PEMBUATAN EKSTRAK GELATIN DARI TULANG IKAN TENGGIRI (Scomberomorus commerson) MELALUI PROSES HIDROLISIS DENGAN LARUTAN BASA PRODUCING GELATIN EXTRACT FROM BONE OF SPANISH MACKEREL FISH (Scomberomorus commerson) BY BASE HYDROLYSE Elok Mayangsari, Fatimah Nisma, Rizky Arcinthya R. Fakultas Farmasi dan Sains Universitas Muhammadiyah. Prof. Dr. HAMKA ABSTRAK Gelatin merupakan suatu jenis protein yang diekstraksi dari jaringan kolagen kulit, tulang atau ligamen (jaringan ikat) hewan. Penggunaan gelatin sangat luas dalam bidang industri pangan maupun non pangan. Gelatin umumnya didapat dari tulang atau kulit hewan mamalia, seperti sapi dan babi. Hal ini yang menjadikan gelatin dari tulang ikan tenggiri sebagai bahan alternatif untuk menghasilkan gelatin halal. Tulang ikan tenggiri merupakan hasil sampingan (by-product) dari industri rumahan seperti pembuat pempek. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk membuat ekstrak gelatin dari tulang ikan tenggiri dengan menggunakan larutan NaOH konsentrasi 1-5%. Parameter analisis yang diuji adalah analisis proksimat meliputi kadar air, kadar abu, kadar nitrogen total dan kadar protein. Penetapan kadar air dilakukan dengan menggunakan metode gravimetri, penetapan kadar abu menggunakan metode drying ash, serta penetapan kadar nitrogen total dan kadar protein dilakukan dengan menggunakan metode Kjeldahl. Hasil penelitian diperoleh untuk kadar air sebesar 7,95%, kadar abu 1,94%, kadar N total 4,33% dan kadar protein 27,09%. Dan rendemen terbanyak dari ekstrak gelatin diperoleh pada konsentrasi NaOH 5% yaitu 7,93%. Kata kunci: gelatin, tulang ikan tenggiri, NaOH ABSTRACT Gelatin is one kind of collagen protein, it could be extracted from the skin tissue, bones or ligaments (connective tissue) animals. Gelatin has been used in food and non food industries. Gelatin commonly is obtained from mammal skin or bones, such as cows and pigs. Due to gelatin extracted from bones or skin tissue, it has created a demand for Spanish mackerel fish (tenggiri) as an alternative source to produce halal gelatin. Spanish mackerel fish bone is byproduct from home industry like pempek and siomay. The purpose of these research are to make a halal gelatin extract from Spanish mackerel fish bone and hidrolyzed using NaOH 1-5% of parameters tested analyses are proximate analysis such as moisture content, ash content, Nitrogen content and protein content. Moisture content was determined by Gravimetric method. Ash content determined by Drying ash method. Nitrogen and protein content were determined by the Kjeldahl method. Result shown that moisture content was 7.95%, ash content was 1.94%, Nitrogen content was 4.33%, and protein content was 27.09%. And the highest yield of gelatin extract was obtained when concentration 5% (w/v) of NaOH (7.93%). Keywords: gelatin, Spanish mackerel fish bone, NaOH
1
