sumber:www.oseanografi.lipi.go.id Oseana, Volume XXX, Nomor 1, 2005: 9-14 ISSN 0216-1877 BEBERAPA CATATAN TENTANG ALGINAT Oleh Abdullah Rasyid 1) ABSTRACT SOME NOTES ON ALGINATE. Alginates are used in a wide range of applications, particularly in the food, industrial, and pharmaceuticals fields. The ability of alginates to form gels by reaction with calcium salts is one of important properties. Alginates are composed of three structural elements: the homopolysaccharides?1,4-L-guluronan and ?-1,4-D-mannuronan, and a heteropolysaccharide consisting of alternating 1,4-linked ? -L-guluronic and?-D-manuronic acid residues. Alginate gels are obtained by using three principal methods, namely diffusion setting, internal setting and setting by cooling. Commercial alginates may very viscosity value, molecular weight, calcium content, particle form, particle size distribution and mannuronic to guluronic acid ratio. komponen utama penyusun dinding sel. Alginat yang ditemukan dalam dinding sel algae coklat tersebut terdiri atas garam-garam kalsium, magnesium, natrium dan kalium alginat (KIRK & OTHMER, 1994). Tulisan ini akan membahas beberapa aspek tentang alginat, yaitu : struktur alginat, pembentukan gel alginat, komposisi monomermonomer penyusun alginat dan industri alginat. Selain itu, dalam tulisan ini akan diberikan beberapa contoh pemanfaatan alginat yang sering kita temukan dalam kehidupan seharihari. PENDAHULUAN Makroalgae tercatat sebagai salah satu biota laut yang memiliki tingkat keanekaragaman yang cukup tinggi dibanding biota laut lainnya. Berbagai penelitian telah dilakukan untuk menghasilkan produk-produk yang dapat digunakan untuk meningkatkan kesejahteraan hidup manusia. Salah satu diantaranya adalah dengan cara melakukan isolasi makroalgae. Produk dari makroalgae tersebut antara lain berupa polisakarida. Salah satu jenis polisakarida yang memiliki nilai ekonomis penting adalah "alginat". Alginat merupakan suatu kopolimer linear yang terdiri dari dua unit monomerik, yaitu asam D-mannuronat dan asam L-guluronat. Alginat terdapat dalam semua jenis algae coklat STRUKTUR ALGINAT Pada awalnya Stanford sebagai orang pertama yang berhasil mengisolasi alginat berpendapat bahwa alginat merupakan suatu (Phaeophyta) yang merupakan salah satu 1) Bidang Sumberdaya Laut, Pusat Penelitian Oseanografi-LIPI, Jakarta Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 9 sumber:www.oseanografi.lipi.go.id molekul yang mengandung unsur nitrogen dengan rumus molekul C76H76O22(NH2)2. Tetapi dari metode isolasi yang telah dikembangkan menunjukkan bahwa tidak ditemukan adanya nitrogen dalam struktur molekul alginat (Gambar 1). Namun demikian saat ini alginat dianggap sebagai suatu poliuronida yang terdiri dari asam D-mannuronat dan L-guluronat dengan adanya kemungkinan ikatan lain di dalamnya alginat adalah (C6H10O7)n dimana n adalah bilangan yang berkisar antara 80 dan 83. Bobot molekul alginat bervariasi, tergantung pada jenis alginat, sumber bahan baku yang digunakan dan cara penyiapan bahan baku. Menurut COOK et al. dan SMIDSROD et al. (dalam CHAPMAN & CHAPMAN, 1980), bobot molekul alginat berkisar antara 350.000-1.500.000. Sedangkan menurut FURIA (1972), alginat yang diperdagangkan mempunyai berat ekivalen antara 194 - 215. Alginat yang diperdagangkan mempunyai bobot molekul antara 22.000200.000 dengan tingkat polimerisasi antara 180-930. (FURIA, 1972). Menurut MARSH et al., LUNDE et al., HIRST & SPEKMAN (dalam CHAPMAN & CHAPMAN, 1980), rumus molekul alginat adalah (C 6 H 8 O 6 )n. Pendapat lainnya dikemukakan oleh DILLON (dalam CHAPMAN & CHAPMAN, 1980) menyatakan bahwa rumus Bentuk konfigurasi asam D-guluronat-asam L-mannuronat Gambar 1. Struktur alginat Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 10 sumber:www.oseanografi.lipi.go.id alginat, kalium alginat, amonium alginat, campuran kalsium-amonium alginat, campuran kalsium-natrium alginat yang merupakan garam-garam dari asam alginat dan propilen glikol alginat. Alginat yang larut dalam air ini diproduksi dalam berbagai bentuk partikel (butiran