Ekstraksi dan Karakterisasi Gelatin dari Kulit Sapi Menggunakan Metode Hidrolisis Asam

(1)

i

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

EKSTRAKSI DAN KARAKTERISASI GELATIN DARI

KULIT SAPI MENGGUNAKAN METODE

HIDROLISIS ASAM

SKRIPSI

REMAWATI

1112102000046

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

PROGRAM STUDI FARMASI

(2)

UIN SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

EKSTRAKSI DAN KARAKTERISASI GELATIN DARI

KULIT SAPI MENGGUNAKAN METODE

HIDROLISIS ASAM

SKRIPSI

Diajukan sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi

REMAWATI

1112102000046

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

PROGRAM STUDI FARMASI

(3)

iii

Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk

telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Remawati

NIM : 1112102000046

Tanda Tangan

(4)

(5)

(6)

ABSTRAK

Nama : Remawati

Program Studi : Farmasi

Judul : Ekstraksi dan Karakterisasi Gelatin dari Kulit Sapi Menggunakan Metode Hidrolisis Asam

Pemanfaatan gelatin cukup luas pada industri makanan, farmasi, dan fotografi. Indonesia mengimpor gelatin untuk memenuhi kebutuhan dalam negeri, sehingga produksi gelatin secara lokal di Indonesia perlu dikembangkan. Kulit sapi mempunyai potensi yang tinggi sebagai bahan baku yang mudah didapat untuk diproduksi menjadi gelatin. Tujuan dari penelitian ini adalah mengekstraksi dan mengetahui karakteristik gelatin dari kulit sapi yang diperoleh melalui hidrolisis asam. Kulit sapi dihidrolisis menggunakan asam asetat 0,2 M selama 48 jam pada suhu 5°C, suhu ekstraksi 60-70°C selama 9 jam dan suhu pengeringan 60°C. Rendemen yang diperoleh adalah 6,29 ±0,9%. Gelatin yang dihasilkan diuji meliputi sifat fisika dan kimianya. Hasilnya menunjukkan gelatin memiliki warna kuning lemah berbentuk lambaran dengan bau sedikit amis dan tekstur sedikit halus, pH 5,6 ±0,04, kejernihan 63,51 ±1,32%, kadar air 5%, kadar abu 0,3%, viskositas pada kecepatan 10 rpm sebesar 30 centipoise, kapasitas busa 163,3 ±3,05, stabilitas busa (10 menit) 157,3 ±3,05, stabilitas busa (30 menit) 147,3 ±1,15, stabilitas busa (60 menit) 139,3 ±1,15, indeks aktivitas emulsi 338,5 ±11,0308, indeks stabilitas emulsi 23,59 ±0,4, daya serap air 3,85 ±0,50 ml/g, daya serap lemak 0,53 ±0,22 ml/g, dan kandungan hidroksiprolin 2,57 mg dalam 10 mg sampel gelatin. Sifat Organoleptik, nilai pH, kadar air dan kadar abu pada gelatin sampel memenuhi persyaratan standar mutu gelatin, serta pada uji daya serap air, daya serap lemak, kandungan hidroksiprolin dan indeks stabilitas emulsi, gelatin sampel menunjukkan sifat yang tidak berbeda bermakna dengan gelatin komersial.

(7)

vii ABSTRACT

Name : Remawati

Major : Pharmacy

Title : Extraction and Characterization of Gelatin from Bovine Hide with Acid Hydrolysis Method

Gelatin has many benefits in food industry, pharmaceutical industry and photography industry. Indonesia imports gelatin to domestic demand, so that the gelatin production locally in Indonesia needs to be developed. Bovine hide has a high potential as a raw material that is readily available to be produced into gelatin. The purpose of this study was to extract and determine the characteristics of bovine hide gelatin obtained through acid hydrolysis. Bovine hide is hydrolyzed using 0.2 M acetic acid with a soaking time of 48 hours at 5°C, extraction temperature at 60-70°C for 9 hours and drying temperature at 60°C. The yield obtained was 6.29 ±0.9%. Physical and chemical characteristics of gelatin were evaluated. The result showed that gelatin has a yellow colour, shaped sheet gelatin with a little bovine odor and a little refined texture, pH of 5.6 ±0.04, 63.51 ±1.32% clarity, 5% moisture content, 0.3% ash content, the viscosity at a speed of 10 rpm for 30 centipoises, foam expansion of 163.3 ±3.05, foam stability after 10 minutes of 157.3 ±3.05, foam stability after 30 minutes of 147.3 ±1.15, foam stability after 60 minutes 139.3 ±1.15, emulsion activity index of 338.5 ±11.03, emulsion stability index of 23.59 ±0,4, water binding capacity of 3.85 ±0.50 ml/g, fat binding capacity of 0.53 ±0.22 ml/g, and hydroxyproline content of 2.57 mg in 10 mg sample of gelatin. Organoleptic, pH, moisture content and ash content of the gelatin sample meets the requirements of the quality standards of gelatin, as well as characteristic of water binding capacity, fat binding capacity, hydroxyproline content and emulsion stability index of gelatin sample is not significantly different with commercial gelatin.

(8)

KATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan karunia Nya penulis dapat menyelesaikan penelitian

dan penulisan skripsi ini hingga selesai. Shalawat dan salam senantiasa tercurah

kepada Rasulullah saw semoga kita sebagai umatnya mendapat syafaat darinya

hingga akhir zaman. Skripsi ini berjudul “Ekstraksi dan Karakterisasi Gelatin dari Kulit Sapi Menggunakan Metode Hidrolisis Asam” yang telah diajukan sebagai persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi Program Studi Farmasi

FKIK UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Dalam proses penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis menyadari bahwa

penulisan skripsi ini tidak akan terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh

karena itu, pada kesempatan ini perkenankan penulis menyampaikan penghargaan

dan rasa terimakasih kepada:

1. Ibu Zilhadia, M.Si., Apt dan ibu Yuni Anggraeni, M.Farm., Apt selaku dosen

pembimbing yang telah memberikan ilmu, arahan, bimbingan serta

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam penelitian dan penulisan skripsi

sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

2. Ibu Ofa Suzanti Betha, M.Si., Apt dan Bapak Supandi, M.Si., Apt selaku

dosen penguji yang telah banyak memberikan evaluasi dan saran dalam

penulisan skripsi ini.

3. Bapak Dr. Arief Sumantri, M.Kes selaku dekan Fakultas Kedokteran dan

Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta.

4. Ibu Dr. Nurmeilis, M.Si., Apt selaku ketua Prodi Farmasi Fakultas

Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

5. Bapak ibu dosen dan para staf karyawan dan laboran program studi Farmasi

Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan atas ilmu yang telah diberikan

kepada penulis.

6. Ka Nursitasari Pertiwi, S.Far, ka Eris Risenti, A.Md dan ka Siti Yaenap, S.Si

yang telah membantu dan memberikan arahan dalam penelitian ini.

7. Kedua orang tua tercinta, bapak Rustamin dan ibu Jijah Rosidah serta nenek

(9)

ix

8. Adik-adik tercinta, Royhan Adiguna dan Riza Pratama Saputra atas setiap

motivasi, semangat, dukungan dan doanya bagi penulis.

9. Rekan, sahabat, sekaligus keluarga tersayang, Ria Putri Utami, Syahidah,

Ries Yulia, Siti Rosidah, Navila Camalia dan keluarga besar RIMASI Jakarta.

Terima kasih untuk segala motivasi, semangat, dukungan dan doanya.

10.Sahabat seperjuangan penelitian Kimia Farmasi 2012 (Yolan, Sani, Amel,

Vesty), terima kasih atas bantuan, motivasinya selama penelitian.

11.Sahabat tulip family (Yolan, Uyuy, Elsa, Eca, Rani, Lilis, Afra, Ani) atas

setiap dukungan, kebaikan, semangat dan motivasinya selama pendidikan

perkuliahan, khususnya Umi Kulsum sebagai pembimbing yang selalu

memberikan arahan dan solusi dalam penelitian ini. Terimakasih juga

Fakhrun yang selalu memberikan motivasi.

12.Sahabat-sahabat sholehah tercinta (Teh Febie, Suci, Asiah, Aul (Almh.), dan

mba Eki). Terimakasih untuk doanya yang selalu mengalir walau kita

terhalang oleh jarak. Selalu rindu kalian.

13.Teman-teman Farmasi 2012, khususnya farmasi BD untuk kekompakan dan

canda-tawa selama pendidikan perkuliahan.

14.Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah membantu

penulis selama ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi terdapat kekurangan dan masih jauh dari

kesempurnaan. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang

membangun demi hasil yang lebih baik. Penulis berharap penyusunan skripsi ini

mendatangkan banyak manfaat dan pelajaran bagi semua orang khususnya para

pembaca. Penulis berharap semoga Allah SWT membalas segala kebaikan semua

pihak yang telah membantu.

