Upload
dodien
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
ISOLASI CARRAGEENAN
Doty. MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI R
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
CARRAGEENAN DARI Kappaphycus
MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
FAKTORIAL
Skripsi
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI R
1208505041
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
ycus alvarezii
MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI RIMBAWAN
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
ISOLASI CARRAGEENAN
Doty. MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI R
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
i
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
CARRAGEENAN DARI Kappaphycus
MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
FAKTORIAL
Skripsi
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI R
1208505041
JURUSAN FARMASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2016
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
ycus alvarezii
MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI RIMBAWAN
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
ii
Lembar Pengesahan
OPTIMASI KONSENTRASI NaOH, WAKTU
EKSTRAKSI DAN WAKTU PRESIPITASI PADA
ISOLASI CARRAGEENAN DARI Kappaphycus alvarezii
Doty. MENGGUNAKAN DESAIN PERCOBAAN
FAKTORIAL
Skripsi
Skripsi ini diajukan sebagai syarat untuk memperoleh gelar sarjana farmasi (S.Farm.) di
Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
Oleh
PANDE MADE DIAH ANTARYAMI HARUM PAWITRI RIMBAWAN
NIM. 1208505041
Menyetujui:
Mengesahkan:
Ketua Jurusan Farmasi
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Dr. rer. Nat. I Made Agus Gelgel Wirasuta, M.Si., Apt.
NIP. 196804201994021001
Pembimbing II
I G. N. A. Dewantara P., S.Farm., M.Sc., Apt.
NIP. 198203232009121002
Pembimbing I
Ni Pt. A. Dewi Wijayanti, S. Farm., M. Si., Apt.
NIP. 198607272012122002
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa atas segala
limpahan berkat dan rahmat-Nya sehingga penyusunan skripsi yang berjudul
“Optimasi Konsentrasi NaOH, Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi pada
Isolasi Carrageenan dari Kappaphycus alvarezii Doty. Menggunakan Desain
Percobaan Faktorial” dapat diselesaikan dengan baik dan tepat pada waktunya.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari dukungan, saran, dan bimbingan
dari berbagai pihak. Maka dari itu, pada kesempatan ini penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada:
1. Drs. Ida Bagus Made Suaskara, M.Si., selaku Dekan Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
2. Dr. rer. nat. I Made Agus Gelgel Wirasuta, M.Si., Apt., selaku Ketua
Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana.
3. Ni Putu Ayu Dewi Wijayanti, S.Farm., M.Si., Apt., selaku dosen
pembimbing I yang dengan penuh perhatian telah memberikan waktu,
motivasi, semangat, bimbingan dan saran dengan sabar selama penulis
mengikuti pendidikan di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Udayana, khususnya dalam penyusunan
skripsi ini.
4. I G. N. A. Dewantara P., S.Farm., M.Sc., Apt., selaku dosen pembimbing
II yang dengan penuh perhatian telah memberikan waktu, pengarahan,
iv
kritik, masukan dan semangat selama penulis mengikuti pendidikan di
Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Udayana, khususnya dalam penyusunan skripsi ini.
5. Ni Putu Linda Laksmiani, S.Farm., M.Sc., Apt., selaku dosen penguji
terimakasih atas saran dan arahannya.
6. Ketut Widyani Astuti, S.Si., M. Biomed., Apt., selaku dosen penguji
terimakasih atas saran dan arahannya.
7. Putu Oka Samirana, S.Farm., M.Sc., Apt., selaku dosen penguji
terimakasih atas saran dan arahannya.
8. Seluruh dosen yang telah memberikan ilmu selama penulis menempuh
pendidikan di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan Alam Universitas Udayana.
9. Staf laboratorium, Kak Pasek, Kak Anggi dan Mbok Dwi, dan staf
pegawai yang banyak membantu dan memberikan semangat kepada
penulis dalam penyusunan skripsi ini.
10. Orang tua yang sangat penulis cintai dan hormati, Ir. I Made Gede Setia
Rimbawan, M.Si., Dra. Ni Made Harini, dan kakak terbaik dr. Pande Putu
Gede Krisna Bayu Pramana R., S. Ked., sebagai kado terindah Tuhan,
terimakasih untuk segalanya, pengertian, dukungan, doa, kasih, tawa, dan
teguran yang selalu kalian berikan.
11. Sahabat GMC, Wiwik, Nia, Desak, Risma, Eny, Ratih, Claudia, Sonia,
terimakasih atas doa, kasih sayang, perhatian, dan semangat yang tiada
henti diberikan kepada penulis dalam penyusunan skripsi ini.
v
12. Tim seperjuangan penulis: Dyah Tantri, Ferianta, Shaine, Meci, Anom,
Efit, terimakasih atas dukungan, semangat, kerjasama, dan hari-hari
bersama di ujung kebersamaan ini.
