Profilling Kolagen Gelembung Renang Ikan Tuna (Thunnus sp.) Hasil Pretreatment Ultrasonikasi dan Ekstraksi Enzimatis

Abstract

Ikan tuna merupakan komoditas perikanan tangkap yang produksinya terus meningkat. Proses pengolahan ikan tuna menghasilkan produk hasil samping diantaranya adalah gelembung renang, yang memiliki potensi untuk diolah dan menjadi sumber alternatif kolagen yang aman dan halal. Proses isolasi kolagen secara umum melalui tahap pretreatment dan ekstraksi. Proses pretreatment dapat dilakukan menggunakan asam maupun basa. Penggunaan metode pretreatment basa banyak dilakukan karena prosesnya yang mudah, efek pengembangan bahan yang tinggi, meminimalisir terlarutnya protein kolagen dan meningkatkan laju transfer massa dalam matriks jaringan bahan. Metode pretreatment basa dan ultrasonikasi merupakan pengembangan baru dan penting dilakukan untuk memaksimalkan proses eliminasi kandungan protein non kolagen. Proses ekstraksi menggunakan asam merupakan proses yang umum dilakukan. Penggunaan metode ekstraksi asam dan penambahan enzim sangat potensial dilakukan untuk memperoleh hasil rendemen dan kualitas kolagen yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk mengevaluasi pengaruh perbedaan lama ultrasonikasi dan waktu perendaman alkali dalam mengeliminasi kandungan protein non kolagen serta mengevaluasi pengaruh konsentrasi enzim papain dan waktu ekstraksi terhadap karakteristik kolagen. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap yaitu preparasi dan karakterisasi gelembung renang ikan tuna, penghilangan protein non kolagen menggunakan NaOH konsentrasi 0,1 M dan ultrasonikasi (0, 90, dan 150 menit) dengan waktu perendaman selama 24 jam serta ekstraksi menggunakan asam asetat 0,5 M dan enzim papain (0, 3.500, dan 5.000 U/g) dengan waktu ekstraksi 36 dan 48 jam. Gelembung renang ikan tuna mengandung protein sebesar 22,69±0,01 % serta asam amino glisina (15,44 mg/g), prolina (8,42 mg/g) dan alanina (13,1 mg/g). Proses pretreatment menggunakan ultrasonikasi selama 150 menit dan waktu perendaman selama 22 jam merupakan perlakuan yang efektif dalam mengeliminasi protein non kolagen. Ekstraksi menggunakan enzim papain dengan konsentrasi 5.000 U/g selama 36 jam merupakan perlakuan terpilih berdasarkan pengujian kelarutan dan derajat pengembangan kolagen yang dihasilkan. Kolagen gelembung renang ikan tuna memiliki rendemen 7,01±0,4% dengan komposisi asam amino dominan yaitu glisina (190,62 mg/g), arginina (91,10 mg/g) dan prolina (76,57 mg/g). Nilai derajat putih kolagen gelembung renang ikan tuna sebesar 86,15±0,75% dengan pH sebesar 3,64±0,01 serta bobot molekul rantai β sebesar 244 kDa, rantai α1 sebesar 117 kDa dan rantai α2 sebesar 107 kDa yang merupakan penciri kolagen tipe I. Spektrum gugus fungsi ditemukan pada puncak absorpsi amida A, amida B, amida I, amida II, dan amida III. Nilai zeta potensial kolagen gelembung renang ikan tuna sebesar 0,496 mV.

Tuna is a capture fisheries commodity which production continues to increase. The processing of tuna produces by-products including swim bladders, which potentially to be processed and become an alternative source of safe and halal collagen. In general, the collagen isolation process goes through the pretreatment and extraction stages. The pretreatment process can be carried out using acids or bases. The use of alkaline pretreatment methods is widely used because the process is convenient, the effect of material development is high, minimizes the soluble collagen protein and increases the mass transfer rate in the tissue matrix of the material. The alkaline pretreatment and ultrasonication methods are new and important developments to maximize the elimination of non-collagen protein content. The extraction process using acid is a common process. The use of acid extraction methods and the addition of enzymes is very potential to obtain good yields and quality of collagen. This study aimed to evaluate the effect of differences in ultrasonication time and alkaline immersion time in eliminated non-collagen protein content and evaluate the effect of papain enzyme concentration and extraction time on the characteristics of collagen. The study was carried out in three stages, namely preparation and characterization of tuna swim bladders, elimination of non-collagen proteins using 0.1 M NaOH concentration and ultrasonication (0, 90, and 150 minutes) with immersion time of 24 hours and extraction using 0.5 M acetic acid and papain enzymes (0; 3,500; and 5,000 U/g) with extraction times of 36 and 48 hours. Tuna swim bladder contained 22.69±0.01 % protein and amino acids glycine (15.44 mg/g), proline (8.42 mg/g), and alanine (13.1 mg/g). The pretreatment process using ultrasonication for 150 minutes and soaking time for 22 hours was an effective treatment to eliminate non-collagen proteins. Extraction used the papain enzyme with a concentration of 5,000 U/g for 36 hours was the chosen treatment based on the solubility test and the degree of development of the collagen produced. Tuna swim bladder collagen had a yield of 7.01±0.4% with the dominant amino acid composition, namely glycine (190.62 mg/g), arginine (91.10 mg/g), and proline (76.57 mg/g). The whiteness value of tuna swim bladder collagen was 86.15±0.75% with a pH of 3.64±0.01, and and the molecular weight of the β chain of 244 kDa, the α1 chain of 117 kDa and the α2 chain of 107 kDa indicating the characteristics of type I collagen. The functional group spectra were found in absorption peaks for amide A, amide B, amide I, amide II, and amide III. The zeta potential value of tuna swim bladder collagen was 0.496 mV.