PENDAHULUAN Gelatin merupakan suatu jenis protein yang diekstraksi dari jaringan kolagen kulit, tulang atau ligamen (jaringan ikat) hewan. Gelatin memiliki sifat yang khas, yaitu berubah secara reversible dari bentuk sol (koloid) ke bentuk gel, mengembang dalam air dingin, dapat membentuk film serta mempengaruhi viskositas suatu bahan (Parker 1982). Sifat khas lainnya dari gelatin yang paling disukai oleh hampir seluruh industri makanan maupun farmasi yaitu melting in the mouth (meleleh dalam mulut), karena titik leleh gelatin antara 27-34°C (Poppe, 1992). Selama ini di Indonesia gelatin belum diproduksi secara komersial, sedangkan untuk memenuhi kebutuhan gelatin biasanya impor dari mancanegara terutama negara-negara Eropa. Penggunaan gelatin untuk kebutuhan sehari-hari digunakan untuk industri pangan (permen, es krim, agar-agar/jelly), industri fotografi (sebagai pengikat bahan peka cahaya, pembuat film) dan industri farmasi (bahan kapsul, pengikat tablet) serta industri kosmetik (bahan sabun) (Poppe, 1992). Saat ini sumber utama gelatin yang banyak dimanfaatkan berasal dari kulit dan tulang sapi atau babi. Bahan-bahan ini menimbulkan masalah, khususnya untuk negara berpenduduk mayoritas muslim, seperti Indonesia, karena babi diharamkan untuk dikonsumsi, serta isu-isu lain dari hewan mamalia terutama sapi tentang maraknya berita penyakit sapi gila (mad cow disease) atau bovine spongioform encephalopathy (BSE). Karena kekhawatiran tersebut, maka perlu mencari bahan baku alternatif lain yang murah dan halal, yaitu ikan (Irawaty, 2005). Adanya diversifikasi terhadap bahan baku pembuatan gelatin merupakan alternatif bagi pemenuhan gelatin untuk industri pengguna, misalnya ikan, serta untuk meningkatkan nilai ekonomi dan pengembangan komoditi perikanan. Pada penelitian ini digunakan bahan baku pembuatan gelatin dari tulang ikan tenggiri. Pada proses pengolahan fillet ikan tenggiri umumnya dimanfaatkan untuk produksi pengalengan, pembekuan, diolah menjadi pempek, kerupuk dan siomay. Produk ikan tenggiri beku sebagian besar hanya memanfaatkan daging ikannya saja, sedangkan sisa-sisa pemanfaatan lain berupa kepala, sirip dan tulang belum dimanfaatkan secara optimal. Tulang ikan yang diambil dapat dijadikan sebagai sumber kolagen aman dan halal yang berasal dari limbah industri pengolahan ikan. Hal ini dikarenakan pada bagian tertentu dari ikan misalnya tulang dan kulit terdapat kolagen yang kalau diperlakukan asam atau alkali dengan metode ekstraksi menyebabkan kolagen tersebut dapat dikonversi menjadi gelatin. Ikan tenggiri merupakan jenis ikan bertulang keras mempunyai kandungan kolagen dari ikan bertulang keras berkisar antara 15-17% (Junianto, 2006). 2
Hasil gelatin yang diperoleh dilakukan uji analisis kualitatif dan kuantitatif berdasarkan Farmakope Indonesia edisi IV, uji kuantitatif berupa analisis proksimat diantaranya uji kadar air, kadar abu dan penetapan kadar nitrogen, dan uji kualitatif berupa organoleptis (bentuk, warna, dan bau). Analisis proksimat gelatin hasil ekstraksi dari tulang ikan sebagai langkah awal memulai produksi gelatin dari tulang ikan yang dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan kapsul atau pembuatan produk pangan maupun non pangan lain dengan sifat termomikanik yang sebanding dengan kapsul atau bahan non pangan yang terbuat dari gelatin sumber lainnya. Penelitian ini diharapkan diperoleh ekstrak gelatin dari tulang ikan tenggiri melalui metoda perendaman dengan larutan basa karena gelatin juga bersifat amfoter yang memiliki kemampuan untuk bereaksi dengan asam maupun basa, serta diperoleh kadar yang optimal sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan alternatif untuk produk pangan maupun produk non pangan.
