DEPROTEINASI KULIT UDANG SECARA FERMENTASI MENGGUNAKAN ISOLAT Bacillus licheniformis F11 PADA EKSTRAKSI KITIN
Oleh SITI RAHMI FATIHIYAH F34101092
2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
Siti Rahmi Fatihiyah. F3410192. Deproteinasi Kulit Udang Secara Fermentasi Menggunakan Isolat Bacillus licheniformis F11 Pada Ekstraksi Kitin. Di bawah bimbingan Liesbetini Hartoto dan Niknik Nurhayati RINGKASAN
Udang merupakan komoditas handal perikanan utama Indonesia (Sudibyo, 1991). Komoditas udang pada saat ini mengalami peningkatan produksi, baik diperoleh dari usaha penangkapan di alam maupun dari hasil budidaya dengan menggunakan tambak udang. Ekspor udang pada tahun 2004 dari bulan Januari sampai dengan November sebesar 130.000 ton atau senilai 810.905.190 US$ (BPS, diolah oleh Departemen Kelautan dan Perikanan Republik Indonesia, 2003). Menurut Sudibyo (1991), sekitar 80 hingga 90 peresen udang diekspor dalam bentuk udang beku tanpa kepala dan kulit. Bobot kulit dan kepala ini dapat mencapai 25 hingga 30 persen dari bobot udang utuh, sehingga dapat diperkirakan bahwa kulit dan kepala yang dihasilkan pada tahun 2004 sampai dengan November cukup besar yaitu sebanyak 40.000 ton. Limbah udang mudah sekali rusak akibat degradasi mikroba, sehingga berpotensi besar mencemarkan lingkungan. Semakin pesatnya perkembangan produksi udang, maka dibutuhkan penanganan terhadap limbah udang secara khusus. Pemanfaatan limbah udang selama ini adalah untuk pencampur ransum pakan ternak, bahan pencampur pembuatan terasi, petis dan kerupuk udang. Untuk meningkatkan nilai tambahnya, limbah udang tersebut dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan kitin dan kitosan. Kitin dan kitosan bernilai ekonomi tinggi dan telah dimanfaatkan untuk kosmetik, biomedis, farmasi, pertanian, pengolahan air limbah dan bidang bioteknologi (Suhartono, 1989). Kandungan kitin pada limbah cukup besar, yaitu sebesar 23,5 % (No et al. 1989). Kitin adalah polimer alami yang mempunyai banyak kelebihan, seperti mempunyai sifat biokompatibilitas, biodegradabilitas dan tidak beracun. Sifat khas kitin dapat didayagunakan untuk menangani cemaran logam beracun dan zat pewarna tekstil yang terakumulasi dalam perairan dan dapat menyerap bahan berprotein yang terdapat dalam air limbah industri pengolahan pangan. Kitin juga berpotensi sebagai bahan antibiotika dan benang operasi yang aman (Austin et al. 1981). Kegunaan kitin dalam bidang kesehatan antara lain adalah dalam perawatan luka bakar karena sesuai dengan jaringan otot dan dapat menyerap kolesterol dalam tubuh. Pada ekstraksi kitin, perlu dilakukan penghilangan protein (deproteinasi) dan mineral (demineralisasi), karena selain kitin, dalam limbah kulit udang juga terdapat protein sebesar 16,9% dan mineral (abu) 63,6%, sehingga dalam pemurnian kitin, komponen tersebut perlu dihilangkan. Proses deproteinasi dapat dilakukan secara fermentasi dengan menggunakan mikroba penghasil protease, contohnya menggunakan bakteri Bacillus licheniformis F11. Fermentasi diharapkan dapat mengurangi dampak pencemaran dan pemborosan energi., karena reaksinya bersifat spesifik, tidak beracun serta tidak membutuhkan energi yang tinggi. Mikroba sebagai sumber enzim lebih menguntungkan karena pertumbuhannya cepat dan dapat tumbuh
pada substrat yang relatif murah, mudah ditingkatkan hasilnya melalui pengaturan kondisi pertumbuhan serta mampu menghasilkan enzim dengan pH optimum yang lebih tinggi (Crueger dan Crueger, 1984). Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan kondisi proses terbaik untuk penghilangan protein (deproteinasi) limbah kulit udang pada ekstraksi kitin secara fermentasi dengan menggunakan islolat Bacillus licheniformis F11. Penelitian dilakukan dengan memfermentasikan kulit udang dengan perlakuan variasi cara penambahan substrat kulit udang secara steril dan nonsteril. Penambahan kulit udang sebanyak 30 % (b/v) dilakukan secara langsung dan bertahap. Penelitian selanjutnya adalah dengan variasi persentase inokulum pada inokulum 10 persen, 20 persen dan 30 persen. Kemudian dilanjutkan dengan variasi ukuran serpihan kulit udang pada ukuran 2,1 mesh, 2,5 mesh dan 3,5 mesh. Pengamatan yang dilakukan terhadap media kultur setiap 6 jam sekali selama 48 jam adalah jumlah sel, kadar protein media kultur dan pH, sedangkan pengamatan yang dilakukan terhadap kulit udang setiap 12 jam sekali selama 48 jam adalah kadar protein limbah kulit udang. Pengamatan yang dilakukan pada penelitian selanjutnya adalah terhadap kulit udang sertiap 12 jam sekali selama 48 jam untuk mengukur kadar protein limbah kulit udang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penurunan terbesar kadar protein kulit udang adalah pada penambahan substrat kulit udang secara bertahap dan kondisi steril, yaitu sebesar 47,34%. Penurunan kadar protein kulit udang pada penambahan substrat kulit udang secara bertahap dan kondisi nonsteril adalah sebesar 45,45%, sedangkan pada penambahan substrat kulit udang secara langsung kondisi steril dan nonsteril berturut-turut sebesar 36,08% dan 40,67%. Hasil penelitian selanjutnya menunjukkan bahwa penurunan kadar protein terbesar terjadi pada variasi persentase inokulum 20%, yaitu sebesar 51,69%. Penurunan kadar protein kulit udang pada persentase inokulum 10 % dan 30 % berturut-turut adalah 49,64% dan 45,25%. Dengan menggunakan inokulum 20% dan variasi ukuran serpihan kulit udang 2,5 mesh, diperoleh penurunan kadar protein terbesar , yaitu sebesar 75,54%. Pada variasi ukuran serpihan kulit udang 2,1 mesh dan 3,5 mesh dengan menggunakan inokulum 20%, diperoleh penurunan kadar protein sebesar 74,70% dan 73,47%.
