BAB II TINJAUAN PUSTAKA
3.2. Hipotesis
Berdasarkan kerangka konsep di atas, maka dapat dirumuskan hipotesis penelitian bahwa membran khitosan dari kulit udang dapat digunakan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah laundry.
Air limbah laundry (mengandung fosfat)
Pengolahan air limbah laundry dengan pemanfaatan
teknologi alternatif (membran khitosan)
Membran khitosan terbuat dari bahan ramah lingkungan, menggunakan limbah
kulit udang
Air yang aman dibuang ke badan perairan Penurunan kadar fosfat dalam air limbah laundry
Analisis fosfat dengan spektro UV-Vis
38 BAB IV
METODE PENELITIAN
4.1. Metode Penelitian
Pada penelitian ini isolasi khitin dari kulit udang menggunakan kondisi optimum pada penelitian Kusumawati (2009) sedangkan aplikasinya menggunakan metoda eksperimen yang bersifat eksploratif. Data dikumpulkan dengan cara pengamatan langsung setelah obyek penelitian diberikan perlakuan, kemudian melakukan serangkaian pengujian.
4.2. Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian adalah penurunan kadar fosfat total dalam air limbah laundry menggunakan membran khitosan. Sebelum membran khitosan di aplikasikan pada air limbah laundry, efektivitas membran khitosan dengan berbagai konsentrasi digunakan untuk menurunkan kadar fosfat pada larutan standar fosfat (larutan KH2PO4 10 ppm) dan lamanya waktu kontak diamati pada selang waktu 2 jam. Kemudian dari kondisi optimum konsentrasi khitosan yang digunakan sebagai membran dan waktu optimum kontak terhadap membran sampai rentang waktu 2 jam yang diperoleh pada larutan standar fosfat dipakai untuk aplikasi menurunkan kadar fosfat dalam air limbah laundry. Analisis kadar fosfat total dalam air limbah laundry dilakukan dengan spektofotometer UV-Vis sebelum dan sesudah perlakuan.
4.3. Rancangan Penelitian
Penelitian ini merupakan percobaan faktorial yang terdiri atas 2 faktor yaitu faktor A (konsentrasi larutan khitosan) dengan taraf 1%, 2%, 3%, 4%, 5%
39
dan faktor B (lamanya waktu kontak terhadap membran khitosan) dengan taraf 30 menit, 60 menit, 90 menit, 120 menit). Rancangan dasar yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan tiga kali ulangan. Analisis data dilakukan dengan ANOVA (Analysis of Varian) satu arah.
4.4. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Penelitian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, Laboratorium bersama FMIPA Universitas Udayana (analisis Spektrofotometer FTIR) dan Laboratorium Fakultas Teknik Mesin Universitas Udayana.
4.5. Bahan dan Alat Penelitian 4.5.1. Bahan Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit udang yang diperoleh dari limbah restoran yang ada di daerah Kuta, Badung, serta air limbah pencucian Laundry. Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah : HCl (asam klorida), NaOH (natrium hidroksida), pereaksi Biuret, CH3COOH (asam asetat), I2 (iodin), KI (kalium iodida), alkohol, aseton, AgNO3 (perak nitrat), KH2PO4 (kalium dihidrogen fosfat), H2SO4 (asam sulfat), (NH4)6Mo7O24.4H2O (ammonium heptamolibdat), asam askorbat dan aquades.
4.5.2. Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah peralatan gelas, diantaranya adalah gelas ukur, Erlenmeyer, pipet ukur, pipet volume, labu ukur, gelas beaker, corong, dan labu pemanas, ayakan ukuran 80 Mesh, oven, desikator, kertas saring, termometer, pH meter, bola hisap, neraca analitik, pengaduk magnetik. Peralatan instrumen yang digunakan adalah spektrofotometer fourier
40
transform inframerah (FTIR ZHIMADZU), peralatan instrumen spektrofotometer UV-Vis ZHIMADZU.
