Laporan Praktikum Hari/tanggal : Jumat, 12 September 2014Struktur dan Fungsi Biomolekul Waktu : 08.00-11.00 WIB

PJP : Inda Setyawati, S.Si, M.Si Asisten : Galih T Poetra Ema Lindawati Selvi Muliani Nur Hidayah H.L

BIOFISIK I(Bobot Jenis, Tegangan Permukaan, dan Emulsi)

Kelompok 6

Rizky Nurhayati G84120036Caecillia Jessicca Unarso G841200Listya Manurung G841200Efdian Dwi Iswandi G841200

DEPARTEMEN BIOKIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGORBOGOR

2014

PENDAHULUAN

Bobot jenis adalah suatu rasio massa suatu benda atau suatu zat dengan

massa air pada volume dan temperatur yang sama. Temperatur dapat ditentukan

sendiri atau sesuai dengan alat uang kita gunakan. Bobot jenis dari suatu larutan

bergantung pada komponen yang ada didalam larutan tersebut. Sehingga

menjadikan setiap larutan beebeda bobot jenisnya (Rifki 2009).

Pengukuran Bobot jenis ini dapat dilakukan dengan menggunakan

urinometer. Urinometer memiliki skala 1.000 – 1.060 g/ml (tiga desimal) dan

umumnya dipergunakan pada temperatur 60 oF atau 15.5 oC. Bila temperatur

cairan yang akan diukur bukan 15.5 oC, maka harus dilakukan koreksi. Koreksi

tersebbut dilakukan dengan cara menambah angka satu pada angka ketiga di

belakang koma untuk setiap 3o di atas temperatur peneraan atau mengurangi satu

angka pada angka ketiga di belakang koma untuk setiap 3oC di bawah temperatur

tera (Rifqi 2009).

Tegangan permukaan adalah daya tahan lapisan tipis permukaan suatu

cairan terhadap usaha untuk merubah luas permukaan caian tersebut.  Tegangan

permukaan terjadi karena permukaan zat cair cenderung untuk menegang

sehingga permukaannya tampak seperti selaput tipis. Hal ini dipengaruhi oleh

adanya gaya kohesi antara molekul air.

Molekul cairan biasanya saling tarik menarik. Di bagian dalam cairan,

setiap molekul cairan dikelilingi oleh molekul-molekul lain di setiap sisinya;

tetapi di permukaan cairan, hanya ada molekul-molekul cairan di samping dan di

bawah. Di bagian atas tidak ada molekul cairan lainnya. Karena molekul cairan

saling tarik menarik satu dengan lainnya, maka terdapat gaya total yang besarnya

nol pada molekul yang berada di bagian dalam cairan. Sebaliknya, molekul cairan

yang terletak dipermukaan ditarik oleh molekul cairan yang berada di samping

dan bawahnya. Akibatnya, pada permukaan cairan terdapat gaya total yang

berarah ke bawah. Karena adanya gaya total yang arahnya ke bawah, maka cairan

yang terletak di permukaan cenderung memperkecil luas permukaannya, dengan

menyusut sekuat mungkin. Hal ini yang menyebabkan lapisan cairan pada

permukaan seolah-olah tertutup oleh selaput elastis yang tipis.

Emulsi adalah sistem koloid yang partikel terdispersi dan medium

pendispersinya sama-sama cair. Ditinjau dari segi kepolaran, emulsi merupakan

campuran cairan polar dan cairan non polar. Sifat emulsi pada umumnya kurang

stabil, kestabilan emulsi dapat terlihat pada keadaannya yang selalu keruh seperti

pada susu dan santan. Untuk memantapkan emulsi diperlukan zat pemantap yang

disebut emulgator (Winiati 2007).

Praktikum ini bertujuan agar mahasiswa dapat menunjukaan aspek biofisik

yang berkaitan dengan proses biokimia. Aspek tersebut yaitu bobot jenis dan

tegangan permukaan suatu larutan serta sifat berbagai jenis emulsi.

