Analisis Protein Kasar dengan Metode Kjeldahl

ANALISIS PROTEIN KASAR METODE KJEHLDAHL

Makalah

Disusun untuk memenuhi Tugas mata kuliah Kimia Analitik

Oleh:

Rahmat Darmawansyah (1105105010013)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM, BANDA ACEH 2012

Paper of Kjeldahl Method for Protein Analysis

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Pangan merupakan kebutuhan pokok manusia sebagai sumber zat gizi yang penting bagi tubuh. Berbagai zat gizi dalam bahan pangan dapat dikelompokkan ke dalam golongan makronutrien seperti karbohidrat, protein, dan lemak, serta golongan mikronutrien seperti vitamin, mineral, dan senyawa lainnya. Bahan pangan dapat diperoleh dari berbagai macam komoditi pertanian, baik hasil nabati maupun hasil hewani. Pada umumnya, hasil nabati kaya akan vitamin dan mineral, sedangkan hasil hewani kaya akan lemak dan protein. Analisis pangan diartikan sebagai upaya penguraian dan pengukuran kandungan zat gizi di dalam bahan pangan. Hasil pengukuran tersebut dapat dimanfaatkan, antara lain untuk menentukan komposisi zat gizi bahan pangan, menentukan kualitas bahan, menentukan adanya bahan ikutan/tambahan dalam bahan pangan, dan mendeteksi terjadinya perubahan bahan selama proses penanganan dan pengolahan bahan pangan. Pada garis besarnya, tujuan analisis protein mencakup beberapa beber apa hal berikut ini, yaitu menera jumlah atau kandungan protein dalam bahan pangan, menentukan tingkat tin gkat kualitas protein dari sudut s udut gizi, gizi , serta menelaah protein sebagai suatu bahan kimia, misalnya secara biokimiawi, fisiologis, dan reologis. Protein merupakan sumber gizi utama yaitu sumber asam amino. Terdapat 8 dari 20 jenis asam amino penyusun protein yang merupakan zat nutrisi esensial yang diperlukan tubuh yaitu lisin, triptofan, fenilalanin, metionin, treunin, leusin, isoleusin, dan valin.Kandungan protein dalam bahan pangan bervariasi dalam jumlah maupun jenisnya. jenis nya. Bahan pangan p angan mengandung protein tinggi yaitu bahan hewani hewani (telur, daging, susu dan ikan) , leguminosa (kacang-kacangan), dan serealia ( beras, gandum, jagung).


2

1.2

Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini diantaranya: (1)

Mengetahui sejarah penemuan metode analisis Kjeldahl

(2)

Mengetahui prinsip dan prosedur kerja dari analisis Kjeldahl

(3)

Mengetahui analisis-analisis yang menggunakan menggunakan metode Kejeldahl

(4)

Mengetahui peran Kjeldahl dalam berbagai industri


3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Protein adalah molekul yang sangat vital untuk organisme dan terdapat di semua sel yang merupakan polimer merupakan polimer dari monomer-monomerasam amino yang dihubungkan

satu

sama

lain

dengan ikatan

peptida. peptida. Molekul

protein

mengandung karbon, mengandung karbon, hidrogen, hidrogen, oksigen, oksigen, nitrogen nitrogen dan kadang kala fosfor dan sulfur. Analisis protein dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu secara kualitatif dan secarakuantitatif. Analisis protein secara kualitatif terdiri atas reaksi Xantoprotein, reaksi Hopkins-Cole, reaksi Millon, reaksi Nitroprusida, dan reaksi Sakaguchi. Sedangkan analisis protein secara kuantitatif terdiri dari metode Kjeldahl, metode titrasi formol, metode Lowry, metode spektrofotometri visible (Biuret), dan metode spektrofotometri UV (Hanum,2012). Metode Kjeldahl dikembangkan pada tahun 1883 oleh pembuat bir bernama Johann Kjeldahl. Makanan didigesti dengan asam kuat sehingga melepaskan nitrogen yang dapat ditentukan kadarnya dengan teknik titrasi yang sesuai. J umlah protein yang ada kemudian dihitung dari kadar nitrogen dalam sampel. Prinsip dasar yang sama masih digunakan hingga sekarang, walaupun dengan modifikasi untuk mempercepat proses dan mencapai pengukuran yang lebih akurat. Metode ini masih merupakan metode standart untuk penentuan kadar protein. Karena metode Kjeldahl tidak menghitung kadar protein secara langsung, diperlukan faktor konversi (F) untuk menghitung kadar protein total dan kadar nitrogen (Alvesson, 2008). Metode Kjeldahl merupakan metode yang sederhana untuk penetapan nitrogen total pada asam amino, protein dan senyawa yang mengandung nitrogen. Sampel didestruksi dengan asam sulfat dan dikatalisis dengan katalisator yang sesuai sehingga akan menghasilkan amonium sulfat. Setelah pembebasan dengan alkali kuat, amonia yang terbentuk disuling uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara titrasi. Metode ini telah banyak mengalami modifikasi. Metode ini cocok digunakan secara semimikro, sebab hanya memerlukan jumlah sampel dan pereaksi yang sedikit dan waktu analisa yang


