Asam alginat

Asam alginat, juga disebut algin, adalah polisakarida yang dapat dimakan dan terdapat secara alami pada alga cokelat. Ia bersifat hidrofilik dan membentuk getah kental saat terhidrasi. Saat asam alginat berikatan dengan ion natrium dan kalsium, garam yang dihasilkan dikenal sebagai alginat. Warnanya berkisar dari putih hingga coklat kekuningan. Ia dijual dalam bentuk filamen, granular, atau bubuk.

Senyawa ini adalah komponen penting dari biofilm yang diproduksi oleh bakteri Pseudomonas aeruginosa, patogen utama yang ditemukan di paru-paru beberapa orang yang menderita fibrosis sistik. Biofilm dan P. aeruginosa memiliki resistensi tinggi terhadap antibiotik, tetapi rentan terhadap penghambatan oleh makrofag.

Alginat ditemukan oleh ilmuwan kimia Inggris E. C. C. Stanford pada tahun 1881, dan ia mematenkan proses ekstraksi untuknya pada tahun yang sama. Dalam paten asli, alginat diekstraksi dengan terlebih dahulu merendam alga dalam air atau asam encer, kemudian mengekstraksi alginat dengan merendamnya dalam natrium karbonat, dan akhirnya mengendapkan alginat dari larutan.

Ketersediaan
Alginat dimurnikan dari gulma laut cokelat. Di seluruh dunia, banyak rumput laut cokelat kelas Phaeophyceae dipanen untuk diproses dan diubah menjadi natrium alginat. Natrium alginat digunakan dalam banyak industri termasuk makanan, makanan hewani, pupuk, percetakan tekstil, dan farmasi. Bahan cetak gigi menggunakan alginat sebagai alat pembentuk gelnya. Alginat bermutu pangan merupakan bahan yang disetujui dalam makanan olahan dan manufaktur.

Gulma laut cokelat bervariasi ukurannya dari gulma laut raksasa Macrocystis pyrifera yang panjangnya bisa mencapai 20–40 meter, hingga gulma laut tebal seperti kulit dengan panjang 2–4 m, hingga spesies yang lebih kecil dengan panjang 30–60 cm. Sebagian besar gulma laut cokelat yang digunakan untuk alginat dikumpulkan dari alam liar, kecuali Saccharina japonica, yang dibudidayakan di Cina untuk makanan dan bahan surplusnya dialihkan ke industri alginat di Cina.

Alginat dari berbagai spesies rumput laut coklat bervariasi dalam struktur kimianya, sehingga menghasilkan sifat fisik alginat yang berbeda. Beberapa spesies menghasilkan alginat yang menghasilkan gel yang kuat, yang lain menghasilkan gel yang lebih lemah, beberapa dapat menghasilkan alginat berwarna krem atau putih, sementara yang lain sulit untuk dibentuk menjadi gel dan paling baik digunakan untuk aplikasi teknis di mana warna tidak menjadi masalah.FAO fisheries technical paper 441, Tevita Bainiloga Jnr, School of Chemistry, University College, University of New South Wales and Australian Defence Force Academy Canberra Australia

Alginat kelas komersial diekstraksi dari kelp laut raksasa Macrocystis pyrifera, Ascophyllum nodosum, dan jenis-jenis Laminaria. Alginat juga diproduksi oleh dua genus bakteri Pseudomonas dan Azotobacter, yang memainkan peran utama dalam mengungkap lintasan biosintesisnya. Alginat bakteri berguna untuk produksi struktur mikro atau nano yang cocok untuk aplikasi medis.

Natrium alginat (NaC6H7O6) adalah garam natrium dari asam alginat.  Natrium alginat merupakan suatu gom.

Kalium alginat (KC6H7O6) adalah garam kalium dari asam alginat.

Kalsium alginat (CaC12H14O12) adalah garam kalsium dari asam alginat. Dibuat dengan mengganti ion natrium dalam natrium alginat dengan ion kalsium (pertukaran ion).
Produksi
Secara kimia prosesnya sederhana, tetapi kesulitan muncul dari pemisahan fisik yang diperlukan antara residu berlendir dari larutan kental dan pemisahan endapan agar-agar yang menahan sejumlah besar cairan dalam strukturnya, sehingga mereka menahan penyaringan dan sentrifugasi.FAO Fisheries Technical Paper, 2003 Proses konvensional melibatkan sejumlah besar reagen dan pelarut, serta langkah-langkah yang memakan waktu. Teknik yang lebih sederhana dan lebih baru seperti ekstraksi berbantuan gelombang mikro, ultrasonik, tekanan tinggi, ekstraksi cairan bertekanan, dan ekstraksi berbantuan enzim, adalah subjek penelitian.

Proses ekstraksi konvensional yang paling umum melibatkan enam langkah: pra-perlakuan biomassa alga, perlakuan asam, ekstraksi alkali, presipitasi, pemutihan, dan pengeringan. Perlakuan awal terutama bertujuan untuk memecah dinding sel guna membantu mengekstraksi alginat, atau membuang senyawa dan kontaminan lain dari alga. Pengeringan adalah jenis pertama, yang juga membantu mencegah pertumbuhan bakteri; alga yang dikeringkan biasanya juga diserbuk untuk mengekspos lebih banyak area permukaan. Perlakuan umum untuk membuang kontaminan meliputi perlakuan dengan etanol dan formaldehida, yang terakhir sangat umum; larutan etanol membantu membuang senyawa yang terikat pada alginat, dan larutan formaldehida membantu mencegah reaksi enzimatik atau mikroba.