atau serabut), bobot molekul, kadar kalsium, ukuran partikel dan rasio asam mannuronat terhadap asam guluronat (KIRK & OTHMER 1994). Menurut KIRK & OTHMER (1994) pembentukan gel alginat dapat dilakukan dengan menggunakan tiga macam metode, yaitu metode difusi, metode internal dan metode pendinginan. PEMBENTUKAN GEL ALGINAT Salah satu sifat terpenting dalam pemanfaatan natrium alginat, kalium alginat maupun magnesium alginat adalah kemampuannya untuk membentuk gel yang bereaksi dengan ion-ion kalsium. Sumbersumber kalsium biasanya berupa kalsium karbonat, kalsium sulfat, kalsium klorida, kalsium fosfat dan kalsium tartrat. Selain memiliki kemampuan membentuk gel, alginat juga digunakan sebagai pengental (pengikat air), pengemulsi, penstabil dan bahan pembentukan filmstrip, seperti terlihat pada Tabel 1 (KIRK & OTHMER, 1994). Sifat spesifik tersebut di atas ditentukan oleh prosentase dari setiap unitunit monomer penyusunnya. Misalnya, alginat dengan prosentase poli (asam guluronat) lebih tinggi akan membentuk gel yang kaku dan lebih rapuh. Alginat dengan prosentase poli (asam mannuronat) lebih tinggi akan membentuk gel yang elastis. Bentuk gel alginat yang berbedabeda tersebut dibuat dari bahan baku yang berbeda pula (HUI, 1992). Alginat yang biasa digunakan untuk kebutuhan industri (misalnya industri makanan, farmasi, kosmetik, tekstil, cat dan beberapa industri lainnya) meliputi natrium Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 1. Metode difusi Metode difusi merupakan teknik yang paling sederhana dari ketiga metode tersebut di atas dimana pembentukan gel dilakukan oleh ion-ion kalsium melalui proses difusi ke dalam larutan alginat. Oleh karena proses difusi tersebut berlangsung lambat, maka cara seperti ini hanya efektif digunakan untuk membentuk lapisan gel yang tipis pada permukaan produk (misalnya produk makanan). 2. Metode internal Pada dasarnya metode internal atau dikenal pula dengan istilah "bulk setting" 11 sumber:www.oseanografi.lipi.go.id dilakukan pada suhu kamar, dimana kalsium dikeluarkan dengan kondisi yang terkontrol dari dalam sistem. Metode ini digunakan pada pengolahan buah-buahan, makanan hewan piaraan dan pada makanan pencuci mulut yang disajikan dalam keadaan dingin. Senyawa kalsium yang paling umum digunakan adalah kalsium sulfat dihidrat dan dikalsium fosfat (kalsium hidrogen ortofosfat). 3. Metode pendinginan Metode ketiga yang biasa digunakan dalam pembentukan gel alginat adalah metode pendinginan dimana alginat, garam kalsium dan asam dimasukkan bersamaan ke dalam air panas. Setelah itu larutan dibentuk melalui proses pendinginan. Garam-garam kalsium yang digunakan dalam metode ini sama dengan metode internal seperti yang telah dijelaskan di atas. Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 KOMPOSISI MONOMER-MONOMER PENYUSUN ALGINAT Seperti telah dijelaskan di atas bahwa alginat tersusun dari monomer-monomer asam D-guluronat dan asam L-mannuronat. Komposisi monomer-monomer tersebut merupakan salah satu faktor yang menentukan kualitas alginat dan memegang peranan yang penting, terutama dalam pemanfaatannya. Perbedaan komposisi tersebut akan memudahkan dalam menentukan bentuk gel yang diinginkan. Komposisi monomer-monomer penyusun alginat dari beberapa jenis algae coklat dapat dilihat pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2, terlihat bahwa perbedaan komposisi monomer-monomer penyusun alginat ditentukan oleh perbedaan jenis bahan bakunya. 