4

pendek. Metode ini kurang akurat bila diperlukan pada senyawa

yang

mengandung atom nitrogen yang terikat secara langsung ke oksigen atau nitrogen. Tetapi untuk zat-zat seperti amina,protein,dan lain – lain hasilnya lumayan (Sukma, 2010). Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam suatu bahan secara tidak langsung, yaitu mengalikan hasil analisi dengan angka konversi sehingga akan diperoleh nilai protein dalam bahan tersebut. Contoh faktor konversi, yang dikenal sebagai faktor N, untuk makanan berkisar dari 6.38 untuk susu dan 6.25 untuk daging, telur, jagungdan sorgum, 5.83 untuk sebagian besar biji-bijian, 5.70 untuk tepung terigu, dan 5,46 untuk kacang. Cara analisis tersebut akan berhasil baik dengan asumsi nitrogen dalam bentuk ikatan N-N dan N-O dalam sampel tidak terdapat dalam jumlah yang besar (Sumeru, (Sumeru, 2002)


5

BAB III PEMBAHASAN

3.1

Sejarah

Seorang ahli kimia Denmark, Johan Gustav Christoffer Thorsager Kjeldahl (1849-1900), mengembangkan apa yang sekarang dikena sebagai metode Kjehdahl untuk menganalisis nitrogen dalam senyawa organik. John Kjeldahl bekerja di laboratorium perusahaan Carlsberg sebagai ketua aboratorium kimia, yang mana salah satu tugasnya adalah menemukan metode yang cepat yang dapat menentukan kandungan protein dalam biji-bijian. Pada saat itu, metode yang ada dalam bidang kimia kimia analitik yang terkait terkait dengan protein dan dan biokimia masih jauh dari akurat.Untuk mengatasi masalah penentuan kandungan nitrogen akurat dalam sampel, Johan Kjeldahl mengembangkan metode yang melibatkan dua langkahreaksi, yaitu distilasi dan kemudian titrasi kembali. Metode ini akhirnya dapat mengatasi mengatasi permasalahan dalam pembuatan bir dengan kandungan protein yang bervariasi dalam pada bahan baku yang berupa biji-bijian. Metode asli seperti yang disajikan oeh Kjeldahl terus ditingkatkan. Perkembangan ini telah meningkatkan aspek keselamatan terhadap lingkungan dan individu, meningkatkan kecepatan dan fleksibilitas, serta menyederhanakan keseluruhan proses analisis. Pada tanggal 7 Maret 1883 Kjeldahl memperkenalkan metodenya di Denmark Chemical Society. Society. Universalitas metode Kjeldahl, presisi dan reproduksibilitasnya telah membuat metode ini diakui secara internasional yang pada awalnya digunakan untuk memperkirakan kandungan protein protei n dalam makanan. Lama-kelamaan metode ini juga digunakan untuk uji tanah, air limbah, li mbah, pupuk, dan lain-lain.

Selama lebih dari 120 tahun, metoda Kjeldahl merupakan standar resmi di dunia untuk penentuan nitrogen dalam semua jenis sampel makanan, seperti susu, keju, produk daging, bir, biji-bijian, tepung, sereal, dan makanan lainnya. Digesti Kjeldahl mengubah senyawa nitrogen (protein, amina, senyawa organik) menjadi senyawa amonia. Amonia bebas dilepaskan melalui penambahan kaustik, yang kemudian dikeluarkan melalui distilasi dan selanjutnya dititrasi. Metode Kjeldahl ini juga digunakan pada analisis lingkungan dan industri pertanian untuk


6

penentuan nitrat dan amonium. Merck telah memerluas rangkaian produk tablet Kjeldahl, yang ditambahkan sebagai katalis pada campuran digesti. 3.2

