PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA
Skripsi Sarjana Kimia
Oleh :
REFRANI ANDYTA 07 132 067
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS
PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA
Oleh
REFRANI ANDYTA
Skripsi diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan
berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal dengan sifat yang
lebih baik sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.1 Komposit banyak sekali digunakan di bidang industri karena komposit memiliki aplikasi
yang luas di kehidupan. Selain itu, komposit juga dapat dijadikan alternatif pembuatan berbagai
bahan untuk sektor industri dengan kualitas yang sangat baik dan harganya yang lebih rendah
apabila dibandingkan dengan material-material murni lainnya. Akibat dari pemanasan global,
maka pembuatan komposit lebih difokuskan pada bahan yang lebih ramah lingkungan dan
mudah diuraikan kembali oleh alam. Oleh karena itu, dalam pembuatan komposit dengan
bahan dasar polimer alam merupakan suatu alternatif yang menjanjikan.2
Salah satu jenis polimer alam adalah kitin dan kitosan yang banyak terdapat pada kulit
udang dan cangkang kepiting. Indonesia merupakan negara maritim kaya akan bahan baku
kitin yang banyak terdapat dalam kulit udang, cangkang kepiting, dan cumi-cumi akan menjadi
sangat potensial dalam produksi kitin dan kitosan.3
Faktor yang sangat mendorong dilakukannya penelitian menggunakan bahan dasar kitin
karena kitin merupakan bahan polimer alam yang sumbernya sangat berlimpah, mudah
diperoleh, dan bersifat tidak beracun serta mudah terdegradasi. Selain itu aplikasi kitin juga
sangat luas karena bahan ini dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai bahan pengkelat,
pengemulsi, pengkoagulasi, dan bahan pembentuk film sehingga memiliki prospek yang cerah
untuk kebutuhan industri pengganti bahan polimer sintetis. Sifat lain dari kitin yang sulit
dipisahkan dari bahan lain terutama protein menyebabkan senyawa ini terbatas dalam
pemanfaatannya. Biopolimer ini lebih banyak digunakan dalam bentuk turunannya yaitu
kitosan. Kitosan adalah produk deasetilasi kitin, yang merupakan polimer rantai panjang
glukosamin.4
Udang salah satu sumber kitin yang banyak ditemui dialam. Udang sering dimanfaatkan
hanya pada bagian dagingnya saja, sehingga perlu terlebih dahulu dilakukan proses
pembersihandengan melakukan pembuangan bagian kepala, ekor dan kulit badan udang. Hasil
pembuangan tersebut akan menjadi limbah yang tidak dimanfaatkan dan mengganggu
lingkungan. Selama ini pemanfaatan limbah udang belum dilakukan secara optimal, hanya
terbatas sebagai bahan dasar tambahan untuk pembuatan makanan tradisional seperti terasi,
Kulit udang mengandung protein sebesar 25-40%, kalsium karbonat sebesar 45-50%,
dan kitin sebesar 15-20%, tetapi besarnya kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis
udang dan tempat hidupnya. Hasil penelitian menyatakan limbah udang mengandung senyawa
yang disebut kitin yang dapat diproses lebih lanjut menjadi kitosan yang merupakan polimer
yang dapat digunakan sebagai bahan dasar yang sangat bermanfaat dalam bidang industri,
kesehatan, dan pertanian.4,6
Perkembangan industri dimasa yang akan datang lebih difokuskan pada pemanfaatan
material yang bersumber dari bahan baku terbarukan (renewable resources). Untuk itu
kelompok polimer berusaha untuk memberdayakan sumber daya alam yang banyak terdapat di
Indonesia. Beberapa penelitian diarahkan pada pengolahan bahan-bahan lokal bahkan limbah
yang dapat dipertimbangkan sebagai alternatif untuk bahan dasar produk biopolimer.
