STUDI PENAMBAHAN SIFAT ANTIBAKTERI KITOSAN
DAN KOMPOSIT KITOSAN-Ag DALAM PROSES DAUR
ULANG LIMBAH KEMASAN POLIPROPILEN
Disusun oleh :
SAMIYATUN
M0305053
S KRIPS I
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi sebagian persyaratan mendapatkan gelar S arjana S ains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGTAHUAN ALAM UNIVERS ITAS S EBELAS MARET
S URAKARTA
Juni 2010
HALAMAN PERS ETUJUAN
Jurusan Kimia Fakultas M atematika dan Ilmu Pengtahuan Alam Universitas Sebelas M aret Surakarta telah mengesahkan skripsi M ahasisiwa:
Samiyatun NIM M 0305053, dengan judul “Studi Penambahan Sifat Antibakteri Kitosan dan Komposit Kitosan-Ag dalam Proses Daur Ulang Limbah Kemasan Polipropilen”
Skripsi ini dibimbing oleh: Pembimbing I
Candra Purnawan, M .Sc NIP. 19781228 200501 1001
Pembimbing II
Dr. rer. nat. Atmanto Heru W., M .Si NIP. 19740813 20003 2001 Dipertahankan di depan Tim Penguji S kripsi pada:
Hari :
Tanggal : Anggota Tim Penguji :
1. Dr. Tri M artini, M .Si :……….. NIP. 19710408 199702 2001
2. Ahmad Ainurofiq, M .Si. Apt :……….. NIP. 19780319 200501 1003
Ketua Jurusan Kimia
Fakultas M atematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas M aret Surakarta
Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D NIP 19560507 198601 1001
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “ S TUDI PENAMBAHAN S IFAT ANTIBAKTERI KITOS AN DAN KOMPOS IT KITOS AN-Ag DALAM PROS ES DAUR ULANG LIMBAH KEMAS AN POLIPROPILEN’ adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat kerja atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pust aka.
Surakarta, Juni 2010 SAM IYATUN
S TUDI PENAMBAHAN S IFAT ANTIBAKTERI KITOS AN DAN KOMPOS IT KITOS AN-Ag DALAM PROS ES DAUR ULANG LIMBAH
KEMAS AN POLIPROPILEN.
S AMIYATUN
Skripsi Jurusan Kimia Fakultas M IPA Universitas Sebelas M aret ABS TRAK
Telah dilakukan penelitian tentang Studi penambahan sifat antibakteri kitosan dan komposit kitosan-Ag dalam proses daur ulang limbah kemasan polipropilen (PP). Dalam penelitian ini telah diteliti daya hambat kitosan dan logam Ag dalam biokomposit pp:kitosan dan pp:kitosan-Ag terhadap pertumbuhan bakteri E.Coli.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan sifat antibakteri kitosan ke dalam polimer limbah kemasan polipropilen secara reaktif tidak memberikan daya hambat terhadap pertumbuhan bakteri E.Coli. Semakin besar konsentrasi kitosan, menurunkan daya hambat terhadap pertumbuhan bakteri E. coli. Penambahan logam Ag ke dalam biokomposit pp:kitosan dapat meningkatkan daya hambat terhadap pertumbuhan bakteri E. Coli.
THE S TUDY OF ADDITIONAL ANTIBACTERIAL CHARACTERIS TIC OF CHITOS AN AND CHITOS AN-Ag COMPOS ITE IN RECYCLED
PROCES S ING OF POLYPROPYLENE PACKAGING WAS TE
S AMIYATUN
Thesis. Department of Chemistry M athematics and Natural Science Faculty Sebelas M aret University
ABS TRACT
The study of additional antibacterial characteristic of chitosan and chitosan-Ag composite in recycled processing of polypropylene packaging waste have been conducted. This research investigated antibacterial activity of chitosan and silver (Ag) in PP:chitosan and PP:chitosan-Ag biocomposite. The antibacterial activity was determined against E.Coli.
The results showed that additional antibacterial of shrimp’s shell chitosan into polymers of polypropylene packaging waste reactively didn’t decrease bacterial growth. Bacterial growth of E.Coli was greater at higher chitosan concentration. While, addition of silver in to the PP:kitosan biocomposite had increased antibacterial activity.
Keywords: chitosan, Ag, polypropylene packaging waste, biocomposite, antibacterial
MOTTO
”Jika manusia harus lama menanti apa yang diinginkannya,
maka hilanglah kesabaran dan sempit dadanya, ia lupa bahwa
Allah memiliki sunah-sunah yang tidak berubah. Bahwa segala
sesuatu itu mempunyai waktu yang telah ditetapkan. Allah tidak
akan dipengaruhi oleh ketergesa-gesaan seseorang. Sama halnya
setiap buah memiliki waktu matang, tidak ada yang dapat
mematangkannya sebelum batas waktunya, sebab ia tunduk
dengan sunnatullah.”
(nn)
“Capailah segala sesuatu didunia ini hanya berdasarkan ridho orang tua karena dengan ridhonyalah kan kita
dapatkan ridho Alloh” (nn)
“Ridho orangtua adalah penawar hati, ketika putus asa melanda, senyumnya, doanya dan kasih sayangnya
menentramkan jiwa” (nn)
PERS EMBAHAN
Karya sederhana ini ananda persembahkan :
Terkhusus
untuk dua INSAN terkasih yang tiada
lelah memberikan motifasi, doa, kasih sayang, perhatian,
pengorbanan dan ridhonya selama ini
“Bapak Sammulyono dan Simbok Tumiyem
“………
Kakak-kakakku (2Sri, 2Su, 2Su, KartiSyafi’) tersayang
terimakasih atas perhatiaanya…..
Koponakan-keponakanku (Imah, Nisa, Sholeh, Udin, Uus,
Syahid, Yaya dan Bella) tersayang terimakasih sudah memberikan
keceriaan “bulek” yaa……….
Keluarga besar mhah surip dan mbah kartodimulyo………..
I love you full my family
KATA PENGANTAR
Puji Syukur kehadirat Tuhan Yang M aha Esa yang telah melimpahkan rahmat, karunia, dan ijin-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari Jurusan Kimia Fakultas M atematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas M aret.
Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu dengan kerendahan hati penulis menyampaikan terimakasih kepada:
1. Bapak Prof. Drs. Sutarno, M .Sc, Ph.D., selaku Dekan FM IPA UNS. 2. Bapak Prof. Drs. Sentot Budi Rahardjo, Ph.D., selaku Ketua Jurusan
Kimia.
3. Bapak I.F. Nurcahyo, M .si. selaku Ketua Laboratorium Kimia Dasar FM IPA UNS.
4. Bapak Candra Purnawan, M .Sc., selaku pembimbing pertama
5. Bapak Dr. rer. nat. Atmanto Heru Wibowo, M .Si., selaku Ketua Sub Laboratorium Kimia Laboratorium Pusat FM IPA UNS dan pembimbing kedua.
6. Bapak Drs. Patiha, M .S., selaku Pembimbing Akademis
7. Bapak dan Ibu Dosen di Jurusan Kimia, Fakultas M atematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas M aret atas semua ilmu yang berguna dalam penyusunan skripsi ini.
8. M as Anang dan M bak Nanik selaku staf Laboratorium Kimia FM IPA UNS.
9. Staf Laboratorium Kimia Organik FM IPA dan PAU UGM Yogyakarta.
10. Staf Laboratorium PAU UGM Yogyakarta 11. Staf Laboratorium Polimer-ITI Ciputat.
12. Staf Laboratorium Polimer ( Bu Dian) –BATAN Lebak Bulus. 13. Staf Laboratorium terpadu UIN
15. Teman-teman Kimia 2002-2009, selamat berjuang & tetap semangat serta semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang lebih baik. Amin.
Penulis menyadari banyak kekurangan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan semuanya. Amin.