13. Seluruh rekan mahasiswa Jurusan Farmasi angkatan 2012 “Dioscuri
Hygeia” atas suka duka yang kita alami bersama. Semoga semuanya dapat
menjadi bagian kecil dari kenangan hidup kita.
14. Semua pihak yang terlibat dan telah membantu penulis dalam penyusunan
skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna.
Untuk itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat
membangun sehingga di masa yang akan datang dapat menjadi lebih baik. Penulis
berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang
memerlukan.
Bukit Jimbaran, Juni 2016
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ ii
KATA PENGANTAR ........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ....................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xi
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xiv
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH .......................................................... xv
ABSTRAK ....................................................................................................... xvii
ABSTRACT ....................................................................................................... xviii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah .......................................................................... 5
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................... 5
1.4 Manfaat Penelitian ......................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Rumput Laut .................................................................................. 6
2.1.1 Deskripsi Rumput Laut ......................................................... 6
2.1.2 Jenis Rumput Laut ................................................................ 6
2.2 Kappaphycus alvarezii Doty. ......................................................... 8
2.3 Carrageenan .................................................................................. 11
vii
2.3.1 Definisi Carrageenan ........................................................... 11
2.3.2 Jenis Carrageenan ................................................................ 11
2.3.3 Sifat Carrageenan ................................................................. 13
2.4 Isolasi Carrageenan ....................................................................... 15
2.5 Karakteristik Carrageenan............................................................. 19
2.5.1 Rendemen Carrageenan ....................................................... 19
2.5.2 Viskositas .............................................................................. 20
2.5.3 Melting temperature dan gelling temperature ...................... 21
2.5.4 Kekuatan Gel ......................................................................... 22
2.5.5 Kadar Sulfat .......................................................................... 22
2.5.6 Kadar Abu ............................................................................. 23
2.6 Standar Mutu Carrageenan ........................................................... 23
2.7 Desain Percobaan Faktorial ........................................................... 25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Rancangan Penelitian ..................................................................... 27
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ......................................................... 28
3.3 Alat dan Bahan ............................................................................... 28
3.3.1 Alat ........................................................................................ 28
3.3.2 Bahan..................................................................................... 29
3.4 Variabel Penelitian dan Definisi Operasional ................................ 29
3.4.1 Variabel Penelitian ................................................................ 29
3.4.2 Definisi Operasional.............................................................. 29
3.5 Prosedur Penelitian......................................................................... 31
viii
3.5.1 Penentuan Formula Optimasi Metode Isolasi Carrageenan . 31
3.5.2 Tahap Isolasi Carrageenan ................................................... 32
3.5.3 Evaluasi ................................................................................. 34
3.5.4 Analisis Data dan Penafsiran ................................................ 37
3.6 Skema Penelitian ............................................................................ 39
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengumpulan dan Determinasi Kappaphycus alvarezii Doty. ...... 40
4.2 Pengolahan Sampel ........................................................................ 41
4.3 Proses Optimasi Metode Isolasi Carrageenan .............................. 42
4.4 Penetapan Kadar Air Carrageenan Hasil Optimasi Metode
Isolasi ............................................................................................. 44
4.5 Evaluasi Karakteristik Fisika dan Kimia Carrageenan ................. 44
4.5.1 Organoleptis .......................................................................... 47
4.5.2 Rendemen ............................................................................. 48
4.5.3 Viskositas .............................................................................. 52
4.5.4 Melting temperature ............................................................. 54
4.5.5 Gelling temperature .............................................................. 57
4.5.6 Kekuatan Gel ........................................................................ 60
4.5.7 Kadar Sulfat .......................................................................... 62
4.5.8 Kadar Abu ............................................................................. 65
4.6 Penentuan Metode Isolasi Carrageenan Optimum dari
rumput laut Kappaphycus alvarezii Doty. ..................................... 69
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN............................................................. 71
ix
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 71
5.2 Saran ................................................................................................ 71
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 72
LAMPIRAN ........................................................................................................ 80
x
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Nilai Nutrisi Kappaphycus alvarezii Doty. .................... 9