Umumnya bahan-bahan polimer sintetik merupakan bahan yang diproduksi dengan biaya yang
sangat mahal karena bahan-bahan tersebut masih impor.7
Perkembangan penggunaan bahan kitin dan kitosan sedang mengalami perkembangan
pesat di bidang penelitian. Beberapa penelitian telah banyak mengaplikasikan kitin ataupun
kitosan. Diantaranya adalah pembuatan komposit dari polimer alami sebagai sambungan untuk
jaringan tulang. Generasi berikutnya dari biomaterial adalah penggabungan material bioaktif
dan biodegradasi, dimana fungsinya dapat meniru tulang alami dan mekanisme in vivo aktif
dalam regenerasi jaringan.1
Menurut penelitian sebelumnya, kitin dan kitosan juga digunakan untuk pembuatan
biopolimer yang memiliki biaya produksi lebih rendah dibandingkan dengan polimer sintesis.
Penelitian lain juga membuat komposit yang digunakan untuk bahan pengganti tulang dengan
menggunakan kitin yang berbentuk serat dan kitosan yang dibuat secara komersil oleh
industri.7,8
Banyaknya hasil penelitian dengan menggunakan bahan dasar kitin dan kitosan, maka
penelitian ini lebih difokuskan kepada pembuatan komposit dari kitin dan kitosan yang
diekstrak dari kulit udang yang hasilnya akan diaplikasikan sebagai bahan dasar pembuatan
pengganti tulang.
1.2 Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas, didapatkan beberapa rumusan masalah, yaitu apakah
komposit kitin/kitosan yang di ekstrak dari limbah kulit udang dapat dibuat dan bagaimana
1.3 Tujuan Penelitian
Berdasarkan permasalahan diatas penelitian ini bertujuan :
1. Membuat komposit kitin/kitosan dimana kitin diekstrak dari limbah kulit udang sedangkan
kitosan berasal dari hasil transformasi kitin menjadi kitosan.
2. Mengamati karakteristik komposit yang terbentuk dengan menggunakan FT-IR, XRD,
SEM dan DSC.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan teori dan riset awal untuk
mengembangkan berbagai komposit yang digunakan sebagai bahan dasar pengganti
pembuatan tulang. Serta dapat mengembangkan manfaat dari kitin dan kitosan yang ada pada
i
HALAMAN PENGESAHAN
PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DI EKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA. Skripsi Sarjana Kimia oleh Refrani Andyta (BP 07132067) diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang.
Disetujui Oleh :
Pembimbing I Pembimbing II
Rahmayeni, M.S Yeni Stiadi, M.S
NIP. 196310101989012001 NIP. 196329101989011001
Mengetahui :
Ketua Jurusan Kimia
ii
PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA
Oleh:
Refrani Andyta (07132067)
Dibimbing oleh Rahmayeni, M.S. dan Yeni Stiadi, M.S.
Abstrak
Pembuatan komposit kitin-kitosan yang diekstrak dari kulit udang telah dilakukan. Penelitian ini memanfaatkan bahan dasar yang berasal dari limbah kulit udang yang tidak termanfaatkan. Dalam pembuatan komposit dilakukan dua variasi, yaitu perbandingan jumlah kitin dan kitosan yaitu, (0,025:5)g ; (0,05:5)g ; (0,075:5)g ; (0,1:0,5)g dan variasi suhu pengeringan komposit dengan suhu 60°C, 80°C dan 100°C. Hasil spektrum FT-IR memperlihatkan beberapa serapan spesifik dari kitin untuk gugus fungsi dari -OH, N-H bonding, C-H, C=O, C-H metil, dan C-O, sedangkan spektrum FT-IR dari kitosan memperlihatkan beberapa serapan spesifik yang merupakan gugus fungsi dari N-H amina, -OH, N-H
bending, C-H, C-H metil, dan C-O. Analisis SEM memperlihatkan morfologi pada masing-masing komposit yang ada berbeda satu sama lain, tergantung pada variasi yang dilakukan. Pola XRD dari komposit memperlihatkan puncak-puncak
2θ yang sesuai dengan puncak standar kitin dan kitosan. Sifat termal komposit yang didapat dari analisis DSC lebih tinggi dibandingkan kitin dan kitosan secara terpisah.
iii
PREPARATION OF CHITIN-CHITOSAN COMPOSITE WHICH EXTRACTED FROM SHRIMP SHELLS AND CHARACTERIZATIONS
By:
Refrani Andyta (07132067)
Bachelor of Science in Chemistry Faculty of Matematics and Natural Science University of Andalas
Advised by Rahmayeni, M.S. and Yeni Stiadi, M.S.