Prinsip dan Cara Kerja

Metode Kjeldahl merupakan metode penetapan kadar protein kasar (crude ( crude protein). protein). Untuk menentukan kandungan protein dalam bahan pangan (analisis proksimat). Metode ini didasarkan pada pengukuran kadar nitrogen total dalam contoh/sampel. Kandungan protein dapat dihitung dengan mengasumsikan rasio tertentu antara protein terhadap nitrogen untuk contoh yang dianalisis. Penentuan protein pada metode Kjeldahl didasarkan pada asumsi bahwa kandungan nitrogen dalam protein sekitar 16% karena ka rena unsur nitrogen bukan hanya berasal dari protein. Nitrogen yang dijumpai pada komponen non protei seperti asam amino bebas, peptida berukuran kecil, asam nukleat, fosfolipid, gula amin, porfirin, beberapa vitamin, alkaloid, asam urat, urea, ion amonium. Unsur nitrogen yang terukur pada analisis protein metode Kjeldahl tidak hanya pada protein pada bahan, sebagian kecil dari komponen-komponen non protein yang mengandung nitrogen. Untuk mengubah dari kadar nitrogen ke dalam kadar protein digunakan angka faktor konversi 100/16 atau 6,25. Sedangkan beberapa jenis bahan pangan faktor konversi konversi yang digunakan berbeda. Berikut adalah tabel faktor konversi dari beberapa jenis bahan pangan. Jenis Pangan

X (%N dalam protein)

Faktor konversi/F (100/X)

Campuran

16,00

6,25

Daging

16,00

6,25

Maizena

16,00

6,25

Roti, gandum, makaroni, bakmi

16,00

6,25

Susu dan produk susu

15,66

6,38

Tepung

17,54

6,70

Telur

14,97

6,68


7

Gelatin

18,02

5,55

Kedelai

17,51

5,71

Beras

16,81

5,95

Kacang tanah

18,32

5,46

Metode Kjeldahl dapat digunakan untuk analisis protein semua jenis bahan pangan. Prosedur penetapan tidak t idak membutuhkan biaya mahal dan hasilnya hasil nya cukup akurat. Metode resmi yang diakui AOAC (The ( The Association of Official Analytical Chemists). Chemists). Prinsip metode Kjeldahl yaitu peneraan jumah protein secara empiris berdasarkan jumah N dalam bahan. Setelah bahan dioksidasi, amonia (hasil konversi senyawa N) bereaksi dengan asam menjadi amonium sufat. Dalam kondisi basa, amonia diuapkan dan kemudian ditangkap dengan larutan asam. Jumah N ditentukan dengan titrasi HCl atau NaOH. Berdasarkan prinsip tersebut di atas, prosedur analisis dengan metode kjeldahl dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. a.

Digestion

Sampel makanan yang akan dianalisis ditimbang dalam labu digesti dan didigesti dengan pemanasan dengan penambahan asam sulfat (sebagai oksidator yang dapat mendigesti makanan), natrium sulfat anhidrat (untuk mempercepat tercapainya titik didih) dan katalis sepert tembaga (Cu), selenium, titanium, atau merkurium (untuk mempercepat reaksi). Digesti mengubah nitrogen dalam makanan (selain yang dalam bentuk nitrat atau nitrit) menjadi amonia, sedangkan unsur oganik lain menjadi CO 2 dan H2O. Gas amonia tidak dilepaskan ke dalam larutan asam karena berada dalam bentuk ion amonium (NH 4+) yang terikat dengan ion sulfat (SO 42-) sehingga yang berada dalam larutan adalah : 4)2SO4

b.

(1)

Netralisasi

Setelah proses digesti sempurna, labu digesti dihubungkan dengan labu penerima (receiving flask ) melalui sebuah tabung. Larutan dalam labu digesti


8

dibasakan dengan penambahan NaOH, yang mengubah amonium sulfat menjadi gas amonia : (NH4)2SO4 + 2 NaOH 2 NH3 + 2 H2O + Na2SO4

(2)

Gas amonia yang terbentuk dilepaskan dari larutan dan berpindah keluar dari labu digesti masuk ke labu penerima, yang berisi asam borat berlebih. Rendahnya pH larutan di labu penerima mengubah gas amonia menjadi ion amonium serta mengubah asam borat menjadi ion borat: NH3 + H3BO3 NH4+ + H2BO3- c.