Ciputat, Agustus 2016

(10)

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah

Jakarta, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Remawati

NIM : 1112102000046

Program Studi : Farmasi

Fakultas : Kedokteran dan Ilmu Kesehatan

Jenis Karya : Skripsi

Demi perkembangan ilmu pengetahuan, saya menyetujui skripsi/karya ilmiah

saya, dengan judul :

EKSTRAKSI DAN KARAKTERISASI GELATIN DARI KULIT SAPI MENGGUNAKAN METODE HIDROLISIS ASAM

Untuk dipublikasikan atau ditampilkan di internet atau media lain yaitu Digital

Library Perpustakaan Universitas Islam Negeri (UIN) Syarif Hidayatullah Jakarta

untuk kepentingan akademik sebatas sesuai dengan Undang-undang Hak Cipta.

Demikian pernyataan persetujuan publikasi karya ilmiah ini saya buat dengan

sebenarnya.

Dibuat di : Ciputat

Pada tanggal : Agustus 2016

Yang menyatakan,

(11)

xi DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN SAMPUL ... i

HALAMAN JUDUL... ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ... iii

HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iv

HALAMAN PENGESAHAN ... v

2.2.2 Protein Berdasarkan Bentuk ... 7

2.2.3 Protein Berdasarkan Fungsi ... 8

2.3Asam Amino ... 9

2.4Kolagen ... 10

2.5Gelatin ... 12

2.5.1 Definisi ... 12

2.5.2 Komposisi dan Struktur Kimia... 13

2.5.3 Tipe Gelatin ... 14

2.5.4 Karakteristik Kimia dan Fisika ... 16

2.5.5 Kolagen Menjadi Gelatin ... 19

2.5.6 Mutu Gelatin ... 21

2.6Analisis Protein Metode Spektrofotometri ... 23

BAB 3 METODE PENELITIAN ... 26

3.3.1 Penyiapan Bahan Baku Kulit... 27

3.3.1.1Proses Pembuangan Bulu... 27

(12)

3.3.2.1Proses Hidrolisis Kulit Sapi ... 27

3.3.2.2Proses Ekstraksi Gelatin ... 27

3.3.3 Proses Penyaringan dan Pengeringan ... 28

3.3.4 Menghitung Nilai Rendemen Gelatin ... 28

3.3.5 Karakterisasi Gelatin ... 28

3.3.5.1Uji pH Gelatin... 28

3.3.5.2Uji Kejernihan Larutan Gelatin ... 28

3.3.5.3Uji Kadar Air Gelatin ... 29

3.3.5.4Uji Kadar Abu Gelatin ... 29

3.3.5.5Uji Viskositas Larutan Gelatin ... 29

3.3.5.6Uji Sifat Busa Larutan Gelatin ... 30

3.3.5.7Uji Sifat Emulsifikasi Gelatin... 30

3.3.5.8Uji Daya Serap Air Gelatin ... 31

3.3.5.9Uji Daya Serap Lemak Gelatin ... 31

3.3.5.10 Uji Kandungan Hidroksiprolin ... 32

3.3.6 Analisa Data Statistika ... 34

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35

4.1Pembuatan Gelatin... 35

4.1.1 Tahap Persiapan Bahan Baku ... 35

4.1.2 Tahap Konversi Kolagen Menjadi Gelatin ... 36

4.1.2.1 Proses Hidrolisis Kulit ... 36

4.1.2.2 Proses Ekstraksi Gelatin ... 36

4.1.3 Tahap Pemurnian Gelatin ... 37

4.2Rendemen Gelatin... 37

4.3Karakteristik Gelatin... 38

4.3.1 Organoleptik Gelatin ... 40

4.3.2 pH Gelatin ... 41

4.3.3 Kejernihan Larutan Gelatin ... 42

4.3.4 Kadar Air Gelatin ... 43

4.3.5 Kadar Abu Gelatin ... 43

4.3.6 Viskositas Gelatin ... 44

4.3.7 Sifat Busa Gelatin ... 45

4.3.8 Sifat Emulsifikasi Gelatin ... 46

4.3.9 Daya Serap Air dan Lemak Gelatin... 47

4.3.10 Kandungan Hidroksiprolin dalam Gelatin... 49

4.3.10.1Panjang Gelombang Maksimum... 49

4.3.10.2Kurva Kalibrasi ... 49

4.3.10.3Kandungan Hidroksiprolin sampel ... 49

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ... 51

5.1 Kesimpulan ... 51

5.2 Saran ... 51

DAFTAR PUSTAKA ... 52

(13)

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Lapisan Utama Kulit Binatang Ternak... 5

Gambar 2.2 Tingkatan Struktur Protein ... 7

Gambar 2.3 Struktur Asam Amino ... 9

Gambar 2.4 Titik Isoelektrik Asam Amino ... 10

Gambar 2.5 Urutan Tahap pada Pembentukan Kolagen ... 11

Gambar 2.6 Struktur Kimia Gelatin ... 13

Gambar 2.7 Struktur Gelatin pada Fase Sol ke Gel ... 16

Gambar 2.8 Pola Distribusi Muatan Gelatin Tipe A dan Tipe B ... 18

Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan Gelatin ... 20

Gambar 2.10 Transisi Rantai Helik-Gulungan pada Kolagen ... 20

Gambar 2.11 Reaksi Pemutusan Ikatan Hidrogen Tropokolagen ... 21

Gambar 2.12 Reaksi Hidrolisis Ikatan Silang Kovalen Tropokolagen ... 21

Gambar 4.1 Gelatin Kulit Sapi dan Gelatin Sapi Komersial ... 41

Gambar 4.2 Tingkat Kejernihan Gelatin ... 43

Gambar 4.3 Viskositas Gelatin Sapi Komersial dan Gelatin Kulit Sapi ... 45

Gambar 4.4 Stabilitas Busa Gelatin Kulit Sapi dan Gelatin Sapi Komersial... 46

Gambar 4.5 Indeks Aktivitas Emulsi dan Indeks Stabilitas Emulsi Gelatin .... 47

Gambar 4.6 Kemampuan Daya Serap Air dan Lemak Gelatin ... 49

Gambar 4.7 Kurva Kalibrasi Standar Hidroksiprolin ... 49

(14)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komposisi Asam Amino Gelatin ... 14

Tabel 2.2 Perbedaan Sifat Gelatin Tipe A dan Tipe B ... 15

Tabel 2.3 Asam Amino Hidrofilik dan Hidrofobik pada Gelatin ... 19

Tabel 2.4 Persyaratan Gelatin Berdasarkan FAO ... 22

Tabel 2.5 Standar Mutu Gelatin Menurut SNI 1995 ... 22

Tabel 4.1 Karakteristik Gelatin Sampel ... 39

Tabel 4.2 Karakteristik Gelatin Sampel dan Gelatin Komersial ... 39

(15)

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Skema prosedur penelitian secara umum ... 58

Lampiran 2. Data Rendemen Gelatin Sampel ... 59

Lampiran 3. Perhitungan Rendemen Gelatin sampel ... 59

Lampiran 4. Data pH Gelatin ... 59

Lampiran 5. Data Kejernihan Larutan Gelatin ... 60

Lampiran 6. Perhitungan Kadar Air Gelatin Sampel... 60

Lampiran 7. Perhitungan Kadar Abu Gelatin Sampel ... 60

Lampiran 8. Data Viskositas Gelatin Sampel ... 61

Lampiran 9. Data Viskositas Gelatin Komersial ... 61

Lampiran 10. Data Emulsifikasi Gelatin Sampel ... 62

Lampiran 11. Data Emulsifikasi Gelatin Komersial ... 62

Lampiran 12. Data Sifat Busa Gelatin Sampel ... 63

Lampiran 13. Perhitungan Sifat Busa Gelatin Sampel ... 63

Lampiran 14. Data Sifat Daya Serap Air Gelatin Sampel ... 64

Lampiran 15. Perhitungan Daya Serap Air Gelatin ... 64

Lampiran 16. Data Sifat Daya Serap Lemak Gelatin Sampel ... 64

Lampiran 17. Perhitungan Daya Serap Lemak Gelatin Sampel ... 65

Lampiran 18. Panjang Gelombang Maksimum Hidroksiprolin ... 65

Lampiran 19. Data Kandungan Hidroksiprolin Gelatin Sampel... 66

Lampiran 20. Data Kandungan Hidroksiprolin Gelatin Komersial ... 66

Lampiran 21. Spektrofotometer UV-Vis Hitachi U-2910 ... 66

Lampiran 22. Data Statistik Uji pada Gelatin ... 67

Lampiran 23. Data Statistik Uji Sifat Busa Gelatin ... 67

(16)

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Gelatin merupakan polipeptida yang diekstraksi dari jaringan kolagen

hewan yang terdapat pada tulang, kulit dan jaringan ikat (Rosli and Sarbon, 2015).

