PAPER SEMINAR
SK-092402
PENGARUH VARIASI LARUTAN ASAM PADA ISOLASI GELATIN KULIT IKAN PATIN (Pangasius hypothalmus) TERHADAP SIFAT-SIFAT KIMIA DAN FISIK Yuniarto Suwardi* Lukman Atmaja1, Fahimah Martak2 Jurusan Kimia Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya
ABSTRAK Pada penelitian ini, telah diisolasi gelatin dari sumber kulit ikan Patin (Pangasius hyphothalmus) dengan menggunakan proses larutan asam yaitu larutan asam klorida (HCl), asam fosfat (H3PO4) dan asam sitrat (C3H5O(COOH)3) dengan konsentrasi 3 %. Dari hasil penelitian didapatkan rendemen untuk sampel GLK, GLP dan GLS masing-masing sebesar 14,20 %, 8,41 % dan 5,22 %. Hasil analisis asam amino menunjukkan kandungan asam amino glisin paling besar dibandingkan asam amino lainnya. Kandungan asam amino glisin yang terdapat dalam sampel GLK, GLP dan GLS masing-masing sebesar 41,37 %, 35,59 % dan 40,09 %. Analisis FTIR menunjukkan serapan gugus amida A, amida I, amida II yang merupakan serapan khas gugus fungsi gelatin. Berat molekul gelatin sampel GLK, GLP dan GLS sebesar 310.535,45 g/mol, 133.401,34 g/mol, 104.442,02 g/mol. Hasil analisis termal menunjukkan titik transisi gelas (Tg) sampel GLK lebih tinggi daripada sampel GLP dan GLS. Hasil analisis TGA menunjukan sampel GLK terdekomposisi sebesar 59,20 %. pada tahap II. Hasil analisis SEM menunjukkan permukaan sampel GLP terdapat keretakan dan pori-pori pada permukaan gelatin. Kata kunci : Gelatin, ikan Patin, variasi asam, sifat kimia-fisik. ABSTRACT In this research, gelatin isolation from catfish skin (Pangasius hyphothalmus) using acids solution (type A) such as. hydrochloric acid (HCl), phosporic acid (H3PO4) and citric acid (C3H5O (COOH)3) with 3 % a concentration. From the experiments result the yield of GLK, GLP and GLS sample are 14.20%, 8.41% and 5.22% respectively. The results of amino acid analysis showed that glycine is the greatest compared to other amino acid. Glycine is content produced from GLK, GLP and GLS, sample are 41.37%, 35.59% and 40.09% respectively. FTIR analysis showed that the amide A, amide I, amide II, is a typical absorption of gelatin’s functional groups. The molecular weight of GLK, GLP and GLS sample are 310.535,45 g/mol, 133.401,34 g/mol, 104.442,02 g/mol respectively. The results of thermal analysis showed that the glass transition point (Tg) higher than the gelatin of GLK GLP and GLS. The results of TGA analysis showed that GLK decomposed most in stage II 59.20%. The results of SEM analysis showed that there are cracks and pores on GLP gelatin’s surface. Key words : Gelatin, Catfish, Acids Variation, Chemical-physical properties. PENDAHULUAN Gelatin diperoleh dari ikatan cross-linking (ikatan silang) diantara rantai polipetida pada kolagen dengan disertai sejumlah perusakan pada rantai ikatan peptida (Yifen, 2007).
Pemanfaatan gelatin pada berbagai sektor industri cukup banyak misalnya; sektor industri makanan, material, farmasi dan photographi terutama pada sektor industri makanan, industri farmasi yang berkaitan dengan sifat kimia dan fisik (Jamailah & Harvinder,2002)
Pada umumnya gelatin berasal dari hewan mamalia yaitu babi dan sapi. Bagi umat islam dan yahudi tidak diperkenankan / haram untuk mengkonsumsi produk yang berasal dari babi, sedangkan pada umumnya bagi umat hindu tidak diperkenankan untuk mengkonsumsi produk yang berasal dari sapi (Schrieber, 2007). Sebagai alternatif untuk menggantikan gelatin dari hewan mamalia (babi dan sapi), maka digunakan potensi pemanfaatan ikan sebagai sumber gelatin. Menurut Gomezz, et al., 2002 menyebutkan gelatin dari jenis ikan perairan hangat memiliki nilai termal untuk bahan biodegredable dan gelling point lebih baik dibandingkan jenis ikan perairan dingin. Dari pernyataan tersebut, maka dalam penelitian ini digunakan pemanfaatan sumber gelatin kulit ikan Patin atau catfish dengan spesies Pangasius hypothalmus. Teknik isolasi gelatin meliputi proses variasi asam (tipe A) dan variasi basa (tipe B). Telah dilaporkan (Yang, 2008) gelatin dari kulit ikan Patin atau catfish spesies Ictalurus punctatus dengan menggunakan proses perendaman larutan asam dan basa. Dari hasil tersebut. Pada proses pengolahan larutan asam menunjukkan gel strength, nanostruktur, dan tekstur yang lebih baik dibandingkan menggunakan larutan basa. Menurut Ward dan Court (1977), proses pengolahan larutan asam mampu mengubah serat kolagen triple-helix menjadi rantai tunggal, sedangkan pengolahan larutan basa hanya mampu menghasilkan rantai ganda. Dalam penelitian ini, digunakan variasi larutan asam yaitu asam sitrat (C3H5O(COOH)3), asam klorida (HCl) dan asam phospat (H3PO4) dengan masing – masing konsentrasi 3 %. Untuk mengetahui pengaruh kekuatan larutan asam terhadap sifat kimia dan fisik gelatin ikan Patin (Pangasius hypothalmus), maka dilakukan analisis yang meliputi analisis komposisi (%) dan konsentrasi (ppm) asam amino (HPLC) serta gugus fungsi gelatin kulit ikan Patin (FTIR), analisis perbedaan termal meliputi nilai transisi gelas, titik leleh (analisis DSC), analisis dekomposisi penurunan berat gelatin akibat peningkatan termal (analisis TGA) dan morfologi permukaan gelatin (analisis SEM) pada sampel gelatin kulit ikan Patin (Pangasius hypothalmus).
