PENETAPAN KADAR PROTEIN DENGAN METODE KJELDAHL

I. Tujuan Percobaan

Dapat melakukan analisa kadar protein dalam suatu bahan pangan

Dapat mengetahui kadar protein dalam bahan

II. Dasar Teori

Protein merupakan suatu zat makanan yang amat penting bagi tubuh., karena zat ini di

samping berfungsi sebagai bahan baker dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun

dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsure-unsur

C,H,O dan N yang tidak di miliki oleh lemak dan karbohidrat. Molekul protein mengandung

pula fosfor, belerang, dan ada jenis protein yang mengandung unsur logam seperti besi dan

tembaga. Sebagai zat pembangun protein merupakan bahan pembentuk jaringan-jaringan

baru yang selalu terjadi dalam tubuh. Pada masa pertumbuhan proses pembentukan jaringan

terjadi secara besar-besaran, pada masa kehamilan droteinlah yang membenuk jaringan janin

dan pertumbuhan embrio. Protein juga mengganti jaringan tubuh yang rusak dan yang di

rombak. Fungsi utama protein bagi tubuh ialah untuk membentuk jaringan baru dan

mempertahankan jaringan yang telah ada.

Protein dapat juga di gunakan untuk bahan baker apabila keperluan energi tunbuh tidak

terpenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein ikut pula mengatur berbagai proses tubuh baik

langsung maupun tidak langsung dengan membentuk zat-zat pengatur proses dalam tubuh.

Protein mengatur keseimbangan cairan dalam jaringan dan pembuluh darah, yaitu dengan

menimbulkan tekanan osmotic koloid yang dapat menarik cairan dari jaringan ke dalam

pembuluh darah. Sifat atmosfer protein yang yapat bereaksi dengan asam dan basa, dapat

mengatur keseimbangan asam-basa dalam tubuh.

Protein dalam tubuh manusia, terutama dalam sel jaringan, bertindak sebagai bahan

membrane sel, dapat membentuk jaringan pengikat misalnya kolagen dan elastin, serta

membentuk protwin yang inert seperti rambut dan kuku. Di samping itu protein yang bekerja

sebagai enzim, bertindak sebagai plasma (albumin), membentuk antibody, membentuk

komplek dengan molekul lain, serta dapat bertindak sebagai bagian sel yang bergerak.

1

Kekurangan protein dalam waktu lama dapat menggaggu berbagai proses dalam tubuh dan

menurunnkan daya tahan tubuh terhadap penyakit.

Fungsi protein adalah:

a) sebagai bahan bakar atau energi karena mengandungkarbon, maka dapat digunakan

oleh tubuh sebagai bahan bakar. Protein akan dibakar manakala keperluan tubuh akan

energi tidak diterpenuhi oleh lemak dan karbohidrat;

b) Sebagai zat pengatur yaitu mengatur berbagai proses tubuh baik secara langsung

maupun tidak langsung. Sebagai bahan pembentuk zat-zat yang mengatur berbagai

proses tubuh;

c) Sebagai zat pembangun yaitu untuk membantu membangun sel-sel yang rusak maupun

yang tidak rusak. Kebutuhan protein meningkat sesuai dengan pertambahan umur.

Siklus protein --> Di dalam tubuh manusia terjadi suatu siklus protein, artinya protein di

pecah menjadi komponen-komponen yang ebih kecil yaitu adam amino dan atau peptide.

Terjadi juga suatu sintesis protein baru untuk mengganti yang lama. Praktis tidak ada

sebuah molekul protein pun yang di sintesis untuk di pakai seumur hidup. Semuanya akan

di pecah dan di ganti dengan yang baru dengan laju yang berbeda tergantung jenis dan

keperluanya dalam tubuh. Waktu yang di perlukan untuk mengganti separuh dari sejumlah

kelompok protein tertentu dengan protein baru di sebut half life atau waktu paruh jangka

hidup protein.

Asam amino --> Bila suatu protein di hidrolisis dengan asam, alkali, atau enzim, akan di

hasilkan campuran asam-asam amino. Sebuah asam amino terdiri dari sebuah gugus amino,

sebuah gugus karboksil, sebuah atom hydrogen, dan gugus R yang terikat pada sebuah

atom C yang di kenal sebagai karbon a, serta gugus R merupakan rantai cabang. Semua

asam amino berkonfigurasi a dan mempunyai konfigurasi L kecuali glisin yang tidak

memupunyai atom C asimetrik. Hanya asam amino L yang merupakan komponen protein.

Karena itu penulisan isomer optic jarang dilakukan, dan bila tidak ada tanda apa-apa, maka

yang di maksud adalah asam amino L.

