Limbah Perikanan
Dalam industri pembekuan udang ada dua jenis limbah. Pertama adalah limbah cair yang berupa suspensi air dan kotoran udang serta yang kedua limbah limbah padat yang berupa kepala udang. Limbah cair jika didiamkan akan menimbulkan bau tidak sedap dan akan mencemari sungai atau areal persawahan yang ada di dekatnya. Begitu juga limbah padat yang sarat akan bakteri jika didiamkan merupakan smber kontaminan yang mengganggu lingkungan. Limbah yang berbentuk cair sudah tidak bisa dimanfaatkan lagi sehingga penanganan yang terbaik adalah menggunakan waste water treatment. Lain halnya dengan limbah padat. Limbah ini masih bisa dimanfaatkan menjadi produk lanjut yang mempunyai nilai ekonomis tinggi, misalnya kitin, tepung ikan untuk pakan ternak, dan flavor udang. Limbah udang merupakan sumber yang kaya akan kitin, yaitu kurang lebih 30% dari berat kering (Purwaningsih,1995).

Limbah padat crustacea (kulit, kepala, kaki) merupakan salah satu masalah yang harus dihadapi oleh pabrik pengolahan krustacea. Selama ini limbah tersebut dikeringkan dan dimanfaatkan sebagai pakan ternak atau pupuk denagn nilai yang rendah. Mengolahnya menjadi kitin atau kitosan akan memberikan nilai tambah yang cukup tinggi.
Menurut Handayani (2004) bahwa salah satu permasalahan yang membuat udang kurang diminati yanitu ukuran kepala udang yang lebih besar dati badannya, sehingga bagian yang dimakan menjadi lebih kecil. Berdasarkan hal tersebut banyak sekali limbah yang terbuang, sehingga dapat menimbulkan permasalahan terutama pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, telah bantyak dilakukan pengolahan limbah udang, diantaranya pembuatan terasi, kerupuk, dan juga diekstrak guna menghasilakn chitin dan chitosan.
Sebagian besar rajungan diekspor dalam bentuk rajungan beku tanpa kepala dan kulit. Produksi rajungan yang diekspor pada tahun 1993 sebanyak 422,724 ton dalam bentuk tanpa kepala dan kulit, sedangkan yang dikonsumsi dalam negeri diperkirakan lebih banyak. Dengan demikian, jumlah hasila samping produksi yang berupa kepala, kulit, ekor, maupun kaki rajungan yang umumnya 25-50% dari berat, sangat berlimpah. Hasil samping ini, di Indonesia belum banyak digunakan sehingga hanya menjadi limbah yang mengganggu lingkungan, terutama pengaruh pada bau yang tidak sedap dan pencemaran air (kandungan BOD5, COD, dan TSS perairan di sekitar pabrik cukup tingi). Melalui pendekatan teknologi yang tepat, potensi limbah ini dapat diolah lebih lanjut menjadi polisakarida (polisaccharide), di mana di dalamnya termasuk chitin [(C8H13NO5)n], chitin ini dapat diolah lebih lanjut menjadi chitosan [(999C6H11NO4)] dan glukosamine (C6H13NO5). Ketiga produksi ini mempunyai sifat mudah terurai dan tidak mempunyai sifat beracn, sehingga sangat ramah terhadap lingkungan (Sopiah dan Prayitno,2002).


Chitin & Chitosan
Khitosan merupakan bahan kimia multiguna berbentuk serat dan merupakan kopopolimer berbentuk lembaran tipis, berwarna putih atau kuning, tidak berbau. Kitosan merupakan produk diasetilasi kitin melalui proses kimia menggunakan enzim kitin diacetilase (Rismana,2001).
Chitosan (CS), derivat deasetilasi dari chitin terdiri atas satuan-satuan glukosamine yang terpolimerisasi oleh rantai ß-1,4-glikosidic (Simunek et al,2006).
Chitosan(poli-ß-1,4-glucosamine) disiapkan secara komersial dengan deasetilase basa kitin yang didapat dari eksoskeleton crustacea laut, chitosan mempunyai nilai pKa kiira-kira 6,3 pada nilai pH lebih rendah, molekulnya bersifat kation karena protonasi dari grup amino. Laporan selanjutna, terindikasikan bahwa ketika chitosan dilarutkan dalam garam, air suling, atau media labolatorium, menunjukkan aktivitas antimikrobial melawan srtain-strain berfilamen dari fungi, yeast, bakteri (Rhoades and Roller,2000).
Menurut Hardjito (2001) bahwa karena memiliki gugus aktif yang akan berikatan denagn mikroba, maka kitosan juga mampu menghambat pertmbuhan mikroba.
Menurut Rismana (2001) multiguna kitosan tidak terlepas dari sifat alaminya, sifat alami tersebut dapat dibagi menjadi dua sifat besar, yaitu sifat kimia dan sifat biologi. Sifat kimia kitosan sama denagn kitin tetapi yang khas antara lain :

