pengolahan rumput laut menjadi karaginan e
advertisement
Karaginan Merupakan getah rumput laut yang diekstrak dengan air atau larutan alkali dari spesies tertentu pada kelas Rhodophyceae (alga merah) Merupakan senyawa hidrokoloid yang terdiri dari ester kalium, natrium, magnesium dan kalsium sulfat, dengan galaktosa dan 3,6 anhidrogalaktokopolimer Merupakan polisakarida yang linier atau lurus dan merupakan molekul galaktan dengan unitunit utamanya adalah galaktosa Berdasarkan unit penyusunnya, karaginan terdiri dari 3 jenis : kappa karaginan, iota karaginan dan lambda karaginan Kappa karaginan tersusun dari (1,3) D-galaktosa-4 sulfat berikatan dengan (1,4) 3,6-anhidro-Dgalaktosa Iota karaginan ditandai dengan adanya 4-sulfat ester pada setiap residu D galaktosa, dan gugus 2sulfat ester pada setiap gugus 3,8 anhidro-Dgalaktosa Gugus 2-sulfat ester ini tidak dapat dilepas oleh proses pemberian alkali seperti halnya pada kappa karaginan Iota karaginan sering mengandung beberapa gugus 6-sulfat ester yang dapat dihilangkan dengan pemberian alkali Lambda karaginan berbeda dengan kappa dan iota karaginan, karena memiliki residu disulfat (1-4)D-galaktosa Tidak seperti pada kappa dan iota karaginan yang selalu memiliki gugus 4sulfat ester Sifat dan daya kestabilan Karaginan berperan sebagai pencegah kristalisasi, pengemulsi, penstabil, pengental, pembentuk gel dan penggumpal Sifat ini dimanfaatkan dalam industri makanan, obat-obatan, kosmetik, tekstil, cat, pasta gigi dan industri lainnya Daya kestabilan ketiga jenis karaginan terhadap perubahan pH Stabilitas Kappa Pada pH netral dan alkali • Stabil •Terhidrolisa bila dipanaskan • Stabil dalam keadaan gel Iota • Stabil •Terhidrolisa • Stabil dalam bentuk gel Lambda • Stabil •Terhidrolisa Di pasaran, karaginan merupakan tepung berwarna kekuning-kuningan, mudah larut dalam air, membentuk larutan kental atau gel tergantung : 1. Proporsi fraksi kappa dan lambda karaginan 2. Keseimbangan kation dalam larutan Kekentalan larutan karaginan tergantung : 1. Konsentrasi 2. Temperatur 3. Tipe karaginan 4. Berat molekul karaginan Karaginan kering dapat disimpan dengan baik selama 1,5 tahun pada suhu kamar dan pada pH 5,0-6,9 Daya kelarutan ketiga jenis karaginan pada berbagai media pelarut Medium Air panas Air dingin Susu panas Susu dingin Larutan gula pekat Larutan garam pekat Kappa Larut > 600C Larut dalam garam Na tidak larut dalam garam K, Ca Larut Tidak larut tapi mengembang dalam Na, K, Ca Larut dalam keadaan panas Tidak larut Iota Lambda Larut > 600C Larut dalam garam Na, membentuk dispersi dalam garam Ca Larut Tidak larut Larut Larut Sukar larut Larut dalam keadaan panas Larut dalam keadaan panas Larut dalam keadaan panas Larut Larut Mekanisme gelasi Karaginan dapat melakukan interaksi dengan makromolekul yang bermuatan, misalnya protein, sehingga mampu meningkatkan viskositas, membentuk gel dan lainnya Hasil interaksi karaginan-protein sangat tergantung pada pH larutannya dan pH isoelektrik protein Bila karaginan direaksikan dengan protein susu, maka fraksi kappa-kasein susu akan membentuk jaringan gel 3 dimensi dengan bantuan air dan garam Struktur kappa dan iota karaginan mampu membentuk double helix dengan molekul protein, menjadi bentuk jaringan 3 dimensi yaitu gel, lambda karaginan tidak mampu membentuk double helix tersebut Dalam pembentukan gel, karaginan memerlukan kation, yang umum dipakai adalah ion kalium dari KCl Kekenyalan gel karaginan meningkat dengan