H. Yuniarifin, V. P. Bintoro, dan A. Suwarastuti Fakultas Peternakan Universitas Diponegoro, Semarang ABSTRAK

Transkripsi

1 PENGARUH BERBAGAI KONSENTRASI ASAM FOSFAT PADA PROSES PERENDAMAN TULANG SAPI TERHADAP RENDEMEN, KADAR ABU DAN VISKOSITAS GELATIN [The Effect of Various Ortho Phosphoric Acid Concentration in Bovine Bone Soaking Process on the Yield, Ash Content and Viscosity of Gelatin] H. Yuniarifin, V. P. Bintoro, dan A. Suwarastuti Fakultas Peternakan Universitas Diponegoro, Semarang ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh berbagai konsentrasi asam fosfat pada perendaman tulang sapi terhadap kualitas gelatin (rendemen, kadar abu dan viskositas). Perlakuan yang diterapkan adalah perendaman tulang sapi dengan konsentrasi (1,25%; 2,5%; 3,75%; 5% ) selama 48 jam. Perlakuan yang diterapkan sesuai dengan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan dan 5 ulangan. Variabel yang diamati adalah rendemen, kadar abu dan viskositas gelatin. Hasil penelitian menunjukkan adanya pengaruh nyata (P<0,05) antara perendaman berbagai konsentrasi pada rendemen, kadar abu dan viskositas gelatin. Rerata rendemen gelatin terendah dicapai pada (6,97%) dan tertinggi pada (7,90%), rerata kadar abu gelatin terendah dicapai pada (0,34%) dan tertinggi pada (0,82%), sedangkan rerata viskositas gelatin terendah dicapai pada (17,23 mpoise) dan tertinggi pada (21,20 mpoise). Kata kunci : gelatin, asam fosfat, kualitas gelatin ABSTRACT The experiment was conducted to study the effect of various ortho phosphoric acid concentration in bovine bone soaking process on the quality grade of gelatin (yield, ash content and viscosity). The treatment was the soaking of bovine bone in the various concentration of [1,25% ( ); 2,5% (T 2 ); 3,75%( ); and 5%( )] for 48 hours. The applied treatments were proper to a completely randomized design with 4 treatments and 5 replications. Observed variables were yield, ash content and viscosity of gelatin. The results showed that there were significant effect (P<0.05) between various ortho phosphoric acid concentration on the yield, ash content and viscosity of gelatin. The lowest yield was obtained at (6,97%) and the highest was at (7.90%). The lowest ash content was obtained at (0.34%) and the highest was at (0.82%). The lowest viscosity was obtained at (17.23 mpoise) and the highest at (21.20 mpoise). Keywords : gelatin, ortho phosphoric acid, gelatin quality PENDAHULUAN Populasi sapi potong di Indonesia berdasarkan data Biro Pusat Statistik (2003) pada tahun 2002 sebesar ekor, sedangkan jumlah sapi yang dipotong mencapai jumlah ekor. Menurut Ockerman dan Hansen (2000) rata-rata persentase tulang adalah sekitar 15% dari karkas bersih. Berat rata-rata karkas sapi bersih antara kg, dengan demikian pada tahun 2002 untuk jumlah ekor sapi yang dipotong akan tersedia sekitar 34,7 ribu ton. Jumlah tulang yang besar apabila dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pembuatan gelatin, dengan asumsi rendemen sebesar 20% (Hinterwaldner, 1977) maka akan didapatkan gelatin sebesar 6,94 55

