BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kitosan
2.1.1 Kitin dan kitosan
Kitin merupakan poli (2-asetamido-2-deoksi –β- (1-4) – D glukopironisa) deangan rumus molekul (C8H13NO5)n yang tersusun atas 47 % C, 6% H, 7 % N, dan 40 % O.
Struktur kitin menyerupai struktur selulosa dan hanya berbeda pada gugus yang terikat di posisi C-2. Gugus pada C-2 selulosa adalah gugus hidroksil, sedangkan pada C-2 kitin adalah gugus asetil (-NHCOCH3
Kitosan ditemukan oleh C.Rouget pada tahun 1859.dia menemukan bahwa kitin yang telah didihkan pada larutan KOH juga dapat diperlukan dengan NaOH panas maka akan terjadi pelepasan gugus asetil (proses deasetilasi) yang terikat pada atom nitrogen menjadi gugus amino bebas yang disebut dengan kitosan.(zakaria,B.M.2002)
asetamida).(Hirano, 1986; Knorr, 1991)
Kitin murni mengandung gugus asetamida (NH-COCH3), dan kitosan murni mengandung gugus amino (NH2). Perbedaan gugus ini akan mempengaruhi sifat-sifat kimia senyawa tersebut.(Roberts,G.A.F,1992)
O
2.1.2 Transformasi kitin menjadi kitosan secara enzimatik
memiliki aktivasi enzim deasetilasi yang paling tinggi dibandingkan dengan beberapa mikrob lainnya.
2.1.3 Transformasi kitin menjadi kitosan secara kimia
Purwatiningsih (1992) telah mengekstraksi kitin melalui tahapan deproteinasi, demineralisasi, dan dekolarasi. Sementara untuk menjadi kitosan, kitin didestilasi dalam suasana basa. Tahapan proses merujuk penelitian No et al.,(1989) dan knorr (1991). Setiap proses diikuti dengan tahap pencucian, pembilasan,penetralan pH, dan pengeringan.
2.1.4 Sifat Fisik – Kimia pada Kitin
Kitin merupakan bahan yang tidak beracun dan bahkan mudah terurai secara hayati (biodegradable). Bentuk fisiknya merupakan padatan amorf yang berwarna putih dengan kalor spesifik 0,373 ± 0,03 kal/g/’C (Knorr,1984) dan derajat rotasi spesifik [α]D18 + 22’
pada konsentrasi asam metanasulfonat 1,0%. Sebagai biopolimer kristalin,kitin terdapat dalam 3 bentuk kristal dialam, yaitu α,β,γ. Kitin α berbentuk kristal ortorombik dengan setiap unit selnya mengandung 4 cincin N-asetil-D-glukosamina yang ditautkan dengan 2 ikatan glikosidik β-(1-4) dan tertata secara antipararel, rapat, dan kompak. Kitin –β berbentuk kristalin monoklin dan setiap unitnya terdiri atas 2 cincin N-asetil-D-glukosamina dan 2 molekul air yang tertata secara pararel. Sementara struktur kitin-γ diduga dalam 2 penataan, yaitu 2 rantai pararel dan 1 antiparare. Ketiga bentuk kristalin tersebut dapat dibedakan dengan menggunakan spektroskopi IR pada bilangan gelombang 3160 dan 3180 cm-1
Kitin hampir tidak larut dalam air, asam encer, dan basa, tetapi larut dalam asam formiat, asam metanasulfonat,N,N-dimetilasemida yang mengandung 5% litium klorida,heksafluoroisopropil alkohol,heksafluoroaseton dan campuran 1,2-dikloroetana-asam trikloroasetat dengan nisbah 35:65(%[V/V](Hirano,1986). Asam mineral pekat seperti H
.
