PENENTUAN KADAR KLOROFIL SECARA SPEKTROSKOPI

PRAKTIKUM ANATOMI DAN FISIOLOGI TUMBUHAN

OLEH :

Yulia

(F05109031)

Kelompok : 2

PRODI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN PENDIDIKAN MIPA

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS TANJUNGPURA

PONTIANAK

2011

ABSTRAK

Alat Spektrofotometer sangat mahal, sehingga hanya sedikit yang memilikinya.

Penggunaan alat penunjang seperti cuvet, pemakaiannya juga harus dengan hati-hati. Untuk

itulah, tujuan utama dari percobaan ini untuk mempelajari dan memberikan latihan cara

penggunaan Spektrofotometer. Untuk keperluan ini, penentuan kadar klorofil dengan

menggunakan ekstrak daun Bayam adalah salah satu contohnya. Spektrofotometer yang akan

digunakan adalah Spektrophotometer UV-1201 V merk Shimadzu. Pengukuran kadar

klorofil merupakan salah satu contoh dalam pemakaian spektrofotometer, yang mana dengan

alat tersebut dapat ditentukan kadar klorofil pada panjang gelombang yang ditentukan. Pada

praktikum ini didapat kadar klorofil pada daun sedang lebih tinggi dibanding kadar klorofil

pada daun muda dan dau tua.

Kata Kunci : Bayam, Klorofil, Spektroskopi, Panjang Gelombang dan Spektrofotometer.

1

PENDAHULUAN

Klorofil adalah pigmen hijau fotosintetis yang terdapat dalam tanaman, Algae dan

Cynobacteria. nama "chlorophyll" berasal dari bahasa Yunani kuno : choloros = green

(hijau), and phyllon= leaf (daun). Fungsi krolofil pada tanaman adalah menyerap energi dari

sinar matahari untuk digunakan dalam proses fotosintetis yaitu suatu proses biokimia dimana

tanaman mensintesis karbohidrat (gula menjadi pati), dari gas karbon dioksida dan air dengan

bantuan sinar matahari. (Subandi, 2008).

Warna daun berasal dari klorofil, pigmen warna hijau yang terdapat di dalam

kloroplas. Energi cahaya yang diserap klorofil inilah yang menggerakkan sitesis molekul

makanan dalam kloroplas. Kloroplas ditemukan terutama dalam sel mesofil, yaitu jaringan

yang terdapat di bagian dalam daun. Karbon dioksida masuk ke dalam daun, dan oksigen

keluar, melalui pori mikroskopik yang di sebut stomata. (Campbell, dkk, 2002).

Klorofil merupakan zat hijau daun yang terdapat pada semua tumbuhan hijau yang

berfotosintesis. Berdasarkan penelitian, klorofil ternyata tidak hanya berperan sebagai

pigmen fotosintesis. Proses fotosintesis membutuhkan klorofil, maka klorofil umumnya

disintesis pada daun untuk menangkap cahaya matahari yang jumlahnya berbeda pada tiap

spesies tergantung dari faktor lingkungan dan genetiknya. Faktor-faktor yang mempengaruhi

sintesis klorofil meliputi: cahaya, gula atau karbohidrat, air, temperatur, faktor genetik dan

unsur-unsur nitrogen, magnesium, besi, mangan, Cu, Zn, sulfur, dan oksigen.

Faktor utama pembentuk klorofil adalah nitrogen (N). Unsur N merupakan unsur hara

makro. Unsur ini diperlukan oleh tanaman dalam jumlah banyak. Unsur N diperlukan oleh

tanaman, salah satunya sebagai penyusun klorofil. Tanaman yang kekurangan unsur N akan

menunjukkan gejala antara lain klorosis pada daun. Tanaman tidak dapat menggunakan N2

secara langsung. Gas N2 tersebut harus difiksasi oleh bakteri menjadi amonia (NH3)

(Hendriyani dan Setiari, 2009).

Klorofil pada tumbuhan ada dua macam, yaitu klorofil a dan klorofil b. perbedaan

kecil antara struktur kedua klorofil pada sel keduanya terikat pada protein. Sedangkan

perbedaan utama antar klorofil dan heme ialah karena adanya atom magnesium (sebagai

pengganti besi) di tengah cincin profirin, serta samping hidrokarbon yang panjang, yaitu

rantai fitol. (Santoso, 2004).

