KARAKTERISTIK SIFAT FISIK DAN KIMIA KITOSAN

CANGKANG UDANG HASIL IRADIASI SINAR GAMMA

SKRIPSI

ANNISA MARDHATILLAH

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2017 M / 1438 H

KARAKTERISTIK SIFAT FISIK DAN KIMIA KITOSAN

CANGKANG UDANG HASIL IRADIASI SINAR GAMMA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Menempuh Gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

Fakultas Sains Dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

Oleh:

ANNISA MARDHATILLAH

1112096000024

PROGRAM STUDI KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2017 M / 1438 H

PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI ADALAH

HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN SEBAGAI

SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI ATAU

LEMBAGA MANAPUN.

Jakarta, Januari 2017

Annisa Mardhatillah

1112096000024

ABSTRAK

Annisa Mardhatillah. Karakteristik Sifat Fisik dan Kimia Kitosan Cangkang

Udang Hasil Iradiasi Sinar Gamma. Dibimbing oleh Darmawan Darwis dan

Sandra Hermanto.

Kitosan merupakan biopolimer yang dihasilkan dari deasetilasi kitin. Penelitian

ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh bagian cangkang udang dan iradiasi

gamma terhadap sifat fisik dan kimia kitosan. Bagian cangkang udang yang

digunakan yaitu seluruh bagian cangkang udang (kitosan A) dan cangkang udang

bagian badan saja (kitosan B). Tahapan sintesis kitosan melalui 3 proses, yaitu

demineralisasi, deproteinasi, dan deasetilasi, kemudian diiradiasi dengan sinar

gamma Co-60 dengan dosis 25, 50, 75, 100, dan 150 kGy, lalu dikarakterisasi

berat molekul, derajat deasetilasi, dan kelarutan dalam asam. Hasil karakterisasi

kitosan A memiliki berat molekul: 3,2 × 105 Da, derajat deasetilasi 81,55%, dan

kelarutan 81,60%. Iradiasi sampai 150 kGy, kitosan A mengalami penurunan

berat molekul menjadi 3,5 × 104 Da, kenaikan derajat deasetilasi mencapai

84,52%, kenaikan kelarutan mencapai 85,63% seiring dengan bertambahnya dosis

iradiasi. Hasil karakterisasi kitosan B memiliki berat molekul: 2,3 × 105 Da,

derajat deasetilasi 82,36%, dan kelarutan 87,64%. Iradiasi sampai 150 kGy,

kitosan B mengalami penurunan berat molekul menjadi 3,1 × 104 Da, kenaikan

derajat deasetilasi mencapai 87,33%, kenaikan kelarutan mencapai 92,97% seiring

dengan bertambahnya dosis iradiasi. Hasil derajat deasetilasi untuk kedua jenis

kitosan sesuai dengan SNI dan standar mutu dari China untuk kitosan industri

maupun kitosan medis, namun untuk berat molekul dan kelarutan belum

memenuhi standar.

Kata kunci : cangkang udang, kitosan, iradiasi gamma, sifat fisik, sifat kimia

ABSTRACT

Annisa Mardhatillah. The Characteristics of Physical and Chemical Properties

Chitosan Shrimp Shells Irradiated by Gamma Rays. Supervised by Darmawan

Darwis dan Sandra Hermanto.

Chitosan is a biopolymer derived from deacetylation of chitin. This study was

conducted to determine the effect of part of shrimp shell and gamma irradiation on

the physical and chemical properties of chitosan. The part of shrimp shells used

are all parts of the shrimp shells (chitosan A) and only body parts of shrimp shells

(chitosan B). Stages of synthesis chitosan through three process, that is

demineralization, deproteination, and deacetylation, then irradiated with Co-60

gamma rays at doses of 0, 25, 50, 75, 100, and 150 kGy, and characterized the

molecular weight, degree of deacetylation, and solubility in acid. Characterization

of chitosan A has molecular weight 3,2 × 105 Da, degree of deacetylation 81,55%,

and solubility 81,60%. Irradiation up to 150 kGy, chitosan A has decreased

molecular weight to 3,5 × 104 Da, increased degree of deacetylation to 84,52%,

increased solubility to 85,63% with increasing dosage of γ-ray. Characterization

of chitosan B has molecular weight 2,3 × 105 Da, degree of deacetylation 82,36%,

and solubility 87,64%. Irradiation up to 150 kGy, chitosan B has decreased

molecular weight to 3,1 × 104 Da, increased degree of deacetylation to 87,33%,

increased solubility of to 92,97% with increasing dosage of γ-ray. The results of

deacetylation degree for both types of chitosan in accordance with the SNI and the

quality standards from China for chitosan industrial and chitosan medical grade,

but the molecular weight and solubility not meet those standards.

Keywords : shrimp shells, chitosan, gamma irradiation, physical properties,

chemical properties

vii

KATA PENGANTAR

Bismillaahirrahmaanirrahiim.

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Alhamdulillahirrabil’alamiin, puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah

SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul ” Karakteristik Sifat Fisik dan Kimia

Kitosan Cangkang Udang Hasil Iradiasi Sinar Gamma” dengan baik. Skripsi

ini disusun untuk memenuhi persyaratan mendapatkan gelar sarjana sains. Skripsi

ini tidak akan selesai tanpa pihak-pihak yang telah memberikan bimbingan, saran,

dan dukungannya. Oleh karena itu, penulis mengucapkan banyak terimakasih

kepada:

1. Dr. Darmawan Darwis, Apt selaku Pembimbing I yang telah memberikan

ilmu pengetahuan, bimbingan, serta nasihat kepada penulis.

2. Dr. Sandra Hermanto, M.Si selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan ilmu pengetahuan dan bimbingan kepada penulis.

3. Drs. Dede Sukandar, M.Si selaku Ketua Program Studi Kimia Fakultas

Sains dan Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

4. Dr. Agus Salim, M.Si selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi UIN

Syarif Hidayatullah Jakarta.

5. Dr. Sri Yadial Chalid, M.Si dan Anna Muawanah, M.Si selaku penguji I

dan II yang telah memberikan kritik dan saran sehingga penulisan skripsi

ini bisa lebih baik.

viii

6. Tita Puspitasari, M.Si, ibu Dewi Sekar Pangerteni, B.Sc, ibu Susilawati,

dan bapak Mamat yang telah memberikan ilmu pengetahuan, bimbingan,

arahan, serta nasihat kepada penulis.

7. Seluruh dosen Program Studi Kimia atas ilmu dan nasihat yang telah

diberikan kepada penulis selama perkuliahan ini.

8. Kedua orang tua tercinta yang telah memberikan motivasi, dukungan, dan

selalu mendoakan untuk kesuksesan penulis.

9. Siska Seftiani dan Meilia Puspita Sari, teman satu tempat penelitian yang

telah memberikan semangat serta membantu penulis selama penelitian.

10. Teman-teman Kimia 2012 yang selalu memberikan semangat dan motivasi

serta menorehkan banyak kenangan suka maupun duka di masa-masa

perkuliahan ini.

Semoga semua bimbingan, arahan, dukungan, motivasi yang telah

diberikan menjadi amal ibadah bagi bapak, ibu, maupun rekan-rekan. Penulis

berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat dan menambah ilmu pengetahuan

bagi semua yang membacanya.

Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Jakarta, Januari 2017

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ........................................................................................ vii

DAFTAR ISI ........................................................................................................ ix

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................. 1

1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1

1.2. Rumusan Masalah ....................................................................................... 4

1.3. Hipotesis ..................................................................................................... 4

1.4. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 4

1.5. Manfaat Penelitian ...................................................................................... 5

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................ 6

2.1. Kitosan ........................................................................................................ 6

2.2. Radiasi . ....................................................................................................... 9

2.3. Karakterisasi Berat Molekul Kitosan dengan Viskometer Ostwald ............ 16

2.4. Karakterisasi Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan dengan FTIR ................... 19

BAB III. METODE PENELITIAN .................................................................. 21

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ..................................................................... 21

3.2. Alat dan Bahan ........................................................................................... 21

3.3. Prosedur Kerja ............................................................................................ 22

3.3.1. Isolasi Kitin dari Cangkang Udang ................................................... 22

3.3.2. Deasetilasi Kitin ............................................................................... 23

3.3.3. Preparasi Sampel Untuk Iradiasi ....................................................... 23

3.3.4. Pengukuran Berat Molekul Viskositas Intrinsik (Mv) Kitosan

dengan Viskometer Ostwald ............................................................. 24

x

3.3.5. Pengukuran Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan dengan FTIR ........... 26

3.3.6. Pengukuran Kelarutan Kitosan ........................................................ 27

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 28

4.1. Kitosan dari Limbah Cangkang Udang ...................................................... 28

4.2. Karakteristik Berat Molekul Viskositas Intrinsik (Mv) Kitosan ................. 33

4.3. Karakteristik Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan ......................................... 38

4.4. Karakteristik Kelarutan Kitosan ................................................................. 42

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 45

5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 45

5.2. Saran ........................................................................................................... 46

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 47

LAMPIRAN ........................................................................................................ 51

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Struktur molekul (a) kitin dan (b) kitosan ............................................ 6

Gambar 2. Proses deasetilasi kitin menjadi kitosan ............................................... 8

Gambar 3. Efek fotolistrik ................................................................................... 11

Gambar 4. Efek hamburan compton .................................................................... 12

Gambar 5. Produksi pasangan ion ........................................................................ 12

Gambar 6. Skema alat iradiator gamma ............................................................... 15

Gambar 7. Alat viskometer ostwald ..................................................................... 18

Gambar 8. Garis dasar untuk baseline a dan baseline b ...................................... 20

Gambar 9. Plot konsentrasi versus viskositas reduksi untuk menentukan

viskositas intrinsik ........................................................................... 25

Gambar 10. Metode perhitungan derajat deasetilasi berdasarkan dua baseline

(a) dan (b) ......................................................................................... 27

Gambar 11. Mekanisme reaksi antara protein dengan NaOH ............................. 30

Gambar 12. Mekanisme reaksi deasetilasi kitin dengan NaOH ........................... 31

Gambar 13. Serbuk kitosan A dosis 0, 25, 50, 75, 100, 150 kGy ........................ 33

Gambar 14. Serbuk kitosan B dosis 0, 25, 50, 75, 100, 150 kGy ........................ 33

Gambar 15. Mekanisme pemutusan ikatan polimer kitosan ............................... 37

Gambar 16. Spektrum FTIR kitosan A ................................................................ 39

Gambar 17. Spektrum FTIR kitosan B ................................................................ 39

Gambar 18. Grafik hubungan antara kelarutan kitosan terhadap dosis iradiasi ... 43

xii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Data hasil rendemen kitin dan kitosan dari limbah cangkang udang .... 28

Tabel 2. Nilai viskositas spesifik kitosan pada masing-masing konsentrasi ........ 34

Tabel 3. Nilai viskositas intrinsik [ ] dan berat molekul rata-rata viskositas

(Mv) kitosan ......................................................................................... 35

Tabel 4. Nilai derajat deasetilasi kitosan pada masing-masing dosis iradiasi ..... 40

Tabel 5. Waktu alir rata-rata kitosan A 0 kGy .................................................... 51

Tabel 6. Waktu alir rata-rata kitosan A 25 kGy .................................................. 51

Tabel 7. Waktu alir rata-rata kitosan A 50 kGy .................................................. 52

Tabel 8. Waktu alir rata-rata kitosan A 75 kGy .................................................. 52

Tabel 9. Waktu alir rata-rata kitosan A 100 kGy ................................................ 52

Tabel 10. Waktu alir rata-rata kitosan A 150 kGy .............................................. 52

Tabel 11. Waktu alir rata-rata kitosan B 0 kGy .................................................. 53

Tabel 12. Waktu alir rata-rata kitosan B 25 kGy ................................................ 53

Tabel 13. Waktu alir rata-rata kitosan B 50 kGy ................................................ 53

Tabel 14. Waktu alir rata-rata kitosan B 75 kGy ................................................ 53

Tabel 15. Waktu alir rata-rata kitosan B 100 kGy .............................................. 54

Tabel 16. Waktu alir rata-rata kitosan B 150 kGy .............................................. 54

Tabel 17. Data waktu alir kitosan A dan waktu alir pelarut ................................ 54

Tabel 18. Data waktu alir kitosan B dan waktu alir pelarut ................................ 55

Tabel 19. Nilai berat molekul kitosan A 0 kGy .................................................. 56

Tabel 20. Nilai berat molekul kitosan B 0 kGy .................................................. 58

xiii

Tabel 21. Nilai berat molekul rata-rata kitosan pada masing-masing dosis

iradiasi ............................................................................................... 59

Tabel 22. Nilai derajat deasetilasi kitosan pada masing-masing dosis iradiasi ... 66

Tabel 23. Nilai persen kelarutan kitosan A pada masing-masing dosis iradiasi . 67

Tabel 24. Nilai persen kelarutan kitosan B pada masing-masing dosis iradiasi . 67

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil rendemen kitin dan kitosan dari cangkang udang .................. 51

Lampiran 2. Hasil pengukuran waktu alir rata-rata kitosan pada masing-

masing konsentrasi .......................................................................... 51

Lampiran 3. Hasil perhitungan viskositas spesifik ( kitosan pada masing-

masing konsentrasi .......................................................................... 54

Lampiran 4. Perhitungan berat molekul rata-rata viskositas intrinsik (Mv)

kitosan .............................................................................................. 56

Lampiran 5. Perhitungan nilai derajat deasetilasi kitosan dengan FTIR .............. 59

Lampiran 6. Perhitungan kelarutan kitosan ......................................................... 67

Lampiran 7. Spesifikasi standar mutu kitosan menurut SNI 7949:2013 ............. 68

Lampiran 8. Spesifikasi standar mutu oligokitosan menurut Qingdao Yunzhou

Biochemistry Co., Ltd ..................................................................... 69

Lampiran 9. Dokumentasi penelitian ................................................................... 70

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki perairan yang luas

sehingga mempunyai potensi hasil laut seperti udang, kepiting dan hewan

crustaceae lainnya yang cukup besar. Semua hasil laut tersebut diciptakan Allah

ada manfaatnya. Hukum Islam memandang bahwa semua ciptaan Allah tidak ada

yang sia-sia seperti yang dituangkan dalam QS. Ali „Imran ayat 190 – 191 yang

berbunyi:

Artinya: Sesungguhnya dalam penciptaan langit dan bumi, dan silih bergantinya

malam dan siang terdapat tanda-tanda bagi orang-orang yang berakal, (yaitu)

orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri atau duduk atau dalam

keadaan berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi

(seraya berkata): “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-

sia. Maha Suci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka”.

Surat Ali ‟Imran ayat 190 – 191 tersebut menjelaskan bahwa tidaklah Allah SWT

menciptakan langit dan bumi dengan sia-sia. Hal itu menunjukkan bahwa semua

2

ciptaan Allah itu bermanfaat. Contohnya yaitu udang, tidak hanya dagingnya saja

yang bermanfaat, namun cangkang udang memiliki manfaat tersendiri jika kita

mau mengolahnya.

Bagian udang yang diekspor umumnya hanya bagian daging dalam bentuk

beku tanpa kepala dan cangkang. Proses pengupasan udang menghasilkan

cangkang dan kepala udang mencapai 40-60% dari bobot utuh (Peranginangin,

2004), yang dianggap sebagai limbah dan merupakan bahan pencemar lingkungan

apabila tidak dilakukan pengolahan secara baik (Anjayani, 2009). Limbah kulit

udang terdiri dari tiga komponen utama yaitu protein (25–44%), kalsium karbonat

(45–50%), dan kitin (15–20%) yang merupakan sumber dari kitosan (Marganof,

2003).