2SO4, HNO3,dan H3PO4 dapat melarutkan kitin sekaligus menyebabkan rantai
2.1.5Sifat-sifat kitosan
Kitosan adalah padatan amorf putih yang tidak larut dalam alkali dan asam mineral kecuali pada keadaan tertentu.keterlarutan kitosan yang paling baik ialah dalam larutan asam asetat 1% , asam format 10% dan asam sitrat 10%. Kitosan tidak dapat larut dalam asam piruvat, asam laktat, dan asam-asam anorganik pada pH tertentu, walaupun setelah dipanaskan dan diaduk dengan waktu yang agak lama.keterlaluan kitosan dalam larutan asam format ataupun asam asetat dapat membedakan kitosan dan kitin karena kitin tidak dapat melarut dalam keadaan pelarut asam tersebut.
Kitosan dibedakan dari kitin oleh kelarutannya dalam larutan asam encer. Kitosan bermuatan positif karena kelompok amina pada pH asam, yang besarannya tergantung pada tingkat deasetilasi, dan dengan demikian kitosan diklasifikasikan sebagai polielektrik kationik, sedangkan polisakarida yang lain memberikan muatan netral ataupun anionic.(Hwang dan shin,2001)
Kitosan memiliki sifat unik yang dapat digunakan dalam berbagai cara serta memiliki kegunaan yang beragam, antara lain sebagai perekat, aditiif untuk kertas dan tekstil, penjernihan yang beragam, antara lain sebagai perekat, aditif untuk kertas dan tekstil, penjernihan air minum, serta untuk mempercepat penyembuhan luka, dan memperbaiki sifat pengikatan warna. Kitosan merupakan pengkelat yang kuat untuk ion logam transisi. Kitosan mempunyai kemampuan untuk mengadsorbsi logam dan membentuk kompleks kitosan dengan logam(Robert,G.A.F,1992)
2.2Kegunaan Kitin dan Kitosan
Dewasa ini aplikasi kitin dan kitosan sangat banyak dan meluas. Di bidang industri,kitin, dan kitosan berperan antara lain sebagai koagulan polielektrolit pengolahan limbah cair, pengikat dan penjerap ion logam, mikroorganisme,mikroalga,pewarna,residu pestisida,lemak tanin,PCB,(poliklorinasi bifenil), mineral dan asam organik,media kromatografi afinitas,gel dan pertukaran ion,penyalut berbagai serat alami dan sintetik,pembentukan film dan membran mulai terurai,meningkatkan kualitas kertas,pulp,dan produk tekstil. Sementara dibidang pertanian dan pangan kitin dan kitosan digunakan sebagai pencampur ransum pakan ternak,antimikrob,antijamur, serat bahan pangan,penstabil,pembentuk gel,pembentuk tekstur,pengental dan pengemulsi produk olahan pangan,pembawa zat aditif makanan,flavor,zat gizi, pestisida,herbisida,virusida tanaman, dan deasedifikasi buah-buahan,sayuran dan penjernih sari buah. Fungsinya sebagai antimikrob dan antiamur juga diterapkan dibidang kedokteran kitin dan kitosan dapat mencegah pertumbuhan Candida albican dan Staphvlacoccus aureus. Selain itu bipolimer tersebut juga berguna sebagai antikoagulan,antitumor,antivirus,pembuluh darah-kulit dan ginjal sintetik,bahan pembuat lensa kontak,aditif kosmetik,membran dialis,bahan shampoo dan kondisioner rambut, zat hemostatik,penstabil liposom,bahan ortoprdik,pembalut luka dan benang bedah yang mudah diserap, serta mempertinggi daya kekebalan,antiinfeksi. (Purwantiningsih,S.,2009).