2 ribu ton. Potensi besar tersebut akan menguntungkan apabila kita dapat mengolah tulang menjadi gelatin untuk konsumsi industri dalam negeri maupun ekspor. Manfaat gelatin yang sangat luas diantaranya pada industri pangan yaitu : permen, coklat, yogurt, es krim, minuman dan produk daging. Diluar industri pangan gelatin juga digunakan antara lain pada produk kosmetik, kapsul, bahan perekat (lem), pelapis kertas dan pembuatan film untuk fotografi. Sampai saat ini gelatin merupakan bahan impor bagi Indonesia yang berasal dari negara-negara Eropa dan Amerika dengan jumlah ton pertahun dengan nilai 7-10 juta US$ (Saleh et al., 2002). Penelitian mengenai metode terbaik dalam proses pembuatan gelatin perlu dilakukan sehingga dapat menghasilkan gelatin dengan kualitas yang baik dan tingkat efisiensi tinggi. Penelitian yang telah dilakukan sebelumnya mengenai pembuatan gelatin menggunakan variabel berbagai konsentrasi asam klorida (HCl) pada perendaman tulang sapi telah menyimpulkan bahwa metode terbaik adalah konsentrasi sebesar 5% HCl dengan hasil rendemen sebesar 8,32%. Adanya sifat volatil dari HCl yang cukup tinggi, HCl yang merupakan asam yang kuat dan harga yang relatif lebih mahal maka perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai penggantian zat asam yang digunakan dalam perendaman. Asam fosfat ( ) dipilih sebagai pengganti HCl karena asam fosfat tidak memiliki sifat volatil dibandingkan dengan HCl sehingga diharapkan dapat mengurangi bahaya penggunan HCl pada proses perendaman. Selain itu asam fosfat ( ) juga lebih murah dibandingkan dengan HCl sehingga dapat meningkatkan efisiensi biaya produksi gelatin. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh berbagai konsentrasi asam fosfat pada perendaman tulang sapi terhadap rendemen, kadar abu dan viskositas dari gelatin yang dihasilkan yang merupakan beberapa indikator untuk menunjukkan kualitas gelatin. Hasil penelitian ini nantinya diharapkan dapat dimanfaatkan oleh produsen gelatin domestik dalam proses pembuatan gelatin. MATERI DAN METODE Tulang sapi yang digunakan adalah bagian paha atau femur diperoleh dari Rumah Pemotongan Hewan Penggaron Kota Semarang, berjumlah satu pasang. Sebelum dilakukan pembuatan gelatin dilakukan analisis proksimat terhadap tulang sapi, untuk mengetahui komposisi dari tulang sapi antara lain analisis kadar air, kadar abu dan kadar protein. Tulang yang akan digunakan untuk pembuatan gelatin terlebih dahulu dibersihkan dari sisa-sisa daging yang masih menempel pada tulang dan dilakukan proses penghilangan lemak ( degreasing ) dengan cara memasak selama 3 jam pada suhu 80 0 C. Setelah itu dilakukan pengecilan ukuran berkisar 2 4 cm 2. Tulang yang telah mengalami degreasing dan pengecilan ukuran kemudian direndam dalam larutan 5% HCl selama 10 hari. Setiap dua hari sekali dilakukan penggantian larutan 5% HCl untuk menghindari perubahan konsentrasi larutan HCl. Tulang yang telah direndam dalam larutan asam ini disebut ossein dan dipisahkan dengan cara penyaringan. Selanjutnya dilakukan pencucian dengan air. Ossein yang dihasilkan dari proses demineralisasi direndam dalam larutan asam fosfat dengan konsentrasi 1,25%; 2,5%; 3,75%; dan 5% (empat perlakuan) selama 48 jam. Selama perendaman kadang-kadang dilakukan pengadukan. Selanjutnya ossein dinetralkan dengan cara dicuci menggunakan air, dilanjutkan menggunakan larutan NaOH 0,1N dan terakhir dicuci kembali menggunakan air. Setelah itu ossein siap diekstraksi dengan menempatkan ossein dalam gelas beker dan ditambahkan air. Kemudian dipanaskan secara bertahap menggunakan waterbath pada suhu 65 0 C; 75 0 C; dan 85 0 C masing-masing selama 4 jam. Larutan gelatin yang diperoleh dikumpulkan menjadi satu dan dilakukan pendinginan dalam refrigerator dengan tujuan untuk