MINERALMuhammad Iqbal Syukri (G84080010)1, Endah Ratna P2, dan Waras Nurcholis3

Mahasiswa Praktikum1, Asisten Praktikum2, Dosen Praktikum3

Struktur dan Fungsi BiomolekulDepartemen Biokimia, FMIPA, IPB

2010

AbstrakMineral berupa unsur anorganik yang dibutuhkan dalam jumlah yang tidak terlalu banyak dalam tubuh. Mineral dapat berperan dalam berbagai fungsi biologi tubuh. Terdapat dua jenis mineral yakni unsur makro (kamba) dan unsur mikro (kelumit) yang keduanya dianalisis pada percobaan ini. Percobaan menggunakan analisis kualitatif dalam pengujian keberadaan mineral yang diamati pada terbentuknya endapan atau perubahan warna. Abu tulang yang digunakan sebagai sampel diproduksi dengan metode gravimetri. Pemilihan tulang sebagai sampel dikarenakan kandungan mineral yang tinggi pada tulang sehingga mudah untuk dianalisis. Setiap filtrat yang diuji akan diasamkan dengan berbagai larutan yang digunakan. Hasil percobaan menunjukkan bahwa tulang mengandung mineral berupa klorida, kalsium, fosfat, magnesium, dan besi (II) sedangkan sulfat dan besi (III) tidak ditemukan pada sampel. Kata kunci: mineral, gravimetri, tulang, kualitatif

Pendahuluan

Kebutuhan nutrisi tubuh manusia tidak hanya diperoleh dari komponen

makro seperti karbohidrat, protein, dan lipid tetapi juga dapat diperoleh dari

komponen mikro seperti mineral. Lehninger (1982) menyatakan bahwa mineral

merupakan unsur untuk pertumbuhan dan fungsi biologi yang normal. Keberadaan

mineral biasanya berupa unsur anorganik sederhana sehingga mudah diserap oleh

tubuh. Unsur-unsur mineral yang telah terbukti esensial dalam makanan kurang

lebih ada tujuh belas (Poedjiadi 2006).

Terdapat dua jenis mineral yakni unsur makro (kamba) dan unsur mikro

(kelumit). Unsur kamba diperlukan dalam jumlah relatif besar (g/hari) dan sering

mempunyai lebih dari satu fungsi. Contohnya adalah kalsium (Ca) dapat berupa

komponen struktural mineral tulang (hidroksiapatit) atau Ca2+ bebas yang

berfungsi sebagai senyawa pengatur yang sangat penting dalam sitosol sel dengan

konsentrasi kurang dari 10-6 M (Girindra 1988). Termasuk dalam unsur makro

adalah Ca, Mg, Na, K, P, S, dan Cl. Sementara itu unsur mikro berkaitan dengan

aktivitas enzim dan diperlukan dalam jumlah beberapa mg/hari. Contohnya yakni

Fe, I, Cu, Mn, Zn, Co, Mo, Se, Va, Ni, Cr, Pb, F, Si, dan Ar (Lehninger 1982).

Kalsium sebagai struktur tulang dan gigi banyak ditemukan pada susu,

keju, dan kerang (Winarno 1973). Struktur pembentuk tulang dan gigi juga

mengandung unsur fosfor. Mineral lain pada tulang adalah sulfur sebagai bagian

dari asam amino dalam protein. Klorin dalam tubuh dapat berperan sebagai anion

ekstraselular sedangkan magnesium akan menyusun 60 % mineral dalam tulang.

Keberadaan besi dapat berguna sebagai gugus prostetik enzim heme (Lehninger

1982).

Keseimbangan ion-ion mineral dalam tubuh akan membantu dalam

pengaturan proses metabolisme, pengaturan keseimbangan asam basa, dan

transpor senyawa penting pembentuk membran (Budi 2003). Peran mineral dalam

tubuh saling berkaitan satu sama lainnya sehingga kekurangan atau kelebihan

salah satu mineral akan berpengaruh terhadap kinerja mineral lainnya.

Keberadaan mineral tubuh sebesar 4 % lebih banyak berperan dalam proses

pertumbuhan sehingga sebagian besar mineral terdapat dalam tulang.

