EKSTRAKSI DAN KARAKTERISASI PEKTIN DARI LIMBAH KULIT SEMANGKA SECARA ENZIMATIS DENGAN Aspergillus niger
Oleh
AFNI RAMADHANI NIM. 11017201313
FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU PEKANBARU 1435 H/2014 M
EKSTRAKSI DAN KARAKTERISASI PEKTIN DARI LIMBAH KULIT SEMANGKA SECARA ENZIMATIS DENGAN Aspergillus niger
Skripsi Diajukan untuk Memperoleh Gelar Sarjana Pendidikan (S.Pd.)
Oleh AFNI RAMADHANI NIM. 11017201313
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS TARBIYAH DAN KEGURUAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SULTAN SYARIF KASIM RIAU PEKANBARU 1435 H/2014 M
ABSTRAK
Afni Ramadhani, (2014) : Ekstraksi dan Karakterisasi Pektin dari Limbah Kulit Semangka secara Enzimatis dengan Aspergillus niger. Semangka merupakan tanaman holtikultura yang banyak diminati oleh masyarakat umum. Rasanya yang manis dan kandungan air yang tinggi tak jarang semangka dijadikan sebagai makanan atau minuman yang menyegarkan. Konsumsi semangka tersebut menghasilkan limbah diantaranya berupa kulit semangka. Padahal kulit semangka mengandung sejumlah komponen yang bermanfaat diantaranya pektin. Pektin merupakan senyawa polisakarida yang tersusun atas molekul asam galakturonat. Pektin digunakan secara luas sebagai komponen fungsional pada industri makanan dan farmasi. Pektin biasanya diekstraksi dengan pelarut asam mineral kuat. Penggunaan asam mineral tersebut dapat membahayakan jika pektin diolah menjadi makanan dan dapat menyebabkan masalah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan limbah kulit semangka sebagai sumber alternatif pektin yang diekstraksi secara enzimatis dengan Aspergillus niger. Dalam penelitian ini dilakukan tahap produksi enzim dari Aspergillus niger, ekstraksi enzim pektinase, hidrolisis pektin secara enzimatis serta proses pembuatan tepung pektin yang terdiri dari pengentalan, pengendapan, pengeringan hingga diperoleh pektin kering. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pektin bermetoksil rendah 6,24% dengan rendemen 15,26%, kadar air 11,46%, kadar abu 4,8%, berat ekivalen 789 mg, kadar galakturonat 57,72% dan derajat esterifikasi 61,33%. Kata Kunci: Kulit semangka, Pektin, Ekstraksi, Enzimatis, Aspergillus niger.
viii
ABSTRACT
Afni Ramadhani, (2014) : Extraction and Characterization Pectin from Waste of Watermelon Peel in Enzymatically with Aspergillus niger. Watermelon is a horticulture plant that much like by the general people. The sweet taste and high water content of watermelon often used as a food or beverage that is refreshing. The watermelon consumption produces waste including peel of watermelon. And the peel of watermelon contains a lot of useful components including pectin. Pectin is a polysaccharide compound that consist of galacturonate acid molecules. Pectin is widely used as a functional component in the food and pharmaceutical industries. Pectin is usually extracted by strong mineral acids. The use of mineral acids can be dangerous if the pectin is processed into food and can cause environmental problems. This study aims to utilize waste as an alternative source of watermelon peel pectin extracted enzymatically by Aspergillus niger. In this research, there are some of procedure namely the enzyme production of Aspergillus niger, pectinase enzyme extraction, hydrolysis enzymatically pectin and pectin powder manufacturing process consisting of coagulation, sedimentation, drying to obtain dry pectin. The results showed that pectin in this research namely low metoxyl pectin 6.24%, yield 15.26 %, moisture content 11.46 %, ash content 4.8 %, equivalent weight 789 mg, galacturonate content 57.72 % and degree of esterification 61.33 %.
