Isolasi dan Karakterisasi Kolagen Nanopartikel dari Kulit Ikan Cucut Bambu (Chiloscyllium punctatum)
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
2013
ISOLASI DAN KARAKTERISASI KOLAGEN
NANOPARTIKEL DARI KULIT
IKAN CUCUT BAMBU (Chiloscyllium punctatum)
SUHARIYANTO MAHARDIKA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
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.
Bogor, Juli 2013
Suhariyanto Mahardika
NIM C34090036
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 cm1
, and III-amide of 1242 cm-1 on nanoparticles collagen produced.
Keywords: Collagen, shark, nanoparticle, proximate, PSA, FTIR
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
Tanggal Lulus:
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
Suhariyanto Mahardika
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
KESIMPULAN DAN SARAN
11
13
Kesimpulan
13
Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
19
DAFTAR TABEL
1 Komposisi kimia kulit ikan cucut dan data referensi
2 Perbandingan gugus fungsi kolagen nanopartikel kulit ikan cucut
bambu (Chiloscyllium punctatum) dengan referensi
7
12
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Diagram alir isolasi kolagen
Diagram alir pembuatan kolagen nanopartikel
Nilai rendemen kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum)
Nilai pH kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum)
Grafik sebaran PSA kolagen nanopartikel
Visual mikroskopis kolagen nanopartikel
Rumus struktur asam amino
Grafik FTIR kolagen nanopartikel
4
4
7
9
10
10
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
Visual Histogram FTIR dari kolagen
(Chiloscyllium punctatum)
Data sebaran ukuran partikel pada uji PSA
Dokumentasi penelitian
2
3
kulit
cucut
bambu
16
16
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.
Pada umumnya kolagen sudah banyak dihasilkan dari kulit ikan seperti
cucut, pari, patin, dan beberapa spesies ikan lainnya, tetapi tidak dalam ukuran
nanopartikel. Hoet et al. 2004 menyatakan bahwa partikel dengan ukuran nano
akan lebih mudah untuk diserap dan terdifusi dalam kulit daripada partikel yang
memiliki ukuran lebih besar. Hal ini didukung oleh Kumar et al. (2011) yang
menjelaskan bahwa kolagen yang terbuat dari kulit dan tulang ikan memiliki
struktur molekul yang lebih kecil dibandingkan dengan kolagen yang terbuat dari
sapi atau babi sehingga lebih mudah untuk diserap, oleh karena itu kebutuhan
partikel nano seperti nano-kolagen akan lebih banyak dimanfaatkan dalam industri
kosmetik dan farmasi sebagai anti radikal bebas (Anti Aging). Pembuatan kolagen
dari kulit ikan cucut juga merupakan alternatif pemanfaatan limbah yang bernilai
rendah menjadi produk dengan nilai jual dan nilai komersial yang lebih tinggi
serta Informasi mengenai kolagen nanopartikel dari kulit ikan cucut belum banyak
diketahui, sehingga diperlukan penelitian mengenai hal tersebut.
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
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2013 sampai Mei 2013.
Preparasi dilakukan di Laboratorium Pengetahuan Bahan Baku Industri Hasil
Perairan, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Analisis proksimat di Laboratorium Analisis
Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor. Analisis Gugus Fungsi dan Ukuran Partikel dilakukan di
Laboratorium Fisika, Departemen Fisika, Fakultas MIPA, Institut Pertanian
Bogor. Analisis Berat Jenis dan Titik Leleh dilakukan di Laboratorium Kimia
Organik, Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Institut Pertanian Bogor.
Pengamatan Struktur Jaringan dilakukan di Laboratorium Kesehatan Ikan,
Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
3
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah ikan cucut bambu
(Chiloscyllium punctatum) yang diperoleh dari Pelabuhan Perikanan NusantaraMuara 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 Abbmb3000. Pengujian ukuran partikel dilakukan dengan menggunakan alat PSA
(Particle Size Analyzing) merk Vasco-Particle Size Analyzer 2010.
Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel ikan cucut
(Chiloscyllium punctatum) di pelabuhan Perikanan Nusantara Muara AngkeJakarta, penentuan berat sampel, preparasi sampel, penghitungan rendemen serta
analisis kimia yang terdiri atas analisis proksimat. Penelitian ini dilakukan
dengan dua tahap yaitu penelitian pendahuluan yang bertujuan untuk menentukan
perlakuan terbaik dalam isolasi kolagen dari kulit ikan cucut (Chiloscyllium
punctatum), kemudian kolagen dari perlakuan terbaik dilakukan freezedrying
serta analisis FTIR untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa kolagen.
Setelah analisis FTIR dilanjutkan dengan pengecilan ukuran partikel kolagen
hingga terbentuk kolagen dalam ukuran nanopartikel, kemudian dilakukan
evaporasi dan uji PSA untuk mengetahui distribusi kolagen nanopartikel yang
dihasilkan dari perlakuan terbaik. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada
Gambar 1.
4
Kulit Ikan Cucut
Preparasi (pembersihan dari daging, lemak, sisik, dan kotoran lain)
Pemotongan kulit dengan ukuran rata-rata 2 x 0,5 cm
Pencucian
Uji Proksimat
Deproteinisasi dengan NaOH (0,05 N) 1:10 selama 6 jam
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 8,2
Demineralisasi dengan asam asetat (CH3COOH)
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 4,6
Uji Biuret
Perlakuan:
0,1 N, 0,2 N
dan 0,3 N
selama 2 jam
Isolasi kolagen, kulit : akuades = 1 : 2 pada suhu 35-40ºC, selama 2 jam
Penyaringan dengan kain saring
Kolagen
freezedryer Uji fisik : rendemen dan FTIR
Analisis pH
Kolagen perlakuan terbaik: 0,3 N
Gambar 1 Diagram alir optimasi Isolasi kolagen dengan asam asetat (modifikasi
dari Kittiphattanabawon et al. 2010a)
Kolagen Perlakuan terbaik
Pengecilan ukuran partikel (Stirer 35º- 40ºC 3000 rpm, 2 jam)
Pemberian etanol 96% sedikit demi sedikit
(rasio 1:1)
Kolagen nanopartikel
Pengamatan
mikroskopis,Uji PSA
Gambar 2 Diagram alir penelitian pembuatan nanopartikel kolagen (modifikasi
dari Coester et al. 2000
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)
Analisis proksimat merupakan suatu analisis yang dilakukan untuk
mengetahui komposisi kimia suatu bahan yang meliputi, analisis kadar air, lemak,
protein, dan abu yang mengacu pada 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)
Pengukuran partikel dan sebaran ukuran nanopartikel kolagen dilakukan
dengan menggunakan alat PSA (Particle Size Analyzing) Vasco-Particle Size
Analyzer 2010. Sampel diambil secara acak sebanyak 1 mL, kemudian diteteskan
pada lensa identifikasi kemudian ditembakkan sinar Laser gelombang nano dan
menghasilkan grafik sebaran yang akan secara otomatis terekam pada layar
monitor yang selanjutnya akan menampilkan sejumlah data dan informasi dari
ukuran dan sebaran sampel. Data yang diperoleh akan diolah secara kualitatif
serta diinterpretasikan sebagai hasil yang valid.
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
Kadar air
Kadar abu
Kadar protein
Kadar lemak
Nilai hasil
penelitian
(%)1
58,70
14,43
29,77
0,16
±1,14
±0,12
±0,81
±0,04
Nilai
referensi
(%)2
39,24
0,73
18,96
10,65
Nilai
referensi
(%)3
64,86
0,25
34,03
2,69
Nilai
referensi
(%)4
51,85
0,23
27,26
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
NANOPARTIKEL DARI KULIT
IKAN CUCUT BAMBU (Chiloscyllium punctatum)
SUHARIYANTO MAHARDIKA
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
ISOLASI DAN KARAKTERISASI KOLAGEN
NANOPARTIKEL DARI KULIT
IKAN CUCUT BAMBU (Chiloscyllium punctatum)
SUHARIYANTO MAHARDIKA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
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.
