Komposisi Kimia Kulit Ikan Tuna Sirip Kuning
Ikan tuna merupakan ikan perenang cepat yang melakukan migrasi sepanjang hidupnya. Ikan tuna banyak ditemukan di Perairan Indonesia pada berbagai ukuran. Ukuran telur ikan tuna berkisar < 20 cm, juvenil tuna 20-99 cm, sedangkan ikan tuna dewasa >100 cm (Robinson 2006). Ikan tuna sirip kuning tertangkap di Samudra Hindia sekitar bulan Februari hingga April memiliki panjang total 110-151 cm yang tergolong tuna dewasa. Penangkapan ikan tuna sirip kuning dapat dilakukan menggunakan longline, tonda, handline, huhate dan pukat cincin. Makanan ikan tuna berupa ikan, cepalopoda atau cumi-cumi yang berda di kolom perairan (Jaenudin 2013).
Komposisi kimia kulit ikan tuna dilakukan untuk mengetahui kelayakan kulit ikan tuna tersebut sebagai bahan baku pembuatan kolagen. Kulit ikan tuna yang digunakan harus memiliki tingkat kesegaran yang baik, karena akan menghasilkan kolagen yang baik juga. Analisis komposisi kimia yang dilakukan meliputi kadar air, kadar abu, kadar lemak dan kadar protein. Komposisi kimia
11
dalam kulit ikan tuna sirip kuning dilakukan sebanyak dua kali pengulangan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia kulit ikan tuna sirip kuning
Sumber Kadar air
(% bb) Kadar abu (% bb) Kadar lemak (% bb) Kadar protein (% bb) Kulit tuna sirip kuning 59,38±1,20 2,21±0,06 1,15±0,09 36,45±0,50 Kulit tuna sirip kuning1 58,13±3,43 1,03±0,45 8,87±1,23 27,12±0,50 Kulit tuna albakor2 56,54±0,09 4,39±0,03 18,32±0,11 20,54±0,26
Keterangan: 1 Karunarathana & Attygalle (2010); 2 Hema et al. (2013);
Kadar air kulit ikan tuna sirip kuning mendekati nilai kadar air kulit ikan tuna sirip kuning pada literatur pembanding dan kulit ikan tuna albakor. Kadar air menentukan tingkat kesegaran bahan baku yang digunakan. Bahan baku dengan kadar air yang tinggi lebih mudah rusak. Faktor yang mempengaruhi kadar air diantaranya adalah musim penangkapan dan umur spesies.
Kadar abu kulit ikan tuna sirip kuning lebih tinggi dari kadar abu kulit tongkol dan kulit tuna sirip kuning literatur pembanding. Kadar abu dalam suatu bahan dapat ditentukan oleh kemampuan dalam menyimpan mineral-mineral yang berasal dari sekitarnya. Semakin tinggi suatu organisme menyerap mineral dari lingkungannya, maka semakin tinggi kadar abu yang terkandung dalam tubuhnya. Effinong dan Fakunle (2011) membuktikan bahwa ikan mengandung mineral Ca, K, Mg, Zn, Fe, dan Na dalam jumlah yang beragam.
Kadar lemak kulit tuna sirip kuning lebih rendah dari kadar lemak kulit ikan tuna literatur pembanding, kulit ikan tuna albakor, dan kulit ikan tongkol. Lemak dalam tubuh ikan digunakan pada saat ikan beraktivitas seperti menangkap makanan dan melakukan pergerakan. Faktor yang mempengaruhi kadar lemak dalam suatu bahan diantaranya musim penangkapan, spesies, geografis, variasi usia serta kematangan dalam spesies yang sama (Piggot dan Tucker 1990). Ikan yang melakukan migrasi dengan jarak yang jauh, sebelum memijah akan menggunakan protein dan lemaknya untuk keperluan energi sehingga menurunkan biologis ikan. Kematangan biota berhubungan juga dengan periode pemijahan ikan, selama periode pemijahan umumnya ikan tidak mencerna banyak makanan sehingga tidak dapat energi yang cukup. Kandungan protein dan lemak akan kembali normal setelah masa pemijahan karena ikan cenderung melakukan migrasi untuk mencari sumber makanan sesuai pola kebiasaan makan ikan tersebut (FAO 1995).
