BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Total produksi penangkapan dan perikanan udang dunia menurut Food and Agriculture Organization pada tahun 2009 berkisar 6 juta ton pada tahun 2006 [1] dan mempunyai nilai dagang yang cukup tinggi dengan persentase 16 % dari total perdagangan produk perikanan dunia [2]. Udang juga merupakan salah satu komoditas sektor perikanan Indonesia yang bernilai ekonomis tinggi dengan pangsa pasar di manca negara cukup luas dan cenderung meningkat, sehingga pada era 1980-an udang pernah menjadi penyumbang devisa negara keempat dari sektor non migas setelah kayu, tekstil dan karet [3]. Menurut Kementerian Kelautan dan Perikanan pada tahun 2014 bahwa perkembangan produksi udang nasional tahun 2010-2014 mengalami kenaikan ratarata sebesar 14,03 % dengan rincian kenaikan rata-rata udang windu 4,08 % dan udang vaname 20,49 % [4]. Kemudian, pemerintah telah menargetkan produksi udang sebesar 786.000 ton pada tahun 2015 dengan rincian udang windu 189.700 ton, udang vaname 518.600 ton dan jenis udang lain sebesar 77.600 ton [5]. Capaian volume produksi perikanan budidaya untuk komoditas udang ditunjukkan pada Tabel 1.1. Tabel 1.1 Capaian Volume Produksi Perikanan Budidaya Komoditas Udang Tahun 2010-2015*[6] Komoditas Udang Total Tahun Windu Vaname Lainnya (Ton) 2010 125.519 206.578 48.875 380.972 2011 126.157 246.420-372.577 2012 117.888 251.763 46.052 415.703 2013 178.582 390.278 73.707 642.568 2014 126.595 411.729 53.894 592.218 2015* 189.700 518.600 77.600 786.000 Ket : *target Hal ini didukung juga dengan data realisasi nilai ekspor produk perikanan oleh Kementerian Kelautan dan Perikanan pada tahun 2014 mencapai USD 4,64 miliar. 1
Berdasarkan data ekspor tersebut, komoditas yang memberikan kontribusi nilai tertinggi adalah udang, yakni sebesar 45,4 % atau setara dengan USD 2,11 miliar. Volume ekspor udang tersebut mencapai 191.139 ton atau meningkat dari pencapaian tahun 2013 sebesar 165.000 ton [4]. Jumlah limbah ekspor ini sangatlah besar, karena normalnya udang dijual tanpa kepala dan kulit. Produksi kulit udang oleh industri pengolahan udang ini biasanya berkisar 40-45 % dari udang mentah, itu berarti akan tersedia kulit udang sebanyak 76.455 ton apabila kita bandingkan dengan volume ekspor pada tahun 2014. Kulit tersebut akan dibuang begitu saja ke lingkungan sehingga akan menyebabkan polusi yang berbahaya bagi lingkungan [7]. Oleh karena itu untuk menanggulangi hal tersebut perlu dilakukan penelitian guna meningkatkan nilai dari kulit udang tersebut. Kulit udang ini dapat bernilai ekonomi tinggi di pasaran, karena di dalam kulit udang terdapat kitin, protein dan pigmen seperti astaksantin, betakaroten dan karoten lainnya [8]. Kandungan yang terdapat dalam kulit udang ini tersusun atas protein (35-40 %), kitin (10-15 %), mineral (10-15 %) dan karoten. Sehingga, kulit udang tersebut sangat berpotensi sebagai sumber protein yang baik. Protein tersebut bisa digunakan sebagai suplemen dalam makanan hewan [9] dan juga suplemen diet bernilai tinggi bagi manusia [10]. Selain itu, kulit udang ini juga berpotensi tinggi sebagai bahan pakan alternatif sumber protein untuk pakan unggas dan sebagai pengganti tepung ikan. Namun kendala pemanfaatan kulit udang tersebut adalah adanya kitin yang mengikat protein dan mineral, sehingga sulit dicerna oleh enzim-enzim pencernaan ternak unggas [11]. Protein yang terdapat dalam kulit udang sebagian nitrogennya adalah dari nitrogen kitin, yaitu senyawa N-asetil-D-glukosamin polisakarida yang berikatan erat dengan kitin dan kalsium karbonat pada kulitnya. Eratnya ikatan tersebut menyebabkan daya cernanya menjadi rendah [12]. Tabel 1.2 berikut ini menunjukkan rangkuman dari beberapa hasil penelitian protein recovery yang telah dilakukan. 2
Beltagy dan Sayed, 2012 / Functional dan Nutritional Characteristic of Protein Recovered During Isolation of Chitin from Shrimp Waste. [10] Tabel 1.2 Rangkuman Hasil Penelitian Protein Recovery Terdahulu Judul Penelitian Metode Hasil Penelitian Variasi persiapan sampel digunakan ekstraksi asam (1 : 15 w/v) dalam asam nitrat (30 %), pengadukan 24 jam, temperatur ruangan (25 ºC ± 2) dan ekstraksi alkali ( 1 : 15 w/v) dalam 1 N NaOH, temperatur 100 ºC, selama 2 jam Alkali protein mempunyai chemical score dan perhitungan PER yang lebih tinggi dibandingkan protein asam. Produk yang dihasilkan dari limbah udang bisa dijadikan suplemen diet manusia yang bernilai tinggi. Ramyadevi, dkk., 2012 / Potential Recovery of Protein from Shrimp Waste in Aqueous Two Phase System. [9] Metode Aqueous Two Phase System dengan menggunakan Amonium Sitrat 30 % (w/w) dan Polietilen glikol 40 % dengan variasi berat molekul (4000, 6000 dan 10000), ph ( 6, 7, dan 8) dan rasio molar NaCl ( 0 ; 0,5 dan 1 ). Kondisi yang terbaik tercapai dengan menggunakan ATPS dengan komposisi PEG 4000, garam amonium sitrat, ph 8, 1 M NaCl dan tie line 36,28 dengan persentase yield maksimum protein yang diperoleh sebesar 74,50 %. Benhabiles, dkk., 2013 / Protein Recovery by Ultrafiltration During Isolation of Chitin from Shrimp Shells Parapenaeus longirostris. [1] Pada saat deproteinasi alkali dilakukan variasi molar 0,5 5 M dengan rasio dari 1/10 sampai 1/40 (w/v), waktu reaksi dari 10 400 menit, dan temperatur 20 100 ºC. Kondisi deproteinasi yang paling baik hingga 96 % protein yang hilang adalah saat NaOH (2 N) selama 2 jam, pada temperature 45 ºC dan rasio padatan dan solven 1 : 2 (w/v). Koefisien solute rejection (Ro) sebesar 97 % diperoleh dengan menggunakan proses ultrafiltrasi. 3
Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan tersebut, maka penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan pengolahan pengambilan kembali protein (protein recovery) untuk meningkatkan nilai ekonomis kulit udang dan mengatasi beberapa masalah lingkungan akibat limbah kulit udang. Pada proses deproteinasi pengolahan kulit udang biasanya digunakan basa kuat natrium hidroksida (NaOH), namun pada penelitian ini digunakan kalium hidroksida (KOH) sebagai pengganti natrium hidroksida (NaOH). Hal ini dikarenakan, KOH merupakan basa yang lebih kuat dibandingkan NaOH. Kekuatan basa berhubungan dengan jumlah OH - yang dapat ditambahkan ke dalam air. Jumlah OH - akan lebih banyak dilepaskan ke air oleh KOH dibandingkan NaOH dimana proses pelepasan ikatan protein dengan kitin akan berlangsung lebih baik [13]. Sehingga, protein yang dihasilkan dapat digunakan sebagai pakan ternak dan juga suplemen diet dengan melakukan pengolahan lebih lanjut. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian mengenai pengolahan limbah kulit udang sebagai sumber protein. Sehingga, kulit udang yang terbuang memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Dengan demikian, maka nantinya akan mengurangi kuantitas limbah yang akan dibuang ke lingkungan dan akan meningkatkan jumlah produk dan keuntungan dari industri pengolahan udang. Selain itu, melihat sifat kebasaan KOH dibandingkan NaOH diharapkan mampu menghasilkan protein yang lebih banyak kuantitasnya dibandingkan NaOH sehingga menghasilkan keuntungan yang lebih maksimum. 1.2 RUMUSAN MASALAH Agar diperoleh protein dengan sifat fisis dan kimia yang baik maka perlu dikaji upaya-upaya untuk meningkatkan kualitas dari protein. Upaya- upaya yang dapat dilakukan antara lain menentukan variasi perlakukan saat deproteinasi dengan menggantikan penggunaan NaOH dengan KOH serta memvariasikan konsentrasi KOH, temperatur dan lama waktu perendaman sehingga hasil diperoleh diharapkan bisa lebih banyak kuantitasnya. Oleh karena itu, yang menjadi permasalahan adalah bagaimana pengaruh penggunaan KOH sebagai pengganti NaOH dengan variasi konsentrasi, serta pengaruh temperatur dan lama waktu perendaman terhadap jumlah protein yang dihasilkan. 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini antara lain: 1. Untuk mengetahui kadar protein limbah kulit udang. 2. Untuk mendapatkan kondisi optimum pengambilan protein, menghasilkan protein dengan yield dan kadar protein yang tinggi. 3. Untuk mengetahui faktor-faktor yang berpengaruh dalam pengambilan protein. 1.4 MANFAAT PENELITIAN Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah menjadi suatu produk pangan bernilai ekonomis. 2. Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian selanjutnya. 3. Dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari sebagai bahan pangan alternatif dan meningkatkan nilai tambah limbah kulit udang. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Lokasi Proses pembuatan protein : 1. Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,, Medan 2. Laboratorium Operasi Teknik Kimia Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,, Medan 3. Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,, Medan Lokasi Analisis kualitas produk protein yang dihasilkan : 1. Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik,, Medan 2. Laboratorium Teknologi Pangan, Departemen Teknologi Pangan Fakultas Pertanian,, Medan. 5
Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan. Adapun variabel-variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut. 1. Variabel tetap : a. Jenis bahan baku yang digunakan adalah kulit udang merah (Metapenaeus Sp). Kulit udang yang digunakan pada penelitian ini diperoleh dari Kampung Darul Aman, Pulau Rupat Provinsi Riau. b. Rasio padatan terhadap perlarut 1 : 10 [14] c. Ayakan yang digunakan adalah ayakan dengan nomor mesh 50 [13] 2. Variabel berubah Pembuatan kitosan dari kulit udang dilakukan dengan desain dan analisis percobaan Respon Surface Methodology dengan 3 variabel bebas (menggunakan minitab 16 Statistical Software), yaitu : a. Konsentrasi KOH : 2 M dan 4 M [1] b. Suhu reaksi : 40 o C dan 50 o C [1] c. Waktu reaksi : 60 menit dan 120 menit [1] 3. Analisis mutu yang dilakukan a. Analisis kadar air b. Analisis kadar abu c. Analisis derajat deasetilasi 6