Sumber utama yang dapat digunakan untuk memproduksi gelatin adalah tulang

dan kulit hewan mamalia. Beberapa sumber alternatif lain yaitu unggas, ikan

(GMIA, 2012). Gelatin mempunyai sifat yang khas di antaranya adalah dapat

menunjukkan perubahan dari bentuk sol ke bentuk gel secara reversible seiring

dengan perubahan suhu (deMan, 1997), dapat mengembang dalam air dingin,

dapat membentuk film, mempengaruhi viskositas suatu bahan, dan dapat

melindungi sistem koloid (Setiawati, 2009).

Sifat gelatin yang khas tersebut menyebabkan pemanfaatan gelatin cukup

luas pada berbagai industri, yaitu industri makanan, farmasi, dan fotografi. Pada

industri makanan gelatin digunakan sebagai whipping agent pada marshmallow,

bahan pengikat pada keju, emulsifier pada krim dan saus, penstabil pada yogurt,

dan koloid pelindung pada es krim. Pada industri farmasi gelatin digunakan untuk

mikroenkapsulasi, bahan pembuat kapsul, pembawa untuk sediaan suppositoria,

pengganti plasma, media pertumbuhan mikroba, juga penstabil dan pembentuk

film pada sediaan emulsi (GMIA, 2012). Dalam industri fotografi, gelatin

digunakan sebagai medium pengikat dan koloid pelindung untuk bahan

pembentuk gambar (Jaswir, 2007).

Kebutuhan gelatin di dunia mempunyai nilai yang cukup tinggi setiap

tahunnya. Hal ini dilaporkan oleh Karim dan Bhat (2008) bahwa jumlah produksi

gelatin secara global pada tahun 2007 mencapai 326.000 ton per tahun, dengan

rincian gelatin dari kulit babi sebesar 46%, kulit sapi sebesar 29,4%, tulang sapi

sebesar 23,1% dan sumber lain sebesar 1,5%. Di sisi lain, Indonesia mempunyai

ketergantungan terhadap perdagangan internasional sebagai mesin penggerak

perekonomian nasional yang cukup besar (Safitriani, 2014). Untuk memenuhi

(17)

negara seperti Amerika, Perancis, Jerman, Brazil, Korea, China dan Jepang

(Setiawati, 2009). Dengan demikian, produksi gelatin secara lokal di Indonesia

perlu dikembangkan.

Perdagangan global pada produk makanan halal dapat diperkirakan sekitar

80 miliar US dollar, atau sekitar 12% dari total perdagangan produk

agri-pada sektor perdagangan global (Karim & Bhat, 2008).

Dalam era industrialisasi ini, masih banyak bahan dasar yang mudah

didapat namun belum termanfaatkan secara optimal untuk diolah menjadi produk

yang berdaya guna tinggi. Salah satu bahan dasar tersebut adalah kulit sapi yang

berpotensi tinggi untuk diolah menjadi gelatin. Sapi merupakan hewan yang

termasuk ke dalam kelas mamalia. Penyebaran kolagen yang ada di jaringan kulit

hewan mamalia mempunyai jumlah yang paling tinggi (89%) dibandingkan

jaringan lainnya seperti tulang, tendon dan lain-lain (Setiawati, 2009). Bahan

dasar yang dapat digunakan untuk pembuatan gelatin salah satunya adalah kulit

sapi. Dengan alasan tersebut, maka penelitian ini menggunakan bahan dasar kulit

sapi untuk diproduksi menjadi gelatin.

Kolagen yang terdapat pada kulit sapi tersebut dapat dikonversi menjadi

gelatin dengan perlakuan hidrolisis, salah satunya hidrolisis dengan menggunakan

asam. Penggunaan asam memiliki kelebihan dibandingkan dengan hidrolisis basa,

selain lebih murah (Sompie, 2015), asam mampu menguraikan serat kolagen lebih

banyak dan cepat tanpa mempengaruhi kualitas gelatin yang dihasilkan

(Ramadani, 2014). Asam asetat digunakan karena mampu mengubah kolagen

tripel heliks menjadi rantai tunggal (Sompie, 2015). Selain ramah lingkungan,

menurut Food and Drug Administration (2015) asam asetat juga aman digunakan

di dalam makanan.

Penelitian ekstraksi gelatin menggunakan asam asetat dari kulit sapi belum

(18)

3

(2011), telah melakukan penelitian terhadap gelatin dari ikan Aluterus monoceros

menggunakan hidrolisis asam asetat 0,2 M menghasilkan rendemen gelatin

berturut-turut sebesar 5,23% dan dan 9,18%. Shyni et al. (2014) melakukan

penelitian gelatin dari kulit tuna skipjack (Katsuwonus pelamis), dog shark

(Scoliodon sorrakowah), dan rohu (Labeo rohita) dengan hidrolisis asam asetat

0,2 M menghasilkan rendemen sebesar 19,7%, 11,3%, dan 17,2%. Produk gelatin

yang berasal dari ikan kurang menarik perhatian masyarakat karena faktor alergi

dan bau amis. Selain itu, gelatin yang berasal dari ikan diketahui memiliki

kandungan hidroksiprolin yang lebih rendah dari gelatin yang berasal dari

binatang mamalia yang dapat menghasilkan kekuatan gel yang lebih rendah

(Tavakolipour, 2011), sehingga pemanfaatannya dalam berbagai bidang industri

masih terbatas (wahyuni, 2003). Secara histologis, kulit ikan terdapat lapisan

corium yang mengandung serat kolagen (Pusat Pengembangan Pendidikan, 2011),

sama halnya pada kulit sapi juga terdapat lapisan dermis yang mengandung serat

kolagen yang dapat digunakan sebagai sumber utama pembuatan gelatin (Scrieber

& Gareis, 2007). Dari pertimbangan tersebut, maka asam asetat 0,2 M digunakan

dalam proses pembuatan gelatin dari kulit sapi.

Gelatin yang diperoleh dilakukan uji fisika kimia, di antaranya adalah pH,

kejernihan, kadar air, kadar abu, viskositas, sifat busa, sifat emulsifikasi, daya

serap air, daya serap lemak dan kandungan hidroksiprolin. Penelitian ini

dilakukan untuk mengetahui hasil dan karakteristik dari gelatin yang diekstraksi

dari sumber kulit sapi menggunakan metode hidrolisis asam asetat 0,2 M dan

dibandingkan dengan gelatin standar sapi komersial.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apakah ekstraksi gelatin dari kulit sapi dengan menggunakan metode

hidrolisis asam asetat dapat dilakukan?

2. Bagaimana karakteristik gelatin dari kulit sapi yang diperoleh dengan

(19)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan umum penelitian ini adalah untuk memanfaatkan kulit sapi

sebagai bahan baku gelatin. Secara khusus, tujuan dari penelitian ini

adalah untuk:

1. Mengekstraksi gelatin dari kulit sapi yang menggunakan metode hidrolis

asam asetat

2. Mengetahui karakteristik dari gelatin kulit sapi yang diperoleh melalui

hidrolisis asam asetat

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah dapat menghasilkan gelatin yang

diperoleh dari sumber atau bahan baku yang belum digunakan secara

(20)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kulit Hewan

Kulit hewan merupakan tenunan dari tubuh hewan yang terbentuk dari

sel-sel hidup. Struktur dasar kulit hewan terdiri dari tenunan serat protein yang

disebut serat kolagen, komponen yang berfungsi sebagai kerangka penguat

(Setiawati, 2009). Kulit mentah segar sebagian besar tersusun dari 64% air, 33%

protein, 2% lemak, dan 0,5% mineral (Asmi, 2014).

Sumber kedua utama kolagen untuk pembuatan gelatin adalah kulit

binatang ternak (sapi) segar. Ketebalan kulit akan dipengaruhi oleh iklim dimana

binatang ternak tersebut diperoleh. Iklim yang lebih hangat akan menghasilkan

kulit yang lebih tipis. Lapisan utama (central layer) secara praktis akan

menghasilkan kolagen murni yang akan menjadi bahan baku untuk pembuatan

gelatin selanjutnya yang terlihat seperti pada gambar 2.1. Sisi bagian luar dari

kulit mengandung kolagen yang lebih rendah dan sisi bagian daging terdapat

jaringan lemak yang selanjutnya akan dihilangkan (Scrieber & Gareis, 2007).

Gambar 2.1 Lapisan Utama Kulit Binatang Ternak

(21)

Protein kulit terdiri dari protein kolagen, keratin, elastin, albumin, globulin

dan musin. Protein albumin, globulin dan musin larut dalam larutan garam dapur.

Protein kolagen, keratin dan elastin tidak larut dalam air dan pelarut organik.

Protein kolagen inilah yang akan direaksikan menjadi gelatin (Suhenry, S. et al.,

2015).

