PENGARUH WAKTU PENGGUNAAN ULTRASONIK BATH
TERHADAP SIFAT-SIFAT KARAKTERISTIK
KITOSAN NANOPARTIKEL
SKRIPSI
AFRIMA DEWI
060802018
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PENGARUH WAKTU PENGGUNAAN ULTRASONIK BATH
TERHADAP SIFAT-SIFAT KARAKTERISTIK
KITOSAN NANOPARTIKEL
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AFRIMA DEWI
060802018
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PERSETUJUAN
Judul : PENGARUH WAKTU PENGGUNAAN
ULTRASONIK BATH TERHADAP SIFAT- SIFAT KARAKTERISTIK
KITOSAN NANOPARTIKEL
Kategori : SKRIPSI
Nama : AFRIMA DEWI
Nim : 060802018
Program studi : SARJANA (S1) KIMIA
Departemen : KIMIA
Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM ( FMIPA ) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Disetujui di
Medan, Desember 2010
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Prof.Dr. Zul Alfian, M.Sc Prof.Dr.Harry Agusnar, M.Sc, M.Phill NIP.195504051983031002 NIP.195308171983031002
Diketahui/Disetujui oleh
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
PERNYATAAN
PENGARUH WAKTU PENGGUNAAN ULTRASONIK BATH TERHADAP SIFAT-SIFAT KARAKTERISTIK KITOSAN NANOPARTIKEL
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan , Desember 2010
PENGHARGAAN
Alhamdulillah, segala puji dan syukur yang teramat besar saya persembahkan kepada Allah SWT yang dengan curahan rahmat serta cinta-Nya saya dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar Sarjana Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara. Serta shalawat dan salam saya sampaikan pada Rasulullah, Muhammad SAW, sebagai tauladan umat.
Selanjutnya saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang terdalam dan tulus kepada Ayahanda tercinta Elfizar dan Ibunda tersayang Dra. Fatmazahara atas segala doa dan pengorbanan yang telah diberikan kepada saya. Serta tak lupa pula terima kasih untuk abangda Elfiadi,ATT III.,adik saya Umi Kalsum dan Sukri Mulia. Serta seluruh keluarga yang telah memberikan banyak dukungannya.
Dengan segala kerendahan hati, saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Prof.Dr.Harry Agusnar, M.Sc, M.Phill selaku pembimbing 1 dan Prof.Dr.Zul Alfian, M.Sc selaku dosen pembimbing 2 yang telah banyak memberikan pengarahan dan bimbingan hingga terselesaikannya skripsi ini.
2. Dr.Rumondang Bulan Nst,Ms dan Drs.Firman Sebayang,MS selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia.
3. Dr. Thamrin, M.Sc selaku dosen wali saya yang telah banyak memberi masukan selama saya mencari ilmu di FMIPA USU.
4. Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa studi saya di FMIPA USU.
5. Bapak Drs.Darwin Yunus Nasution, Staf dan seluruh rekan-rekan asisten Laboratorium Kimia dasar LIDA USU. Teristimewa, Ilham Nofika,ST yang telah dengan sabar memberikan dorongan moril kepada saya. Terima kasih atas inspirasi, motivasi dan kerjasamanya selama ini.
6. Sahabat-sahabat saya Meniq, Fatma, dan Nia, terima kasih atas dukungan dan motivasinya selama ini.
7. Teman-teman Kimia Stambuk 2006, Gulit, Uni, Widia, Eko, Nora, Rani, Nurfitri, Nelvi, Agung, Egy, Yemima, Sevia, Hary, Felly, Aspriadi, Robi, Ai, Mail dan teman-teman yang lain yang tidak dapat dituliskan namanya satu persatu.
9. Serta segala pihak yang telah membantu saya menyelesaikan skripsi ini. Untuk itu semua, semoga Allah membalasnya dengan segala yang terbaik.Amin.
