View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
KAJIAN AWAL EKSTRAKSI KOLAGEN DARI TULANG SAPI SECARA BATCH
Disusun oleh: Susiana Prasetyo S
lgn. Suharto A. Prima K
Judy Retty Witono Ivan Patra Sherly P
LEMBAGA PENELITIAN DAN PENGABDIAN KEPADA MASYARAKAT
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2004/2005
DAFTARISI
HA:LAMAN JUD UL........................................................................................... I
DAFTAR 181........................................................................................................ 11
DAFTARGAMBAR.... . . . . . . . . . .. . . . ............ ...... .... . . ....... . . .. . . .................. . . .... .............. IV
DAFT ART ABEL .. . . ....... . . .. ........... . ..... . . . . .. . .. . ........ . . . .. . . .. .......... . . .. . .. . . . ....... . .... · · · ·· VI
BAB I PENDAHULUAN. ..... ................. ...... .. . . .. . . . . . ... . .. . .. ... .. ... . . . ..... ..... ... .. . . ........ 1
1. 1 La tar belakang. . . .. . .. . ... .. . ....... ... . . .. ... . ... . . ... .. . .. . . ... ... .... . . . . ..... .. . . . . . . . . . . . . 1
1. 1. 1 Limbah tulang sapi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1. 1.2 Produksi kolagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1. 1.3 Teknologi isolasi kolagen dari tulang sapi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3
1.2 Terna sentral massalah..... . . . ..... . ... ... .... ........ .... .. .. . .... ... .... ...... ..... ... ... 4
1.3 Premis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Manfaat .... .. .. ....... . . ........ .... ..... ............. ... ...... .. ...... . .. .......... .... . ... ......... 5
BAB II Til.J"JAUAN PUST AK.A................................................. ........................ 7
2. 1 Tulang .... . .. ....... .......... . . ... . . ........ . . . ... . . . . .... . . ...... . ..... .... ."....................... 7
2. 1. 1 Sifat fisik dan kimia tulang. . ............... .. .................. ................... 7 2. 1.2 Pemanfaatan tular1g.. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Kolagen . . . . ... . . . . . . . .. . . . . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . ... 10
2.2. 1 Klasifikasi kolagen . . .. . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.2 Manfaat kolagen. .. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . .. .... .. . .. . . . . ...... .... 13
2.2.3 Isolasi kolagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. 14
2.2.3. 1 Perlakuan awal .. . . . . . . . . . .. . .. . .. . . . . . . . . . . .. . .. . .. . . . . ... 14
2.2.3.2 Ekstraksi kolagen . . .. . .. . .. . .. . . . . .. . . . . . . . .. . . . . .. . . . . . . . . 16
2.2.3.3 Finishing ekstrak kolagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
BAB ill BARAN DAN METODE. . . . . . . . ... .. . . . . .. . . . . .. . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . ... 19
3. 1 Bahan... .. ........... . . . . .. .. ..... . . ............. ..... . . . ....... ......... ..... ... ...... ..... ...... .... 19
3.2 Peralatan Penelitian. . . . . . . . . . . . .... . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Metode Penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .. . .. ... . .. . . . . .. . .. . . . . .. . .. . .. . ..... 20
3.4 Prosedur penelitian . . . . . .. . . . . ... . . . . . . .. . ... .. . .. . . .. . . . . . . . . . ... .. . . . .... 2 1
ii
3.4. 1 Perlakuan awal.. ... .. ... ... . . .. ...... .. .. .. ............... .. . .. . . 2 1
3.4.2 Ekstraksi kolagen dari tulang sapi danfinishing produk . . .... 22
BAB N HASIL DAN PEMBAHASAN ....... ........ .......... . . ........ ... . ... : 24
4.1 Rendemen kolagen . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.2 Karakteristik kolagen.. .. . .. . .. . . . .... . .. . .. .. . .. ... . . .. .. . . . .... .. . ... ... 37
BAB V KESJMPULAN DAN SARAN.................... . . ........................ 39
5. 1 Kesimpulan.. .. . .. . .. . .. . .. . . . . . . . . . . .. . .. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5 .2 Saran. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
DAFTARPUSTAKA....... .................. ....................................... 40
lll
DAFTARGAMBAR
Gambar 2.1 Penampang melintang tulang
Gambar 2.2 Bentuk kolagen dengan pilinan rangkap 3
Gambar 3.1 Ekstraktor
Gambar 3.2 Diagram alir proses persiapan bahan baku
Gambar 3.3 Diagram alir ekstraksi kolagen tulang
Gambar 4.1 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 35°C
menggunakan HCl 0,09%
Gambar 4.2 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 35°C
menggunakan HCl 0,3%
Gambar 4.3 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 47,5°C
menggunakan HCl 0,2%
Gambar 4.4 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 60°C
menggunakan HCl 0 ,09%
Gambar 4.5 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 60°C
menggunakan HCl 0,3%
Gambar 4.6 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+ 30 mesh
menggunakan HCl 0,09%
Gambar 4.7 Perolehan kolagen pada ukuran tulang-2o+30 mesh
menggunakan HCl 0,3%
Gambar 4.8 Perolehan kolagen pada ukuran tulang--40+50 mesh
menggunakan HCl 0,2%
Gambar 4.9 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+ 70 mesh
menggunakan HCl 0,09%
Gambar 4.10 Perolehan kolagen pada ukuran tulang-60+70 mesh
menggunakan HCl 0,3%
Gambar 4.1 1 Perolehan kolagen pada ukuran tulang-2o+30 mesh
pada temperatur ekstraksi 35°C
Gambar 4.12 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+ 30 mesh
pada temperatur ekstraksi 60°C
IV
8
1 1
19
22
23
25
25
26
26
27
28
29
29
30
30
3 1
32
Gambar 4.13 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -40+50 mesh 32
pada temperatur ekstraksi 4 7 ,5°C
Gambar 4.1 4 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh 33
pada temperatur ekstraksi 35°C
Gambar 4.1 5 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh 33
pada temperatur ekstraksi 60°C
Gambar 4.16 Kontur ukuran dan temperatur ekstraksi terhadap rendemen 35
kolagen pada kondisi optimum
Gambar 4. 1 7 Kontur ukuran dan konsentrasi HCl terhadap rendemen 36
kolagen pada kondisi optimum
Gambar 4.18 Kontur temperatur ekstraksi dan konsentrasi HCl terhadap 36
rendemen kolagen pada kondisi optimum
v
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Data populasi temak di J awa Barat 1
Tabel 1.2 Pertumbuhan impor kolagen di fudonesia 3
Tabe! 2.1 Komposisi tulang 9
Tabel 2.2 Perbandingan komposisi tulang berongga dan 9
tulang kompak
Tabel 2.3 Komposisi asam amino dalam kolagen 1 1
Tabel 2.4 Sifat fisik kolagen 13
Tabel 3.1 Rancangan percobaan Composite Design (CCD) 20
Tabel 3.2 Tempuhan penelitian 20
Tabel 4.1 Rendemen kolagen yang didapatkan pada setiap tempuhan 24
penelitian
Tabel 4.2 Hasil analisis ANOV A terahdap rendemen dengan model 34
Quadratic Tabel 4.3 Karakteristik kolagen hasil penelitian dibandingkan kolagen 37
komersial
VI
BABI
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Daging. merupakan sumber utama protein hewani yang penting
dan sangat digemari, khususnya di Indonesia. Jurnlah hewan ternak yang
dikonsumsi sebagai bahan pangan berprotein tinggi semakin banyak
seiring dengan pertambahan penduduk di Indonesia. Hewan ternak yang
biasa dikonsumsi sebqgai bahan pangan di Indonesia antara lain: ayam,
sapi, babi, dan kambing.
Berdasarkan hasil pengamatan Dinas Peternakan Propinsi Jawa
Barat data perkembangan populasi ternak di propinsi Jawa Barat disajikan
pada Tabel 1.1.