Surakarta, Juni 2010 Samiyatun
DAFTAR IS I
Halaman
HALAM AN JUDUL... i
HALAM AN PERSETUJUAN... ii
HALAM AN PERNYATAAN KEASLIAN ... iii
ABSTRAK ... iv
ABSTRACT... v
M OTTO... vi
HALAM AN PERSEM BAHAN ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI... x
DAFTAR TABEL ... xiii
DAFTAR GAM BAR ... xiv
DAFTAR LAM PIRAN... xvi
GAM BAR LAM PIRAN ... xvii
BAB I. PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang M asalah ... 1
B. Perumusan M asalah ... 4 1. Identifikasi M asalah ... 4 2. Batasan M asalah... 6 3. Rumusan M asalah ... 7 C. Tujuan Penelitian... 8 D. M anfaat Penelitian ... 8
BAB II. LANDASAN TEORI ... 9
A. Tinjauan pustaka ... 9
1. Kitin dan Kitosan ... 9
2. Bakteri ... 11
3. Aktivitas Antibakteri Kitosan ... 13
4. Polipropilena ... 15
6. Analisa Gugus Fungsi dengan Spektrofometer Inframerah... 19
7. Difraksi Sinar-X... 21
8. Uji Sifat M ekanik ... 22
B. Kerangka Pemikiran... 23
C. Hipotesis... 25
BAB III. M ETODOLOGI PENELITIAN... 26
A. M etode Penelitian ... 26
B. Tempat dan Waktu Penelitian ... 26
C. Alat dan Bahan yang Digunakan... 26
1. Alat ... 26
2. Bahan ... 27
D. Prosedur penelitian ... 27
1. Isolasi Kitin dan Sintesis Kitosan dari Cangkang Udang ... 27
2. Penentuan Kondisi Optimum Adsorbsi Logam Ag oleh Kitosan ... 28
3. Pembuatan Kemasan... 28
a. Pembuatan Biokomposit... 28
b. Pembuatan Spesimen ... 28
4. Karakterisasi Gugus Fungsi, Uji kuat tarik (TS), Analisa Difraksi Sinar-X (XRD), Analisa Permukaan Biokomposit Kitosan dan Kitosan-Ag dengan SEM ... 29
a. Analisa Gugus Fungsi ... 29
b. Karakterisasi Uji Kuat tarik ... 29
c. Analisan Difraksi Sinar-X... 29
d. Analisa Permukaan dengan SEM ... 30
5. Uji Aktivitas Antibakteri Spesimen... 30
a. Pembiakan Bakteri E. coli... 30
b. Pembuatan Kurva Standar... 30
c. Pengaruh variasi Biokomposit PP-Kitosan tanpa dan dengan Ag terhadap Aktivitas bakteri E. coli ... 31
E. Teknik Pengumpulan Dan Analisa Data ... 32
1. Penentuan Derajat Deasetilasi (DD)... 32
2. Penentuan Kondisi Optimum Adsorbsi Logam Ag oleh Kitosan ... 32
3. Penentuan Kuat Tarik limbah PP dan Biokomposit ... 32
4. Analisa Interaksi antara Senyawa Penyusun Biokomposit . 33 5. Penentuan Kristalinitas Biokomposit ... 33
6. Homogenitas Permukaan Biokomposit ... 33
7. Analisis Kemampuan Aktivitas Antibakteri pada Spesimen Tanpa dan dengan Ag ... 33
BAB IV. HASIL DAN PEM BAHASAN... 34
1. Isolasi Kitin Dan Sintesis Kitosan ... 34
a. Karakterisasi Kitin dan Kitosan dengan Spektroskopi FTIR 35 b. Analisa X-Ray Diffractometer (XRD) ... 36
2. Penentuan Konsentrasi Optimum Adsorbsi Logam Ag oleh Kitosan 37 a. Karakterisasi FTIR Kitosan Setelah Adsorbsi Logam Ag ... 39
b. Karakterisasi XRD Kitosan Setelah Adsorbsi Logam Ag ... 40
3. Pembuatan biokomposit ... 43
a. Pengujian Sifat M ekanis (Kekuatan Tarik) Biokomposit ... 46
b. Karakterisasi SEM Biokomposit ... 47
c. Karakterisasi FTIR Biokomposit... 50
d. Karakterisasi XRD Biokomposit... 55
e. Uji Aktivitas Antibakteri Biokomposit ... 58
BAB V. PENUTUP ... 62
A. KESIM PULAN ... 62
B. SARAN... 62
DAFTAR PUSTAKA... 63
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Sifat-Sifat Fisik Polipropilena ... 17
Tabel 2. Sifat-Sifat Fisik Asam Akrilat ... 18
Tabel 3. Daerah Absorbsi Beberapa Ikatan Atom dalam Inframerah... 20
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur Kitin, Kitosan dan Selulosa ... 9
Gambar 2. Reaksi Hidrolisis pada Proses Deasetilasi Kitin oleh Basa Kuat ... 10
Gambar 3. (a) Struktur Polipropilena; (b) Polipropilena; (c) penampang Bagian Dasar Limbah Kemasan Air M inum polipropilen Berbentuk Gelas... 15
Gambar 4. Struktur Benzoil Peroksida ... 16
Gambar 5. (a) Reaksi Pemecahan Senyawa BPO M enjadi Senyawa Radikal; (b) Reaksi Radikal dari BPO M enyerang PP... 16
Gambar 6. Struktur Asam Akrilat ... 18
Gambar 7. Spesimen Biokomposit untuk Uji Kekuatan Tarik ... 23
Gambar 8. Spectra FTIR Kitin dan Kitosan Cangkang Udang... 35
Gambar 9. Difraktogram Kitin dan Kitosan ... 36
Gambar 10. Ikatan Hidrogen Intramolekuler dan Intermolekuler Kitin dan Kitosn... 37
Gambar 11. Kurva Standar Logam Ag menggunakan AAS ... 38
Gambar 12. Persentase (%) Adsorbsi Logam Ag oleh Kitosan ... 38
Gambar 13. Perubahan Spektra FTIR Kitosan Sebelum dan Setelah Proses Adsorbsi pada Variasi Berat Logam Ag... 39
Gambar 14. Perubahan Difraktogram Kitosan ... 40
Gambar 15. Perubahan Intensitas Puncak Utama Difraktogram Kitosan 41 Gambar 16. Fungsi Logam Ag Sebagai Pengganti Ikatan Hidrogen Intramolekuler ... 41
Gambar 17. Fungsi Logam Ag Sebagai Pengganti Ikatan Hidrogen Intermolekuler ... 42
Gambar 18. Berkurangnya Ikatan Hidrogen Intramolekuler dan Intermolekuler kitosan ... 43
Gambar 20. Viskositas Biokomposit PP:kitosan-Ag ... 44
Gambar 21. Spesimen Biokomposit... 45
Gambar 22. Kekuatan Tarik Biokomposit ... 47
Gambar 23. SEM Limbah kemasan polipropilen... 48
Gambar 24. SEM biokomposit PP:kitosan (9:1)... 48
Gambar 25. SEM biokomposit PP:kitosan-Ag (9:1)... 49
Gambar 26. Spektra FTIR Limbah Kemasan PP ... 50
Gambar 27. Spektra FTIR asam akrilat ... 50
Gambar 28. Spektra FTIR kitosan ... 51
Gambar 29. Spektra FTIR Biokomposit PP:Kitosan... 52
Gambar 30. Spektra FTIR Biokomposit PP:Kitosan-Ag... 53
Gambar 31. Difraktogram Biokomposit PP:Kitosan ... 55
Gambar 32. Difraktogram Biokomposit PP:kitosan-Ag ... 56
Gambar 33. Perubahan Intensitas Difraktogram XRD Biokomposit... 57
Gambar 34. Kurva Standar Hubungan antara Absorbansi atau Optical Density (OD) dan Jumlah Koloni Sel Bakteri E. coli 59 Gambar 35. Persentase Daya Hambat Biokomposit PP:Kitosan terhadap Bakteri E. coli... 59
Gambar 36 Persentase Daya Hambat Biokomposit PP:Kitosan-Ag terhadap Bakteri E. coli... 60
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Penentuan Derajad Deasetilasi berdasarkan baseline b .. 66 Lampiran 2. Data Pembuatan Kurva Standar Adsorbsi Logam Ag
M enggunakan AAS... 67 Lampiran 3. Data Persentase (%) Adsorbsi Logam Ag oleh Kitosan . 67 Lampiran 4. Penentuan Kondisi Optimum % adsorbsi ... 68 Lampiran 5. Perubahan Intensitas Puncak Utama Difraktogram
Kitosan Sebelumdan Sesudah Penambahan Logam Ag.. 68 Lampiran 6. Data Kekuatan tarik biokomposit ... 69 Lampiran 7. Data perubahan intensitas difraktogram XRD biokomposit 69 Lampiran 8. Data Kurva Standar Hubungan Antara Absorbansi atau
optical density (OD) dan Jumlah Koloni Sel Bakteri
E.Coli (CFU/mL) ... 69 Lampiran 9. Data Persentase Daya Hambat Biokomposit PP:kitosan
terhadap bakteri E.Coli... 70 Lampiran 10. Data Persentase Daya Hambat Biokomposit PP:kitosan-Ag
DAFTAR LAMPIRAN GAMBAR
Lampiran Gambar 1. Diagram Alir Isolasi Kitin dan Sintesis Kitosan... 71 Lampiran Gambar 2 Diagram alir penentuan konsentrasi optimum adsobsi
logam Ag oleh kitosan... 72 Lampiran Gambar 3.Bagan alir Pembuatan Biokomposit tanpa dan
dengan Ag melalui metode larutan dengan berbagai variasi konsentrasi PP/kitosan = 10/0; 9/1; 8/2; 7/3
1
Kemasan adalah wadah (pembungkus) yang dapat membantu mencegah atau mengurangi terjadinya kerusakan pada bahan yang dikemas. Saat ini, ada banyak jenis bahan yang digunakan untuk mengemas diantaranya adalah berbagai jenis plastik, kertas, fibreboard, gelas, dan aluminium. Plastik merupakan bahan yang mempunyai beberapa sifat unggul, antara lain : ringan, mudah dibentuk, praktis, dan hargany a relatif murah. Penggunaan plastik mulai dari pembungkus makanan, barang kebutuhan rumah tangga, transportasi sampai komponen berteknologi tinggi seperti barang elektronik, otomotif, dan pesawat terbang (karpet, kursi, dan bagian interior) (Anonim, 2006a). Umumnya produk-produk plastik yang dipasarkan di Indonesia berupa plastik polivinil klorida (PVC), polistirena (PS), polietilena (PE), dan polipropilena (PP). M enurut INAPlas, kebutuhan plastik Indonesia tahun 2002 mencap ai 1,9 juta ton, tahun 2003 sebesar 2,1 juta ton, dan pada tahun 2004 mencapai 2,3 juta ton, sedangkan konsumsi plastik pada tahun 2007 sebesar 19,4 ton (Anonim, 2006b). Polipropilen merupakan salah satu jenis plastik yang banyak digunakan dalam produksi kemasan air minum. Kontribusi produk kemasan air minum 60% didominasi dalam bentuk galon, 25% dalam bentuk botol, dan 15% dalam bentuk gelas (Soetantini, 2005). Berdasarkan data dari Asosiasi Produsen Air M inum (asparadin) dalam kemasan, jumlah penggunaan kemasan air minum mengalami peningkatan dari tahun ketahun. Hal ini mengindikasikan kebutuhan terhadap plastik meningkat setiap tahun. Plastik sebagai material yang tidak dapat terdegradasi secara alami dapat menimbulkan masalah lingkungan. Bertambahnya penggunaan plastik seperti polietilen dan polipropilen menyebabkan bertambahnya limbah plastik sehingga perlu adanya upaya mengurangi permasalahan limbah tersebut.
