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
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