DAFTAR PUSTAKA
2.3 Kulit Ikan
Kulit ikan merupakan lapisan tubuh paling luar yang memisahkan dan melindungi hewan dari perbedaan kondisi lingkungan misalnya tekanan osmotik. Kulit ikan adalah organ multifungsi yang memiliki peran penting dalam perlindungan, komunikasi, sensorik, penggerak, respirasi, ekskresi, dan regulasi termal (Thitipramote dan Rawkdkuen 2011). Kulit ikan juga berperan dalam menjaga bentuk tubuh, melindungi ikan dari guncangan dan berbagai serangan asing, memperbaiki hidrodinamika, dan mendeteksi fungsi sensorik yang penting untuk kelangsungan hidupnya (Guellec et al. 2004).
Struktur kulit ikan bervariasi menurut spesies ikan, namun secara umum kulit ikan terdiri dari tiga lapisan yaitu epidermis, dermis, dan hipodermis. Lapisan epidemis terdiri dari tiga bagian yaitu superficial stratum, intermediate stratum, dan basal stratum. Superficial stratum dan intermediate stratum berfungsi sebagai proteksi terhadap bakteri, fungi, dan parasit; sedangkan basal stratum berfungsi untuk menjaga epidermis melekat pada dermis. Lapisan dermis terdiri dari dua wilayah yaitu stratum laxum dan stratum compactum. Stratum laxum mengandung matriks fibroblast, saraf, beberapa sel pigmen, dan sisik (berperan dalam perlindungan dan hidrodinamika). Stratum compactum banyak mengandung matriks kolagen dengan fungsi utama memperkuat kulit tipis dan melindungi ikan terhadap pengaruh tensile force. Lapisan hipodermis (subcutis) memisahkan dermis dari sel-sel otot yang terletak di bawah. Hipodermis mengandung chromatophores (melanophores, iridophores dan xantophores), pembuluh darah, dan sejumlah sel adiposa (Guellec et al. 2004).
Kulit ikan mengandung sejumlah serat-serat kolagen (Gomez-Guillen et al. 2002). Friess (1998) menyatakan bahwa lebih dari 50% dari protein ekstraseluler pada kulit merupakan kolagen. Kołodziejska et al. (2008)
menyatakan bahwa 80% dari total protein pada kulit ikan cod dan salmon merupakan kolagen.
Serat kolagen pada kulit ikan banyak ditemukan pada lapisan dermis. Goddard dan Gruber (1999) mengungkapkan bahwa sekitar 70% dari kolagen pada kulit terletak pada lapisan dermis. Guellec et al. (2004) mengatakan bahwa matrik kolagen terdapat pada bagian stratum compactum dari lapisan dermis. Motta (1977) mengungkapkan bahwa lapisan stratum compactum merupakan lapisan yang lebih tebal dibandingkan lapisan stratum laxum dan serat-serat kolagen yang terkandung pada laipsan stratum compactum lebih mudah dipisahkan secara individu dibandingkan serat-serat kolagen pada lapisan stratum laxum. Struktur lapisan dermis dari kulit ikan dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Struktur lapisan dermis kulit ikan: F = stratum compactum; SD = stratum laxum; D = dasar dentikel; CH = chromatophores; M = jaringan otot.
Kulit ikan mengandung komposisi kimia yang terdiri dari air, protein, lemak, dan abu. Komposisi kimia kulit ikan bervariasi tergantung dari jenis ikan. Kandungan protein kulit ikan berkisar antara 24,541,12%, kandungan lemak antara 0,320,4%, dan kandungan abu berkisar antara 0,235,45% (Tabel 1). Bechtel (2003) mengungkapkan bahwa perbedaan komposisi kimia dapat disebabkan oleh perbedaan umur, jenis kelamin, habitat ikan serta cara preparasi kulit.
Tabel 1 Komposisi kimia kulit ikan (% bb)
Jenis ikan Parameter Sumber pustaka
Air Protein Lemak Abu
Alaska pollock 78,2 25,0 0,4 0,7 Bechtel (2003) Pasific cod 78,1 24,5 0,3 2 Bechtel (2003)
Nila 67,7 30,6 1,1 2,1 Songctikupan et al.
