Ekstraksi kolagen dari kulit ikan gabus (Channa striata) serta aplikasinya untuk skrining dan karakterisasi kolagenase bakteri asal Indonesia.

EKSTRAKSI KOLAGEN DARI KULIT IKAN GABUS
(Channa striata) SERTA APLIKASINYA UNTUK SKRINING
DAN KARAKTERISASI KOLAGENASE BAKTERI ASAL INDONESIA

ANDI RAHMAYANTI R.

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Ekstraksi Kolagen dari
Kulit Ikan Gabus (Channa striata) serta Aplikasinya untuk Skrining dan
Karakterisasi Kolagenase Bakteri Asal Indonesia adalah benar karya saya dengan
arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.
Bogor, September 2014
Andi Rahmayanti R.
NIM F251110191

RINGKASAN
ANDI RAHMAYANTI R. Ekstraksi kolagen dari kulit ikan gabus (Channa
striata) serta aplikasinya untuk skrining dan karakterisasi kolagenase isolat bakteri
asal Indonesia. Dibimbing oleh MAGGY THENAWIDJAJA SUHARTONO dan
BUDIATMAN SATIAWIHARDJA.
Sumber utama kolagen pada umumnya berasal dari tulang sapi dan babi.
Namun, penggunaan tulang sapi dan babi sebagai sumber kolagen mulai
menimbulkan kebimbangan dikalangan produsen karena merebaknya penyakit
sapi gila dan beberapa unsur agama yang tidak memperbolehkan penggunakan
babi sebagai sumber kolagen. Oleh karena itu, pemanfaatan limbah dari organisme
perairan seperti tulang, kulit, dan sisik ikan mulai diminati. Salah satu orgasnime
perairan air tawar yang diperkirakan mampu menjadi alternatif sumber kolagen
adalah ikan gabus, dimana bagian yang paling berpotensi sebagai sumber kolagen
dari ikan gabus adalah kulit. Kolagen yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk
menyeleksi bakteri asal Indonesia yang diduga memiliki aktivitas kolagenolitik.

Karakterisasi kolagenase isolat terpilih kemudian dilakukan untuk mengetahui
kondisi optimal kerja enzim.
Berdasarkan metode ekstraksi kolagen, kolagen yang diperoleh dari kulit
ikan gabus tergolong ke dalam Water Soluble Collagen (WSC) dan Acid Soluble
Collagen (ASC) dengan berat molekul di atas 97 kDa. Kadar protein yang
diperoleh pada WSC dan ASC berturut-turut adalah 0.048 – 0.092 mg/ml dan
0.546 – 1.323 mg/ml. ASC yang diperoleh kemudian ditambahkan ke dalam
media pertumbuhan dari sepuluh jenis isolat bakteri asal Indonesia. Hasil skrining
kesepuluh isolat bakteri menggunakan metode zimografi menunjukkan hasil
positif untuk deteksi aktivitas kolagenase.
Salah satu isolat, yaitu Bacillus licheniformis F11.4 kemudian
ditumbuhkan pada media yang diperkaya dengan kolagen sebesar 15% dan
diinkubasi pada kondisi yang sama dengan proses skrining. Kolagenase Bacillus
licheniformis F11.4 memiliki berat molekul 15 kDa dengan suhu optimum pada
400C dan pH optimum pada pH 8-9. Aktivitas kolagenase dihambat oleh PMSF
(phenylmethanesulfonyl fluoride) (1mM) sedangkan penambahan CoCl2 mampu
meningkatkan aktivitasnya. Penambahan ZnCl2 (5mM), MgCl2 (5mM), NaCl
(5mM), dan NaSO4 (5mM) memberikan efek yang minimum terhadap aktivitas
kolagenase Bacillus licheniformis F11.4. Kolagenase Bacillus licheniformis F11.4
mampu menghidrolisis substrat kolagen ASC yang ditandai dengan terbentuknya

pita-pita protein baru setelah proses inkubasi. Nilai Km dan Vmax kolagenase
berturut-turut adalah 0.36 mg/ml dan 182.11 U/min yang mengindikasikan
kolagenase bekerja aktif pada konsentrasi substrat rendah.
Kata kunci : Acid Soluble Collagen (ASC), Water Soluble Collagen (WSC), kulit
ikan, ikan gabus, kolagenase.