Kadar protein kulit ikan tuna sirip kuning lebih tinggi dari kadar protein ikan tuna sirip kuning pembanding, kulit ikan tuna albakor dan kulit ikan tongkol. Kadar protein kulit ikan tuna dan sumber lainnya dapat berbeda, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor. Faktor yang mempengaruhi kadar protein diantaranya oleh proses preparasi bahan, perbedaan spesies, umur, masa penangkapan, dan habitat. Tingginya kadar protein pada hasil pengujian ini menjadi salah satu faktor utama dalam ekstraksi kolagen, semakin tinggi kadar protein dalam suatu bahan akan menghasilkan kolagen yang banyak.
Perendaman NaOH 0,1 M
Pretreatment kolagen diperlukan untuk menghilangkan protein non-kolagen, lemak dan pengotor lainnya yang terdapat pada kulit ikan tuna. Proses penghilangan protein non-kolagen dilakukan menggunakan NaOH, sedangkan proses penghilangan lemak dengan menggunakan butil alkohol. Proses penghilangan protein non-kolagen menurut Zhou dan Regenstein (2005) dapat dilakukan menggunakan NaOH atau Ca(OH)2 pada konsentrasi 0,01 M sampai 0,1 M. Penggunaan NaOH pada penelitian ini dengan konsentrasi 0,1 M. Perendaman dilakukan selama 12 jam dengan penggantian larutan setiap 2 jam. Larutan sisa perendaman dikumpulkan dan diukur protein terlarut dengan bantuan standar protein (BSA). Kurva standar BSA dan dokumentasi larutan NaOH sisa perendaman dapat dilihat pada Lampiran 1 dan Lampiran 2. Hasil uji protein terlarut dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Konsentrasi protein terlarut pada perendaman NaOH 0,1 M. Gambar 2 menunjukkan penggunaan NaOH 0,1 M dapat melarutkan protein non-kolagen dalam kulit ikan. Perendaman semakin lama dan semakin sering penggantian larutan akan menurunkan konsentrasi protein terlarut. Menurunnya konsentrasi protein terlarut tersebut disebabkan oleh semakin menurunnya protein non-kolagen dalam kulit ikan. Protein terlarut setelah perendaman 6 jam tidak berbeda. Penghilangan protein non-kolagen pada kulit ikan tongkol penelitian Komala (2015) dengan konsentrasi NaOH 0,1 M selama 12 jam dapat menurunkan protein non-kolagen hingga 0,220 mg/mL. Konsentrasi protein terlarut tersebut tidak berbeda dengan hasil penelitian ini.
Pengembangan (swelling) Kulit Ikan setelah Pretreatment dengan Hidrolisis Asam Asetat
Asam asetat (CH3COOH) membantu hidrolisis kulit ikan hingga terjadi pengembangan. Konsentrasi asam asetat yang digunakan untuk hidrolisis kolagen yaitu 0,5 M dengan lama perendaman 3 hari. Pengembangan kulit ikan sebesar 466,67 ± 0,30%. Kulit ikan sebelum perendaman dan setelah perendaman asetat
0,35±0,003 0,31±0,011 0,22 ±0,003 0,21±0,003 0,20±0,0090,19±0,040 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40
2 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam
P ro tein ter lar u t ( m g /m L ) Lama perendaman
13
dapat dilihat pada Lampiran 3. Pengembangan kulit ikan kakap putih dengan asam asetat 0,2 M dapat mencapai 605,34% (Trisdiani 2015). Perbedaan derajat pengembangan tersebut diduga disebabkan oleh konsentrasi asam yang digunakan dan karakteristik kulit ikan yang berbeda. Asam asetat yang digunakan berfungsi untuk menghidrolisis protein kolagen sehingga mempermudah ekstraksi. Kulit ikan mampu menyerap air sehingga mengalami pengembangan, semakin banyak air yang terserap akan menyebabkan serat kolagen menjadi lebih mudah untuk dipisahkan (Nur’aenah 2013).
