MAKALAH ANALISA PROTEIN METODE KJELDAHL
MAKALAH KIMIA ANALISA BAHAN MAKAN ANALISA PROTEIN DENGAN METODE KJELDAHL
Disusun oleh: 1. Ardyan Sukma
0610923010
2. Addinul Ihsan
0710920050
3. Masyrifatul Jannah
0710923018
4. Gege Heru Setiawan
0710923028
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2010
Metode Kjeldahl 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 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. Cara Kjeldahl digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Dengan mengalikan hasil analisis tersebut dengan angka konversi 6,25, diperoleh nilai protein dalam bahan makanan itu. Untuk beras, kedelai, dan gandum angka konversi berturut-turut sebagai berikut: 5,95, 5,71, dan 5,83. Angka 6,25 berasal dari angka konversi serum albumin yang biasanya mengandung mengandung 16% nitrogen.
Prinsip cara analisis Kjeldahl adalah sebagai berikut: mula-mula bahan didestruksi dengan asam sulfat pekat menggunakan katalis selenium oksiklorida atau butiran Zn. Amonia yang terjadi ditampung dan dititrasi dengan bantuan indikator. Cara Kjeldahl pada umumnya dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan semimakro. 1. Cara makro Kjeldahl digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan besar contoh 1-3 g 2. Cara semimikro Kjeldahl dirancang untuk contoh ukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen. 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. Kekurangan cara analisis ini ialah bahwa purina, pirimidina, vitamin-vitamin, asam amino besar, kreatina, dan kreatinina ikut teranalisis dan terukur sebagai nitrogen protein. Walaupun demikian, cara ini kini masih digunakan dan dianggap cukup teliti untuk pengukuran kadar protein dalam bahan makanan. Analisa protein cara Kjeldahl pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu proses destruksi, proses destilasi dan tahap titrasi.
1.
Tahap destruksi
Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya. Elemen karbon, hidrogen teroksidasi menjadi CO, CO2 dan H2O. Sedangkan nitrogennya (N) akan berubah menjadi (NH 4)2SO4. Untuk mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na2SO4 dan HgO (20:1). Gunning menganjurkan menggunakan K 2SO4 atau CuSO4. Dengan penambahan katalisator tersebut titk didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Selain katalisator yang telah disebutkan tadi, kadang-kadang juga diberikan Selenium. Selenium dapat mempercepat proses oksidasi karena zat tersebut selain menaikkan titik didih juga mudah mengadakan perubahan dari valensi tinggi ke valensi rendah atau sebaliknya. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: H
destruksi R-C-COOH
NH3 + CO2 + H2O
NH2
H2SO4
Asam amino CuSO4 (protein)
Na2SO4
NH3 + H2SO4
(NH4)2SO4 Hasil Destruksi
2.
Tahap destilasi
Pada tahap destilasi, ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Agar supaya selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam zink (Zn). Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh asam khlorida atau asam borat 4 % dalam jumlah yang berlebihan. Agar supaya kontak antara asam
dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung tabung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Untuk mengetahui asam dalam keadaan berlebihan maka diberi indikator misalnya BCG + MR atau PP. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: (NH4)2SO4 + NaOH
NH3
NH3 + HCl 0,1 N
+ H2O + Na2SO4
NH4Cl
Berlebihan 3.
Tahap titrasi
Apabila penampung destilat digunakan asam khlorida maka sisa asam khorida yang bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah muda dan tidak hilang selama 30 detik bila menggunakan indikator PP. Reaksi yang terjadi pada tahap ini adalah: HCl 0,1 N + NaOH 0,1 N
NaCl + H2O
Kelebihan Kandungan nitrogen kemudian dapat dihitung sebagai berikut: %N = ml NaOH blanko – ml NaOH sampel × N. NaOH × 14,008 × 100% Gram bahan x 1000 Apabila penampung destilasi digunakan asam borat maka banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam khlorida 0,1 N dengan indikator (BCG + MR). Akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari biru menjadi merah muda. Kandungan nitrogen kemudian dapat dihitung sebagai berikut: %N = ml NaOH blanko – ml NaOH sampel × N. HCl × 14,008 × 100% Gram bahan x 1000 Setelah diperoleh %N, selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor. Besarnya faktor perkalian N menjadi protein ini tergantung pada persentase N yang menyusun protein dalam suatu bahan. Kadar protein (%) = % N x faktor konversi Nilai faktor konversi berbeda tergantung sampel: 1. Sereal
5,7
2. Roti
5,7
3. Sirup
6,25
4. Biji-bijian
6,25
5. Buah
6,25
6. Beras
5,95
7. Susu
6,38
8. Kelapa
5,20
9. Kacang Tanah
5,46
Apabila faktor konversi tidak diketahui, faktor 6,25 dapat digunakan . Faktor ini diperoleh dari fakta rata-rata nitrogen dalam protein adalah 16 %. Kadar Protein (%)
= N x 100/16 = N x 6,25
Analisa Protein Pada Kedelai 1. Proses Destruksi
Ditimbang 1 g bahan yang telah dihaluskan, masukkan dalam labu Kjeldahl, namun karena kandungan protein tinggi pada kedelai maka digunakan bahan kurang dari 1 g
Kemudian ditambahkan 7,5 g kalium sulfat dan 0,35 g raksa (II) oksida dan 15 ml asam sulfat pekat.