Percobaan ini akan menganalisis kandungan mineral dalam tulang yang

telah mengalami pengabuan. Selanjutnya dilakukan analisis terhadap jenis mineral

yang terdapat dalam abu tulang dengan uji klorida, sulfat, fosfat, kalsium,

magnesium, dan uji besi.

Metode Praktikum

Waktu dan tempat praktikum

Praktikum dilaksanakan di Laboratorium Biokimia Departemen Biokimia

FMIPA IPB pada hari Jumat tanggal 10 Desember 2010 pukul 08.00-11.00 WIB.

Alat dan Bahan

Peralatan percobaan berupa tabung reaksi, gelas piala, corong, penangas

air, rak tabung reaksi, pipet tetes, pipet mohr 10 ml, pipet mohr 5 ml, batang

pengaduk, dan bulb.

Percobaan ini juga menggunakan bahan yakni asam asetat 10%, larutan

amonium hidroksida, filtrat abu tulang, kertas lakmus, kertas saring, larutan

AgNO3 2%, larutan HCl 10%, larutan BaCl2, larutan amonium oksalat, larutan

urea 10%, pereaksi molibdat khusus, pereaksi ferosulfat khusus, kristal amonium

karbonat, kristal amonium klorida, kristal dinatrium hidrogenfosfat, larutan

amonium tiosianat, dan larutan kalium ferosianida.

Prosedur Percobaan

Abu tulang telah dibuat atau disediakan oleh laboran dengan metode

penyiapan gravimetri sehingga dihasilkan filtrat dan endapan setelah ditambahkan

akuades, 50 ml HNO3 10%, dan disaring. Filtrat yang dihasilkan diuji dengan uji

klorida dan uji sulfat. Uji klorida dilakukan dengan ditambahkannya HNO3 10 %

pada 1 ml filtrat hingga asam. Selanjutnya diuji dengan kertas lakmus untuk

mengetahui kondisi asam. Kemudian ditambahkan AgNO3 2% hingga terbentuk

endapan putih. Sementara itu uji sulfat dilakukan dengan dicampurkannya larutan

HCl 10 % pada filtrat hingga asam. Lalu ditambahkan BaCl2 hingga dapat

membentuk endapan putih.

Endapan yang dihasilkan ditambahkan dengan asam asetat 10 % sebanyak

10 ml dan diuji dengan uji kalsium, uji fosfat, uji magnesium, dan uji besi. Uji

kalsium dilakukan dengan ditambahkannya 1 ml amonium oksalat 1 % pada 2 ml

filtrat hingga terbentuk endapan putih. Uji fosfat dengan dicampurkannya 1 ml

urea 10 % dan pereaksi molibdat pada 1 ml filtrat. Selanjutnya ditambahkan

ferosulfat sebanyak 1 ml. Uji magnesium dilakukan dengan dipanaskannya filtrat

lalu perlahan ditambah amonium karbonat dan amonium klorida lalu disaring.

Kemudian filtrat ditambah kristal dinatrium hidrogen fosfat dan amonium

hidroksida hingga basa. Hal tersebut akan mengakibatkan terbentuknya endapan

putih lalu ditambahkan sedikit HCl 10 % pada endapan yang tidak larut.

Pengujian besi dilakukan pada dua buah tabung reaksi yang diisi filtrat. Tabung

pertama ditambahkan 1 ml amonium tiosianat sedangkan tabung kedua

ditambahkan 1 ml kalium ferosianida. Perubahan warna yang terbentuk

menunjukkan hasil positif.

Hasil dan Pembahasan

Jaringan dinamis yang dibentuk atas fungsi mekanik, biologi, dan kimia

disebut tulang. Tulang dapat berperan sebagai penyangga tubuh sehingga tubuh

dapat bergerak. Senyawa kimia penyusun tulang dapat dipengaruhi umur, nutrisi,

hormon, dan kelainan (Loveridge 1999). Mineral dalam tulang yang paling

banyak ditemukan yakni kalsium, fosfor, dan magnesium (Keene et al. 2004).

