BAB III METODOLOGI PENELITIAN
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UNS, Laboratorium Pusat MIPA Sub Laboratorium Kimia Pusat UNS, Laboratorium Mikrobiologi PAU UGM. Waktu penelitian dari bulan Juli 2010 sampai Oktober 2010.
C. Alat dan Bahan yang digunakan 1. Alat
Peralatan laboratorium yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: spektrofotometer infra merah (FTIR, Shimdzu Prestige 21), spektrometer serapan atom (AAS, AA-6650 Shimadzu manufactured by mitorika.co.Hitaci.Ltd), spektrometer UV-Vis (UV, 1601 UV-Visible Spectrophotometer Shimadzu), internal mixer (haake polydrive with rheomix R600-610), alat difraksi sinar-x (Shimadzu XRD 7000 X-Ray difractometer maxima), alat penguji kekakuan kain, autoclave (Hirayama), seperangkat alat refluks, peralatan gelas, ayakan stainless steel ukuran 100 mesh, incubator, oven, gunting, termometer, penggerus porselin, cawan porselin, seperangkat penyaring
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
17
buchner, pengaduk magnet dan hotplate, pH indicator, neraca analitis, mikropipet, bunsen.
2. Bahan
Kain katun jenis Primisima, serbuk cangkang udang yang lolos ayakan 100 mesh, NaOH (Merck), SiO2 (Merck), asam asetat p.a (Merck), AgNO3 (Merck), H2SO4 (Merck), HNO3 (Merck), minyak goreng, kertas saring whatman 41, bakteri Escherichia Coli, spirtus, kapas, etanol 70%, nutrien broth, aquades produksi laboratorium FMIPA UNS.
D. Prosedur Penelitian
1. Isolasi kitin dan sintesis kitosan dari cangkang udang
Cangkang udang yang telah dibersihkan, dikeringkan dan diblender kemudian disaring menggunakan ayakan 100 mesh.
Proses deproteinasi. Serbuk cangkang udang yang lolos ayakan 100 mesh sebanyak 25 g dimasukkan ke dalam labu alas bulat 500 mL ditambah 250 mL larutan NaOH 4% (b/v), dipanaskan sambil diaduk pada suhu 80 ºC selama 1 jam.
Padatan yang diperoleh kemudian dicuci dengan akuades sampai netral dan dikeringkan pada suhu 60 ºC sampai kering (Purnawan dkk., 2008).
Proses demineralisasi. Serbuk cangkang udang sebanyak 10 g hasil deproteinasi dimasukkan ke dalam gelas beaker 500 mL ditambah 150 mL larutan HCl 1 M, diaduk pada suhu kamar selama 3 jam. Serbuk yang diperoleh kemudian dicuci sampai netral dengan akuades dan dikeringkan pada suhu 60 ºC sampai kering (Purnawan dkk., 2008).
Proses Deasetilasi Kitin. Sebanyak 10 g kitin dimasukkan ke dalam labu leher dua 500 mL ditambah 150 mL larutan NaOH 60% (b/v), direfluks pada suhu 120 °C selama 3 jam. Hasil deasetilasi disaring dengan kertas saring biasa dan dicuci menggunakan akuades sampai netral. Residu hasil deasetilasi dikeringkan pada suhu 60 °C sampai kering (±8 jam) (Purnawan dkk., 2008). Kemudian kitin dan kitosan yang diproleh dikarakterisasi menggunakan spektrometer IR dan XRD.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
18
2. Pembuatan komposit kitosan/Ag
Sebanyak 200 mg adsorben (kitosan hasil deasetilasi) diinteraksikan dengan Ag pada konsentrasi 1000 mg/L, diambil sebanyak 20 ml pada 7 gelas beker dan masing-masing dishaker dengan variasi waktu shaker 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 jam. Kemudian filtrat dan residu dipisahkan dengan disaring. Residu dikeringkan dengan dioven selama 3 jam. Filtrat diukur kadar Ag yang tersisa dalam larutan dengan spektrofotometer serapan atom untuk mengetahui kondisi optimum proses adsorpsi kitosan terhadap logam Ag sedangkan residu yang berupa komposit kitosan/Ag dikarakterisasi IR, DTA/TGA dan XRD.
