Karakterisasi dan Pemanfaatan Alga Merah Jenis Eucheuma Cottonii dan Karaginannya Sebagai Bahan Penyerap Ion Logam Berat

Refilda, Refilda (2009) Karakterisasi dan Pemanfaatan Alga Merah Jenis Eucheuma Cottonii dan Karaginannya Sebagai Bahan Penyerap Ion Logam Berat. S3 thesis, Universitas Andalas.

Text (Skirpsi Full Teks) S3 Pascasarjana Kimia 2009 Refilda 05301011.pdf - Published Version Restricted to Repository staff only Download (4MB)

Abstract

Alga laut dapat ditemukan disepanjang samudra di seluruh dunia dan telah dikonsumsi oleh manusia selama berabad-abad. Ada banyak macam jenis alga laut komersial yang dapat dimakan karena mengandung nilai gizi yang tinggi dan kandungan bahan obat-obatan. Walaupun demikian, pencemaran dapat menyebabkan adanya kandungan logam-logam berat di laut dan beberapa diantaranya beracun. Algalaut juga telah digunakan sebagai bio indikator untuk memantau polusi lingkungan dan untuk penyerapan unsur-unsur beracun dari air yang tercemar [Crawford, 2002]. Eucheuma cottonii merupakan salah satu jenis alga laut merah yang telah banyak digunakan masyarakat sebagai obat tradisional. Air rebusan atau tepung E. cottonii telah digunakan untuk mengobati gondok karena kandungan iodium yang dimiliki E. cottonii tersebut. Sumatera Barat memiliki potensi untuk pengembangan E. cottonii di daerah Bungus, Pulau Pisang, Sungai Nyalo, Pulau Mandeh, Pulau Bungin, Kawasan Pesisir Selatan dan Pasaman. Namun sampai saat ini budidaya E.cottonii belum mendapat perhatian yang khusus. Pengembangan budidaya dan proses pengolahan dari ini E. cottonii sangat diharapkan agar dapat meningkatkan pendapatan petani dan perekonomi masyarakat kita [Bustanul, 2005]. Karena selama ini Indonesia masih menjual E. cottonii kering yang akan diolah menjadi karaginan oleh negara-negara yang sudah maju. E. cottonii mempunyai nilai komoditi untuk memproduksi karaginan. Karaginan merupakan nama umum dari polisakarida yang diektrak dari E. cottonii yang terdiri dari natrium, kalium, magnesium, dan ester kalsium sulfat dari galaktosa dan unit-unit 3.6-anhydrogalactose [Anas, 2003]. Karaginan yang berasal dari E. cottonii bermanfaat bagi kesehatan, industri makanan, kosmetik, farmasi, cat, tekstil dan lainnya. Indonesia masih mengimpor karaginan, dikarenakan keterbatasan proses industri dari E. cottonii, dan masih kurang tepatnya metoda pengekstraksi karaginan. Jenis ini asal mulanya didapat dari perairan Sabah (Malaysia) dan Kepulauan Sulu (Filipina). Selanjutnya dikembangkan ke berbagai negara sebagai tanaman budidaya. Lokasi budidaya alga merah di Indonesia antara lain Lombok, Sumba, Sulawesi Tenggara, Sulawesi Selatan, Sulawesi Tengah, Lampung, Kepulauan Seribu, Perairan Pelabuhan Ratu dan Aceh (Atmadja 1996). Banyak laporan mengenai Alga coklat dan alga hijau baik komposisi kimia yang dikandungnya ataupun sebagai penyerap ion logam berat, namun untuk E. cottonii masih belum ada dilaporkan oleh karena itu dilakukan penelitian tentang karakterisasi dan pemanfaatan E. cottonii sebagai bahan penyerap ion logam kadmium yang diambil secara acak di daerah Seurapong, kecamatan Pulau Aceh kabupaten Aceh Besar, Nangro Aceh Darussalam, pada bulan Mei 2007, yang berumur 40 hari. Perairan disekitar lokasi pembudidayaan E.cottonii ini mengandung O₂ 4.18 mL/L, Cu 1.651 mg/L, Zn 0.4256 mg/L, Pb 0.55 mg/L, Cd 0.0802mg/L dan Cr 0.452mg/L dan pH 8.08. Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Untuk mendapatkan metoda ekstraksi karagina yang tepat dari E. cottonii. 2. Untuk mengetahui kandungan kation dan anion anorganik dari E. cottonii dan karaginannya menggunakan HPLC (High Performance Liquid Chromatography). 3. Untuk mengetahui konsentrasi logam berat yang terkandung dalam E. cottonii dan karaginannya menggunakan ICP-MS, 4. Untuk mengetahui kandungan nutrisi yang terdapat dalam E. cottonii dan 5. Untuk megetahui kapasitas penyerapan ion kadmium oleh E. cottonii dan karaginannya. Penelitian tentang parameter-parameter yang mempengaruhi proses ekstraksi karaginan dari E.cottonii telah dipelajari. Parameter tersebut adalah ukuran partikel E.cottonii, pH dari larutan alkali, waktu pemanasan dan suhu pemanasan. Sekitar 64.30% karaginan telah berhasil diekstrak dari E. cottonii pada kondisi optimum; ukuran partikel 425µm, larutan alkali (pH 8.5), pemanasan pada 95 °C selama 18 jam. FTIR telah digunakan untuk melihat gugus-gugus fungsi dari karaginan hasil ekstraksi dan dibandingkan dengan karaginan murni. Spektrum FTIR dari karaginan hasil ekstraksi terlihat sama dengan spektrum karaginan murni. Kation dan anion anorganik dipisahkan dengan menggunakan kromatografi ion dengan asam trimellitik 1.0mM sebagai fasa gerak dan telah berhasil digunakan untuk memisahkan kation dengan kecepatan alir 0.8mL/min, pada suhu kamar, volume injeksi 20µL menggunakan kolom penukar kation-TSKgel super-IC-Kation (150x4.6mm.id) dari Tosoh (Tokyo, Jepang) dan detektor konduktivitas. Kation Na", NH, K, Mg² dan Ca dapat dipisahkan kurang dari 30 menit dengan RSD 0.02-0.37 dan anion dengan kecepatan alir eluent 1.4mL/min, kolom TSKgel super IC-anion PWXL(50x4.6 mm id) dapat memisahkan F, H2PO4, NO₂, Cl, Br, NO', Γ', SO4 kurang dari 15 menit dengan RSDs 0.00-0.45. Dari data penentuan kation dan anion dalam E. cottonii dan karaginan dengan menggunakan kondisi di atas dapat dilihat bahwa dalam E. cottonii dan karaginan terkandung kation Na, K, Mg, Ca dan anion H2PO4, NO₂, CI, Br, NO, I', SO Disebabkan sinyal yang dihasilkan pada penentuan anion di atas sangat rendah maka dilakukan penelitian penentuan anion anorganik dalam E. cottonii dan karaginan menggunakan kromatografi ion dengan sistim suppressor. Campuran natrium karbonat dan bikarbonat digunakan sebagai fasa gerak untuk mengurangi gangguan hantaran dan untuk meningkatkan sinyal analit yang tetap terjaga pada batas deteksi terendah. Simpangan baku relatif (RSDs) untuk waktu retensi, luas puncak dan tinggi puncak dari delapan anion anorganik (masing-masing 0.3 mM untuk F, CI, NO₂, Br', NO3, H2PO4, SO, dan I') berturut-turut adalah 0.0-0.2, 0.1-0.4 dan 0.1-0.3%. Dari data dapat dilihat bahwa E. cottonii dan karaginannya mengandung anion F, CI, NO₂, Br', NO, H₂PO, SO. Metoda Inductively Couple Plasma-Mass Spectroscopy (ICP-MS) merupakan teknologi yang telah dikembangan untuk penentuan logam dengan batas deteksi yang rendah. Dalam penelitian ini untuk menentukan kandungan beberapa logam berat dalam E. cottonii dan karaginannya digunakan ICP-MS. Logam yang terkandung dalam E. cottonii dan karaginan terlebih dahulu diekstrak dengan asam nitrat pekat kemudian diencerkan kemudian diukur dengan menggunakan ICP-MS. Hasil yang didapat menunjukkan bahwa E. cottonii dari Aceh mengandung logam-logam berat Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd dan Pb. Kandungan logam Pb yang terdapat dalam E. cottonii dari Aceh 1.5 µg/g, ini melebihi nilai ambang batas 1.0 µg/g. Hal ini disebabkan oleh air di lingkungan budidaya E. cottonii mengandung 0.55mg/L Pb. Tingginya kadar Pb di perairan Aceh ini mungkin disebabkan tercemar oleh limbah cair industri dan Tsunami. Sementara untuk logam yang lain masih dalam konsentrasi di bawah nilai ambang batas. Komposisi kimianya seperti, protein, karbohidrat, lemak, serat kasar, vitamin B1, B2, dan C, kandungan air dan kadar abu dari E. cottonii juga dianalisa dengan menggunkan metoda standar AOAC. Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan data mengenai nilai gizi dari E. cottonii yang bertujuan untuk memaksimalkan pemanfaatan dari E.cottonii dalam bidang kesehatan, industri, teknologi, dan makanan. Pencemaran oleh logam berat merupakan salah satu permasalahan yang paling serius dalam lingkungan. Beberapa jenis ganggang telah dikenal sebagai suatu biomaterial yang dapat digunakan sebagai bahan penyerap ion-ion logam baik dalam sel hidup ataupun sel mati seperti bakteri, jamur, ragi, dan ganggang sebagai suatu bioteknologi yang maju. Berbagai riset sudah membuktikan bahwa gugus fungsi dari ganggang dapat membentuk kompleks koordinat dengan ion logam yang terserap. Gugus fungsi tersebut adalah karboksil (- COOH), amida(- NH2), fosfat(- PO₄), thiol(- SH), dan kelompok hidroksil(- OH). (Deng, 2006, Istini, 1985, Rupe'rez, 2002). Kapasitas penyerapan kadmium oleh E. cottonii dan karaginan dipelajari dengan mengunakan sistim statis. Konsentrasi kadmium diukur dengan Spektrofotometer Serapan Atom. Kapasitas penyerapan Kadmium berturut-turut adalah 3.87, 3.84 dan 0.95mg/g untuk karaginan murni, karaginan hasil ekstraksi, dan E. cottonii. Berdasarkan data analisis EDX dan FTIR mekanisme penyrapan ion logam kadmium oleh E. cottonii dan karaginannya adalah melalui pertukaran kation dan gugus fungsi yang dimiliki oleh E. cottonii dan karaginan tersebut. Dapat disimpulkan, dari hasil penelitian ini telah ditemukan metoda dalam pengekstrksian karaginan dari E. cottonii ya. Karaginan yang dihasilkan hampir sama dengan karaginan murni baik secara fisik maupun gugus fungsi yang dimiliki. 2-E. cottonii yang berasal dari Aceh dan karaginannya mengandung kation Na+, K+, Mg2+, Ca2+ dan anion H2PO4, NO₂, Cl, Br, NO3, I dan SO42 yang ditentukan dengan metoda kromatografi ion menggunakan fasa gerak asam trimelitik. Sedangkan penggunaan kromatografi ion dengan sistim suppressor anion F, CI, NO2, Br, NO3, H2PO4, SO42 dan I terpisah dengan sinyal yang lebih jelas. Sinyal F yang tadinya tidak jelas dengan kromatografi ion sistim suppressor jelas terlihat puncaknya. E.cottonii mengandung logam berat Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd dan Pb, logam ini diserap oleh E.cottonii dari perairan di ligkungan tempat hidupnya. E.cottonii mengandung nilai nutrisi yang cukup tinggi, akan tetapi E.cottonii ini tercemar oleh logam Pb karena logam Pb yang terkandung didalamnya1.5 ppm yang melebihi nilai ambang batas 1.0 ppm. Hal ini disebabkan karena lingkungan tempat tumbuh E.cottonii mengandung Pb 0.55mg/L. E.cottonii dan karaginannya dapat digunakan sebagai bahan penyerap ion logam kadmium dengan mekanisme penyerapan melalui proses pertukaran kation dan peran dari gugus fungsi. Berdasarkan hasil di atas telah diperoleh informasi tentang E. cottonii, informasi ini nantinya dapat digunakan untuk pengembangan penelitian berikutnya.

Actions (login required)

View Item