Loveridge (1999) menyatakan bahwa senyawa tersebut selain sebagai struktur

tulang juga berperan dalam berbagai hal. Kalsium berperan dalam regulasi enzim

atau pembekuan darah, fosfor erat kaitannya dengan metabolisme dan regulasi

energi, dan magnesium berfungsi dalam reaksi enzim terutama penggunaan atau

pembentukan ATP. Suhu yang terlalu tinggi akan mengakibatkan kandungan

senyawa organik termasuk mineral dalam tulang akan menguap dan dapat diambil

untuk dianalisis baik secara kualitatif ataupun kuantitatif.

Gravimetri merupakan metode analisis yang didasarkan pada pengukuran

berat analit atau senyawa yang mengandung analit. Terdapat dua metode yang

dapat digunakan untuk analisis dengan gravimetri yakni metode pengendapan dan

metode penguapan. Metode pengendapan berdasarkan pemisahan endapan yang

sukar larut dan komposisinya diketahui sedangkan metode penguapan berdasarkan

pemisahan senyawa yang mudah menguap (Harjadi 1986). Percobaan ini

menggunakan metode penguapan dalam menghasilkan abu yang nantinya

ditambahkan NH4OH pekat dan disaring hingga dihasilkan filtrat dan endapan.

Keduanya diuji dengan cara yang berbeda. Hasil percobaan disajikan pada tabel 1.

Filtrat yang dihasilkan diuji dengan uji klorida dan uji sulfat. Penambahan

HNO3 agar suasana reaksi menjadi asam sehingga saat ditambah AgNO3 akan

terbentuk endapan putih berupa AgCl (gambar 1). Hasil positif uji ini

menunjukkan bahwa sampel mengandung mineral klorida. Selain itu, filtrat juga

diuji dengan uji sulfat. Prinsip pengasaman sama dengan uji klorida namun proses

pengendapan dilakukan dengan penambahan BaCl2 hingga terbentuk endapan

putih BaSO4 yang mengandung sulfat (gambar 2). Hasil percobaan menunjukkan

hasil negatif artinya tidak terbentuk endapan putih. Hal tersebut dapat diakibatkan

oleh sifat sulfat sebagai unsur makro sehingga tidak dapat dengan mudah

diendapkan (Budi 2003).

AgNO3 + Cl- AgCl (putih) + NO3

Gambar 1 Reaksi uji klorida.

BaCl2 + SO42- BaSO4 (putih) + 2Cl-

Gambar 2 Reaksi uji sulfat.

Endapan yang dihasilkan ditambahkan asam asetat agar mineral yang

terkandung dapat larut kembali. Selanjutnya filtratnya diuji dengan uji kalsium,

uji fosfat, uji magnesium, dan uji besi. Uji kalsium dilakukan dengan

menambahkan amonium oksalat sehingga dapat membentuk endapan berwarna

putih. Hasil percobaan menunjukkan hasil positif yakni terbentuk endapan

berwarna putih yang merupakan kalsium oksalat. Ion Ca yang terdapat pada

sampel akan bereaksi dengan C2O4 dari amonium oksalat membentuk endapan

berwarna putih (gambar 3).

Fosfat diuji dengan menambahkan urea sehingga dihasilkan urea yang

terikat fosfat yakni memutus ikatan rangkap dengan atom O. Hasil positif ditandai

dengan larutan yang berubah menjadi hijau kebiruan (Keene et al. 2004). Hasil

percobaan sesuai dengan teori yang ada karena warna larutan berubah menjadi

hijau kebiruan. Hasil positif tersebut menandakan bahwa tulang mengandung

fosfat. Warna biru yang dihasilkan merupakan warna yang terbentuk dari

ferosulfat khusus. Persamaan reaksinya dapat digambarkan pada gambar 4.

Magnesium dalam reaksi biokimia berperan sebagai koenzim sehingga

membantu reaksi dapat berlangsung (Poedjiadi 2006). Mineral ini pada percobaan

ini diuji keberadaanya dengan pemanasan agar sampel teraktivasi sehingga

keberadaan magnesium dapat dideteksi dengan mudah. Penambahan amonium

karbonat dan amonium klorida dilakukan untuk membentuk adanya endapan. Jika

larutan direaksikan dengan larutan dinatrium hidrogen fosfat akan terjadi endapan

kristal putih. Awalnya magnesium klorida tidak akan mengendap karena amonium

klorida berfungsi sebagai bufer. Konsentrasi ion hidroksida berdasarkan kerja aksi

massa akan didesak kembali, dengan bertambahnya konsentrasi ion amonium

(Poedjiadi 2006). Percobaan kali ini menunjukkan hasil positif yang ditandai

dengan adanya endapan putih yang mengandung magnesium fosfat (gambar 5).

