Pengaruh Berbagai Konsentrasi...Santi Noviana

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana

PENGARUH BERBAGAI ASAM FOSFAT PADA TULANG AYAM BROILER TERHADAP RENDEMEN, KEKUATAN GEL DAN VISKOSITAS GELATIN THE EFFECT OF VARIOUS PHOSPHORIC ACID CONSENTRATION TO BROILER BONE ON YIELD, GEL STRENGTH AND VISCOSITY GELATIN Santi Noviana*, Kusmayadi Suradi**, dan Eka Wulandari** Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Jalan Raya Bandung Sumedang KM 21 Sumedang 45363 *Alumni Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran Tahun 2015 **Staf Pengajar Fakultas Peternakan Universitas Padjadjaran email: [email protected]

ABSTRAK Tulang ayam broiler memiliki nilai ekonomis yang rendah sedangkan produksinya terus meningkat seiring dengan peningkatan akan produk olahan ayam, sehingga dikhawatirkan menjadi limbah yang mencemari lingkungan. Hal ini merupakan peluang untuk pengembangan olahan tulang ayam menjadi produk dengan nilai ekonomis yang lebih tinggi, salah satunya melalui pembuatan gelatin. Gelatin merupakan produk hasil hidrolisis parsial kolagen yang berasal dari tulang, kulit, dan jaringan ikat hewan sehingga bahan baku utama dari gelatin adalah kolagen. Penelitian bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi asam fosfat pada gelatin tulang ayam broiler terhadap rendemen, kekuatan gel dan viskositas. Penelitian menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga perlakuan konsentrasi asam fosfat (3%, 5%, dan 7%) dengan masing-masing perlakuan mendapat 6 pengulangan. Variabel yang diukur adalah rendemen, kekuatan gel dan viskositas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan konsentrasi asam fosfat yang berbeda berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap rendemen, kekuatan gel dan viskositas gelatin. Rendemen, kekuatan gel dan viskositas gelatin terbaik pada perlakuan penggunaan konsentrasi asam fosfat 5% (rendemen 5,06%), kekuatan gel 91,84 g bloom, dan viskositas 7,00 cP). Kata kunci: gelatin, kolagen, denaturasi protein, tulang ayam, asam fosfat.

ABSTRACT Broiler chicken bones have a low economic value while production continues to increase along with the increase will be processed chicken products, so it is feared to be waste that pollutes the environment. This is an opportunity for the development of a chicken bone processed into products with a higher economic value, one through the manufacture of gelatin. Gelatin is a product of the partial hydrolysis of collagen derived from bone, skin, and connective tissue of animals so that the main raw material of gelatin is collagen. This studied aims to determine the effect of phosphoric acid concentration in broiler chicken bone gelatin on yield, gel strength and viscosity. This studied uses a completely randomized design (CRD) with three treatments of phosphoric acid concentrations (3%, 5%, and 7%) with six 1

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana replications of each. The measured are yield, gel strength and viscosity. The result of this studied indicates that the use of different phosphoric acid concentrations significantly affect (P<0,05) yield, gel strength, and viscosity of gelatin. The phosphoric acid concentration that provides the best yield, gel strength and viscosity is 5% (yield 5,06%, gel strength 91,84 g bloom and viscosity 7,00 cP). Keyword: gelatin, collagen, protein denaturation, broiler bones, phosphoric acid.

