LAPORAN PRAKTIKUM ANALISIS SEDIAAN FARMASI
Penetapan Kadar Protein “Quaker Oatmeal” Dengan Cara Makro Kjeldahl
Asisten : Dra. Emi Sukarti Golongan : T/E Anggota: Septin Putri A.
(2443012061)
Florentina Yola
(2443012132)
Desy Farmawati
(2443012188)
Maria Novita Dolu
(2443012252)
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA SURABAYA 2014
I.
DASAR TEORI Protein merupakan salah satu unsur makro yang terdapat pada bahan pangan selain lemak dan karbohidrat. Protein merupakan sumber asam amino yang mengandung unsurunsur C, H, O dan N dalam ikatan kimianya.Molekul protein juga mengandung fosfor, belerang dan ada beberapa jenisprotein yang mengandung tembaga ( Winarno, 1984 ).
Penentuan Kadar Protein Metode Kjeldahl Metode Kjeldahl yang telah dikembangkan untuk menganalisis contoh protein dengan kandungan protein sangat kecil (mikrogram). Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Akan tetapi secara teknis hal ini sulit sekali dilakukan dan mengingat jumlah kandungan senyawa lain selain protein dalam bahan biasanya sangat sedikit, maka penentuan jumlah N total ini tetap dilakukan untuk mewakili jumlah protein yang ada. Dasar perhitungan penentuan protein menurut Kjeldahl ini adalah penelitian dan pengamatan yang menyatakan bahwa umumnya protein alamiah mengandung unsur N rata-rata 16% (dalam protein murni). Untuk senyawa-senyawa protein tertentu yang telah diketahui kadar unsur N-nya, maka angka yang lebih tepat dapat dipakai (Sudarmadji, 2010). Oleh karena itu, untuk mengubah dari kadarnitrogen ke dalam kadar protein, digunakan angka konversi sebesar 100/16 atau 6,25. Namun demikian, untuk beberapa jenis bahan pangan faktor konversi yang digunakan berbeda (tabel 1). Tabel 1. Faktor yang Digunakan untuk Konversi Nitrogen menjadi Protein Jenis Pangan
X (% N dalam
Faktor Konversi
Protein)
F (100/X)
Campuran
16,00
6,25
Daging
16,00
6,25
Maizena
16,00
6,25
Roti, gandum,
16,00
6,25
15,66
6,38
makaroni, bakmi Susu dan produk
2
susu Tepung
17,54
5,70
Telur
14,97
6,68
Gelatin
18,02
5,55
Kedelai
17,51
5,71
Beras
16,81
5,95
Kacang tanah
18,32
5,46
(Sumber : Andarwulan, 2011)
Dalam penetapan protein metode Kjeldahl, contoh yang akan dianalisis harus dihancurkan (destruksi) dahulu secara sempurna sehingga seluruh karbon dan hidrogen teroksidasi dan nitrogen diubah menjadi amonium sulfat. Proses
penghancuran ini
dilakukan dengan menambahkan asam kuat pekat (asam sulfat) ke dalam contoh dan proses pemanasan pada suhu tinggi sehingga dihasilkan larutan berwarna jernih yang mengandung amonium sulfat. Untuk mempercepat
proses penghancuran ini,
ditambahkan juga katalisator. Selanjutnya didestilasi, destilat ditampung ke dalam beaker yang berisi larutan asam borat. Ion borat ini kemudian dititrasi dengan menggunakan asam standar. Hasil yang diperoleh merupakan kandungan protein kasar. Dalam analisis juga diperlukan contoh
blanko yang akan digunakan sebagai faktor koreksi dalam
perhitungan kadar protein (Andarwulan, 2011). Prosedur Kjeldahl dapat dibagi menjadi 3 tahapan, yaitu
tahap penghancuran
(destruksi), netralisasi dan destilasi, dan titrasi (Andarwulan, 2011). 1. Tahap Destruksi Pada tahap ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur–unsurnya. Elemen karbon, hidrogen teroksidai menjadi CO, CO2 dan H2O. Sedangkan nitrogennya (N) akan berubah menjadi (NH4)2SO4. Untuk mempercepat proses dekstruksi sering ditambahkan katalisator selenium. Dengan penambahan bahan katlisator tersebut titik didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Suhu destruksi berkisar antara 370 – 4100˚C. Proses destruksi sudah selesai apabila larutan menjadi jernih atau tidak berwarna lagi. 3
Gambar Rangkaian Alat Destuksi Keterangan : 1.
Klem
2.
Statif
3.
Labu Kjedahl
4.