Proses daur ulang merupakan salah satu upaya yang dapat digunakan untuk mengurangi limbah kemasan plastik dan masalah yang ditimbulkannya.
Penambahan sifat antibakteri dan biodegradabel dalam proses daur ulang limbah kemasan plastik akan memberikan nilai tambah terhadap limbah kemasan plastik tersebut. Perkembangan terakhir di bidang teknologi p engemasan adalah pengembangan suatu kemasan yang bersifat antibakteri (Antibacterial packaging) dan biodgradabel (Rismana, 2004). Alternatif yang dapat dilakukan adalah pembuatan biokomposit dengan penambahan bahan yang memiliki sifat antibakteri dan biodegradabel. Salah satu bahan yang dapat digunakan sebagai bahan antibakteri adalah kitosan maupun komposit kitosan.
Kitosan (2-amino-deoksi-β-D-glukosa) merupakan polimer kationik alami yang bersifat nontoksik, dapat mengalami biodegradasi dan bersifat biokompatibel. Kitosan memiliki kegunaan yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari misalnya sebagai adsorben limbah logam berat dan zat warna, antijamur, kosmetik, farmasi, flokulan, antikanker, dan antibakteri (Lee et al., 1999; Liu et al., 2006; Prashanth and Tharanathan 2007; Purnawan dkk., 2008; Ramachandran et al., 2003; Stephen, 1995). Kitosan diperoleh melalui beberapa tahapan proses yaitu deproteinasi, demineralisasi, depigmentasi dan deasetilasi dari cangkang udang sehingga diperoleh kitosan. Isolasi kitosan dari sumber alam dan kajian sifat antibakteri kitosan telah banyak dilakukan dalam penelitian sebelumnya (Champagne, 2008; Kenaway et al., 2005; Kim et al., 2002; Liu et
al., 2006; Prashanth et al., 2007; Purnawan dkk., 2008; Ramachandran, 2003;
Rhoades, J and Roller, S, 2000; Zhang et al., 2003; Kumar et al., 2003). Seperti diketahui kitosan memiliki gugus amino (NH2) yang akan menjadi ammonium (NH3
+
) dalam medium asam. M uatan positif ion ini yang akan berinteraksi dengan dinding sel bakteri yang bermuatan negatif, sehingga mampu menghambat pertumbuhan bakteri, baik gram positif maupun gram negatif (Zhang et al., 2003). Penambahan kitosan ke dalam sistem polimer plastik baik secara reaktif ataupun non reaktif merupakan salah satu usaha peningkatan nilai kemasan dalam pengembangan kemasan antibakteri dan biodegradable pada masa yang akan datang. Pembuatan biokomposit secara reaktif antara kitosan dengan PP dapat dilakukan dengan penggunaan suatu inisiator dan senyawa penggandeng. Dalam penelitian Wirjosentono, dkk. (2001) dilaporkan pembuatan biokomposit dari PP
dan kayu kelapa sawit (KKS) dengan metode lebur menggunakan alat internal
mixer (IM ). PP dimodifikasi asam akrilat (AA) atau anhidrit maleat (AM ) agar PP
yang bersifat non polar dapat mengikat kayu yang polar. Ismail et al. (2002) mempergunakan serat bambu sebagai pengisi dalam karet alam secara non reaktif dengan pemodifikasi asam stearat (AS) dalam alat internal mixer (IM ). Kim et al. (2005) tentang pembuatan biokomposit dari serbuk sekam p adi (SSP) dengan senyawa penggandeng polibutilen suksinat (PBS) menggunakan metode lebur dengan alat internal mixer. Lee et al. (2005) mengolah polibutilena suksinat (PBS) dan serbuk serat bambu dengan penyambung lisin diisosianat (LDI) dengan alat internal mixer (IM ) secara non reaktif sehingga diperoleh biokomposit yang mempunyai sifat mekanik lebih baik dari pada PBS senyawa awal dan biodegradabel. Senyawa penggandeng multifungsional seperti asam akrilat (AA) mempunyai gugus vinil yang bersifat non polar dan gugus karboksil yang bersifat polar. Gugus non polar dari asam akrilat akan berikatan dengan gugus non polar dari polipropilena, sedangkan gugus polarnya akan berikatan dengan gugus polar dari kitosan. Selain penggunaan senyawa penggandeng, inisiator diperlukan untuk mengaktifkan sisi aktif polimer dalam pembuatan biokomposit. Iskasari, dkk. (2009) dalam penelitiannya menyebutkan bahwa penggunaan benzoil peroksida (BPO) mampu memaksimalkan pembentukan ikatan tanpa terjadi degradasi oleh inisiator.
Ramachandran (2003) merekomendasikan beberapa senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan antibakteri pada kain, yaitu: oksidator (aldehida dan halogen), produk triklosan yang berfungsi sebagai disinfektan, senyawa ammonium kuaterner, senyawa kompleks logam (Cd, Ag dan Cu). Sifat antibakteri kitosan dalam pengolahan limbah kemasan polipropilen (PP) diharapkan dapat ditingkatkan dengan penambahan logam yang memiliki sifat antibakteri membentuk komposit logam-kitosan, misalnya kitosan-Ag.
Di dalam penelitian ini akan dilakukan modifikasi limbah kemasan (packaging) PP dengan pemanfaatan sifat antibakteri kitosan dan komposit Ag-kitosan. Penambahan kitosan dan komposit Ag-kitosan dalam proses daur ulang limbah kemasan plastik khususnya plastik polipropilen (PP) diharapkan dapat
memberikan aktivitas antibakteri dan dapat menjadi inspirasi pengembangan kemasan antibakteri pada masa yang akan datang.
B. Perumusan masalah 1. Identifikasi masalah
Jenis bahan yang digunakan sebagai kemasan makanan diantaranya adalah berbagai jenis plastik, kertas, fibreboard, gelas, dan aluminium. Intensitas penggunaan plastik sebagai kemasan pangan makin meningkat. Hal ini disebabkan oleh banyaknya keunggulan bahan plastik dibandingkan dengan bahan kemasan yang lain. Umumnya produk-produk plastik kemasan yang dihasilkan di Indonesia berupa plastik polivinil klorida (PVC), polistirena (PS), polietilena (PE), dan polipropilena (PP) (Anonim, 2006a). Polipropilen merupakan salah satu jenis plastik yang banyak digunakan dalam produksi kemasan air minum. Kontribusi produk kemasan air minum 60% didominasi dalam bentuk galon, 25% dalam bentuk botol, dan 15% dalam bentuk gelas (Sutantin, 2005).
Adanya penambahan bahan-bahan aditif banyak dilakukan dalam upaya peningkatan fungsi dan kualitas limbah kemasan seperti peningkatan sifat mekanik, stabilitas panas, daya nyala dan ketahanan nyala, ketahanan kimia, degradabel dan konduktivitas listrik. Fungsi dan kualitas limbah kemasan polipropilen (PP) juga dapat ditingkatkan dengan penambahan senyawa antibakteri dalam proses daur ulang limbah kemasan. Beberapa jenis senyawa yang mempunyai aktivitas antibakteri adalah sodium benzoat, senyawa fenol, asam-asam organik, asam lemak rantai medium dan esternya, sulfur dioksida dan sulfit, nitrit, senyawa-senyawa kolagen dan surfaktan, dimetil karbonat dan metil askorbat. Ramachandran (2003) merekomendasikan beberapa senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan antibakteri pada kain, yaitu: oksidator (aldehida dan halogen), produk triklosan yang berfungsi sebagai disinfektan, senyawa ammonium kuaterner, senyawa kompleks logam, kitosan sebagai bahan antibakteri alami.
Kitosan banyak tedapat pada biota laut terutama dari hewan golongan
kationik yang melimpah setelah selulosa bersifat nontoksik, dapat mengalami biodegradabel dan bersifat kompatibel. Kitosan mempunyai aktivitas antibakteri dimana gugus amina terprotonasi dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan menahan muatan ion negatif mikroorganisme. Aktivitas antibakteri kitosan akan berbeda terhadap bakteri yang berbeda. Sifat dan karakter kitosan tesebut sangat dipengaruhi oleh derajat deasetilasi (DD). Besarnya derajat deasetilasi dipengaruhi oleh konsentrasi, basa, temperatur, waktu dan banyaknya pengulangan proses deasetilasi.
