## OPTIMASI SINTESIS BIOMATERIAL PERAK- PORFIRIN DARI KERABANG TELUR PUYUH
Dewi Kurnianingsih Arum Kusuma Hastuti 1* , Cucun Alep Riyanto 2**
1,2 Program Studi Kimia, Universitas Kristen Satya Wacana, Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga, Jawa Tengah
E-mail: * dewi.hastuti@staff.uksw.edu; ** cucun.alep@ staff.uksw.edu
Diterima: 02 Oktober 2018. Disetujui: 15 Januari 2019. Dipublikasikan: 31 Januari 2019 DOI: 10.30870/educhemia.v4i1.2404
Abstract: Porphyrin is a natural colour pigment contained in the quail's egg shell. The aim of this research was to determine optimal time and temperature on synthesized of biomaterial. Extraction  methods  has  done  by  methanol:HCl  (2:1,  v/v)  for  12  hours.  The  product  was analyzed  by  UV-Vis  spectrophotometer.  As  a  results,  the  optimum  complexation  among porphyrin and ion Ag + was seen on 845 nm during 5,65 hours, with ratio 1:2.20, and 30°C. This  result  was  determined  based  on  Response  Surface  Method  equation  Y  =  - 17.95+0,63X 1 +13.26X 2 +0.88X 3 -3.7x10 -3 X 2 X 3 2 -0,46X 1 X 3 +0,04X 2 2 X 3 -0,08X 1 2 -1,87X 2 2 - 9,68x10 -3 X 3 2 .
Keywords: Biosynthesis, quail eggs, porphyrin, Response Surface Method, silver
Abstrak: Porfirin merupakan pigmen warna alami khas yang terdapat dalam kulit telur puyuh. Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  menentukan  waktu  dan  suhu  optimum  dalam pembentukan biomaterial. Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi adalah metanol:HCl (2:1, v/v)  selama  12  jam.  Hasil  biosintesis  yang  terbentuk,  kemudian  dianalisa  dengan spektrofotometer UV-VIS. Sebagai hasilnya,  kompleksasi optimal antara porfirin dengan ion Ag + terlihat pada panjang gelombang 845 nm yaitu pada waktu 5,62 jam; rasio 1:2.20, dan suhu sebesar 30°C. Hal tersebut diperoleh berdasarkan persamaan Response Surface Method Y  =  -17.95+0,63X 1 +13.26X 2 +0.88X 3 -3.7x10 -3 X 2 X 3 2 -0,46X 1 X 3 +0,04X 2 2 X 3 -0,08X 1 2 -1,87X 2 2 - 9,68x10 -3 X 3 2 .
Kata kunci: biosintesis, kulit telur puyuh, porfirin, Response Surface Method, perak

## PENDAHULUAN
Pada  saat  ini  ini  telah  banyak dikembangkan  sintesa  material  dengan  cara biologi,  atau  yang  lebih  dikenal  dengan sebutan  biosintesis.  Menurut  kutipan  dari kamus  Merriam-Webster,  biosintesis  adalah
proses  pembentukan  senyawa  kimia  yang bersumber  dari  mahkluk  hidup.  Hasil  dari biosintesis  tersebut  dikenal  dengan  nama biomaterial.
Biosintesis  ini  biasanya  digunakan dengan tujuan pembuatan nanopartikel. Pada
satu dekade terakhir, pembuatan nanopartikel- logam banyak menyita perhatian para peneliti karena  berbagai  manfaat  dari  nanopartikel- logam. Salah satu manfaat dari nanopartikel- logam  adalah  kemampuannya  sebagai  agen antibakteri.  Oleh  karena  berbagai  manfaat itulah,  para  peneliti  mencoba  berbagai  cara untuk  dapat  mensintesa  nanopartikel-logam, baik dengan cara kimia, fisika maupun biologi (Khatoon, Mazumder, & Sardar, 2017).