METODOLOGI Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan pada penelitian ini terdiri dari alat-alat gelas, cawan porselen, penangas air (waterbath), vakum rotary evaporator, desikator, cawan petri, kertas whatman 41, oven, satu unit alat Kjeldahl. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari sampel tulang ikan tenggiri, natrium hidroksida P (1-5%), aquadest, ammonium sulfat, pH indikator universal, asam klorida 0,1N, selenium, natrium hidroksida 30%, asam borat P, indikator PP dan BCG-MM. Cara kerja: Degreasing Sampel atau tulang ikan tenggiri dibersihkan dari sisa-sisa daging dan lemak yang masih menempel pada jaringan tulang ikan (degreasing), yaitu dengan direndam dalam air mendidih selama 30 menit sambil diaduk-aduk. Selanjutnya tulang ditiriskan dan dipotong kecil-kecil untuk memperluas permukaan. Demineralisasi Bahan baku yang telah bersih itu kemudian direndam dengan larutan NaOH 1% dalam wadah (beaker glass) sampai terbentuk ossein, ossein adalah tulang yang lunak. Ossein direndam dengan ammonium sulfat lalu dicuci dengan air mengalir hingga pH-nya netral (5-7,5) lalu ditimbang.
3
Ekstraksi Ossein pada pH netral dimasukkan dalam wadah kaca tahan panas, kemudian diekstraksi di atas waterbath suhu 70°C selama ±5 jam sambil sesekali diaduk. Setelah itu disaring dengan kertas whatman. Hasil saringan dipekatkan dengan vakum rotary evaporator. Pengeringan Cairan pekat yang diperoleh tersebut dituang ke dalam cawan petri untuk dikeringkan dalam oven pada suhu 50°C selama 24 jam. Setelah kering kemudian dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif. Analisis kualitatif Analisis kualitatif adalah suatu proses untuk mengetahui komponen suatu sampel ditinjau dari segi jenisnya atau macamnya saja. Sampel yang digunakan adalah larutan ekstrak gelatin. Uji kualitatif ini tertera pada Farmakope Indonesia edisi IV, yaitu: Uji dengan Trinitrifenol Pada larutan ekstrak gelatin (1 dalam 100) tambahkan trinitrifenol LP yang sebelumnya telah dicampur dengan asam klorida 3 N yang lebih kurang seperempat volume maka akan terbentuk endapan kuning, hal ini menunjukkan positif gelatin. Uji dengan Kalium dikromat Pada larutan ekstrak gelatin (1 dalam 100) tambahkan larutan Kalium dikromat P (1 dalam 15) yang sebelumnya telah dicampur dengan asam klorida 3 N lebih kurang seperempat volume maka akan terbentuk endapan kuning menunjukkan positif gelatin. Analisis kuantitatif Analisis kuantitatif adalah proses untuk mengetahui komponen suatu sampel ditinjau dari segi jumlahnya. Uji kuantitatif ini diantaranya: Penetapan kadar air secara Gravimetri Sebanyak 0,5 gram sampel dimasukkan dalam cawan porselen kering (sebelumnya sudah ditimbang seksama) dan dikeringkan dalam oven pada suhu 105 °C selama 24 jam hingga diperoleh berat konstan. Cawan berisi sampel tersebut didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar air bahan dihitung menggunakan rumus: B1 – B2 Kadar air (%) =
X 100% ...................................... (1)
B
Keterangan: B = Berat sampel (g) B1 = Berat (sampel+cawan) sebelum dikeringkan (g) B2 = Berat (sampel+cawan) setelah dikeringkan (g) 4
