Optimasi Proses Ekstraksi Kitin Menjadi Kitosan Dari Limbah Kulit Ulat Hongkong ( Tenebrio Molitor )

(1)

*)

Penulis Penanggung Jawab (Emai

OPTIMASI PROSES

LIMBAH KULIT U

Asih Budiu

Jurusan Teknik

Jln. Prof. Soedarto, SH

Kitosan memiliki manfaat diantaran Selama ini penelitian yang mengara seperti kulit udang, kulit rajungan, arthopoda lain yang mengandung hongkong). Ulat Hongkong mengan akan mengalami pergantian kulit s yang menjadi limbah dalam pem mengekstraksi kitin menjadi kitosan Hasil penelitian menunjukan bahwa protein akan semakin menurun,ka optimum pada proses deproteinisa kandungan protein 4,25%. Kondisi dengan kandungan Ca adalah 0,76 deasetilasi didapatkan pada konsent rendemen yang dihasilkan adalah 33

Kata Kunci :Kitosan, Kitin, Ulat Ho

Chitosan has a lot of benefits such a to process chitosan use a waste from reality, there are many other types o Molitor (meal worm). Meal worm c before it finally turns into a cocoon. the chitin into chitosan consists of t of in this research is if with increa contain will be decrease, mineral co condition of deproteinisation proce contain 4,25%. Optimum condition 0,76% and Mg contain 2,44 mg/10 NaOH and temperature at 100oC wit

Keywords: Chitosan, Chitin, Meal W

ail: slamet_priyanto2010@yahoo.co.id)

S EKSTRAKSI KITIN MENJADI KI

T ULAT HONGKONG ( TENEBRIO M

iutami, Nurhua Kumala Sari, Slamet Priyan

nik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Dipon

SH, Tembalang, Semarang, 5039, Telp/Fax (02

.

Abstrak

ranya sebagai antifungi, antibakteri, pelapis (coating), arah pada proses pembuatan kitosan banyak memanfaat n, kulit kepiting dan lain-lain. Namun dalam kenyataa ng kitin.Diantaranya adalah golongan insecta sepert andung Zat Kitin yang terdapat pada bagian kulit.Lar t sebanyak 15 kali sebelum akhirnya berubah menjad embudidayaan ulat hongkong dan masih kaya akan san terdiri dari tiga tahap yaitu deprotenisasi, demin wa dengan meningkatnya konsentrasi solven dan suhu ,kadar mineral semakin menurun dan derajat dease isasi didapatkan pada saat konsentrasi 3% w/v NaOH

isi optimum pada proses demineralisasi didapatkan pa ,76% dan kandungan Mg adalah 2,44mg/100gr. Kond entasi NaOH 5%w/v dan suhu 100oC dengan derajat dea

33,1%. Hongkong

Abstract

h as antifungal, antibacterial, coatings, absorbing wate rom crustaceans such as shrimp, small crab skins, leath s of arthopoda that contain chitin, for example is the cl contain the chitin in the skin. Meal worm change of on. it is the waste in meal worm cultivation and still hav f three stages namely deprotenisasi, demineralization a rease of consentration NaOH and increase of operatio contain so much the decrease, and deacetylation of deg cess at 3% w/v concentration of NaOH and temperat ion of demineralization process at 2,5 N concentration /100gr. Optimum condition of deacetylation process at with deacetylation of degree is 61,2% and product of ren al Worm

46

KITOSAN DARI

O MOLITOR )

anto

*)

ponegoro

(024) 74600058

g), penyerap air dan lemak. aatkan limbah dari crustacea taannya, masih banyak jenis erti Tenebrio Molitor (ulat arva atau ulat hongkong ini adi kepompong. Kulit inilah an kandungan kitin. Untuk ineralisasi, dan deasetilasi. hu operasi maka kandungan setilasi meningkat. Kondisi OH dan suhu 90oC dengan pada konsentrasi HCl 2,5N ondisi optimum pada proses deasetilasi adalah 61,2% dan

ater and fat.Most of research ather and other crabs. But in class of Insecta as Tenebrio of skin as much as 15 times ave rich in chitin. To extract n and deacetylation. Product ation temperature so protein degree be increase. Optimum rature at 90 oC with protein tion of HCl with Ca contain at 5% w/v concentration of rendemen is 33,1%.

