18
Chitosan Preparation With Multistage Deacetylation of Chitin and Investitigation of Its Psychochemical Properties PENDAHULUAN A. Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah membuat kitosan dengan derajat deasetilasi yang tinggi. Selain itu juga dilakukan identifikasi sifat- sifat kimia dan fisika dari kitosan yang dihasilkan. B. Metode Penelitian 1. Bahan Udang putih (Litophenaeus wannamei ) dari Lampung NaOH (Merck) HCl (Merck) NaHOCl (Brataco lab.) Akuades KBr CH 3 COOH (Merck) NaCl (Merck) Aseton teknis (Asia Lab.) 2. Alat 1

Preparasi Kitin

Embed Size (px)

Citation preview

Chitosan Preparation With Multistage Deacetylation of Chitin and

Investitigation of Its Psychochemical Properties

PENDAHULUAN

A. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah membuat kitosan dengan derajat

deasetilasi yang tinggi. Selain itu juga dilakukan identifikasi sifat-sifat

kimia dan fisika dari kitosan yang dihasilkan.

B. Metode Penelitian

1. Bahan

Udang putih (Litophenaeus wannamei) dari Lampung

NaOH (Merck)

HCl (Merck)

NaHOCl (Brataco lab.)

Akuades

KBr

CH3COOH (Merck)

NaCl (Merck)

Aseton teknis (Asia Lab.)

2. Alat

Blender (Philip)

Ayakan ukuran 100 mesh (Retsch)

Serangkaian alat refluks

Timbangan analitik (Mettler AE 160)

Cawan porselin

Spektrofotometer inframerah (Simadze FTIR-8201 PC)

Stopwatch

Viskometer (Schott)

Oven (Fischer Scientific

1

+NaHOCl 4% (1:10 b/v), pada suhu kamar selama 1 jam

Kulit udang

Serbuk kulit udang ≤ 100mesh

Blender, ayak

NaOH 4% (1:10 b/v)

Refluks 1 jam 80°C

Serbuk hasil deproteinasi

Saring, cuci dengan akuades

Deproteinasi

+HCl 1M (1:15 b/v), pada suhu kamar selama 3 jam

Demineralisasi

Saring, cuci dengan akuades

Serbuk hasil demineralisasi

Saring, cuci dengan akuades

Serbuk hasil depigmentasi

depigmentasi

3. Prosedur Kerja

Isolasi kitin dari serbuk kulit udang

2

Kitin hasil isolasi

NaOH 60% (1:15 b/v)

Refluks, T=120°C

1x3 jam (A) 2x1.5 jam (B) 3x1 jam (C)

Disaring, disusi hingga netral

Preparasi kitosan

Analisis gugus fungsional dan penentuan derajat deasetilasi kitin dan

kitosan

Pendekatan yang digunakan untuk analisis gugus fungsional adalah

spektroskopi IR. Serbuk kitin dianalisis dalam bentuk pelet dengan KBr

(1:100 b/b). Pelet tersebut dianalisis dalam rentang 1000-400 cm-1.

Adapun untuk menentukan derajat deasetilasi kitin dan kitosan

ditentukan berdasarkan persamaan Baxter yang disusul oleh Khan et al.

DD=100−[ A 1655A 3450

×115 ]

Absorpsi pada λ gugus amida dan gugus hidroksil yang digunakan

sebagai dasar perhitungan derajat deasetilasi direpresentasikan dengan

persamaan matematika Sabis dan Block yang diusulkan oleh Khan et al.

3

Penentuan berat molekul kitosan

Berat molekul kitosan ditentukan dengan metode viskometri. Kitosan A

dilarutkan dalam larutan 0,1M CH3COOH dan 0,2M NaCl sehingga

diperoleh larutan kitosan A dengan konsentrasi bervariasi yaitu 0;

0,025; 0,050; 0,075; 0.100; 0,150; dab 0,200%. Masing-masing larutan

kitosan A dimasukkan ke dalam viskometer dan diukur laju alirnya.

