PENYERAPAN LOGAM BERAT KADMIUM (Cd) MENGGUNAKAN
KHITOSAN HASIL TRANSFORMASI KHITIN
DARI KULIT UDANG (PENAEUS sp)
Intan Lestari dan Aulia Sanova
Jurusan PMIPA, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Jambi Kampus Pinang Masak, Mendalo Darat, Jambi 36361
Abstrak
Telah dilakukan penelitian penyerapan logam berat kadmium (Cd) menggunakan khitosan hasil transformasi khitin dari kulit udang (Penaeus sp). Limbah kulit udang merupakan salah satu limbah yang belum termanfaatkan secara potensial di Propinsi Jambi. Limbah kulit udang dapat dimanfaat kan sebagai adsorben salah satunya untuk penyerapan logam berat kadmium. Logam kadmium merupakan salah satu logam yang berbahaya bagi lingkungan. Oleh karenanya perlu penanganan khusus jika berada dalam konsentrasi yang tinggi di lingkungan. Khitin merupakan senyawa golongan polisakarida yang merupakan polimer linier dari anhidro N-asetil-D-glukosamin, sedangkan khitosan merupakan modifikasi dari senyawa polimer dan karbohidrat yang berasal dari khitin yang banyak terdapat dalam hewan crustaceae.. Khitin diisolasi dari limbah kulit udang dengan menggunakan basa kuat NaOH dan khitin yang terbentuk ditransformasi menjadi khitosan. Hasil isolasi senyawa khitin dan khitosan diidentifikasi dengan menggunakan spektrofotometer infra merah. N . Hasil menunjukkan bahwa persentase khitin yang diisolasi dari kulit udang sebesar 32%, khitosan hasil transformasi khitin diperoleh 77,6%. Hasil identifikasi dengan IR menunjukkan gugus-gugus fungsi khitin dan khitosan yang mirip dengan lteratur. Penentuan kondisi optimum penyerapan logam kadmium dengan menggunakan khitosan didapatkan efesiensi serapan 57,07% pada waktu kontak 15 menit dengan massa adorben 4 gr dengan konsentrasi analit 2,5 ppm.
Kata kunci : isolasi, khitin, khitosan, logam kadmium (cd), udang.
PENDAHULUAN
Provinsi Jambi merupakan salah satu
Provinsi yang dikenal dengan “Provinsi
Harapan” karena memiliki sumber daya alam
yang melimpah diantaranya adalah daerah
yang letak geografisnya berdekatan dengan
laut. Sebagai daerah yang dekat dengan laut,
Jambi mempunyai hasil laut yang cukup
melimpah, dimana hasil laut ini menjadi
komoditi
andalan
dalam
meningkatkan
komoditi nonmigas. Diantara hasil-hasil
tersebut adalah udang, kepiting dan jenis ikan
lainnya.
Udang
merupakan
salah
satu
primadona dikalangan masyarakat (Adrianna
dkk., 2001).
Udang dapat diekspor dalam bentuk beku
yaitu udang yang sudah dipisahkan kepala dan
kulitnya dan selanjutnya didinginkan “Cold
Storage”. Proses tesebut menghasilkan produk
samping berupa kepala dan kulit dan kaki
udang yang semakin lama semakin melimpah.
Apabila limbah kepala dan kaki udang ini jika
tidak dikelola dengan baik maka dapat
mempengaruhi
keseimbangan
lingkungan
(Adrianna, dkk, 2001). Pada akhirnya
diperlukan
biaya
yang
tinggi
untuk
mengelolanya. Dalam hal ini diharapkan
sentuhan teknologi dalam pengelolaan limbah
tersebut
sehinga
diharapkan
sentuhan
teknologi dalam pengelolaan limbah tersebut
sehingga
diharapkan
mendatangkan
keuntungan yang tinggi.