2.2 Protein

Protein merupakan polimer dari sekitar 21 asam amino yang berlainan

disambungkan dengan ikatan peptida (deMan, 1997). Protein adalah sumber asam

asam amino yang mengandung unsur unsur C H O N yang tidak dimiliki oleh

karbohidrat atau lemak. Fungsi utama protein bagi tubuh adalah untuk

membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang telah ada. Sifat

amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam basa, dapat mengatur

keseimbanagan asam basa dalam tubuh (Winarno, 1997). Bila suatu protein

dihidrolisis dengan asam, alkali atau enzim akan menghasilkan campuran

asam-asam amino (Winarno, 1997). Tingkatan struktur protein tertera pada Gambar 2.2.

2.2.1 Struktur protein

Struktur protein dibagi menjadi beberapa bentuk, yaitu struktur primer,

sekunder, tersier dan kuartener (Winarno, 1997).

1. Struktur primer

Susunan linier asam amino dalam protein merupakan struktur primer.

Susunan tersebut merupakan suatu rangkaian unik dari asam amino yang

menentukan sifat dasar dari berbagai protein, dan secara umum menentukan

bentuk struktur sekunder dan tersier. Bila protein mengandung banyak asam

amino dengan gugus hidrofobik, daya kelarutannya dalam air kurang baik jika

dibandingkan dengan protein yang mengandung banyak asam amino hidrofil.

2. Struktur sekunder

Struktur ini merupakan polipeptida yang terlipat lipat, merupakan bentuk 3

dimensi dengan cabang-cabang rantai polipeptidanya yang tersusun saling

berdekatan. Contoh bahan yang memiliki struktur ini adalah bentuk helix pada

(22)

7

Ikatan hidrogen antara amida dan oksigen karbonil merupakan gaya yang

menstabilkan yang utama. Ikatan ini dapat terbentuk antara bagian yang

berbeda pada rantai polpeptida yang sama atau antar rantai yang

berdampingan (deMan, 1997)

3. Struktur tersier

Bentuk penyusunan rantai cabang disebut struktur tersier. Artinya adalah

susunan dari struktur sekunder yang satu dengan struktur sekunder yang lain.

Contoh, beberapa protein yang mempunyai bentuk alfa helix dan bagian yang

tidak berbentuk alfa helix. Biasanya bentuk bentuk sekunder ini dihubungkan

dengan ikatan hidrogen, ikatan garam, interkasi hidrofobik dan ikatan

disulfida. Ikatan disulfida merupakan ikatan yang terkuat dalam

mempertahankan struktur tersier protein.

4. Struktur kuartener

Struktur ini melibatkan beberapa poliperptida dalam membentuk suatu

protein. Pada umumnya ikatan yang terjadi sampai terbentuknya protein sama

dengan ikatan-ikatan yang terjadi pada struktur tersier.

Gambar 2.2 Tingkatan Struktur Protein (a) Struktur Primer (b) Struktur Sekunder (c) Struktur Tersier (d) Struktur Kuartener.

(23)

2.2.2 Protein Berdasarkan Bentuk

1. Protein globular

Terdiri dari polipeptida yang bergabung satu sama lain (berlipat rapat)

membentuk bulat padat. Misalnya aktin, miosin, tropomiosin, albumin, dan

mioglobin. Protein ini dapat larut dalam garam (protein miofibrillar) dan air

(protein sarkoplasma).

2. Protein serabut (fibrous protein)

Terdiri dari peptida berantai panjang dan berupa serat-serat yang tersusun

memanjang, dan memberikan peran struktural atau pelindung. Protein ini tidak

larut dalam air, asam, basa, maupun etanol (protein stroma). Contoh protein

stroma yaitu kolagen dan elastin yang merupakan protein yang terdapat pada

bagian luar sel otot.

2.2.3 Protein Berdasarkan Fungsi

Winarno (1984), mengatakan bahwa protein mempunyai berbagai

fungsi bagi tubuh, yaitu :

1. Sebagai enzim

Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu

senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzim, misalnya tripsin.

2. Zat pengatur pergerakan

Protein merupakan komponen utama daging. Gerakan otot terjadi

karena adanya dua molekul protein yang saling bergesekan, misalnya aktin

dan miosin.

3. Pertahanan tubuh (imunitas)

Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi yaitu suatu protein

khusus yang dapat mengenal atau mengikat benda-benda asing yang

masuk ke dalam tubuh, seperti virus, bakteri, dan sel-sel lain. Protein dapat

membedakan benda yang menjadi anggota tubuh dan benda-benda asing.

4. Alat pengangkut dan alat penyimpan

Banyak molekul dengan berat molekul kecil serta beberapa ion dapat

diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya

(24)

9

5. Penunjang mekanis

Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan oleh

kolagen.

6. Media perambatan impuls (saraf)

Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk reseptor,

misalnya rodopsin yaitu suatu protein yang bertindak sebagai

reseptor/penerima warna atau cahaya pada sel-sel mata.

7. Pengendalian pertumbuhan (hormon)

Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat

mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA yang mengatur sifat dan

karakter bahan. Contohnya yaitu hormon insulin dan paratiroid.

2.3 Asam amino

Sebuah asam amino terdiri dari sebuah gugus amino, sebuah gugus

karboksil, sebuah atom hidrogen dan gugus R (rantai cabang) yang terikat pada

sebuah atom C yang dikenal sebagai karbon alfa seperti pada Gambar 2.3

(Winarno, 1997, h.52). Asam amino yang disambungkan dengan ikatan peptida

akan membentuk struktur primer protein. Susunan asam amino menentukan sifat

struktur sekunder dan tersier. (deMan, 1997).

Gambar 2.3 Struktur Asam Amino

(Sumber: http://study.com)

Pada umumnya, asam amino larut dalam air dan tidak larut dalam pelarut

organik non polar seperti eter, aseton, dan kloroform. Apabila asam amino

(25)

Asam amino dalam kondisi netral (pH isoelektrik) berada dalam bentuk

ion dipolar, gugus amino mendapat tambahan sebuah proton dan gugus karboksil

terdisosiasi. Derajat asam amino dipengaruhi oleh pH. Pada pH yang rendah

misalnya pada pH 1, gugus karboksilnya tidak terdisosiasi, sedang gugus

aminonya menjadi ion. Pada pH yang tinggi misalnya pada pH 11, karboksilnya

terdisosiasi sedang gugusan aminonya tidak, seperti terlihat pada gambar berikut

ini (Winarno, 1997).

Gambar 2.4 Titik Isoelektrik Asam Amino

(Sumber: biochem.co)

2.4 Kolagen

Kolagen merupakan protein fibriler (protein yang berbentuk serabut).

Protein serabut ini tidak larut dalam pelarut encer, sukar dimurnikan, susunan

molekulnya terdiri dari molekul yang panjang dan tidak membentuk kristal dan

bila rantai ditarik memanjang dapat kembali seperti semula (Winarno 1997).

Istilah 'kolagen' berasal dari kata Yunani yang artinya “bersifat lekat atau menghasilkan lekat” dan awalnya digunakan untuk menggambarkan jaringan ikat yang akan menghasilkan gelatin pada kondisi mendidih (Bhattacharjee, A., 2005).

Kolagen adalah komponen struktural utama dari semua jaringan ikat dan juga

ditemukan dalam jaringan interstitial pada semua parenkim organ, di mana

kolagen dapat berfungsi pada stabilitas jaringan dan organ serta dapat

mempertahankan integritas struktur (Gelse, K., 2003).

Kolagen banyak terdapat dalam vertebrata tingkat tinggi. Hampir sepertiga

protein dalam tubuh vertebrata berada sebagai kolagen. Semakin besar hewan,

semakin besar pula bagian total protein yang merupakan kolagen. Jika dididihkan

di dalam air, kolagen akan mengalami transformasi dari bentuk untaian.

Perubahan ini melibatkan hidrolisis beberapa ikatan kovalen pada kolagen.

(26)

11

yang jarang ditemukan pada protein selain pada kolagen dan elastin yang paling

tinggi adalah prolin dan 4-hidroksiprolin. Bersama-sama, prolin dan hidroksiprolin mencapai kira-kira 21% dari residu asam amino pada kolagen

(Katili, A.S., 2009).

Unit struktural pembentuk kolagen adalah tropokolagen yang mempunyai

struktur batang dengan BM 300.000, didalamnya terdapat tiga rantai polipeptida

yang sama panjang, bersama-sama membentuk struktur heliks. Tiap tiga rantai

polipeptida dalam unit tropokolagen membentuk struktur heliks tersendiri,

menahan bersama-sama dengan ikatan hidrogen antara grup NH dari residu glisin

pada rantai yang satu dengan grup CO pada rantai lainnya. Cincin pirolidin,

prolin, dan hidroksiprolin membantu pembentukan rantai polipeptida dan

memperkuat triple heliks. Urutan tahap pada pembentukan kolagen dapat dilihat

pada Gambar 2.5 (Haris, 2008).