4.6. Prosedur Penelitian
Penelitian ini terdiri dari 5 (lima) tahap yaitu : 1. Isolasi Khitin dari kulit udang
2. Proses Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan 3. Pembuatan membran Khitosan
4. Analisa fosfat dalam air limbah laundry dengan spektofotometer UV-Vis 5. Proses pengolahan air limbah laundry dengan membran Khitosan dan
analisis kembali hasil penurunan fosfatnya setelah pengolahan air limbah laundry dengan alat spektrofotometer UV-Vis.
4.6.1. Isolasi Khitin dari Kulit Udang 4.6.1.1. Pembuatan Tepung Kulit Udang
Kulit udang galah yang diambil dari limbah restoran di Kuta, dicuci dengan air yang mengalir hingga bersih kemudian direbus. Untuk menghilangkan kotorannya, setelah direbus kulit udang dicuci kembali dengan air hingga bersih kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 110 – 1200C sampai beratnya konstan. Setelah kering kemudian digiling dan diayak menggunakan ayakan 80 Mesh. Hasil yang lewat dari ayakan ini digunakan untuk memperoleh khitin.
4.6.1.2. Proses Deproteinasi
Sebanyak 100 gram tepung kulit udang dimasukkan ke dalam erlenmeyer ukuran 1 L dan ditambahkan larutan NaOH 3,5% dengan perbandingan 1 : 10 (b/v) antara sampel dengan pelarut. Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 65 – 700C selama 4 jam sambil dilakukan pengadukan pada 50 rpm. Selanjutnya
41
campuran tersebut disaring, didinginkan kemudian dicuci dengan aquades sampai pH netral sehingga diperoleh khitin kasar bebas protein yang ditetapkan menggunakan uji biuret, sampai tidak terbentuk warna ungu.
4.6.1.3. Proses Demineralisasi
Khitin kasar yang telah mengalami proses deproteinasi ditambah dengan HCl 1,5 M dengan perbandingan 1 : 15 (b/v) antara sampel dengan pelarut.
Campuran dipanaskan pada suhu 70 – 800C selama 4 jam sambil dilakukan pengadukan pada 50 rpm kemudian disaring. Padatan yang diperoleh dicuci dengan aquades beberapa kali sampai pH netral. Untuk mengetahui HCl yang digunakan telah habis tercuci dilakukan uji terhadap air hasil cucian dengan memakai larutan AgNO3, sampai tidak diperoleh endapan putih (AgCl).
4.6.1.4. Proses Depigmentasi
Khitin yang telah mengalami demineralisasi ditambahkan etanol 70%
sebanyak 100 ml dilanjutkan dengan penyaringan, pencucian kembali dengan aquades panas dan aseton untuk menghilangkan warna lalu dikeringkan pada suhu 800C selama 24 jam kemudian didinginkan dalam desikator lalu ditimbang.
Pengeringan dan pendinginan dilanjutkan dengan penimbangan berulang kali hingga diperoleh berat konstan.
4.6.1.5. Uji Khitin
Identifikasi secara kualitatif senyawa khitin dilakukan dengan uji warna Van Wesslink. Pada uji ini diambil sedikit serbuk hasil dari proses demineralisasi ditetesi dengan larutan I2 dalam KI, apabila terjadi perubahan warna dari putih krem menjadi coklat kemudian ditetesi dengan larutan asam sulfat terjadi
42
perubahan warna menjadi violet berarti senyawa tersebut merupakan senyawa khitin. Selain itu dilakukan karakterisasi dengan FTIR.
4.6.2. Proses Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan
Khitin yang diperoleh dari prosedur deproteinasi-demineralisasi, dilakukan deasetilasi dengan menambahkan NaOH konsentrasi 50% dengan perbandingan 1 : 20 (b/v) antara khitin dengan pelarut. Campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 1200C selama 4 jam, kemudian larutan dipisahkan, disaring kemudian dicuci dengan aquades sampai pH netral. Padatan yang diperoleh dikeringkan pada suhu 800C selama 24 jam. Secara kualitatif untuk menguji adanya khitosan dapat larut sempurna dalam asam asetat maka zat tersebut merupakan khitosan. Secara kuantitatif khitosan yang diperoleh kemudian dikarakterisasi dengan menggunakan FTIR.