SUMMARY
ANDI RAHMAYANTI R. Collagen extraction from snake-head fish (Channa
striata) skin and its application for screening and characterization of collagenase
from Indonesian bacteria isolates. Supervised by MAGGY THENAWIDJAJA
SUHARTONO and BUDIATMAN SATIAWIHARDJA.
The major sources of collagen come from bovine and pig. However, the uses
of collagen from bovine present more concerns due to the outbreaks of mad cow
disease. Moreover, there are religious elements which do not accept pig as source
of collagen. Therefore, alternative sources of collagen, especially from aquatic
animals waste, is getting more popular. Snake-head fish is one of the freshwater
organism which can be an alternative source of collagen. Fish skin is a part of
snake-head fish which is potential as source of collagen. The collagen was used
for screening collagenolytic activity from indigenous Indonesian bacteria.
According to the extraction method of collagen, the collagen was divided into

Water Soluble Collagen (WSC) and Acid Soluble Collagen which have molecular
weight higher than 97 kDa. Protein content of WSC and ASC was found 0.048 –
0.092 mg/ml and 0.546 – 1.323 mg/ml, respectively. The ASC was added into
medium growth of ten Indonesian bacteria then the screening was performed
using zimography analysis. Zimography showed the positive collagenolytic
activity for all of bacteria tested.
Bacillus licheniformis F11.4 was cultured in growth medium which contain
15% ASC and incubated at the same condition with screening step. The
collagenase showed apparent molecular weight of 15 kDa with optimal
temperature and pH were 400C and pH 8-9, respectively. The activity of
collagenase was inhibited by PSMF (1 mM) while CoCl2 (5mM) slightly
increased its activity. However ZnCl2 (5mM), MgCl2 (5mM), NaCl (5mM), and
NaSO4 have minimum effect. The collagenase from Bacillus licheniformis F11.4
was capable of hydrolyzing collagen from snake-head fish skin. New peptides
were formed as a result of substrates incubation with collagenase. The Km and
Vmax of the enzyme were 0.36 mg/ml and 182.11 U/min, respectively, indicating
an active form of enzyme.
Keywords: Acid Soluble Collagen (ASC), Water Soluble Collagen (WSC), fish
skin, snake-head fish, collagenase.


© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2014
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB

EKSTRAKSI KOLAGEN DARI KULIT IKAN GABUS
(Channa striata) SERTA APLIKASINYA UNTUK SKRINING
DAN KARAKTERISASI KOLAGENASE BAKTERI ASAL INDONESIA

ANDI RAHMAYANTI R.

Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains
pada

Program Studi Ilmu Pangan

SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014

Penguji luar Komisi pada ujian tesis : Dr Puspo Edi Giriwono, STP, MSc

Judul Tesis

Nama
NRP

: Ekstraksi kolagen dari kulit ikan gabus (Channa striata) serta
aplikasinya untuk skrining dan karakterisasi kolagenase bakteri
asal Indonesia.
: Andi Rahmayanti R.
: F251110191


Disetujui oleh
Komisi Pembimbing

Prof Dr Ir Maggy T. Suhartono
Ketua

Dr Ir Budiatman Satiawihardja, MSc
Anggota

Diketahui oleh

Ketua Program Studi Ilmu Pangan

Dekan Sekolah Pascasarjana

Prof Dr Ir Ratih Dewanti-Hariyadi, MSc

Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr

Tanggal Ujian:

(tanggal pelaksanaan ujian tesis)

Tanggal Lulus:
(tanggal penandatanganan tesis
oleh Dekan Sekolah
Pascasarjana)

PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala
karena dengan rahmat dan bantuan-Nya maka karya ilmiah dengan judul ekstraksi
kolagen dari kulit ikan gabus (Channa striata) serta aplikasinya untuk skrining
dan karakterisasi kolagenase bakteri asal Indonesia yang dilakukan mulai bulan
Maret 2013 hingga November 2013 ini dapat diselesaikan.
Dalam penyusunan tesis ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Orang tua tercinta Andi Ramli dan Andi Nurhayati, adik-adik tercinta Andi
Rachmat Fajrin dan Andi Rezky Annisa yang selalu mendukung dan
mencurahkan kasih sayang dan doanya.
2. Prof Dr Ir Maggy T. Suhartono selaku ketua komisi pembimbing atas
bimbingan, saran, dan diskusi dalam penyelesian tesis ini.
3. Dr Ir Budiatman Satiawihardja, MSc selaku anggota komisi pembimbing atas

bimbingan, saran, dan diskusi dalam penyelesian tesis ini.
4. Prof Dr Ratih Dewanti-Hariyadi, MSc selaku ketua Program Studi Ilmu
Pangan.
5. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Kementrian Pendidikan dan
Kebudayaan melalui pemberian beasiswa unggulan tahun 2012.
6. Kementrian Riset dan Teknologi (Ristek) atas bantuan dana penelitian melalui
dana Insentif Riset SINas 2013.
7. Bapak Raymond R. Tjandrawinata, PhD, MS, MBA dan seluruh staf Dexa
Laboratories of Biomolecular Sciences (DLBS) yang telah membantun dan
memfasilitasi peneliti selama melakukan riset.
Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada pihak-pihak lain
yang membantu dalam penyelesian tesis ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu
per satu. Penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat.

Bogor, September 2014

Andi Rahmayanti R.

DAFTAR ISI


DAFTAR TABEL

xii

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR LAMPIRAN

xii

1

2

3

4


5

PENDAHULUAN
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan Penelitian
Hipotesis
Manfaat Penelitian

1
2
3
3
3

TINJAUAN PUSTAKA
Ikan Gabus
Kolagen
Ekstraksi Kolagen
Isolat Bakteri Penghasil Protease
Kolagenase

3
5
6
7
8

METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Bahan
Alat
Metodologi
Metode Penelitian
Prosedur Analisis

10
10
11
12
12
13

HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstraksi Kolagen
Skrining Isolat Penghasil Kolagenase
Karakterisasi Kolagenase Bacillus licheniformis F11.4

18
22
24

SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Saran

32
33

DAFTAR PUSTAKA

33

RIWAYAT HIDUP

44

DAFTAR TABEL
1
2
3
4
5

Karakteristik kolagen dari beberapa jenis ikan
Karakteristik kolagenase dari beberapa bakteri
Jenis isolat asal Indonesia
Hasil analisa kadar protein ekstrak kolagen
Hasil skrining isolat penghasil kolagenase

7
9
11
19
23

DAFTAR GAMBAR
1 Ikan Gabus
2 Persentase hasil rata-rata dari proses penyiangan ikan
3 Diagram alir ekstraksi kolagen, (A) Ekstraksi kolagen mengikuti metode
Yuniarti (2010); (B) Ekstraksi kolagen dengan memodifikasi metode Nagai
and Suzuki (2000).
4 SDS-PAGE ekstrak kolagen dari ikan gabus
5 SDS-PAGE kolagen beberapa jenis ikan
6 Analisa kadar asam amino kolagen
7 Zimogram isolat penghasil kolagenase
8 SDS-PAGE kolagenase dari Bacillus licheniformis F11.4
9 SDS-PAGE kolagenase Bacillus licheniformis F11.4 pada berbagai substrat
10 Pengaruh suhu terhadap aktivitas kolagenase Bacillus licheniformis F11.4
11 Pengaruh pH terhadap aktivitas kolagenase Bacillus licheniformis F11.4
12 Stabilitas kolagenase Bacillus licheniformis F11.4
13 Pengukuran parameter kinetika enzim kolagenase murni dari Bacillus
licheniformis F11.4 dengan Lieweaver-Burk plot
14 Pengaruh ion logam dan inhibitor terhadap aktivitas kolagenase Bacillus
licheniformis F11.4