(27)

Kolagen tersusun dari struktur seperti serabut berbentuk linear. Sejauh ini

terdapat 27 kolagen yang dapat diidentifikasi. Tipe I kolagen dapat ditemukan

terutama pada jaringan ikat seperti kulit, tulang dan tendon. Tipe II kolagen

umumnya terdapat pada jaringan kartilago. Tipe III kolagen tergantung pada usia

jaringan, seperti pada kulit yang sangat muda dapat mengandung sampai 50%

tetapi akan menurun 5-10% seiring berjalannya waktu. Tipe kolagen yang lain

berjumlah sangat sedikit dan hanya ditemukan pada organ spesifik (Scrieber &

Gareis, 2007).

Kolagen murni yang tidak larut harus harus diberikan perlakuan

sebelumnya dan dapat dirubah menjadi bentuk yang sesuai untuk ekstraksi,

dimana secara normal dilakukan pemanasan pada suhu diatas 45˚C. perlakuan secara kimia akan memecah ikatan non-kovalen dan merusak struktur protein,

sehingga menghasilkan proses mengembang dan pelarutan kolagen yang cukup

(Gomez-Guillén, M.C. et al., 2011)

2.5 Gelatin 2.5.1 Definisi

Gelatin berasal dari bahasa latin ”gelare” yang berarti “membuat beku” (Senning, Alexander, 2007). Gelatin adalah suatu zat yang diperoleh dari hidrolisa

parsial kolagen dari kulit, jaringan ikat

putih dan tulang hewan (Farmakope Indonesia Edisi V, 2014). Sumber

alternatif lainnya adalah unggas dan ikan. mineral pada tulang, lemak dan

albuminoid pada kulit akan dihilangkan secara kimia dan perlakuan fisika untuk

mendapatka kolagen murni (GMIA, 2012).

Gelatin merupakan senyawa yang sangat menarik karena bersifat

multifungsi. Komposisi utama dari gelatin adalah protein. Kandungan protein

berkisar antara 85-92% dengan garam mineral dan kelembaban yang masih

tertinggal setelah pengeringan (Scrieber & Gareis, 2007). Gelatin termasuk

molekul besar. Fraksi protein terdiri dari hampir seluruh asam amino yang

bergabung bersama oleh ikatan amida untuk membentuk polimer linear dengan

berat molekul yang bervariasi dari 20.000-200.000 (Rowe, Raymon C. et al.,

(28)

13

2.5.2 Komposisi dan struktur kimia

Gelatin mempunyai susunan senyawa kimia yang bervariasi. Komponen

utama senyawa penyusun gelatin adalah 50,5% karbon, 6,8% hidrogen, 17%

nitrogen dan 25,2% oksigen (Gelatin Manufacturers Institute of America, 2012).

Gelatin umumnya mengandung 88% protein, 10% air dan 1-2% garam (Sikorski,

Zdzislaw E. et al.,1994).

Komposisi asam amino gelatin bervariasi tergantung pada sumber kolagen

tersebut, spesies hewan penghasil, dan jenis kolagen. Penurunan komposisi asam

amino tergantung pada metode pembuatannya. Pembuatan dengan proses alkali

umumnya lebih banyak mengandung hidroksiprolin dan lebih sedikit mengandung

tirosin dibanding dengan proses asam seperti yang dipaparkan pada tabel 2.1.

Gelatin mengandung 19 asam amino yang dihubungkan dengan ikatan peptida

membentuk rantai polimer panjang. Senyawa gelatin merupakan suatu polimer

linier yang tersusun oleh satuan terulang asam amino glisin-prolin-prolin atau

glisin-prolin-hidroksiprolin (Setiawati, 2009). Struktur kimia gelatin dapat dilihat

pada gambar 2.6.

Gambar 2.6 Struktur Kimia Gelatin

(29)

Komposisi asam amino gelatin dan kolagen yang dinyatakan sebagai

residu per 1000 residu asam amino tercantum pada tabel berikut (Schrieber &

Gareis, 2007):

Tabel 2.1 Komposisi Asam Amino Gelatin

(Sumber: Scrieber & Gareis, 2007)

2.5.3 Tipe Gelatin

Berdasarkan sifat bahan pada dasarnya ada dua proses hirolisis kolagen

yang diproses menjadi gelatin (Munda, 2013).

1. Proses Asam (tipe A) yang sering digunakan adalah kulit babi dan kulit ikan

dan terkadang tulang sebagai bahan baku. Hal ini didasarkan pada di mana

kolagen yang diasamkan menjadi pH sekitar 4 dan kemudian dipanaskan

secara bertahap dari 50°C sampai mendidih mengubah sifat dan melarutkan

kolagen. Setelah itu kolagen di degreasing atau larutan gelatin harus

dihilangkan lemaknya, kemudian disaring untuk kejernihan, dipekatkan

dengan perlakuan penguapan vakum atau membran ultra filtrasi, untuk

mendapatkan konsentrasi yang cukup tinggi untuk gelatin dan kemudian

dikeringkan dengan melewatkan udara kering selama gel. Proses terakhir salah

satunya penggilingan dan pencampuran untuk kebutuhan pelanggan dan

(30)

15

2. Proses alkali (tipe B) yang digunakan pada kulit sapi dan sumber kolagen di

mana hewan relatif tua di pemotongan. Salah satu prosesnya di mana kolagen

mengalami proses pengapuran panjang sebelum ekstraksi. Hidrolisis basa

asparagin dan rantai samping glutamin untuk asam glutamat dan aspartat

relatif cepat. Setelah pengolahan alkali, kolagen yang dicuci bebas dari alkali

dan kemudian diberikan perlakuan dengan asam dengan pH ekstraksi yang

diinginkan (yang memiliki efek yang ditandai pada kekuatan gel rasio

viskositas produk akhir). Kolagen ini kemudian didenaturasi dan diubah

menjadi gelatin dengan pemanasan, karena dengan proses asam. Perlakuan

alkali, itu sering perlu untuk demineralisasi gelatin untuk menghapus jumlah

berlebihan garam menggunakan pertukaran ion atau ultrafiltrasi. Setelah itu

proses sama seperti proses asam-vakum penguapan, filtrasi, gelatinisasi,

pengeringan, penggilingan dan pencampuran.

Gelatin tipe A yang diproduksi menggunakan proses asam mempunyai

nilai viskositas setengahnya dari gelatin B yang diproses menggunakan basa.

Gelatin tipe B dengan viskositas yang lebih tinggi dapat menguntungkan proses

produksi stabilisasi emulsi. (Schrieber & Gareis, 2007).

Waktu, pH, suhu, jumlah ekstraksi bervariasi tergantung dari kebutuhan

produk, tipe peralatan yang digunakan, waktu pengoperasian, dan aspek ekonomi.

Prosedur ekstraksi harus dikontrol karena akan mempengaruhi kualitas dan

kuantitas gelatin yang dihasilkan (GMIA, 2012). Perbedaan sifat antara gelatin

tipe A dan tipe B dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 2.2 Perbedaan Sifat Gelatin Tipe A dan Tipe B

Sifat Tipe A Tipe B

Kekuatan Gel (g bloom) 50-300 50-300

Viskositas (cP) 1,5-7,5 2-7,5

Kadar abu (%) 0,3-2 0,5-2

pH 3,8-6 5-7,1

Titik isoelektrik 7,0-9,2 4,7-5,4

(31)

2.5.4 Karakteristik Kimia dan Fisika

Menurut Farmakope Indonesia Edisi V (2014), Gelatin mempunyai

karakteristik berupa Lembaran, kepingan atau potongan, atau serbuk kasar sampai

halus, kuning lemah atau coklat terang, warna bervariasi tergantung ukuran

partikel. Larutannya berbau lemah seperti kaldu. Jika kering stabil di udara, tetapi

mudah terurai oleh mikroba jika lembab atau dalam bentuk larutan.

Sifat kelarutan dari gelatin adalah tidak larut dalam air dingin,

mengembang dan lunak bila dicelup dalam air, menyerap air secara bertahap

sebanyak 5 - 10 kali beratnya, larut dalam air panas, asam asetat 6 N dan

campuran panas gliserin dan air, serta tidak larut dalam etanol, kloroform, eter,

minyak lemak dan minyak menguap (FI V, 2014). Gelatin larut dalam asam dan

basa walaupun dalam asam dan basa kuat dapat menyebabkan pengendapan.

Gelatin akan larut pada suhu diatas 40°C, membentuk larutan koloid gel pada

pendinginan 35-40°C. Sistem dari gel-sol ini adalah tiksotropik dan bersifat

reversible pada pemanasan seperti pada Gambar 2.7 (Rowe, Raymon C. et al.,

2009).

Gambar 2.7 Struktur Gelatin pada Fasa Sol ke Gel

(Sumber: Karlina, 2009)

Berdasarkan Handbook of Pharmaceutical Excipients Ed.6, Gelatin pada

suhu 25°C untuk 1% b/v larutan aqueous, memiliki sifat keasaman dan kebasaan

yaitu pH= 3,8-5,5 (tipe A) dan pH 5-7,5 (tipe B). Gelatin memiliki massa jenis

1.32 g/cm3 untuk tipe A dan 1.28 g/cm3 untuk tipe B. Titik isoelektrik gelatin

adalah 7.0–9.0 untuk tipe A dan 4.7–5.4 untuk tipe B serta memiliki kandungan kelembapan 9-11%.

