi penelitian lapangan dapat dilihat pada Gambar 5. 127 52' 127 56' 128 00' 128 4' 128 8' 128 12' 2 52' KU 2 56' MALUKU BUANOUTARA MURNATEN NIWELEHU KAWA 2 52' NIKU 2 56' P.BURU P. P.SERAM P. AMBON P. AMBON MALUKU 3 00' 3 4' KAIBOBU P.Marsegu ETI Kotania PIRU SERAMBARAT 127 52' WAESALA 127 56' 128 00' 128 4' 128 8' 128 12' MO LU NENIARI 3 4' ETI 3 8' TENGAH 3 8' KAIBOBU Y Wael 3 00' N W E S Sungai LokasiPenelitian 10 0 10 20 Kilometers Gambar 5. Peta lokasi penelitian Analisis laboratorium dilaksanakan di beberapa laboratoriu Gambar 5. Peta lokasi penelitian.
Ekstraksi dan analisis karaginan dilaksanakan di beberapa laboratorium. Ekstraksi karaginan dilakukan di Laboratorium Karakteristik dan Bahan Baku Hasil Perairan dan Laboratorium Biokimia Hasil Perairan Program Studi THP IPB. Pengeringan dan penepungan karaginan dilakukan di Pilot Plan Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB. Analisis karaginan dilakukan di Laboratorium Pengolahan dan Laboratorium Biokimia Pangan dan Gizi Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan IPB yang mencakup analisis kekuatan gel, viskositas, titik jendal, titik leleh, derajat putih, kadar abu tidak larut asam dan kadar sulfat. Laboratorium Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi IPB untuk analisis kadar air dan kadar abu, dan Laboratorium Teknologi dan Manajemen Lingkungan Program Studi Teknologi Industri IPB untuk analisis logam berat Pb, Cu, dan Zn. 3.2 Bahan dan Alat Bahan utama yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah rumput laut jenis cottonii. Bahan-bahan yang digunakan untuk budidaya rumput laut adalah pelampung bola dari bahan sintetis PVC/poly vinyl chloride (pelampung utama), botol akua (pelampung tali ris), jangkar, tali nilon (PE) berdiameter 7 mm (tali utama), 4 mm (tali ris), dan 2 mm (tali pengikat). Bahan-bahan kimia yang digunakan selama proses ekstraksi karaginan adalah KOH, isopropil alkohol (IPA) dan akuades. Bahan-bahan kimia yang digunakan untuk analisis parameter mutu karaginan adalah asam klorida (HCl), kalium klorida (KCl), barium klorida (BaCl 2 ), dan barium sulfat (BaSO 4 ). Alat-alat yang digunakan untuk proses ekstraksi karaginan adalah blender, pirek, timbangan analitik, kompor listrik, dan drum dryer. Alat yang digunakan untuk analisis mutu karaginan adalah cawan porselin, desikator, labu erlenmeyer, gelas piala, oven (merk WTB Binder), tanur (merk Furnace 47900), termometer, Rheoner RE-3305, viscosimeter Brookfield (merk LV), dan Whiteness meter model C-100. Alat-alat yang digunakan untuk penelitian lapangan adalah termometer, secchidisc, hand refractometer (S/MILL-E, merk ATAGO) dan current meter ( FL 03, merk FLOWATC).
3.3 Tahap Penelitian Penelitian ini terdiri dari 2 tahap, yaitu tahap pertama adalah budidaya rumput laut, dan tahap kedua adalah ekstraksi dan analisis karakteristik fisiko-kimia karaginan dari rumput laut hasil budidaya. 3.3.1 Budidaya Eucheuma cottonii 3.3.1.1 Metode budidaya Metode budidaya rumput laut yang digunakan berdasarkan kebiasaan dan pengalaman penduduk di Kabupaten Seram bagian barat, yaitu dengan sistem longline (tali permukaan). Metode budidaya sebagai berikut : (1) Penentuan lokasi budidaya. (2) Di lokasi terpilih dipasang tali utama yang disambungkan dengan pemberat berupa karung berisi pasir dan batu. Masing-masing sudut tali diberi pelampung tanda. (3) Diantara tali utama dipasang tali ris yang berjumlah 6 buah dengan panjang masing-masing 25 m (Gambar 6). Pelampung yang digunakan pada tali ris berupa botol aqua. (4) Bibit rumput laut diikat pada tali ris dengan tali nilon yang telah disimpul dengan jarak antara simpul 20 cm. Setiap tali ris dipasang 120 rumpun, masing-masing perlakuan 20 rumpun (dipasang secara acak) sehingga total rumpun adalah 720. Setiap tali ris terdiri dari 6 kombinasi perlakuan, yaitu bagian thalus ujung dengan berat bibit 50, 100, 150 g, dan bagian thalus pangkal dengan berat bibit yang sama, yang akan dipanen pada umur 40, 45, 50 dan 55 hari. (5) Setelah semua bibit rumput laut diikat pada tali ris, tali ris diikat pada tali utama dengan jarak antara tali ris 1 m. Setiap perlakuan diberi tanda dengan tali rafia untuk memudahkan pemantauan. Desain longline untuk budidaya cottonii dapat dilihat pada Gambar 6.
