PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411 - 4216
PENGARUH VARIASI JENIS TULANG DAN TEMPERATUR PADA EKSTRAKSI KOLAGEN DARI TULANG Susiana Prasetyo S. dan Ifan Patra Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Industri, Universitas Katolik Parahyangan Ciumbuleuit 94, Bandung 40141 Telp/Fax. (022)2043701 e-mail :
[email protected]
Abstrak Tulang ternak merupakan salah satu dari bagian ternak yang memiliki banyak manfaat. Namun pemanfaatan tulang kurang optimal, umumnya tulang masih digunakan secara langsung dan tradisonal. Oleh karena itu diperlukan suatu alternatif lain untuk meningkatkan nilai ekonomis dan dayaguna tulang. Penelitian ini menitikberatkan tentang ekstraksi kolagen dari tulang. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat suatu kajian awal tentang ekstraksi kolagen dari tulang secara batch, khususnya melihat pengaruh variabel jenis tulang dan temperatur terhadap kolagen yang dihasilkan. Manfaat penelitian ini untuk meningkatkan nilai ekonomis dan produktivitas kolagen untuk industri di Indonesia. Metode ekstraksi yang dilakukan adalah ekstraksi padat cair secara batch untuk skala laboratorium dengan menggunakan reaktor berpengaduk yang dilengkapi waterbath selama ± 5 jam. Variabel yang divariasikan adalah jenis tulang dan temperatur ekatraksi. Jenis tulang yang digunakan adalah tulang ayam, tulang babi dan tulang sapi, sedangkan untuk variasi temperatur adalah T ruang, 400C, 500C dan 600C. Setelah proses ekstraksi, dilakukan filtrasi untuk memisahkan ekstrak dan rafinatnya, kemudian ekstrak yang didapat dievaporasi kemudian dikeringkan pada suhu rendah. Produk yang dihasilkan kemudian dianalisis, adapun analisis yang dilakukan antara lain analisis kadar protein, densitas, pH, viskositas, berat molekul (BM). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kolagen terbanyak didapatkan pada tulang sapi dengan temperatur 600C dengan kondisi laju pengadukan 700 rpm, rasio umpan : pelarut = 1 : 4. Rendemen kolagen yang dihasilkan 11,85 %. Hasil analisis yang diperoleh adalah kadar protein terbesar diperoleh pada jenis tulang babi pada temperatur 60°C sebesar98,42% Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa kondisi terbaik diberikan pada jenis tulang sapi pada temperatur 60°C, 700 rpm dan rasio umpan : pelarut = 1 : 4 terhadap karakteristik dan rendemen kolagen yang dihasilkan. Adapun waktu optimum tiap jenis tulang, tulang ayam, tulang babi dan tulang sapi berturut-turut adalah 14,52 jam; 14,4 jam; dan 17,8 jam. Kata kunci : ekstraksi, tulang, kolagen, batch.
PENDAHULUAN Salah satu kebutuhan gizi masyarakat Indonesia adalah daging dari ternak potong. Indonesia merupakan negara terbanyak penduduknya, dengan demikian konsumsi daging ternak juga dapat dikatakan berbanding lurus terhadap jumlah penduduk. Hal ini juga didukung oleh populasi ternak yang meningkat tiap tahun. Konsumsi daging ternak tidak lepas dari masalah tulang yang dihasilkan, yang pada umumnya masih digunakan secara langsung dan tradisional (penyedap masakan sup). Hal ini tentunya menimbulkan masalah lingkungan akibat sisa tulang yang telah digunakan tadi tidak memiliki nilai ekonomis lagi dan akan menjadi limbah sifatnya sementara. Namun perlu ditinjau lagi alternatif baru yang dapat mengoptimalkan manfaat JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
I-13-1
