EKSKLUSI GEL

BAB I

1.1  Latar Belakang

            Dalam makalah ini penulis akan sedikit menguraikan tentang kromatografi eksklusi gel sesuai keterangan dari beberapa literatur yang dipakai oleh penulis. Dalam beberapa literatur dijelaskan bahwa kromatografi eksklusi gel atau disebut juga dengan ktomatografi eksklusi ukuran adalah metode pemisahan didasarkan pada ukuran dan geometri molekul. dalam beberapa buku dijelaskan bahwa metode ini di bagi menjadi dua yaitu kromatografi permeasi gel dan filtrasi gel, tetapi dalam keterangan buku lain kromatografi permeasi gel dan filtrasi gel dijadikan satu. Perbedaan kromatografi permeasi gel dengan filtrasi gel adalah pada permeasi gel menggunakan pelarut organik nonpolar dan paking hidrofobik, sedangkan pada filtrasi gel menggunakan pelarut yang mengandung air dan paking hidrofilik. Tetapi dalam penulisan makalah ini,  penulis akan menyatukan keterangan antara kromatografi  permeasi gel dan filtrasi gel. Sebab metode dasar yang digunakan sama yaitu berdasarkan perbedaan ukuran.

            Pembahasan tentang Eksklusi gel dalam makalah ini, penulis anggap perlu sebab didalam kimia analisis kita membutuhkan teknik-teknik pemisahan dan anallisis. Metode ini dapat digunakan untuk memisahkan atau menganalisis senyawa dengan berat molekul > 2000 dalton.

            Tulisan-tulisan dalam makalah ini, mungkin terjadi banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh sebab itu penulis memohon ma’af sebesar-besarnya kepada seluruh pembaca dan mohon diberikan kritikan dan saran yang membangun.

1.2  Rumusan Masalah

1. Apakah dasar dari metode kromatografi eksklusi gel?                                                                    

2. Bagaimana penerapan metode kromatografi eksklusi gel?

1.3  Tujuan

1. Untuk mengetahui dasar kromatografi eksklusi gel.

2. Untuk mengetahui penerapan kromatografi eksklusi gel.

BAB II

PEMBAHASAN 

2.1  Filtrasi Gel / Permeasi Gel

            Filtrasi gel adalah salah suatu teknik yang menguraikan campuran zat-zat sesuai ukuran molekulnya. Teknik ini didasari atas inklusi dan eksklusi suatu zat terlarut melalui suatu fasa diam yang terbuat dari gel polimer yang berikat silang dan berpori heterogen. Dalam kromatografi elusi cair-padat pemisahan terjadi anatara fase cair didalam partikel gel dan cairan diluar yang mengelilingi partikel gel.  Akibat mekanisme perbedaan  laju permeasi masing-masing molekul zat terlarut dari  dan ke interior partikel gel, pemisahan akan terjadi. Dengan aliran cairan, molekul berdifusi keseluruhan bagian gel, hanya molekul yang mempunyai ukuran besar yang tidak dapat masuk daerah yang merupakan ronga-ronga gel. Akibatnya molekul dapat lewat dengan tanpa rintangan sepanjang kolom melalui  instertisi volume cairan, sedang molekul kecil  terpenetrasi secara dalam  pada celah-celah gel. Sudah tentu molekul-molekul besar  akan terelusi lebih dahulu baru kemudian diikuti  molekul-molekul lebih kecil yang diperosokan dulu dalam  ronga-ronga gel, jadi pemisahan ini dimungkinkan akibat penahanan ukuran  yang terjadi dalam partikel gel. Tingkat polimer dalam gel merupakan hal yang penting. Untuk molekul-molekul besar dengan polaritas yang rendah pemisahan degan cara tersebut merupaskan cara yang patut dipertimbangkan (Khopkar, 1990: 175).

            Sebagai penunjang fase diam pada pemisahan ini biasanya digunakan xerogel-xerogel. Xerogel adalah suatu gel organic yang dapat bersifat hidrofilik (yaitu: agar dan dekstran yang terikat silang pada poliakrilamida) ataupun hidrofobik (Polistirena). Xerogel-xerogel ini tersedia di pasaran  dengan nama dagang biogel-2 (Poliakrilamida), sephadex G-10-200 (dekstran) juga styrogel (gel polisitirena yang dimodifikasi) dan agarose. Swelling akan terjadi bila gel  hidrofilik yang tidak larut  dala air ditambahkan air. Ukurannya bervariasi dari  10 sampai 300 µ (yaitu biogel, sephadex dan lain-lain). Untuk Styrogel, pelarut seperti tetrahidrofuran lebih disukai karena viskositasnya rendah meskipun demikian pelarut organik lain seperti benzene, toluene, CCL₄, CHCL₃, sikloheksanon dan perkloretilena juga dapat digunakan. Agarose dijual dengan nama dagan sepharose 2 B yang mengandung 2% Agarose. Dalam tipe gel tersebut terdapat ikatan hydrogen. Ikatan tersebit stabil pada range temperature  0-30 ⁰ C dan PH 5-8. Larutan buffer  borat tidak dapat  digunakan bila bekerja dengan agarose, karena dapat bereaksi dengan salah satu  gugusan agarose (Khopkar, 1990: 176).