Kitosan banyak digunakan oleh berbagai industri antara lain industri farmasi, kesehatan,biokimia,biotekhnologi,pangan,pengolahanlimbah,kosmetik,agroindustri,industr i tekstil,industri perkayuan,industri kertas dan industri elektronika. Aplikasi khusus berdasarkan sifat yang dipunyai antara lain untuk pengolahan limbah cair terutama bahan bersifat resin penukar ion untuk meminimalisasi logam-logam berat,mengkoagulasi minyak/lemak,serta mengurangi kekeruhan,penstabilan minyak,rasa dan lemak dalam produksi industri pangan.(Rismana,2004)
2.3Deproteinisasi
Proses deproteinisasi menggunakan berbagai pereaksi seperti Na2CO3,
NaHCO3,KOH,Na2S,Na3PO4 dan NaOH yang lebih banyak digunakan. Perlakuan dengan
Tabel 2.1Kondisi Perlakuan dengan NaOH pada proses Deproteinisasi
Penggunaan enzim untuk memisahkan protein juga dilakukan dalam beberapa penelitian diantaranya dengan pepsin,tripsin,enzim proteolitik seperti tuna proteinase dan papain, setelah didemineralisasi sebelumnya dengan suatu zat. Perlakuan dengan enzim ini masih menyisakan protein sekitar 5% yang memerlukan proses lanjutan (Roberts,1992)
2.4 Demineralisasi
Proses demineralisasi menggunakan berbagai pereaksi asam seperti HCL,HNO3,H2SO4,CH3COOH, dan HCOOH umumnya menggunakan HCL dengan
Tabel 2.2 Kondisi Perlakuan dengan HCL pada proses Demineralisasi Sumber Konsentrasi HCL
(N)
Kingdom : Animalia Filum : Arthoropoda Kelas : Merostoma Ordo : Xiphorura Famili : Limulidea
yang berbentuk seperti ladam kuda berekor. Semuanya (empat jenis) termasuk dalam keluarga Limulidae dan menjadi wakil dari bangsa Xiphosurida yang masih bertahan hidup. Cetakan fosil hewan ini tidak mengalami perubahan bentuk berarti sejak masa Devon (400-250 juta tahun yang lalu) dibandingkan dengan bentuknya yang sekarang, meskipun jenisnya tidak sama. Mimi adalah nama dalam bahasa Jawa untuk yang berkelamin jantan dan mintuna adalah untuk yang berkelamin betina. Dalam bahasa Inggris dikenal sebagai
Belangkas memiliki sejumlah manfaat penting bagi manusia. Sejak permulaan abad ke 20, belangkas ditangkap dalam jumlah besar untuk dijadikan umpan sidat dan siput laut besar. Di luar industri perikanan, darah dari belangkas yang mengandung tembaga digunakan oleh industri farmasi untuk membuat Limulus Ameyboyet lysate ( LAL), senyawa yang berguna untuk mendeteksi toksik yang dihasilkan oleh bakteri. Cangkang dari belangkas bisa diolah menjadi aneka produk seperti lensa kontak, krim kulit, penambal luka jahitan kepala dan kitosan.(Arkive.2010)
horseshoe crab. Belangkas mudah ditangkap di tepi-tepi pantai.
Sekitar 500.000 belangkas setiap tahun dikumpulkan di pesisir Timur AS, diatur di bawah hukum antar negara bagian.
2.5.1 Anatomi dan Morfologi
Sudah disinggung di bagian awal kalau belangkas memiliki bentuk yang mirip dengan ikan pari. Tubuh dari belangkas seluruhnya diselubungi oleh cangkang yang keras dan berwarna kecoklatan. Ditinjau dari segi anatomis, tubuh dari belangkas terbagi menjadi 3 bagian utama yang masing – masing dipisahkan oleh sambungan tipis atau segmen : kepala ( prosoma), perut (opathosoma), dan ekor (telson). Di bagian kepala belangkas terdapat 9 mata yang letaknya berpencar – pencar.
2.6. Glukosamin
Glukosamin telah dievaluasi sebagai agen terapi untuk OA di Jerman sejak 1969. senyawa glukosamin sulfat dapat diturunkan dari kitin. kitin adalah polimer yang paling kemelimpahan kedua di dunia dan avaible dari misalnya, kepiting, lobster, udang atau kerang tiram. itu juga dapat diproduksi dengan cara sintetis.(Martin, C.W. 2004).