Pemurnian protein --> Pemurnian protein merupakan tahap yang harus di lakukan untuk

mempelajari sifat dan fugsi protein. Sejumlah besar protein lebih dari seribu, telah berhasil

di isolasi dalam bentuk yang murni.Kini protein yang dapat dipisahkan dari molekul-

molekul kecil dengan cara dialysis melalui selaput semi permeable. Molekul-molekul

2

dengan BM lebih besar dari 15.000 tertahan dalam kantung dialysis, sedang molekul-

molekul dengan ukuran lebih kecil dan juga ion-ion akan melewati pori-pori selaput semi

permeable tersebut keluar dari kantung dialysis.

PENENTUAN KADAR PROTEIN

1. METODE KJELDAHL

Metode Kjeldahl dikembangkan pada taun 1883 oleh pembuat bir bernama Johann

Kjeldahl. Makanan didigesti dengan asam kuat sehingga melepaskan nitrogen yang

dapat ditentukan kadarnya dengan teknik titrasi yang sesuai. Jumlah protein yang ada

kemudian dihitung dari kadar nitrogen dalam sampel.

Metode ini 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 alkali dengan kuat, amonia yang

terbentuk disuling uap secara kuantitatif ke dalam larutan penyerap dan ditetapkan secara

titrasi.

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. Faktor

konversi 6,25 (setara dengan 0,16 g nitrogen per gram protein) digunakan untuk

banyak jenis makanan, namun angka ini hanya nilai rata-rata, tiap protein mempunyai

faktor

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 (NH4)2SO4. Untuk

mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na2SO4

3

dan HgO (20:1). Gunning menganjurkan menggunakan K2SO4 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.

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.

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.

%N = × N. NaOH × 14,008 × 100%

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.

%N = × N.HCl × 14,008 × 100 %

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

Keuntungan dan Kerugian

4

a. Keuntungan :

Metode Kjeldahl digunakan secara luas di seluruh dunia dan masih

merupakan metode standar dibanding metode lain.

Sifatnya yang universal, presisi tinggi dan reprodusibilitas baik membuat

metode ini banyak digunakan untuk penetapan kadar protein.

b. kerugian

Metode ini tidak memberikan pengukuran protein sesungguhnya, karena tidak

semua nitrogen dalam makanan bersumber dari protein.

Protein yang berbeda memerlukan faktor koreksi yang berbeda karena susunan

residu asam amino yang berbeda.

Penggunaan asam sulfat pada suhu tinggi berbahaya, demikian juga beberapa

katalis

Teknik ini membutuhkan waktu lama.

III. Alat

Pemanas Kjeldahl yang dihubungkan dengan pengisap uap aspirator

Labu Kjeldahl

Alat distilasi

Erlenmeyer

Buret 50ml

Neraca analitik

Kertas timbang

Gelas kimia

Labu Ukur

IV. Bahan

Sampel : Tepung Terigu Segitiga Biru 1g

Pereaksi : - Asam Sulfat (H2SO4)

- Kalium Sulfat (K2SO4)

- Raksa Oksida (HgO)

- Larutan Natrium Hidroksida-Natrium Tiosulfat (NaOH-Na2S2O3)

- Larutan Asam Borat (H3BO3) jenuh

5

- Larutan Asam Klorida (HCl) 0.02N

- Larutan Indikator metal merah

- Indikator metil blue

V. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menimbang sample sebanyak 1 gram lalu memindahkannya kedalam labu kjeldahl.

2. Menambahkan 1,9±0,1gr K2SO4, 40±10mg HgO, dan 12,0±0,1ml H2SO4, serta 20 ml

H2O.

3. Menambahkan beberapa butir batu didih, lalu memanaskannya sampai mendidih

selama 15 menit dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan.

Melakukan percobaan dilemari asam menggunakan alat destruksi dengan unit

penghisapan uap.

4. Mendinginkan campuran, lalu menambahkan sejumlah air sekitar 30ml (sambil

membilas labu Kjeldahl).

5. Memindahkan isi tabung kedalam alat distilasi. Mencuci dan membilas labu 5-6 kali

dengan 1-2ml air lalu dipindahkan dalam labu distilasi.

6. Meletakkan erlenmeyer yang berisi 5ml larutan H3BO3 dan 2 tetes indicator di bawah

condenser. Ujung tabung condenser harus terendam dalam larutan H3BO3.

7. Menambahkan 8-10ml larutan NaOH-Na2S2O3, kemudian melakukan distilasi sampai

tertampung kira-kira 15ml distilat dalam Erlenmeyer.

8. Membilas tabung condenser dengan air dan menampung bilasannya dalam

Erlenmeyer yang sama.

