Pengambilan Kembali Protein (Protein Recovery) Se Proses Isolasi Kitin dari Kulit Udang

PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY) SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG

SKRIPSI

Oleh

KHERLIYANDA FEBRIANI
110405026

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
APRIL 2016

Universitas Sumatera Utara

PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY) SELAMA PROSES ISOLASI

KITIN DARI KULIT UDANG

SKRIPSI

Oleh

KHERLIYANDA FEBRIANI
110405026

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
APRIL 2016

Universitas Sumatera Utara


Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY) SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan,

April 2016


Kherliyanda Febriani
NIM 110405026

i
Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:

PENGAMBILAN KEMBALI PROTEIN (PROTEIN
RECOVERY) SELAMA PROSES ISOLASI
KITIN DARI KULIT UDANG
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 20 April 2016 dan dinyatakan
telah memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,


Medan,

April 2016

Koordinator Skripsi

Dosen Pembimbing

Ir. Renita Manurung, M.T
NIP. 19681214 199702 2 002

Dr. Ir. Iriany, M.Si
NIP. 19640613 199003 2 001

Dosen Penguji I

Dosen Penguji II

Ir. Lilis Sukeksi, M.Sc. Ph.D
NIP. 19600916 198811 2 001


Ir. Seri Maulina, M.Si. Ph.D
NIP. 19610104 198811 2 001

ii
Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Puji dan syukur Penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsi dengan judul “Pengambilan Kembali Protein (Protein
Recovery) Selama Proses Isolasi Kitin dari Kulit Udang”, berdasarkan hasil
penelitian yang Penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk
mendapatkan gelar sarjana teknik.
Penelitian ini membantu pengolahan limbah kulit udang sehingga
mengurangi pencemaran terhadap lingkungan dan memberikan sumbangan ilmu
pengetahuan tentang sumber pakan alternatif.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan

terimakasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:
1.

Dr. Ir. Iriany, M.Si., selaku Pembimbing

2.

Ir. Lilis Sukeksi, M.Sc. Ph.D, selaku Penguji

3.

Ir. Seri Maulina, Ph.D M.Sche., selaku Penguji

4.

Ir. Renita Manurung, M.T., selaku Koordinator Skripsi

5.

Ir. Bambang Trisakti, M.T., selaku Kepala Laboratorium Proses Industri

Kimia

6.

Dr. Ir. Iriany, M.Si., selaku Dosen Pembimbing Akademik

7.

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU

8.

Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen
Teknik Kimia

9.

Muh. Hendra S. Ginting, S.T. M.T., selaku dosen penasehat akademik

10. Fitri Hariani Nurza selaku partner dalam penyelesian skripsi

11. Sahabat-sahabat khususnya M. Isnainy Ramadhan, Nurhayani, Cici Novita
Sari, Cindy Carnella, Yola Melida, Rangga Pramana, M. Rizky Agung,
Khairul Fahmi, Bagus Anandika, Fandy Aprianto, Putri Wella, Mardiatul
Mitramah, Jumiatri Risma dan Putri Azura Wulandari.

iii
Universitas Sumatera Utara

12. Rekan-rekan PIK dan OTK khususnya Agus, Oby, Leo, Rio Nazif, Aidil
Saputra, Ferry dan Putri Retno.
13. Keluarga Yayasan Karya Salemba Empat khususnya ayah dan ibu
donatur Beasiswa Indofood Sukses Makmur serta keluarga Paguyuban
Karya Salemba Empat Universitas Sumatera Utara.

