PEMBUATAN GELATIN DARI TULANG AYAM BOILER DENGAN PROSES HIDROLISA

Transkripsi

1 PEMBUATAN GELATIN DARI TULANG AYAM BOILER DENGAN PROSES HIDROLISA Dyah Tri Retno Program Studi Teknik Kimia, Universitas PembangunanNasional Veteran, ABSTRAK Tulang ayam merupakan suatu jaringan penghubung atau jaringan ikat yang special. Didalam tulang terkandung suatu jenis protein yang tersusun atas beberapa asam amino yang secara fisiknya dalam bentuk kolagen dan apabila kolagen ini dihidrolisis akan diperoleh gelatin. Penelitian ini bertujuan untuk membuat gelatin dari tulang ayam boiler dengan mempelajari pengaruh jumlah perbandingan tepung tulang dan katalis terhadap hasil gelatin yang dihasilkan, pengaruh kecepatan pengadukan terhadap hasil gelatin yang dihasilkan serta uji organoleptik. Penelitian ini dilakukan dengan dua tahapan proses yaitu tahap persiapan bahan baku yang meliputi proses degreasing, pereduksian ukuran tulang dan uji proksimat. Kemudian tahap yang ke dua proses pembuatan gelatin dengan proses hidrolisis tepung tulang dengan larutan HCL 0,15N dengan variasi kecepatan pengadukan ( 30, 60, 90, 120, 150, 180 rpm ), dan variasi antara jumlah tepung tulang dengan HCL yang dipakai dalam proses hidrolisa (1: 50, 1:100,1: 150, 1:200, 1:250, 1: 300 ml ). Hasil hidrolisis tepung tulang kemudian didinginkan lalu disaring dan dikeringkan, setelah kering kemudian ditumbuk sehingga didapatkan hasil gelatin dalam bentuk tepung yang akan dilakukan uji proksimat dan uji organoleptik dengan cara menambahkan gelatin pada pembuatan agar-agar untuk mengetahui perbedaan tingkat kekenyalan antara agar-agar yang ditambah gelatin dengan yang tidak. Kondisi yang relative baik dari hasil penelitian ini adalah untuk varias pertama hasil paling optimum pada kecepatan pengadukan 90rpm, volume HCL 0,15N sebanyak 210 ml diperoleh hasil gelatin 11,5945 gram. Kemudian pada variasi ke dua di dapat hasil optimum pada variasi volum HCL sebanyak 200 ml diperoleh hasil gelatin 8,2402 gram. Hasil uji organoleptik untuk aroma, rasa, warna dan tingkat kekenyalan terhadap agar-agar dapat diterima oleh panelis sama dengan agar-agar pembanding yang tidak ditambahin gelatin. Dari ke dua agar-agar tersebut terdapat beda nyata yaitu agar-agar yang ditambah dengan gelatin dapat diterima dengan tingkat signifikan 10%, sedangkan agar-agar yang tidak ditambah dengan gelatin dapat diterima dengan tingkat signifikan 5%. Kata kunci: tulang ayam, degreasing, hidrolisis, gelatin. PENDAHULUAN Selama ini banyak beredar bahan makanan, minuman ataupun obat-obatan berupa kapsul dan tablet, yang menggunakan gelatin. Beberapa contoh peranan penting gelatin di dalam industri makanan antara lain peranannya pada jenis produk permen, jenis produk bakery, dan jenis produk daging olahan. Tetapi asal tulang atau kulit yang digunakan sebagai bahan baku gelatin sering tidak diketahui spesiesnya.terlebih lagi untuk keperluan industri, Indonesia setiap tahun mengimport gelatin dalam jumlah yang cukup banyak. Dan telah diketahui bahwa di luar negeri sendiri, sebanyak 70% gelatinnya terbuat dari kulit atau tulang babi. Tidak dapat kita pungkiri bahwa pembuatan gelatin dari babi memang jauh lebih murah dibandingkan dengan gelatin yang berbahan baku kulit atau tulang binatang lainnya. Namun tentunya hal ini menimbulkan keraguan halal atau tidaknya bagi masyarakat kita yang sebagian besar umat