Keywords: Watermelon peel, Pectin, Extraction, Enzymatic, Aspergillus niger.
ix
ﻣﻠﺨﺺ أﻓﻨﻲ رﻣﻀﺎﻧﻲ : (٢٠١٤) ،اﺳﺘﺨﺮاج وﺗﻮﺻﯿﻒ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ اﻷﻧﺰﯾﻤﯿﺔ ﻋﻼج اﻟﺠﻠﺪ ﻓﻲ اﻟﺒﻄﯿﺦ ﻣﻦ ﻗﺒﻞ اﻟﺮﺷﺎﺷﯿﺎت اﻟﻨﯿﺠﺮ. اﻟﺒﻄﯿﺦ ھﻮ ﻣﺤﺎﺻﯿﻞ اﻟﺒﺴﺘﻨﺔ ﻛﺜﯿﺮا ﻓﻲ اﻟﻄﻠﺐ ﻣﻦ ﻗﺒﻞ اﻟﺠﻤﮭﻮر اﻟﻌﺎم .اﻟﻄﻌﻢ اﻟﺤﻠﻮ و ﻧﺴﺒﺔ ﻋﺎﻟﯿﺔ ﻣﻦ اﻟﻤﺎء اﻟﺒﻄﯿﺦ ﻏﺎﻟﺒﺎ ﻣﺎ ﺗﺴﺘﺨﺪم ﻛﻐﺬاء أو اﻟﻤﺸﺮوﺑﺎت اﻟﺘﻲ ھﻲ ﻣﻨﻌﺸﺔ .اﺳﺘﮭﻼك اﻟﺒﻄﯿﺦ ﯾﻮﻟﺪ اﻟﻨﻔﺎﯾﺎت ﻓﻲ ﺷﻜﻞ اﻟﺠﻠﺪ ﺑﻤﺎ ﻓﻲ ذﻟﻚ اﻟﺒﻄﯿﺦ .واﻟﺠﻠﺪ ﻣﻦ اﻟﺒﻄﯿﺦ ﯾﺤﺘﻮي ﻋﻠﻰ ﻋﺪد ﻣﻦ اﻟﻌﻨﺎﺻﺮ اﻟﻤﻔﯿﺪة ﺑﻤﺎ ﻓﻲ ذﻟﻚ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ .اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ھﻮ ﻣﺮﻛﺐ اﻟﺴﻜﺎرﯾﺪ ﺗﺘﺄﻟﻒ ﻣﻦ ﺟﺰﯾﺌﺎت اﻟﺤﻤﺾ "ﻏﻠﻜﺘﺮاﻧﺖ". وﯾﺴﺘﺨﺪم ﻋﻠﻰ ﻧﻄﺎق واﺳﻊ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ﻛﻤﻜﻮن وظﯿﻔﯿﺔ ﻓﻲ اﻟﺼﻨﺎﻋﺎت اﻟﻐﺬاﺋﯿﺔ و اﻟﺪواﺋﯿﺔ .ﻋﺎدة ﻣﺎ ﯾﺘﻢ اﺳﺘﺨﺮاج اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ﺑﻮاﺳﻄﺔ اﻷﺣﻤﺎض اﻟﻤﻌﺪﻧﯿﺔ اﻟﻘﻮﯾﺔ .اﺳﺘﺨﺪام اﻷﺣﻤﺎض اﻟﻤﻌﺪﻧﯿﺔ ﯾﻤﻜﻦ أن ﺗﻜﻮن ﺧﻄﺮة إذا ﺗﻢ ﻣﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ﻓﻲ اﻟﻐﺬاء ،وﯾﻤﻜﻦ أن ﺗﺴﺒﺐ ﻣﺸﺎﻛﻞ ﺑﯿﺌﯿﺔ .ﺗﮭﺪف ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ إﻟﻰ اﺳﺘﺨﺪام اﻟﻨﻔﺎﯾﺎت ﻛﻤﺼﺪر ﺑﺪﯾﻞ ﻣﻦ ﻗﺸﺮ اﻟﺒﻄﯿﺦ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ اﻟﻤﺴﺘﺨﺮج إﻧﺰﯾﻤﻲ ﺑﻮاﺳﻄﺔ اﻟﺮﺷﺎﺷﯿﺎت اﻟﻨﯿﺠﺮ .ﻓﻲ ھﺬا اﻟﺒﺤﺚ ،وﻣﺮﺣﻠﺔ إﻧﺘﺎج إﻧﺰﯾﻢ اﻟﺮﺷﺎﺷﯿﺎت اﻟﻨﯿﺠﺮ ،واﺳﺘﺨﺮاج اﻧﺰﯾﻢ ﺑﻜﺘﯿﻨﺎز ،اﻟﺘﺤﻠﻞ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ إﻧﺰﯾﻤﻲ و ﻣﺴﺤﻮق ﻋﻤﻠﯿﺔ اﻟﺘﺼﻨﯿﻊ ﺗﺘﺄﻟﻒ ﻣﻦ اﻟﺘﺨﺜﺮ واﻟﺘﺮﺳﯿﺐ واﻟﺘﺠﻔﯿﻒ ﻟﻠﺤﺼﻮل ﻋﻠﻰ اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ اﻟﺠﺎف .أظﮭﺮت اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ أن اﻧﺨﻔﺎض " ٪٦٫٢٤ﺑﺮﻣﯿﻄﻜﺴﻞ" اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ﻻﻧﺘﺎج ، ٪١٥٫٢٦ ٪١١٫٢٤ﻣﺤﺘﻮى اﻟﺮطﻮﺑﺔ ،اﻟﺮﻣﺎد ، ٪٤٫٨أي ﻣﺎ ﯾﻌﺎدل وزن ٧٨٩ﻣﻠﻎ" ،ﻏﻠﻜﺘﺮاﻧﺖ" ﻣﺴﺘﻮﯾﺎت ٪٥٧٫٧٢و ٪٦١٫٣٣ﻣﻦ درﺟﺔ اﻷﺳﺘﺮة. اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﺮﺋﯿﺴﯿﺔ :اﻟﺠﻠﺪ اﻟﺒﻄﯿﺦ ،اﻟﺒﻜﺘﯿﻦ ،اﺳﺘﺨﺮاج ،اﻷﻧﺰﯾﻤﯿﺔ ،اﻟﺮﺷﺎﺷﯿﺎت اﻟﻨﯿﺠﺮ.
