Kappa dan Iota Karaginan

 Deskripsi Kappa Karaginan

Menurut Hellebust dan Cragie (1978) diacu dalam Uju (2005), karaginan terdapat dalam dinding sel rumput laut atau matriks intraselulernya dan karaginan merupakan bagian penyusun yang besar dari berat kering rumput laut dibandingkan dengan komponen yang lain. Kappa karaginan yang mengandung sulfat kurang dari 28 %. Kappa karaginan dihasilkan dari rumput laut jenis Eucheuma cottonii (Winarno 1996).

Kappa karagenan tersusun dari ikatan 1,3 D-galaktosa-4 sulfat. Rasio D-galaktosa, 3,6 anhidro-D-galaktosa dan gugus ester sulfat adalah 5 : 6 : 7. Kappa karagenan mengandung lebih dari 34 % 3,6-anhidro-D-galaktosa dan 25 % ester sulfat. Secara teoritis kandungan 3,6 anhidro-D-galaktosa pada karagenan adalah 35 % (Moirano 1977 diacu dalam Pebrianata 2006).

 Deskripsi Iota Karaginan

Karaginan merupakan nama yang diberikan untuk keluarga polisakarida linear yang diperoleh dari alga merah dan penting untuk pangan. Iota karaginan ditandai dengan adanya 4-sulfat ester pada setiap residu D-glukosa dan gugusan 2-sulfat ester pada setiap gugusan 3,6-anhidro-D-galaktosa iota karaginan memiliki lebih dari 30 % sulfat  (Pebrianata 2006).

Iota karaginan dihasilkan dari Eucheuma spinosum. Iota karagenan diisolasi dari Euchema spinosum mengandung kira-kira 30 % 3,6 anhidro-D-galaktosa dan 32 % ester sulfat. Ion sulfat tidak pernah ada pada atom C₃ , ikatan 1,4 glikosidik terdapat pada bagian monomer yang mengandung jembatan anhidro yaitu monomer-monomer 2,6-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat dan 3,6-anhidro-D-galaktosa serta pada D-galaktosa-2,6-disulfat (Glicksman 1983 diacu dalam Pebrianata 2006)  

Sifat Fisik dan Kimia Kappa Karaginan

Kappa karaginan mempunyai tipe gel yang rigid atau mudah pecah dicirikan dengan tingginya sineresis, yaitu adanya aliran cairan pada permukaan gel. Sineresis tergantung pada konsentrasi kation-kation yang ada dan harus dicegah dalam jumlah yang berlebih. Kappa karagenan jika dimasukkan ke dalam air dingin akan membesar membentuk sebaran kasar yang memerlukan pemanasan sampai 70 ^oC untuk melarutkannya. Larutan kappa karaginan yang dipanaskan dan kemudian didinginkan akan membentuk gel pada suhu 40 – 60 ^oC, dan gel akan mencair kembali jika dipanaskan 5 – 20 ^oC diatas titik cairnya. Gel yang terbentuk dari kappa karagenan berwarna agak gelap dan mempunyai tekstur yang mudah retak (Fardiaz 1989 diacu dalam Pebrianata 2006). Karakteristik gel kappa karaginan disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1. Karakteristik gel kappa karaginan

Keterangan	Kappa
Efek kation	Gel lebih kuat dengan ion potasium
Tipe Gel	Kuat dan rapuh dengan sinersis
Fek sinergis dengan locus gum	Tinggi
Stabilitas Freezing thawing	tidak

         (Sumber: cPKelco ApS 2004 diacu dalam Uju 2005)

Kemampuan membentuk gel adalah sifat terpenting dari kappa karaginan. Adanya gugusan 6-sulfat dapat menurunkan daya gelasi dari karaginan sehingga perlu dihilangkan melalui pemberian alkali yang menyebabkan terbentuknya unsur 3,6-anhidro-D-galaktosa (Winarno 1990 dalam Sukri 2006). Peningkatan kandungan unsur 3,6-anhidro-D-galaktosa akan menyebabkan peningkatan sensitivitas terhadap ion potasium yang pada akhirnya dapat meningkatkan kekuatan gel dari karaginan. Kappa karaginan yang baik mempunyai kandungan 3,6-anhidro-D-galaktosa yang hampir mendekati 35% Kappa karaginan akan membentuk gel hanya dengan adanya kation-kation tertentu seperti K⁺, Rb⁺, dan Cs⁺. Kappa karaginan sensitif terhadap ion kalium dan akan membentuk gel yang kuat dengan adanya garam kallium (Glicksman 1983 dalam Sukri 2006). Struktur kappa karaginan memungkinkan bagian dari dua molekul masing-masing membentuk doble heliks yang mengikat rantai molekul menjadi bentuk jaringan 3 dimensi atau gel (Sukri 2006).