Kulit ikan mengalami pengembangan setelah perendaman asam asetat disebabkan oleh adanya gaya elektrostatik. Jaswir et al. (2011) menerangkan asam asetat dapat mengakibatkan terbentuknya ikatan hidrogen antara gugus non polar pada serat kolagen dengan H+ dari asam. Reaksi hidrolisis akan memisahkan ikatan peptida (COO-NH) dari rantai protein. Gugus COO akan berikatan dengan OH, sedangkan NH akan berikatan dengan H, sehingga akan membentuk asam amino tunggal (Almatsier 2002). Reaksi hidrolisis dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Reaksi hidrolisis asam amino.
Kolagen Larut Papain dari Kulit Ikan Tuna Sirip Kuning
Kulit ikan tuna sirip kuning berhasil diekstraksi menggunakan enzim dengan konsentrasi yang berbeda. Kolagen larut papain tersebut dapat dilihat pada Gambar 4. Kolagen dengan ekstraksi enzim papain 7.000 U lebih halus dan memiliki warna lebih putih dibandingkan dengan perlakuan lainnya. Warna kolagen merupakan salah satu karakter fisik yang menentukan kualitas dari kolagen. Kolagen berkualitas baik memiliki warna yang putih dengan derajat putih mendekati 100%. Hasil pengukuran derajat putih kolagen dari daging teripang gamma yaitu 69,01% (Alhana 2015).
Gambar 4 Kolagen hasil ekstraksi enzim papain konsentrasi (A): 3.000 U; (B): 5.000 U; (C): 7.000 U.
A B C
sintesis
hidrolisis
dilakukan karakterisasi pada kolagen yang dihasilkan. Karakterisasi kolagen dilakukan untuk menentukan ciri khas yang dimiliki kolagen larut papain tersebut, secara kuantitas maupun secara kualitas. Karakterisasi yang dilakukan meliputi rendemen, bobot molekul, gugus fungsi, pH, kelarutan, serta asam amino. Karakteristik kolagen terbaik kemudian dipilih menjadi perlakuan terbaik pada penelitian ini.
Rendemen Kolagen Kulit Ikan Tuna Sirip Kuning
Rendemen merupakan salah satu faktor paling penting dalam menentukan efektifitas ekstraksi terhadap ekstrak yang dihasilkan. Rendemen menunjukkan bagian bahan baku yang dapat dimanfaatkan dan menjadi suatu parameter yang penting untuk mengetahui nilai ekonomis serta keefektifan suatu bahan atau produk. Rendemen kolagen dengan ekstrasi enzim papain berbagai konsentrasi tersaji pada Gambar 5.
Gambar 5 Rendemen kolagen hasil ekstraksi enzim papain.
Hasil analisis ragam (ANOVA) konsentrasi enzim papain memberi pengaruh sangat nyata (α = 0,05) terhadap rendemen kolagen yang dihasilkan. Hasil analisis ragam (ANOVA) dan DMRT rendemen kolagen dapat dilihat pada Lampiran 4. Kolagen yang diekstraksi enzim papain dapat dilihat pada Gambar 5. Konsentrasi enzim papain 7.000 U/mg/g kulit menghasilkan kolagen terbanyak. Karakteristik bahan baku, bahan pengekstrak, dan konsentrasi yang digunakan sangat menentukan kolagen yang dihasilkan. Penambahan konsentrasi enzim pada saat ekstraksi dapat meningkatkan rendemen yang dihasilkan. Rendemen kolagen dari berbagai jenis bahan baku dan bahan pengekstrak dapat dilihat pada Tabel 2.
