SUHARIYANTO MAHARDIKA
ISOLASI DAN KARAKTERISASI KOLAGEN
NANOPARTIKEL DARI KULIT
IKAN CUCUT BAMBU (Chiloscyllium punctatum)
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
ISOLASI DAN KARAKTERISASI KOLAGEN
NANOPARTIKEL DARI KULIT
IKAN CUCUT BAMBU (Chiloscyllium punctatum)
SUHARIYANTO MAHARDIKA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul “Isolasi dan Karakterisasi Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum)” adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
SUHARIYANTO MAHARDIKA. Isolasi dan Karakterisasi Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum). Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan SUGENG HERI SUSENO.
Kolagen merupakan salah satu jenis protein yang banyak terkandung dalam tubuh hewan dengan proporsi sekitar 30% dari total protein dalam tubuh secara keseluruhan. Pemanfaatan limbah kulit ikan cucut menjadi kolagen nanopartikel adalah salah satu alternatif untuk meningkatkan nilai jual limbah. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi kolagen, membuat kolagen nanopartikel, dan mengkarakterisasi kolagen nanopartikel yang dihasilkan dari kulit ikan cucut dari perlakuan terbaik menggunakan asam asetat. Komposisi kimia proksimat kulit ikan cucut (Chiloscyllium punctatum) mengandung kadar air sebesar 58%, abu 14,43%, protein 29,77%, dan lemak 0,16%. Rendemen yang dihasilkan dengan pelarut asam asetat 0,1 N; 0,2 N; dan 0,3 N adalah 1,49%, 5,37%, dan 12,52% dengan rendemen terbaik 12,52% yang memiliki pH 4,6. Pengujian PSA kolagen nanopartikel dari perlakuan terbaik asam asetat menunjukkan ukuran partikel rata-rata sebesar 146,71 nm serta hasil uji FTIR menunjukkan gugus fungsi amida A pada bilangan gelombang 3310, 3333, 3364, dan 3394 cm-1, amida B bilangan gelombang 2939 cm-1,amida I pada 1651 cm-1, amida II pada 1543 cm-1, dan amida III pada 1242 cm-1 pada nanopartikel kolagen yang dihasilkan.
Kata kunci: Kolagen, ikan cucut, nanopartikel, proksimat, PSA, FTIR
ABSTRACT
SUHARIYANTO MAHARDIKA. Isolation and Characterization Nanoparticles Collagen from Skin of Bambooshark (Chiloscyllium punctatum). Supervised by PIPIH SUPTIJAH and SUGENG HERI SUSENO
Collagen is one type of proteins contained in the animal’s body with proportion about 30 % of total proteins whole body. Utilization of waste from shark skin to produce nanoparticle collagen is one alternative to increase market value of this waste. The purpose of the research was to characterize nanoparticle collagen resulted the best treatment of shark fish skin using acetic acid. The proximate composition of shark fish skin (Chiloscyllium punctatum) contained the water of 58 %, ashes 14,43 %, proteins 29,77 %, and fats 0.16 %. Rendemen produced with a solvent acetic acid 0,1 N; 0,2 N; and 0,3 N is 1,49 %, 5,37 %, and 12,52 % with best rendemen is 12,52 % having a pH 4,6. PSA Testing nanoparticle collagen from treatment best acetic acid having size of particles average of 146,71 nm and the result of FTIR found A-amide of 3310, 3333, 3364, and 3394 cm-1, B-amide of 2939 cm-1, I-amide of 1651 cm-1, II-amide of 1543 cm
-1
Judul Skripsi : Isolasi dan Karakterisasi Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum)
Nama : Suhariyanto Mahardika
NIM : C34090036
Disetujui oleh
Dr. Pipih Suptijah, MBA Pembimbing I
Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi, M.Si Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr. Ir. Ruddy Suwandi MS, M Phil. Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah subhanahu wa ta’ala, atas segala rahmat, anugerah, dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2013 hingga Mei 2013 dengan judul Isolasi dan Karakterisasi Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Dr. Pipih Suptijah, MBA. dan Bapak Dr. Sugeng Heri Suseno, S.Pi, M.Si. Dr. Ir. Ruddy Suwandi, M.S, M. Phil selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil Perairan dan Dr. Ir. Agoes Mardiono Jacoeb, Dipl Biol selaku Ketua Program Studi Teknologi Hasil Perairan serta staf dosen dan administrasi Departemen Teknologi Hasil Perairan. Terima kasih juga penulis sampaikan kepada Ibu, Bapak, dan adik tersayang Suhariyanti serta Kamila yang telah memberikan semangat dan do’anya. Di samping itu ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada teman seperjuangan THP 46 (Alto), MSP 46, ITK 46, adik-adik THP 48, teman-teman UNAIR (Gian Agatha dkk), ITS (Arma, Didin, dkk), sahabat seperjuangan FPIK lainnya, Grand Master-Shihan Sanmoon Nakamura dan Sensei Deden beserta sahabat NINJUTSU INDONESIA lainnya atas segala dukungan, do’a, dan motivasinya.
Semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukannya.