4
4

14
20
20
21
23
25
26
27
28
29
30
32

DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Kurva standar penentuan kadar protein dengan metode Bradford
Kurva standar penentuan aktivitas enzim
Komposisi gel pemisah dan gel penahan SDS-PAGE dan Zimogram
Kurva standar penentuan berat molekul kolagenase
Kurva standar penentuan berat molekul peptida kolagen
Kurva standar penentuan berat molekul kasein dan fibrinogen
Kurva standar penentuan berat molekul peptida kasein dan peptida fibrinogen
Kromatogram standar asam amino
Kromatogram Water Soluble Collagen (WSC)
Kromatogram Acid Soluble Collagen (ASC)

38
39
39
40
40
41
41
42
42
43

1

1 PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kolagen merupakan salah satu jenis protein yang banyak terdapat pada
tulang, gigi, dan kulit makhluk hidup. Secara luas kolagen banyak digunakan
untuk perawatan anti-penuaan dini, bedah plastik, kemasan edible, suplemen, dan
biomaterial untuk produk kosmetik dan gelatin (food grade). Sumber utama
kolagen komersial umumnya berasal dari tulang sapi dan babi. Namun,
penggunaan tulang sapi mulai menimbulkan kebimbangan dikalangan produsen
karena merebaknya Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE), Transmissible
Spongiform Encephalopathy (TSE) dan Foot and Mouth Disease (FMD). Selain
itu, terdapat unsur agama yang tidak memperbolehkan penggunaan babi sebagai
sumber kolagen. Oleh karena itu, diperlukan suatu bahan alternatif yang dapat
dijadikan sebagai sumber kolagen, salah satunya adalah limbah organisme
perairan. Limbah dari organisme perairan seperti tulang, kulit, dan sisik ikan
diketahui banyak mengandung kolagen (Guillen et al. 2002). Kolagen dari kulit
ikan (food grade) diketahui mampu diabsorpsi lebih baik di dalam tubuh manusia
dan sering digunakan dalam bidang bioteknologi.
Ikan gabus (Channa striata) adalah organisme perairan air tawar dari famili
Channidae yang memiliki nilai ekonomis. Ikan gabus memiliki kadar albumin
yang cukup tinggi, yaitu 6.22% (Carvallo 1998) sehingga sangat baik untuk
dikonsumsi bagi pasien penderita hipoalbumin. Tingginya kadar albumin pada
daging ikan gabus menyebabkan ekstrak daging ikannya banyak digunakan
sebagai obat sedangkan kulit dan tulangnya berakhir sebagai limbah. Pada periode
1998 – 2008 angka kenaikan tangkapan ikan gabus dari perairan umum adalah
2.75% per tahun. Sedangkan pada tahun 2009-2010 angka tangkapan ikan gabus
pada perairan umum meningkat menjadi 21.79% (Kementrian Kelautan dan
Perikanan, 2010). Selain itu, budidaya ikan gabus di keramba juga mengalami
peningkatan dari tahun 2004 yang hanya sebesar 4.250 ton menjadi 5.535 ton pada
tahun 2008 (Fadli 2010). Adanya kenaikan hasil tangkapan dan budidaya ikan
gabus per tahunnya menjadikan limbah ikan gabus sangat potensial sebagai
sumber kolagen.
Kolagen merupakan protein dengan tiga rantai peptida yang bergabung
membentuk struktur triple helix. Struktur triple helix kolagen sangat sulit untuk
dipecah dan hanya sebagian kecil enzim yang memiliki kemampuan memecahnya.
Salah satu enzim yang telah dilaporkan memiliki kemampuan memecah struktur
triple helix kolagen adalah kolagenase. Kolagenase telah diaplikasikan dalam
industri medis, eksperimen biologi molekuler dan industri makanan. Studi
mengenai aplikasi kolagenase dalam bidang medis telah banyak dilakukan,
misalnya sebagai penyembuh luka. Kolagenase dapat digunakan pada hidrolisis
kolagen untuk menghasilkan peptida kolagen yang memiliki aktivitas biologi.
Aktivitas biologi peptida kolagen telah banyak diteliti, yaitu aktivitas antioksidan
(Baehaki 2012), inhibitor ACE (Baehaki 2012), dan anti-kanker (Sung 2011).
Selain aplikasi dalam bidang medis, kolagenase digunakan di dalam industri
makanan. Salah satu aplikasi kolagenase pada industri makanan adalah sebagai
bahan pengempuk daging.