Kompor listrik
2. Tahap Destilasi Pada tahap destilasi ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Ammonia yang dibebaskan selanjutnya ditangkap oleh larutan asam standar.Asam standar yang dipakai adalah asam borat 3% dalam jumlah yang berlebihan. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR dan atau PP. Destilasi diakhiri bila semua ammonia telah terdestilasi dengan ditandai cairan dalam labu destilat tinggal sepertiganya. Keterangan : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Klem Statif Labu Destilasi Kompor listik Corong pemisah Pendingin Leibig Adaptor Erlenmeyer
Gambar alat destilasi 4
3. Tahap Titrasi Banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam klorida 0,1 N
Setelah diperoleh % N selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor : % P = % N x faktor konversi (Slamet Sudarmadji, 1989).
Keterangan : 1. 2. 3. 4.
Klem Statif Buret Erlenmeyer
Gambar rangkaian alat titrasi
II. TUJUAN Mahasiswa dapat menentukan penetapan kadar protein dalam oatmeal yang berada pada pasaran dengan menggunakan metode kjeldahl
III.
ALAT DAN BAHAN Alat: 1. Botol timbang 2. Labu takar 3. Beaker glass 4. Erlenmeyer 5. Gelas ukur 5
6. Labu Kjedahl 7. Batang pengaduk 8. Pipet volume 9. Filler 10. Sendok tanduk Bahan: 1. Sampel yang mengandung protein 2. NaOH 0,1 N 3. NaOH 10 N 4. Asam oksalat 5. Aquadest
IV.
CARA KERJA Pembakuan
Timbang seksama asam oksalat 0,3152 gram
Tambahkan aquadest ad 50 ml di labu takar
Homogenkan Preparasi Sampel Menimbang sampel sebanyak 2 gram
Memasukkan sampel dalam labu kjeldahl
Menambahkan 1 butir tablet kjedahl,batu didih, dan asam sulfat pekat, memasukkan secara perlahan melalui dinding labu
Mendekstruksikan campuran, mula-mula dengan api kecil hingga keluar asap putih, lalu membesarkan api hingga larutan jernih berwarna biru kehijauan
Mendinginkan larutan tersebut, lalu menambahkan 100 ml aquadest melalui dinding
6
Menambahkan NaOH 10 N perlahan-lahan lewat dinding labu hingga terbentuk endapan biru
Memasukkan serbuk seng secukupnya dan menghubungkan dengan kondensor
Mengisi labu penampung dengan 50 ml HCl 0,1 N menggunakan buret
Menambahkan indikator warna metil merah secukupnya
Melakukan destilasi hingga cairan sisa 1/3 nya
Mentitrasi kelebihan HCl dengan NaOH 0,1 N
Melakukan penetapan blanko
V.
PERHITUNGAN Pembuatan reagent : 1) NaOH 0,1 N sebanyak 500 ml (untuk 2 kelompok)
2) NaOH 10 N sebanyak 600 ml (untuk 2 kelompok)
3) Asam oksalat 0,1N sebanyak 50 ml
7
4) HCl 0,1 N 400 ml (untuk 2 kelompok) V1 x N1
= V2 x N2
300 x 0,1 = V2 x12 V2
= 3,33 ml (HCl 12 N)
Penimbangan Asam Oksalat saat praktikum 0,3163 gram
Penimbangan sampel Sampel 1 = 2,009 g
Pembakuan Asam oksalat dengan NaOH 0,1N No.
V baku (V1)
N As. Oksalat (N1)
V NaOH (V2)
N NaOH (N2)
1
10 ml
0,1003 N
10,5 ml
0,0955 N
Titrasi sampel dengan NaOH 0,1 N No.
Massa (gram)
VTE (ml)
1
Blanko
-
72,6 ml
2
Sampel 1
2,009 g
50 ml
8
Penetapan kadar protein pada sampel Kadar protein total Keterangan : B = titer blanko S = titer sampel N = normalitas larutan NaOH F = factor konversi s Jadi kadar protein
8,60 %
Teoritis =
9
VI.
PEMBAHASAN Protein merupakan salah satu unsur makro yang terdapat pada bahan pangan selain
lemak dan karbohidrat. Protein merupakan sumber asam amino yang mengandung unsur unsur C, H, O dan N dalam ikatan kimianya. Molekul protein juga mengandung fosfor, belerang dan ada beberapa jenis protein yang mengandung tembaga . Protein sangat mudah mengalami perubahan fisis maupun aktivitas biologis yang disebabkan oleh kandungan protein berupa polipeptida dengan BM ( berat molekul ) yang beragam. Fungsi utama protein dalam tubuh adalah sebagai zat pembentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang sudah ada agar tidak mudah rusak. Protein dapat juga digunakan sebagai bahan bakar apabila keperluan energi tubuh tidak dapat terpenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein juga berperan dalam pengaturan proses dalam tubuh ( secara langsung maupun tidak langsung ). Dengan cara mengatur zat-zat pengatur proses dalam tubuh, protein dapat mengatur keseimbangan cairan dalam jarngan dan pembuluh darah, yaitu dengan cara menimbulkan tekanan osmotik koloid. Tekanan osmotil tersebut dapat menarik cairan jaringan kedalam pembuluh darah. Selain itu, sifat amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam dan basa, dapat mengatur keseimbangan asam basa dalam tubuh. Protein dapat mengalami perubahan- perubahan yang disebabkan oleh beberapa hal sebagai berikut: 1.
