JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA S E M A R A N G

Transkripsi

1 EKSTRAKSI KITOSAN DARI CANGKANG UDANG PUTIH (Penaeus merguiensis de Man) DAN KEPITING BAKAU (Scylla serrata Forskal) : SEBUAH STUDI PERBANDINGAN PENGGUNAAN DUA PROSES EKSTRAKSI KITIN YANG BERBEDA SERTA UJI AKTIVITAS ANTIMIKROBIANYA EXTRACTION OF CHITOSAN FROM BANANA PRAWN (Penaeus merguiensis de Man) AND MUD-SWIMMING CRAB (Scylla serrata Forskal) SHELLS : A COMPARISON OF TWO DIFFERENT CHITIN EXTRACTION PROCESSES AND ITS ANTIMICROBIAL ACTIONS AGAINST SPOILAGE MICROORGANISMS IN APPLE JUICE S K R I P S I Diajukan untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan Oleh: MARCELLIANUS M DWIJA S NIM : JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA S E M A R A N G

2 EKSTRAKSI KITOSAN DARI CANGKANG UDANG PUTIH (Penaeus merguiensis de Man) DAN KEPITING BAKAU (Scylla serrata Forskal) : SEBUAH STUDI PERBANDINGAN PENGGUNAAN DUA PROSES EKSTRAKSI KITIN YANG BERBEDA SERTA UJI AKTIVITAS ANTIMIKROBIANYA EXTRACTION OF CHITOSAN FROM BANANA PRAWN (Penaeus merguiensis de Man) AND MUD-SWIMMING CRAB (Scylla serrata Forskal) SHELLS : A COMPARISON OF TWO DIFFERENT CHITIN EXTRACTION PROCESSES AND ITS ANTIMICROBIAL ACTIONS AGAINST SPOILAGE MICROORGANISMS IN APPLE JUICE Oleh : MARCELLIANUS M DWIJA S NIM : Skripsi ini telah disetujui dan dipertahankan dihadapan sidang penguji pada tanggal : 29 Oktober 2003 Pembimbing I Semarang, Oktober 2003 Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Dra. Laksmi Hartayanie, M.P. Dekan Pembimbing II Ir. Lucia Sri Lestari, M.Sc. Dra. Rika Pratiwi, M.Si.

3 RINGKASAN Proses preparasi kitin dan kitosan yang pada umumnya menggunakan larutan asam dan basa selama proses demineralisasi, deproteinasi ataupun deasetilasi dapat menimbulkan masalah pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh karena sifat limbah cairnya yang terlalu asam atau basa. Pemanfaatan enzim protease yang dihasilkan oleh mikroorganisme proteolitik seperti bakteri Bacillus subtilis selama proses deproteinasi diharapkan dapat menjadi salah satu alternatif solusi yang baik guna mengatasi masalah tersebut. Sifat antimikrobia yang dimiliki oleh kitosan menjadikan kitosan potensial untuk digunakan sebagai bahan pengawet alami alternatif dalam berbagai pangan yang bersifat asam termasuk dalam jus apel. Oleh karena itu penelitian ini bertujuan untuk (1) membandingkan karakteristik kimia dan fisiko-kimia kitosan udang putih (Penaeus merguiensis de Man) dan kepiting bakau (Scylla serrata Forskal) yang dihasilkan dari dua proses ekstraksi kitin yang berbeda; (2) mengetahui aktivitas antimikrobia isolat kitosan yang dihasilkan dalam jus apel. Kitin diekstraksi melalui dua proses ekstraksi yang berbeda, yaitu (A) proses demineralisasi kimiawi yang dilanjutkan dengan proses deproteinasi kimiawi dan (B) proses deproteinasi enzimatis yang dilanjutkan dengan proses demineralisasi kimiawi. Kitosan diperoleh dengan cara mendeasetilasi kitin yang dihasilkan dari dua proses ekstraksi kitin yang berbeda tersebut dalam larutan alkali. Kitosan yang dihasilkan kemudian dianalisa karakteristik kimia dan fisiko-kimianya (kadar air, kadar abu, viskositas dan derajat deasetilasi) serta diuji aktivitas antimikrobianya dalam minuman jus apel. Selama pengujian aktivitas antimikrobia, tingkat kekeruhan dan ph jus apel diamati. Ekstraksi kitin proses B menghasilkan rendemen kitosan udang putih dan kepiting yang lebih sedikit dibandingkan proses A, namun mempunyai aktivitas antimikrobia yang lebih baik daripada yang dihasilkan dari proses A. Penambahan 0,3 g kitosan udang putih atau kepiting bakau baik yang diperoleh dengan menggunakan proses A maupun B mampu memperpanjang umur simpan jus tersebut selama satu hari pada suhu 30 C dan lima hari pada suhu 7 C. i

