Tentang Karaginan (Carrageenan) ???

KARAGINAN (Carrageenan)

A. Apa itu Karaginan (Carrageenan) ?

Rumput laut penghasil karaginan termasuk kedalam golongan alga merah. Tumbuhan dari kelompok ini memiliki thallus dengan berbagai bentuk, tekstur dan warna. Bentuk thallus antara lain silindris, gepeng dan lembaran. Rumpun rumput laut ini terbentuk dari berbagai jenis percabangan, mulai yang paling sederhana yaitu bentuk fillament sampai bentuk yang kompleks. Warna thallus beragam; merah, ungu, pirang, cokelat dan hijau. Alga merah mengandung pigmen fotosintetik berupa karotin, xantofil, fikobilin terutama r-fikoeritin (penyebab warna merah) dan klorofil a dan b. Alga merah mempunyai sifat adaptasi kromatik, yaitu mempunyai kemampuan penyesuaian proporsi pigmen dengan berbagai kualitas pencahayaan yang dapat menimbulkan berbagai warna thallus. Dalam dinding sel terdapat selulosa dan produk fotosintetik berupa karaginan, agar, furcelaran dan porpinan.

Karaginan merupakan senyawa hidrokoloid yang terdiri atas ester kalium, natrium, magnesium dan kalium sulfat dengan galaktosa 3,6 anhidrogalaktosa kopolimer. Karaginan adalah suatu bentuk polisakarida linear dengan berat molekul di atas 100 kDa (Winarno 1996 ; WHO 1999). Karaginan tersusun dari perulangan unit-unit galaktosa dan 3,6-anhidro galaktosa (3,6-AG). Keduanya baik yang berikatan dengan sulfat atau tidak, dihubungkan dengan ikatan glikosidik a–1,3 dan b–1,4 secara bergantian (FMC Corp 1977).

Karaginan merupakan getah rumput laut yang diperoleh dari hasil ekstraksi rumput laut merah dengan menggunakan air panas (hot water) atau larutan alkali pada temperatur tinggi (Glicksman 1983). Karaginan merupakan nama yang diberikan untuk keluarga polisakarida linear yang diperoleh dari alga merah dan penting untuk pangan.

B. Sumber Karaginan

Jenis produk karaginan ada tiga macam, yaitu iota karaginan dikenal dengan tipe Eucheuma spinosum, kappa karaginan dikenal dengan tipe Eucheuma cottonii dan Eucheuma striatum, dan lambda karaginan. Ketiga macam karaginan ini dibedakan karena sifat jeli yang terbentuk. Iota karaginan berupa jeli lembut dan fleksibel atau lunak. Kappa karaginan jeli bersifat kaku dan getas serta keras. Sedangkan lambda karaginan tidak dapat membentuk jeli, tetapi berbentuk cair yang viscous. Tabel 1. menunjukkan jenis rumput laut karaginofit dengan fraksi karaginannya, seperti E. cottonii, E. spinosum dan Kappaphycus alvarezii.

Tabel 1. Unit-unit monomer karaginan

Sumber: Towle (1973)

E. cottonii dan E. spinosum merupakan rumput laut yang secara luas diperdagangkan, baik untuk keperluan bahan baku industri dalam negeri maupun untuk ekspor. E. edule dan hypnea hanya sedikit sekali diperdagangkan dan tidak dikembangkan dalam usaha budidaya. Hypnea biasanya dimanfaatkan oleh industri agar. Sebaliknya E. cottonii dan E. spinosum dibudidayakan oleh masyrakat pantai. Dari kedua jenis tersebut E. cottonii yang paling banyak dibudidayakan karena permintaan pasarnya sangat besar. Jenis lainnya Chondrus spp., Gigartina spp., dan Iridea tidak ada di Indonesia, mereka merupakan rumput laut sub-tropis.

C. Sifat-Sifat Karaginan

Sifat dasar karaginan terdiri dari tiga tipe karaginan yaitu kappa, iota dan lambda karaginan. Tipe karaginan yang paling banyak dalam aplikasi pangan adalah kappa karaginan. Sifat-sifat karaginan adalah sebagai berikut :

Kelarutan

Daya kelarutan karaginan pada berbagai media dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Daya kelarutan karaginan pada berbagai media pelarut

Sumber: cPKelco ApS (2004)

Stabilitas pH

Stabilitas karaginan dalam berbagai media pelarut dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Stabilitas karaginan dalam berbagai media pelarut

Sumber: Glicksman (1983)

Viskositas

Viskositas adalah daya aliran molekul dalam sistem larutan. Viskositas suatu hidrokoloid dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu konsentrasi karaginan, temperatur, jenis karaginan, berat molekul dan adanya molekul-molekul lain (Towle 1973; FAO 1990). Jika konsentrasi karaginan meningkat maka viskositasnya akan meningkat secara logaritmik. Viskositas akan menurun secara progresif dengan adanya peningkatan suhu, pada konsentrasi 1,5% dan suhu 75 oC nilai viskositas karaginan berkisar antara 5 – 800 cP (FAO 1990).

