Uji Protein : Metode Kjeldahl atau Metode Dumas?
Banyak nya metode yang dapat digunakan untuk uji protein memberikan opsi dan alternatif bagi para analis untuk mempertimbangkan metode yang paling tepat untuk karakteristik sampel yang diuji. Beberapa diantaranya adalah metode Kjeldahl dan metode Dumas. Pernahkah Anda mendengar kedua metode tersebut? Benar, metode Kjeldahl merupakan metode yang terdiri dari beberapa langkah dan melibatkan beberapa reagen, terutama asam sulfat pekat, sedangkan metode Dumas merupakan metode yang didasarkan pada proses pembakaran. Mari kita bahas keduanya lebih lanjut di artikel ini.
Metode Kjeldahl merupakan metode yang paling lama dan sangat banyak digunakan oleh para pelaku industri baik untuk uji protein maupun total nitrogen Kjeldahl. Cakupan aplikasinya sangat luas meliputi industri makanan dan minuman, pengolahan air dan air limbah, pakan, petrokimia, polimer, pengolahan pulp dan kertas, tekstil dan lain - lain. Metode ini dicetuskan pertama kali oleh John Kjeldahl (1983) dengan menggunakan sistem sederhana dengan beberapa tahapan. Hingga sekarang tahapan tersebut tetap sama yakni tahap destruksi, tahap destilasi dan tahap penentuan kadar. Tahapan tersebut dijabarkan secara ringkas sebagai berikut :
Tahap ini merupakan tahap awal preparasi sampel untuk uji Kjeldahl sehingga proses destruksi harus dioptimalkan semaksimal mungkin. Hasil destruksi yang ideal adalah cairan atau gel yang bening. Jika masih terdapat endapan hitam pada hasil destruksi, maka dipastikan bahwa proses destruksi belum optimal.
Gambar 1. Hasil Destruksi Kjeldahl (a) Optimal dan (b) tidak optimal
Tahap selanjutnya dari tahap destruksi adalah tahap destilasi, dengan catatan sampel telah dingin. Pada tahap ini amonium dalam sampel hasil destruksi akan bereaksi dengan larutan NaOH dan diuapkan sehingga menghasilkan gas amonia. Gas ammonia ini kemudian ditangkap oleh larutan penjerap. Larutan penjerap yang biasanya digunakan adalah asam borat (H3BO3). Jika sampel hendak ditentukan kadarnya dengan menggunakan metode titrimetri dengan indikator warna, maka penambahan larutan indikator wajib dilakukan pada tahap ini.
Pada pelaksanaanya, tahap ini dapat dilakukan dengan menggunakan sistem glassware ataupun unit destilasi Kjeldahl. Bahkan saat ini unit destilasi Kjeldahl juga menyediakan beberapa model, salah satunya adalah yang telah dilengkapi dengan alat titrator otomatis.
Gambar 2. Rangkaian Alat dan Tahapan pada Metode Kjeldahl (A) Cara Konvensional, (B) Cara Modern
Metode Dumas adalah metode yang lebih modern dibandingkan metode Kjeldahl. Prinsipnya adalah dengan memanfaatkan perubahan senyawa nitrogen menjadi gas NOx dengan proses pembakaran. Dalam instrumen yang diperuntukkan pada metode Dumas, terdapat furnace yang difungsikan untuk membakar dan mengabukan sampel hingga dihasilkan gas karbondioksida (CO2), uap air (H2O) dan gas NOx. Instrumen ini juga dilengkapi dengan sistem penjerap uap air dan gas karbon dioksida, sehingga detektornya hanya menangkap gas NOx. Gas NOx yang ditangkap oleh detektor kemudian diubah menjadi suatu sinyal yang ditangkanp oleh detektor (TCD) dan diproses oleh sistem dengan kalkulasi secara otomatis sehingga nilai total nitrogen dan protein dapat muncul pada display Alat. Ilustrasi dari proses ini digambarkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Ilustrasi Proses pada Metode Dumas
Metode Kjeldahl vs Metode Dumas
| Metode | Kelebihan | Kekurangan |
| Metode Kjeldahl |
|
|
| Metode Dumas |
|
|
Dari Tabel 1 dapat disimpulkan bahwa setiap metode memiliki kekurangan dan kelebihannya masing - masing. Namun bagaimana jika keduanya dibandingkan dengan cara mengaplikasikan kedua uji pada 1 sampel yang sama? Dilansir dari Application Note Velp, dilakukan pengujian nilai %protein dan % nitrogen terhadap sampel barley yang telah diketahui nilai referensi % proteinnya setara dengan 7.560 ± 0.282 g/100g. Hasilnya diperlihatkan sebagai Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Uji Protein pada Barely dengan menggunakan Metode Dumas dan Kjeldahl
Dari Tabel 2 dapat disimpulkan bahwa kedua metode tersebut menghasilkan angka yang masih dalam rentang akurasi standar yang digunakan. Hal ini menandakan bahwa kedua metode tersebut, baik metode Kjeldahl maupun metode Dumas tetap relevan untuk diaplikasi sebagai metode uji untuk uji protein dan nitrogen. Namun jika dibandingkan, nilai yang dihasilkan dari verifikasi sampel pada metode Kjeldahl lebih dekat dengan nilai referensi dibandingkan nilai yang dihasilkan dari metode Dumas. Dengan kata lain, akurasi dan presisi metode Kjeldahl lebih tinggi dibandingkan metode Dumas. Hal ini menandakan bahwa meski metode Kjeldahl melibatkan banyak reagen toksik, namun hasilnya sangat memuaskan untuk dipakai sebagai metode standar untuk uji protein dan total nitrogen.
Referensi :
Badan Standardisasi Nasional. 1992. Standar Nasional Indonesia Nomor 2981 tentang Cara Uji Makanan dan Minuman
Goulding, D.A., dkk. 2020. Chapter 2 - Milk proteins: An overview, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B9780128152515000025 diakses pada 20 Oktober 2024
Hayes, Maria. 2020. Measuring Protein Content in Food: An Overview of Method, Foods, Vol. 9 (10) : 1340, https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7597951/ diakses pada 20 Oktober 2024
Velp Scientifica. 2017. N/Protein Determination in Barley, Dumas and Kjeldahl Method Comparison, Velp Application Note, F&F-D-003-2017/A3