Glukosamin adalah salah satu dari kelompok biokimia yang dikenal sebagai gula
amino. Senyawa dengan rumus kimia C6H13NO5 ini diproduksi secara alami oleh tubuh
untuk membentuk glikosaminoglikan, protein pembentuk tulang rawan. Glukosamin juga
bermanfaat menjaga metabolisme tulang rawan dan membantu memperbaiki tulang rawan
yang rusak atau terkikis. Glukosamin tersedia dalam beberapa bentuk: glukosamin sulfat
(GS) yang distabilkan oleh natrium klorida atau kalium klorida, glukosamin hidroklorida
(GH) dan N-asetil glukosamin (NAG).(muzzareli,1998)
Selain diproduksi tubuh, glukosamin hadir dalam jumlah sedikit pada makanan
seperti udang, lobster, dan kepiting. Glukosamin sintetis tersedia dalam bentuk pil, kapsul
atau suntik, yang mungkin dikombinasi dengan suplemen lain seperti kondroitin.
Kondroitin juga ditemukan dalam tulang rawan dan dilaporkan berfungsi mempertahankan
viskositas sendi, merangsang mekanisme perbaikan tulang rawan, dan menghambat enzim
yang memecah tulang rawan.(Wang D,P 2008)
Kitosan adalah komponen poli –(β-1-4)- D- glukosamin yang dihasilkan oleh
deasetilisasi dari kitin (β-1-4)- N- acetyl – D – glukosamin. Karekteristik dari glukosamin yang berasal dari kitosan yang terhidrolisis dibawah kondisi variasi yang telah dipelajari.(
Z.Holan,J.Votroba.1998)
OHC OH
NH2 OH
OH OH
OHC OH
NH2 OH
OH OH HCl
Gambar 2.3 Glukosamin Hidroklorida
2.7. Spektrofotometer Ultraviolet
Serapan cahaya oleh molekul dalam daerah ultraviolet dan visible (tampak) tergantung
pada struktur elektronik dari molekul. Spektrofotometri uv/vis dari senyawa – senyawa
organic berkaitan erat dengan transisi-transisi diantara tingkatan- tingkatan tenaga
elektronik. Disebabkan karena hal ini maka serapan radiasi uv/vis sering dikenal sebagai
spektroskopi elektronik (Hardjono.S.1985)
Spectrum visible terentang dari sekitar 400 nm (ungu) sampai 750 nm (merah),
sedangkan spketrum ultraviolet terentang 100-400nm. Absorpsi cahaya uv/vis
mengakibatkan transisi elektronik yaitu promosi electron – electron dari orbital keadaan
dasar yang berenergi rendah ke orbital kedalam tereksitasi berenergi lebih tinggi. Transisi
ini memerlukan 40-300 kkal/mol. Energi yang terserap selanjutnya trebuang sebagai kalor,
sebagai cahaya atau tersalurkan kedalam reaksi kimia (misalnya isomerisasi attau
reaksi-reaksi radikal bebas). (Fessenden. R.J dan Fessenden, J.S. 1993)
Spectrum uv/vis adalah suatu gambar antara panjang gelombang atau frekuensi
serapan lawan intesitas serapan (transmitasi atau absorbansi). Spectrum ini terdiri dari pita
absorpsi lebar pada daerah panjang glombang yang lebar. Ini disebabkan oleh terbaginya
keadaan dasar dan keadaan eksitasi sebuah molekul dalam subtingkat- subtingkat rotasi
dan vibrasi.
