Resume Jurnal

“Optimasi Deasetilasi Khitin Dari Kulit Udang Dan Cangkang Kepiting Limbah Restoran Seafood Menjadi Khitosan Melalui Variasi Konsentrasi NaOH”

Disusun untuk Memenuhi Tugas Besar Mata Kuliah Rekayasa dan Optimasi Proses Semester Ganjil 2011/2012

Disusun Oleh:

Kelompok 4

Mamas Daniyar         (105100300111016)

Putri Siska W            (105100300111025)

Fatchul Rahman        (105100300111038)

Alfred P. B                (105100301111016)

Nur Anas F                (105100301111025)

Meryana Santya P     (105100301111030)

Lutfiyatul H              (105100313111007)

Rochmayanti             (105100300111042)

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG 

2012

A. DASAR TEORI

Kulit udang dan limbah cangkang kepiting merupakan sumber potensial pembuatan khitin dan khitosan, yaitu biopolimer yang  secara komersil berpotensi dalam berbagai bidang industri. Manfaat  khitin  dan  khitosan di berbagai bidang industri moderen diantaranya adalah dalam industri farmasi, biokimia, bioteknologi, biomedikal, pangan, gizi, kertas, tekstil, pertanian, kosmetik,  membran dan kesehatan. Disamping itu, khitin dan khitosan serta turunannya mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi  koagulasi dan penebal emulsi. Kulit  udang mengandung protein 25-40%, kalsium  karbonat 45-50%, dan khitin 15-20%, tetapi besarnya kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis udang dan tempat hidupnya. Cangkang kepiting mengandung protein 15,60-23,90%,  kalsium karbonat 53,70-78,40%, dan khitin 18,70-32,20% yang juga tergantung  pada jenis kepiting dan tempat hidupnya (Marganov, 2003).

Secara kimiawi khitin merupakan polimer β-(1,4)-2-asetamida-2-dioksi-D-glukosa yang tidak dapat dicerna oleh mamalia. Khitin tidak larut dalam air  sehingga penggunaannya terbatas. Namun dengan modifikasi struktur kimianya maka akan diperoleh senyawa turunan khitin yang mempunyai sifat kimia yang  lebih baik. Salah satu turunan khitin adalah khitosan, yaitu suatu senyawa yang  mempunyai rumus kimia poli β-(1,4)-2-amino-2-dioksi-D-glukosa yang dapat  dihasilkan dari proses hidrolisis khitin menggunakan basa kuat (proses  deasetilasi) (Srijanto dan Imam, 2005). Perbedaan khitin dan khitosan terletak  pada kandungan nitrogennya. Bila kandungan total nitrogennya kurang dari 7%,  maka polimer tersebut adalah khitin dan apabila  kandungan  total  nitrogennya  lebih  dari 7% maka disebut khitosan (Krissetiana, 2004).

Sebelumnya, telah dilakukan penelitian tentang cara pengolahan dan pemanfaatan kulit udang telah banyak dilakukan. Menurut Prasetyo (2004), derajat deasetilasi khitosan ditentukan oleh  beberapa faktor, yaitu konsentrasi NaOH, suhu dan lama proses deasetilasinya. Peneliti lainnya, Srijanto dan Imam (2005) mempelajari pengaruh suhu reaksi terhadap derajat deasetilasi khitosan, dimana dengan  naiknya suhu reaksi, maka derajat deasetilasi khitosan yang diperoleh juga  meningkat. Hasil penelitiannya menunjukkan pada suhu 140, 130, dan 100oC diperoleh derajat deasetilasi khitosan berturut-turut sebesar 83,26; 82,66; dan  74,29% dengan menggunakan basa kuat dan lama reaksi 4 jam (Srijanto dan  Imam, 2005). Hasil penelitian Alamsyah et al. (2007) menunjukkan proses deasetilasi yang dilakukan dengan menggunakan NaOH 50% pada suhu 140oC  selama 4 jam diperoleh khitosan larut air dengan derajat deasetilasi sebesar 70%.  Alamsyah juga meneliti tentang pengaruh urutan proses isolasi khitin, hasilnya  tahap demineralisasi-deproteinasi menghasilkan rendemen khitin dan derajat deasetilasi yang lebih baik dibandingkan dengan proses deproteinasi-demineralisasi (Alamsyah et al., 2007).

Berdasarkan beberapa penelitian yang telah dilakukan di atas, dapat diketahui bahwa khitin dan khitosan hasil pengolahan kulit udang dan cangkang  kepiting memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Maka penting dilakukan pengolahan kulit udang dan cangkang kepiting limbah restoran seafood menjadi khitin dan khitosan. Dari hasil penelitian Larita (2006) dan Ernawati (2008), disimpulkan bahwa derajat deasetilasi dari khitosan dan rendemen khitin yang  diperoleh dari cangkang kepiting perlu ditingkatkan. Untuk meningkatkan derajat deasetilasi khitosan, maka pada penelitian ini akan dilakukan optimasi reaksi  deasetilasi khitin dengan cara memvariasikan konsentrasi NaOH  sedangkan suhu  dan waktu reaksi dibuat konstan.