Penambahan kitosan dalam proses daur ulang limbah kemasan plastik PP diharapkan mampu memberikan sifat antibakteri dan sifat biodegradable limbah kemasan polipropilen (PP). Pembuatan biokomposit dapat dilakukan dengan cara mengisikan limbah biomassa (kitosan) ke dalam matrik limbah kemasan polipropilen (PP). Proses pembuatan biokomposit dapat dilakukan secara reaktif maupun nonreaktif dengan metode larutan dan leburan (Suharty dan Firdaus, 2007; Kim et al., 2005). Adanya perbedaan sifat kepolaran antara biomassa (kitosan) dan matrik limbah kemasan polipropilen (PP), diperlukan penambahan senyawa penggandeng untuk mengikat kitosan dan polipropilen (PP). Senyawa penggandeng yang dapat digunakan diantaranya asam akrilat (AA) (Suharty dan Firdaus, 2007) atau anhidrit maleat (AM ) (Yang et al., 2001). Untuk mengaktifkan sisi-sisi aktif polimer dan meningkatkan efisiensi ikatan diperlukan senyawa pemicu reaksi atau inisiator seperti senyawa peroksida dan hidroperoksida, senyawa azo, inisiator redoks, fotoinisiator, dan polimerisasi termal. Penambahan senyawa penggandeng dan inisiator pada konsentrasi berbeda akan memberikan karakter biokomposit yang berbeda. Sifat antibakteri kemasan dapat ditingkatkan dengan penambahan logam yang memiliki sifat antibakteri ke dalam kitosan membentuk komposit logam-kitosan seperti perak (Ag), tembaga (Cu), cadmium (Cd), timbal (Pb) dan nikel (Ni). Kemampuan kitosan dalam menyerap logam sangat dipengaruhi oleh pH, suhu, waktu kontak dan konsentrasi. Komposit logam-kitosan diimpregnasikan secara reaktif terhadap plastik.
Analisa besarnya DD pada kitosan dapat dilakukan dengan menggunakan spektroskopi FTIR, spektroskopi UV-VIS, 13C-NM R, XRD, HPLC. Selama
proses deasetilasi kitin dapat mengalami perubahan sifat dan karakter. Karakterisasi kitin dan kitosan dapat dilakukan dengan menggunakan spektroskopi infrared (IR), spektroskopi difraksi sinar-x (XRD) dan mikroskopi elektron skan (SEM ). Karakterisasi penyerapan logam oleh kitosan dengan menggunakan spektrofotometer serapan atom (AAS) atau spektofotometer UV-VIS. Karakterisasi biokomposit yang dihasilkan dapat dilakukan dengan berbagai analisa yaitu analisis kimia, analisis spektroskopi dengan inframerah atau NM R, analisis permukaan polimer dengan SEM , spektroskopi reflektansi total atenuasi (ATR), spektroskopi fotoakustik (PAS), dan spektroskopi elektron auger (AES), analisis termal dengan analisis termal diferensial (DTA), analisis termomekanik (TM A), dan analisis termogravimetrik (TGA), pengukuran sifat mekanik seperti kekuatan tarik dengan tensile strength (TS), evaluasi sifat-sifat listrik seperti impedansi.
Analisa aktivitas antibakteri bisa dilakukan terhadap bakteri gram negatif ataupun gram positif. M etode yang bisa digunakan untuk melakukan pengujian aktivitas antibakteri diantara lain turbidimetri (shake flash), diameter daya hambat dan viable count. M edia pembiakan bakteri yang dapat digunakan antara lain nutrient borth (NB), nutrient agar (NA), tripthone soya agar (TSA) dan lain-lain. Penggunaan media yang berbeda akan memberikan tingkat pertumbuhan.
2. Batasan M asalah
Berdasarkan identifikasi masalah, batasan masalah yang dapat dibuat pada penelitian ini adalah:
a. Jenis limbah kemasan yang digunakan adalah limbah kemasan plastik air minum polipropilen (PP) berbentuk gelas dengan merek sejenis dengan kitosan dan komposit kitosan-Ag sebagai komponen pengisi.
b. Pembuatan biokomposit dilakukan dengan metode lebur pada titik leleh PP menggunakan internal mixer, senyawa penggandeng yang digunakan adalah asam akrilat dan inisiator BPO.
c. Senyawa antibakteri pada kemasan yang digunakan adalah kitosan dengan DD≥90% yang diperoleh dari proses deasetilasi kitin limbah cangkang
udang dalam 60% NaOH pada suhu 120 oC selama 3 jam.
d. Optimasi konsentrasi adsorbsi logam Ag oleh kitosan dilakukan pada variasi konsentrasi Ag sebesar 5, 10, 25, 50, 100, 200, 400, dan 1000 ppm (0,05/100, 0,1/100, 0,25/100, 1/100, 2/100, 4/100, dan 1/1 (w/w)), banyaknya kitosan yang digunakan sebesar 0,1 g serta karakterisasi proses penyerapan logam oleh kitosan dilakukan dengan spektrofotometer serapan atom (AAS).
e. Variasi konsentrasi PP:kitosan maupun PP:kitosan-Ag yang digunakan adalah 10:0, 9:1, 8:2, 7:3, dan 6:4 (w/w), konsentrasi asam akrilat yang digunakan adalah 10% dari berat kitosan dan BPO sebesar 0,03% dari berat total.
f. Karakterisasi kitosan hasil deasetilasi kitin dan komposit Ag-kitosan dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer IR dan XRD.
g. Karakterisasi biokomposit dilakukan dengan menggunakan FTIR, XRD, SEM , dan TS. Analisis perubahan gugus fungsi dilakukan dengan FTIR, Penentuan kristanilitas dan pola difraksi dengan XRD, analisa permukaan dengan SEM , analisa sifat mekanik biokomposit dengan tensile strenght (TS).
h. Analisa aktivitas antibakteri biokomposit terhadap bakteri Escherichia
Coli. M edia pembiakan yang digunakan adalah nutrient borth (NB) dengan
metode turbidimetri dan viable count. Waktu analisa dilakukan pada jam ke 0, 3 dan 6.
3. Rumusan M asalah
Berdasarkan identifikasi dan batasan masalah tersebut, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Apakah kitosan dapat memberikan sifat antibakteri pada biokomposit limbah kemasan PP?
2. Bagaimanakah pengaruh variasi konsentrasi kitosan terhadap sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan PP?
3. Bagaimanakah pengaruh penambahan logam Ag terhadap peningkatan sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan PP?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. M engetahui pengaruh penambahan sifat antibakteri kitosan pada biokomposit limbah kemasan PP.
2. M engetahui pengaruh variasi konsentrasi kitosan terhadap sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan PP.
3. M engetahui pengaruh penambahan logam Ag terhadap peningkatan sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan PP.
D. Manfaat Penelitian
M anfaat dari penelitian ini adalah memberikan alternatif baru pengolahan limbah kemasan PP dan cangkang udang yang diharapkan menjadi inspirasi dalam pembuatan dan pengembangan kemasan antibakteri pada masa yang akan datang.
9
1. Kitin dan kitosan
Kitin disebut juga sebagai poli (1,4)-2-asetamida-2-deoksi-β-D-glukosa atau poli-(β-1,4-N-asetilglukosamin) merupakan polimer alami yang kelimpahannya terbesar setelah selulosa. Kitosan adalah derivatif dari kitin melalui proses deasetilasi kitin disebut juga poli (1,4)-2-amina-2-deoksi-β-D-glukosa atau poli-(β-1,4-(1,4)-2-amina-2-deoksi-β-D-glukosamin). Kedua macam polimer terkandung dalam semua hewan berbuku-buku seperti serangga, udang dan kepiting. Struktur kitin, kitosan dan selulosa memiliki kemiripan seperti yang terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur kitin, kitosan dan selulosa.
Kitin dan kitosan memiliki struktur yang hampir sama tapi sifat kimia dan fisika keduanya sangat berbeda. Kitosan memiliki gugus amina primer yang lebih banyak daripada kitin sehingga membuat kitosan lebih basa dan nukleofilik. Pada saat pemanasan, kitosan cenderung terdekomposisi daripada meleleh sehingga polimer ini tidak memiliki titik leleh. Kitosan tidak larut dalam larutan netral atau basa tetapi larut dalam larutan asam seperti asam asetat, asam format, asam laktat, dan asam glutamat. Ketika kitosan dilarutkan dalam larutan asam, gugus amina
O HO NH2 HO O O NH2 O HO HO O HO NH2 HO O NH2 O HO HO O HO OH HOH2C O O OH O HO HOH2C O HO OH HOH2C O OH O HO HOH2C kitosan selulosa kitin O HO NHAc OH O O NHAc O HO OH O HO NHAc OH O NHAc O HO OH HO HO HO HO
primer dalam kitosan akan terprotonasi dan bermuatan positif. Oleh karena itu, molekul kitosan yang tersolvasi merupakan polikationik dan dapat terkoagulasi jika ditambahkan partikel atau molekul yang membawa muatan negatif seperti sodium alginat, anion sulfat dan phosphat. Namun kitosan juga rentan terhadap hidrolisis dengan katalis asam atau basa sehingga terjadi proses depolimerisasi dengan pemutusan ikatan β-glikosidik (Stephen, 1995). Kitin dan kitosan mempunyai sifat dapat terbiodegradasi, biokompabilitas, tidak berbau, tidak beracun, secara umum tidak larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam asam atau basa encer. Oligomer dari kitin dan kitosan secara biologis dapat aktif dan berinteraksi dengan sel maupun jaringan hewan dan tumbuhan, dapat membentuk jaringan atau matrik dengan polimer yang bermuatan negatif. Kitin dan kitosan juga berikatan dengan lemak, protein dan substansi kimia lain dalam tubuh, sesuai dan berhubungan dengan karbohidrat y ang dimiliki manusia (Prashanth et al., 2007).