memadatkan gelatin. Gelatin yang telah berbentuk padat (gel) selanjutnya dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 60 0 C, selama 24 jam. Diagram alir pembuatan gelatin dapat dilihat pada Ilustrasi 1. Variabel yang diamati adalah rendemen (AOAC, 1970), kadar abu (Yudiono, 2003) dan viskositas (Yudiono, 2003). Data yang diperoleh dianalisis dengan analisis ragam, jika terdapat pengaruh perlakuan yang nyata dilanjutkan dengan dengan uji jarak ganda Duncan untuk mengetahui perbedaan antar perlakuan (Gomez dan Gomez, 1995). 56 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [1] March 2006

3 Tulang (bersih dari daging) Pengujian kadar air, abu dan protein tulang Degreasing (3 jam, suhu 80 0 C) Lemak Pengecilan ukuran (2-4 cm) Demineralisasi (HCl 5% selama 10 hari) Ca 3 ( ) 2 Pencucian (dengan H 2 O) Proses Asam (1,25%; 2,5%; 3,75%; 5% selama 48 jam ) Penetralan (H 2 O; NaOH 0,1 N; H 2 O) Ekstraksi Bertahap (suhu 65 0 C, 75 0 C dan 85 0 C selama 4 jam) Larutan Gelatin Penyaringan Pendinginan (dalam refrigerator) Pengeringan (suhu 60 0 C selama 24 jam) Gelatin Kering Pengukuran Kadar Air Pengukuran Rendemen Pengukuran Kadar Abu Pengukuran Viskositas Analisis Data Ilustrasi 1. Diagram Alir Penelitian Gelatin Tulang Sapi (Modifikasi dari Rose, 1992) 57

4 HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Analisis Tulang Data hasil pengukuran analisis proksimat pada tulang femur sapi disajikan pada Tabel 1. Komposisi tulang selain tergantung pada spesies dan umur sapi, juga tergantung pada tipe tulang yang digunakan. Tulang femur sapi termasuk tulang yang kompak. Jenis tulang ini dipilih dengan alasan pada tulang yang kompak komposisinya relatif stabil dan mudah dipisahkan dari jaringan yang ada di sekitarnya sehingga baik digunakan sebagai sumber kolagen (Johns, 1977). Tulang femur diperoleh dari rumah pemotongan hewan, karena menurut Hinterwaldner (1977), tulang jenis ini termasuk dalam slaughterhouse bone merupakan tulang yang diperoleh dari tempat pemotongan hewan, lebih sedikit kontaminasinya dan cocok untuk produksi gelatin. Tahap demineralisasi dilakukan dengan penambahan 5% HCl berdasarkan metode Hinterwaldner (1977), sebab kerusakan minimal kolagen terjadi bila tulang didemineralisasi menggunakan 5% HCl. Untuk menghindari perubahan larutan 5% HCl, setiap hari larutan HCl diganti. Demineralisasi dilakukan dalam waktu 10 hari berdasarkan penelitian yang telah dilakukan Setyorini (1994), peningkatan waktu pelarutan tidak mempengaruhi jumlah garam yang terlarut, sehingga waktu yang dipilih adalah 10 hari. Jumlah mineral yang tersisa dapat mempengaruhi sifat fisik dan kimia gelatin yang dihasilkan. Untuk menghasilkan gelatin tipe A, setelah proses demineralisasi dengan larutan 5% HCl dilakukan perendaman dalam larutan asam anorganik. Penggunaan asam fosfat berdasarkan Imeson (1992), yaitu proses asam dilakukan dengan perendaman bahan baku larutan asam anorganik seperti asam klorida, asam sulfat, asam sulfit atau asam fosfat. Rendemen Gelatin Rendemen merupakan salah satu nilai penting dalam pembuatan gelatin. Semakin besar rendemen yang dihasilkan maka semakin efisien perlakuan yang diterapkan dengan tidak mengesampingkan sifat-sifat lain. Rendemen merupakan perbandingan berat kering gelatin yang dihasilkan dengan berat tulang sebagai bahan baku. Data hasil pengukuran rendemen gelatin hasil penelitian disajikan pada Tabel 1. Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa perlakuan yang dilakukan berpengaruh terhadap rendemen gelatin yang dihasilkan (P<0,05). Hasil uji lanjut menggunakan Uji Jarak Ganda Duncan seperti terlihat pada Tabel 2. Berdasarkan Tabel 2 diatas terlihat bahwa terdapat perbedaan yang nyata (P<0,05) antara konsentrasi yang digunakan dengan rendemen gelatin yang dihasilkan. Uji Jarak Ganda Duncan menunjukkan bahwa berbeda nyata (P<0,05) dengan, tetapi tidak berbeda nyata dengan T 2 dan ; T 2 berbeda nyata (P<0,05) dengan, tetapi tidak berbeda nyata dengan dan ; berbeda nyata (P<0,05) dengan dan T 2, tetapi tidak berbeda nyata dengan. Pengaruh konsentrasi yang jelas pada konsentrasi lebih dari 3,75% dan tertinggi pada konsentrasi 5%. Berdasarkan Uji Jarak Ganda Duncan, penggunaaan konsentrasi kurang dari 3,75% tidak menunjukkan perbedaan yang nyata terhadap rendemen gelatin yang dihasilkan. Kenaikan rendemen gelatin terjadi pada pengunaan konsentrasi diatas 3,75%. Kenaikan rendemen gelatin pada proses asam terjadi karena proses pembukaan struktur kolagen yang mengakibatkan struktur kolagen menjadi semakin mengembang dan terbuka, seiring dengan kenaikan konsentrasi yang digunakan. Tingkat pembukaan struktur kolagen yang semakin tinggi menyebabkan jumlah kolagen yang terekstrak semakin banyak. Saleh et al (2002) menyatakan bahwa tinggi rendahnya rendemen gelatin yang didapatkan dipengaruhi oleh lamanya proses perendaman dan konsentrasi larutan asam perendaman. Tabel 1. Hasil Analisis Proksimat Tulang Sapi Komponen Kandungan (%) Tulang Sampel Referensi *) Air 12, Abu 53, Protein 11, *) Johns (1977) 58 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [1] March 2006

5 Berdasarkan hasil analisis tulang didapatkan kadar protein sebesar 11,30%. Kadar protein tulang yang digunakan memiliki peranan penting terhadap tinggi rendahnya rendemen yang dihasilkan serta kualitas sifat fisik dan kimia gelatin yang diinginkan. Menurut Ockerman dan Hansen (2000), komposisi dan kondisi tulang sebagai bahan baku sangat berpengaruh terhadap hasil akhir dari proses produksi gelatin. Pada proses asam, kolagen yang merupakan prekursor pembentuk gelatin akan mengalami pembengkakan tetapi tidak mengalami denaturasi. Menurut Bennion (1980), pelarut asam menyebabkan kolagen mengembang dan menyebar, yang sering dikonversikan menjadi gelatin. Kolagen murni sangat sensitif terhadap reaksi enzim dan kimia. Menurut Ward dan Court (1977), proses asam mampu mengubah serat kolagen yang memiliki struktur tripel heliks menjadi rantai tunggal. Proses konversi kolagen menjadi gelatin terjadi saat kolagen yang telah membengkak mengalami proses ekstraksi. Kolagen yang telah membengkak akan dapat larut dalam air. Lebih lanjut dijelaskan bahwa kolagen yang telah mengalami perendaman asam atau basa dapat larut dalam air, dan gelatin terbentuk saat kolagen dipanaskan. Stuktur tripel heliks dari kolagen tersebut akan terpengaruh oleh panas, dan ketika didinginkan hidrogel tersebut akan memperoleh kembali pasangan tripel helik secara acak. Berdasarkan hasil penelitian, kenaikan rendemen gelatin dari sampai dipengaruhi oleh konsentrasi, pengaruh yang tampak nyata terdapat pada perendaman diatas kosentrasi 3,75% dan tertinggi pada konsentrasi 5%. Pada perendaman 1,25%; 2,5%; 3,75% dan 5% menghasilkan rerata rendemen sebesar 6,97%; 7,18%; 7,59%, dan 7,90%. Kadar Abu Gelatin Tabel 3 menunjukkan bahwa terdapat perbedaan yang nyata