 

B. METODE OPTIMASI YANG DIGUNAKAN

Dalam penelitian ini, bahan yang digunakan berupa kulit udang, cangkang kepiting, HCL 37%, NaOH, aseton, etanol, CH3COOH, CuSo4, KI ,I2, H2SO4, AgNO3, dan aquades. Sedangkan alat yang digunakan meliputi gelas ukur, Erlenmeyer, pipet ukur, pipet volume, labu ukur, gelas beaker, corong dan labu pemanas, ayakan 0,25 mm, oven,  desikator, kertas saring, thermometer, pH meter, bola hisap, neraca analitik, penangas minyak, hot plate, dan alat sentrifugasi, serta peralatan instrument berupa spektrofotometer fourier transform inframerah (FTIR) Shimadzyu.

Metodologi penelitian dilakukan dengan cara penyiapan sampel lalu ekstraksi khitin dari kulit udang dan ektraksi khitin dari cangkang kepiting. Pada ekstraksi khitin dari kulit udang dilakukan dengan cara penghilangan mineral (demineralisasi), penghilangan protein (deproteinasi), kemudian dilakukan deasetilasi khitin menjadi khitosan. Setelah itu dilakukan penentuan konsentrasi optimum NaOh pada suhu dan waktu reaksi yang konstan. Sedangkan pada ekstraksi khitin dari cangkang kepiting dilakukan dengan penghilangan mineral (demineralisasi), penghilangan protein (deproteinasi), deasetilasi khitin dari cangkang kepiting menjadi khitosan menggunakan kondisi optimum (yang telah diperoleh dari proses optimasi deasetilasi khitin dari kulit udang), pemurnian kitosan, karakterisasai khitin dan khitosan, serta penentuan derajat deasetilasi. Pada proses penghilangan mineral (demineralisasi) cangkang  kepiting  sama  dengan  proses demineralisasi  kulit  udang,  namun hanya  dilakukan  satu  kali  tanpa  pengulangan, karena    sampel   awal   yang   dibutuhkan   hanya 100 g. Pada proses penghilangan protein (deproteinasi) sebanyak  24,7552  g  serbuk  kepiting kering bebas mineral dimasukkan ke dalam gelas beaker 1 L dan ditambahkan larutan NaOH 3,5% sebanyak 247,50 mL dengan perbandingan 1:10 (b/v)  antara  sampel  dengan  pelarut.  Proses selanjutnya  sama  dengan  proses  deproteinasi khitin  dari  kulit  udang.  Khitin  yang diperoleh  dihitung  rendemennya,  yaitu  sebesar 20,9072  g,  lalu  dikarakterisasi  dengan  FTIR kemudian ditentukan derajat deasetilasinya.

 

