SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VIII
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
“
”
Program Studi Studi Pendidikan FKIP UNS UNS Surakarta, 14 Mei 2016 MAKALAH
PARALEL D
PENDAMPING
ISBN : 978-602-73159-1-4 978-602-73159-1-4
PEKTIN DAN MODIFIKASINYA UNTUK MENINGKATKAN KARAKTERIST KA RAKTERISTIK IK SEBAGAI SEBA GAI ADSORBEN Budi Hastuti * Program Studi Pendidikan Kimia, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia AB STRAK
Pektin, merupakan sebuah polisakarida yang terjadi secara alami, dalam beberapa tahun terakhir diketahui bahwa pektin semakin banyak kegunaannya. Pektin alami memiliki banyak manfaat baik untuk para ilmuwan ataupun konsumen karena sifatnya yang biodegradabel. Pektin adalah ester alkohol asam polygalacturonic. polygalacturonic. Pektin secara komersial diekstrak dari dari kulit jeruk dan apel pomace dalam kondisi agak asam. Berdasarkan derajat esterifikasi nya Pektin dibagi menjadi dua kelompok besar, yaitu pektin metoksil tinggi dan pektin metoksil rendah. Hubungan antara rantai pektin akan menyebabkan pembentukan jaringan tiga dimensi yaitu melalui pembentukan gel. Pektin Pektin maupun gel pektin dapat diaplikasikan dibidang industri farmasi, bidang kesehatan, pengobatan dan penanganan pencemaran lingkungan. Potensi pektin sebagai adsorben untuk mengikat logam berat telah dilaporkan. Ulasan ini akan membahas sifat kimia penting dari pektin dan sifat umumnya, serta metode modifikasi pektin dan mekanisme nya sebagai adsorben logam berat.
Kata kunci : pektin,
derajat esterifikasi(DE), adsorben
PENDAHULUAN Pektin polimer
lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel
merupakan
heterosakarida
segolongan
kompleks
yang
tertentu
seperti
mengumpulkan
cenderung
banyak
Pektinlah
primer pada hampir semua tanaman tingkat
jawab atas sifat “lekat” apabila seseorang
tinggi. Pertama kali diisolasi oleh Henri
mengupas buah. Pektin banyak terkandung
Bracannot tahun 1825. Wujud pektin yang
pada kulit buah jeruk, apel, coklat dan
diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat
sebagainya. Selain itu juga terdapat pada
terang.
daun jambu biji.
merupakan
pada
penyusun
sel lamela
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
tumbuhan
biasanya
pektin.
terdapat pada midel lamela atau dinding sel
Pektin
yang
lebih
buah
bertanggung
tengah,
157
Penyusun utama pektin biasanya
kalengan, susu dan gula-gula. Sedangkan
asam D-galakturonat, yang terikat dengan α
pektin metoksil rendah (MR kecil) tidak
1,4- glikosidik baik yang berupa asam bebas
terlalu
maupun yang teresterifikasi oleh gugus
aplikasinya dapat terbentuk pada interval
metil.
pH yang cukup lebar. Pektin MR sensitif
Monomer-monomer
membentuk
dalam
disebut smooth region. Pektin dapat juga
MR bisa diaplikasikan sebagai adsorben
mengandung gugus asetil yang terikat pada
logam berat. Di dalam industri farmasi,
atom
pektin
atau
anhidrogalakturonat, logam
seperti
utama
pH
terhadap kation bivalen, sehingga pektin
dan
rantai
berikatan
oleh
yang
C2
suatu
ini
dipengaruhi
C3
dari
asam
sedangkan
kalsium,
logam-
natrium
atau
digunakan
campuran
sebagai
obat
anti
salah
diare,
satu dapat
mengurangi kolesterol darah dan kadar gula
amonium dapat berikatan dengan gugus
penderita
karboksilnya (Jhonson dan Peterson,1974).
mempertahankan viskositas obat sirup.
Struktur molekul dari pektin dapat dilihat pada gambar berikut ini :
serta
untuk
Pektin merupakan biopolimer alami yang
Pektin merupakan serbuk halus
diabetes
saat
lingkungan,
ini
aplikasinya
industri,
dibidang
farmasi
dan
atau sedikit kasar, berwarna putih dan
bioteknologi semakin meningkat. Pektin
hampir tidak berbau. Bobot molekul pektin
telah digunakan di industri makanan dan
bervariasi
minuman
Kelarutan
antara pektin
30.000-300.000.
berbeda-beda,
sesuai
sebagai
agen
pengental,
pembentuk gel dan zat penstabil koloid
dengan kadar metoksilnya. Pektin dengan
selama
kadar metoksil tinggi larut dalam air dingin,
memiliki
pektin dengan kadar metoksil rendah larut
memungkinkannya
dalam larutan alkali atau oksalat. Pektin tak
matriks untuk dan penyerap logam di bidang
larut dalam aseton dan alkohol Kandungan
lingkungan hidup. Ulasan ini pertama akan
pektin di dalam tanaman berbeda-beda
menjelaskan sumber dan produksi, struktur
tergantung
kimia dan sifat umum dari pektin. Kemudian
pada
sumber
dan
metode
ekstraksi yang dilakukan.
