KAJIAN PENURUNAN TIMBAL (Pb) DAN KADMIUM (Cd) BIJI KEDELAI DENGAN METODE KELASI ASAM SITRAT

IR. SAPTO PRIYADI, MP., Prof. Dr. Ir. Purnama Darmadji, M.Sc.

2015 | Disertasi | S3 Ilmu Pangan

Penelitian tentang “Kajian Penurunan Timbal (Pb) dan Kadmium (Cd) Biji Kedelai dengan Metode Kelasi Asam Sitrat” adalah untuk memperoleh derajat Doktor Ilmu Pangan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Tujuan penelitian: 1) Mengetahui kadar Pb dan Cd serta distribusinya pada biji kedelai hasil sistem budidaya tanpa dan menggunakan pupuk anorganik. 2) Mempelajari pengaruh ratio berat biji terhadap swelling agent dimethylformamide (DMF) dan derajat keasaman dalam menurunkan kadar Pb dan Cd pada biji kedelai. 3) Mempelajari pengaruh ratio asam sitrat terhadap air, waktu perendaman dan kondisi biji dalam menurunkan kadar Pb dan Cd biji kedelai. 4) Mempelajari deprotonasi gugus fungsional asam sitrat sebagai bahan pengkelat pada berbagai pH lingkungan kelasi. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, pertama merupakan percobaan pendugaan respon yang tujuannya untuk mempelajari pengaruh perlakuan antar lingkungan sistem budidaya yang berbeda. Akumulasi Pb dan Cd pada biji kedelai hasil sistem budidaya tanpa pupuk an-organik masing-masing 0,48 ± 0,03 ppm dan 0,1 ± 0,04 ppm. Akumulasi Pb dan Cd pada biji kedelai hasil sistem budidaya menggunakan pupuk an-organik masing-masing 0,63 ± 0,14 ppm dan 0,05 ± 0,02 ppm. Akumulasi Cd pada jaringan kulit biji kedelai sebesar 0,02 ± 0,004 ppm, sedangkan Cd pada jaringan kotiledon sebesar 0.02 ± 0.005 ppm. Kandungan Pb pada jaringan kulit biji kedelai sebesar 0,37 ± 0,024 ppm, sedangkan Pb pada jaringan kotiledon sebesar 0,39 ± 0,069 ppm. Pada kedua sistem budidaya tersebut ditinjau dari Enrichment coefficient (EC) timbal termasuk dalam kategori low accumulator plants, sedangkan ditinjau dari Enrichment coefficient (EC) kadmium termasuk dalam kategori high accumulator plants. Penelitian tahap II-a merupakan kelasi Pb dan Cd pada biji kedelai, dengan perlakuan: swelling agent DMF dan pH lingkungan kelasi. Penurunan Pb tertinggi 65,87 % dicapai pada perlakuan ratio berat biji terhadap DMF 1:3 pada lingkungan kelasi pH 10. Kadar Cd untuk semua perlakuan kelasi menunjukkan tidak terdeteksi (batas deteksi Cd 0,01 ppm). Penelitian tahap II-b merupakan kelasi Pb dan Cd pada biji kedelai, dengan perlakuan: ratio bahan pengkelat, kondisi biji dan waktu perendaman. Penurunan Pb tertinggi 81,44 % pada taraf ratio asam sitrat terhadap air 0,1:1, dengan waktu perendaman 90 menit dan kondisi biji utuh”, pada lingkungan kelasi pH 10. Penurunan Pb pada kelasi tinjauan kondisi biji, menunjukkan penurunan Pb seiring perubahan kondisi biji dari utuh ke kondisi tepung. Perbaikan kualitas biji kedelai ditinjau dari penurunan Cd untuk semua perlakuan kelasi tidak terdeteksi (batas deteksi Cd 0,01 ppm). Deprotonasi gugus fungsional bahan pengkelat asam sitrat tertinggi 9,43 cmol+ kg–1 dicapai pada kondisi kelasi yang menggunakan ratio asam sitrat terhadap air 0,3:1 pada lingkungan pH 10. Kondisi kelasi tersebut menunjukkan tidak berbeda nyata dengan ratio asam sitrat terhadap air 0,1:1 dan 0,2:1. Gugus fungsional karboksil asam sitrat mengalami disosiasi, melepaskan proton (H+) sebagai pereduksi komplek Cys–S–logam (Pb atau Cd) dan −COO− sebagai pseudo-penukar ion yang bersifat aktif mengkelasi ion logam Pb2+ dan Cd2+ membentuk komplek ligan tridentate (polydentate).