1 m Pemberat Tali pemberat Pelampung Tali ris Tali utama 25 m Tali ris Bibit rumput laut Pelampung utama 8 m Gambar 6. Desain longline untuk budidaya Eucheuma cottonii. 3.3.1.2 Teknik pengamatan Setiap minggu kondisi tanaman dipantau, dibersihkan dari sampah dan biota pengganggu lainnya. Rumpun rumput laut yang hilang diganti dengan tanaman yang lain dari perlakuan yang sama. Parameter fisik dan kimia perairan diukur yaitu suhu permukaan air laut mengunakan termometer, kecepatan arus menggunakan current meter, salinitas menggunakan hand refractometer, ph
menggunakan kertas lakmus, kecerahan menggunakan secchidisc dan kedalaman perairan menggunakan tali dan meteran. Pengukuran dilakukan sebanyak 10 kali, yaitu pada hari ke 0, 7, 14, 21, 27, 35, 40, 45, 50, dan 55, masing-masing diambil 3 titik sampel, yang dilakukan sicara langsung di lokasi penelitian (in situ). Rumput laut dipanen sesuai dengan perlakuan umur panen, dan ditimbang untuk mengetahui bobot basahnya. Setelah dipanen rumput laut dicuci dengan menggunakan air laut, untuk menghilangkan kotoran yang menempel pada rumput laut. Rumput laut kemudian dimasukkan ke dalam karung plastik untuk selanjutnya dibawa ke tempat penjemuran. Rumput laut dijemur di atas para-para selama 4 hari. Selama proses penjemuran berlangsung, rumput laut tetap dijaga terhindar dari air hujan. 3.3.2 Ekstraksi karaginan Pada penelitian tahap ini dilakukan ekstraksi karaginan dengan menggunakan rumput laut perlakuan bagian thalus ujung (A1) dan pangkal (A2), berat bibit 50 g (B1), 100 g (B2) dan 150 g (B3), dan umur panen 40 hari, (C1), 45 hari (C2), 50 hari (C3) dan 55 hari (C4). Karaginan hasil ekstraksi kemudian dianalisis parameter rendemen, kekuatan gel, viskositas, kadar air dan kadar abu. Penentuan karaginan terbaik dipilih berdasarkan kelima parameter tersebut yang sesuai dengan standar mutu karaginan. Proses ekstraksi karaginan menggunakan metode Yunizal et al. (2000), yang telah dimodifikasi. Rumput laut kering sebanyak 100 g dicuci dengan menggunakan air sampai semua kotoran yang menempel hilang. Rumput laut kemudian direndam dengan air selama 24 jam. Rumput laut diblender hingga berukuran kecil sehingga mempermudah proses ekstraksi. Ekstraksi dilakukan dengan perebusan menggunakan air dan KOH 0,5% pada suhu 90-95 o C dengan perbandingan rumput laut kering dengan air 1:30 selama 2 jam. Proses pemisahan selulosa dilakukan dengan penyaringan menggunakan nylon mesh, yang dilakukan sebanyak 2 kali (ukuran 150 dan 300 mesh). Filtrat yang diperoleh diendapkan menggunakan isopropil alkohol dengan perbandingan 1:1,5, kemudian endapan dikeringkan menggunakan drum dryer selama 30 menit pada suhu 50 o C. Karaginan kering kemudian dibuat tepung karaginan. Diagram alir proses pembuatan tepung karaginan dapat dilihat pada Gambar 7.
