BAB II Tinjauan Pustaka

2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Biologi, Morfologi, dan Habitat Rumput Laut
Rumput laut (seaweed) merupakan alga (ganggang) multiseluler
fotosintentik yang seluruh anggota tubuhya hidup terendam di dalam air
(Campbell et al., 2000). Selain klorofil yang terdapat dalam kloroplas, rumput laut
juga memiliki pigmen lain antara lain fikosianin (biru), fikoeritrin (merah),
fikosantin (coklat), xantofil (kuning), dan karoten (keemasan) yang membantu
dalam proses fotosintesis. Secara umum, berdasarkan pigmen yang menyusun
tubuhnya rumput laut dibedakan menjadi 3 divisi, yaitu Chlorophyta (alga hijau),
Pheophyta (alga cokelat), dan Rhodophyta (alga merah).
Rumput laut mampu berkembang biak secara aseksual (vegetatif) maupun
seksual (generatif). Perkembangbiakan vegetatif dilakukan melalui fragmentasi
thallus dan pembelahan sel membentuk zoospora (spora kembar) sedangkan
perkembangbiakan secara generatif dilakukan melalui peleburan gamet secara
isogami, anisogami maupun oogami. Isogami merupakan perkembangbiakan
secara generatif pada rumput laut yang melibatkan sel kelamin jantan dan sel
kelamin betina dengan morfologi bentuk dan ukuran yang sama sehingga sulit
dibedakan. Anisogami merupakan perkembangbiakan secara generatif pada
rumput laut yang melibatkan sel kelamin jantan dan sel kelamin betina dengan
morfologi bentuk yang sama tetapi ukuranya dapat dibedakan. Sel kelamin jantan
umumnya memiliki ukuran yang lebih kecil dibandingkan sel kelamin betina.
Oogami merupakan perkembangbiakan secara generatif yang melibatkan sel
kelamin jantan berflagel yang dihasilkan oleh gametanium jantan dan sel kelamin
3
4
betina yang dihasilkan dari dua organisme berbeda. Gamet jantan disebut
spermatozoa sedangkan gamet betina disebut ovum.
Rumput laut digolongkan ke dalam Kingdom Protista karena belum
memiliki akar, batang, dan daun sejati. Seluruh tubuh rumput laut disebut thallus.
Bagian thallus yang berdiferensiasi menyerupai daun disebut blade, bagian thallus
yang berdiferensiasi menyerupai batang disebut stipe, sedangkan bagian thallus
yang berdiferensiasi menyerupai akar disebut holdfast. Blade berfungsi sebagai
tempat pertukaran gas yang dapat membantu memaksimalkan aktivitas
fotosintesis. Stipe merupakan batang utama yang berisi percabangan dari blade
sedangkan holdfast berfungsi sebagai tempat untuk melekatnya rumput laut pada
substrat.
Habitat rumput laut sering dijumpai di wilayah pesisir melekat pada
substrat koral, pasir, dan pecahan karang dengan sebaran yang luas. Rumput laut
hidup pada daerah intertidal (pasang surut) terendah hingga daerah subtidal.
Rumput laut dapat hidup sebagai organisme fitobentik, epifitik maupun
berasosiasi dengan lamun.
Rumput laut memiliki daya adaptasi yang unik karena hidup pada kondisi
lingkungan yang selalu dinamis sehingga memberikan tantangan bagi kehidupan
dengan adaptasi berupa dinding sel yang terdiri dari selulosa dan polisakarida
yang membentuk gel untuk memberikan bantalan pada thallus untuk melawan
gerakan arus dan gelombang (Champbell et al., 2000). Kandungan selulosa dan
polisakarida berbentuk gel yang tinggi ini membuat rumput laut memiliki potensi
untuk dimanfaatkan sebagai bahan bakar bioetanol (Hanna et al., 2001).