Pendahuluan Tulang ayam broiler memiliki nilai ekonomis yang rendah sedangkan produksinya terus menerus meningkat seiring dengan peningkatan akan produk olahan ayam, sehingga dikhawatirkan menjadi limbah yang mencemari lingkungan. Hal ini merupakan peluang untuk pengembangan olahan tulang ayam menjadi produk dengan nilai ekonomis yang lebih tinggi, salah satunya melalui pembuatan gelatin. Banyaknya kebutuhan gelatin di Indonesia menuntut ketersediaan gelatin dalam jumlah besar, namun untuk memenuhi kebutuhan gelatin hingga saat ini Indonesia masih harus mengimpor dari sejumlah negara. Bahan baku pembuatan gelatin berasal dari kulit babi (42,4%), kulit sapi (29,3%), tulang sapi atau babi (27,6%), dan bahan lainnya dari kulit ikan dan kulit domba (0,7%) (Gelatin World Market, 2003). Data tersebut menunjukkan bahwa sebagian besar produksi gelatin berasal dari babi, yang dilarang dikonsumsi oleh umat Islam, sehingga pengolahan gelatin dari limbah tulang ayam dapat menjadi salah satu alternatif dalam memenuhi kebutuhan produk halal dan sehat di Indonesia. Gelatin merupakan produk hasil hidrolisis parsial kolagen yang berasal dari tulang, kulit, dan jaringan ikat hewan sehingga bahan baku utama dari gelatin adalah kolagen. Pada prinsipnya proses produksi gelatin dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu proses asam dan proses basa. Perbedaan keduanya terletak pada saat proses perendamannya. Proses asam lebih menguntungkan dibandingkan proses basa bila dilihat dari waktu perendamannya yang lebih singkat dan biaya yang lebih murah. Larutan asam yang digunakan pada perlakuan perendaman biasanya dengan larutan asam anorganik seperti asam klorida, asam sulfat, asam sulfit maupun asam fosfat (H3PO4). Penggunaan asam fosfat (H3PO4) sebagai perendaman gelatin baku yang lebih murah dan ramah lingkungan dibandingkan dengan HCl karena senyawa fosfat dapat dilarutkan oleh bakteri pelarut fosfat, yaitu kelompok bakteri tanah yang memiliki kemampuan melarutkan fosfor yang terfiksasi dalam tanah dan mengubahnya menjadi bentuk yang tersedia sehingga dapat diserap tanaman, namun belum diketahui pada penggunaan konsentrasi asam fosfat berapa persen yang dapat menghasilkan rendemen dan sifat fisik gelatin dari bahan baku tulang ayam broiler yang baik. Oleh karena itu, penulis tertarik melakukan penelitian 2

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana mengenai “Pengaruh Berbagai Konsentrasi Asam Fosfat pada Tulang Ayam Broiler terhadap Rendemen, Kekuatan Gel dan Viskositas Gelatin.” Bahan dan Metode 1. Bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu, Tulang dada ayam broiler by product filleting, Asam fosfat PA cair, Asam klorida PA cair, NaOH, dan Akuades. 2. Alat yang digunakan pada penelitian yaitu, Timbangan, Alat penggiling, Gelas kimia, Gelas ukur, Waterbath, pH meter, Thermometer, Batang pengaduk kaca, Rotary evaporator, Oven, Loyang kaca, Kain Kasa, Kertas Saring, Corong, Pipet, Sendok, Masker, Plastik zipper, Viskometer Rion Viscotester VT-04F untuk menguji viskositas gelatin, dan Texture analyzer TA-TX Plus untuk menguji kekuatan gel gelatin. 3. Penelitian ini dilaksanakan melalui beberapa tahapan, yaitu : (1) Perlakuan Awal Bahan baku dibersihkan dari sisa-sisa daging yang menempel, kemudian dilakukan penghilangan lemak (degreasing) dengan cara direbus selama 1 jam pada suhu 85900C. Air perebusan diganti dengan yang bersih dan dilakukan perebusan kembali selama 20 menit pada suhu yang sama dan dilakukan pengecilan ukuran 2-4 cm setelah itu bahan baku dibilas sampai bersih. (2) Demineralisasi (Perlakuan Asam) Tulang direndam dalam larutan HCl 2% selama 2 jam. Tulang yang telah direndam dalam larutan asam ini disebut ossein dan dipisahkan dengan cara penyaringan dengan kain saring. (3) Proses Netralisasi Tulang yang telah mengalami proses asam dinetralkan dengan larutan basa NaOH (0,1%), untuk menghilangkan kelebihan asam yang melekat pada tulang. (4) Proses Ekstraksi dengan Asam a) Ossein yang dihasilkan dari perlakuan asam, direndam dalam H3PO4 3, 5, 7 persen selama 24 jam. b) Selama perendaman dilakukan pengadukan. c) Selanjutnya dibilas menggunakan larutan NaOH kembali hingga pH mencapai 4 dan terakhir dicuci dengan air. d) Setelah itu, ossein siap diekstraksi yaitu dengan menempatkan ossein dalam gelas piala atau erlenmeyer dan ditambahkan aquades sebanyak 900 ml (1:3). e) Kemudian dipanaskan pada suhu 550C selama 4 jam dengan menggunakan waterbath. Pada pemanasan ini akan terbentuk larutan gelatin dan sisa ossein, 3