Penulis menyadari bahwa laporan hasil penelitian ini masih jauh dari
sempurna, oleh karena itu Penulis mengharapkan saran dan masukan demi
kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi
pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan,


Juni 2016

Penulis
Kherliyanda Febriani

iv
Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI

Skripsi ini didedikasikan kepada orang tua,
Ayahanda Khudri.Ar dan Ibunda Harida
Terima kasih sudah melahirkan, membesarkan, merawat, mendidik dan
membimbing Yayan, Terima kasih buat semua cinta dan kasih
sayang serta pengorbanan yang tak pernah mampu Yayan balas,
Yayan bangga menjadi anak Bapak dan Mamak

Kepada kedua adikku Harly Afriandy dan Herdy Oktifiandy
Terima kasih sudah ada dihidup Kak Yong menjadi Penguat

Kak Yong, Semoga Kak Yong bisa menjadi contoh dan
kalian bisa jadi adik yang lebih luar biasa dari Kak Yong

serta Ibu Yanti yang telah merawat dan mengajarkan banyak hal
buat Yayan dari kecil
Terima kasih sudah menjadi Ibu kedua buat Yayan

v
Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama
: Kherliyanda Febriani
NIM
: 110405026
Tempat, tanggal lahir : Dumai /27 Februari 1995
Nama Orang Tua
: Khudri. AR dan Harida
Alamat Orang Tua:

Jln. Kaswari RT 002 Kelurahan Laksamana
Kecamatan Dumai Kota
Dumai, Riau
Riwayat Pendidikan:
• TK Pertiwi Kota Dumai 1999-2000
• SDN 014 Buluh Kasap Kota Dumai 2000-2002
• SDN Binaan Khusus Kota Dumai 2002-2006
• SMPN 2 Kota Dumai 2006–2008
• SMAN 2 Kota Dumai tahun 2008–2011
Beasiswa yang pernah diperoleh:
1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik 2011-2013
2. Beasiswa Karya Salemba Empat 2013-2016
3. Beasiswa Indofood Sukses Makmur 2014
4. Beasiswa Pemerintah Kota Dumai 2014
Pengalaman Organisasi:
1. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2014/2015 sebagai Pengurus Bidang Sosial Rohani
2. Covalen Study Group (CSG) periode 2013/2014 sebagai Pengurus bidang
Kreatifitas dan Minat
3. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2012/2013 sebagai
Pengurus Divisi Pengembangan Sumber Daya Manusia
4. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2013/2014 sebagai
Pengurus Divisi Pengabdian Masyarakat
5. Pemerintahan Mahasiswa Fakultas Teknik USU 2014/2015 sebagai
Bendahara Umum
6. Paguyuban Karya Salemba Empat USU 2014/2015 sebagai Kepala Divisi
Pengabdian Masyarakat
7. Bike To Campus FT USU 2014/2015 sebagai Steering Committe
8. English Club Fakultas Teknik USU 2014/2015 sebagai Steering Committe
9. Gerakan Teknik USU Mengajar FT USU 2014/2015 sebagai Steering
Committe

vi
Universitas Sumatera Utara

10. Gerakan Mahasiswa Siaga Bencana FT USU 2011/2012 sebagai Anggota
11. Himpunan Mahasiswa Islam Komisariat FT USU sebagai Anggota Muda
12. USU Youth Rural Envoy 2014 sebagai Anggota

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Udang merupakan salah satu komoditas perikanan Indonesia yang bernilai
ekonomis tinggi. Produksi kulit udang ini biasanya berkisar 40-45 % dari udang
merah (Metapenaeus Sp). Kandungan yang terdapat dalam kulit udang ini
tersusun atas protein, kitin, mineral dan karoten sehingga sangat potensial
digunakan sebagai bahan baku pengambilan kembali protein. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dalam pembuatan
protein serta mengoptimasi kondisi proses deproteinasi untuk menghasilkan
jumlah protein yang maksimal. Rancangan percobaan ini menggunakan Response
Surface Methodology melalui 2 tahapan proses yaitu deproteinasi dan ekstraksi
protein menggunakan kulit udang dan pelarut KOH dengan rasio 1:10 (w/v) pada
konsentrasi 1,3; 2; 3; 4; 4,7 M, suhu reaksi 37; 40; 45; 50; 53 oC, waktu reaksi 40;
60; 90; 120; 140 menit. Suhu reaksi merupakan faktor yang sangat mempengaruhi
dalam proses pengambilan kembali protein. Diperoleh yield protein maksimum
sebesar 64,5826 % dengan kadar protein sebesar 86,24 % pada kondisi proses
konsentrasi 2,98 M, suhu reaksi 45,76 ºC, waktu reaksi 90,51 menit. Potensi
ekonomi dari pemanfaatan kulit udang sebagai bahan baku pembuatan protein
sangat menguntungkan.
Kata kunci: kulit udang, response surface methodology, deproteinasi, protein,
ekstraksi