Saya menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, karena keterbatasan pengetahuan saya. Oleh karena itu saya mengharapkan saran dan masukan yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini, dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Medan, Desember 2010
ABSTRAK
THE INFLUENT TIME OF ULTRASONIC BATCH FOR CHARACTERISTIC OF CHITOSAN NANOPARTICLE
ABSTRACT
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan iii
Pernyataan iv
Penghargaan v
Abstrak vii
Abstract viii
Daftar Isi ix
Daftar Tabel xi
Daftar Gambar xii
Bab 1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Permasalahan 2
1.3 Pembatasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Manfaat Penelitian 3
1.6 Lokasi penelitian 3
1.7 Metodologi Penelitian 3
Bab 2 Tinjauan Pustaka
2.1 Kitosan 5
2.1.1 Sifat fisika-kimia kitosan 8
2.1.2 Kegunaan kitosan 9
2.2 Kitosan Nanopartikel 10
2.3 Spektrofotometer Transform Infrared 11
2.3.1 Kegunaan Spektrofotometer 13
2.3.2 Syarat – Syarat Interpretasi Spektrum 14
2.4 Scanning Mikroskop Elektron 14
Bab 3 Metodologi Penelitian
3.1 Alat dan Bahan 16
3.2. Prosedur penelitian 17
3.2.1 Pembuatan larutan Asam Asetat 1 % 17 3.2.2 Pembuatan Film Kitosan Nanopartikel 17 3.2.3 Spektroskopi Inframerah (FTIR) 17 3.2.4 Scanning Electron Microscopy (SEM) 17
3.3 Bagan penelitian 19
3.3.1 Pembuatan Film Kitosan Nanopartikel Dengan Variasi Massa Kitosan Dan Variasi Waktu
Ultrasonik Bath 19
4.1 Hasil penelitian 20 4.1.1 Film Kitosan Nanopartikel 20
4.1.2 Reaksi 22
4.2 Pembahasan 23
4.2.1 Penentuan Derajat Deasetilasi 23 4.2.2 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan dengan
waktu ultrasonik 1 menit 27
4.2.3 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan dengan
waktu ultrasonik 2 menit 29
4.2.4 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan dengan
waktu ultrasonik 3 menit 31
4.2.5 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan dengan
waktu ultrasonik 5 menit 33
4.2.6 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan dengan
waktu ultrasonik 7 menit 35
4.2.7 Analisa Spektrum FT-IR kitosan murni 37
Bab 5 Kesimpulan dan Saran
5.1 Kesimpulan 38
5.2 Saran 38
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Spesifikasi Kitosan Komersil 8
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Kitosan 6
Gambar 4.1 Grafik pengaruh Berat dan Waktu penggunaan Ultrasonik
Bath terdadap viskositasnya 21 Gambar 4.2 Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaaan
ultrasonik bath 1 menit 27
Gambar 4.3 Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 2 menit 29
Gambar 4.4 Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 3 menit 31
Gambar 4.5 Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 5 menit 33
Gambar 4.6 Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ABSTRAK
THE INFLUENT TIME OF ULTRASONIC BATCH FOR CHARACTERISTIC OF CHITOSAN NANOPARTICLE
ABSTRACT
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih dengan rotasi spesifik [α]D11-3 hingga -10o (pada konsentrasi asam asetat 2 %). Kitosan larut pada kebanyakan larutan asam organik, pada pH sekitar 4,0 tetapi tidak larut pada pH lebih besar dari 6,5, juga larut dalam pelarut air,alkohol,dan aseton. Dalam asam mineral HCl dan HNO3,kitosan larut pada konsentrasi 0,15-1,1%, tetapi tidak larut pada konsentrasi 10%. Kitosan tidak larut dalam H2SO4 pada berbagai konsentrasi, sedangkan dalam H3PO4 tidak larut pada konsentrasi 1% sementara pada konsentrasi 0,1% sedikit larut. Perlu kita ketahui , bahwa kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul, derajat deasetilasi, dan rotasi spesifiknya yang beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi serta transformasinya (Sugita,2009).
Derajat deasetilasi kitosan dapat diukur dengan berbagai metode dan yang paling lazim digunakan adalah metode garis dasar spektroskopi IR transformasi Fourier (FTIR) yang pertama kali diajukan oleh Moore dan Robert pada tahun 1977. Teknik ini memberikan beberapa keuntungan, yaitu relatif cepat, contoh tidak perlu murni, dan tingkat ketelitian tinggi dengan teknik tritrimetri dan metode spektroskopi lainnya (Sugita,2009).
Untuk menghasilkan kitosan yang bermutu tinggi bergantung pada kitin yang dihasilkan. Sekiranya kitin yang dihasilkan tidak murni, maka tidak akan dihasilkan kitosan. Pada proses pembuatan kitosan, jika derajat deasetilasi menunjukkan nilai 100% ini berarti yang dihasilkan adalah kitan bukan kitosan, karena kitosan merupakan gabungan senyawa kitin dan kitan. Untuk inilah perlu diketahui derajat deasetilasi di dalam kitosan, karena ini merupakan sifat utama dari kitosan. Kitosan mempunyai kadar nitrogen yang bergantung kepada derajat deasetilasi. Salah satu metode untuk mengetahui derajat deasetilasi adalah dengan menggunakan metode spektrofotometri. (Muzarelli.1977).
Pembuatan Kitosan Nanopartikel didapati beberapa metode, diantaranya menggunakan instrument Ultrasonik bath.( Szeto,2007 ). Pengaruh kondisi ultrasonik pada penguraian kitosan telah dilaporkan oleh beberapa peneliti, mereka telah mempelajari pengaruh kondisi ultrasonik,termasuk parameternya adalah konsentrasi kitosan, suhu reaksi, jenis pelarut yang digunakan dan waktu ultrasonik serta penyimpanan dalam larutan asam pada penukaran dalam berat molekul, sifat polidispersi (distribusi dari berat molekul) terhadap kitosan. Hasilnya menunjukkan bahwa kitosan mengalami kelarutan yang cepat dalam larutan yang encer dari pada dalam larutan yang pekat dan lebih cepat dalam larutan yang bersuhu rendah dari pada dalam larutan yang bersuhu tinggi. Polidispersi menurun dengan perlakuan ultrasonik (Chen,R.H and Shyur,J.S,1997). Menurut Susi,K (2009), penggunaan ultrasonik bath dalam waktu terlalu lama didapati proses nanopartikel tidak terbentuk sempurna.
Berdasarkan uraian diatas, peneliti tertarik untuk memodifikasi kitosan menjadi kitosan nanopartikel kemudian meneliti perubahan sifat-sifat karakteristik dari kitosan nanopartikel dengan menggunakan variasi massa kitosan dan variasi waktu penggunaan alat ultrasonik bath dengan menggunakan FTIR dan SEM.