  • Merupakan polimer poliamin berbentuk linier.
  • Mempunyai gugus amino aktif.
  • Mempunyai kemampuan mengikat beberapa logam.

Sifat biologi kitosan antara lain :

  • Bersifat biokompatibel, artinya sebagai polimer alami sifatnya tidak mempunyai akibat samping, tidak beracun, tidak dapat dicerna, mudah diuraikan oleh mikroba (biodegradable).
  • Dapat berikatan dengan sel mamalia dan sel mikroba secara agresif.
  • Mampu meningkatkan pembentkan tulang.
  • Bersifat hemostatik, fungistatik, spermisidal, antitumor, antikolesterol.
  • Bersifat sebagai depresan pada sistem syaraf pusat.
  • Berdasarkan kedua sifat tersebut maka kitosan mempunyai sifat fisik khas, yaitu mudah dibentk menjadi spons, larutan, gel, pasta, membran, dan serat yang sangat bermanfaat dalam aplikasinya.

Prinsip dan Proses Pembuatan Chitin
Ekstraksi kitin umumnya melalui tahapan penggilingan, deproteinasi, demineralisasi, pengeringan, dan pembubukan, sedangkan kitosan diperoleh dengan penbambahan alkali kuat terhadap kitin pada suhu tinggi.
Adapun teknologi pengolahan kitin dan kitosan dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu :
1. Demineralisasi
Limbah cangkang udang dicuci denagn air mengalir dan dikeringkan di bawah sinar matahari sampaikering, kemudian dicuci di dalam air panas dua kali lalu direbus selama 10 menit. Tiriskan dan keringkan. Bahan yang sudah kering lalu digiling samapi menjadi serbuk ukuran 40-60 mesh.
Kemudian dicampur asam klorida 1N (HCl 1N) denagn perbandingan 10:1 untuk pelarut dibandingkan dengan kulit udang, lalu diaduk merata sekitar 1 jam. Biarkan sebentar, kemudian panaskan pada suhu 90oC selama 1 jam. Residu berupa padatan dicuci denagn air sampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 80oC selama 24 jam atau dijemur sampai kering.
2. Deproteinasi
Limbah udang yang telah dimineralisasi dicampur denagn larutan sodium hidroksida 3,5% (NaOH 3,5%) dengan perbandingna antara pelarut dan cangkang udang 6:1. Aduk sampai merata sekitar 1 jam. Selanjutnya biarkan sebentar, lalu dipanaskan pada suhu 90oC selama 1jam. Larutan lalu disaring dan didinginkan sehinggadiperoleh residu padatan yang kemudian dicuci denagn air samapai pH netral dan dikeringkan pada suhu 80oC selama 24 jam atau dijemur sampai kering.
3. Deasetilasi kitin menjadi kitosan
Kitosan dibuat dengan menambahkan sodium hidroksida (NaOH) 50% denagn perbandingan 20:1 (pelarut dibanding kitin). Aduk sampai merata selama 1 jam dan biarkan sekitar 30 menit, lalu dipanaskan selama 90 menit denagn suhu 140oC. Larutan kemudian disaring untuk mendapatkan residu berupa padatan, lalu dilakukan pencucian denagn air sampai pH netral, kemudian dikeringkan denagn oven suhu 70oC selama 24jam atau dijemur sampai kering. Bentuk akhir kitosan bisa berbentuk serbuk maupun serpihan.