Kitin dapat diisolasi dari limbah udang dengan cara demineralisasi

(penghilangan mineral) kemudian deproteinasi (penghilangan protein). Kitin yang

diperoleh diubah menjadi kitosan dengan cara deasetilasi yaitu merubah gugus

asetamida (–NHCOCH3) pada kitin menjadi gugus amina (–NH2). Ukuran

besarnya penghilangan gugus asetil pada gugus asetamida dikenal dengan istilah

derajat deasetilasi (DD) (Terbojevich et al., 2000).

Kitosan memiliki berat molekul yang sangat besar dan sukar larut dalam

air sehingga pemanfaatannya di bidang kesehatan masih terbatas (Rao et al.,

2006), oleh karena itu dibutuhkan turunan kitosan yang lebih mudah larut air dan

berat molekul yang rendah. Iradiasi gamma diketahui dapat menyebabkan

pemotongan rantai utama dalam polisakarida dan menurunkan berat molekul dari

polimer (Rao et al., 2006).

3

Zainol et al (2009) melakukan penelitian tentang pengaruh iradiasi sinar

gamma pada dosis radiasi 10, 25, 50, dan 100 kGy dengan laju dosis 4 kGy/jam

terhadap warna, berat molekul viskositas intrinsik (Mv), derajat deasetilasi (DD),

serta sifat mekanik kitosan komersial. Semakin bertambahnya dosis radiasi

menyebabkan peningkatan intensitas warna coklat pada larutan kitosan,

penurunan berat molekul viskositas intrinsik dari 4,6 x 105 Da sampai 1,1 x 10

5

Da, serta menghasilkan nilai derajat deasetilasi yang fluktuatif yaitu 94,90; 95,37;

88,77; 93,03; dan 93,30 %. Ocloo et al (2011) telah melakukan sintesis kitosan

dari cangkang udang melalui proses demineralisasi, deproteinasi, dekolorisasi, dan

deasetilasi. Kitosan yang dihasilkan diiradiasi gamma pada dosis 25 kGy. Kitosan

iradiasi menghasilkan derajat deasetilasi 80 %, nilai tersebut lebih besar dari

kitosan tanpa iradiasi yaitu 76 %, berat molekul 5,78 x 104 Da dan viskositas 26,2

cPs yang lebih kecil dibandingkan dengan kitosan tanpa iradiasi yaitu 1,28 x 105

Da dan 105,8 cPs.

Penelitian ini akan digunakan variasi dosis iradiasi gamma yaitu 25, 50,

75, 100, dan 150 kGy. Pemilihan bagian cangkang udang yaitu semua bagian

cangkang udang (kitosan A) dan cangkang udang bagian badan saja (kitosan B),

serta dilakukan variasi konsentrasi NaOH (50 dan 60%). Kitosan yang disintesis

dari cangkang udang bagian badannya saja diharapkan dapat menghasilkan

kualitas kitosan yang lebih baik serta pemberian NaOH 60% akan meningkatkan

nilai derajat deasetilasi. Selanjutnya, dilakukan karakterisasi sifat fisika dan kimia

kitosan iradiasi yang meliputi derajat deasetilasi, berat molekul, dan kelarutan.

4

1.2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dirumuskan masalah penelitian sebagai

berikut :

1. Bagaimana pengaruh dosis iradiasi gamma terhadap karakteristik sifat fisik

dan kimia kitosan?

2. Apakah terdapat pengaruh pada perbedaan bagian cangkang udang serta

perbedaan konsentrasi NaOH pada proses deasetilasi terhadap sifat fisik

dan kimia kitosan?

3. Apakah kitosan iradiasi memiliki karakteristik yang sesuai dengan kitosan

standar menurut SNI 7949:2013?

1.3. Hipotesis

1. Dosis radiasi sangat berpengaruh terhadap perubahan sifat fisik dan kimia

kitosan.

2. Kitosan dari cangkang udang bagian badan saja dan pemberian NaOH

60% memiliki derajat deasetilasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan

kitosan dari seluruh bagian cangkang udang.

3. Kitosan iradiasi memiliki karakteristik yang sesuai dengan SNI 7949:2013.

1.4. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

1. Mengetahui pengaruh iradiasi gamma terhadap sifat fisik dan kimia

kitosan dengan berbagai dosis radiasi.

5

2. Mengetahui pengaruh perbedaan bahan baku cangkang udang terhadap

sifat fisik dan kimia kitosan.

3. Membandingkan kualitas kitosan yang dihasilkan dalam penelitian dengan

SNI 7949:2013.

1.5. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan solusi pemanfaatan limbah

cangkang udang melalui penggunaan iradiasi gamma.

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kitosan

Kitin merupakan biopolimer alami kedua yang paling berlimpah setelah

selulosa. Kitin adalah polisakarida amino kationik yang terdiri dari N-asetil-D-

glukosamin dengan ikatan glikosidik pada posisi β(1,4) antara masing-masing

monomer. Kitosan merupakan biopolimer yang memiliki unit D-glukosamin dan

diperoleh melalui deasetilasi dari kitin. Kitosan tersusun oleh monomer

glukosamin dengan ikatan glikosida pada posisi β(1,4). Kulit udang mengandung

protein (25-40%), kalsium karbonat (45-50%), dan kitin (15-20%), tetapi besarnya

kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis udangnya (Kim, 2011).

Perbedaan struktur kitin dengan kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur molekul (a) kitin dan (b) kitosan (Kim, 2011) 1

Kitin dan kitosan memiliki struktur yang mirip dengan selulosa.

Perbedaannya terletak pada posisi C2 dimana pada kitin posisi C2 adalah gugus

asetamida, sedangkan pada kitosan posisi C2 adalah gugus amina (Kim, 2011).

7

Sifat Fisik dan Kimia Kitosan

Kitosan adalah salah satu polimer yang bersifat nontoksik, biocompatible,

biodegradable dan bersifat polikationik dalam suasana asam. Sifat dan

penampilan produk kitosan ini dipengaruhi oleh perbedaan kondisi, seperti jenis

pelarut, konsentrasi, waktu dan suhu proses ekstraksi. Kitosan dapat diperoleh

dengan berbagai macam bentuk morfologi diantaranya struktur yang tidak teratur.

Selain itu dapat juga berbentuk padatan amorf berwarna putih dengan struktur

kristal tetap dari kitin murni (Sugita, 2009). Kitosan hasil deasetilasi kitin

memiliki sifat larut dalam medium asam. Kelarutan kitosan terjadi melalui

protonasi gugus NH2 pada posisi C2 dari unit D-glukosamin berulang (Sarmento

et al., 2012).

Derajat deasetilasi dapat secara signifikan mempengaruhi sifat fisikokimia

dan biologi kitosan. Turunan kitin dengan derajat deasetilasi di atas 50% dikenal

sebagai kitosan dan larut dalam larutan asam. Berat molekul adalah parameter

penting lainnya untuk menentukan sifat fisikokimia dan biologi kitosan. Berat

molekul kitosan dipengaruhi oleh sumber kitin dan kitosan yang diperoleh serta

menurun dengan meningkatnya derajat deasetilasi (Dutta, 2016).

Proses Pembuatan Kitosan

Kitosan disintesis melalui proses demineralisasi, deproteinasi, dan

deasetilasi. Demineralisasi dilakukan dengan menggunakan larutan asam encer

yang bertujuan untuk menghilangkan mineral yang terkandung dalam bahan baku.

Deproteinasi dilakukan dengan menggunakan larutan basa encer untuk

8

menghilangkan sisa-sisa protein yang masih terdapat dalam bahan baku.