islam. Maka dengan adanya gelatin yang berbahan baku tulang ayam ini dimungkinkan dapat mengurangi kebutuhan import gelatin dan masyarakan dapat menghilangkan keraguan tentang halal atau tidaknya suatu produk yang menggunakan gelatin sebagai bahan tambahannya. Didalam tulang ayam mengandung protein yang secara fisiknya dalam bentuk kolagen dan apabila kolagen ini diekstraksi maka akan diperoleh gelatin. Teknologi pengolahan gelatin dari tulang ayam dapat dikembangkan dalam skala kecil, menengah dan besar. Dan metode pengolahan dapat dengan mudah dilakukan oleh siapapun. Oleh karena itu, produk ini merupakan suatu rencana usaha yang cukup berpeluang dan menjanjikan. ( Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan gelatin dari tulang ayam boiler dan mempelajari kondisi operasi yang relatif baik atau optimum pada pembuatan gelatin dengan cara hidrolisa tulang ayam boiler dengan menggunakan katalisator asam klorida. A-250

2 a. Tulang Ayam Tulang merupakan suatu jaringan penghubung atau jaringan ikat yang spesial. Pada tulang, tiap sel tersimpan pada tiap lacuna ( jadi hanya ada satu sel didalam lacuna ), dan satu lacuna dihubungkan dengan lacuna yang lain melalui sejumlah canaliculi kecil menyerupai serabut, yang mempunyai tugas mentransfer sinyal. Serabut serabut itulah yang dinamakan kolagen. Kolagen inilah yang apabila dihidrolisa akan terkonversi menjadi gelatin.(meyer,1960) Karena pada penelitian sebelumnya yang telah dilakukan menggunakan tulang ayam kampung, sehingga dengan beberapa pertimbangan maka dipakai limbah dari tulang ayam boiler yang belum banyak digunakan. Secara umum susunan kimia pada tulang-tulang kerangka binatang, seperti dibawah ini : Tabel 1. Komposisi tulang ayam kerangka binatang Komponen Kandungan ( % ) Air Lemak Kolagen Zat anorganik ( Soengkawati, 1979) b). Ossein Ossein adalah kolagen yang berasal dari tulang atau kulit yang telah mengalami proses klasifikasi atau pengapuran. Proses klasifikasi adalah proses penghilangan garam-garam fosfat dan karbonat, sedangkan proses pengapuran adalah proses penghilangan chondoprotein dari jaringan pengikat dan lemak. ( Meyer,1961 ) Berdasarkan bahan dasarnya, maka ossein dapat digolongkan menjadi dua, yaitu ossein tulang dan ossein kulit. Dalam hal ini karena dasarnya menggunakan tulang maka ossein ini digolongkan dalam ossein tulang. c). Kolagen Kolagen adalah suatu jenis protein yang tersusun atas beberapa asam amino. Diperkirakan jumlah kolagen dalam tubuh hewan tedapat sekitar 30% dari total protein tubuh. Kolagen terdapat di dalam tubuh semua jenis hewan multi seluler, baik yang tidak bertulang belakang maupun yang bertulang belakang. Walau pada hewan berkulit keras atau serangga, chitin (unsur pembentuk exoskeleton) menggantikan kolagen sebagai matriks pendukung yang berserat dalam exoskeleton (kerangka yang terdapat di luar tubuh). Jenis protein yang terdapat pada kolagen adalah jenis protein serat yang berwarna bening kekuning-kuningan dari jaringan penghubung (connecting tissue) pada tubuh hewan : khususnya kulit (corium), tulang (ossein) dan otot. ( Mc Graw, 1976 ) Sifat-sifat dari kolagen antara lain : tidak larut dalam larutan asam maupun alkali, tahan terhadap enzim tripsin dan chimotripsin. Kolagen juga dapat mengkerut apabila dipanaskan. Dan apabila pemanasannya sampai berada diatas suhu pengkerutannya 52 o C maka kolagen akan berubah menjadi