1.2 Permasalahan
1.3 Pembatasan Masalah
Penelitian ini hanya dibatasi pada penentuan bentuk dari kitosan nanopartikel dengan variasi massa (200,400,600,800,1000) mg kitosan dan variasi waktu penggunaan ultrasonik bath (1,2,3,5,7) menit kemudian dianalisa karakteristiknya dengan menggunakan instrumen FTIR dan SEM.
1.4 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu penggunaan ultrasonik bath terhadap karakteristik kitosan nanopartikel.
1.5 Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang salah satu sifat terpenting dari pembuatan kitosan nanopartikel agar penggunaannya dapat diterapkan untuk membran filter.
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian FMIPA USU. Viskositasnya di ukur dengan viskometer brockfield di salah satu industri karet di Tanjung Morawa Medan dan uji karakteristiknya dengan menggunakan FTIR di UGM dan SEM di ITB.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kitosan
Udang merupakan salah satu komoditas perikanan indonesia yang mulai dilirik oleh pasar dunia. Hal ini, dapat kita lihat dengan meningkatnya permintaan dari Negara lain terhadap komoditas udang. Sebanyak 80-90% ekspor udang dilakukan dalam bentuk udang beku tanpa kepala dan kulit, sehingga limbah yang dihasilkan mencapai 50-60% dari bobot udang utuh.(Sugita.2009).
Cangkang dari lobster, kumbang, dan laba-laba mengandung kitin. Kitin merupakan polisakarida terbanyak kedua yang berlimpah di alam ( selulosa merupakan yang terbanyak). Kitin merupakan bahan polimer yang memiliki struktur yang keras. Tersusun atas N-asetil-d-glukosamin yang lebih banyak dari glukosa, tetapi mempunyai struktur yang hampir sama dengan selulosa ( McMurray.2007 ).
Kitosan adalah biopolimer alami terutama sebagai penyusun cangkang (kulit-kulit keras), udang-udangan, dan serangga, serta penyusun dinding sel ragi dan jamur. Karena sifatnya yang khas seperti bioaktivitas, biodegradasi, dan kelihatannya kitosan dapat memberikan kegunaan yang diterapkan dalam berbagai bidang (Manskarya.1968).
kitosan setelah lebih dari 70% gugus asetil (CH3CO-)-nya dihilangkan. Ternyata penghilangan gugus asetil kitin meningkatkan kelarutannya, sehingga kitosan lebih banyak digunakan dari pada kitin, antara lain di industri kertas,pangan, farmasi,fotografi,kosmetika,fungisida,dan tekstil sebagai pengemulsi,koagulan, pengkelat serta pengental emulsi.
Kitosan adalah poli-(2-amino-2-deoksi-β(1-4)-D-glukopiranosa) dengan rumus molekul (C6H11NO4)n yang dapat diperoleh dari deasetilasi kitin (Gambar 2.1). Kitosan juga dijumpai secara alamiah di beberapa organisme (Sugita,2009).
Proses deasetilasi kitosan dapat dilakukan dengan cara kimiawi maupun ezimatik. Proses kimiawi menggunakan basa misalnya NaOH, dan dapat menghasilkan kitosan dengan derajat deasetilasi yang tinggi, yaitu mencapai 85-93%. Namun proses kimiawi menghasilkan kitosan dengan bobot molekul yang beragam dan deasetilasinya juga sangat acak , sehingga sifat fisik dan kimia kitosan tidak seragam. Selain itu proses kimiawi juga dapat menimbulkan pencemaran lingkungan, sulit dikendalikan, dan melibatkan banyak reaksi samping yang dapat menurunkan rendemen. Proses enzimatik dapat menutupi kekurangan proses kimiawi. Pada dasarnya deasetilasi secara enzimatik bersifat selektif dan tidak merusak struktur rantai kitosan, sehingga menghasilkan kitosan dengan karakteristik yang lebih seragam agar dapat memperluas bidang aplikasinya (Sugita.2009).
Nilai yang digunakan untuk menghitung derajat deasetilasi sangat bergantung pada nisbah pita serapan yang digunakan untuk menghitungnya.Tiga nisbah yang diajukan ialah A1655/A2867, A1550/A2878, dan A1655/A3450. Dua nisbah pertama memberikan keakuratan pada % N asetilasi rendah, sedangkan A1655/A3450 lebih akurat pada % N asetilasi tinggi. Baxter memadukan metode penentuan garis dasar pada nisbah pita serapan A1655/A2867 dan A1655/A3450. Metode ini mampu diterapkan pada kisaran yang luas dari nilai N-deasetilasi kitosan. Intensitas transmitans pita amida I spektrum inframerah kitin dan kitosan dengan nilai derajat deasetilasi berbeda. Penentuan Derajat Deasetilasi dengan menggunakan spektroskopi FTIR dilakukan dengan cara sebagai berikut: kitosan dibuat menjadi pellet dengan KBr hingga membentuk suatu lapisan tipis transparan. Selanjutnya, serapan diukur dengan FTIR. Puncak tertinggi dicatat dan diukur dari garis dasar yang dipilih. (Sugita.2009).