Deasetilasi dilakukan untuk menghilangkan gugus asetil (Kim, 2011).

Gambar 2. Proses deasetilasi kitin menjadi kitosan (Yao et al., 2012) 1

Proses deasetilasi (penghilangan gugus asetil) kitin menjadi kitosan dapat

dilakukan secara kimiawi maupun enzimatis. Secara kimiawi, deasetilasi kitin

dilakukan dengan penambahan NaOH, sedangkan secara enzimatis digunakan

enzim kitin deasetilasi (Kim, 2011). Kitosan terbentuk ketika beberapa gugus

asetil dilepaskan dari kitin. Biasanya, produk dengan derajat deasetilasi > 60%

atau jika dapat dilarutkan dalam asam encer maka disebut kitosan (Yao et al.,

2012).

Aplikasi Kitosan

Kitosan telah digunakan secara luas dalam bidang medis terutama

sebagai biopolimer yang biasanya digabungkan dengan material pengganti tulang

dan gigi karena bersifat biokompatibel, biodegradable, dan nontoksik (Nather,

2005). Kitosan juga banyak digunakan dalam berbagai industri lain, seperti

pengolahan limbah terutama untuk meminimalisasi kandungan logam – logam

berat (karena sifatnya yang polielektrolit), kosmetik, agroindustri, industri tekstil,

9

industri perkayuan, dan industri kertas. Untuk industri pangan, kitosan dapat

mengkoagulasi minyak/lemak, mengurangi kekeruhan, penstabil minyak, rasa dan

lemak dalam produk pangan (Kaban, 2009).

2.2. Radiasi

Menurut Badan Teknologi Nuklir Nasional (BATAN, 2008), radiasi

adalah energi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau

partikel. Keberadaan radiasi tidak dapat dilihat, tidak dapat tercium karena tidak

berbau, tidak dapat didengar dan tidak dapat dirasa tetapi hanya dapat dideteksi

dengan alat detektor radiasi. Radiasi dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu :

1. Berdasarkan tingkat energi yang dimiliki, radiasi dapat dibedakan atas

radiasi non pengion dan pengion. Radiasi non pengion yang berupa

gelombang elektromagnetik adalah radiasi dengan energi yang tidak cukup

untuk menyebabkan terjadinya ionisasi pada materi yang melintasinya,

seperti radiasi termal, cahaya tampak, infra merah, dan gelombang mikro.

Radiasi pengion merupakan radiasi dengan energi besar sehingga mampu

melakukan ionisasi atau eksitasi pada materi yang dilintasinya. Contohnya

adalah sinar gamma, alfa dan beta.

2. Berdasarkan sumbernya, radiasi dapat dibedakan atas radiasi alam atau

latar yang telah ada di alam sejak pembentukannya, contoh radiasi kosmik

yang berasal dari benda langit di dalam dan luar tata surya, radiasi

terrestrial yang berasal dari kerak bumi dan radiasi internal yang berasal

dari sejumlah radionuklida yang ada di dalam tubuh manusia serta sinar

10

gamma hasil peluruhan atau ledakan supernova. Sedangkan macam radiasi

yang lainnya adalah radiasi buatan yang sumbernya dibuat oleh manusia

dengan sengaja. Seperti pembuatan sinar X oleh Wilhelm Conrad

Roentgen pada tahun 1895 (Zubaidah et al., 2012).

Iradiasi Sinar Gamma (γ)

Iradiasi adalah proses di mana suatu materi terkena radiasi. Radiasi adalah

energi yang dipancarkan dalam bentuk gelombang elektromagnetik atau partikel

subatom. Radiasi gamma adalah radiasi foton yang termasuk dalam bagian

gamma dari medan elektromagnetik. Sinar gamma adalah energi elektromagnetik

yang mampu merambat melalui ruang dan berinteraksi dengan materi. Radiasi ini

diproduksi oleh radioisotop, umumnya Cobalt-60 (Fairand, 2002).

Sinar gamma memiliki panjang gelombang terkecil dan energi terbesar

dibandingkan spektrum gelombang elektromagnetik yang lain. Daya mengionisasi

sinar gamma lebih kecil daripada sinar alfa atau beta. Akan tetapi, karena daya

tembusnya yang besar, maka dapat menyebabkan kerusakan pada jaringan yang

mirip dengan kerusakan yang disebabkan oleh sinar-X, seperti terbakar, kanker,

dan mutasi genetika (Khopkar, 2003).

Interaksi Sinar Gamma dengan Materi

Terdapat tiga kemungkinan proses interaksi sinar γ dan sinar-X dengan

materi yaitu efek fotolistrik, efek Compton dan produksi pasangan ion (Zubaidah

et al., 2012).

11

a. Efek Fotolistrik

Radiasi gelombang elektromagnetik yang datang mengenai atom seolah-olah

“menumbuk” salah satu elektron dan memberikan seluruh energinya sehingga

elektron tersebut lepas dari lintasannya. Elektron yang dilepaskan dalam proses ini

disebut fotoelektron, mempunyai energi sebesar energi radiasi yang mengenainya.

Efek fotolistrik sangat dominan terjadi bila foton mempunyai energi rendah,

kurang dari 0,5 MeV dan lebih banyak terjadi pada material dengan nomor massa

besar. Sebagai contoh efek fotolistrik lebih banyak terjadi pada timah hitam (Z =

82) daripada tembaga (Z = 29).

Gambar 3. Efek fotolistrik (Zubaidah et al., 2012) 1

b. Efek Hamburan Compton

Proses hamburan Compton sebenarnya menyerupai efek fotolistrik, perbedaannya

hanya sebagian saja energi radiasi yang diberikan ke elektron (fotoelektron),

sedangkan sisanya masih berupa gelombang elektromagnetik yang dihamburkan.

Pada hamburan Compton, foton dengan energi hλi berinteraksi dengan elektron

terluar dari atom, selanjutnya foton dengan energi hλo dihamburkan dan sebuah

fotoelektron lepas dari ikatannya. Energi kinetik elektron (Ee) sebesar selisih

energi foton masuk dan foton keluar.

12

Ee = hλi – hλo ....................................................... (1)

Hamburan Compton sangat dominan terjadi bila foton mempunyai energi sedang

(di atas 0,5 MeV) dan lebih banyak terjadi pada material dengan nomor massa (Z)

yang rendah.

Gambar 4. Efek hamburan compton (Zubaidah et al., 2012) 1

c. Produksi Pasangan Ion

Proses produksi pasangan ion hanya terjadi bila energi foton lebih besar dari 1,02

MeV dan foton tersebut berhasil mendekati inti atom. Radiasi foton ketika berada

di daerah medan inti akan lenyap dan berubah menjadi sepasang elektron –

positron. Positron adalah partikel yang identik dengan elektron tetapi bermuatan

positif. Energi kinetik total dari dua partikel tersebut sama dengan energi foton

yang datang dikurangi 1,02 MeV.

Gambar 5. Produksi pasangan ion (Zubaidah et al., 2012) 1

13

Dosis Radiasi

Dosis radiasi adalah banyaknya energi radiasi yang diserap oleh materi

yang dilaluinya. Ada tiga macam besaran dosis radiasi (Zubaidah et al., 2012),

yaitu:

a. Dosis paparan (exposure dose), yakni kemampuan radiasi tertentu untuk

menimbulkan ionisasi pada medium yang tertentu pula. Satuan besaran dosis

ini adalah Roentgen (R).

1 R = 1 sme/gram

Atau dalam SI:

1 R = 2,58 x 10-4

Coulomb

b. Dosis serap (absorbed dose), yaitu jumlah energi radiasi (semua jenis radiasi

pengion) yang diserap oleh satu satuan massa/berat dari bahan atau medium

yang dilaluinya. Satuan dari dosis serap adalah rad (radiation absorbed dose).