Pembentukan kitosan dari kitin dilakukan dengan pemutusan gugus asetil menggunakan nukleofil kuat. M ekanisme pemutusan asetil disajikan pada Gambar 2. H N C CH3 O + OH H N C CH3 O O H NH NH2 + H3C C O O = O H H H H OH CH2OH H O Kitin Kitosan H3C C O OH +
Gambar 2. Reaksi hidrolisis pada proses deasetilasi kitin oleh basa kuat (Champagne, 2002)
Dalam hidrolisis basa terhadap kitin dan kitosan, adanya oksigen dan ion hidroksil tidak menginisiasi putusnya ikatan glikosida. Kemungkinan disebabkan oleh adanya air yang berlebih dalam larutan. Adanya nukleofilik dari NaOH, KOH, NaCl, NaI, dan KI dalam kondisi atmosfer udara bebas, O2, N2 tidak memberikan perbedaan BM karena rasio perbandingan BM /BM0 dalam kondisi
tersebut adalah sama. Hal ini menunjukkan bahwa kondisi-kondisi tersebut memiliki pengaruh yang sama terhadap putusnya ikatan glikosida (Chebotok et
al., 2006).
Performance sifat-sifat kitosan sangat dipengaruhi oleh 2 parameter
penting yaitu: derajat deasetilasi (DD) dan berat molekul (BM ). Variasi BM kitosan dengan DD tetap diperoleh melalui metode hidrolisis asam asetat (Liu et
al., 2006). Nilai DD dan BM ini sangat dipengaruhi oleh konsentrasi basa,
temperatur, waktu dan pengulangan proses selama pembentukan kitosan. Tretenichenko et al. (2006) melaporkan tentang karakteristik kitosan yang dihasilkan dari berbagai variasi kondisi perlakuan dalam proses isolasi kitin maupun deasetilasi kitin menjadi kitosan. Kitosan tersebut mempunyai derajat dasetilasi 70-87%, berat molekul 270-660 KDa dan viskositas intrinsik 207,1-500,1 mL/g. Sementara, kitosan hasil isolasi Tolaimate et al. (2003) mempunyai karakteristik dengan harga derajat deasetilasi 95,5-99%, berat molekul 174.000-590.000 g/mol dan viskositas intrinsik 750-1906 mL/g. Kitosan hasil isolasi mempunyai karakteristik dengan harga derajat deasetilasi 86-89%, berat molekul 290.000-305.000 g/mol, dan viskositas intrinsik 218-231 mL//g. Kitosan komersial, umumnya bersifat heterogen dengan derajat deasetilasi 60-90% dan berat molekul 50-200 kDa (Rege dan Lawrence., 1999).
Pengukuran DD kitosan dapat dihitung melalui beberapa metode antara lain: metode spektrofotometer IR yang diusulkan oleh Domzy dan Robert (base
line a) dan yang diusulkan oleh Baxter (base line b) serta pengembangannya
(Brugnerotto et al., 2001; Khan et al., 2002), XRD (Zhang et al., 2005), first
derivative UV-Spectrophotometry, HBr titrimetry (Khan et al., 2002), 13C-NM R (Velde et al., 2004), 1H-NM R (Lavertu et al., 2003), high intensity ultrasonicated (Baxter et al., 2005), dan titrasi potensiometri (Balazs et al., 2007).
2. Bakteri.
Organisme prokariotik secara garis besar dikelompokkan menjadi 2 kelompok besar yaitu Eubakteri yang merupakan bakteri sejati dan Archaea. Kelompok Archaea meliputi organisme prokariotik yang tidak memiliki peptidoglikon pada dinding selnya. Eubakteri dibagi 4 kategori utama berdasarkan
ciri khas dinding selnya yaitu: eubakteri gram-negatif yang memiliki dinding sel, eubakteri gram-positif yang memiliki dinding sel, eubakteri yang tidak memiliki dinding sel, dan arkeobakteri.
Sel bakteri memiliki struktur eksternal dan internal sel. Salah satu struktur eksternal sel bakteri adalah dinding sel sedangkan salah satu struktur internal sel bakteri adalah membran plasma atau membran sitoplasma. Dinding sel bakteri merupakan struktur komplek dan berfungsi sebagai penentu bentuk sel, pelindung dari kemungkinan pecahnya sel, pelindung isi sel dari perubahan lingkungan luar sel. Dinding sel terdiri dari atas peptidoglikan atau murein yang menyebabkan kakunya dinding sel. Peptidoglikan merupakan polimer yang tersusun atas perulangan disakarida yang tersusun atas monosakarida N-asetilglikosamin (NAG) dan N-asam asetilmuramid (NAM ) yang melekat pada suatu peptida yang terdiri dari 4 atau 5 asam amino yaitu L-alanin, D-alanin, asam D-glutamat, dan lisin atau asam diaminopimelat membentuk selubung mengelilingi sel. Asam amino dalam kondisi lingkungan tertentu (netral) berada dalam bentuk ion dipolar (switter ion) dengan memiliki ion negatif dan positif sekaligus. Asam-asam amino lisin memiliki rantai cabang yang dapat bermuatan positif maupun negatif. Asam-asam glutamat memiliki rantai cabang berupa Asam-asam dan bermuatan negatif (Purnawan, dkk., 2008).
Dinding sel bakteri gram positif mengandung banyak lapis peptidoglikan membentuk struktur yang tebal dan kaku, serta mengandung asam teikoat yang terdiri dari alkohol dan fosfat sehingga sel bakteri cenderung bermuatan negatif dan memiliki gugus hidrofilik. Dinding sel bakteri gram negatif mengandung satu atau beberapa lapis peptidoglikan dan membran luar. Peptidoglikan terikat pada lipoprotein pada membran luar. Selain itu, terdapat daerah periplasma yaitu daerah yang terdapat diantara plasma membran dan membran luar. Dinding sel bakteri gram negatif tidak mengandung asam teikoat dan hanya mengandung sejumlah kecil peptidoglikan sehingga dinding sel gram negatif relatif tidak kaku dan relatif lebih tahan terhadap kerusakan mekanis. M embran plasma (inner
membran atau membran sitoplasma) adalah struktur tipis yang terdapat di sebelah
fosfolipid dua lapis dan protein. Fosfolipid merupakan ester asam lemak dan gliserol yang mengandung ion fosfat yang bermuatan negatif. M embran plasma berfungsi sebagai sekat selektif material-material di dalam dan di luar sel. M embran plasma juga berfungsi untuk memecah nutrien dan produksi energi. Golongan bakteri gram negatif antara lain: Treponema, Helicobacter,
Pseudomonas, Escherichia, Salmonella, Bacteriodes
3. Aktivitas Antibakteri Kitosan
Kitosan merupakan senyawa polikationik alam unik yang memiliki aktivitas antibakteri (Liu et al., 2006). Kim et al. (1998) menyebutkan bahwa gugus amina terprotonasi dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan menahan muatan ion negatif mikroorganisme
Aktivitas antibakteri kitosan dipengaruhi oleh viskositas, derajat deasetilasi dan pH media (Jumaa et al., 2002). Konsentrasi hambatan minimum kitosan antara 0,005-0,1%, tergantung dari jenis bakteri dan berat molekul kitosan (No et al., 2002) serta variasi pH. Bakteri dengan perbedaan kondisi pertumbuhan mempunyai sensitivitas yang berbeda terhadap kitosan (Liu et al., 2006). Derajat deasetilasi yang semakin besar menunjukkan jumlah gugus amina dalam kitosan semakin banyak sehingga kelarutannya dalam asam semakin besar. Dari penelitian Rege dan Lawrence (1999) kitosan dengan derajat deasetilasi lebih dari 65% akan larut dalam asam.
Kitosan umumnya menunjukkan efek antibakteri yang besar pada bakteri Gram-positif dibanding Gram-negatif dengan konsentrasi kitosan 0,1% (No et al., 2002). Telah diteliti oleh Zhang et al. (2003) aktivitas antibakteri kitosan dengan derajat deasetilasi 69,10 sampai 92,52%, diperoleh laju reduksi Escherichia coli 62,14 sampai 84,98% dan Hay bacillus 33,96 sampai 82,53%. M enurut Liu et al. (2006) selain jenis bakteri, faktor lain yang mempengaruhi daya hambat pertumbuhan bakteri adalah berat molekul kitosan, di mana aktivitas antibakteri pada berat molekul rendah lebih besar daripada berat molekul tinggi. M enurunnya aktivitas antibakteri pada berat molekul tinggi karena kitosan dengan berat molekul tinggi memiliki viskositas besar sehingga lebih sulit untuk terdifusi pada agar yang mengandung organisme uji (Lim et al., 2002).