METODE PENELITIAN I. Alat Penelitian yang digunakan pada Peralatan penelitian ini adalah neraca analitik, gelas kimia 100 ml, gelas ukur 100 ml dan 10 ml, labu leher satu, kaca arloji, waterbath, pemanas, termometer, kertas pH indikator universal dari Merck, loyang oven, kain katun (cheesecloth), pengaduk, pisau, pipet volum, desikator, cawan petri, viskometer Ostwald , spektrometer FTIR M – 500 Buck Scientific, SEM-Zeiss tipe Evo MA10, DSC-Metter toledo dan HPLC-shimatsu 10 A kolom lichrospher ukuran Rp-18 (diameter 5 µm) II. Bahan Penelitian Bahan penelitian ini adalah kulit ikan Patin, HCl 37 %, H3PO4 85 %, (C3H5O(COOH)3) 98 %, aquadest. Semua bahan diperoleh dari Merck dengan kualitas Pa kemudian masing – masing bahan larutan asam dibuat konsentrasi 3 %. III. PROSEDUR KERJA A. Persiapan Bahan Baku Ikan Patin segar diambil kulitnya kemudian dibersihkan dari daging, sisik dan lapisan luar yang mengandung lemak yang masih tertempel. Kulit kemudian dicuci dengan air mengalir hingga bersih. Kulit bersih dimasukkan dalam kantong plastik dan ditutup rapat, kemudian disimpan dalam lemari pendingin untuk preparasi dan analisis gelatin berikutnya. Berat kulit ikan Patin yang digunakan adalah kisaran 40 gram. B. Persiapan Larutan Asam Larutan HCl, H3PO4 dan (C3H5O(COOH)3) dibuat dengan mengencerkan 8,11 ml larutan HCl 37 % Pa, 3,53 ml larutan H3PO4 85 % dan 5,11 gram serbuk (C3H5O(COOH)3) 98 % dengan aquadest dalam labu ukur 100 ml hingga mencapai tanda batas.
C. Preparasi Gelatin Kulit yang telah disimpan dicuci dengan air mengalir kemudian kulit tersebut dicuci dengan air panas pada suhu 600 – 700 C sampai 2 – 3 menit dan selanjutnya ditiriskan selama 3 menit. Tahap selanjutnya kulit tersebut dipotong – potong kecil dengan ukuran 2 – 3 cm Kulit ditimbang dengan berat ± 40 gram kemudian direndam dalam larutan asam yaitu HCl 3 %, H3PO4 3 % dan (C3H5O(COOH)3) 3 %. Perendaman dilakukan selama 12 jam. Kulit yang telah direndam kemudian ditimbang dan dicuci air mengalir hingga pH menjadi netral (6-7). Kulit ikan Patin yang mempunyai pH netral tersebut dimasukkan ke dalam labu leher satu dan ditambahkan aquadest dengan perbandingan kulit dengan aquadest adalah 1 : 2. Campuran kulit pada labu leher satu tersebut dimasukkan dalam waterbath pada suhu 500 - 600C selama 3 jam Ekstrak disaring dengan kain berlapis empat untuk memisahkan kulit dan filtrat, kemudian filtrat yang diperoleh di ukur volumenya dengan gelas ukur. Filtrat kemudian dimasukkan dalam lemari pendingin hingga membentuk gel. Gel dimasukkan dalam loyang oven dan dioven dengan suhu 70oC selama ± 48 jam hingga terbentuk lapisan gelatin. Lapisan tipis gelatin yang diperoleh dimasukkan desikator sampai uap panasnya hilang kemudian ditimbang dan dikecilkan ukurannya untuk disimpan dalam wadah yang tertutup rapat. Total Rendemen Untuk menghitung rendemen dari gelatin yang diperoleh dapat dilakukan dengan membandingkan bobot lapisan tipis gelatin yang telah dihasilkan dari hasil ekstraksi dengan bobot kulit Patin yang telah dicuci bersih sebelum diekstraksi (40 gram). Analisis Mikrostrukur Serbuk gelatin dengan variasi asam klorida, asam phospat dan asam sitrat di timbang masingmasing sebanyak 2 mg sampel. Sampel gelatin tersebut dianalisa dengan mengunakan Alat SEM (Scanning Elektron Microscopies) untuk mengetahui morfologi permukaan gelatin dengan ukuran 1-2 µ m. Analisa dilakukan dengan perbesaran sampai 1.000 kali.
Analisis Termal dan Gravimetri (DSC-TGA) Analisis termal dilakukan dengan menggunakan alat DSC-TGA untuk mengetahui karakteristik termal gelatin dan dekomposisi penurunan berat gelatin yang dihasilkan. Sampel sebanyak 5-10 mg ditempatkan dalam wadah aluminium lalu ditutup. Sampel kemudian dianalisis pada range 200C hingga 6000C dengan laju pemanasan 100C/menit. Analisis FTIR Analisis gugus fungsi dalam penelitian ini menggunakan spektroskopi Fourier Transform Infra Red (FTIR). Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui gugus fungsi yaitu gugus fungsi khas dari gelatin yang telah di isolasi. Spektra FTIR diperoleh dari kepingan yang berisi 2 mg sampel dalam 80 mg kalium bromida (KBr). Sampel dibaca dari daerah serapan 4000 - 500 cm-1 Pengukuran Berat Molekul Rata – Rata Gelatin Pengukuran massa molekul relatif rata– rata gelatin dapat menggunakan alat viskometer Ostwald atau menggunakan viskometer Bath. Dalam penelitian ini menggunakan viskometer Ostwald. Sampel yang digunakan adalah gelatin ika patin hasil eksrraks. Larutan kemudian dimasukkan ke dalam viskometer Ostwald. Waktu alir larutan dan pelarut diukur dengan menggunakan stopwatch sebanyak lima kali. Data waktu alir digunakan untuk menghitung viskositas relatif, viskositas tereduksi dan viskositas intrinsik. Perlakuan diatas diulangi untuk variasi gelatin yang 0,035, 0,040, 0,045 dan 0,50 gr.