gelatin. d). Hidolisa Kolagen Hidrolisa merupakan proses masuknya air (H 2 O) ke dalam suatu senyawa. Pada proses hidrolisa kolagen, air akan menyerang ikatan amino dan menghasilkan gelatin atau glue. ( Fessenden, 1971 ) Penggunaan katalisator hidrokarbon pada proses hidrolisa adalah untuk menurunkan energi aktivasi ( E ) yang akan memperbesar konstanta kecepatan reaksi ( k ), sesuai dengan persamaan Archenius. Katalisator ini akan menangkap ion H +, semakin banyak ion H + yang diterima maka reaksi akan berjalan lebih cepat. Tetapi konsentrasi HCl yang terlalu tinggi akan menyebabkan terjadinya pengarangan dan hasil samping. ( Groggins, 1956 ) Hidrolisa kolagen menjadi gelatin dilakukan dalam kisaran suhu antara o C, sedangkan kisaran ph dapat bervariasi untuk setiap metode yaitu kisaran ph pada gelatin type B 7 9 dan gelatin A-251

3 type A 4,8 5. pada pembuatan gelatin type A, titik isoelektriknya berada pada kisaran ph 9 9,2 dan waktu optimum dalam proses hidrolisa adalah 4 6 jam. Pada penelitian terdahulu proses pembuatan gelatin didapatkan kondisi yang optimum terjadi pada suhu 90 o C, dengan konsentrasi HCL 0,15N selama 6 jam. ( Endah, 2008 ) Semakin tinggi suhu pada proses hidrolisa, maka reaksi akan semakin cepat, tetapi apabila direaksikan pada suhu yang terlalu tinggi maka warna gelatin yang dihasilkan akan semakin gelap karena protein dalam kolagen rusak. Reaksi yang dijalankan lebih dari 95 o C, akan memecah gelatin menjadi semiglutin dan hemikolin. Reaksinya adalah sebagai berikut: C 102 H 151 N 31 O 39 + H 2 O C 55 H 83 N 17 O 22 + C 47 H 70 N 14 O 18 Gelatin Air Semiglutin Hemikolin ( Shreve, 1956 ) Suatu proses hidrolisa solid liquid memerlukan pelarut yang banyak. Hal ini disebabkan karena kontak antara pelarut dengan bahan sulit dibandingkan dengan proses ekstraksi liquid liquid. Beberapa percobaan menunjukan bahwa perbandingan bahan dengan pelarut yang terbaik adalah 1 : 15 dengan kecepatan pengadukan 120 rpm pada suhu 50 o C. ( Pomeranz, 1971 ) e). Gelatin Gelatin adalah protein yang diperoleh dari kolagen kulit, membran tulang, dan bagian tubuh berkolagen lainnya dengan cara hidrolisa. Gelatin merupakan suatu linier polimer dari asam amino, yang berupa perulangan glycin-proline dan glycin-proline-hydroxyproline di dalam rangkaian polypeptide. ( Mc Graw, 1976 ) Sebelum dilakukan proses hidrolisa, tulang ayam sebagai bahan baku dicuci terlebih dahulu untuk menghilangkan kotoran - kotoran ataupun bagian-bagian yang tidak diperlukan, seperti daging yang masih menempel, urat daging dan juga lemak. Setelah itu dilakukan pereduksian ukuran tulang menjadi 2-4 cm dengan tujuan untuk memperluas permukaan tulang sehingga dimungkinkan reaksi berjalan lebih cepat. Kemudian tulang dilunakkan dengan merendamnya kedalam larutan asam (HCl, H 2 SO 4, H 2 SO 3, H 3 PO 4, tetapi yang paling baik adalah HCl). Lalu tulang hasil rendaman dicuci dengan air kembali untuk mengurangi kelebihan asam yang menempel ditulang sebelum akhirnya di hidrolisa. Gelatin merupakan hasil hidrolisa kolagen yang berasal dari tulang ayam. Sebelum diproses menjadi gelatin, tulang ayam harus diubah bentuk dulu menjadi ossein. Ossein adalah tulang yang telah mengalami demineralisasi atau penghilangan kalsium fosfat. Tulang ayam terlebih dahulu direndam dalam larutan asam selama kurang lebih 6-10 hari, hasilnya itulah yang dinamakan ossein. Faktor-faktor yang mempengaruhi pengambilan gelatin antara lain : 1. Kandungan Kolagen Komponen utama pembentuk gelatin adalah kolagen yang diambil dari tulang atau kulit binatang. Sehingga semakin banyak kandungan kolagen yang terdapat pada suatu bahan maka akan semakin banyak pula gelatin yang dapat dihasilkan. 