Laporan Praktikum Hari/tanggal : Jumat, 12 September 2014Struktur dan Fungsi Biomolekul Waktu : 08.00-11.00 WIB
PJP : Inda Setyawati, S.Si, M.Si Asisten : Galih T Poetra Ema Lindawati Selvi Muliani Nur Hidayah H.L
BIOFISIK I(Bobot Jenis, Tegangan Permukaan, dan Emulsi)
Kelompok 6
Rizky Nurhayati G84120036Caecillia Jessicca Unarso G841200Listya Manurung G841200Efdian Dwi Iswandi G841200
DEPARTEMEN BIOKIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR
2014
PENDAHULUAN
Bobot jenis adalah suatu rasio massa suatu benda atau suatu zat dengan
massa air pada volume dan temperatur yang sama. Temperatur dapat ditentukan
sendiri atau sesuai dengan alat uang kita gunakan. Bobot jenis dari suatu larutan
bergantung pada komponen yang ada didalam larutan tersebut. Sehingga
menjadikan setiap larutan beebeda bobot jenisnya (Rifki 2009).
Pengukuran Bobot jenis ini dapat dilakukan dengan menggunakan
urinometer. Urinometer memiliki skala 1.000 – 1.060 g/ml (tiga desimal) dan
umumnya dipergunakan pada temperatur 60 oF atau 15.5 oC. Bila temperatur
cairan yang akan diukur bukan 15.5 oC, maka harus dilakukan koreksi. Koreksi
tersebbut dilakukan dengan cara menambah angka satu pada angka ketiga di
belakang koma untuk setiap 3o di atas temperatur peneraan atau mengurangi satu
angka pada angka ketiga di belakang koma untuk setiap 3oC di bawah temperatur
tera (Rifqi 2009).
Tegangan permukaan adalah daya tahan lapisan tipis permukaan suatu
cairan terhadap usaha untuk merubah luas permukaan caian tersebut. Tegangan
permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang
sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh
adanya gaya kohesi antara molekul air.
Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan,
setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya;
tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di
bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan
saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya
nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan
yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping
dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang
berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan
yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan
menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada
permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.
Emulsi adalah sistem koloid yang partikel terdispersi dan medium
pendispersinya sama-sama cair. Ditinjau dari segi kepolaran, emulsi merupakan
campuran cairan polar dan cairan non polar. Sifat emulsi pada umumnya kurang
stabil, kestabilan emulsi dapat terlihat pada keadaannya yang selalu keruh seperti
pada susu dan santan. Untuk memantapkan emulsi diperlukan zat pemantap yang
disebut emulgator (Winiati 2007).
Praktikum ini bertujuan agar mahasiswa dapat menunjukaan aspek biofisik
yang berkaitan dengan proses biokimia. Aspek tersebut yaitu bobot jenis dan
tegangan permukaan suatu larutan serta sifat berbagai jenis emulsi.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Praktikum biofisik I ini dilakukan di Laboratorium B Biokimia, Departemen
Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Waktu
praktikum yaitu hari Jumat, tanggal 12 September 2014, pukul 8.00-11.00 WIB.
Alat dan Bahan
Alat yang digunakan yaitu hidrometer atau urinometer, gelas piala, jarum,
kaca arloji, pipet tetes, pipet Mohr 5 mL, kaca objek, kaca preparat, mikroskop
cahaya, stopwatch, mortar, dan termometer. Bahan yang digunakan yaitu akuades,
NaCl 3%, NaCl 5%, NaCl 9%, NaCl 20%, glukosa 5%, air kelapa, air kran,
albumin 1%, urin mahasiswa, cairan empedu, air sungai, air sabun, alkohol,
minyak tanah, minyak kelapa, gum arab, susu segar, dan margarin.
Prosedur
Pengukuran berat jenis
Disiapkan hidrometer dan gelas ukur, kemudian aquades dimasukkan
hingga ke dalam gelas ukur dan tidak terkena dinding gelas ukur tersebut.
Miniskus yang terbaca pada hidrometer dicatat, lalu berat jenis akuades dihitung.
Percobaan diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi , NaCl 3%, NaCl
5%, NaCl 9%, glukosa 5%, air kelapa, air kran, albumin 1%, dan urin mahasiswa.
Penentuan tegangan permukaan
Disiapkan gelas arloji dan jarum kemudian arloji diisi dengan aquades lalu
jarum diletakkan ke dalamnya. Keadaan jarum (terapung atau tenggelam) diamati.
