makalah penghasil karagenan dan macam-macam rumput laut

Rumput laut atau sea weeds secara ilmiah dikenal dengan istilah alga atau ganggang. rumput laut termasuk salah satu anggota alga yang merupakan tumbuhan berklorofil. Dilihat dari ukurannya, rumput laut terdiri dari jenis mikroskopik dan makroskopik. Jenis makroskopik inilah yang sehari-hari kita kenal sebagai rumput laut.

Istilah `rumput Laut’ sebenarnya tidak tepat karena secara botani alga tidak termasuk golongan rumput-rumputan (graminae). Istilah lain yaitu agar-agar, merupakan sebutan untuk jenis alga berdasarkan kandungan kimianya. Di perairan pantai Pulau Jawa, yang disebut agar atau ager adalah jenis Gracilaria verrucosa yang memang mengandung agar.

agar-agar. Rumput laut juga bisa dimakan sebagai sayuran. Lebih dari 50 spesies rumput laut Indonesia dapat dimanfaatkan sebagai sayuran.

Jenis rumput laut yang sudah diolah menjadi agar-agar di antaranya Gracdaria sp. dan Gelidium sp. Beberapa negara yang sudah melakukan pengolahan rumput laut menjadi agar-agar adalah Jepang, Amerika, New Zealand, Australia, dan Indonesia. Namun, agar-agar di Indonesia masih dalam bentuk lembaran, batang, dan bubuk. Produksi agar-agar di Indonesia hanya untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri yang digunakan sebagai makanan. Sampai saat ini, Indonesia masih mengimpor agar-agar dari negara lain.

Selain jenis rumput laut penghasil agar-agar, terdapat jenis lain yang cukup potensial dan banyak dijumpai di perairan Indonesia yaitu Eucheuma sp. yang dapat menghasilkan karaginan dan dapat dimanfaatkan untuk berbagai kegunaan. Karaginan dan agar-agar dapat dihasilkan dari ganggang merah (Rhodophyceae), sedangkan alginat dapat dihasilkan dari ganggang cokelat jenis Sargassum.

Jumlah rumput laut jenis ini sangat sedikit di Indonesia, sedangkan kebutuhan alginat cukup banyak. Ekspedisi Laut Siboga (1899-1900) telah mengidentifikasi 555 jenis rumput laut yang tumbuh di perairan laut Indonesia (Van Bosse, 1928). Dari jenis rumput laut yang tersebar di perairan pantai telah dimanfaatkan oleh masyarakat pesisir sebanyak 23 jenis untuk sayuran dan makanan (Heyne, 1922). Zaneveld (1955) telah mencatat 56 jenis rumput laut yang dimanfaatkan sebagai makanan dan obat-obatan.

TAKSONOMI RUMPUT LAUT

            Dalam taksonomi, ganggang atau alga termasuk ke dalam filum Thallophyta yang terbagi menjadi tujuh divisi yaitu Euglenophyta, Chlorophyta, Chrysophyta, Phaeophyta, Rhodophyta, Pyrrophyta, dan Cyanophyta. Ciri dari filum ini adalah tidak mempunyai akar, batang, dan daun sejati. Alat reproduksi terdiri dari satu sel. Zigot yang merupakan hasil pembuahan sel betina oleh sel jantan hanya akan tumbuh setelah keluar dari alat kelamin betina. Dari ketujuh divisi ini, yang terpenting dalam dunia perdagangan adalah Rhodophyta.

MORFOLOGI RUMPUT LAUT

Seluruh bagian tanaman yang dapat menyerupai akar, batang, daun, atau buah, semuanya disebut talus. Bentuk talus ini beragam, ada yang bulat seperti tabung, pipih, gepeng, bulat seperti kantong, atau ada juga yang seperti rambut. Susunan talus terdiri dari satu sel dan banyak sel.