Kecenderungan meningkatnya aktivitas antibakteri kitosan dengan menurunnya berat molekul hanya berlaku pada bakteri Gram-negatif, dan tidak berlaku untuk Gram-positif (No et al., 2002). M enurut Zheng dan Zhu (2003) aktivitas antibakteri S. aureus (Gram-positif) meningkat ketika berat molekul kitosan meningkat, hal ini disebabkan kitosan dengan berat molekul besar akan membentuk lapisan yang menghambat absorbsi nutrisi dari luar sel. Aktivitas antibakteri terhadap E. coli (Gram-negatif) meningkat ketika berat molekul kitosan menurun, hal ini karena kitosan dengan berat molekul kecil lebih mudah masuk ke dalam sel dan mengganggu metabolisme sel. Pengaruh viskositas terhadap aktivitas antibakteri kitosan y ang diaplikasikan sebagai bahan pengisi pada kemasan palstik yaitu semakin besar viskositas maka aktivitas antibakteri menjadi turun. Jika konsentrasi kitosan kecil maka viskositas rendah. Konsentrasi kitosan yang mencapai harga yang cukup tinggi menyebabkan tingginya viskositas kitosan menjadi turun dan hanya sedikit sekali kitosan yang masuk. Oleh karena itu, jumlah gugus amino kuarterner akan turun ketika konsentrasi kitosan naik dan aktivitas antibakteri menjadi turun.
Prashant et al. (2007) menyebutkan bahwa kation dari molekul kitosan meningkatkan kekuatan ikatan di atas permukaan sel mikrobial, yang menyebabkan penyusutan membran sel secara perlahan dan akhirnya menyebabkan kematian sel. Beberapa kemungkinan lain tentang aktivitas antibakteri adalah polikation molekul kitosan berinteraksi dengan komponen anionik dinding sel mikrobial (lipopolisakarida dan protein) secara dominan, yang menghasilkan kerusakan komponen intraseluler karena perubahan permeabilitas, terjadi pencegahan masuknya nutrien kedalam sel; berikatan dengan DNA kemudian menghambat RNA dan sintesis protein; berikatan melalui interaksi hidrofobisitas. Zhang et al. (2003) menyebutkan bahwa aktivitas antibakteri oleh kitosan dapat melalui beberapa mekanisme, yaitu: pertama, polikation kit osan mengganggu metabolisme bakteri dengan melapisi permukaan sel bakteri. Kedua, kitosan mengikat DNA bakteri untuk menghambat sintesis RNA. Liu et al. (2006) menyebutkan bahwa aktivitas antibakteri kitosan melalui flokulasi sehingga membunuh bakteri. Aktivitas antibakteri dapat melalui cara membunuh
mikroorganisme (bakteriosidal) dan atau penghambat pertumbuhan mikroorganisme (bakteriostatik) dengan jalan menghancurkan atau menganggu dinding sel, menghambat sintesis dinding sel, menghambat sintesis protein dan asam nukleat, merusak DNA, denaturasi protein, menghambat aktivitas enzim.
4. Polipropilena
Polipropilena adalah polimer yang mempunyai satuan ulang atau monomer propilena dengan nama lain propena. Propilena merupakan salah satu produk utama dari pengolahan minyak bumi pada industri petrokimia. Secara industri, polimerisasi propilena dilakukan dengan menggunakan katalisasi koordinasi. PP adalah suatu rantai linier yang berbentuk –P-P-P-P- dengan P merupakan propilena. Gambar 3 menunjukkan struktur (a) propilena, (b) polipropilena, dan (c) Penampang bagian dasar limbah kemasan air minum berbentuk gelas.
CH2 C CH3 H Propilena Polipropilena CH2 C CH3 H
Gambar 3. (a) Struktur Propilena; (b) Polipropilena (Sopyan, 2001); (c) Penampang Bagian Dasar Limbah Kemasan Air M inum Berbentuk Gelas
Setiap unit propilena mempunyai gugus metin yang reaktif. Kereaktifan atom H metin disebabkan oleh efek sterik dari gugus besar di sekitar karbon tersier. Bila suatu radikal menyerang PP, maka hidrogen yang lepas adalah atom H metin yang terikat pada atom C tersier. M enurut Pudjaatmaka (1986) posisi radikal pada karbon C tersier bersifat sangat stabil, sehingga atom H yang terikat pada karbon tersebut sangat reaktif dan bersifat non polar. Suharty dan Wirjosentono (2005) telah membuat biokomposit secara reaktif dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Struktur Struktur Benzoil Peroksida (BPO) dapat dilihat pada Gambar 4.
.
C O O
O C O
Gambar 4. Struktur Benzoil Peroksida (BPO) (Sopyan, 2001) Senyawa Struktur Benzoil Peroksida (BPO) tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal benzoiloksi pada suhu tertentu sehingga dapat mengganggu senyawa lain untuk membentuk radikal pula. Keuntungan benzoil peroksida adalah radikal benzoiloksi cukup stabil sehingga cenderung bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif sebelum mengeliminasi karbon dioksida sehingga mengurangi pemborosan inisiator (Sopyan, 2001).
M ekanisme pembentukan radikal dari BPO dimulai dengan terjadinya peruraian unimolekul Struktur Benzoil Peroksida (BPO) menjadi 2 radikal benzoiloksi (R1 dan R2). Radikal-radikal ini bereaksi dengan atom hidrogen dari polipropilena maupun selulosa membentuk senyawa radikal, dan selanjutnya menyebabkan senyawa lain menjadi radikal. Dalam penelitian ini, Pembentukan senyawa radikal dan reaksinya dapat dilihat pada Gambar 5.
C O O C O C O O. 2 (a)
R
.
+ PP
RH
.
+ PP
.
(b)Gambar 5. (a) Reaksi Pemecahan Senyawa BPO M enjadi Senyawa Radikal (b) Reaksi Radikal dari BPO M enyerang PP
M enurut Iskasari, dkk (2009) penggunaan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,03% mampu memaksimalkan pembentukan ikatan tanpa terjadi degradasi oleh inisiator sendiri sehingga biokomposit memiliki berat molekul lebih besar dari pada biokomposit dengan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,08%. Berdasarkan penelitian Suharty, dkk (2007) reaksi antara PP dan serat tumbuhan adalah terjadi ikatan antara gugus metin pada PP yang bersifat non polar dengan gugus vinil pada asam akrilat (AA) yang bersifat non polar, serta
terjadinya ikatan antara gugus hidroksil dari selulosa yang bersifat polar dengan gugus karbonil asam karboksilat dari asam akrilat (AA) yang bersifat polar membentuk ester. Konsentrasi inisiator 0,03% diharapkan agar ikatan biokomposit tidak terdegradasi oleh radikal inisiator yang berlebih. Oleh karena itu kenaikan kuat tarik biokomposit dengan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,03% lebih baik dari pada biokomposit dengan inisiator 0,08%. Polipropilena digunakan sebagai kemasan air minum karena bersifat transparan. Polipropilena memiliki sifat-sifat fisik seperti dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-Sifat Fisik Polipropilena (Othmer, 1985)
S ifat-sifat Nilai
T dekomposisi (°C) 380
Titik leleh (°C) 165 - 175
Kuat tarik (M Pa) 29,3 – 38,6
Umumnya setiap kemasan plastik dicantumi logo dan kode angka yang menandakan bahan pembuatan kemasan plastik. Kode angka yang berada di dalam logo daur ulang yang berbentuk segitiga bisa ditemukan di bagian dasar kemasan. Logo segitiga dengan angka 5 didalamnya serta tulisan PP dibawahnya ditemukan di bagian dasar limbah kemasan air minum berbentuk gelas. PP merupakan plastik yang sulit terdegradasi secara alami. Hal ini mengakibatkan limbah PP dapat mencemari lingkungan. M enurut Suharty, dkk. (2007), spektra IR PP murni menunjukkan serapan ciri khas PP pada 2723 cm-1, serapan gugus CH2 pada 1458 cm
-1
, dan gugus CH3 pada 1373 cm -1
. Spektra IR PPDU menunjukkan serapan ciri khas PP pada 2723 cm-1, serapan gugus CH2 pada 1454 cm-1, serapan gugus CH3 pada 1373 cm
-1
, dan senyawa pengotor pada 1639 cm-1 . Wirjosentono dkk. (2001) telah membuat biokomposit dari PP dan kayu kelapa sawit. Selain itu, PP juga bisa ditambahkan serbuk sekam padi (SSP) membentuk biokomposit sehingga mempunyai sifat mekanik yang baik dan dapat terdegradasi secara alami (Suharty, dkk. 2007).
5. S enyawa Pemodifikasi Asam Akrilat
Asam akrilat adalah suatu asam lemah, lebih korosif dari asam asetat sehingga penanganannya harus hati-hati, dan terhindar dari kontak dengan kulit.
Sama halnya dengan semua monomer lainnya. Asam akrilat dapat berpolimerasi dalam keadaan tak terhambat, sehingga dalam penyimpanannya harus dihindari dari banyak monomer pada tingkat temperatur tertentu.
C C H H C O OH H Asam akrilat
Gambar 6. Struktur Asam Akrilat (Pudjaatmaka, 1986)
Suatu akrilat merupakan turunan asam akrilat dan asam metakrilat, pengembangan penting yang dicapai tentang pemanfaatannya dan merupakan material serbaguna pada tahun 1930 an. Pengguaan yang luas dari famili akrilat meliputi plastik lembaran film dan bubuk cetakan, untuk lencana, unit konstruksi dan dekoratif lencana serta lembing. Larutan polimer untuk aplikasi pelapisan, emulsi polimer untuk formulasi cat berbasis air, finishing kulit, dan kertas pelapis serta bermacam-macam polimer untuk pengukuran, pengolahan dan finishing tekstil. Turunan asam akrilat dan metakrilat sangat bermanfaat dan beberapa aplikasinya diperlukan untuk mencapai sifat -sifat yang diaharapkan. Asam akrilat merupakan gugus vinil karboksilat berbau tajam dan menyengat. Asam akrilat mempunyai dua gugus reaktif, yaitu gugus vinil (CH2=CH-) yang bersifat non polar dan gugus karboksil yang polar. Bila suatu radikal menyerang gugus vinil, akan terbentuk dua radikal pada atom C.