4.6.3. Pembuatan Membran Khitosan
1. Ditimbang sebanyak 4 gram serbuk khitosan dilarutkan dalam 200 mL asam asetat (CH3COOH) 1% pada suhu ruangan.
2. Kedua bahan yang telah tercampur dihomogenkan dengan cara diaduk mengggunakan pengaduk magnetik selama 24 jam, sehingga diperoleh khitosan 2% kemudian di tuangkan dalam cetakan (petri dish diameter 9,6 cm) sebanyak 25 gram. Kemudian cetakan yang telah terisi larutan khitosan diangin-anginkan selama 24 jam (sampai setengah kering) selanjutnya cetakan dimasukkan ke dalam oven pada suhu 60oC selama 5 jam. Memastikan membran kering sempurna cetakan didiamkan selama 24 jam di udara terbuka.
43
3. Cara melepas membran dari cetakan dengan sebelumnya merendam membrane dalam NaOH 4% selama ± 2 menit, selanjutnya direndam dengan menggunakan aquabidestilat selama ± 5 menit, kemudian membran di lepaskan dengan hati-hati dari cetakannya.
4. Langkah cara kerja no. 1 sampai no. 3 diulang untuk konsentrasi membran khitosan 1,3,4 dan 5%.
4.6.4. Analisis Uji Tarik
Uji tarik membran khitosan dilakukan pada suhu kamar. Kekuatan tarik membran dapat dilihat dari kekuatan tegangan (Nilai Load) yaitu kekuatan tarik pada saat putus (kgf) dan regangan (Nilai Stroke) yaitu kekuatan regangan pada saat putus. Nilai Load dan Stroke biasanya berbanding terbalik.
4.6.5. Analisis Fosfat dalam Air Limbah Laundry dengan Spektro UV-Vis Air limbah laundry di bawa ke laboratorium Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana untuk dianalisis kadar fosfat total dengan alat Spektofotometer UV-Vis pada panjang gelombang λ = 660 nm.
4.6.6. Proses pengolahan air limbah laundry dengan membran Khitosan Membran khitosan digunakan untuk menurunkan kadar fosfat total dalam air limbah laundry. Sebelum membran di aplikasikan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah laundry, dilakukan simulasi penurunan fosfat menggunakan larutan standar fosfat (larutan KH2PO4 10 ppm) Adapun tahapan cara kerjanya sebagai berikut :
1. Membran khitosan dengan konsentrasi 1% di taruh di dalam corong Buchner sampai menutupi seluruh lingkar dalam corong.
44
2. Larutan standar fosfat (larutan KH2PO4 10 ppm) dituang menggunakan corong sebanyak 50 mL dimasukan ke dalam biuret, kemudian alirannya diatur agar jatuh tepat di tengah-tengah corong Buchner yang telah dipasang membran khitosan.
3. Permeat yang diperoleh setiap 30 menit sampai rentang waktu 2 jam (30, 60, 90 dan 120 menit) diambil, selanjutnya permeat tersebut dianalisis dengan spektrofotometer UV-Vis (λ = 660 nm), untuk mengetahui penurunan kadar fosfat total tiap waktu tersebut di atas.
4. Langkah no. 1 sampai no. 3 diulangi dengan konsentrasi khitosan dalam membran 2, 3, 4 dan 5%. Berdasarkan hasil pengukuran akan diperoleh kondisi optimum konsentrasi membran khitosan dan waktu optimum penurunan kadar fosfat dalam larutan standar. Kondisi optimum yang diperoleh itu (baik konsentrasi membran khitosan dan waktu kontak) akan diaplikasi untuk mengetahui efektifitas dari membran khitosan terhadap penurunan kadar fosfat total dalam air limbah laundry.
45 BAB V
HASIL PENELITIAN 5.1. Isolasi Khitin dari Kulit Udang
5.1.1. Tepung Kulit Udang
Kulit udang yang digunakan dari jenis udang galah, diperoleh dari limbah restoran di daerah Kuta. Kulit udang dibersihkan kemudian dikeringkan selanjutnya dihaluskan dan diperoleh tepung kulit udang yang berwarna pink seperti yang terdapat pada Gambar 5.1b.