2

Antara klorofil a dan klorofil b mempunyai struktur dan fungsi yang berbeda, dimana

klorofil a di samping bias menyerap energi cahaya, klorofil ini juga bias merubah energi

cahaya dan tidak bisa merubahnya menjadi energi kimia dan energi itu akan ditransfer dari

klorofil b ke klorofil a. Klorofil b ini tidak larut dalam etanol tai dapat larut dalam ester, dan

kedua jenis klorofil ini larut dalam senyawa aseton (Devlin, 1975).

Semua tanaman hijau mengandung klorofil a dan krolofil b. Krolofil a terdapat sekitar

75 % dari total klorofil. Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering.

Dalam daun klorofil banyak terdapat bersama-sama dengan protein dan lemak yang

bergabung satu dengan yang lain. Dengan lipid, klorofil berikatan melalui gugus fitol-nya

sedangkan dengan protein melalui gugus hidrofobik dari cincin porifin-nya. Rumus empiris

klorofil adalah C55H72O5N4Mg (klorofil a) dan C55H70O6N4Mg (klorofil b). (Subandi, 2008).

Ketika tingkat radiasi tinggi, biasanya kloroplas tersusun berbaris di sepanjang

dinding radial sel, menjadi terlindung satu sama lain dari kerusakan akibat cahaya. Dalam

cahaya redup dan sering dalam gelap, kloroplas terpsah menjadi dua kelompok yang tersebar

di sepanjang dinding di sisi terdekat dan terjauh dari sumber cahaya; dengan demikian,

memaksimumkan penyerapan cahaya. Pergerakan plastid ini, yang bergantung pada arah

cahaya dan juga tingkat iradiansi, merupakan contoh adanya fototaksis.

Pada semua spesies, kloroplas itu sendiri tidak menyerap cahaya yang mengakibatkan

fototaksis; sebaliknya, cahaya yang diserap di tampat lain di dalam sel menyebabkan

pergerakan kloroplas melalui efeknya pada aliran sitoplasma, dan efek itu berasal dari

interaksi antara mikrofilamen dan mikrotubul. Secara ekologis, pergerakan kloroplas tampak

penting, terutama untuk meningkatkan penyerapan cahaya pada iradiansi rendah dan untuk

mengurangi penyerapan ketika iradiansi tinggi sekali, yang mungkin akan menyebabkan

solariasi atau perusakan lainnya oleh cahaya (Salisbury dan Ross, 1995).

Peningkatan kandungan klorofil a dan b menyebabkan kemampuan dalam menangkap

energi radiasi cahaya klon toleran lebih efisien dibandingkan dengan klon peka, sehingga

fotosintesis klon toleran lebih tinggi dibandingkan dengan klon peka. Klorofil a dan b

berperan dalam proses fotosintesis tanaman. Klorofil b berfungsi sebagai antena fotosintetik

yang mengumpulkan cahaya. Peningkatan kandungan klorofil b yang pada kondisi ternaungi

berkaitan dengan peningkatan protein klorofil sehingga akan meningkatkan efisiensi fungsi

antena fotosintetik pada Light Harvesting Complex II (LHC II). Penyesuaian tanaman

terhadap radiasi yang rendah juga dicirikan dengan membesarnya antena untuk fotosistem II.

Membesarnya antena untuk fotosistem II akan meningkatkan efisiensi pemanenan cahaya

(Hidema et al., 1992).

3

Klorofil b berfungsi sebagai antena yang mengumpulkan cahaya untuk kemudian

ditransfer ke pusat reaksi. Pusat reaksi tersusun dari klorofil a. Energi cahaya akan diubah

menjadi energi kimia di pusat reaksi yang kemudian dapat digunakan untuk proses reduksi

dalam fotosintesis (Taiz dan Zeiger, 1991).

Sejak tipe-tipe atom atau molekul yang sedikit berbeda pada tingkat energinya, yang

substansi menyerap cahaya dengan suatu karakteristik panjang gelombang yang berbeda. Ini

biasanya ditunjukkan selama penyerapan sinar pada tiap gelombangnya. Sebagai contoh,

klorofil a sangat kuat pada panjang gelombang 660 nm pada sinar merah dan paling rendah

pada panjang gelombang 430 nm pada sinar biru. Ketika gelombang itu berpindah maka sinar

yang ada di sebelah kiri adalah sinar hijau yang bisa kita lihat. (Guiltmond and Hopkins,

1983).