Analisis Asam Amino Gelatin Tabel 1. Tabel derajat penggembungan kulit Pengkuran ini dilakukan dengan tujuan untuk mengatahui ikan Patin. seluruh komposisi kandungan asam amino dari gelatin yang Larutan Berat Berat (%) P telah diberikan perbedaan perlakuan isolasi larutan asam. sebelum setelah Pengukuran komposisi asam amino menggunakan alat HPLC perendaman perendaman (High Performance Liquid Chromatography). Detektor yang (gram) (gram) digunakan adalah detektor flourescence. Kolom yang HCl 3 % 40,35 79,38 50,83 digunakan kolom Lichrospher RP-18 ( 5 µm), panjang kolom H3PO4 3 % 40,15 140,76 28,52 125 cm, diameter kolom 0,4 cm. Fasa gerak yang digunakan C3H5O(CO 40,38 87,61 46,09 buffer asetat pH 5,9 dan buffer Borat pH 9,1. Sampel gelatin OH)3 3 % yang digunakan sebanyak ± 6 mgram. Dari hasil Tabel 4.1 diatas, terlihat perbedaan % HASIL DAN PEMBAHASAN penggembungan berat kulit untuk masing – I. Pengolahan Bahan Baku masing larutan. Pada larutan asam klorida persen (%) penggembungan berat kulit sesudah Kulit ikan Patin dicuci dengan air mengalir perendaman cukup besar dibandingkan dengan hingga bersih dari daging atau lemak. Daging atau larutan asam fosfat dan asam sitrat. Akan tetapi lemak yang masih melekat dihilangkan dengan cara berat kulit setelah perendaman pada larutan perendaman air hangat suhu 350 C. Kulit ikan Patin asam klorida lebih kecil dibandingkan larutan kemudian di potong kecil – kecil untuk memperluas asam fosfat dan asam sitrat. Kondisi kulit permukaan kulit sehingga interaksi molekulsetelah perendaman 12 jam paling baik terdapat molekul kolagen dengan larutan pada saat pada asam klorida. Jaringan kolagen pada kulit perendaman maupun proses ekstraksi dapat optimal. tidak terjadi kelarutan dalam larutan asam Proses perendaman kulit ikan Patin menggunakan klorida dan banyak terjadi interaksi ion H+ larutan HCl, H3PO4 dan larutan (C3H5O(COOH)3) untuk memprotonasi jaringan triple-helix pada dengan konsentrasi masing – masing 3 %. Variasi kolagen. larutan asam dilakukan untuk mengetahui pengaruh larutan asam terhadap sifat fisik dan kimia gelatin II. PROSES EKSTRAKSI kulit ikan Patin (Pangasisus hyphotalmus). Kulit ikan Patin yang telah direndam Proses perendaman dapat mengakibatkan kemudian dicuci dengan cara meletakkan kulit terjadinya penggembungan (swelling) berat kulit ikan pada saringan dan dicuci dengan air bertambah setelah perendaman larutan asam selama mengalir sampai pH menjadi 6,5 - 7. Nilai pH 12 jam. Hal ini dikarenakan adanya interaksi antara kulit ikan Patin setelah perendaman pada larutan jaringan kolagen dengan larutan asam. Interaksi asam klorida, asam fosfat dan asam sitrat tersebut diindikasikan dengan penambahan masing – masing sebesar 2, 3,2 dan 5,8. Pada prosentase kenaikan berat kulit ikan Patin proses selanjutnya, melakukan proses ekstraksi (Pangasius hyphothalmus) setelah perendaman dalam sistem water bath dengan perbandingan larutan asam selama 12 jam. Perubahan jumlah kulit dan aquadest adalah 1 : 2. Volume berat ditunjukkan dalam prosentase (%) aquadest yang digunakan pada proses ektraksi penggembungan (% P), seperti tampak pada Tabel untuk sampel variasi asam klorida, asam 4.1. Prosentase penggembungan diperoleh melalui phospat dan asam sitrat masing-masing sebesar perbandingan antara borat kulit sebelum (Wi) dan 159 ml, 141 ml dan 175 ml. Proses ekstraksi setelah perendaman (Wf) (Samsudin,2006). berfungsi sebagai proses lanjutan untuk merusak ikatan hidrogen antar molekul kolagen yang pada tahap proses perendaman larutan asam belum seluruhnya terurai, sehingga menjadikan ikatan triple-helix dalam kolagen terurai
menjadi ikatan rantai α-helix secara sempurna. Menurut Zhao (1999), pelarut gelatin pada proses ekstraksi adalah air sehingga pada proses ekstraksi digunakan pelarut aquadest. Proses ekstraksi dilakukan pada suhu 500C – 600C selama 3 jam. Pada umumnya gelatin dapat larut pada proses ekstraksi pada suhu > 400C (Ross-Murphy ,1991). Pada hasil laporan Yang, et al., (2008), proses ekstraksi kulit ikan Catfish (Ictalurus punctatus) dilakukan suhu 500C - 600C selama 3 jam. Pada suhu tersebut terjadi proses degradasi lanjutan ikatan silang triple-helix menjadi ikatan rantai tunggal α-helix dan terjadi kerusakan ikatan hidrogen pada ikatan rantai triple-helix stuktur kolagen. Waktu yang tepat untuk digunakan ekstraksi 3–4 jam. Menurut Kareem, 2008 menyebutkan proses ekstraksi gelatin dengan kondisi suhu hangat (500C - 600C) dapat menyebabkan perusakan lanjutan ikatan-ikatan silang kolagen dan merusak ikatan hidrogen yang menjadi faktor penstabil struktur kolagen. Selama ekstraksi struktur triple-helix terdenaturasi menjadi rantai-rantai tunggal α-helix yang dapat larut air. Hal ini dikarenakan oleh interaksi rantai-rantai triple-helix dengan air yang didasarkan pada adanya sifat hidrofilik yang dimiliki oleh jaringan rantai triple-helix kolagen. Sifat ini timbul oleh adanya rantai sisi polar di sepanjang molekul peptida yang mengandung ikatan amida, yaitu gugus karboksil. Peristiwa inilah yang disebut hidrolisis kolagen menjadi rantai α-helix (Karlina, 2010). Pada proses selanjutya dilakukan penyaringan antara kulit dan filtrat hasil ekstraksi. Penyaringan dilakukan dengan menggunakan kain berlapis empat untuk didapatkan fltrat yang jernih. Filtrat yang diperoleh pada variasi asam klorida, asam fosfat dan asam sitrat masing – masing sebesar 180 ml, 343 ml dan 235 ml. Volume larutan yang dihasilkan setelah proses ekstraksi pada masing – masing sampel terjadi penambahan volume sebelum ekstraksi dan sesudah proses ekstraksi. Hal ini berkaitan dengan hidrolisis rantai triple-helix menjadi rantau α-helix yang dapat larut dalam air. Perubahan menjadi rantai α-helix membuktikan telah terjadi konversi kolagen menjadi gelatin Usulan mekanisme reaksi proses perendaman larutan asam dan proses estraksi pada jaringan asam amino kolagen dapat di lihat pada Gambar 1. di bawah ini :
CH3 NH2
CH3
.. ..O:
CH
O
C
H
O
P
HN: H
OH
NH2
CH
O
C
H
COOH
CH3
NH2
CH
.. :O
..