Percobaan diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi cairan empedu,
air kelapa, air sungai, dan air sabun.
Pengukuran jumlah tetesan cairan
Disediakan pipet tetes dan aquades kemudian akuades dipipet. Jumlah
tetesan akuades yang keluar dari pipet tetes dihitung selama 2 menit. Percobaan
diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi NaCl 20%, alkohol, minyak
tanah, dan air sabun.
Pengamatan sistem emulsi minyak kelapa-air dan minyak kelapa-air sabun
Minyak kelapa dipipet ke tabung reaksi sebanyak 2 mL. Lalu air dipipet ke tabung
reaksi yang sama sebanyak 2 mL. Campuran dikocok dengan kuat hingga
keduanya terlihat homogen. Campuran diamati kestabilannya. Jika campuran
sudah stabil, campuran dipipet dengan pipet tetes, lalu diteteskan sebanyak satu
tetes pada kaca objek. Sudan merah ditambahkan sebanyak 1 tetes untuk
mewarnai campuran. Campuran yang telah terwarnai diamati sifat emulsinya
menggunakan mikroskop cahaya. Percobaan diulangi dengan mengganti sistem
emulsi menjadi minyak kelapa dan air sabun.
Pengamatan sistem emulsi gum arab-minyak kelapa
Mula-mula ditimbang sebanyak 1 gram gum arab, lalu dicampurkan
dengan 5 mL minyak kelapa. Campuran digerus menggunakan mortar hingga
homogen. Akuades sebanyak 3 mL ditambahkan ke dalam mortar secara perlahan-
lahan. Campuran dihomogenkan hingga pekat. Akuades sebanyak 5 mL
ditambahkan ke campuran sedikit demi sedikit sambil diaduk. Setetes campuran
diteteskan pada kaca objek dan diberi pewarna sudan merah. Campuran diamati
sifatnya menggunakan mikroskop cahaya.
Pengamatan sistem emulsi alamiah (susu)
Susu segar dipipet ke dalam tabung reaksi dan diamati kestabilannya.
Setetes susu segar diteteskan pada kaca objek lalu diwarnai dengan sudan merah.
Sifat emulsi susu segar diamati menggunakan mikroskop cahaya.
Pengamatan sistem emulsi industri (margarin)
Margarin dioleskan secara tipis di permukaan kaca objek dan diwarnai
dengan sudan merah. Sifat emulsi margarin diamati menggunakan mikroskop
cahaya.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Tabel 1 Data pengukuran bobot jenis
Larutan T alat (°C) T larutan (°C) BJ ukur (g/ml) FK BJ koreksi (g/ml)Akuades 20 28 1.000 0.003 1.003Albumin 20 27 1.000 0.003 1.003Glukosa 20 27 0.014 0.003 0.017
Air kelapa 20 29 1.012 0.003 1.015Air keran 20 26 1.000 0.002 1.002
NaCl 0.3% 20 27 1.010 0.003 1.013NaCl 0.9% 20 28 1.010 0.003 1.013NaCl 5% 20 28 1.039 0.003 1.042
Urin manusia
20 29 1.010 0.003 1.013
Contoh perhitungan : Faktor koreksi = Suhu larutan−Suhu alat
3 x 10-3
= 29−20
3 x 10-3
= 0.003
BJ terkoreksi = BJ terukur + Faktor koreksi
= 1.000 + 0.003
= 1.003
Bobot jenis suatu larutan bergantung pada jumlah zat yang terlarut dalam
larutan tersebut. Hasil pengukuran bobot jenis menunjukkan bahwa bobot yang
paling besar adalah NaCl 5% dan yang paling kecil adalah akuades, air kran, dan
albumin. Jika di bandingkan dengan NaCl 0,3% dan NaCl 0,9 %, NaCl 5 %
memiliki bobot jenis yang lebih besar diantara ketiganya. Hal ini dikarenakan
NaCl 5% memiliki konsentrasi yang terbesar diantara semua NaCl. Semakin besar
konsentrasi senyawa suatu larutan, maka semakin besar pula berat jenis larutan
tersebut, ini sesuai dengan teori yang ada. Selain itu jika akuades dan air kelapa
dibandingkan bobotnya tidak sebesar NaCl karena akuades tidak mengandung zat-
zat terlarut atau sangat sedikit zat terlarutnya, sehingga konsentrasi larutannya
rendah. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut menunjukkan bahwa jumlah zat
terlarut semakin banyak, sehingga bobot jenisnya tinggi. Sebaliknya, semakin
rendah konsentrasi zat terlarut menunjukkan bahwa zat terlarut sedikit, sehingga
bobot jenis larutan rendah.