Kelebihan dan Kekurangan Chitosan
Berdasarkan sifat-sifat biologi dan kimianya, maka khitosan mempunyai sifat fisik khas, yaitu mudah dibentuk menjadi spons, larutan, gel, pasta, membran, dan serat yang sangat bermanfaat aplikasinya. Tidak seperti serat lam lain, kitosan mempunyai sifat unik, karena memberikan daya pengikat lemak yang sanagt tinggi. Pada kondisi normal kitosan mampu menyerap 4-5 kali lemak dibandingkan serat lain (Rismana,2001).
Menurut Prasetiyo (2006) dari segi ekonomi, pemanfaatan khitin dari limbah cangkang udang untuk bahan utama dan bahan pendukung dalam berbagai bidang dan industri sangat menguntungkan karena bahan bakunya berupa limbah berasal dari sumberdaya lokal (local content).
Khitosan merupakan polisakarida yang unik dan telah secara luas digunakan dalam bermacam aplikasi biomedis disebabkan kemudah cocokannya dengan unsur makhluk hidup, toxicitasnya rendah, mudah diuraikan, tidak bersifat imunogenik, dan sifatnya non-karsinogenik (Irawan,2007).
Kelebihan dan kekurangan khitosan menurut Kusumawati (2006) bahwa karena sifatnya yang dapat menarik lemak, kitosan bnayak dibuat untuk tablet/pil penurun berat badan. Kitosan dapat menyyerap lemak dalam tubuh dengan cukup baik. Dalam kondisi optimal, kitosan dapat menyerap lemak sejumlah 4-5 kali berat kitosan. Beeberapa penelitian telah berhasil membuktikan bahwa kitosan dapat menurunkan kolesterol tanpa menimbulkan efek samping. Hanya satu saja yang harus diperhatikan, konsumsi kitosan harus tetap terkontrol, karena kitosan juga dapat menyerap mineral kalsium dan vitamin yang ada di dalam tubuh. Selain itu, orang yang biasanya mengalami alergi terhadap makanan laut sebaiknya menghindari dari mengkonsumsi tablet/pil kitosan.

Manfaat dan Kegunaan Chitosan
Kitin mempunyai kegunaan yang samngat luas, tercatat sekitar 200 jenis penggunaannya, dari industri pangan, bioteknologi, farmasi, dan kedokteran, serta lingkungan. Di industri penjernihan air, kitin telah banyak dikenal sebagai bahan penjernih. Kitin juga banyak digunakan di dunia farmasi dan kosmetik, misalnya sebagai penurun kadar kolesterol darah, mempercepat penyembuhan luka, dan pelindung kulit dari kelembaban.
Sifat kitosan sebagai polimer alami mempunyai sifat menghambat absorbsi lemak, penurun kolesterol, pelangsing tubuh, atau pencegahan penyakit lainnya. Kitosan bersifat tidak dapat dicernakan dan tidak diabsorbsi tubuh, sehinga lemak dan kolesterol makanan terikat menjadi bentuk non absorbsi yang tak berkalori. Sifat khas kitosan yang lain adalah kemampuannya untuk menurunkan kandungan LDL kolesterol sekaligus mendorong meningkatkan HDL kolesterol dalam serm darah. Peneliti Jepang menjuluki kitosan sebagai suatu senyawa yang menunjukkan zat hipokolesterolmik yang sanagt efektif. Dengan kata lain, kitosan mampu menurunkan tingkat kolesterol dalam serum denagn efektif dan tanpa menimbulkan efek samping (Rismana,2001).
Beberapa tahun yang lkalu, chitosan dan beberapa tipe modifikasinya dilaporkan penggunaannya untuk aplikasi biomedis, seperti artificial skin, penembuh luka, anti koagulan, jahitan pada luka (suuture), obat-obatan, bahan vaksin, dan dietary fiber. Baru-baru ini, penggunaan chitosan dan derivatnya telah diterima banyak perhatian sebagai tempat penggantungan sementara untuk proses mineralisai, atau pembentukan tulang stimulin endokrin (Irawan,2007).
Pada penelitian yang dilakukan Handayani (2004) menunjukkan bahwa chitin dan chitosan dap[at digunakan sebagai bahan koagulasi pada sari buah tomat. Untuk penggunaan chitin dan chitosan sebagai bahan koagulasi pada sari buah tomat menunjukkan bahwa chitin dan chitosan dapat digunakan sebagai bahan koagulasi, ditandai denagn uji vitamin C, viscositas, pH, dan TPT yang menunjukkan hasil yang tidak berbeda jauh dengan bahan koagulasi yang umum digunakan pada sari buah tomat.
Chitosan choating telah terbukti meminimalisasi oksidasi, ditunjukkan oleh angka peroksida, perubahan warna, dan jumlah mikroba pada sampel (Yingyuad et al, 2006).