CH
-:..
C
O ..
H
+ HO ..
C
NH2
H2N + H
H
NH2
COOH CH3 NH2
C
.. ..OH
OH + H+ + H
CH
O
ALANIN + H2N H
CH
COOH
CH COOH GLISIN
COOH
COOH
OH + H3O+
C
H 2N + H
lepas
Penetralan pH
CH
CH
.. O ..
OH
CH
Proses Ekstraksi
OH
P OH
CH3
H 2N +
CH
O
H2N +
OH
CH
Proses perendaman asam phospat CH3
.. -
O .:
Gambar 1.a. Usulan mekanisme reaksi kolagen perendaman asam klorida CH3
NH2
CH3
..
CH
O
O .. :
C
.. O ..
H
O
O
NH2
O
O
OH
OH
.. :O
CH2
H
CH3 NH2
CH C
+
.. HO ..
H
-:..
O ..
H2N + H
OH
NH2
CH
.. O ..
C
H 2N +
CH
H
COOH Proses Ekstraksi
COOH CH3
CH3
CH C
NH2 OH +
H+
+
.. OH ..
H
CH
O
C
H
+ H 3O
H2N H
CH
CH COOH GLISIN
COOH
COOH
OH
ALANIN +
H 2N +
CH
Gambar 1.b. Usulan mekanisme reaksi kolagen perendaman asam fosfat. CH3
CH3
NH2 O
NH2
CH
CH
O
C
H
C
Cl
H2N +
HN: H
CH3
.. :O
CH C
..
+ HO ..
H
NH2
CH
-:..
C
O ..
H2N + H
CH
OH
NH2
CH
CH3
.. O ..
C
CH
NH2 OH +
COOH
H
+
+ H
.. ..OH
CH COOH
CH
O
C
OH + H3O+
ALANIN +
H 2N + H
COOH Proses Ekstraksi
COOH
CH3
H 2N + H
Penetralan pH
CH
H
COOH
NH2
Cl- lepas
CH
Proses perendaman asam klorida CH3
OH
+ H 2N
CH COOH
NH2
O
Penetralan pH
Proses perendaman asam sitrat CH3
O OH lepas
C
HN: H
.. :O-
CH
H2N H
CH COOH GLISIN
Gambar 1.c. Usulan mekanisme reaksi kolagen perendaman asam sitrat. Filtrat gelatin di masukkan kedalam lemari pendingim suhu 70C-100C dengan tujuan untuk memadatkan struktur gelatin yang diperoleh. Waktu yang digunakan untuk pembentukan gel gelatin 7–8 jam. Pada proses pendinginan, rantairantai polipeptida α-helix dapat secara acak membentuk kembali sruktur triple-helix (tidak beraturan dan tidak sempurna )
+
Gel gelatin yang diperoleh di masukkan ke dalam loyang oven yang dilapisi plastik mika. Tujuan dilapisi plastik mika untuk memudahkan pengambilan lapis tipis gelatin setelah pengeringan. Gel gelatin dikeringkan pada oven pada suhu 700C selama 30 jam dengan tujuan untuk menghilangkan kadar air yang terkandung dalam gelatin dan membentuk lapisan tipis gelatin dengan kekuatan struktur ikatan α-helix yang lebih kuat. Pada proses pengeringan gelatin pada oven, struktur yang semula seperti gulungan benang yang rapat (proses pendinginan) menjadi struktur yang mengembang. Lapis tipis gelatin yang diperoleh dimasukkan desikator untuk mencegah gelatin meleleh dan menyerap kandungan air yang masih terdapat pada gelatin. Gelatin mempunyai sifat higroskopis yang artinya gelatin mudah larut dalam aquadest dan mudah meleleh jika diletakkan dalam kondisi terbuka. Warna gelatin asam klorida memiliki warna jernih, sedangkan warna gelatin asam fosfat memiliki warna kuning kecoklatan dan warna gelatin asam sitrat memiliki warna kekuningan (Gambar 4.4). Warna yang gelatin yang paling baik adalah warna jernih (MSDS, 2007).