Penetapan kadar abu (Drying ash ) Cawan pengabuan kering ditimbang dan sebanyak 2 gram sampel dimasukkan dalam cawan pengabuan dan dipijarkan di atas nyala api hingga tidak berasap. Sampel dimasukkan dalam tanur pengabuan dengan suhu 600 °C selama 6 jam. Cawan berisi sampel didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Kadar abu ditentukan dengan rumus (2)
Kadar abu (%) =
Berat abu (g)
X 100% ....................................... (2)
Berat sampel (g) Berat abu adalah berat sampel dan cawan setelah pengabuan (g) dikurangi berat cawan kosong (g). Penetapan kadar Nitrogen total dengan metode Kjeldahl a. Sebanyak 500 mg sampel ditimbang, dan dimasukkan ke dalam labu destruksi. Ke dalam labu ditambahkan 500 mg selenium dan 25 mL H2SO4 pekat secara homogen. Campuran tersebut dipanaskan pada suhu high (400°C) sampai larutan menjadi jernih dan berwarna hijau kekuningan, proses ini berlangsung di dalam ruang asam. b. Sampel yang telah terdestruksi didinginkan dalam desikator, setelah dingin masukkan ke dalam labu ukur larutan dipipet 100 mL, dan diencerkan dengan aquadest. Pipet 50 mL dan dimasukkan ke dalam labu Kjeldahl, tambahkan 15 mL NaOH 30%. Sebanyak 5 mL asam borat 3 % + BCG-MR (campuran bromcresol green dan methyl red) ditambahkan, larutan akan berwarna merah muda karena berada dalam kondisi asam. Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam borat 3 % dalam jumlah yang berlebihan. c. Proses titrasi dilakukan dengan memipet larutan destilat dan dititrasi dengan larutan HCl 0.1 N sampai terjadi perubahan warna merah muda seulas yang tidak hilang selama 30 detik dengan menggunakan indikator PP. Setelah diperoleh %N, selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor. Adapun rumus penentuan kadar % N dan % protein sebagai berikut: %N=
Fp x Vt HCl x 14.008 x N HCl berat sampel
X 100% ................................. (3)
% Protein = % N x 6.25 (FK) Keterangan:
Fp
= Faktor pengencer
Vt
= Vol. titran HCl
N HCl
= Normalitas HCl
14,007 = Berat atom Nitrogen *FK
= Faktor Konversi protein makanan 5
%N
= Kadar Nitrogen total
*Protein alamiah mengandung unsur N rata-rata 16% (dalam protein murni). FK = 100/16 = 6,25
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Uji Kualitatif (Identifikasi Gelatin)
Tabel I. Hasil Uji Kualitatif (Identifikasi) Gelatin Reagen
Hasil Uji
Kandungan Gelatin
1.
Kalium dikromat
Endapan kuning
+
2.
Trinitrifenol
Endapan kuning
+
No.
Uji kualitatif terhadap identifikasi gelatin mengacu pada Farmakope Indonesia edisi IV hal. 404 bahwa larutan gelatin bila ditambahkan kalium dikromat akan terbentuk endapan kuning, hal ini menunjukkan postif gelatin, dan larutan gelatin bila ditambahkan larutan trinitrifenol maka terbentuk endapan kuning, yang menunjukkan positif gelatin. Bila dalam suatu larutan protein ditambahkan garam kalium dikromat maka daya larut protein akan berkurang akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan. Peristiwa pemisahan protein ini disebut salting out. Garam-garam logam berat dan asam-asam mineral kuat seperti trinitrifenol LP juga dapat digunakan untuk mengendapkan protein (Lehninger, A. L, 1997). Analisis Hasil Uji Kuantitatif Ekstrak Gelatin
Tabel II. Data Hasil Uji Analisis Kualitatif Ekstrak Gelatin No.
Pengujian
Hasil (%)
1.
Kadar air
7,95
2.