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana

f)

keduanya dipisahkan dengan penyaringan menggunakan kain saring selanjutnya disaring kembali menggunakan kertas saring. Sisa ossein dipanaskan lagi pada suhu 65 0C selama 4 jam, maka akan terbentuk

larutan gelatin dan sisa ossein. g) Keduanya dipisahkan dengan penyaringan, sisa ossein dipanaskan kembali (terakhir) pada suhu 750C selama 4 jam, akan diperoleh lagi larutan gelatin. Pemanasan dilakukan dalam waterbath. Gelatin yang diperoleh dilakukan penyaringan kembali dengan tujuan untuk menghilangkan zat-zat lain yang tidak larut yang dapat mempengaruhi kemurnian gelatin. Peubah yang diamati 1. Rendemen Rendemen adalah persentase gelatin yang diperoleh dari konversi gelatin. Rendemen merupakan jumlah gelatin yang dihasilkan dari proses hidrolisis kolagen (Muyonga, 2004). 2. Viskositas Viskositas adalah daya aliran molekul dalam sistem larutan, sistem koloid dalam larutan dapat meningkat dengan cara mengental cairan sehingga terjadi absorpsi dan pengembangan koloid.Viskositas gelatin yang dihasilkan diharapkan sesuai standar yaitu 1,5-7 cP (British Standard 757, 1975). 3. Kekuatan Gel Kekuatan gel (sering dinyatakan sebagai Bloom) adalah massa dalam gram yang diperlukan untuk menekan plunger standar (AOAC, 1995) dari 4 mm diameter menjadi gel pada konsentrasi gelatin dari 6,67% larutan setelah 17 jam pada 10°C (Rousselot, 2007). Kekuatan gel gelatin yang dihasilkan diharapkan sesuai standar yaitu 50-300 Bloom (British Standard 757, 1975). Teknik Pengolahan dan Analisis Data Penelitian dilakukan secara eksperimen menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 3 perlakuan (P1 Penggunaan konsentrasi asam fosfat 3%, P2 Penggunaan konsentrasi asam fosfat 5%, dan P3 Penggunaan konsentrasi asam fosfat 7%) masing-masing perlakuan diulang 6 kali sehingga didapat 18 unit percobaan. Data hasil penelitian (rendemen, viskositas dan kekuatan gel) dianalisis dengan menggunakan sidik ragam.

Kemudian dilakukan uji lanjut dengan uji Tukey untuk

mengetahui perbedaan antar perlakuan. 4

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana Hasil dan Pembahasan Pengaruh Perlakuan Konsentrasi Asam Fosfat pada Perendaman Tulang Ayam Broiler terhadap Rendemen, kekuatan gel dan viskositas Gelatin Tabel 1. Hasil Penelitian Terhadap Rendemen, Kekuatan Gel Dan Viskositas Gelatin Perlakuan Peubah P1

P2

P3

Rendemen (%)

3,61c

5,06b

5,89a

Kekuatan Gel (g Bloom) Viskositas (cP)

145,06a

91,84b

74,58c

9,48a

7,00b

6,05c

Keterangan : Superskrip yang berbeda pada baris yang sama menunjukan nilai yang berbeda nyata (P<0,05) P1 = Penggunaan Konsentrasi Asam Fosfat 3% P2 = Penggunaan Konsentrasi Asam Fosfat 5% P3 = Penggunaan Konsentrasi Asam Fosfat 7%

Data Tabel 1, menunjukkan bahwa perlakuan konsentrasi asam fosfat 7% menghasilkan rendemen gelatin tertinggi sebesar 5,89% nyata lebih tinggi (P<0,05) dengan perlakuan asam fosfat 5% (5,06%) dan 3% (3,61%). Demikian pula perlakuan asam fosfat 5% menghasilkan rata-rata rendemen 5,06% nyata lebih tinggi (P<0,05) dibandingkan dengan rata-rata rendemen gelatin pada perlakuan asam fosfat 3%, yaitu 3,61%. Tingginya rendemen pada perlakuan P3 disebabkan karena konsentrasi asam fosfat yang ditambahkan paling tinggi, yaitu 7% sehingga pH larutan rendah, yaitu 2,63 dibandingkan dengan pH larutan konsentrasi asam fosfat 5%, yaitu 3,08 dan konsentrasi asam fosfat 3%, yaitu 3,45. Sesuai dengan pernyataan Zhou dan Joe (2005) bahwa peningkatan konsentrasi asam dapat meningkatkan rendemen. Karena semakin tinggi konsentrasi asam dan lama perendaman akan menyebabkan semakin banyaknya pemecahan ikatan hidrogen dan ikatan hidrofobik yang merupakan ikatan penstabil pada triple heliks menjadi gelatin (John dan Courts, 1977). Kenaikan rendemen gelatin pada proses asam terjadi karena proses pembukaan struktur kolagen menjadi semakin mengembang dan terbuka, seiring dengan kenaikan konsentrasi H3PO4 yang digunakan. Tingkat pembukaan struktur kolagen yang semakin tinggi menyebabkan jumlah kolagen yang terekstrak semakin banyak (Yuniarifin, dkk., 2006). Konsentrasi asam fosfat 3%, menunjukan rata-rata kekuatan gel tertinggi gelatin sebesar 145,06 g Bloom, nyata lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan 5% maupun 7% yang menghasilkan rata-rata kekuatan gel sebesar 91,84 g Bloom dan 74,58 g Bloom, 5