penggunaan konsentrasi KCl yang lebih tinggi Batas penggunaan KCl dapat ditentukan dengan uji organoleptik, sebab semakin tinggi konsentrasi KCl akan semakin pahit rasanya. Umumnya digunakan konsentrasi 0,1-0,2% Belum ada penurunan kekuatan gel karaginan selama satu tahun penyimpanan pada suhu kamar Metode pemisahan karaginan dari rumput laut Penanganan awal rumput laut adalah memisahkan pasir, garam, dan kotoran lain yang melekat dengan cara : membuang benda asing dan kotorannya Lalu dijemur di atas alas 2-3 hari, dicuci dengan air laut bersih sekitar 5 menit Kemudian dijemur lagi selama 1-2 hari, selama penjemuran tidak boleh kena air hujan atau embun Hasilnya rumput laut bersih dengan kadar air 32% Pengolahan lebih lanjut memerlukan peralatan, a.l : alat ekstraksi, alat pencucian, alat pemekatan (evaporator), alat pemisah (sentrifus/filtrasi), tangki pengendapan (presipitator), alat pengering (roll drum dryer), alat penghalus (mill grinder) dan alat pengendapan Jenis rumput laut yang umum diolah adalah jenis Eucheuma sp. Bahan kimia yang diperlukan dalam pengolahan a.l : NaOH/Ca(OH)2, CH3COOH dan karbon aktif Proses pemisahan karaginan Rumput laut bersih kering dicuci dengan air tawar di dalam drum berlubang yang berputar Dibuat menjadi alkalis dengan NaOH atau KOH atau Ca(OH)2 sampai pH 9-9,6 Diekstrak dengan air yang volumenya 20 kali berat rumput laut di dalam tangki selama 2-24 jam pada suhu 90-950C Diambil larutannya (mengandung 1% karaginan), dipekatkan menjadi 3% dengan menguapkan kandungan airnya di dalam evaporator dengan suhu 1000C dan tekanan satu atmosfir Kemudian menjadi endapan dalam bentuk seratserat karaginan dengan jalan menambahkan 2,5 kali volume filtrat isopropil alkohol atau metil alkohol (CH3OH) 85% Endapan yang terbentuk kemudian disentrifus, dan larutannya ditambah karbon aktif untuk menghilangkan warna. Larutan dan karbon aktif dipisahkan dengan filtrasi Larutan jernih yang dihasilkan diolah lagi untuk mendapatkan endapan karaginan yang berbentuk serat Dikeringkan dalam drum dryer, dihancurkan dengan mill grinder untuk mendapatkan bubuk karaginan dan dikemas dalam kantung plastik polietilen atau dalam drum plastik Fungsi karaginan ditinjau dari segi biokimia 80% produksi karaginan digunakan dalam produk makanan Penambahan karaginan 0,001-0,005% pada es krim dapat berfungsi sebagai penstabil Bila dikombinasikan penggunaannya dengan garam kalium, karaginan sangat efektif sebagai gel pengikat atau gel pelapis produk daging Penambahan karaginan 0,02-0,03% pada susu coklat dapat mencegah pengendapan coklat Banyak juga digunakan pada industri farmasi, penambahan 0,8-12% pada pasta gigi dapat melembutkan tekstur dan memperbaiki sifat busanya Dapat memperbaiki sifat suspensi dan emulsi Produksi karaginan untuk skala rumah tangga Rumput laut direndam dalam air tawar selama 12-24 jam, dibilas dan ditiriskan Setelah bersih, rumput laut direbus dalam air dengan perbandingan rumput laut dengan air (1:15), suhu 1200C selama 15 menit. Perebusan memakai pressure cooker. Direbus lagi tanpa tekanan pada suhu 1000C selama 2-3 jam Rumput yang lunak dihancurkan dengan blender dan ditambah air panas (900C). Perbandingannya 1:30, hasilnya disaring dengan kain kasa halus Filtrat diendapkan dengan menambahkan metil alkohol dengan perbandingan 2,5:1 atau alkohol 90% atau membekukannya pada suhu -10-60C selama 24-48 jam Endapan yang bercampur alkohol disaring dengan kain kasa, hasil saringan masih berupa karaginan