Gelatin berbentuk larutan juga akan stabil dalam jangka waktu yang lama

jika disimpan dibawah kondisi dingin. Pada suhu diatas 50°C, larutan gelatin akan

(32)

17

depolimerisasi akan lebih tinggi jika suhu diatas 65°C. Kecepatan depolimerisasi

tergantung pada berat molekul gelatin. Semakin kecil berat molekulnya, maka

penguraian materilnya akan semakin cepat. Gelatin dapat disterilisasi dengan

pemanasan kering.

Menurut Schrieber & Gareis, sifat fungsional gelatin dapat dibagi menjadi

2 kelompok. pertama, sifat yang berhubungan dengan gel dan sifat yg kedua

adalah berhubungan dengan permukaan gelatin. Berikut adalah sifat yang paling

penting dari gelatin adalah:

1. Sifat yang berhubungan dengan gel

a. Pembentukan gel

b. Sifat tekstur

c. Ketebalan

d. Pengikatan air

2. Efek permukaan

a. Pembentukan dan stabilisasi emulsi

b. Fungsi perlindungan koloid

c. Pembentukan dan stabilisasi busa

d. Pembentukan film

2.5.4.1 Pembentukan Gel, Viskositas dan Tekstur

Pembentukan gel, viskositas dan tekstur adalah sifat yang sangat

ditentukan oleh struktur, ukuran molekul dan suhu dari sistem. gelatin merupakan

campuran rantai polimer dengan panjang yang berbeda. Dengan demikian, larutan

yang sebenarnya tidak terbentuk, namun terbentuk larutan koloidal atau larutan

cair. pada proses pendinginan, bentuk larutan akan berubah menjadi gel,

begitupula sebaliknya pada proses pemanasan akan kembali ke bentuk larutan.

2.5.4.2 Sifat Amfoterik

Larutan gelatin bersifat amfoter karena dapat bereaksi dengan penambahan

asam maupun basa. Dalam suasana asam, gelatin bermuatan positif dan berubah

(33)

nol (netral) dan pergerakan tidak terjadi, maka dikenal dengan istilah titik

isoelektrik (GMIA, 2012).

Gelatin Tipe A menunjukkan titik isoelektrik antara pH 7 dan pH 9,

gelatin Tipe B menunjukkan titik isoelektrik antara pH 4,7 dan pH 5,2. (Rowe,

Raymon C. et al., 2009). Semakin tinggi pH, maka gelatin akan bermuatan negatif

dan sebaliknya semakin rendah pH, gelatin akan bermuatan positif. pH pada

larutan gelatin sekitar 5-9. pH dibawah 5 akan bermuatan positif dan pH diatas 9

akan bermuatan negatif. Pola distribusi muatan gelatin tipe A dan tipe B pada

larutan aqueous dalam pH yang berbeda ditunjukkan dalam gambar berikut

(Schrieber & Gareis, 2007):

Gambar 2.8 Pola Distribusi Muatan Gelatin Tipe A dan Tipe B dalam pH yang Berbeda

(Sumber: Scrieber & Gareis, 2007)

2.5.4.3 Sifat Permukaan

Sifat permukaan gelatin terbentuk berdasarkan rantai samping gelatin.

Gelatin tersusun atas protein yang memiliki gugus muatan dan bagian tertentu dari

sekuen kolagen yang mengandung asam amino hidrofilik dan hidrofobik seperti

yang terlihat pada tabel 4. Kedua bagian hidrofilik dan hidrofobik cenderung

berpindah ke permukaan, sehingga dapat menurunkan tegangan permukaan dari

larutan aqueous. Pada waktu yang sama, gelatin mempunyai beberapa sifat yang

dapat melindungi dan menstabilkan permukaan yang telah terbentuk. Sifat dari

multifungsi gelatin ini dapat dimanfaatkan dalam produksi dan stabilisasi busa

(34)

19

Kemampuan untuk membentuk dan menstabilkan busa tergantung dari

struktur molekul senyawa. Pada dasarnya, kemampuan tersebut harus dapat

mempengaruhi sifat permukaan aktif yang dapat menurunkan tegangan

permukaan pada interface udara dan larutan.

Tabel 2.3 Asam Amino Hidrofilik dan Hidrofobik pada Gelatin

(Sumber: Gelatine Handbook Scrieber & Gareis, 2007)

2.5.5 Kolagen Menjadi Gelatin

Proses pengubahan kolagen menjadi gelatin melibatkan 3 perubahan

berikut (deMan, 1997):

1. pemutusan sejumlah terbatas ikatan peptida untuk memperpendek rantai,

2. pemutusan atau perusakan sejumlah ikatan samping antar rantai,

3. perubahan konfigurasi rantai.

Perubahan terkahir merupakan satu-satunya perubahan penting untuk

pengubahan kolagen menjadi gelatin. Kondisi yang digunakan selama produksi

(35)

gelatin berhubungan dengan tingkat pre-treatment dan proses ekstraksi, seperti

fungsi pH, suhu, waktu ektraksi (Gomez-Guillén, M.C., 2011).

Proses reaksi pembentukan gelatin (Munda, 2013):

Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan Gelatin

Tropokolagen akan terdenaturasi oleh pemanasan atau perlakuan dengan

zat, seperti asam, basa, urea, dan potasium permanganat. Selain itu, serabut

kolagen dapat mengalami penyusutan jika dipanaskan di atas suhu penyusutannya

(Ts) (Haris, 2008). Proses penyusutan kolagen ini menyebabkan struktur kolagen

pecah menjadi lilitan acak yang larut dalam air seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.10 (Martianingsih & Atmaja, 2009).

Gambar 2.10 Transisi Rantai Helik-Gulungan pada Kolagen

(Sumber: Martianingsih & Atmaja, 2009)

Ikatan-ikatan hidrogen yang dirusak dan ikatan-ikatan kovalen yang

dipecah tersebut akan mendestabilkan tripel helik melalui transisi helik

ke-gulungan dan menghasilkan konversi yang larut air. Tropokolagen yang

diekstraksi mengalami reaksi hidrolisis yang sama dengan reaksi hidrolisis

tropokolagen yang terjadi saat hidrolisis dalam larutan asam. Reaksi hidrolisis

tersebut diilustrasikan pada Gambar 2.11 dan Gambar 2.12 di mana ikatan

hidrogen dan ikatan silang kovalen rantai-rantai tropokolagen diputus sehingga

menghasilkan tropokolagen tripel helik yang berubah menjadi rantai dapat larut

(36)

21

Gambar 2.11 Reaksi Pemutusan Ikatan Hidrogen Tropokolagen

Gambar 2.12 Reaksi Hidrolisis Ikatan Silang Kovalen Tropokolagen

2.5.6 Mutu Gelatin

Mutu gelatin ditentukan oleh sifat fisika, kimia, dan fungsional yang

menjadikan gelatin sebagai karakter yang unik. Sifat-sifat yang dapat dijadikan

parameter dalam menentukan mutu gelatin antara lain kekuatan gel, viskositas,

dan rendemen. Kekuatan gel dipengaruhi oleh pH, adanya komponen elektrolit

dan non-elektrolit dan bahan tambahan lainnya, sedangkan viskositas dipengaruhi

oleh interaksi hidrodinamik, suhu, pH, dan konsentrasi (Setiawati, 2009).

Menurut Farmakope Indonesia Ed.V (2014), Gelatin dapat mengandung

sulfur dioksida tidak lebih dari 0,15% dan dapat mengandung natrium lauril sulfat

(37)

Persyaratan gelatin berdasarkan FAO dan Standar mutu gelatin

berdasarkan SNI (1995) dan dapat dilihat pada Tabel:

Tabel 2.4 Persyaratan Gelatin Berdasarkan FAO

Parameter Persyaratan

Kadar abu Tidak lebih dari 2%

Kadar air Tidak lebih dari 18%

Belerang dioksida Tidak lebih dari 40%

Arsen Tidak lebih dari 1 mg/kg

Logam Berat Tidak lebih dari 50 mg/kg

Timah Hitam Tidak lebih dari 5 mg/kg

Batas cemaran mikroba

Standard plate count

E-coli

Streptococci

Kurang dari 104_/gr

Kurang dari 10/gr

Kurang dari 102/gr

(Sumber: JECFA, 2003)

Tabel 2.5 Standar Mutu Gelatin Menurut SNI 1995

Karakteristik Syarat

Warna Tidak Berwarna – kuning pucat

Bau, Rasa Normal (dapat diterima konsumen)

Kadar Air Maksimum 16%

Kadar Abu Maksimum 3,25%

Logam Berat Maksimum 50 mg/kg

Arsen Maksimum 2 mg/kg

Tembaga Maksimum 30 mg/kg

Seng Maksimum 100 mg/kg

Sulfit Maksimum 1000 mg/kg

(38)

23

2.6 Analisis Protein Metode Spektrofotometri (Praira, 2008)

Konsentrasi protein dapat diketahui dengan metode spektrofotometri, baik

menggunakan sinar ultraviolet (UV) maupun sinar tampak. Metode

spektrofotometri biasanya menggunakan suatu pereaksi atau reagen pewarna yang

intensitas warna yang dibentuknya sebanding dengan konsentrasi protein dalam

sampel. Metode yang umum digunakan untuk mengukur konsentrasi protein

dengan teknik spektrofotometri di antaranya adalah metode Biuret, Lowry,dan

Bradford.