akan
Pektin diklasifikasikan berdasarkan derajat
esterifikasinya.
methoxylation
(DM)
Tingkat
digunakan
bertahun-tahun. beberapa
pektin
untuk
sebagai
metode
meningkatkan
potensinya sebagai adsorben.
untuk
(DM> 50) dan pektin methoxyl rendah (DM
Sumber dan produksi
mempunyai
yang
beberapa
Kimia Pektin
Pektin
unik
digunakan
mengklasifikasikan pektin tinggi methoxyl
<50).
juga
sifat
membahas
modifikasi
Pektin
kemampuan
Pektin
merupakan
sebagai pembentuk gel, pengental dan
polimer
stabilisator sehingga banyak digunakan
terdapat pada midel lamela atau dinding sel
dalam berbagai industri makanan dan
primer pada hampir semua tanaman tingkat
farmasi. Pektin MT biasa digunakan dalam
tinggi. Pertama kali diisolasi oleh Henri
industri selai, jeli, jus/sari buah, buah
Bracannot tahun 1825. Wujud pektin yang
158
heterosakarida
segolongan
kompleks
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
yang
diekstrak adalah bubuk putih hingga coklat
komersial
terang.
tumbuhan
kemampuan pektin untuk membentuk gel
tengah,
tergantung pada ukuran molekul dan derajat
lapisan penyusun awal dinding sel. Sel-sel
esterifikasi (DE), pektin dari sumber yang
tertentu
berbeda
Pektin
merupakan
pada
sel
penyusun
seperti
mengumpulkan
lamela
buah
memiliki
Karena
kemampuan
pembentuk gel yang sama karena DE yang
bertanggung
berbeda. Oleh karena itu, deteksi jumlah
jawab atas sifat “lekat” apabila seseorang
besar pektin dalam buah saja tidak dengan
mengupas buah. Pektin banyak terkandung
sendirinya cukup untuk memenuhi syarat
pada kulit buah jeruk, apel, coklat dan
buah yang sebagai sumber pektin komersial
banyak lagi. Selain itu juga terdapat pada
(Thakur et al, 1997). Saat ini, pektin
daun jambu biji.
komersial diambil secara khusus dari kulit
yang
banyak
tidak
terbatas.
pektin.
Pektinlah
lebih
cenderung
sangat
biasanya
Pektin merupakan serbuk halus
jeruk atau apel pomace, baik oleh-produk
atau sedikit kasar, berwarna putih dan
dari industri jus (atau sari). Apel pomace
hampir tidak berbau. Bobot molekul pektin
mengandung 10-15% dari pektin dari massa
bervariasi antara 30.000-300.000. Kela-
kering. Kulit jeruk mengandung 20-30%
rutan pektin berbeda-beda, sesuai dengan
(Mei, 1990). Dari sudut pandang aplikasi,
kadar metoksilnya. Pektin dengan kadar
pektin dari jeruk dan apel biasanya setara.
metoksil tinggi larut dalam air dingin, pektin
Pektin jeruk biasanya berbentuk krim yang
dengan kadar metoksil rendah larut dalam
berwarna cokelat menyala; apel pektin
larutan alkali atau oksalat. Pektin tak larut
biasanya berwarna coklat lebih gelap.
dalam aseton dan alkohol Kandungan
Sumber alternatif pektin berasal dari limbah
pektin di dalam tanaman berbeda-beda
gula bit dari industri gula, pektin juga dibuat
tergantung
dari mahkota bunga matahari (sedangkan
pada
sumber
dan
metode
ekstraksi yang dilakukan. Pektin
biji digunakan untuk membuat minyak untuk
merupakan
kompleks
dari
membentuk
sekitar
campuran
polisakarida
komersial,
pektin
yang
diekstrak dari bahan baku dengan asam
dinding sel kering tanaman tingkat tinggi.
mineral encer panas pada pH sekitar 2.
Kandungan
kecil
Lama waktu ekstraksi untuk setiap bahan
rumput.
baku bervariasi tergantung dari jenis pektin
ditemukan
yang diinginkan, juga bervariasi antara satu
dalam lamella tengah dinding sel, kemudian
produsen dengan produsen yang lain.
menurun
secara bertahap mulai dari
Ekstrak panas pektin dipisahkan dari residu
dinding utama menuju membran plasma
padat dengan cara sangat efisien. Proses
(Kertesz, 1951). Meskipun pektin terjadi
ekstraksi ini tidak mudah karena zat padat
umumnya pada sebagian besar jaringan
yang telah lembut dan fase cair yang kental.