3. Pelapisan kain dengan SiO2
Kain katun dengan ukuran 12 x 3 cm2 yang sudah ditimbang beratnya dicelupkan kedalam larutan SiO2 (0.2 gram SiO2 yang dilarutkan dalam NaOH 5% (b/v)) dengan variasi waktu pencelupan 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 menit. Kain dikeringkan pada suhu 60 oC selama 30 menit. Kemudian kain ditimbang beratnya hingga konstan. Kekakuan kain diuji dengan uji kekakuan.
4. Pelapisan kain dengan kitosan/Ag variasi berat
Kain katun yang sudah terlapisi SiO2 dicelupkan kedalam variasi larutan komposit 0, 0.01, 0.05, 0.10, 0.50, 1.00, 1.50 dan 2.00 % (b/v) selama 10 menit.
Kain dikeringkan pada suhu 60 oC selama 30 menit dan dimantapkan pada suhu 150 oC selama 3 menit. Kemudian kain ditimbang beratnya hingga konstan.
Kekakuan kain diuji dengan uji kekakuan dan karakterisasi kain dianalisis menggunakan XRD dan SEM.
5. Uji aktivitas antibakteri kain sebelum pencucian (laundering)
Metode yang digunakan adalah shake flash method dan turbidimetri.
Media NB 3% (b/v) 25 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml yang sudah steril. Kain masing - masing berukuran 2 x 3 cm2 sebanyak 6 potong yang telah dilapisi komposit dimasukkan kedalam 6 erlenmeyer, lalu dimasukkan dan dipanaskan didalam autoclave pada suhu 121 oC selama 15 menit. Setelah dingin sebanyak 1 ml bakteri E.coli hasil inkubasi selama 24 jam dimasukkan ke dalam sampel larutan media (sebagai kontrol), larutan media dan kain tanpa perlakuan,
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id gelombang 610 nm. Percobaan dilakukan duplo. Dari data tersebut, dihitung persentase daya hambat pada kain berlapiskan SiO2 dan kitosan/Ag terhadap pertumbuhan bakteri E.coli.
A0 = jumlah koloni bakteri kontrol jam ke-nol At = jumlah koloni bakteri kontrol jam ke-t Bt = jumlah koloni bakteri sampel jam ke-t
6. Uji aktivitas antibakteri kain setelah pencucian (laundering)
Metode yang digunakan adalah shake flash method dan turbidimetri.
Media NB 3% (b/v) 25 ml dimasukkan ke dalam erlenmeyer 50 ml yang sudah steril. Kain masing - masing berukuran 2 x 3 cm2 sebanyak 6 potong yang telah dilapisi komposit dan dicuci dengan 0.2% (v/v) surfaktan tween-20 selama 5 menit dan dibilas dengan aquades selama 2 menit menggunakan sonic washer.
Kemudian kain dikeringkan, setelah kering kain dimasukkan kedalam 6 erlenmeyer, lalu dimasukkan dan dipanaskan didalam autoclave pada suhu 121 oC selama 15 menit. Setelah dingin sebanyak 1 ml bakteri E.coli hasil inkubasi selama 24 jam dimasukkan ke dalam sampel larutan media (sebagai kontrol), larutan media dan kain tanpa perlakuan, larutan media dan kain dilapisi SiO2, larutan media dan kain dilapisi komposit (0.01, 0.05, 0.10, 0.50 % (b/v)).
Pengukuran absorbansi sampel dilakukan pada jam ke-0, 2, 4, 6 dan 8 menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 610 nm.
Percobaan dilakukan duplo. Dari data tersebut, dihitung persentase daya hambat pada kain berlapiskan SiO2 dan kitosan/Agdengan konsentrasi bervariasi terhadap pertumbuhan bakteri E.coli.
-perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
20
Dengan:
A0 = jumlah koloni bakteri kontrol jam ke-nol At = jumlah koloni bakteri kontrol jam ke-t Bt = jumlah koloni bakteri sampel jam ke-t
7. Karakterisasi Gugus Fungsi, Uji kekakuan kain, dan Analisa Difraksi Sinar X (XRD) pada kain, kain terlapisi SiO2 dan kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag, Analisis permukaan kain, kain terlapisi SiO2 dan kain terlapisi
SiO2 dan komposit kitosan/Ag dengan SEM
a. Analisis Gugus Fungsi
Spesimen dengan ketebalan 0,4 mm dimasukkan dalam spektrofotometer Infra Merah (FTIR, Shimdzu Prestige 21). Hasil diperoleh dalam bentuk spektra IR yang menginformasikan adanya serapan gugus fungsi pada frekuensi tertentu.