Prinsip dasar metode spektrofotometri ini adalah pelewatan cahaya yang

memiliki panjang gelombang tertentu melalui suatu sampel. Cahaya tersebut

kemudian sebagian diserap oleh sampel berwarna dan sebagian lagi diteruskan

lalu ditangkap oleh alat pendeteksi/pengukur cahaya yang disebut fotometer.

Intensitas cahaya yang diukur oleh fotometer dikonversi menjadi satuan serapan

(absorbansi) dan kemudian digunakan untuk menghitung konsentrasi sampel

dengan persamaan Lambert-Beer.

cahaya yang diteruskan oleh sampel, ε= Koefisien absorpsi molekul, l= Ketebalan lapisan larutan sampel, C= Konsentrasi, T= Transmitan.

2.6.1 Analisis Protein Metode Biuret (Praira, 2008)

Metode Biuret merupakan metode analisis protein yang paling sederhana

dibandingkan dengan metode Lowry dan Bradford. Metode ini telah ditemukan

pada tahun 1915, kemudian dimodifikasi oleh Gornall et al. pada tahun 1949.

Metode biuret yang dimodifikasi inilah yang sampai saat ini sering digunakan

dalam penentuan protein.

Pereaksi Biuret terdiri atas campuran tembaga dengan kompleks natrium

yang dapat menstabilkan tembaga dalam larutan. Dalam hal ini Gornal et al

(39)

Prinsip metode Biuret ini adalah pembentukan kompleks berwarna antara

garam tembaga yang ada pada pereaksi dengan ikatan peptida yang ada pada

sampel. Reaksi ini menghasilkan dua spektrum cahaya maksimum, yaitu pada

panjang gelombang 270 nm dan 540 nm. Penggunaan panjang gelombang 540 nm

lebih disarankan walaupun hasil pada panjang gelombang 270 nm memiliki

sensitivitas 6 kali lebih besar dari pada panjang gelombang 540 nm. Hal ini

disebabkan banyaknya senyawa pengganggu yang juga menyerap cahaya pada

panjang gelombang 270 nm ini.

Metode biuret ini telah banyak digunakan untuk penentuan protein dalam

berbagai bidang, di antaranya adalah penentuan protein total dalam serum atau

plasma, cairan otak dan tulang belakang, dan urin. Selain hanya membutuhkan

beberapa jenis pereaksi saja, metode ini juga tergolong mudah dan cepat.

Kelemahan metode ini adalah kurang sensitif jika dibandingkan dengan dua

metode lainnya, yakni metode Lowry dan Bradford. Metode Biuret ini

membutuhkan sampel dengan konsentrasi yang cukup besar. Metode ini lebih

banyak membutuhkan bahan dan sedikit terganggu dengan adanya senyawa garam

seperti garam-garam amonium. Menurut Alexander dan Griffith (1993) metode ini

baik digunakan untuk identifikasi protein dengan konsentrasi 0,2-2,0 mg/ml.

2.6.2 Analisis Protein Metode Lowry (Praira, 2008)

Metode Lowry merupakan metode yang telah umum digunakan dalam

analisis protein. Metode ini cukup sensitif dan telah banyak digunakan dalam

analisis protein total di antaranya dalam fraksi sel, fraksi kromatografi, dan

preparasi enzim. Prinsip dasar metode Lowry adalah pembentukan kompleks

antara ikatan peptida pada protein dengan ion cupri (Cu2+_{) dalam kondisi basa. Ion}

cupri (Cu2+_{) kemudian direduksi menjadi ion cupro (Cu}+_{) . Ion cupro (Cu}+_{) ini dan}

grup-grup radikal dari beberapa asam amino seperti tirosin, triptofan, asparagin,

histidin, dan sistein akan bereaksi dengan pereaksi Folin Ciocalteu menghasilkan

senyawa molibdat/tungstat biru.

Metode ini memiliki sensitivitas yang cukup tinggi. Menurut Alexander

dan Griffith (1993), metode ini mampu mengidentifikasi protein hingga

konsentrasi 0,02 mg/ml. Namun, kelemahan metode ini adalah senyawa

(40)

25

Metode Lowry ini merupakan metode identifikasi protein yang cukup

banyak memiliki senyawa pengganggu dibandingkan metode Biuret dan Bradford.

Senyawasenyawa yang dapat mengganggu dalam metode ini di antaranya adalah

gugus fenolik, lipid, deterjen, amonium sulfat, guanin, melanin, bilirubin,

4-metilumbeliferona, merkaptosistein, tris-HCl, dan RNA.

2.6.3 Analisis Protein Metode Bradford (Praira, 2008)

Metode bradford merupakan metode analisis protein yang menggunakan

coomassie brilliant blue G-250. Metode ini lebih sensitif daripada metode Biuret

dan Lowry. Metode ini baik digunakan untuk protein yang konsentrasinya

0,0-0,02 mg/ml. Selain itu, metode ini juga cukup cepat, mudah, dan sedikit senyawa

penggangu. Walaupun demikian, selain membutuhkan pereaksi yang cukup

mahal, metode ini tidak baik digunakan untuk protein dengan bobot molekul

rendah.

Analisis protein dengan metode Bradford didasarkan atas pembentukan

ikatan antara pewarna coomassie dengan beberapa asam amino seperti arginin dan

residu asam amino hidrofobik yang ada pada protein. Pembentukan ikatan

menghasilkan warna biru dan memiliki spektrum absorbansi maksimum sebesar

595 nm. Bentuk yang tidak berikatan (anionik) ditunjukkan oleh warna hijau atau

merah. Nilai absorbansi yang diperoleh pada panjang gelombang 595 nm

sebanding dengan jumlah senyawa yang berikatan, dan sebanding dengan

konsentrasi protein pada sampel. Metode Bradford sedikit lebih praktis dan lebih

(41)

26

METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari-Juli 2016 bertempat di

Laboratorium Kimia Obat dan Laboratorium Penelitian II, Program Studi Farmasi

Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta, serta

Laboratorium Farmasetika Fakultas Farmasi Universitas Indonesia.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah gunting, wadah pencuci,

talenan, termometer, stopwatch, batang pengaduk, cetakan gelatin, oven

(Memmert), timbangan analitik (Kern), pengaduk magnetik, pH universal, gelas

ukur, sentrifuge (Hettich-EBA 20 Zentrifugen), tabung sentrifuge, pH meter (F-52

Horiba), hot plate, penangas air (Eyela Digital SB-1000), viskometer Brookfield,

vortex, homogenizer (Nissei AM 11), shaker bath, gelas piala, pipet tetes, spatula,

kertas perkamen, spektrofotometer UV-Vis (Hitachi U-2910), kuvet, erlenmeyer,

labu ukur, kertas saring Whatmann no 1, tabung reaksi, pipet volumetrik, cawan,

desikator, lemari asam, cawan pengabu, tanur (Thermolyne), tissue, lemari

pendingin, corong butchner, vakum filtrasi, oven, alumunium foil, penggaris.

3.2.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit sapi, natrium

sulfida (Na2S), kalsium hidroksida (Ca(OH2), asam asetat 0,2 M, natrium klorida

(NaCl) 0,3 M, aquadest, natrium hidroksida (NaOH) (6N, 1 M), asam klorida

(HCl) (6 N, 3 M), minyak kedelai, minyak palm, Sodium Dodecyl Sulfate 0,1%,

isopropanol, larutan oksidan Chloramin T 7% (w/v) dan buffer asetat/sitrat pH 6

rasio 1:4 (v/v)), reagen Ehrlich’s, buffer asetat-sitrat, larutan standar hidroksiprolin, gelatin standar sapi komersial (Gelatin from bovine skin, Sigma

(42)

27

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Penyiapan Bahan Baku Kulit

Bahan baku yang digunakan adalah kulit sapi berbulu coklat pendek

sebanyak 1 kg yang diperoleh dari pasar tradisional Ciputat, Tangerang Selatan,

Banten. Pengumpulan bahan baku dilakukan pada hari Senin, 25 Januari 2016.

Kulit sapi dimasukkan dalam kantong plastik dan ditutup rapat, kemudian

disimpan dalam lemari pendingin untuk preparasi dan analisis gelatin berikutnya.

