ikatan silang - Digilib ITS - Institut Teknologi Sepuluh Nopember

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.