            Fase diam yang digunakan dapat berupa silika atau polimer yang bersifat porus sehingga solut dapat melewati  porus (lewat diantara partikel), atau berdifusi lewat fase diam. Molekul solut yang mempnyai BM yang jauh lebih besar, akan terelusi terlebih dahulu, kemudian molekul-molekul yang ukuran medium, dan terakhir adalah molekul yang jauh lebih kecil. Ha l ini disebabkan solut dengan BM yang besar tidak melewati porus, akan tetapi lewat diantara partikel fasediam. Dengan demikian, dalam pemisahan dengan eksklusi ukuran ini tidak terjadi interaksi kimia antara solut dan fase diam sepeti tipe kromatografi yang lain (Gandjar dan Rohman, 2010: 399).

            Dua tipe bahan sebagai fase diam yang digunakan dalam  kromatografi ini ialah gel dari senyawa organik (polimer), dan silika gel yang mudah berinteraksi dengan polimer. Fase diam yang banyak digunakan  adalah senyawa kopolimer dari stiren dan divenilbenzen yang tidak disertai dengan gugus ionik sulfonat dan amina seperti pada fase diam yang dapat digunakan pada kromatografi eksklusi ukuran (Gandjar dan Rohman, 2010: 400-401).

Ø  Sphadex, umumnya digunakan untuk pemisahan protein. Bahan disintesis dari polisakarida seperti dekstran. Adanaya residu gugus hidroksil menyebabkan dekstran menjadi polar, sehingga dapat direaksikan dengan epiklorhidrin (CH₂(O) CHCH₂Cl. Polimer yang terjadi dapat dikontrol dengan penambahan asam.

Ø  Bio-Gel, golongan bersifat inert dinamakan Bio-Gel P, yang dibuat dengan kopolimerisasi dari akrilamida dan N-N’ metil-bis-akrilamid. Senyawa  ini tidak larut dalam air maupun beberapa pelarut organik.

Ø  Agrosa, digunakan untuk pemisahan senyawa berbobot molekul > 500.000,  dinamakan juga Bio-Gel A. Dibuat dari poligalaktopiranosa, sehingga agak lunak dan tidak tahan tekanan tinggi.

Ø  Stiragel, digunakan untu pemisahan senyawa yang tidak larut sama sekali dalam air dan menggelembung (swelling) dalam pelarut organik. Stiragel dibuat dari polisitiren yang tahan pada suhu diatas 150^o C. Berat molekul senyawa yang dapat dipisahkan antara 16.000-40.000 dalton.

 

            Kolom yang digunakan adalah kolom biaya, pengelsi (Eluent) dibiarkan mengalir karena gravitasinya. Lajua aliran akan bertambah dengan bertambahnya  ukuran partikel seperti kromatografi pertukaran ion, lajua aliran juga dapat dipengaruhi oleh variasi porositas gel. Untuk suatu gel yang tidak dapat, volume instertisi  dapat diturunkan dengan  pemberian tekanan. Volume eluent berkisar antara 25-100 ml. Seperti juga metode  krmatografi lainnya, konsentrasi efluennya diukur melalui sifat-sifat  fisik yang sesuai. Seperti indeks refraksi, absorbansi, intensitas pendar fluor atau sifat-sifat listriknya (Khopkar, 1990: 176).

Parameter-parameter kolom dapat dihubungkan secara matematik  dengan (Khopkar, 1990: 176)

Di mana V_i = volume bagian dalam gel, V_r volume matriks gel, V_s = volume total fase diam gel, m = berat gel, S_r = volme pelarut  yang dipakai, P_s = kerapatn pelarut, K_d = Koefisien distribusi, p_r  = kerapatan gel, V_b = volume bed, V_o = Volume diluar gel. Untuk zat terlarut dengan K_aV = K_d = 0 lewat diluar partikel gel dan langsung keluar sebagai effluent. Zat tersebut biasanya  berurutan besar. Volume yang diperlukan untuk memisahkan  satu komponen lainnya, yaitu volume  diantara munculnya dua puncak elusi disebut sebagai pemisahan (Khopkar, 1990:176-177).

            Pemisahan suatu gel sangat tergantung pada ukuran molekul dan sifat-sifat kimia dari zat yang akan dipisahka. Misalkan biogel 0-10 digunakan untuk zat-zat dengan berat molekul berkisar atara 5000-17000 satuan. Molekul dengan berat molekul diatas batas ini yaitu limit eksklusi, zat tersebut akan terelusi pada volume elusi  yang sesuai dengan volume bed total. Untuk bekerja dalam medium tidak berair , gel tepat digunakan adalah sephadex LH-20 (Khopkar, 1990: 177).