Data laju alir diolah untuk menentukan viskositas intrinsik (η¿

berdasarkan persamaan Huggins

ηsp

C=[ η ]+k ' [η]2 C

Kitosan B dan C pada konsentrasi 0,15% ditentukan laju alirnya untuk

dikonversi menjadi viskositas intrinsik [η¿ menggunakan persamaan

Huggins dengan harga konstanta Huggins k’ yang telah diperoleh dari

kitosan A. Viskositas intrinsik yang diperoleh digunakan untuk

menentukan berat molekul masing-masing kitosan tersebut berdasarkan

persamaan Mark-Houwink :[ η ]=K M α, dengMark-Houwink K dan α ini

masing-masing 1,81 ×10−8cm3/ g dan 0,93

C. Hasil Penelitian

Gugus fungsional Kitin dan Kitosan

4

λ¿) Gugus fungsional

3441,0 Vibrasi ulur –OH

2924,1 Vibrasi ulur -CH2- simetri

1651,1 Vibrasi ulur -C=O

1157,3 Vibrasi ulur -C-O

3271,3

3109,2

1627,9

Vibrasi tekuk N-H mengindikasikan

adanya N-asetil terkonjugasi

1558,5

1311,6

Vibrasi ulur –NH dan vibrasi tekuk –CN

dari gugus N-asetil

1028,1 Vibrasi ulur simetris C-O-C

1072,4 Vibrasi ulur asimetris cincin glukosamin

Penurunan pita pada 2924,1 cm-1 yang mengindikasikan berkurangnya

sebagian senyawa pengotor ang mengandung gugus metilen akibat

perlakuan depigmentasi. Senyawa yang lepas tersebut kemungkinan

merupakan senyawa karotenoid yang memebrikan warna seperti

asthaxantin. Hal ini didukung dengan terjadinya perubahan warna kitin

menjadi lebih putih secara signifikan. (gambar 2).

Spektra IR kitosan (gambar 3) menunjukkan bahwa tidak ada perbedaan

pita serapan yang signifikan pada ketiga jenis kitosan A,B, dan C. Hal

5

ini menunjukkan bahwa regenerasi larutan NaOH pada proses

deasetilasi tidak mempengaruhhi gugus fungsional kitosan yang

dihasilkan.

Spektra IR kitosan jika dibandingkan dengan spektra IR kitin

depigmentasi (gambar 4) teramati adanya beberapa perbedaan, yaitu:

hilangnya pita serapan pada 3263 cm-1, 3109,2 cm-1, 1558,6 cm-1 dan

1627,9 cm-1 serta hilangnya serapan pada 1311,6 cm-1 mengindikasikan

hilangnya gugus asetil dan munculnya pita serapanpada 1597,1 cm-1

yang merupakan akibat adanya vibrasi tekuk N-H dan R-NH2 yang

mengindikasikan meningkatnya derajat deasetilasi.

6

7

Derajat Deasetilasi dan Berat Molekul Kitin dan Kitosan

Sampel DD (%) MW (Da)

Kitin tanpa

depigmentasi

40,17 -

Kitin depigmentasi 40,36 -

Kitosan A 76,48 365,154

Kitosan B 79,60 318,738

Kitosan C 84,16 340,078

Seperti yag terlihat pada tabel, derajat deasetilasi kitosan A<kitosan

B<kitosan C. Hal ini menunjukkan bahwa regenerasi NaOH sgnifikan

meningkatkan efektivitas proses deasetilasi.

Berdasarkan data tabel 1, harga berat molekul kitosa A, kitosan B dan

kitosan C yang diperoleh relatif hampir sama.

8

PEMBAHASAN

Kitin adalah senyawa polisakarida terbesar kedua di bumi

setelahselulosa dan menjadi bahan utama pembentuk cangkang hewan

seperti kulit udang, kepiting, rajungan, kalajengking, cumi-cumi,

serangga, laba-laba, ulat sutera, dan gurita.

Kitin merupakan polimer yang layak menjadi material fungsional

sebab memiliki keunggulan dalam hal biokompabilitas,

biodegradabilitas, non toksik dan sifat adsorpsinya. Akan tetapi,

biofungsional kitin dibatasi oleh proses kelarutannya. Keterbatasan

kelarutan ini dapat diatasi dengan mengkonversinya menjadi kitosan

dan turunannya sehingga potensi aplikasi biomaterial ini menjadi

terbuka lebar.

Karakteristik Kitosan yang digunakan sebagai parameter aplikasi

adalah derajat deasetilasi dan berat molekulnya. Keduanya sangat

ditentukan oleh proses kitosan tersebut.

Kitosan dengan derajat deasetilasi yang bervariasi tetapi berat

molekul relatif sama dibuat dengan meminimalisasi degradasi rantai

polimer pada saat N-deasetilasi dengan memberi perlakuan

mengunakan nitrogen, penambahan EDTA atau NaBH4.

A. Jenis Polimer

a. Kitin adalah polisakarida struktural yang digunakan untuk menyusun

eksoskeleton dari artropoda (serangga, laba-laba, krustase, dan hewan-

hewan lain sejenis). Kitin tergolong homopolisakarida linear yang

tersusun atas residu N-asetilglukosamin pada rantai beta dan memiliki

monomer berupa molekul glukosa dengan cabang yang mengandung

nitrogen. Kitin mempunyai nama lain ß-1(1-4)-2-asetamida-2-dioksi-

D-glukosa (N-asetil-D-Glukosamin). Rumus molekulnya

(C8H13NO5)n. Gambar struktur kitin adalah sebagai berikut :

9

Gambar 1. Struktur kitin

Jenis : berdasarkan strukturnya : homopolimer

berdasarkan jenis monomernya : polimer alam

b. Kitosan (bahasa Inggris: Chitosan), pertama kali ditemukan oleh

Rouget pada 1859, adalah iopolymer polisakarida penting dan sangat

melimpah. Kitosan merupakan suatu senyawa poli (N-amino-2

deoksi β-Dglukopiranosa) yang banyak terdapat di alam.