antara konsentrasi dengan kadar abu gelatin yang dihasilkan. berbeda nyata (P<0,05) dengan dan, tetapi tidak berbeda nyata dengan T 2 ; T 2 berbeda nyata (P<0,05) dengan, tetapi tidak berbeda nyata dengan dan ; berbeda nyata (P<0,05) dengan dan T 2, tetapi tidak berbeda nyata dengan ; berbeda nyata (P<0,05) dengan, tetapi tidak berbeda nyata dengan T 2 dan. Dari sampai terjadi kenaikan kadar abu secara nyata, tetapi dari ke terjadi penurunan kadar abu secara tidak nyata. Perlakuan perendaman yang digunakan pada sampai menunjukkan bahwa terjadi kenaikan kadar abu sesuai dengan kenaikan konsentrasi yang diberikan. Perendaman 1,25% menghasilkan kadar abu sebesar 0,34%, mengalami kenaikan pada perendaman 2,5% - menjadi 0,52%. Demikian pula pada perendaman 3,75% terjadi kenaikan tertinggi menjadi 0,82%, dan perendaman 5% mengalami penurunan menjadi 0,71%. Kenaikan kadar abu gelatin yang dihasilkan, berbanding lurus dengan peningkatan konsentrasi. Hal ini disebabkan makin tinggi konsetrasi makin banyak 3- (garam fosfat) yang terikat pada molekul kolagen selama proses asam, dan ikut terekstrak bersama kolagen saat proses ekstraksi. Kandungan abu yang terdapat pada gelatin yang dihasilkan berasal dari garam-garam mineral yang terkandung pada tulang sapi yang digunakan. Menurut Ockerman dan Hansen (2000), kadar abu sangat ditentukan oleh bahan baku yang digunakan dan metode pembuatan gelatin. Tabel 3 menunjukkan bahwa rerata hasil kadar abu gelatin berkisar 0,34% sampai dengan 0,82%. Kadar abu menunjukkan banyaknya mineral yang terikat dalam suatu bahan. Kadar abu yang diperoleh dari semua perlakuan memenuhi standar mutu gelatin berdasarkan SNI , yaitu maksimum 3,25%, dan sesuai dengan kadar abu gelatin komersial Amerika yaitu sebesar Tabel 2. Hasil Pengukuran Rendemen Gelatin Perlakuan Rerata Rendemen (%) 6,97 a T 2 7,18 a 7,59 ab 7,90 b Huruf superskrip kecil yang berbeda pada kolom rerata menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0,05). 59

6 Tabel 3. Hasil Pengukuran Kadar Abu Gelatin Perlakuan Rerata Kadar Abu (%) 0,34 a T 2 0,52 ab 0,82 c 0,71 bc Superskrip huruf kecil yang berbeda pada kolom rerata menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0,05). 0,3 2% (GMIA, 2001). Viskositas Gelatin Tabel 4 menunjukkan bahwa pada perendaman dengan konsentrasi 1,25%; 2,5%; 3.75%; dan 5% menghasilkan viskositas gelatin sebesar 17,23 mpoise; 18,38 mpoise; 21,20 mpoise; dan 18,93 mpoise. Berdasarkan Tabel 4 terlihat bahwa terdapat perbedaan yang nyata (P<0,05) antara konsentrasi dengan viskositas gelatin yang dihasilkan. Dari sampai terjadi kenaikan viskositas gelatin (P<0,05), tetapi dari ke terjadi penurunan viskositas gelatin (P<0,05). Uji Jarak Ganda Duncan menunjukkan bahwa berbeda nyata (P<0,05) dengan dan, tetapi tidak berbeda nyata dengant 2 ; T 2 berbeda nyata (P<0,05) dengan, tetapi tidak berbeda nyata dengan dan ; berbeda nyata (P<0,05) dengan, T 2 dan ; berbeda nyata dengan dan, tetapi tidak bereda nyata dengan T 2. Perlakuan yang diberikan pada sampai menunjukkan kenaikan viskositas yang nyata. Penggunaan asam pada proses asam memberikan pengaruh terhadap perubahan struktur kolagen menjadi menyebar atau membengkak, sehingga viskositas yang dihasilkan mengalami perubahan. Semakin tinggi konsentrasi yang digunakan, rantai asam amino strukturnya semakin terbuka menyebabkan rantai tersebut semakin pendek dan terjadi penurunan viskositas. Penggunaan