Telah diketahui secara umum bahan baku dalam pembuatan gelatin adalah berasal dari tulang dan kulit mamalia seperti babi dan sapi. Namun belakangan ini telah menjadi kontroversi dan kekhawatiran banyak orang karena selain babi merupakan pantangan bagi umat Hindu, Yahudi dan Islam namun juga timbulnya resiko keamanan apabila bahan baku gelatin berasal dari babi dan sapi yaitu bagi sebagian orang takut akan adanya penyakit sapi gila (mad cow disease), penyakit mulut dan kuku (foot and mouth disease) dan bovine spongiform encephalopathy (BSE) yang dapat ditularkan pula melalui gelatin yang berasal dari babi dan sapi.

Oleh karena itu penelitian mencari sumber gelatin selain dari sapi dan babi merupakan hal yang sangat penting. Bahan baku dalam pembuatan gelatin dapat berasal dari ikan terutama dari kulitnya dan sebagian kecil dari tulang ikan.

Gelatin yang berasal dari ikan cenderung lebih aman dan bahan bakunya pun melimpah, hal ini didukung oleh industri perikanan yang senantiasa berkembang dan menghasilkan limbah dalam bentuk kulit dan tulang. Gelatin tulang dan kulit ikan mempunyai komposisi asam amino serupa, dengan total asam amino sekitar 21,5%. Bahan baku yang berasal dari ikan biasanya diproses dengan tipe A (hidrolisis asam).

Perbedaan utama dari gelatin ikan dan gelatin mamalia seperti babi dan sapi adalah : gelatin ikan memiliki kekuatan gel (gel strenght) lebih rendah dan suhu leleh (gelling point) yang lebih rendah, namun memiliki viskositas yang relatif lebih tinggi dibandingkan gelatin mamalia. Gelatin ikan memiliki kekuatan gel dan suhu leleh yang rendah berhubungan dengan tempat dia hidup. Dimana umumnya kolagen yang berasal dari lingkungan temperatur rendah mempunyai kandungan asam amino (prolin dan hidroksiprolin) yang lebih rendah dari spesies yang hidup pada suhu yang lebih tinggi.

Dengan demikian gelatin yang diproduksi dari kolagen temperatur rendah mempunyai sejumlah ikatan hidrogen yang rendah dalam larutan air dan titik leleh yang lebih rendah dibandingkan dengan gelatin yang dibuat dari mamalia.

Sektor perikanan Indonesia pada era globalisasi ini memiliki prospek pengembangan yang sangat potensial. Hal ini dapat dilihat dari industri pangan hasil perikanan yang semakin berkembang dan beragam jenisnya. Salah satu bahan pangan perikanan yang pada saat ini sedang berkembang di Indonesia adalah surimi.

Kata surimi berasal dari Jepang yang telah diterima secara internasional untuk menggambarkan hancuran daging ikan yang telah mengalami berbagai proses yang diperlukan untuk mengawetkannya. Surimi adalah protein miofibril ikan yang telah distabilkan dan diproduksi melalui tahapan proses secara kontinyu yang meliputi penghilangan kepala dan tulang, pelumatan daging, pencucian, penghilangan air, penambahan cryoprotectant, dilanjutkan dengan atau tanpa perlakuan, sehingga mempunyai kemampuan fungsional terutama dalam membentuk gel dan mengikat air. Surimi merupakan produk antara yang dapat diolah menjadi berbagai macam produk lanjutan (fish jelly products) seperti bakso, sosis, otak-otak, kamaboko, chikuwa yang spesifikasinya menuntut kelenturan (springiness). Beberapa keunggulan yang dimiliki surimi adalah sebagai berikut:

  • Dapat memanfaatkan ikan yang sering digunakan (ekonomis) dan ikan yang jarang digunakan (nonekonomis) sebagai bahan baku.
  • Surimi beku dapat disimpan lama dan memiliki kandungan protein fungsional yang tinggi.
  • Variasi produk berbahan dasar surimi dapat diproduksi dengan alternatif bentuk dan kualitas rasa, dengan cara mengaplikasikan berbagai macam teknologi pengolahan dan bumbu (seasoning).