(2)

*)

I. Pendahuluan

Tenebrio molitor lebih diken margaTenebrio dan Tribolium (ordo berubah menjadi kuning kecoklatan sebelum menjadi pupa. Pada suhu ru 3½ bulan. Larva yang mengalami memerlukan waktu perkembangan le

Ulat Hongkong mengandung Za dicerna oleh ikan.Oleh karena itu se Kulit inilah yang menjadi limbah d fish, 2004). Kulit ulat hongkong aka

Gamb

Selama ini pembuatan kitosan y hewan laut lainnya.Namun kandun Tenebrio Molitor. Produksi kitosan pembudidaya ulat hongkong hanya Magelang berprofesi sebagai pembu

Potensi habitat dan budidaya ul hongkong mengandung protein 9,5 seperti zat terlarut, lemak sebesar 13 Kitin merupakan poli (2-asetam yang tersusun atas 47% C, 6% H, 7 sehingga kitin banyak dimanfaatkan menghasilkan chitosan. Salah satu pengawet bahan makanan pengganti produk atau komoditi hasil pertanian Kitosan adalah produk deasetil yang konsentrasinya pekat (Hwang menentukan apakah polimer ini dapa lebih besar dari 60%, sebaliknya kiti

Kitosan bersifat biokompatibel beracun, mudah diuraikan oleh mik agresif, Mampu meningkatkan pem fungistatik, spermisidal, antitumor, 2002).

enal sebagai ulat hongkong, merupakan larva dari rdo Coleoptera). Warna awal larva adalah kuning pucat tan.Larva Tenebrio Molitor (ulat hongkong) rata-rata m ruangan, larva akan tumbuh maksimal dan matang dala i pergantian kulit lebih dari 15 kali bahkan 20 kali lebih lama, yaitu empat hingga 6 bulan (NUS, 1998). Zat Kitin yang terdapat pada bagian kulit. Kitin merupa sering direkomendasikan agar ulat hongkong diberikan

dalam pembudidayaan ulat hongkong dan masih kaya kan menyebabkan kematian pada ulat apabila termakan

(1) (2)

bar 1 : (1). Ulat hongkong, (2). Kulit ulat hongkong n yang sering digunakan adalah berbahan dasar cangkang

ungan zat kitin juga banyak terdapat pada hewan in an hanya terdapat di kota Cirebon dimana potensi laut y nya terdapat di kota Magelang dimana sebagian mas

budidaya ulat hongkong..

ulat hongkong di Magelang Jawa Tengah sangat tingg ,52%, mineral Mg 3,3% , mineral K 2,88% , kitin 1 13,43%.

tamido-2-deoksi-β-(1→4)-D-glukopiranosa)dengan rum , 7% N, dan 40% O. Kitin bersifat non toxic (tidak be an dalam berbagai bidang. Lebih lanjut kitin dapat me tu penerapan chitosan yang penting dan dibutuhkan d nti formalin.Chitosan adalah senyawa alami yang sangat ian. (Poewardi, 2006)

tilasi kitin oleh deasetilasi alkali heterogen dengan me ng dan Shin, 2001)Perbedaan kandungan amina adal apat dibentuk menjadi kitin atau kitosan.Dimana kitosan itin mengandung amina lebih kecil dari 60% (Robert, 19 el artinya sebagai polimer alami sifatnya tidak mempun ikroba (biodegradable), Dapat berikatan dengan sel ma pembentukan yang berperan dalam pembentukan tul or, antikolesterol, Bersifat sebagai depresan pada siste

47

ari kumbang beras anggota cat kemudian perlahan-lahan mengalami 15 kali molting alam waktu sekitar 3 sampai ali pergantian kulit biasanya upakan bahan yang tidak bisa an pada saat baru ganti kulit. ya akan kandungan kitin (O-an oleh ulat tersebut.