tanaman,
dapat
Viskositas meningkat dengan meningkatnya
pektin
konsentrasi pektin dan berat molekul. Ada
Konsentrasi
digunakan
pektin dalam
yang dinding
tertinggi
tetapi untuk
lebih sel
pektin
sumber
dari
Secara
zat
ditemukan
sepertiga
yang
makan), dan limbah mangga (Rolin, 1993).
yang
pembuatan
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
159
kompromi antara efisiensi ekstraksi dan
industri selai, jeli, jus/sari buah, buah
pemisahan padatan dan biaya operasional.
kalengan, susu dan gula-gula. Sedangkan
Ekstrak
pektin metoksil rendah (MR kecil) tidak
pektin
dimurnikan
dengan
penyaringan melalui bantuan filter. Ekstrak
terlau
pektin yang sudah dimurnikan selanjutnya
aplikasinya dapat terbentuk pada interval
dipekatkan melalui vakum. Bubuk Pektin
pH yang cukup lebar. Pektin MR sensitif
dapat diproduksi dengan mencampur cairan
terhadap kation bivalen, sehingga pektin
pekat baik dari apel atau jeruk dengan
MR bisa diaplikasikan sebagai adsorben
alkohol
logam berat. Di dalam industri farmasi,
(biasanya
isopropanol).
Pektin
dipengaruhi
pH
pektin
agar berserabut), yang ditekan dan dicuci
campuran
untuk
mengurangi kolesterol darah dan kadar gula
larutan
induk,
kemudian dikeringkan dengan dijemur. Proses ini menghasilkan pektin dengan
derajat
esterifikasi
jenis lain, beberapa kelompok ester harus Hidrolisis
ester
obat
anti
salah
diare,
diabetes
serta
satu dapat
untuk
mempertahankan viskositas obat sirup.
(metho-
xilasi)sekitar 70%. Untuk menghasilkan
dihidrolisis.
penderita
sebagai
dalam
dipisahkan sebagai massa gelantin (agar-
menghilangkan
digunakan
oleh
Struktur Kimia Pektin
Pektin pada dasarnya merupakan
umumnya
polisakarida
dilakukan dengan meraksikan asam, baik
polisakarida
sebelum maupun selama ekstraksi, dalam
polydisperse dan polymolecular dan variasi
cairan pekat, atau dalam bubur beralkohol
komposisinya dengan sumber dan kondisi
sebelum
pengeringan.
diterapkan selama isolasi. Dalam beberapa
Proses ini dapat menghasilkan kalsium
contoh pektin, parameter seperti berat
reaktif
pektin
molekul atau kandungan dari sub unit
methoxyl rendah. Hidrolisis menggunakan
tertentu akan berbeda antara molekul satu
amonia hasil konversi beberapa kelompok
dengan molekul lainnya. Komposisi dan
ester menjadi kelompok-kelompok amida,
struktur pektin masih belum sepenuhnya
menghasilkan amidated pektin methoxyl
dipahami meskipun pektin ditemukan lebih
rendah' (Mei, 1990).
dari 200 tahun yang lalu. Struktur pektin
pemisahan
sehingga
dan
membentuk
Pektin diklasifikasikan berdasarkan derajat
esterifikasinya.
Seperti
tanaman
kebanyakan
lainnya,
baik
sangat sulit untuk ditentukan karena pektin
metho-
dapat berubah selama isolasi dari tanaman,
xylation (DM) digunakan untuk mengkla-
penyimpanan, dan proses pengolahan dari
sifikasikan pectins tinggi methoxyl pectins
bahan tanaman (Novosel'skaya et al.,
(DM> 50) dan pectins methoxyl rendah (DM
2000). Selain itu, kotoran dapat menyertai
<50).
komponen
Pektin
Tingkat
linier.
mempunyai
kemampuan
utama.
Saat
ini,
pektin
sebagai pembentuk gel, pengental dan
diperkirakan terutama terdiri dari unit asam
stabilisator sehingga banyak digunakan
D-galacturonic (Gal A) (Mukhiddinov et al,
dalam berbagai industri makanan dan
2000.), Bergabung dalam rantai dengan
farmasi. Pektin MT biasa digunakan dalam
cara á-(1-4) glikosidik linkage. Asam-asam
160
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
uronic
ini
memiliki
gugus
karboksil,
secara
komersial
beberapa di antaranya secara alami muncul
amonia
sebagai metil ester dan lain-lain yang
karboksamida (Gambar 1).
untuk
diperlakukan
menghasilkan
dengan kelompok
Gambar. 1 (a) Pengulangan bentuk molekul pektin dan gugus fungsinya; (b) gugus fungsi carboxyl; (c) ester; (d) amide dalam rantai pektin. Pektin mengandung beberapa ratus
juga
ada.