(2008)
Rainbow trout 41,6 41,12 13,12 5,45 Tabarestani et al. (2012)
Giant catfish 64,86 34,03 2,69 0,25 Thitpramote dan Rawkdkuen (2011) Striped catfish 51,85 27,26 20,24 0,23 Thitpramote dan
Rawkdkuen (2011) 2.4 Kolagen
Kolagen merupakan protein struktural utama dari jaringan ikat pada tubuh hewan vertebrata dengan kandungan mencapai 30% dari total protein tubuh. Kandungan kolagen pada protein jaringan ikat dari tendon dan tulang mencapai lebih dari 90%, sedangkan pada kulit mencapai lebih dari 50% (Friess 1998). Terdapat setidaknya 27 tipe kolagen yang dikenal dengan nama kolagen tipe I-XXVII. Masing-masing tipe kolagen bervariasi dalam kompleksitas, keragaman struktur, keberadaan bagian non-heliks, dan fungsi. Berdasarkan struktur dan susunan supramolekul, kolagen dibagi menjadi 8 kelompok yaitu: Fibril-forming collagen, basement membrane collagen, microfibrillar collagen, anchoring fibrils, hexagonal network-forming collagen, fibril-associated collagen (FACIT), transmembrane collagen, dan multiplexin (Tabel 2) (Gelse et al. 2003).
Tabel 2 Pengelompokan tipe-tipe kolagen Type Moleculer composition Genes (genomic localization) Tissue distribution Fibril-forming collagens
I [α1(I)]2αβ(I) COL1A1
(17q21.31-q22) COL1A2 (7q22.1)
bone, dermis, tendon, ligaments, cornea
II [α1(II)]3 COL 2A1
(12q13.11-q13.2)
cartilago, vitreous body, nucleus pulporus
III [α1(III)]3 COL3A1 (2q31) skin, vessel wall, reticular fibres of most tissues (lungs, liver, spleen, etc.)
Lanjutan Tabel 2 Type Moleculer composition Genes (genomic localization) Tissue distribution V α1(V), αβ(V), α3(V) COL5A1 (9q34.2-q34.3) COL5A2 (2q31) COL5A3 (19p13.2)
lung, cornea, bone, fetal
membranes, together with type I collagen
XI α1(XI)
αβ(XI)α3(XI) COL11A1(1p21) COL11A2(6p21.3) COL11A3=COL2A1
cartilage, vitreous body
Basement membrane collagens
IV [α1(IV)]2 αβ(IV); α1-α6 COL4A1 (13q34) COL4A2 (13q34) COL4A3 (2q36-q37) COL4A5 (Xq22.3) COL4A6 (Xp22.3) Basement membranes Microfibrillar collagen VI α1(VI), αβ(VI),
α3(VI) COL6A1 (21q22.3) COL6A2 (21q22.3) COL6A3 (2q37)
widespread: dermis, cartilage, placenta, lungs, vessel wall, intervertebral disc
Anchoring fibrils
VII [α1(VII)]3 COL7A1 (3p21.3) skin, dermal-epidermal junctions,
oral mucosa, cervix Hexagonal network-forming collagens
VIII [α1(VIII)]2
αβ(VIII) COL8A1 (3q12-q13.1) COL8A2 (1p34.3-p32.3)
endothelial cells, descement’s membrane X [α3(XI)]3 COL10A1 (6q21-q22.3) Hypertropic cartilage FACIT collagens IX α1(IX)αβ(IX)
α3(IX) COL9A1 (6q13) COL9A2 (1p33-p32.2)
cartilage, vitreous humor, cornea
XII [α1(XII)]3 COL12A1 (6q12-q13) perichrondrium, ligament, tendon
XIV [α1(XIV)]3 COL9A1 (8q23) dermis, tendon, vessel wall,
placenta, lungs, liver
XIX [α1(XIX)]3 COL19A1 (6q12-q14) human rhabdomyosacroma
XX [α1(XX)]3 corneal epithelium, embriyonic
skin, stemal cartilago, tendon
XXI [α1(XXI)]3 COL21A1
(6p12.3-11.2)
blood vessel wall Transmembrane collagens
XIII [α1(XIII)]3 COL13A1 (10q22) Epidermis, hair follicle, endomysium, intestine, chondrocytes, lungs, liver XVII [α1(XVII)]3 COL17A1 (10q24.3) dermal-epidermal junctions Multiplexins
XV [α1(XV)]3 COL15A1 (9q21-q22) fibroblasts, smooth muscle cells,
kidney, pancreas
XVI [α1(XVI)]3 COL16A1 (1p34) Fibroblasts, amnion, keratonocytes
XVIII [α1(XVIII)]3 COL18A1 (21q22.3) Lungs, liver
Molekul dasar pembentuk kolagen adalah tiga unit rantai α polipeptida yang saling berpilin membentuk struktur triple heliks yang lebih dikenal dengan istilah tropokolagen (Friess 1998). Kolagen triple heliks ini distabilkan terutama oleh ikatan hidrogen baik ikatan intramolekul yang terjadi antara rantai-rantai molekul tropokolagen maupun ikatan intermolekul antara molekul dalam tropokolagen (Brodsky dan Persikov 2005). Gelse et al. (2003) mengungkapkan bahwa selain mengandung struktur triple heliks, kolagen juga mengandung bagian non helical teleopeptida yang mengapit bagian heliks, C-propeptide, dan N-propeptide. Non helical teleopeptida berperan dalam pembentukan kovalen cross-linking serta sebagai penghubung antar molekul dalam struktur matriks. C-propeptide memiliki peran penting dalam inisiasi pembentukan triple heliks, sedangkan N-propeptide diduga terlibat dalam regulasi utama diameter fibril. Struktur dasar kolagen dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Struktur dasar kolagen (Gelse et al. 2003).