5
2.1.1
Klasifikasi Caulerpa racemosa
Caulerpa racemosa merupakan salah satu spesies rumput laut dari genus
Caulerpa sp. Caulerpa racemosa masuk ke dalam divisi Chlorophyta (alga hijau)
karena pigmen inti fotosintetik ganggang ini adalah klorofil a dan b. Ganggang ini
juga memiliki pigmen karoten dan xantofil yang membantu dalam proses
fotosintesis (Atmadja et al., 1996).
Klasifikasi rumput laut spesies Caulerpa racemosa (Gambar 1) menurut
Dawson (1946) dalam Atmadja et al. (1996) adalah sebagai berikut :
Kingdom : Protista
Divisi : Chlorophyta
Kelas : Chlorophyceae
Ordo : Caulerpales
Famili : Caulerpaceae
Genus : Caulerpa
Spesies : Caulerpa racemosa
Ramuli
Stipe
Holdfast
Gambar 1. Morfologi Caulerpa racemosa yang diambil dari Pulau Pari,
Kepulauan Seribu
6
Ciri umum rumput laut spesies Caulerpa racemosa adalah berwarna hijau
mempunyai bentuk seperti anggur. Thallus yang menyerupai daun (blade) pada
rumput laut spesies Caulerpa racemosa berdiferensiasi membentuk bulatan.
Bulatan- bulatan ini dinamakan ramuli. Diameter ramuli dapat mencapai 4 mm
serta panjang tangkai ramuli ini dapat mencapai 5 cm hingga 8 cm. Percabangan
thallus pada rumput laut spesies Caulerpa racemosa membentuk formasi tegak
lurus sejajar satu arah pada sisi thallus utama yang disebut (verticilate). Thallus
yang menyerupai batang (stipe) pada ganggang ini berkembang biak merayap
dengan akar di bawahnya menyerupai batang pada tanaman darat. Thallus yang
tumbuh merayap ini berdiameter sekitar 2,5 mm dengan panjang akar sekitar 1 cm
yang digunakan untuk melekat pada substrat (Atmadja et al., 1996).
2.1.2
Klasifikasi Sargassum crassifolium
Sargassum crassifolium merupakan salah satu spesies rumput laut dari
genus Sargassum sp. Sargassum crassifolium masuk ke dalam divisi Phaeophyta
(alga cokelat) karena pigmen inti fotosintetik ganggang ini adalah fikosantin.
Ganggang ini juga memiliki pigmen karoten, klorofil a dan c serta xantofil yang
membantu dalam proses fotosintesis (Atmadja et al., 1996).
Klasifikasi rumput laut spesies Sargassum crassifolium (Gambar 2)
menurut Dawson (1946) dalam Atmadja et al. (1996) adalah sebagai berikut :
Kingdom : Protista
Divisi : Phaeophyta
Kelas : Paheophyceae
Ordo : Fucales
Famili : Sargassaceae
7
Genus : Sargassum
Spesies : Sargassum crassifolium
Blade
Stipe
Reseptakel
Gambar 2. Morfologi Sargassum crassifolium yang diambil dari Pulau Pari,
Kepulauan Seribu
Ciri umum dari rumput laut spesies Sargassum crassifolium adalah
berwarna coklat karena dominasi pigmen fikosantin yang menutupi pigmen
klorofil sehingga ganggang ini terlihat berwarna coklat. Percabangan thallus pada
Sargassum crassifolium membentuk formasi dua-dua tidak beraturan yang
berlawanan pada sisi sepanjang thallus utama yang disebut (pinnate alternate).
Thallus yang menyerupai daun (blade) tumbuh melebar dan bergerigi dengan
permukaan yang licin. Daun pada ganggang ini berbentuk oval dengan ukuran
panjang sekitar 40 mm dan lebar 10 mm. Sargassum crassifolium mempunyai
thallus berbentuk pipih dengan percabangan rimbun dan berselang-seling
menyerupai tanaman darat. Pada bagian pinggir daun yang bergerigi mempunyai
gelembung yang disebut vesikel. Gelembung udara ini berfungsi mempertahankan
daun agar tetap di permukaan air. Ukuran diameter gelembung udara sekitar 15
mm dengan bentuk pipih dan bersayap (Atmadja et al., 1996).