Rhamnosa
(Rha)
adalah
sampai sekitar 1000 unit sakarida dalam
komponen kecil dari struktur pektin dan
konfigurasi seperti rantai, hal ini sesuai
menunjukkan belitan ke dalam rantai lurus
dengan berat molekul rata-rata dari sekitar
(Gambar 2) dan gula netral lainnya seperti
50.000 sampai 150.000 dalton. Perbedaan
arabinosa, galaktosa dan xylose terjadi
besar mungkin ada di antara sampel dan
dalam rantai samping (Oakenful, 1991).
antara molekul dalam sampel, dan estimasi
Fragmen
mungkin
beberapa ratus ikatan á-(1-4) unit GalA
berbeda
antara
metode
pengukuran.
khasnya
sebuah
rantai
dari
dengan DE yang bervariasi.
Selain segmen galacturonan yang ditunjukkan pada Gambar. 1, gula netral
Gambar
2.
Diagram skema yang menunjukkan bagaimana rhamnosa(Rha) masuk menyebabkan belitan rantai-rantai asam galakturonik (GalA). S=gula netral (diambil dari Sriamornsak, 2002).
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
161
Penyusun utama pektin biasanya
amonium dapat berikatan dengan gugus
asam D-galakturonat, yang terikat dengan α
karboksilnya (Jhonson dan Peterson,1974).
1,4- glikosidik baik yang berupa asam bebas
Struktur molekul dari pektin dapat dilihat
maupun yang teresterifikasi oleh gugus
pada gambar berikut ini :
metil.
Monomer-monomer
membentuk
suatu
ini
rantai
berikatan
utama
yang
disebut smooth region. Pektin dapat juga mengandung gugus asetil yang terikat pada atom
C2
dan
atau
anhidrogalakturonat, logam
seperti
C3
dari
sedangkan
kalsium,
asam logam-
natrium
atau
Gambar 3. Struktur pektin 60 sampai 75% dan untuk pektin
Derajat Esterifik asi
LM berkisar dari 20 sampai 40%. Kedua
Rantai asam polygalacturonic ini
kelompok
pektin
tersebut
memiliki
sebagian diesterifikasi dengan gugus metil
mekanisme yang berbeda. Pektin HM
dan gugus asam bebas yang sebagian atau
membutuhkan jumlah padatan minimum
seluruhnya dapat dinetralkan dengan ion
terlarut dan kisaran pH sekitar 3.0, untuk
natrium, kalium atau amonium. Derajat
membentuk gel. Gel pektin HM reversibel
esterifikasi(DE) adalah esterifikasi Rasio
dengan menjaga suhu. Secara umum,
kelompok GalA terhadap kelompok GalA
pektin HM larut dalam air panas dan
total. Pektin awalnya dibentuk dalam bentuk
biasanya
esterifikasi
seperti
tinggi,
selanjutnya
mengandung dekstrosa
agen
untuk
dispersi mencegah
dideesterifikasi beberapa setelah mereka
gumpalan. Pektin LM menghasilkan gel-gel
telah disisipkan ke dalam dinding sel atau
yang bebas dari kadar gula. Pektin LM juga
lamella tengah. Ada berbagai tipe DE
tidak sensitif terhadap pH seperti pektin HM.
tergantung pada spesies, jaringan, dan
Pektin LM membutuhkan adanya sejumlah
kematangan.
kalsium atau kation divalen lainnya yang
Secara
umum,
derajat
esterifikasi(DE) pektin berkisar antara 60
dikontrol untuk pembentukan gelatin.
sampai 90%. Distribusi gugus karboksil bebas sepanjang rantai pektin agak teratur,
Modifikasi Pektin
dan gugus karboksil bebas sebagian besar
Modifikasi pektin dapat dilakukan
terisolasi satu sama lain (DeVries et al.,
dengan
1986).
modifikasi Penggolongan
pektin didasarkan
beberapa pektin
cara
antara
dengan
lain
:
menurunkan
derajat esterifikasinya(DE), Memodifikasi
pada DE yaitu pektin metoksil tinggi (HM),
pektin
dan pektin methoxyl rendah (LM) yang
silang(croslinking ) pektin, memodifikasi
secara
pektin dengan mencangkokkan gugus aktif
konvensional
terdemetilasi
atau
dengan
molekul amidated. Harga-harga DE untuk
(grafting)
komersial berbagai pektin HM biasanya dari
membuatnya menjadi komposit dengan
162
dan
menyambung
memodifikasi
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
dengan
macromolekul lain seperti dengan amilosa,
tidak dimodifikasi ( Weng Wai, Wong et al.
kitosan,selulosa dan lain sebagaianya.
2009).
Modifikasi menurunkan
pektin
derajat
dengan
esterifikasi
dapat
Modifikasi dilakukan
dengan
juga
dapat
menyambung
silang
dilakukan melalui modifikasi pH dan suhu
pektin
dalam proses sintesis. Melalui modifikasi pH
silang(croslinking agent). Berbagai macam
dan suhu mampu memecah rantai pektin
reagen pengikat silang (isosianat, epoksida,
menjadi lebih pendek. Isolasi pektin dari
amina, asam unhydrides, dll) yang dikenal
buah-buahan biasanya dilakukan adalah
sampai saat ini. Kebanyakan hanya larut
mengekstrak kulit buah pada pH 1 tanpa
dalam pelarut organik. Selain itu, banyak
mengubah-ubah pH dan suhu. Menurut
dari reagen tersebut yang sensitif terhadap
Platt dan Raz (1992), Nangia-Makker et al
kelembaban dan sulit larut dalam pelarut air.