Tabel 1.1. Data populasi ternak di Jawa Barat
SAPI SAPI BABI AYAM AYAM TAHUN PE RAH POTO NG BURAS RAS
(EKOR) (EKOR) (EKOR) (EKOR) (EKOR) 1998 79.237 151.543 18.119 26.638.481 12.640.432 1999 80.749 157.725 11.136 33.152.942 19.101.963 2000 84.756 165.686 9.253 26.939.832 26.287.385 2001 84.934 1 89.518 1 2.337 27.703.049 34.007.195 2002 91.219 205.843 9.702 302.773.580 49.963.062
(Sumber: Dina.s Peternakan, Jawa Barat, 2004]
Dari tabel 1.1 dapat dilihat bahwa sapi merupakan sumber protein
hewani yang sangat digemari masayarakat Indonesia selain ayam, diamna
konsumsinya terus meningkat setiap tahunnya.
1.1.1 Limbah tulang sapi
Peningkatan populasi ternak potong khususnya di Jawa Barat,
selain meningkatkan jurnlah hewan yang dipotong untuk kebutuhan
0
1
2
konsumsi masyarakat, juga meningkatkan jumlah limbah yang
dihasilkan. Hal ini dapat menjadi masalah lingkungan apabila limbah
yang dihasilkan ternak potong tersebut dibuang begitu saja dan tidak
dimanfaatkan. Salah satu limbah sapi potong yang menjadi fulus
penelitian ini adalah tulang.
Tulang sapi memiliki berat 15-20% dari berat seekor sapi keseluruhan.
Dengan demikian, setidaknya 15-20% berat sapi yang dikonsumsi akan menjadi
limbah. Pada tahun 2005 diperki rakan populasi sapi potong akan mencapai sekitar
250.000 ekor, yang berarti akan menghasilkan limbah tulang sebanyak 5625 ton.
Bila hal ini tidak diperhatikan dapat menjadi masalah yang serius bagi
lingkungan. Sebab itu sangatlah perlu untuk mencari altematif upaya untuk
meningkatkan daya guna dan ni lai ekonomi s limbah tulang tersebut.
Tulang banyak mengandung kalsium dan fosfat yang dapat
dimanfaatkan untuk membuat pupuk buatan dan porselen. Namun
hingga saat ini, pemanfaatan tulang masih terbatas sebagai bahan
penyedap sekaligus penghias makanan seperti sup dan soto, bahan untuk
membuat kancing, hiasan, dadu, gagang pisau dan sebagainya. Padahal,
tulang banyak mengandung kolagen yang dapat diolah menjadi gelatin
yang memiliki nilai jual yang tinggi dengan menerapkan kemajuan ilmu
pengetahuan dan teknologi yang sudah ada.
1.1.2 Produksi kolagen
Kolagen merupakan suatu jenis protein yang banyak terdistribusi
di dalam kulit, tulang, dan bagian-bagian lain dari suatu jaringan dalam
tubuh manusia maupun hewan[Wong,1989]. Saat ini kolagen
dimanfaatkan sebagai bahan bak kosmetik dan pembuatan gelatin.
Di Indonesia, industri kolagen masih jarang dijumpai dan mutu
kolagen yang dihasilkannya pun rendah sekali sehingga kebutuhan
0
3
gelatin hanya bergantung pada impor dari negara-negara luar. Data
pertumbuhan impor kolagen di Indonesia dapat dilihat pada Tabel 1.2
T b l 12P tu b h a e . er m u anunpor k I o agen d. I d 1 n ones1a Volume Perturnbuhan Perturnbuhan
Tahun (ton) (%) Nilai (US$' 000) (%) 1995 1872 ---- 6770 ----1996 2674 42,8 7406 9,4 1997 2008 -24,9 8517 15 1998 1851 -7,8 6782 -20,4 1999 2372 28,1 9059 33,6
[Sumber :CIC Indochemical,2000]
Oleh karena itu perlu diadakan kajian ulang apakah tulang ternak
di Indonesia dapat dijadikan bahan pembuatan kolagen yang dapat
memberikan mutu yang dapat bersaing di pasaran, dan juga hal-hal apa
saja yang dapat digunakan dan diperhatikan dalam pembuatan kolagen
dari tulang ternak. Hal-hal ini dapat dilihat dari segi kondisi optimumnya,
metode yang digunakan, faktor-faktor apa yang mempengaruhi
pembuatan kolagen sehingga dari kombinasi hal-hal tersebut dapat
memberikan keuntungan dan menghasilkan kolagen bermutu tinggi serta
dapat bersaing di pasaran internasional.
1.1.3 Teknologi isolasi kolagen dari tulang sapi
. Isolasi kolagen dari tulang dapat dilakukan melalui proses
ekstraksi menggunakan pelarut. Ekstraksi merupakan suatu proses
pemisahan suatu komponen atau lebih dari suatu campuran dengan
menggunakan prinsip kelarutan. Proses ekstraksi dilakukan dengan cara
mengontakkan bahan, dalam hal ini tulang sapi, dengan pelarut
pengekstrak sehingga zat yang diinginkan dapat berpindah ke dalam
pelarut yang diinginkan.
Q
4
Kolagen merupakan protein yang tidak larut dalam air dan tahan
terhadap reaksi yang disebabkan oleh enzim proteolitik [Bhagavan].
Kolagen dapat larut dalam air panas dengan temperatur 70-80°C atau
dalam larutan anorganik yang akan membentuk gelatin yang dapat larut
dan dapat bereaksi dengan enzim [Stephenson, 1953; Bhagavan]. Larutan
anorganik yang digunakan untuk mengekstraksi kolagen antara lain
larutan asam kuat ataupun asam lemah. Asam kuat yang biasanya
digunakan adalah HCI 1-5% [Hintelwaldner, 1977]. Untuk asam lemah
biasanya digunakan asam asetat 0.5 M [Kimura, dkk, 1988; Miller,
dkk,1967].
1.2 Terna sentral masalah
Terna sentral masalah penelitian ini adalah isolasi kolagen dari
tulang sapi menggunakan pelarut asam klorida untuk mendapatkan
kondisi optimum proses isolasi tersebut sehingga dihasilkan produk
kolagen dengan kuantitas dan karakteristik yang tinggi dan mampu
bersaing dengan produk kolagen import.
1. 3 Prentis
Dari studi pustaka yang telah dilakukan, diperoleh premis-premis
yang mendukung penelitian ini, yaitu:
1. Jenis tulang memperngaruhi kualitas kolagen yang dihasilkan. Tulang
slaughtehouse bone akan memberikan hasil kolagen yang Iebih baik
dibandingkan collected bone [Wong 1989;Ward,1977], tulang kompak
akan memberikan hasil yang lebih baik jika dibandingkan dengan
tulang beronggaU ohns,1977]
5
2. Ukuran tulang sapi yang digunakan berbentuk potongan tulang atau
partikel berukuran -10+70 mesh [Mustari. S., 1990; Setyorini, 1994;
Fatimah, 1996]
3. Kecepatan pengadukan yang digunakan selama proses ekstraksi
adalah 600 rpm dan 700 rpm [Hardjosuwito, 1983; Ria, 1989].
4. Perbandingan antara tulang dan pelarut yang digunakan adalah 1 : 4
[Hardjosuwito, 1983; Ria, 1989; Wahyudi, dkk, 1994]
5. Proses degreasing berlangsung efektif pada temperatur antara titik cair
lemak dan temperatur koagulasi albumin tulang, yaitu 32-80oC,
sehingga diperoleh kelarutan lemak optimum [Ward & Court, 1977].
6. Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam proses demineralisasi
tulang adalah larutan 0.5 M HCl dan 0.1 M NaOH selama 30 menit
atau larutan HCI 4-7% selama 1-2 minggu. Konsentrasi HCI 5% akan
menghasilkan laju hidrolisis protein yang minimal [Natalia Pazdur
dan Tomasz Goslar; Austin, 1984; Setyorini, 1994; Hintelwaldner,
1977).