2.1  Penggunaan Eksklusi Gel

            Salah satu penggunaan metode eksklusi ukuran adalah pada pemisahan molekul-molekul bahan alam  dengan berat molekul tinggi  dari senyawa dengan berat molekul dan dari garam. Contoh, gel dengan batas eksklusi  beberapa ribu dapat  memisahkan protein dari  asam amino dan peptida dengan berat molekul rendah. Contoh lain penggunaan kromatografi permeasi gel  adalah untuk pemisahan homolog  dan oligemer (Hendayana: 2010: 109).

            Pemakaian kromatogarafi permeasi gel terutama digunakan untuk analisis campuran molekul dengan berat molekul yang berbeda seperti pemisahan rafinosa, maltose, glukosa, dengan menggunakan sephadex pada pH 7,0, laju aliran 5 ml/jam dan H₂O sebagai eluent.  Pemisahan molekul-molekul dengan berat molekul sama dapat juga dilakukan dengan pemilihan yang tepat tipe gel dan tinggi kolomnya. Pengeluaran garam  (desalting) adalah salah satu pemisahan  ysng meliputi pembebasan  garam dan senyawa berberat molekul rendah dari molekul makro. Dengan menggungakan gel beronga kecil, pemisahan demikian dapat dilakukan  seperti cara dialysis. Berat molekul juga ditentukan dengan teknik eksklusi ini. Misalkan saja berat molekul protein, dekstran, oligomer dari etilene glikol telah ditentukan  dengan cara ini. Ia juga dapat digunakan untuk studi  kopolimerisasi. Demikian juga asam-asam nukleat dapat dipisahkan dari  nukleotida dengan filtrasi gel. Pemisahan polisakarida gula dan protein dari senyawa-senyawa  berberat molekul rendah  dapat digunakan dengan teknik permeasi gel. Ini dimungkinkan karena senyawa-senyawadengan berat molekul diatas bstsd ekskludi dapat dikonsentrasikan dengan menambahkan gel-gel yang baru kedalam kolom sehingga diperoleh suatu suspensi yang tipis, dan komponen- komponen pada larutan bagian luar  dapat dikumpulkan dengan  sentrifugasi. Dengan cara tersebut susu berlaktosa rendah dapat dimurnikan (Khopkar, 1990: 177).

BAB III

PENUTUP

 

3.1  Kesimpulan

            Dari Pembahasan pada BAB II maka dapat disimpulkan bahwa Filtrasi gel/Permeasi gel adalah salah suatu teknik yang menguraikan campuran zat-zat sesuai ukuran molekulnya. Teknik ini didasari atas inklusi dan eksklusi suatu zat terlarut melalui suatu fasa diam yang terbuat dari gel polimer yang berikat silang dan berpori heterogen. Dalam kromatografi elusi cair-padat pemisahan terjadi anatara fase cair didalam partikel gel dan cairan diluar yang mengelilingi partikel gel.  Akibat mekanisme perbedaan  laju permeasi masing-masing molekul zat terlarut dari  dan ke interior partikel gel, pemisahan akan terjadi. Dengan aliran cairan, molekul berdifusi keseluruhan bagian gel, hanya molekul yang mempunyai ukuran besar yang tidak dapat masuk daerah yang merupakan ronga-ronga gel. Akibatnya molekul dapat lewat dengan tanpa rintangan sepanjang kolom melalui  instertisi volume cairan, sedang molekul kecil  terpenetrasi secara dalam  pada celah-celah gel. Sudah tentu molekul-molekul besar  akan terelusi lebih dahulu baru kemudian diikuti  molekul-molekul lebih kecil yang diperosokan dulu dalam  ronga-ronga gel, jadi pemisahan ini dimungkinkan akibat penahanan ukuran  yang terjadi dalam partikel gel.

            Pemakaian kromatogarafi permeasi gel terutama digunakan untuk analisis campuran molekul dengan berat molekul yang berbeda seperti pemisahan rafinosa, maltose, glukosa, dengan menggunakan sephadex pada pH 7,0, laju aliran 5 ml/jam dan H₂O sebagai eluent.  Pemisahan molekul-molekul dengan berat molekul sama dapat juga dilakukan dengan pemilihan yang tepat tipe gel dan tinggi kolomnya.

DAFTAR PUSTAKA

Hendayana, Sumar. 2010. Kimia Pemisahan Metode Kromatografi dan Elektroforesis Modern.

                                    Bandung: Remaja Rosdakarya

 Gandjar, Ibnu Ghalib., dan Rohman, Abdul. 2010. Kimia Farmasi Analisis. Yogyakarta: Pustaka

                                    Pelajar

 Khopkar, S.M. 1990. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press