Analisis IR dilakukan pada kitin, kitosan dan komposit kitosan/Ag optimum.
b. Analisis kekakuan kain
Kekakuan kain dianalisis menggunakan stiffness tester. Kain yang sudah ditimbang beratnya dan diukur luasnya (2 x 3 cm2) diletakkan diatas alat kemudian digeser menggunakan penggaris kearah bidang miring hingga ujing kain menyentuh bidang miring yang bersudut 41,5o. Panjang pita yang menggantung dari kain tersebut dicatat dan besarnya kekakuan kain didapatkan.
c. Analisa Difraksi Sinar X (XRD)
Sampel ditempatkan pada sample holder yang ketebalannya 2 mm alat XRD pada posisi rata atau sejajar dengan Ganiometer dan luas penyinaran antara 0,5 x 2 cm sampai 1 x 2 cm, kemudian dilakukan scanning pada kondisi: X-ray tube X-ray tube (target = Cu, voltage = 40.0 (kV), current = 30.0 (mA)); Slits (divergence slit = 1.00000 (deg), scatter slit = 1.00000 (deg), receiving slit = 0.15000 (mm)); Scanning (drive axis = Theta-2Theta, scan range = 5.000 - 89.980), scan mode = Continuous Scan, scan speed = 2.0000 (deg/min), sampling pitch = 0.0200 (deg) , preset time = 0.60 (sec)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
21
d. Analisis Permukaan dengan SEM
Kain dengan ketebalan sekitar 0,5 mm diletakkan di bawah mikroskop elektron dengan perbesaran 2500x dan diatur sedemikian rupa sehingga terlihat gambar yang jelas. Gambar kain difoto dengan kamera digital melalui mikroskop.
E. Teknik Pengumpulan dan Analisa Data 1. Penetuan derajat deasetilasi (DD)
Derajat deasetilasi kitosan ditentukan berdasarkan karakter spektra IR.
Derajat deasetilasi (DD) kitosan diperoleh dari perbandingan absorbansi puncak pada daerah serapan sekitar 1650 cm-1 yang merupakan serapan gugus karbonil dan absorbansi puncak serapan sekitar 3450 cm-1 yang merupakan serapan hidroksil sebagai standar internal atau puncak referensi dari metode spektroskopi IR. Semakin besar derajat deasetilasi kitosan, intensitas serapan pada daerah sekitar 1650 cm-1 yang menunjukkan C=O stretching semakin menurun, sedangkan intensitas serapan pada daerah sekitar 1596 cm-1 yang menunjukkan amina primer (-NH2) semakin meningkat.
2. Penentuan kondisi optimum adsorpsi logam Ag oleh kitosan
Dengan menggunakan spektroskopi serapan atom (AAS) dengan teknik analisa menggunakan metode kurva kalibrasi. Dari AAS diperoleh data absorbansi dan konsentrasi. Kondisi optimum adsorpsi ditentukan dari grafik % adsorpsi terhadap perbandingan kitosan dan Ag. Kondisi optimum adsorpsi ditunjukkan oleh penurunan % abdsorbsi secara signifikan dengan naiknya perbandingan kitosan/Ag hingga mencapai maksimum dan penurunan secara tajam % absorbsi.
Penentuan kondisi optimum juga didukung dengan perhitungan secara statistik kimia melalui uji anova satu faktor.
3. Penentuan kekakuan kain
Dengan menggunakan stiffness tester yang akan diperoleh data berupa kekakuan kain (g.cm). Sehingga diperoleh data kekakuan kain tanpa perlakuan, kain terlapisi SiO2 dan kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag. Semakin kaku suatu bahan, maka kekakuannya semakin besar. Kondisi optimum kain yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
22
tidak terlalu kaku ditentukan dari besarnya kekakuan yang dihasilkan. Data yang terbaik menunjukkan kekakuan kain yang tidak terlalu kaku.