(2002)
Di sisi lain, pektin hanya larut dalam air. Jadi
dan
Weng
wai
et
al
(2009),
dengan
pektin
crosslinker
pengubah-ubahan
suhu.
terbatas. Penggunaan crosslinker seperti
Pengubahan pH dilakukan dengan merubah
CaCl2, ethylene glycol diglycidyl ether
pH dari pH asam
(EGE) dan Glutaraldehit (GA) larut dan
sampai
pH
10,
dan
kemudian dinaikkan selanjutnya
cocok
penyambung
modifikasi pektin dapat dilakukan dengan pH
yang
agen
untuk
pektin
diinkubasi
stabil dalam air (Yoshimura, Thosio et al.
dengan pemanasan pada suhu 50-600C.
2005). Ca2+ mampu menginduksi gelasi
Dengan
mampu
pektin, Ketika CaCl2 dimasukkan ke dalam
menurunkan derajat esterifikasi (DE) pektin
larutan pektin, maka akan terbentuk gel.
dari kulit jeruk dan kulit durian menjadi lebih
Struktur crosling pektin dengan Ca
rendah, dari 60,8 menjadi 22,33 pada pektin
dijelaskan dengan model "telur-kotak" yang
kulit jeruk dan 52,55 menjadi 42,07 pada
didasarkan pada hubungan konformasi dari
pektin kulit durian.
residu galacturonic (Grant et al., 1973 dan
modifikasi
tersebut
Dengan memodifikasi
pH dan suhu tersebut, membuat rantai
Voragen
pektin menjadi lebih pendek, lebih mudah
pembentukan gel pektin Low Metoksil (LM)
larut dalam air dan lebih mudah diserap dan
dengan model 'telur-kotak', melibatkan zona
dimanfaatkan oleh tubuh daripada pektin
persimpangan
rantai panjang. Kemampuan penghapusan
teratur sisi demi sisi dari galacturonan yang
logam berat oleh pektin dari jeruk yang
saling bertautan, dimana urutan tertentu
dimodifikasi dalam aliran darah manusia
monomer GalA terletak paralel atau rantai
telah dibuktikan oleh Eliaz dan Rode (2003).
yang
Kemampuan adsorpsi pektin dari kulit jeruk
ikatan secara intermolecular melalui ikatan
dan kulit durian termodifikasi yang memiliki
elektrostatik dan ikatan ionik dari gugus-
DE lebih rendah terhadap logam berat
gugus karboksil, seperti ditunjukkan pada
mengalami
gambar 4.
peningkatan
dibandingkan
et
al.
1995).
2+
yang
berdekatan
Mekanisme
terbentuk
dihubungkan
secara
melalui
pektin dari kulit jeruk dan kulit durian yang
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
163
Gambar 4. Kalsium mengikat urutan polygalactoronat: dimer 'telur kotak' dan rongga 'telur- kotak' (diadaptasi dari Axelos & Thibault, 1991).
Penjelasan ini umumnya diterima
Selanjutnya, amidasi meningkatkan
bahwa persimpangan terdiri dari dimer pada
kemampuan pembentuk gel dari LM-pektin:
2 simetri heliks. Atom oksigen dari gugus
pektin teramidasi membutuhkan kalsium
hidroksil, cincin atom oksigen, dan jembatan
lebih sedikit untuk pembentukan gel dan
atom oksigen dari komponen unit gula,
kurang rentan terhadap pengendapan pada
berpartisipasi dalam proses pengikatan
kadar kalsium tinggi (Mei, 1990). Racape
melalui pasangan elektron bebas mereka
dan kawan-kawannya (1989) menyebutkan
(Kohn, 1987). Terjadinya persimpangan
bahwa
tergantung
ikatan
teramidasi tidak dapat dijelaskan oleh
elektrostatik. Ikatan tersebut tersebut stabil
model 'telur-kotak' saja, dengan adanya
ketika setidaknya ada tujuh kelompok
blok dari gugus amida sepanjang rantai
karboksil berturut-turut pada interior setiap
mempromosikan hubungan melalui ikatan
rantai yang berpartisipasi (Powell et al.,
hidrogen. Seperti yang diharapkan untuk
1982). Terjadinya gugus metil ester pada
setiap polimer, berat molekul lebih rendah,
rantai utama membatasi luasnya zona
pembentukan gel lebih lemah. Gambar. 5
persimpangan
menggambarkan model pembentukan gel
pada
kekuatan
tersebut
menyebabkan pembentukan gel.
sehingga
pembentukan
gel
dari
pektin
dari pektin LM-teramidasi.