2

Sumber kolagenase telah banyak diketahui melalui beberapa penelitian
diantaranya penggunaan mikroba dan organ dalam ikan. Penggunaan mikroba
lebih banyak diminati karena sifatnya yang mudah ditumbuhkan, proses isolasi
mudah, proses produksi cepat, dan ramah lingkungan. Mikroba yang telah
dilaporkan memiliki kemampuan untuk memproduksi kolagenase berasal dari
golongan Bacillus, Clostridium dan Streptomyces. Kemampuan suatu bakteri
dalam menghasilkan kolagenase dapat diketahui dengan menumbuhkannya pada
media yang diperkaya kolagen dan melalui serangkaian analisis.
Terdapat mikroba-mikroba asal Indonesia yang memiliki aktivitas
proteolitik tinggi dan diduga memiliki kemampuan untuk menghasilkan
kolagenase. Diantaranya adalah bakteri Bacillus licheniformis F11.1 dan Bacillus
licheniformis F11.4 yang merupakan hasil mutasi dari Bacillus licheniformis F11
dan diperoleh dari Palembang, Sumatera Selatan. Isolat Sw diisolasi dari limbah
kulit udang, Bacillus sp. MTS dan isolat Bacillus sp. TPS2d diisolasi dari tanah
belerang gunung Tangkuban Perahu, serta Stenotropomonas sp., Bacillus sp., dan
isolat G diisolasi dari makanan khas Indonesia oncom. Oleh karena itu, diperlukan
skrining untuk mengetahui mikroba asal Indonesia yang memiliki potensi
menghasilkan kolagenase. Skrining dilakukan dengan menumbuhkan masingmasing mikroba pada media yang diperkaya dengan kolagen, dimana kolagen
yang digunakan adalah hasil ekstraksi dari kulit ikan gabus. Selanjutnya akan
dilakukan karakterisasi kolagenase dari isolat terpilih.

Rumusan Masalah
Sumber utama kolagen berasal dari tulang sapi dan babi. Namun,
merebaknya Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE), Transmissible
Spongiform Encephalopathy (TSE) dan foot and mouth disease (FMD) mulai
menimbulkan kebimbangan dikalangan produsen. Disisi lain, kolagen yang
berasal dari ikan mengandung kadar protein di atas 80 % dan 18 jenis asam
amino, dimana tujuh diantaranya esensial. Oleh karena itu, pemanfaatan limbah
hasil perairan mulai diminati sebagai alternatif sumber kolagen. Salah satu
organisme perairan yang limbahnya dapat dijadikan sebagai alternatif penghasil
kolagen adalah ikan gabus.
Struktur triple helix kolagen sangat sulit dipecah dan hanya sebagian enzim
yang memiliki kemampuan untuk memecahnya. Salah satu enzim yang dilaporkan
mampu memecah kolagen adalah kolagenase. Mikroba merupakan salah satu
sumber penghasil kolagenase. Informasi mengenai mikroba penghasil kolagenase
dapat diketahui melalui skrining mikroba yang memiliki latar belakang sebagai
penghasil enzim proteolitik. Bacillus licheniformis F11.1, Bacillus licheniformis
F11.4, dan isolat Sw yang diisolasi dari limbah kulit udang diketahui kehilangan
aktivitas kitinase namun memiliki aktivitas protease yang tinggi. Bacillus sp.MTS
merupakan bakteri mesofilik yang diisolasi dari tanah belerang gunung
Tangkuban Perahu Bandung-Jawa Barat dilaporkan memiliki kemampuan dalam
menghancurkan bulu ayam utuh dan mampu menghidrolisis berbagai substrat
protein. Isolat Bacillus sp. TPS2d telah dilaporkan mampu memproduksi protease
yang ditandai dengan terbentuknya zona bening pada media padat yang diperkaya
susu skim serta mampu menghidrolisis gelatin. Sedangkan isolat Stenotropomonas