4. Analisa interaksi antara senyawa penyusun komposit kitosan/Ag
Dapat dipelajari dari data spektra IR menggunakan FTIR dan kristalinitas menggunakan XRD. Adanya penurunan intensitas pada serapan tertentu dan munculnya serapan baru mengindikasikan adanya ikatan baru. Hal serupa ditunjukkan oleh difraktogram XRD, munculnya pola difraktogram baru mengindikasikan adanya pembentukan serapan baru dengan pola kristal yang berbeda.
5. Penentuan kristalinitas kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag Dengan menggunakan XRD yang akan diperoleh data berupa difraktogram yang menunjukkan pola difraksi 2θ. Terbentuknya ikatan antara kain, kain terlapisi SiO2 dan kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag ditandai dengan ternjadinya pergeseran pola difraksi utama pada posisi 2θ disekitar 10o dan 20o serta jarak antar puncak utama. Selain itu adanya perubahan pola difraksi dan intensitas puncak ini menunjukkan pola kristal kristalinitas kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag dibandingkan senyawa-senyawa pembentuknya.
6. Homogenitas permukaan komposit SiO2/kitosan/Ag
Dianalisis dengan scanning mikroskop elektron (SEM). Data foto mikrografi berupa gambar dengan perbesaran tertentu yang menunjukkan homogenitas permukaan kain, kain terlapisi SiO2 dan kain terlapisi SiO2 dan komposit kitosan/Ag. Semakin homogen pencampuran bahan, persebaran lapisan SiO2 dan komposit kitosan/Ag dalam kain semakin merata.
7. Analisis kemampuan aktivitas antibakteri pada kain
Dilakukan terhadap bakteri Escherichia Coli. Dari uji antibakteri ini akan diperoleh data jumlah koloni bakteri pada masing-masing sempel. Komposit yang memiliki jumlah koloni paling sedikit, berarti memiliki daya hambat terhadap bakteri paling besar.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user 23 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini akan diuraikan pembahasan tentang isolasi kitin dan sintesis kitosan cangkang udang, penentuan konsentrasi optimum adsorpsi logam Ag oleh kitosan, penentuan kondisi optimum pelapisan kain katun dengan SiO2 dan komposit kitosan/Ag dan karakterisasinya serta uji aktivitas bakteri Escherichia coli pada kain.
A. Isolasi kitin dan sintesis kitosan
Isolasi kitin dan sintesis kitosan dari cangkang udang melalui beberapa tahap yaitu pembuatan serbuk cangkang udang lolos ayakan 100 mesh, proses deproteinasi, proses demineralisasi dan proses deasetilasi.
Proses deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan sisa-sisa protein dan lemak pada cangkang udang. Pada cangkang udang, keberadaan kitin disertai dengan adanya protein dan fraksi anorganik yang kebanyakan disusun oleh garam-garam kalsium karbonat (CaCO3) dan kalsium fosfat (Ca3(PO4)2). Untuk memperoleh kitin diperlukan proses demineralisasi yang bertujuan untuk menghilangkan mineral-mineral yang terdapat dalam kulit udang. Adapun reaksi demineralisasi dalam pelarut asam adalah sebagai berikut:
Ca3(PO4)2(s) + 6 HCl (aq) 3 CaCl2(aq) + 2 H3PO4(aq)
CaCO3(s) + 2 HCl (aq) CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O (l)
Adanya CO2yang dihasilkan dapat terlihat dari buih yang terbentuk pada proses demineralisasi. Pemutusan gugus asetil dari gugus N-asetil pada kitin untuk menghasilkan kitosan disebut proses deasetilasi. Reaksi hidrolisis dengan basa kuat yang terjadi antara kitin dengan NaOH yang terjadi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2. Proses isolasi kitin dari cangkang udang yang telah dilakukan sebanyak 25 g serbuk cangkang udang (berat kering) menghasilkan kitin rata- rata sebanyak 4,526 g (18,10% dari cangkang udang) yang kemudian sintesis kitin menjadi kitosan rata-rata menghasilkan sebanyak 3,005 g (12,02%
dari berat cangkang udang) kitosan.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
24
1. Karakterisasi kitin dan kitosan dengan spektroskopi IR
Kitin dan kitosan yang dihasilkan dari cangkang udang dikarakterisasi dengan spektroskopi infra merah untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsionalnya selain itu derajat deasetilasi kitosan juga dapat ditentukan.