Abstract
Research on the preparation of chitin-chitosan composite extracted from shrimp shells and characterizations has been performed. This research made from waste shrimp shells was not utilization. In the preparation of composite two variations have been used, these variations are the amount ratio of chitin and chitosan (g/g), which are (0,025:5) g (0,05:5) g (0,075:5) g (0,1:0,5) g and composite drying temperature variations which are 60 ° C, 80 ° C and 100 ° C. FT-IR spectra shows specific group of -OH, NH2, CH, C=O, CH3, and C-O-C, which occurs on its specific wavenumber. SEM photographs of the composites showed a different form of composite surface depends on variations. XRD patterns show specific 2θ peaks for this composite appropriate with peaks standart chitin and chitosan. DSC analysis show thermal characteristic for this composite higher than chitin and chitosan separately.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga
penulis dapat menyelesaikan makalah hasil yang berjudul “Pembuatan Komposit
Kitin-Kitosan yang Diekstrak dari Kulit Udang dan Karakterisasinya”.
Penyusunan makalah ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains
(S1) pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,
Universitas Andalas. Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini
penulis banyak mendapatkan masukan dan bantuan serta bimbingan dari berbagai
pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima
kasih kepada:
1. Ibu Rahmayeni, M.S. dan Bapak Yeni Stiadi, M.S. sebagai dosen
pembimbing yang telah bersedia memberikan waktu, bimbingan, arahan,
motivasi dan bantuan kepada penulis.
2. Bapak Dr. Adlis Santoni sebagai Ketua Jurusan Kimia dan Bapak Dr. Mai
Efdi selaku Koordinator Pendidikan Jurusan Kimia FMIPA UNAND.
3. Ibu Yefrida, M.Si sebagai Pembimbing Akademik.
4. Staf pengajar Jurusan Kimia, Pegawai Jurusan Kimia, serta Analis
Laboratorium kimia yang telah membantu penulis selama berada di
jurusan kimia.
5. Rekan-rekan mahasiswa kimia seluruh angkatan, khususnya angkatan
2007.
Penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis sangat
mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan di masa
mendatang. Semoga skripsi ini bermanfaat untuk perkembangan ilmu
pengetahuan. Akhir kata penulis mohon maaf bila ada kesalahan dalam penulisan
skripsi ini.
Padang, Mei 2012
Hormat Penulis
v
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ... i
ABSTRAK ... ii
ABSTRACT ... iii
KATA PENGANTAR ... iv
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 3
1.3 Tujuan Penelitian ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Udang ... 4
2.2 Polimer ... 5
2.3 Kitin ... 7
2.4 Kitosan ... 8
2.5 Manfaat Kitin dan Kitosan ... 9
2.6 Komposit. ... 10
2.7 Fourier Transform Infra Red Spectrocopy (FT-IR) ... 11
2.8 Scaning Electron Microscopy (SEM) ... 12
2.9 X- Ray Diffraction (XRD) ... 13
2.10 Differential Scanning Calorimetry (DSC) ... 14
III. METODELOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 16
3.2 Alat dan Bahan ... 16
3.3 Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang 3.3.1 Demineralisasi ... 16
vi
3.3.3 Deasetilasi Kitin menjadi Kitosan ... 17
3.3.4 Pembuatan Komposit Kitin-Kitosan 3.3.4.1 Pembuatan Komposit Variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 17
3.3.4.2 Pembuatan Komposit Variasi suhu pengeringan ... 17
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang ... 18
4.2 Analisis FT-IR ... 19
4.3 Analisis SEM ... 23
4.4 Analisis XRD ... 25
4.5 Analisis DSC ... 29
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 31
5.2 Saran ... 31
DAFTAR PUSTAKA ... 32
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur kitin ... 7
Gambar 2. Struktur kitosan ... 8
Gambar 3. Spektrum FT-IR kitin dan kitosan ... 19
Gambar 4. Spektrum FT-IR Komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 22
Gambar 5 Foto SEM kitin dan kitosan. ... 23
Gambar 6. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 23
Gambar 7. Foto SEM komposit variasi suhu 60º C, 80 º C, dan 100 º C ... 25