(a) (b)
Gambar 5.1. a. Kulit Udang
b.Tepung Kulit Udang
5.1.2. Proses Deproteinasi
Proses deproteinasi, ditimbang 100,07 gram tepung kulit udang direaksikan dengan 1000 mL larutan NaOH 3,5% di taruh di atas alat pengaduk magnetik pada suhu 65-70oC dan pengadukkan 50 rpm selama 4 jam, setelah pengeringan diperoleh berat khitin kasar sebanyak 57,95 gram, seperti yang terdapat pada Gambar 5.2.b.
46
(a) (b)
Gambar 5.2.a. Pengaduk Magnetik b. Khitin Kasar
5.1.3. Proses Demineralisasi
Proses demineralisasi, khitin kasar sebanyak 57,95 gram direaksikan dengan 869,25 mL HCl 1,5 M di taruh di atas alat pengaduk magnetik pada suhu 70-80oC dan pengadukan 50 rpm selama 4 jam, setelah proses demineralisasi dilanjutkan dengan proses depigmentasi diperoleh khitin sebanyak 20,37 gram.
Seperti yang terdapat pada Gambar 5.3.
Gambar 5.3. Khitin
47 5.1.4. Uji Khitin
Uji adanya khitin secara kualitatif dilakukan dengan uji warna Van Wesslink, yaitu khitin yang diperoleh dari hasil isolasi dengan beberapa proses di atas direaksikan dengan I2 dalam KI hasilnya dapat menjadi berwarna coklat kemudian diteteskan H2SO4 berubah menjadi berwarna violet (keunguan) ini menunjukkan zat hasil isolasinya positif menunjukkan adanya khitin. Secara kuantitatif adanya senyawa khitin dari proses isolasi di atas dilakukan karakterisasis dengan FTIR. Spektra hasil FTIR khitin terdapat pada Lampiran 10.
Tabel 5.1 Karakteristik Khitin Kulit Udang
Gugus Fungsi
Bilangan gelombang (cm-1) Khitin
Literatur* Percobaan
5.2. Proses Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan
Khitin sebanyak 20,35 gram direaksikan dengan 407 mL NaOH 50% di letakkan di atas alat pengaduk magnetik pada suhu 120oC selama 4 jam, dan setelah proses deasetilasi diperoleh khitosan sebanyak 14,23 gram (Gambar 5.4).
Uji khitosan yang dihasilkan dilakukan dengan melarutkan khitosan ke dalam larutan asam asetat 1%, ternyata zat yang dihasilkan dari proses deasetilasi larut dengan baik. Berarti senyawa itu secara kualitatif merupakan senyawa khitosan,
48
dan analisis secara kuantitaif dapat dilakukan dengan analisis FTIR untuk mengetahui gugus-gugusnya. Derajat deasetilasinya diperoleh 66,27%
perhitungan derajat deasetilasi terdapat pada Lampiran 9.
Gambar 5.4. Khitosan
Tabel 5.2 Karakteristik Khitosan Kulit Udang Gugus Fungsi Bilangan gelombang (cm-1) Khitosan
Literatur* Percobaan
NH2 kibasan dan Pelintiran N – H kibasan
5.3. Pembuatan Membran Khitosan
Pembuatan membran khitosan dengan melarutkan 4 gram khitosan dalam 200 mL asam asetat 1% (untuk konsentrasi membran khitosan 2%), kemudian dihomogenkan dengan pengadukan selama 24 jam. Campuran yang yang telah
49
homogen dibiarkan selama 24 jam baru selanjutnya dicetak menggunakan petri dish (diameter 9,6 cm). Pelarut asam asetat diuapkan, diteruskan dengan melepas membran dari cetakan secara hati-hati agar membran tidak robek. Membran yang telah dilepas dari cetakan mempunyai penampilan tipis transparan, tampak pada Gambar 5.5. di bawah ini.
