SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN DARI BAHAN CANGKANG UDANG
Oleh:
Eka Putri Wulandari NIM 408221019 Program Studi Fisika
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Allah SWT atas berkat dan karunia-Nya sehingga penulis bisa menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada ayahanda Kasirun dan kepada ibunda Suriana yang telah membesarkan, mendidik, memberi dorongan, dan membiayai pendidikan penulis dari SD sampai menyelesaikan perkuliahan, serta do’a dan kasih sayang yang selalu mereka berikan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Rahmat Afrizal, Intan Wahyuni dan Muhammad Hafiz karena mereka penulis selalu kangen akan kampung halaman. Kepada Ibu Dewi Wulandari, S.Si, M.Si. sebagai dosen pembimbing skripsi yang sangat banyak membantu penulis mulai dari memberi semangat, membantu dalam penelitian, dan juga pemikiran beliau disaat penulis menghadapai suatu kendala, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih, Bapak Drs. Makmur Sirait, M.Si sebagai dosen pembimbing akademik yang telah membimbing penulis selama menjalani perkuliahan, terima kasih juga penulis ucapkan kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc. Ph.D sebagai dekan FMIPA, Ibu Dra. Derlina, M.Si. sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si. sebagai Ketua Prodi Non Kependidikan, Bapak Drs. Eidi Sihombing, M.S. sebagai dosen penguji I, Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si. sebagai dosen penguji II, dan Bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si sebagai dosen penguji III. Kepada koordinator laboratorium kimia USU bang Tisna, kak Sari, dan bang Edi, penulis juga mengucapkan terima kasih atas bimbingan selama penelitian.
v
mengucapkan terima kasih kepada Muhammad Solihin yang telah memberikan penulis semangat dan bantuan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas kebaikan kalian. Amin.
Dalam penulisan skripsi ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin namun tak ada gading yang tak retak jadi penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun bagi penulis. Penulis berharap semoga hasil penelitian ini bermanfaat bagi pengembangan penelitian di jurusan Fisika khususnya dan bermanfaat bagi pengembangan penelitian ilmu pengetahuan dan teknologi dalam pemanfaatan film kitosan sebagai bahan penyerap limbah logam.
Medan, 29 Agustus 2012 Penulis,
iii
SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN DARI BAHAN CANGKANG UDANG
Eka Putri Wulandari 408221019
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan film kitosan dari bahan cangkang udang, juga bertujuan untuk mengkarakterisasi film kitosan dengan menggunakan PSA, SEM, XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis.
1 BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Udang pada umumnya dimanfaatkan sebagai bahan makanan yang bergizi tinggi. Udang di Indonesia pada umumnya diekspor dalam bentuk beku yang telah dibuang kepala, kulit dan ekornya yang jika dibiakkan akan mengakibatkan polutan udang. Limbah padat udang tersebut lama-kelamaan jumlahnya akan semakin besar sehingga akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa bau yang tidak sedap. Hasil penelitian No. dkk (2003) menyatakan bahwa kitin yang terkandung dalam limbah cangkang udang sebesar 24,3% dari berat keringnya. Untuk itulah agar mendapat nilai tambah dari limbah udang tersebut diproses menjadi kitosan.
Sifat kitin yang tidak beracun dan mudah terdegradasi mendorong dilakukannya modifikasi kitin dengan tujuan mengoptimalkan kegunaan maupun memperluas bidang aplikasi kitin. Salah satu senyawa turunan dari kitin yang banyak dikembangkan karena aplikasinya yang kuat adalah kitosan. Kitosan merupakan suatu amina polisakarida hasil proses deasetilasi kitin. Aktivitas kitosan akan meningkat seiring dengan peningkatan derajat deasetilasi (DD) kitosan, karena semakin besar DD menunjukkan semakin banyaknya gugus asetil dari kitin yang diubah menjadi situs aktif NH2 dalam kitosan.
2
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi kitosan terhadap karakter membran kitosan. Pembuatan larutan cetak membran digunakan dua komponen yaitu kitosan sebagai polimer, dan asam asetat sebagai pelarut. Sintesis membran kitosan dilakukan dengan teknik inversi fasa, yaitu dengan proses rendam endap. Pada larutan dope, digunakan kitosan dengan variasi konsentrasi 2%, 3%, 4%, 5% dan 6% (b/b). Karakterisasi membran meliputi uji permeabilitas, permselektivitas, MWCO, modulus Young, dan analisis morfologi dengan Scanning Electron Microscope (SEM). Hasil penelitian menunjukkan bahwa permeabilitas tertinggi dimiliki membran dengan konsentrasi larutan cetak 2% (b/b), sedangkan permselektivitas tertinggi dengan konsentrasi larutan cetak 6% (b/b), untuk nilai Molecular Weight Cut-Off nya adalah 50%, dan modulus Young tertinggi diperoleh dengan konsentrasi larutan cetak 2% (b/b). Analisis morfologi membran menunjukkan bahwa konsentrasi larutan cetak 5% (b/b) merupakan komposisi terbaik menghasilkan struktur membran dengan perbesaran pori yang teratur (Rohman, 2009).
