V HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1 Hasil Penelitian
5.1.1 Rendemen Kitosan
Nilai rendemen kitosan yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 5,88% – 6,60%. Rendemen kitosan ini didapat dari presentase berat awal cangkang kerang dibandingkan berat akhir kitosan. Penyajian data rendemen kitosan dapat dilihat pada Gambar 6. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak berbeda nyata terhadap rendemen kitosan (p≥0,05).
Gambar 6. Grafik rendemen kitosan dengan tahap proses deasetilasi kitin yang berbeda.
5.1.2 Derajat Deasetilasi
Pengukuran derajat deasetilasi kitosan menggunakan spektrometer UV-Vis dengan panjang gelombang 201 nm pada masing-masing perlakuan dengan proses deasetilasi kitin sebanyak (A) 1 tahap, (B) 2 tahap dan (C) 3 tahap berturut-turut adalah 72 ; 73 dan 75. Grafik nilai rata-rata derajat deasetilasi kitosan dapat dilihat pada Gambar 7.
Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap berbeda nyata terhadap derajat deasetilasi kitosan
6,60a±2,15 6,75a±0,71 5,88a±0,55 0 2 4 6 8 10 1 2 3 R e n d e m e n (% )
(p≤0,05). Selain itu, hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa derajat deasetilasi tertinggi terdapat pada perlakuan proses deasetilasi kitin 3 tahap dengan nilai derajat deasetilasi 75 namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan 1 tahap maupun 2 tahap.
Gambar 7. Grafik derajat deasetilasi kitosan dengan tahap proses deasetilasi kitin yang berbeda.
5.1.3 Kelarutan Kitosan
Rata-rata hasil pengujian kelarutan kitosan dari penelitian ini berkisar antara 80,98 - 82,91%. Grafik nilai rata-rata derajat deasetilasi kitosan dapat dilihat pada Gambar 8. Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap berbeda nyata terhadap kelarutan kitosan (p≤0,05). Selain itu, hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa kelarutan tertinggi terdapat pada perlakuan proses deasetilasi kitin 3 tahap dengan nilai kelarutan 82,91% namun tidak berbeda nyata dengan perlakuan deasetilasi kitin 2 tahap dan berbeda nyata dengan perlakuan deasetilasi kitin 1 tahap.
72a±0,29 73a±0,82 75b±0,31 0 20 40 60 80 100 1 2 3 D er aj at Deas et ilas i (% )
Gambar 8. Grafik kelarutan kitosan dengan tahap proses deasetilasi kitin yang berbeda.
5.1.4 Kadar Abu
Rata-rata hasil pengujian kadar abu kitosan dari penelitian ini berkisar antara 83,95 – 85,37%. Grafik nilai rata-rata derajat deasetilasi kitosan dapat dilihat pada Gambar 9. Analisis sidik ragam (p≥0,05) menunjukkan bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak berbeda nyata terhadap kadar abu kitosan.
Gambar 9. Grafik kadar abu kitosan dengan tahap proses deasetilasi kitin yang berbeda. 80,98a±1,36 81,79ab±1,45 82,91b±0,39 0 20 40 60 80 100 1 2 3 K el ar u tan (% )
Proses Deasetilasi Kitin (tahap)
85,37a±3,44 84,43a±4,71 83,95a±4,60 0 20 40 60 80 100 1 2 3 K adar Abu (% )
5.1.5 Kadar Air
Air merupakan komponen utama dalam bahan makanan. Rata-rata hasil pengujian kadar air kitosan dari penelitian ini berkisar antara 0,52% – 0,75%. Grafik nilai rata-rata derajat deasetilasi kitosan dapat dilihat pada Gambar 10. Secara hasil analisis sidik ragam (p≥0,05) menunjukkan bahwa perlakuan proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak berbeda nyata pada nilai kadar air kitosan.
Gambar 10. Grafik kadar air kitosan dengan tahap proses deasetilasi kitin yang berbeda.