Ca(aq) + (NH4)2C2O4(aq) → CaC2O4(s) + 2 NH4(aq)Gambar 3 Reaksi uji kalsium.

H2N NH2 O-

P + urea P + C = O C P

NH2 NH2

Gambar 4 Reaksi uji fosfat.

Na2HPO4 + Mg2+ MgHPO4 + 2Na+

MgHPO4 + NH4OH MgNH4PO4

Gambar 5 Reaksi uji magnesium.

Kadar besi dalam tubuh manusia relatif kecil dan kebanyakan terdapat

dalam hemoglobin. Keberadaan besi pada percobaan kali ini diuji dua kali.

Pengujian pertama dengan penambahan amonium tiosianat untuk mendeteksi besi

(III) dan merupakan uji yang sangat sensitif. Penambahan kalium ferosianida pada

pengujian kedua dilakukan untuk mengetahui keberadaan besi (II). Hasil

percobaan kali ini menunjukkan pengujian pertama negatif sedangkan pengujian

kedua memberikan hasil positif (gambar 6). Hasil negatif berarti tidak terbentuk

warna merah muda yang dapat diakibatkan oleh filtrat yang akan diuji belum

mencapai pH asam sehingga tidak menunjukkan perubahan warna saat

ditambahkan amonium tiosianat. Selain itu, dapat juga diakibatkan oleh reagen

yang digunakan telah terkontaminasi atau umur reagen yang terlalu lama.

Sementara itu, pengujian kedua menunjukkan hasil positif yakni terbentuk warna

biru. Hasil tersebut menunjukkan bahwa sampel yang diuji tidak mengandung

besi (III) tetapi mengandung besi (II).

Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 (merah)

Fe2+ + Fe(CN)64- Fe2[Fe(CN)6] (biru kehijauan)

Gambar 6 Reaksi uji besi.

Tabel 1 Hasil uji mineral abu tulang

Jenis uji Hasil

Pengamatan

Penambahan NH4OH + Terbentuk endapan putihPengujian filtrat

Uji klorida + Terbentuk endapan putih Uji sulfat - Tidak terbentuk endapan putih

Pengujian endapan Uji kalsium + Terbentuk endapan putih Uji fosfat + Warna larutan hijau kebiruan Uji magnesium + Terbentuk endapan putih Uji besi (tiosianat) - Tidak terbentuk warna merah muda Uji besi (kalium ferosianida) + Terbentuk warna biru

Keterangan : + : terbentuk endapan atau terjadi perubahan warna

- : tidak mengendap atau tidak terjadi perubahan warnaSimpulan

Analisis mineral dalam tulang dilakukan secara kualitatif dengan

mengamati terbentuknya endapan atau terjadinya perubahan warna. Uji dilakukan

pada filtrat dan endapan. Tulang mengandung mineral berupa klorida, kalsium,

fosfat, magnesium, dan besi (II). Sementara itu tidak ditemukan adanya sulfat dan

besi (III) pada tulang.

Daftar Pustaka

Budi A. 2003. Mineral dalam Tubuh [terhubung berkala] www.chem-is-try.org [13 Desember 2010].

Girindra A. 1988. Penuntun Praktikum Biokimia. Bogor: IPB Pr.

Harjadi W. 1986. Ilmu Kimia Analitik Dasar. Jakarta: PT Gramedia.

Keene et al. 2004. Measures of Bone Mineral Content in Mature Dairy Cows. J. Dairy Sci. 87:3816–3825.

Lehninger. 1982. Dasar-dasar Biokimia. Edisi ke-1. Thenawidjaya M, penerjemah. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Principles of Biochemistry.

Loveridge N. 1999. Bone: More than a stick. Anim Sci. 77 : 190–196.

Poedjiadi A. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Pr.

Winarno F. 1973. Kimia Pangan dan Gizi. Bogor: IPB Pr.