Ekstraksi kolagen dengan enzim dapat menghasilkan rendemen lebih tinggi dibandingkan dengan ekstraksi menggunakan asam. Perbedaan hasil tersebut dikarenakan enzim bekerja aktif memutus protein tropokolagen. Tropokolagen merupakan penyusun dasar kolagen. Aktivitas enzim dipengaruhi oleh konsentrasi enzim, substrat, pH, dan suhu. Aktivitas enzim akan meningkat bila faktor tersebut sesuai. Penelitian Song et al. (2014) membuktikan bahwa pH optimum enzim papain untuk ekstraksi kolagen adalah pH 3.
7,55±0,18a 12,12±0,53b 22,79±1,29c 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 3000 5000 7000 R ende m en ( % )
15
Tabel 2 Rendemen kolagen
Keterangan: 1 Hema et al. ( 2013); 2 Jongjareonrank et al. (2005); 3 Wu et al. (2014);
4Astiana (2016).
Kolagen kulit ikan ekor kuning dengan ekstraksi enzim papain konsentrasi 5.000 U/mg/g kulit mampu menhasilkan rendemen lebih tinggi dibandingkan dengan kolagen kulit ikan tuna yang diekstraksi dengan enzim dan aktivitas yang sama. Perbedaan tersebut diduga oleh karakteristik bahan baku dan suhu yang digunakan berbeda. Kulit ikan ekor kuning lebih tipis dibandingkan dengan kulit ikan tuna, sehingga permukaan kulit yang kontak dengan enzim lebih banyak. Bobot Molekul Kolagen Kulit Ikan Tuna Sirip Kuning
Bobot molekul protein dilakukan pengujian menggunakan prinsip Sodium Dodecyl Sulphate Polyacrilamid Gel Electrophoresis (SDS-PAGE). Elektroforesis dapat memisahkan protein berdasarkan ukuran molekul dan interaksinya terhadap muatan listrik. Gel poliakrilamida merupakan penyangga pada elektroforesis agar pita protein lebih stabil. Gel poliakrilamida terbentuk dari polimerisasi akrilamida dengan agen pembentuk ikatan silang bis-akrilamida. Ikatan silang dari polimer akrilamida akan menghasilkan pori-pori dengan ukuran yang berbeda-beda (Roy et al. 2012). Ukuran pori-pori gel poliakrilamida tersebut dapat mempengaruhi kecepatan elektroforesis. Pori-pori gel poliakrilamida semakin rapat akan memperlambat proses elektroforesis, demikian sebaliknya bila semakin renggang pori-pori gel akan mempercepat elektroforesisi. Pita molekul kolagen dengan ekstraksi enzim papain dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Pola pita protein kolagen hasil ekstraksi enzim papin (M) Marker; (A) 3.000 U; (B) 5.000 U; (C) 7.000 U.
Sumber kolagen Rendemen
(% bk) Kulit ikan tuna sirip kuning ekstrasi enzim 7.000 U/mg/g kulit 22,79±1,29% Kulit ikan tuna (Thunnus alalunga) ekstaksi asam1 13,97% Kulit ikan kakap merah (Lutjanus vitta) ekstraksi enzim papain 750 U2 4,70% Kulit ikan mas (Mylopharyngdon piceus) ekstraksi enzim pepsin
10.000 U3 45,7%
Kulit ikan ekor kuning (Caesio cuning) ekstraksi enzim papain
5.000 U/mg/g kulit4 33,28% 250 kDa 150 kDa 100 kDa 80 kDa β M A B C α 1 α 2 60 kDa
β, α1 dan α2. Silvipriya (2015) menjelaskan bahwa struktur dasar kolagen terdiri dari triple helix dengan rantai kembar (α1) dan (α2), serta biasanya kolagen yang dihasilkan dari ikan termasuk tipe 1. Bobot molekul kolagen pada ekstraksi enzim papain 3.000 U yaitu β (278 kDa), α1 (137 KDa) dan α2 (117 KDa). Bobot molekul kolagen ekstraksi enzim 5.000 U yaitu β (282 kDa), α1 (138 KDa) dan α2 (119 KDa). Bobot molekul kolagen ekstraksi enzim 7.000 U yaitu β (284 kDa), α1 (139 KDa) dan α2 (118 KDa). Kolagen dengan ekstraksi enzim papain berbeda konsentrasi menyebabkan perbedaan pola pita protein. Kolagen dengan ekstraksi enzim papain 3.000 U terdapat pita protein dengan bobot molekul rendah, sedangkan pada konsentrasi enzim 5.000 dan 7.000 U tidak terlihat pita protein dengan bobot molekul rendah.