Tabel 2. Sifat-Sifat Fisik Asam Akrilat (Adriani, 2003) Sifat – sifat Nilai
Titik leleh (oC) Indeks refraksi (n) Densitas (g/ml) Konstanta disosiasi (K) Viskositas (25 oC) Titik didih (760 mmHg, oC) 13.5 1.485 (25 oC) 1.045 (25 oC) 5.50 x 10-5 1.1 141
Pembuatan biokomposit dari PP yang mempunyai gugus non polar dan kitosan yang mempunyai gugus polar memerlukan suatu pemodifikasi yang mempunyai dua gugus reaktif atau lebih dengan kepolaran yang berbeda.
Sholikhah, dkk. (2009) telah meneliti pengaruh serat bambu dan serbuk sekam padi sebagai pengisi dalam poliprop ilen daur ulang secara non reaktif dengan pemodifikasi asam akrilat yang menunjukkan peningkatan kuat tarik. Yang et al., (2007) telah menggunakan asam maleat sebagai senyawa pemodifikasi antara serbuk sekam padi (SSP) dan PP sehingga diperoleh biokomposit yang mempunyai sifat mekanik yang baik. Wirjosentono dkk. (2001) telah menganalisis bahwa sifat mekanik biokomposit polipropilen (PP) dengan pengisi serbuk kayu kelapa (SKK) dimana biokomposit dengan senyawa pemodifikasi asam akrilat (AA) lebih besar daripada biokomposit dengan senyawa pemodifikasi anhidrit maleat (AM ). Suharty dan Wirjosentono (2005) telah menggunakan AA sebagai senyawa pemodifikasi antara polistiren (PS) dan serbuk kayu kelapa (SKK) secara reaktif dimana terjadi peningkatan sifat mekanik. Suharty, dkk (2007) juga telah membuat biokomposit dari limbah PP dan serbuk sekam padi (SSP) secara reaktif dengan senyawa pemodifikasi AA yang menunjukkan penggunaan AA mengakibatkan terjadinya peningkatan kuat tarik biokomp osit.
6. Analisis Gugus Fungsi dengan S pektroskopi Inframerah (IR) Spektroskopi infra merah merupakan metode yang sangat luas digunakan untuk karakterisasi struktur molekul polimer, karena memberikan banyak informasi dan relatif lebih mudah penggunaannya. Perbandingan posisi absorbsi dalam spektrum Infra merah suatu sempel polimer dengan daerah absorbsi karakteristik menunjukkan identifikasi pada keberadaan ikatan dan gugus fungsi dalam polimer. Spektroskopi inframerah dapat digunakan untuk menganalisis gugus fungsi berdasarkan pada eksitasi vibrasi polimer dengan menyerap foton dalam daerah spektra. Spektra Infra merah dapat diperoleh dari uap, cair maupun padat dengan sel yang dibuat dengan NaCl. Cairan dapat dipelajari sebagai film yang ditekan di antara dua lembaran NaCl atau presentasi serupa dapat digunakan untuk padatan dalam bentuk suspensi atau mull dalam media seperti parafin (Nujol) atau heksakloro-1,3-diena. Padatan biasanya dipelajari sebagai mull, pelet atau endapan film. Teknik pelet didasarkan p ada kenyatan bahwa KBr serbuk kering dapat dipadatkan di bawah tekanan untuk membentuk disk transparan (Silverstein et al., 1981).
Formulasi bahan polimer dengan kandungan aditif bervariasi seperti pemlastis, pengisi dan pemantap yang memberikan kehasan p ada spektrum inframerahnya. Analisis inframerah memberikan informasi tentang kandungan aditif, panjang rantai dan struktur rantai polimer. Analisis inframerah ini juga dapat digunakan untuk karakterisasi bahan polimer yang terdegradasi oksidatif dengan munculnya gugus karbonil dan pembentukan ikatan rangkap pada rantai polimer. Gugus lain yang menunjukkan terjadinya degradasi oksidatif adalah gugus hidroksida dan karboksilat. Tabel 3 menunjukkan daerah absorpsi beberapa ikatan atom dalam infra merah.
Tabel 3. Daerah Absorpsi Beberapa Ikatan Atom dalam Infra M erah
Jenis ikatan Daerah serapan (cm-1)
C-H M etin Aromatis 2890 (stretching) 3150 – 3050 (stretching) dan 900 – 690 (bending) -CH2- 2930; 2830 (stretching); 1460 (bending) -CH3 2960; 2870 (stretching); 1378 (bending) =C-H 3020 (stretching) C=C Alkena Terkonjugasi C=O Aromatis 1680 – 1600 (stretching) dan 1475 (bending) 1730 – 1715 (stretching)
1600 (stretching) dan 1458 (bending) C-O-C Eter Lingkar 1120 (stretching) 1250 – 1170 (stretching) C=O Asam karboksilat Ester 1725 - 1700 (stretching) 1750 - 1730 (stretching) O-H Bebas Broad 3600 (stretching) 3500 - 2500 (stretching)
Serapan dan gugus fungsi yang terdapat pada kitin dan kitosan disajikan Tabel 4. (Brugnerotto et al., 2001; Liu et al., 2006; Khan et al., 2002; Tretenichenko et al., 2006; Purnawan dkk., 2008).
Tabel 4. Gugus Fungsi Spektra IR Kitin dan Kitosan
Bil. Gelombang (cm-1) se kitar 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 C=O stretching (NHCOCH3) Amida I
1596 N-H bending (-NH2)
1419 & 1377 C-H bending(C-Hring;–CH2-;-CH3)dan C-C
1558,4 & 1311,5 N-H&C-N (NHCOCH3) Amida II&III
1157,2 Bridge-O-stretching (C-O-C)
1072,3 & 1026,1 C-O asym & C-O sym stretching
894,9 Ring stretching (C-H siklo atau ring)
Spektra IR PPDU menunjukkan serapan gugus metin (C-H), gugus metilen (-CH2-), gugus metil (-CH3), dan pengotor. Spektra kitosan menunjukkan gugus hidroksil yang mampu membentuk ikatan hidrogen (-OH bebas), gugus C-O-C dan gugus NH2. Spektra asam akrilat menunjukkan adanya serapan gugus C=C, gugus gugus karbonil dan gugus OH broad. Spektra biokomp osit didapatkan serapan gugus C=C dari asam akrilat menghilang dan terbentuk ikatan ester antara selulosa dengan asam akrilat. Pernyataan ini didukung oleh penelitian Sholikhah dkk. (2009) juga melaporkan terjadinya perubahan gugus fungsi dari senyawa awal menjadi biokomposit PP dengan serbuk bambu dan serbuk sekam padi. Suharty dkk. (2007) juga melaporkan terjadinya perubahan gugus fungsi dari senyawa awal menjadi biokomposit PS dengan penguat serbuk sengon dan serbuk kayu kelapa, dalam penelitiannya terlihat hilangnya ikatan rangkap dari senyawa AA yang dikarenakan gugus vinil berikatan dengan gugus metin dari Polistiren dan perubahan posisi karbonil dikarenakan terjadi esterifikasi antara selulosa kayu dengan gugus karboksilat AA.
7. Difraksi S inar –X
Polimer tidak dapat membentuk 100% kristalin seperti logam atau senyawa organik. Dalam suatu bahan polimer akan terdapat bagian yang berkristal dan bagian amorf. Persentase bagian kristalin dari suatu bahan polimer disebut sebagai derajat kristalinitas (degree of crystallinity)
Sinar X adalah suatu gelombang elektromagnetik yang panjang gelombangnya 0.5-2.5 A jika sinar ini mengenai kristal tunggal maka difraksi
akan terjadi dan sejumlah sinar difraksi akan tampak sebagai tambahan terhadap sinar utama. Kristalinitas merupakan sifat penting dari polimer. Kristanilitas polimer merupakan ikatan antar rantai molekul yang lebih teratur. Struktur rantai polimer yang linier akan mempunyai kristanilitas yang berbeda dengan struktur polimer bercabang. Adanya ikatan hidrogen antar rantai menyebabkan p olimer lebih bersifat kristalin.
Secara umum, kitin lebih kristalin daripada kitosan. Kitin dan kitosan memiliki kisi kristal sama, hal ini ditunjukkan oleh munculnya pola difraksi utama yang sama yaitu posisi 2θ sekitar 10º dan 20º hanya saja intensitas pada kitosan lebih rendah daripada kitin (Tretenichenko et al., 2006). Intensitas sebanding dengan kuantitas atau jumlah dan derajat kristalinitas. Pelebaran puncak sangat dipengaruhi oleh heterogenitas struktur dan rantai polimer, derajat orientasi (degree of ordering) dari struktur makromolekul dan derajat kristalinitas (Tretenichenko et al., 2006). Kristalinitas kitin dan kitosan sangat dipengaruhi kekuatan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler polimer kitin dan kitosan (Champagne, 2002). Perbedaan konsentrasi basa, temperatur, dan waktu deasetilasi akan memberikan perbedaan derajad deasetilasi (DD) kitosan, derajat depolimerisasi yang akan menyebabkan perbedaan heterogenitas polimer, kekuatan ikatan hidrogen intramolekuler dan intermolekuler polimer kitosan sehingga menyebabkan perbedaan kristalinitas. Kitosan yang dihasilkan bukan merupakan homopolimer yang hanya terdiri dari N-glukosamin akan tetapi merupakan heteropolimer yang masih mengandung N-asetilglukosamin dengan harga derajat deasetilasi 85-92 %.