Percabangan talus ada yang dichotomous (dua-dua terus-menerus), pinnate (dua-dua berlawanan sepanjang talus utama), pectinate (berderet searah pada satu sisi talus utama), ferticillate (berpusat melingkari aksis atau batang utama), dan yang sederhana tanpa percabangan. Sifat substansi talus juga bervariasi, ada yang gelatinous (lunak seperti gelatin), calcareous (keras diliputi atau mengandung zat kapur), cartilagenous (seperti tulang rawan), dan spongious (berserabut). Semua sifat talus itu membantu dalam pengenalan jenis atau pengklasifikasian spesies

REPRODUKSI RUMPUT LAUT

Perkembangbiakan rumput laut pada dasarnya ada dua macam yaitu secara kawin dan tidak kawin. Pada perkembangbiakan secara kawin, gametofit jantan melalui pori spermatangia akan menghasilkan sel jantan yang disebut spermatia. Spermatia ini akan membuahi sel betina pada cabang carpogonia dari gametofit betina. Hasil pembuahan ini akan keluar sebagai carpospora. Setelah terjadi proses germinasi akan tumbuh menjadi tanaman yang tidak beralat kelamin atau disebut sporofit.

Perkembangbiakan dengan cara tidak kawin terdiri dari penyebaran tetraspora, vegetatif, dan konjugatif. Sporofit dewasa menghasilkan spora yang disebut tetraspora yang sesudah proses germinasi tumbuh menjadi tanaman beralat kelamin, yaitu gametofit jantan dan gametofit betina. Perkembangbiakan secara vegetatif adalah dengan cara setek. Potongan seluruh bagian dari talus akan membentuk percabangan baru dan tumbuh berkembang menjadi tanaman biasa. Konjugasi merupakan proses peleburan dinding sel dan percampuran protoplasma antara dua thally

JENIS RUMPUT LAUT

Berdasar pigmen (zat warna) yang dikandungnya, alga atau ganggang dikelompokkan menjadi empat kelas, yaitu Rhodophyceae (ganggang merah), Phaeophyceae (ganggang cokelat), Chlorophyceae (ganggang hijau), dan Cyanophyceae (ganggang biru). Rumput laut termasuk dalam jenis ganggang cokelat dan ganggang merah. Alga cokelat hidup di perairan yang dingin, sedangkan alga merah hidup di daerah tropis. Alga hijau dan alga biru banyak hidup dan berkembang di air tawar. Namun, jenis ini kurang mempunyai arti sebagai bahan makanan. Sebaliknya, alga cokelat dan alga merah cukup penting sebagai bahan pangan dan non-pangan.

Alga mempunyai bentuk yang beragam seperti benang atau tumbuhan tinggi. Ciri utamanya, tidak mempunyai akar, batang, daun, dan dinding selnya dilapisi lendir. Pertumbuhan rumput laut sangat tergantung pada sinar matahari untuk melakukan proses fotosintesis.

Pengelompokan rumput laut  menurut  perbedaan warna tersebut adalah  didasarkan atas perbedaan kandungan pigmennya. Rumput laut kelompok  merah memiliki pigmen dominan fikoeretrin (phycoerethrin) dan fikosianin  (phycocyanin)  yang  menimbulkan warna merah, walaupun pada kenyataannya di alam menunnjukkan  variasi warna lain seperti hijau, ungu dan coklat tua karena sifat adaptik kromatiknya.  Sebagai indikasi bahwa itu adalah rumput- laut merah, yaitu apabila terjemur  sinar matahari  akan tampak berubah warna asalnya  menjadi  merah-ungu, kemudian  menjadi putih karena kehilangan pigmennya. Pigmen yang  dominan pada rumput laut  kelompok coklat adalah fucoxantin, sedangkan pigmen yang dominan  pada rumput laut kelompok hijau adalah  klorofil (Chlorophyl) b.

Beberapa jenis rumput laut yang terdapat di Indonesia dan memiliki nilai ekonomi tinggi sebagai berikut.

1.      Rumput laut penghasil agar-agar (agarophyte), yaitu Gracilaria, Gelidium, Gelidiopsis, dan Hypnea. rumput laut penghasil agar (senyawa polisakarida sulfat bersifat koloid) yang  biasa  disebut agarofit antara lain  Gracilaria  (rambu kasang) dan Gelidium (kades).

2.      Rumput laut penghasil karaginan (carragenophyte), yaitu Eucheuma spinosum, Eucheuma cottonii, dan Eucheuma striatum. Eucheuma (agar-agar kasar, agar-agar patah tulang) dan Kappaphycus (cottonii) adalah termasuk  kelompok  penghasil  karaginan  (berupa garam  sodium, kalsium dan potasium  dari senyawa polisakarida sulfat asam karaginat)  yang disebut karaginofit

3.      Rumput laut penghasil algin, yaitu Sargasum dan Turbinaria.(garam kalsium, kalium, natrium dan magnesium  dari  senyawa polisakarida asam alginik), termasuk ke dalamnya  antara lain  Sargassum (oseng) dan Turbinaria.