Dapat terdenaturasi yang disebabkan oleh perlakuan pemanasan. Pada umumnya protein akan terdenaturasi karena adanya kondisi ekstrim.
2. Dapat terkoagulasi atau membentuk endapan yang disebabkan oleh adanya perlakuan pengasaman. 3. Dapat mengalami dekomposisi atau pemecahan oleh enzim- enzim proteolitik. 4. Dapat bereaksi dengan gula reduksi. Reaksi tersebut akan menimbulkan terbentuknya warna cokelat. Analisis protein dalam bahan pangan dapat dilakukan dengan dua metode yaitu metode kuantitatif dan kualitatif. Analisis protein secara kualitatif adalah analisis yang bertujuan untuk mengetahui ada atau tidaknya protein dalam suatu bahan pangan. Analisis kualitatif dapat dilakukan dengan reaksi Xantoprotein, reaksi Hopkins-Cole, reaksi Millon, reaksi Nitroprusida dan reaksi Sakaguchi. Sedangkan analisis protein secara kuantitatif adalah analisis yang bertujuan untuk mengetahui kadar protein dalam suatu bahan pangan. Analisi kuantitatif protein dapat dilakukan dengan metode Kjeldahl.
10
Pada praktikum kali ini akan dilakukan penentuan kadar protein dalam bahan pangan dengan menggunakan metode Kjeldahl. Analisis protein ini dapat menentukan tingkat kualitas protein apabila dipandang dari sudut gizi serta menelaah protein yang merupakan salah satu bahan kimia secara biokimia, fisiologis, reologis dan enzimatis. Prinsip kerja dari metode Kjeldahl adalah protein dan komponen organik dalam sampel didestruksi dengan menggunakan asam sulfat pekat dan katalis (tablet kjedahl yang mengandung selenium). Hasil destruksi dinetralkan dengan menggunakan larutan alkali.. Selanjutnya ion- ion yang terbentuk dititrasi dengan menggunakan larutan HCl. Pada praktikum ini, sampel yang digunakan adalah oatmeal. Langkah pertama yang harus dilakukan oleh praktikan adalah memasukkan sampel sebanyak 2 gram kedalam labu kjeldahl. Pengambilan sampel 2 gram didasarkan pada patokan penimbangan 0,7-2,2 gram. Alasan pengambilan sampel sebanyak 2 gram tetapi masih didalam range penimbangan 0,72,2 gram adalah pada komposisi sampel didapat 3 gram protein dalam 35 gram, sehingga presentasenya hanya 8,61%. Karena presentase yang kecil tersebutlah yang menjadikan pertimbangan kami dalam mengambil 2 gram sampel. Kemudian kedalam labu, ditambahkan 1 butir tablet kjedahl (mengandung Na2SO4, K2SO4, CuSO4, selenium) dan 25 mL asam sulfat pekat. Penambahan tablet kjedahl berfungsi sebagai katalisator yang dapat meningkatkan titik didih. Peningkatan titik didih akan mengefektifkan reaksi antara asam sulfat dengan sampel ( destruksi berjalan efektif ). Hal tersebut disebabkan oleh lamanya waktu yang dibutuhkan oleh asam sulfat untuk menguap ( semakin tinggi titik didih, maka waktu yang dibutuhkan asam sulfat untuk menguap akan semakin lama ). Destruksi campuran tersebut, mula – mula dengan api kecil hingga keluar asap putih merata, kemudian api dibesarkan sampai cairan jernih (berwarna kehijauan) warna hijau ini disebabkan karena adanya garam Cu dari tablet kjedahl.Destruksi sampel bertujuan untuk mempercepat reaksi dan hidrolisis protein menjadi unsure C, H, O, N, S dan P. N senyawa organik + O2 + H2SO4 pekat CO2 + H2O + (NH4)2SO4 Proses destruksi akan menghasilkan karbondioksida ( CO2 ), air ( H2O ) dan ammonium sulfat (NH4)2SO4. Sampel yang sudah didestruksi, akan didinginkan yang kemudian akan dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebelumnya, sampel ditambahkan dengan 100 ml akuades agar endapan dapat larut. Destilasi merupakan suatu proses memisahkan cairan maupun larutan yang berdasarkan pada perbedaan titik didih. Tujuan dari proses destilasi adalah memisahkan zat yang akan dianalisa dengan cara memecah ammonium sulfat menjadi ammonia ( NH3 ). Pemecahan tersebut melibatkan peran NaOH 10 N yang ditambahkan kedalam sampel 11