Tabel 2 Data pengukuran bobot jenis urin
Meja T alat (°C) T larutan (°C) Bj ukur (g/ml) FK Bj koreksi (g/ml)1 20 30.0 1.008 0.003 1.0112* 20 29.0 1.010 0.003 1.0133 20 29.0 1.010 0.003 1.0134 20 28.0 1.008 0.003 1.0115 20 31.0 1.016 0.004 1.0206 20 26.0 1.008 0.002 1.0107 20 31.8 1.024 0.004 1.028
Contoh perhitungan : Faktor koreksi = Suhu larutan−Suhu alat
3 x 10-3
= 29−20
3 x 10-3
= 0.003
BJ terkoreksi = BJ terukur + Faktor koreksi
= 1.000 + 0.003
= 1.003
Urin atau air seni atau air kencing adalah cairan sisa yang
diekskresikan oleh ginjal yang kemudian akan dikeluarkan dari dalam tubuh
melalui prosesurinasi. Eksreksi urin diperlukan untuk membuang molekul-
molekul sisa dalam darah yang disaring oleh ginjal dan untuk
menjaga homeostasis cairan tubuh. Namun, ada juga beberapa spesies yang
menggunakan urin sebagai sarana komunikasi olfaktori. Urin disaring di dalam
ginjal, dibawa melalui ureter menuju kandung kemih, akhirnya dibuang keluar
tubuh melalui uretra.
Pengukuran bobot jenis urine dilakukan dengan menggunakan urinometer
atau hidrometer. Bobot jenis urin setiap manusia berbeda-beda. Faktor yang
mempengaruhi perbedaan berat jenis urin adalah jumlah relatif air, makanan yang
di konsumsi, dan zat terlarut yang tersedia untuk eksresi (McPherson & Sacher
2004). Zat terlarut dapat berupa garam-garam dan urea serta setiap konstituen yg
abnormal (Brooker 2001). Bobot jenis normal urin manusia adalah 1,010-1,025
(Carpenito 2009). Kemampuan ginjal memekatkan urin yaitu dari 1,001-1,035.
Urin manusia paling pekat didapatkan pada saat bangun tidur karena biasanya
kekurangan air saat tidur (McPherson & Sacher 2004). Bila urin encer, maka akan
berwarna pucat dan bobot jenisnya rendah dan bila urin pekat, maka akan
berwarna gelap dan bobot jenisnya tinggi (Brooker 2001). Temperatur urin
manusia berdasarkan hasil analisis kandungan awal urin pada analisa terhadap
urin yang berasal dari urin holding tank (UHT) dilakukan dalam laboratorium
dengan parameter fisik dan kimia yaitu 29 oC (Rofiqoh dan Soedjono 2012).
Tabel 3 Tegangan permukaan cairan alam
Jenis cairan Hasil pengamatan
Akuades Terapung
Cairan empedu Tenggelam
Air sungai Tenggelam
Air kelapa Terapung
Air sabun Tenggelam
NaCl Tenggelam
Tabel 4 Data pengamatan jumlah tetesan
Jenis cairan Hasil pengamatan (tetesan)
Akuades 30
NaCl 3% 32
Etanol 3% 64
Air sabun 58
Minyak tanah 44
Tegangan permukaan terjadi karena karena adanya interaksi antar molekul
larutan sehingga memberikan daya tolak untuk mempertahankan luas permukaan.
Percobaan jumlah tetesan menunjukan tetesan yang paling banyak adalah pada
minyak tanah, etanol 3% dan air sabun. Hal ini terjadi karena tegangan permukaan
zat cair tersebut rendah sehingga jumlah tetesan yang dihasilkan tinggi.
Sedangkan pada akuades dan NaCl 3% jumlah tetesan tidak terlalu banyak ini
disebabkan tegangan permukaan pada akuades dan NaCl tinggi sehingga daya
tolak untuk mempertahankan luas permukaan tinggi jadi jumlah tetesan yang
dihasilkan larutan ini rendah, selain itu disebabkan molekul-molekul yang
terdapat pada air dan NaCl berinteraksi lebih kuat yang mengakibatkan tiap tetes
yang dihasilkan lebih besar, jadi jumlah tetesnya rendah. Walaupun etanol
memiliki ikatan hidrogen, namun etanol adalah cairan yang mudah menguap,
sehingga gaya antar molekulnya lemah, sedangkan sabun adalah cairan yang
menurunkan tegangan permukaan zat cair.