Faktor utama yang harus diperhatikan selama proses pembuatan surimi adalah suhu air pencuci dan suhu pada saat penggilingan daging ikan. Suhu air yang lebih tinggi akan lebih banyak melarutkan protein larut garam. Kekuatan gel terbaik diperoleh jika daging ikan dicuci dengan air yang bersuhu 10-15oC. Pencucian bertujuan untuk melarutkan lemak, darah, enzim dan protein sarkoplasma yang dapat menghambat pembentukan gel ikan. Selain itu pencucian juga berfungsi untuk mendapatkan warna daging yang putih, sehingga surimi yang dihasilkan mempunyai penampakan yang menarik.

Penyimpanan beku surimi

Pada umumnya penyimpanan dan pendistribusian surimi dilakukan dalam bentuk beku. Surimi yang sudah dicampur dengan cryoprotectant misalnya gula atau sodium tripolifosfat, dikemas dalam kantong-kantong plastik kemudian dibekukan dan disimpan beku pada suhu -20ºC. Surimi beku ini memudahkan dalam transportasi, penyimpanan dan penanganan, tetapi memerlukan proses pelelehan (thawing) sebelum diolah menjadi produk lanjutan. Selama penyimpanan beku masih terjadi perubahan sifat fisiko-kimia protein yang berpengaruh terhadap sifat fungsionalnya.

Faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam pembekuan dan penyimpanan beku surimi adalah:

Metode pembekuan. Metode pembekuan yang sangat sesuai untuk surimi adalah pembekuan cepat (quick freezing), biasanya menggunakan air blast freezer. Pembekuan cepat memiliki kelebihan dibandingkan dengan pembekuan lambat karena kristal es yang terbentuk kecil-kecil sehingga kerusakan mekanis yang terjadi lebih sedikit. Hal ini berdampak pada waktu dilakukan pelelehan (thawing), dapat meminimalisir terjadinya drip loss yaitu ikut larutnya komponen-komponen yang ada pada surimi terutama protein miofribril yang bertanggung jawab terhadap kekuatan gel.

Suhu penyimpanan beku. Untuk mendapatkan mutu surimi beku yang baik, biasanya suhu penyimpanan beku adalah pada suhu -20oC atau lebih rendah. Secara ekonomis suhu -20oC lebih banyak digunakan. Suhu juga harus dipertahankan secara konstan, tidak terjadi perubahan suhu yang drastis, sehingga pada tempat penyimpanan beku surimi (cold storage) dilengkapi dengan ruangan anteroom untuk meminimasi perubahan suhu yang besar pada saat buka-tutup pintu cold storage. Perubahan suhu yang drastis dapat mempengaruhi mutu surimi beku terutama pada sifat fungsional proteinnya.

Penggunaan cryoprotectant. Cryoprotectant adalah bahan yang biasa digunakan dalam pembuatan surimi yang tidak langsung diolah menjadi produk lanjutan, melainkan akan disimpan terlebih dahulu pada suhu beku dalam waktu yang lama. Cryoprotectant digunakan untuk menghambat proses denaturasi protein selama pembekuan dan penyimpanan beku. Bahan yang dapat menginaktifkan kondensasi dengan cara mengikat molekul air melalui ikatan hidrogen disebut dengan cryoprotectant. Cryoprotectant meningkatkan kemampuan air sebagai energi pengikat, mencegah pertukaran molekul-molekul air dari protein, dan menstabilkan protein. Fungsi cryoprotectant adalah sebagai zat antidenaturan. Sukrosa (4%) dan sorbitol (4-5%) sering digunakan bersamaan dengan 0,3% sodium fosfat. Penambahan polifosfat dapat menyebabkan surimi tahan disimpan selama lebih dari satu tahun. Jenis polifosfat sering digunakan antara lain dinatrium fosfat (DSP), natrium heksametafosfat (SHMP) dan natrium tripolifosfat (STPP). Fosfat digunakan pertama kali oleh Nishiya’s Group (industri surimi di Jepang). Pirofosfat dan tripolifosfat dilaporkan memiliki efek untuk melindungi protein. Nishiya’s group melaporkan bahwa pirofosfat dan tripolifosfat adalah lebih efektif dibandingkan dengan tetrapolifosfat dan heksametafosfat (Matsumoto dan Noguchi 1992). Gambar 2 memperlihatkan efek penggunaan cryoprotectant terhadap pengurangan denaturasi protein dalam penyimpanan beku surimi.

