## Karakter Indeks Pengembangan Gelatin Taut Silang dengan Sukrosa Teroksidasi dan Glutaraldehid

## Swelling Index Character of Gelatin Cross-Linked with Oxidized Sucrose and Glutaraldehyde
Nursalam Hamzah* 1 , Nurmi 2 , Mukhriani 1 , Asrul Ismail 1
1 Jurusan Farmasi Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri Alauddin, Jalan H.M. Yasin Limpo No. 36, Sungguminasa Kabupaten Gowa Sulawesi Selatan
2 Mahasiswa Prodi Farmasi Fakultas Kedokteran dan Ilmu Kesehatan Universitas Islam Negeri Alauddin, Jalan H.M. Yasin Limpo No. 36, Sungguminasa Kabupaten Gowa Sulawesi Selatan
Email: nursalam.hamzah@uin-alauddin.ac.id

## ABSTRAK
Ikan  merupakan  salah  satu  sumber  alternatif  gelatin  halal  tetapi  memiliki  kualitas  yang  lebih  rendah  jika dibandingkan  dengan  gelatin  babi.  Taut  silang  dapat  menjadi  salah  satu  solusi  untuk  meningkatkan  kualitasnya. Tujuan  penelitian  adalah  mempelajari  pengaruh  bahan  penaut  silang  terhadap  karakter  indeks  pengembangan. Prosedur  dimulai  dengan  ekstraksi  gelatin  dari  sisik  ikan  bandeng  dengan  metode  perendaman  basa  dan  asam. Pembuatan gelatin taut silang dengan cara mencampurkan larutan gelatin ikan bandeng 5% sebanyak 50 ml dengan bahan penaut silang dengan konsentrasi bervariasi sebanyak 50 ml. Campuran kemudian diaduk hingga merata dan dikeringkan dalam oven pada suhu 70 o C. Penelitian ini menggunakan bahan penaut silang, yaitu sukrosa teroksidasi dan glutaraldehid.  Hasil gelatin  taut silang  diuji  karakteristik  indeks pengembangannya.  Selain itu, juga digunakan sampel gelatin ikan komersial sebagai pembanding. Pembentukan taut silang ditandai dengan perubahan konsistensi sampel  dari  larutan  menjadi  gel.  Perubahan  konsistensi  paling  signifikan  terlihat  pada  gelatin  taut  silang  dengan sukrosa teroksidasi dan glutaraldehid. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa peningkatan kadar bahan penaut silang menurunkan indeks pengembangan.
Kata Kunci : Gelatin, taut silang, swelling index .

## ABSTRACT
Fish is an alternative source of halal gelatin but has a weak quality compared to porcine gelatin. Cross links can be solution to improve its quality. The purpose of this study was to study the effect of cross-linking agents on the swelling index character. The procedure begins with gelatin extraction from milkfish scales by the alkaline and acid soaking method. The making of cross-linking gelatin by mixing 50 ml milkfish gelatin solution 5 % with 50 ml cross- linking agents with varying concentrations. The mixture is then stirred until homogenous and dried in oven at 70 o C. This  research  uses  cross-linking  agents,  namely  oxidized  sucrose  and  glutaraldehyde.  The  cross-linked  gelatin products were tested for swelling index characteristics. In addition, commercial fish gelatin samples were also used as  standard.  The  formation  of  cross-links  is  characterized  by  the  changes  in  the  consistency  of  the  sample  from solution to gel. The most significant change in consistency was seen in crosslinked gelatin with oxidized sucrose and glutaraldehyde.  From  this  study,  it  can  be  concluded  that  increasing  levels  of  cross-linking  agents  decreases  the swelling index.
Keywords: Gelatin, cross-linking, swelling index

