RESUME

KIMIA ANALITIK & KOLOID

“KARAGENAN : POLISAKARIDA RUMPUT LAUT ALAMI DAN PENERAPANNYA”

OLEH :

NAMA : REZA ZAMZAMI AMIN

NIM : J1A014103

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS ILMU TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM

2015

A. Latar Belakang

Polisakarida telah diaplikasikan secara menarik dan berharga dalam makanan dan farmasi

medis. Karena mereka berasal dari sumber alami, mereka mudah didapatkan, tidak

beracun, murah, biodegradable dan biokompatibel. Karagenan merupakan salah satu di

antara mereka, yang ful fi LLS kriteria polisakarida; itu adalah karbohidrat alami

(polisakarida) yang diperoleh dari rumput laut merah dimakan.. Sebuah permintaan

berdasarkan aplikasinya telah banyak meningkat dalam makanan dan sektor obat-obatan.

Karagenan telah diaplikasikan secara luas dalam pengobatan eksperimental, formulasi

farmasi, kosmetik, dan industri makanan.

B. Tujuan

1. Untuk mengetahui jenis, struktur dan sifat dari karagenan itu sendiri.

2. Untuk mengetahui pengekstraksian dan sifat biologis dari karagenan.

3. Untuk mengetahui sifat toksisitas dan pengaplikasian karagenan pada industri pangan

dan industri farmasi.

C. Pendahuluan

Polimer alam dalam penerapannya dalam industri farmasi telah tergeser dengan

kehadiran polimer sintesis. Namun polimer alam lebih disukai dibandingkan dengan

polimer sintetis, karena sangant aman, tidak beracun, biokompatibel, biodegradable,

biayanya murah, dan banyak tersedia dialam. Salah satu jenis bahan yang mengambil

manfaat dari keunggulan ini adalah keluarga polisakarida, yang telah mendapatkan

aplikasi yang menarik dan bergunadalam biomedis dan secara khusus di biofarmasi.

Polisakarida dapat diperoleh dari sejumlah sumberseperti rumput laut, tanaman, bakteri,

jamur, serangga, hewan bahkan manusia, serta dapat diaplikasikan secara struktural

melalui rekayasa genetika.

Karaginan merupakan suatu polisakarida linear anionik sulfat yang diekstrak dari

rumput laut merah terutama dari jenis cripus chondrus, euchema, gigartina stellata,

iridaceae, hypnea, solieria, agardhiella, dan sarlonema. Kata “KARAGENAN” berasal

dari penduduk carraghen, dipantai selatan irlandia dimana ekstrak dari ganggang merah

untuk makanan dan obat-obatan yang sudah digunakan sejak 600 tahun yang lalu. Pada

saat sekarang karagenan merupakan sebuah bahan yang sangat serbaguna, yang digunakan

dalam industri pangan maupun non pangan walaupun pada karagenan sendiri tidak

memiliki nilai gizi.

D. Pembahasan

1. Ringkasan pendek pada jenis dan struktur karagenan.

Menurut survei literartur, karagenan dapat diklasifikasikan dalam 3 cara, yaitu

berdasarkan pada jumlah dan posisi kelompok sulfat, berdasarkan jenisnya, dan

berdasarkan sifat-sifatnya. Berdasarkan pada jumlah dan posisi kelompok, karagenan

memilikiklasifikasi yang terdiri dari : lambda, kappa, theta, Ksi, mu, nu. Semuanya

mengandung sekitar 22-35% dari kelompok sulfat. Berdasarkan jenisnya, karagenan

diklasifikasikan menjadi 3 jenis yaitu :

a. Jenis pertama yang melibatkan kappa yang berisi subclass seperti kappa (K), iota

(I),mu (M) dan nu (N).

b. Jenis kedua yang melibatkan lambda yang mengandung lambda (λ), xi dan pi.

c. Jenis ketiga melibatkan beta yang berisi subclass seperti betta (β) dan gamma (γ)

karagenan. Dan jenis lain yaitu omega (Ω) dan alpha (α).