Rumput laut kering, perlakuan bagian thalus (ujung, pangkal), berat bibit (50, 100, 150 g), dan umur panen (40, 45, 50, 55 hari) Pencucian Perendaman dengan air Ekstraksi Larutan KOH 0,5%, selama 2 jam pada suhu 90-95 o C Penyaringan (2 kali, dengan nilon 150 dan 300 mesh) Filtrat Pengendapan (dengan IPA / isopropil alkohol) Pengeringan Tepung karaginan Gambar 7. Proses pembuatan tepung karaginan (Yunizal et al. 2000 yang telah dimodifikasi). 3.4 Laju Pertumbuhan Harian Eucheuma cottonii Suatu kegiatan budidaya rumput laut Eucheuma cottonii dikatakan baik jika laju pertumbuhan rata-rata harian minimal lebih dari 3% (Direktorat Jenderal Perikanan Budidaya 2005). Untuk mengetahui persentase laju pertumbuhan harian dapat menggunakan rumus sebagai berikut:
Wt 1/t G = -1 x 100% Wo Keterangan: G = Laju pertumbuhan harian (%) Wt = Rata-rata bobot akhir (g) Wo = Rata-rata bobot awal (g) t = Waktu budidaya (hari) 3.5 Analisis Fisiko-Kimia Rumput laut kering hasil budidaya sebelum diekstraksi menjadi tepung karaginan, terlebih dulu dianalisis kandungan kadar air, kadar abu dan kadar abu tidak larut asam. Tepung karaginan yang dihasilkan dari masing-masing perlakuan kemudian dianalisis rendemen, kekuatan gel, viskositas, titik jendal, titik leleh, derajat putih, kadar air, kadar abu, kadar abu tidak larut asam, kadar sulfat, dan logam berat. (1) Rendemen (FMC Corp. 1977) Rendemen karaginan sebagai hasil ekstraksi dihitung berdasarkan rasio antara berat karaginan yang dihasilkan dengan berat rumput laut kering yang digunakan pada masing-masing perlakuan. Berat karaginan kering (g) Rendemen (%) = x 100% Berat rumput laut kering (g) (2) Kekuatan gel (Faridah et al. 2006) Larutan karaginan 1,6% dan KCl 0,16% dipanaskan dalam air mendidih dengan pengadukan secara teratur sampai suhu 80 o C. Volume larutan dibuat sekitar 50 ml. Larutan panas dimasukkan ke dalam cetakan berdiameter kira-kira 4 cm dan dibiarkan pada suhu 10 o C selama 2 jam. Gel dalam cetakan dimasukkan kedalam alat ukur (Rheoner RE-3305), sehingga plunger yang akan bersentuhan dengan gel berada ditengahnya. tekan tombol start untuk memulai pengukuran. Probe yang sesuai dipasang lalu Evaluasi hasil pengukuran dilakukan dengan membaca grafik yang dihasilkan. Gaya tekan maksimal (gel force) dapat dibaca pada recorder.