Gambar 5.5. Membran Khitosan
5.4. Analisis Uji Tarik
Uji tarik membran khitosan dilakukan setelah membran kering pada suhu kamar. Untuk mengetahui respon mekanik membran khitosan terhadap pembebanan tarik satu arah (uniaksial) dilakukan uji tarik menggunakan alat Screw Test Stand dengan ukuran lebar (l) = 5,79 mm dan panjang awal (Lo) = 30,15 mm yang sama untuk masing-masing konsentrasi membran khitosan.
Pengukuran tebal membran dilakukan dengan menggunakan alat mikrometer skrup, dimana diperoleh hasil pengukuran dalam satuan millimeter (mm) yang dipergunakan menghitung luas penampang membran saat mengetahui kekuatan tarik membran. Gambar alat dan bentuk membran saat dilakukan uji tarik terdapat pada Lampiran 3.
50
Hasil pengukuran uji tarik masing-masing membran terdapat pada Tabel 5.3 sampai Table 5.7.
Tabel 5.3. Data Uji Tarik Membran Khitosan 1% (tebal membran 0,04 mm)
ΔL(mm) F(Kgf) Rata-rata
F(Kgf) Ulangan I Ulangan II Ulangan III
0,00
51
Tabel 5.4. Data Uji Tarik Membran Khitosan 2% (tebal membran 0,07 mm)
ΔL(mm) F(Kgf) Rata-rata
F(Kgf) Ulangan I Ulangan II Ulangan III
0.00
52
Tabel 5.5. Data Uji Tarik Membran Khitosan 3% (tebal membran 0,09 mm)
ΔL(mm) F(Kgf) Rata-rata
F(Kgf) Ulangan I Ulangan II Ulangan III
0.00
53
Tabel 5.6. Data Uji Tarik Membran Khitosan 4% (tebal membran 0,10 mm)
ΔL(mm) F(Kgf) Rata-rata
F(Kgf) Ulangan I Ulangan II Ulangan III
0.00
54
Tabel 5.7. Data Uji Tarik Membran Khitosan 5% (tebal membran 0,12 mm)
ΔL(mm) F(Kgf) Rata-rata
F(Kgf) Ulangan I Ulangan II Ulangan III
0.00
55
5.5. Pembuatan Kurva Kalibrasi dengan Larutan Standar Fosfat
Kurva kalibrasi dibuat dengan mengukur absorbansi larutan standar fosfat yang sudah diketahui konsentrasinya. Larutan standar fosfat yang dipakai berasal dari senyawa KH2PO4 bervariasi konsentrasi (ppm) sebanyak 10 mL ditambahkan pereaksi fosfat sebanyak 1 mL, kemudian ditambahkan dengan sedikit asam askorbat selanjutnya campuran tersebut dipanaskan dalam penangas air selama 15 menit menghasilkan warna biru dan menggunakan alat spektrofotometer UV-Vis diukur absorbansinya pada panjang gelombang (λ = 660 nm). Data pengukuran absorbansi larutan standar fosfat terdapat pada Tabel 5.8 di dawah ini:
Tabel 5.8. Absorbansi Larutan Standar Fosfat Konsentrasi (ppm) Absorbansi (λ = 660 nm)
0 1 5 10 15 20
0,000 0,088 0,345 0,684 0,927 1,237
5.6. Hasil Pengukuran Fluks Membran Khitosan dengan Menggunakan Air Pengukuran fluks membran khitosan (jumlah volume permeat yang melewati satuan luas membran dalam waktu tertentu) dilakukan dengan mengalirkan air ke dalam membran (luas membran = 6,79x10-3 m2) yang telah dipasang pada alat vakum rentang waktu 30 menit dan tekanan vacumnya sekitar 350 mbar. Hasil yang diperoleh untuk setiap membran disajikan dalam Tabel 5.9 berikut ini :
56
Tabel 5.9. Fluks Membran Khitosan
Konsentrasi membran khitosan (%) Volume permeat (mL) 1
5.7. Penurunan Kadar Fosfat dalam Larutan Standar
Simulasi penurunan kadar fosfat pada larutan KH2PO4 10 ppm (standar fosfat 10 ppm), data kosentrasi perlakuannya seperti Tabel 5.10. Hasil terbaik penurunan konsentrasi larutan standar fosfat 10 ppm dengan membran khitosan (baik konsentrasi dan waktu kontak optimum) dipakai untuk aplikasi penurunan fosfat pada air limbah laundry.