Kadar abu
1,94
Kadar air dari tulang ikan tenggiri diperoleh 7,95%, hasil kadar air dan kadar abu dapat dilihat pada Tabel II. Kadar air tersebut lebih tinggi dibandingkan hasil penelitian Wiratmaja, H. (2006), yaitu sebesar 6,54%. Hal tersebut dapat disebabkan oleh proses pemekatan dan pengeringan yang kurang sempurna. Tinggi rendahnya kadar air suatu bahan ditentukan oleh sifat dan kemampuan bahan dalam menarik air, serta proses pengeringan yang dilakukan 6
terhadap bahan tersebut (Hasan, 2007). Namun kadar air yang diperoleh ini telah memenuhi syarat SNI (06-3735-1995) yaitu maksimal 16% untuk ikan tenggiri dan tuna. Kadar abu pada ekstrak gelatin tulang ikan tenggiri telah memenuhi syarat SNI (063735-1995) yaitu 1,93%, kadar abu maksimum menurut SNI (06-3735-1995) yaitu 3,25%. Penentuan kadar abu dimaksudkan untuk mengetahui kandungan komponen yang tidak mudah menguap (komponen anorganik atau garam mineral) yang tetap tinggal pada pembakaran dan pemijaran senyawa organik. Abu merupakan residu anorganik yang mengandung komponen seperti kalium, natrium, besi, mangan, magnesium, dan lain-lain (Nurilmala, 2006). Semakin rendah kadar abu suatu bahan, maka semakin tinggi kemurniannya. Tinggi rendahnya kadar abu suatu bahan antara lain disebabkan oleh kandungan mineral yang berbeda pada sumber bahan baku dan juga dapat dipengaruhi oleh proses demineralisasi pada saat pembuatan (Nurilmala, 2006).
Rendemen Ekstrak Gelatin Tulang Ikan Tenggiri
Nilai Rendemen (%)
10 8 6 4 2 0 0
1
2
3
4
5
6
Konsentrasi NaOH (%)
Gambar 1. Histogram Nilai Rendemen Ekstrak Gelatin Tulang Ikan Tenggiri
Kulit ataupun tulang hewan terdiri atas serat kolagen. Ikatan kolagen akan terputus jika terkena asam kuat atau basa kuat, sehingga membentuk uraian yang dapat larut dalam air panas. Hidrolisis kolagen dilakukan dengan cara ekstraksi dengan air panas dikombinasi dengan perlakuan asam atau alkali dan gelatin tidak terdapat secara alami (Tourtellote, 1980). Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh nilai rendemen ekstrak gelatin yang berkisar antara 3,44-7,93%. Hasil rendemen gelatin dalam bentuk histogram dapat dilihat pada gambar 1, yang menyatakasn bahwa konsentrasi larutan NaOH yang semakin tinggi memberikan efek hidrolisis yang semakin efektif, yaitu ossein yang terbentuk lebih optimal, dan berpotensi mengalami proses lebih lanjut membentuk gelatin. Hal ini dapat mengakibatkan rendemen 7
ekstrak gelatin meningkat pada perendaman dengan konsentrasi NaOH tertinggi. Tingginya rendemen yang dihasilkan diduga juga akibat adanya ion OH- yang menghidrolisis kolagen dari rantai triple helix menjadi rantai tunggal sehingga menghasilkan gelatin tinggi (Nurilmala, 2006). Proses ekstraksi dilakukan pada suhu 50-70°C. Suhu optimum untuk ekstraksi di atas waterbath adalah 50, 60, 70°C, karena suhu terlalu rendah menghasilkan rendemen rendah dan suhu yang terlalu tinggi menghasilkan kualitas gelatin juga rendah. Pemanasan kolagen secara bertahap akan menyebabkan struktur rusak dan rantai-rantai akan terpisah. Rendemen adalah rasio antara berat bagian yang dapat dimanfaatkan terhadap berat utuh. Rendemen umumnya digunakan untuk memperkirakan jumlah bagian yang bisa dimanfaatkan sebagai bahan pangan. Penetapan Kadar N Total dan Kadar Protein
Tabel III. Data hasil penetapan kadar N total dan protein ekstrak gelatin No. 1. 2. 3. 4. 5.