4 SUMMARY Preparation of chitosan from crustacean wastes involves demineralization, deproteinization and deacetylation with the use of strong acids and bases. These chemical treatment may create waste disposal problems, because neutralization and detoxification of the discharge waste water may be necessary. Study on the application of microbial protease enzyme in the deproteinization process needs to be developed. Recently, chitosan has attracted notable interest due to their antimicrobial activity, which has made it as one of the most potensial alternative natural food preservative in various acid foods and beverages including apple juice. Therefore, the objectives of this study were (1) to compare chemical and physico-chemical characteristics (moisture and ash content, degree of deacetylation and viscosity) of banana prawn (Penaeus merguiensis de Man) and mud-swimming crab (Scylla serrata Forskal) chitosan extracted by using two different chitosan extraction processes; (2) to investigate antimicrobial actions of the chitosans in apple juice. Chitosan was extracted from banana prawn and mud-swimming crab by using two different chitin extraction processes, which were (I) chemical demineralization continued with chemical deproteinization; (II) enzymatic deproteinization continued with chemical demineralization. Then, chitin were deacetylized to yield chitosan. Chemical and physico-chemical characteristics (moisture and ash content, degree of deacetylation and viscosity) of the yield were analyzed. Chitosan produced was then tested its antimicrobial activity in apple juice. During the test, its turbidity and ph were assessed. Second process yielded less chitosan than the first process, but had higher antimicrobial actions. Addition of 0,3 g of banana prawn or mud-swimming crab chitosan extracted either by first process or second process per liter apple juice was effective to inhibit spoilage microorganisms in it and could extend its shelflife for a day at 30 C and five days at 7 C. ii

5 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan skripsi ini. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat guna memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pangan pada Jurusan Teknologi Pangan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih tak terhingga kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu dalam penyusunan laporan skripsi ini, terutama kepada : ϑ Ibu Laksmi Hartayanie selaku dosen pembimbing I. Atas segala pemikiran, perhatian, kesabaran dan nasehat untuk tidak ngenyel saat ujian, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Ibu Rika Pratiwi selaku dosen pembimbing II. Atas segala pemikiran, kesabaran dan masukan ketika penyusunan laporan skripsi, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Ibu B. Soedarini dan Ch. Retnaningsih selaku dosen penguji. Atas kesediaannya untuk menjadi penguji skripsi ini, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Papi dan mami. Atas segala doa, perhatian dan dukungan moril maupun materiil, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Cie Cicil dan Ko Edy. Atas perhatian dan doanya, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Teman-teman seperjuangan penulis, mbak Luna, Joenaidi, Lena, Yoshua, Diana, Santie, Siany, Haniel dan Audie. Atas segala saran pemikiran maupun bantuan yang diberikan selama penelitian ini dilakukan, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Para laboran seluruh laboratorium FTP Unika Soegijapranata, mas Soleh, mas Pri dan mbak Wiwik. Atas segala bantuan dan kesediaannya untuk selalu direpoti, penulis mengucapkan banyak terima kasih. iii

6 ϑ Segenap dosen FTP Unika Soegijapranata. Atas segala ilmu yang telah dibagikan selama empat tahun, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Seluruh staf tata usaha FTP Unika Soegijapranata. Atas jasa-jasa administrasi yang telah diberikan, penulis mengucapkan banyak terima kasih. ϑ Semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Semoga Allah Yang Maha Kuasa senantiasa melimpakan berkat dan rahmat-nya kepada segenap pihak yang telah membantu penulis menyelesaikan penulisan skripsi ini. Oleh karena keterbatasan pengetahuan penulis dalam penyusunan laporan ini, maka dengan senang hati penulis menerima saran dan masukan dari semua pihak guna penyempurnaan laporan ini. Akhir kata, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi para pembaca sekalian. Semarang, Oktober 2003 Marcellianus M Dwija S iv