dipanaskan semua bahan dalam labu Kjeldahl dalam lemari asam sampai berhenti berasap dan diteruskan pemanasan sampai mendidih dan cairan menjadi jernih. ditambahkan pemanasan kurang lebih 30 menit, dimatikan pemanasan dan dibiarkan sampai dingin.
Selanjutnya ditambahkan 100 ml aquadest dalam labu Kjeldahl yang didinginkan dalam air es dan beberapa lempeng Zn, tambahkan 15 ml larutan kalium sulfat 4% (dalam air) dan akhirnya ditambahkan perlahan-lahan larutan natrium hidroksida 50% sebanyak 50 ml yang telah didinginkan dalam lemari es.
2. Proses Destilasi
Diipasang labu Kjeldahl dengan segera pada alat destilasi. Dipanaskan labu Kjeldahl perlahanlahan sampai dua lapis cairan tercampur, kemudian dipanaskan dengan cepat sampai mendidih.
Destilat ditampung dalam Erlenmeyer yang telah diisi dengan larutan baku asam klorida 0,1N sebanyak 50 ml dan indicator merah metil 0,1% b/v (dalam etanol 95%) sebanyak 5 tetes, ujung pipa kaca destilator dipastikan masuk ke dalam larutan asam klorida 0,1N.
Proses destilasi selesai jika destilat yang ditampung lebih kurang 75 ml.
3. Proses Titrasi
Sisa larutan asam klorida 0,1N yang tidak bereaksi dengan destilat dititrasi dengan larutan baku natrium hidroksida 0,1N. Titik akhir titrasi tercapai jika terjadi perubahan warna larutan dari merah menjadi kuning. Lakukan titrasi blanko.
Ada pun penentuan kadar protein kasar : Protein Kasar = (y-z) X titar NaOH X 0,014 X 6,25 X 100% Berat Sampel (x) g GAMBAR ALAT PENENTUAN NITROGEN DENGAN METODE KJELDAHL
Keuntungan Dan Kerugian Menggunakan Metode Kjeldahl Kentungan menggunakan Metode Kjeldahl,diantaranya :
a.
Secara internasional dan masih merupakan metode standar untuk perbandingan terhadap semua metode lainnya.
b. presisi tinggi dan baik reproduktifitas telah membuat metode utama untuk estimasi protein dalam makanan.
a.
Kerugian menggunakan Metode Kjeldahl,diantaranya : memberikan ukuran protein yang benar, karena semua nitrogen dalam makanan tidak dalam bentuk protein.
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 untuk membawa keluar.
KESIMPULAN Pada analisa protein dengan menggunakan metode kjedahl untuk menganalisis kadar protein kasar dalam bahan makanan secara tidak langsung, karena yang dianalisis dengan cara ini adalah kadar nitrogennya. Dengan mengalikan hasil analisis tersebut dengan angka konversi 6,25, diperoleh nilai protein dalam bahan makanan itu. Untuk beras, kedelai, dan gandum angka konversi berturut-turut sebagai berikut: 5,95, 5,71, dan 5,83. Angka 6,25 berasal dari angka konversi serum albumin yang biasanya mengandung 16% nitrogen. Cara analisa protein dengan menggunakan metode kjeldahl dapat dibedakan atas dua cara, yaitu cara makro dan semimakro. 1. Cara makro Kjeldahl digunakan untuk contoh yang sukar dihomogenisasi dan besar contoh 1-3 g. 2. Cara semimikro Kjeldahl dirancang untuk contoh ukuran kecil yaitu kurang dari 300 mg dari bahan yang homogen.
laporan praktikum penentuan kadar protein metode kjeldahl V.1 HASIL PENGAMATAN a.