Dari  ratus-an  jenis rumput laut yang ada di Indonesia,  banyak  di antaranya  yang dapat dimanfaatkan untuk berbagai macam kebutuhan,  antara lain   sebagai bahan  makanan dan sayuran. Pemanfaatan lain  adalah  sebagai  bahan mentah untuk  industri penghasil  agar, karaginan dan alginat  yang diperlukan untuk  bahan tambahan  dalam pengolahan  makanan, minuman, farmasi, kosmetika dan  tekstil di dalam dan luar negeri. Kandungan kimia lain yang penting terdapat dalam rumput laut  selain karbohidrat yang berupa polisakarida seperti agar, karaginan dan alginat juga terdapat  mineral, protein, lemak, vitamin dan yodium.  Secara tidak disadari bahwa sebenarnya manfaat dan  peran rumput laut ini telah ada pada  kehidupan kita sehari-hari. Kita berhias dengan minyak rambut, berkeramas dengan shampoo, bergosok gigi dengan odol, menikmati eskrim dan coklat, berdandan dengan baju yang bermotif warna-warni dan menyemir sepatu , kesemua bahan  yang kita pergunakan tersebut  sedikit banyak mengandung campuran  rumput laut antara lain berupa agar, karaginan dan  alginate

Ada juga nama rumput laut yang telah populer dalam dunia perdagangan  internasional, misalnya “cottonii”  untuk sebutan rumput laut  yang nama ilmiahnya Kappaphycus  dan nori untuk rumput laut Porphyra dari Jepang.

Gambar, 2 a) atas    :  Caulerpa racemosa var. uvifera (Turner) Weber Van Bosse,    b) tengah: Turbinaria conoides (J. Agardh) Kuetzing,    c) bawah:  Rhodymenia palmate (Linnaeus) Greville

Karagenan merupakan senyawa yang termasuk kelompok polisakarida galaktosa hasil ekstraksi dari rumput laut. Sebagian besar karagenan mengandung natrium, magnesium, dan kalsium yang dapat terikat pada gugus ester sulfat dari galaktosa dan kopolimer 3,6-anhydro-galaktosa. Karagenan banyak digunakan pada sediaan makanan, sediaan farmasi dan kosmetik sebagai bahan pembuat gel, pengental atau penstabil.Karagenan dapat diekstraksi dari protein dan lignin rumput laut dan dapat digunakan dalam industri pangan karena karakteristiknya yang dapat berbentuk geli, bersifat mengentalkan, dan menstabilkan material utamanya.

Karagenan sendiri tidak dapat dimakan oleh manusia dan tidak memiliki nutrisi yang diperlukan oleh tubuh. Oleh karena itu, karagenan hanya digunakan dalam industri pangan karena fungsi karakteristiknya yang dapat digunakan untuk mengendalikan kandungan air dalam bahan pangan utamanya, mengendalikan tekstur, dan menstabilkan makanan.Terdapat tiga jenis karagenan yang dapat ditemukan secara luas di berbagai perairan di dunia. Ketiganya dibedakan berdasarkan struktur molekul yang mengakibatkan perbedaan sifat fisik dan karakteristik penggunaannya dalam industri pangan. Ketiga jenis karagenan ini adalah kappa, iota dan lambda. Perbedaan ketiganya terletak pada perbedaan posisi gugus ester-sulphate dan jumlah residu 3,6 anhydro-D-galaktose.

1.      karagenan kappa

karagenan kappa memiliki struktur D-galaktose dan beberapa gugus 2-sulfate ester pada  3,6 anhydro-D-galaktose yang ditunjukan gambar. Gugus  6-sulfate ester mengurangi daya kekuatan geli  namun dapat mengurangi  loss akibat pengolahan dengan menggunakan basa.hal ini akan memberikan keteraturan rantai yang lebih baik.

Adapun sifat fisik yang dimiliki karagenan tipe kappa ini adalah:

·       larut dalam air panas

·       penambahan ion Kalium menyebabkan pembentukan gel yang tahan lama, namun rapuh, serta manambah temperatur pembnetukan gel dan pelelehan.

