3 METODOLOGI PENELITIAN
4.1 Penelitian Pendahuluan
Tahapan penelitian pendahuluan ini dilakukan untuk mengetahui mutu kitosan komersil yang digunakan, antara lain meliputi kadar air, kadar abu, kadar nitrogen, kadar protein, derajat deasetilasi, dan bentuk patikel.
4.1.1 Identifikasi kitosan komersil
Kitosan merupakan turunan dari kitin dengan rumus N-asetil D-glukosamin dan merupakan polimer karbohidrat alami yang ditemukan
dalam kerangka dari krustasea, seperti kepiting, udang dan lobster, serta dalam exoskeleton dari spp zooplankton laut, termasuk karang dan jellyfish. Selain terdapat pad a hewan laut kitin juga ditemukan diserangga, seperti kupu-kupu dan kepik yang juga memiliki kandungan kitin di sayap mereka, serta terdapat di dinding sel ragi, jamur. (Shahidi dan Abuzaytoun 2006). Kitosan memiliki keunggulan diantaranya biodegradable, biocompatible dan tidak beracun (Vord et al. 2002.). Senyawa kimia Kitin dan kitosan mudah menyesuaikan diri, bersifat hidrofobik, dan memiliki reaktivitas kimia yang tinggi karena memiliki kandungan gugus OH dan gugus NH2 yang bebas serta ligan yang bervariasi (Prashanth dan Tharanathan 2006). Mengingat kitosan mempunyai gugus amin/NH yang reaktif dan gugus hidroksil yang banyak serta kemampuannya membentuk gel maka chitosan dapat berperan sebagai komponen yang reaktif, pengkelat, pengikat, pengabsorbsi, penstabil, pembentuk film, penjernih, flokulan, koagulan (Shahidi 1999).
Kitosan yang digunakan pada penelitian ini adalah kitosan komersil yang didapatkan dari CV.Dinar (Gambar 3). Kitosan tersebut kemudian dilarutkan dalam asam organik yaitu asam asetat dengan konsentrasi 2% (v/v). Pemilihan pelarut kitosan yaitu asam asetat 2% yang digunakan untuk melarutkan kitosan didasarkan pada penelitian yang dilakukan oleh Ornum (1992), pelarut kitosan yang baik adalah asam formiat dan asam asetat dengan konsentrasi
masing-masing 0,2-1,0% dan 1,0-2,0%. Kitosan lebih mudah larut dalam asam asetat 1-2% dan akan membentuk suatu garam ammonium asetat
21
(Tang et al. 2007). Kitosan komersil yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3. berikut
Gambar.3 Kitosan Komersil
Kitosan merupakan polimer kationik dengan jumlah monomer sekitar 2000-3000 monomer, tidak toksik dengan LD50 = 16 gr/kg berat badan, mempunyai bobot molekul sekitar 800 KDa (Janesh 2003). Berat molekul ini tergantung dari derajat deasetilasi yang dihasilkan pada saat ekstraksi. Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari biopolimer kitosan, maka semakin kuat interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari kitosan (Tang et al. 2007).
Kitosan sebagian besar diperoleh dari bahan baku cangkang krustasea, kapang, cumi-cumi dan lain-lain, melalui proses demineraisasi menggunakan HCl 1:7 (v/v), dilanjutkan dengan proses deproteinasi menggunakan NaOH 1:10 (v/b), dan deasetilasi menggunakan NaOH 50%. Masing-masing proses memiliki tujuan yang berbeda. Proses demineralisasi bertujuan untuk menghilangkan kandungan mineral dalam cangkang, deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan protein yang terdapat pada cangkang, sedangkan proses deasetilasi bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil. Proses ini dilakukan untuk mengetahui efektifitas fungsi dari kitosan (Angka dan Suharso 2000).
Kitosan mempunyai karakteristik yang baik diantaranya fisik, biologis,
biodegradable, biocompatible, non toksik. Kitosan larut asam mempunyai
keunikan membentuk gel yang stabil dan mempunyai muatan dwi kutub, yaitu muatan negatif pada gugus karboksilat dan muatan positif pada gugus NH (Kumar 2000). Melihat aplikasi dari fungsi dan manfaat kitosan yang begitu banyak, hal ini membuat kitosan komersialisasi telah banyak diproduksi.