3
potensial digunakan sebagai film pelapis yang dapat dimakan dan bersifat antibakteri (Kaban, 2008)
Kitosan dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan membran yaitu dengan cara melarutkan kitosan dengan larutan asam asetat 1 % yang proses pembuatannya dilakukan melali tahap inversi fasa yaitu secara penguapan pelarut. Konsentrasi membran kitosan divariasikan pada 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 % dan waktu kontak 10, 30, 60, 90, dan 120 menit. Membran dicetak pada plat kaca kemudian dikeringkan pada suhu kamar selama 6 hari. Analisa dan uji tarik masing-masing dilakukan dengan menggunakan SSA dan alat Universal Testing Machine. Hasil uji kekuatan tarik membran kitosan menyatakan bahwa membran kitosan pada konsentrasi 3 % mempunyai sifat yang kuat dan elastis serta mempunyai kekuatan tarik yang lebih baik dari membran kitosan 1 dan 2 % (Meriatna, 2008)
Kitosan diperoleh dari kulit, kepala dan ekor melalui deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi dengan menggunakan larutan NaOH dan HCl. Membran plastik kitosan dibuat dengan melarutkan kitosan ke dalam larutan asam asetat 1 % dengan konsentrasi 1 %. Larutan kemudian dilakukan pencetakan dalam loyang teflon dan dikeringkan dalam oven pada suhu 800C. Plastik kitosan tersebut dianalisis nilai kuat tarik dan persen pemanjangannya. Pengaruh kondisi penyimpanan terhadap sifat mekanik dipelajari dengan menyimpan plastik pada suhu 300C dan kelembaban 75 %. Dengan penambahan plastisizer dengan konsentrasi 2 gr sorbitol/gr kitosan, nilai kuat tarik membran plastik kitosan mengalami penurunan dari 3,94 MPa menjadi 0,2 MPa dan nilai persen elongasi membran plastik kitosan mengalami peningkatan dari 1,5 % menjadi 16,6 %. Selama penyimpanan dalam rentang waktu sampai 24 hari pada kondisi 300C dan kelembaban 75 %, membran plastik kitosan tanpa penambahan sorbitol maupun dengan penambahan sorbitol dengan konsentrasi 2 gr sorbitol/gr kitosan mempunyai sifat kuat tarik dan persen pemanjangan yang relatif stabil yaitu dengan nilai kuat tarik yang berkisar antara 0,1-2,08 MPa dan nilai persen pemanjangan antara 7-16,6 % (Purwanti, 2010).
4
1.2. Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas batasan masalahnya yakni : 1. Pembuatan film kitosan dari bahan cangkang udang.
2. Karakterisasi film kitosan terutama ukuran, morfologi, komposisi, dan sifat optik.
1.3. Perumusan Masalah
1. Bagaimana cara membuat film kitosan dari bahan cangkang udang?
2. Bagaimana mengkarakterisasi film kitosan menggunakan PSA, SEM, XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis?
1.4. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
1. Mengetahui bagaimana cara membuat film kitosan dari bahan cangkang udang.
2. Mengkarekterisasi ukuran, morfologi, komposisi, dan sifat optik dari film kitosan dengan menggunakan PSA, XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis.
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai :
1. Bahan informasi bagi peneliti tentang pembuatan film kitosan dari bahan cangkang udang.
2. Berdasarkan sifat-sifat sampel yang diperoleh, hasil penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat untuk adsorben.
48 BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil pengujian dengan PSA diperoleh ukuran partikelnya adalah 12,1 nm.
2. Dari hasil pengujian SEM, morfologi permukaan pada sampel hasil sintesis menunjukkan permukaan yang tidak rata karena terdapat tonjolan pada permukaannya.
3. Dari hasil pengujian XRF, sampel film kitosan nanopartikel mengandung sejumlah oksigen (O) sebesar 42,89 % dan sejumlah karbon (C) sebesar 34,74 %.
4. Dari hasil pengujian Spektrofotometer UV-Vis, sifat optik hasil sampel menunjukkan transmitansinya terus meningkat seiring meningkatnya panjang gelombang yang dikenai pada sampel film kitosan. Puncak yang dihasilkan pada transmitansi sebesar 30,6% dengan panjang gelombang 1000 nm. Nilai absorbansi menurun untuk panjang gelombang yang lebih besar. Puncak yang dihasilkan pada absorbansi sebesar 1,527 dengan panjang gelombang 350 nm.
5.2. Saran
1. Untuk mendapatkan hasil akhir dari setiap tahap pembentukan film kitosan nanopartikel diharapkan untuk mengatur suhu pengeringan yang sesuai agar sampel dapat mengering dengan baik.
49
DAFTAR PUSTAKA
Agusnar, H., (2006), Penggunaan Glutaraldehid Kitosan untuk Penurunan Konsentrasi Ion Logam Ni2+ dan Cr3+ Menggunakan Ekstraksi Fasa Padat., Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Anonymous., (2010). X-ray Fluorescence. http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_ fluorescence.htm. Diakses tanggal 10 Februari 2012.