Bogor, Juni 2013
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL v
DAFTAR GAMBAR v
DAFTAR LAMPIRAN v
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 2
Ruang Lingkup Penelitian 2
METODE 2
Bahan 3
Alat 3
Prosedur Analisis Penelitian 3
Isolasi kolagen larut asam 5
Pembuatan kolagen nanopartikel 5
Analisis proksimat 5
Analisis FTIR 6
Analisis pH 6
Uji biuret 6
Analisis rendemen 6
Analisis PSA 6
HASIL DAN PEMBAHASAN 7
Komposisi Kimia Kulit Ikan Cucut (Chiloscyllium punctatum) 7
Rendemen Kolagen dengan Perlakuan Asam Asetat 7
Nilai pH Kolagen Nanopartikel 8
Ukuran Partikel dan Mikroskopis Kolagen Nanopartikel 9
Analisis Gugus Fungsi FTIR Kolagen Nanopartikel 11
KESIMPULAN DAN SARAN 13 Kesimpulan 13
Saran 13
LAMPIRAN 16
RIWAYAT HIDUP 19
DAFTAR TABEL
1 Komposisi kimia kulit ikan cucut dan data referensi 7 2 Perbandingan gugus fungsi kolagen nanopartikel kulit ikan cucut
bambu (Chiloscyllium punctatum)dengan referensi 12
DAFTAR GAMBAR
1 Diagram alir isolasi kolagen 4
2 Diagram alir pembuatan kolagen nanopartikel 4 3 Nilai rendemen kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) 7 4 Nilai pH kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) 9
5 Grafik sebaran PSA kolagen nanopartikel 10
6 Visual mikroskopis kolagen nanopartikel 10
7 Rumus struktur asam amino 11
8 Grafik FTIR kolagen nanopartikel 12
DAFTAR LAMPIRAN
1 Visual Histogram FTIR dari kolagen kulit cucut bambu
(Chiloscyllium punctatum) 16
2 Data sebaran ukuran partikel pada uji PSA 16
3 Dokumentasi penelitian 17
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kolagen merupakan biomaterial dari protein yang terkandung dalam tubuh hewan yang bersifat biodegradable. Keunggulan dari hal tersebut dinyatakan oleh Aberoumand (2012) dalam penelitiannya sehingga kolagen banyak digunakan untuk kepentingan biomedis, pharmaceutical, industri obat, industri makanan, dan industri kosmetik. Dalam bidang kosmetik, kolagen berperan sebagai zat aktif yang dapat memberikan banyak manfaat untuk kulit seperti sebagai zat pencegah keriput, meningkatkan kelembaban kulit, menjaga kulit dari radikal bebas, dan menjaga elastisitas kulit. Dalam tubuh manusia kadar kolagen dalam kulit akan semakin berkurang seiring dengan bertambahnya usia, terlebih akan aktifitas manusia yang semakin padat dan seringkali terpapar oleh cahaya UVA serta UVB dari radiasi sinar matahari (Draelos dan Thaman 2006).
Menurut Choi et al. (2013) sebagian besar kolagen komersial terbuat dari kulit sapi dan kulit babi yang umumnya tidak sesuai dengan keyakinan agama dan etnis tertentu seperti Muslim, Yahudi, dan Hindu, sehingga pemanfaatan kulit ikan sebagai bahan baku kolagen merupakan alternative yang prospektif untuk mengatasi masalah tersebut. Stevens et al. (2000) menyatakan bahwa berdasarkan catatan FAO, Indonesia tergolong negara urutan teratas yang menghasilkan tangkapan samping ikan hiu dengan hasil produksi tangkapan terbanyak setiap tahunnya. Hal ini diperkuat oleh Dharmadi dan Fahmi (2003) yang menyatakan data produksi ikan hiu di Indonesia mengalami peningkatan sebesar 36.884 ton pada tahun 1987 kemudian meningkat hampir dua kali lipat sebesar 68.366 ton pada tahun 2000. Peningkatan data produksi tersebut yang didukung oleh Fahmi dan Dharmadi (2005) yang menyatakan sebagian besar ikan hiu/cucut yang tertangkap oleh para nelayan di Indonesia hanyalah sebagai hasil tangkapan sampingan (by catch), menjadikan pembuatan kolagen dari kulit ikan cucut sangat potensial untuk dikembangkan.
2
Perumusan Masalah
Ikan Cucut atau Hiu di perairan Indonesia masih menjadi hasil tangkapan samping (by catch) yang masih kurang optimal dalam pemanfaatannya, oleh karena itu diperlukan informasi mengenai karakteristik kolagen nanopartikel dari kulit ikan cucut sehingga dapat dijadikan sebagai biomaterial hewani yang halal dan memiliki berbagai manfaat untuk memenuhi kebutuhan konsumen dari permintaan kolagen yang masih belum terpenuhi.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengisolasi kolagen, membuat kolagen nanopartikel, dan mengkarakterisasi kolagen nanopartikel dari kulit ikan cucut.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan memberikan informasi mengenai karakteristik dari nano partikel kolagen yang dihasilkan dari kulit ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum).
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini adalah pengambilan sampel, preparasi sampel, analisis proksimat sampel, pembuatan kolagen dan nanopartikel dari sampel, analisis karakteristik sampel, analisis data, serta panulisan laporan.
METODE
3 Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) yang diperoleh dari Pelabuhan Perikanan Nusantara-Muara Angke(Jakarta). Bahan yang digunakan untuk proses pembuatan kolagen adalah aquades, NaOH, asam asetat (CH3COOH). Bahan yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel kolagen adalah aquades dan etanol 96%. Bahan-bahan yang digunakan untuk analisis proksimat adalah akuades, selenium, H2SO4,
NaOH, HCl, asam borat (H3BO3), kertas saring, kapas, pelarut heksana, KI,
H3PO4, dan HCl. Bahan yang digunakan untuk analisis pH adalah larutan standar
pH 4 dan 7. Bahan yang digunakan untuk analisis protein secara kualitatif adalah biuret. Bahan yang digunakan untuk analisis berat jenis adalah akuades.