1 rad = 100 erg/gram

Atau dalam SI, satuan dosis serap adalah Gray (Gy),

1 Gray = 1 joule/kg = 104 erg/gram = 100 rad

c. Dosis setara atau dosis ekivalen (eqivalent dose), yaitu menyatakan jumlah

energi radiasi yang diserap oleh satuan massa/berat bahan atau medium yang

dilaluinya dan sekaligus dikaitkan dengan efek biologisnya. Satuan yang lazim

dipakai adalah rem (rontgen equivalent man), atau dalam SI digunakan satuan

Sievert (Sv). 1 Sv = 1 joule/kg = 100 rem

14

Iradiator Karet Alam (IRKA)

Iradiator Karet Alam (IRKA) merupakan salah satu fasilitas iradiasi

gamma di Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Isotop dan Radiasi

Badan Tenaga Nuklir Nasional, Pasar Jumat, Jakarta. Iradiator Karet Alam

(IRKA) merupakan iradiator gamma kategori IV yang dirancang untuk kapasitas

400.000 Ci.

Tipe iradiator ini adalah tipe penyimpanan basah dalam kolam air yang

terbuat dari bahan stainless steel SUS-304 dengan ukuran panjang 5m, lebar 2m,

dan dalam 7m. Air untuk kolam diolah pada Unit Pemprosesan Air (UPA) yang

menggunakan sistem deonizer yang mampu menghasilkan air demineral 1 m3/jam.

Di dasar kolam terdapat sebuah wadah penyimpanan sumber iradiasi (Source

Storage) yang mampu menampung sampai dengan aktivitas 400.000 Ci, dibuat

dari bahan timah hitam yang dibungkus dengan stainless steel SUS-304.

Iradiator ini dilengkapi dengan sistem lifter yang berfungsi untuk

menaikkan dan menurunkan sumber radiasi. Dengan besarnya aktivitas yang

dimiliki dan modifikasi pada ruang iradiasi, memungkinkan pemanfaatan IRKA

untuk iradiasi selain karet alam, yaitu untuk pengawetan dan sterilisasi produk

industri. Sumber iradiasi yang digunakan adalah Co-60 memancarkan foton

dengan energi sekitar 1,17 dan 1,33 MeV dan memiliki waktu paruh 5,2708 tahun.

Penurunan aktivitas terjadi terus menerus akibat peluruhan radioaktif, maka perlu

dilakukan penambahan, pemindahan, dan redistribusi sumber radiasi (Handayani

et al., 2012). Skema alat iradiator gamma dapat dilihat seperti pada Gambar 6.

15

Gambar 6. Skema alat iradiator gamma (Budihardjo et al., 2010) 1

Berdasarkan Gambar 6 dapat dijelaskan sebagai berikut (Budihardjo et al., 2010) :

1. Proses iradiasi suatu produk dimulai dari bagian loading – unloading yang

merupakan bagian tempat pertama kali barang produk dimasukan ke dalam

carrier (IN) yang siap dimasukan ke ruang iradiasi.

2. Barang produk tadi dibawa ke ruang iradiasi dengan menggunakan conveyor

(sistim penggerak target).

3. Jalur conveyor di dalam ruang iradiasi dibuat sedemikian sehingga setiap sisi

barang produk terkena paparan yang sama.

4. Barang produk yang telah diiradiasi akan keluar ke bagian unloading (OUT)

sebagai barang produk yang telah diiradiasi.

5. Pergerakan barang produk dari bagian loading (IN), masuk ke ruang iradiasi

sampai ke bagian unloading (OUT), pengaturan lama barang produk berada

di dalam ruang iradiasi dikendalikan oleh sistim instrumentasi dan kendali

(SIK).

16

6. Sumber radiasi dimasukan ke dalam rak sumber (ada 2 buah) dipasang

sejajar, diangkat dari kolam penyimpan sumber saat operasional dan

dimasukan ke kolam penyimpan sumber saat tidak dimanfaatkan / tidak

operasional.

Efek Iradiasi Sinar Gamma Terhadap Polimer

Iradiasi gamma dapat dimanfaatkan untuk proses polimerisasi dengan

mekanisme pengikatan silang (crosslinking) rantai polimer. Iradiasi gamma juga

dimanfaatkan untuk proses pencangkokan (grafting) yaitu proses penambahan

gugus fungsi aktif pada rantai polimer. Selain proses crosslinking dan grafting,

iradiasi gamma juga dapat menyebabkan degradasi yaitu proses pemutusan rantai

polimer sehingga diperoleh rantai polimer yang lebih pendek (Bhattacharya et al.,

2009).

Teknologi radiasi memiliki beberapa keunggulan dibanding teknologi

konvensional, yaitu hemat energi dan bahan, mudah dikontrol, dapat diproses

dalam kemasan yang tidak tahan panas, tidak meninggalkan residu, dan ramah

lingkungan. Iradiasi juga dapat berguna sebagai proses sterilisasi, tidak

menyebabkan bahan yang diiradiasi tersebut menjadi radioaktif dan juga tidak

menyebabkan toksik (Pusat Diseminasi Iptek Nuklir, 2007).

2.2. Karakterisasi Berat Molekul Kitosan Dengan Viskometer Ostwald

Berat molekul kitin dan kitosan dapat diukur dengan kromatografi

permeasi gel (GPC), osmometri, viskometri, hamburan cahaya, dan

17

ultrasentrifugasi (Yao et al., 2012). Salah satu pengukuran berat molekul kitosan

yaitu berdasarkan viskositas intrinsik. Pengukuran-pengukuran viskositas larutan

encer memberikan teknik yang paling sederhana dan paling banyak dipakai untuk

penetapan berat molekul polimer (Stevens, 2007).

Berat molekul kitosan dapat diukur berdasarkan viskositas intrinsik ( ).

Viskositas intrinsik yang dikemukakan oleh Mark-Houwink-Sakurada adalah:

[ ] .................................................... (2)

[ ] adalah viskositas intrinsik, k dan a adalah ketetapan untuk jenis polimer

tertentu, dan Mv adalah berat molekul rata-rata viskositas. Viskositas spesifik

( ) dapat dihitung dari data waktu alir beberapa konsentrasi larutan kitosan dan

pelarutnya dengan menggunakan persamaan (3):

.................................................... (3)

t1 adalah waktu alir rata-rata larutan kitosan dan adalah waktu alir rata-rata

pelarut. Viskositas spesifik ( ) dan konsentrasi (C) telah diketahui, selanjutnya

dapat menentukan nilai viskositas reduksi dengan persamaan (4):

...................................................... (4)

Nilai viskositas reduksi yang diperoleh diplotkan ke dalam grafik linier sehingga

diperoleh persamaan y = a + bx, dimana x adalah konsentrasi (C) dan y adalah

viskositas reduksi ( /C). Dari plot data tersebut diekstrapolasi ke konsentrasi

nol sehingga menghasilkan nilai viskositas intrinsik [ ] dari suatu larutan. Dari

nilai viskositas intrinsik [ ] dapat ditentukan berat molekul viskositas dengan

persamaan Mark-Houwink-Sakurada seperti pada persamaan (2).

18

Viskositas diukur pada konsentrasi sekitar 0,5 g/100 ml pelarut dengan

cara menetapkan lamanya aliran sejumlah volume larutan melalui kapiler yang

panjangnya tetap. Lamanya aliran dalam detik dicatat sebagai waktu untuk

meniskus lewat antara dua tanda batas pada viskometer (Stevens, 2007).