Diantara ketiga cara tersebut, cara kimia merupakan yang paling diminati karena dapat menghasilkan  produk  dengan  cepat.  Salah satu kendala yang dihadapi dengan cara kimia tersebut adalah pemakaian bahan-bahan kimia yang  berbahaya.  Disisi  lain,  para  kimiawan sedang  mengembangkan  12  prinsip  “Kimia Hijau  (Green  Chemistry)”.  Kedua  belas prinsip  tersebut  adalah  mencegah  timbulnya limbah  dalam  proses  sintesa,  mendesain produk yang aman, mendesain proses sintesa yang  aman,  menggunakan  bahan  baku  yang dapat  terbarukan,  menggunakan  katalis, menghindari  derivatisasi  dan  modifikasi sementara dalam proses kimia, memaksimalkan atom ekonomi, menggunakan pelarut yang aman, meningkatkan  efisiensi  energy  dalam  reaksi, mendesain  bahan  kimia  yang  mudah terdegradasi,  menggunakan  metode  analisis secara langsung untuk mengurangi polusi, dan meminimalisasi potensi kecelakaan  (Cannon, Pont, & Warner, 2012).
Metode  yang  berkembang  dengan  pesat dalam  waktu  belakangan  ini,  merupakan metode  biologi.  Metode  ini  menerapkan prinsip-prinsip Kimia Hijau dalam
pengembangannya.  Bahan-bahan  yang  biasa digunakan  dalam  proses  biosintesis  ini didominasi  oleh  tanaman  dan  menggunakan air sebagai pelarutnya. Biosintesa nanopartikel-logam menggunakan tanaman telah  banyak  dilakukan  seperti Jatropha curcas , Aloe vera , Carica papaya , Artemisia annua ,  dll  (Khatoon,  Mazumder,  &  Sardar, 2017).
Di Indonesia banyak sekali penggunaan  telur  unggas  sebagai  bahan makanan.  Seiring  dengan  maraknya pemanfaatan  telur  tersebut  maka  banyak kerabang  telur  yang  juga  dihasilkan. Kerabang telur puyuh ini memiliki warna yang menarik dan unik.
Dalam  penelitian  terdahulu  oleh (Keneddy  &  Vevers,  1973)  diketahui bahwa  penyebab  munculnya  warna  yang menarik  dan  unuk  dari  kerabang  telur puyuh  adalah  pigmen  yang  bernama porfirin dan biliverdin. Kedua pigmen ini bertanggung  jawab  terhadap  wana  biru kehijauan  dan  kemerahan.  Pelarut  yang secara umum digunakan untuk mengekstraksi  kedua  pigmen  tersebut adalah  metanol:asam  klorida  (2:1  v/v) (Gorchein, Lim, & Cassey, 2009)
Penggunaan bahan  alami  lain  sebagai bahan  biomaterial,  seperti  kerabang  telur burung  puyuh  belum  pernah  dilakukan sebelumnya.  Oleh  karena  itu,  penelitian  ini bertujuan  untuk  menghasilkan  biomaterial perak  dari  kerabang  telur  burung  puyuh ditinjau dari waktu dan suhu optimum dalam
pembentukannya berdasarkan Response surface methodology (RSM).

## METODE

## Bahan dan Alat
Sampel limbah kerabang telur puyuh diperoleh  dari  pedagang  di  Pasar  Projo Ambarawa.  Bahan  yang  digunakan diantaranya  perak  nitrat  (AgNO 3 ), akuades, HCl, kloroform, dan dimetileter. Semua  bahan  yang  digunakan  berderajat PA (pro-analysis) diperoleh dari E-Merck, German.
Alat yang digunakan dalam penelitian
ini diantaranya Spektrofotometer (Optizen, 2120), neraca dengan ketelitian 0,01  g  (Ohaus,  TAJ602),  neraca  analitis dengan ketelitian 0,1 mg (Ohaus, PA214), dan  moisture  analyzer  (Ohaus,  MB  25), pH  meter  (Hanna,  HI  9812), rotary evaporator (Buchi, R-114), dan Ultrasonicator (Krisbow,  DSA50-GL2- 2.5L).

