II KAJIAN KEPUSTAKAAN 2.1 Timbal (Pb) Timbal atau dalam

7
II
KAJIAN KEPUSTAKAAN
2.1
Timbal (Pb)
Timbal atau dalam keseharian lebih dikenal dengan nama timah hitam,
dalam bahasa ilmiahnya dinamakan timbal dan disimbolkan dengan Pb.
Mempunyai nomor atom (NA) 82 dengan berat atom (BA) 207.2 serta memliki
titik cair 327.50C, dan titik didih 17440C (Palar, 2008). Logam timbal Pb adalah
jenis logam lunak berwarna coklat kehitaman dan mudah dimurnikan. Logam Pb
lebih tersebar luas dibanding kebanyakan logam toksik lainnya dan secara alamiah
terdapat pada batu-batuan serta lapisan kerak bumi. Dalam pertambangan, logam
ini berbentuk sulfida logam (PbS) yang sering disebut galena (Darmono, 1995).
Logam berat timbal (Pb) merupakan salah satu unsur pencemar perairan
yang bersifat toksik dan harus terus diwaspadai keberadaaannya. Penyebab utama
logam berat menjadi bahan pencemar berbahaya yaitu logam berat tidak dapat
dihancurkan (non degradable) oleh organisme hidup di lingkungan dan
terakumulasi ke lingkungan, terutama mengendap di dasar perairan membentuk
senyawa kompleks bersama bahan organik dan anorganik secara adsorbsi dan
kombinasi (Pagoray, 2001).
Timbal banyak digunakan dalam industri misalnya sebagai zat tambahan
bahan bakar, pertambangan, peleburan logam, pigmen timbal dalam cat, kabel,
gelas, baterai yang merupakan penyebab utama peningkatan kadar Pb di
lingkungan (Lu, 1995). Timbal merupakan mineral yang tergolong mikroelemen,
merupakan logam berat dan berpotensi menjadi bahan toksik. Jika terakumulatif
dalam tubuh, maka berpotensi menjadi bahan toksik pada mahluk hidup.
8
Timbal dapat masuk ke dalam tubuh mahluk hidup melalui saluran
pencernaan (gastrointestinal), saluran pernafasan (inhalasi), dan penetrasi melalui
kulit (Wardhayani, 2006). Timbal yang masuk ke dalam tubuh akan bersifat
toksik. Organ-organ tubuh yang menjadi sasaran dari keracunan timbal adalah
sistem peredaran darah, sistem saraf, sistem urinaria, sistem reproduksi, sistem
endokrin dan jantung (WHO, 1977).
Timbal menurut Underwood dan Suttle (1999), bisa dianggap sebagai
racun yang bersifat akumulatif dan akumulasinya tergantung levelnya. Batas
ambang untuk ternak unggas dalam pakannya, yaitu : batas ambang normal 1-10
ppm, batas ambang tinggi sebesar 20-200 ppm. Hal itu menunjukkan bahwa
terdapat pengaruh pada ternak jika terdapat pada jumlah di atas batas ambang.
Disisi lain, Piliang (2000) menyatakan Pb yang disuplementasikan sebanyak 10
ppm diberikan pada unggas dalam waktu panjang tidak memberikan pengaruh
buruk, sedangkan pemberian sebanyak 100 ppm akan meningkatkan kerja kadar
Pb dalam jaringan.
Di dalam tubuh hewan, logam timbal diabsorpsi oleh darah yang
kemudian akan berikatan dengan protein darah yang kemudian didistribusikan ke
seluruh jaringan tubuh. Akumulasi logam yang tertinggi biasanya dalam
detoksikasi oleh organ hati dan diekskresikan oleh organ ginjal (Darmono, 2001).
Rata-rata 10 – 30% Pb yang terinhalasi diabsorbsi melalui paru-paru, dan sekitar
5-10% dari yang tertelan diabsorbsi melalui saluran cerna (Palar, 1994). Sebanyak
30-40% Pb yang di absorbsi melalui seluran pernapasan akan masuk ke aliran
darah. Masuknya Pb ke aliran darah tergantung pada ukuran partikel daya larut,
volume pernafasan dan variasi faal antar individu (Palar, 1994).