Data tersebut menunjukan, bahwa semakin besar tegangan permukaan
suatu larutan maka semakin kuat permukaan larutan memberikan gaya tolak atas
bagi benda yang ada di atasnya. Ini terbukti pada jarum yang diletakkan pada
gelas arloji yang kemudian diberi cairan akuades, dan air kelapa yang terlihat
mengapung. Sedangkan jika cairan di ganti dengan air sabun, NaCl, air sungai dan
cairan empedu, jarum yang ada pada gelas arloji tenggelam, karena cairan ini
bersifat emulgator yang berfungsi menurunkan tegangan permukan zat cair.
Tabel 5 Data kestabilan campuran
Campuran Kestabilan Foto
Minyak kelapa+air Tidak stabil
Minyak kelapa+air sabun Stabil
Minyak kelapa+ gum Stabil
Susu Stabil
Tabel 6 Jenis emulsi
Campuran Jenis Media
pendispersi
Fase terdispersi Foto
Minyak kelapa +air w/o Minyak Air
Minyak
kelapa+sabun
w/o Minyak Air
Margarin w/o Minyak Air
Susu o/w Air Minyak
Minyak kelapa +
gum arab
w/o Minyak Air
Konsistensi stabilitas emulsi ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu nisbah
fasa kontinyu (yang menampung tetesan) terhadap fasa terdispersinya (tetesan)
serta viskositas fasa kontinyu (Hartomo & Widiatmoko 1993). Berdasarkan
percobaan emulsi minyak dan air digunakan sudan merah sebagai pewarna yang
Minyak
Lanjutan dari tabel 6
dapat berasosiasi dengan minyak namun tidak dapat berasosiasi dengan air,
sehingga sifat suatu emulsi dapat ditentukan, yaitu apakah oil in wateratau water
in oil. Air dan minyak selamanya tidak akan bisa menyatu, karena adanya
perbedaan tingkat polaritas. Air merupakan molekul yang memiliki gugus polar,
sedangkan minyak merupakan zat yang memiliki gugus non polar. Perbedaan ini
menyebabkan keduanya tidak bisa menyatu, karena gugus polar hanya bisa
bersatu dengan gugus polar, sedangkan gugus non polar hanya bisa bersatu
dengan gugus non polar. Minyak kelapa dan air merupakan emulsi yang tidak
stabil, namun ketika campuran tersebut dikocok akan menjadi stabil beberapa
saat. Emulsi minyak kelapa dengan air, yang menjadi media pendispersinya
adalah minyak kelapa, sedangkan air sebagai zat terdispersi. Ketika ditambah
sudanmerah, sudanmerah tercampur dengan minyak, sedangkan air tidak bisa
menyatu karena kepolarannya berbeda. Sudanmerah ini berfungsi sebagai zat
warna agar dapat membedakan cairan minyak dengan air dan dapat menarik
air. Emulsi tersebut dinamakan emulsi tipe W/O, karena air terdispersi dalam
minyak. Kemudian emulsi minyak kelapa dengan air sabun membentuk emulsi
yang lebih stabil emulsi ini disebut emulsi O/W ( minyak dalam air). Hal ini
karena air sabun yang sebagai zat amfipatik yang memiliki stuktur dua gugus
yaitu hidofobik pada bagian ekor yang bersifat non-polar dan hidrofilik pada
bagian kepalanya yang bersifat polar. Sehingga bagian non-polar akan bergabung
dengan minyak yang kemudian bersama-sama bergabung dengan air (McPherson
& Sacher 2004)
Gum arab adalah salah satu produk getah (resin) yang dihasilkan dari
penyadapan getah pada batang tumbuhan legum (polong-polongan).Emulsi
minyak kelapa dengan gum arab adalah emulsi yang lebih stabil jika dibandingkan
dengan kedua emulsi diatas, karena gum arab berfungsi sebagai mengurangi
tekanan permukaan (surface tension) air dan stabilizer (emulsifier), zat yang dapat
menstabilkan emulsi. Gum arab dapat menjadi fosfolipida pengemulsi yang
memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik sehingga emulsi dapat stabil (Hartomo
& Widiatmoko 1993). Ketika dilihat di bawah mikroskop, molekul gum arab
terdispersi merata dalam media minyak. Pengadukan membuat ukuran partikel
fasa minyak semakin kecil pada o/w sehingga dapat terdisperdi dengan baik dalam
air. Begitu pula pada w/o, ukuran partikel fasa air semakin kecil sehingga dapat
terdispersi dengan baik dalam minyak. Susu disebut juga sebagai emulsi alamiah,
fase terdispersi dari susu adalah asam lemak dan media pendispersinya adalah air.