Tabel 5.10. Konsentrasi Permeat Larutan Standar Fosfat 10 ppm Konsentrasi
57
Tabel 5.11. Karakteristik Air Limbah Laundry
No Parameter Sebelum perlakuan Sesudah perlakuan
1 Warna Keruh Jernih
2 pH 9 8
3 Absorbansi 1.105 0.071
5.8. Proses Pengolahan Air Limbah Laundry dengan Membran Khitosan Hasil permeat larutan standar fosfat 10 ppm yang dipakai simulasi untuk menurunkan kadar fosfat menunjukkan pada konsentrasi membran khitosan 3%
dan waktu kontak 60 menit penurunan konsentrasinya paling rendah. Konsentrasi membran 3% dan waktu kontak 60 menit akan diaplikasikan untuk menurunkan kadar fosfat dalam air limbah laundry. Data penurunan konsentrasi fosfat dalam air limbah laundry secara filtrasi menggunakan membran khitosan konsentrasi 3%
dan waktu kontak 60 menit terdapat pada Tabel 5.12.
Tabel 5.12. Konsentrasi Permeat Air Limbah Laundry Permeat
tingkat ke
Konsentrasi ulangan
Rata-rata
I II III
I 14.455592 13.906439 14.089490 14.156054 II 10.944341 10.644803 10.711367 10.761290 III 6.035246 5.386247 5.802272 5.735708 IV 0.576998 0.344024 0.443870 0.460511
58 BAB VI PEMBAHASAN 6.1. Isolasi Khitin dari Kulit Udang
6.1.1. Proses Deproteinasi
Proses deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan protein dalam kulit udang menggunakan larutan NaOH 3,5 % pada suhu 70oC dengan pengadukan 50 rpm selama 4 jam. Apabila digunakan larutan NaOH dengan konsentrasi dan suhu lebih tinggi akan menyebabkan terjadi proses deasetilasi. Pengadukan dan pemanasan ini berfungsi untuk mempercepat pengikatan ujung rantai protein dengan NaOH sehingga proses degradasi dan pengendapan akan berlangsung sempurna (Austin, 1981). Protein dari kulit udang akan terekstraksi dalam bentuk Na-proteinat, ion Na+ dari NaOH akan mengikat ujung rantai protein yang bermuatan negatif. Pada proses deproteinasi, dari 100 gram tepung kulit udang (sampel) yang digunakan setelah proses diperoleh khitin kasar sebanyak 57,95 gram. Pengurangan massa sebanyak 42,05% merupakan jumlah protein dalam kulit udang yang sudah dihilangkan dalam proses deproteinasi. Kandungan protein dalam kulit udang berkisar antara 25 – 40% (Marganof, 2003).