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana demikian pula perlakuan 5% nyata lebih tinggi dibandingkan perlakuan 7%. Hal ini menunjukan bahwa semakin tinggi konsentrasi H3PO4 akan semakin menurun nilai kekuatan gel gelatin. Hal ini disebabkan dengan semakin tinggi konsentrasi H3PO4 semakin banyak PO43- (garam fosfat) yang terikat pada molekul kolagen selama proses asam dan ikut terekstrak bersama kolagen saat proses ekstraksi (Yuniarfin, dkk., 2006), sehingga dapat meningkatkan kadar abu pada gelatin yang dihasilkan dan menyebabkan nilai kekuatan gel menurun. Terjadinya penurunan nilai kekuatan gel juga dapat disebabkan terjadinya proses pemutusan rantai polimer asam amino secara berlebihan dengan meningkatnya konsentrasi asam kuat, sehingga ikatan antar molekul-molekul polimer penyusun protein yang terkonversi menjadi kolagen terpecah menjadi rantai monomer yang sangat pendek hingga akhirnya mengalami kerusakan dan menyebabkan proses pembentukan gel menjadi terbatas (Arnesen dan Gildberg, 2002). Kekuatan gel sangat tergantung pada ikatan hidrogen antara molekul air dengan kelompok hidroksil bebas dari kelompok asam amino, ukuran rantai protein, konsentrasi serta distribusi berat molekul (Bhat dan Karim, 2008). Penggunaan Konsentrasi bahan yang tinggi dalam proses produksi kolagen dapat menyebabkan nilai kekuatan gel meningkat maupun menurun (Ockerman dan Hansen, 2000) sedangkan kualitas kolagen yang dihasilkan dari suatu proses produksi sangat tergantung pada proses ekstraksi yang dilakukan pada molekul protein (Kasankala, dkk., 2007). Perbedaan kekuatan gel ini juga disebabkan oleh perbedaan jumlah kolagen yang berhasil diekstraksi. Semakin optimum pH ekstraksi, maka jumlah kolagen yang diekstraksi semakin banyak yang diikuti dengan semakin rapatnya susunan molekul asam amino yang terbentuk, maka struktur heliks gelatin semakin stabil dan daya serap air semakin kuat. Nilai kekuatan gel berbanding lurus dengan nilai viskositas dan berbanding terbalik dengan kadar air. Semakin tinggi nilai kekuatan gel semakin tinggi pula kualitas gelatin tersebut. Viskositas tertinggi pada perlakuan konsentrasi asam fosfat 3% ,yaitu 9,48 cP nyata lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi asam fosfat 5% (7,00 cP) dan perlakuan konsentrasi asam fosfat 7% (6,05 cP). Demikian pula perlakuan konsentrasi asam fosfat 5% (P2) dengan viskositas sebesar 7,00 cP nyata lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan konsentrasi asam fosfat 7% (P3) yang menghasilkan viskositas sebesar 6,05 cP. Penggunaan asam H3PO4 pada proses asam memberikan pengaruh terhadap perubahan struktur kolagen menjadi menyebar atau membengkak, sehingga viskositas yang dihasilkan mengalami perubahan. Semakin tinggi konsentrasi H3PO4 yang digunakan, maka rantai asam amino strukturnya semakin terbuka menyebabkan rantai tersebut semakin pendek dan terjadi penurunan viskositas.

Penggunaan H3PO4 menyebabkan struktur tripel heliks kolagen 6

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana berubah menjadi struktur rantai tunggal. Berubahnya struktur rantai kolagen menyebabkan penurunan berat molekul gelatin (Yuniarifin, dkk., 2006). Besarnya viskositas berbanding lurus dengan berat molekul. Semakin besar berat molekul semakin tinggi viskositas (Soekardi dan Hutauruk, 2004). Oleh karena itu, Viskositas berhubungan dengan berat molekul rata-rata gelatin (mendekati linear). Sedangkan berat molekul rata-rata gelatin berhubungan langsung dengan panjang asam aminonya. Viskositas akan naik jika ikatan rangkap semakin banyak (Rao, 2003). Semakin tinggi konsentrasi gelatin maka viskositasnya akan semakin tinggi dan semakin panjang rantai asam amino gelatin maka nilai viskositas semakin besar (Stainsby, 1977). Peningkatan nilai viskositas pada dasarnya dipengaruhi oleh struktur molekul asam amino yang menyusun protein. Susunan asam amino yang semakin panjang akan meningkatkan nilai viskositas kolagen (Leiner, 2006). Simpulan 1. Penggunaan berbagai konsentrasi asam fosfat pada pembuatan gelatin tulang ayam 2.