Siti Rahmi Fatihiyah. F3410192. Deproteinization of Shrimp Shell By Fermentation Using Bacillus licheniformis F11 In Chitin Extraction. Supervised by Liesbetini Hartoto and Niknik Nurhayati
SUMMARY
Shrimp is a potential commodity of main fisheries in Indonesia (Sudibyo, 1991). Production of shrimp commodity, from cacther enterprise in nature as well as from production in shrimp pond shows considerable increases. Amount of shrimp exported since January until November 2004 was 13.000 ton or US$ 810,905.190 (BPS, processed by Oceanic and Fisheries Departement of Indonesia, 2003). Based on Sudibyo (1991), about 80 to 90 percent shrimp is exported in frozen shrimp form without the heads and the shells. The weight of those heads and shells are about 25 to 30 percent from total shrimp weight. From that amount, it could be measured that head and shell production from January to November 2004 was around 40.000 ton. Shrimp waste is perishable material, helped by microbes degradation, but it is also potential to pollute the environment. It needs special treatment to overcome shrimp wastes problem because of the rapid increase in shrimp production. Nowadays, shrimp waste is used for feed, making of “terasi” and “petis” and shrimp chips. As an effort to increase its added value, shrimp waste can be used as material for making chitin and chitosan. Chitin and chitosan have high economic value and are used for cosmetics, biomedical, pharmacy, agriculture, waste water treatment and biotechnology (Suhartono, 1989). The content of chitin in shrimp wastes is high enough, that is 23,5% (No et al. 1989). Chitin is a natural polymer with a lot of advantages, e.g having biocompatibility, biodegradability and non toxic characteristic. Special characteristic of chitin is the ability to be used to treat toxic and textile colourant accumulated in fisheries and absorb materials rich of protein which are found in industrial waste of food processing. Chitin is also potential as antibiotic material and safe operation yard (Austin et al. 1981). Chitin is also used to recover burnt skin because it is compatible with human muscle and also can absorb cholesterol inside the body. Deproteinization is needed in chitin extraction because shrimp shell waste also contains 16,9 % of protein and of 63,6% mineral, so that in chitin purification, that components are needed to be removed. Deproteinization could be done by fermentation using microbes which produces protease, such as Bacillus licheniformis F11. Fermentation can reduce pollution and energy inefficiency, because its specific reaction, nontoxic nature and low energy needs. Microbe as enzyme source gives more benefit because it can grow fast and use cheap substrate. Its yield is easy to be increased by optimization of growth condition and microbe also are capable to produce enzyme with higher optimum pH (Crueger and Crueger, 1984). The objective of this research is to get the best process condition for shrimp shell waste deproteinization in chitin extraction through fermentation by Bacillus licheniformis F11 isolate. This research was done through shrimp shell fermentation by variation of methods to add shrimp shell substrate in sterile and
nonsterile condition. Additional of 30% shrimp shell is done in one step and in two steps. The next research was done with 10%, 20% and 30% inoculum percentage variation. The research was continued with shrimp shell size variation in 2,1 mesh, 2,5 mesh and 3,5 mesh. Observation of culture media once in every 6 hours was done to measure cells amount, protein content of culture media and pH. Observation of shrimp shell once in every 12 hours for 48 hours was done to evaluate the protein content of shrimp shell waste. Observation of shrimp shell in the next research was done once in every 12 hours for 48 hours to evaluate the protein content of shrimp shell waste. Result of this research showed that highest decrease of shrimp shell protein (47,34 %) exist in shrimp shell with additional two steps process and in sterile condition. Decrease of shrimp shell protein with amount 45,45 % exist in shrimp shell with additional two steps process and nonsterile condition. The decrease of shrimp shell protein with one step and sterile condition was 36,08 %, while in nonsterile condition it was 40,67 %. The result of next research showed that the highest decrease of protein with 20 % inoculum percentage was 51,69 %. Decrease of shrimp shell with 10 % inoculum percentage was 49,64 %, while its decrease with 30 % inoculum percentage was 45,25 %. The highest decrease protein (75,54 %) was obtained by using 20 % inoculum and 2,5 mesh size of shrimp shell. Decrease of protein with 2,1 mesh size of shrimp shell by using 20 % inoculum was 74,70 %, while its decrease with 3,5 mesh size and same inoculum was 73,47 %