Karena adanya gugus amino, kitosan merupakan polielektrolit kationik (pKa ≈ 6,5) hal yang sangat jarang terjadi secara alami. Sifat yang basa ini menjadikan kitosan :
a. Dapat larut dalam media asam encer membentuk larutan yang kental sehingga dapat digunakan dalam pembuatan gel. Dalam beberapa variasi konfigurasi seperti butiran, membran, pelapis kapsul, serat dan spons.
b. Membentuk kompleks yang tidak larut dengan air dengan polianion yang dapat juga digunakan untuk pembuatan butiran gel, kapsul dan membran.
c. Dapat digunakan sebagai pengkelat ion logam berat dimana gelnya menyediakan system produksi terhadap efek dekstruksi dari ion (Meriaty,2002).
2.1.1 Sifat Fisika-Kimia Kitosan
Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih kekuningan dengan rotasi spesifik [α]D11
-3 hingga -10o (pada konsentrasi asam asetat 2%). Kitosan larut pada kebanyakan larutan asam organik pada pH sekitar 4,0, tetapi tidak larut pada pH lebih besar dari 6,5, juga tidak larut dalam pelarut air,alkohol, dan aseton. Dalam asam mineral pekat seperti HCl dan HNO3, kitosan larut pada konsentrasi 0,15-1,1%, tetapi tidak larut pada konsentrasi 10%. Kitosan tidak larut dalam H2SO4 pada berbagai konsentrasi, sedangkan didalam H3PO4 tidak larut pada konsentrasi 1% sementara pada konsentrasi 0,1% sedikit larut. Perlu kita ketahui, bahwa kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul, derajat deasetilasi, dan rotasi spesifiknya yang beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi serta transformasinya. Sifat fisika dan kimia kitosan diatas telah dijadikan bagian dalam penentuan spesifikasi kitosan niaga. (Sugita.2009).
Tabel 2.1. Spesifikasi Kitosan Komersil
Parameter Ciri
Ukuran Partikel Serpihan Sampai bubuk
Kadar air(%) ≤ 10,0
Kadar abu (%) ≤ 2.0
Warna larutan Tidak berwarna
N-deasetilai (%) ≥ 70,0
Kelas viskositas (cps)
- Rendah < 200
- Medium 200-799
Kitosan tidak larut dalam air, pelarut-pelarut organik, juga tidak larut dalam alkali dan asam-asam mineral pada pH di atas 6,5. Dengan adanya sejumlah asam, maka dapat larut dalam air - metanol, air - etanol, dan campuran lainnya. Kitosan larut dalam asam formiat dan asam asetat dan menurut Peniston dalam 20% asam sitrat juga dapat larut. Asam organik lainnya juga tidak dapat melarutkan kitosan, asam-asam anorganik lainnya pada pH tertentu setelah distirer dan dipanaskan dan asam sitrat juga dapat melarutkan kitosan.
Kitosan bersifat polikatonik yang dapat mengikat lemak dan logam berat pencemar. Kitosan yang mempunyai gugus amina yaitu adanya unsur N bersifat sangat reaktif dan bersifat basa. (Inoue. 1994 ).
Karena kitin dan kitosan merupakan bahan alam maka keduanya lebih bersifat biokompatibel dan biodegradabel disbanding dengan polimer sintetik. Kitin dan kitosan serta senyawa turunannya telah banyak diaplikasikan dalam berbagai industri. Nilai total perdagangan bahan-bahan tersebut pada tahun 2002 mencapai 112 trilyun rupiah ( Toharisman, 2007 ).
2.1.2 Kegunaan Kitosan
Selain itu, biopolimer tersebut juga berguna sebagai antikoagulan, antitumor, antivirus, penambahan dalam obat pembuluh darah-kulit dan ginjal sintetik, bahan pembuat lensa kontak, aditif pada kosmetik, membran dialisis, bahan shampoo dan kondisioner rambut, penstabil liposome, bahan ortopedik, pembalut luka dan benang bedah yang mudah diserap, serta mempertinggi daya kekebalan, dan antiinfeksi. (Sugita.2009).
Kitosan sebagai adsorben dapat berada dalam berbagai bentuk, antara lain bentuk butir, serpih, hidrogel, dan membran ( film ). Kitosan sebagai adsorben sering dimanfaatkan untuk proses adsorpsi ion logam berat. Besarnya afinitas kitosan dalam mengikat ion logam sangat bergantung pada karakteristik makrostruktur kitosan yang dipengaruhi oleh sumber dan kondisi pada proses isolasi. Perbedaan bentuk kitosan akan berpengaruh pada luas permukaannya. Semakin kecil ukuran kitosan, maka luas permukaan kitosan akan semakin besar, dan proses adsorpsi pun dapat berlangsung lebih baik.
Pembuatan kitosan dalam bentuk butiran antara lain sebanyak 3 gram kitosan berbentuk serpihan dilarutkan dalam 100 ml larutan asam asetat 1%. Larutan kitosan yang terbentuk diteteskan pada larutan basa NaOH 4%, sehingga diperoleh butiran berbentuk bola dengan diameter rata-rata 2,5 mm. Kitosan butiran yang terbentuk dikumpulkan dan dicuci dengan akuades sampai pH netral membentuk kitosan dalam bentuk butiran yang digunakan untuk proses adsorpsi enzim catalase ( Sugita. 2009 ).
Dalam penggunaannya kitosan tidak beracun dan mampu menurunkan kadar kolesterol dalam darah. Kitosan juga dapat digunakan dalam penjernihan atau pengolahan air minum. Pemakaian kitosan pada pengolahan air minum lebih baik dari pada memakai alum atau tawas dan Poli Aluminium Klorida (PAC), karena tawas dan PAC dapat mengakibatkan efek racun bagi kesehatan manusia (Roberts.1991).