2. Perbandingan jumlah ossein dan pelarut dengan adanya pengadukan Pada proses hidrolisa, semakin encer suatu larutan maka kontak antara solven dengan pelarutnya akan semakin baik, sehingga konversi kolagen menjadi gelatin semakin besar. Menurut Pomeranz, 1971 mengemukakan bahwa beberapa percobaan menunjukan bahwa perbandingan bahan dengan pelarut yang terbaik adalah 1 : Pengadukan Adanya pengadukan sangat mempengaruhi proses hidrolisa kolagen, karena hal ini akan menyebabkan luas kontak antara ossein dan pelarut akan semakin besar serta mencegah terjadinya A-252

4 penggumpalan selama proses berlangsung. Kecepatan pengadukan yang biasa dilakukan adalah 120 rpm suhu 70 o C. 4. Suhu hidrolisa Menurut persamaan archenius : k = A.e -E/(RT), apabila suhu diperbesar maka nilai k juga bertambah besar sehingga konversi besar. Jika suhu melebihi 95 o C, gelatin yang sudah terbentuk akan mengalami pemecahan menjadi semiglutin dan hemikolin. 5. Waktu hidrolisa Semakin lama waktu hidrolisa maka gelatin yang dihasilkan akan semakin banyak. Tetapi apabila waktunya terlalu lama, maka gelatin yang dihasilkan akan semakin sedikit karena semakin lama kandungan kolagen di dalam tulang juga akan berkurang dan habis. Proses hidrolisa dijalankan dalam waktu 4-6 jam. 6. ph Proses pembuatan gelatin type A berjalan pada kisaran ph antara 4, Konsentrasi HCl Reaksi hidrolisa kalogen berjalan lambat, oleh karena itu dibutuhkan katalisator dalam proses untuk menambah keaktivan air sehingga mempercepat jalannya reaksi dan hasilnya akan bertambah banyak pula. Katalisator yang digunakan adalah asam klorida dengan konsentrasi 0,1 1 N. Semakin tinggi konsentrasi asam klorida maka akan semakin tinggi pula konversi kolagen ke gelatin sampai batas tertentu. Akan tetapi pada konsentrasi asam klorida yang telalu tinggi gelatin yang terbentuk akan berkurang karena terjadinya pengarangan. Hidrolisa kolagen menjadi gelatin dilakukan dalam kisaran suhu antara o C, sedang kisaran ph dapat bervariasi untuk setiap metode yaitu kisaran ph pada gelatin type B antara 7-9, sedangkan type A antara 4,8-5. Semakin tinggi suhu, maka reaksi akan semakin cepat, tetapi warna gelatin yang dihasilkan menjadi gelap karena protein dalam kolagen rusak. Apabila reaksi dijalankan pada suhu lebih dari 95 o C, maka akan terjadi pemecahan gelatin. METODE Rangkaian Alat a. Alat hidrolisa Gambar 1. Rangkaian alat hidrolisa Keterangan gambar : 1. Labu leher tiga 4. Motor penggerak 2. Termometer 5. Pemanas air (water bath) 3. Pendingin balik 6. Statif Tulang-tulang ayam sebagai bahan dasar dibersihkan terlebih dahulu menggunakan air dari kotoran-kotoran yang menempel. Kemudian dilakukan proses degreasing yang merupakan proses penghilangan lemak dari jaringan tulang. Penghilangan lemak dilakukan dengan cara pemanasan selama kurang lebih 3 jam pada suhu antara titik cair lemak dan suhu koagulasi albumin tulang yaitu antara o C. Setelah itu diadakan pereduksian ukuran tulang, tulang ayam dipotong-potong menjadi ukuran yang lebih kecil menjadi bagian yang lebih kecil dengan ukuran tertentu, yaitu antara A-253