5.1.6 Analisis Struktur
Kitosan yang diperoleh dari hasil ekstraksi dianalisis secara kualitatif dengan menggunakan spektrofotometer FTIR untuk mengetahui gugus fungsi utama pada molekul kitosan. Pengujian FTIR ini dapat digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang belum diketahui, karena spektrum yang dihasilkan spesifik untuk senyawa tersebut. Hasil FTIR kitosan cangkang kerang kampak menunjukkan pola serapan pada panjang gelombang 3383,29 cm-1. Hasil FTIR kitosan cangkang kerang kampak ditunjukkan pada Lampiran 1.
0,69a±0,30 0,75a±0,52 0,52a±0,19 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1 2 3 K ad ar AIr ( % )
5.2 Pembahasan
Hasil rendemen kitosan yang dihasilkan pada masing-masing perlakuan mengalami penurunan dari berat bahan baku awal yang diduga dipengaruhi oleh proses pembuatan kitosan. Kitosan merupakan produk yang melalui proses demineralisasi, deproteinasi dan deasetilasi sehingga komponen mineral atau bahan anorganik lainnya dan protein pada bahan baku cangkang kerang banyak yang terlarut dalam larutan HCl maupun NaOH serta mengakibatkan berat akhir kitosan yang lebih rendah daripada berat cangkang kerang utuh (Priyambodo, 2009).
Serbuk cangkang kerang yang telah dipreparasi harus mengalami proses demineralisasi yang merupakan tahapan awal untuk mendapatkan kitosan. Proses demineralisasi berpengaruh terhadap rendemen kitosan yaitu sesuai pernyataan dalam Mahmoud et al. (2005) bahwa selain pengaruh konsentrasi pelarut yang tinggi, waktu perendaman cangkang kerang di dalam larutan HCl akan mempengaruhi penurunan kadar mineral pada proses pembuatan kitosan. Semakin lama waktu perendaman, maka akan menghasilkan semakin sedikit rendemen kitosan. Pada proses demineralisasi, terjadi proses penghilangan mineral utama yang terdapat pada cangkang kerang seperti kalsium karbonat (CaCO3) dan fosfor menggunakan pelarut HCl. Penambahan larutan HCl akan bereaksi dengan mineral tersebut sehingga terbentuk garam-garam yang dapat larut dalam pelarut sehingga mudah dihilangkan dan akan terbentuk gas CO2 yang dapat terpisah dari campuran berupa gelembung-gelembung udara (Sinardi dkk, 2013). Pada proses pembuatan kitosan juga dilakukan tahap deproteinasi yang akan membentuk kitin
terlebih dahulu dan bertujuan untuk memutuskan ikatan antara protein dan kitin dengan cara menambahkan pelarut NaOH. Melalui tahap deproteinasi, protein yang terekstrak adalah dalam bentuk Na-proteinat, dimana ion Na+ akan mengikat ujung rantai protein yang bermuatan negatif sehingga akan larut dengan pelarut natrium hidroksida (Rochima, 2007). Tahapan terakhir untuk mendapatkan kitosan disebut dengan proses deasetilasi. Pada proses tersebut, gugus asetil (-NHCOCH3) pada kitin dihilangkan agar menjadi gugus amina. Proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak memberikan pengaruh terhadap rendemen kitosan. Mengacu pada penelitian (Puspawati dan Simpen, 2004) bahwa pengaruh dari konsentrasi pelarut pada rendemen kitosan terjadi karena reaksi adisi gugus OH -pada struktur gugus kitin yang mengakibatkan struktur gugus kitin menjadi semakin mengembang dan terbuka, seiring dengan kenaikan konsentrasi NaOH yang digunakan. Tingkat pembukaan struktur gugus kitin yang semakin tinggi menyebabkan jumlah gugus amina yang terbentuk semakin banyak, sedangkan menurut Suptijah (2004) menyatakan bahwa tinggi rendahnya rendemen kitosan yang didapatkan dipengaruhi oleh lamanya proses reaksi dan suhu reaksi.