## PENDAHULUAN
Gelatin  merupakan  jenis  derivat  protein dari  serat  kolagen  yang  umumnya  dapat diekstraksi  dari  tulang  dan  kulit,  digunakan
paling  besar  dalam  bidang  makanan  dan farmasi.  Sumber  terbesar  produksi  gelatin  di dunia dari bahan baku kulit babi yaitu sekitar 45,8;  kulit  sekitar  28,4%  dan  tulang  sapi
sekitar  24,3%  (Darwin,  Ridhay,  &  Hardi,
2018).  Gelatin  digunakan  dalam  industri makanan  sebagai  bahan  pembuatan  kue  dan susu.  Dalam  kesehatan  dan  farmasi,  gelatin digunakan sebagai matriks untuk implan atau plester, mikrosfer pemberian obat injeksi, dan intravena,  pembuatan  cangkang  kapsul  keras dan  lunak.  Gelatin  juga  digunakan  untuk mengurangi kadar karbohidrat dalam makanan  yang  diformulasikan  untuk  pasien diabetes (Karim & Bhat, 2009).
Indonesia  merupakan  negara  pengguna gelatin  dalam  jumlah  yang  besar,  tetapi memiliki beberapa keterbatasan dalam penggunaannya, sehingga membutuhkan sumber  alternatif.  Menurut  data  BPS  tahun 2007  Indonesia  mengimpor  gelatin  sekitar 3.304  ton,  dan  angka  ini  diperkirakan  akan semakin  meningkat  seiring  meningkatnya penduduk  dan  kebutuhan  akan  gelatin (Rapika,  Dzulfikar,  &  Zumarni,  2016). Penggunaan  gelatin  menjadi  permasalahan adalah  warga  Indonesia  yang  terdiri  dari beranekaragam agama. Bagi pemeluk  Agama Islam,  gelatin  yang  berasal  dari  bahan  baku babi  haram  untuk  dikonsumsi,  sedangkan gelatin  yang  berasal  dari  sapi    tidak dikonsumsi  pemeluk  Agama  Hindu  karena sapi  dianggap  sebagai  hewan  suci  (Darwin, Ridhay,  &  Hardi,  2018).  Gelatin  yang bersumber  dari  sapi  juga  menimbulkan masalah kesehatan. Marak wabah sapi Bovine spongiform encephalopathy (BSE)  atau dikenal  dengan  penyakit  sapi  gila  yang  telah mengakibatkan adanya pembatasan
penggunaan  gelatin  sapi  dalam  produk makanan  (Karim  &  Bhat,  2009).  Beberapa tahun  terakhir  ini,  ikan  dan  unggas  telah mendapatkan  perhatian  yang  besar  untuk dijadikan  bahan  dasar  produksi  gelatin alternatif.  Tulang  ikan  mengandung  sekitar 18,6%  kolagen  dari  19,86%  unsur  organik protein  kompleks  yang  menjadi  bahan pembuatan gelatin (Darwin, Ridhay, & Hardi, 2018).
Walaupun  merupakan  bahan  yang  halal, gelatin  yang  bersumber  dari  ikan  memiliki kekurangan,  sehingga  perlu  modifikasi  untuk meningkatkan kualitasnya. Ikan dapat langsung digunakan tanpa pengawasan penyembelihan,  seperti  pada  hewan  mamalia atau  unggas.  Gelatin  ikan  memiliki  sifat termal  dan  mekanik  yang  rendah  (Karim  & Bhat, 2009). Penggunaan gelatin ini biasanya terbatas  pada  suhu  yang  lebih  tinggi  (diatas 35 o C).  Struktur  ikatan  sekunder  pecah  akibat kenaikan  suhu  mengakibatkan  hancurnya karakteristik  fisik.  Aplikasi  yang  lebih  lanjut gelatin  relatif  murah  perlu  modifikasi sehingga  memperbaiki  kualitasnya.  Taut silang kimia antar rantai protein gelatin dapat digunakan  untuk  menstabilkan  sifat  mekanik gel  dari  gelatin  (Rajalaxmi,  Marcus,  & Arthur, 2013). Pilihan dan desain reagen taut silang tergantung pada aplikasi spesifik. Pada masing-masing  spesies  molekuler  untuk  taut silang  memiliki  spesifikasi  yang  berbeda. Pada  protein  dapat  terjadi  reaksi  spesifikasi terhadap  gugus  tertentu,  misalnya  amino, sulfhidril,  carboryl  guanidinyl,  imidazol,  dan
rantai samping asam amino lainnya (Wong &
Jameson, 2011).
Beberapa  agen  pentaut  silang  yang  dapat digunakan untuk mentaut silang rantai gelatin secara kimia. Taut silang dapat meningkatkan stabilitas gel dan ketahanan terhadap degradasi  termal  serta  meningkatkan  sifat mekanik  gelatin.  Bahan  penaut  silang termasuk karbodiimida, formaldehid,
glutaraldehid,  polisakarida  teroksidasi  seperti dextran,  kondroitin  sulfat,  dan  pati,  golongan fenolik  (asam  galat)  dan  asam  sitrat  dapat mempengaruhi  sifat  gel  gelatin,  karena  efek pelembab  sehingga  meningkatkan  stabilitas gel  (Rajalaxmi,  Marcus,  &  Arthur,  2013;
Santos,  Esquerdo,  Moura,  &  Pinto,  2018).
Bahan  yang  paling  umum  digunakan  untuk taut  silang  adalah  sukrosa  teroksidasi  dan glutaraldehid.  Penelitian  pembuatan  dan pengujian  indeks  pengembangan  gelatin  taut silang  dapat  dilakukan  dengan  maksud  agar memperoleh  gelatin  dengan  karekteristik tinggi yang halal.