Tabel 2.2 Perbedaan Kappa, Iota dan Lambda Carrageenan. ......................... 12
Tabel 2.3 Spesifikasi Carrageenan menurut Pharmaceutical Excipients ....... 23
Tabel 2.4 Standar Mutu Carrageenan Komersial dan FAO ............................ 24
Tabel 2.5 Standar Mutu Produk Carragenan Pharmaceutical Grade ............. 24
Tabel 3.1 Faktor dengan Level Tertinggi dan Terendah .................................. 31
Tabel 3.2 Formula Optimasi Metode Isolasi berdasarkan Design Expert
Version 7.0.0 ................................................................................... 31
Tabel 4.1 Standar Mutu Carageenan ................................................................. 45
Tabel 4.2 Rangkuman Hasil Analysis of Varian (ANOVA) one-way .............. 46
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Organoleptis terhadap Carrageenan dari
Kappaphycus alvarezii Doty. ........................................................... 47
Tabel 4.4 Hasil Verifikasi Metode Isolasi Optimum ....................................... 70
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Alga Kappaphycus alvarezii Doty ............................................ 8
Gambar 3.1 Skema Penelitian secara Umum .................................................. 39
Gambar 4.1 Nilai Rendemen (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH. ......................................................... 49
Gambar 4.2 Nilai Rendemen (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Konsentrasi NaOH dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Waktu Ekstraksi ............................................................... 51
Gambar 4.3 Nilai Rendemen (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Konsentrasi NaOH dan Waktu Ekstraksi Tetap serta
Variasi Waktu Presipitasi ............................................................. 52
Gambar 4.4 Nilai Viskositas (Cp) pada setiap Metode Optimasi dengan
Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH. .......................................................... 53
Gambar 4.5 Nilai Melting Temperature (oC) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH .......................................................... 55
Gambar 4.6 Nilai Melting Temperature (oC) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Konsentrasi NaOH dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Waktu Ekstraksi .............................................................. 56
xii
Gambar 4.7 Nilai Melting Temperature (oC) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Konsentrasi NaOH dan Waktu Ekstraksi Tetap serta
Variasi Waktu Presipitasi ............................................................ 57
Gambar 4.8 Nilai Gelling Temperature (oC) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH ........................................................... 58
Gambar 4.9 Nilai Gelling Temperature (oC) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Konsentrasi NaOH dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Waktu Ekstraksi ............................................................... 58
Gambar 4.10 Nilai Kekuatan Gel (g/cm2) pada Setiap Metode Optimasi
dengan Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH ........................................................... 62
Gambar 4.11 Nilai Kadar Sulfat (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH ........................................................... 64
Gambar 4.12 Nilai Kadar Abu (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Waktu Ekstraksi dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Konsentrasi NaOH ........................................................... 67
Gambar 4.13 Nilai Kadar Abu (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Konsentrasi NaOH dan Waktu Presipitasi Tetap serta
Variasi Waktu Ekstraksi ............................................................... 68
Gambar 4.14 Nilai Kadar Abu (%) pada Setiap Metode Optimasi dengan
Konsentrasi NaOH dan Waktu Presipitasi Tetap serta
xiii
Variasi Waktu Ekstraksi ............................................................... 69
xiv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Tahapan Pengolahan Data dalam Design Expert Version
7.0.0 ............................................................................................. 80
Lampiran 2. Skema Optimasi Metode Isolasi Carrageenan .............................. 85
Lampiran 3. Hasil Determinasi Rumput Laut Kappaphycus alvarezii Doty. ..... 87
Lampiran 4. Gambar Proses Isolasi Carrageenan dari Kappaphycus alvarezii
Doty. .............................................................................................. 88
Lampiran 5. Output Uji Normalitas Menggunakan Normal Plot of Residuals
pada Program Design Expert .......................................................... 93
Lampiran 6. Output Uji Varians Menggunakan Cook’s Distance pada Program
Design Expert ................................................................................. 97
Lampiran 7. Hasil Evaluasi Optimasi Metode Isolasi Carrageenan dari
Rumput Laut Kappaphycus alvarezii Doty. ................................ 101
Lampiran 8. Output ANOVA One Way pada Program Design Expert 7.0.0
untuk Hasil Evaluasi Optimasi Metode Isolasi Carrageenan. .... 104
Lampiran 9. Output ANOVA One way pada Program Design Expert 7.0.0
untuk Penentuan Metode Isolasi Carrageenan Optimum. ........... 108
Lampiran 10. Hasil Analisis Verifikasi Metode Isolasi Optimum dengan
OpenStat ....................................................................................... 109
xv
DAFTAR SINGKATAN DAN ISTILAH
Agarofit : Rumput laut penghasil agar
Alginofit : Rumput laut penghasil alginat
Cartilogineus : Lunak seperti tulang rawan
Cp : Centipoise
Depolimerisasi : Proses memisahkan senyawa makromolekuler dengan
berbagai cara menjadi senyawa yang relatif lebih
sederhana.
Ekstrak : Hasil proses menyari simplisia
Fotosintesis : Proses pembuatan energi atau zat makanan yang terjadi
pada tumbuhan hijau dengan bantuan sinar matahari
dan enzim-enzim
Gelling agent : Bahan pembentuk gel
Gelling temperature : Suhu dimana carrageenan dalam konsentrasi tertentu
mulai membentuk gel
Hidrokoloid : Suatu polimer larut dalam air, yang mampu
membentuk koloid, dan mampu mengentalkan larutan
atau membentuk gel dari larutan tersebut
Hidrolisis : Proses pemecahan suatu molekul menjadi senyawa-
senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan molekul
air
KCl : Kalium klorida
xvi
Karaginofit : Rumput laut penghasil carrageenan
Melting temperature : Suhu dimana carrageenan mencair dengan konsentrasi
tertentu.