METODE

Waktu dan Tempat Penelitian

Praktikum biofisik I ini dilakukan di Laboratorium B Biokimia, Departemen

Biokimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB. Waktu

praktikum yaitu hari Jumat, tanggal 12 September 2014, pukul 8.00-11.00 WIB.

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan yaitu hidrometer atau urinometer, gelas piala, jarum,

kaca arloji, pipet tetes, pipet Mohr 5 mL, kaca objek, kaca preparat, mikroskop

cahaya, stopwatch, mortar, dan termometer. Bahan yang digunakan yaitu akuades,

NaCl 3%, NaCl 5%, NaCl 9%, NaCl 20%, glukosa 5%, air kelapa, air kran,

albumin 1%, urin mahasiswa, cairan empedu, air sungai, air sabun, alkohol,

minyak tanah, minyak kelapa, gum arab, susu segar, dan margarin.

Prosedur

Pengukuran berat jenis

Disiapkan hidrometer dan gelas ukur, kemudian aquades dimasukkan

hingga ke dalam gelas ukur dan tidak terkena dinding gelas ukur tersebut.

Miniskus yang terbaca pada hidrometer dicatat, lalu berat jenis akuades dihitung.

Percobaan diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi , NaCl 3%, NaCl

5%, NaCl 9%, glukosa 5%, air kelapa, air kran, albumin 1%, dan urin mahasiswa.

Penentuan tegangan permukaan

Disiapkan gelas arloji dan jarum kemudian arloji diisi dengan aquades lalu

jarum diletakkan ke dalamnya. Keadaan jarum (terapung atau tenggelam) diamati.

Percobaan diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi cairan empedu,

air kelapa, air sungai, dan air sabun.

Pengukuran jumlah tetesan cairan

Disediakan pipet tetes dan aquades kemudian akuades dipipet. Jumlah

tetesan akuades yang keluar dari pipet tetes dihitung selama 2 menit. Percobaan

diulangi dengan mengganti sampel (akuades) menjadi NaCl 20%, alkohol, minyak

tanah, dan air sabun.

Pengamatan sistem emulsi minyak kelapa-air dan minyak kelapa-air sabun

Minyak kelapa dipipet ke tabung reaksi sebanyak 2 mL. Lalu air dipipet ke tabung

reaksi yang sama sebanyak 2 mL. Campuran dikocok dengan kuat hingga

keduanya terlihat homogen. Campuran diamati kestabilannya. Jika campuran

sudah stabil, campuran dipipet dengan pipet tetes, lalu diteteskan sebanyak satu

tetes pada kaca objek. Sudan merah ditambahkan sebanyak 1 tetes untuk

mewarnai campuran. Campuran yang telah terwarnai diamati sifat emulsinya

menggunakan mikroskop cahaya. Percobaan diulangi dengan mengganti sistem

emulsi menjadi minyak kelapa dan air sabun.

Pengamatan sistem emulsi gum arab-minyak kelapa

Mula-mula ditimbang sebanyak 1 gram gum arab, lalu dicampurkan

dengan 5 mL minyak kelapa. Campuran digerus menggunakan mortar hingga

homogen. Akuades sebanyak 3 mL ditambahkan ke dalam mortar secara perlahan-

lahan. Campuran dihomogenkan hingga pekat. Akuades sebanyak 5 mL

ditambahkan ke campuran sedikit demi sedikit sambil diaduk. Setetes campuran

diteteskan pada kaca objek dan diberi pewarna sudan merah. Campuran diamati

sifatnya menggunakan mikroskop cahaya.

Pengamatan sistem emulsi alamiah (susu)

Susu segar dipipet ke dalam tabung reaksi dan diamati kestabilannya.

Setetes susu segar diteteskan pada kaca objek lalu diwarnai dengan sudan merah.

Sifat emulsi susu segar diamati menggunakan mikroskop cahaya.