## METODE PENELITIAN

## Ekstraksi gelatin
Sisik diperoleh dari Industri pada Kawasan Industri  Makassar  (KIMA).  Sisik  ikan bandeng  dibersihkan  dengan  cara  membuang kotoran,  lemak  dan  sisa  daging  dari  sisik, kemudian  sampel  dikeringkan  di  lemari pengering.  Sisik  ikan  bandeng  sebanyak  100 gram  direndam  dengan  larutan  NaOH  1  N sebanyak  700  mL  pada  suhu  30°C  selama  1 jam.  Kemudian  dicuci  dengan  menggunakan
1 L air suling hingga pH netral, diulangi tiga kali. Selanjutnya ampas direndam lagi dengan larutan HCl 1 N sebanyak 700 mL pada suhu 30°C  selama  1  jam.  Kemudian  dicuci  lagi dengan  menggunakan  air  suling  hingga  pH netral,  diulangi  tiga  kali.  Ampas  kembali direndam dengan air suling sebanyak 700 mL, dipanaskan  di  atas  waterbath  suhu  90 o C selama  8  jam.  Kemudian  disaring.  Filtrat dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  70 o C selama  48-72  jam.  Setelah  kering  kemudian gelatin hasil ekstraksi dihaluskan.

## Pembuatan gelatin taut silang

## Taut Silang dengan sukrosa teroksidasi
Sampel  yang  digunakan  adalah  gelatin sisik  ikan  bandeng  dan  gelatin  komersil ( Modernist  Pantry ).  Prosedur  pembuatan menggunakan  prosedur  yang  digunakan  oleh Jalaja  &  James  (2015)  dengan  sedikit perubahan.  Larutan  sukrosa  oksidasi  dibuat dengan mencampur sukrosa dan NaIO 4 (1 : 2 dalam  mol,  komposisi  sebagaimana  tersaji dalam  tabel  1)  dalam  air  50  mL.  Campuran direaksikan  dalam  ruangan  gelap  selama  6 jam. Larutan gelatin dibuat dengan melarutkan gelatin 5 g dalam 50 ml aquades.
Kedua larutan dicampurkan kemudian didiamkan selama 36 jam, terakhir dikeringkan di oven pada suhu 70 o C.