7. Untuk mengekstrak kolagen dari tulang sapi, digunakan larutan HCI
1-5 % selama 10-48 jam [Hinterwaldner, 1977].
8. Temperatur operasi ekstraksi yang digunakan adalah 50-60oC dan
80oC [Goll, Penfiel dan Meyer, 1981; Natalia Pazdur dan Tomasz
Goslar].
1.4 Manfaat
Manfaat penelitian ini adalah:
1. Mengurangi pencemaran lingkungan yang diakibatkan oleh limbah
tulang sapi.
2. Meningkatkan daya guna limbah tulang sapi menjadi produk kolagen
bermutu tinggi sehingga dapat kompetitif dengan produk impor.
6
3. Memberikan peluang berkembangnya industri kecil dan menengah,
khususnya bagi peternakan / tempat pemotongan hewan untuk
mengolah limbahnya dengan teknologi tepat guna yang mudah dan
dapat dilakukan.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tulang
Tulang merupakan suatu jaringan keras yang terdiri dari susunan
serabut organik atau kumpulan sel-sel tulang yang diisi dengan matriks
berupa zat-zat organik atau mineral, terutama kalsium karbonat dan
fosfat. Pada sapi, tulang memiliki berat sekitar 15-20% dari keseluruhan
berat sapi. Menurut asalnya, tulang dapat dibedakan menjadi dua
kategori, yaitu :
1. Collected bone
2. Slaughterhouse bone.
Collected bone memiliki ukuran yang bervariasi, banyak
mengandung daging dan kadar lemak tinggi. Jenis ini banyak dijumpai di
penjual daging di pasar. Slaughterhouse bone dapat diperoleh di tempat
pemotongan hewan. Tulang jenis ini mendapat perlakuan sebelum diolah
lebih lanjut sehingga sedikit terkontaminasi [Wong, 1989; Ward, 1977].
2.1.1 Sif at fisik dan kimia tulang
Tulang mengandung kurang lebih 50% air dan 15% sumsum merah
dan kuning. Sumsum tulang terdiri dari lemak sebesar 96%. Tulang yang
telah diambil lemaknya atau tulang yang telah kering terdiri atas zat-zat
organik dan anorganik dalam perbandingan kira-kira 1:2 (Septimus, 1961].
Zat-zat yang terkandung dalam tulang memberikan elastisitas dan
kekerasan pada jaringan tulang.
7
8
Di dalam tulang terdapat bagian-bagian penting yang berperan
untuk pertumbuhan tulang. Adapun penampang melintang tulang
disajikan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Penampang melintang tulang
Garam-garam mineral yang mengisi tulang pada hewan mamalia
terdiri dari dari kalsium fosfat, kalsium karbonat, magnesium fosfat,
kalsium florida, dan mineral lainnya, sisanya adalah protein tulang
(kolagen). Komposisi tulang disajikan pada Tabel 2.1.
9
T b 12 1K a e I ompOSISl tu ang Senyawa Komposisi (%)
Kola gen 33,30% Kalsium fosfat 57,35% Kalsium karbonat 3,85%. Magnesium fosfat 2,05% Sodium karbonat dan sodium fosfat 3,45%
[ Sumber : Septimus,1961]
Penghilangan zat organik dengan pemanasan tidak akan
mengubah struktur tulang secara keseluruhan, tetapi akan mengurangi
berat tulang hingga sepertiganya sehingga tulang tersebut mudah pecah.
Komposisi tulang selain tergantung pada spesies dan umumya, juga
tergantung pada tipe tulang yang digunakan Uohns, 1977].
Tulang kompak ( collected bone ) merupakan jenis tulang yang
paling cocok digunakan untuk ekstraksi kolagen karena disamping
mengandung jumlah kolagen yang lebih banyak, tulang ini lebih stabil
daripada tulang berongga dan kolagennya lebih mudah dipisahkan dari
jaringan tulang di sekitarnya. Uohns, 1977]. Perbandingan komposisi
tulang berongga dan tulang kompak dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 P b a· eT an. mgan k .. tu) ompos1s1 ang b erongga d I an tu ang 0 k rnpak
Komponen Jenis tulang
Berong�a Kompak
Non protein 4.50% 4.30% Abu 65.20% 66.60% Air 6.40% 5.60% Kola gen 21.40% 21.90% Chondroitin suliat 0.55% 0.21% Keratin sulfat 0.40% 0.20% Asamsuliat 0.12% 0.07% Protein non kolagen 3.00% 1.30% [Sumber: Johns, 1977]
10
2.1.2 Pemanf aatan tulang
Pemanfaatan tulang sampai saat ini sangatlah minim dibandingkan
dengan produksi tulang yang sangat berlimpah walaupun sejak dahulu,
tulang banyak digunakan untuk membuat kancing, hiasan, gagang pisau,
dadu dan sebagainya. Selain itu tulang juga digunakan sebagai penyedap
makanan dalam bentuk kaldu.
Tulang banyak mengandung kalsium dan fosfat yang dapat
dimanfaatkan untuk membuat pupuk buatan dan salah satu bahan baku
pembuatan porselen. Selain itu, tulang mengandung kolagen yang dapat
diolah menjadi gelatin yang memiliki nilai ekonomis yang cukup tinggi
yang dapat dimanfaatkan dalam industri makanan, industri farmasi dan
kedokteran, industri fotograii, dan industri lainnya.
2.2 Kolagen
Kolagen merupakan protein yang paling banyak dijumpai pada
tubuh makhluk hidup, mencakup 30% dari berat keringnya. Kolagen
merupakan suatn jenis protein fiber yang bayak terkandung di dalam
kulit, tulang, otot dan jaringan ikat lainnya, dimana sekitar 90% dari berat
kering kulit dan tulang merupakan kolagen [Idson & Braswell, 1977].
Karena merupakan protein fiber maka sifat kolagen juga tentu
sama dengan sifat protein fiber, kolagen tidak dapat larut dalam air dan
sukar diuraikan oleh enzim. Namun dengan pemanasan dalam air
mendidih, larutan asam atau basa encer dapat diubah menjadi gelatin
yang mudah larut dan dapat dicerna. Pemanasan kolagen secara bertahap
dapat menyebabkan struktur polipeptida rusak dan rantai-rantainya akan
terpisah. Berat molekul, bentuk dan konformasi larutan kolagen sensitif
terhadap perubahan temperatur yang dapat menghancurkan
makromolekulnya. Kolagen murni sangat sensitif terhadap reaksi enzim
dan kimia. Perlakuan alkali menyebabkan kolagen mengembang dan
menyebar. Selain pelarut alkali, kolagen juga larut dalam asam.
11
Kolagen tersusun atas ·unit protein yang berpolimerisasi
membentuk serabut kolagen yang disebut tropokolagen. Tropokolagen
memiliki panjang 280 nm dan lebar 1.5 nm. Tropokolagen terdiri atas 3
rantai subunit polipeptida terpilin berupa pilinan rangkap 3 (tripel heliks)
yang disebut dengan rantai a. Bentuk kolagen dengan pilinan rangkap 3
ini dapat dilihat pada Gambar 2.2. Asam amino utama yang menyusun
kolagen adalah glisin (33.5%), prolin (12%) dan hidroksiprolin (10%)
[Kelley, 1998]. Komposisi lengkap asam amino kolagen disajikan pada
Tabel 2.3.