HCl 0,1 N ( blanko = 0,2 ml ) Sampel
Wsampel
V HCl
Kadar N ( %)
Kadar Protein ( %)
Tepung Kedelai
51
1,2
2,75
15,68
Biscuit Bayi
51,4
5,7
14,99
85,44
Susu Bubuk
50,2
4,5
11,99
76,54
Tepung Beras
51,2
0,6
1,09
6,51
Wsampel
V HCl
Kadar N ( %)
Kadar Protein (
b. HCl 0,2 N ( blanko = 0,1 ml ) Sampel
%) Tepung Kedelai
50,3
11,8
6,516
37,2
Biscuit Bayi
51,2
1,9
0,985
5,6145
Susu Bubuk
52,4
6,8
3,582
22,85
Tepung Beras
51,2
4
2,134
12,6973
V.2 PEMBAHASAN Protein merupakan salah satu unsure makro yang terdapat pada bahan pangan selain lemak dan karbohidrat. Protein merupakan sumber asam amino yang mengandung unsure- unsure C, H, O dan N dalam ikatan kimianya. Molekul protein juga mengandung fosfor, belerang dan ada beberapa jenis protein yang mengandung tembaga ( Winarno, 1984 ). 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 osmotic 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 perlak uan 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, metode titrasi formol, metode Lowry, metode spektrofotometri visible (Biuret) dan metode spektrofotometri UV. 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 organic dalam sampel didestruksi dengan menggunakan asam sulfat dan katalis. Hasil destruksi dinetralkan dengan menggunakan larutan alkali dan melalui destilasi. Destilat ditampung dalam larutan asam borat. Selanjutnya ion- ion borat yang terbentuk dititrasi dengan menggunakan larutan HCl. Pada praktikum ini, sampel yang digunakan adalah tepung beras, susu bubuk, biscuit dan tepung kedelai. Langkah pertama yang harus dilakukan oleh praktikan adalah memasukkan sampel sebanyak 0,05 gram kedalam labu kjeldahl. Kemudian kedalam labu, ditambahkan 0,04 gram HgO, 0,9 gram K2SO4. Penambahan K2SO4 berfungsi sebagai katalisator yang dapat meningkatkan titik 0
didih. 1 gram K2SO4 dapat meningkatkan titik didih hingga 3 C (Sudarmadji dkk., 1996). 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 ).
Setelah itu, ditambahkan lagi H 2SO4 sebanyak 4 ml dalam ruang asam yang kemudian dilanjutkan dengan mendestruksi sampel selama 4 jam hingga warnanya berubah menjadi hijau bening. Destruksi sampel bertujuan untuk mempercepat reaksi dan hidrolisis protein menjadi unsure C, H, O, N, S dan P. HgO + H2SO4 Hg2SO4 + 2 H2SO4
HgSO4 + H2 2 HgSO4 + 2 H2O + SO2
Proses destruksi akan menghasilkan karbondioksida ( CO 2 ), air ( H2O ) dan ammonium sulfat (( NH4)2SO4). (CHON) + On + H2SO4
CO2 + H2O + (NH4)2SO4
Sampel yang sudah didestruksi, akan didinginkan yang kemudian akan dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebelumnya, sampel ditambahkan dengan 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 ( NH 3 ). Pemecahan tersebut melibatkan peran NaOH 60% yang ditambahkan kedalam sampel sebanyak 10 ml. Penambahan NaOH bertujuan untuk mempercepat pelepasan ammonia dengan cara menciptakan suasana basa ( reaksi tidak dapat berlangsung dalam kondisi asam ). ( NH4)2SO4 + 2NaOH
2NH3 + Na2SO4 + 2H2O
NH3 dihasilkan dalam destilat berupa gas. Gas NH 3 tersebut ditangkap oleh asam borat. Asam borat yang ditambahkan kedalam destilat sebanyak 15 ml yang kemudian dilanjutkan dengan penambahan 2 tetes indicator metal merah biru. 4NH3 + 2H3BO3
2(NH4)2BO3 +H2
Setelah penambahan indicator, dilakukan uji lakmus terhadap sampel yang kemudian dilajutkan dengan titrasi HCl hingga warnanya berubah menjadi biru. Pada praktikum kali ini, normalitas HCl yang digunakan adalah 0,1 N dan 0,2 N. Setelah melakukan titrasi, dapat diketahui kadar proteinnya yang tertuang dalam bentuk persen kadar nitrogen. Berikut adalah rumus k adar nitrogen :
% Kadar Nitrogen =
x 100%
Dimana : Ar Nitrogen Be HCl
= 14,007 =1
Selanjutnya, dari persen kadar nitrogen dapat diketahui kadar proteinnya dengan menggunakan persamaan sebagai berikut: % Kadar Protein = % Kadar Nitrogen x Fk Berikut adalah hasil perhitungan kadar protein yang didapat dari praktikum:
a.