basah. Filtrat yang beku perlu dicairkan dahulu untuk disaring lagi Karaginan basah dikeringkan selama 3-4 hari, tepung karaginan diperoleh setelah proses penggilingan Produksi karaginan untuk skala industri Rumput laut dicuci dengan air tawar, lalu dikeringkan sampai kadar air 15-25% Rumput laut kering diekstraksi dengan ditambah air panas dan kalsium hidroksida atau natrium hidroksida. Selama ekstraksi terjadi penghancuran dan hasilnya berupa pasta. Penghancuran bertujuan untuk memperluas permukaan rumput laut sehingga proses pelarutan karaginan lebih mudah Pasta dimasukkan ke tangki atau bejana dan dipanaskan selama 24 jam suhu 90-950C Setelah itu dipindahkan ke tangki lain/bejana dan dipanaskan suhu 90-950C selama 24 jam Setelah mendidih disaring dengan filter aid atau tanah diatomea, hasilnya disaring lagi dengan filter press Filtrat yang dihasilkan dipompa ke dalam tangki yang berisi isopropil alkohol dan akan didapatkan serat karaginan Serat karaginan dipres, kemudian dicuci dengan alkohol segar dan dipres lagi Lembaran karaginan dikeringkan dengan rotary dryer, kemudian digiling untuk mendapatkan tepung karaginan Standar mutu Indonesia belum mempunyai standar mutu karaginan Standar mutu yang dikenal adalah EEC Stabilizer Directive dan FAO/WHO Specification Tepung karaginan mempunyai standar 99% lolos saringan 60 mesh, tepung yang terendap alkohol 0,7 dan kadar air 15% pada RH 50 dan 25% pada RH 70 Penentuan pH optimum isolasi karaginan dari rumput laut jenis Eucheuma cottonii • Isolasi karaginan dilakukan dengan variasi pH 7,5, 8,0, 8,5, dan 9,0. Uji kemurnian dilakukan dengan KLT (kromatografi lapis tipis) dan titik leleh, sedangkan identifikasi dilakukan dengan uji kelarutan dan spektroskopi inframerah yang dibandingkan dengan karaginan standar • Hasil uji kemurnian dengan KLT menggunakan berbagai macam fase gerak dan titik leleh menunjukkan bahwa karaginan hasil isolasi identik dengan karaginan standar • Identifikasi dengan uji kelarutan menggunakan berbagai media pelarut menunjukkan bahwa kelarutan dari karaginan hasil isolasi sama dengan karaginan standar Uji spektrum inframerah menunjukkan bahwa karaginan standar dan karaginan hasil isolasi mempunyai serapan yang identik serta kemungkinan mempunyai gugus fungsi seperti gugus OH, CH alifatik, CH2, ester sulfat, ikatan glikosida, 3,6-anhidro-Dgalaktosa,D-galaktosa-4-sulfat dan 3,6-anhidro-Dgalaktosa-2-sulfat Dari isolasi karaginan diperoleh rendemen terbesar pada pH 8,5 sebesar 34,65% Karaginan yang diperoleh dari isolasi merupakan jenis kappa karaginan. Penyiapan sampel dan isolasi karaginan Penyiapan Sampel • Rumput laut jenis Eucheuma cotonii sebanyak 100 g dicuci dengan air untuk menghilangkan kotoran yang menempel • Kemudian dikeringkan ditempat yang teduh sampai diperoleh berat konstan • Sampel yang telah kering dipotong-potong kecil kemudian dihaluskan dengan blender, lalu disaring Isolasi Karaginan • Ditimbang sebanyak 3 g sampel kering lalu ditambah 200 ml akuades dan larutan natrum hidroksida (NaOH) 0,1 N sampai didapatkan pH 7,5 • Selanjutnya dipanaskan dalam penangas air sampai temperatur 800C. Temperatur dipertahankan sambil diaduk selama 90 menit • Kemudian disaring dalam keadaan panas melalui kertas saring Whatman No.41 dengan bantuan pompa vakum • Selanjutnya ditambahkan isopropanol sebanyak 300 ml ke dalam filtrat sambil diaduk lalu didiamkan semalam. • Setelah terbentuk endapan, seluruh endapannya disaring dengan kertas saring