9. Mengencerkan isi Erlenmeyer sampai kira-kira 50ml, kemudian dititrasi dengan HCl

0,02N sampai terjadi perubahan warna menjadi abu-abu.

10.Melakukan langkah yang sama untuk blanko.

Faktor Konversi Kadar Protein Berbagai Macam Bahan

6

No

.

Bahan Faktor Konversi

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Bir, sirup, biji-bijian, ragi, makanan ternak,

buahan, the, anggur dan tepung jagung.

Beras

Roti, gandum, macaroni, bakmi

Kacang tanah

Kedelai

Kenari

Susu dan produk susu

6, 25

5,95

5,70

5,46

5,71

5,18

6,28

VI. Data Pengamatan

No. Perlakuan Pengamatan

1. a). Sampel1 gr tepung + 1,9 gr K2SO4 + 40 mg HgO + 12ml H2SO4

b). Blanko1 ml H2O + 1,9 gr K2SO4 + 40 mg HgO + 12ml H2SO4

Larutan berwarna orange kehitaman

Larutan berwarna orange

2. Sampel dan blanko masing-masing dipanaskan dalam labu Kjeldahl dengan alat destruksi hingga mendidih.

Pada menit ke-13 muncul asap putih pada labu kjeldahl yang berisi sampel maupun blanko, namun asap pada labu berisi sampel lebih tebal dibandingkan asap pada labu berisi blanko.

3. Sampel dan blanko didinginkan dan ditambahkan kemudian air secara perlahan

Sampel berwarna hitam dan terdapat endapan yang tidak larut, sedangkan larutan blanko berwarna jingga bening.

4. Menambahkan NaOH-Na2S2O3 ke dalam labu bundar yang berisi sample atau blanko dan merendam ujung kondensor dengan H3BO3

Larutan sample yang terdapat dalam labu yang telah ditambah NaOH-Na2S2O3 berwarna hitam dan blanko tetap berwarna jingga bening.

7

5. Melakukan distilasi dengan suhu operasi 120-150C

Distilat yang diambil untuk sampel dan blanko adalah 3-4 tetes distilat.

6. Mengencerkan destilat sampai 50 ml lalu distilat dititrasi dengan HCl 0,02 N

Volume titran pada sample = 8 mlVolume titran pada blanko = 4,1 mlPerubahan warna yang terjadi yaitu berwarna putih keruh.

VII.Perhitungan

7.1. Pembuatan Larutan HCl 0,02 N

N1=ρ ×% ×1000

BM

N1=1,18

grml

× 0,37 ×1000

36,5grek

N1=11,96ekL

N1 . V1 = N2. V2

11,96 N . V1 = 0,02 N. 100 ml V1 = 0,167 ml

 7.2. Perhitungan Kadar Protein pada Sampel (Tepung Terigu Cakra Kembar)

% N=(ml HCl sampel−ml HClblanko )× N HCl ×14,008

mg sampel×100 %

% N=(8 ml−4,1 ml ) ×0,02

mgrekmL

×14,008 mg /mgrek

1000 mg×100 %

% N=0,1093 %

% protein = % N x factor konversi= 0,1093 % x 5,70

= 0,62301 % ( % protein dalam 1 gr )

Secara teori, kadar protein dalam tepung terigu cakra kembar adalah 13,1% per 100 gr sampel, maka:

% kesala h an= teori−praktekteori

×100 %

8

¿(13,1−0,62301 ) %

13,1%×100%

¿95,24 %

VIII. Analisis Percobaan

Praktikum ini bertujuan agar dapat melakukan analisa kadar protein dalam suatu

bahan pangan serta dapat mengetahui kadar protein dalam bahan pangan tersebut. Pada

praktikum ini digunakan 1 gram sampel tepung terigu dan metode yang digunakan yaitu

metode Kjeldahl. Prinsip dari metode Kjeldahl ialah penentuan jumlah nitrogen yang

dikandung oleh suatu bahan dengan cara mendegradasi protein dalam bahan dengan

menggunakan H2SO4 pekat untuk menghasilkan nitrogen sebagai ammonia.

Protein merupakan suatu zat makanan yang amat penting bagi tubuh., karena zat

ini di samping berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat

pembangun dan pengatur. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung

unsure-unsur C,H,O dan N yang tidak dimiliki oleh lemak dan karbohidrat.

Pada metode Kjeldahl ini, ada 3 proses yang terjadi, yaitu destruksi, distilasi, dan

titrasi. Destruksi merupakan proses pengubahan N protein menjadi ammonium sulfat.