Reseach of decrease lead (Pb) and cadmium (Cd) in soybean seeds by citric acid chelation method to obtain a doctoral degree of Food Sciences Agricultural Technology Faculty Gadjah Mada University, Yogyakarta. The purpose of this research was: 1) Know of Pb and Cd accumulation in soybean seed of agro-chemicals cultivation yield and without agro-chemicals use system. 2) Study the effect of chelation treatment factors seed weight ratios to swelling agent DMF and pH to Pb and Cd reduction in soy beans. 3) Study influence of chelation treatment factors citric acid chelating agent to water ratios, contact time and seeds condition) to Pb and Cd reduction in soybean seeds and 4) Know the liveliness of citric acid functional group as a chelating agent on environmental pH changes of Pb and Cd chelation. This research was conducted in three stages, the first stage of research was response prediction experimental, the objective study was influence of treatment between cultivation system environment different. The Pb and Cd accumulation in soybean seed of cultivation system without inorganic fertilizer, respectively 0.48 ± 0,03 ppm and 0.1 ± 0.04 ppm. The Pb and Cd accumulation in soybean seed of cultivation system with inorganic fertilizer, respectively 0.63 ± 0.14 ppm and 0.05 ± 0.021 ppm. Accumulation of Cd in the soybean skin tissue were 0.02 ± 0.004 ppm, whereas Cd in the cotyledon were 0.02 ± 0.005 ppm. Pb content in the soybean seed skin tissue were 0.37 ± 0.024 ppm, whereas Pb in the cotyledon were 0.39 ± 0.069 ppm. On the cultivation both systems, reviewed of Pb enriching coefficient was in category low accumulator plants, whereas the review of Cd enriching coefficient was in category high accumulator plants. Second research phase (II-a) was Pb and Cd chelation on soybean seeds, that treatment i.e. swelling agent and pH of chelation environment. The highest value of Pb chelation 65.87% on seed weight ratios to dimethylformamide swelling agent 1:3 of the chelation environmental pH 10 treatment. Cadmium reduction for all chelatiaon treatment undetectable (limits detection Cd 0.01 ppm). Second research phase (II-b) was Pb and Cd chelation on soybean seeds, that treatment i.e. ratio of the chelating agent, seed condition and contact time, know that highest Pb reduction 81.44 % at level citric acid ratios to water 0,1:1, on contact time 90 minutes and the whole bean, on chelation environment condition pH 10. Reduction of plumbum chelation reviewed of seed conditions, showed that trend decrease of Pb reduction, as change from seeds whole to flour condition. Soybean seed quality improvements in terms of Cd reduction, showed of no significant different for all treatment. The highest of deprotonation citric acid functional groups 9.43 cmol+ kg–1 was reached that citric acid chelating agent to water ratios 0.3:1 on chelation environment pH 10. The conditions showed no significant different of citric acid chelating agent to water ratios 0.1:1 and 0.2:1. Citric acid carboxyl functional groups experience dissociation, releas to proton (H+) as reducing of CysS-heavy metal (Pb or Cd) complex and −COO− as pseudo ion exchanger ware active to Pb2+ and Cd2+ chelation to form tridentate ligand complex (polydentate).

Kata Kunci : kedelai, kelasi, gugus-karboksil, timbal dan kadmium