yang telah diketahui beratnya • Ke dalam endapan tersebut ditambahkan isopropanol sebanyak 200 ml sambil diaduk kemudian didiamkan semalam • Selanjutnya disaring melalui kertas saring yang pertama, kemudian kertas saring dikeringkan beserta endapan di dalam desikator • Setelah beberapa jam, kertas saring tersebut ditimbang sampai diperoleh bobot yang konstan • Isolat-isolat yang diperoleh di uji kemurniannya dengan kromatografi lapis tipis dan titik leleh serta uji identifikasi dengan uji kelarutan dan spektrofotometer inframerah Hasil dan pembahasan Rendemen Ekstraksi pada pH 7,5 (A) menghasilkan rendemen ratarata karaginan sebesar 32,4%, pH 8,0 (B) sebesar 33,5%, pH 8,5 (C) sebesar 34,6% dan pH 9,0 (D) sebesar 32,5% Hasil ekstraksi pada pH 7,5 ke pH 8,5 menunjukkan kenaikan rendemen karaginan sedangkan pada pH 9,0 terjadi penurunan rendemen karaginan kembali Hal ini kemungkinan disebabkan oleh adanya kenaikan pH sampai dengan 9,0 maka struktur karaginan sedikit terurai sehingga didapatkan rendemen karaginan yang sedikit menurun, sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang isolasi karaginan pH diatas 9,0 Kemurnian dan Titik Leleh • Berdasarkan hasil uji KLT (Kromatografi Lapis Tipis) dan titik leleh diperoleh data bahwa karaginan hasil isolasi identik dengan karaginan standar Kelarutan • Berdasarkan hasil identifikasi dengan uji kelarutan yang menggunakan berbagai media pelarut didapatkan data bahwa kelarutan karaginan hasil isolasi sama dengan karaginan standar • Hasil ini juga menunjukkan karaginan yang diperoleh adalah bentuk kappa. Spektrogram karaginan • Berdasarkan identifikasi dengan spektrofotometer inframerah diperoleh spektrogram yang sangat mirip antara karaginan standar dengan karaginan hasil isolasi • Dalam spektra inframerah dari senyawa karaginan standar dan karaginan hasil isolasi terlihat adanya gugus OH, CH alifatik, CH2, ester sulfat, ikatan glikosida, 3,6-anhidro-Dgalaktosa, D-galaktosa-4-sulfat dan 3,6anhidro-D-galktosa-2-sulfat Karaginan standar Karaginan Hasil Isolasi Spektrum inframerah menggunakan pelet KBr dari karaginan standar dan hasil isolasi Kesimpulan 1. Senyawa karaginan hasil isolasi identik dengan senyawa standar 2. Karaginan yang didapat dari isolasi rumput laut dari jenis Eucheuma cottonii merupakan senyawa karaginan jenis kappa. 3. Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, ternyata perolehan rendemen hasil isolasi karaginan yang terbesar didapat pada perlakuan pH 8,5 sebesar 34,65%. Produksi Refined Carrageenan skala pilot Bertujuan untuk 1. menghasilkan teknologi produksi refined carrageenan dari rumput laut Eucheuma sp pada skala pilot 2. menghasilkan formula carrageenan siap pakai sebagai bahan aktif industri pangan (khususnya ice cream) Tahapan proses produksi refined carrageenan pada skala laboratorium yang meliputi : (1) Menetapkan metode pencucian rumput laut (2) Menetapkan kondisi ekstraksi untuk memaksimalkan yield carrageenan dan meminimalkan penggunaan utilities (air dan listrik) (3) Penetapan jenis basa yang digunakan untuk ekstraksi (4) Penetapan metode penyaringan untuk memisahkan ampas (selulosa) (5) Pengentalan larutan yang mengandung carrageenan dan sekaligus pemurnian (6) Pemisahan carrageenan (7) Pengeringan dan pembuatan bubuk Proses produksi Pencucian rumput laut dilakukan setelah penghilangan kotoran berupa rumput, pasir dan kotoran lainnya kemudian direndam dalam air selama 1-2 jam • Selanjutnya dibilas dan direndam dalam