8. Uji S ifat Mekanik
Penggunaan bahan polimer sebagai bahan industri sangat bergantung pada sifat mekanisnya, yaitu gabungan antara kekuatan yang tinggi dan elastisitas yang baik. Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik. Kekuatan tarik (tensile strength, TS) mengacu kepada ketahanan terhadap tarikan. Kuat tarik diukur dengan menarik spesimen polimer dengan gaya tertentu. Suatu spesimen dijepit pada kedua ujung testometer dengan salah satu bagian dibuat tetap. Lalu diberi suatu gaya yang naik sedikit demi sedikit ke ujung
lainnya sampai spesimen tersebut patah (Sopyan, 2001). Semakin besar berat molekul suatu biokomposit maka gaya yang dibutuhkan untuk menarik biokomposit sampai patah semakin besar. M enurut ASTM D638, uji kuat tarik menggunakan spesimen dengan ketebalan sampai 14 mm (0,55 inci). Spesimen biokomposit dapat dilihat pada Gambar 7.
Gambar 7. Spesimen biokomposit untuk uji kekuatan tarik (Sopyan, 1985) B. Kerangka Pemikiran
Kitosan merupakan senyawa p olikationik alam unik yang memilki aktivitas antibakteri. Adanya gugus amina terprotonasi dapat menghambat pertumbuhan bakteri melalui interaksi dengan muatan ion negatif mikroorganisme. Kitosan dapat di impregnasikan ke dalam limbah kemasan polipropilen untuk memberikan aktivitas antibakteri pada kemasan. Perbedaan konsentrasi dan derajat deasetilasi (DD) kitosan akan memberikan perbedaan aktivitas kemasan antibakteri. Semakin besar DD kitosan, daya hambat kitosan terhadap bakteri semakin besar dan semakin besar konsentrasi kitosan, diharapkan dapat meningkatkan sifat antibakteri limbah kemasan PP.
Polipropilena (PP) merupakan polimer sintetik yang tersusun dari monomer propilena atau propena. Setiap unit propilena mengandung tiga gugus non polar yang reaktif, yaitu satu gugus hidrogen pada metin (C-H). Adanya perbedaan kepolaran gugus reaktif dari polipropilena dan kitosan, diperlukan suatu senyawa penggandeng mempunyai gugus non polar dan polar, sehingga disebut sebagai senyawa pemodifikasi. Asam akrilat (AA) mempunyai gugus vinil yang bersifat non polar dan gugus karboksil yang bersifat polar. Gugus vinil dari asam akrilat yang bersifat non polar dari asam diharapkan mampu berikatan dengan gugus metin dari limbah kemasan PP yang juga bersifat non polar. Jika mengacu pada penelitian Suharty, dkk, (2007) dan Kim et al., (2003) gugus
karbonil asam karboksilat dari asam akrilat yang bersifat polar diharapkan akan berikatan dengan gugus hidroksil dari kitosan yang juga bersifat polar sehingga membentuk ester, sedangkan gugus amina pada kitosan tetap dalam bentuk terprotonasi sehingga mampu menghambat pertumbuhan bakteri. Namun dimungkinkan gugus karboksilat dari asam akrilat dapat bereaksi dengan gugus amonium dari kitosan membentuk amida dan hal ini dapat mengurangi kemampuan kitosan dalam menghambat pertumbuhan bakteri. Sifat antibakteri kemasan polipropilen ini dapat ditingkatkan dengan penambahan logam yang memiliki sifat antibakteri. Ramachandran (2003) merekomendasikan beberapa senyawa yang dapat digunakan sebagai bahan antibakteri pada kain salah satunya adalah senyawa kompleks logam seperti logam Ag. Logam Ag yang terabsorb oleh kitosan diharapkan dapat meningkatkan sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan yang terbentuk.
Pembentukan biokomposit dilakukan secara leburan dengan alat internal
mixer pada titik leleh polipropilen. Di dalam pembentukan biokomposit ini telah
terjadi perubahan struktur baik pada PP maupun kitosan. Oleh karena itu dilakukan beberapa uji. Terjadinya ikatan antara polipropilena dan kitosan tanpa dan dengan Ag menyebabkan terjadinya perubahan setruktur yang dapat dianalisa dengan menggunakan spektrofotometer infra merah (FTIR). Distribusi persebaran atau homogenitas kitosan pada biokomposit dianalisis dengan SEM . Kristanilitas biokomposit yang terbentuk baik tanpa maupun dengan Ag dianalisa dengan menggunakan difraksi sinar-X (XRD), besarnya sifat kekuatan tarik dari spesimen tanpa dan dengan Ag dianalisa dengan testometer (TS) serta aktivitas antibakteri pada biokomposit limbah kemasan.
C. Hipotesa
Berdasarkan kerangka pemikiran diatas, maka hipotesis yang dapat diambil adalah sebagai berikut:
1. Adanya reaksi antara gugus vinil dari asam akrilat yang bersifat non polar dengan gugus metin dari limbah kemasan PP yang juga bersifat non polar, serta gugus karbonil asam karboksilat dari asam akrilat yang bersifat polar dengan gugus hidroksil dari kitosan yang bersifat polar membentuk ester sehingga gugus amina terprotonasi pada kitosan dap at menghambat pertumbuhan bakteri melalui interaksi dengan ion negatif mikroorganisme. Namun jika gugus polar dari asam akrilat bereaksi dengan gugus amina primer (amonium) membentuk amida, akan menurunkan daya hambat kitosan terhadap pertumbuhan bakteri.
2. Semakin besar jumlah kitosan yang direaksikan dengan limbah kemasan PP, diharapkan semakin besar daya hambatnya terhadap pertumbuhan bakteri. 3. Adanya ion logam Ag yang teradsorb pada kitosan dalam biokomposit akan
memperbesar jumlah muatan positif dalam biokomposit limbah kemasan PP sehingga interaksi antara muatan positif dengan ion negatif mikroorganisme semakin besar dan akhirnya menyebabkan sifat antibakteri limbah kemasan PP akan semakin besar. Oleh karena itu, adanya ion logam Ag diharapkan dapat memperbesar sifat antibakteri biokomposit limbah kemasan.
26
Penelitian tentang studi pemanfaatan sifat antibakteri kitosan dari cangkang udang dalam proses daur ulang limbah kemasan polipropilen menggunakan metode eksperimen laboratorium. Pembuatan biokomposit dilakukan melalui proses leburan dengan internal mixer. Sedangkan kajian biokomposit dilakukan dengan FTIR, TS, XRD, SEM , dan uji aktivitas antibakteri dilakukan terhadap bakteri E. coli.
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Jurusan Kimia FM IPA UNS dan Lab. Pusat M IPA UNS, Lab. Kimia FM IPA UGM , Laboratorium M ikrobiologi PAU UGM , Laboratorium Polimer ITI Serpong, Laboratorium Pusat Polimer Aplikasi Teknologi Isotop dan Radiasi Jakarta Selatan, Laboratorium Terpadu UIN Syarif Hidayatullah Ciputat, Laboratorium Geologi Kuarter (PPGL) Bandung. Waktu penelitian dari bulan Februari 2009 sampai Desember 2009.
C. Alat dan Bahan yang digunakan
1. Alat
Peralatan laboratorium yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: seperangkat alat refluks, ayakan stainless steel ukuran 100 mesh, oven, gunting, termometer, peralatan gelas, penggerus porselin, cawan porselin, seperangkat penyaring buchner, pengaduk magnet dan hotplate, pH indicator, neraca analitis, mikropipet, bunsen, spektrofotometer infra merah (FTIR, shimdzu prestige 21), spektrometer serapan atom (AAS, AA-6650 shimadzu manfactured 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),
testometer (strograph – R1), dumb bell Ltd. saitama japan (ASTM D 1822 L), hot press (toyoseiki-seisaku sho ltd, japan), cool press (AC hydraulics), autoclave (Hirayama), inkubator.
2. Bahan
Limbah kemasan polipropilena (PP) merk Aqua, cangkang udang, aquades produksi laboratorium FM IPA UNS, NaOH (M erck), asam akrilat p.a (M erck), aseton p.a (M erck), AgNO3, benzoil peroksida p.a (M erck), minyak goreng, kertas saring biasa, bakteri Escherichia Coli, spirtus, kapas, etanol 70%, nutrien broth.
D. Prosedur Penelitian
1. Isolasi kitin dan sintesis kitosan dari cangkang udang
Cangkang udang yang telah dibersihkan dan dikeringkan diblender kemudian disaring menggunakan ayakan 100 mesh (150 µm).
Proses deproteinasi. Serbuk cangkang udang sebanyak 25 g dan 250 mL larutan NaOH 4% (b/v) dimasukkan ke dalam labu alas bulat 500 mL dan 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.
Proses demineralisasi. Serbuk cangkang udang sebanyak 10 g hasil deproteinasi dan 150 mL larutan HCl 1 M dimasukkan ke dalam gelas beaker 500 mL dan diaduk pada suhu kamar selama 3 jam. Serbuk yang diperoleh kemudian dicuci sampai netral dengan akuades dan dikeringkan pada suhu 60 ºC sampai kering.
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. Diagram alir isolasi kitin dan sintesis kitosan ditunjukkan pada Lampiran Gambar 1.