## Biosintesis material Kompleksasi
(Prantisa, Martono, & Riyanto, 2017)
Kompleks Ag-porfirin dibuat dengan cara mereaksikan perak nitrat dan ekstrak kerabang  kulit  telur  puyuh  dengan perbandingan 1:1; 1:2; dan 1:3 (mol/mol). Ekstrak kerabang telur puyuh direkasikan dengan perak nitrat dengan variasi waktu (2, 4, dan 6 jam) pada variasi suhu suhu 30 ° C,  40 ° C,  dan  50 ° C.  Sebagai  kontrol
adalah  larutan  perak  nitrat  dan  ekstrak kerabang telur puyuh. Analisa
pembentukan kompleks ekstrak kerabang telur  puyuh  dengan  perak  nitrat berdasarkan  pemindaian  pada  kisaran panjang gelombang 200-1060 nm.

## Analisa Data
Analisa data kompleks antara porfirin dengan ion Ag + dilakukan dengan metode RSM berdasarkan metode Heleno (2016). Optimasi  reaksi  kompleksasi  dilakukan dengan metode Response surface methodology (RSM).  Desain  optimasi menggunakan model 3 3 central composite design dengan tiga variabel dan tiga level faktor. Sebagai variabel yaitu waktu (x1), rasio  larutan  perak  nitrat  dengan  ekstrak kerabang telur puyuh (x2), dan suhu reaksi (x3). Faktor X 1 meliputi waktu 2, 4, dan 6 jam.  Faktor  X 2 meliputi  rasio  1:1  ;  1:2  ; dan  1:  3  (v/v).  Faktor  X 3 meliputi  suhu 30 ° C, 40 ° C, dan 50 ° C. Setiap variabel dan faktor  diberi  kode  -1,68;  -1;  0;  1;  dan +1,68

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  ekstraksi  profirin  dapat  dilihat pada hasil penelitian yang dilakukan oleh (Prantisa,  Martono,  &  Riyanto,  2017). Hasil optimasi reaksi kompleksasi dengan metode Response  surface  methodology (RSM)  menggunakan  model  3 3 central composite design dengan tiga peubah dan
tiga aras faktor. Setiap peubah dan faktor diberi  kode  -1,68;  -1;  0;  1;  dan  +1,68. Tabel peubah bebas dan kode aras faktor optimasi  yang  digunakan  tersebut disajikan pada Tabel 1 .
Tabel 1. Tabel peubah bebas dan kode aras faktor optimasi
Berdasarkan nilai aras faktor optimasi tersebut,  maka  dapat  ditentukan  faktor optimasi pembentukan kompleks. Waktu, rasio, dan suhu merupakan faktor optimasi pada  pembentukan  kompleks antara ekstrak  porfirin  dengan  ion Ag + .  Hasil pembentukan  kompleks  berdasarkan  faktor optimasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 2 .
Analisa penelitian dengan
menggunakan  RSM  sangat  bergantung pada  model.  Model  yang  digunakan adalah digunakan adalah model quardatic yang dimodifikasi dengan seleksi nilai R 2 dengan nilai kepercayaan 95%. Data pada penelitian  ini  menunjukkan  bahwa persamaan  yang  terbentuk  mengikuti persamaan  polinomial  yang  ditunjukkan
pada persamaan persamaan yang digunakan. Uji pemodelan yang
digunakan,  disajikan  dalam Tabel  3 dan Tabel 4 .