larutan basa (pH 9-10) selama semalam kemudian dibilas dengan air dan rumput laut siap untuk diekstrak • Pemasakan dilakukan sampai waktu 3 jam pada suhu antara 70-800 C pada kondisi basa (8-9) dengan pengadukan dan penambahan air 20-40 kali berat rumput laut kering tergantung kualitas bahan baku • Hasil ekstraksi kemudian disaring dengan menggunakan saringan berukuran 300 mesh, filtrat dipekatkan menggunakan membran pada suhu sekitar 700 C secara kontinu • Fitrat yang kental hasil pemekatan (Carrageenan) kemudian dipisahkan sesuai dengan karakter produk yang diinginkan. Carrageenan yang telah terpisah dikeringkan dengan sinar matahari dan dikombinasi dengan pengering pada suhu 500 C sampai kadar air di bawah 10% • Kemudian dihaluskan menggunakan grinder bersaringan 200 mesh. Produk carrageenan siap diuji kualitasnya dan digunakan untuk formula ice cream dan kosmetik Spesifikasi produk yang dihasilkan pada skala laboratorium adalah sebagai berikut : 1. rendemen (yield) 26% 2. kadar sulfat 16% 3. kadar air 8% 4. kadar abu 15-37% bervariasi tergantung teknik pengendapan 5. kadar abu tak larut asam 0.5 –0.7 % 6. kadar bahan tak larut asam 1-1.5% 7. viskositas > 80 cP 8. gel strength 300-500 tergantung bahan baku 9. kandungan logam berat sebagai Pb < 8 ppm. Pembuatan ATC (Alkalis Treated Carrageenophyte) • ATC (Alkali Treated Carrageenophyte) merupakan bahan baku pembuatan karaginan yang siap untuk diekstraksi • Saat ini ATC merupakan produk setengah jadi dari rumput laut khususnya jenis E. cottonii dan E. spinosum yang banyak diekspor ke Jepang Sehingga ATC merupakan salah satu altematif untuk pengembangan agriindustri rumput laut saat ini maupun masa mendatang • Percobaan di Laboratorium dilakukan untuk memperoleh teknik pembuatan ATC dengan konsentrasi KOH dan lama perebusan yang optimal, sehingga mampu menghasilkan ATC berkualitas baik • Faktor pertama adalah konsentrasi KOH yang terdiri dari 4 level (6, 8, 10 dan 12) • Faktor kedua adalah lama perendaman yang terdiri 4 level (60, 120, 180 dan 240 menit) • Parameter kualitas ATC yang diamati adalah : kandungan karaginan, viskositas, kadar air, dan rendemen PREPARASI HIDRO KOLOID RUMPUT LAUT DAN PEMANFAATAN SIFAT FUNGSIONALNYA Tujuan penelitian ini adalah: 1) Memperbaiki metode modifikasi ekstraksi karagenan yang termodifikasi untuk menghasilkan karaginan yang mempunyai mutu sesuai standar internasional 2) Aplikasi dan pengujian sifat-sifat fungsional karaginan termodifikasi, antara lain pada pangan, kosmetika dan pakan • Untuk mencapai tujuan yang pertama, maka dalam proses ekstraksi akan ditambahkan bahan-bahan yang dapat menurunkan kandungan garam dan mineral sehingga dapat meningkatkan nilai viskositas dan menurunkan kadar abu tidak larut asam • Untuk mencapai tujuan yang kedua, perlu diketahui: a) Aspek penggunaan karaginan termodifikasi sebagai bahan penstabil dan pensuspensi dalam formulasi pembuatan es krim, yoghurt dan pembentuk gel pada produk jelly b) Sebagai bahan pengikat dan pengisi dalam formulasi pakan udang budidaya air payau bentuk pellet c) Sebagai bahan pengikat, pembentuk gel, pensuspensi dan penstabil dalam pembuatan pasta gigi d) Sebagai pembentuk gel dalam formulasi pembuatan gel pengharum ruangan Tugas : dikumpulkan 4 Nopember 2015 saat kuliah 1. Tuliskan perbedaan antara kappa karaginan, iota karaginan, lambda karaginan. 2. Apa saja perbedaan pembuatan karaginan skala rumah tangga dan skala industri. Mengapa ada perbedaan tersebut.