12 sumber:www.oseanografi.lipi.go.id tahun 1950, Kelco memperkenalkan salah satu produk dari alginat yang dikenal dengan nama Kelcosol. Kelkosol diproduksi sebagai "dessert gel" dan industri makanan lainnya. Sedangkan Kelcoloid yang merupakan derivat dari asam alginat secara luas digunakan sebagai penstabil bir, kuah salad dan produk makanan lainnya (NEUSHUL, 1987). Menurut FURIA (1972), Amerika Serikat merupakan produsen alginat terbesar di dunia dengan menggunakan bahan baku Macrocystis pyrifera yang tumbuh di pantai bagian selatan California. Daerah lainnya di Amerika Serikat yang merupakan penghasil bahan baku alginat adalah pantai Maine dan Nova Scotia. Di daerah ini terdapat Laminaria digitata, Laminaria cloustoni dan Laminaria saccharina. Inggris INDUSTRI ALGINAT Walaupun semua jenis algae coklat mengandung alginat, tetapi hanya beberapa jenis saja yang melimpah. Jenis-jenis yang bersifat komersial, terutama adalah Macricystis pyrifera, Laminaria digitata, Laminaria cloustoni, Ascophyllum nodosum dan beberapa jenis dari Fucus misalnya Fucus serratus, Fucus vesiculosus, Fucus ceranoides dan Fucus vircoides (FURIA, 1972). Di perairan pantai Indonesia juga ditemukan beberapa jenis algae coklat yang memiliki potensi sebagai bahan baku pengolahan alginat, yaitu Sargassum binderi, Sargassum duplicatum, Sargassum echinocarpum, Sargassum plagyophyllum, Sargassum polycystum, Sargassum crassifolium, Turbinaria conoides, Turbinaria decurrens, Turbinaria ornata, Hormophysa triquetra dan Padina australis (ATMADJA et al., 1996). Perbedaan sumber bahan baku akan mempengaruhi kadar alginat, misalnya Macrocystis pyrifera dilaporkan memiliki kadar alginat 14 -19%, sedangkan Laminaria digitata sekitar dan 15-40%. Selain perbedaan jenis, kadar alginat juga dipengaruhi oleh perbedaan musim dan lokasi tempat tumbuh (FURIA, 1972). Produksi perdana alginat secara komersial berhasil dilakukan oleh Thornley and Walsh Company pada tahun 1927 di San Diego. Selanjutnya pada tahun 1929, Arnold Fitger mengambil alih perusahaan tersebut dan mengganti namanya menjadi Kelco Company. Pada tahun 1935, Kelco mulai memproduksi alginat yang dapat digunakan sebagai penstabil untuk es krim. Ketika perang dunia II dimulai pada tahun 1939 di Eropa, kebutuhan akan alginat semakin meningkat untuk menggantikan gelatin yang biasa digunakan sebagai penstabil produk-produk susu. Selain itu, Kelco juga memproduksi alginat yang dapat digunakan sebagai penstabil dan pengental lateks. Pada Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 merupakan produsen alginat nomor dua terbesar di dunia dengan produksi lebih dari seperempat produksi dunia. Bahan baku utamanya adalah Laminaria cloustoni dan Ascophyllum nodosum. Negara lainnya yang merupakan produsen alginat adalah Norwegia, Prancis dan Jepang. Norwegia menggunakan bahan baku Laminaria digitata,Laminaria cloustoni dan Ascophyllum nodosum. Prancis menggunakan Laminaria digitata sebagai bahan baku utama. Sedangkan Jepang menggunakan Ecklonia cava dan beberapa jenis lainnya. Pada dasarnya semua metode yang digunakan untuk memproduksi alginat berdasarkan pada metode yang dikembangkan oleh Stanford. Saat ini di Amerika Serikat, metode yang digunakan untuk memproduksi alginat merupakan paten dari Green (Green Cold Process) yang digunakan oleh Kelco Company di San Diego California. Metode LeGloahec dan Heter digunakan oleh Marine Colloids, Inc di Rockland, Maine. Sedangkan metode yang digunakan di Inggris, Norwegia, Prancis, dan Jepang semuanya merupakan pengembangan dari metode Stanford (FURIA, 1972). 13 sumber:www.oseanografi.lipi.go.id KIRK and OTHMER. 1994. Encyclopedia of chemical technology. Fourth Edition. Volume 12. John Wiley & Sons, New York. 1091 pp. DAFTAR PUSTAKA ATMADJA, W.S., A. KADI, SULISTIJO dan R. S ATARI. 1996. Pengenalan jenisjenis rumput laut Indonesia. Puslitbang Oseanologi-LIPI, Jakarta. 180 pp. NEUSHUL, P. 1987. Energy from marine riomass: The historical record. In: Seaweed cultivation for renewable resources. (K.T. BIRD & P.H. BENSON, eds.) Elsevier Science Publisher B.V., Amsterdam: 25 - 34. CHAPMAN, V.J. and D.J. CHAPMAN. 1980. Seaweed and their uses. Third edition. Chapman and Hall, New York. 334 pp. FURIA, T.E. (Editor). 1972. Handbook of food additives. 2nd edition. CRC Press Inc., USA. 653 pp. NISHIDE, E., H. ANZAL and N. UCHIDA. 1987. A comparative investigation on the water-soluble and the alkalisoluble alginates from various Japanese brown algae. Nippon Suisan Gakkaishi, 53 (7): 1215-1219. HUI, Y.H. (Editor). 1992. Encyclopedia of food science and technology. Volume 2. John Wiley & Sons, Inc., New York. 780 pp. Oseana, Volume XXX no. 1, 2005 14