a. GLK
b.GLP
c. GLS
Gambar 2. Gelatin pada masing-masing larutan asam. Nilai rendemen gelatin pada asam klorida, asam fosfat dan asam sitrat masing – masing sebesar 14,25 %, 8,41 % dan 5,22 %. Nilai rendemen gelatin masing – masing larutan asam memiliki perbedaan yang cukup besar. Larutan asam klorida memiliki nilai rendemen terbanyak dibandingkan dengan asam fosfat dan asam sitrat. Hal ini karena perbedaan kekuatan asam pada masing – masing asam. Asam klorida merupakan asam kuat dengan nilai Ka besar dan memiliki kemampuan ion H+ yang besar untuk memprotonasi mengubah rantai triple-helix pada kolagen menjadi struktur α-helix sehingga pada waktu proses ekstraksi di dapatkan komposisi asam amino besar dan menghasilkan rendemen gelatin yang besar. Kurva rendemen masing-masing asam dapat dilihat pada Gambar 4.5 di bawah ini :
% R e n d e m e n Sampel Gelatin
Gambar 3. Grafik perolehan rendemen gelatin kulit ikan Patin. Rendemen gelatin pada asam fosfat (GLP) mendapatkan rendemen lebih banyak daripada gelatin asam sitrat (GLS). Hal ini karena asam sitrat merupakan asam monoprotik mempunyai nilai Ka lebih kecil dibandingkan dengan asam phospat yang merupakan asam tripotik. Perbedaan nilai Ka besar mengakibatkan perbedaan kemampuan memprotonasi untuk mengubah rantai triple heliks pada kolagen menjadi ikatan silang rantai α-helix gelatin sehingga pada waktu proses ekstraksi di dapatkan komposisi asam amino pada GLS lebih kecil di bandingkan dengan GLP III. Analisis Komposisi Asam amino Analisa asam amino menggunakan analisa HPLC dengan detektor fluorosense. Dari hasil analisa tersebut, di dapatkan komposisi dan konsentrasi masing-masing asam amino yang terkandung dari sampel gelatin. Pada sampel GLK, GLP dan GLS terdapat komposisi asam amino glisin masing-masing sebesar 41,37 %, 35,59 % dan 40,07 % dan konsentrasi berat yang didapatkan masing-masing sebesar 298,18 ppm, 218,24 ppm dan 154,06 ppm. Nilai komposisi asam amino diperoleh dengan membandingkan area asam amino dengan area total dikalikan 100 %, sedangkan konsentrasi berat (ppm) diperoleh dengan kurva regresi liner sampel standart asam amino. Komposisi asam amino dan konsenrasi berat masing – masing asam amino dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini
Tabel 2. Komposisi (%) dan konsentrasi berat (ppm) masing-masing asam amino gelatin kulit ikan Patin Asam amino Aspartit Glutamin Serin Histidin Glisin Arginin Alanin Tirosin Contaminant Methionin Valin Phenil ala Ileusin Leusin Lisin
GLK % ppm 6,34 79,72 10,76 176,12 4,40 63,97 0,40 42,84 41,56 298,18 7,41 143,77 14,59 131,99 0,43 41,87 0,49 1,20 38,41 4,32 64,44 0,02 4,37 2,01 56,91 2,92 63,32 0,77 51,85
% 8,23 12,06 5,40 2,24 35,59 7,45 12,46 1,22 0,67 1,11 4,77 2,12 2,83 4,47 0,83
GLP Ppm 84,53 163,39 63,69 47,78 218,24 125,71 100,53 48,85 31,21 60,91 53,20 60,16 69,65 48,98
% 7,37 12,21 4,74 0,40 40,06 7,22 14,52 14,52 0,37 0,70 3,80 2,12 1,87 3,41 0,51
GLS Ppm 34,99 111,46 45,72 38,16 154,06 93,82 77,06 40,34 17,87 44,72 41,33 42,81 50,94 36,79
Pada sampel GLK diperoleh komposisi (%) dan konsentrasi berat asam amino (ppm) glisin lebih besar dibandingkan GLP ataupun GLS. Hal ini menunjukkan ikatan silang α-heliks pada GLK tinggi dan mempengaruhi terhadap sifat fisik gelatin yang semakin baik. Menurut Gomez, 2009, komposisi asam amino merupakan salah satu faktor mempengaruhi sifat fisik gelatin misalnya dalam penelitian ini berkaitan dengan sifat termal maupun morfologi permukaan pori gelatin. Dari hasil penelitian menunjukkan sampel gelatin yang diperoleh cukup murni dengan nilai komposisi pengotor atau senyawa penggangu (contaminant) sangat kecil. Pada GLK, GLP dan GLS memiliki kandungan contaminant atau senyawa pengotor masing-masing sebesar 0,492 %, 0,670 % dan 0,368 %. IV Analisis FTIR Gelatin Ikan Patin Analisis FTIR digunakan untuk analisis gugus fungsi penyusun struktur gelatin ikan Patin (Pangasius hypothalmus). Pada hasil peneltian ini diperoleh gugus fungsi amida A sampel GLK, GLS dan GLP secara berturut – turut terletak pada bilangan gelombang 3435,71 cm-1, 3455,34 cm-1, -1 3444,66 cm (Gambar 4.a. di bawah). Daerah amida A menunjukkan serapan vibrasi regangan O-H dan regangan N-H (Sai, 2001). Daerah gugus fungsi amida I gelatin ikan Patin untuk GLK, GLS dan GLP
secara berturut - turut terletak pada daerah bilangan gelombang 1650,72 cm-1, 1650,37 cm-1, 1648,68 cm-1 (Gambar 4.b. di bawah). Daerah serapan 1660 cm-1–1650 cm-1 dikenal dengan daerah serapan rantai α-helix yang menunjukkan serapan gugus amida I (Jackson, et al., 1995). Pada daerah amida I menunjukkan adanya regangan C = O dan gugus O-H yang berpasangan dengan gugus karboksil. Hasil spektra gelatin ikan Patin (Pangasius hypothalmus) amida A, amida I, amida II, dan amida III dapat dilihat pada Gambar 4.a dan Gambar 4.b di bawah ini Amida A