Hasil analisis yang disajikan pada Lampiran 8, diketahui bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap berbeda nyata (p≤0,05) pada derajat deasetilasi kitosan. Hal ini didukung dengan hasil uji lanjut Duncan menunjukkan bahwa derajat deasetilasi tertinggi dihasilkan oleh perlakuan deasetilasi kitin 3 tahap dan berbeda signifikan dengan perlakuan deasetilasi kitin 1 tahap maupun 2 tahap. Hasil rata-rata menunjukkan bahwa derajat deasetilasi kitosan dengan proses deasetilasi kitin 3 tahap lebih tinggi nilainya daripada perlakuan deasetilasi kitin 1
tahap maupun 2 tahap yaitu sebesar 75, sehingga semakin banyak penambahan NaOH mengakibatkan semakin banyak pula gugus hidroksil yang tersedia untuk terjadinya proses hidrolisis, sehingga memperbesar kemungkinan terjadinya eliminasi pada gugus asetil yang disebabkan tejadinya adisi oleh hidroksil, sehingga pembentukan amina juga semakin banyak (Bahri, 2015). Adanya tahapan proses deasetilasi yang sesuai dapat meningkatkan derajat deasetilasi produk kitosan yang dihasilkan, dimana setiap tahapannya dilakukan regenerasi larutan NaOH yang baru. Hal ini sesuai dengan pernyataan Junaidi dkk. (2009) bahwa selama regenerasi NaOH secara signifikan dapat meningkatkan efektivitas proses deasetilasi. Selama reaksi hidrolisis berlangsung, konsentrasi larutan NaOH makin lama semakin berkurang yang menyebabkan reaktivitasnya semakin menurun hingga semakin kurang efektif sebagai agen deasetilasi. Dengan melakukan regenerasi larutan NaOH, maka reaktivitas NaOH untuk mendeasetilasi kitin kembali efektif. Menurut BSN (2006) derajat deasetilasi kitosan minimal untuk industri adalah 75, sedangkan menurut Sugita dkk. (2009) derajat deasetilasi kitosan minimal untuk industri pangan yaitu 70, oleh karena itu kitosan yang dihasilkan dalam penelitian ini dapat dimanfaatkan dalam bidang industri non pangan karena masih memiliki nilai kadar abu yang tinggi, contohnya sebagai bioremediasi limbah cair, chelating agent yang dapat menyerap logam berat perairan dan sebagai pupuk tanaman karena tingginya kandungan kapur yang dapat menyuburkan tanaman.
Berdasarkan Lampiran 9, dapat dilihat bahwa perlakuan deasetilasi kitin 3 tahap menunjukkan adanya pengaruh yang nyata (p≤0,05) pada kelarutan kitosan.
Hasil peningkatan kelarutan berbanding lurus dengan peningkatan derajat deasetilasi. Hal ini dikarenakan gugus asetil pada kitin yang dipotong oleh gugus hidroksil pada proses deasetilasi yang akan menyisakan gugus amina. Ion H+ pada gugus amina menjadikan kitosan mudah berinteraksi dengan asam asetat melalui ikatan hidrogen. Gugus amina dari kitosan akan terprotonasi membentuk gugus amina kationik (NH3+). Kation dalam kitosan tersebut jika bereaksi dengan polimer anionik akan membentuk kompleks elektrolit (Sanford, 1989). Sifat kitosan hanya dapat larut dalam asam organik, seperti asam asetat, asam format, asam sitrat kecuali kitosan yang telah disubstitusi maka dapat larut pada air (Dunn
et al., 1997). Kelarutan kitosan dalam larutan asam asetat dapat dipengaruhi oleh
lamanya perendaman dalam larutan NaOH dan konsentrasi pelarut NaOH (Rochima, 2007). Pada proses deasetilasi kitin 3 tahap terjadi regenerasi larutan NaOH yang akan menstabilkan kapasitas rasio pelarut dan konsentrasi NaOH sehingga proses pemutusan gugus asetil dapat berlangsung secara maksimal yang akan meningkatkan jumlah gugus amina yang dihasilkan dalam reaksi deasetilasi dibandingkan dengan perlakuan tanpa adanya regenerasi NaOH.