Alga kemudian diperlakukan dengan larutan asam untuk membantu mengganggu dinding sel, yang mengubah garam alginat menjadi asam alginat yang tidak larut; larutan alkali yang diaplikasikan selanjutnya (pH 9-10), biasanya natrium karbonat, mengubahnya kembali menjadi natrium alginat yang larut dalam air, yang kemudian diendapkan. Alginat juga dapat diekstraksi secara langsung dengan perlakuan alkali, tetapi ini kurang umum.

Asam alginat biasanya diendapkan, melalui berbagai teknik, dengan alkohol (biasanya etanol), kalsium klorida, atau asam klorida. Setelah alginin diendapkan menjadi pasta halus, pasta tersebut dikeringkan, digiling hingga ukuran butiran yang diinginkan, dan akhirnya dimurnikan melalui berbagai teknik. Alginat komersial untuk penggunaan biomedis dan farmasi diekstraksi dan dimurnikan melalui teknik yang lebih ketat, tetapi ini merupakan rahasia dagang.

Turunan
Berbagai bahan berbasis alginat dapat diproduksi, termasuk bahan perancah berpori, hidrogel alginat, kain bukan tenunan, dan membran alginat. Teknik yang digunakan untuk memproduksi bahan-bahan ini termasuk ikatan silang ion, pemintalan mikrofluida, pengeringan beku, pemintalan basah, dan pemintalan jet sentrifugal imersif.

Garam kalsium ditambahkan ke larutan natrium alginat untuk menginduksi ikatan silang ionik, yang menghasilkan hidrogel. Pengeringan beku hidrogel untuk menghilangkan air menghasilkan bahan perancah berpori.

Pemintalan basah terdiri dari mengekstruksi larutan alginat dari alat pemintal ke dalam larutan garam kalsium untuk menginduksi ikatan silang ionik (membentuk gel), dan kemudian menarik serat keluar dari bak dengan rol penarik. Pemintalan mikrofluida, implementasi proses yang lebih sederhana dan lebih ramah lingkungan, melibatkan pengenalan aliran garam kalsium yang mengalir di samping dan menyentuh aliran "inti" alginat di bagian tengah. Aliran ini membentuk "selubung". Serat kemudian muncul dari aliran inti. Teknik ini dapat digunakan untuk menghasilkan serat yang berbentuk dan beralur.
Serat alginat, yang digunakan dalam kain, biasanya diproduksi melalui pemintalan mikrofluida atau pemintalan basah, atau pemintalan elektro untuk mendapatkan serat yang lebih tipis.

Kegunaan
Pada tahun 2022, alginat telah menjadi salah satu bahan yang paling disukai sebagai biopolimer alami yang melimpah. Alginat sangat berguna sebagai biomaterial karena sifatnya yang tidak beracun, higroskopisitas, dan biokompatibilitas, serta dapat meniru lingkungan hayati setempat; produk degradasinya dapat dengan mudah dibersihkan oleh ginjal.

Alginat juga digunakan untuk kain kedap air dan tahan api, dalam industri makanan sebagai bahan pengental untuk minuman, es krim, kosmetik, sebagai bahan pembentuk gel untuk jeli, yang dikenal dengan kode E401 dan wadah sosis. Natrium alginat dicampur dengan protein kedelai untuk membuat daging palsu.

Alginat juga berfungsi sebagai bahan untuk mikro-enkapsulasi. Sifat bahan ini yang dapat terurai secara hayati turut menjadi pertimbangan penggunaannya sebagai matriks enkapsulasi rizobakteri pendukung pertumbuhan dengan potensi mendukung pertumbuhan panjang akar, pucuk dan perkecambahan biji yang ditunjukkan oleh produk turunannya.

Kalsium alginat digunakan dalam berbagai jenis produk medis, termasuk pembalut luka kulit untuk mempercepat penyembuhan,

Hidrogel alginat
Dalam penelitian rekonstruksi tulang, komposit alginat memiliki sifat-sifat yang menguntungkan yang mendorong regenerasi, seperti porositas yang lebih baik, proliferasi sel, dan kekuatan bahan. Hidrogel alginat merupakan biomaterial umum untuk pembuatan perancah dan regenerasi jaringan.

Ikatan kovalen gugus tiol ke alginat meningkatkan pembentukan gel in situ dan sifat mukoadhesif; polimer tiol (tiomer) membentuk ikatan disulfida dalam jaringan polimernya dan dengan subdomain kaya sistein dari lapisan mukus. Alginat tiol digunakan sebagai hidrogel pembentuk gel in situ, dan sedang dalam penelitian awal sebagai kemungkinan sistem penghantaran obat mukoadhesif. Hidrogel alginat dapat digunakan untuk penghantaran obat, menunjukkan respons terhadap perubahan pH, perubahan suhu, redoks, dan keberadaan enzim.

 Referensi 

Pranala luar
 Alginate seaweed sources 
 Alginate properties 

Kategori:Polisakarida
Kategori:Gom alami
Kategori:Bahan pengental makanan
Kategori:Kopolimer
Kategori:Bahan gigi
Kategori:Eksipien
Kategori:Bahan makanan alga
Kategori:Alga coklat
Kategori:Penstabil makanan
Kategori:Bahan tambahan pangan bernomor Uni Eropa