Serapan dan gugus fungsi yang terdapat pada kitin dan kitosan disajikan pada Tabel 1 (Brugnerotto et al., 2001; Ming et al., 2001; Khan et al., 2002;
Tretenichenko et al., 2006; Liu et al., 2006) Tabel 1. Gugus fungsi spektra IR kitin dan kitosan
Bil. Gelombang (cm-1) sekitar Gugus fungsi kitin dan kitosan
3448,5 O-H stretching dan N-H (-NH2)Amina
3271,0 & 3109,0 N-H (NHCOCH3) Amida II
2931,6 & 2885,3 (doublet) C-H stretching (C-H ring, -CH3 dan –CH2-) 1658,7 & 1630,0 (doublet-singlet) C=O stretching (NHCOCH3) Amida I
1596,0 N-H bending (-NH2)
1419,0 & 1377,0 C-H bending (C-Hring;-CH2;-CH3)dan C-C 1558,4 & 1311,5 N-H & C-N (NHCOCH3) AmidaII & III
1157,2 Brigde-O-stretching (C-OC)
1072,3 & 1026,1 C-O asym & C-O sym stretching
894,9 Ring stretching (C-H siklo atau ring)
Spektra kitin dan kitosan hasil isolasi ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Spektra IR kitin dan kitosan cangkang udang
3271 & 3109
-C=O
1596 cm-1, -NH2
3271 & 3109 -NH Amida II
1658,7 & 1630 -C=O str
1311,5 -C-N Amida III
1558,4 –NH amida II
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
25
Berdasarkan Gambar 4, spektra IR kitin muncul serapan sekitar 3271 dan 3109 cm-1 yang menunjukkan gugus N-H (NHCOCH3, Amida II); 2931,6 dan 2885,3 cm-1 yang menunjukkan gugus C-H stretching; 1658,7 dan 1630 cm-1 yang menunjukkan gugus C=O stretching (NHCOCH3, Amida I); 1558,4 dan 1311,5 cm-1 menunjukkan gugus N-H dan C-N (NHCOCH3, Amida II dan III).
Terbentuknya kitosan dari proses deasetilasi kitin ditandai dengan perubahan serapan sekitar 3448,5 cm-1 menjadi lebih lebar. Intensitas puncak serapan sekitar 3271,0 dan 3109,0 cm-1 yang menunjukkan gugus N-H (Amida II) semakin rendah dan hilang. Hal ini kemungkinan disebabkan terjadi tumpang tindih dengan serapan -NH2 dan -OH. Serapan gugus amina lebih kecil daripada serapan gugus hidroksida karena ikatannya lebih lemah. Semakin besarnya gugus asetil pada kitin yang tersubstitusi dengan atom H menjadi gugus amina (-NH2), kemampuan kitosan membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air semakin besar, sehingga menyebabkan pelebaran puncak serapan sekitar 3448,5 cm-1 dan menyebabkan puncak serapan sekitar 3271,0 dan 3109,0 cm-1 semakin tidak kelihatan.
Perubahan juga terjadi pada puncak serapan sekitar 1658,7 dan 1630 cm-1 yang menunjukkan gugus C=O stretching (NHCOCH3, Amida I). Intensitas puncak serapan ini menjadi lebih kecil dan muncul serapan baru yang lebih kecil yaitu serapan pada bilangan gelombang 1596 cm-1 yang menunjukkan gugus amina primer. Hal ini menunjukkan banyaknya gugus asetil yang lepas, membentuk gugus amina (-NH2). Kekuatan ikatan C=O dari gugus asetil lebih besar dari kekuatan ikatan N-H dari gugus amina, sehingga energi vibrasi yang dibutuhkan dan bilangan gelombang yang disebabkan oleh adanya gugus asetil lebih besar daripada energi vibrasi dan bilangan gelombang yang disebabkan oleh adanya gugus amina (hukum Hooke). Serapan 1558,4 cm-1 yang menunjukkan gugus N-H (NHCOCH3, Amida II) bergeser ke bilangan gelombang yang lebih besar yaitu ke arah 1596 cm-1 yang menunjukkan gugus N-H amina. Hal ini disebabkan karena kekuatan ikatan N-H dalam amina (-NH2) lebih kuat daripada kekuatan ikatan N-H dalam amida (NHCOCH3).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
26
Karakterisasi kitosan dengan spektrofotometer IR selain untuk mengetahui gugus-gugus fungsi dari kitosan hasil isolasi, dapat juga digunakan untuk menghitung derajat deasetilasi kitosan hasil isolasi yang didasarkan pada absorbansi gugus amina, hidroksi dan karbonil. Untuk menghitung derajat deasetilasi kitosan dapat digunakan baseline b yang diusulkan oleh Baxter (Khan et al., 2002). Dari penelitian ini derajat deasetilasi yang diperoleh adalah 95,15%
berdasarkan baseline b. Adapun cara penentuan DD dapat dilihat pada Lampiran 1.