Jadi tergolong emulsi O/W (minyak dalam air). Dalam susu terdapat zat penstabil
emulsi yang berupa protein kasein. Jika mengalami denaturasi maka emulsi ini
akan terlihat tidak stabil, dapat dibedakan minyak dan airnya, keadaan ini yang
disebut dengan susu pecah. Contoh lain dari emulsi alamiah adalah santan dan
lateks. Di samping emulsi alamiah terdapat pula emulsi industri. Contoh dari
emulsi industri yaitu margarin, dan minyak bumi. Fase terdispersi pada margarin
adalah air dan media pendispersinya adalah minyak, sehingga dinamakan tipe
emulsi W/O.
SIMPULAN
Aspek biofisik yang berkaitan dengan proses biokimia dapat ditunjukkan
melalui percobaan. Aspek tersebut yaitu bobot jenis, pada bobot jenis paling kecil
dalam percobaan adalah air keran. Tegangan permukaan suatu larutan dapat
ditentukan dari sifat sampel. Berdasarkan praktikum ini juga ditentukan
berbagaisifat berbagai jenis emulsi. Bobot jenis setiap larutan berbeda-beda dan
bergantung jumlah zat yang terlarut dalam larutan tersebut. Semakin besar
konsentrasi senyawa suatu larutan menyebabkan semakin besar pula berat jenis
larutan tersebut. Tegangan permukaan berbagai larutan juga berbeda-beda,
tergantung pada konsentrasi zat terlarut didalamnya. Semakin besar tegangan
permukaan suatu larutan maka semakin kuat permukaan larutan memberikan gaya
tolak atas bagi benda yang ada di atasnya. Sifat emulsi terdiri dari dua macam,
yaitu oil in water (O\W) dengan minyak sebagai medium terdispersi dan air
sebagai medium pendispersi, dan water in oil (W\O) dengan air sebagai medium
terdispersi dan minyak sebagai medium pendispersi.
DAFTAR PUSTAKA
Bintang M. 2010. Biokimia, Teknik Penelitian. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga.
Brooker C. 2001. Kamus Saku Keperawatan. Hartono A, Nutr DA, penerjemah; Ester M, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari: The Nurse’s Pocket Dictionary. Ed ke-31.
Carpenito LG. 2009. Diagnosis Keperawatan: Aplikasi pada Praktik Klinis. Kadar KS, Eviriyani D, Yudha EK, Ester M, penerjemah; Mardella EA, Issuryanti M, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari: Nursing Diagnosis: Aplication to Clinical Practice.Ed ke-9.
Cammack R et al. 2006. Oxford Dictionary of Biochemistry and Molcular Biology Revised Edition. New York (US): Oxford University Press.
Faatih M. 2009. Isolasi dan Digesti DNA Kromosom. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi. 10(1):61.Hartomo AJ, Widiatmoko MC. 1993. Emulsi dan Pangan Instan Ber-lesitin.
Yogyakarta (ID): ANDI OFFSET.
McPherson RA, Sacher RA. 2004. Tinjauan klinis hasil pemeriksaan laboratorium. Pendit BU, Wulandari D, penerjemah; Hartanto H, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari:Widmann’s Clinical Interpretation of Laboratory Tesis. Ed ke-11.
Miller JN. 2000. Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, 4th ed. Harlow (US): Prentice. Hall.
Mulyani NS et al. 2009. Penentuan Konsentrasi Optimum Oat Spelt Xylan pada produksi Xilanase dari Aspergillus niger dalam Media PDB (Potato Dextose Broth). J. Kim. Sains & Apl. XII(1): 1-9.
Nakajima H, Stadler AT. 2006. Centrifuge modeling of one-step out flow tests for unsaturated parameter estimations. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss. 3: 731–768.
Rofiqoh YL, Soedjono ES. 2012. Studi potensi urin manusia composting toilet dalam system ekologikal sanitasi (ecosan). Studi Kasus Pusdakota-Ubaya Surabaya Jurusan Teknik Lingkungan ITS.
Young D, et al. 2002. Fisika Universitas. Penerjemah: Endang. Tejemahan dari: Sears and Zemanshy Univenty Physics.