Bahan dan konsentrasi pengekstrak dapat mempengaruhi karakteristik kolagen yang dihasilkan. Jamilah et al. (2013) memiliki berbagai ragam bobot molekul protein berdasarkan bahan pengekstrak, penggunaan enzim papain menyebabkan penurunan bobot molekul protein hingga 50 KDa, hal ini dikarenakan bahwa enzim papain merupakan enzim yang kuat memecah molekul pada bagian telopeptida dan tropokolagen. Konsentrasi asam yang digunakan juga akan mempengaruhi struktur asam amino. Konsentrasi asam yang semakin tinggi akan membuka struktur rantai asam amino, sehingga asam amino yang dihasilkan lebih banyak dan berantai pendek. Rantai polipeptida yang semakin pendek tersebut karena hidrolisis lanjut oleh sisa ion H+ menjadi dasar asumsi bahwa berat molekulnya semakin turun (Tazwir et al. 2007).
Gugus Fungsi Kolagen Kulit Ikan Tuna Sirip Kuning
Gugus fungsi kolagen dapat dideteksi dengan menggunakan alat Spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR). Spektroskopi FTIR adalah pengukuran panjang gelombang intensitas penyerapan radiasi IR oleh sampel. Data spektral IR berpolimer tinggi biasanya ditafsirkan dalam getaran unit berstruktur. Unit polipeptida dan protein menghasilkan sembilan karakteristik band penyerapan IR, yaitu Amida A, B, I-VII (Kong & Yu 2007). Gugus fungsi kolagen ekstrasi enzim papain dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7 Spektra inframerah kolagen hasil ekstraksi enzim papin ( ): 3.000 U; ( ): 5.000 U; ( ): 7.000 U.
17
Kolagen larut papain dari kulit ikan tuna sirip kuning memiliki 5 band penyerapan inframerah berupa Amida A, Amida B, Amida I, Amida II, dan Amida III. Muyonga et al. (2004b) menyatakan bahwa pada struktur kolagen terdiri dari Amida A, Amida I, Amida II, dan Amida III. Jeong et al. (2013) menyatakan bahwa Amida B termasuk salah satu band yang menentukan karakteristik kolagen. Amida A, B, I, II, dan III kolagen memiliki daerah serapan khusus. Daerah serapan kolagen kulit ikan tuna sirip kuning larut papain, kolagen tuna mata besar ekstraksi enzim pepsin, dan standar wilayah serapan dapat dilihat pada Tabel 3. Daerah serapan kolagen tersebut menunjukkan karakternya dari masing-masing gugus fungsi tersebut. Amida A: terdapat NH stretching, Amida B: CH2 asymmetrical stretch, Amida I: C=O stretching, Amida II: CN stretching dan NH bending, dan Amida III: CN stretching dan NH bending, sedangkan serapan bilangan gelombang 2500-2000 (cm-1) menunjukkan karakteristik terminal alkyne (Kong & Yu 2007).
Tabel 3 Gugus fungsi kolagen kulit ikan tuna sirip kuning
Bilangan gelombang puncak serapan (cm-1) Daerah serapan Kolagen 3.000 U enzim Kolagen 5.000 U enzim Kolagen 7.000 U enzim Kolagen tuna mata besar1 Kolagen kulit ikan mas2 Standar wilayah serapan Amida A 3485 3465 3483 3446 3324 3490-34303 Amida B 2931 2931 2933 2926 2925 2935-29153 Amida I 1652 1677 1656 1645 1649 1690-16004 Amida II 1517 1525 1525 1554 1540 1575-14804 Amida III 1290 1257 1253 1263 1238 1301-12294