2. Analisis X-Ray Diffractometer (difraksi sinar-X)
Karakterisasi kedua dari kitin dan kitosan dilakukan dengan menggunakan teknik difraksi sinar-X yang umumnya digunakan untuk karakterisasi padatan sehingga diketahui kristalinitasnya. Difraktogram kitin dan kitosan disajikan pada Gambar 5.
Gambar 5. Difraktogram kitin dan kitosan
Pola difraksi sinar-X kitin dan kitosan menunjukkan pola puncak difraksi yang memiliki posisi 2θ yang relatif sama, namun pada kitosan mempunyai intensitas yang lebih lemah dan melebar. Pola difraksi kitin dan kitosan terdiri dari puncak utama pada 2θ sekitar 10o dan 20o. Pelebaran puncak menunjukkan ketidakteraturan pengaturan bidang kristal setelah deasetilasi. Tingginya kristalinitas pada kitin disebabkan adanya ikatan hidrogen intramolekul dan intermolekul. Struktur kristalinitas kitin dan kitosan dapat terlihat seperti pada Gambar 6.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
Gambar 6. Interaksi intermolekuler kitin atau kitosan
Adanya interaksi intramolekuler menyebabkan keteraturan bidang unit polimer kitin dan kitosan. Secara umum kristalinitas
karena ikatan hidrogen yang mempengaruhi interaksi intramolekuler dan intermolekuler kitin lebih kuat daripada kitosan. Ikatan hidrogen kiti
terlihat seperti Gambar 7 dan
Oksigen lebih elektronegatif dari
oksigen lebih kuat dari pada nitrogen dan menyebabkan momen dipol hidrogen yang terikat pada oksigen lebih positif dari
nitrogen. Hal ini menyebabkan ikatan hidrogen intramolekuler dan i kitin lebih kuat daripada kitosan.
Selama proses deasetilasi kitin sangat dimungkinkan terjadinya deasetilasi dan pemutusan rantai polimer secara acak. Hal ini menyebabkan keteraturan kitin
Interaksi intermolekuler kitin atau kitosan (Champagne, 2002) Adanya interaksi intramolekuler menyebabkan keteraturan bidang unit polimer kitin dan kitosan. Secara umum kristalinitas kitin lebih tinggi daripada kitosan karena ikatan hidrogen yang mempengaruhi interaksi intramolekuler dan intermolekuler kitin lebih kuat daripada kitosan. Ikatan hidrogen kitin dan kitosan
dan 8.
O : --- H O
Gambar 7. Ikatan hidrogen dari kitin
N H--- :O
Gambar 8. Ikatan hidrogen dari kitosan
lebih elektronegatif dari pada nitrogen sehingga dipol negatif pada nitrogen dan menyebabkan momen dipol hidrogen yang terikat pada oksigen lebih positif dari pada hidrogen yang terikat pada Hal ini menyebabkan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitin lebih kuat daripada kitosan.
Selama proses deasetilasi kitin sangat dimungkinkan terjadinya deasetilasi dan pemutusan rantai polimer secara acak. Hal ini menyebabkan keteraturan kitin
Ik.hidrogen Adanya interaksi intramolekuler menyebabkan keteraturan bidang unit polimer
kitin lebih tinggi daripada kitosan karena ikatan hidrogen yang mempengaruhi interaksi intramolekuler dan n dan kitosan
pada nitrogen sehingga dipol negatif pada nitrogen dan menyebabkan momen dipol hidrogen pada hidrogen yang terikat pada ntermolekuler
Selama proses deasetilasi kitin sangat dimungkinkan terjadinya deasetilasi dan pemutusan rantai polimer secara acak. Hal ini menyebabkan keteraturan kitin
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
semakin menurun. Selain itu ikatan hidrogen intermolekuletr –NH2---OH kitosan dapat diperlemah oleh adanya faktor sterik molekul karena panjang ikatan gugus amina lebih pendek dibandingkan panjang ikatan gugus asetil. Semakin banyak gugus asetil tersubstitusi menjadi gugus amina maka jarak antar bidang rantai polimer yang membentuk ikatan hidrogen intermolekuler semakin pendek dan menyebabkan kestabilan ikatan hidrogen intermolekuler –NH2---OH lebih kecil dibandingkan ikatan hidrogen intermolekuler –C=O---HO-gugus asetil pada kitin.