Manfaat khitosan yang berasal dari kulit
udang antara lain sebagai obat kolesterol, obat
pelangsing, perban penghentian pendarahan,
bahan kaos yang mampu menyerap keringat,
penyaring limbah pabrik, obat penghilang
Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains.
sakit maag yang akut bahkan sebagai bahan
pengganti contact lens yan mulai kabur
(Hanafi, M dkk., 2003). Sedangkan khitin
menjadi bahan aditif pada industri kertas dan
tekstil, pembungkus makanan, perekat pada
industri kulit, bahan khusus fotografi dan
sebagai bahan campuran penjernih air. Hasil
samping pengelolaan limbah udang juga bisa
digunakan untuk pakan ternak (Sugiarto dkk,
1979).
Khitin merupakan senyawa golongan
polisakarida yang merupakan polimer linier
dari
anhidro
N-Asetil
D-Glukosamin.
Mempunyai massa molekul yang besar
dengan rumus (C8H13O5)n dan mengandung
banyak jumlah atom C 47,29 %, H 6,45 %, N
6,89 % dan O 39.9 %. Struktur khitin mirip
dengan
selulosa
dimana
monomer-monomernya terangkai dengan ikatan
β
(1-4)
Glikosida. Perbedaannya dengan selulosa
yaitu atom C2, pada selulosa terikat gugus
hidroksil, sedang pada khitin terikat gugus
asetamida (NHCOCH3). Dengan adanya
gugus aktif ini maka khitn dan khitosan
merupakan salah satu biopolymer yang dapat
berfungsi sebagai bioadsorben (Latisma,
2003).
Khitosan adalah modifikasi dari senyawa
polimer dan karbohidrat yang berasal dari
khitin yang banyak terdapat dalam kulit luar
crutacea seperti pada udang dan kepiting.
Kandungan khitin dalam kulit udang lebih
banyak dari pada protein. Khitin dan khitosan
tidak bersifat toksik, berbentuk serbuk
bewarna putih semi transparan. Oleh karena
sifatnya yang tidak larut dalam beberapa asam
mineral dan air, maka sangat menguntungkan
apabila difungsikan sebagai adsorben (Knorr.,
1982).
Adsorben yang berasal dari khitin dan
khitosan yang diekstrak dari kulit udang telah
dilakukan, untuk penyerapan kromium IV
dengan efisiensi serapan 80 %. Khitin dari
hasil
isolasi
dari
kulit
udang
dapat
menghasilkan 18 % khitin dan hasil
transformasi
khitin
menjadi
khitosan
menghasilkan 80 % khitosan (Adrianna, dkk,
2001).
METODOLOGI PENELITIAN
Alat dan bahan :Alat : Instrumen IR, AAS dan alat-lat
gelas. Bahan : NaOH 3%, NaOH 50%, HCl
1,25 N, Cd(NO3)2 dan akuades.
Prosedur Kerja :
Isolasi khitin dari kulit udang
Kulit udang sampai halus, kemudian
diayak dan ditambahkan NaOH 3% dengan
perbandingan 1:6 lalu dipanaskan pada suhu
80-85
OC selama 30 menit. Campuran
disaring, dan diambil padatannya. Padatan
dibilas dengan menggunakan akuades sampai
bebas NaOH dengan uji bebas protein, degan
cara membuat reagen dan bahan uji biuret
dengan cara mencampurkan NaOH 2,5 N,
kedalam 3 ml larutan protein dan setetes
CuSO4 0,01 M. Padatan bebas protein
ditambah HCl 1,25 N dengan perbandingan
1: 10 kemudian dipanaskan dengan oven
dengan suhu 70-75
OC selama 1 jam. Padatan
didinginkan, setelah benar-benar kering
dilanjutkan
dengan
uji
khitin
dengan
menggunakan instrument infra merah.
Transformasi khitin menjadi khitosan
1.
Menambah NaOH 50% kedalam khitin
yang diperoleh dengan perbandingan 1:10
kemudian dipanaskan pada suhu 95-100
OC selama 30 menit.
2.
Mencuci padatan dengan aquades sampai
bebas
dari
NaOH
kemudian
mengeringkannya kedalam oven pada
suhu 80
OC selama 24 jam.
3.