Efisiensi demineralisasi dapat diketahui dari kadar abu kitosan. Kadar abu merupakan parameter untuk menentukan efektivitas proses demineralisasi karena abu merupakan sisa tertinggal yang merupakan unsur-unsur mineral atau bahan anorganik lainnya yang terdapat dalam bahan. Rata-rata kadar abu yang terdapat pada kitosan cangkang kerang kampak adalah berturut-turut 85,37%, 84,43% dan 83,95%. Kadar abu pada kitosan cangkang kerang kampak memiliki presentase tinggi dikarenakan jumlah mineral yang banyak yaitu 94,8%, sedangkan menurut
(Margonof, 2003 dalam Sinardi dkk., 2013) bahwa kandungan kitin kerang hanya sebesar 14-35%. Hal itu dapat dilihat pada saat proses demineralisasi dengan penambahan HCl menimbulkan gelembung udara (CO2) yang cukup banyak (Nurjannah dkk., 2016). Kadar abu ini diketahui dari sampel yang tidak terabukan. Berdasarkan analisis statistik menunjukkan bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak memberikan pengaruh nyata (p≥0,05) terhadap kadar abu kitosan. Besarnya kadar abu yang terkandung memperlihatkan proses demineralisasi yang kurang sempurna dan mineral-mineral yang terkandung dalam sampel belum semuanya hilang. Faktor yang mempengaruhi efektifitas kadar abu adalah konsentrasi pelarut dan lamanya waktu pengadukan (Hastuti dan Tulus, 2015). Pada proses demineralisasi, asam dapat terjerat dan berdifusi secara lambat dalam kisi-kisi kristal atau berasosiasi dengan asam amino bebas dan residu protein, sehingga dapat menimbulkan kerusakan (pemutusan rantai) selama pengeringan. Kerusakan ini dapat dicegah dengan pencucian hingga pH netral (Johnson and Peniston, 1982 dalam Sugita, 2009).
Penentuan kadar air memperlihatkan jumlah kandungan air dalam kitosan. Kadar air dalam kitosan diketahui dari banyaknya air yang menguap setelah pemanasan. Berdasarkan Lampiran 10, dapat dilihat bahwa proses deasetilasi kitin secara bertahap tidak berbeda nyata (p≥0,05) terhadap kadar air kitosan. Menurut data BSN (2013) menunjukkan bahwa standar maksimal kadar air pada kitosan adalah 12%, sedangkan menurut Sugita dkk. (2009) standar maksimal kadar air kitosan adalah 10%. Nilai rata-rata kadar air kitosan pada penelitian berturut-turut adalah 0,69%, 0,75% dan 0,52. Dari hasil pengukuran kadar air tersebut, dapat
diketahui bahwa kitosan cangkang kerang kampak memiliki kadar air yang relatif sedikit sehingga dapat diabaikan. Pada penelitian kali ini dihasilkan kitosan dengan warna putih, menurut Harianingsih (2010) bahwa warna itu sendiri tergantung pada jenis raw materialnya dan secara umum warna tidak memengaruhi sifat fungsional kitosan. Selain itu, kitosan cangkang kerang kampak juga memiliki pH netral. Hal ini dikarenakan kitosan akan dapat mengikat ion lebih mudah dengan kondisi pH yang netral (Agusnar dan Noviary, 2013). Popury et al., (2009) menyatakan bahwa apabila pada pH asam terjadi tolakan elektrostatik antara –NH3+ kitosan dengan kation bahan pelarut. Sementara pada kondisi yang terlalu basa, gugus OH- pada lingkungan akan mengubah struktur kitosan.
Pengujian spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infra Red) berguna untuk mengetahui gugus fungsi utama yang terdapat pada kitosan. Hasil dari pengujian ini adalah kitosan menunjukkan pola serapan pada panjang gelombang 3383,29 cm-1 yang menunjukkan gugus fungsi OH dan NH2. Gugus hidroksil dan amina menjadi titik yang perlu diperhatikan karena kedua gugus tersebut mengindikasikan hilangnya gugus asetil atau menunjukkan adanya kitosan. Hal ini sesuai dengan pernyataan (Ramadhan dkk, 2010) yang menyebutkan bahwa kitosan memiliki pola serapan yang khas. Pola tersebut mewakili gugus fungsi yang terdapat pada kitosan. Pada spektrum FTIR pembacaan kitosan dilihat adanya puncak pada daerah 3000-3500 cm-1 yang menunjukkan adanya gugus OH dan NH2.