·       Kuat, gel padat, beberapa ikatan dengan ion K+  dan Ca++menyebabkan bentuk helik terkumpul, dan gel menjadi rapuh

·       Gel berwarna transparan

·       Diperkirakan terdapat 25% ester sulfat dan 34% 3,6-AG

·       Sesuai dengan pelarut yang dapat bercampur dengan air

·       Tidak dapat larut dalam sebagian besar pelarut organic

·       Penggunaan konsentrasi 0.02-2.0%

2.      karagenan iota

karagenan tipe iota mengandung gugus 4-sulfate ester dalam semua gugus D-galaktose dan gugus 2-sulfate ester dalam 3,6 anhydro-D-galaktose. Ketidakberaturan gugus 6-sulfate ester menggantikan gugus ester 4-sulfate dalam D-galaktose. Gugus ini dapat digantikan dengan pengolahan dalam kondisi basa untuk meningkatkan kekuatan gel.

Adapun sifat fisik yang dimiliki karagenan tipe iota ini adalah:

·       larutan memperlihatkan karakteristik thiksotropik

·       larut dalam air panas, Natrium karagenan iota larut dalam air dingin dan air panas.

·       Penambahan ion kalsium akan menyebabkan pembentukan gel tahan lama, elastic, dan meningkatkan temperatur pembentukan gel dan pelelehan.

·       Gel bersifat elastic, membentuk heliks dengan ion Kalsium.

·       Gel bening

·       Stabil dalam keadaan dingin

·       Tidak dapat larut dalam sebagian besar pelarut organic

·       Diperkirakan mengandung  32% ester sulfat dan 30% 3,6-AG

·       Penggunaan konsentrasi 0.02-2.0%

3.      karagenan lambda

karagenan tipe lambda mengandung residu disulfated-D-galaktose yang tidak mengandung gugus ester  4-sulfate namun sejumlah gugus ester 2-sulfate.

Adapun sifat fisik yang dimiliki karagenan tipe lambda ini adalah:

·       aliran bebas, larutan pseudo-plastik non-gel dalam air

·       larut sebagian dalam air dingin, dan larut dengan baik dalam air panas.

·       Tidak terbentuk gel, rantai polimer terdistribusi acak

·       Kekentalan bervariasi dari kekenatalan rendah hingga tinggi

·       Penambahan kation memberikan efek  yang kecil terhadap viskositas.

·       Sesuai untuk pelarut yang dapat bercampur dengan air

·       Tidak dapat larut dalam sebagian besar pelarut organic

·       Stabil dalam berbagai variasi temperatur, termasuk temperatur pembekuan

·       Larut dalam larutan garam 5%, baik dingin maupun panas

·       Diperkirakan mengandung  35% ester sulfat dan sedikit atau bahkan tidak mengandung 30% 3,6-AG sama sekali

·       Penggunaan konsentrasi 0.1-1.0%

Sifat Fisik Karagenan

1.      Kelarutan

semua jenis karagenan memiliki kelarutan yang baik di dalam air panas. Namun, hanya jenis lambda dan larutan garam Natrium karagenan kappa dan iota dapat larut dalam air dingin. Karagenan lambda membentuk larutan kental dengan karakteristik pseudoplastik ketika dipompa atau diaduk. Dengan kelarutan seperti itu, larutan-larutan karagenan tersebut memiliki kemampuan untuk mengentalkan dan memberikan tekstur krimi.

Temperatur merupakan factor yang cukup penting dalam penggunaan karagenan dal;am system pangan. Semua jenis hidrat karagenan pada temperatur tinggi, karagenan jenis iota dan jenis kappa memiliki kekentalan yang cukup rendah.

2.      kestabilan asam

larutan karagenanakan kehilangan karakteristik gel dan kekentalannya dalam system dengan nilai pH di bawah 4.3. Penyebabnya adalah pada proses autohidrolisis karagenan yang terjadi pada pH rendah yang membentuk ikatan 3,6-anhydrogalaktosa. Laju autohidrolisis bertambah pada kenaikan temperatur dan konsentrasi kation yang rendah. Untuk mencegah terjadinya autohidrolisis, karagenan didinginkan pada temperatur yang lebih rendah daripada temperatur pembentukan gel. Dalam produk yang bersifat asam, karagenan ditambahkan pada bagian akhir proses untuk mencegah degradasi kelebihan asam, dan jika mungkin, asam ditambahkan segera sebelum dilakukan pengisian oleh karagenan untuk mencegah penguraian polimer.