8
2.1.3
Klasifikasi Gracilaria salicornia
Gracilaria salicornia merupakan salah satu spesies rumput laut dari genus
Gracilaria sp. Gracilaria salicornia masuk ke dalam divisi Rhodophyta (alga
merah) karena pigmen inti fotosisntetik ganggang ini adalah fikoeritrin. Ganggang
ini juga memiliki pigmen fikosianin, karoten, klorofil a dan b serta xantofil yang
membantu dalam proses fotosintesis (Atmadja et al., 1996).
Klasifikasi rumput laut spesies Gracilaria salicornia (Gambar 3) menurut
Dawson (1946) dalam Soegiarto et al. (1978) adalah sebagai berikut :
Kingdom : Protista
Divisi : Rhodophyta
Kelas : Rhodophyceae
Ordo : Gigartinales
Famili : Gracilariaceae
Genus : Gracilaria
Spesies : Gracilaria salicornia
Blade
Stipe
Gambar 3. Morfologi Gracilaria salicornia yang diambil dari Pulau Pari,
Kepulauan Seribu
9
Ciri umum dari rumput laut spesies Gracilaria salicornia adalah berwarna
hijau mempunyai thallus yang licin berbentuk silindris, rimbun dan berbukubuku. Panjang tiap ruas buku pada thallus sekitar 1 cm. Umumnya pada alga
merah pigmen warna tubuhnya adalah fikoeritin sehingga terbentuk warna merah,
namun pada rumput laut spesies Gacilaria salicornia pigmen klorofil menutupi
pigmen fikoeritin sehingga terlihat berwarna hijau karena lokasi hidup ganggang
ini di perairan dangkal. Percabangan thallus pada rumput laut spesies Gracilaria
salicornia membentuk formasi dua-dua beraturan sejajar pada sisi sepanjang
thallus utama yang disebut (pinnate distichous). Thallus pada rumput laut spesies
Gracilaria salicornia bersifat cartilaginous yaitu bersifat rapuh dan mudah patah
saat terhempas gelombang (Atmadja et al., 1996).
2.2
Komposisi Kimia Rumput Laut
Komposisi kimia pada rumput laut umumnya dalam bentuk air, abu,
protein, lemak, karbohidrat, dan serat kasar. Rumput laut juga mengandung
vitamin dan mineral. Vitamin yang terkandung dalam rumput laut adalah vitamin
A, B1, B2, B6, B12, dan vitamin C sedangkan mineral dalam rumput laut berupa
kalium, kalsium, fosfat, natrium, besi, dan iodium (Anggadiredja, 1993).
Komposisi kimia pada rumput laut ini bervariasi berdasarkan jenis spesies dan
kondisi lingkungan. Jenis spesies dan kondisi lingkungan mempengaruhi aktivitas
fotosintesis, sehingga mempengaruhi kadar senyawa kimia yang dibentuk dalam
tubuh rumput laut.
10
2.2.1 Air
Air merupakan komponen yang sangat penting bagi kehidupan mahluk
hidup. Air berperan sebagai pembawa zat makanan dan sisa metabolisme pada
mahluk hidup. Air merupakan komponen yang dapat mempengaruhi kenampakan
tekstur serta cita rasa dalam suatu bahan. Kadar air pada rumput laut umumnya
berkisar 15-20% (bk) (SNI, 2008 dalam DKP, 2009).
2.2.2
Abu
Abu erat hubungannya dengan mineral yang terkandung dalam suatu
bahan karena mengandung mineral dan nutrisi yang diperlukan oleh tubuh dalam
jumlah yang sedikit. Mineral berfungsi untuk zat pengatur dan pembangun. Kadar
abu dalam rumput laut umumnya tidak lebih dari 45% (bk) (Food and Nutrition
Board (US), 1981 dalam Ruperez, 2002). Fleury dan Lahaye (1991)
menambahkan rumput laut mengandung kadar abu berkisar 8% hingga 40% (bk).