9
Ekskresi timbal oleh tubuh sangat rendah. Ekskresi timbal melalui urin
sebanyak 75-80 %, sehingga efek timbal akan dapat berakibat toksik terhadap
ginjal (HPA, 2012). Pendapat lain mengatakan ekskresi Pb membutuhkan waktu
yang relatif lama. Telah dilaporkan bahwa waktu paruh Pb di eritrosit, ginjal, hati,
dan tubulus lebih dari 30 hari. Ekskresi terutama pada sistem urinaria (76%),
gastrointestinal (16%) sedangkan melalui rambut, kuku dan kelenjar sangat kecil
(8%) (Klaassen dkk., 1986).
Ekskresi Pb melalui saluran cerna dipengaruhi oleh saluran aktif dan pasif
kelenjar saliva, pankreas dan kelenjar lainnya di dinding usus, regenerasi sel
epitel, dan ekskresi empedu. Sedangkan proses eksresi Pb melalui ginjal adalah
melalui filtrasi glomerulus. Kadar Pb dalam urine merupakan cerminan pajanan
baru sehingga pemeriksaan Pb urine dipakai untuk pajanan okupasional
(Goldstein dan Kipen, 1994). Pada umumnya ekskresi Pb berjalan sangat lambat.
Timah hitam waktu paruh didalam darah kurang lebih 25 hari, pada jaringan lunak
40 hari sedangkan pada tulang 25 tahun. Ekskresi yang lambat ini menyebabkan
Pb mudah terakumulasi dalam tubuh, baik pada pajanan okupasional maupun non
okupasional (Nordberg, 1998).
2.2
Besi (Fe)
Zat besi (Fe) merupakan salah satu mineral mikro yang esensial bagi
tubuh, zat ini terutama diperlukan dalam hematopoiesis (pembentukan darah)
yaitu dalam sintesa haemoglobin (Moehji, 1992). Mineral mikro ialah mineral
yang diperlukan dalam jumlah sangat sedikit dan umumnya terdapat dalam
jaringan dengan konsentrasi sangat kecil, yaitu Fe, Mo, Cu, Zn, Mn, Co, I, dan Se
(McDonald dkk. 1988; Spears 1999).
10
Pada hewan, manusia, dan tanaman, Fe termasuk logam esensial yang
bersifat kurang stabil, dan secara perlahan berubah menjadi ferro (Fe II) atau ferri
(Fe III). Kandungan Fe dalam tubuh hewan bervariasi, bergantung pada status
kesehatan, nutrisi, umur, jenis kelamin, dan spesies (Dhur dkk. 1989; Graham
1991; Beard dkk. 1996). Besi dalam tubuh berasal dari tiga sumber, yaitu hasil
perusakan sel-sel darah merah (hemolisis), dari penyimpanan di dalam tubuh, dan
hasil penyerapan pada saluran pencernaan (Darmono 1995; King 2006). Dari
ketiga sumber tersebut, Fe hasil hemolisis merupakan sumber utama. Bentukbentuk senyawa yang ada ialah senyawa heme (hemoglobin, mioglobin, enzim
heme) dan poliporfirin (tranfirin, ferritin, dan hemosiderin). Sebagian besar Fe
disimpan dalam hati, limpa, dan sumsum tulang (Brock dan MainouFowler 1986;
Desousa 1989; Brown dkk., 2004).
Zat besi (Fe) dalam tubuh berperan penting dalam berbagai reaksi
biokimia, antara lain dalam memproduksi sel darah merah. Sel ini sangat
diperlukan untuk mengangkut oksigen ke seluruh jaringan tubuh. Zat besi
berperan sebagai pembawa oksigen, bukan saja oksigen pernapasan menuju
jaringan, tetapi juga dalam jaringan atau dalam sel (Brock dan MainouFowler
1986; King 2006). Zat besi bukan hanya diperlukan dalam pembentukan darah,
tetapi juga sebagai bagian dari beberapa enzim hemoprotein (Dhur dkk., 1989).
Enzim ini memegang peran penting dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel.
Unsur besi merupakan komponen utama dari hemoglobin, sehingga
kekurangan besi dalam pakan akan mempengaruhi pembentukan hemoglobin. Sel
darah merah muda (korpuskula) mengandung hemoglobin yang diproduksi dalam
sumsum tulang untuk mengganti sel darah merah yang rusak. Dari sel darah
merah yang rusak ini besi dibebaskan dan digunakan lagi dalam pembentukan sel
11
darah merah muda (Cook dkk. 1992; Puls 1994; Inoue dkk. 2002; Brown dkk.