1 Jeong et al. (2013); 2 Duan et al. (2009); 3 Coates (2000); 4 Kong & Yu (2007).
Kolagen kulit ikan tuna sirip kuning memiliki daerah serapan amida sesuai dengan standar wilayah. Bilangan gelombang puncak serapan pada kolagen berbagai perlakuan enzim memiliki nilai yang hampir sama. Perbedaan dari perlakuan enzim tersebut terdapat pada puncak serapan pada masing-masing amida, yaitu pada kolagen dengan ekstraksi enzim 7.000 U terlihat lebih tajam dibanding dengan yang lainnya. Hal tersebut disebabkan oleh kuatnya ikan gugus fungsi kolagen pada perlakuan tersebut.
Struktur triple helix kolagen berdasarkan gugus fungsi dapat dilihat pada bilangan gelombang Amida III. Bilangan gelombang tersebut dibandingkan terhadap bilangan gelombang 1450 cm-1 dan dilihat seberapa besar integritas antar bilangan gelombang tersebut. Integritas kolagen dengan perlakuan enzim 3.000, 5.000 dan 7.000 U sebesar 0,89; 0,87; dan 0,86. Matmaroh et al. (2011) menegaskan bahwa bila integritas kolagen mendekati 1, struktur tersebut memiliki triple helix. Kolagen larut papain memiliki integritas mendekati 1 dan dapat dinyatakan memiliki struktur triple helix.
Nilai pH kolagen kulit ikan tuna sirip kuning
Nilai pH berfungsi untuk menentukan derajat asam atau basa suatu larutan. Pengukuran pH dilakukan dengan melarutkan kolagen dalam akuades kemudian diukur pH dengan pH meter. Kolagen dengan ekstraksi enzim papain pada konsentrasi 3.000, 5.000 dan 7.000 (U/mg/g kulit) tidak memberikan pengaruh nyata (α = 0,05) terhadap nilai pH yang dihasilkan. Hasil analisis ragam (ANOVA) pH kolagen dapat dilihat pada Lampiran 5. Nilai pH kolagen tersebut
pengujian Jamilah et al. (2013) yaitu 3,93, namun mendekati nilai pH kolagen kulit ikan buntal pisang penelitian Faisal (2014) yaitu 5,49.
Peng et al. (2004) mengukur nilai pH pada beberapa produk kolagen, dengan hasil yang diperoleh berkisar antara 3,8-4,7. Standar pH kolagen berdasarkan SNI (2014) yaitu 6,5-8. Kolagen kulit ikan tuna sirip kuning belum masuk ke standar pH yang ditentukan. Perbedaan nilai pH tersebut dapat disebabkan perbedaan jenis dan konsentrasi asam atau basa yang digunakan selama proses pembuatan kolagen. Penetralan akan mengurangi residu asam maupun basa pada kolagen yang dihasilkan. Proses penetralan yang baik akan menghasilkan pH akhir yang mendekati netral. Nilai pH kolagen larut papain dapat dilihat pada Gambar 8.
Gambar 8 Nilai pH kolagen larut papain. Kelarutan kolagen kulit ikan tuna sirip kuning
Kelarutan atau solubilitas didefinisikan sebagai kemampuan suatu zat kimia tertentu (solute) untuk larut dalam suatu pelarut (solvent). Kelarutan kolagen kulit ikan tuna sirip kuning dengan ekstraksi enzim papain 3.000, 5.000 dan 7.000 (U/mg/g kulit) diukur pada akudes pH netral di suhu ruang. Kelarutan kolagen pada pH netral akan mempermudah dalam aplikasi. Kelarutan kolagen kulit ikan tuna sirip kuning dengan ekstraksi enzim papain dapat dilihat pada Gambar 9. Ekstraksi kolagen kulit ikan tuna sirip kuning dengan enzim papain memberikan pengaruh nyata (α = 0,05) terhadap kelarutan kolagen. Hasil analisis ragam (ANOVA) kelarutan kolagen dapat dilihat pada Lampiran 6.