2.2.3
.
Protein
Protein dibentuk dari dua atau lebih asam amino yang diikat oleh ikatan
peptida (Fessenden dan Fessenden, 1999). Asam amino merupakan senyawa yang
terdiri dari gugus karboksilat dan gugus amina, sedangkan ikatan peptida
merupakan ikatan amina antara gugus alfa-amino dari satu asam amino dan gugus
karboksil dari asam amino lainnya. Asam amino bersifat amfoter karena
mengandung gugus amina yang bersifat basa dan gugus karboksilat yang bersifat
asam dalam molekul yang sama. Protein berfungsi sebagai bahan bakar apabila
keperluan energi dalam tubuh organisme tidak dapat dipenuhi oleh karbohidrat
dan lemak serta mengganti jaringan yang rusak dalam tubuh mahluk hidup
(Winarno, 2008). Kadar protein rumput laut dipengaruhi oleh jumlah kandungan
11
asam amino yang terdapat di dalam tubuhnya (Ratana dan Chirapart, 2006). Kadar
protein pada rumput laut umumnya berkisar 6,38-14,02% (bk) (Yulianingsih dan
Tamzil, 20007). Proses pembentukan protein alanilglisina dan ikatan peptida
disajikan pada Gambar 4 (Fessenden dan Fessenden, 1999).
…………….(1)
Gambar 4. Proses pembentukan protein alaniglisina dan ikatan peptida
2.2.4 Lemak
Lemak dibentuk dari gugus ester tiga jenis asam lemak dan satu jenis
gliserol (Fessenden dan Fessenden, 1999). Lemak merupakan senyawa organik
yang bersifat tidak larut dalam air tetapi bersifat larut dalam pelarut organik non
polar. Lemak berbeda dengan minyak. Lemak berupa padatan pada suhu kamar
karena kandungan asam lemak jenuh yang tidak mempunyai ikatan rangkap yang
sangat tinggi, sehingga titik lebur menjadi lebih tinggi, sedangkan minyak berupa
cairan pada suhu kamar karena kandungan asam lemak tak jenuh yang
mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap, sehingga titik leburnya menjadi sangat
rendah (Winarno, 2008). Kadar lemak total pada rumput laut selalu kurang dari
4% (bk). Secara umum, kadar lemak pada rumput laut tergolong rendah karena
rumput laut umumnya menyimpan cadangan makanannya dalam bentuk
karbohidrat (Wong dan Cheung 2000).
12
Proses penguraian lemak tristearin disajikan pada Gambar 5 (Fessenden dan
Fessenden, 1999).
……….(2)
Gambar 5. Proses penguraian lemak tristearin
2.2.5
Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa yang tersusun dari molekul karbon (C),
hidrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus empiris CH2O (Fessenden dan
Fessenden, 1999). Karbohidrat dapat berupa polihidroksil aldehid maupun
polihidroksil keton. Pada organisme yang mempunyai klorofil karbohidrat
dibentuk dari reaksi karbon dioksida (CO2) dan air (H2O) dengan bantuan cahaya
matahari. Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi mahluk hidup.
Karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya pemecahan protein yang
berlebihan, kehilangan mineral dan membantu metabolisme lemak serta protein
(Winarno, 2008). Karbohidrat dapat digolongkan berdasarkan tipe ukuran
molekulnya menjadi monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.
2.2.5.1 Monosakarida
Monosakarida dapat berupa ikatan aldehid maupun ikatan keton.
Monosakarida berupa ikatan aldehid diantaranya adalah glukosa, galaktosa,
ribosa, sedangkan monosakarida berupa ikatan keton diantaranya adalah fruktosa.
13
Jenis-jenis monosakarida diantaranya adalah glukosa, fruktosa, galaktosa, dan
ribosa.