2004).
Besi dalam tubuh unggas terdapat dalam bentuk berikatan dengan protein
diantaranya dalam bentuk senyawa heme (hemoglobin dan mioglobin), enzimenzim hemo (mitokhondria dan mikrosoma, sitokroma, katalase, peroksidase,
santhi oksidase, aldhide oksidase, dan suksinat dehidrogenase), dan senyawasenyawa non heme (tranferin, ferritin, dan enzim flavin).
Defisiensi besi pada unggas dapat menyebabkan anemia, pertumbuhan,
dan efisiensi pakan rendah. Kebutuhan besi untuk unggas dalam pakan berkisar
antara 30 – 170 mg/kg bahan pangan (Abun, 2008). Kekurangan zat besi dapat
disebabkan oleh gangguan penyerapan besi dalam saluran pencernaan. Bila
cadangan
besi
tidak
mencukupi
dan
berlangsung terus-menerus
maka
pembentukan sel darah merah berkurang dan selanjutnya menurunkan aktivitas
tubuh (Cook dkk., 1992).
2.3
Darah
Darah merupakan komponen penting yang berperan dalam proses-proses
fisiologis dalam tubuh yang mengalir melalui pembuluh darah dan sistem
kardiovaskular. Darah unggas terdiri atas plasma darah dan sel darah. Plasma
darah terdiri atas protein (albumin, globulin, dan fibrinogen), lemak darah bentuk
kolesterol, 15 fosfolipid, lemak netral, asam lemak, dan mineral anorganik
terutama kalsium, potassium, dan iodium. Sel darah terdiri atas sel darah merah,
trombosit, dan leukosit (heterofil, eosinofil, basofil, limfosit, dan monosit
(Yuwanta, 2004).
12
Fungsi darah dalam tubuh adalah sebagai berikut: membawa nutrien yang
telah disiapkan oleh saluran pencernaan menuju jaringan tubuh, membawa O2 dari
paru-paru ke jantung, membawa CO2 dari jaringan ke paru-paru, membawa
produk buangan dari berbagai jaringan menuju ginjal untuk dieksresikan,
penggumpalan atau pembekuan darah, dan mempertahankan pH dalam tubuh
(Frandson, 1993).
Darah mentransportasikan substrat metabolik yang dibutuhkan oleh
seluruh sel di tubuh, termasuk oksigen, glukosa, asam amino, asam lemak dan
beberapa lipid. Darah juga membawa keluar beberapa produk metabolit yang
dikeluarkan oleh setiap sel seperti karbondioksida, asam laktat, buangan
bernitrogen dari metabolisme protein dan panas (Cunningham, 2002).
2.4
Tulang
Tulang mengandung sel-sel hidup dan matrik intraseluler yang diliputi
garam mineral (Frandson, 1993). Unsur penyusun tulang adalah kalsium fosfat
(93%) bahan mineral dan sisanya sebagaian besar terdiri dari kalsium karbonat
(2%) dan magnesium fosfat (5%) (Suprijatna dkk., 2005).
Fungsi tulang sebagai berikut :
1. Tempat pertautan otot-otot sehingga membentuk tubuh
2. Melindungi organ dalam seperti alat pencernaan, jantung, hati dan alat produksi
3. Tempat sumsum untuk membentuk sel darah merah dan sel darah putih
4. Untuk bernapas, yaitu meringankan tubuh saat terbang (Yuwanta, 2004).
Tulang unggas termasuk kompak, ringan, dan sangat kuat. Tengkorak
unggas kecil dengan hubungan antar tulang yang kuat, berhubungan dengan atlas
yaitu tulang pertama columna vertebrae (susunan luas tulang belakang). Tulang
13
leher dan ekor mudah digerakan, pembentuk badan hanya mampu memberikan
satu gerakan karena berfusi dengan tulang sayap (Yuwanta, 2004).
Tulang-tulang hampir semua jenis unggas adalah bersifat pneumatik
(berongga).