x
PENGHARGAAN
Puji syukur Alhamdulillah, penulis ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat, taufik dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat beserta salam penulis kirimkan buat junjungan alam Nabi Muhammad SAW yang menjadi contoh dan tauladan dalam kehidupan manusia. Skripsi dengan judul Ekstraksi dan Karakterisasi Pektin dari Limbah Kulit Semangka secara Enzimatis dengan Aspergillus niger, merupakan hasil karya ilmiah yang ditulis untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapat gelar Sarjana Pendidikan (S.Pd.) pada Program Studi Pendidikan Kimia Fakultas Tarbiyah dan Keguruan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. Dalam penyelesaian skripsi ini penulis menyadari begitu banyak bantuan dari berbagai pihak yang telah memberikan uluran tangan dan kemurahan hati kepada penulis. Jutaan terimakasih yang terdalam penulis haturkan kepada ayahanda tercinta Hasdi (terimakasih ayah. Pengorbanan, Semangat, Motivasi dan semua jerih payahmu demi kami anakmu akan selalu dikenang. Doakan kami agar sukses dan selalu membahagiakan orang tua) dan ibunda tercinta Darmiyanti (terimakasih ibu. Semangat, ketegaran, kesabaran serta nasehatmu amat berarti bagiku. Kasih sayang dan do’a selalu engkau curahkan kepadaku. Doakan kami agar menjadi anak yang sholeh dan sholehah serta berbakti kepada orang tua). Terima kasih penulis ucapkan kepada Abang ku tercinta Abdullah Arief dan Adek-adek ku tersayang Afrinaldi dan Muhammad Habibil Hadi yang selalu mendukung, menyemangati dan membantu penulis hingga penulis dapat menyelesaikan studi. Selain itu, pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati, penulis menyatakan dengan penuh hormat ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Prof. Dr. H. M. Nazir selaku Rektor Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.