Alat
Alat yang digunakan untuk preparasi ikan cucut adalah pisau, penggaris, timbangan digital, refrigerator, thermometer, baskom plastik, trash bag dan aluminium foil. Alat yang digunakan untuk pembuatan kolagen adalah kompor listrik, pengaduk, pisau, wadah plastik, toples, thermometer, kain blacu, kapas, kertas label, dan timbangan. Alat yang digunakan untuk uji biuret adalah gelas ukur dan tabung reaksi. Alat yang digunakan untuk pembuatan nano partikel kolagen adalah magnetic stirer merk YAMATO. Alat yang digunakan untuk analisis proksimat adalah timbangan analitik, cawan porselen, oven, sudip, desikator (analisis kadar air); tabung kjeldahl, destilator, biuret (analisis kadar protein); tabung reaksi, gelas erlenmeyer, tabung soxhlet, pemanas (analisis kadar lemak); tanur dan desikator (analisis kadar abu). Pengujian gusus fungsi dilakukan dengan menggunakan alat FTIR (Fourier Transform InfraRed) merk Abb-mb3000. Pengujian ukuran partikel dilakukan dengan menggunakan alat PSA (Particle Size Analyzing) merk Vasco-Particle Size Analyzer 2010.
Prosedur Analisis Penelitian
4
Gambar 1 Diagram alir optimasi Isolasi kolagen dengan asam asetat (modifikasi dari Kittiphattanabawon et al. 2010a)
Gambar 2 Diagram alir penelitian pembuatan nanopartikel kolagen (modifikasi dari Coester et al. 2000
Kulit Ikan Cucut
Preparasi (pembersihan dari daging, lemak, sisik, dan kotoran lain)
Pemotongan kulit dengan ukuran rata-rata 2 x 0,5 cm
Demineralisasi dengan asam asetat (CH3COOH)
Pencucian
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 8,2 Deproteinisasi dengan NaOH (0,05 N) 1:10 selama 6 jam
Perlakuan: 0,1 N, 0,2 N
dan 0,3 N selama 2 jam Uji Proksimat
Isolasi kolagen, kulit : akuades = 1 : 2 pada suhu 35-40ºC, selama 2 jam
Penyaringan dengan kain saring
freezedryer Uji fisik : rendemen dan FTIR
Uji Biuret
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 4,6
Kolagen
Analisis pH
Kolagen perlakuan terbaik: 0,3 N
Pengecilan ukuran partikel (Stirer 35º- 40ºC 3000 rpm, 2 jam)
Pengamatan mikroskopis,Uji PSA Kolagen Perlakuan terbaik
Pemberian etanol 96% sedikit demi sedikit (rasio 1:1)
5 Preparasi bahan Baku
Sampel ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) dicuci terlebih dahulu untuk menghilangkan kotoran yang menempel, kemudian di skinless untuk memisahkan daging ikan dengan kulitnya. Seluruh bagian kulit ikan cucut dipotong kecil-kecil dengan ketebalan sesuai yang diperoleh dari hasil skinless dengan dimensi panjang x lebar adalah 2 x 0,5 cm.
Isolasi Kolagen (modifikasi Kittiphattanabawon et al. 2010a)
Isolasi kolagen dari kulit ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) pada penelitian ini terbagi dalam beberapa tahap. Tahap pertama kulit ikan cucut yang telah dilakukan pemotongan, kemudian dibersihkan dan dicuci dengan air mengalir. Setelah itu dilakukan perendaman dalam larutan NaOH 0,05 N rasio 1:10 selama 6 jam dengan tujuan untuk menghilangkan kadar protein yang masih terdapat pada kulit, kemudian dilanjutkan netralisasi dengan pencucian menggunakan aquades hingga dan dilanjutkan dengan uji biuret untuk mengidentifikasi masih terdapat atau tidaknya protein pada sampel kulit, kemudian Tahap kedua perlakuan yang diberikan adalah perendaman kulit ikan cucut (Chiloscyllium punctatum) dalam larutan asam asetat (CH3COOH) dengan
perbandingan kulit ikan dan asam asetat adalah 1 : 6. Konsentrasi asam asetat yang digunakan adalah 0,1 N, 0, 2 N , dan 0,3 N (v/v) dengan lama perendaman masing-masing perlakuan selama 2 jam. Kulit ikan cucut yang mengalami swellling (pengembangan) kemudian dicuci menggunakan aquades hingga pH 4,6 dan dilanjutkan dengan ekstraksi pada suhu 40 ºC selama 3 jam dengan rasio bobot kulit ikan dan aquades adalah 1 : 2. Filtrat yang diperoleh dari proses isolasi selanjutnya disaring dengan menggunakan kain saring, kemudian untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan dilakukan pengamatan berupa uji fisik yang meliputi rendemen, pH, dan FTIR dengan sampel yang sebelumnya telah dikeringkan terlebih dahulu menggunakan alat freezedryer.