Untuk meningkatkan daya absorbansinya kitosan dimodifikasi dalam magnetic kitosan nanopartikel. Penggunaan kitosan dan magnetic kitosan nanopartikel telah digunakan untuk mengadsorpsi ion Fe(II) dan Fe(III),Cu(II),Co(II), cat warna dan furosemida(W.S.W.Ngah,2005;So and Dong,2004;Mayumi et al,2004;Zhi et al,2005). Hasil penelitian mengenai adsorpsi ion Ni (II) oleh kitosan dan magnetic kitosan nanopartikel telah membahas kondisi optimal untuk mengadsorpsi ion Ni (II) oleh kitosan dan magnetic kitosan nanopartikel.(Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II 2008).
Kitosan nano adalah kitosan yang mana partikelnya berukuran 100-400 nm. Sekarang ini, banyak ahli-ahli menggunakan kitosan dengan nano teknologi, You Shan Szeto dan Zhigang Hu untuk menyiapkan nanopartikel dimana kitosan dilarutkan dalam asam lemah kemudian ditambahkan larutan yang bersifat basa seperti amoniak, natrium hidroksida atau kalium hidroksida kemudian distirer dengan kecepatan 300 rpm sehingga diperoleh gel kitosan putih dan dibilas dengan aquades sampai netral kemudian ditempatkan pada ultrasonik bath untuk memecah partikel gel kitosan menjadi lebih kecil (Szeto,2007). Sebagian ahli juga mencoba metode lain untuk menyiapkan kitosan nano dengan menambahkan larutan tripoliposfat kedalam larutan kitosan sehingga diperoleh emulsi kitosan sambil distirer dengan kecepatan 1200 rpm kemudian emulsi di buat pH 3,5 dengan menambahkan asam asetat hasilnya akan berupa suspensi kitosan (Cheung,2008).
2.3 Spektrofotometer Fourier Transform Inframerah (FTIR)
Spektrofotometer inframerah konfensional dikenal sebagai alat dispersi. Dengan terhubung pada komputer dan mikroposesor sebagai alat dasarnya, hal ini telah tersebar luas dan dikenal dengan nama alat Fourier transform infrared (FTIR) spectrometer, yang mana mempengaruhi sejumlah keuntungan. Dibandingkan suatu kinerja pada monokromator, alat FTIR memakai suatu interferometer untuk mendeteksi peak yang mengandung pengganggu yang terdeteksi.
Pada alat interferometer. Radiasi dari sumber IR konfensional dibedakan kedalam dua alur oleh suatu pemisah berkas cahaya , satu alur menuju posisi cermin yang ditentukan, dan yang lainnya menjauhi cermin. Ketika berkas cahaya dipantulkan, salah satu cahaya dipindahkan (keluar dari tahap) dari yang lainnya sejak ia menjadi lebih kecil ( ataupun lebih besar) tujuan jaraknya untuk menjauhi cermin, dan mereka dikombinasikan kembali untuk menghasilkan suatu rumus gangguan (semua panjang gelombang dalam berkas cahaya) sebelum melewati sampel. Sampel mendeteksi secara serentak semua panjang gelombang, dan menukar rumus gangguan dengan waktu seperti cermin yang terusmenerus diteliti pada percepatan linier.Hasil penyerapan radiasi oleh sampel merupakan suatu spectrum dalam daerah waktu, yang disebut suatu interferogram, yang menyerap intensitas sebagai fungsi dari lintasan optis yang membedakannya dengan kedua berkas cahaya tersebut. (Cristian,D.G.2005).
Suatu jenis interferogram yang mana tinggi bagian signal yang dihasilkan ketika kedua kaca diletakkan sama jauh dari pemisah berkas cahaya, ketika gangguan yang merusak diantara kedua cermin tersebut bernilai nol, dan disebut sebagai pusat masalah. Intensitas mulai menjauh secara cepat dari ini, menuju gangguan. Ini disesuaikan dengan menggunakan komputer, kedalam daerah frekuensi untuk mengetahui operasi matematika yang dikenal sebagai Fourier transformation (karenanya lebih dikenal dengan nama Fourier transform infra-red spectrophotometer). Suatu hasil spektrum inframerah yang ditunnjukkan secara konvensional. (Cristian,D.G.2005).
produk yang mudah menguap menjadi lebih dominan dan sisi reaksi diantara produk dan rantai radikal mungkin menjadi lebih besar luasnya dengan meningkatnya ketebalan film.hal tersebut dicatat bahwa dalam film yang benar-benar tipis tingkat degradasi dapat ditinggkatkan untuk volatilisasi pada radikal-radikal dengan hasil pada reaksi radikal yang non-steady-state. Ini merupakan awal tujuan dari Florin et all untuk menjelaskan peningkatan tingkat degradasi pada polytetrafluoroetilena irradisi-γ dengan berkurangnya ketebalan film. (Allen.1983).
2.3.1 Kegunaan Spektrofotometer
Spektrofotometer fourier transform inframerah dapat melakukan semua yang dapat dilakukan oleh spektrometer IR sederhana tetapi harganya lebih mahal. Oleh karena itu keahliannya memanipulasi dalam perlakuan dimana yang lainnya tidak dapat melakukannya, yang mana tidak bagus kecepatan dan kensitifannya.