Melakukan uji khitosan setelah padatan
benar-benar kering.
Pembuatan kurva kalibrasi
Membuat larutan standar Cd(NO3)2 dengan
berbagai kosntrasi yaitu 0,5 ; 1 ; 2 ; 4 ppm
dengan cara menambahkan Cd(NO3)2
sebanyak 0,5 ml, 1 ml, 2 ml, dan 4 ml pada
tiap-tiap kosentrasi dari larutan standar
Cd(NO3)2 100 ppm kemudian campuran tadi
dilarutkan dengan menambahkan akuades
dalam labu takar 100 ml sampai tanda batas.
Adsorbsi ion logam cadmium (Cd)1.
Memasukkan khitosan sebanyak 2 gram
kedalam gelas piala.
2.
Menambahkan larutan Cd
2+2,5 ppm
sebanyak 100 ml kemudian mengaduk
larutan
dengan sheker 300 rpm selama 15
menit.
3.
Menyaring larutan untuk memisahkan
antara filtrate dan residu. Filtrat yang
diperoleh
dianalisis
dengan
spektrofotometri serapan atom (SSA).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Isolasi Khitin dari Kulit UdangTahap pertama yang dilakukan pada proses
isolasi khitin yaitu penghilangan protein, pada
tahap ini dilakukan penambahan NaOH 3%.
Setelah dilakukan pengamatan, sampel terlihat
mengendap di dalam larutan dan setelah
dilakukan pemanasan sampel terlihat masih
mengendap dalam larutan walaupun telah
dilakukan pengadukan secara berulang-ulang.
Hal inilah yang menyebabkan campuran sulit
untuk disaring. Setelah dilakukan pencucian
dengan aquades berkali-kali didapatkanlah
larutan bebas protein.Hal ini dibuktikan
dengan dilakukan uji bebas protein yang
menunjukkan larutan tidak menimbulkan
warna (Hargono., 2003).
Tahap kedua yaitu penghilangan garam
dan mineral, hal ini dilakukan karena pada
umumnya khitin tidak berbentuk murni tapi
merupakan
kombinasi
bersama
dengan
substansi lain misalnya kalsium karbonat,
protein
dan
pigmen.
Disamping
itu
penghilangan protein dan mineral bertujuan
agar tidak menggangu reaksi deasetilasi khitin
menjadi khitosan. Pada saat penambahan HCL
1,25 N pada padatan deproteinasi, larutan
terlihat menghasilkan gelembung-gelembung
dan apabila tidak diaduk secara terus menerus
maka gelembung-gelembung tersebut akan
meluap, begitupun pada saat pemanasan.
Akan tetapi pada saat penyaringan dilakukan
dengan sangat cepat jika dibandungkan
dengan proses sebelumnya.
Persentase hasil isolasi khitin dari limbah
kulit udang yang diperoleh adalah sebesar
32%, hasil ini lebih besar jika di bandingkan
dengan penelitian yang telah dilakukan
sebelumnya
yaitu
15%-20%.
Hal
ini
kemungkinan
disebabkan
karena
pada
penghilangan garam mineral tidak dilakukan
preparasi sampel.
Berdasarkan spektrum dalam menentukan
suatu senyawa yang dihasilkan maka hal
pertama yang perlu diperhatikan adalah
daerah sidik jari. Sidik jari disebut juga bagian
tengah spectrum, yaitu dengan panjang
gelombang 1300 – 909 cm
-1. Bagian spekturm
ini sangat penting dalam hubunganya dengan
spektrum lainnya (Hartono dkk, 1998).