(3) Viskositas (FMC Corp. 1977) Viskositas adalah tahanan dari suatu cairan untuk mengalir. Satuan dari viskositas adalah poise (1 poise = 100 cp). Makin tinggi viskositas menandakan makin besarnya tahanan cairan yang bersangkutan. Larutan karaginan dengan konsentrasi 1,5% dipanaskan dalam bak air mendidih sambil diaduk secara teratur sampai suhu mencapai 75 o C. Viskositas diukur dengan viscometer brookfield. Larutan panas diatur sampai tepat, viskosimeter dihidupkan dan suhu larutan diukur. Ketika suhu larutan mencapai 75 o C dan nilai viskositas diketahui dengan pembacaan viskosimeter pada skala 1 sampai 100. Pembacaan dilakukan setelah 1 menit putaran penuh untuk spindel no 1. (4) Titik jendal dan titik leleh (Suryaningrum dan Utomo 2002) Larutan karaginan dengan konsentrasi 6,67% (b/b) disiapkan dengan akuades dalam gelas ukur volume 15 ml. Suhu sampel diturunkan secara perlahan-lahan dengan cara menempatkan pada wadah yang telah diberi pecahan es. Titik jendal diukur pada saat larutan karaginan mulai membentuk gel dengan menggunakan termometer digital hanna. Larutan karaginan dengan konsentrasi 6,67% (b/b) disiapkan dengan akuades. Sampel diinkubasi pada suhu 10 o C selama ± 2 jam. Pengukuran titik leleh dilakukan dengan cara memanaskan gel karaginan dalam waterbath. Diatas gel karaginan tersebut diletakkan gotri dan ketika gotri jatuh ke dasar gel karaginan maka suhu tersebut dinyatakan sebagai titik leleh karaginan. (5) Derajat putih (Faridah et al. 2006) Alat yang digunakan adalah Kett Digital Whiteness meter model C-100. Alat ini untuk mengukur tingkat warna putih dari sampel. Prinsipnya melalui pengukuran indeks refleksi dari permukaan sampel dengan sensor fotodioda. Semakin putih sampel maka cahaya yang dipantulkan semakin banyak. Alat ini dikalibrasi dengan standar derajat putih yang diperoleh dari asap pembakaran pita MgO. Sampel karaginan dimasukkan dalam wadah tertentu. Wadah sampel dimasukkan ke tempat pengukuran, sehingga alat menyala. LED akan menampilkan nilai derajat putih dan nomor urutan pengukuran. BaSO 4 digunakan
sebagai pembanding dengan nilai derajat putih 110%. Nilai derajat putih dihitung dengan dengan rumus: Nilai derajat putih Derajat putih (%) = x 100% 110 (6) Kadar air (AOAC 1995) Penentuan kadar air didasarkan pada perbedaan berat contoh sebelum dan sesudah dikeringkan. Cawan porselin yang digunakan, dikeringkan terlebih dahulu kira-kira 1 jam pada suhu 105 o C, lalu didinginkan dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang hingga beratnya tetap (A). Contoh ditimbang kira-kira 2 g (B) dalam cawan tersebut, kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 100-105 o C selama 5 jam atau beratnya tetap. Cawan yang berisi contoh didinginkan di dalam desikator selama 30 menit lalu ditimbang hingga beratnya tetap (C). Kadar air dihitung dengan rumus: (A+B) C Kadar air (%) = x 100% (B) (7) Kadar abu (AOAC 1995) Contoh ditimbang sebanyak 2-3 g dalam cawan kering yang diketahui beratnya. Kemudian dipijarkan dalam tanur bersuhu 600 o C sampai diperoleh abu yang berwarna keputih-putihan. Cawan dan abu dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang beratnya setelah dingin. Cawan dan abu dimasukkan kembali ke dalam oven dengan waktu 30 menit kemudian didinginkan dalam desikator. Setelah dingin cawan ditimbang kembali. Kadar abu dihitung dengan rumus: Berat abu (g) Kadar abu (%) = x 100% Berat sampel (g) (8) Kadar abu tidak larut asam (FMC Corp. 1977) Karaginan yang telah diabukan dididihkan dengan 25 ml HCl 10% selama 5 menit. Bahan-bahan yang tidak terlarut disaring menggunakan kertas saring tak berabu, lalu didinginkan dalam desikator untuk selanjutnya ditimbang. Kadar abu tidak larut asam dihitung dengan rumus: Berat abu (g) Kadar abu tidak larut asam (%) = x 100% Berat sampel (g)