7 DAFTAR ISI RINGKASAN...i SUMMARY... ii KATA PENGANTAR... iii DAFTAR ISI...v DAFTAR TABEL...vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN...ix 1. PENDAHULUAN Kitosan Udang Putih (Penaeus merguiensis de Man) Kepiting Bakau (Scylla serrata Forskal) Proses Ekstraksi Kitin Proses Demineralisasi Proses Deproteinasi Proses Pembuatan Kitosan (Deasetilasi Kitin) Aktivitas Antimikrobia Kitosan MATERI DAN METODA Materi Metoda Pembuatan Tepung Cangkang Penelitian Pendahuluan Analisa Proksimat Tepung Cangkang Penentuan Umur Aktif Inokulum Optimasi Panjang Gelombang Peneraan Absorbansi Jus Apel Penelitian Utama Tahap Ekstraksi Kitin Ekstraksi Kitin Proses A Ekstraksi Kitin Proses B Tahap Pembuatan Kitosan Tahap Pengujian Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Tahap Uji Aktivitas Antimikrobia Kitosan Analisa Data HASIL Tahap Ekstraksi Kitin Tahap Pembuatan Kitosan Tahap Pengujian Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Tahap Uji Aktivitas Antimikrobia Kitosan Kitosan Udang Putih Kitosan Kepiting Bakau...24 v

8 4. PEMBAHASAN Tahap Ekstraksi Kitin Tahap Pembuatan Kitosan Tahap Pengujian Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Tahap Uji Aktivitas Antimikrobia Kitosan KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA...34 vi

9 DAFTAR TABEL Tabel 1. Komposisi Kimia dan Nutrisi Cangkang Udang dan Kepiting...1 Tabel 2. Standar Mutu Kitosan...2 Tabel 3. Sumber-sumber Kitin dan Kandungan Kitinnya...3 Tabel 4. Beberapa Mikroba Penghasil Enzim Protease dan Jenis Proteasenya...8 Tabel 5. Tabel 6. Tabel 7. Perbedaan Rendemen (%) Kitin Udang Putih dan Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda...19 Perbedaan Rendemen (%) Kitosan Udang Putih dan Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda...20 Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Udang Putih dan Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda...22 vii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Struktur Kimia Kitosan...2 Gambar 2. Udang Putih (Penaeus merguiensis de Man)...4 Gambar 3. Kepiting Bakau (Scylla serrata Forskal)...5 Gambar 4. Tepung Cangkang...10 Gambar 5. Diagram Alir Ekstraksi Kitin dan Pembuatan Kitosan Proses A...14 Gambar 6. Diagram Alir Ekstraksi Kitin dan Pembuatan Kitosan Proses B...15 Gambar 7. Kitosan Udang Putih...20 Gambar 8. Kitosan Kepiting Bakau...21 Gambar 9. Kurva Aktivitas Antimikrobia Kitosan Udang Putih Berdasarkan Tingkat Kekeruhan Jus Apel...23 Gambar 10. Kurva Aktivitas Antimikrobia Kitosan Udang Putih Berdasarkan Tingkat Keasaman Jus Apel...24 Gambar 11. Kurva Aktivitas Antimikrobia Kitosan Kepiting Bakau Berdasarkan Tingkat Kekeruhan Jus Apel...25 Gambar 12. Kurva Aktivitas Antimikrobia Kitosan Kepiting Bakau Berdasarkan Tingkat Keasaman Jus Apel...26 viii

11 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Hasil Analisa Proksimat Tepung Cangkang Lampiran 2. Kurva Tumbuh Bacillus subtilis ATCC 6051 Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. Optimasi Panjang Gelombang Peneraan Absorbansi Jus Apel Media Data Selama Proses Ekstraksi Kitin Uji T Perbedaan Rendemen Kitin Udang Putih Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Uji T Perbedaan Rendemen Kitin Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Uji T Perbedaan Rendemen Kitosan Udang Putih Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Uji T Perbedaan Rendemen Kitosan Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Lampiran 10. Uji T Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Udang Putih Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Lampiran 11. Uji T Karakteristik Kimia dan Fisiko-kimia Kitosan Kepiting Bakau Yang Diperoleh Dari Proses Ekstraksi Kitin Yang Berbeda Lampiran 12. Uji T Data Selama Proses Ekstraksi Kitin Udang Putih Lampiran 13. Uji T Data Selama Proses Ekstraksi Kitin Kepiting Bakau ix