Komponen – komponen pokok dari spektrofotometer meliputi : (1) sumber tenaga
radiasi yang stabil, (2) system terdiri atas lensa,cermin,celah, (3) monokromator, yang
merubah radiasi menjadi komponen – kompone panjang gelombang tunggal (4) tempat
cuplikan yang transparan (kuvet), dan (5) detector radiasi yang dihubungkan dengan
Hubungan antara absorpsi radiasi dan panjang jalan gelombang melalui medium
yang menyerap dirumuskan oleh Bouger (1729) dan lambert (1768). Beer (1859)
merumuskan hubungan antara konsentrasi zat penyerap dengan besarnya absorpsi.( Day,
R.A,. dan Underwood, A.L,.1992)
2.8. Spektrofotommeter Fourier Transform Inframerah
Konsep radiasi infra merah diajukan pertama kali oleh Sir William Herscel (1800) melalui
percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma. Ternyata pada daerah
sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan temperature tertinggi yang berarti pada
daerah panjang gelombang radiasi tersebut banyak kalori (energi tinggi). Daerah spectrum
tersebut selanjutnya disebut infrared. Spektroskopi inframerah ditujukan untuk maksud
penentuan gugus-gugus fungsi molekul pada analisa kualitatif, disamping untuk tujuan
analisa kuantitatif ( Mulja,M., 1995).
Spektrofotometer inframerah konfesional dikenal sebagai alat disperse. Dengan
terhubung pada computer dan mikroposesor sebagai alat dasarnya, hal ini telah tersebar
luas dan dikenal dengan nama alat Fourier transform infrared (FTIR) spectrophotometer,
yang mana mempengaruhi sejumlah keuntungan. Dibandingkan suatu kinerja pada
monokromator, alat FTIR memakai suatu unterferometer untuk mendeteksi peak yang
mengandung penggangu yang terdeteksi.
Pada alat interferometer, radiasi dari sumber IR konfensional dibedakan kedlam
dua alur oleh suatu pemisah berkas cahaya, satu ulur menuju posisi cermin yang
dittentukan, 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 rumusan gangguan (semua panjang gelombang dalam
berkas cahaya) sebelum melewati sample. Sample mendeteksi secara serentak semua
panjang gelombang, dan menukar rumusan gangguan dengan waktu seperti cermin yang
terus menerus diteliti pada percepatan linear. Hasil penyerapan radiasi oleh sample
merupakan suatu spectrum dalam daerha waktu, yang disebut interefogram, yang
menyerap intesitas sebagai fungsi dari lintasan optis yang membedakannya dengan kedua
Suatu jeni interferogram yang mana tinggi bagian signal yang dihasilkan ketika
kedua kaca diletakkan sama jauh dari pemisah berkas cahaya, ketika gangguan yang
,merusak diantara kedua cermmin tersebut bernilai nol, dan disebut sebagai pusat masalah.
Intensitas mulai menjauh secara cepat dari ini, menuju gangguan. Ini disesuaikan dengan
menggunakan computer, kedalam daerah frekuensi untuk mengertahui operasi matematika
yang dikenal sebagai Fourier transformation (karenanya lebih dikenal dengan nama Fourier
transform infra-red spectrophotometer). Suatu hasil spectrum inframerah yang ditunjukkan
secara konvensional.(Cristian,D.G.2005)
Ketebalan film merupakan parameter krisis dalam mempelajai IR dari degradasi
polimer. Suatu reaksi panas oksidatif mungkin menjadi control difusi jika film tebal lebih
besar dari pada nilai tertentu. Dalam degradasi termal pada polimer, tingkatan difusi pada
produk yang mudah menguap menjadi lebih dominant dan sisi reaksi diantara produk dan
rantai radikal mungkin menjadi lebih besar luasnya dengan meingkatnya ketebalan film.
Hal tersebut dicatat bahwa dalam film yang benar – benar tipis tingkat degradasi dapat
diingkatkan untuk volatilitsa pada radikal – radikal dengan hasil pada reaksi radiakal yang
non-steady-state. Ini merupakan awal tujuan dari florin et all untuk menjelaskan
peningkatan tingkat degradasi pada polytertaflouroetilena irradiasi-ᵞ dengan berkurangnya