Kappa karaginan mempunyai kemampuan untuk membentuk gel pada saat larutan panas mendingin. Proses ini bersifat reversible, gel akan mencair pada pemanasan dan cairan membentuk gel kemballi pada saat pendinginan (Glicksman 1969 dalam  Sukri 2006). Konsistensi gel dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis dan tipe karaginan, konsistensi, adanya ion-ion serta pelarut yang menghambat pembentukan hidrokoloid (Towle 1973 dalam Sukri 2006). Semua karaginan, kappa karaginan memberikan gel yang paling kuat. Adanya ion monovalen yaitu K⁺, NH₄⁺, Rb⁺, dan Cs²⁺ membantu pembentukan gel kappa. Adanya ion K⁺, kappa karaginan membentuk gel yang keras dan elastis. Ion Na⁺ dilaporkan menghambat pembentukan gel karaginan jenis kappa. Kappa karaginan tidak membentuk gel atau formasi double helliks dengan ion Na⁺ (Moirano 1977 dalam Sukri 2006). Kestabilan karaginan sebagai senyawa biasanya akan mengalami depolimerisasi secara perlahan dalam penyimpanan. Tetapi kappa karaginan biasanya memiliki daya kekuatan gel serta kekuatan reaksi terhadap protein dan tidak terpengaruh oleh proses depolimerisasi. Penyimpanan dalam suhu kamar selama 1 tahun, menyebabkan penurunan kekuatan gelnya tidak dapat dideteksi karena terlalu kecil (Winarno 1990 dalam Sukri 2006).

Karagenan kappa dapat diendapkan secara selektif oleh ion kalium. Pada karagenan kappa, unit α-1,3-D-galaktosa-5-sulfat berikatan glikosidik β-(1.4) dengan unit 3,6-anhidro,-D-galaktosa. Karagenan kappa larut di dalam air dingin dan larutan garam natrium, tetapi tidak larut pada larutan garam kation lain seperti K⁺ atau Ca²⁺ dan hanya menunjukkan pengembangan, yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu jenis dan konsentrasi kation, densitas karagenan, suhu, pH, adanya ion penghambat dan lain-lain. Pada larutan sukrosa panas pada konsentrasi 65%, karagenan kappa larut dengan baik dan pada lingkungan elektollit kuat seperti NaCl 20-25% karagenan kappa akan mengalami “salting out” (Angka dan Suhartono 2000).

Sifat Fisik dan Kimia Iota Karaginan

Iota karagenan mempunyai sifat larut dalam air dingin dan larutan garam natrium. Di dalam larutan garam kation lain seperti K⁺ dan Ca²⁺ tidak dapat larut dan hanya menunjukkan pengembangan, yang dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu jenis dan konsentrasi kation, densitas karagenan, suhu, pH, adanya ion penghambat dan yang lainnya. Larutan iota karagenan stabil pada lingkungan elektrolit kuat seperti NaCl 20-25 % (Angka dan Suhartono 2000 diacu dalam Pebrianata 2006).

Iota mempunyai gel yang bersifat elastis, bebas sineresis dan reversible. Gel yang terbentuk berwarna lebih jernih dibandingkan jenis kappa karagenan dan mempunyai tekstur empuk dan elastis (Winarno 1996). Sifat kelarutan iota karaginan disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Sifat-sifat kelarutan iota karaginan pada berbagai medium

Medium	Iota
Air panas	Larut diatas 60 0C Larut diatas 70 0C
Air dingin	Larut dalam garam sodium, garam kalsium menghasilkan dispersi thxotropic
Susu panas	Larut
Susu dingin	Tidak larut
Larutan konsentrat gula	Tidak mudah larut
Lartutan konsentrat garam	Larut dalam panas

    (Sumber: cPKelco ApS 2004, Glicksma 1983 diacu dalam Uju 2005)

Pada karagenan iota, α-1,3-D-galaktosa-4-sulfat berikatan β-1,4-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat. Karagenan iota larut di dalam air dingin dan larutan garam natrium serta tidak larut pada larutan garam kation lain seperti K⁺ atau Ca²⁺ dan hanya menunjukkan pengembangan, yang dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu jenis dan konsentrasi kation, densitas karagenan, suhu, pH, adanya ion penghambat dan lain-lain. Pada larutan sukrosa panas pada konsentrasi 65%, karagenan iota hanya sedikit larut dan pada lingkungan elektollit kuat seperti NaCl 20-25% karagenan iota dapat stabil (Angka dan Suhartono 2000).

Faktor terpenting dalam pengamatan kelarutan karaginan adalah sifat hidrofilik molekul yaitu padda kelompok ester-sulfat dan unit galaktopiranosa sedangakan unit 3,6-anhidro-galatopiranosa bersifat hidrofobik. Iota karaginan lebih sukar larut dalam larutan gula jenuh dalam keadaan panas. Hal ini dikarenakan iota karaginan mempunyai gel yang bersifat elastis, bebas sinersis, dan reversible sehingga lebih mudah larut dalam air dingin dan larutan garam natrium (Glicksman 1983 dalam Sukri 2006). Perbedaan utama antara iota karaginan dengan kappa karaginan adalah adanya gugus 2-sulfat pada 3,6-anhidro-D-galaktosa pada iota karaginan yang mempengaruhi sensitivitas terhadap ion potasium. Peningkatan gugus 2-sulfat hingga 25-50% menyebabkan penurunan sensitivitas terhadap ion potasium yang juga mengakibatkan penurunan kekuatan gel yang terbentuk. Namun demikian, adanya gugus 2-sulfat ester hingga 80% akan menyebabkan peningkatan sensitivitas terhadap ion kalsium. Hal inilah yang menyebabkan iota karaginan akan membentuk gel yang kuat bila dicampur dengan ion kalsium dan akan menjadi gel yang keras dan rapuh bila dicampur dengan ion potasium (Glicksman 1983 dalam Sukri 2006).