Bogor, Juli 2013
Suhariyanto Mahardika
NIM C34090036
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 cm1
, and III-amide of 1242 cm-1 on nanoparticles collagen produced.
Keywords: Collagen, shark, nanoparticle, proximate, PSA, FTIR
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
Tanggal Lulus:
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
Suhariyanto Mahardika
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
KESIMPULAN DAN SARAN
11
13
Kesimpulan
13
Saran
13
DAFTAR PUSTAKA
14
LAMPIRAN
16
RIWAYAT HIDUP
19
DAFTAR TABEL
1 Komposisi kimia kulit ikan cucut dan data referensi
2 Perbandingan gugus fungsi kolagen nanopartikel kulit ikan cucut
bambu (Chiloscyllium punctatum) dengan referensi
7
12
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
8
Diagram alir isolasi kolagen
Diagram alir pembuatan kolagen nanopartikel
Nilai rendemen kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum)
Nilai pH kolagen ikan cucut bambu (Chiloscyllium punctatum)
Grafik sebaran PSA kolagen nanopartikel
Visual mikroskopis kolagen nanopartikel
Rumus struktur asam amino
Grafik FTIR kolagen nanopartikel
4
4
7
9
10
10
11
12
DAFTAR LAMPIRAN
1
Visual Histogram FTIR dari kolagen
(Chiloscyllium punctatum)
Data sebaran ukuran partikel pada uji PSA
Dokumentasi penelitian
2
3
kulit
cucut
bambu
16
16
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.
Pada umumnya kolagen sudah banyak dihasilkan dari kulit ikan seperti
cucut, pari, patin, dan beberapa spesies ikan lainnya, tetapi tidak dalam ukuran
nanopartikel. Hoet et al. 2004 menyatakan bahwa partikel dengan ukuran nano
akan lebih mudah untuk diserap dan terdifusi dalam kulit daripada partikel yang
memiliki ukuran lebih besar. Hal ini didukung oleh Kumar et al. (2011) yang
menjelaskan bahwa kolagen yang terbuat dari kulit dan tulang ikan memiliki
struktur molekul yang lebih kecil dibandingkan dengan kolagen yang terbuat dari
sapi atau babi sehingga lebih mudah untuk diserap, oleh karena itu kebutuhan
partikel nano seperti nano-kolagen akan lebih banyak dimanfaatkan dalam industri
kosmetik dan farmasi sebagai anti radikal bebas (Anti Aging). Pembuatan kolagen
dari kulit ikan cucut juga merupakan alternatif pemanfaatan limbah yang bernilai
rendah menjadi produk dengan nilai jual dan nilai komersial yang lebih tinggi
serta Informasi mengenai kolagen nanopartikel dari kulit ikan cucut belum banyak
diketahui, sehingga diperlukan penelitian mengenai hal tersebut.
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
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Januari 2013 sampai Mei 2013.
Preparasi dilakukan di Laboratorium Pengetahuan Bahan Baku Industri Hasil
Perairan, Departemen Teknologi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Analisis proksimat di Laboratorium Analisis
Pangan, Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan, Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor. Analisis Gugus Fungsi dan Ukuran Partikel dilakukan di
Laboratorium Fisika, Departemen Fisika, Fakultas MIPA, Institut Pertanian
Bogor. Analisis Berat Jenis dan Titik Leleh dilakukan di Laboratorium Kimia
Organik, Departemen Kimia, Fakultas MIPA, Institut Pertanian Bogor.
Pengamatan Struktur Jaringan dilakukan di Laboratorium Kesehatan Ikan,
Departemen Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Institut
Pertanian Bogor.
3
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah ikan cucut bambu
(Chiloscyllium punctatum) yang diperoleh dari Pelabuhan Perikanan NusantaraMuara 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 Abbmb3000. Pengujian ukuran partikel dilakukan dengan menggunakan alat PSA
(Particle Size Analyzing) merk Vasco-Particle Size Analyzer 2010.
Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan pengambilan sampel ikan cucut
(Chiloscyllium punctatum) di pelabuhan Perikanan Nusantara Muara AngkeJakarta, penentuan berat sampel, preparasi sampel, penghitungan rendemen serta
analisis kimia yang terdiri atas analisis proksimat. Penelitian ini dilakukan
dengan dua tahap yaitu penelitian pendahuluan yang bertujuan untuk menentukan
perlakuan terbaik dalam isolasi kolagen dari kulit ikan cucut (Chiloscyllium
punctatum), kemudian kolagen dari perlakuan terbaik dilakukan freezedrying
serta analisis FTIR untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa kolagen.
Setelah analisis FTIR dilanjutkan dengan pengecilan ukuran partikel kolagen
hingga terbentuk kolagen dalam ukuran nanopartikel, kemudian dilakukan
evaporasi dan uji PSA untuk mengetahui distribusi kolagen nanopartikel yang
dihasilkan dari perlakuan terbaik. Diagram alir penelitian dapat dilihat pada
Gambar 1.
4
Kulit Ikan Cucut
Preparasi (pembersihan dari daging, lemak, sisik, dan kotoran lain)
Pemotongan kulit dengan ukuran rata-rata 2 x 0,5 cm
Pencucian
Uji Proksimat
Deproteinisasi dengan NaOH (0,05 N) 1:10 selama 6 jam
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 8,2
Demineralisasi dengan asam asetat (CH3COOH)
Netralisasi dengan pencucian aquades hingga pH 4,6
Uji Biuret
Perlakuan:
0,1 N, 0,2 N
dan 0,3 N
selama 2 jam
Isolasi kolagen, kulit : akuades = 1 : 2 pada suhu 35-40ºC, selama 2 jam
Penyaringan dengan kain saring
Kolagen
freezedryer Uji fisik : rendemen dan FTIR
Analisis pH
Kolagen perlakuan terbaik: 0,3 N
Gambar 1 Diagram alir optimasi Isolasi kolagen dengan asam asetat (modifikasi
dari Kittiphattanabawon et al. 2010a)
Kolagen Perlakuan terbaik
Pengecilan ukuran partikel (Stirer 35º- 40ºC 3000 rpm, 2 jam)
Pemberian etanol 96% sedikit demi sedikit
(rasio 1:1)
Kolagen nanopartikel
Pengamatan
mikroskopis,Uji PSA
Gambar 2 Diagram alir penelitian pembuatan nanopartikel kolagen (modifikasi
dari Coester et al. 2000
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)
Analisis proksimat merupakan suatu analisis yang dilakukan untuk
mengetahui komposisi kimia suatu bahan yang meliputi, analisis kadar air, lemak,
protein, dan abu yang mengacu pada 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)
Pengukuran partikel dan sebaran ukuran nanopartikel kolagen dilakukan
dengan menggunakan alat PSA (Particle Size Analyzing) Vasco-Particle Size
Analyzer 2010. Sampel diambil secara acak sebanyak 1 mL, kemudian diteteskan
pada lensa identifikasi kemudian ditembakkan sinar Laser gelombang nano dan
menghasilkan grafik sebaran yang akan secara otomatis terekam pada layar
monitor yang selanjutnya akan menampilkan sejumlah data dan informasi dari
ukuran dan sebaran sampel. Data yang diperoleh akan diolah secara kualitatif
serta diinterpretasikan sebagai hasil yang valid.
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
Kadar air
Kadar abu
Kadar protein
Kadar lemak
Nilai hasil
penelitian
(%)1
58,70
14,43
29,77
0,16
±1,14
±0,12
±0,81
±0,04
Nilai
referensi
(%)2
39,24
0,73
18,96
10,65
Nilai
referensi
(%)3
64,86
0,25
34,03
2,69
Nilai
referensi
(%)4
51,85
0,23
27,26
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