Gambar 2.2 Bentuk kolagen dengan pilinan rangkap 3
Tabel 2.3 Komposisi asam amino dalam kolagen
Asam amino Kadar
% berat mol/100 kg protein
Arginin 8.59 49.4 His ti din 0.74 4.77 Lis in 4.47 30.7 Asam Glutamat 11.3 77
Asam Aspartat 6.3 47.3 Glisin 27.2 363 AJanin 9.5 106.9 Valin 3.4 29.1 Leusin dan isoleusin 5.6 42.8 Fenilalanin 2.5 15.2 Prolin 15.1 131.3 Tirosin 1 5.5 Ser in 3.37 32.1 Threonin 2.28 19.2 Hidrosiprolin 14 107 Hidroksilisin 1.1 6.8 Metionin 0.8 5.4
Total 100 1073.47 ITotal nitrogen 18.6 -
[Sumber : Tristram, 1949]
12
2.2.1 Klasifikasi kolagen
Perbedaan tipe kolagen disebabkan karena adanya perbedaan
struktur kimia dari rantai polipeptida penyusun kolagen. Tipe kolagen
diklasifikasikan sebagai berikut:
1. Kolagen tipe I merupakan kolagen yang paling banyak dan tersebar
luas. Terdapat dalam jaringan sebagai struktur yang secara klasik
disebut sebagai serat kolagen. Serat-serat ini menyusun tulang, dentin,
tendo, simpai organ, dermis, dsb.
2. Kolagen tipe II terutama terdapat dalam tulang rawan hialin dan
elastis. Hanya berupa serabut sangat halus.
3. Kolagen tipe III biasanya bersamaan dengan kolagen tipe I pada kulit,
otot, dan menunjang jaringan ikat pada sistem organ dalam.
4. Kolagen tipe IV terdapat dalam lamina! basal. Tipe ini tidak
membentuk serabut atau serat.
5. Kolagen tipe V terdapat dalam lamina basal sel-sel otot dan pembuluh
darah, dan dalam jumlah kecil dalam jaringan lain.
6. Kolagen tipe VI menghubungkan permukaan sel dengan matriks
ekstraseluler membentuk hubungan antara kolagen dan elastin.
7. Kolagen tipe VII ditemukan sebagai serabut pembentuk pada kulit.
Pertama kali diisolasi dari plasenta.
8. Kolagen tipe VIII terdapat dalam aorta sapi dan merupakan bagian
dari membran dasar pada mata.
9. Kolagen tipe IX dan X merupakan kolagen penghubung antar sel dan
ditemukan dalam jaringan kartilago.
Pada kolagen tipe I, II, dan III, molekul tropokolagen bergabung
membentuk serabut (fibril). Adanya ikatan hidrogen dan interaksi
hidrofobik penting untuk penggabungan dan pengepakan unit-unit ini.
13
Secara bertahap, struktur ini diperkuat oleh pembentukan ikatan silang
kovalen, suatu proses yang dikatalisis oleh aktivitas enzim lisil oksidase.
Berdasarkan bentuk makromolekular dan jenis ikatan silang yang
ada, kolagen dapat diklasifikasikan menjadi 3, yaitu:
1. Kolagen berserabut (banded fibrous collagen), terdiri dari kolagen tipe I,
II, III, dan terkadang V dan XI.
2. Kolagen tak berserabut (non.fibrous collagen), terdiri dari kolagen tipe
IV, VI, VII, VIII.
3. Kolagen mikrofibril (microfibrillar collagen), terdiri dari kolagen tipe IX
danX
Kolagen yang berada di pasaran (kolagen komersial) memiliki sifat
sifat fisik yang dapat dilihat pada Tabel 2.4.
Tabel 2.4 Sifat fisik kolagen
Sifat Fisik Kolagen
Warna tidak berwarna sampai
kekuning-kuningan pucat Densitas (g/ ml) 1,3-1,4% Viskositas ( cP) 2-7,5 Berat Molekul 10000-250000 % Protein 98-99% pH 6-7,5
2.2.2 Manf aat kolagen
Kolagen sampai saat ini telah banyak dimanfaatkan terutama
dalam bidang kecantikan sebagai kosmetik untuk perawatan kulit. Selain
itu di bidang kedokteran, kolagen dimanfaatkan sebagai obat untuk
membantu proses penyembuhan jaringan dalam. Bidang arkeologi
memanfaatkan kolagen untuk menentukan umur suatu jaringan (biasanya
tulang) yang ditemukan. Kolagen juga banyak diolah menjadi gelatin
14
dimana gelatin ini telah banyak dimanfaatkan dalam industri makanan,
industri farmasi dan kedokteran, industri fotografi, dan industri lainnya.
2.2. 3 Isolasi kolagen
Isolasi kolagen dari tlang biasa dilakukan dengan metode ekstraksi
padat-cair (leaching). Adapun prinsip dalam proses leaching yaitu adanya
peningkatan jumlah solute dalam pelarut pengekstrak sebanding dengan
penurunan jumlah solute dalam padatan.
2.2.3.1 Perlakuan awal
Tulang yang terdapat di pasaran masih mengandung kontaminan
sehingga perlu dilakukan perlakuan awal sebelum diekstraksi. Perlakuan
awal ini berfungsi untuk meningkatkan perolehan dan kualitas kolagen
dari tulang. Terdapat beberapa tahap dalam melakukan perlakuan awal
bahan yaitu pemilihan tulang, pembersihan, pengecilan ukuran tulang,
degreasing, dernineralisasi, dan pencucian.
1. Pemilihan Tulang
Tulang yang akan digunakan pada penelitian ini adalah tulang
sapi jenis slaugtherbones [Wong 1989;Ward,1977]. Dilakukan pemilihan
tulang sapi yang kompak (tidak keropos), salah satu contohnya adalah
tulang kaki atau tulang iga [Johns,1977], tidak berjamur atau rusak.
2. Pembersihan
Tulang dibersihkan dari daging, lemak, darah dan kotoran
kotoran lain yang masih menempel. Pembersihan dapat dilakukan
dengan mencuci tulang dengan air yang mengalir. Selain untuk
membersihkan, pencucian ini juga berfungsi untuk menghilangkan
bau busuk dari tulang.
15
3. Degreasing Degreasing merupakan proses penghilangan lemak dan sisa
sisa daging yang masih menempel pada tulang. Proses ini dapat
dilakukan dengan 2 cara yaitu perendaman dalam pelarut (solvent
degreasing) dan dengan menghancurkan jaringan lemak secara
mekanik (impact rendering) [van Oss, 1972].
Proses penghilangan lemak secara solvent degreasing dilakukan
dengan cara merendam tulang dalam air pada temperatur antara titik
cair lemak dan temperatur koagulasi albumin tulang, yaitu 32-80°C
selama 3 jam. Proses ini akan menghilangkan lemak pada bagian
permukaan luar tulang serta menimbulkan proses samping yang tidak
diinginkan yaitu terdegradasinya sebagian kecil protein pada jaringan
luar tulang (overheating degreasing) [van Oss, 1972].
Proses penghilangan lemak secara mekanik (impact rendering)
bertujuan untuk menghilangkan lemak yang terdapat pada
permukaan tulang sekaligus memperkecil ukuran tulang. Pada proses
ini, sel lemak dalam tulang dihancurkan secara mekanis. Sebagian
besar lemak yang tersisa dihilangkan dengan pemanasan
menggunakan oven pada temperatur 40°C.
4. Pengecilan Ukuran Tulang
Pengecilan ukuran tulang sapi dilakukan untuk memperluas
permukaan bahan dan juga memperluas areal permukaan kontak
dengan larutan sehingga proses ekstraksi dapat berlangsung lebih
cepat dan sempurna. Penghancuran dan penggilingan tulang
dilakukan dengan menggunakan alat penghancur dan alat penggiling
sampai diperoleh serpihan dan serbuk tulang.
16
5. Demineralisasi
Demineralisasi adalah proses penghilangan garam-garam
mineral dari tulang (terutama garam-garam kalsium, seperti kalsium
fosfat). Demineralisasi dilakukan dengan merendarn tUlang dalam
larutan HCl 5% selama 10-12 hari. Proses demineralisasi ini akan
menghasilkan tulang yang bebas mineral yang juga lazim disebut
ossein [Hinterwaldner, 1977].
6. Penyaringan dan Pencucian
Ossein yang diperoleh kemudian dipisahkan dari partikel
partikel yang tidak diinginkan dengan cara penyaringan (filtrasi).
Ossein yang telah disaring ini kemudian dicuci dengan air dingin
untuk membersihkan sisa HCI.