C. HASIL DAN PEMBAHASAN

  • Ø Isolasi Khitin dari Kulit Udang dan Cangkang Kepiting

Dari hasil penelitian yang dilakukan dalam jurnal ini perhitungan rendemen khitin yang dihasilkan dari kulit udang sebesar   35,17 % dengan        berat awal 300.000 g dan berat khitin yang dihasilkan 105,5113 g. Rendemen ini sesuai dengan penelitian yang sebelumnya dilakukan oleh Matheis dkk (2006) yang menghasilkan rendemen  diatas 20%. Sedangkan  rendemendari cangkang kepiting sebesar  20,91 % dengan berat awal sebesar 100.000 g dan berat akhir sebesar 20, 9072 g. Isolasi khitin dari kulit udang. Hal ini sesuai dengan literature dimana kepiting mengandung khitin sebesar 18,70-32,90% (Marganov, 2003).Rendemen khitin dari cangkang kepiting lebih sedikit dibandingkan kulit udang, oleh karena kandungan mineral cangkang kepiting 53,70-78,40% lebih besar dibandingkan dengan kandungan mineral kulit udang 45-50% (Marganov, 2003). Cangkang kepiting mengandung lebih banyak mineral, disbanding kulit udang hal ini  ditunjukkan dengan terbentuknya banyak sekali gelembung udaran udara saat penam bahan HCl ke dalam sampel, sehingga penambahan HCl dilakukan secara bertahap agar sampel tidak meluap.  pada penelitian ini, demineralisasi dilakukan dengan menggunakan HCl 1,5 M selama 4 jam pada suhu 70-80oC. Suhu dan waktu reaksi sangat berpengaruh terhadap rendemen khitin yang diperoleh. Faktor lain yang berpengaruh terhadap jumlah rendemen khitin adalah urutan tahap pembuatan khitin, isolasi khitin dilakukan melalui dua tahap, yaitu proses demineralisasi dan deproteinasi. Hasil isolasi khitin dari kulit udang dan cangkang kepiting dikarakterisasi gugus fungsinya dengan FTIR.  Spektra FTIR untuk khitin kulit udang dan cangkang kepiting memperlihatkan pola serapan yang muncul pada panjang gelombang yang sama yaitu 3448,72 cm- 1 menunjukkan vibrasi OH yang melebar. Vibrasi ulur N-H pada 3263,56 cm-1 (tajam) pada kulit udang, sedangkan pada cangkang kepiting vibrasi ulur N-H pada 3271,27 cm-1 (tajam). Serapan lainnya yaitu pada 2885,51 cm-1 pada kulit udang dan 2895,51 cm-1 pada cangkang kepiting merupakan uluran C-H alifatik yang menyatu pada pita uluran OH sama seperti uluran N-H. Vibrasi ulur C=O pada 1662,14 cm-1 pada kulit udang dan 1662,31 cm-1 pada cangkang kepiting, sedangkan untuk vibrasi tekuk N-H muncul pada bilangan gelombang 1558,48 cm-1 baik pada kulit udang maupun cangkang kepiting. Serapan CH3 dari khitin kulit udang dan cangkang kepiting pada 1419,61 cm-1. Adanya serapan pada 1072,42 cm-1 pada khitin kulit udang dan cangkang kepiting menunjukkan vibrasi C-O-C dalam cincin khitin dan memunculkan banyak puncak karena hidroksida dari khitin mengandung ikatan tunggal C=O. Vibrasi kibasan NH pada 694,37 cm-1 pada kulit udang dan 693,51 cm-1 pada cangkang kepiting. Pada proses pembuatan khitin, ada sebagian khitin yang sudah berubah menjadi khitosan sehingga khitin yang diperoleh tidak murni senyawa khitin, akan tetapi sudah tercampur bersama khitosan. Hal ini dapat diketahui dari derajat deasetilasi khitin. Hasil ini sesuai dengan Bastaman, bahwa khitin adalah suatu polimer N-asetil glukosamin yang sedikit terdeasetilasi yaitu lebih besar dari 25% dan lebih kecil dari 70% (Bastaman, 1989).

 

 

  • Ø Optimasi Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan
  • Optimasi konsentrasi NaOH pada suhu dan waktu reaksi yang konstan

Khitin hasil deproteinasi dibagi menjadi tiga bagian dengan berat yang sama, kemudian dideasetilasi dengan menambahkan NaOH pekat konsentrasi 50, 55, dan 60% pada tiap bagian khitin dengan   perbandingan 1:20 (b/v) antara khitin dengan pelarut. Campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 120oC selama 4 jam. Kondisi ini digunakan karena struktur sel-sel khitin yang tebal dan kuatnya ikatan hydrogen intramolekul antara atom hidrogen pada gugus amin dan atom oksigen pada gugus karbonil. Proses deasetilasi dalam basa kuat panas menyebabkan hilangnya gugus asetil pada khitin melalui pemutusan ikatan antara karbon pada gugus asetil dengan nitrogen pada gugus amin. Setelah tahap deasetilasi selesai dilanjutkan dengan proses pemurnian hingga menjadi serbuk khitosan murni yang dapat diaplikasikan lebih luas dalam berbagai bidang. Hasil perhitungan rendemen, derajat deasetilasi, serta pengamatan terhadap tekstur khitosan murni yang dihasilkan dari variasi konsentrasi NaOH pada proses deasetilasi ditampilkan dalam Tabel di bawah ini:

Asal sampel Berat sampel Khitosan yang Rendemen Derajat deasetilasi Tekstur
(g) diperoleh (g) khitosan (%) khitosan (%) khitosan
Khitin A1 170,500 85,936 50,40 74,66 Serbuk putih
(NaOH 50%) krem
Khitin A2 170,500 86,306 50,62 77,25 Serbuk putih
(NaOH 55%) krem
Khitin A3 170,500 93,609 54,90 88,04 Serbuk putih
(NaOH 60%) krem

Perbedaan yang terjadi setelah tahap deasetilasi adalah tidak munculnya gugus C=O pada 1680-1660 cm-1 yang menandakan hilang atau telah berkurangnya gugus C=O pada khitosan, serta munculnya serapan pada 820,52; 810,32; dan 824,11 cm-1 yang merupakan vibrasi dari gugus kibasan dan pelintiran NH2.