Tabel menunjukan waktu pembentukan gel dan  pH waktu pembentukan gel akan bergantung pada konsentrasi karagenan dan bahan penyusun pangan lainnya seperti garam dan gula. Dalam proses kontinu, waktu pemrosesan dijaga minimum. Dalam system dengan pH 4.5, kondisi proses menjadi irelevan untuk larutan karagenan menjadi stabil untuk berbagai waktu pemrosesan sebagian besar makanan utama.

3.      karakterisstik gel

larutan panas karagenan iota dan kappa akan mulai membentuk gel ketika system tersebut didinginkan pada temperatur 40 and 60ºC bergantung pada kehadiran kation. Gel karagenan bersifat reversible dan memperlihatkan efek histerisis atau perbedaan antara temperatur penentuan gelling dengan melting. Gel tersebut stabil pada temperatur ruangan namun dapat meleleh kmbali dengan pemanasan 5–20ºC di atas temperatur pembentukan gel. Dengan  pendinginan gel kembali akan membentuk gel.

Komposisi ionic dari system pangan adalah penting untuk utilisasi karagenan. Misalnya, karagenan kappa lebih memilih ion kalium untuk menstabilkan zona sambungan  yang melingkupi karakteristik kekokohan gel sebagai gel yang sedikit rapuh. Karagenan iota memilih ion kalsium untuk menjembatani rantai untuk memberikan pengaruh gel yang lembut elastic

Bahan mentah penghasil karagenan

Alga yang termasuk golongan alga merah merupakan penghasil karagenan utama. Alga merah utama ini termasuk di dalamnya adalahEuchema cottonii dan E. spinosum. Kedua alga ini merupakan alga dengan bentuk semak-semak berduri berukuran 50 cm dan banyak tumbuh di area karang di laut Philipina dan Indonesia. E. cottonii menghasilkan karagenan kappa dan E. spinosum menghasilkan karagenan iota. Chondrus crispus merupakanrumput laut merah yang paling terkenal yang memiliki tinggi 10 cm ditemukan tersebar di pantai Atlantik Utara dan mengandung karagenan jenis kappa dan lambda. Selain itu, terdapat juga spesies rumput laut merah bergenus Gigartina dengan ukuran sepanjang 5 meter dan ditemukan tersebar di laut sekitar Cili dan Peru. Jenis ini juga menghasilkan  2 jenis karagenan yaitu kappa dan lambda. Spesies Furcellaria ditemulan di perairan dingin di sekitar Eropa Utara dan Asia menghasilkan karagenan kappa dan lambda.

 

Rumus molekul : (C₁₂H₁₄O₅(OH)₄)n

Karaginan, biasanya diproduksi dalam bentuk garam Na, K, Ca yang dibedakan dua macam yaitu Kappa karaginan dan lota karaginan berasal dari Eucheuma cottonii dan Eucheuma striatum. Iota kagarinan berasal dari Eucheuma spinosum. Kedua jenis karaginan tersebut dapat berfungsi sebagai stabilizer, thickener, emulsifer, gelling agent, pengental.

Karagenan dibagi menjadi tiga fraksi berdasarkan unit penyusunnya yaitu kappa iota lambada

Beberapa sifat dari karaginan antara lain :

·         Dalam air dingin seluruh garam dari Lambda karaginan larut sedangkan Kappa dan lota karaginan hanya garam Natriumnya saja yang larut.

·         Lambda karaginan larut dalam air panas, Kappa dan lota karaginan larut pada temperatur 70°C ke atas.

·         Kappa, Lambda dan lota karaginan larut dalam susu panas, dalam susu dingin Kappa dan lota tidak larut, sedangkan Lambda karaginan membentuk dispersi.

·         Kappa karaginan membentuk gel dengan ion Kalium, lota karaginan dengan ion Calsium dan Lambda karaginan tidak membentuk gel.

·         Semua type karaginan stabil pada pH netral dan alkali, pada pH asam akan terhidrolisa