2.2.3.2 Ekstraksi kolagen
Kemampuan kolagen untuk diekstrak dipengaruhi oleh beberapa
faktor seperti sumber kolagen (tipe kolagen) dalam hal ini adalah variasi
jenis tulang yang akan diekstrak, temperatur ekstraksi, jenis pelarut,
kecepatan pengadukan,ukuran partikel yang akan diekstrak, dan waktu
ekstrasi.
Adapun pelarut yang umum digunakan dalarn melakukan
ekstraksi kolagen adalah larutan asam atau basa, misalnya HCl dan
NaOH. Selain HCl, beberapa pelarut lain dapat digunakan dalam
mengekstrak kolagen adalah :
1) Shigeru Kimura, dkk menggunakan larutan 0,5 M asarn asetat untuk
mengekstrak kolagen. Operasi dilakukan pada temperatur 3-4oC
selama 24-48 jam dengan pengadukan terus menerus.
2) Elizabeth D. Strange dan Richard C. Whiting menggunakan pelarut
air dengan temperatur pemanasan 35-80oC.
0
17
3) P. B. Kenney, R. L. Henrickson, P. L. Claypool, dan B. R. Rao
menggunakan pelarut 3% NaCl dan campuran 3% NaCl dengan
0,44% Sodium Tripolyphosphate (STPP).
4) E. J. Miller, G. R. Martin, K. A. Piez, dan M. ]. Powers dari
Laboratorium Biokimia, National Institute of Dental Research,
National Institute of Health, Bethesda, Maryland menggunakan
pelarut 0,5 m asam asetat dan 5 m guanidin hidroklorida pada pH
netral.
5) Pete Galley menggunakan pelarut EDT A dengan pH 8 dan HCl 0,6
M.
6) Natalia Pazdur dan Tomasz Goslar dari Institute of Physics, Silesian
University of Technology, Poland menggunakan 0,5 M HCl untuk
menghilangkan komponen inorganik dan karbo!1at. Kontaminan
yang mungkin masih tersisa dalam bahan dihilangkan
menggunakan larutan basa yaitu 0,1 M NaOH selama 30 menit.
Dalam mengekstrak kolagen digunakan air panas (temperatur 80oC)
yang mengandung asam (HCl) pH=3 selama 12 jam.
2.2. 3. 3 Finishing ekstrak kolagen
Untuk mendapatkan produk kolagen dalam bentuk serbuk, ekstrak
kolagen yang didapatkan setelah proses ekstraksi berlangsung dilakukan
tahapan berikut:
1. Penyaringan ( Filtrasi )
Kolagen yang telah diekstrak dipisahkan dari sisa tulang yang tidak
terekstrak (rafinat) dengan penyaringan.
2. Evaporasi
Evaporasi dilakukan untuk menguapkan dan menghilangkan
kandungan air dari kolagen serta mempercepat proses pengeringan.
0
1 8
3. Pengeringan
Pengeringan dilakukan setelah proses evaporasi selesai dan dilakukan
dengan cara mendinginkan produk di udara terbuka pada temperatur
kamar sehingga didapatkan pellet kolagen.
4. Pengecilan ukuran
Pellet kolagen yang telah kering di-grinding hingga berukuran 100
mesh sebagai produk kolagen berbentuk serbuk yang siap dipasarkan.
0
3.1 Bahan
BAB III
BAHAN DAN METODE
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : tulang kaki
sap1 yang diperoleh dari tempat pemotongan hewan, HCI, aquadest,
Na2C03, K-Na Tartrat, K2S04, CuS04.5H20, H2S04 pekat, Zn, indikator
pp, NaOH 45%-b/v, HCI O,lN, dan NaOH O,lM.
3.2 Peralatan Penelitian
Peralatan yang akan digunakan dalam penelitian ini meliputi
ekstraktor, mortar, ayakan mesh, oven, neraca analitis, desikator, cawan
penguapan, penjepit, pompa vakum, water-bath, pH meter, piknometer,
viskometer Ostwald, spatula, botol semprot, batang pengaduk serta
peralatan gelas berupa: labu titrasi, buret, gelas ukur, pipet volume, pipet
tetes, labu takar, gelas kimia, dan tabung reaksi.
Ekstraktor terdiri dari reaktor dengan volume 1 L, pengaduk
(magnetic strirrer), alat pemanas, pengambil sampel, kondensor dan
termometer yang disajikan pada Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Ekstraktor
•
1 9
20
3.3 Metode Penelitian
Pada penelitian ini dilakukan penentuan waktu optimum ekstraksi
kolagen dari tulang dan pengaruh ukuran partikel, temperatur ekstraksi
serta konsentrasi pelarut HCI terhadap kuantitas dan kualitas kolagen
yang dihasilkan.
Rancangan percobaan yang digunakan dalarn penelitian ini adalah
Central Composite Design (CCD) dengan variasi yang disajikan pada Tabel
3.1. Tempuhan penelitian yang akan dilakukan dapat dilihat pada Tabel
3.2 sebanyak 20 tempuhan, dimana akan diperoleh grafik 3 dimensi yang
dapat menunjukkan kondisi optimum ekstraksi kolagen menggunakan
pelarut HCI.
Tabel 3.1 RancanCTan percobaan Comvosite Desivi (CCD) Variabel Level(-) Level(+) Center Point
Ukuran partikel (mesh) -20+30 -60+70 -40+50
Temperatur (0C) 35 60 47,5
Konsentrasi HCl (M) 0,09 0,32 0,205
T b l 32 T a e . ul 1 emp· 1.an pene itian Tempuhan Ukuran partikel Temperatur Konsentrasi HCI
(mesh) (oC) (M) 1 -40+50 47,5 0,4 2 -40+50 26,5 0,2 3 -40+50 68,5 0,2 4 -20+30 60 0,09 5 -60+70 60 0,09 6 -40+50 47,5 0,2 7 -20+30 35 0,3 8 -10+20 47,5 0,2 9 -40+50 47,5 0,2
10 -60+70 35 0,3 11 -20+30 35 0,09 12 -70+80 47,5 0,2 13 -20+30 60 0,3 14 -40+50 47,5 0,2 15 -40+50 47,5 0,2 16 -40+50 47,5 0,2 17 -60+70 35 0,09 18 -40+50 47,5 0,01 19 -40+50 47,5 0,2 20 -60+70 60 0,3
0
dengan: x = A-40 x =B-47,5 dan x = C-0,205
I 20 / 2 } 2,5 J 0,115
dimana : x1 = ukuran partikel
x2= temperatur ekstraksi
x3= konsentrasi pelarut HCI
3.4 Prosedur Penelitian
Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :
1. Persiapan bahan baku (tulang)
2. Ekstraksi kolagen tulang sapi dan finishing produk kolagen
3.4.1 Perlakuan Awai
21
Diagram alir perlakuan awal pada tulang disajikan pada Gambar
3.2 melalui tahapan :
1. Sortasi tulang
2. Pembersihan tulang dilakukan dalam air yang mengalir untuk
menghilangkan daging, lemak, darah, tanah dan kotoran lainnya
yang masih melekat pada tulang.
3. Penghilangan lemak (degreasing)
Tulang direndam dalam air pada temperatur 55°C selama 3 jam.
Pengatu:ran temperatur dilakukan menggunakan water-bath. Selama
proses degreasing, dilakukan pengadukan secara kontinu untuk
meningkatkan efektivitas pemisahan dan penggantian air rebusan
secara berkala sampai air rebusan tidak berminyak lagi.
4. Pengecilan dan homogenasi ukuran
Tulang yang sudah dibersihkan diperkecil ukurannya secara
mekanis menggunakan mortal dan blender. Untuk hoomogenasi
ukuran, serbuk tulang tetrsebut disaring menggunakan penyaring
mesh dengan ukuran sesuai tempuhan penelitian.
22
5. Demineralisasi
Serbuk tulang direndam dalam larutan HCI 5% selama 12 hari
untuk menghilangkan kandungan garam terutama kalsium fosfat
dalam tulang. Proses ini menghasilkan tulang beoas mineral
(ossein).