Gambar 1 Spektrum Infra Merah Khitin
Standar
Gambar 2. Spektrum Infra Merah Khitin
Kulit Udang
Hal kedua yang penting dilakukan dalam
sebuah pemeriksaan sebuah spectrum ialah
memperhatikan bagian serapan tinggi sebuah
spectrum yang disebut gugus fungsi (misalnya
OH, NH, C=O). Berdasarkan pada gugus
fungsi OH spectrum sampel berada pada
panjang
gelombang
2361,2
–
3270,9
sedangkan spectrum standar OH berada pada
3504,95 – 3631,01, pada gugus fungsi NH
spectrum sampel berada pada panjang
gelombang
3449,1
sedangkan
spectrum
standar NH berada pada 3417, 86 dan pada
gugus fungsi C=O spectrum sampel berada
pada panjang gelombang 1648,21. Dari
perbandingan spectrum infra merah khitin
standar dan spectrum infra merah khitin kulit
udang dari penelitian maka dapat dikatakan
tergolong khitin (J.H. Perri., 1960).
Transformasi Khitin Menjadi Khitosan
Struktur khitin mirip dengan selulosa
dimana monomer-monomernya terangkain
Jurnal Penelitian Universitas Jambi Seri Sains.
dengan
ikatan
β
(1-4)
Glikosida.
Perbedaannya dengan selulosa yaitu atom C2,
pada
selulosa
terikat
gugus
hidroksil,
sedangkan pada khitin terikat gugus asetamida
(NHCOCH3). Jika sebagian gugus asetil
disubsitusikan oleh hidrogen menjadi NH2
dengan menggunakan basa kuat dengan
konsentrasi tinggi maka hasilnya dinamakan
khitosan (J.H. Perry, 1960).
Penggunaan larutan NaOH 50% pada
proses trasformasi khitin menjadi khitosan
dimaksudkan untuk memutuskan ikatan antara
gugus asetil dengan atom nitrogen sehingga
akan berubah menjadi gugus amino. Larutan
basa
kuat
dengan
konsentrasi
tinggi
digunakan karena khitin tahan terhadap proses
deasetilasi. Hal ini disebabkan karena unit sel
khitin berstruktur kristalin dan juga karena
adanya ikatan hydrogen intermolekul antara
atom hydrogen pada NH dengan gugus
karbonil.
Pada proses transformasi khitin menjadi
khitosan
diperoleh
prosentase
khitosan
sebesar 77,6%. Hasil yang hampir sama telah
dilakukan oleh Adriana dkk., 2001 yang mana
persentase khitosan yang diperoleh adalah
sebesar 80% dari isolasi khitin.
Berdasarkan spektrum khitosan di atas
ditemukan gugus karbonil pada angka
gelombang 1635 cm
-1, hal ini disebabkan
karena khitosan yang diperoleh masih
mengandung khitin , begitupun jika dilihat
dari perbandingan daerah sidik jari sampel
dengan daerah sidik jari standar terdapat
sedikit kemiripan. Uji identifikasi khitin dapat
dideteksi
dengan
reaksi
warna
Van
Wesslink.Pada cara ini khitin direaksikan
dengan I2 – KI dan menunjukkan larutan tidak
berwarna (bening).
Gambar 3. Spektrum Infra Merah Khitosan standar
Gambar 5 Mekanisme reaksi transformasi
khitin menjadi khitosan
Khitosan
bersifat
polikationik
dapat
mengikat lemak dan logam berat pencemar.
Khitosan memiliki gugus amina yaitu adanya
unsur N yang bersifat basa. Mekanisme logam
kadmium (Cd) dimana terjadi pengikatan Cd
oleh gugus N dan O sehingga logam Cd
tersebut akan terikat.Logam berat atau logam
lain
secara
keseluruhan
dalam
larutan
elektrolit merupakan partikel bermuatan
positif,
sedangkan
khitosan
adalah
polielektrolit bermuatan negatif, reaksi antara
kedua partikel akan menuju pada arah
penghilangan gradient muatan dan berbentuk
senyawa produk yang tidak bermuatan
(Anonim, 2007).
Gambar 6 Mekanisme reaksi penyerapan
logam Kadmium (Cd)
Kurva Kalibrasi Standar Logam Kadmium (Cd)
Persamaan regresi linier untuk kurva
larutan standar adalah Y= 0,3624x + 0,1586
dengan kurva standar seperti gambar 7:
Pengujian Daya Serap Khitosan Terhadap Logam Kadmium (Cd)