Spektrofotometri sesuai dengan namanya adalah alat yang terdiri dari

spektrofotometer dan fotometer akan menghasilkan sinar dari spektrum dengan panjang

gelombang energi secara relatif. Jika energi tersebut ditransmisikan maka akan ditangkap

oleh klorofil yang terlarut tersebut. Pada fotometer filter sinar dari panjang gelombang yang

diinginkan akan diperoleh dengan berbagai filter yang punya spesifikasi melewati banyaknya

panjang gelombang tertentu. (Noggle dan Fritz, 1979).

Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu

yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang

berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm). Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah

(610 - 700 nm), hijau kuning (510 - 600 nm), biru (410 - 500 nm) dan violet (< 400 nm).

Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis. Hal ini terkait pada

sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis. Pigmen yang terdapat pada

membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu. Pigmen yang

berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda (Pratama, 2009).

Alat Spektrofotometer sangat mahal, sehingga hanya sedikit tempat yang

memilikinya. Penggunaan alat penunjang seperti cuvet, pemakaiannya juga harus dengan

hati-hati. Untuk itulah, tujuan utama dari percobaan ini adalah untuk mempelajari dan

memberikan latihan cara penggunaan Spektrofotometer. Untuk keperluan ini, penentuan

kadar klorofil adalah salah satu contoh dalam penggunaan Spektrofotometer ini.

Spektrofotometer yang akan digunakan dalam percobaan ini adalah Spektrophotometer UV-

1201 V merk Shimadzu.

4

MATERIAL DAN METODA

A. Alat dan Bahan

Praktikum ini digunakan beberapa alat, yaitu Mortal dan Pastel, Labu Ukur,

Gelas Ukur. Saringan Buchner, cuvet dan Spektrophotometer UV-1201 V merk

Shimadzu. Sedangkan Bahan yang digunakan adalah Bayam, Aseton 80% dan

Akuades,

B. Metode

Untuk percobaan pengukuran kadar klorofil ini, dicoba diukur kadar klorofil

dari suatu daun tanaman yang umurnya berbeda-beda. Untuk diperoleh umur yang

berbeda ini diambil patokan sebagai berikut :

1. Daun umur muda di ambil daun pada pucuk.

2. Daun setengah tua diambil daun nomor 3 dari pucuk.

3. Daun dewasa diambil daun nomor 5 ke bawah.

Untuk membandingkan kadar klorofil dari daun-daun tadi, digunakan cara

pengukuran yang digunakan oleh Arnon (1949) sebagai berikut :

1gr daun yang masih segar dirajang kecil-kecil. Rajangan diekstrak dengan

aceton 60% sebanyak 100ml, dengan cara digerus ke dalam mortal selama 5 menit.

Yakinkan bahwa semua pigmen klorofil dari daun telah keluar seluruhnya yang

dapat dilihat dari amapsnya yang berwarna putih. Ekstrak klorofil disaring dengan

saringan Buchner dan selanjutnya dimasukkan ke dalam labu ukur 100ml. Aceton

80% perlu ditambahkan hanya apabila volume ekstrak dalam labu ukur belum

mencapai batas 100ml. Dengan menggunakan cuvet, Optica Density (OD) dari

ekstrak diukur dengan panjang gelombang 663nm dan 645nm. Konsenrasi klorofil

dapat dihitung dengan rumus Arnon (1949) dengan membandingkan OD pada

663nm dan 645nm dalam sel yang tebalnya 1cm dengan menggunakan koefisien

absorbs apesifik yang telah ditentukan oleh Mac Kinner (1941) sebagai berikut :

Klorofil Total (mg/l) = 20,2 D645 + 0,02 D663

Klorofil a = 12,7 D663 + 2,69 D645

Klorofil b = 22,9 D645 + 0,02 D663

5

DATA PENGAMATAN

Tabel 1. Hasil Pengamatan Jumlah Klorofil.

Daun Muda Daun Sedang Daun Tua

Klorofil Total (mg/l) 2,9531 7,42724 2,89478

Klorofil a (mg/l) 2,86924 9,77563 4,30897

Klorofil b (mg/l) 3,2597 8,41814 3,28088

Gambar 1. Perbandingan Warna Ekstrak Daun Bayam.

Gambar 1. Menunjukkan adanya perbedaan warna ekstrak bayam antara daun muda,

daun sedang dan daun tua. Dilihat bahwa daun sedang memiliki warna yang lebih hijau

dibanding dengan ekstrak daun muda dan daun tua.