Tabel 2 . Tabel faktor optimasi dan respon hasil serapan Faktor waktu Faktor Rasio Faktor Suhu A 420 2 1:03 30 2,854 2 1:01 30 2,796 6 1:03 30 1,996 4 1:02 40 2,292 4 1:02 40 3,155 2 1:03 50 3,097 6 1:03 50 4 6 1:01 30 2,959 2 1:01 50 3,398 4 1:02 40 4 6 1:01 50 1,86 4 1:02 40 2,187 4 1:02 23,18 3,097 4 1:02 56,82 3,398 4 1:3.68 40 3,523 7,36 1:02 40 2,456 4 1:02 40 2,137 4 1:02 40 2,367 2 1:02 40 2,187 4 1:0.32 40 2,638 Tabel 3. Tabel Pengujian Pemodelan Penelitian berdasarkan Lack of Fit Test Source Sum of Squares df Mean Square F Value Linear 3,89 11 0,35 2,06 2FI 3,76 8 0,47 2,74 Quadratic 1,27 5 0,25 1,48 Cubic 0 0 Pure Error 0,69 4 0,17 Tabel 4. Tabel Pengujian Pemodelan Penelitian berdasarkan Nilai R 2 Source Standart Deviasi R 2 Linear 0.55 0.3815 2FI 0.61 0.3995 Quadratic 0.47 0.7353 Cubic 0.41 0.9073 Nilai Aras Nilai Aras Waktu Rasio Suhu -1,68 0,64 1:0,32 23,2 -1 2 1:1 30 0 4 1:2 40 +1 6 1:3 50 +1,68 7,36 1:3,68 56,8
Tabel 3 menunjukkan bahwa persamaan (1) tepat untuk digunakan. Hal itu dapat dilihat dari sum of square bahwa
Linear,  2FI, dan Quadratic dapat digunakan  untuk  menentukan  persamaan yang  tepat. Persamaan  (1)  digunakan karena  dapat  menunjukkan  hubungan antara  faktor-faktor  yang  digunakan dalam  penelitian  ini,  yaitu  waktu,  rasio, dan  suhu.  Sedangkan  pemodelan Cubic tidak  tepat  digunakan  karena  memiliki nilai sum of square sebesar 0,000. Selain dilihat berdasarkan nilai sum of square , uji pemodelan  juga  dilihat  berdasarkan  nilai R 2 .  Pemodelan quadratic menunjukkan bahwa  nilai  R 2 yang  digunakan  cukup baik.
Berdasarkan pemodelan yang
digunakan  tersebut  diperoleh  nilai koefisien  persamaan  polinomial.  Nilai koefisien  tersebut  digunakan  untuk menentukan  persamaan  polinomial  yang digunakan. Koefisien persamaan polinomial yang diperoleh dari penelitian ini ditunjukkan dalam Tabel 5 .
Secara  matematis,  persamaan polinomial untuk tiga faktor pembentukan kompleks antara porfirin dengan ion Ag + pada  penelitian  ini  ditunjukkan  pada persamaan berikut:
Y= -17.95+0,63X 1 +13.26X 2 +0.88X 3 -3.7x10 - 3 X 2 X 3 2 -0,46X 1 X 3 +0,04X 2 2 X 3 -0,08X 1 2 -1,87X 2 2 - 9,68x10 -3 X 3 2
Dimana: Y  = Absorbansi kompleks Ag-porfirin
X 1 = waktu
X 2 = Rasio X 3 = Suhu
Tabel 5 . Tabel koefisien persamaan polinomial penelitian
Tabel  5 menunjukkan  keakuratan model yang digunakan.Pada penelitian ini dapat  diketahui  dari nilai  efisiensi determinasi R 2 yaitu sebesar 0,7353. Hal tersebutmenunjukkan bahwa 73,53% dari total  variasi  pada  hasil  percobaan terwakili  dalam  model  yang  digunakan. Hal  itu  juga  menunjukkan  bahwa  nilai prediksi  yang  diberikan  model  73,53% sesuai  dengan  data  actual.  Data  prediksi dengan  data  aktual  disajikan  dalam Gambar  1 .  Pada  grafik  tersebut  dapat dilihat  bahwa  nilai  interaksi  dari  waktu, rasio,  dan  suhu  pada  pembentukkan kompleks  memiliki  absorbansi  tertinggi sebesar 4 dan terendah sebesar 1,86.
Koefisien A 420 ß0 -17.95 Linear ß1 0.63 ß2 13.26 ß3 0.88 Kuadrat ß11 -0.082 ß22 -1.86 ß33 -9.680E-003 Interaksi ß23 -0,47 ß223 0.040 ß233 3.723E-003 R 2 0,7353 CV 12.19%
Gambar 1 . Data Prediksi Model Vs Data Aktual
Hubungan  dari  waktu,  rasio,  dan  suhu dalam  pembentukkan  kompleks  porfirin
dengan  ion  Ag + dapat  diamati  dalam Gambar 2 .