vii
Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
Shrimp is the one of Indonesia fishery commodity with high economic
value. The production of shrimp shells is usually 40-45 % from red shrimp
(Metapenaeus Sp). Shrimp shells contained protein, chitin, minerals and
carotenoids so it is very potential to be used as materials for recovery protein. This
experiment aims to determine factors that affect protein recovery and optimum
conditions deproteination process to produce high protein. The design of
experiment used Response Surface Methodology methode with 2 steps consist of
deproteination and protein extraction process using shrimp shells and KOH
solution in comparison 1:10 (w/v) with the concentration is 1,3; 2; 3; 4; 4,7 M, the
reaction temperatures is 37, 40, 45, 50, 53 ºC and the reaction times is 40, 60, 90,
120, 140 minutes. The reaction temperature is main factor influence protein
recovery process. The highest protein yield obtained is 64,5826 % with protein
content is 86,24 % using KOH solution 2,98 M, reaction temperature 45,76 ºC and
reaction time 90,51 minute. Economic potential of protein recovery for chitin
isolation process from shrimp shells is profitable.

Keywords: shrimp shell, response surface methodology, deproteination, protein,
extraction

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN

ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

v

RIWAYAT HIDUP PENULIS

vi

ABSTRAK

vii

ABSTRACT

viii

DAFTAR ISI

ix

DAFTAR GAMBAR

xii

DAFTAR TABEL

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

xv

DAFTAR SINGKATAN

xvi

DAFTAR SIMBOL

xvii

BAB I

BAB II

PENDAHULUAN

1

1.1

LATAR BELAKANG

1

1.2

RUMUSAN MASALAH

3

1.3

TUJUAN PENELITIAN

5

1.4

MANFAAT PENELITIAN

5

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN

5

TINJAUAN PUSTAKA

7

2.1

KULIT UDANG

7

2.2

PROTEIN

8

2.3

PROTEIN KULIT UDANG

9

2.4

EKSTRAKSI PROTEIN

10

2.4.1 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari Sel dan
Jaringan Hewan
2.4.2 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari
Organisme Uniseluler
2.4.3 Ekstraksi Protein Larut dalam Air dari Jaringan
Tumbuhan

10

11

11

ix
Universitas Sumatera Utara

2.4.4 Ekstraksi Protein Larut dalam Lemak

11

2.4.5 Ekstraksi Kumpulan Protein

11

2.5

EKSTRAKSI PROTEIN KULIT UDANG

12

2.6

PEMURNIAN PROTEIN

13

2.7

METODE ANALISIS PROTEIN

14

2.7.1 Metode Kjeldahl (Kjeldahl Method)

14

2.7.2 Metode Pengikatan Zat Warna (Udy Dye
Binding Method)
2.7.3 Metode Faktor Refleksi Inframerah (Infrared
Reflectance Method)

2.8
BAB III

15

16

2.7.4 Metode Biuret (BiuretMethod)

16

RESPONSE SURFACE METHODOLOGY (RSM)