Gambar 2. Spektrofotometer dan Cuvet Gambar 3. Spektrofotometer dan Cuvet

Gambar 2 dan 3. Menunjukkan alat Spektrofotometer UV-1201 dan Cuvet. Cuvet tempat

kecil untuk ekstrak klorofil yang dimasukkan ke dalam spektrofotometer untuk dihitung

kadar klorofilnya.

6

PEMBAHASAN

Bahan percobaan yang digunakan ekstraknya untuk mengetahui kadar klorofil adalah

tumbuhan Bayam. Daun bayam yang dipakai adalah daun mudanya, daun sedang dan daun

tua. Dari hasil pengamatan saat bayam dengan masing-masing umur daun yang berbeda

tersebut diekstrak, terlihat adanya perbedaan warna hijau pada masing-masing estrak daun

tersebut. Dapat dilihat warna ekstrak daun sedang lebih tua dibanding dengan warna ekstrak

daun muda dan daun tua.

Dari penghitungan kadar klorofil dengan menggunakan alat Spektrofotometer,

ternyata kadar klorofil pada daun sedang memang lebih banyak yaitu 7,42724 mg/l

dibandingkan dengan daun muda yaitu 2,9531 mg/l dan daun tua yaitu 2,89478 mg/l.

Hal tersebut dapat terjadi mungkin disebabkan daun tua sudah, klorofil sudah mulai

rusak. Sehingga, kadar klorofil pada daun tua menurun. Pada daun muda, klorofil mulai

terbentuk sehingga, kadarnya masih relative sedikit. Sedangkan pada daun sedang, daun

sudah terbentuk maksimal. Sehingga, kadar klorofil yang dikandung juga tinggi. Maka,

proses fotosintesis akan dipusatkan pada daun sedang.

Pada hasil pengamatan, dapat dilihat pula bahwa pada daun sedang dan daun tua,

kadar klorofil a lebih tinggi dari kadar klorofil b sedangkan kadar klorofil a pada daun muda

lebih rendah dari pada kadar klorofil b. Kadar klorofil a seharusnya lebih banyak disbanding

kadar klorofil b, seperti yang dikemukakan oleh Subandi, yaitu semua tanaman hijau

mengandung klorofil a dan krolofil b. Krolofil a terdapat sekitar 75 % dari total klorofil.

Kandungan klorofil pada tanaman adalah sekitar 1% basis kering. Kondisi pada daun muda

tersebut mungkin disebabkan karena bayam berupaya untuk menangkap energy cahaya

matahari yang lebih banyak. Seperti yang diungkapkan Djukri dan Purwoko (2003) dalam

penelitiannya, Peningkatan kadar klorofil b yang lebih tinggi dibandingkan klorofil a pada

klon peka, merupakan upaya tanaman untuk meningkatkan antenna dalam penangkapan

energi cahaya untuk fotosintesis.

7

Spektrofotometer yang kami gunakan dalam penentuan kadar klorofil pada daun

bayam ini merupakan Spektrophotometer UV-1201 V merk Shimadzu. Ekstrak daun bayam

yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam cuvet. Kemudian cuvet tersebut dimasukkan ke

dalam spektrofotometer tersebut yang nantinya klorofil tersebut akan ditembakkan laser

sesuai panjang gelombang yang dipilih, dan pada monitor akan terlihat kadar klorofilnya.

Dalam penggunaan alat ini harus hati-hati, karena barang-barang yang digunakan harganya

mahal.

Pengukuran kadar klorofil merupakan salah satu contoh dalam pemakaian

spektrofotometer, yang mana dengan alat tersebut dapat ditentukan kadar klorofil pada

panjang gelombang yang ditentukan. Sehingga, pada praktikum ini didapat kadar klorofil

pada daun sedang lebih tinggi dibanding kadar klorofil pada daun muda dan dau tua.

8

KESIMPULAN

Kesimpulan dari praktikum ini adalah :

1. Kadar klorofil pada daun sedang lebih tinggi disbanding kadar klorofil pada daun

muda dan daun tua.

2. Kadar klorofil a relatif lebih banyak dibanding klorofil b.

3. Spektrofotometer yang kami gunakan dalam penentuan kadar klorofil pada daun

bayam ini merupakan Spektrophotometer UV-1201 V merk Shimadzu. Ekstrak daun

bayam yang telah disiapkan dimasukkan ke dalam cuvet. Kemudian cuvet tersebut

dimasukkan ke dalam spektrofotometer tersebut yang nantinya klorofil tersebut akan

ditembakkan laser sesuai panjang gelombang yang dipilih, dan pada monitor akan

terlihat kadar klorofilnya. Dalam penggunaan alat ini harus hati-hati, karena barang-

barang yang digunakan harganya mahal.