Pengamatan sistem emulsi industri (margarin)

Margarin dioleskan secara tipis di permukaan kaca objek dan diwarnai

dengan sudan merah. Sifat emulsi margarin diamati menggunakan mikroskop

cahaya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Tabel 1 Data pengukuran bobot jenis

Larutan T alat (°C) T larutan (°C) BJ ukur (g/ml) FK BJ koreksi (g/ml)Akuades 20 28 1.000 0.003 1.003Albumin 20 27 1.000 0.003 1.003Glukosa 20 27 0.014 0.003 0.017

Air kelapa 20 29 1.012 0.003 1.015Air keran 20 26 1.000 0.002 1.002

NaCl 0.3% 20 27 1.010 0.003 1.013NaCl 0.9% 20 28 1.010 0.003 1.013NaCl 5% 20 28 1.039 0.003 1.042

Urin manusia

20 29 1.010 0.003 1.013

Contoh perhitungan : Faktor koreksi = Suhu larutan−Suhu alat

3 x 10-3

= 29−20

3 x 10-3

= 0.003

BJ terkoreksi = BJ terukur + Faktor koreksi

= 1.000 + 0.003

= 1.003

Bobot jenis suatu larutan bergantung  pada jumlah zat yang terlarut dalam

larutan tersebut. Hasil pengukuran bobot jenis menunjukkan bahwa bobot yang

paling besar adalah NaCl 5% dan yang paling kecil adalah akuades, air kran, dan

albumin. Jika  di bandingkan dengan NaCl 0,3% dan NaCl 0,9 %,  NaCl 5 %

memiliki bobot jenis yang lebih besar diantara ketiganya. Hal ini dikarenakan

NaCl 5% memiliki konsentrasi yang terbesar diantara semua NaCl. Semakin besar

konsentrasi senyawa suatu larutan, maka semakin besar pula berat jenis larutan

tersebut, ini sesuai dengan teori yang ada. Selain itu jika akuades dan air kelapa

dibandingkan bobotnya tidak sebesar NaCl karena akuades tidak mengandung zat-

zat terlarut atau sangat sedikit zat terlarutnya, sehingga konsentrasi larutannya

rendah. Semakin tinggi konsentrasi zat terlarut menunjukkan bahwa jumlah zat

terlarut semakin banyak, sehingga bobot jenisnya tinggi. Sebaliknya, semakin

rendah konsentrasi zat terlarut menunjukkan bahwa zat terlarut sedikit, sehingga

bobot jenis larutan rendah. 

Tabel 2 Data pengukuran bobot jenis urin

Meja T alat (°C) T larutan (°C) Bj ukur (g/ml) FK Bj koreksi (g/ml)1 20 30.0 1.008 0.003 1.0112* 20 29.0 1.010 0.003 1.0133 20 29.0 1.010 0.003 1.0134 20 28.0 1.008 0.003 1.0115 20 31.0 1.016 0.004 1.0206 20 26.0 1.008 0.002 1.0107 20 31.8 1.024 0.004 1.028

Contoh perhitungan : Faktor koreksi = Suhu larutan−Suhu alat

3 x 10-3

= 29−20

3 x 10-3

= 0.003

BJ terkoreksi = BJ terukur + Faktor koreksi

= 1.000 + 0.003

= 1.003

Urin atau air seni atau air kencing adalah cairan sisa yang

diekskresikan oleh ginjal yang kemudian akan dikeluarkan dari dalam tubuh

melalui prosesurinasi. Eksreksi urin diperlukan untuk membuang molekul-

molekul sisa dalam darah yang disaring oleh ginjal dan untuk

menjaga homeostasis cairan tubuh. Namun, ada juga beberapa spesies yang

menggunakan urin sebagai sarana komunikasi olfaktori. Urin disaring di dalam

ginjal, dibawa melalui ureter menuju kandung kemih, akhirnya dibuang keluar

tubuh melalui uretra.