Dalam beberapa tahun terakhir, pengembangan peralatan baru dan teknik telah

memungkinkan mekanisme gelasi polimer alami untuk dipelajari. Dalam kasus

karagenan, transisi dari kumparan acak untuk double helix telah dipelajari dengan

teknik termasuk reologi, polarimetri, foton transmisi, spektrofotometri, amplitudo X-

ray, diferensial scanning kalorimetri, dan dispersi laser yang telah didevormasi.Semua

teknik ini memiliki dua linear helai -carrageenan untuk membentuk double helix

selama gelasi.

2. Sifat karagenan

a. Sifat farmakokinetik

1. Penyerapan, distribusi, dan ekskresi

Beberapa studi farmakokinetik dari karagenan telah dilakukan pada tikus.

Dalam kelompok lima tikus yang menerima 0,5% karagenan asli

(iotacarrageenan dari Eucheuma spinosum) atau 5% karagenan yang

terdegradasi selama 10 hari, dan karagenan asli (kappa / lambda dari C.

crispus) yang tidak diobati atau disterilkan dalam susu, yang secara kuantitatif

diekskresikan dalam kotoran tikus. Tidak ada karagenan yang ditemukan

dalam hati tikus yang diberi makan 25% karagenan asli. Dan tidak ada

karagenan yang terdeteksi pada usus kecil/besar pada tikus yang diberi makan

5% karagenan asli. Lain halnya dengan monyet yang diberikan 1% karagenan

asli dalam air minum selama 7-11 minggu, tetapi tidak ada yang menunjukkan

bukti penyimpanan karagenan. Dan monyet diberi 1% karagenan asli selama

10 minggu, monyet menerima dosis harian 500 mg/kg bb selama 15 bulan

diekskresikan 12 g/ml urin, tetapi tidak menunjukkan bukti terdapatnya

karagenan didalam hati atau organ lainnya di dalam usus monyet.

2. Degradasi karagenan dalam saluran pencernaan

Sejak karagenan tidak memiliki efek yang sama seperti karagenan yang

terdegradasi, ini sangat baik sekali karena tidak terdegradasi dengan cara yang

sama. Sebagian degradasi berlangsung di perut, dimana pH dihidrolisis sangat

rendah dan asam. Namaun, kondisi hidrolisis (6 jam pada pH 1,0) yang lebih

derastis dari pada yang terjadi secara normal didalam perut. Degradasi

karagenan oleh sebagian besar bekteri usus in-vitro menggunakan karagenan

yang memiliki 20% gula pereduksi.

Diantara bakteri yang diklaim untuk memecah karagenan yang mengandung

Klebsiella pneumonia dan Escherichia coli, yang kedua spesies ini dapat

tumbuh pada karagenan gel. Jika bakteri ini telah mampu menurunkan

karagenan, mereka akan memiliki media gel tersendiri untuk tumbuh dan

berkembang didalam karagenan. Dari rincian foodgrade, karagenan diisolasi

dari kotoran kelinci, babi, tikus, dan monyet yang telah dilaporkan, tetapi

kondisinya tidak diketahui. Dalam studi lain foodgrade kappa, iota karagenan

menyatakan bahwa kappa karagenan tidak dihidrolisis pada pH8 atau dibawah

kondisiparah yaitu pH 1,2 selama 6 jam, dan massa molekul relatif tetap pada

> 200 kDa, dengan tidak lebih dari 20% massa molekul > 100 kDa.