Rongga
ini
berhubungan
dengan
sistem
pernafasan
yang
memungkinkan seekor burung dengan satu sayap yang patah untuk bernafas
melalui sayap. Hal ini merupakan suatu fenomena yang telah diperhatikan sejak
lama pada burung-burung yang luka oleh para pemburu. Dua belas persen struktur
tulang pada ayam adalah tipe tulang meduler yang unik. Ini merupakan suatu
jaringan tulang yang kecil sekali yang mengikat struktur berongga bersama-sama
dengan sumsum tulang dan bagi unggas liar berguna sebagai suatu substansi
untuk pembentukan telur bila kadar kalsium dalam pakannya rendah (Blakely dan
Bade, 1991).
Sumsum tulang terdapat dalam tulang kering, tulang paha, tulang pinggul,
tulang dada, tulang iga, tulang hasta, tulang belikat dan kuku. Anak ayam sewaktu
tumbuh dewasa, yakni sekitar 10 hari menjelang pembentukan telur yang pertama,
mulai menampung tulang sumsum. Pada ayam liar, tulang-tulang ini
menghasilkan kalsium yang cukup untuk membentuk kerabang bila kadar kalsium
yang dimakan selama bertelur rendah (Akoso, 1993).
2.5
Kitosan
Kitosan adalah poly-D-glukosamine (tersusun lebih dari 5000 unit
glukosamin dan asetilglukosamin) dengan berat molekul lebih dari satu juta
dalton, merupakan serat yang bisa dimakan kedua setelah selulosa (Simunek dkk.,
2006). Kitosan merupakan polielektrolit kationik dan polimer berantai panjang,
mempunyai berat molekul besar dan reaktif karena adanya gugus amina dan
14
hidroksil yang bertindak sebagai donor elektron. Karena sifat-sifat itu, kitosan
bisa berinteraksi dengan partikel-partikel koloid yang terdapat di dalam air limbah
melalui proses jembatan antar partikel flok atau koagulasi (Chung dkk., 1996;
Prashanth dan Tharanathan, 2007).
Pendapat lain menyatakan kitosan merupakan polimer kationik yang
bersifat nontoksik, dapat mengalami biodegradasi dan biokompatibel. Metode
adsorpsi umumnya didasarkan pada interaksi logam dengan gugus fungsional
yang ada pada permukaan adsorben melalui interaksi pembentukan kompleks
(Griffon dkk., 2006). Kitosan adalah biosorben bahan pencemar yang efektif
karena derajat deasetilasi yang tinggi dan memiliki gugus amino bebas yang
dikandungnya, sehingga bersifat polikationik yang mempunyai kemampuan untuk
mengikat logam, protein dan zat warna (Zakaria dkk., 2002). Kitosan juga
mempunyai kemampuan yang cukup tinggi dalam mengikat ion logam dan
kemungkinan pengambilan kembali relative mudah terhadap ion yang terikat
terhadap kitosan dengan menggunakan pelarut tertentu sehingga bisa digunakan
secara berulang-ulang (Rakhmawati, 2007).
Sifat kitosan sebagai polimer alami mempunyai sifat menghambat absorbsi
lemak, penurun kolesterol, pelangsing tubuh, atau pencegahan penyakit lainnya.
Kitosan mampu menurunkan tingkat kolesterol dalam serum dengan efektif dan
tanpa
menimbulkan
efek
samping
(Rismana,
2001).
Kitosan
mampu
mengkompleks ion logam berat berbahaya seperti Cu, Cr, Cd, Mn, Co, Pb, Hg,
Zn, dan Pd (Sugita dkk., 2009). Kitosan hasil dari deasetilasi kitin, larut dalam
asam encer seperti asam asetat dan asam formiat. Sifat fisik yang khas dari kitosan
yaitu mudah dibentuk menjadi spons, larutan, gel, pasta, membran dan serat yang
sangat bermanfaat dalam aplikasinya (Kaban, 2007).