Gambar 5. Model pembentukan gel pektin LM-teramidasi yang menunjukkan hubungan ionik antara asam galacturonic dan ikatan hidrogen antara asam galacturonic teramidasi (diadaptasi dari Sriamornsak, 2002).
164
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
Penyambungan
copolymerization
meningkatkan
dari poli asam akrilat ke kerangka pektin
pembentukan
akan menciptakan gugus pada pektin lebih
penambahan sejumlah kalsium. Karena
karboksil, sebagai akibatnya pektin mampu
jumlah gugus karboksil reaktif yang dapat
mengikat logam lebih optimal dibandingkan
membentuk jembatan garam meningkat,
pektin murni pada proses pengolahan air.
semakin
Selektivitas pektin dalam mengikat logam
dapat
digunakan
untuk
kemungkinan
untuk
cross-link
besar
dengan
kemungkinan
untuk
membentuk jembatan. Selanjutnya, karena jumlah dari gugus bermuatan
banyak,
mengembangkan proses adsorpsi efektif
molekul terdeesterifikasi memiliki rantai
karena bentuknya sebagai garam tidak larut
lebih lurus dibandingkan dengan pektin
dengan ion logam berat. Pektin berinteraksi
teresterifikasi,
sehingga
dengan
terdeesterifikasi
akan
ion-ion
logam
berat
lunak.
lebih
Penggunaan pektin dimodifikasi dengan ion
membentuk
logam seperti kalsium dan seng dalam
(Thibault & Rinaudo, 1985).
aplikasi
biomedis
dengan
suka kalsium
menurunkan
Jumlah pektin LM yang diperlukan
kolesterol darah (Davidson et al, 1998) dan
untuk pembentukan gel tersebut menurun
usus besar dengan sistem pengiriman obat
dengan DE. Kekuatan ikatan ionik gel
yang ditargetkan (Chaurasi, 2004 dan Faris
sangat bergantung pada DE. Ion monovalen
et
seperti natrium, yang juga dapat bereaksi
al,2010).
pelepasan
dapat
ikatan
molekul
Selain obat,
sebagai pektin
perangkat
juga
dapat
dengan
gugus
karboksil
bebas,
dapat
berinteraksi dengan ion logam berat (Kartel
mempengaruhi pembentukan gel karena
et al,1999), membentuk kompleks nitro-
natrium mengurangi reaksi ikat silang pektin
lignin- pektin dengan ion tembaga (Khvan,
dengan
kalsium
2001), dan membentuk kompleks nitro-
kelarutan
pektin
lignin- pektin dengan ion besi (III) (Kamnev
(Axelos, 1990).
et al, 1995). Selanjutnya, Kaley et al. Harel
dan LM
Modifikasi
meningkatkan
terhadap
pektin
kalsium
dapat
juga
et al (1998) telah melaporkan pektin gel
dilakukan dengan membuatnya menjadi
bead dari gula bit dapat menghilangkan
komposit, misalnya dengan meyambung
kadmium dari larutan. Dronnet dan rekan
silang pektin dengan chitosan membentuk
kerjanya (1998) telah melaporkan bahwa
kompleks
polielektrolit.
pektin dari jeruk
bertindak
sebagai
dan gula bead selektif
dalam mengikat ion logam divalen. Struktur gel seperti pembentukan
Kitosan
crosslinker
dapat efektif
terhadap jaringan-jaringan pectin pada pH 5,6.
Karakteristik
pembentukan
gel
jaring pada molekul pektin tercrosslink.
tergantung pada derajat esterifikasi pektin,
Sambung silang terbentuk oleh ikatan ion
Dengan pectins DE relatif rendah (36%)
antara karbosil, kuat dan agak rapuh,
mudah membentuk gel. Kekakuan gel
kurang elastis dibandingkan pektin biasa
meningkat
yang dibentuk oleh ikatan hidrogen. Dengan
konsentrasi crosslinker. (Mariya Marudova
pektin yang memiliki DE yang lebih rendah,
,Alistair et al.2004). Rashidova et al. 2004
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
dengan
meningkatnya
165
melaporkan kitosan,
tentang
bahwa
komposit
sistem
pektin-
Kontribusi hidrofobik atau interaksi lainnya
pembentukan
dapat berbeda, tergantung pada struktur
kompleks polielektrolit pektin kitosan secara
kimia
dari
komponen-komponen
umum didasarkan pada sistem pengikatan
kompleks
secara ikatan elektrostatik, ikatan hidrogen
Adapun reaksi pembentukan Polielektrolit
dan adanya interaksi hidrofobik sehingga
pektin kitosan seperti pada reaksi berikut :
polimer
dan
sifat
dari
medium.
kompleks polielektrolit yang terbentuk stabil.