Piktogram sampel dapat memberikan spectra yang bagus, khususnya jika berkas cahaya difokuskan pada sampel dengan cermin atau sebuah lensa KBr. Diameter berkas cahaya pada beberapa mikrometer yang mungkin, dan hal tersebut menguntungkan jika sebuah mikrodetektor digunakan dalam kesatuan, jika detektor besar maka akan menghasilkan suara dari area itu yang mana tidak dalam berkas cahaya. Spektra telah diperoleh dari masing-masing sampel yang berbeda seperti cip cat yang kecil dan butir tepung yang tunggal.(Kemp.1987).
Spektrofotometer infra merah pada umumnya digunakan untuk :
1. Menentukan gugus fungsi suatu senyawa organik.
2. Mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik dengan membandingkan daerah sidik jarinya.
4000 - 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi. Spektrum yang dihasilkan berupa grafik yang menunjukkan persentase transmitan yang bervariasi pada setiap frekuensi radiasi inframerah. (Dachriyanus, 2004).
2.3.2 Syarat – Syarat Interpretasi Spektrum
Tidak ada aturan yang pasti dalam menginterpretasikan spektrum IR. Tetapi beberapa syarat harus dipenuhi dalam menginterpretasikan spektrum :
1. Spektrum harus tajam dan jelas serta memiliki intensitas yang tepat. 2. Spektrum harus berasal dari senyawa yang murni.
3. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga akan menghasilkan pita atau serapan pada bilangan gelombang yang tepat.
4. Metoda penyiapan sampel harus dinyatakan. Jika digunakan pelarut maka jenis pelarut, konsentrasi dan tebal sel harus diketahui.
Karakteristik frekuensi vibrasi IR sangat dipengaruhi oleh perubahan yang sangat kecil pada molekul sehingga sangat sukar untuk menentukan struktur berdasarkan data IR saja. Spektrum IR sangat berguna untuk mengidentifikasikan suatu senyawa dengan membandingkannya dengan spektrum senyawa standar terutama pada daerah sidik jari. Secara praktikal, spektrum IR hanya dapat digunakan untuk menentukan gugus fungsi (Dachriyanus, 2004).
2.4 Scanning Electron Microscope (SEM)
SEM yaitu pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron baru atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel ketika permukaan sampel tersebut dikenai dengan sinar elektron. Elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT (cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan, sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat-alat
- Neraca analitis Mettler A.E 200
- Gelas ukur pyrex
- Labu takar pyrex
- Gelas Beker pyrex - Plat kaca
- FTIR Shimadzu
- SEM ASM-SX Shimadzu
- Ultrasonik bath Kerry pulsatron - Viskometer Brockfield
3.1.2 Bahan
- Kitosan
- CH3COOH p.a merck
3.2 Prosedur Penelitian
3.2.1 Pembuatan Larutan Asam Asetat 1 %
Diukur 10 ml asam asetat p.a merck, kemudian dimasukkan kedalam labu takar 1 L dan di encerkan dengan aquades sampai garis tanda.
3.2.2 Pembuatan Film Kitosan NanoPartikel
Kitosan dengan variasi berat (200;400;600;800;1000)mg dilarutkan dalam 200 ml asam asetat 1% dalam gelas beker kemudian diaduk dengan waktu pengadukan selama 10 menit, setelah homogen, diteteskan larutan amoniak hingga larutan berwarna putih. Larutan tersebut ditempatkan pada ultrasonik bath dengan variasi waktu (1,2,3,5,dan7) menit yang bertujuan untuk memecahkan larutan kitosan tersebut menjadi partikel yang lebih kecil. Kemudian diukur viskositasnya dengan viskometer brockfield. Kemudian larutan tersebut dicetak film pada plat kaca yang telah tersedia. Film tersebut dikeringkan hingga benar-benar kering kemudian diuji karakterisasinya dengan FTIR dan SEM.
3.2.3 Spektroskopi Inframerah (FTIR)
Lapis tipis atom partikel yang diperoleh dari hasil kitosan nanopartikel diletakkan pada alat kearah sinar infra merah, hasil akan direkam ke dalam kertas berskala aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas cahaya.
3.2.4 Scanning Electron Microscope (SEM)
3.3 Bagan Skema Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Film Kitosan Nanopartikel Dengan Variasi Berat Kitosan Dan
Variasi Waktu Ultrasonik Bath
Kitosan
Ditimbang dengan variasi berat (200,400,600,800,1000) mg Dimasukkan kedalam gelas beker
Dilarutkan dengan 200 mL Asam Asetat 1 % Diaduk hingga homogen dengan waktu pengadukan selama 10 menit
Ditetesi dengan larutan NH3 tetes demi tetes hingga larutan berwarna putih
Larutan putih
Dimasukkan dalam Ultrasonik Bath dengan Variasi waktu (1,2,3,5,7)menit
Diukur viskositasnya dengan viskometer brockfield Dituangkan dalam plat kaca
Dikeringkan selama ± 1 minggu pada suhu kamar
Film Kitosan Nanopartikel
Karakterisasi Film Kitosan Nanopartikel
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
4.1.1 Film Kitosan Nanopartikel
Pada pembuatan film kitosan nanopartikel untuk larutan dibuat dengan melarutkan kitosan (200,400,600,800,1000) mg dalam asam asetat 1% diaduk dengan pengaduk selama 10 menit kemudian ditambahkan larutan NH3 hingga terbentuk larutan putih kemudian diletakkan pada ultrasonik bath dengan variasi waktu (1,2,3,5,dan7) menit. Kemudian diukur viskositasnya dengan menggunakan viskometer brockfield. Kemudian dicetak pada plat kaca, dibiarkan hingga kering. Kemudian diuji karaktreristiknya dengan FTIR dan
SEM.