iii
2. Bapak Dr. H. Mas’ud Zein, M.Pd. selaku Dekan Fakultas Tarbiyah dan Keguruan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. 3. Bapak Pangoloan Soleman Ritonga, S.Pd., M.Si. selaku Ketua Program Studi Pendidikan Kimia Fakultas Tarbiyah dan Keguruan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau. 4. Ibu Zona Octarya, M.Si., selaku pembimbing penulis yang telah banyak meluangkan waktu beliau untuk membimbing penulis, memberikan kemudahan, serta memberikan ilmu dan motivasi kepada penulis dalam penyusunan skripsi hingga selesai. 5. Ibu Fitri Refelita, M.Si., selaku penasehat akademis sendiri, yang telah memberikan ilmu dan motivasi dalam menyelesaikan perkuliahan di jurusan pendidikan kimia. 6. Bapak dan Ibu dosen pengajar beserta staf yang ada di Program Studi Pendidikan Kimia Fakultas Tarbiyah dan Keguruan Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau, yang telah memberikan wawasan dan pengetahuan yang sangat berharga kepada penulis. 7. Ibu Nur Asma Deli, ST., M.Si., sebagai Ketua Program Studi Teknik Pengolahan Sawit Politeknik Kampar, Ibu Fatmayati, ST., M.Si. sebagai Koordinator LAB-TPS Politeknik Kampar, beserta dosen-dosen dan asisten (bang Umar dan bang Antonius) laboratorium Politeknik Kampar yang telah banyak membantu penulis selama penelitian. 8. Keluarga besar tercinta, terima kasih atas doa dan kasih sayang serta telah banyak memberikan semangat dan motivasi dalam menyelesaikan studi. 9. Sahabat terbaikku: Lia, Wiwik, Tia, Rizqiani, Siti, Riza, Yunis, Nisa, Robi, Zulkan, Jurio, Windy. Terima kasih telah hadir dalam setiap suka, duka, cerita dan kebersamaan selama ini. Kenangan bersama kalian sangat mengesankan dan tidak akan pernah penulis lupakan. 10. Keluarga besar Chemistry A 2010, Rizka, Nurul, Nur zalina Winda, Wais, Vicky, Amin, Regi, Imam, Elsa, Salmi, Nissy, Dina, Echa, Nozis, Widya, Tati, Wulani dan Wewen.
iv
11. Teman skripsi sepenanggungan, Lia Wahyuni dan Fatma Dewi yang selalu mendukung dan memotivasi penulis hingga kita bisa sidang munaqasyah bersama. 12. Adek-adek kos Paradise Blok N.22 tercinta Ana, Riri, Suci, Nurul, Najmi, Irun, Merry, Hilmi, Lini, Fatma, dan Ayu terima kasih atas kebersamaan selama ini. 13. Seluruh teman-teman dan kakak-kakak PKA yang tidak bisa dituliskan namaya satu per satu yang telah banyak membantu dalam penulisan skripsi. 14. Seluruh pihak yang tidak bisa dituliskan namaya satu per satu yang telah banyak membantu dalam penulisan skripsi. Do’a dan harapan penulis semoga Allah SWT membalas kebaikan semua pihak dengan kebaikan yang melimpah serta seluruh pihak yang telah banyak membantu. Jazakumullah Khairan Katsiron atas bantuan yang telah diberikan. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena keterbatasan penulis baik dalam literatur maupun pengetahuan. Oleh karena itu, penulis mengaharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini ke arah yang lebih baik. Penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya. Semoga Allah senantiasa melindungi dan membimbing kita dalam kebenaran-Nya. Amin....
Pekanbaru, 10 April 2014 Penulis
Afni Ramadhani
v
DAFTAR ISI
PERSETUJUAN ............................................................................................... i PENGESAHAN ................................................................................................ ii PENGHARGAAN ............................................................................................ iii PERSEMBAHAN ............................................................................................. vi ABSTRAK ........................................................................................................ viii DAFTAR ISI ..................................................................................................... xi DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang ...........................................................................
1
B. Penegasan Istilah ........................................................................
5
C. Batasan Masalah.........................................................................
6
D. Rumusan Masalah ......................................................................
7
E. Tujuan dan Manfaat Penelitian ..................................................
7
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Semangka ..................................................................................
9
1. Klasifikasi semangka..............................................................
9
2. Morfologi semangka ..............................................................
10
3. Manfaat dan kandungan gizi semangka .................................
11
B. Pektin..........................................................................................
13
1. Pengertian dan struktur pektin................................................
13
2. Jenis-jenis pektin ....................................................................
17
3. Manfaat pektin bagi kesehatan ...............................................
20
4. Aplikasi pektin .......................................................................
20
C. Aspergillus niger ........................................................................
21
1. Klasifikasi Aspergillus niger .................................................
21
2. Morfologi Aspergillus niger ..................................................
22
3. Deskripsi Aspergillus niger ...................................................
23
xi
D. Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan fungi .............