C. Asam Phospat
B. Asam Sitrat A. Asam Klorida
Gambar 4.a. Spektra FTIR gelatin kulit ikan Patin daerah amida A I
II
III
C. Asam Phospat
B. Asam Sitrat A. Asam Klorida
Gambar 4.b. Spektra FTIR gelatin ikan Patin. I : Amida I, II : Amida II, III : Amida III Daerah gugus fungsi amida II gelatin kulit ikan Patin untuk sampel GLK, GLS, GLP secara berturut – turut terletak pada daerah serapan 1511,73 cm-1, 1510,36 cm-1 dan 1508,69 cm-1 (Gambar 4.b di atas). Daerah spesifik lain dari gugus fungsi gelatin adalah daerah serapan
gugus fungsi amida III. Pada gelatin kulit ikan Patin serapan puncak amida III untuk GLK, GLS, dan GLP secara berturut – turut terletak pada daerah 1244,74 cm-1, 1238,39 cm-1, dan 1240,40 cm-1. Dari hasil ketiga spektra di atas yang menunjukkan spektra terbaik khas gugus fungsi gelatin terdapat pada spektra GLK. Hal ini ditunjukkan dengan keterkaitan hasil kromatogram asam amino dengan spektra FTIR yang diperoleh. Semakin besar kandungan asam amino penyusun utama gelatin yaitu glisin maka bilangan gelombang gugus fungsi penyusun struktur glisin yang diidentifikasi sebagai amida A, amida I dan amida II dan amida III semakin besar dan semakin tinggi puncak intensitas serapan spektra FTIR. V. Analisis Berat Molekul Gelatin Ikan Patin Berat molekul gelatin kulit ikan Patin di ukur dengan menggunakan alan viskometer ostwald. Konsentrasi masing-masing larutan gelatin dibuat bervariasi yaitu 0,03 gr/dL, 0,035 gr/dL, 0,040 gr/dL, 0,045 gr/dL dan 0,05 gr/dL. Pelarut yang digunakan dalam pengukuran berat moleku adalah aquadest. Dari hasil pengukuran didapatkan waktu laju alir larutan GLK, GLP dan GLS. Hasil tersebut digunakan untuk menghitung berat molekul yang ditunjukkan pada Gambar 5 dibawah ini :
Berat molekul GLK, GLP dan GLS memiliki nilai masing-masing sebesar 310.535,45 g/mol, 133.401,34 g/mol, 104.442,02 g/mol. Berat molekul GLK memiliki nilai lebih besar dibandingkan pada GLP ataupun GLS. Menurut Fatimah (1996), pada umumnya berat molekul gelatin berkisar 15.000 – 250.000 g/mol dan menurut Ross (1987) berat molekul dari gelatin sapi mempunyai berat molekul > 500.000 gr/mol. VI. Analisis Termal (DSC) dan TGA Gelatin Kulit Ikan Patin Analisis DSC (Different Scanning Calorimeter) digunakan untuk mengetahui perbedaan sifat fisis pada sifat termal gelatin kulit ikan Patin (Pangasius hypothalmus) dengan variasi larutan asam. Analisis TGA digunakan untuk mengetahui perbedaan sifat fisis gelatin pada proses tahapan dekomposisi penurunan berat air, dekomposisi penurunan berat asam amino akibat peningkatan suhu Dari hasil penjelasan di atas mengenai analisis termal DSC dan TGA dari ketiga sampel dapat di tunjukkan dalam satu kurva pada gambar 6 di bawah ini: GLK GLS GLP
BM (gr/ mol ) Pa
Sampel Gambar 5. Grafik berat molekul GLK, GLP dan GLS
Gambar 6. Kurva & GLP TGAdan gelatin sampelDSC GLK, GLSkulit memiliki Pada ketiga ikan titik Patin denaturasi pertama atau titik transisi gelas rentang suhu 33,20 оC – 39,38оC. Pada kondisi titik transisi gelas (Tg) struktur rantai α-helix terjadi perubahan kekuatan ikatan rantai α-helix yang terbentuk dengan adanya dekomposisi air yang terdapat pada gelatin. Pengaruh penimgkatan suhu menyebabkan ketiga sampel mengalami titik denaturasi kedua
untuk titik leleh pertama pada rentang suhu 102,08оC - 119,81оC. Pada kondisi tersebut ketiga sampel menuju proses dekomposisi air terakhir. Kandungan air yang terdekomposisi sebesar 8,00 % - 9,48 %. Rantai α-helix pada struktur gelatin mulai meleleh akibat peningkatan suhu ke sistem. Pada proses selanjutnya dari Gambar 6, ketiga sampel mengalami titik leleh kedua pada kurva DSC daerah 161,26оC - 198,01оC. Pada kurva TGA diperoleh asam amino terdekomposisi pada daerah 179,11оC - 519,89оC. Kurva DSC-TGA memiliki hubungan yaitu pada titik denaturasi kedua kurva DSC ketiga sampel mengalami titik leleh dengan terdekomposisi asam amino yang terkandung dalam gelatin. Komposisi prosentase asam amino yang terdekomposisi sebesar 47,35 % - 59,20 %. Pada sampel GLK memiliki komposisi asam amino yang terdekomposisi lebih besar dibandingkan GLP dan GLS. Pada suhu diatas 500оC ketiga sampel mengalami proses pengabuan rantai α-helix gelatin. Dari analisis DSC-TGA yang diperoleh, maka di atas diperoleh hasil analisi sampel terbaik