Glukosa merupakan monosakarida gugus aldehid yang paling penting dari
hasil hidrolisis yang dapat memutar bidang polarisasi ke kanan. Fruktosa
merupakan monosakarida gugus keton yang dapat memutar bidang polarisasi ke
kiri. Galaktosa merupakan senyawa karbohidrat yang terdapat dalam laktosa
terikat dengan glukosa. Ribosa merupakan senyawa karbohidrat pembentuk
kerangka polimer dari asam nukleat. Ribosa dibentuk dari dari molekul
ribupiranosa dan molekul ribufuranosa. Jenis-jenis monosakarida disajikan pada
Gambar 6 (Fessenden dan Fessenden, 1999).
alfa-Glukosa
beta-Glukosa
Galaktosa
Ribufuranosa
Fruktosa
Ribupiranosa
Gambar 6. Struktur kimia monosakarida jenis alfa-glukosa, beta-glukosa,
fruktosa, galaktosa, ribufuranosa, dan ribupiranosa
2.2.5.2 Disakarida
Disakarida merupakan senyawa karbohidrat yang tersusun dari dua satuan
monosakarida yang disatukan oleh ikatan glikosida dari 1 atom karbon (C) pada
gugus hidroksida (OH) unit monosakarida lainnya. Jenis-jenis disakarida
14
diantaranya adalah maltosa, selobiosa, laktosa, dan sukrosa. Jenis-jenis disakarida
disajikan pada Gambar 7 (Fessenden dan Fessenden, 1999).
Maltosa
Laktosa
Selubiosa
Sukrosa
Gambar 7. Struktur kimia disakarida jenis maltosa, selubiosa, laktosa, dan sukrosa
Maltosa merupakan senyawa yang dibentuk dari dua molekul
monosakarida berupa glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 alfa-glikosida.
Maltosa dapat diuraikan oleh asam maupun enzim alfa-1,4 glukan
glukanohidrolase. Selubiosa merupakan senyawa yang dibentuk dari dua molekul
monosakarida berupa glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 betaglikosida. Selubiosa dapat diuraikan oleh asam maupun dengan enzim betaglukosidase. Enzim beta-glukosidase memiliki kemampuan menguraikan ikatan
1,4 beta-glikosida namun tidak mampu menguraikan ikatan 1,4 alfa-glikosida
secara spesifik. Laktosa merupakan senyawa yang dibentuk dari dua molekul
monosakarida berupa glukosa dan galaktosa. Dalam tubuh mahluk hidup laktosa
menjadi glukosa dan galaktosa, kemudian galaktosa diubah menjadi glukosa.
Sukrosa merupakan senyawa yang dibentuk dari dua molekul monosakarida
15
berupa fruktosa dan glukosa. Sukrosa tidak termasuk dalam jenis gula pereduksi
karena pada sukrosa terdapat dua molekul yang berbeda yaitu satu molekul
glukosa yang merupakan gugus aldehid dan satu molekul fruktosa yang
merupakan gugus keton.
2.2.5.3 Oligosakarida
Oligosakarida merupakan senyawa karbohidrat yang tersusun dari dua
sampai delapan satuan monosakarida yang disatukan oleh hubungan glikosida dari
1 atom karbon (C) pada gugus hidroksida (OH) dari unit monosakarida lainnya.
Oligosakarida merupakan hasil proses dari penguraian polisakarida sebelum
menjadi monosakarida. Jenis-jenis oligosakarida diantaranya adalah rafinosa,
fruktooligosakarida, dan glukooligosakarida. Jenis-jenis oligosakarida disajikan
pada Gambar 8 (Fessenden dan Fessenden, 1999).