Pengukuran bobot jenis urine dilakukan dengan menggunakan urinometer

atau hidrometer. Bobot jenis urin setiap manusia berbeda-beda. Faktor yang

mempengaruhi perbedaan berat jenis urin adalah jumlah relatif air, makanan yang

di konsumsi, dan zat terlarut yang tersedia untuk eksresi (McPherson & Sacher

2004). Zat terlarut dapat berupa garam-garam dan urea serta setiap konstituen yg

abnormal (Brooker 2001). Bobot jenis normal urin manusia adalah  1,010-1,025

(Carpenito 2009). Kemampuan ginjal memekatkan urin yaitu dari 1,001-1,035.

Urin manusia paling pekat didapatkan pada saat bangun tidur karena biasanya

kekurangan air saat tidur (McPherson & Sacher 2004). Bila urin encer, maka akan

berwarna pucat dan bobot jenisnya rendah dan bila urin pekat, maka akan

berwarna gelap dan bobot jenisnya tinggi (Brooker 2001). Temperatur urin

manusia berdasarkan hasil analisis kandungan awal urin pada analisa terhadap

urin yang berasal dari urin holding tank (UHT) dilakukan dalam laboratorium

dengan parameter fisik dan kimia yaitu 29 oC (Rofiqoh dan Soedjono 2012).

Tabel 3 Tegangan permukaan cairan alam

Jenis cairan Hasil pengamatan

Akuades Terapung

Cairan empedu Tenggelam

Air sungai Tenggelam

Air kelapa Terapung

Air sabun Tenggelam

NaCl Tenggelam

Tabel 4 Data pengamatan jumlah tetesan

Jenis cairan Hasil pengamatan (tetesan)

Akuades 30

NaCl 3% 32

Etanol 3% 64

Air sabun 58

Minyak tanah 44

Tegangan permukaan terjadi karena karena adanya interaksi antar molekul

larutan sehingga memberikan daya tolak untuk mempertahankan luas permukaan.

Percobaan jumlah tetesan menunjukan tetesan yang paling banyak adalah pada

minyak tanah, etanol 3% dan air sabun. Hal ini terjadi karena tegangan permukaan

zat cair tersebut rendah sehingga jumlah tetesan yang dihasilkan tinggi.

Sedangkan pada akuades dan NaCl 3% jumlah tetesan tidak terlalu banyak ini

disebabkan tegangan permukaan pada akuades dan NaCl tinggi sehingga daya

tolak untuk mempertahankan luas permukaan tinggi jadi jumlah tetesan yang

dihasilkan larutan ini rendah, selain itu disebabkan molekul-molekul yang

terdapat pada air dan NaCl berinteraksi lebih kuat yang mengakibatkan tiap tetes

yang dihasilkan lebih besar, jadi jumlah tetesnya rendah. Walaupun etanol

memiliki ikatan hidrogen, namun etanol adalah cairan yang mudah menguap,

sehingga gaya antar molekulnya lemah, sedangkan sabun adalah cairan yang

menurunkan tegangan permukaan zat cair.

Data tersebut menunjukan, bahwa semakin besar tegangan permukaan

suatu larutan maka semakin kuat permukaan larutan memberikan gaya tolak atas

bagi benda yang ada di atasnya. Ini terbukti pada jarum yang diletakkan pada

gelas arloji yang kemudian diberi cairan akuades, dan air kelapa yang terlihat

mengapung. Sedangkan jika cairan di ganti dengan air sabun, NaCl, air sungai dan

cairan empedu, jarum yang ada pada gelas arloji tenggelam, karena cairan ini

bersifat emulgator yang berfungsi menurunkan tegangan permukan zat cair.