Proses
modifikasi
pektin
menjadikan pektin sebagai adsorben yang
selanjutnya adalah dengan cara grafting
mampu
(mencangkok). Fares et al(2011), telah
pengolahan air lebih baik. Hidrogel pektin
melaporkan
yang tercrossling glutaraldehit dicangkok
bahwa
pektin
merupakan
biosorben yang ramah lingkungan,
mengikat logam pada proses
tidak
dengan poli (asam akrilat) dapat mengikat
Grafting
logam Cd dalam air secara optimal. Sintesis
asam akrilat
pektin yang dicangkok dengan poly acrilat
terhadap jaringan pektin akan menciptakan
tersambung silang glutaraldehit dapat dilihat
gugus karboksil pada pektin yang akan
seperti pada gambar 6.
beracun
dan
biodegradable.
copolymerization dari poli
Gambar
166
6. Sintesis pektin tercangkok poli (asam akrilat) gluteraldehyde
dan terikat silang melalui
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
Adso rb en Pek ti n
esterifikasi (DE), yang dinyatakan sebagai
Pektin dan turunan pektin, dapat dimanfaatkan
berat
penting untuk mengklasifikasikan pektin.
masalah
Seperti halnya kitin dan kitosan, pektin juga
Pektin
sangat efektif digunakan sebagai biosorpsi
merupakan adsorben yang relatif murah
untuk mengikat logam berat di perairan
yang
untuk
logam
sebagai
untuk
pencemaran
adsorbent
persentase gugus karboksil esterifikasi,
mengatasi
lingkungan
mampu
hidup.
menggantikan
metode
mengatasi
masalah
pengolahan air limbah di industri dengan
lingkungan.
biaya yang tidak murah seperti presipitasi
bermuatan negatif karena kaya akan gugus
kimia,
flotasi,
karboksil yang dapat menarik kation logam.
osmosis,
Gugus karboksil merupakan salah satu
pertukaran
membran
ion,
pemisah,
elektro
reverse
Pektin
pencemaran
gugus
(Namasivayam
menyerap logam secara efektif. (Volesky,
K.1995).
Adsorpsi
dan
Ranganathan
adalah
salah
satu
utama
adsorben
elektro dialisis, dan ektraksi pelarut, dll C
fungsi
adalah
yang
mampu
2003 dan Mehta, 2005). Modifikasi pektin
perlakuan proses fisiko kimia yang efektif
baik
dalam membuang logam berat dari larutan.
sambung
Menurut Bailey et al. (1999), sebuah
mencangkok(grafting) dapat meningkatkan
adsorben
jika
daya serap pektin terhadap logam-logam
keberadaannya di alam berlimpah, serta
seperti Cu(II), Ni(II), Cd(II), Sr (II), Pb (II) d an
biaya
logam-logam lainnya.
dianggap
yang
ekonomis,
diperlukan
untuk
proses
melalui
menurunkan
DE
silang
pektin,
(crossling),
pengolahan murah atau biaya rendah, proses pengolahan tidak terlalu rumit dan
KESIMPULAN
merupakan produk sampingan dari bahan
Karakteristik
pektin
modifikasinya
dilaporkan penggunaan hidrogel sebagai
biopolimer alami yang dapat dimanfaatkan
penyerap
sebagai
ion
logam.
Bahwa
adsorbent
dilaporkan
dan
limbah atau dari industri limbah. Telah
untuk
telah
kimia
logam
berat
untuk
pembentukan hidrogel pektin yang memiliki
mengatasi
gugus aktif yang responsif, dan sambung
lingkungan
silang mampu meningkatkan daya serap
sebagai biosorben logam berat disebabkan
terhadap logam Cd (Fares, Muhammad et al
oleh adanya gugus aktif (gugus karboksil)
2011).
yang dimilikinya. Sebagai biosorpsi, pektin Pektin
adalah
masalah
sebagai
hidup.
pencemaran
Kemampuan
pektin
heterogeneous
tidak hanya untuk aplikasi sebagai adsorben
polisakarida yang mengandung sejumlah
untuk mengikat logam berat di lingkungan
besar asam
perairan, tetapi juga dapat dikembangkan
poli (d-galacturonic) terikat
melalui keterkaitan α -1,4-glikosidik, dimana
untuk proses detoksifikasi,
sebagian gugus karboksil dalam bentuk
mengikat
metil ester. Pektin diekstrak dari
Dengan pemilihan jenis pektin yang sesuai,
bahan
logam
berat
secara
kondisi
kulit jeruk, dan dari sumber karbohidrat
menyambung silang atau metode membuat
lainnya yang tersedia berlimpah. Tingkat
komposit pektin dengan makropolimer yang
dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
gel,
invivo.
alami seperti pulp gula bit, apel pomace dan
Peningkatan Profesionalisme Pendidik
pembentukan
yang mampu
metode
167
lain,
maka
dan
[7] Mohammad M. Fares, Yahya R.T.,
Dengan
Samar T. K, Yousef M, Abdul Haija.
demikian, diharapkan penelitian tentang
2011. Eco-Frienly, Vascular Shape and
biosorpsi pektin dapat terus berkembang
Interpenetrating
dan berkelanjutan, sehingga diharapkan
Grafted Pectin Hydrogels, Biosorption
semakin banyak aplikasi yang inovatif dari
and Desorption Investigations. J Polym
pektin dan turunannya yang menarik di
Environ (2011) 19:431 –439
karakteristik
berbagai dapat
morfologi dibuat.
masa yang akan datang.