6.1.2. Proses Demineralisasi
Proses demineralisasi bertujuan untuk menghilangkan senyawa anorganik atau mineral yang terdapat pada kulit udang. Kandungan mineral utamanya adalah CaCO3 dan Ca3(PO4)2 dalam jumlah kecil, mineral ini lebih mudah dipisahkan dibandingkan dengan protein karena hanya terikat secara fisik. Pada proses demineralisasi dari 57,95 khitin kasar bebas protein yang digunakan setelah proses demineralisasi (menggunakan HCl) diperoleh khitin sebanyak 20,37 gram,
59
sehingga diperoleh persentase khitin dalam sampel sebanyak 20,37%. Hasil khitin yang diperoleh pada penelitian ini sesuai dengan peneliti sebelumnya yang menyatakan kandungan khitin dalam kulit udang berkisar antara 15 – 20%
(Marganof, 2003). Pengurangan massa sebanyak 64,85% dari khitin bebas protein, menunjukkan larutnya mineral yang terkandung dalam kulit udang sebanyak 64,85%. Kulit udang keras karena mengandung CaCO3 dan Ca3(PO4)2, penambahan HCl menyebabkan terdagradasi membebaskan gas CO2 yang ditandai dengan keluarnya gelembung gas. Reaksinya sebagai berikut:
CaCO3(s) + 2HCl(aq) CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)
Ca3(PO4)2(s) + 6HCl(aq) 3CaCl2(aq) + 2H3PO4(aq)
Khitin yang dihasilkan dicuci dengan aquades sampai pH netral, selanjutnya dilakukan depigmentasi dengan aseton dan alkohol untuk menghilangkan zat warna. Proses pencucian kembali dilakukan untuk mencegah degradasi produk selama pengeringan, sehingga diperoleh serbuk khitin halus yang berwarna putih krem. Khitin yang diperoleh dikarakterisasi secara FTIR untuk identifikasi gugus-gugus aktifnya. Spektra FTIR pembentukan senyawa khitin pada penelitian ini pada daerah serapan bilangan gelombang sekitar 3473,80 cm-1 menunjukkan serapan gugus hidroksil (secara literatur serapan gugus hidroksil pada bilangan gelombang 3448 cm-1). Terjadi perbedaan serapan gugus hidroksil pada hasil penelitian ini disebabkan masih adanya gugus asetil yang terikat kuat pada struktur senyawa khitin. Sedangkan gugus amina (ikatan N-H ulur) muncul di daerah 3265,49 cm-1 (literatur menunjukan di daerah 3250-3300 cm-1), (ikatan C-H) pada daerah 2883,58 cm-1 (literatur 2891 cm-1), gugus amida (ikatan C=O ulur) muncul di daerah 1647,21 cm-1(literatur1640-1680 cm-1),
60
serapan ikatan N-H bengkokan muncul pada bilangan gelombang 1560,41 cm-1 (literatur 1530-1560 cm-1), dan gugus amina (ikatan N-H kibasan) muncul di daerah 707,88 cm-1 (literatur 650-750 cm-1). Munculnya serapan amina (ikatan N-H bengkokan) pada daerah 1560,41 cm-1, dimana pada daerah ini sudah melewati kisaran literatur menunjukan pada proses deproteinasi dengan basa kuat khitin kasar sedikit mengalami deasetilasi.
6.2. Proses Deasetilasi Khitin menjadi Khitosan
Proses deasetilasi merupakan proses penghilangan gugus asetil (-COCH3) dari khitin menggunakan larutan alkali agar berubah menjadi gugus amina (-NH2).
Khitin mempunyai struktur kristalin yang panjang dengan ikatan hidrogen yang kuat antara atom nitrogen dan gugus karboksilat pada rantai bersebelahan (Muzzarelli, 1986). Untuk memutuskan ikatan antara gugus asetilnya dengan gugus nitrogen sehingga berubah menjadi gugus amina (-NH2) perlu digunakan natrium hidroksida (NaOH) dengan konsentrasi 50% dan waktu deasetilasi selama 4 jam. Penggunaan larutan alkali dengan konsentrasi yang tinggi dapat mempengaruhi besarnya derajat deasetilasi yang dihasilkan, karena derajat deasetilasi sebanding dengan daya adsorpsi khitosan. Pemutusan gugus asetil pada khitin mengakibatkan khitosan bermuatan positif sehingga dapat larut dalam asam organik (Bastaman, 1989) seperti asam asetat ataupun asam formiat.
Khitosan yang dihasilkan sebanyak 14,23 gram dari proses deasetilasi 20,35 gram serbuk khitin, ada pengurangan massa akibat mengalami proses deasetilasi sehingga diperoleh persentase perubahan khitin menjadi khitosan sebesar 69,93% (dapat dilihat pada Lampiran 10) dengan penampilan serbuk yang berwarna putih krem. Hasil yang diperoleh ini sesuai dengan penelitian
61
sebelumnya yaitu kadar khitosan dari khitin kulit udang lebih besar dari 50%
(Marganov, 2003).