pada sampel GLK. Hal ini ditunjukkan kurva DSC-TGA yang lebih stabil dan mulai mengalami denaturasi pertama pada suhu tinggi sebesar 35,64 оC-39,28оC. Penurunan berat tahap kedua sampel GLK lebih besar, hal ini kerena komposisi asam amino yang terdapat pada GLK lebih banyak dibandingkan sampel GLP maupun GLS. VII. Analisis Mikrostruksur Gelatin Kulit Ikan Patin Analisis SEM (Scanning Electron Microscopy) digunakan untuk melihat morfologi permukaan gelatin kulit ikan Patin (Pangasius hypothalmus). Bentuk morfologi ketiga sampel gelatin kulit ikan Patin masing – masing berbeda yang dilihat pada pembesaran sama sebesar 1000 x. Pada gambar 7.a di bawah ini, terlihat morfologi lapisan permukaan GLK yang cukup rata, sedikit terjadi keretakan dan terdapat pori-pori kecil permukaan gelatin. Hal ini disebabkan adanya pengaruh pengeringan oven suhu 70оC. Hal ini dapat dilihat pada gambar 7 di bawah ini :
a. (GLK)
b. (GLP)
c.(GLS)
Gambar 7. Morfologi permukaan gelatin kulit ikan Patin. Pada gambar 7.b (GLP) lapisan permukaan gelatin terdapat banyak keretakan dan sedikit pori pada permukaan. Hal ini karena pengaruh pengeringan oven suhu 70оC ikatan rantai α-helix pada gelatin memiliki ikatan yang lemah. Ikatan rantai α-helix yang lemah dipengaruhi kekuatan ikatan hidrogen pada jaringan asam amino glisn-alanin atau glisinarginin yang terbentuk Menurut Hasan, et al., 2011, proses keretakan permukaan terjadi pada saat proses pengeringan gelatin. Dari hasil analisis SEM menunjukkan morfologi permukaan gelatin paling baik pada sampel GLK dengan ditunjukkan permukaan yang cukup rata, tidak terdapat keretakan dan sedikit terdapat pori permukaan. Hal ini di dukung dengan data analisis asam amino, termal (DSC) yang menunjukkan asam amino yang diperoleh banyak, ikatan silang α-helix yang terbentuk memiliki ikatan silang yang kuat sehingga nilai transisi gelas (Tg) lebih tinggi dibandingkan GLP dan GLS. SIMPULAN Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini sebagai berikut : 1. Rendemen gelatin yang diperoleh masingmasing sampel pada GLL, GLP dan GLS sebesar 14,2 %, 8,41 % dan 5,22 %. 2. Komposisi asam amino glisin yang merupakan penyusun utama dari gelatin dari masing-masing sampel GLK, GLP dan GLS yaitu 41,367 %, 35,594 % dan 40,094 %. 3. Pada hasil analisis FTIR menunjukkan serapan gugus fungsi amida A, amida I, amida II dan amida III untuk GLK menunjukkan bilangan gelombang 3421,75 cm-1, 1650,72 cm- s1, 1511,73 cm-1, 1244,74 cm-1. Kemudian untuk GLP serapan gugus fungsi amida A, amida I,
amida II dan amida III untuk GLP menunjukkan bilangan gelombang 3459,44 cm-1,1648,64 cm-1, 1508,69 cm-1, 1240,40 cm-1. Sedangkan untuk GLS serapan gugus fungsi amida A, amida I, amida II dan amida III untuk GLS menunjukkan bilangan gelombang 3444,66 cm-1, 1650,37 cm-1, 1510,36 cm-1, 1238,39 cm-1. 4. Berat molekul gelatin pada masing-masing sampel GLK, GLP dan GLS memiliki berat molekul 310.535,45 gr/mol, 133.401,34 gr/mol dan 104.442,02 gr/mol. Berat molekul tinggi akibat panjang rantai α-heliks yang terbentuk panjang dan kuat sehingga memiliki berat molekul besar. 5. Analisis termal dengan menggunakan DSC menunjukkan nilai Tg masing – masing sampel GLK, GLP dan GLS sebesar 35,640C-39,380C, 33,20 0C- 36,370C, dan 34,470C-37,150C. Hasil nilai Tm pertama masing-masing sampel menunjukkan nilai Tm sebesar 102,08 0C113,810C, 100,50 0C-119,810C dan 102,08 0C118,670C. . 6. Analisis penurunan berat terdekomposisi dengan menggunakan TGA diperoleh penurunan tahap I pada dekomposisi air masing – masing sampel GLK, GLP dan GLS sebesar 9,48 %, 8,00 % dan 9,95 %. Pada tahap II penurunan asam amino yang terdekomposisi masing-masing sampel GLK, GLP dan GLS sebesar 59,20 %, 47,29 % dan 56,98 %. Pada penurunan tahap III terjadi proses pengabuan rantai α-helix gelatin masing-masing sampel GLK, GLP dan GLS sebesar 31,32 %, 44,71 % dan 33,07 %. 7. Analisis morfologi permukaan gelatin pada GLK menunjukkan morfologi permukaan kurang rata, tidak ada keretakan dan terdapat sedikit pori. Pada sampel GLP menunjukkan morfologi permukaan dengan banyak keretakan dengan pori-pori kecil sedangkan pada sampel GLS memiliki morfologi lapisan permukaan bergelombang dan pori permukaan gelatin. 8. Gelatin terbaik dalam penelitian ini adalah gelatin yang diisolasi dengan larutan asam klorida (GLK).
DAFTAR PUSTAKA AOAC. 1999. Official Methods of Analysis of The Association of Analtical Chemist. Washington Cheng KLB., G.Tsai., (2008), “Heterogenous N-deacetylation of chitin in alkaline solution ”, Carbohydrat, 107;700-706. .