ang udang maupun cangkang invertebrata lainnya seperti ut yang cukup besar. Saat ini asyarakat di desa Ngluwar, ggi. Secara umum kulit ulat 12,8%, dan komponen lain umus molekul (C8H13NO5)n beracun) dan biodegradable mengalami proses deasetilasi n dewasa ini adalah sebagai gat potensial untuk pengawet menggunakan larutan NaOH alah sebagai patokan untuk an mengandung gugus amina , 1978).

punyai akibat samping, tidak mamalia dan mikroba secara tulang, Bersifat hemostatik, istem saraf pusat (Rismana,

(3)

*)

Penulis Penanggung Jawab (Emai Tujuan penelitian ini adalah deprotenisasi, mengetahui kondisi kondisi optimum meliputi suhu dan k

Adapun proses pembuatan kitin sebagai berikut :

• Proses deprotenisasi :Pada pri Proses ini umumnya dilakuk Dengan perlakuan ini protein biasanya dilakukan dengan m

• Proses demineralisasi : Prose kandungan mineral yang terda encer pada suhu kamar ata (Suhardi, 1993).

• Proses deasetilasi :Kitosan da molekul dapat larut dalam lar (-NH) agar kitosan memiliki k mengalami deasetilasi untuk deasetilasi penuh, harga ini b (Suhardi, 1992).

2. Bahan dan Metode Penelitia 2.1. Bahan penelitian

Kulit ulat hongkong didapatkan Sampel yang digunakan seban Padatan NaOH berwarna putih Toko Kimia Indrasari Semarang

Variabel penelitian

Variabel Tetappada penelit sampel : solven 1: 15, ukuran penelitian ini adalah pada pros 1,1.5,2,2.5,3 (%w). Pada prose deasetilasi yaitu pada suhu 60,7

h mengetahui kondisi optimum meliputi suhu dan si optimum meliputi konsentrasi pada proses demin n konsentrasi pada proses deasetilasi.

Gambar 2: Struktur chitosan

tin dimulai dengan menghaluskan kulit ulat hongkong. s prinsipnya proses deproteinisasi adalah melepaskan ikata

ukan dengan perlakuan menggunakan larutan NaOH in akan terlepas dan membentuk natrium-proteinat yang menggunakan larutan hidroksida seperti larutan NaOH. ses demineralisasi ini bertujuan untuk menghilangkan rdapat didalam kitin. Mineral dapat dihilangkan dengan atau dengan asam sulfat dan larutan EDTA (Ethilen dapat dihasilkan dari kitin dengan menghasilkan gugus

larutan asam, proses ini disebut sebagai deasetilasi yaitu ki karakteristik sebagai kation. Secara umum derajat dea tuk kitosan sekitar 60% dan sekitar 90-100% untuk i bergantung dari bahan baku kitin yang digunakan da

itian

kan dari Pembudidaya Ulat Hongkong di desa Ngluwar anyak 30 gram dengan ukuran 0,425-0,60 mm denga tih dan bentuk granular, HCL dengan konsentrasi 32,5%

ng, dan Aquadest.

elitian ini diantaranya pengadukan dengan skala 5, be an sampel 0,425-0,60 mm dan waktu selama 120 me roses deproteinisasi pada suhu 50, 60, 70, 80, 90 (oC oses demineralisasi yaitu pada konsentrasi HCl 0.5,1

,70,80,90,100 (oC) dan konsentrasi NaOH 1,2 ,3, 4,5 (%

48

an konsentrasi pada proses ineralisasi, dan mengetahui

. setelah itu dilakukan proses atan-ikatan protein dan kitin. OH dan waktu relatif lama. ng dapat larut. Deproteinisasi H. (Suhardi, 1993).

n garam-garam organik atau an menggunakan larutan HCl lence diamintetracetic acid) us acetyl (CH3-CO) sehingga aitu melepaskan gugus amina easetilasi untuk kitosan yang uk kitosan yang mengalami dan proses yang dijalankan

ar, Magelang, Jawa tengah. ngan spesifikasi wujud cair. ,5% wujud cair didapat dari

berat sampel 30 gram, rasio menit.Variabel berubah pada C) dan konsentrasi NaOH ,1,1.5,2,2.5 (N).Pada proses (%W).