5 2 4 cm. Pengecilan ukuran tulang dilakukan dengan tujuan untuk memperluas permukaan tulang sehingga dimungkinkan reaksi akan berjalan lebih cepat. Lalu dilakukan uji proksimat (untuk mengetahui kadar air, kadar abu, kadar protein dan kadar lemak). Langkah berikutnya perendaman tulang ayam di dalam larutan HCl 5% selama 10 hari. Setelah 10 hari hasil perendaman tadi disaring dan filtratnya dibuang. Selanjutnya dinetralkan dengan larutan NaOH 0,1%, penambahan larutan NaOH ini dimaksudkan untuk menghilangkan kelebihan asam yang melekat pada tulang. Lalu tulang yang telah netral direndam kembali dalam larutan HCL 5 % selama 36 jam, dan selama perendaman dilakukan pengadukan sesekali. Setelah itu dinetralkan kembali dengan larutan NaOH 0,1% dan terakhir dibilas dengan air. Hasil inilah yang dinamakan sebagai ossein( tepung tulang ). Ossein telah siap untuk dihidrolisa. Pada permulaan proses hidrolisa, pertama-tama mengambil tepung tulang dengan berat tertentu yaitu 10 gram, lalu menyiapkan larutan asam klorida 0,15N dengan perbandigan tepung tulang dan pelarut tertentu. Selanjutnya diadakan pemanasan dengan suhu o C, untuk seterusnya pada suhu yang lebih tinggi sampai dicapai suhu 90 o C. Pada tahap inilah tepung tulang akan terhidrolisis menjadi gelatin, sedangkan lamanya proses pemanasan 6 jam. Kemudian keduanya dipisahkan dengan penyaringan menggunakan kertas saring selanjutnya dilakukan pencucian ulang agar tidak terdapat kandungan HCl. Kemudian kertas saring diletakkan kedalam cetakan, kemudian dilakukan pengeringan menggunakan oven pada suhu 55 o C sampai diperoleh kandungan air maximum didalam gelatin adalah sebesar 16 %. Kemudian didinginkan pada suhu kamar, setelah itu ditumbuk atau digiling sampai halus sehingga didapat hasil yang berupa tepung gelatin kemudian ditimbang dan dianalisa. PEMBAHASAN Hasil perhitungan gelatin: Tabel 2. Hubungan antara kecepatan pengadukan (rpm) terhadap hasil gelatin (gr). Berat tepung tulang 14gr, volume HCl 0,15N sebanyak 210ml, suhu 90 o C, selama 6 jam). No Kecepatan pengadukan (rpm) Hasil gelatin (gr) , , , , , ,3122 Gambar 2. Grafik hubungan antara kecepatan pengadukan (rpm) dengan berat gelatin (gr) Dari tabel 2 dan Gambar 2 hal ini dapat diterangkan bahwa gelatin yang dihasilkan pada kecepatan 30 sampai 90rpm mengalami kenaikan tetapi mulai kecepatan 120 sampai 180 rpm karena semakin cepat pengadukannya maka akan memperbesar gesekan dapat menyebabkan pecahnya protein sehingga gelatin yang dihasilkan akan semakin sedikit karena gelatin yang terbentuk menjadi gel semakin sedikit. Dari hal tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa kondisi yang relatif baik dengan A-254

6 waktu hidrolisa 6 jam serta berat serbuk tulang sebanyak 14 gr maka didapat hasil gelatin yang optimum pada pengadukan yang optimum yaitu pada kecepatan 90rpm. Hubungan antara gelatin yang dihasilkan dengan kecepatan pengadukan dapat dinyatakan dengan persamaan : y = 0,242x + 69,66 (1) dimana : y = gelatin yang dihasilkan (gram); x = kecepatan pengadukan (jam). Persamaan di atas berlaku untuk x = 30 sampai x = 180 rpm. Jika persamaan (1) dipergunakan untuk mewakili data percobaan akan didapat kesalahan rata-rata sebesar 0.95 %. Tabel 3. Hubungan antara perbandingan tepung tulang dan HCl 0,15N terhadap hasil gelatin (gr). (dengan kecepatan pengadukan 90 rpm,suhu 90 o C, selama waktu 6 jam) No Perbandingan tepung tulang dan Hasil gelatin (gr) HCl (ml) 1. 