tulang tersebut. Tulang memiliki banyak kegunaan antara lain kandungan fosfat digunakan untuk membuat pupuk buatan, kalsium untuk komponen porselen, lemaknya untuk membuat lilin dan sabun, yang terutama adalah kandungan kolagen yang merupakan protein tulang yang banyak terdapat dalam tulang dan memiliki nilai jual tinggi. Kolagen digunakan untuk pembuatan kosmetik, bahan dasar pembuatan gelatin dan perekat. Tujuan penelitian ini adalah untuk membuat suatu kajian awal tentang ekstraksi kolagen dari tulang secara batch, khususnya melihat pengaruh variabel jenis tulang dan temperatur terhadap kolagen yang dihasilkan. Manfaat penelitian ini adalah memberikan masukan tentang kondisi optimum ekstraksi serta pengaruh variabel jenis tulang dan temperatur terhadap ekstraksi kolagen dari tulang, sehingga hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan nilai ekonomis dan produktivitas kolagen untuk industri di Indonesia. BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan pada penelitian ini terdiri atas bahan utama yaitu tulang dan HCl dan bahan penunjang yang akan digunakan dalam analisis produk. Metode penelitian terdiri atas perlakuan awal bahan, penelitian pendahuluan, penelitian uama dan analisis produk. Penelitian padahuluan bertujuan untuk menentukan waktu optimum ekstraksi kolagen tulang dan penelitian utama bertujuan untuk mempelajari pengaruh variasi jenis tulang dan variasi temperatur terhadap karakteristik kolagen yang diperoleh. Variasi jenis tulang yang digunakan adalah tulang ayam, tulang babi dan tulang sapi dan variasi temperatur yang digunakan adalah T ruang, 40°C, 50°C dan 60°C. Rancangan model yang digunakan adalah rancangan faktorial dua faktor dengan replikasi 2 kali yang disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Rancangan faktorial dua faktor Jenis
Temperatur (B)
Tulang (A)
B1
B2
B3
B4
Rata-rata
A1
A1B1
A1B2
A1B3
A1B4
Y1
A2
A2B1
A2B2
A2B3
A2B4
Y2
A3
A3B1
A3B2
A3B3
A3B4
Y3
Rata-rata
Y1
Y2
Y3
Y4
RT
HASIL DAN PEMBAHASAN Penelitian Pendahuluan Pada penelitian pendahuluan diperoleh waktu optimum untuk tiap jenis tulang berbeda-beda. Penentuan waktu optimum dapat menggunakan pendekatan matematik dengan membuat model matematik untuk ketiga jenis tulang, rendemen terhadap waktu seperti pada Gambar 1. Model –model diberikan sebagai berikut: Untuk tulang ayam, y ( t ) = − 0 , 0959 t 2 + 2 , 7855 t − 2 , 4136 (1) dy = 0 (titik maksimum) dt dy = − 0 .1918 t + 2 , 7885 = 0 (2) dt t = 14 . 52 jam y = 17 , 81 % Tulang babi, y (t ) = −0,0271t 3 + 0,6475t 2 − 1,7899t + 1,7562 dy = 0 = −0,0813t 2 + 1,295t − 1,7899 dt t = 14,4 jam y = 29,53% JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
(3) (4)
I-13-2
Tulang sapi, y (t ) = −0,1228t 2 + 4,3662t − 6,9399 dy = 0 = −0,2456t + 4,3662 dt t = 17,8 jam y = 32,47%
(5) (6)
Penelitian Pendahuluan 35,00 Rendemen (%)
30,00 25,00 Tulang Ayam
20,00
Tulang Babi
15,00
Tulang Sapi
10,00 5,00 0,00 0
5
10
15
20
Waktu (jam)
Gambar 1 Penelitian Pendahuluan Dari hasil di atas terlihat bahwa waktu optimum dan rendemen tiap jenis tulang, tulang ayam, tulang babi dan tulang sapi berturut-turut adalah 14,52 jam, 17,81%; 14,4 jam, 29,53%; dan 17,8 jam, 32,47%. Penelitian Utama Mengingat keterbatasan waktu penelitian maka penelitian ini dilangsungkan selama 5 jam, 700 rpm dengan variasi jenis tulang dan temperatur dan rasio umpan : pelarut = 1 : 4 (massa). Berdasarkan Gambar 4 diperoleh rendemen terbesar pada jenis tulang sapi dan rendemen terkecil pada tulang babi. Hal ini disebabkan waktu ekstraksi sangat singkat dari waktu optimum tiap jenis tulang.