(4)

*)

2.2. Metode Penelitian Perlakuan Pendahuluan

Pembuatan kitosan dari lim hongkong kemudian dilakukan sampai diperoleh ukuran yang s

Proses Deprotenisasi

Melarutkan kulit ulat hongk 3 % (w/v) dalam beaker glass deproteinisasi, kemudian laruta berubah suhu dan mengetahui variasi suhu deproteinisasi 50 optimum pada proses deproini hingga pH netral dan disaring de

Proses Demineralisasi

Proses demineralisasi, deng 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 N dalam b larutan pada suhu ruangan da dinetralkan dengan aquadest hin ruangan. Pada proses ini diharap

Proses Demineralisasi

Proses deasetilasi, dengan konsentrasi 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 % adalah 1:15. Pada proses dease sebagai patokan pada variasi menggunakan variasi suhu pad pada proses deasetilasi yang per dan disaring dengan kain saring

Analisa Derajat Deasetilasi

Analisa Derajat Deasetilasi Chitosan yang di hasilkan dapat persamaan dibawah ini :

DD = x _.

Dimana nilai A= log (Po/P) = Abs A3410 = Absorbansi pada panjang g A1588= Absorbansi pada panjang

imbah kulit ulat hongkong di awali dengan menganalisa an pengecilan ukuran (size reduction) menggunakan g seragam yaitu 0,425-0,60 mm.

ngkong sebanyak 30 gram dengan larutan NaOH pada ko ass. Perbandingan kulit ulat hongkong : larutan NaOH utan di panaskan pada suhu 70oC selama 120 menit seba ui kondisi optimum pada variabel konsentrasi. Selanju

50, 60, 70, 80, 90 oC dan larutan NaOH yang digu inisasi yang pertama. Setelah 120 menit endapan din dengan kain saring kemudian dikeringkan pada suhu ru

ngam melarutkan sampel hasil deprotenisasi dengan lar beaker glass. Perbandingan barat sampel : larutan HCl dan pengadukan pada skala 5 selama 120 menit.Se hingga pH netral dan disaring dengan kain saring kemud rapkan kitin sudah terbentuk.

an melarutkan sampel hasil proses demineralisasi de % (w/v) dalam beaker glass. Perbandingan kulit ulat h asetilasi pertama, larutan tersebut dipanaskan pada suh asi suhu dan untuk mendapatkan konsentrasi optim

ada 60, 70, 80, 90, 100 oC dengan konsentrasi optimu pertama.Setelah 120 menit endapan dinetralkan dengan ng kemudian dikeringkan pada suhu ruangan.

asi (DD) menggunakan metode FTIR :

pat di analisa % DD dengan metode garis Moore dan Ro

bsorbansi

g gelombang 3410 cm-1 untuk serapan gugus hidroksi/am g gelombang 1588 cm-1 untuk serapan gugus asetamida (

49

isa kandungan pada kulit ulat n blender dan di screening

konsentrasi 1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 ; H adalah 1:10. Pada proses ebagai patokan pada variabel jutnya proses menggunakan igunakan adalah konsentrasi dinetralkan dengan aquadest ruangan.

larutan HCl pada konsentrasi Cl adalah 1:10. Memanaskan Setelah 120 menit endapan udian dikeringkan pada suhu

dengan larutan NaOH pada at hongkong : larutan NaOH uhu 80oC selama 120 menit timum. Selanjutnya proses mum yang sudah didapatkan an aquadest hingga pH netral

Robert dengan menggunakan

/amin (-OH, -NH2) a (CH3C00NH-)

(5)

*)

3. Hasil danPembahasan 3.1. Deproteinisasi

Pengaruh konsentrasi larutan

Grafik 1.