(3)

Titrasi

Kandungan nitrogen diestimasi dengan titrasi ion amonium borat yang terbentuk denganasam sulfat atau asam hidroklorida standar, menggunakan indikator yang sesuai untuk menentukan titik akhir titrasi. H2BO3- + H+ H3BO3

(4)

Kadar ion hidrogen (dalam mol) yang dibutuhkan untuk mencapai titik akhir titrasi setaradengan kadar nitrogen dalam sampel makanan (persamaan 3). 3.3

Contoh Analisis yang Menggunakan Metode Kjehdahl

Aplikasi merupakan bagian penting dari setiap jenis prosedur analisis. Begitu pula dengan metode analisis Kjeldahl. Metode ini telah banyak diterapkan dalam menganalisis suatu bahan yang memiliki kandungan protein, atau lebih spesifiknya yaitu nitrogen. Untuk mempermudah analisis, prosedur Kjeldahl telah mengembangkan metode digesti yang kuat dan sederhana untuk digunakan pada hampir semua jenis sampel. Lebih dari 90% sampel yang mengandung protein dan di atas 60% dari kandungan nitrogen dapat dianalisis dengan menggunakan prosedur ini. Metode Kjeldahl mungkin bukan metode tercepat untuk digunakan pada setiap jenis sampel, tetapi akan bekerja sebagai solusi sederhana yang sellalu memberi hasil yang memuaskan. Berikut ini adalah berbagai analisis yang menggunakan metode Kjeldahl.


9

a.

Susu dan Produk Susu

Salah satu analisis penting yang menggunakan metode Kjeldahl yaitu pada tahun 2008 dimana ketika beredar susu bubuk produk China yang dicampur dengan melamin, bahan kimia yang kaya nitrogen, agar produk susu tersebut dianggap memiliki kandungan protein yang tinggi. Skandal pengoplosan ini dapat diketahui ketika dilakukan analisis dengan metode Kjeldahl. Satu masalah umum dengan sampel susu adalah pemisahan lemak secara alami dari sisa sampel, terutama sampel yang berupa susu mentah. Prosedur yang tepat untuk menghomogenkan sampel harus digunakan. Umumnya, sampel dipanaskan

sampai

38 oC

dalam

water

bath bath saat

pencampuran

untuk

mendispersikan gumpalan lemak. Jika mungkin, sampel yang telah dihomogenkan harus didinginkan pada suhu 20 0C sebelum dipindahkan ke tabung reaksi. Kebanyakan dari sampel ini tiak stabil sehingga harus dianalisi s dengan cepat. b.

Pakan Ternak

Cara ini digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam suatu bahan pakan secara tidak langsung, la ngsung, yaitu mengalikan hasil analisis dengan angka konversi 6,25 sehingga akan diperoleh nilai protein dalam bahan pakan tersebut. Angka 6,25 berasal dari konversi serum albumin yang biasanya mengandung 16%. Cara analisisnya yaitu, mula-mula bahan didektrusi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksikloridaatau butiran Zn. Amonia yang terbentuk ditampung dan dititrasi dengan bantuan i ndikator. c. Sayur dan Buah

Produk-produk ini cukup sederhana untuk dianalisis dengan menggunakan metode Kjeldahl. Masalah yang sering terjadi pada analisis sayur dan buah terutama terkait dengan tahapan persiapan sampel. Kebanyakan dari sampel ini memiliki kandungan air dan serat yang tinggi, terutama serat yang kuat dapat menyebabkan kesuitan selama tahap grinding . Untuk mendapatkan hasil yang dapat diandalkan, penting untuk mengontrol kadar air dalam masing-masing sampel. Prosedur yang umum digunakan adalah mengeringkan sampel yang ingin dianalisis terlebih dahulu.


10

d.

Daging dan Ikan

Masalah utama terkait sampel berhubungan dengan kurangnya homogenitas dari sampel yang dianalisis. Untuk ikan, sampel yang dianalisis harus mencakup semua komponen yang biasanya dikonsumsi, termasuk kulit. Kandungan lemak yang tinggi yang ditekmukan di beberapa jenis sampel akan menyebabkan timbulnya buih selama proses digesti. e.

Minuman

Minuman biasanya mudah homogen, sehingga sampel yang representatif dapat diperoleh. Pengecualian yang paling umum untuk sampel ini yaitu sampel susu mentah (segar). Kandungan nitrogen yang rendah pada minuman membuat kita untuk menggunakan sampel dalam volume yang besar. f.