Berikut adalah tabel pengaruh berat dan waktu ultrasonik Bath terhadap viskositasnya.
Tabel 4.1. Pengaruh Berat dan Waktu ultrasonik bath terhadap Viskositasya
V
iskos
it
as (
cps
) Waktu(menit) 200 400 Berat (mg) 600 800 1000
1 55 65 78 87 90
2 58 73 82 98 105
3 189 205 249 286 300
5 306 347 388 424 410
Dari tabel diatas dapat kita ketahui bahwa viskositas pada 1000 mg kitosan menunjukkan nilai yang tidak begitu jauh berbeda dan kenaikannya jg konstan seperti juga diperlihatkan pada gambar 4.1.
4.1.2. Reaksi
Larutan Kitosan
4.2 Pembahasan
4.2.1 Penentuan Derajat Deasetilasi
Analisis kuantitatif dari spektroskopi FT-IR dapat dilakukan berdasarkan spektrum Infra merah yang dihasilkan, dimana penentuan derajat deasetilasi dari kitosan menggunakan persamaan Domszy dan Robers (Khan, 2002). Tsaih dan Chen (2003) juga mengungkapkan bahwa semakin meningkat waktu penggunaan ultrasonik bath maka akan dapat merubah permukaan partikel.
Berikut adalah persamaaan Domzy dan Robers :
%
A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1 A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1
1,33 = tetapan yang diperoleh dari perbandingan A1655/A3450 untuk kitosan dengan asetilasi penuh
Berikut perhitungan derajat deasetilasi (DD) dari kitosan nanopartikel
%
Jadi, derajat deasetilasi (DD) kitosan dengan waktu ultrasonik 1 menit adalah 82,55%
b. Derajat Deasetilasi (DD) dari kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 2 menit
Jadi, derajat deasetilasi (DD) dari kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 2 menit adalah 82,52%
%
Jadi, derajat deasetilasi (DD) kitosan dengan waktu penggunaaan ultrasonik bath 3 menit adalah 82,58%
d. Derajat Deasetilasi (DD) dari kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 5 menit
Jadi, derajat deasetilasi (DD) kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 5 menit adalah 82,74%
%
Jadi, derajat deasetilasi (DD) kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 7 menit adalah 83,59 %
Tabel 4.2. Tabel derajat deasetilasi (DD)
Waktu (Menit) Derajat Deasetilasi (%)
1 82,55
2 82,52
3 82,58
5 82,74
4.2.3 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 1 menit
Gambar 4.2. Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaaan ultrasonik bath
1 menit
Hasil analisis spektroskopi inframerah pada kitosan dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 1 menit diperoleh puncak sebagai berikut :
Spektrum FTIR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 1 menit
Pita serapan pada bilangan gelombang 3410,15 cm-1 menujukkan adanya gugus amin dimana terjadi regangan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 2924,09 cm-1 dan 2877,79 cm-1 menunjukkan adanya regangan C─H pada CH 3 dan CH2. Adanya puncak serapan gelombang pada bilangan gelombang 1649,76 cm-1 menunjukkan adanya regangan C=O. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1566,20 cm-1 menunjukkan adanya tekukan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1404,18 cm-1 menunjukkan adanya lentur C─H, sedangakan p ada pita serapan bilangan gelombang 1080,14 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C─O.
4.2.3 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu
penggunaan ultrasonik bath 2 menit
Gambar 4.3. Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 2
menit
Hasil foto kitosan nanopartikel dari Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan permukaan yang tidak rata karena terdapat tonjolan pada daerah permukaannya.
Spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 2 menit
Pita serapan pada bilangan gelombang 3410,15 cm-1 dan 3286,70 cm-1 menujukkan adanya regangan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 2931,80 dan 2885,51 cm-1 menunjukkan adanya regangan C─H pada CH 3 dan CH2. Adanya puncak pada serapan gelombang 1652,5 cm-1 menunjukkan regangan C=O. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1566,20 cm-1 menunjukkan adanya tekukan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1404,18 menunjukkan adanya lentur C─H, sedangakan pada pita serapan bilangan gelombang 1072,42 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C─O.
4.2.4 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 3 menit
Gambar 4.4. Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 3
menit
Hasil analisis spektroskopi inframerah pada kitosan dengan waktu ultrasonik 3 menit diperoleh puncak sebagai berikut :
Spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 3 menit
Pita serapan pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1 dan 3410,15 cm-1 menujukkan adanya regangan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 2924,09 dan 2877,79 cm-1 menunjukkan adanya regangan C─H pada CH 3 dan CH2. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1654,16 cm-1 menunjukkan adanya regangan C=O. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1566,20 cm-1 menunjukkan adanya tekukan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1404,18 menunjukkan adanya lentur C─H,sedangakan pada pita serapan bilangan gelombang 1080,14 cm -1 menunjukkan adanya ikatan C─O.