Pembuatan kolagen nanopartikel (modifikasi Coester et al. 2000)
Tahap selanjutnya adalah pembuatan nanopertikel kolagen dari hasil perlakuan terbaik pada isolasi kolagen yang telah dihasilkan sebelumnya. Pembuatan kolagen nanopartikel dilakukan dengan melarutkan kolagen dengan aquades dengan rasio perbandingan 1:2 dan dilakukan sizing selama 2 jam dengan magnetic stirrer pada kecepatan ±3000 rpm, kemudian setelah 2 jam sampel ditetesi dengan larutan etanol 96% dengan rasio perbandingan 1:1, hal ini bertujuan agar tidak terjadi aglomerasi pada partikel kolagen yang sudah menjadi nano kolagen. Tahap selanjutnya adalah pengujian ukuran partikel untuk mengetahui distribusi ukuran kolagen nanopartikel yang dihasilkan.
Analisis Proksimat (AOAC 2005)
6
Analisis FTIR (Fourier Transform InfraRed) (Modifikasi Muyonga et al. 2004)
Analisis FTIR dilakukan untuk mengetahui gugus fungsi dan keberadaan kolagen nanopartikel yang dihasilkan. Kolagen sebanyak 0,2 gram dihaluskan/digerus dengan KBr dalam mortar hingga homogen, kemudian dimasukkan ke dalam cetakan pellet dan dipadatkan serta divakum dalam mesin pencetak pellet. Selanjutnya pellet dimasukkan ke dalam sel dan dimasukkan pada media penempatan sel dengan ditembakkan sinar dari spektofotometer inframerah IR-408 yang sudah dinyalakan dengan kondisi yang stabil, kemudian dilakukan pendeteksian menggunakan tombol detektor dan akan dihasilkan rekorder histogram FTIR pada monitor yang akan menampilkan puncak-puncak dari gugus fungsi yang terdapat pada sampel. Histogram yang diperoleh selanjutnya akan dianalisis untuk memperoleh data kualitatif maupun kuantitatif.
Analisis pH (Modifikasi AOAC 2005)
Analisis pH kolagen yaitu 5 mL sampel dilarutkan dalam 20 mL aquades dan dihomogenkan. Selanjutnya suhu sampel diukur untuk digunakan sebagai suhu acuan ph meter yang digunakan. pH meter, kemudian dinyalakan dan dibiarkan hingga stabil terlebih dahulu, kemudian elektroda dicelupkan ke dalam sampel hingga beberapa saat sampai diperoleh angka yang stabil pada proyektor pH meter.
Uji Biuret (modifikasi Apriyantono et al. 1989)
Uji biuret digunakan untuk mengetahui atau mengidentifikasi keberadaan protein nonkolagen serta zat pengotor lemak yang masih tersisa secara kualitatif dengan menggunakan pelarut biuret. Sampel sebanyak 1 gram dilarutkan ke dalam larutan biuret sebanyak 4 mL pada tabung reaksi. Campuran larutan sampel dan biuret dibiarkan pada suhu kamar selama 30 menit, kemudian dilakukan pengamatan secara kualitatif dari perubahan warna yang terjadi pada larutan.
Rendemen (AOAC 1995)
Perhitungan rendemen nanopartikel kolagen diperoleh dengan perbandingan berat kering nanopartikel kolagen dengan berat bahan baku kulit mentah sebelum diisolasi (kulit ikan cucut yang telah dibersihkan dari daging, lemak, dan zat pengotor lainnya). Perhitungan dapat diperoleh dengan rumus:
Rendemen nanopartikel kolagen (%) = Berat kering nanopartikel kolagen x 100%
Berat bahan baku kulit
Analisis PSA(Particle Size Analyzing)
7
HASIL DAN PEMBAHASAN
Komposisi Kimia Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum)
Ikan cucut yang digunakan untuk analisis komposisi kimia merupakan ikan cucut segar yang memiliki berat rata-rata 2,5-3 kg/ekor. Komposisi kimia suatu bahan perlu diketahui karena dapat menentukan kandungan gizi yang terdapat didalamnya. Analisis komposisi kimia yang dilakukan pada penelitian ini meliputi kadar air, abu, protein, dan lemak. Komposisi kimia kulit ikan cucut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia kulit ikan cucut dan kulit ikan lain
Parameter Nilai hasil penelitian
(%)1
Nilai referensi
(%)2
Nilai referensi
(%)3
Nilai referensi
(%)4 Kadar air 58,70 ±1,14 39,24 64,86 51,85 Kadar abu 14,43 ±0,12 0,73 0,25 0,23 Kadar protein 29,77 ±0,81 18,96 34,03 27,26
Kadar lemak 0,16 ±0,04 10,65 2,69 20,24
Keterangan: 1Data hasil penelitian (Chiloscyllium sp); 2See et al. (2010) (Pangasius sutchi);
3
Thitipramote et al. (2011) (Pangasius gigas) dan 4 (Pangasius hypopthalmus)
Berdasarkan data pada Tabel 1 menunjukkan bahwa kadar lemak kulit ikan cucut paling rendah apabila dibandingkan dengan kadar lemak dari kulit ikan referensi lainnya yaitu sebesar 0,16%, serta memiliki kadar protein sebesar 29,77%, sehingga kulit ikan cucut dapat digolongkan ke dalam ikan yang berlemak rendah dan berprotein tinggi berdasarkan Winarno (2008) sebab ikan digolongkan memiliki lemak rendah dan protein sedang apabila memiliki kadar lemak <5% dan protein antara 15-20% (Winarno 2008). Kadar abu dari hasil penelitian memiliki nilai yang cukup tinggi yaitu sebesar 14,43% dibandingkan dengan hasil penelitian sebelumnya. Menurut Songchotikunpan et al. (2008) adanya perbedaan komposisi kimia kulit ikan hasil penelitian dengan referensi lainnya disebabkan oleh perbedaan spesies, habitat, umur, jenis pakan, serta teknik preparasi bahan.