Brine, C. J., (1984), Introduction Chitin : Accomplishment and Perspectives. In : Chitin, Chitosan, and Related Enzymes., Zizakis, J. P. (Ed.), Academic Press, Orlando, pp.xvii-xxiii.
Butler., Vergano PJ., Testin R.F ., Bunn J.M, Wiles JL., (1996). Mechanical and Barrier Properties of Edible Chitosan Films as Affected by composition and storage. Journal Food Science 61 : 953-961.
Cheung, W. H, S. Szeto, and G. McKay., (2008), Enchancing The Adsorption Capacities of Acid Dyes by A Chitosan Nanoparticle., Department of Chemical Engineering, University of Science and Technology, Hongkong.
Fernandez and Kim,S. O.,(2004), Physicochemical and Functional Properties of Crawfish Chitosanas Effected by Different Processing Protocol., Thesis, The Departement of Food Science, Seoul National University. Pp.6-8 ; 28-29. http://etd.lsu.edu/docs/available/etd-11102004134343/unrestricted/ Fernandez-Kim_thesis.pdf
Hirano, S., H. Senda, Y.Yamamoto, A. Watanabe., (1984), Several Novel Attemts for The Use of The Potential Functions of Chitin and Chitosan. In : Chitin, Chitosan, and Related Enzymes. Zikakis, J.P. (Ed.). Academic Press, Inc., Orlando, pp. 85-86.
Indra dan Akhlus, S., (1993), Hidrolisis Khitin Menjadi Khitosan Serta Aplikasinya Sebagai Pendukung Padat., Laporan Penelitian, Jurusan Kimia, ITS, Surabaya.
Kaban, Jamaran., (2008), Kalsium Alginat-Kitosan sebagai Film Pelapis yang Dapat Dimakan dan Bersifat Antibakteri., Jurnal Teknologi Proses, FMIPA USU, Medan, Vol 7 (1), hal.23-32.
Khan A. T., Peh, K. K. & Ching, S.H., (2002), Reporting degree of deacetylation values of chitosan : the influence of analytical methods. Journal Pharm Pharmaceut Sci. Malaysia. http://www.ualberta.ca/~csps/ JPPS5%283% 29/K.Peh/chitosan.pdf
50
Marganof., (2003), Potensi Limbah Udang sebagai Penyerap Logam Berat (Timbal, Kadmium, dan Tembaga) di Perairan.
Mekawati, Fachriyah, E. dan Sumardjo, D., (2000), Aplikasi Kitosan Hasil Tranformasi Kitin Limbah Udang (Penaeusmerguiensis) untuk Adsorpsi Ion Logam Timbal, Jurnal Sains and Matematika, FMIPA Undip, Semarang, Vol.8 (2), hal.51-54.
Meriatna, (2010), Penggunaan Membran Kitosan untuk Menurunkan Kadar Logam Krom (Cr) dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Industri Pelapisan Logam., Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Millot, C., Mcbrien, J., Allen, S., and Guibal, E., (1998). Influence of physicochemical and structural characteristic of chitosan flakes on molybdate sorption. Journal Applied Polymer Science. Vol 68. 571-580..
Muzzarelli,R. A. A., (1977), Chitin., Perngamon Press, Oxford, NewYork.
No, H.K., Cho Y.L., dan Meyers, S.P., (2003). Effective Deactylation of Chitin under Condition of 15 psi/ 1210C. Journal of Agricultural and Food
Chemistry 48 (6) : 2625-2627.
Ornum, J. V., (1992), Shrimp waste must it be wasted, Info fish (6) 92.
Purwanti, Ani., (2010), Analisis Kuat Tarik dan Elongasi Plastik Kitosan Terplastisasi Sorbitol. Jurnal Teknologi 3 (2) : 99-106.
Robert. G. A., (1992), Chitin Chemistry., Nottingham Politechnic, McMillan, USA.
Rohman, Taufiq., Umi, Baroroh., Mahmud., (2009), Pengaruh Konsentrasi Kitosan Terhadap Karakter Membran Kitosan, Jurnal Sains dan Terapan Kimia 2 (1) : 14-24.
Sugita, P. Tuti, W, dkk., (2009), Sumber Biomaterial Masa Depan, Kitosan., IPB Press, Bandung, 28-45.
Sumantry, T. 2010. Aplikasi Xrf Untuk Identifikasi Lempung Pada Kegiatan Penyimpanan Lestari Limbah Radioaktif. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VII Pusat Teknologi Limbah Radioaktif- BATAN ISSN 1410-6086 Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK.
51
Widodo, Agus, Mardiah, & Praseto, A., (2005). Potensi Kitosan dari sisa Udang sebagai Koagulan Logam Berat Limbah Cair Industri Tekstil., ITS, Surabaya.
Wiles, JL., Caner C, Vergano PJ., (2000). Chitosan Film Mechanical and Permeation Properties as Affected by acid , plastizer , and storage. Journal
ii