15
Kitosan sebagai adsorben dapat berada dalam berbagai bentuk, antara lain
bentuk butir, serpih, hidrogel, dan membran. Kitosan sebagai adsorben sering
dimanfaatkan untuk proses adsorpsi ion logam berat. Besarnya afinitas kitosan
dalam mengikat ion logam sangat bergantung pada karakteristik makrostruktur
kitosan yang dipengaruhi oleh sumber dan kondisi pada proses isolasi. Perbedaan
bentuk kitosan akan berpengaruh pada luas permukaannya. Semakin kecil ukuran
kitosan, maka luas permukaan kitosan akan semakin besar, dan proses adsorpsi
pun dapat berlangsung lebih baik (Sugita, 2009).
Kitosan bersifat polikatonik yang dapat mengikat lemak dan logam berat
pencemar. Kitosan yang mempunyai gugus amina yaitu adanya unsur N bersifat
sangat reaktif dan bersifat basa (Inoue dkk., 1994 ). Kitin dan kitosan merupakan
bahan alam, oleh karena itu keduanya lebih bersifat biokompatibel dan
biodegradabel dibanding dengan polimer sintetik. Kitin dan kitosan serta senyawa
turunannya telah banyak diaplikasikan dalam berbagai industri. Nilai total
perdagangan bahan-bahan tersebut pada tahun 2002 mencapai 112 trilyun rupiah
(Toharisman, 2007).
Membran kitosan memiliki sifat yang hidrofilik dan selektif terhadap air
sehingga air dapat mudah berdifusi, sementara sisanya masih memiliki sifat yang
hidrofobik atau tidak dapat berinteraksi dengan air karena masih terdapat gugus
asetil yang tersisa dan tidak dapat terkonversi menjadi gugus amina (Ridwan dkk.,
2011). Pendapat lain menyatakan bahwa keberadaan gugus hidroksil dan amino
sepanjang rantai polimer mengakibatkan kitosan sangat 4 efektif mengadsorpsi
kation ion logam berat maupun kation dari zat-zat organik (protein dan lemak).
Interaksi kation logam dengan kitosan terjadi melalui pembentukan kelat
koordinasi oleh atom N gugus amino dan O gugus hidroksil (Tao-Lee dkk., 2001).
16
2.6
Puyuh
Puyuh (Coturnix-coturnix japonica) merupakan salah satu sumber
diversifikasi produk daging dan telur. Dengan ukuran tubuh yang kecil, puyuh
memiliki keunikan, yaitu pertumbuhan yang cepat, dewasa kelamin lebih awal,
produksi telur yang relatif tinggi, interval generasi dalam waktu singkat, dan
periode inkubasi relatif cepat. Susilorini (2007) menyampaikan, beberapa tahun
terakhir puyuh juga dimanfaatkan sebagai hewan coba dalam berbagai penelitian
karena tahan terhadap stres, tahan pada berbagai penyakit, dan memiliki daya
kesembuhan relatif tinggi.
Klasifikasi burung puyuh sebagai berikut:
Kingdom
: Animalia
Phylum
: Chordata
Class
: Aves (Bangsa Burung)
Ordo
: Galiformes
Sub Ordo
: Phasionaidae
Family
: Phasianidae
Sub Family
: Phasianidae
Genus
: Coturnix
Spesies
: Coturnix-coturnix japonica
(Redaksi Agromedia, 2002).
Ciri-ciri burung puyuh (Coturnix-coturnix japonica) adalah bentuk
badannya relatif lebih besar dari jenis burung- burung puyuh lainya. Panjang
badannya 19 cm, badannya bulat, ekor pendek, dan kuat, jari kaki empat buah,
warna bulu coklat kehitaman, alis betina agak putih sedang panggul dan dada
bergaris (Nugroho dan Manyun, 1986).
17
Puyuh termasuk unggas yang mempunyai keunggulan sebagai hewan
ternak. Nugroho dan Manyun (1986) menyatakan bahwa beberapa keunggulan
puyuh diantaranya ialah : (1) pada usia 42 hari puyuh betina sudah dapat
menghasilkan telur, (2) dalam satu tahun puyuh dapat menghasilkan 250 hingga
300 butir telur dengan berat rata-rata 10 gram/butir, (3) penelitian puyuh tidak
memerlukan lahan yang luas, (4) bersifat lebih adaptif pada berbagai kondisi
lingkungan seperti penyakit dan suhu, (5) telur dan daging puyuh memiliki nilai
gizi yang tinggi, (6) bersifat lebih toleran pada pakan dengan serat kasar tinggi
dibandingkan dengan ayam ras.