(9) Kadar sulfat (FMC Corp. 1977) Prinsip yang digunakan adalah gugus sulfat dihidrolisis, diendapakan sebagai BaSO 4. yang telah ditimbang dan Contoh ditimbang sebanyak 1 g dan dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer yang ditambahkan 50 ml HCl 0,2 N kemudian direfluks selama 6 jam sampai larutan menjadi jernih. Larutan ini dipindahkan ke dalam gelas piala dan dipanaskan sampai mendidih. Selanjutnya ditambahkan 10 ml larutan BaCl 2 di atas penangas air selama 2 jam. Endapan yang terbentuk disaring dengan kertas saring tak berabu dan dicuci dengan akuades mendidih hingga bebas klorida. Kertas saring dikeringkan ke dalam oven pengering, kemudian diabukan pada suhu 1000 o C sampai diperoleh abu berwarna putih. Perhitungan kadar sulfat adalah sebagai berikut: Abu didinginkan dalam desikator kemudian ditimbang. P x 0,4116 Kadar sulfat (%) = x 100% Berat sampel (g) Keterangan: 0,4116 = massa atom relatif SO 4 dibagi dengan massa atom relatif BaSO 4 P = berat endapan BaSO 4 (g) (10) Logam berat (Apriyantono et al. 1989) Prinsip yang digunakan adalah penghilangan bahan-bahan organik dengan pengabuan kering, residu dilarutkan dalam asam encer. Larutan disebarkan dalam nyala api yang ada di dalam alat AAS sehingga absorbsi atau emisi logam dapat dianalisis dan diukur pada panjang gelombang. Jenis logam berat yang dianalisis adalah Pb, Zn, Cu, menggunakan Spektrofotometer Absorbsi Atom (AAS). Prosedurnya: sebanyak 5-6 ml HCl 6 N ditambahkan ke dalam cawan berisi abu, kemudian dipanaskan di atas hot plate (pemanas) dengan pemanasan rendah sampai kering. Setelah itu ditambahkan 15 ml HCl 3 N, kemudian cawan dipanaskan di atas pemanas sampai mendidih. Setelah didinginkan dan disaring, filtrat dimasukkan ke dalam labu takar yang sesuai. Diusahakan padatan tertinggal sebanyak mungkin dalam cawan, dan diencerkan dengan air sampai tanda tera. Blanko disiapkan menggunakan pereaksi yang sama. Alat AAS disiapkan, kemudian diukur larutan standar logam, blanko dan larutan sampel. Selama penetapan sampel, dilakukan pemeriksaan apakah nilai
standar tetap konstan. Kemudian dibuat kurva standar untuk masing-masing logam (nilai absorbsi/emisi vs konsentrasi logam dalam μg/ml). 3.6 Rancangan Percobaan dan Analisis Data Penelitian ini terdiri dari dua tahap. Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian tahap pertama adalah Rancangan Acak Kelompok Faktorial dengan 3 faktor utama, yaitu bagian thalus dengan 2 taraf (sebagai kelompok), berat bibit dengan 3 taraf, dan umur panen dengan 4 taraf. Setiap perlakuan diulang sebanyak 3 (tiga) kali dengan jumlah satuan percobaan yang diamati adalah 2x3x4x3 = 72 unit. - Faktor bagian thalus (A) A1 = ujung thalus A2 = pangkal thalus - Faktor berat bibit (B) B1 = 50 g B2 = 100 g B3 = 150 g - Faktor umur panen (C) C1 = 40 hari C2 = 45 hari C3 = 50 hari C4 = 55 hari Penelitian tahap kedua menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan satu faktor utama yaitu umur panen dengan 4 taraf. Setiap perlakuan diulang sebanyak 3 (tiga) kali dengan jumlah satuan percobaan yang diamati adalah 3x4 = 12 unit. - Faktor umur panen (A) A1 = umur panen 40 hari A2 = umur panen 45 hari A3 = umur panen 50 hari A4 = umur panen 45 hari
Data hasil pengamatan diolah dengan analisis ragam dan dilanjutkan dengan uji beda jarak berganda Duncan (Steel dan Torrie 1993). Data diolah dengan program SPSS 15 pada tingkat kepercayaan 95%. Model rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Y ijk = µ + B i + C j + BC ij + K k + ε ijk Dimana: Y ijk = Nilai pengamatan pada faktor berat bibit taraf ke-i, faktor umur panen taraf ke-j, dan kelompok bagian thalus taraf ke-k µ = Nilai tengah umum B i = Pengaruh berat bibit taraf ke-i C j = Pengaruh umur panen taraf ke-j BC ij = Pengaruh interaksi berat bibit taraf ke-i dengan umur panen taraf ke-j K k = Pengaruh kelompok bagian thalus taraf ke-k ε ijk = Pengaruh acak/galat percobaan i = 1,2,3 (berat bibit 50, 100, 150 g) j = 1,2,3,4 (umur panen 40, 45, 50, 55 hari) k = 1,2 (bagian thalus ujung dan bagian thalus pangkal) 2. Y i j = µ + A i + ε ij Dimana: Y ij = Nilai pengamatan pada faktor umur panen taraf ke-i µ = Nilai tengah umum A i = Pengaruh umur panen taraf ke-i ε ij = Pengaruh acak/galat percobaan i = 1,2,3,4 (40, 45, 50, 55 hari)