Rafinosa
Fruktooligosakarida Glukooligosakarida
Gambar 8. Struktur kimia oligosakarida jenis rafinosa, fruktooligosakarida, dan
glukooligosakarida
16
Rafinosa merupakan senyawa yang dibentuk dari tiga molekul
monosakarida berupa 2 molekul glukosa dan satu molekul fruktosa yang
dihubungkan dengan ikatan 1,4 alfa-glikosida. Glukooligosakarida merupakan
senyawa yang dibentuk dari tiga molekul monosakarida berupa 3 molekul glukosa
yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 alfa-glikosida. Glukooligosakarida dapat
diuraikan oleh asam maupun dengan enzim alfa-glukosidase. Fruktooligosakarida
merupakan senyawa yang dibentuk dari tiga molekul monosakarida berupa 2
molekul fruktosa dan 1 molekul glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4
beta-glikosida. Fruktooligosakarida dapat diuraikan oleh asam maupun dengan
enzim beta-fruktofuranosidase.
2.2.5.4 Polisakarida
Polisakarida merupakan senyawa karbohidrat yang tersusun lebih dari
delapan satuan monosakarida. Jenis-jenis polisakarida diantaranya adalah heparin,
selulosa, amilosa, amilopektin, dan kitin. Heparin merupakan suatu senyawa
karbohidrat yang berfungsi untuk mencegah koagulasi atau penggumpalan darah.
Selulosa merupakan polisakarida yang dibentuk dari molekul mikrofibril glukosa
sebanyak 14.000 satuan glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 betaglikosida. Penguraian sebagian selulosa menghasilkan disakarida berupa selubiosa
sedangkan penguraian sempurna selulosa menghasilkan monosakarida berupa
glukosa. Amilosa merupakan polisakarida yang terdiri dari 250 satuan molekul
glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4 alfa-glikosida. Penguraian sebagian
amilosa menghasilkan disakarida berupa maltosa sedangkan penguraian sempurna
amilosa menghasilkan monosakarida berupa glukosa. Amilopektin merupakan
polisakarida yang terdiri dari 1000 satuan glukosa yang dihubungkan dengan
17
ikatan 1,4 alfa-glikosida pada rantai utama dan dengan ikatan 1,6 alfa-glikosida
pada rantai percabangan. Kitin adalah senyawa polisakarida linear yang
mengandung N-asetil-D-glukosamin dalam bentuk terikat oleh protein dan lemak.
Hidrolisis kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-glukosa. Jenis-jenis senyawa
polisakarida disajikan pada Gambar 9 (Fessenden dan Fessenden, 1999).
Amilosa
Selulosa
Amilopektin
Kitin
Gambar 9. Struktur kimia polisakarida jenis amilosa, amilopektin, selulosa, dan
kitin
2.3
Komposisi Kimia Caulerpa sp, Sargassum sp, dan Gracilaria sp
Komposisi kimia pada rumput laut sebagian besar adalah karbohidrat.
Karbohidrat pada rumput berupa serat sehingga hanya sebagian kecil karbohidrat
yang dapat diserap oleh pencernaan manusia. Karbohidrat yang berupa gel pada
rumput laut Caulerpa sp disebut dengan kanji, karbohidrat berupa gel pada
rumput laut Sargassum sp disebut dengan alginat sedangkan karbohidrat berupa
gel pada rumput laut Gracilaria sp disebut dengan agar (Atmadja et al., 1996).
18
Komposisi kimia pada rumput laut Caulerpa sp, Sargassum sp, dan Gracilaria sp
disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi kimia (% bk) Caulerpa sp, Sargassum sp, dan Gracilaria sp
Persentase (% bk)
Komposisi Kimia
Caulerpa sp (a)
Sargassum sp (b)
Gracilaria sp (c)
Air
20
11,71
19,01
Abu
28,70
34,57
14,18
Protein
10,70
5,53
4,17
Lemak
0,30
0,74
9,54
Karbohidrat
27,20
19,06
42,59
Serat Kasar
15,50
28,59
10,51
Keterangan :
(a.) Sumber (Turangan, 2000)
(b.) Sumber (Yunizal, 2004)
(c.) Sumber (Soegiarto et al., 1978)
(bk) Berat kering
Komposisi kimia Caulerpa sp secara spesifik mengandung kadar abu
sebesar 28,70%, kadar karbohidrat sebesar 27,20%, kadar air sebesar 20%, kadar
serat kasar sebesar 15,50%, kadar protein sebesar 10,70%, dan kadar lemak
sebesar 0,30% (Turangan, 2000). Sebagian besar komposisi kimia Caulerpa sp
berupa karbohidrat sebesar 42,70% dengan 15,50% berupa serat kasar.