Rendemen Kolagen dengan Perlakuan Asam Asetat
8
R
e
n
d
e
m
e
n
(%)
G asam a 12,52% 5,37% 1,49% mengh diband drum 10,70% diband 2009) R rendah Kolod keterk larut o Sadow memp prepar Pengg untuk yang p cucutN kebasa pengar kolage nilai k disajik 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00
R
e
n
d
e
m
e
n
(%)
Gamb Gambar 3 m asetat. Rend %, sedangka % dan rendem %. Hasil ini mhasilkan re dingkan den sebesar 2,3 % pada pen dingkan den dan ikan Ni Rendemen k h, hal ini dis dziejska et kaitan dengan
optimal pad wska et al (2 pengaruhi si rasi sampel, gunaan konse proses pem paling tingg sebagai limb
Nilai pH me aan suatu la ruh perlakua en yang diha kelarutan ko kan pada Gam
1,49
Asam Asetat
bar 3 Nilai re menunjukkan emen terting an perlakuan men terendah menunjukka endemen ko ngan ikan sh
30% (Ogaw nelitian (Nag ngan ikan n ila perch seb kolagen yan sebabkan ole al (1999) n rendemen da kisaran s 2000) yang m
fat fungsion serta konsen entrasi asam mbuatan kol gi. Besarnya bah/by catch Nilai erupakan su arutan. Pada an asam ase asilkan. Nila lagen (Taba mbar 4.
0,1 N As
konsen
endemen ko n rendemen ggi dihasilka n asam aseta h dihasilkan an bahwa ko olagen yan heepshead se a et al. 20 gai et al. 2 nila tilapia d besar 58,70% ng dihasilka eh suhu dan yang telah kolagen yan suhu 45 oC menegaskan nal kolagen ntrasi pH yan m asetat 0,3 N
lagen nanop a rendemen h yang bernil
pH Kolage
atu paramet a penelitian
tat yang dib ai pH kolage arestani et a
5,37
am Asetat 0,2
nt rasi Asam
lagen dari ku kolagen ya an oleh perla at 0,2 N men n dari perlak onsentrasi as ng maksim ea bream se 03), serta i 2002). Rend dengan sebe % (Muyonga an dari kuli n waktu ekst
h menyatak ng dihasilkan C. Pernyataa
bahwa terda n yang diha
ng digunaka N merupakan partikel kare yang dihas lai ekonomis n Nanopart
ter untuk me ini nilai pH berikan terha en memiliki k
l. 2012). Ni
N Asam
Aset at
ulit ikan cuc ang diperoleh akuan asam a nghasilkan re kuan asam a
sam asetat 0 mal dan le ebesar 2,60%
ikan ocellate demen kolag
esar 20,70% et al. 2004) it ikan cucu traksi. Hal in kan bahwa
n, di mana k an lain juga apat tiga fak asilkan yaitu an selama iso n perlakuan y ena mengha
ilkan menja s tinggi.
tikel
enilai tingka H diukur un adap hasil ak keterkaitan y ilai pH nano
12,52
Asetat 0,3 N
cut bambu. h dari perla asetat 0,3 N endemen seb setat 0,1 N 0,3N sudah d ebih besar % dan ikan b
e puffer seb gen lebih re % (Potaros e
.
ut masih sa ni didukung suhu mem kelarutan kol
a didukung ktor penting u umur, tah olasi berlang yang akan di silkan rende adikan kulit
a N b p a d a a s y u p ( d t m d d Gamba asetat yang N dengan 0, berbeda nya perbedaan p asam atau b dengan eksr asetat 0,3 N al. (2004) y sebagai baha Adany yang dilakuk ulang akan penetralan m (Hinterwaldn PSA (P digunakan terkandung mengetahui dihasilkan. G dapat dilihat 0 1 2 3 4 5 6 7
Nilai
pH
Gam ar 4 menunju diberikan. N ,3 N tidak b ata dengan p pH akhir ter asa yang dib raksi asam a N menghasilk yang menye an baku kosm ya perbedaankan secara b mempenga mampu meng ner 1977). Ukuran P Particle Size untuk men pada suatu secara vis Grafik pengu t pada Gamb
Asam Aseta
mbar 4 Nilai p ukkan nlai p Nilai pH yan berbeda nyat perlakuan as
rsebut diseb berikan selam asetat 0,3 N kan rendeme ebutkan bah metik umum n hasil akhir baik dan bena aruhi hasil gurangi kada Partikel dan e Analyzing) ngetahui uku larutan, seda sual bentuk ukuran PSA bar 5 dan 6 d
at 0,1 N A
konsen
pH kolagen pH kolagen y ng dihasilkan
ta yaitu 4,45 sam asetat 0 babkan oleh
ma perendam N adalah 4,6
en yang terb hwa beberap mnya memilik
r tersebut d ar. Penetrala akhir dari ar asam-basa n Mikroskop g) merupakan uran partik angkan anal k dan pena A dan visual di bawah ini.