3. Ekstraksi dan refining

a. Ekstraksi kappa (K)-karagenan

Langkah yang berbeda dalam pengolahan kappa karagenang kurang lebih

mirirp dengan ekstraksi agar. Spesies eucheuma, Hypnea, Chondrus dan

furcellaria dapat digunakan sebagai bahan baku. Pengolahan kappa

karagenan dapat digunakan dengan cara mengeringkan rumput laut yang

ditambahakan 5-10% NaOH pada suhu 80-90°c untuk waktu tertentu

tergantung pada tekstur alga. Kemudian rumput laut direbus dan

ekstraknya dikumpulkan pada evaporator untuk mengurangi volume

larutan gel. Dalam kasus rumput laut seperti furcellaria dan eucheuma,

proses KCL diterapkan. Dalam hal ini, bahan tersebut diekstraksi pada

suhu panas untuk diuapkan sehingga mengurangi volume infiltrasi, dan

kemudian infiltrasi diekstruksi menjadi 1-1,5% pada larutan KCL dingin.

Benang yang memiliki gel dicuci kembali dalam KCL kemudian

dikeringkan dan digiling untuk mendapatkan bubuk karagenan-kappa.

b. Ekstraksi lambda (λ)-karagenang

Lambda karagenang diperoleh dari spesies yang berbeda yaitu dari genus

gigartina dan chondrus yang bersifat hidrofilik, dengan demikian dapat

dikeringkan dengan proses pengendapan pengering drum dan alkohol.

Tetapi metode alkohol lebih cocok digunakan sebagai metode peptisasi

dengan dua jenis alkohol yaitu propil dan etil alkohol, karena dapat

meningkatkan produksi.

c. Ekstraksi iota (i)-karagenang

Iota-karagenang lebih hidrofilik dari pada kappa-karagenang dan sulit

untuk diproses pada saat beku, mencair, maupun gel. Jadi penggunaan

alkohol sangat dibutuhkan untuk mengekstraksi iota-karagenang, karena

sifatnya yang mirip dengan lambda-karagenang.

d. Semi proses

Karagenang yang semi proses dihasilkan oleh penggunaan alkali dari

Eucheuma cottonii dan pengeringan darai pertanian itu sendiri. Semi proses

sendiri dilakukan dengan cara gulma direndam dan dimasak dalam KOH

berair panas pada suhu 100°c. Dan kemudian direndam dalam air segar

untuk mengekstraksi alkali. Proses ini dilakukan pada saat kering dan tanah

digunakan sebagai bubuk. Dengan proses ini dapat mengurangi biaya

produksi.

4. Aktivitas biologis dari karagenan

a. Usus pada peradangan

Dijelaskan metode sederhana untuk menginduksi pembentukan ulkus di usus

besar babi guinea hanya membutuhkan penambahan karagenan yang

terdegradasi ke air minum. Metode ini dapat digunakan sebagai model

eksperimen untuk studi berbagai aspek patologi lesi ulseratif di bagian saluran

pencernaan. Karagenan yang terdegradasi ditambahkan ke dalam air minum

sebagai kelinci percobaan untuk konsentrasi 5%. Tidak lebih besar dari 2 g / kg

bb dari karagenan yang terdegradasi di dalam cairan untuk 20-45 hari hasil

pada lesi ulseratif yang terkait dengan perubahan klinis dan patologis yang

dalam hal tertentu mirip kolitis ulserativa dalam manusia. Ada yang

menyebabkan kehilangan berat badan, mencret, dan darah yang terlihat samar

atau hanya terlihat di feses. Patologis, ulserasi ditemukan di semua bagian dari

usus besar, lesi yang luas terjadi di rektum.

