Kitin berasal dari bahasa Yunani yang berarti baju rantai besi, pertama kali diteliti oleh Bracanot pada tahun 1811 dalam residu ekstrak jamur yang dinamakan fungiue. Kitin merupakan unsur organik yang sangat penting pada hewan golongan Arthopoda, Annelida, Mollusca dan Nematoda. Kitin biasanya berkonyugasi dengan protein dan tidak hanya terdapat kulit dan kerangkanya saja, tetapi juga terdapat pada trachea, insang, kulit usus dan bagian dalam kulit cumi-cumi ( Neely dan William 1969, diacu dalam Marganof 2003 ).
2.5.1 Sifat kimia kitin dan kitosan
Kitin merupakan biopolimer terbanyak kedua setelah selulosa yang berlimpah dan tersebar di alam. Kitin termasuk komponen organik penting penyusun kerangka lobster ( 12 % ), kepiting ( 13 % ), udang ( 8 % ), antartic krill ( 2,3 – 6,1 % ), dinding sel kapang ( 44 % ) dan dinding sel jamur ( 40 % ) ( Knorr 1982 ). Kandungan kitin pada kulit udang lebih sedikit daripada kulit kepiting, akan tetapi kulit udang lebih mudah diperoleh karena ketersediaannya sebagai limbah industri pengolahan udang beku.
Secara kimia kitin merupakan polimer ( 1-4 )-2-asetamido-2-deoksi-B-D- glukosamin yang dapat dicerna mamalia, sedangkan kitosan merupakan kitin yang dihilangkan gugus asetilnya dengan menggunakan basa pekat sehingga bahan ini merupakan polimer dari D-glukosamin ( Krissetiana 2004 ). Kitosan yang disebut juga dengan B-1,4-2-amino-dioksi-D-glukosa merupakan turunan dari kitin melalui proses deasetilasi. Kitosan juga merupakan polimer multifungsi karena mengandung tiga jenis gugus fungsi yaitu asam amino, gugus hidroksil primer dan sekunder ( Tokura dan Nishi 1995 ).
Kitin merupakan zat padat yang tidak berbentuk ( amorphous ), tidak larut dalam air, asam organik encer, alkali encer dan pekat, alkohol dan pelarut organik lainnya, tetapi larut dalam asam-asam mineral yang pekat. Kitin kurang larut dibandingkan dengan selulosa dan merupakan N-glukosamin yang terdeasetilasi sedikit, sedangkan kitosan adalah kitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkin ( Tokura dan Nishi 1995 ).
Kitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa kuat, sedikit larut dalam HCl, HNO3 dan H3PO4, dan tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat polielektrolitik ( Hirano 1986 ). Disamping itu kitosan dapat dengan mudah berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu kitosan relatif lebih
banyak digunakan pada berbagai industri terapan dan industri kesehatan ( Muzzarelli 1986 ).
2.5.2 Ekstraksi kitosan
Untuk mendapatkan kitin murni, dilakukan proses isolasi kitin yang terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pemisahan mineral ( demineralisasi ) dan pemisahan protein ( deproteinasi ) ( Suptijah et al.1992 ).
Deproteinasi dapat dilakukan sesudah atau sebelum demineralisasi. Deproteinasi dilakukan lebih dulu apabila protein yang terlarut akan dimanfaatkan lebih lanjut ( Knoor 1982 ). Deproteinasi sebaiknya dilakukan lebih dulu karena dipandang lebih menguntungkan, yaitu membentuk efek penstabilan pada limbah udang, memaksimalkan produk dan kualitas protein yang terlarut. Namun apabila demineralisasi dilakukan lebih dulu dapat terjadi kontaminasi cairan ekstrak mineral ( Angka dan Suhartono 2000 ).
Demineralisasi bertujuan menghilangkan mineral-mineral yang terdapat pada limbah udang. Limbah udang secara umum mengandung 30 – 50 % mineral tergantung dari spesiesnya. Dari kandungan mineralnya tersebut 8 – 10 % merupakan kalsium karbonat ( CaCO3 ) dan kalsium fosfat ( Ca3(PO4)2 ) ( Angka dan Suhartono 2000 ). Semakin banyak mineral yang dihilangkan maka kitin yang dihasilkan akan semakin baik. Proses demineralisasi dapat dilakukan dengan penambahan HCl 1 N dengan perbandingan bobot bahan dan volume pengekstrak sebanyak 1 : 7 dengan pemanasan selama 1 jam pada suhu 90 oC ( Suptijah et al. 1992 ). Pada proses ini terjadi reaksi kimia antara asam klorida ( HCl ) dengan kalsium ( CaCO3 dan Ca3(PO4)2 ) dan akan menghasilkan kalsium klorida yang akan mengendap dan mudah dipisahkan ( Angka dan Suhartono 2000 ).