Dianti, Melly., (2008), “ Pemanfaatan Gelatin Dari Kulit Ikan Patin (Pangasius Sp) Sebagai Bahan Baku Pembuatan Edible Film”, Skripsi Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan IPB, Bogor. Gimenez, B., Alemán, A., Montero, P., GómezGuillén, M.C., (2009), “ Antioxidant and functional properties of gelatin hydrolysates obtained from skin of sole and squid “, Journal of Food Chemistry, 114:976 – 983. GME Market Data., (2007). “ Official Website of GME e Gelatin Manufactures of Europe. Brussels, Belgium: GME Market Data.” Htttp// WWW.gelatine.org.Available form Gomez-Guillen, M. C., Turnay, J., Ferna´ndezDı´az, M. D., Ulmo, N.,Lizarbe, M. A., & Montero, P. (2002). “Structural and physical properties of gelatin extracted from different marine species ”: a comparative study. Food Hydrocolloids, 16(1):25-34. Gomez-Guillen, M.C., Perez-Mateoz., Caballero-Lopez., Gimenez, B dan Montero, P., (2009), “ Fish gelatin: a renewable material for developing activebiodegradable films ”. Journal of Trends In Food Science and Technology, 20; 3-16. .
Hongshun, Y., Wang, Y., Zhou, P., Regenstein, J. M., (2008), “ Effect of Alkaline and Acid Pretreatment on The Physical Properties and Nanostructures of The Gelatin From Channel Catfish Skin “, Journal of Food Hydrocolloids, 22:1541 – 1550. Jackson, M., Choo, L.P., Watson, P.H., Halliday, W.C., dan Manish, H.H., (1995), “ Beware of Connective Tissue Proteins:Assigmnet and Implication of Collagen Absorptions in Infrared Spectra of Human Tissue”, Biochima et Biophysica Acta, 1270 ;1-6. Jamilah, B., dan Harvinder, K.G., (2002), “ Properties of Gelatins from Skin of Fish e Black Tilapia (Oreochromis Mossambicus) and Red Tilapia (Oreochromis Nilotica) ”, Food Chemistry, 77 (1) : 81-84.
Liu, H.Y., Li, D., Guo, S.D., (2008), “ Extraction and Properties of Gelatin from Channel Catfish ( Ietalurus Punetaus ) Skin “, Journal of Food Science and Technology, 41:414 – 419. Liu, H.Y., Li, D., Guo, S.D., (2009), “ Characteristics of the Gelatin Extracted from Channel Catfish ( Ictalurus Punctatus ) Head Bones “, Journal of Food Science and Technology, 42:540 – 544. Malov, A., Reinhand, N., Vigovsky, Y., Zagainova, Y., Malov, S., Hoglan, I., Semenova, I. 2002. “ Self developing Dichromated Gelatin Thick Layer: Manufacturing and Control ”, Photonics West-2002.
Jiang, M., Liu, S., Xin Du., dan Wang, Y., (2010), “ Physical Properties and Internal Microstructures of Films Made from Catfish Skin Gelatin and Triacetin Mixtures ”, Journal of Food Hydrocolloids, 24:105 – 110.
Martianingsih, N., (2010), “ Analisis Sifat Kimia, Fisik, dan Termal Gelatin dari Ekstraksi Kulit Ikan Pari (Himantura Gerrardi) Melalui Variasi Jenis Larutan Asam “, Skripsi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, ITS, Surabaya.
Junianto., Hoetemi kiki., Maulina Ine., (2006), “ Produksi Gelatin dari Tulang Ikan dan Pemanfaatannya sebagai Bahan Dasar Pembuatan Cangkang Kapsul”, Laporan Hibah Kompetisi UNPAD, Bandung.
Martínez-Camacho A.P., A.Z. GracianoVerdugo, (2010), “Chitosan composite films: Thermal, structural, mechanical and antifungal properties”.Material letters, 65;333-336.
Karem, A. A., Bhat, Rajeev. 2009. “Fish Gelatin: Properties, Challenges, and Prospects as An Alternative to Mammalian Gelatins ”. Food Hydrocolloids 23. 563-576. Karlina, I.R., (2010), “ Analisis Sifat Kimia, Fisik, dan Termal Ekstrak Gelatin dari Tulang Rawan Ikan Pari (Himantura Gerrardi) Pada Variasi Larutan Asam Untuk Perendaman “, Skripsi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, ITS, Surabaya.
.
Norziah, M.H., Al-Hassan, A., Khairulnizam, A. B., Mordi, M. N., dan Norita, M., (2009), “ Characterization of Fish Gelatin from Surimi Processing Waste: Termal Analysis and Effect of Transglutaminase on Gel Properties ”, Journal of Food Hydrocolloids, 23:1610 - 1616. Norziah, M.H., Khairulnizam, A. B., Ahmed, A., Fazilah, A., Norita, M, (2008), “ Characterization of Fish Gelatin Extracted from Surimi Processing Wastes”, International Conference on Enviromental Research and Technology, 52 - 55
Peranginangin., (2004), Ekstraksi Gelatin dari Kulit Ikan Patin (Pangasius pangasionadon) Secara Proses Asam, Jurnal ilmiah Indonesia, 10:03:75 – 84. Rawdkuen, S., Benjakul, S., (2010), “ Properties of Gelatin Films From Giant Catfish Skin and Bovine “, Journal Eur Food Res Technology, 231:907 – 916. Ward, A. G., dan Courts, A., (1977), The Science and Academic Press, Technology of Gelatin, London. Yang, Hongshun. 2007. “2-Step Optimatization of the Extraction and Subsequent Physical Properties of Channel Catfish (Ictalunus punctatus) Skin Gelatin”. Journal of Food Science 72; 188-195 Yang, Hongshun., Wang, Y., Zhou, P., Joe, M., Regenstein., (2008), “ Effects of Alkaline And Acid Pretreatment On The Physical Properties and Nanostructures of The Gelatin from Channel Catfish Skins”. Journal of Food Hydrocolloids, 22 ; 1541–1550. Zhou,
P., dan Regeinsten, J.M., (2004), “ Optimazation of Extraction Conditions for Pollock Skin Gelatin ”, Journal of Food Science, 69 (5).
Zhou, P., dan Regenstein, J.M., (2005), “ Effect of Alkaline and Acid Pretreatment on Alaska Pollock Skin Gelatin Extraction ”, Journal of Food Scince, 70 (6): C392 - C396.