Gambar 7. Alat viskometer ostwald (Yazid, 2005) 1

Keterangan: x = batas atas (batas awal pengukuran waktu alir sampel)

y = batas bawah (batas akhir pengukuran waktu alir sampel)

A = tempat cairan sampel mengalir pada saat pengukuran

B = tabung kapiler

C = tempat cairan sampel

Metode ini ditentukan berdasarkan hukum Poiseuille menggunakan alat

viskometer Ostwald. Penetapannya dilakukan dengan mengukur waktu yang

diperlukan untuk mengalirnya cairan dalam pipa kapiler dari x ke y. Cairan yang

akan diukur viskositasnya dimasukkan ke dalam viskometer yang diletakkan pada

termostat. Viskometer Ostwald terdiri dari bola dengan nilai batas x dan y, yang

terkait dengan tabung kapiler B dan bola tempat cuplikan C. Cairan kemudian

dihisap dengan pompa dari dalam bola C ke dalam bola A sampai di atas tanda x.

19

Cairan dibiarkan mengalir ke bawah dan dicatat waktu yang diperlukan dari x ke y

(Yazid, 2005).

2.4. Karakterisasi Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan Dengan FTIR

Derajat deasetilasi dapat didefinisikan sebagai rasio gugus asetil dan gugus

amino dari kitosan. Beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur

derajat deasetilasi, seperti alkalimetri (titrasi asam basa), titrasi elektrolit,

spektroskopi infra merah, analisis termal, kromatografi gas, dan spektroskopi

ultraviolet. Metode yang paling umum digunakan adalah titrasi asam basa, diikuti

oleh spektroskopi infra merah dan titrasi elektrolit (Yao et al., 2012).

Spektroskopi inframerah memberikan informasi tentang vibrasi molekul

atau lebih tepatnya pada transisi antara tingkat energi vibrasi dan rotasi dalam

molekul (Mohan, 2004). Penentuan DD dengan spektroskopi IR dilakukan dengan

metode baseline. Ada dua baseline yang biasa digunakan dalam penentuan DD,

yaitu baseline a yang diusulkan oleh Domszy et al (1985) dan baseline b seperti

yang diusulkan oleh Baxter et al (1992). Rumus untuk perhitungan baseline a

adalah:

DD = 100 – *(

)

+ .................................. (5)

Perhitungan dengan baseline b yang merupakan modifikasi dari metode yang

diusulkan oleh Domszy & Robert (1985) didasarkan pada rumus sebagai berikut:

DD = 100 – *(

) + .................................. (6)

20

Keterangan:

DD = derajat deasetilasi

A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1

yang menunjukkan

serapan karbonil dari amida

A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1

yang menunjukkan

serapan hidroksil dan digunakan sebagai standar internal

Metode pemilihan garis dasar untuk baseline a dan baseline b dapat dilihat pada

Gambar 8.

Gambar 8. Garis dasar untuk baseline a dan baseline b (Khan et al., 2002) 1

21

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan selama enam bulan, dimulai dari bulan November

2015 sampai bulan Mei 2016 di Laboratorium Bidang Proses Radiasi Bagian

Bahan Industri, Pusat Aplikasi Isotop dan Radiasi (PAIR) Badan Tenaga Nuklir

Nasional (BATAN), Jalan Lebak Bulus No. 49 Pasar Jumat, Jakarta Selatan

12440.

3.2. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan pada penelitian ini adalah iradiator sinar gamma

IRKA, timbangan analitik (AND GR-200), pH meter (Jenway 3505), oven

(Toyoseiki), hot plate, viscometer Ostwald, FTIR (Fourier Transform Infra Red)

(IRPrestige Shimadzu), termometer, blender, spatula, stopwatch, dan peralatan

gelas seperti erlenmeyer, corong, labu ukur, gelas ukur, batang pengaduk, gelas

beaker, dan pipet ukur.

Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah cangkang udang yang

diperoleh dari pengumpul limbah udang di Tangerang, natrium hidroksida

(Merck), asam klorida (Merck), asam asetat glasial (Merck), natrium asetat

(Merck), kalium bromida (Merck), dan aquades.

22

3.3. Prosedur Penelitian

3.3.1. Isolasi kitin dari cangkang udang (Paten Batan, 2009)

Kitin diisolasi dari limbah cangkang udang kering sebanyak 100 gram

melalui 2 proses yaitu demineralisasi dan deproteinasi.

Demineralisasi

Limbah cangkang udang direndam dalam 1000 ml HCl 1 N selama 24 jam

pada suhu kamar yang bertujuan untuk menghilangkan mineral-mineral pada

cangkang udang. Cangkang udang dicuci dengan aquades berkali-kali sampai air

cucian yang terakhir mempunyai pH 7.

Deproteinasi

Cangkang udang yang sudah bersih kemudian direndam dengan 1000 ml

NaOH 1 N selama 24 jam pada suhu kamar yang bertujuan untuk menghilangkan

protein-protein yang terdapat pada cangkang udang. Cangkang udang dicuci

dengan aquades berkali-kali sampai air cucian yang terakhir mempunyai pH 7.

Pengeringan

Sampel kitin dijemur di ruang terbuka yang langsung terkena sinar

matahari selama 1-3 hari tergantung keadaan cuaca, diusahakan setiap permukaan

kitin harus mendapat aliran udara bebas secukupnya. Tujuan pengeringan awal ini

adalah menurunkan kadar air menjadi di bawah 10%, agar kitin yang diperoleh

bisa aman disimpan sebelum diproses menjadi kitosan. Sampel dikeringkan dalam

oven dengan suhu di atas 40 - 80°C selama 2 hari agar kadar air kitin menjadi

kurang dari 5%.

23

Pemisahan kitin

Kitin dipisahkan menjadi 2 bagian, yaitu kitin dari seluruh cangkang

udang termasuk kepala dan ekor yang digunakan untuk menghasilkan kitosan

industri setelah dideasetilasi (kitosan A) dan kitin yang berasal dari cangkang

udang bagian badannya saja tanpa kepala dan ekor yang digunakan untuk

menghasilkan kitosan medis (kitosan B). Kitin diblender sehingga ukurannya

menjadi lebih kecil dan luas permukaan serpihannya menjadi lebih besar. Hal ini

memudahkan pada saat reaksi deasetilasi yang merubah kitin menjadi kitosan.

3.3.2. Deasetilasi kitin (Paten Batan, 2009)

Proses deasetilasi kitin menjadi kitosan dilakukan dengan cara merendam

kitin dalam larutan NaOH:air (50:50%) untuk kitosan A dan (60:40%) untuk

kitosan B, kemudian dipanaskan pada suhu 90°C selama 7 jam. Kitosan ditiriskan

dan kemudian dilakukan pencucian sampai pH netral. Proses deasetilasi

dimaksudkan untuk merubah kitin menjadi kitosan. Kitosan dicuci dengan

aquades berkali-kali sampai air cucian yang terakhir mempunyai pH 7. Kitosan

dikering anginkan pada udara terbuka selama 3 hari, kemudian dikeringkan dalam

oven pada suhu 50°C selama 3 hari untuk menghilangkan sisa-sisa air yang masih

ada pada kitosan agar diperoleh kitosan yang benar-benar kering.

3.3.3. Preparasi sampel untuk iradiasi (Paten Batan, 2009)

Serbuk kitosan dikemas dalam plastik, kemudian dimasukkan ke ruang

iradiasi lalu diiradiasi dengan sinar γ Co-60 pada dosis 25, 50, 75, 100, dan 150

kGy pada waktu paparan 3,6; 7,1; 10,7; 14,3; dan 21,4 jam dengan laju dosis 7

24

kGy/jam. Proses iradiasi dimaksudkan untuk merubah kitosan menjadi

oligokitosan.