Asam Asetat 0,2
ntrasi
Asam
dari kulit ik yang diperole
n antara perl 5 dengan 4,6 0,1 N yaitu h perbedaan man. Nilai p
0 di mana e aik. Hal ini pa merk kol ki nilai pH b ipengaruhi o an yang dilak nilai pH ya a suatu larut
pis Nanopar
n salah satu kel nano se lisis mikrosk ampakan da
mikroskopi
2 N Asam
m
Asetat
kan cucut. eh dari perla lakuan asam 60, tetapi nil sebesar 6,3 jenis dan k pH 4,60 yang ekstraksi de sesuai deng lagen yang berkisar anta oleh proses kukan secara ang dihasilk tan setelah p
rtikel Kolag
u metode an erta sebaran kopis diguna ari nanopart s nanopartik
m Asetat 0,3 N
9
akuan asam m asetat 0,2 lai tersebut 30. Adanya konsentrasi g diperoleh ngan asam gan Peng et
10
B Analyz dengan partike yang p yang d dipero yang Penga mengh bentuk Berdas dihasil Bolzin 1-100 Gam Gambar Berdasarkan zing) pada G n interval u el yang mem paling tingg diperoleh ad oleh yang m
terisolasi y matan visu hasilkan pen k nanoparti sarkan hasil lkan relatif nger et al.(2
nm.
mbar 5 Grafik
r 6 Gambar p
n hasil penga Gambar 5 ter
ukuran partik miliki ukura gi (Lampiran dalah sebesa menyatakan ang memili ual mengg nampakan v ikel kolage
pengamatan lebih besar 011) yang m
k sebaran na
pengamatan mikros amatan anal rlihat beberap kel mulai da an 141,29; n 2), sedang ar 146,71 nm
bahwa nano iki ukuran gunakan m visual yang en yang m n tersebut, n
dibandingka mendefinisik
anopartikel k
n visual nano skop. lisis dengan
pa data yang ari 28,19 nm
147,95; dan gkan nilai Z m. Hasil ini opartikel di sekitar 10-1 mikroskop d terlihat sepe memiliki uk nilai distribus
an dengan d kan nanopart
kolagen deng
opartikel kola
metode PS g terekam pa m hingga 977 n 154,92 me Z-average (r
sesuai deng idefinisikan 1000 nm (M dengan per erti pada Ga kuran yang si kolagen n definisi nano tikel memili
gan PSA.
agen dengan
SA (Particle ada layar mo 7,50 nm, di m
emiliki inten rata-rata) par gan refrensi sebagai par Mohanraj 20
rbesaran 4 ambar 6 tam g relatif s nanopartikel opartikel men
11 Ukuran partikel dari kolagen nanopartikel yang dihasilkan dapat diaplikasikan sebagai bahan baku kosmetik terutama pada kulit, sebab menurut Ganesh et al. (2012) ukuran pori-pori tubuh manusia memiliki diameter antara 200-500 nm, dengan demikian nanopartikelkolagen akan mampu terserap dan terdifusi dengan baik pada permukaan kulit apabila diaplikasikan sebagai bahan aktif kosmetik yang berfungsi sebagai anti aging. Hal tersebut juga didukung oleh Kumar et al. (2011) yang menyatakan bahwa kolagen yang terbuat dari kulit dan tulang ikan memiliki struktur molekul yang lebih kecil dibandingkan kolagen yang terbuat dari sapi atau babi sehingga lebih mudah untuk diserap. Penggunaan kolagen sebagai subtituen kulit manusia membuat kolagen menjadi pelopor pengembangan jaringan bioteknik, seperti pembuluh darah dan ligamen. Selain itu kolagen memiliki kemampuan memberikan sifat elastis pada kulit, dan dapat mengurangi keriput yang terjadi sebagai efek dari penuaan. Kolagen pada kosmetik jika digunakan pada kulit wajah akan mampu menahan air sehingga membuat kulit wajah tetap dalam kondisi lembab. Kolagen dapat mengurangi kerutan pada wajah, menghilangkan bekas jerawat dan menutup pori-pori pada kulit (Meier 2009). Dengan demikian hasil dari penelitian ini dapat memiliki nilai manfaat yang lebih dalam bidang nonpangan terutama kosmetik.
Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR (Fourier Transform InfraRed)
Analisis gugus fungsi dengan FTIR (Fourier Transform InfraRed) umumnya digunakan untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat pada suatu senyawa. Secara umum senyawa asam amino memiliki rumus struktur yang terdiri dari C yang mengikat empat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom
hidrogen (H), dan satu gugus sisa (R, dari residue) seperti gambar di bawah ini.
Gambar 7 Struktur asam amino.
12
Gambar 8 Grafik FTIR Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut. Struktur sekunder dari kolagen yang telah ditemukan sebelumnya memiliki gugus fungsi amida A pada bilangan gelombang (3300-3500 cm-1), amida I pada (1636-1661 cm-1), amida II pada (1549-1558 cm-1), dan amida III pada (1200-1300 cm-1) (Muyonga et al 2004). Berdasarkan data pada grafik diatas dapat diidentifikasi gugus fungsi ditemukan amida A pada bilangan gelombang sebesar 3310, 3333, 3364, dan 3394 cm-1, amida B pada 2939 cm-1, amida I pada 1651 cm-1, amida II pada 1543 cm-1, dan amida III pada 1242 cm-1. Berikut data perbandingan gugus fungsi nanopartikel kolagen dengan beberapa referensi yang ada dapat dilihat pada Tabel 2 di bawah ini.