Rendemen 14 Rendemen (%)
12 10 Tulang Ayam
8
Tulang Babi
6
Tulang Sapi
4 2 0 T Ruang
40°C
50°C
60°C
Temperatur
Gambar 2 Rendemen
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
I-13-3
Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur maka semakin besar perolehan kolagen yang diperoleh. Uji terhadap rendemen juga dilakukan dengan menggunakan rancangan faktorial dua faktor . Dari hasil rancangan dan analisis varian diperoleh bahwa variasi jenis tulang, variasi temperatur dan interaksinya memberikan pengaruh terhadap rendemen kolagen yang diperoleh. Analisis Produk Analisis produk dilakukan untuk menentukan besarnya pengaruh variasi jenis tulang dan temperatur terhadap karakteristik kolagen. Analisis produk yang dilakukan meliputi analisis kadar protein, analisis viskositas, analisis densitas dan analisis pH kolagen. Dari hasil penelitian dan hasil analisis varian rancangan faktorial dua faktor diperoleh bahwa variasi jenis tulang dan variasi temperatur serta interaksi kedua variabel memberikan pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik kolagen. Dari hasil analisis produk diperoleh bahwa jenis tulang babi pada temperatur 60°C memberikan kondisi terbaik dari jenis tulang lainnya. KESIMPULAN 1. Temperatur optimum adalah 60°C 2. Variasi jenis tulang dan variasi temperatur serta interaksinya berpengaruh terhadap karakteristik dan rendemen kolagen 3. Kondisi optimum diperoleh pada jenis tulang sapi pada temperatur 60°C. Daftar Pustaka Austin, G. T., (1984), “Sherve’s Chemical Process Industries”, Mc. Graw Hill Book Co., Singapore Capricorn Indonesia Consult Inc., (1 oktober 2000), “PT. Jurnal Indochemical”, No.303 Geankoplis, C. J., (1993), “Transport Processes and Unit Operation”, 3rd ed., Prentice Hall Harding, Jhon J., (1965), “The Unusual Links and Cross-Links of Collagen”. Di dalam C. B. Afinsen, Jr., M. L. Anson, Frederic M. Richards, dan Jhon T. Edsal. “Advance Protein Chemistry”. Vol. 20, Academic Press, New York, USA Harrington and von Hippel., (1961), “Structure of Collagen and Gelatin”. Hinterwaldner, R., (1977), “Raw Material”, in Ward, A.G & A. Courts. “The Science And Technology of Gelatin”. New York : Academi Press Jhons, P., (1977), “The Structure and Compotition of Collagen Containing Tissues”, in Ward, A. G & A. Courts, “The Science and Technology of Gelatin”, Academic Press, London, Kelley, Robert O, L. Carlos Junquiera, Jose Carnerio., (1998), “Histologi Dasar”, EGC, Jakarta Kirk, R. E and Donald F. Othmer., (1978), “Encyclopedia of
Chemical Technology”, Interscience
Publication, Jhon Wiley and Sons Inc., New York Martin, David W. Jr., (1987), “Harper’s Review of Biochemistry”, EGC, Jakarta Septimus, S., (1961), “Anatomy of The Domestic Animal”, Mc. Graw Hill, New York Suharto, Ign., dan Girisuta, B., (1998), “Metodologi dan Perancangan Penelitian”, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan, Bandung van, Oss., (1972), “Material and Technology”, vol. V, London Wong, D. W. S., (1989), “Mechanism and Theory in Food Chemistry”, an AVI Book, New York http://www.chm.bris.ac.uk/polymer. http://www.chemlearn.chem.indiana.edu/bioanalyticals.
DATA PRIBADI PENYAJI JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
I-13-4
1. Nama Penulis 2. Tempat/tanggal lahir 3. Alamat Instansi 4. 5. 6. 7.
: Ifan Patra rapang : Makasar, 20 April 1982 : Jl. Ciumbuleuit 94 Bandung - 40141 Pendidikan : Mahasiswa Teknik Kimia UNPAR Pengalaman Penelitian : Publikasi Ilmiah :Alat yang diperlukan untuk presentasi : LCD
Bandung, 30 Juni 2004 Tertanda,
(Ifan P. Rapang)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
I-13-5