Komposisi kimia Sargassum sp secara spesifik mengandung kadar abu
sebesar 34,57%, kadar serat kasar sebesar 28,59%, kadar karbohidrat sebesar
19,06%, kadar air sebesar 11,71%, kadar protein sebesar 5,53%, dan kadar lemak
sebesar 0,74% (Yunizal, 2004). Sebagian besar komposisi kimia Sargassum sp
berupa abu sebesar 34,57% dan karbohidrat sebesar 47,65% dengan 28,59%
berupa serat kasar.
19
Komposisi kimia Gracilaria sp secara spesifik mengandung kadar
karbohidrat sebesar 42,59%, kadar air sebesar 19,01%, kadar abu sebesar
14,18%, kadar serat kasar sebesar 10,51%, kadar lemak sebesar 9,54%, dan kadar
protein sebesar 4,17% (Soegiarto et al., 1978). Sebagian besar komposisi kimia
Gracilaria sp berupa karbohidrat sebesar 53,10% dengan 10,51% berupa serat
kasar. Komposisi kimia menunjukkan Gracilaria sp memiliki potensi sebagai
bahan bakar bioetanol lebih tinggi dibandingkan Caulerpa sp dan Sargassum sp
karena total karbohidrat Gracilaria sp dengan persentase sebesar 53,10% lebih
tinggi dibandingkan karbohidrat Caulerpa sp dengan persentase 42,70% dan
Sargassum sp sebesar 47,65%.
2.4
Hidrolisis
Hidrolisis adalah proses penguraian polisakarida menjadi monosakarida
berupa glukosa menggunakan air (Nelson dan Cox, 1982). Reaksi hidrolisis
senyawa poliskarida menjadi senyawa monosakarida disajikan pada Gambar 10
(Nelson dan Cox, 1982).
+
(Polisakarida)
(C6H10O5)n
+
air
(Air)
H2O
…… (3)
(Glukosa)
(C6H12O6)
Gambar10. Proses hidrolisis polisakarida menjadi monosakarida
20
Secara umum, hidrolisis dibagi menjadi dua yaitu, hidrolisis secara
kimiawi menggunakan asam dan hidrolisis secara enzimatis menggunakan
enzim. Perbedaan yang mendasar antara asam dan enzim adalah dalam hal
spesifikasi. Hidrolisis enzim bersifat lebih spesifik memotong rantai 1,4 alfaglikosida dari polisakarida dalam menghasilkan gula sederhana sedangkan
hidrolisis asam bersifat acak memotong rantai 1,4 alfa-glikosida polisakarida
dalam menghasilkan gula sederhana. Umumnya hidrolisis asam sebagian besar
gula yang dihasilkan berupa gula pereduksi.
2.4.1 Hidrolisis Asam
Hidrolisis asam merupakan hidrolisis yang dilakukan secara kimiawi
dengan menggunakan katalis berupa asam. Asam yang dapat digunakan sebagai
katalis kimia dalam proses hidrolisis adalah asam sulfat (H2SO4), asam klorida
(HCl), asam oksalat, asam trikloroasetat, dan asam trifluoroasetat. Asam sulfat
(H2SO4) dan asam klorida (HCl) merupakan asam yang paling sering digunakan
dalam proses hidrolisis, namun penggunaan asam sulfat (H2SO4) lebih umum dan
menguntungkan dibandingkan asam klorida (HCl) karena pembentukan gula
pereduksi dengan asam sulfat (H2SO4) lebih tinggi dibandingkan dengan
menggunakan asam klorida (HCI) pada konsentrasi dan waktu yang sama.