6. Penyaringan dan pencucian
Ossein disaring untuk memisahkan partikel-partikel yang tidak
diperlukan. Ossein yang telah disaring, dicuci dengan air untuk
membersihkannya dari sisa-sisa HCI dan partikel-partikel lainnya
yang masih tersisa hingga pH netral.
Sortasi tulang
Pembersihan tulang
Degressing Perendaman dalrun air 55°C, 3 jam
Pengecilan ukuran
Perendaman dalrun HCI 5%, 12 hari
Penyaringan dan pencucian akhir
Gambar 3.2 Diagram alir proses persiapan bahan baku
3.4.2 Ekstraksi kolagen tulang sapi dan finishing produk kolagen
Ekstraksi kolagen tulang sapi dilakukan dalam sebuah ekstraktor
batch menggunakan prinsip leaching (ekstraksi padat-cair) dengan
tahapan sebagai berikut:
23
1. 100 gr tulang yang telah mengalami perlakuan awal dan 400 g HCI
dimasukkan ke dalam ekstraktor.
2. Tulang diekstraksi pada variasi ukuran partikel, temperatur
ekstraksi serta konsentrasi pelarut HCI sesuai tempuhan selama 8
jam.
3. Ekstrak yang didapat dipisahkan dari sisa ekstraksi (rafinat)
dengan cara filtrasi.
4. Ekstrak dievaporasi untuk menguapkan dan menghilangkan
kandungan airnya serta mempercepat proses pengeringan pada
tahap berikutnya.
5. Ekstrak yang didapat adalah produk kolagen yang diinginkan dan
didinginkan di udara terbuka pada temperatur kamar.
6. Analisis produk kolagen, meliputi : analisis rendemen, kadar
protein, viskositas, berat molekul, densitas, pH, dan kadar air.
7. Produk kolagen siap untuk dipasarkan dan dapat disimpan di
dalam wadah yang kedap udara dan tidak lembab.
Diagram alir proses ekstraksi kolagen dari tulang dapat dilihat
pada Gambar 3.3.
100 gr tulang (ukuran sesuai tempuhan) dan 400 gr HCI - Penyaringan
(konsentrasi sesuai tempuhan) -
dan temperatur sesuai tempuhan
l Analisis produk .::: Pengeringan Evaporasi
kolagen
Gambar 3. 3 Diagram alir ekstraksi kolagen tulang
BAB IV
HASIL DAN DISKUSI
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh ukuran
partikel tulang sapi, temperatur ekstraksi dan konsentrasi HCI serta
interaksi antara variabel-variabel tersebut terhadap rendemen dan
kualitas kolagen yang diperoleh.
4.1 Rendemen kolagen
Untuk mengetahui keoptimalan kondisi operasi, salah satu
parameter yang diukur adalah rendemen kolagen. Rendemen kolagen
yang didapatkan dari penelitian ini disajikan pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Rendemen kolagen yang didapatkan pada setiap tempuhan enelitian
1 -40+50 47,5 0,4 32.9 2 -40+50 26,5 0,2 29.5 3 -40+50 68,5 0,2 33.2 4 -20+30 60 0,09 29 5 -60+70 60 0,09 27.6 6 -40+50 47 . .5 0,2 32.3 7 -20+30 35 0,3 33 8 -10+20 47,5 0,2 32 9 -40+50 47,5 0,2 33.1
10 -60+70 35 0,3 30.1 11 -20+30 35 0,09 25.1 12 -70+80 47,5 0,2 32.7 13 -20+30 60 0,3 33.1 14 -40+50 47,5 0,2 33.2 15 -40+50 47,5 0,2 33 16 -40+50 47,5 0,2 29.8 17 -60+70 35 0,09 27 18 -40+50 47,5 0,01 26.9 19 -40+50 47,5 0,2 33.2 20 -60+70 60 0,3 31
24
25
Pengaruh ukuran tulang terhadap rendemen kolagen
Pengaruh ukuran tulang terhadap rendemen kolagen pada
temperatur ekstraksi dan konsentrasi HCL yang sama disajikan pada
Gambar 4.1 s.d.4.5.
Perolehan kolagen pada variasi ukuran tulang sapi
(femperatur ekstraksi 35°C, dan HCI 0,09%)
;Q' 26.5 -..0 26 I � - 25.5 i::: (lJ s (lJ "O i::: 24.5 (lJ P:::
2•1 -20+30 -60+70
Ukuran tulang (mesh)
Gambar 4.1 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 35° C menggunakan HCI 0,09%
Perolehan kolagen pada variasi ukuran tulang sapi
(Temperatur ekstraksi 35°C, dan HCI 0,3%)
3:S-32.5
;Q' 32 - 3l.S -? � 31 i::: 30.5 (lJ s 30 (lJ "O 29.5 i::: (lJ 29 �
28.5 -20+30 -60+70
Ukuran tuiang (mesh)
Gambar 4.2 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 35° C menggunakan HCI 0,3%
Perolehan kolagen pada variasi ukuran tulang sapi
(Temperatur ekstraksi 47,5°C, dan HCI 0,2%)
;o-........ -9 c � El Q) "C i:: Q) p::
32.8
326 32.4 32.2
32
-40+50 -10+20
Ukuran tulang (mesh)
-70+80
Gambar 4.3 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 47,5° C menggunakan HCI 0,2%
;o-........ .0 ' �
i:: Q) El Q) "C i:: Q) �
Perolehan kolagen pada variasi ukuran tulang sapi
(Temperatur ekstraksi 60°C, dan HCI 0,09%)
29
28.5
26.5 -20+30 -60+70
Gambar 4. 4 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 6()o C menggunakan HCI 0,09%
26
Perolehan kolagen pada variasi ukuran tulang sapi
(Temperatur ekstraksi 60°C, dan HCI 0,3%)
33.5
33 ::E' 32.5 ........ .0
32 I
� 31 .5 a:; QJ
31· s QJ 30.5 "O a:; QJ 30· C<: 29.5
-20+30 -60+70
Ukuran tulang (mesh)
Gambar 4.5 Perolehan kolagen pada temperatur ekstraksi 60° C menggunakan HCI 0,3%
27
Dari Gambar 4. 1 s.d 4.5 dapat dilihat perolehan (rendemen) kolagen
dari tulang sapi adalah 25,1-33,2%-b/b. Kolagen yang berhasil diekstraksi
pada penelitian ini sudah cukup baik mengingat kandungan kolagen
dalam tulang menurut literatur sebesar 33-34 %, yang artinya efisiensi
ekstraksi pada penelitian ini mencapai 75-99%.
Ukuran partikel yang semakin kecil secara umum memberikan
rendemen yang paling besar. Hal ini disebabkan karena pada ukuran
partikel yang semakin kecil akan menyebabkan luas kontak antara
partikel tulang dengan pelarut semakin besar sehingga akan semakin
banyak kolagen yang dapat berdifusi ke dalam pelarut dan berhasil
terekstrak.
Penyimpangan terjadi pada ukuran -60+70 mesh dengan
temperatur ekstraksi 35° C menggunakan HCI 0,3%-b/b dan temperatur
ekstraksi 600 C menggunakan HCl 0,09%-b/b. Hal ini diduga terjadi
karena pada ukuran tulang sapi yang terlalu kecil, kemungkinan partikel
28
tulang sapi tersebut akan menyatu satu sama lain, menggumpal dan
membentuk suatu padatan kompak yang menghambat difusi pelarut ke
dalam tulang dan sebaliknya, sehingga ekstraksi tidak terjadi secara
optimal. Namun, penyimpangan ini tidak terjadi pada ukuran tulang -
70+80 dengan temperatur ekstraksi 47,SoC dan HCI 0,2 %-b/b. Dari
kenyataan ini dapat disimpulkan bahwa semakin kecil ukuran akan
diperoleh rendemen semakin besar, tetapi apabila ekstraksi dilakukan
pada temperatur dan atau menggunakan HCI dengan konsentrasi yang
terlalu tinggi akan memberikan reaksi yang sebaliknya. Artinya ukuran
tulang tidak boleh terlalu kecil agar rendemen maksimal.
