paper kjeldahl

ANALISIS PROTEIN KASAR METODE KJEHLDAHL

Makalah

Disusun untuk memenuhiTugas mata kuliah Kimia Analitik

Oleh:

Rahmat Darmawansyah(1105105010013)

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI HASIL PERTANIANFAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH2012

Paper of Kjeldahl Method for Protein Analysis 1

BAB IPENDAHULUAN

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 hal berikut ini, yaitu menera jumlah atau kandungan

protein dalam bahan pangan, menentukan tingkat kualitas protein dari sudut 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. Bahan pangan mengandung protein tinggi yaitu bahan

hewani hewani (telur, daging, susu dan ikan), leguminosa (kacang-kacangan), dan

serealia ( beras, gandum, jagung).


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 metode Kejeldahl

(4) Mengetahui peran Kjeldahl dalam berbagai industri


BAB IITINJAUAN PUSTAKA

Protein adalah molekul yang sangat vital untuk organisme dan terdapat di

semua sel yang merupakan polimer dari monomer-monomerasam amino yang

dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein

mengandung karbon, hidrogen, oksigen, 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. Jumlah

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


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, 2002)


BAB IIIPEMBAHASAN

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 analitik yang terkait dengan protein 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

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. Universalitas metode Kjeldahl, presisi dan reproduksibilitasnya telah

membuat metode ini diakui secara internasional yang pada awalnya digunakan untuk

memperkirakan kandungan protein dalam makanan. Lama-kelamaan metode ini juga

digunakan untuk uji tanah, air limbah, 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


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

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 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 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

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 membutuhkan biaya mahal dan hasilnya cukup

akurat. Metode resmi yang diakui AOAC (The Association of Official Analytical

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 CO2 dan H2O. Gas amonia tidak dilepaskan ke dalam

larutan asam karena berada dalam bentuk ion amonium (NH4+) yang terikat

dengan ion sulfat (SO42-) sehingga yang berada dalam larutan adalah :

N(makanan) (NH4)2SO4 (1)

b. Netralisasi

Setelah proses digesti sempurna, labu digesti dihubungkan dengan labu

penerima (receiving flask) melalui sebuah tabung. Larutan dalam labu digesti


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

- (3)

c. 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.


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 38oC dalam water bath saat pencampuran untuk

mendispersikan gumpalan lemak. Jika mungkin, sampel yang telah dihomogenkan

harus didinginkan pada suhu 200C sebelum dipindahkan ke tabung reaksi.

Kebanyakan dari sampel ini tiak stabil sehingga harus dianalisis dengan cepat.

b. Pakan Ternak

Cara ini digunakan untuk menganalisis kadar protein kasar dalam suatu

bahan pakan secara tidak langsung, 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 indikator.

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.


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.


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 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(NH2)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.


Gambar untuk metode Kjeldahl:


http://en.wikipedia.org/wiki/File:Kjeldahl's_distillation.svg

BAB IVPENUTUP

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


paper kjeldahl

Documents