3

sp., Bacillus sp., dan isolat G merupakan hasil isolasi dari makanan tradisional
khas Indonesia oncom diketahui memiliki aktivitas protease tinggi. Diperkirakan
diantara bakteri proteolitik yang digunakan terdapat isolat yang memiliki
kemampuan memecah domain triple heliks dari kolagen.
Kolagenase dapat digunakan untuk hidrolisis kolagen sehingga
menghasilkan peptida kolagen yang memiliki aktivitas biologi. Pada aplikasi
kolagenase tersebut, dibutuhkan informasi mengenai karakteristik enzim dan
kondisi kerja yang optimum. Oleh karena itu, diperlukan karakterisasi terhadap
kolagenase ekstraseluler dari isolat terpilih serta kemampuan degradasi kolagen
oleh enzim sehingga penggunaannya dapat dimaksimalkan.

Tujuan Penelitian
Ekstraksi kolagen dari kulit ikan gabus serta aplikasinya sebagai substrat
untuk skrining isolat penghasil kolagenase dan karakterisasi kolagenase
ekstraseluler dari isolat terpilih.

Hipotesis
Kulit ikan gabus dapat dijadikan sebagai sumber kolagen. Selain itu,
kolagen hasil ekstraksi dari kulit ikan gabus dapat digunakan untuk skrining isolat
penghasil kolagenase, dimana bakteri akan ditumbuhkan pada media yang
diperkaya dengan kolagen.

Manfaat Penelitian
Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah diperoleh kolagen dari
kulit ikan gabus sehingga mampu menjadi salah satu sumber kolagen alternatif.
Selain itu, diperoleh isolat penghasil kolagenase dan informasi mengenai
karakteristik kolagenase ekstraseluler yang dihasilkan.

2 TINJAUAN PUSTAKA
Ikan Gabus (Channa striata)
Ikan gabus (Channa striata) merupakan jenis ikan dari famili Channidae
yang hidup di perairan air tawar. Ikan gabus merupakan ikan asli perairan tropis
seperti Asia dan Afrika. Ikan gabus hidup di muara-muara sungai, danau, dan
dapat hidup pada perairan dengan kadar oksigen rendah, bahkan tahan terhadap
kekeringan. Umumnya, ikan gabus dapat ditemukan di wilayah perairan Indonesia
seperti perairan pulau Jawa, Sumatera, Sulawesi, Bali, Lombok, Singkep, Flores,
Ambon, dan Maluku. Pada periode 2009-2010 tangkapan ikan gabus dari perairan
umum mengalami kenaikan rata-rata 21,79% (Kementrian Kelautan dan
Perikanan, 2010).

4

Ikan Gabus diketahui mengandung protein dan mineral yang penting untuk
tubuh. Kadar protein ikan gabus lebih tinggi dibandingkan dengan kadar protein
pada ikan bandeng, ikan mas, dan ikan kakap yang mencapai 25,5%. Selain itu,
Carvallo (1998) melaporkan bahwa kadar albumin ikan gabus mencapai 6,22%
dan daging ikannya mengandung mineral seng sebesar 1,74 mg/100 gram. Selama
ini, ikan gabus telah dikenal luas oleh masyarakat sebagai makanan yang mampu
mempercepat proses penyembuhan luka, terutama bagi ibu pasca melahirkan.

Gambar 1. Ikan Gabus
Ikan gabus (Channa striata) mengandung protein larut, yaitu protein yang
mudah dihilangkan ketika ekstraksi, protein stroma jaringan ikat, dan protein
sarkoplasma. Protein sarkoplasma juga disebut miogen, dimana yang termasuk
didalamnya adalah albumin, mioalbumin, mioprotein, globulin-X, dan
miostromin. Albumin, mioalbumin, dan mioprotein merupakan protein yang
mudah larut dalam air. Sedangkan globulin dan miostromin merupakan protein
yang sukar larut dalam air tetapi mudah larut dalam larutan asam atau basa lemah.