broiler bagian dada berpengaruh terhadap rendemen, kekuatan gel dan viskositas gelatin. Rendemen, kekuatan gel dan viskositas gelatin terbaik pada perlakuan penggunaan konsentrasi asam fosfat 5% (rendemen 5,06%, kekuatan gel 91,84 g Bloom, dan viskositas 7,00 cP).

Ucapan Terimakasih Penulis berterimakasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam berlangsungnya penelitian ini sehingga selesai sesuai dengan yang diharapkan yaitu Fakultas Peternakan Unpad, Laboratorium Teknologi Pengolahan Produk Peternakan, dan Prof. Dr. Ir. Kusmayadi Suradi, M.S., dan Eka Wulandari S.Si., M.Si. sebagai pembimbing dalam penelitian ini. Daftar Pustaka Arnesen, J. A. and A. Gildberg. 2002. Preparation and characterization of gelatin from the skin of harp seal (Phoca groendlandica). Bioresource Tech. 82; 191-194. Association of Official Analytical Chemist (AOAC). 1995. Official Methods of Analysis Chemist. Vol 1A. Association of Official Analytical Chemist, Inc., Washington. Bath, R. and A. A. Karim. 2009. Review Fish Gelatin : Properties, Challenges and Prospects As An Alternative To Mammalian gelatins. Trends in Food Science and Technologi. 19 ; 644-656. 7

Pengaruh Berbagai Konsentrasi ……………..………………………….……...Santi Noviana British Standard 757. 1975. Methods for Sampling and Testing Gelatine. British Standards Institution, London, United Kingdom Glicksman, M. 1969. Gum Technology in The Food Industry. Academic Press, New York. 359- 397. Johns, P. dan A. Courts. 1977. Relationship Between Collagen and Gelatin. In: Ward, A. G dan A. Courts. 1977. The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, New York. 499-507. Kasankala, L.M., Xue, Y., Weilong, Y., Hong, SD., dan He, Q. 2007. Optimization of gelatin extraction from grass carp (Catenopharyngodon idella) fish skin by response surface methodology. Bioresource Technology. 98 (17). 3338-3343. Leiner, P.B. 2006. The Physical and Chemical Properties of Gelatin. Available at :http://www.pbgelatins.com/aboutgelatin/physicalandchemicalproperties/viscosity. (diakses 17 Februari 2014, pukul 05.10 WIB). Muyonga, J.H., C.G.B. Cole, K.G. Duodu. 2004. Fourier Transform Infrafred (FTIR) Spectroscopic Study of Acid Soluble Collagen and Gelatin from Skins and Bones of Young and Adult Nile Perch (Lates niloticus), Food Chemistry. 86 : 325-332. Ockerman, H. W and C. L. Hansen. 2000. Animal by product processing and utilization. CRC Press, USA. Rao, R.R and K.R. Fasad. 2003. Effect of Velocity-Slip and Viscosity Variation on Journal Bearings. Vol 46. India. Hal 143-152. Rousselot. 2007. Analytical Method For Testing Gel Strength. Gelatine Manufacturer.http://www.rousselot.com/en/informationdownloads/downloads/method s/asset/analytical-methodfortestinggelstrengthdoc/download. (diakses 14 Juli 2014, pukul 23.10 WIB). Soekardi, Istiantoro dan J. A. Hutauruk. Transisi Menuju Fakoemulsifikasi; Langkah-langkah Menguasai Teknik dan Menghindari Komplikasi. Edisi 1. Granit, Jakarta. Hal. 40. Stainsby, G. 1977. The Gelatin and The Sol-Gel Tranformation. Dalam : Ward, A.G dan A.G Courts. The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, New York. Yuniarifin, H., V. P. Bintoro dan A. Suwarastuti. 2006. Pengaruh Berbagai Konsentrasi Asam Fosfat Pada Proses Perendaman Tulang Sapi Terhadap Rendemen, Kadar Abu dan Viskositas Gelatin. Jurnal Indon. Trop. Anim. Agric. Fakultas Peternakan. Universitas Diponegoro, Semarang. Zhou, P and J.M. Regenstein. 2005. Effect of Alkaline and Acid Pretreatment on Alaska Pollock Skin Gelatin Extraction. Journal of Food Science. 70 (6). C392-C396.

8