Serat kolagen tersusun dari rangkaian mikrofibril kolagen dengan panjang mencapai kurang dari 1 cm dan diameter kurang dari 500 nm. Mikrofibril kolagen sendiri terbentuk dari rangkaian empat sampai delapan molekul kolagen (tropokolagen) dengan diameter kurang dari 5 nm melalui ikatan kovalen cross-linking. Jalur biosintesis serat kolagen ditunjukkan pada Gambar 4 (Shoulders dan Raines 2009).
Molekul kolagen tersusun dari kira-kira dua puluh asam amino yang memiliki bentuk agak berbeda bergantung pada sumber bahan bakunya (Schrieber dan Gareis 2007). Asam amino pada struktur triple heliks kolagen tersusun secara khas yaitu Gly-X-Y. Posisi X adalah prolina dan posisi Y adalah hidroksiprolina
(Friess 1998). Kittiphattanabawon et al. (2010a) mengatakan glisina merupakan asam amino utama pembentuk kolagen yang meliputi 1/3 dari total asam amino. Friess (1998) menyatakan bahwa asam amino glisina terdapat pada setiap posisi ketiga susunan asam amino triple heliks kolagen (Gly-X-Y), sementara 35% dari asam amino penyusun triple heliks kolagen merupakan prolina dan hidroksiprolina. Muyonga et al. (2004a) menyatakan bahwa gabungan prolina dan hidroksiprolina yang dikenal dengan istilah asam imino memiliki fungsi sebagai bahan penstabil panas dari kolagen. Menurut Regenstein dan Zhou (2007), komposisi asam imino dalam kolagen bervariasi antar spesies tergantung dari lingkungan hidup terutama suhu habitat spesies tersebut. Kittiphattanabawon et al. (2010a) menyatakan bahwa kolagen yang berasal dari spesies yang hidup di lingkungan dingin mengandung prolina dan hidroksiprolina yang lebih rendah dibandingkan dengan kolagen dari ikan yang hidup dalam lingkungan yang lebih hangat sehingga kolagen yang berasal dari spesies yang hidup di lingkungan dingin memilki titik lebur dan stabilitas termal lebih rendah daripada kolagen yang berasal dari spesies yang hidup di lingkungan hangat.
Kolagen tipe I mempunyai struktur triple superhelik dengan tiga rantai polipeptida yang merupakan jenis kolagen yang banyak terdapat pada jaringan kulit, tendon, tulang, kornea, dentin, fibrokartilago, usus, uterus, dan dermis (Friess 1998). Kolagen jenis ini memiliki fungsi mekanik untuk menjaga stabilitas, kekuatan, dan ketangguhan dari jaringan tersebut (Fratzl 2008). Triple heliks kolagen tipe I berbentuk heterotrimer dari dua ikatan α1(I) dan satu ikatan
α2(I). Kolagen tipe I yang terkandung pada kulit sebagian besar berkomposit dengan kolagen tipe III (Gelse et al. 2003). Tropokolagen pada kolagen tipe I berbentuk batang dengan berat molekul rata-rata sekitar 300 kDa, panjang 300 nm dengan diameter 1,5 nm. Kolagen tipe I juga memiliki wilayah non helical teleopeptida yang mengandung 926 asam amino. Tropokolagen beragregasi membentuk mikrofibril yang terdiri dari empat hingga delapan tropokolagen dan selanjutnya membentuk fibril dengan diameter mencapai 10500 nm (Friess 1998). Struktur kimia dari kolagen tipe I ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5 Struktur kimia kolagen tipe I: susunan asam amino (a); struktur sekunder dan tersier triple heliks (b); struktur kuartener.