Gambar 8. Difraktogram XRD Kitin dan Kitosan ... 26
Gambar 9. Difraktogram XRD komposit variasi (g/g) 0,025 dan 0,05... 26
Gambar 10. Difraktogram XRD komposit variasi (g/g) 0,075 ; dan 0,1 ... 27
Gambar 11. Difraktogram XRD komposit variasi suhu 60 ºC, 80 ºC, dan 100 ºC ... 28
Gambar 12. DSC kitin dan kitosan ... 29
Gambar 13. DSC Komposit variasi (g/g) 0,025 ; 0,05 ; dan 0,075. ... 30
Gambar 14. DSC Kitin, Kitosan, dan Komposit. ... 30
Gambar 15. Skema Kerja Pembuatan Kitin dan Kitosan ... 35
Gambar 16. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi komposisi Kitin dan Kitosan ... 36
Gambar 17. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi suhu pengeringan. ... 37
Gambar 18. Spektrum FT-IR Kitin Berdasarkan Literatur ... 38
Gambar 19. Spektrum FT-IR Kitosan berdasarkan literatur ... 39
Gambar 20. Foto SEM Kitin ... 40
Gambar 21. Foto SEM Kitosan ... 41
Gambar 22. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 41
viii
Gambar 24. Foto SEM komposit variasi komposisi
kitin dan kitosan (g/g) 0,75 : 5 ... 42
Gambar 25. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5 ... 42
Gambar 26. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 60°C ... 43
Gambar 27. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 80°C ... 43
Gambar 28. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 100°C ... 44
Gambar 29. Difraktogram XRD Kitin dan Kitosan berdasarkan literatur ... 45
Gambar 30. Difraktogram XRD Kitin ... 46
Gambar 31. Difraktogram XRD Kitosan ... 46
Gambar 32. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 47
Gambar 33. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,5 : 5 ... 47
Gambar 34. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,75 : 5 ... 48
Gambar 35. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5 ... 48
Gambar 36. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 60º C... 49
Gambar 37. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 80° C ... 49
Gambar 38. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 100° C ... 50
Gambar 39. Spektrum DSC Kitin ... 51
Gambar 40. Spektrum DSC Kitosan ... 51
Gambar 41. Spektrum DSC komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 52
Gambar 42. Spektrum DSC komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,05 : 5 ... 52
ix Gambar 44. Hasil komposit variasi komposisi
kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5. ... 54
Gambar 45. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,05 : 5. ... 54
Gambar 46. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,075 : 5. ... 55
Gambar 47. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5. ... 55
Gambar 48. Hasil komposit variasi suhu pengeringan 80°C. ... 56
Gambar 49. Hasil komposit variasi suhu pengeringan 100°C. ... 56
Gambar 50. Hasil Kitin dari Kulit Udang. ... 57
x
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Hasil Ekstraksi dari Kulit Udang ... 19
Tabel 2.Bilangan gelombang kitin dan kitosan ... 20
Tabel 3.Bilangan gelombang komposit variasi komposisi ... 22
Tabel 4. Data Spektrum FT-IR Kitin berdasarkan literatur ... 38
xi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Dasar-dasar perhitungan yang digunakan dalam penelitian ... 34
Lampiran 2. Skema Kerja Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang ... 35
Lampiran 3. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi komposisi kitin dan kitosan ... 36
Lampiran 4. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi suhu pengeringan ... 37
Lampiran 5. Spektrum FT-IR Kitin berdasarkan literatur ... 38
Lampiran 6. Spektrum FT-IR Kitosan berdasarkan literatur ... 39
Lampiran 7. Foto SEM kitin/kitosan dan komposit dengan berbagai perbesaran ... 40
Lampiran 8. Difraktogram XRD kitin dan kitosan berdasarkan literatur ... 45
Lampiran 9. Difraktogram XRD kitin dan kitosan ... 46
Lampiran 10. Difraktogram XRD komposit dengan berbagai variasi. ... 47
Lampiran 11. Spektrum DSC dari kitin dan kitosan. ... 51
Lampiran 12. Spektrum DSC dari komposit dengan berbagai variasi. ... 52