Poly(Acrylic
Acid)
[8] M. S. Rodríguez, M. S. Zalba, A. L. Debbaudt, E. Agullo.2006. New
DAFTAR PUSTAKA
chitosan –calcium pectinate pellets and
[1] Bernable, C. Peniche, W.Arguelles-
their adsorption capacity. Colloid Polym
Monal. 2005. Swelling behavior of Chitosan/Pectin
Sci (2006) 285: 119 –124.
Polyelectrolyte
[9] Nangia-Makker, P., Hogan, V., Honjo, Y.,
complex membranes. Efect of thermal
Baccarini, S., Tait, L., Bresalier, R., et al.
crosslinking. Polimer Bulletin. Cuba
(2002). Inhibition of human cancer cell growth and metastasis in nude mice by
[2] Dronnet VM, Renard CM, Axelos MA, Thibault JF (1999) Carbohydr Polym 30:253
oral intake of modified citrus pectin.
Journal of the National Cancer Institute, (24), 1854 –1862.
[3] Farahani, T.D., Farahani, E.V., and
[10] Peter D. Hoagland* and Nicholas
Mirzadeh, H, 2006, Swelling Behavior of
Parris. 1996. Chitosan/Pectin
Alginat-N,O-Carboxymethyl
Laminated Films. J. Agric. Food Chem.
Chitosan
Gel Beads Coated by Chitosan, Iran. Polymer J. 15(5), 405-415 [4] L.A. Kupchik, N.T. Kartel, E.S.
1996, 44, 1915−1919
[11] Platt, D., & Raz, A. (1992). Modulation of the lung colonization of B16-F1
Bogdanov, O.V. Bogdanov and M.P.
melanoma cells by citrus pectin. Journal
Kupchik. 2005. Chemical Modification
of the National Cancer Institute, 84(6),
of Pectin to Improve Its Sorption
438 –442. Raz, A., & Loton, R. (1987).
Properties. J.Macromolecular
Endogeneous
Chemistry and Polymeric Material
lectins: A new class of functional cell surface
[5] Mariya Marudova,Alistair J. MacDougall and Stephen G. Ring, 2004. Pectin – chitosan interactions and gel formation [6] Maher Z. Elsabee, Entsar S. Abdou, Khaled S.AN, Mohamed Eweis.2007. Surface Modification of Polyproylene Films by Chitosan and Chitosan/ Pectin
galactoside-binding
molecules
related
metastasis. Cancer Metastasis Review, 6, 433 –452. [12] Po-Hui Chen, Ting-Yun Kuo, Jen Yun Kuo, Yen Po Tseng, Da Ming Wang. 2010. Novel chitosan Pectin Composite Membranes with Enhanced Strength, Hydrophilicity
and
Multilayer. J.Carbohydrate Polymer.
168
to
PeningkatanProfesionalismePendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
Controllable
Disintegration.
J.Carbohydrate
etanol pada suhu 80ᵒC selama 6 jam, rendemen
Polymer.
hasil
ekstraksi
selanjutnya
dikeringkan [13] Toshio Yoshimura, Keiko Sengoku and Rumiko
Fujioka.
2005.
Pectin-base
superabsorbent hydrogel crosslinked by soe
chemicals
:synthesis
and
characterization. Polymer Bulletin 55, 123 –129 Japan. [14] Silke Schiewer and Muhammad Iqbal. 2010. The Role of Pectin in Cd binding by
Orange
peel
Biosorbents
:
A
Comparison of Peels, Depectinated Peels and Pectic Acid. . J.Hazardous Materials. [15] S.Sh. Roshidova, R.Yu. Milusheva, L.N. Semenova, N.L.
M.Yu.
Mukhamedjnova,
Voropaeva,
R.Faizieva,
S.
I.N.
Vasilyeva,
Ruban.
2004.
Characteristics of Interactions in the Pectin-Chitosan
System.
Chromatographia,
2004,59,
June(N0.11/12) [16] Wong Weng Wai, Abbas F.M. AlKarkhi, Azhar
Mat
Easa.2010.
Comparing
biosorbent ability of modified citrus and
durian
rind
pectin.
Carbohydrate
Polymers 79 (2010) 584 –589
TANYA J AWAB Penanya : Lailatul Badri yah Pertanyaan:
Bagaimana cara mensintesis pektin dari material mentah? Penjawab: Budi Hastuti Jawaban:
Pektin
disintesis
melalui
proses
dari
material
ekstraksi
Peningkatan Profesionalisme Pendidik dan Periset Sains Kimia di Era Masyarakat Ekonomi Asean (MEA)
mentah
menggunakan 169