Tabel 5 Data kestabilan campuran

Campuran Kestabilan Foto

Minyak kelapa+air Tidak stabil

Minyak kelapa+air sabun Stabil

Minyak kelapa+ gum Stabil

Susu Stabil

Tabel 6 Jenis emulsi

Campuran Jenis Media

pendispersi

Fase terdispersi Foto

Minyak kelapa +air w/o Minyak Air

Minyak

kelapa+sabun

w/o Minyak Air

Margarin w/o Minyak Air

Susu o/w Air Minyak

Minyak kelapa +

gum arab

w/o Minyak Air

Konsistensi stabilitas emulsi ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu nisbah

fasa kontinyu (yang menampung tetesan) terhadap fasa terdispersinya (tetesan)

serta viskositas fasa kontinyu (Hartomo & Widiatmoko 1993). Berdasarkan

percobaan emulsi minyak dan air digunakan sudan merah sebagai pewarna yang

Minyak

Lanjutan dari tabel 6

dapat berasosiasi dengan minyak namun tidak dapat berasosiasi dengan air,

sehingga sifat suatu emulsi dapat ditentukan, yaitu apakah oil in wateratau water

in oil. Air dan minyak selamanya tidak akan bisa menyatu,   karena   adanya

perbedaan tingkat polaritas. Air merupakan molekul yang memiliki gugus polar,

sedangkan minyak merupakan zat yang memiliki gugus non polar. Perbedaan ini

menyebabkan keduanya tidak bisa menyatu, karena gugus polar hanya bisa

bersatu dengan gugus polar, sedangkan gugus non polar hanya bisa bersatu

dengan gugus non polar. Minyak kelapa dan air merupakan emulsi yang tidak

stabil, namun ketika campuran tersebut dikocok akan menjadi stabil beberapa

saat. Emulsi minyak kelapa dengan air, yang menjadi media pendispersinya

adalah minyak kelapa, sedangkan air sebagai zat terdispersi. Ketika ditambah

sudanmerah, sudanmerah tercampur dengan minyak, sedangkan air tidak bisa

menyatu karena kepolarannya berbeda. Sudanmerah ini berfungsi sebagai zat

warna agar dapat membedakan cairan minyak dengan air dan dapat menarik

air. Emulsi tersebut dinamakan emulsi tipe W/O, karena air terdispersi dalam

minyak. Kemudian emulsi minyak kelapa dengan air sabun membentuk emulsi

yang lebih stabil emulsi ini disebut emulsi O/W ( minyak dalam air). Hal ini

karena air sabun yang sebagai zat amfipatik yang memiliki stuktur dua gugus

yaitu hidofobik pada bagian ekor yang bersifat non-polar dan hidrofilik pada

bagian kepalanya yang bersifat polar. Sehingga bagian non-polar akan bergabung

dengan minyak yang kemudian bersama-sama bergabung dengan air (McPherson

& Sacher 2004)

Gum arab adalah salah satu produk getah (resin) yang dihasilkan dari

penyadapan getah pada batang tumbuhan legum (polong-polongan).Emulsi

minyak kelapa dengan gum arab adalah emulsi yang lebih stabil jika dibandingkan

dengan kedua emulsi diatas, karena gum arab berfungsi sebagai mengurangi

tekanan permukaan (surface tension) air dan stabilizer (emulsifier), zat yang dapat

menstabilkan emulsi. Gum arab dapat menjadi fosfolipida pengemulsi yang

memiliki gugus hidrofilik dan hidrofobik sehingga emulsi dapat stabil (Hartomo

& Widiatmoko 1993). Ketika dilihat di bawah mikroskop, molekul gum arab

terdispersi merata dalam media minyak.  Pengadukan membuat ukuran partikel

fasa minyak semakin kecil pada o/w sehingga dapat terdisperdi dengan baik dalam

air. Begitu pula pada w/o, ukuran partikel fasa air semakin kecil sehingga dapat

terdispersi dengan baik dalam minyak. Susu disebut juga sebagai emulsi alamiah,

fase terdispersi dari susu adalah asam lemak dan media pendispersinya adalah air.

Jadi tergolong emulsi O/W (minyak dalam air). Dalam susu terdapat zat penstabil

emulsi yang berupa protein kasein. Jika mengalami denaturasi maka emulsi ini

akan terlihat tidak stabil, dapat dibedakan minyak dan airnya, keadaan ini yang

disebut dengan susu pecah. Contoh lain dari emulsi alamiah adalah santan dan

lateks. Di samping emulsi alamiah terdapat pula emulsi industri. Contoh dari

emulsi industri yaitu margarin, dan minyak bumi. Fase terdispersi pada margarin

adalah air dan media pendispersinya adalah minyak, sehingga dinamakan tipe

emulsi W/O.