Kitosan larut asam yang komersil harus memiliki mutu yang baik. Hal ini bertujuan agar kitosan dengan mutu yang baik akan bekerja secara efektif dan
hasil aplikasi yang digunakan seragam. Tabel 1 menyajikan hasil uji mutu kitosan larut asam dan standar mutu kitosan yang ada :
Tabel 1. Hasil analisis proksimat kitosan komersil
Spesifikasi Hasil Uji Standar Kitosan*
Penampakan Serpihan Serpihan/Bubuk
Putih
Kadar air (%berat kering) 4% ≤ 10%
Kadar abu (%berat kering) 0,21% ≤2%
Kadar N (%berat kering) 1,33% <5%
Derajat deasetilasi 80% 70%
*Sumber Suptijah et al.. (1992)
Bentuk dan penampakan kitosan sangat dipengaruhi dari bahan baku produksinya. Bahan baku yang berasal dari cangkang rajungan memiliki penampakan berupa serpihan dan sulit hancur selama proses produksi kitosan.. Berdasarkan Tabel 1 diketahui bahwa mutu kitosan komersil yang digunakan dalam penelitian tidak terlalu berbeda signifikan dengan standar yang telah ditetapkan oleh protan laboratories.
Berdasarkan tabel tersebut diketahui nilai kadar air kitosan komersil yang digunakan dalam penelitian memiliki nilai yang lebih kecil dibandingkan dengan standar mutu yang telah ditetapkan oleh protan laboratories. Nilai persentase kadar air dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya disebabkan karena waktu penyimpanan dari bahan baku tersebut serta lingkungan yang lembab. Faktor lingkungan yang lembab merupakan faktor yang memberikan pengaruh besar terhadap nilai kandungan air dalam kitosan karena menurut Kumar (2000) kitosan memiliki sifat yang mudah menyerap air (hidrophillic), sehingga apabila kitosan terlalu lama dalam penyimpanan dan berada pada kondisi lingkungan lembab maka jumlah kadar air kitosan semakin meningkat.
Kadar mineral kitosan larut asam yang diperoleh adalah sebesar 0,21%. Nilai tersebut telah memenuhi syarat, dimana syarat untuk persentase kadar mineral menurut protan laboratories adalah kurang dari 2%. Faktor yang memiliki pengaruh terhadap kandungan kadar mineral kitosan adalah kualitas air yang digunakan ketika proses penetralan pH kitosan serta efektivitas proses demineralisasi yang dilakukan, karena menurut Angka dan Suhartono (2000) suatu proses demineralisasi yang diakukan akan mempengaruhi kandungan
23
mineral dalam kitosan, semakin efektif proses demineralisasi maka semakin banyak menghilangkan mineral yang ada pada kitosan sehingga pengotor semakin banyak tereduksi dan pada akhirnya kinerja kitosan semakin optimal. Selain itu kualitas air yang digunakan untuk proses penetralan juga mempengaruhi. Air yang digunakan dalam proses penetralan sebaiknya tidak mengandung mineral karena dapat meningkatkan kadar mineral dalam bahan, sehingga jumlah pengotor semakin meningkat dan disarankan untuk menggunakan akuades/air yang telah dilakukan proses penghilangan mineral melalui destilasi (Suptijah 2006).
Kandungan nitrogen dari kitin bervariasi dari 5 sampai 8% tergantung pada kuatnya deasetilasi, sedangkan nitrogen dalam kitosan sebagian besar dalam bentuk kelompok amino alifatik primer, yang mengalami reaksi khas amina, dimana N-asilasi dan reaksi Schiff adalah yang paling penting.
Kadar nitrogen kitosan larut asam adalah 1,33%. Kadar nitrogen ini sesuai dengan standar mutu yang telah ditetapkan. Kadar nitrogen ini menunjukkan tingkatan dari luasnya tingkat derajat deasetilasi dan nitrogen dalam kitosan sebagian besar terdapat dalam bentuk kelompok amino alifatik primer (Kumar 2000).
Derajat deasetilasi (DD) kitosan larut asam yang dihasilkan sebesar 80%. Hasil ini sesuai dengan standar mutu kitosan yang telah ditetapkan. Derajat deasetilasi (DD) untuk grade industri seharusnya lebih dari 70%. Derajat deasetilasi sangat penting untuk menentukan karakteristik kitosan dan akan mempengaruhi penggunaannya. Waktu dan suhu selama proses deasetilasi juga berpengaruh terhadap hasil akhir. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh (Rochima et al. 2004), semakin tinggi suhu dan lama perendaman dengan NaOH akan mengakibatkan derajat deasetilasi meningkat.
Derajat deasetilisasi kitosan dipengaruhi oleh konsentrasi NaOH dan suhu proses (Benjakul dan Sophanodora 1993). Menurut Suptijah et al. (2006) untuk menghasilkan kitosan dengan derajat deasetilasi sebesar 84% dibutuhkan pemanasan pada suhu 130°C selama 4 jam atau suhu 120°C selama 6–7 jam. Perendamanan dengan NaOH selain dapat meningkatkan derajat deasetilasi dapat juga mengakibatkan terjadinya depolimerisasi, oleh karena itu perendaman
dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi dan waktu yang singkat. Rincian data hasil uji proksimat kitosan komersil disajikan pada Lampiran 1.