 

  • Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan dari Cangkang Kepiting menggunakan Kondisi Optimum

Khitin hasil deproteinasi (dari tahap sebelumnya) dideasetilasi dengan menambahkan NaOH pekat dengan konsentrasi optimum 60% (yang didapat untuk kulit udang) dengan perbandingan 1:20 (b/v) antara khitin dengan pelarut. Campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 120oC selama 4 jam. Setelah proses deasetilasi selesai, dilanjutkan dengan proses pemurnian hingga menjadi serbuk khitosan murni. Hasil perhitungan terhadap rendemen, derajat deasetilasi, dan pengamatan terhadap tekstur khitosan murni yang dihasilkan dari penggunaan kondisi konsentrasi NaOH optimum pada 120oC selama 4 jam.

Hasil optimasi deasetilasi khitin menjadi khitosan dari cangkang kepiting menggunakan konsentrasi NaOH optimum 60% pada suhu 120oC selama 4 jam menghasilkan rendemen dan derajat deasetilasi khitosan yang tinggi, yaitu berturut-turut 62,76 dan 88,53%. Hasil ini dikatakan baik karena memiliki rendemen diatas 50% dan derajat deasetilasi di atas 80%. Dibandingkan dengan khitosan dari kulit udang hasil optimasi (khitosan udang A3), khitosan dari cangkang kepiting sedikit lebih besar rendemen maupun derajat deasetilasinya. Khitosan dari cangkang kepiting setelah diuji kemurniannya dan hasilnya adalah khitosan dari cangkang kepiting larut sempurna dalam larutan asam asetat 2%, hal ini dikategorikan bahwa khitosan telah murni atau kelarutannya dalam air sebesar 98% (Mukherjee, 2001). Khitosan cangkang kepiting dianalisis dengan spektrofotometer FTIR untuk mengetahui apakah khitin telah mengalami transformasi menjadi khitosan, yaitu dapat dilihat dari gugus fungsi utamanya serta membandingkannya dengan spektra khitosan literatur. Spektra FTIR memperlihatkan pola serapan yang muncul pada khitosan dari cangkang kepiting 3450,03 cm-1 menunjukkan adanya vibrasi OH, sementara vibrasi ulur N-H muncul pada 3334,89 cm-1 (tajam) pada khitosan cangkang kepiting. Serapan lainnya yaitu pada 2895,51 cm-1 merupakan vibrasi ulur dari gugus C-H metilen. Vibrasi guntingan NH2 dan bengkokan N-H pada 1655,07 cm-1. Serapan CH3 pada khitosan muncul pada 1420,33 cm-1. Adanya serapan pada 1077,85 cm-1 pada khitosan cangkang kepiting menunjukkan vibrasi gugus C-O-C. Vibrasi kibasan N-H muncul pada 716,03 cm-1. Perbedaan yang terjadi setelah tahap deasetilasi adalah tidak munculnya gugus C=O pada 1680-1660 cm-1 yang menandakan hilang atau telah berkurangnya gugus C=O pada khitosan, serta munculnya serapan pada 854,97 cm-1 pada khitosan cangkang kepiting yang merupakan vibrasi dari gugus kibasan dan pelintiran NH2. Semua khitosan yang diperoleh dari hasil optimasi deasetilasi khitin dari kulit ufang maupun cangkang kepiting memiliki rendemen diatas 50% dan derajat deasetilasi mulai dari yang terkecil 74,66% sampai yang terbesar 88,53%. Produk khitosan pasaran umumnya memiliki derajat deasetilasi antara 70-90%. Berdasarkan besar derajat deasetilasinya, khitosan hasil isolasi pada penelitian ini sudah memenuhi standar khitosan industrial.

 

D. KESIMPULAN

Konsentrasi NaOH 60% merupakan konsentrasi optimum pada proses deasetilasi khitin dari kulit udang pada suhu 120oC selama 4 jam, uang menghasilkan khitosan dengan rendemen dan derajat deasetilasi yang paling besar yaitu, 54,90% dan 88,04% berurutan. Dengan menggunakan kondisi yang sama, proses deasetilasi khitin menjadi khitosan dari cangkang kepiting memberikan rendemen yang lebih baik yaitu sebesar62,76% dengan derajat deasetilasi sebesar 88,53%. Semua khitosan yang diperoleh dalam penelitian ini larut sempurna dalam larutan asam asetat 2% dengan perbandingan 1:100 (b/v) antara khitosan dengan pelarut, yang menunjukkan bahwa khitosan tersebut murni atau memiliki kelarutan dalam air sebesar 98%.

 

Berikut Jurnal yang digunakan dalam resume ini :

“Optimasi Deasetilasi Khitin Dari Kulit Udang Dan Cangkang Kepiting Limbah Restoran Seafood Menjadi Khitosan Melalui Variasi Konsentrasi NaOH”