Tabel 2 Perbandingan gugus fungsi nanopartikel kolagen kulit ikan cucut Daerah
serapan
Bilangan gelombang pada puncak serapan (cm-1) Dugaan gugus fungsi
Data Penelitian
ASC kulit nila perch (Muyonga et al.2004)
ASC kulit ikan
surf (Nagai et
al.2010)
ASC kulit ikan unicorn leatherjacket (Nalinanon et al.2010)
Amida A
3310 3333 3364 3394
3434 3306 3305
NH streching dari gugus amida yang
berasosiasi dengan ikatan hydrogen dan
OH dari hidroksiprolin
Amida B 2939 2964 CH2 asimetri
streching
Amida I 1651 1650 1640 1651
C=O stretching/ikatan
hydrogen
A : 3310-339cm-1
B : 2939 cm-1
I : 1651 cm-1
II :1543 cm-1
13 Daerah
serapan
Bilangan gelombang pada puncak serapan (cm-1) Dugaan gugus fungsi
Data Penelitian
ASC kulit nila perch (Muyonga et al.2004)
ASC kulit ikan
surf (Nagai et
al.2010)
ASC kulit ikan unicorn leatherjacket (Nalinanon et al.2010)
berikatan dengan COO
-Amida II 1543 1542 1541 1549
Gugus NH berikatan dengan CN
Amida III 1242 1235 1235 1240 NH bending
Keterangan: ASC(Acid Soluble Collagen)
Lebarnya pita pada amida A mengindikasikan tingginya vibrasi gugus N-H, pelebaran tersebut mengindikasikan terdapatnya ikatan hidrogen pada kolagen yang dihasilkan (Nagai et al. 2010). Terdapatnya gelombang amida I sebesar 1651 cm-1 yang diperoleh dari hasil penelitian menunjukkan bahwa kolagen yang dihasilkan memiliki struktur random coil dengan β-sheet yang merupakan ciri khas yang menunjukkan bahwa partikel yang dianalisis tersebut benar-benar tergolong kolagen (Puspawati et al. 2012) sedangkan ditemukannya gelombang amida II menunjukkan terdapatnya struktur α-helix serta amida III dengan panjang gelombang sebesar 1242 cm-1 menunjukkan puncak serapan N-H yang memiliki intensitas lebih rendah. Sehingga dengan keberadaan amida II dan III ini menunjukkan bahwa struktur heliks dari kolagen yang dihasilkan memiliki ciri daripada kolagen Triple helix (Muyonga et al. 2004).
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Kulit ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum) dapat dibuat kolagen dengan rendemen sebesar 12,52%, memiliki pH 4,6 dapat dibuat nano kolagen rata-rata sebesar 146,71 nm dengan gugus fungsi hasil FTIR yang menunjukkan ditemukan amida A pada bilangan gelombang sebesar 3310, 3333, 3364, dan 3394 cm-1, amida B pada 2939 cm-1, amida I pada 1651 cm-1, amida II pada 1543 cm-1, dan amida III pada 1242 cm-1 yang mengindikasikan bahwa kolagen nanopartikel yang dihasilkan telah terbentuk dengan baik sehingga dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan nilai jual limbah kulit ikan cucut (Chiloscyllium punctatum).
Saran
14
DAFTAR PUSTAKA
Aberoumand A. 2012. Comparative study between different methods of collagen extraction from fish and its properties. World Applied Sciences Journal 16(3): 316-319.
[AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 1995. Official Method of Analysis. The Association of Official Analytical Chemist. Washington, DC. [AOAC] Association of Official Analytical Chemist. 2005. Official Method of
Analysis of The Association of Official Analytical of Chemist. Arlington: The Association of Official Analytical Chemist, Inc.
Apriantono A, Fardiaz D, Puspitasari NL, Yasni S, Budianto S. 1989. Analisis Pangan. Bogor: IPB Press.
Bolzinger MA, Briancon S, Chevalier Y. 2011. Nanoparticles trough the skin. Managing conflicting results of inorganic and orhanic particles in cosmetics and pharmaceutics. Adv Rev 3: 463-478.
Choi JH, Behnam Sh, Kim SM. 2013. Physico-biochemical characteristics of scallop mantle collagen soluble in pepsin. Journal Agricultural Science and Technology 15: 293-302.
Coester CJ, Langer K, Van Briesen H, Kreuter J. 2000. Gelatin nanoparticles by two-step desolvation-a new preparation method, surface modifications and cell uptake. Microencapsulation 17(2): 187-193.
Dharmadi and Fahmi 2003. Fisheries characteristic of artisanal sharks and rays in Indonesian waters. In : Proceeding of the Seminar on Marine and Fisheries Jakarta, 15-16 December 2002. Agency for Marine and Fisheries Research, MMAF. p.122-129.
Draelos ZD, Thaman LA. 2006. Cosmetic Science and Technology Series. Vol-30, Cosmetic Formulation of Skin Care Products. New York: Taylor and Francis Group.
Fahmi dan Darmadi. 2005. Status perikanan hiu dan aspek pengelolaannya. Jurnal Oseana (1): 1-8.
Ganesh Sharma N, Sanadya J, Kaushik A, Dwivedi A. 2012. Penetration enhancement of medicinal agents. International Research Journal of Pharmacy 3(5): 2230-8407.
Hinterwaldner R. 1977. Raw Material dalam Ward AG dan Courts A, editor. The Science and Technology of Gelatin. New York: Academic Press.
Hoet PHM, Bruske-Hohlfeld I, Salata OV. 2004. Nanoparticles known and unknown health risks. J Nanotechnol 2(12): 1-5.