Pada variabel ini diperole menurun. Proses deprotenisasi dilakukan dengan menambahka terlepas semakin banyak hal in terdegradasi dan membentuk na bersifat larut dalam larutan. Pa kitin dengan kadar protein seban

Pengaruh suhu terhadap hasil

Grafi

Pada variable ini diperole terkandung didalam kitin. Hal in meningkat sesuai persamaan a

0 2 4 6 8 10 0 K a d a r Pr o te in ( % ) 0 2 4 6 8 0 K a n d u n g a n Pr o te in ( % ) ail: slamet_priyanto2010@yahoo.co.id)

an NaOH terhadap hasil deproteinisasi

1. Grafik Hubungan Konsentrasi Vs Kadar Protein

leh hasil semakin tinggi konsentrasi NaOH maka ka asi bertujuan untuk memutuskan ikatan antara kitin hkan natrium hidroksida. Semakin besar konsentrasi N ini dikarenakan semain banyak NaOH maka semakin natrium proteanat dengan rantai molekul yang lebih pen Pada proses ini optimasi diperoleh pada saat konsentr banyak 6,03%.

sil deproteinisasi

fik 2 Grafik Hubungan Suhu Vs Kadar Protein

oleh semakin besar suhu operasi maka semakin kecil l ini dikarenakan semakin besar suhu yang digunakan m arhenius k= Ae –E/RT dimana semakin tinggi suhu m

0.5 1 1.5 2 2.5 3 Konsentrasi NaOH (%w/v) 20 40 60 80 Suhu (o_C)

50

in

kandungan protein semakin tin dan protein yang dapat i NaOH maka protein yang in banyak pula protein yang endek dari sebelumnya yang ntrasi 3% dan menghasilkan

cil kandungan protein yang maka kecepatan reaksi akan maka reaksi akan berjalan

3.5

(6)

*)

Penulis Penanggung Jawab (Emai semakin cepat dan semakin ba diperoleh pada saat suhu deprote

3.2. Demineralisasi

Grafik 3. G

Pada proses deprotenisasi 90oC. Selanjutnya dilakukan pro kitin dengan menggunakan lar semakin sedikit. Dari table dan pada proses demineralisasi ada berarti pada penambahan HCL 2

3.3. Deasetilasi

Graf 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 K a n d u n g a n M in e ra l -40 -20 0 20 40 60 80 0 % D D ail: slamet_priyanto2010@yahoo.co.id)

banyak natrium proteanat yang terbentuk. Pada vari rotenisasi 90oC dan menghasilkan kadar protein sebanyak

an HCl terhadap hasil demineralisasi

. Grafik Hubungan Konsentrasi HCl Vs Kadar Miner

si diperoleh kondisi optimum adalah dengan penamba proses demineralisasi untuk mengurangi kandungan min larutan asam klorida. Semakin besar konsentrasi HCl an grafik tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi HCl dalah pada konsentrasi 2,5 N dimana kandungan mine L 2,5N banyak mineral yang dihilangkan dari kitin.

an NaOH terhadap derajat deasetilasi

rafik 4. Hubungan Konsentrasi NaoH vs % DD

1 2 3 Kadar HCl (N) Kadar Ca ( Kadar Mg( 1 2 3 4 5 Konsentrasi NaoH (%)

51

ariable ini kondisi optimum yak 4,25%.

neral

bahan NaOH 3% dan suhu ineral yang terdapat didalam Cl maka kandungan mineral Cl yang paling berpengaruh ineralnya paling sedikit yang Ca (%)

Mg(mg/100gr)

(7)

*)

Penulis Penanggung Jawab (Emai Berdasarkan grafik di atas deasetilasi semakin naik.Hal ini hilang semakin banyak. Konsen banyak, sehingga gugus CH3CO amida pada molekul chitosan y Sehingga kondisi optimum den konsentrasi 5% (w/v).pada pene

Pengaruh Suhu terhadap dera

Berdasarkan grafik di atas semakin tinggi. Semakin tingg chitin menjadi chitosan. Hal ini molekul menjadi semakin lema deasetilasi chitin akan berjalan sesuai dengan hubungan Arheni dimana kecepatan reaksi akan b optimum adalah pada suhu 100o

Interaksi Ketiga Variabel

Ketiga variabel sangat berp pembuatan kitosan. Pada interak suhu 90oC , konsentrasi HCl 2 61,2% dan rendemen kitosan se