Konsentrasi NaOH (%) 1 2 3 4 5
Kadar N Total (%) 4,27 4,28 4,27 4,33 4,33
Kadar Protein (%) 26,74 26,75 26,73 27,108 27,097
Kadar protein yang dianalisa dengan metoda Kjeldahl dapat digunakan untuk menentukan jumlah nitrogen yang dikandung oleh suatu bahan. Gelatin diperoleh dari hidrolisis atau penguraian kolagen dengan panas. Kadar protein yang diperoleh dari tulang ikan tenggiri ini lebih besar jika dibandingkan dengan penelitian Amiruldin (2007) dengan bahan baku tulang ikan tuna yang merupakan kerabat ikan tenggiri karena memiliki suku yang sama yaitu Scombridae yaitu 23,64%. Hal ini terjadi karena jumlah kolagen dalam tulang ikan bervariasi antar dan di dalam spesies, kolagen dalam tulang ikan bertulang keras sekitar 15-17%, sedangkan ikan bertulang rawan adalah lebih dari 20% dari total protein (Irawaty, 2005). Tingginya kadar protein yang diperoleh disebabkan pemanasan yang dilakukan secara berlebihan atau waktu yang lama, sehingga dapat mengakibatkan jumlah protein bertambah hal tersebut karena protein terdisosiasi dan ketika terikat kembali terbentuk senyawa baru dalam protein. Protein merupakan senyawa yang reaktif terhadap panas, dimana sisi aktif beberapa asam amino dapat bereaksi dengan komponen lain, misalnya karbohidrat membentuk 8
glikoprotein (Lehninger, 1997). Hasil penetapan kadar N total dan kadar protein dapat dilihat pada tabel III.
KESIMPULAN Dari hasil penelitian yang diperoleh maka dapat disimpulkan bahwa terdapat pengaruh kadar gelatin yang dihasasilkan akibat penamambahan larutan NaOH yang digunakan sebagai penghidrolisa, rendemen gelatin tertinggi dihasilkan dari hidolisis NaOH dengan konsentrasi 5% selama 2 hari pada suhu 70°C, sedangkan rendemen terendah dihasilkan oleh larutan NaOH dengan konsentrasi 1% selama 25 hari suhu 70°C. Hasil analisis proksimat dari ekstrak gelatin tulang ikan tenggiri dengan perlakuan basa NaOH diperoleh kadar air sebesar 7,95%, kadar abu 1,94% dan kadar nitrogen total pada konsentrasi larutan NaOH 5% sebesar 4,33% dan persen kadar protein sebesar 27,097%.
DAFTAR PUSTAKA Hasan. 2007. Studi Ekstraksi pada Proses Pembuatan Gelatin Tipe B dari Kulit Sapi. IPB, Bogor. Irawaty, Ida. 2005. Pengaruh Penambahan Konsentrasi Asam Asetat pada Pembuatan Gelatin dari Ikan Gurami (Osphronemus gouramy lac), Jakarta. Junianto,. 2006. Produksi Gelatin dari Tulang Ikan dan Pemanfaatannya Sebagai Bahan Dasar Pembuatan Cangkang Kapsul. Laporan Penelitian. Unpad, Bandung. Lehninger, A.L. 1997. Dasar-dasar Biokimia. Jilid I. Penerjemah: Thenawijaya M. Penerbit: Erlangga, Jakarta. Halaman: 107-108, 181-182. Nurilmala, M.,. 2006. Perbaikan Nilai Tambah Limbah Tulang Ikan Tuna (Thunnus sp) Menjadi Gelatin serta Analisis Fisika-Kimia. Laporan Penelitian. IPB, Bogor. Parker, A. L. 1982. Principles of Biochemistry. Worth Publishers, Inc., Sparkas, Maryland. Poppe, J. 1992. Gelatin di dalam A. Imeson (ed). Thickening and Gelling Agent for Food. Academic Press, New York. Tourtellote, P. 1980. Dalam: Mc. Graw Hill. Encyclopedia of Science and Technology. Mc. Graw Hill Book Co., New York. Wiratmaja, Heidi. 2006. Perbaikan Nilai Tambah Limbah Tulang Ikan Tuna (Thunnus sp) menjadi Gelatin serta Analisis Fisika-Kimia. IPB. Bogor.
9