26
E. Enzim Pektinase .........................................................................
28
BAB III METODOLOGI PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................
30
B. Alat dan Bahan...........................................................................
30
1. Alat ........................................................................................
30
2. Bahan.....................................................................................
30
3. Mikroorganisme ...................................................................
30
C. Prosedur Penelitian.....................................................................
31
1. Persiapan sampel ...................................................................
31
2. Pembuatan larutan nutrisi ......................................................
31
3. Peremajaan jamur Aspergillus niger ......................................
31
4. Produksi enzim dari Aspergillus niger ..................................
31
5. Ekstraksi enzim ....................................................................
32
6. Hidrolisis pektin secara enzimatis .........................................
32
7. Pembuatan tepung pektin ......................................................
32
8. Karakterisasi pektin ...............................................................
34
D. Teknis Analisis Data ..................................................................
36
1. Pengumpulan Data................................................................
36
2. Analisis Data ........................................................................
37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Persiapan Sampel .......................................................................
39
B. Produksi Enzim Pektinase...........................................................
40
C. Karakteristik Pektin.....................................................................
44
1. Rendemen ...............................................................................
45
2. Kadar Air ................................................................................
46
3. Kadar Abu ..............................................................................
47
4. Berat Ekivalen ........................................................................
49
5. Kadar Metoksil .......................................................................
50
6. Kadar Galakturonat ................................................................
51
7. Derajat Esterifikasi .................................................................
53
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan................................................................................. 55 B. Saran........................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 56 LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel II.1. Komposisi Buah Semangka per 100 gram ......................................12 Tabel II.2. Kandungan Pektin Beberapa Jaringan Tumbuhan ..........................16 Tabel II.3. Standar Mutu Pektin Berdasarkan Standar Mutu International Pectin Producers Association (IPPA)..............................................19 Tabel III.1. Contoh Tabel Analisis Data Perbandingan Pektin Hasil Penelitian dengan Standar Mutu Pektin............................................................38 Tabel IV.1. Perbandingan pektin hasil penelitian dengan Standar Mutu (International Pectin Producers Association) .................................44 Tabel IV.2. Hasil Analisis Kadar Air..................................................................47 Tabel IV.3. Hasil Analisis Kadar Abu ................................................................48 Tabel IV.4. Hasil Analisis Berat Ekivalen ..........................................................50 Tabel IV.5. Hasil Analisa Kadar Metoksil..........................................................51 Tabel IV.6. Hasil Analisa Kadar Galakturonat ...................................................52 Tabel IV.7. Hasil Analisa Derajat Esterifikasi ....................................................53
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar II.1. Buah Semangka .............................................................................9 Gambar II.2. Morfologi Semangka ....................................................................11 Gambar II.3. Struktur dinding sel tanaman.........................................................14 Gambar II.4. Struktur Kimia Asam Poligalakturonat .........................................15 Gambar II.5. Tepung Pektin................................................................................17 Gambar II.6. Struktur molekul pektin bermetoksil tinggi (Atas) dan pektin bermetoksil rendah (Bawah)..........................................................18 Gambar II.7. Bagian-bagian Aspergillus niger ...................................................23 Gambar II.8. Aspergillus niger ..........................................................................24 Gambar IV.1. Rumus Struktur Tween 80 ...........................................................43 Gambar IV.2. Rendemen Pektin Hasil Penelitian ...............................................45 Gambar IV.3. Struktur Kimia Asam α-Galakturonat ..........................................52 Gambar IV.4. Reaksi Deesterifikasi Pektin ........................................................54
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A : Skema Kerja ................................................................................. 59 1. Preparasi sampel........................................................................................ 59 2. Peremajaan jamur Aspergillus niger ......................................................... 59 3. Pembuatan larutan nutrisi.......................................................................... 60 4. Produksi enzim dari Aspergillus niger...................................................... 60 5. Ekstraksi enzim ......................................................................................... 61 6. Hidrolisis pektin kulit semangka............................................................... 61 7. Pembuatan tepung pektin .......................................................................... 62 8. Karakterisasi pektin................................................................................... 64 Lampiran B : Perhitungan Karakterisasi Pektin.................................................. 67 Lampiran C : Pembuatan Larutan........................................................................ 74 Lampiran D : Dokumentasi Penelitian................................................................ 76
xvi