Kolagen kulit ikan tuna sirip kuning dengan ekstraksi enzim papain memiliki kelarutan yang berbeda, sedangkan kelarutan tertinggi pada perlakuan enzim 7.000 U/mg/g kulit. Kolagen kulit ikan kakap putih ekstraksi enzim papain memiliki kelarutan tertinggi pada pH 5, sedangkan kelarutan pada pH netral hanya mencapai 50% (Jamilah et al. 2013). Tabarestani et al. (2011) melaporkan kolagen kulit ikan rainbow trout memiliki kelarutan tertinggi pada pH 1, sedangkan kelarutan terendah pada pH 9. Kelarutan kolagen yang tinggi tersebut menunjukkan adanya interaksi kuat antara protein dan air pada pH netral. Kemampuan interaksi yang tinggi tersebut menunjukkan bahwa kolagen berada
5,96±0,09a 5,95±0,04a 5,90±0,22a 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3.000 5.000 7.000 N il ai pH
19
pada pH diatas dan dibawah titik isoelektrik. Kittiphattanabawon et al. (2005) menegaskan bahwa ketika nilai pH berada di atas dan di bawah titik isoelektrik, protein memiliki kemampuan berinteraksi dengan air menjadi lebih tinggi, karena protein memiliki muatan positif atau negatif. Titik isoelektrik protein yaitu keadaan muatan molekul protein sama dengan nol, sehingga interaksi protein menjadi rendah dan menyebabkan pengendapan.
Gambar 9 Kelarutan kolagen larut papain.
Asam amino kolagen kulit ikan tuna sirip kuning
Asam amino terbagi menjadi asam amino esensial (tidak dapat disintesis tubuh) dan non esensial (dapat disintesis oleh tubuh). Tubuh manusia memerlukan komposisi asam amino esensial dan non esensial yang seimbang. Cara menyeimbangkan kebutuhan asam amino tersebut dengan mengkonsumsi bahan olahan yang mengandung asam amino yang diperlukan oleh tubuh. Asam amino pada kolagen kulit ikan tuna sirip kuning dengan berbagai perlakuan serta berbagai sumber lainnya dapat dilihat pada Tabel 4.
Komposisi asam amino tertinggi pada kolagen kulit ikan tuna sirip kuning yaitu glisina dan prolina. Hasil tersebut sesuai dengan penelitian Ariesta ( 2014), Kittiphattanabawon (2010), dan beberapa penelitian lainnya pada sampel kulit ikan. Asam amino glisina pada kolagen menjadi asam amino yang paling dominan, baik kolagen dari sapi, babi maupun ikan. Szpak (2011) menegaskan bahwa 30% bagian dari total asam amino kolagen adalah glisina. Glisina pada kolagen larut papain konsentrasi 3.000; 5.000; dan 7.000 U sebesar 28,42%; 30,01%; dan 30,41%. Kolagen larut papain termasuk kolagen tipe 1, menurut Nalinanon et al. (2011) kolagen tipe 1 yaitu dengan komposisi asam amino glisina dan prolina yang tinggi, serta tirosina dan histidina yang rendah.
Komposisi asam amino kolagen terdapat dua motif dominan yaitu glisina-prolina-x dan glisina-x-hidroksiprolina, dimana x merupakan asam amino lainnya. Kolagen kulit ikan dan kolagen kulit sapi ataupun kulit babi memiliki kecenderungan yang berbeda bila dilihat dari faktor dominan asam amino yang terkandung, namun secara umum masih dapat membentuk struktur triple helix. Kolagen kulit ikan tuna sirip kuning berdasarkan kandungan asam aminonya membentuk struktur triple helix dari glisina, prolina dan arginina. Asam amino
88,67±4,04a 78,67±9,45ab 95,27±2,95b 0 20 40 60 80 100 120 3.000 5.000 7.000 K el ar ut an (% )
mamalia. Bhattacharjee dan Bansal (2005) menegaskan bahwa asam amino arginina mampu menggantikan asam amino hidroksipolina pada triple helix kolagen lebih stabil dibandingkan dengan asam amino lainnya. Sususnan triple helix kolagen dapat terbukti dari bentuk molekul hasil SDS-PAGE dengan pita α1 dan α2 sebagai penyusun triple helix, dan pita β monomer triple helix tersebut.