9

REFERENSI

Campbell dkk. 2002 Biologi Edisi Kelima Jilid 1. Jakarta : Erlangga.

Devlin, Robert M. 1975. Plant Physiology Third Edition. New York : D. Van Nostrand.

Djukti dan Purwoko, Bambang Sapta. 2003. Pengaruh Naungan Paranet Terhadap Sifat

Toleransi Tanaman Talas (Colocasia esculenta (L.) Schott). Ilmu Pertanian, Vol. 10 No. 2,

2003 : 17-25. http://agrisci.ugm.ac.id/vol10_2/3_djukri_talas.pdf. (Diakses, Selasa 26

April 2011).

Hendriyani, Ika Susanti dan Setiari, Nintya. 2009. Kandungan Klorofil dan Pertumbuhan

Kacang Panjang (Vigna sinensis) pada Tingkat Penyediaan Air yang Berbeda. J. Sains

& Mat. Vol 17 No. 3, Juli 2009: 145-150.

http://webcache.googleusercontent.com/search?

q=cache:mfANPEqVi0kJ:eprints.undip.ac.id/2335/1/

artikel_jsm_nintya.pdf+Klorofil+pdf&h. (Diakses, Selasa 26 April 2011).

Hidema J, Makino A, Kurita Y, Mae T, Ohjima K. 1992. Changes in the Level of

Chlorophyll and Light-harvesting Chlorophyll a/b Protein PS II in Rice Leaves Agent

Under Different Irradiances from Full Expansion Through Senescense. Plant Cell

Physiol 33(8): 1209-1214.

Noggle, Ray, R dan Fritzs, J. George. 1979. Introductor Plant Physiology. New Delhi : Mall

of India Private Ilmited.

Pratama, Tomi Anugrah. 2009. Fotosintesis.

http://thetom022.files.wordpress.com/2009/06/fotosintesis.pdf . (Diakses, Selasa 26

April 2011).

Salisbury, Frank B. dan Ross, Cleon W. 1995. Fisiologi Tumbuhan. Bandung : Penerbit ITB.

Santoso. 2004. Fisiologi Tumbuhan. Bengkulu : Universitas Muhammadiyah Bengkulu.

Subandi, Aan. 2008. Metabolisme. http://metabolisme.blogspot.com/2007/09. (Diakses,

Selasa 26 April 2011).

Taiz L and Zeiger E. 1991. Plant Physiology. Tokyo. The Benyamin/Cumming Publishing

Company Inc.

10

LAMPIRAN

Diketahui :

645 663

Daun Muda 0,146 0,195

Daun Sedang 0,367 0,692

Daun Tua 0,143 0,309

Rumus :

Klorofil Total (mg/l) = 20,2 D645 + 0,02 D663

Klorofil a = 12,7 D663 + 2,69 D645

Klorofil b = 22,9 D645 + 0,02 D663

Daun Muda :

Klorofil Total = (20,2 x 0,164) + (0,02 x 0,195)

= 2,9492 + 0,0039 = 2,9531.

Klorofil a = (12,7 x 0,195) + (2,69 x 0,146)

= 2,4765 + 0,39274 = 2,86924.

Klorofil b = (22,9 x 0,146) + (0,02 x 0,195)

= 3,3434 + 0,00039 = 3.3473.

Daun Sedang :

Klorofil Total = (20,2 x 0,367) + (0,02 x 0,692)

= 7,4134 + 0,01384 = 7,42724.

Klorofil a = (12,7 x 0,692) + (2,69 x 0,367)

= 8,7884 + 0,98723 = 9,77563.

Klorofil b = (22,9 x 0,367) + (0,02 x 0,692)

= 8,4043 + 0,01384 = 8,41814.

11

Daun Tua :

Klorofil Total = (20,2 x 0,143) + (0,02 x 0,309)

= 2,8886 + 0,00618 = 2,89478.

Klorofil a = (12,7 x 0,309) + (2,69 x 0,143)

= 3,9243 + 0,38467 = 4,30897.

Klorofil b = (22,9 x 0,143) + (0,02 x 0,309)

= 3,2747 + 0,006798 = 3,281498.

12