3.3.1.1 Proses Pembuangan Bulu

Proses pembuangan bulu dilakukan menggunakan metode Yusuf (2011)

dengan sedikit modifikasi. Sebelum dibuang bulu, terlebih dahulu dilakukan

pemotongan kulit dengan ukuran berkisar 15x15 cm. Kulit tersebut direndam pada

suhu ruang menggunakan campuran 3 gram natrium disulfida (Na2S), 2 gram

kalsium hidroksida (Ca(OH)2) dan 300 ml air (H2O) selama ±3 jam atau sampai

bulu yang ada pada kulit terlepas sempurna. Kulit dibersihkan dari bulu, lemak

dan daging. Kemudian kulit dicuci dengan cara dialiri menggunakan air mengalir

hingga pH netral (6-7).

3.3.2 Proses Konversi Kolagen Menjadi Gelatin 3.3.2.1 Proses Hidrolisis Kulit Sapi

Hidrolisis gelatin dari kulit sapi dilakukan menggunakan metode Shyni

(2014) dengan modifikasi. Kulit sapi yang sudah bersih ditiriskan dan dipotong

kecil-kecil dengan ukuran 2x2 cm untuk selanjutnya ditimbang sebagai berat

basah. Sebanyak 200 gram potongan kulit direndam dengan 1 liter asam asetat 0,2

M selama 48 jam pada suhu 5°C. Potongan kulit dipisahkan dan dialiri dengan air

mengalir hingga pH netral (6-7).

3.3.2.2 Proses Ekstraksi Gelatin

Ekstraksi gelatin dilakukan menggunakan metode Martianingsih (2009)

dengan sedikit modifikasi. Potongan kulit diekstraksi dalam penangas air pada

(43)

3.3.3 Proses Penyaringan dan Pengeringan Gelatin

Proses penyaringan dan pengeringan gelatin ini dilakukan menggunakan

metode Martianingsih (2009) dengan sedikit modifikasi. Ekstrak disaring dengan

kertas saring whatmann nomor 1 menggunakan penyaring vakum. Filtrat yang

diperoleh kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 2 jam pada suhu 70°C,

lalu dimasukkan ke dalam lemari pendingin hingga membentuk gel. Setelah

dituangkan ke dalam cetakan, gel dioven dengan suhu 60°C selama 48 jam atau

hingga terbentuk lapisan gelatin yang kering. Lapisan tipis gelatin ditimbang dan

dikecilkan ukurannya untuk disimpan dalam wadah yang tertutup rapat.

3.3.4 Menghitung Nilai Rendemen Gelatin

Nilai rendemen gelatin dihitung berdasarkan berat basah dari kulit, dengan

menggunakan rumus (R. Balti et al.,2011):

% rendemen=_{Bobot basah kulit segar (g) x 100%}Bobot gelatin kering (g)

3.3.5 Karakterisasi Gelatin 3.3.5.1 Uji pH Gelatin

Nilai pH dari larutan gelatin dapat diukur menggunakan metode Alfaro et

al. (2014). Larutan gelatin dibuat dalam konsentrasi 1% (b/v) dengan cara

melarutkan 0,1 gram gelatin dalam 10 ml aquadest pada suhu 60°C. Selanjutnya

diaduk konstan selama 30 menit dan dibiarkan pada suhu ruang (25°C). pH diukur

menggunakan pH meter F-52 Horiba .

3.3.5.2 Uji Kejernihan Larutan Gelatin

Kejernihan dapat diuji dengan menggunakan metode Shyni et al., 2013.

Larutan gelatin dibuat pada konsentrasi 6,67% (b/v) dengan cara dilarutkan

menggunakan aquadest pada suhu 60°C selama 1 jam. Kemudian dilakukan

pengukuran transmittan (%T) pada panjang gelombang 620 nm menggunakan

(44)

29

3.3.5.3 Uji Kadar Air Gelatin

Sebanyak 2 gram sampel gelatin dimasukkan dalam botol timbang kering

yang telah dipijarkan dan ditara sebelumnya. Botol timbang yang berisi sampel

tersebut dimasukkan ke dalam oven pada suhu 105°C selama 6 jam atau hingga

diperoleh berat konstan. botol berisi sampel tersebut didinginkan dalam desikator.

Proses selanjutnya adalah penimbangan botol yang berisi sampel setelah

dikeringkan (Rachmania, et al., 2013).

Kadar air dapat dihitung dengan rumus :

% Kadar air= W1-W2_{W3 x 100%}

Keterangan:

W1= berat (sampel + botol) sebelum dikeringkan, W2 = berat (sampel + botol) setelah dikeringkan, W3= berat sampel sebelum dikeringkan

3.3.5.4 Uji Kadar Abu Gelatin

Sampel gelatin sebanyak 2 gram dimasukkan dalam cawan pengabuan

yang telah dipijarkan dan ditara sebelumnya. Cawan yang berisi sampel

dimasukkan ke dalam tanur pengabuan dengan suhu 600°C selama 6 jam atau

sampai didapat abu yang berwarna keabu-abuan (sampai terbentuk abu

sempurna). Cawan berisi sampel didinginkan dalam desikator kemudian

ditimbang (Rachmania, 2013). Kadar abu dihitung dengan rumus:

Kadar Abu=_{Berat sampel x 100%}Barat abu

3.3.5.5 Uji Viskositas Larutan Gelatin

Untuk menentukan viskositas dari gelatin digunakan metode Shyni et al.,

2014. Larutan gelatin dibuat dalam konsentrasi 6,67% (b/v) menggunakan

aquadest yang dipanaskan pada suhu 60°C. Sebanyak 250 ml larutan diukur

viskositasnya menggunakan alat Brookfield Digital Viscometer. Spindel nomor 1

dipasang pada alat, kemudian dicelupkan sampai tanda batas yang ditentukan ke

dalam gelas beker yang berisi larutan gelatin. Kecepatan putaran alat diatur

kemudian pembacaan skala dilakukan dengan mengamati jarum merah pada

(45)

3.3.5.6 Uji Sifat Busa Larutan Gelatin

Foaming Expansion (FE) dan Foaming Stability (FS) dari larutan gelatin

diuji menggunakan metode Jellouli et al. (2011) dengan sedikit modifikasi.

Larutan gelatin dibuat dalam konsentrasi 1% (b/v) dengan cara melarutkan 0,5

gram sampel gelatin dalam 50 ml aquadest suhu 60°C. Larutan gelatin tersebut

didinginkan hingga suhu 31°C. Kemudian untuk pembentukan busa, larutan

gelatin dihomogenisasi menggunakan Homogenizer selama 5 menit pada suhu

ruang dengan kecepatan 10.000 rpm. Larutan tersebut dimasukkan ke dalam gelas

ukur 250 ml, dan volume total diukur pada menit ke 0, 10, 30, dan 60 setelah

pencampuran. Kapasitas busa akan terlihat sebagai ekspansi busa pada menit ke 0,

yang dapat di dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini:

FE % =VT-V0 _{V0 x100 %}

Stabilitas Busa dihitung sebagai volume busa yang bertahan setelah 10, 30

dan 60 menit.

FS % = Vt-V0_{Vo x 100 %}

Keterangan:

VT adalah volume total tepat setelah proses homogenisasi larutan gelatin (ml); V0 adalah

volume sebelum proses homogenisasi larutan gelatin (ml); Vt adalah Volume total setelah didiamkan pada suhu ruang untuk waktu yang berbeda.

3.3.5.7 Uji Sifat Emulsifikasi Gelatin

Indeks Aktivitas Emulsifikasi (IAE) dan Indeks Stabilitas Emulsi (ISE)

ditentukan bedasarkan M. Ahmad, S Benjakul (2011). Minyak kacang kedelai

sebanyak 2 ml dan larutan gelatin (1%, 6 ml) dihomogenisasi menggunakan

Homogenizer dengan kecepatan 20.000 rpm selama 1 menit kemudian diambil

sebanyak 100 μl dari dasar tabung menggunakan pipet mikro pada menit ke 0 dan ke 10. Larutan gelatin tersebut dimasukkan ke dalam 5 ml larutan SDS (Sodium

Dodesil Sulfat) 0,1 % hingga volume total 5 ml, selanjutnya dicampur

menggunakan vortex mixer selama 10 detik sampai homogen. Absorbansi dari

larutan tersebut diukur menggunakan Spektrofotometer UV-Vis pada panjang

(46)

31

Indeks Aktivitas Emulsi dan Indeks Stabilitas Emulsi dapat dihitung

menggunakan rumus berikut ini:

IAE (m_g2)=(2x 2,303 x A x DF) l∅C

Keterangan:

A= A500, DF= Faktor dilusi (100), l= panjang kuvet (m), ø= fraksi volume minyak dan C=

konsentrasi protein dalam fasa air (g/m3_).

ISE min = _{A0-A10 ∆t}A0