Kittiphattanabawon P, Benjakul S, Visessanguan W, Kishimura H, Shahidi F. 2010a. Isolation and Characterisation of collagen from the skin of brownbanded bamboo shark (Chiloscyllium punctatum). Food Chem 119: 1519-1526.
15 Kolodziejska I, Sikorski ZE, Niecikowska C. 1999. Parameters affecting the
isolation if collagen pomatia from squid (Illex argentinus) skins. Food Chemistry 66: 153-157.
Meier J. 2009. Cosmetic Surgery and the Use of Collagen.http://EzineArticles.com.[3 Oktober 2012].
Muyonga JH, Cole CGB, Duodu KG. 2004. Characterisation of acids oluble collagen from skins of young and adulti Nileperch (Lates niloticus). Food Chemistry 85(1): 81-89.
Mohanraj VJ and Y Chen. 2006. Nanoparticles-A Review. Tropical journal of pharmaceutical research 5(1): 561-573.
Nagai T, Araki Y, Suzuki N. 2002. Collagen of the skin ocellate puffer fish (takifugu rubripes). Food Chemistry 78: 173-177.
Nagai T, Suzuki N, Tanoue Y, Kai N, Nagashima T. 2010. Characterization of acid soluble collagen from skins of surf Smelt (Hypomesus pretiosu japonicas Brevoort). Journal Food and Nutrition Science 1: 59-66.
Nalinanon S, Benjakul S, Kishimura H. 2010. Characterization of collagen from the skin of unicorn leatherjacket (Aluterus monoceros) extracted with the aid of Albacore tuna pepsin. Food Chemistry 120(3): 817-824.
Ogawa M, Moody MW, Portier RJ, Bell J, Schexnayder MA, Losso JN. 2003. Biochemical properties of black drum and sheepshead seabream skin collagen. Journal Agricultural Food Chemistry 51: 8088-8092.
Peng Y, Glattauer V, Werkmeister JA, Ramshaw JAM. 2004. Evaluation for collagen products for cosmetic application. J Cosmetics Sci 55: 327-341. Puspawati NM, Simpen IN, Miwada INS. 2012. Isolasi gelatin dari kulit kaki
ayam broiler dan karakterisasi gugus fungsinya dengan spektrofotometri FTIR. Jurnal Kimia 6(1): 79-87.
Potaros T, Raksakulthai N, Runglerdkreangkrai J, and Worawattanamateekul W. 2009. Characteristics of collagen from nile tilapia (Oreochromis niloticus) skin isolated by two different methods. Kasetsart Journal 43: 584-593. Sadowska M, Kolodziejska I, Niecikowska C. 2000. Isolation of collagen from
the skin of Baltic cod (Gadus morhua). Food Chemistry 81: 257-262.
See SF, Hong PKL, Wan AWM, Babji AS. 2010. Physicochemical of gelatins extracted from skin of different freshwater fish spesies. International Food Research Journal 17: 809-816.
Songchotikunpan P, Tattiyakul J, Supaphol P. 2008. Extraction and electrospinning of gelatin from fish skin. International Journal of Biological Macromolecules 42: 247-255.
Stevens JD, Bonfil R, Dulvy NK, and Walker PA. 2000. The effects of fish-ing on sharks, rays and chimaeras (chondrichthyans), and the implications for marine ecosystem. ICES Journal of Marine Science 57:476-494.
Tabarestani Sh, Maghshoudlou Y, Motamedzadegan A, Mahoonak ARS, Rostamzad H. 2012. Study on some properties of acid-soluble collagens isolated from fish skin and bones of rainbow trout (Onchorhyncus mykiss). International Food Research Journal 19(1): 251-257.
Thitipramote N, Rawkdkuen S. 2011. Histological structure and chemical composition of the farmed Giant Catfish skin. Journal of the Microscopy Society of Thailand 4(2): 89-93.
16
Lampiran 1 Histogram FTIR dari kolagen kulit cucut bambu (Chiloscyllium punctatum)
17
Lampiran 3 Dokumentasi penelitian
Ikan Cucut Segar (Chiloscyllium punctatum)
Transportasi Ikan Cucut Segar
Penimbangan Ikan Cucut Segar
Preparasi Ikan Cucut 1 (Pembuangan isi perut &
kotoran)
Preparasi Ikan Cucut 2 (Pemisahan kulit)
18
Ekstraksi kolagen Penyaringan kolagen Sentrifuse Penimbangan kulit Ikan
Cucut
Pemotongan kulit Perendaman kulit dalam larutan NaOH
Perendaman kulit dalam larutan Asam asetat
Perlakuan masing-masing perendaman
pH-Meter
Pengecilan ukuran dengan Magnetic Stirer
PSA (Particle Size Analyzing) Vasco-Particle
Size Analyzer 2010
19
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tuban, Jawa Timur pada tanggal 1 Agustus 1990. Penulis merupakan anak pertama dari dua bersaudara dari pasangan Soedarno dan Anis Watin. Selama ini penulis telah menempuh jalur pendidikan TK Pertiwi lulus pada tahun 1997, SDN Kebonsari 1 Tuban lulus pada tahun 2003, SMPN 1 Tuban lulus pada tahun 2006, dan SMAN 2 Tuban lulus pada tahun 2009. Pada tahun 2009 penulis diterima sebagai mahasiswa di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) dan mengambil Program Studi Teknologi Hasil Perairan.