Pengaruh temperatur ekstraksi terhadap rendemen kolagen
Pengaruh temperatur ekstraksi terhadap rendemen kolagen pada
ukuran tulang dan konsentrasi HCI yang sama disajikan pada Gambar 4.6
s.d. 4.10.
29
Z' 28 ........ � 27
� 26· al ] 25 e � 24
23
Pengaruh temperatur terhadap perolehan kolagen (ukuran tulang -20+30 mesh,HCI 0,09 %-b/b)
35 60 Temperatur ("C)
Gambar 4.6 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+30 mesh menggunakan HCl 0,09%
Pengaruh temperatur terhadap perolehan kolagen (u.kuran tulang -20+30 mesh,HCI 0,3 °/o-b/b)
33.1
33
32.95 35 60
.
Temperatur \C)
Gambar 4. 7 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+30 mesh menggunakan HCI 0,3%
Perolehan kolagen pada variasi temperatur ekstraksi (ukuran tulang -40+50 mesh,HCI 0,2 %-b/b)
34 :D' 33 :c- 32 t 31· j 30 2 29 � 28·
27 26,5 47,5 68,5
Temperatur \C)
Gambar 4. 8 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -40+50 mesh menggunakan HCI 0,2%
29
27.6
� 27.4· "'il e:. 27.2·
j 27
� 26.8
26.6
Pengaruh temperatur terhadap perolehan kolagen (ukuran tulang -60+70 mesh,HCI 0,09 %-b/b)
35 60
Temperatur ("C)
Gambar 4.9 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh
menggunakan HCI 0,09%
:0 ........ ,Q I
� � 1! .!!l 0 ... Cl) P-.
31
30
Pengaruh temperatur terhadap perolehan kolagen (ukuran tulang -60+7(l mesh,HCl 0,3 %-·b/b)
35 60
Temperatur ('C)
Gambar 4.10 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh
menggunakan HCl 0,3 %
30
..
3 1
Berdasarkan Gambar 4.6 s.d 4.10 terlihat setiap kenaikan
temperatur memberikan kecenderungan rendemen yang meningkat. Hal
ini disebabkan karena temperatur yang tinggi menyebabkan gerakan
molekul pelarut dan komponen tulang di dalam ekstraktor menjadi
semakin cepat yang akhirnya akan memperbesar tumbukan antara pelarut
dengan tulang sehingga laju difusi akan semakin besar pula. Akibatnya
kolagen akan lebih mudah berdifusi ke dalam pelarut.
Selain itu, pelarut yang panas menyebabkan permukaan tulang
lebih rapuh dan berpori sehingga pelarut manjadi lebih mudah berdifusi
ke dalam tulang dan menyebabkan laju ekstraksi lebih besar, jadi kolagen
lebih cepat diambil dari jaringan tulang.
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap rendemen kolagen
Pengaruh konsentrasi HCl terhadap rendemen kolagen pada
ukuran tulang dan temperatur ekstraksi yang sama disajikan pada
Gambar 4.11 s.d. 4.15.
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap perolehan kolagen
(ukuran tulang -20+30 mesh,temperatur ekstraksi 35°C)
0.09 0.3
Konsentrasi HCI (%-b/b)
Gambar 4.11 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+30 mesh pada
temperatur ekstraksi 35°C
Z' ' .it � .......,
j 0 .... QI p...
34
32
30
28
26
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap perolehan kolagen
(ukuran tulang -20+30 mesh,temperatur ekstraksi 60°C)
0.09 0.3
Konsentrasi HCI (%-b/b)
32
Gambar 4.12 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -20+30 mesh pada
temperatur ekstraksi 60°C
Z' ' ..0 I
� ......., � o;S ..c:
...!!l 0 .... QI p...
34 32
28
26
24
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap perolehan kolagen
(ukuran tulang -40+50 mesh,temperatur ekstraksi 47,5°C)
0.2 0.4
Konsentrasi HCI (%-b/b)
Gambar 4.13 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -40+50 mesh pada
temperatur ekstraksi 47,SoC
:0-...... .er � fil ..c:
1 ll..
31 30 29 28 27 26 25
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap perolehan kolagen
(ukuran tulang -60+70 mesh,temperatur ekstraksi 35°C)
0.09 0.3
Konsentrasi HCI (%-b/b)
33
Gambar 4.14 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh pada
temperatur ekstraksi 35<>C
Pengaruh konsentrasi HCI terhadap perolehan kolagen
(ukuran tulang -60+70 mesh,temperatur ekstraksi 60°q
31 ;;:;- 30 -.er 29 * '-"
j �� � 26 25
0.09 0.3
Konsentrasi HCl (%-b/b)
Gambar 4.15 Perolehan kolagen pada ukuran tulang -60+70 mesh pada
temperatur ekstraksi 60<>C
34
Berdasarkan Gambar 4.11 s.d 4.15, menunjukkan bahwa ekstraksi
kolagen dalam pelarut merupakan fungsi konsentrasi, dimana konsentrasi
sangat erat kaitannya dengan pH. Semakin besar konsentrasi HCI yang
digunakan akan memperbesar rendemen kolagen yang diperoleh, dan
sebaliknya. Namun, bila konsentrasi HCl terlalu besar, dikhawatirkan
kolagen yang akan diekstrak akan rusak karena pelarut yang bersifat
terlalu asam. Pada penelitian ini konsentrasi HCI yang digunakan tidak
terlalu tinggi sehingga masih memberikan respon positif terhadap
rendemen kolagen yang diperoleh.
Analisis statistik pengaruh ukuran tulang, temperatur ekstraksi dan
konsentrasi HCI terhadap rendemen kolagen
Untuk mengetahui pengaruh ukuran tulang, temperatur ekstraksi
dan konsentrasi HCI serta interaksi antar variabel-variabel tersebut
terhadap rendemen kolagen secara statistik dilakukan analisis ANOV A
dengan hasil yang disajikan pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2 Hasil analisis anova terhadap rendemen dengan model uadratic
A 0.81 1 0.81 0.35 0.5666 not significant B 10.06 1 10.06 4.37 0.0630 not significant c 59.86 1 59.86 26.00 0.0005 significant AB 0.78 1 0.78 0.34 0.5731 not significan t AC 3.78 1 3.78 1 .64 0.2289 not significant BC 1 .53 1 1 .53 0.67 0.4337 not significant Dimana : A : ukuran tu la n B: tern eratur ekstraksi C: konsentrasi HCl R2 = 0.8201
Dari Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa hanya konsentrasi HCI yang
memberikan pengaruh yang significant terhadap rendemen.
.,
3 5
Penentuan kondisi optimum ekstraksi kolagen tulang sapi
Kondisi optimum ekstraksi kolagen dari tulang sapi berdasarkan analisis
central composite design menggunakan design expert didapatkan pada ukuran
tulang -2o+30 mesh, temperatur ekstraksi 48°C dan konsentrasi HCl 0,3 1 %-bib
dengan perolehan rendemen sebesar 33,8 %.
Kontur ukuran tulang dan temperatur ekstraksi terhadap rendemen kolagen
pada kondisi optimum disaj ikan pada Gambar 4. 1 6, kontur ukuran tulang dan
konsentrasi HCl ekstraksi terhadap rendemen kolagen pada kondisi optimum
disajikan pada Gambar 4. 1 7 sedangkan kontur pengaruh temperatur ekstraksi dan
konsentrasi HCI ekstraksi terhadap rendemen kolagen pada kondisi optimum
disaj ikan pada Garn bar 4 . 1 8 .