b. Antikoagulan dan aktivitas anti trombotik

Banyak laporan mengenai adanya aktivitas anti-koagulan dan agregasi

trombosit yang menghambat karagenan. Diantaranya yaitu karagenan asli

(terutama dari C. crispus) yang memiliki sekitar dua kali aktivitas karagenan

anfraksionis dan carrageenan (Eucheumacottoni dan E. spinosum). Karagenan

yang paling aktif yang memiliki aktivitas heparin tetapi galactan sulfat dari

Grateloupa indica dikumpulkan dari perairan India, menunjukkan aktivitas

anti-koagulan yang manjur sebagai heparin. Dasar utama dari aktivitas anti-

koagulan dari karagenan adalah sebagai anti-trombotik. Karagenan

menunjukkan aktivitas anti-trombotik lebih besar dari karagenan jenis lainnya,

mungkin karena konten sulfatnya yang lebih tinggi, sedangkan aktivitas bahan

tak terpecah tetap ada diantara keduanya. Hasil yang sama diperoleh dari

karagenan jenis Phyllophora brodiaei yangmemberikan aktivitas darah anti

koagulan tertinggi. Karagenan sangat konsisten memperpanjang waktu

pembekuan dan lebih beracun daripada jenis karagenan lainnya. Perbedaan

konten sulfat antara kedua karagenan tidak langsung menunjukkan perbedaan

dalam aksi antikoagulan dan toksisitas. Sebagaimana dinyatakan di atas,

mekanisme yang mendasari aktivitas antikoagulan karagenan melibatkan

penghambatan trombin.

c. Aktivitas anti-virus

Penelitian baru menunjukkan bahwa aplikasi karagenan gel dari C. crispus

telah menunjukkan inhibitor yang selektif dari beberapa virus yang

menyelimuti dan mencegah penularan virus HIV termasuk patogen manusia

seperti, immunodeficienc defisiensi virus, herpes simplex virus (HSV),

cytomegalovirus, rhinovirus serta virus lainnya seperti gonore, kutil kelamin.

Selain itu, karagenan adalah suatu bahan yang cukup baik yang digunakan

sebagai mikrobisida vagina karena mereka tidak menunjukkan adanya aktivitas

virus yang signifikan. Penggunaan alat kontrasepsi atau kondom yang

berbahan gel berbasis karagenan, bisa mencegah transmisi seksual HPV

(papillo- mavirus manusia) jenis yang dapat menyebabkan kanker serviks dan

kutil kelamin.

d. Anti tumor dan kegiatan imunomodulator

Beberapa penelitian telah melaporkan bahwa karagenan memiliki aktivitas

antipro-liferative di lini sel kanker in vitro, serta aktivitas penghambatan

pertumbuhan tumor pada tikus. Selain itu, mereka memiliki aktivitas

antimetastatic dengan menghalangi interaksi antara sel kanker dan membran

basal serta menghambat proliferasi sel tumor dan adhesi sel tumor ke berbagai

substrat, tetapi mekanisme yang terkait pada penelitian diatas belum

sepenuhnya dipahami.

5. Toksisitas karagenan

Ditemukan bahwa toksisitas karagenan tergantung pada berat molekul dan bukan

pada isi sulfat. Karagenan yang memiliki berat molekul rendah adalah "degradasi"

karagenan, dan karagenan yang memiliki berat molekul tinggi adalah

"Undegraded" karagenan. USAN mendefinisikan degradasi karagenan sebagai

"poligeenan" memiliki berat molekul rata-rata 10.000-20.000 Da, diperoleh ketika

diproses oleh hidrolisis asam bukan alkali. Poligeenan tidak memiliki utilitas

dalam makanan.

6. Aplikasi karagenan

a. Dalam industri makanan dan susu

Karagenan telah digunakan sebagai zat aditif dalam memproduksi berbagai

jenis olahan makanan, termasuk produk susu, makanan berbasis air, produk

daging, minuman, bumbu, susu formula, dan pakan ternak. Karagenan dapat

berfungsi sebagai agen bulking, carrier, emulsifier, pembentuk gel, kaca agen,

humektan, stabilizer atau pengental. Karagenan ditambahkan ke dalam

makanan olahan karena dapat mengikat air, meningkatkan pembentukan gel,

menstabilkan, dan meningkatkan palatabilitas dan penampilan serta tekstur

makanan ketika dicampurkandengan zat lain dalam makanan (misalnya,

protein, natrium atau kalsium fosfat, pati, galactomannan, Carboxylmethyl-

selulosa ). Dalam produk susu karagenan memperbaiki tekstur, ketebalan, dan

kelarutan. Karagenan berfungsi untuk mencegah pemisahan dan

mempertahankan tekstur susu itu sendiri. karagenan ditambahkan dalam

jumlah kecil sekitar 0,3% pada olahan susu seperti filling es krim, whipped

cream, yoghourt, dan milkshake, serta 0,03% di desserts dan produk susu cair.