Menurut Choi dan Mathews (1996) hidrolisis pati dengan asam sulfat (H2SO4)
selama 40 menit pada suhu 132 ˚C mengakibatkan 92% pati terkonversi menjadi
glukosa, sedangkan hidrolisis pati dengan asam klorida (HCI) mengakibatkan
86% pati terkonversi menjadi glukosa dengan waktu dan suhu yang sama. Pada
proses hidrolisis asam yang optimal sejumlah bahan terlebih dahulu diasamkan
sampai pH 2, kemudian dipanaskan dengan menggunakan uap dalam suatu tangki
21
bertekanan yang disebut converter hingga suhu 120 ˚C sampai 140 ˚C
(Tjokroadikoesoemo, 1986).
Tahapan hidrolisis asam polisakarida menjadi monosakarida disajikan
pada Gambar 11 (Nelson dan Cox, 1982).
……… (4)
Gambar 11. Tahapan proses hidrolisis asam polisakarida menjadi monosakarida
Awalnya proton dari katalisator asam berinteraksi cepat dengan oksigen
glikosida yang menghubungkan dua unit gula dalam polisakarida. Asam konjugasi
terbentuk diikuti dengan pemecahan yang lambat dari ikatan keton (C-O-C)
menghasilkan zat antara kation karbonium siklik. Kation karbonium mulai
mengadisi molekul air dengan cepat dengan melepaskan proton hingga pada
akhirnya terbentuk molekul glukosa.
22
Hidrolisis asam mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari
hidrolisis asam adalah tidak adanya kehilangan asam dalam proses hidrolisis,
kapasitas produksi yang besar, bahan asam yang mudah didapat dan biaya lebih
murah sedangkan kekurangan dari hidrolisis asam adalah memerlukan peralatan
yang tahan korosif, menghasilkan produk sisa yang menghambat proses
fermentasi dan menimbulkan pencemaran lingkungan. Produk sisa yang dapat
menghambat proses fermentasi berupa furfural, 5-hydroxy methyl furfural (HMF),
asam lefulenat, asam asetat, asam format, dan asam uronat.
2.4.2
Hidrolisis Enzim
Hidrolisis asam merupakan hidrolisis yang dilakukan menggunakan katalis
berupa enzim. Enzim merupakan senyawa protein kompleks yang dihasilkan oleh
sel-sel organisme dan berfungsi sebagai katalisator suatu reaksi kimia (Fessenden
dan Fessenden, 1999). Kerja enzim sangat spesifik, karena bentuk dan struktur
enzim hanya dapat mengkatalis suatu reaksi kimia dari suatu substrat. Enzim
yang biasa digunakan dalam proses hidrolisis adalah enzim selulase, amilase, dan
gluko amilase.
Pada proses hidrolisis enzim awalnya enzim mencari substrat yang cocok
untuk memutus rantai ikatan glikosida. Selulosa mulai dihidrolisis oleh enzim
dengan cara memutus ikatan 1,4 beta-glikosida secara parsial menjadi selubiosa.
Aktivitas hidrolisis dilanjutkan kembali oleh enzim dengan memutus ikatan 1,4
beta-glikosida pada selubiosa hingga akhirnya terbentuk molekul glukosa.
Hidrolisis enzim mempunyai kelebihan dan kekurangan. Kelebihan dari hidrolisis
enzim adalah cara kerja enzim lebih spesifik, tidak menghasilkan produk sisa,
dan ramah lingkungan sedangkan kekurangan dari hidrolisis enzim adalah
23
kapasitas produksi kecil, harga relatif lebih mahal serta membutuhkan waktu
hidrolisis yang cukup lama.
Tahapan hidrolisis enzim polisakarida menjadi monosakarida disajikan
pada Gambar 12 (Nelson dan Cox, 1982).
……(5)
Gambar 12. Tahapan proses hidrolisis enzim polisakarida menjadi monosakarida