## Taut Silang dengan glutaraldehid
Sampel  yang  digunakan  adalah  gelatin  sisik ikan bandeng dan gelatin komersil .
Pembuatan gelatin modifikasi dengan glutaraldehid  dilakukan  dengan  membuat
larutan  glutaraldehid  dengan  cara  mengambil 0,4  mL;  0,2  mL;  dan  0,1  mL  glutaraldehid 25%  dan  dicukupkan  hingga  50  ml  dengan penambahan  aquades.  Larutan  gelatin  dibuat dengan  melarutkan  5  g  serbuk  gelatin  dalam 50  ml  aquades  dengan  bantuan  pemanasan.
Kedua  larutan  dicampurkan  dan  didiamkan selama 36 jam. Kemudian campuran dikeringkan  dalam  oven  pada  suhu  70 o C hingga kering. Terakhir, gelatin hasil modifikasi  dihaluskan.  Komposisi  lihat  pada tabel 2.

## Pengujian Indeks Pengembangan
Pengujian indeks pengembangan dilakukan terhadap  sampel  yaitu  gelatin  bandeng, gelatin  komersil,  gelatin  bandeng  modifikasi, gelatin  komersil  modifikasi,  dan  gelatin  sapi standar  (Sigma).  Sampel  ditimbang  sebanyak 2  gram,  selanjutnya  gelatin  yang  telah
ditimbang  dimasukkan  dalam  gelas  ukur kemudian  di  larutkan  dengan  50  ml  aquades. Sampel  didiamkan  selama  12  jam.  Volume diamati  pada  saat  awal  sebelum  dan  setelah perendaman.
𝐼𝑃 = 𝑉 − 𝑉0 𝑉0 𝑋 100%
Dimana  IP  =  indeks  pengembangan,  V  = volume  setelah  perendaman,  dan  V0  = volume awal sebelum perendaman.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gelatin adalah contoh bahan yang dihasilkan  dari  alam  yang  terdiri  dari  protein sekitar  85%  hingga  92%,  sisanya  adalah bahan  mineral  dan  kelembaban  yang  masih tersisa setelah pengeringan (Reinhard
Schrieber,  2007).  Gelatin  ikan  bandeng  yang digunakan  diperoleh  dari  ekstraksi  gelatin sisik ikan bandeng meliputi preparasi sampel, pra-ekstraksi,  ekstraksi  dan  pengeringan. Proses pra-ekstraksi dengan perendaman basa dan  asam  berfungsi  untuk  menghilangkan kalsium  dan  garam-garam  mineral  (senyawa lain  selain  kolagen)  yang  terkandung  dalam sampel  sisik  ikan,  sehingga  sampel  menjadi lunak  atau  osein  yang  terdapat  kolagen didalamnya.  Selain  itu,  larutan  pH  basa  dan asam  diharapkan  melarutkan  senyawa  non kolagen,  serta  dapat  merubah  serat  kolagen triple  heliks menjadi  rantai  tunggal.  Gelatin mudah  larut  dalam  air,  sehingga  cairan pelarut  yang  digunakan  adalah  air  dengan bantuan pemanasan.
Pembuatan  gelatin  modifikasi  dilakukan dengan  melakukan  taut  silang  gelatin  dengan
Tabel  1.  Komposisi  sukrosa,  NaIO 4 dan gelatin  dalam  100  mL  campuran  akhir dalam air
Konsentrasi Sukrosa mg NaIO 4 mg Gelatin mg Sukrosa 0,1% 100 127 5000 Sukrosa 0,25% 250 310 5000 Sukrosa 0,5% 500 639 5000
Keterangan  :  Gelatin  yang  digunakan  adalah gelatin ikan bandeng atau ikan komersil
Tabel  2.  Komposisi  glutaraldehid  dan gelatin  dalam  100  mL  campuran  akhir dalam air
Konsentrasi Glutaraldehid 25% mL Gelatin mg Glutaraldehid 0,1% 0,4 5000 Glutaraldehid 0,05% 0,2 5000 Glutaraldehid 0,025% 0,1 mL 5000
Keterangan  :  Gelatin  yang  digunakan  adalah gelatin ikan bandeng atau ikan komersil
bahan pentaut silang yakni, sukrosa teroksidasi dan glutaraldehid. Sukrosa teroksidasi  dibentuk  dengan  mengoksidasi natrium  periodat  membentuk  sukrosa  aldehid (Jalaja  &  James,  2015).  Gugus  aldehid  pada sukrosa  teroksidasi  dan  glutaraldehid  akan berikatan dengan gugus amin bebas pada lisin membentuk  gugus  imida  (-C=N-).  Satu molekul  sukrosa  aldehid  dapat  mengikat maksimal  empat  gugus  amin,  sedangkan glutaraldehid dapat mengikat dua gugus amin, sesuai  dengan  jumlah  gugus  aldehid  pada
molekul. Setelah dilakukan proses modifikasi gelatin  dengan  metode  taut  silang  maka tahapan selanjutnya adalah dilakukan pengujian berupa pengujian indeks pengembangan.
Gelatin  dapat ditaut silang dengan  sukrosa teroksidasi dan glutaraldehid. Setelah penambahan bahan penaut silang, konsistensi gelatin mengalami perubahan konsistensi dari larutan menjadi gel. Semakin besar konsentrasi  bahan  penaut  silang,  semakin kental gel yang terbentuk, bahkan membentuk konsistensi  jeli.  Pada  konsentrasi  tinggi,  jeli yang  terbentuk  juga  menghasilkan  sineresis, seperti  pada  kelompok  IKGu  0,1  dan  BaGu 0,1. Hal ini kemungkinan karena ikatan antara air  dan  gelatin  digantikan  dengan  ikatan gelatin  dengan  glutaraldehid.  Konsistensi sampel yang ditaut silang dengan
glutaraldehid  dengan  konsentrasi  0,025%, seperti  pada  BaGu  0,025  dan  IKGu  0,025,