sebanyak 100 ml. Penambahan NaOH bertujuan untuk mempercepat pelepasan ammonia dengan cara menciptakan suasana basa ( reaksi tidak dapat berlangsung dalam kondisi asam ). (NH4)2SO4 + 2NaOH + H2O 2NH3 + Na2SO4 + 3H2O NH3 dihasilkan dalam destilat berupa gas. Gas NH3 tersebut ditangkap oleh asam klorida. HCl 0,1 N yang ditambahkan kedalam destilat sebanyak 50 ml yang kemudian dilanjutkan dengan penambahan 2 tetes indikator metil merah. NH3 + HCl NH4Cl Setelah penambahan indikator, dilakukan uji lakmus terhadap sampel yang kemudian dilajutkan dengan titrasi kelebihan HCl dengan NaOH 0,1 N. NaOH 0,1 N dibakukan dengan asam oksalat. 2 NaOH + H2C2O4 Na2C2O4 + 2H2O 2 NH4Cl + NaOH NH3 + NaCl + H2O Setelah melakukan titrasi, dapat diketahui kadar proteinnya yang tertuang dalam bentuk persen kadar nitrogen. Berikut adalah rumus kadar nitrogen : % Kadar Protein =
Dimana : B
= titer blangko
S
= titer sampel
N = normalitas larutan NaOH F
= faktor konversi
Pada penetapan kadar protein sampel didapatkan hasil 8,663%. Hasil ini jauh dari teoritis (8,61 %) dapat disebabkan oleh beberapa faktor. Oatmeal adalah makanan yang berbahan gandum dengan serat tinggi, sedangkan gandum sendiri didalamnya telah terdapat protein juga. Bahan-bahan komposisi lainnya yang mengandung N juga dapat masuk kedalam perhitungan. Hal ini lah yang membuat metode kjehdahl kurang spesifik dalam menentukan kadar protein dalam sampel. Kentungan menggunakan Metode Kjeldahl,diantaranya : a. Secara internasional dan masih merupakan metode standar untuk perbandingan terhadap semua metode lainnya.
12
b. presisi tinggi dan baik reproduktifitas telah membuat metode utama untuk estimasi protein dalam makanan. Kerugian menggunakan Metode Kjeldahl,diantaranya : a. memberikan ukuran protein yang kurang benar, karena semua nitrogen dalam makanan tidak dalam bentuk protein, ada juga N dalam bahan lain sehingga N yang dicek bukan dari protein saja b. Protein yang berbeda memerlukan faktor koreksi yang berbeda karena mereka memiliki urutan asam amino yang berbeda. c. Penggunaan asam sulfat pekat pada suhu tinggi menimbulkan bahaya yang cukup besar, seperti halnya penggunaan beberapa kemungkinan katalis teknik ini memakan waktu terlalu lama. d. Proses destilasi yang tidak sempurna juga dapat mempengaruhi hasil.
VII.
KESIMPULAN. Berdasarkan praktikum analisa kadar protein yang sudah dilakukan, didapatkan bahwa
metode Kjeldhal menghasilkan ketelitian yang rendah dan semua komponen lain yang mengandung nitrogen ikut terhitung sebagai nitrogen protein. Selain itu, waktu yang dibutuhkan untuk melakukan prosedur tersebut pun cukup lama. Kadar protein dalam “Quaker Oatmeal” sebanyak 8,663 %
13
DAFTAR PUSTAKA Andarwulan, Nuri. 2011. Analisis Pangan. Penerbit : Dian Rakyat, Jakarta. Kusnandar, Feri. 2010. Kimia Pangan Komponen Makro. Penerbit : Dian Rakyat, Jakarta. Kuswanto, Kapti Rahayu dan Slamet Sudarmaji. 1989. Mikrobiologi Pangan. Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Yogyakarta : Universitas Gajah Mada. Lehninger.A.L, 1995. Dasar-Dasar Biokimia. Erlangga, Jakarta Sudarmadji, Slamet. 2010. Analis Bahan Makanan dan Pertanian. Penerbit : Liberty, Jakarta. Tranggono, Setiaji B., Suhardi, Sudarmanto, Y. Marsono, Agnes Murdianti, Indah S.U., dan Suparmo. Biokimia Pangan. Pusat Antar Universitas Pangan dan gizi, UGM. Winarno, F.G. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Penerbit : PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
14