SIMPULAN

Aspek biofisik yang berkaitan dengan proses biokimia dapat ditunjukkan

melalui percobaan. Aspek tersebut yaitu bobot jenis, pada bobot jenis paling kecil

dalam percobaan adalah air keran. Tegangan permukaan suatu larutan dapat

ditentukan dari sifat sampel. Berdasarkan praktikum ini juga ditentukan

berbagaisifat berbagai jenis emulsi. Bobot jenis setiap larutan berbeda-beda dan

bergantung jumlah zat yang terlarut dalam larutan tersebut. Semakin besar

konsentrasi senyawa suatu larutan menyebabkan semakin besar pula berat jenis

larutan tersebut. Tegangan permukaan berbagai larutan juga berbeda-beda,

tergantung pada konsentrasi zat terlarut didalamnya. Semakin besar tegangan

permukaan suatu larutan maka semakin kuat permukaan larutan memberikan gaya

tolak atas bagi benda yang ada di atasnya. Sifat emulsi terdiri dari dua macam,

yaitu oil in water (O\W) dengan minyak sebagai medium terdispersi dan air

sebagai medium pendispersi, dan water in oil (W\O) dengan air sebagai medium

terdispersi dan minyak sebagai medium pendispersi.

DAFTAR PUSTAKA

Bintang M. 2010. Biokimia, Teknik Penelitian. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga.

Brooker C. 2001. Kamus Saku Keperawatan. Hartono A, Nutr DA, penerjemah; Ester M, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari: The Nurse’s Pocket Dictionary. Ed ke-31.

Carpenito LG. 2009. Diagnosis Keperawatan: Aplikasi pada Praktik Klinis. Kadar KS, Eviriyani D, Yudha EK, Ester M, penerjemah; Mardella EA, Issuryanti M, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari: Nursing Diagnosis: Aplication to Clinical Practice.Ed ke-9.

Cammack R et al. 2006. Oxford Dictionary of Biochemistry and Molcular Biology Revised Edition. New York (US): Oxford University Press.

Faatih M. 2009. Isolasi dan Digesti DNA Kromosom. Jurnal Penelitian Sains & Teknologi. 10(1):61.Hartomo AJ, Widiatmoko MC. 1993. Emulsi dan Pangan Instan Ber-lesitin.

Yogyakarta (ID): ANDI OFFSET.

McPherson RA, Sacher RA. 2004. Tinjauan klinis hasil pemeriksaan laboratorium. Pendit BU, Wulandari D, penerjemah; Hartanto H, editor. Jakarta (ID): EGC. Terjemahan dari:Widmann’s Clinical Interpretation of Laboratory Tesis. Ed ke-11.

Miller JN. 2000. Statistics and Chemometrics for Analytical Chemistry, 4th ed. Harlow (US): Prentice. Hall.

Mulyani NS et al. 2009. Penentuan Konsentrasi Optimum Oat Spelt Xylan pada produksi Xilanase dari Aspergillus niger dalam Media PDB (Potato Dextose Broth). J. Kim. Sains & Apl. XII(1): 1-9.

Nakajima H, Stadler AT. 2006. Centrifuge modeling of one-step out flow tests for unsaturated parameter estimations. Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss. 3: 731–768.

Rofiqoh YL, Soedjono ES. 2012. Studi potensi urin manusia composting toilet dalam system ekologikal sanitasi (ecosan). Studi Kasus Pusdakota-Ubaya Surabaya Jurusan Teknik Lingkungan ITS.

Young D, et al. 2002. Fisika Universitas. Penerjemah: Endang. Tejemahan dari: Sears and Zemanshy Univenty Physics.