17

METODOLOGI PENELITIAN

19

3.1

LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

19

3.2

BAHAN DAN PERALATAN

20

3.2.1 Bahan Penelitian

20

3.2.2 Peralatan Penelitian

20

3.3

RANCANGAN PENELITIAN

20

3.4

PROSEDUR PENELITIAN

21

3.4.1 Persiapan Sampel

21

3.4.2 Pembuatan Protein

22

3.4.2.1 Deproteinasi

22

3.4.2.2 Ekstraksi Protein

22

3.4.3 Karakterisasi Protein

3.5

23

3.4.4.1 Analisis Kadar Air

23

3.4.4.2 Analisis Kadar Abu

23

3.4.4.3 Analisis Kadar Protein

24

3.4.4.4 Analisis Kadar Ph

24

FLOWCHART PENELITIAN

25

3.5.1 Persiapan Sampel

25

3.5.2 Pembuatan Protein

26

3.5.2.1 Deproteinasi

26

x
Universitas Sumatera Utara

3.5.2.2 Ekstraksi Protein

27

3.5.3 Karakterisasi Protein

BAB IV

28

3.5.4.1 Analisis Kadar Air

28

3.5.4.2 Analisis Kadar Abu

28

3.5.4.3 Analisis Kadar pH

29

HASIL DAN PEMBAHASAN

30

4.1

KARAKTERISTIK BAHAN BAKU

30

4.2

ANALISIS PENGARUH VARIABEL

31

4.2.1 Pengaruh Variabel Konsentrasi KOH dan Waktu
Reaksi terhadap Yield
4.4.2 Pengaruh Variabel Konsentrasi KOH dan
Temperatur Reaksi terhadap Yield
4.4.3 Pengaruh Variabel Waktu Reaksi dan
Temperatur Reaksi terhadap Yield

BAB V

35

38

40

4.3

KARAKTERISTIK PROTEIN

43

4.4

ANALISIS EKONOMI

44

KESIMPULAN DAN SARAN

48

5.1

KESIMPULAN

48

5.2

SARAN

48

DAFTAR PUSTAKA

50

xi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1

Sifat Selektif Protein

8

Gambar 2.2

Reaksi Deproteinasi

12

Gambar 2.3

Ilustrasi Metode Faktor Refleksi untuk Analisis Protein

16

Gambar 2.4

Struktur Cu2+-Peptida

16

Gambar 2.5

Reaksi Biuret

17

Gambar 3.1

Flowchart Persiapan Sampel

25

Gambar 3.2

Flowchart Deproteinasi

26

Gambar 3.3

Flowchart Ekstraksi Protein

27

Gambar 3.4

Flowchart Analisis Kadar Air

28

Gambar 3.5

Flowchart Analisis Kadar Abu

28

Gambar 3.6

Flowchart Analisis Kadar pH

29

Gambar 4.1

Perbandingan Yield Protein Hasil Percobaan dan Prediksi
Model

Gambar 4.2

34

Interaksi Antara Konsentrasi KOH dan Waktu Reaksi
dengan Yield Protein (a) Permukaan Respon; (b) Plot

36

Kontur
Gambar 4.3

Interaksi Antara Konsentrasi KOH dan Suhu Reaksi
dengan Yield Protein (a) Permukaan Respon; (b) Plot

38

Kontur
Gambar 4.4

Interaksi Antara Waktu Reaksi dan Suhu Reaksi dengan
Yield Kitosan (a) Permukaan Respon; (b) Plot Kontur

41

Gambar 4.5

Protein Kulit Udang

43

Gambar A.1

Data Rancangan Percobaan

55

Gambar A.2

Kotak Dialog Create Response Surface Design

57

Gambar A.3

Kotak Dialog Create Response Surface Design-Display
Available Design

57

Gambar A.4

Kotak Dialog Create Response Surface Design-Design

58

Gambar A.5

Kotak Dialog Create Response Surface Design-Factors

58

Gambar A.6

Kotak Dialog Create Response Surface Design-Options

59

Gambar A.7

Run Percobaan yang Akan Dilakukan

59

xii
Universitas Sumatera Utara

Gambar A.8

Kotak Dialog Create Response Surface Design

60

Gambar A.9

Kotak Dialog Analyze Response Surface Design-Graphs

60

Gambar A.10

Kotak Dialog Analyze Response Surface Design-Storage

61

Gambar A.11

Lembar Kerja Hasil Analisis

61

Gambar A.12

Kotak Dialog Response Optimizer

62

Gambar A.13

Kotak Dialog Response Optimizer-Setup

62

Gambar A.14

Lembar Kerja Nilai Optimasi

63

Gambar A.15

Data Hasil Analisis Kadar Protein

66

Gambar C.1

Persiapan Sampel (a) Setelah Pengeringan (b) Setelah
Pengayakan Dengan Ayakan 50 Mesh