Gambar 2. Persentase hasil rata-rata dari proses penyiangan ikan
Epidermis dan dermis merupakan dua lapisan utama penyusun kulit ikan,
dimana kolagen terdapat pada lapisan dermis yang merupakan jaringan ikat.
Perbandingan antara berat kulit ikan per total berat ikan adalah sekitar 4%. Kulit
ikan tersusun atas komponen protein dan non-protein. Komposisi kimia dari kulit
ikan adalah air 69%, protein 26.9%, abu 2.5%, dan lemak 0.7%. Kulit ikan
mengandung air yang lebih sedikit dan abu yang lebih banyak dibandingkan pada

5

dagingnya (Oosten 1969). Komponen protein pada kulit ikan terbagi atas protein
fibril dan protein globular. Protein fibril meliputi kolagen, keratin, dan elastin,
sedangkan protein globular meliputi albumin dan globulin.
Kolagen
Kolagen merupakan salah satu protein yang banyak terdapat pada kulit,
tulang, dan gigi makhluk hidup. Kolagen terdiri dari tiga rantai polipeptida besar
dan berulang. Komposisi asam amino dari kolagen cenderung didominasi oleh
glisin, prolin, hidroksiprolin dan alanin. Selain itu, komposisi asam amino dan
karakteristik fisikokimia kolagen sangat bervariasi dan bergantung pada jaringan.
Kandungan kolagen pada ikan sangat bervariasi dan tergantung pada spesies ikan.
(Hema et al. 2013). Kandungan kolagen pada kulit ikan yang telah dilaporkan
bervariasi pada beberapa jenis ikan, yaitu pada ikan mas sekitar 41.30% (Duan et
al. 2009), ikan lele 12.8% (Singh et al. 2011), dan ikan tuna 13,97% (Hema et al.
2013).
Kolagen memainkan peranan yang sangat penting di dalam pembentukan
jaringan dan organ, terlibat di dalam berbagai fungsi biologis sel seperti
pembelahan, pertahanan, dan diferensiasi sel. Karena fungsi biologis tersebut
penggunaan kolagen dalam industri, khususnya dalam bidang medis, berkembang
sangat pesat. Kolagen tidak hanya memainkan peranan penting di dalam
perkembangan suatu jaringan tetapi juga telah banyak digunakan sebagai bahan
baku untuk makanan, kosmetik, dan reagen eksperimental.
Aplikasi kolagen sangat luas di bidang industri kulit, kosmetik, biomedis,
dan pangan. Pada bidang farmasi, kolagen banyak digunakan untuk pemulihan
luka, suplemen, pengobatan anti-kanker dan sebagai bahan pembuatan kapsul
(Singh et al. 2011). Sedangkan pada pangan, kolagen digunakan untuk
memproduksi kemasan edible dalam industri daging, misalnya sosis dan salami.
Kolagen memiliki struktur yang unik sehingga pemanfaatannya sangat luas di
bidang industri. Karakteristik dari kolagen diantaranya adalah memiliki daya tarik
kuat, sifat antigenitas rendah, bioresorbability, kompatibilitas yang baik, mampu
menginduksi proses koagulasi darah, memiliki efek terhadap penyembuhan luka,
dan mudah dimurnikan (Aberoumand 2011).
Sumber kolagen yang banyak digunakan pada berbagai bidang sejauh ini
masih sangat terbatas dan lebih banyak berasal dari hewani, diantaranya adalah
kulit dan tulang sapi atau babi. Namun, seiring dengan merebaknya penyakit sapi
gila dan penggunaan babi yang tidak diperbolehkan di beberapa daerah, alternatif
sumber kolagen dari organisme perairan mulai diminati. Sumber kolagen dari
organisme perairan diketahui memiliki kandungan kolagen yang cukup tinggi
(Guillen et al. 2002). Penelitian yang memanfaatkan organisme perairan sebagai
sumber kolagen telah banyak dilakukan, diantaranya ialah penelitian pada
Tachysurus maculatus (Bama et al. 2010), Sepiella inermis (Shanmugan et al.
2012), Catostylus tagi (Calejo et al. 2008), Chiloscyllium punctatum
(Kittiphattanabawon et al. 2010), dan Pangasianodon hypophthalmus (Singh et al.
2011).