Iota karaginan akan membentuk gel hanya dengan adanya kation-kation tertentu seperti K⁺, Rb⁺, dan Cs⁺ (Glicksman 1983 dalam Sukri 2006). Struktur iota karaginan memungkinkan bagian dari dua molekul masing-masing membentuk doble heliks yang mengikat rantai molekul menjadi bentuk jaringan 3 dimensi atau gel. Iota karaginan mempunyai kemampuan untuk membentuk gel pada saat larutan panas mendingin. Proses ini bersifat reversible, gel akan mencair pada pemanasan dan cairan membentuk gel kemballi pada saat pendinginan (Glicksman 1969 dalam  Sukri 2006). Konsistensi gel dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain jenis dan tipe karaginan, konsistensi, adanya ion-ion serta pelarut yang menghambat pembentukan hidrokoloid (Towle 1973 dalam Sukri 2006). Jenis iota membentuk gel yang kuat dan stabil bila ada ion Ca²⁺ (Angka dan Suhartono 2000 dalam Sukri 2006). Iota karaginan tidak membentuk gel atau formasi double helliks dengan ion Na⁺ (Moirano 1977 dalam Sukri 2006).

Kestabilan karaginan sebagai senyawa biasanya akan mengalami depolimerisasi secara perlahan dalam penyimpanan. Akan tetapi kappa karaginan biasanya memiliki daya kekuatan gel serta kekuatan reaksi terhadap protein dan tidak terpengaruh oleh proses depolimerisasi. Penyimpanan dalam suhu kamar selama 1 tahun, menyebabkan penurunan kekuatan gelnya tidak dapat dideteksi karena terlalu kecil (Winarno 1990 dalam Sukri 2006).

Fungsi Kappa dan Iota Karaginan

Karaginan merupakan salah satu jenis dari hidrokoloid yang memiliki banyak bentuk pengaplikasian dalam dunia industri, diantaranya adalah sebagai stabillisator (pengatur keseimbangan), thickener (bahan pengental), pembentukan gel dan pengemulsi. Sifat ini banyak dimanfaatkan dalam industri makanan, obat-obatan, kosmetik, tekstil, cat, pasta gigi dan industri lainnya (Winarno 1990 dalam Sukri 2006). Selain sebagai pengemulsi dan penstabil, karaginan juga berfungsi sebagai pembentuk gel, pensuspensi, pengikat, protective (melindungi koloid), film former (pembentuk film), synersis inhibitor (menghalangi terjadinya pelepasan air), dan flocculating agent (pengkelat dan pengikis bahan-bahan lain) (Anggadiredja et al. 1993 dalam Sukri 2006).

Karaginan dapat digunakan sebagai bahan penstabil karena mengandung gugus fosfat yang bermuatan negatif disepanjang rantai polimernya dan bersifat hidrofilik yang dapat mengikat air atau gugus hidroksil lainnya (Moirana 1977 dalam Santoso 2007). Berdasarkan sifat yang hidrofilik tersebut, maka penambahan karaginan dalam produk emulsi akan meningkatkan viskositas fase kontinu sehingga emulsi lebih stabil (Fasherier dan Parker 1985 dalam Santoso 2007).

Kappa dan iota karaginan tersebut dapat berfungsi sebagai stabilizer, thickener, emulsifer, gelling agent, dan pengental. Pemakaian karaginan diperkirakan 80% digunakan di bidang industri makanan, farmasi dan kosmetik. Pada industri makanan karaginan sebagai stabilizer, thickener, gelling agent, additive atau komponen tambahan dalam pembuatan coklat, milk, pudding, instant milk, makanan kaleng dan bakery. Penggunaan kapa dan iota karagenan dalam  industri non food antara lain sebagai suspensi, emulsi, stabilizer dalam pembuatan pasta gigi, obat-obatan, mineral oil. Dan industri-industri lain misalnya pada industri keramik, cat dan lain-lain (Istini et al. 1985).

Karaginan kappa memiliki sifat yang cocok untuk dipergunakan di dalam teknik amobilisasi enzim dan sel yang selanjutnya dimanfaatkan sebagai sistem biokonversi. Bakteri atau khamir yang hidup atau mati tetapi yang enzimnya masih aktif  dapat dienkapsulasi atau amobilisasi di dalam sangkar untai dari kappa karaginan dengan memasukkan ion Na⁺ ke dalam larutan gum karaginan. Untaian ini bersifat tak larut apabila dicampur dengan glutaraldehida atau polikation (Angka dan Suhartono 2000).