69

Gambar C.2

(a) Deproteinasi (b) Filtrasi

69

Gambar C.3

Filtrat Deproteinasi

69

Gambar C.4

Filtrat Ditambahkan HCl

70

Gambar C.5

(a) Sentrifugasi (b) Endapan Hasil Sentrifugasi

70

Gambar C.6

Filtrasi Protein

70

Gambar C.7

Analisis Kadar Air

71

Gambar C.8

Analisis Kadar Abu

71

Gambar C.9

Analisis Kadar pH

71

Gambar C.10

Analisis Kadar Protein (a) Proses Destruksi (b) Proses
Destilasi (c) Proses Titrasi

Gambar C.11

Protein yang Diperoleh

72
72

xiii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1

Jumlah dan Nilai Produksi Udang Indonesia 2009-2014*

1

Tabel 1.2

Rangkuman Hasil Penelitian Protein Recovery Terdahulu

4

Tabel 2.1

Perkiraan Komposisi Kulit-Kulit Perikanan

8

Tabel 2.2

Kandungan Asam Amino Protein Kulit Udang (g/100 g
protein)

10

Tabel 3.1

Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian

19

Tabel 3.2

Variabel Bebas Pembuatan Protein dari Kulit Udang

21

Tabel 3.3

Central Composite Design Untuk Pembuatan Protein dari
Kulit Udang

21

Tabel 4.1

Hasil Analisis Karakteristik Bahan Baku

30

Tabel 4.2

Kode Level dan Nilai Level Variabel Berubah

31

Tabel 4.3

Desain Tabel Pengkodean Percobaan Pembuatan Protein
Kulit Udang

32

Tabel 4.4

Yield Protein dengan Central Composite Design

32

Tabel 4.5

Koefisien Regresi

33

Tabel 4.6

Data dan Perhitungan Yield Protein Selama Proses Isolasi
Kitin dari Kulit Udang pada Kondisi Deproteinasi Optimum

Tabel 4.7

Perbandingan Standar Mutu Protein sebagai Bahan Pakan
dengan Hasil Penelitian

35

42

Tabel 4.8

Perhitungan Biaya Bahan Baku

45

Tabel 4.9

Waktu Penggunaan Alat Setiap Tahapan Proses (menit)

46

Tabel 4.10

Perhitungan Kebutuhan Listrik

46

Tabel A.1

Data Hasil Penelitian

55

xiv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DATA PENELITIAN

55

A.1 Data Rancangan Percobaan

55

A.2 Data Hasil Penelitian

56

A.3 Langkah-Langkah Pengolahan Data dengan Minitab 16

56

A.4 Hasil Pengolahan Data dengan Minitab 16

63

A.5 Data Hasil Analisis Kadar Protein

66

LAMPIRAN B CONTOH PERHITUNGAN

67

B.1 Kadar Air

67

B.2 Kadar Abu

67

B.3 Kadar Protein

67

B.4 % Yield Protein

68

LAMPIRAN C DOKUMENTASI

69

C.1 Persiapan Sampel

69

C.2 Proses Pengambilan Protein

69

C.3 Karakterisasi Protein

71

C.4 Hasil Protein

72

xv
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN
ANOVA

Analysis of Variance

CCD

Central Composite Design

DOE

Design of Experiment

RSM

Respon Surface Methodolgy

xvi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SIMBOL
Simbol

Keterangan

Satuan

X1

Konsentrasi KOH

M

X2

Suhu Reaksi

o

X3

Waktu Reaksi

Menit

Y

Yield Kitosan

%

C

xvii
Universitas Sumatera Utara