Spektra FTIR khitosan (Lampiran 11) menunjukkan adanya serapan pada daerah bilangan gelombang (cm-1) 3475,73 (O-H stretching), 1658,78 (C=O amida). Spektra pada bilangan gelombang 1658,78 cm-1 (puncak amida) masih muncul disebabkan khitosan yang dihasilkan belum terasetilasi seluruhnya.
Kualitas khitosan juga dapat diketahui dari besarnya persen derajat deasetilasi.
Perhitungan derajat deasetilasi khitosan dengan metode garis Moore dan Robert digunakan untuk mengetahui persen derajat deasetilasi (DD) khitosan kulit udang.
Secara umum kebanyakan publikasi menyebutkan istilah khitosan apabila derajat deasetilasi lebih besar dari 70%. Pada penelitian ini diperoleh persen derajat deasetilasi sebesar 66,27% (perhitungan DD khitosan terdapat pada Lampiran 9), hal ini menunjukan belum seluruhnya khitin terasetilasi menjadi khitosan. Masih rendahnya hasil DD khitosan ini disebabkan oleh faktor pengadukan, suhu dari yang ditampilkan pada alat kurang maksimal ataupun jenis habitat serta pemeliharaan udang galah yang dipergunakan.
6.3. Pembuatan Membran Khitosan
Proses pembuatan membran dengan melarutkan khitosan dalam asam asetat 1% kemudian diaduk dengan alat pengaduk magnetik selama 24 jam bertujuan agar diperoleh larutan yang homogen. Khitosan dengan konsentrasi 1%
paling mudah melarut dalam asam asetat karena kondisi larutan yang encer (lebih banyak pelarutnya) menghasilkan membran yang paling tipis dan transparan.
Khitosan dengan kosentrasi 2%, 3% larut dengan baik dalam asam asetat menjadi larutan yang sempurna sehingga menghasilkan membran yang halus. Sedangkan
62
khitosan dengan konsentrasi 4% dan 5% dalam asam asetat menghasilkan larutan yang agak kental karena mengalami kejenuhan. Pencetakan membran dengan konsentrasi khitosan 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5% pada cetakan (petri dish), melepaskan membran setelah proses penguapan pelarutnya melalui teknik infersi fasa yaitu dengan merendam membran menggunakan NaOH 4% selama 2 menit dilanjutkan dengan menggunakan aquabides selama 5 menit. Penggunaan larutan NaOH berfungsi sebagai larutan nonpelarut yang dapat berdifusi ke bagian bawah membran yang berhimpit dengan kaca sehingga membran akan terdorong ke atas dan terkelupas. Pencucian dengan aquabides bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa NaOH sehingga pH-nya menjadi netral.
6.4. Analisis Uji Tarik
Kekuatan tarik merupakan reaksi ikatan antara atom-atom atau antara ikatan-ikatan dalam polimer terhadap gaya luar atau tegangan. Melalui pengujian kekuatan tarik diperoleh kurva ζ = tegangan (stress) terhadap = regangan (strain). Informasi yang diperoleh dari kurva ini untuk polimer adalah kekuatan tarik dan perpanjangan dari bahan. Untuk menghitung tegangan dapat digunakan rumus ζ = dimana ζ : tegangan (Kgf/mm2), F : tegangan (Kgf), A ; luas penampang lintang (mm2). Sedangkan penambahan panjang (regangan) dapat dihitung dengan rumus ε = x100% dimana ε : regangan (%), ΔL : pertambahan panjang (mm), Lo : panjang mula-mula (mm). Perhitungan nilai tegangan dan regangan terdapat pada Lampiran 3. Gambar grafik hubungan antara tegangan dan regangan masing-masing membran terdapat pada Gambar 6.1.
sedangkan data nilai uji tarik semua membran terlihat pada tabel 6.1.
63
Tabel 6.1. Hasil Uji Tarik Membran Khitosan Membran
Gambar 6.1. Grafik hubungan antara tegangan dan
Gambar 6.1. Grafik hubungan antara tegangan dan