Gambar 2 . Optimasi Interaksi Faktor Pembentukan Kompleks Ag-porfirin dalam Bentuk Kubus
Design-Expert® Software R1 Color points by value of R1: 4 1.86 Externally Studentized Residuals No rm al % P ro ba bi lit y Normal Plot of Residuals -2.00 -1.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 1 5 10 20 30 50 70 80 90 95 99
Pada Gambar  2 tersebut  data disajikan  dalam  bentuk  grafik  hubungan faktor  untuk  menunjukkan  tiga  interaksi faktor  dengan  titik  hasil  interaksi  yang dihasilkan.  Titik  interaksi  optimum dengan  absorbansi  tertiggi  ada  pada  titik A. Titik A adalah pembentukan kompleks
dengan  waktu  5,62  jam,  rasio  atau perbandingan  antara  porfirin  dengan  ion Ag + sebesar 1:2,20, dan suhu 30 ° C. Titik optimum  tersebut  dapat  diamati  pada Gambar  3 dan Gambar  4 ,  yaitu  dalam bentuk  3D  dan  dalam  bentuk  2D  atau kontur.
Gambar 3 . Optimasi Interaksi Faktor Pembentukan Kompleks Ag-porfirin dalam Bentuk 3D
Gambar 4 . Optimasi Interaksi Faktor Pembentukan Kompleks Ag-porfirin dalam Bentuk 2D .
Design-Expert® Software
Factor Coding: Actual
R1 Design points above predicted value Design points below predicted value 4
1.86 X1 = A: pH X2 = B: rasio Actual Factor C: suhu = 40.00 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 1 2 3 4 5 R1 A: pH B: rasio Design-Expert® Sof tware Factor Coding: Actual All Responses 4 1.86 X1 = B: rasio X2 = C: suhu Actual Factor A: pH = 5.62 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 Desirability B: rasio C : su h u ( C e lc iu s) 0.5 0.6 0.7 0.7 0.8 Desirability  0.837 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 30.00 35.00 40.00 45.00 50.00 R1 B: rasio C : su h u ( C e lc iu s) 2.4 2.6 2.8 3 3 3.2 3.2 3.4 Prediction  3.49599

## KESIMPULAN
Hasil  kompleksasi  optimal  antara porfirin  dengan  ion  perak    dilihat  pada panjang  gelombang  845  nm  yaitu  pada waktu 5,62  jam;  rasio  1:2.20,  dan  suhu sebesar  30°C. Hal  tersebut  diperoleh berdasarkan persamaan Response Surface Method Y  =  -17.95+0,63X 1 +13.26X 2 +0.88X 3 - 3.7x10 -3 X 2 X 3 2 -0,46X 1 X 3 +0,04X 2 2 X 3 -0,08X 1 2 - 1,87X 2 2 -9,68x10 -3 X 3 2

## UCAPAN TERIMA KASIH
Kami  menghaturkan  terimakasih kepada  Dirjen  DIKTI  melalui  Penelitian Dosen  Pemula  tahun  2017  yang  telah mendanai penelitin ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Cannon, A., Pont, J. & Warner, J., 2012.
Green Chemistry and the Pharmaceutical  Industry.  In: Green Techniques for Organic Synthesis and
Medicinal Chemistry. Massachusetts: Wiley, pp. 25-31.
Gorchein, A., Lim, C. & Cassey, P., 2009.
Extraction  and  analysis  of  colourful eggshell  pigments  using  HPLC  and HPLC/electrospray ionization tandem mass
spectrometry.. Biomed Chromatogr. , pp. 602-606.
Heleno,  S.  et  al.,  2016.  Optimization  of microwave-assisted  extraction  of ergosterol from Agaricus bisporus L. by  products  using  response  surface methodology. Food  and  Bioproducts
Processing, pp. 25-35
Keneddy,  G.  &  Vevers,  H.,  1973. Eggshell  pigments  of  the  Araucano fowl. Comp Biochem Physiol B. , pp.
11-25
Khatoon, N., Mazumder, J. & Sardar, M.,
2017.  Biotechnological  Applications of Green Synthesized Silver Nanoparticles. Journal of
Nanosciences:  Current  Research,
2(1), pp. 1-8.
Prantisa,  D.,  Martono,  Y.  &  Riyanto,  C. A., 2017. Standardisasi Ekstrak Kulit Telur  Puyuh  Dari  Tiga  Daerah Berbeda  Berdasarkan  Kandungan Porfirin.
Surakarta, Univesitas Sebelas Maret, pp. 196-201.