3.3.4. Pengukuran berat molekul viskositas intrinsik (Mv) kitosan dengan

viskometer ostwald (Chattopadhyay et al., 2010)

Berat molekul viskositas intrinsik larutan kitosan diukur menggunakan

viscometer Ostwald. Kitosan 0,025; 0,05; 0,075; 0,1; 0,125 g dilarutkan dengan

25 ml buffer asetat (asam asetat 0,25 M + natrium asetat 0,25 M) pada pH 4,7

menjadi larutan kitosan 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; dan 0,5 % (b/v). Penentuan berat

molekul rata–rata dilakukan dengan pengukuran waktu alir dari larutan kitosan

serta waktu alir dari pelarut. Pengukuran waktu alir dilakukan pada suhu konstan

25 °C. Kemudian dihitung viskositas spesifik ( ) dari data waktu alir beberapa

konsentrasi larutan kitosan dan pelarutnya, dan viskositas reduksi ( dari nilai

dan konsentrasi dengan menggunakan persamaan :

......................................................... (7)

........................................................... (8)

Nilai viskositas reduksi yang diperoleh diplotkan ke dalam grafik linier sehingga

diperoleh persamaan y = a + bx, dimana x adalah konsentrasi (C) dan y adalah

viskositas reduksi ( /C). Dari plot data tersebut diekstrapolasi ke konsentrasi

nol sehingga menghasilkan nilai viskositas intrinsik [ ] dari suatu larutan.

25

Gambar 9. Plot konsentrasi versus viskositas reduksi untuk menentukan viskositas

intrinsik 1

Berat molekul rata–rata dihitung dengan persamaan Mark-Houwink-Sakurada

dengan harga k dan a yang sesuai.

[ ] .......................................................... (9)

Dimana untuk kitosan:

Keterangan: = waktu alir rata-rata pelarut

= waktu alir rata-rata larutan kitosan

= viskositas spesifik

= viskositas reduksi

= konsentrasi

[ ] = viskositas intrinsik

= konstanta pelarut

= konstanta

= berat molekul viskositas intrinsik

y = 32.44x + 5.186 R² = 0.9933

0

5

10

15

20

25

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

𝜂𝑠𝑝

/C

C (%)

26

3.3.5. Pengukuran derajat deasetilasi (DD) kitosan dengan FTIR (Zainol et

al., 2009)

Pengukuran derajat deasetilasi kitosan menggunakan Spektrofotometer

FTIR dengan rentang bilangan gelombang 4000 - 400 cm-1

. Sampel kitosan diukur

spektranya dengan cara dibuat dalam bentuk pellet KBr. Perubahan struktural

yang terjadi setelah radiasi diamati melalui perubahan spektrum. Derajat

deasetilasi (DD) untuk setiap sampel kitosan dihitung menurut baseline b dengan

persamaan sebagai berikut:

DD = 100 - [(A1655/A3450) x 115] ....................... (10)

Dimana: A1655 = Log (DF2/DE) ............................................................ (11)

A3450 = Log (AC/AB) .............................................................. (12)

Keterangan:

A1655 = absorbansi puncak absolut gugus amida pada bilangan gelombang

1655 cm-1

A3450 = absorbansi puncak absolut gugus hidroksil pada bilangan

gelombang 3450 cm-1

DF2 = % transmitans pada garis dasar

DE = % transmitans pada puncak minimum gugus amida

AC = % transmitans pada garis dasar

AB = % transmitans pada puncak minimum gugus hidroksil

27

Gambar 10. Metode perhitungan derajat deasetilasi berdasarkan dua

baseline (a) dan (b) (Zainol et al., 2009) 1

3.3.6. Pengukuran kelarutan kitosan (No et al., 2000)

Kitosan 0,5 % (b/v) dilarutkan dalam asam asetat 1 % (v/v), lalu

difiltrasi. Endapan dikeringkan dalam oven pada suhu 50 °C, kemudian

ditimbang. Persentase kelarutan kitosan ditunjukkan dengan berat kitosan yang

tersisa dibandingkan dengan berat kitosan awal.

Berat kitosan akhir = berat kitosan awal – berat endapan .............. (13)

% kelarutan kitosan =

x 100 % ......................... (14)

28

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Kitosan dari Limbah Cangkang Udang

Cangkang udang mengandung tiga komponen utama yaitu protein (25-

40%), kalsium karbonat (45-50%), dan kitin (15-20%) (Kim, 2011). Kitin

diisolasi dari cangkang udang melalui proses demineralisasi, deproteinasi, dan

deasetilasi yang kemudian menghasilkan kitosan. Hasil rendemen kitin dan

kitosan yang dihasilkan dari limbah cangkang udang adalah sebagai berikut:

Tabel 1. Data hasil rendemen kitin dan kitosan dari limbah cangkang udang 1

Material Berat (g) Rendemen (%) Pengamatan Visual

Cangkang udang 100 - warna kecoklatan

Kitin 30,84 30,84 warna putih kekuningan

Kitosan 24,36 78,99 warna putih

Limbah cangkang udang sebanyak 100 gram menghasilkan kitin dengan

rendemen 30,84% dan rendemen kitosan sebesar 78,99% seperti yang ditunjukkan

pada Tabel 1, dan hasil perhitungan rendemen kitin dan kitosan dapat dilihat pada

Lampiran 1. Nilai rendemen kitin dan kitosan ini lebih besar dibandingkan

rendemen yang diperoleh pada penelitian Hossain (2014) yaitu rendemen kitin

sebesar 13 – 17 % dengan perbedaan konsentrasi HCl yang digunakan, serta

rendemen kitosan sebesar 45,00 %, dan juga lebih besar jika dibandingkan dengan

29

penelitian Agustina (2015) yaitu sebesar 67,08 % dengan bahan baku cangkang

udang dan dengan proses pembuatan kitosan yang didahului dari demineralisasi.

Kandungan mineral utama cangkang udang yaitu CaCO3 dan Ca3(PO4)2

dalam jumlah kecil. Asam klorida dalam proses demineralisasi akan melarutkan

mineral-mineral tersebut. Reaksi pelarutan mineral yang terjadi dituliskan pada

persamaan reaksi (1) dan (2) (Kurniasih et al., 2011).

CaCO3 (s) + 2 HCl (aq) CaCl2 (aq) + CO2 (g) + H2O (l) ................... (15)

Ca3(PO4)2 (s) + 6 HCl (aq) 3 CaCl2 (aq) + 2 H3PO4 (aq) ................... (16)

Proses yang terjadi pada tahap demineralisasi adalah mineral yang terkandung

dalam cangkang udang bereaksi dengan HCl menghasilkan CaCl2 yang mudah

larut dalam air. Proses pemisahan mineral ditunjukkan dengan terbentuknya gas

CO2 berupa gelembung udara pada saat larutan HCl ditambahkan dalam sampel

(Hendry, 2008).

Pada prinsipnya proses deproteinasi adalah memisahkan atau melepaskan

ikatan-ikatan antara protein dan kitin. Protein yang terkandung dalam cangkang

udang akan larut dalam basa sehingga protein yang terikat secara kovalen pada

gugus fungsi kitin akan terpisah (Agustina et al., 2013). Mekanisme reaksi antara

protein dengan NaOH disajikan pada Gambar 11.

30

Gambar 11. Mekanisme reaksi antara protein dengan NaOH (Agustina et

al., 2013) 2

Prosesnya yaitu ion Na+ dari hasil disosiasi NaOH akan berikatan dengan

protein dan membentuk Na-proteinat yang larut dalam air (Kurniasih et al., 2011).

Kedua proses ini akan menghasilkan kitin yang selanjutnya akan diubah menjadi

kitosan dengan proses deasetilasi.

Deasetilasi bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil pada kitin menjadi

gugus amina sehingga diperoleh kitosan. Hilangnya gugus asetil pada kitin

mengikuti mekanisme reaksi yang tersaji pada Gambar 12.

31

Gambar 12. Mekanisme reaksi deasetilasi kitin dengan NaOH

(Juniarso, 2008) 1

Reaksi tersebut memperlihatkan bahwa terdapatnya basa atau gugus

hidroksil -OH akan menyerang posisi karbonil dari asetil dan berikatan untuk

membentuk intermediet. Atom hidrogen H akan diikat oleh NH+ yang

mengakibatkan lepasnya ikatan karbonil dari asetil oleh NH+, yang menghasilkan

produk samping berupa garam asetat (CH3COONa) (Juniarso, 2008).