HCl 0,1 N Sampel
Wsampel
V HCl
Kadar N ( %)
Tepung Kedelai
51
1,2
2,75
Biscuit Bayi
51,4
5,7
14,99
Susu Bubuk
50,2
4,5
11,99
Tepung Beras
51,2
0,6
1,09
Sampel
Wsampel
V HCl
Kadar N ( %)
Tepung Kedelai
50,3
11,8
6,516
Biscuit Bayi
51,2
1,9
0,985
Susu Bubuk
52,4
6,8
3,582
Tepung Beras
51,2
4
2,134
b. HCl 0,2 N
Apabila data tersebut diaplikasikan kedalam rumus perhitungan, maka didapatkan kadar proteinnya sebagai berikut: Sampel
HCl 0,1 N
HCl 0,2 N
Tepung Kedelai
15,68
37,2
Biscuit Bayi
85,44
5,6145
Susu Bubuk
76,54
22,85
Tepung Beras
6,51
12,6973
Penggunaan normalitas asam klorida yang berbeda bertujuan untuk membandingkan normalitas mana yang menghasilkan kadar protein yang sesuai dengan literature. Apabila membandingkan antara kedua kadar protein tersebut, didapatkan hasil yang rentang perbedaannya sangat jauh. Menurut literature, kadar protein dalam susu bubuk adalah 25,9 % sedangkan menurut hasil praktikum adalah 76,54 % dan 22,85 %. Hasil analisa kadar protein menggunakan asam klorida 0,2 N memberikan hasil yang sedikit mendekati kadar literature. Besarnya kadar protein pada susu bubuk ( HCl 0,1 N ) kemungkinan disebabkan oleh ikut teranalisisnya komponen- komponen lain seperti purina, pirimidina, asam amino besar, kreatina dan vitamin- vitamin sebagai nitrogen protein.
Kadar protein pada biscuit bayi menurut literature adalah 26,03 %. Sedangkan menurut hasil praktikum adalah 85,44% dan 5,6145%. Apabila membandingkan ketiganya, didapatkan bahwa hasil praktikum berbeda jauh nilainya dibandingkan dengan literature. Kemungkinan perbedaan tersebut disebabkan oleh kelemahan metode Kjeldahl yang memiliki ketelitian rendah. Kadar protein pada tepung beras menurut literature adalah 7%. Sedangkan menurut hasil praktikum adalah 6,51% dan 12,6973%. Apabila membandingkan kadar protein literature dengan hasil praktikum, didapatkan bahwa kadar protein yang mendekati adalah penggunaan analisa kadar protein menggunakan asam klorida 0,1 N. Besarnya nilai kadar protein larutan asam klorida 0,2 disebabkan oleh adanya komponen- komponen lain yang ikut teranalisis sebagai nitrogen protein. Kadar protein pada tepung kedelai menurut literature adalah 35,9%. Sedangkan menurut hasil praktikum adalah 15,68% dan 37,2%. Hasil analisa kadar protein menggunakan asam klorida 0,2 N memberikan hasil yang sedikit mendekati kadar literature. Besarnya kadar protein pada susu bubuk ( HCl 0,1 N ) kemungkinan disebabkan oleh ikut teranalisisnya komponen- komponen lain sebagai nitrogen protein.
VI. 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. Analisa kadar protein menggunakan normalitas asam klorida berbeda yang bertujuan untuk membandingkan hasil praktikum dengan literature. Berdasarkan data praktikum, didapatkan bahwa analisa kadar protein menggunakan HCl 0,2 N menghasilkan nilai yang mendekati literature.