KESIMPULAN

1. Kondisi optimum proses depr jamyang memberikan kandu 2. Kondisi optimum proses dem memberikan kandungan Ca 40 45 50 55 60 65 70 40 % D D ail: slamet_priyanto2010@yahoo.co.id)

tas dapat di simpulkan bahwa semakin tinggi penamb ini di sebabkan semakin besar konsentrasi NaOH maka sentrasi NaOH semakin tinggi, akan menyumbangkan g COO- yang tereliminasi juga akan semakin banyak dan n yang semakin banyak yang diindikasikan dengan ke engan variabel berubah konsentrasi NaOH dan variab nelitian selanjutnya, dilakukan pada variabel konstan ko

erajat deasetilasi

Grafik 5. Hubungan Suhu vs %DD

as dapat disimpulkan bahwa kenaikan temperature men ggi suhu maka akan meningkatkan kecepatan reaksi d ini disebabkan pada suhu yang semakin tinggi akan mem ah dan molekul bergerak semakin cepat sehingga kece an semakin cepat. Proses pelepasan gugus asetil yang enius :

k= A .e-Ea/RT

n bertambah dengan bertambahnya temperature. Kenaik o_C.

rpengaruh terhadap menurunnya rendemen dan penigka raksi ketiga variabel ini, interaksi terbaik dicapai pada k l 2,5 N dan konsentrasi NaOH 5% pada suhu 100oC sebesar 33,1 %.

eprotenisasi adalah pada kosnsentrasi NaOH 3% w/v da ndungan protein 4,25%.

demineralisasi adalah pada konsentrasi 2,5 N pada suhu Ca sebesar 0,76% dan Mg sebesar 2,44 mg/100gr .

50 60 70 80 90

Suhu (o_C)

52

bahan NaOH maka derajat ka jumlah gugus asetil yang n gugus – OH yang semakin an menghasilkan suatu gugus kenaikan derajat deasetilasi. iabel tetap 80oC adalah saat konsentrasi 5% (w/v).

enghasilkan harga DD yang si dalam deasetilasi molekul embuat ikatan antara sesama ecepatan reaksi dalam proses g dipengaruhi oleh suhu ini

aikan derajat deasetilasi yang

katan derajat deasetilasi pada a konsentrasi NaOH 3% dan C dengan derajat deasetilasi

dan suhu 90oC selama 2 hu kamar selama 2 jam yang

(8)

*)

Penulis Penanggung Jawab (Emai 3. Kondisi optimum proses dea

100oC selama 2 jam yang m

Ucapan Terima kasih

Ucapan terima kasih disampaikan k Kreativitas Mahasiswa dan kepada ini.

Daftar Pustaka

NUS, National University Singapor http://www.Science.nus.edu Poerwadi, B. 2006. Jurnal: Slow Re

F-MIPA Universitas Braw Rismana, E. 2003. Serat Kitosan www.kompascybermedia/ Roberts, G.A.F., 1997). Determinat Muzzarelli dan M.G. Pete Suhardi. 1993. Khitin dan Khitosan

Sumeru

deasetilasi kitin menjadi kitosan adalah pada konsentras memberikan derajat deasetilasi sebesar 61,2%.

n kepada Ditjen DIKTI atas kontibusinya sebagai sum a Laboratorium Pengolahan Limbah atas kontribusinya

pore. 1998. Mealworm Culture. National University Si edu.sg/research/fish/livefood/mealworm. html

Release Pupuk Cair NPK dengan Membran Komposit S awijaya

san Mengikat Lemak. Badan Pengkajian dan Pener ia/IPTEK

nation of the Degree of N-Acetylation of Chitin and C eter (editor).Chitin Handbook.hal 127-132. European Ch an. Buku Monograf, Pusat Antar Universitas Pangan da

53

rasi NaOH 5% w/v dan suhu

mber dana melalui Program ya sebagai tempat penelitian

Sinagpore Extension Sheet. it Selulosa-Kitosan. Malang: nerapan Teknologi, Jakarta d Chitosan.Di dalam R.A.A.

Chitin Soc,. Grottamare dan Gizi UGM. Yogyakarta.

A t a s