## Tabel 3. Indeks pengembangan
Kelompok Sampel Konsentrasi Volume Awal mL Volume Akhir mL Indeks Pengembangan % BaKo Bandeng - 4 5,5 37,5 IKKo Ikan Komersil - 3,5 8 128,6 SaKo Sapi - 3 15 400 BaSu 0,1 Bandeng Sukrosa 0,1% 5 24 380 BaSu 0,25 Bandeng Sukrosa 0,25% 4 19 375 BaSu 0,5 Bandeng Sukrosa 0,5% 4 15 275 IKSu 0,1 Ikan Komersil Sukrosa 0,1% 5 22 340 IKSu 0,25 Ikan Komersil Sukrosa 0,25% 4 16 300 IKSu 0,5 Ikan Komersil Sukrosa 0,5% 5 16 220 BaGu 0,025 Bandeng Glutaraldehid 0,025% 3,5 10 185,7 BaGu 0,05 Bandeng Glutaraldehid 0,05% 5 9 80 BaGu 0,1 Bandeng Glutaraldehid 0,1% 5 7 40 IKGu 0,025 Ikan Komersil Glutaraldehid 0,025% 5 20 300 IKGu 0,05 Ikan Komersil Glutaraldehid 0,05% 5 26 420 IKGu 0,1 Ikan Komersil Glutaraldehid 0,1% 5 6 20
sama  dengan  konsistensi  sampel  yang  ditaut silang  dengan  sukrosa  teroksidasi  dengan konsentrasi  0,5%,  seperti  pada  BaSu  0,5  dan IKSu 0,5.
Konsentrasi bahan penaut silang berpengaruh  terhadap  indeks  pengembangan.
Indeks pengembangan mengambarkan
kemampuan  sebuah  bahan  dalam  mengikat air.  Sampel  yang  direndam  dalam  air  akan ‘mengembang’,  tetapi  tidak  melarut  dalam pelarut.  Gelatin  bandeng  (37,5%)  setelah ditaut  silang  mengalami  peningkatan  nilai indeks  pengembangan,  paling  besar  pada kelompok  BaSu  0,1  (380%).  Demikian  pula untuk sampel gelatin ikan komersil (128,6%), paling mengembang pada kelompok IKSu 0,1 (340%).  Jika  membandingkan  jenis  bahan penaut  silang,  indeks  pengembangan  gelatin yang  ditaut  silang  sukrosa  teroksidasi  lebih besar  dari  pada  glutaraldehid.  Kemungkinan hal  ini  disebabkan  karena  glutaraldehid mengikat  lebih  kuat  antar  gelatin  daripada sukrosa  teroksidasi.  Peningkatan  konsentrasi glutaraldehid  maupun  sukrosa  teroksidasi menurunkan indeks pengembangan.
Konsentrasi  yang  tinggi  mengakibatkan
pengikatan  antar  gelatin  juga  semakin  besar, sehingga  pengembangan  gelatin  menjadi lebih  terbatas.  Walau  demikian,  nilai  indeks pengembangan  terbesar  adalah  pada  kontrol gelatin sapi (400), yang tidak dimodifikasi.