Proses ini berlangsung selama sampel yang ditambah dengan katalisator direaksikan

dengan H2SO4 pekat dan dididihkan di atas pemanas labu Kjeldahl. Penambahan asam

sulfat dilakukan dalam ruang asam untuk menghindari S yang berada di dalam protein

terurai menjadi SO2 yang sangat berbahaya. Setelah penambahan asam sulfat larutan

menjadi keruh. Asam sulfat pekat berfungsi untuk mendestruksi protein menjadi unsur-

unsurnya, sedangkan katalisator berfungsi untuk mempercepat proses destruksi dan

menaikkan titik didih asam sulfat. Unsur N yang dihasilkan akan dipakai untuk

menentukan kadar protein. Katalis yang digunakan terdiri dari campuran K2SO4 dan HgO.

Blanko berfungsi sebagai faktor koreksi dari adanya senyawa nitrogen yang berasal dari

reagensia yang digunakan. Tiap 1 gram K2SO4 menaikkan titik didih 30C.

 Dari proses ini semua ikatan N dalam bahan pangan akan menjadi ammonium

sulfat (NH4SO4) kecuali ikatan N=N; NO; dan NO2. Ammoniak dalam asam sulfat terdapat

dalam bentuk ammonium sulfat. Pada tahap ini juga menghasilkan CO2, H2O, dan SO2

yang terbentuk adalah hasil reduksi dari sebagian asam sulfat dan menguap. Reaksi yang

terjadi selama destruksi:

9

HgO + H2SO4 →  HgSO4 + H2O

2HgSO4  → Hg2SO4  + SO2 +2On

Hg2SO4  + 2H2SO4 →  2HgSO4 + 2H2O + SO2

(CHON) + On + H2SO4               CO2 + H2O + (NH4)2SO4 + SO2                    

Dalam proses distilasi, larutan sample dan blanko yang telah dingin ditambahkan

air untuk melarutkan sample hasil destruksi dan blanko, serta untuk membilas dinding

labu agar tidak ada protein yang tersisa dalam labu. Pada dasarnya tujuan distilasi adalah

memisahkan zat yang diinginkan, yaitu dengan memecah ammonium sulfat manjadi

ammonia (NH3) dengan tambahan NaOH-Na2S2O3 .5H2O. Fungsi NaOH disini adalah

untuk memberikan suasana basa karena reaksi tidak dapat berlangsung dalam keadaan

asam. Amonia yang dihasilkan dari pemecahan ammonium sulfat akan diuapkan

kemudian ditangkapoleh larutan asam borat (H3BO3). Karena sifat amonia yang mudah

sekali menguap, maka selang tetesan kondensasi diletakkan tercelup dalam larutan asam

borat, sehingga ketika amonia telah terkondesasi langsung ditangkap oleh larutan asam

borat tidak menguap lagi. Mekanisme yang terjadi pada proses distilasi adalah:

(NH4)2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 NH4OH

2 NH4OH → 2 NH3 + 2H2O

4 NH3 + 2 H3BO3 → 2(NH4)2BO3 + H2

Tahap terakhir adalah tahap titrasi, diamana dilakukan titrasi pada sample dan

blanko dengan menggunakan larutan HCl 0,02N. Hasil dari titrasi ini akan dimasukkan

dalam suatu persamaan dan dihasilkan kadar N (dalam %). Kadar nitrogen yang

dihasilkan akan dikalikan dengan suatu faktor konversi, sehingga akan diproleh kadar

protein. Pada praktikum ini jumlah titran yang digunakan untuk menitrasi sampel adalah

8 ml sedangkan blanko 4,1 ml. Sehingga diperoleh kadar N dalam sampel adalah

0,1093%, jadi kadar protein dalam sampel setelah dikali faktor konversi adalah

0,62301%. Secara teori kadar protein dalam tepung adalah 13,1 % sehingga %kesalahan

sebesar 95,24%. % kesalahan yang besar ini dikarenakan metode ini tidak memberikan

pengukuran protein sesungguhnya, karena tidak semua nitrogen dalam makanan

bersumber dari protein.

10

IX. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :

1. Analisa protein dalam bahan pangan dapat dilakukan dengan metode kjeldahl

2. Metode kjeldahl terdiri dari 3 proses yaitu destruksi, destilasi, dan titrasi

3. Kadar protein secara teori 13,1 %

Kadar protein secara praktik 0,62301%

%kesalahan 95,24%

X. DAFTAR PUSTAKA

Jobsheet.2013. “Petunjuk Praktikum Teknik Pengolahan Pangan” ,Politeknik Negeri `

Sriwijaya Palembang.

Rohmah, Siti Lia Yulia. 2013. Penentuan Kadar Protein Metode Kjeldahl (online).

(http://liayuliasitirohmah.blogspot.com/2012/02/kadar-penentuan-kadar-protein-

metode.html)

11

GAMBAR ALAT

Seperangkat alat distilasi kjeldahl

12