menyebabkan struktur tripel heliks kolagen berubah menjadi struktur rantai tunggal. Berubahnya struktur rantai kolagen menyebabkan penurunan berat molekul gelatin. Menurut Stainsby (1977), viskositas berhubungan dengan berat molekul rata-rata gelatin (mendekati linear). Sedangkan berat molekul rata-rata gelatin berhubungan langsung dengan panjang rantai asam aminonya. Tabel 4 menunjukkan bahwa rerata viskositas gelatin yang dihasilkan berkisar antara 17,23 sampai dengan 21,20 mpoise. Viskositas yang diperoleh dari penelitian ini sesuai dengan standar gelatin komersial Amerika yaitu berkisar antara 15 sampai 75 mpoise (GMIA, 2001). KESIMPULAN Konsentrasi berpengaruh terhadap rendemen, kadar abu dan viskositas gelatin yang dihasilkan. Rerata rendemen gelatin tertinggi sebesar 7,90% diperoleh dari perendaman 5%, rerata kadar abu terendah sebesar 0,34% diperoleh pada perendaman 1,25% dan rerata viskositas terbaik sebesar 21,20 mpoise diperoleh dari perendaman 3,75%. Dengan membandingkan hasil analisa secara keseluruhan maka perlakuan yang terbaik adalah perendaman 5% karena menghasilkan rendemen sebesar 7,90%; kadar abu 0,71% dan viskositas 18,93 mpoise. DAFTAR PUSTAKA AOAC Official Method of Analysis of The Association of Analytical Chemist. AOAC, Washington, DC. Badan Pusat Statistik Statistik Indonesia Tabel 4. Hasil Pengukuran Viskositas Gelatin Perlakuan Rerata Viskositas (mpoise) 17,23 a T 2 18,38 ab 21,20 c 18,93 b Huruf superskrip kecil yang berbeda pada kolom rerata menunjukkan adanya perbedaan nyata (P<0,05). 60 J.Indon.Trop.Anim.Agric. 31 [1] March 2006

7 2002. Badan Pusat Statistik, Jakarta. GMIA Raw Material and Production of Edible Gelatins. (http //: gelatin/application/edible_gelatin/ diakses 22 November 2004) Gomez, K. A. dan A. A. Gomez Prosedur Statistik untuk Penelitian Pertanian. Edisi II. UI Press, Jakarta (Diterjemahkan oleh E. Sjamsuddin dan J. S. Baharsjah). Hinterwaldner, R Raw material. In : A. G. Ward dan A. Courts (Eds.). The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, New York. Imeson, A Thickening and Gelling Agent for Food. Blackie Academic and Profesional, London. Johns, P The Structure and compositions of collagen containing tissues. In : A. G. Wards and A. Courts (Eds.). The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, London. Ockerman, H.W., and C. L. Hansen By-product Processing Utilization. CRC Presss. Rose, P. I Inedible gelatin and glue. In : A.M. Pearson and T. R. Dutson (Eds.). Inedible Meat By-Product. Advances in Meat Research. Elsevier Applied Science, London. Saleh, A. R., D. Setiawan, E. Rosihin, R. Wahyudin, S. Rahayu dan Abidin Gelatin. Tekno Pangan dan Agroindustri. 1 (9) : Setyorini, D Kajian Proses Deminerlisasi dan Liming dalam Ekstraksi Gelatin dari Kolagen Tulang. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor (Skripsi Sarjana Pertanian). Stainsby, G The physical chemistry of gelatin in solution. In : A. G. Wards and A. Courts (Eds.). The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, London. Standar Nasional Indonesia Mutu dan Cara Uji Gelatin. Dewan Standarisasi Nasional, Jakarta. Yudiono, H Karakteristik Fisikokimia Gelatin Hasil Perendaman Tulang Sapi dalam Campuran Ca(OH) 2 -CaCl 2. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Pertanian Bogor, Bogor (Skripsi Sarjana Sains) Ward, A. G. dan A. Courts The Science and Technology of Gelatin. Academic Press, London. 61