4.2.5 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan
ultrasonik bath 5 menit
Gambar 4.5. Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 5
menit
Hasil analisis spektroskopi inframerah pada kitosan dengan waktu ultrasonik 5 menit diperoleh puncak sebagai berikut :
Spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 5 menit
Pita serapan pada bilangan gelombang 3448,72 cm-1 dan 3371,57 cm-1 menujukkan adanya regangan N─H . Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 2924,09 dan 2870,08 cm-1 menunjukkan adanya regangan C─H pada CH 3 dan CH2. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1651,07 cm-1 menunjukkan adanya regangan C=O. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1589,34 cm-1 menunjukkan adanya tekukan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1419,61 cm-1 menunjukkan adanya lentur C─H, sedangakan pada pita serapan bilangan gelombang 1064,71 cm -1 menunjukkan adanya ikatan C─O.
4.2.6 Analisis SEM dan spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu
penggunaan ultrasonik bath 7 menit
Gambar 4.6. Foto SEM kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonic bath 7
menit
Hasil analisis spektroskopi inframerah pada kitosan dengan waktu ultrasonik 7 menit diperoleh puncak sebagai berikut :
Spektrum FT-IR kitosan 1000 mg dengan waktu penggunaan ultrasonik bath 7 menit
Pita serapan pada bilangan gelombang 3425,58 cm-1 dan 3410,15 cm-1 menujukkan adanya regangan N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 2924,09 cm-1 dan 2877,79 cm-1 menunjukkan adanya regangan C─H pada CH 3 dan CH2.. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1625 cm-1 menunjukkan adanya regangan C=O. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1558,48 cm-1 menunjukkan adanya tekukan
N─H. Adanya puncak pada serapan bilangan gelombang 1404,18 cm-1 menunjukkan
adanya lentur C─H, sedangakan pada pita serapan bilangan gelombang 1080,14 cm -1 menunjukkan adanya ikatan C─O.
4.2.7. Analisa Spektrum FT-IR Kitosan murni
Spektrum FT-IR Kitosan murni
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
• Dari hasil analisa FT-IR dapat diperoleh perbedaan nilai Derajat Deasetilasi dari kitosan dimana semakin meningkat waktu penggunaan ultrasonik Bath maka nilai Derajat Deasetilasi juga meningkat yaitu 82,55%,82,52%,82,58%,82,74%, dan 82,89%.
• Dari foto Scanning Electron Microscope (SEM) menunjukkan adanya bentuk morfologi yang berbeda antara kitosan dengan waktu penggunaan utrasonik 1,2,3,5,dan 7 menit dimana dengan bertambahnya waktu penggunaan ultrasonik bath maka akan dapat merubah permukaan kitosan.
5.2 Saran
DAFTAR PUSTAKA
Agusnar,H.2006.Penggunaan Kitosan Sebagai Bahan Penyalut Fiber Glass Dan Filter
Paper Untuk Penyerap Logan Ni Dan Cr Dengan system Aquatic.Disertasi.USU.Medan
Allen,S,N.1983.Degradation And Stabilisation Of Polyolefins. Applied Science Publishers. New York.
Christian,D,G.2005. Analytical Chemistry .Sixth Edition.John Willey And Sons. New York.
Cheung,W.H, S. Szeto, and G. McKay.2008.Enchancing The adsorption Capacities Of
Acid Dyes By A Chitosan NanoParticle.Department of Chemical Engineering.
University of Science and Technology.Hongkong.
Dachriyanus.2004.Analisis Struktur Senyawa Organic Secara Spektroskopi.Andalas University Press.Padang.
http/www.elsevier.com/locate/carbpol.
http://akirawijayasaputra.wordpress.com/2009/04/27/mikroskop-elektron.
Inoue,K.et all.1994.Adsorption Of Metal Ion On Chitosan and Chemically Modified
Chitosan and Their Application To Hidrometalurgy. Biotechnology and Bioactive Polymers.Gebelein,C.Carraher (Edd).Plenum Publishing.New York.
Kamelia,S.2009.Pengaruh Derajat Deasetilasi Nano Kitosan Untuk menyerap Ion Zn2+
Dari Limbah Cair Industri Karet.Tesis.USU.Medan.
Kemp,W.1987. Organic Spectroscopy .Second Edition. McMillan Publishers. London.
McMurry,J.ett al.2007.Fundamentals Of General Organic, And Biological
Meriaty. 2002. Pembuatan dan Karakterisasi Membran Kalsium Alginat. Tesis. Medan.
Mulja ,M.1995.Analisis instrumental.Airlangga University Press. Surabaya.
Muzarelli,R,A,A.1977. Chitin . Perngamon Press.Oxford. New York.
Sugita,P.Tuti,W,dkk.2009.Sumber Biomaterial Masa Depan. Kitosan.IPB Press.Bandung. Halaman 28-45.
Szeto Yau-shan and Zhigang Hu.2007.Article Exploring Nanochitosan.ATA-Journal for Asia on Textile&Apparel.China.
Robert.G.A.1991.Chitin Chemistry.Nottingham Politechnic.Mc Millan.USA.
Trzcinski,S. et all.(2004). Kinetic Of Ultrassonic Degradation And Polymerization Degree
Distribution Of SonoChemically Degraded Chitosan. Carbohidrat Polymers,56.