6

Terdapat sekitar 27 tipe kolagen, dimana setiap tipenya dapat digolongkan
lagi menjadi dua, yaitu fibril dan non-fibril. Kolagen tipe I, II, III, dan IV
termasuk ke dalam golongan fibril, sedangkan yang lainnya merupakan golongan
non-fibril. Kolagen tipe I banyak ditemukan pada kulit, pembuluh darah, organ
tubuh dan tulang, kolagen tipe III merupakan komponen serat reticular, dan
kolagen tipe IV terdapat pada membran sel. Kolagen tipe V banyak tersebar pada
jaringan konektif, sedangkan kolagen tipe II dan XI merupakan kolagen spesifik
tulang rawan (Barrow dan Shahidi 2008).
Kolagen tipe I ditemukan pada kulit, tendon, dan tulang (Muyonga et al.
2004). Setiap tipe kolagen dikarakterisasi berdasarkan banyaknya asam amino
prolin, Gly-X-Y termasuk formasi dari triple helix dimana X dan Y lebih sering
terdeteksi sebagai prolin ataupun hidroksiprolin. Berdasarkan beberapa hasil
penelitian diketahui bahwa kulit dan sisik ikan yang merupakan limbah memiliki
kandungan kolagen yang cukup tinggi. Ikan mas (Cyprinus carpio) diketahui
memiliki kandungan kolagen yang tinggi pada kulitnya, yaitu 41.30%, pada sisik
sebesar 1.35%, dan pada tulangnya sebesar 1.06% (Duan et al. 2009). Selain itu,
Singh et al. (2011) melaporkan isolasi kolagen type I yang berasal dari kulit ikan
Pangasianodon hypophthalmus.
Karakteristik fisiko-kimia dari kolagen berbeda dan bergantung pada setiap
jaringan, misalnya kulit, insang, dan otot ikan. Kolagen ikan sangat sensitif
terhadap panas jika dibandingkan dengan kolagen yang berasal dari mamalia
disebabkan oleh kadar hidroksiprolin yang rendah (4-10%) dan sangat mudah
mengalami cross linking (Hema et al. 2013). Kolagen ikan ditemukan memiliki
dua rantai α, biasanya dikenal dengan α-1 dan α-2. Kedua rantai tersebut memiliki
berat molekul yang hampir sama. Kedua rantai tersebut dapat dipisahkan
menggunakan SDS-PAGE berdasarkan afinitasnya terhadap SDS. Umumnya,
rantai α-2 memiliki mobilitas dan afinitas yang tinggi terhadap SDS jika
dibandingkan dengan rantai α-1 (Hema et al. 2013).
Ekstraksi Kolagen
Limbah yang dihasilkan di bidang pengolahan ikan sangat besar dan
umumnya memiliki kandungan kolagen yang tinggi. Bahan baku yang sering
dijadikan sebagai sumber kolagen berasal dari sapi dan babi. Kolagen memiliki
karakteristik fisik yang berbeda berdasarkan sumbernya. Misalnya, kolagen yang
berasal dari sapi dan babi akan memiliki karakteristik yang berbeda dengan
kolagen yang diekstrak dari organisme perairan. Umumnya, kolagen yang berasal
dari ikan sensitif terhadap panas (Sato et al. 1989)
Berdasarkan hasil penelitian mengenai isolasi dan karakterisasi kolagen dari
ikan lele, kulit ikan terlebih dahulu dicuci dengan air dingin (5-80C). Kolagen
yang diekstrak pada suhu tersebut biasanya menghasilkan kolagen dengan
karakteristik yang baik. Selain itu, Takeshi (2003) juga melaporkan ekstraksi
kolagen dari limbah perikanan, yaitu kulit, tulang, dan sirip. Proses ekstraksi
kolagen berlangsung pada suhu 40C karena pada kodisi suhu rendah fragmentasi
rantai dapat diminimalkan (Takeshi 2003).

7

Tabel 1. Karakteristik kolagen dari beberapa jenis ikan
Sumber
Ikan lele
Ikan Mas
Ikan nila
Ikan Salmon
Ikan Tuna
Ikan lele
Bintang laut

Berat
Molekul
(kDa)
ASC 116,
PSC 116
>130