b. Aplikasi dalam industri farmasi

1. Produksi antibiotik semi-sintetis

Antibiotik semi-sintetis disusun melalui kopling inti lactam yang biasa

disebut dengan rantai samping, seperti asam fenilasetat, d-Phenylglycine,

atau dp-hydroxyphenylglycine, 6-Aminopenicillanic asam (6-APA)

diperoleh dengan hidrolisis enzimatik penisilin G yang diproduksi dengan

cara fermentasi. karagenan Sebagai bahan pendukung untuk produksi 6-

APA diuji dengan sel E. coli dengan aktivitas penisilin-amidase. Sel-sel

amobil dengan defisiensi sekitar 90% dan dapat digunakan untuk 20 siklus

berulang dengan mempertahankan 60% dari aktivitas penisilin-amidase

awal. Manik-manik gel karagenan yang mengeras dengan gluteraldehyde

di antara rantai samping, hydroxyphenylglycine dp adalah salah satu

prekursor paling penting, seperti yang digunakan untuk sintesis amoksisilin

dan cefadroxil. Dalam reaksi satu langkah konversi dari 93% diperoleh,

sedangkan nilai 20% diamati dengan strain Agrobacterium radiobacter,

yang berisi gen dihydropyrimidinase asli dikloning ke E. Coli.

2. Produksi asam-daspartat

Sejumlah d-asam amino telah terbukti sangat penting dalam memproduksi

obat. Asam d-aspartat dapat digunakan sebagai komponen dari penisilin

sintetik. Ketika d-asam-l aspartat digunakan sebagai substrat untuk

decarboxylase l-aspartat Sel dacunhae P. Asam aspartat-l dikonversi ke-l

alanin tapi d-aspartat asam tetap tidak berubah karena stereospecificnya

tinggi biokatalis. Dengan cara ini d-aspartat asam dan l-alanin dapat

diproduksi secara bersamaan menggunakan sel dacunhae P. Bergerak di

karagenan d-l-aspartat asam kimia yang dihasilkan dari asam fumarat dan

amonia. asam d-aspartat dikristalisasi oleh reaktor dengan cara di

sentrifugasi. l-Alanine juga ditemukan pada saat disentrifugasi setelah

kristalisasi dengan penambahan amonia ke minuman keras yang

dihasilkan, diikuti oleh konsentrasi dan pendinginan. Sistem ini digunakan

untuk memproduksi d-aspartat asam dan l-alanin secara terus-menerus

menggunakan P. sel dacunhae.

E. Kesimpulan

Beberapa penelitian mengungkapkan bahwa karagenan telah mendapatkan minat yang

luas dalam industrimakanan dan farmasi karena gelnya yang sangat mudah bereaksi dan

sifatnya stabil. Berbagai penelitian tentang karagenan sebagai polimer dilakukan karena

sifat mereka yang unik. Sebagian besar penelitian toksikologi telah dilakukan pada

karagenan dan hasilnya menunjukkan bahwa karagenan adalah salah satu spesies rumput

laut yang telah terbukti tidak beracun karena sifatnya yang biodegradable dan

biokompatibel serta biayanya murah karena didapatkan langsung dari alam. Dengan

demikian, diharapkan bahwa penelitian terhadap karagenan terus ditingkatkan lagi guna

mendapatkan aplikasi baru terhadap karagenan, sehingga meningkatkan produktivitas

karagenan di masa yang akan datang.