Viskositas larutan karaginan terutama disebabkan oleh sifat karaginan sebagai polielektrolit. Gaya tolakan (repulsion) antar muatan-muatan negatif sepanjang rantai polimer yaitu gugus sulfat, mengakibatkan rantai molekul menegang. Karena sifat hidrofiliknya, polimer tersebut dikelilingi oleh molekulmolekul air yang terimobilisasi, sehingga menyebabkan larutan karaginan bersifat kental (Guiseley et al. 1980). Moirano (1977) mengemukakan bahwa semakin kecil kandungan sulfat, maka nilai viskositasnya juga semakin kecil, tetapi konsistensi gelnya semakin meningkat.

Adanya garam-garam yang terlarut dalam karaginan akan menurunkan muatan bersih sepanjang rantai polimer. Penurunan muatan ini menyebabkan penurunan gaya tolakan (repulsion) antar gugus-gugus sulfat, sehingga sifat hidrofilik polimer semakin lemah dan menyebabkan viskositas larutan menurun. Viskositas larutan karaginan akan menurun seiring dengan peningkatan suhu sehingga terjadi depolimerisasi yang kemudian dilanjutkan dengan degradasi karaginan (Towle 1973).

Pembentukan Gel

Kappa-karaginan dan iota-karaginan merupakan fraksi yang mampu membentuk gel dalam air dan bersifat reversible yaitu meleleh jika dipanaskan dan membentuk gel kembali jika didinginkan. Proses pemanasan dengan suhu yang lebih tinggi dari suhu pembentukan gel akan mengakibatkan polimer karaginan dalam larutan menjadi random coil (acak). Bila suhu diturunkan, maka polimer akan membentuk struktur double helix (pilinan ganda) dan apabila penurunan suhu terus dilanjutkan polimer-polimer ini akan terikat silang secara kuat dan dengan makin bertambahnya bentuk heliks akan terbentuk agregat yang bertanggung jawab terhadap terbentuknya gel yang kuat (Glicksman 1969). Jika diteruskan, ada kemungkinan proses pembentukan agregat terus terjadi dan gel akan mengerut sambil melepaskan air. Proses terakhir ini disebut sineresis (Fardiaz 1989).

Kemampuan pembentukan gel pada Kappa-karaginan dan iota-karaginan terjadi pada saat larutan panas yang dibiarkan menjadi dingin karena mengandung gugus 3,6-anhidrogalaktosa. Adanya perbedaan jumlah, tipe dan posisi gugus sulfat akan mempengaruhi proses pembentukan gel. Kappa-karaginan dan iota-karaginan akan membentuk gel hanya dengan adanya kation-kation tertentu seperti K+, Rb+ dan Cs+. Kappa-karaginan sensitif terhadap ion kalium dan membentuk gel kuat dengan adanya garam kalium, sedangkan iota karaginan akan membentuk gel yang kuat dan stabil bila ada ion Ca2+, akan tetapi lambda karaginan tidak dapat membentuk gel (Glicksman 1983). Potensi membentuk gel dan viskositas larutan karaginan akan menurun dengan menurunnya pH, karena ion H+ membantu proses hidrolisis ikatan glikosidik pada molekul karaginan (Angka dan Suhartono 2000).

D. Kegunaan Karaginan

Pada industri makanan, karaginan digunakan sebagai stabilizer, thickener, gelling agent, zat tambahan (additive) dalam proses pengolahan coklat, susu, puding, susu instant, dan makanan kaleng. Pada industri farmasi, karaginan digunakan sebagai bahan pengental (suspensi), emulsi dan stabilizer dalam proses pembuatan pasta gigi, obat-obatan, minyak mineral, dan lain-lain. Selain itu, juga digunakan dalam industri tekstil, cat dan keramik. Industri pasta gigi merupakan industri terbesar di Indonesia yang menggunakan karaginan.

Penggunaan karaginan dalam bahan pengolahan pangan dapat dibagi dalam dua kelompok, yaitu untuk produk-produk yang menggunakan bahan dasar air dan produk-prouk yang menggunakan bahan dasar susu.