Polimer kitosan dapat terbentuk dari berbagai tingkat deasetilasi.

Kitosan secara alami ditemukan paada dinding sel fungi kelas

Zygomycetes dan pada kutikula serangga. Informasi mengenai peran

biologis kitosan didapat dari penelitian menggunakan model khamir

Saccharomyces cerevisiae.

Kitosan dengan rumus molekul (C6H11NO2)n adalah hasil hidrolisis

kimiawi maupun enzimatik dari senyawa Kitin. Kitosan merupakan

kitin yang telah dihilangkan gugus asetilnya melalui proses

deasetilasi. Nama lainnya adalah 2-amino-2-deoksi-D-glukosa.

Gambar struktur kitosan ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2. Struktur kitosan

10

Jenis : berdasarkan jenis monomernya : homopolimer

berdasarkan asalnya : polimer modifikasi

B. Zat aditif pada polimer dan fungsinya

Preparasi kitosan dilakukan dalam beberapa tahap dengan menggunakan

beberapa bahan kimia, tahap-tahapnya adalah sebagai berikut :

1. Demineralisasi

Mineral dalam kulit udang dapat mencapai 40-50% berat bahan

keringnya. Mineral ini terutama berupa CaCO3 yang berikatan secara

fisik dengan kitin. Kalsium karbonat dapat dihilangkan dengan

perlakuan dalam asam klorida encer pada suhu kamar. Persamaan

reaksinya adalah sebagai berikut :

CaCO3 (s) + 2 HCl(aq) CaCl2 (s) + H2O (l) + CO2 (g)

Ca3(PO4)2 (s) + 4 HCl (l) 2 CaCl2 (s) + Ca(H2PO4)2 (l)

2. Deproteinasi

Pada prinsipnya deproteinasi adalah memisahkan antara protein dan

kitin. Umumnya dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH 2-

3% suhu 63-65 0C dalam waktu 1-2 jam.

3. Deasetilasi

Deasetilasi merupakan proses pengubahan gugus asetil pada kitin

menjadi gugus amina dengan penambahan NaOH pekat, atau larutan

basa kuat berkonsentrasi tinggi.

Mekanisme reaksinya :

11

Gambar 3. Mekanisme reaksi deasetilasi kitin

12

PENUTUP

A. Kesimpulan

a. Derajat deasetilasi kitosan A (deasetilasi 1x3 jam)<derajat deasetilasi

kitosan B(deasetilasi 2x1,5 jam)<derajat deasetilasi kitosan C (3x1

jam)

b. Berat molekul kitosan A, kitosan B dan kitosan C relatif tidak

berbeda.

c. Deasetilasi bertahap efektif meningkatkan derajat deasetilasi kitosan

yang diperoleh dibandingkan deasetilasi kitin secara kontinyu

dengan total waktu yang sama.

B. Rekomendasi Kelanjutan

Preparasi kitosan secara bertahap telah dilakukan.

Selanjutnya dapat dilakukan penelitian untuk

mempelajari pengaruh proses deasetilasi kitin secara

bertahap terhadap derajat deasetilasi dan massa

molekul kitosan. Kitosan dikarakterisasi untuk

mengetahui gugus fungsi dan derajat deasetilasi secara

spektroskopi Fourier Transform Infrared (FTIR) dan

Nuclear Magnetic Resonance (NMR 1H), massa molekul

dengan kromatografi permeasi gel (GPC).

C. Komentar

Penelitian mengenai preparasi kitosan melalui destilasi kitin secara

bertahap ini masih terbilang cukup sederhana dan dapat ditindaklanjuti

untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai senyawa kitin dan

kitosan. Penelitian yang lebih lanjut dapat mengungkap manfaat dan

fungsi dari kitosan bagi kehidupan manusia.

Sebagai polimer alam yang tersedia dalam jumlah melimpah di

alam sudah seyogyanya kitin mendapatkan perhatian lebih untuk

ditingkatkan aplikasinya dalam kehidupan.

13

DAFTAR PUSTAKA

Junaidi, Ahmad Budi dkk. (2009). Preparasi Kitosan Melalui

Deasetilasi Kitin Secara Bertahap dan Sifat Fisikokimianya.

Indo.J.Chem, 9, 369-372

14