NaOH : Natrium hidroksida
Polielektrolit : Bagian dari polimer khusus yang dapat terionisasi dan
mempunyai kemampuan untuk membuat terjadinya
suatu flokulasi dalam medium cair
Ppm : Part per million
Presipitasi : Reaksi pembentukan padatan dalam larutan atau di
dalam padatan lain selama reaksi kimia.
Simplisia : Bagian tanaman yang belum mengalami proses
pengolahan apapun kecuali pengeringan
Sineresis : Proses keluarnya cairan dari dalam gel
Talus : Tumbuhan yang tidak mempunyai akar, batang, dan
daun sejati
Thermoreversible : Gel dapat mencair pada saat pemanasan dan
membentuk gel kembali pada saat pendinginan
xvii
ABSTRAK
Kappaphycus alvarezii Doty. merupakan salah satu jenis alga merah (Rhodophyceae) penghasil kappa carrageenan. Carrageenan memiliki nilai jual tinggi karena mampu membentuk gel secara thermoreversible. Kualitas carrageenan yang dihasilkan sangat ditentukan oleh metode isolasi carrageenan yang meliputi beberapa tahapan, yaitu perendaman, ekstraksi, pemurnian, dan pengeringan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan metode isolasi carrageenan yang optimum dari rumput laut Kappaphycus alvarezii Doty. menggunakan desain percobaan faktorial program Design Expert Version.7.0.0.
Rumput laut diperoleh dari perairan Nusa Lembongan, Bali. Metode isolasi carrageenan dioptimasi dengan memvariasikan 3 faktor yaitu konsentrasi NaOH (4% dan 8%), waktu ekstraksi (0,5 jam dan 3 jam), dan waktu presipitasi (0,25 jam dan 0,5 jam) sehingga diperoleh 8 formula dan diuji karakteristik fisika dan kimia carrageenan. Karakteristik fisika dan kimia yang meliputi rendemen, viskositas, melting temperature, gelling temperature, kekuatan gel, kadar sulfat, dan kadar abu, diolah kembali menggunakan program Design Expert Version 7.0.0.untuk menentukan metode isolasi optimum.
Hasil analisis menunjukkan metode isolasi carrageenan optimum adalah F3 (Formula 3) dengan desirability 0,906 yaitu konsentrasi NaOH 4%, waktu ekstraksi 3 jam, dan waktu presipitasi 0,25 jam. Karakteristik fisika dan kimia carrageenan dari metode isolasi optimum menunjukkan nilai rendemen sebesar 31,135±1,604%, viskositas 10,293±0,086 cP, melting temperature 64,63±1,4l9oC, gelling temperature 46,892±1,169oC, kekuatan gel 397,200±3,058 g/cm2, kadar sulfat 30,390±0,925% dan kadar abu 26,767±0,983%.
Kata kunci: carrageenan, Kappaphycuz alvarezii Doty., metode isolasi, desain percobaan faktorial.
xviii
ABSTRACT
Kappaphycus alvarezii Doty. is one type of red algae (Rhodophyceae) producing kappa carrageenan. Carrageenan has a higher trading value because it has an ability to form gels thermoreversibly. The quality of the resulting carrageenan is determined by the method of insulation covering carrageenan, such as soaking, extraction, purification, and drying. This study aims to obtain optimum carrageenan isolation method from seaweed Kappaphycus alvarezii Doty. using factorial experimental in program of Design Expert Version 7.0.0.
Carrageenan isolation method is optimized by varying three factors, including the concentration of NaOH (4% and 8%), extraction time (0,5 hours and 3 hours), and precipitation time (0,25 hours and 0,5 hours) in order to obtain 8 formulas and tested on physical and chemical characteristics. Physical and chemical characteristics such as yield, viscosity, melting temperature, gelling temperature, gel strength, sulfate content, and ash content, reprocessed again using Design Expert Version 7.0.0 program to determine the optimum method of isolation.
The analysis revealed optimum method for carrageenan isolation is F3 (Formula 3) with the desirability 0,906 which is 4% NaOH concentration, extraction time 3 hours and precipitation time 0,25 hours. Physical and chemical characteristics of this study indicate the yield was 31,135±1,604%, the viscosity was 10,293±0,086 cP, melting temperature was 64,63±1,499oC, gelling temperature was 46,892±1,169oC, gel strength was 397,200±3,058 g/cm2, sulfate content was 30,390±0,925% and ash content was 26,767±0,983%. Keywords: carrageenan, Kappaphycuz alvarezii Doty., isolation method, factorial
experimental design.