Perubahan Karakteristik Surimi Selama Penyimpanan Beku

1. Kekuatan gel dan kandungan protein larut garam.

Kekuatan gel merupakan atribut utama dari surimi. Kekuatan gel berbanding lurus dengan kandungan protein larut garam (PLG) yaitu aktin dan miosin. Kekuatan gel dapat menjadi variabel yang tetap dan besarnya sangat bergantung pada spesies ikan, kondisi saat penangkapan, prosedur penanganan dan pengolahan, serta kondisi penyimpanan. Selama penyimpanan beku terjadi penurunan nilai kekuatan gel terkait dengan kandungan PLG yang masih dapat dipertahankan terutama pada waktu thawing. Hasil ini diperkuat dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Santoso et al. (2008). Untuk mendapatkan nilai kekuatan gel yang tinggi maka perlu diperhatikan tentang metode pembekuan surimi yaitu digunakan metode pembekuan cepat dan juga penggunaan cryoprotectant.

2. Water Holding Capacity (WHC).

Water Holding Capacity atau daya ikat air didefinisikan sebagai kemampuan daging untuk mengikat air baik yang berasal dari daging itu sendiri maupun yang berasal dari luar. Banyaknya air yang berikatan dengan protein pada WHC merupakan fungsi dari komposisi asam amino dan bentuk proteinnya, seperti banyaknya gugus polar, anion dan kation yang ada di dalamnya. Proses pembentukan gel melibatkan garam, protein dan air, sehingga reaksi antara protein-air-garam memegang peranan yang sangat penting. Selama penyimpanan beku terjadi perubahan sifat fungsional dari protein miofibril yaitu berkurangnya kemampuan mengikat air dan garam sehingga kekuatan gel yang dihasilkan semakin rendah. Hal ini terkait adanya proses denaturasi protein miofibril selama penyimpanan beku, sehingga penggunaan cryoprotectant menjadi keharusan. Selain itu untuk mendapatkan kekuatan gel yang baik pada produk-produk pangan berbahan dasar surimi beku dilakukan formulasi dengan menggunakan bahan pengisi (filler) yang dapat meningkatkan kekuatan gelnya seperti pati.

3. Derajat Putih.

Selain atribut kekuatan gel, mutu surimi yang baik juga ditentukan oleh warnanya yaitu berwarna putih kuat. Nilai derajat putih surimi cenderung mengalami penurunan selama penyimpanan beku. Perubahan nilai derajat putih pada surimi lebih disebabkan karena terjadinya reaksi pencoklatan Maillard, yaitu reaksi gugus amino pada asam amino, peptida, atau protein dengan gugus hidroksil glikosidik pada gula yang diakhiri dengan pembentukan polimer nitrogen berwarna coklat atau melanoidin. Faktor-faktor yang dapat mempercepat laju reaksi pencoklatan adalah sifat asam amino, sifat karbohidrat, pH, suhu, dan aktivitas air (aw). Oleh karena itu penggunaan jenis cryoprotectant perlu mendapat perhatian tersendiri. Akhir-akhir ini banyak penelitian yang menggunakan cryoprotectant dari jenis hidrolisat kitin-kitosan atau hidrokoloid lain yaitu karagenan untuk menggantikan gula yang berpotensi menurunkan nilai derajat putih selama penyimpanan. Selain itu penggunaan jenis bio-cryoprotectant tersebut juga tidak berkontribusi dalam menimbulkan rasa manis pada surimi.