Tabel 4. Beberapa penerapan karaginan dalam produk-produk dengan bahan dasar air

Sumber: FMC corp 1977

Tabel 5. Beberapa penerapan karaginan dalam produk-produk dengan bahan dasar susu

Sumber: FMC corp 1977

E. Proses Pembuatan Karaginan

Proses produksi karaginan pada dasarnya terdiri atas proses penyiapan bahan baku, ekstraksi karaginan dengan menggunakan bahan pengekstrak, pemurnian, pengeringan dan penepungan. Penyiapan bahan baku meliputi proses pencucian rumput laut untuk menghilangkan pasir, garam mineral, dan benda asing yang masih melekat pada rumput laut. Ekstraksi karaginan dilakukan dengan menggunakan air panas atau larutan alkali panas (Food Chemical Codex 1981).

Proses pembuatan karaginan dapat dilakukan secara sederhana untuk skala rumah tangga dan dapat juga dilakukan untuk skala industri.

Pembuatan karaginan untuk skala Rumah Tangga

Rumput laut direndam dalam air tawar selama 12 – 24 jam, kemudian dibilas dan ditiriskan.

Setelah bersih rumput laut dierbus dalam air dengan perbandingan rumput laut : air (1 : 15), suhu 120 oC selama 15 menit. Perebusan memakai pressure cooker. Selanjutnya dilakukan perebusan lagi tanpa tekanan pada suhu 100 oC selama 2 – 3 jam.

Rumput laut yang lunak dihancurkan dengan blender dan ditambahkan air panas (90 oC) dengan perbandingan 1 : 30. Hasilnya disaring dengan kain kasa halus.

Filtrat diendapkan dengan menambahkan metil alkohol dengan perbandingan 2,5 : 1 bisa juga dengan menambahkan alkohol 90 %.

Endapan yang bercampur metil alkohol/alkohol 90 % disaring dengan kain kasa. Hasil saringan ini masih berupa karaginan basah.

Karaginan basah dikeringkan selama 3 – 4 hari. Tepung karaginan dapat diperoleh setelah proses penggilingan.

Pembuatan karaginan untuk skala Industri

Rumput laut dicuci dengan air tawar kemudian dikeringkan sampai kadar air menjadi 15 – 25 %.

Rumput laut kering diektraksi dengan ditambah air panas dan kalsium hidroksida atau natrium hidroksida. Selama ekstraksi terjadi penghancuran dan hasilnya berupa pasta. Penghancuran ini bertujuan untuk memperluas permukaan rumput laut sehingga proses pelarutan karaginan akan lebih mudah.

Pasta selanjutnya dimasukkan ke tangki atau bejana dan dipanaskan selama 24 jam pada suhu 90 – 95 oC.

Setelah itu dipindahkan ke tangki lain atau bejana dan di panaskan selama 24 jam pada suhu 90 – 95 oC.

Setelah mendidih disaring dengan filter aid. Hasilnya disaring lagi dengan filter pres.

Filtrat yang dihasilkan dipompa ke dalam tangki yang berisi isopropil alkohol dan akan didapatkan serat karaginan.

Serat karaginan dipress, kemudian dicuci dengan alkohol segar dan dipress lagi.

Lembaran karaginan yang didapat dikeringkan dengan rotary dryer. Untuk mendapatkan tepung karaginan, lembaran tersebut digiling hingga menjadi bubuk.

(Tim Penulis PS 2005) )

Pengeringan karaginan basah dapat dilakukan dengan oven atau penjemuran (Gliksman 1983). Pengeringan menggunakan oven dilakukan pada suhu 60 oC (Istini dan Zatnika 1991). Karaginan kering tersebut kemudian ditepungkan, diayak, distandardisasi dan dicampur, kemudian dikemas dalam wadah yang bertutup rapat (Guiseley et al. 1980). Produk karaginan umumnya dikemas dalam double-decked plastic bag, dengan ukuran kemasan 25 kg.

F. Standard Mutu Karaginan

Di Indonesia sampai saat ini belum ada standard mutu karaginan. Standard mutu karaginan yang telah diakui dikeluarkan oleh Food AgricultureOrganization (FAO), Food Chemicals Codex (FCC) dan European Economic Community (EEC). Spesifikasi mutu karaginan dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6 Standar mutu karaginan

Sumber : A/S Kobenhvns Pektifabrik (1978)

G. Sumber :

Syamsuar. 2007. Karakteristik Karaginan Rumput Laut eucheuma cottonii Pada Berbagai Umur Panen, Konsentrasi Koh dan Lama Ekstraksi. Jakarta : Institut Pertanian Bogor. http://www.damandiri.or.id/detail.php?id=457

Tim Penulis PS, 2005. Rumput Laut. Jakarta : Penebar Swadaya.