1 : 5 6, : 10 6, : 15 6, : 20 8, : 25 6, : 30 6,8647 Hubungan antara perbandingan tepung tulang dan HCl dengan berat gelatin (gr) Gambar 3. Grafik Hubungan antara perbandingan antara tepung tulang dan HCl dengan berat gelatin (gr) Dari tabel 3 dan Gambar 3. Hal ini dapat diterangkan bahwa pada perbandingan 1 :5 sampai 1 : 20 mengalami peningkatan dalam hasil gelatin yang diperoleh, tetapi pada perbandingan 1 : 25 sampai 1 : 30 gelatin yang dihasilkan menurun, karena semakin besar perbandingan antara tepung tulang dan HCl nya belum tentu gelatin yang dihasilkan semakin banyak karena semakin banyak HCl maka sampel semakin cair dan gelatin yang dihasilkan akan semakin sedikit karena gelatin yang terbentuk menjadi gel semakin sedikit. Dari hal tersebut di atas dapat disimpulkan bahwa kondisi yang relatif baik dengan waktu hidrolisa 6jam serta kecepatan pengadukan 90rpm maka didapat hasil gelatin yang optimum pada perbandingan tepung tulang dan HCl 1 : 20. Hubungan antara gelatin yang dihasilkan dengan perbandingan tepung tulang dan HCl dapat dinyatakan dengan persamaan : y = 0,099x + 6, (2) dimana : y = gelatin yang dihasilkan (gram). x = perbandingan tepung tulang dan HCl. Persamaan di atas berlaku untuk x = 0,02 sampai x = 0,033. Jika persamaan (2) dipergunakan untuk mewakili data percobaan akan didapat kesalahan rata-rata sebesar 0.65 %. A-255

7 KESIMPULAN Berdasarkan penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut : 1. Untuk variabel 1 yaitu perbandingan antara kecepatan pengadukan terhadap hasil gelatin didapat kondisi optimum pada kecepatan pengadukan 90 rpm dengan persentase gelatin sebesar 82,82 %. 2. Pada variabel 2 perbandingan antara tepung tulang dan HCl didapat hasil yang optimum pada perbandingan 10 : 200 dengan persentase gelatin sebesar 82,402 %. Hasil uji organoleptik pada kedua sampel ada perbedaan yang signifikan terhadap rasa, aroma, warna dan tingkat kekenyalan dari agar-agar dengan penambahan gelatin dengan agar-agar tanpa penambahan gelatin sehingga hasil gelatin yang diperoleh dapat diterima oleh konsumen. DAFTAR PUSTAKA Fessenden, 1971, Kimia Organik, Edisi kedua, Jilid 2, Penerbit Erlangga, Jakarta. Groggins, P.H., 1956, Unit Processing in Organic Synthesis, ed.1, Mc Graw-Hill Book Company, Inc., New York. Kartika, R.D dan Nursyabani, A.A., 2003, Pembuatan Gelatin dari Tulang Ayam, Universitas Islam Indonesia., Yogyakarta. Kirk, R.E and Othmer, D.F.,1966, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol X, p.p , The Interscience Encyclopedia Inc., New York. Kirk, R.E and Othmer, D.F.,1966, Encyclopedia of Chemical Technology, Vol XII, p.p , The Interscience Encyclopedia Inc., New York. Mc Graw-Hill.,1976, Encyclopedia of Science and Technology, Vol IV, p.p ,.New York. Mc Graw-Hill.,1976, Encyclopedia of Science and Technology, Vol VII, p.p ,.New York. Meyer, L.H.,1960, Food Chemistry". P.181, Reinhold Publisihing Corporation, New york. Shreve, R.N., 1956, Chemical Process Industries, 2 nd ed.,p.p , Mc. Graw Hill Book Company, Inc., New York. Soengkawati, A.M., 1979, Riset Pengolahan Tulang dan Kulit Sisa, Balai Penelitian Kulit. Departemen Perindustrian, Yogyakarta. Sudarmadji Slamet, Haryono Bambang, Suhardi., 1984, Prosedur Analisa Untuk Bahan Makanan dan Pertanian, Edisi keempat. Penerbit Linerty, Yogyakarta. A-256