## KESIMPULAN
Peningkatan  konsentrasi  bahan  penaut silang dengan gelatin menyebabkan penurunan indeks pengembangan.

## DAFTAR PUSTAKA
Darwin,  Ridhay,  A.,  &  Hardi,  J.  (2018). Kajian  Ekstraksi  Gelatin  dari  Tulang  Ikan Mujair (Oreochromis mossambicus). Kovalen, Jurnal Riset Kimia, 4 (1).
Jalaja,  K.,  &  James,  N.  R.  (2015).
Electrospun  gelatin  nanofibers:  A  facile cross-linking  approach  using  oxidized sucrose. International Journal of Biological  Macromolecules,  73 ,  270-278. doi:10.1016/j.ijbiomac.2014.11.018
Karim, A. A., & Bhat, R. (2009). Fish gelatin: properties, challenges, and prospects as an alternative  to  mammalian  gelatins. Food
Hydrocolloids, 23 (3), 563-576. doi:10.1016/j.foodhyd.2008.07.002 Morsy,  R.,  Hosny,  M.,  Reisha,  F.,  &  Elnimr, T. (2017). Developing and
physicochemical evaluation of cross-linked electrospun  gelatin–glycerol  nanofibrous membranes  for  medical  applications.
Journal of
Molecular Structure . doi:10.1016/j.molstruc.2017.01.064 Gambar 2. Reaksi sukrosa teroksidasi dengan gelatin (Jalaja & James, 2015) Gambar 3. Reaksi glutaraldehid dengan gelatin (Morsy, Hosny, Reisha, & Elnimr, 2017)
Rajalaxmi,  D.,  Marcus,  F.,  &  Arthur,  R. (2013).  Improving  the  mechanical  and thermal  properties  gelatin  cross-linked  by cellulose nanowiskers.
Carbohydrate Polymers, 91 (2), 633-638.
doi:10.1016/j.carbpol.2012.08.080 Rapika,  Dzulfikar,  &  Zumarni.  (2016).
Kualitas  Fisik  Gelatin  Hasil  Ekstraksi Kulit  Sapi  Dengan Lama  Perendaman  dan Konsentrasi  Asam  klorida  (HCl)  yang
Berbeda. Jurnal Peternakan, 13 (1). doi:10.24014/jupet.v13i1.2386
Reinhard  Schrieber,  H.  G.  (2007). Gelatine
Handbook: Theory and Industrial
Practice. Wiley-VCH.
Santos, J. P., Esquerdo, V. M., Moura, C. M.,
& Pinto, L. A. (2018). Crosslinking agents effect  on  gelatins  from  carp  and  tilapia skins  and  in  their  biopolymeric  films. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and  Engineering  Aspects,  539 ,  184-191. doi:0.1016/j.colsurfa.2017.12.018
Wong,  S.  S.,  &  Jameson,  D.  M.  (2011).
Chemistry  of  Protein  and  Nucleic  Acid Cross-Linking  and  Conjugation. CRC Press.