Tanah

Sampel tanah dapat dengan mudah dianalisis dengan metode Keldahl untuk mendapatkan hasil yang dapat diandalkan, sangat penting untuk mengontrol kadar air dalam masing-masing sampel. Sampel tidak boleh dikeringkan karena beresiko akan terjadi penguapan amonia sehingga data tidak akurat. Busa akan terbentuk selama digesti terutama untuk sampel dengan kandungan organik yang tinggi. 3.4

Kjeldahl dalam Bidang Industri

Penentuan kadar nitrogen cukup umum dalam berbagai jenis bahan baku dan produk industri. Berikut ini adalah industri-industri yang melibatkan metode analisis Kjeldahl. a.

Industri Minuman/ Bir

Sejarah Kjeldahl dimulai dari sebuah perusahaan bir ternama, yaitu Carlsberg. Ini berarti bahwa peran metode Kjeldahl sangat vital dalam industri bir dan minuman lainnya. Metode Kjeldahl digunakan untuk menganalisis protein pada biji-bijian, bahan baku pembuatan bir pada perusahaan Carlsberg. Dengan metode ini, dapat diciptakan produk yang stabil dari bahan baku yang memiliki kandungan protein yang sangat bervariasi.


11

b.

Industri Petrokimia

Industri Petrokimia adalah industri yang berkembang berdasarkan suatu pola yang mengkaitkan suatu produk-produk industri minyak bumi yang tersedia, dengan kebutuhan masyarakat akan bahan kimia atau bahan konsumsi dalam kehidupan sehari-hari. Contoh produk-produk industri petrokimia hulu antara lain Methanol, Ethylene, Propylene, Butadine, Benzene, Toluene, Xylenes, Fuel Coproducts, Pyrolisis Gasoline, Pyrolisis Fuel Oil, Raffinate dan Mixed C4. Industri petrokimia yang berhubungan dengan nitrogen yaitu industri pupuk petrokimia. Metode Kjeldahl diperlukan untuk menentukan kadar amonia yang diperlukan untuk untuk menghasilkan pupuk dengan kadar terbaik. c.

Industri Karet/ Plastik/ Polimer

Industri karet, plastik, dan poimer berkaitan dengan nitrogen dan urea sehingga dalam aplikasinya menggunakan metode Kjeldahl. Urea [CO(NH 2)2], dibuat dari amonia dan gas karbon dioksida. Selain sebagai pupuk, urea juga digunakan pada industri perekat, plastik, dan resin. Produk-produk inimudah untuk dianalisis dengan metode Kjeldahl. Masalah utama dengan produk ini yaitu tahap persiapan bahan. Sampel ini sulit untuk di grinding karena panas yang dihasilkan oleh pabrik dapat menyebabkan sampel meleleh. Alternatif yang digunakan adalah mendinginkan sampel dengan nitrogen cair sehingga sampel menjadi mengeras. d.

Instalasi Pengolahan Air Limbah

Dalam bahan limbah, nitrogen dapat berada dalam bentuk-bentuk amonia tereduksi konsentrasi tinggi dari berbagai bentuk nitrogen bersifat beracun terhadap flora dan fauna tertentu. Bentuk yang paling umum dari nitrogen yang ditemukan dalam air limbah adalah amonia, protein, nitrit, dan nitrat. Polutan ini dapat diukur dengan metode nitrogen Kjeldahl total.


12

Gambar untuk metode Kjeldahl:


13


14

BAB IV PENUTUP

4.1

Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil dari makalah ini adalah sebagai berikut. 1. Tujuan utama analisis protein yaitu menera jumlah atau kandungan protein dalam bahan pangan. 2. Metode Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kandungan protein dalam suatu bahan secara kasar (proximat). 3. Prinsip metode Kjeldahl yaitu peneraan jumah protein secara empiris berdasarkan jumah N dalam bahan. 4. Prosedur analisis dengan metode kjeldahl dapat dibagi dalam tiga tahap, yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi. 5. Metode Kjeldahl telah banyak diterapkan dalam menganalisis suatu bahan yang memiliki kandungan protein/ nitrogen, seperti susu, pupuk, tanah, dan sebagainya 6. Metode Kjeldahl digunakan pada industri minuman, petrokimia, tekstil, polimer, dan lain-lain. 4.2

Saran

Saran untuk praktikum ini yaitu: 1. Semoga kedepannya praktikum analisis protein dapat dilakukan karena materinya cukup penting, sehingga tidak terbatas hanya teori. 2. Peralatan dalam Lab. Analisis Kimia harus ditingkatkan kuantitas dan kualitasnya sehingga menunjang proses praktikum. 3. Bahan untuk praktikum harus tersedia sebelum praktikum sehingga tidak ada praktikum yang tertunda


15

Analisis Protein Kasar dengan Metode Kjeldahl

Recommend Documents