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2CO3 H2CO3 H2O + CO2
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2 Ca3(PO4)2 + 6 HCl 3 CaCl2 + 2 H3PO4
Gambar 2 Reaksi proses demineralisasi ( Bastaman 1989, diacu dalam Prantommy 2005 )
Deproteinasi bertujuan menghilangkan protein dari limbah tersebut. Keefektifan proses deproteinasi tergantung kekuatan larutan basa dan tingginya suhu yang digunakan. Penggunaan larutan NaOH 3,5 % dengan pemanasan bersuhu 90 oC selama 1 jam dilakukan dengan perbandingan bahan dan larutan basa sebesar 1 : 10 ( Suptijah et al. 1992 ). Selama proses deproteinasi, larutan alkali akan masuk ke celah-celah limbah udang untuk memutuskan ikatan antara kitin dan protein ( Purwatiningsih 1992, diacu dalam Nugroho 2005 ). Protein yang terdapat dalam limbah udang akan terekstrak dalam bentuk Na-proteinat. Ion Na+ akan mengikat ujung rantai protein yang bermuatan (-) dan larut dalam larutan pengekstrak ( Prantommy 2005 ). Dari proses demineralisasi dan deproteinasi dihasilkan kitin.
Pembuatan kitosan dilakukan dengan menghilangkan gugus asetil ( -COCH3 ) ( deasetilasi ) dari kitin menggunakan larutan NaOH pekat ( 50 % ) dengan perbandingan bahan dan larutan NaOH 1 : 20 dengan pemanasan selama 1 jam pada suhu 120 – 140 oC ( Suptijah et al. 1992 ). Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitin, maka semakin kuat interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari kitosan ( Ornum 1992, diacu dalam Nugroho 2005 ). Pada proses deasetilasi terjadi reaksi antara NaOH dan gugus N asetil pada kitin ( rantai C-2 ) yang akan menghasilkan Na-asetat dan substitusi gugus amina ( -NH2 ).
Gambar 3 Struktur kitin ( atas ) dan kitosan ( bawah ) ( www.ag168.com )
2.5.3 Pemanfaatan kitin dan kitosan
Kitin dan kitosan merupakan biopolimer yang secara komersial mempunyai potensi dalam berbagai bidang dan industri. Kitin merupakan bahan dasar dalam bidang biokimia, enzimologi, obat-obatan, pertanian, pangan gizi,
mikrobiologi, industri membran ( film ), tekstil, kosmetik dan lain-lain ( Krissetiana 2004 ). Kitosan digunakan dalam berbagai industri, antara lain
sebagai perekat kualitas tinggi, pemurnian air minum , sebagai senyawa pengkelat, meningkatkan zat warna dalam industri kertas, tekstil dan pulp. Kitosan juga dapat digunakan sebagai pengangkut ( carrier ) obat dan komponen alat-alat operasi seperti sarung tangan, benang operasi dan membran pada operasi plastik ( Angka dan Suhartono 2000 ).
Dalam bidang pertanian, kompleks kitin dengan protein dapat dicampurkan ke dalam tanah untuk mengurangi resiko serangan cacing parasit terhadap tanaman dan dapat meningkatkan sekresi enzim kitinase pada tanaman. Dalam industri kosmetik, kitin dapat digunakan sebagai pengemulsi, bahan pelembab dan emollients ( Ditjen Perikanan 1989 ). Persyaratan mutu kitosan tertera pada Tabel 3.
Tabel 3 Standar mutu kitosan menurut Protan Laboratories
Parameter Standar Ukuran partikel Butiran / bubuk
Kadar air ( % berat kering ) ≤ 10 % Kadar abu ( % berat kering ) ≤ 2 % Derajat deasetilasi ≥ 70 %
Warna larutan Jernih
Viskositas ♦ rendah ♦ medium ♦ tinggi ♦ ekstrak tinggi < 200 cps 200 – 799 cps 800 – 2000 cps > 2000 Kandungan nitrogen ≤ 5 %