Oleh karena itu, secara umum kristalinitas kitosan lebih rendah daripada kitin.
B. Penentuan konsentrasi optimum adsorpsi logam Ag oleh kitosan Proses adsorbsi logam Ag oleh kitosan dilakukan untuk menentukan persentase (%) optimum penyerapan logam Ag oleh kitosan pada variasi waktu shaker Ag/kitosan (20 ml Ag 1000 ppm : 0,2 g) selama 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 dan 7 jam. Besarnya persentase adsorpsi logam Ag oleh kitosan dianalisis dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom (AAS) dengan metode kurva standar. Kurva standar dan persentase adsorpsi logam Ag oleh kitosan dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10 serta data dapat dilihat pada Lampiran 2 dan 3.
Gambar 9. Kurva standar logam Ag menggunakan AAS
y = 0,0815x + 0,0008 R = 0,9994
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.0000 2.5000 3.0000 3.5000 4.0000 4.5000
Absorbansi
Konsentrasi (ppm)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
Gambar 10. Adsorpsi logam Ag oleh kitosan
Berdasarkan Gambar 10 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan jumlah logam Ag yang teradsorp pada jam ke-1 (1 jam) sampai jam ke-5 (5 jam) secara signifikan. Akan tetapi pada jam ke-5 (5 jam) sampai jam ke-7 (7 jam) jumlah logam Ag yang teradsorp semakin tidak signifikan. Penurunan ini terjadi mulai dari waktu shaker pada jam ke-5 (5 jam). Hal ini disebabkan karena adanya ketidak seimbangan jumlah logam Ag dan situs aktif (-NH2 dan -OH) pada kitosan, semakin lama waktu shaker logam Ag dengan jumlah situs aktif yang sama, maka situs aktif kitosan mengalami kejenuhan. Berdasarkan Gambar 10, kondisi optimum proses penyerapan logam Ag oleh kitosan terjadi pada jam ke-5 (5 jam). Penentuan kondisi optimum ini didukung dengan penghitungan secara statistika menggunakan anova satu arah dan uji Duncan yang dapat dilihat pada Lampiran 4 dan 5.
1. Karakterisasi FTIR kitosan setelah adsorpsi logam Ag
Adanya interaksi antara kitosan dengan logam Ag menyebabkan terjadinya perubahan karakter spektra IR kitosan. Perubahan spektra IR kitosan setelah mengadsorp logam Ag dapat dilihat pada Gambar 11.
955 960 965 970 975 980 985
0 2 4 6 8
Konsentrasi logam Ag teradsorb (ppm)
Waktu (jam) 0
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
Gambar 11. Perubahan spektra IR kitosan sebelum dan setelah proses adsorpsi Secara kualitatif, Gambar 11 menunjukkan adanya perubahan baik intensitas, maupun lebar puncak dari kitosan. Serapan vibrasi sekitar 3448,72 cm-1 dan 1597,06 cm-1 yang menunjukkan serapan overlapping vibarasi gugus –NH2
dan -OH mengalami penyempitan karena adanya logam Ag. Hal ini dimungkinkan karena berkurangnya kekuatan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitosan setelah adanya logam Ag, serta terbentuknya ikatan hidrogen dengan molekul air semakin besar pada kitosan. Interaksi antara logam Ag dengan gugus
dan -OH mengalami penyempitan karena adanya logam Ag. Hal ini dimungkinkan karena berkurangnya kekuatan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler kitosan setelah adanya logam Ag, serta terbentuknya ikatan hidrogen dengan molekul air semakin besar pada kitosan. Interaksi antara logam Ag dengan gugus