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR DEPROTEINASI KULIT UDANG SECARA FERMENTASI MENGGUNAKAN ISOLAT Bacillus licheniformis F11 PADA EKSTRAKSI KITIN
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh SITI RAHMI FATIHIYAH F34101092
Dilahirkan pada tanggal 20 Mei 1983 Di Bogor, Jawa Barat
Tanggal lulus : Menyetujui, Bogor, Februari 2006
Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS
Dr. Niknik Nurhayati
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
BIODATA PENULIS
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 20 Mei 1983 dari seorang ibu yang bernama Titin Rochmah dan ayah bernama Oma Soemantri. Penulis merupakan anak kesembilan dari sepuluh bersaudara. Penulis mendapatkan pendidikan dasar di SDN RIMBA PUTRA tahun 1989 sampai tahun 1995, SLTP di SLTP N 2 Bogor tahun 1995 sampai tahun 1998, dan SMU di SMUN 1 Bogor tahun 1998 sampai 2001. Penulis masuk ke Institut Pertanian Bogor (IPB) pada tahun 2001 melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Selama menjalankan pendidikan akademis, penulis aktif dibeberapa organisasi yaitu pada tahun 2002 sampai tahun 2003, penulis aktif sebagai pengurus Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri (HIMALOGIN) pada Departemen Human Resource Development (HRD). Pada tahun 2003 hingga 2004, penulis juga aktif sebagai pengurus Badan Eksekutif Mahasiswa Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor (BEM FATETA IPB) pada Departemen Dalam Negeri Biro Informasi dan Komunikasi. Pada tahun 2004 penulis menjalankan Praktek Lapangan (PL) di PT. Indofood Sukses Makmur, Tbk, Ancol, Jakarta Utara dengan judul “Aspek Pengadaan Bahan Baku dan Proses Produksi Mie Instan di PT Indofood Sukses Makmur, Tbk Ancol, Jakarta Utara”. Pada tahun 2004 hingga 2005 penulis bekerja paruh waktu sebagai interviewer pada Departemen Product Development di PT. San Miguel Purefoods Suba Indah Indonesia.
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap syukur ke hadirat Allah SWT, akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Deproteinasi Kulit Udang Secara Fermentasi Menggunakan Isolat Bacillus licheniformis F11 Pada Ekstraksi Kitin”. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan studi pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Skripsi ini merupakan hasil penelitian yang dilakukan selama lima bulan, terhitung dari bulan Februari hingga bulan Juli 2005, dan disusun berdasarkan acuan tinjauan pustaka. Selama penelitian hingga penyusunan skripsi ini, penulis banyak sekali mendapat bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik secara moril maupun materil, oleh karena itu, pada kesempatan ini ijinkan penulis untuk mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Oma Soemantri dan Ibunda Titin Rochmah, sebagai orang yang telah membesarkan penulis dengan penuh cinta kasih dan pendorong semangat terhebat, serta kakak-kakak tercinta dan adik tercinta yang telah banyak berkorban selama penyusunan skripsi ini 2. Dr. Ir. Liesbetini Hartoto, MS selaku dosen pembimbing pertama atas segala arahan dan bimbingan yang diberikan selama penulis melakukan penelitian hingga penyusunan skripsi. 3. Dr. Niknik Nurhayati selaku dosen pembimbing kedua atas segala arahan dan bimbingan yang diberikan selama penulis melakukan penelitian hingga penyusunan skripsi. 4. Dr. Ir Ono Suparno, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan banyak masukan atas perbaikan dan penyempurnaan skripsi. 5. Seluruh staf dan karyawan di Laboratorium Teknologi Bioindustri, BPPT, Serpong, yang banyak membantu penulis selama melakukan penelitian. 6. Teman-teman seperjuangan di LTB (Laboratorium Teknologi Bioindustri): Dinny Mutiah, Herwanto, Sari Suwandari, Dimas, dan lainnya atas dukungan dan kerjasamanya selama bekerja di laboratorium.
7. Kawan-kawan TIN 38, dan semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, terima kasih yang sebesar-besarnya.
Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.
Bogor, Februari 2006
Penulis
SURAT PERNYATAAN
Saya yang bertandatangan dibawah ini: Nama
: SITI RAHMI FATIHIYAH
NRP
: F34101092
Judul Skripsi
: Deproteinasi Kulit Udang Secara Fermentasi Menggunakan Isolat Bacillus Licheniformis F11 Pada Ekstraksi Kitin
menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul diatas adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Februari 2006
SITI RAHMI FATIHIYAH