Tabel 4 Komposisi asam amino kolagen (%) Sumber kolagen
Kulit ikan Kaki Kulit Kulit Asam amino Tuna sirip kuning Cobia1 Ayam2 Sapi3 Babi3
3.000 U 5.000 U 7.000 U Histidina 0,63 0,58 0,63 1,52 NA 0,91 1,28 Treonina 2,44 2,44 2,48 2,01 3,07 1,09 1,20 Prolina 6,95 6,81 7,04 10,21 9,62 4,98 5,20 Tirosina 0,45 0,33 0,35 0,54 1,19 0,27 0,42 Leusina 1,93 1,77 1,91 1,42 5,83 3,71 4,28 As. aspartat 2,77 2,40 2,35 3,67 7,66 4,03 3,46 Lisina 2,15 1,88 1,82 3,32 5,83 5,52 6,36 Glisina 16,45 16,73 17,58 7,36 16,97 41,18 39,68 Arginina 6,36 6,41 6,37 20,75 7,66 2,61 2,69 Alanina 5,14 4,83 5,47 8,32 7,71 14,66 15,35 Valina 1,44 1,33 1,41 1,95 3,62 1,71 2,06 Isoleusina 0,83 0,74 0,79 0,98 3,04 2,68 2,78 Fenilalanina 1,97 1,74 1,72 1,82 2,99 1,17 1,34 As. glutamat 5,84 5,20 5,19 5,83 12,47 1,84 0,99 Serina 2,55 2,56 2,71 2,70 3,37 0,24 0,20 Hidroksiprolina - - - - 7,35 12,91 12,54 Total 57,89 55,74 57,81 72,40 98,38 98,60 98,55
Keterangan : 1 Ariesta (2014); 2 Hashim et al. (2013); 3 Lin dan Liu et al. (2006).
= tidak dilakukan uji
Asam amino yang telah diketahui terdapat 20 jenis, terdiri dari 9 asam amino esensial dan 11 asam amino nonesensial (Almatsier 2002). Asam amino pada kolagen biasanya diujikan sebanyak 15-17 jenis. Tidak dilakukannya uji asam amino tersebut akan mempengaruhi total asam amino hasil pengujian. Total asam amino kolagen dari kulit ikan tuna yang diekstraksi dengan asam yaitu 46,86% (Mayasari 2016). Total asam amino kulit ikan tuna ekstraksi enzim papain lebih tinggi dibandingkan dengan ekstraksi asam. Asam amino khas pada kolagen yang tidak dilakukan uji yaitu hidroksiprolina. Hidroksiprolina merupakan asam amino turunan prolina, gabungan asam amino tersebut dikenal dengan istilah asam imino yang memiliki fungsi sebagai bahan penstabil panas dari kolagen (Muyonga et al. 2004a).
Perlakuan terbaik ekstraksi kolagen larut papain dari kulit ikan tuna sirip kuning ditentukan berdasarkan karakteristiknya. Perlakuan enzim papain dengan konsentrasi 7.000 U/mg/g kulit dipilih menjadi perlakuan terbaik. Berdasarkan karakteristik kolagen seluruh perlakuan dapat dikategorikan kolagen dengan
21
struktur triple helix, namun bila diukur dari segi ekonomis perlakuan 7.000 U tersebut yang terpilih karena mampu menghasilkan kolagen dengan rendemen lebih tinggi dibandingkan perlakuan lainnya. Karakteristik kolagen larut papain konsentrasi tersebut memiliki pola pita protein murni kolagen, gugus fungsi dengan absorbansi lebih tinggi, kelarutan lebih tinggi serta komposisi asam amino