DESIGN-EXPERT Plot
Rende men
X = A: Ukuran Parti ke l
Y = B: Temperatur
Actual Factor
C: Konsentras HCL = o.§1 !.75
Predi 33 .76 ..._ Q) �7.50 -E � CD
4 1 .25
Rendemen
2 0 .00 30.00 40.00 50.00 60.00
A:. Ukuran Partikel
Gambar 4.1 6 Kontur ukuran tulang dan temperatur ekstraksi terhadap rendemen
kolagen pada kondisi optimum
DESIGN-EX P E R T Pio! R e n d e m e n X = B : T emperalur Y = C: K o n se n lra sl HCL
Aclual Faclor
A : Ukuran Partll<el = 2B.ec9·26 -' () J: "' � c: 0,2 1 CD "' c: 0 � u
0, 1 5
0.09 -+---�--�--�-� 35.00 41 25 47.50 53.7ti 60.00
B : Tern peratur
Gambar 4.17 Kontur ukuran tulang dan konsentrasi HCl ekstraksi terhadap
rendemen kolagen pada kondisi optimum
DESIGN-EXPERT Plot
Re nde men
X "" B: Temperatur
Y = C: Konsentrasi HCL
Actu<:I Factor
A: Ukuran Partikel = 28 .8@·26 _J 0 I VI � c: 0.2 1 <D VI c 0 ::.:: CJ
0. 1 5
' \
33.76 men " .···
\ \ -,_,33-.5-96-Ju
,• 0.09 -r---�---�--�--�
35.00 4 1 .25 4 7 .50 53-75 60.00
8: Tem peratur
36
Gambar 4.18 Kontur temperatur ekstraksi dan konsentrasi HCl ekstraksi terhadap
rendemen kolagen pada kondisi optimum
37
4.2 Karakteristik kolagen
Karakteristik kolagen yang dianalisis pada penelitian ini, meliputi
kadar protein, viskositas, densitas, dan pH. Asil analisis kolagen hasil
penelitian dibandingkan dengan kolagen komersial disajikan pada Tabel
4.3.
Tabel 4.3 Karakteristik kolagen hasil penelitian dibandingkan kolagen komersial
[!<6..-,.;?-1'_"-.�·-µ,'tl·:··:JY?'ii'.f�-,.'i'.··j'f�.';;"'"';l,��i�'--"l' -;:-��,.�·&Y·t.,""�'-<C"'{''.>• io,. r. •.; <� . .;.;. - ·-· .,,.· ... ; ... ,.,,.,: .... ;- ·:<; "l =··<0 --- I ,..,._filR!: . . � ! � ill� �- at " ' ·-�_,._.,, '" ,.,�F-.. . - .. ,_ -:\ .,..., . ...,._ v • . ,:-t:':t·��S!�������;-�- _ �.:k:�:�1��·2 .. �-:...• !-= Cl:.�1�. :-'";. �� ���7-T��J�.-�t:.�r1��:-.: �-J; .�: .; �v ."!.�5�ttj:�.;�'2L�1.f :·:-�."ri-1(�i'� Kadar protein 98,3-99,2 % 98-99% Viskositas 2,72-7,38 cP 2-7,5 Densitas 1,2871 - 1,3415 gr/mL 1,3- 1,4 g/ mL PH 4, 995 - 6,815 6-7,5
Dari Tabel 4.3 dapat dilihat bahwa kadar protein kolagen
penelitian ini sangat memenuhi standar kolagen komersial yang telah
ditetapkan, yaitu sebesar 98-99%. Komponen pengotor dalam kolagen ini
diduga berupa mineral dan komponen non kolagen lainnya seperti lemak
dan karbonat. Peningkatan kemurnian kolagen dapat dilakukan dengan
mengoptirnalkan proses demineralisasi sehingga komponen inorganik,
berupa mineral serta komponen organik seperti karbonat dan lain
sebagainya dapat dihilangkan terlebih dahulu dengan sempuma. Selain
itu, dapat pula dilakukan optimasi proses pemasakan (perebusan) tulang
untuk menghilangkan lemak yang masih tertinggal dengan lebih efisien.
Nilai viskositas kolagen hasil penelitian memenuhi standar
kolagen standar. Namun, densitas untuk beberapa run berada di bawah
nilai standar kolagen komersial. Hal ini diduga disebabkan karena
banyaknya pengotor lemak yang turut terekstrak dan memiliki densitas
yang jauh lebih kecil daripada densitas kolagen standar yang memberikan
kontribusi dalam kecilnya nilai densitas yang dihasilkan.
Demikian pula, nilai pH kolagen hasil penelitian cenderung
menunjukkan sifat asam. Hal ini diduga karena belum sempurnanya
0
38
pemisahan asam HCI yang digunakan sebagai pelarut dalam ekstraksi
kolagen ini sehingga memberikan montribusi terhadap pH kolagen yang
dihasilkan cenderung bersifat asam, mengingat pemisahan kolagen hanya
dilakukan dengan tahapan penyaringan, pencucian, penguapan dan
pengeringan tanpa melewati :kontrol pH di tiap perlakuan tersebut.
Kemungkinan yang paling besar adalah pada saat pencucian yang kurang
sempurna sehingga HCI tidak hilang dari ekstrak kolagen yang
dihasilkan.
5.1 Kesimpulan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
Berdasarkan hasil penelitian dan analisis yang dilakukan, dapat
diambil beberapa kesimpulan, yaitu:
1. Semakin kecil ukuran tulang akan meningkatkan rendemen kolagen
yang dihasilkan.
2. Semakin tinggi temperatur ekstraksi akan meningkatkan rendemen
kolagen yang dihasilkan.
3. Semakin tinggi konsentrasi HCI yang digunakan akan meningkatkan
rendemen kolagen yang dihasilkan.
4. Berdasarkan hasil analisis statistik didapatkan bahwa tidak ada
interaksi antara ukuran tulang, temperatur ekstraksi dan konsentrasi
HCI terhadap rendemen kolagen.
5. Kondisi optimum untuk memperoleh kolagen dari tulang sapi adalah
pada ukuran tulang -20+30 mesh, temperatur ekstraksi 48<>C,
konsentrasi HCl 0.31 % dengan rendemen 33,8 % .
6. Kolagen hasil penelitian sangat memenuhi standar kolagen komersial.
5.2 Saran
Saran yang dapat diberikan untuk diperhatikan pada penelitian
selanjutnya antara lain:
.. 39
40
1. Pengecilan ukuran partikel perlu menggunakan peralatan yang lebih
memadai sehingga lebih efisien dan efektif.
2. V ariabel-variabel seperti jenis asam, jenis basa, umur tulang, waktu
ekstraksi, dan kecepatan pengadukan perlu diteliti lebih lanjut.
3. Metode pengeringan yang digunakan perlu dicari alternatif lainnya
seperti evaporator vakum sehingga tidak akan mempengaruhi warna
kolagen yang dihasilkan.
DAFT AR PUSTAKA
Harding, J., Jhon, (1965), "The Unusual Links and Crqss-Links of
Collagen", di dalam Afinsen, CB.Jr., Anson, M.L., Richards,F.M.,
dan Edsal, J.T., Advance Protein Chemistry, Vol. 20, Academic Press,
New York, USA.
Harrington and von Hippel,(1961) "Structure of Collagen and Gelatin" .
Hinterwaldner, R. , (1977), "Raw Material", in Ward, A.G & A. Courts, The
Science And Technology of Gelatin, New York : Academi Press.
Johns, P., (1977), "The Structure and Composition of Collagen Containing
Tissues", in Ward, A. G. dam A. Courts, The science and Technology of
Gelatin, Academic Press, London.
Kirk, R. E. and Othmer,D.F., (1978), "Encyclopedia of Chemical Technology",
Interscience Publication, John Wiley & Sons Inc., New York.
Van, Oss., (1972), "Material and Technology", vol.V, London.
Ward, A.G. and Courts, (1977), "The Science and Technology of Gelatin",
Academic Press, London.
Wong, D. W. S., (1989), "Mechanism and Theory in Food Chemistry", An AVI
Book, New York.
http:/ / www.chm.bris.ac.uk/polymer.
http:/ / www.chemlearn.chem.indiana.edu/bioanalyticals .
..
41
Recommended