Proses deasetilasi menggunakan larutan NaOH konsentrasi tinggi, dalam

larutannya NaOH akan terurai menjadi ion Na+ dan OH

-. Setelah itu terjadi reaksi

adisi, gugus OH- masuk ke dalam gugus NHCOCH3 yang lebih elektropositif dan

terjadi eliminasi gugus CH3COO-

sehingga dihasilkan suatu amida yaitu kitosan

serta garam natrium asetat (CH3COONa) sebagai hasil samping (Arifin, 2012).

32

Deasetilasi kitin akan menghilangkan gugus asetil dan menyisakan gugus amino

yang bermuatan positif, sehingga kitosan bersifat polikationik.

Kitosan yang diperoleh kemudian diiradiasi sehingga diperoleh kitosan

iradiasi. Proses iradiasi ini bertujuan untuk mendapatkan kitosan dengan rantai

molekul yang lebih pendek (oligokitosan). Kitosan oligomer merupakan kitosan

yang telah mengalami depolimerisasi sehingga memiliki ukuran molekul yang

lebih kecil. Proses depolimerisasi terjadi melalui pemutusan ikatan β-glikosidik,

sehingga akan mempunyai bobot molekul yang lebih kecil daripada kitosan

sebelum terdepolimerisasi. Berkurangnya bobot molekul dari kitosan tersebut

akan menyebabkan sifat kelarutan yang semakin besar (Srijanto et al., 2006).

Iradiasi sinar gamma tersebut menyebabkan perubahan warna pada kitosan

menjadi kecoklatan. Terjadinya perubahan warna pada kitosan kemungkinan

disebabkan oleh adanya proses degradasi. Semakin tinggi dosis iradiasi maka

semakin pekat warna coklat yang dihasilkan seperti yang terlihat pada Gambar 13

(kitosan A) dan Gambar 14 (kitosan B). Perubahan warna yang relatif tajam

(browning) dengan meningkatnya dosis iradiasi menunjukkan bahwa efek

browning terjadi karena paparan iradiasi gamma yang meningkatkan konsentrasi

gugus C=O akibat pemutusan rantai molekul kitosan (Zainol et al., 2009).

33

Gambar 13. Serbuk kitosan A dosis 0, 25, 50, 75, 100, 150 kGy 1

Gambar 14. Serbuk kitosan B dosis 0, 25, 50, 75, 100, 150 kGy 1

Iradiasi sinar gamma mengubah sifat-sifat fisik permukaan polimer secara

signifikan baik warna maupun struktur permukaannya. Iradiasi ini menyebabkan

molekul yang tereksitasi akan terdisosiasi menjadi radikal bebas, yaitu spesi

reaktif yang berperan pada terjadinya degradasi dan ikatan silang ketika polimer

dipapari dengan radiasi gamma. Pembentukan radikal bebas menjadi sumber

terjadinya perubahan struktur kimia dan perubahan sifat-sifat polimer (Sulistioso

et al., 2013).

4.2. Karakteristik Berat Molekul Rata-Rata Viskositas Intrinsik (Mv)

Kitosan

Berat molekul kitosan dapat ditentukan dengan metode viskositas intrinsik

menggunakan alat viskometer Ostwald. Pelarut yang digunakan dalam penelitian

ini adalah buffer asetat yaitu campuran asam asetat 0,25 M dengan natrium asetat

0,25 M. Hasil pengukuran nilai viskositas spesifik kitosan yang diperoleh

34

dari selisih waktu alir tiap larutan kitosan dengan pelarutnya dibagi waktu alir

pelarut tersebut disajikan pada Tabel 2. Perhitungan nilai berat molekul viskositas

intrinsik dapat dilihat pada Lampiran 4.

Berdasarkan Tabel 2 diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi larutan

kitosan maka nilai viskositas spesifiknya semakin besar karena semakin lama

waktu yang dibutuhkan untuk mengalir pada pipa kapiler dengan jarak tertentu.

Namun sebaliknya, semakin tinggi dosis iradiasi maka nilai viskositas spesifiknya

semakin kecil karena waktu alirnya semakin cepat. Hal ini dikarenakan semakin

tinggi konsentrasi maka larutannya semakin kental, sedangkan semakin tinggi

dosis iradiasi maka larutannya semakin encer.

Tabel 2. Nilai viskositas spesifik kitosan pada masing-masing konsentrasi 1

Viskositas Spesifik Larutan Kitosan A

Dosis Iradiasi

(kGy)

Konsentrasi (%)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0 0,87 2,35 4,34 7,10 10,96

25 0,32 0,81 1,29 1,90 2,61

50 0,20 0,44 0,76 1,11 1,42

75 0,09 0,22 0,34 0,47 0,61

100 0,09 0,21 0,32 0,46 0,59

150 0,09 0,18 0,31 0,44 0,55

Viskositas Spesifik Larutan Kitosan B

Dosis Iradiasi

(kGy)

Konsentrasi (%)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0 0,83 2,02 3,87 7,20 10,59

25 0,29 0,65 1,05 1,53 2,18

50 0,18 0,40 0,67 0,92 1,19

75 0,09 0,19 0,31 0,43 0,57

100 0,08 0,18 0,29 0,41 0,53

150 0,08 0,18 0,29 0,41 0,53

Keterangan: Kitosan A = cangkang udang semua bagian + NaOH (50:50%)

Kitosan B = cangkang udang bagian badan + NaOH (60:40%)

35

Nilai viskositas spesifik yang diperoleh tersebut kemudian dimasukkan

dalam grafik terhadap C, sehingga diperoleh nilai viskositas intrinsik [ ]

dari persamaan regresi linier yang menunjukkan konsentrasinya sama dengan nol,

kemudian dari nilai viskositas intrinsik dapat ditentukan berat molekulnya dengan

persamaan Mark-Houwink-Sakurada. Nilai viskositas intrinsik dan berat molekul

kitosan yang diperoleh terlihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Nilai viskositas intrinsik [ ] dan berat molekul rata-rata viskositas (Mv)

kitosan 1

Dosis Iradiasi

(kGy)

Kitosan A Kitosan B

[ ] Mv (Da) [ ] Mv (Da)

0 5,186 3,2 x 105

3,998 2,3 x 105

25 2,882 1,6 x 105 2,518 1,3 x 10

5

50 1,792 8,9 x 104 1,704 8,4 x 10

4

75 0,890 3,8 x 104 0,837 3,5 x 10

4

100 0,872 3,7 x 104 0,755 3,1 x 10

4

150 0,826 3,5 x 104 0,755 3,1 x 10

4

Keterangan: Kitosan A = cangkang udang semua bagian + NaOH (50:50%)

Kitosan B = cangkang udang bagian badan + NaOH (60:40%)

Berdasarkan tabel di atas diperoleh berat molekul kitosan sebelum

diiradiasi sebesar 3,2 x 105 Da untuk kitosan A dan 2,3 x 10

5 Da untuk kitosan B.

Iradiasi sampai dosis 150 kGy, terjadi penurunan berat molekul menjadi 3,5 x 104

Da untuk kitosan A dan 3,1 x 104 Da untuk kitosan B. Berat molekul tersebut

lebih rendah dibandingkan berat molekul yang diperoleh pada penelitian Zainol et

al (2009) yang menghasilkan berat molekul sebesar 5,7 x 105 Da untuk kitosan

tanpa iradiasi, 2,4 x 105 Da untuk dosis 25 kGy, 1,6 x 10

5 Da untuk dosis 50 kGy,

dan 1,1 x 105 Da untuk dosis 100 kGy.

36

Nilai berat molekul kedua jenis kitosan yang dihasilkan pada penelitian ini

masih lebih tinggi dibandingkan dengan penelitian Yacob et al (2010) yaitu 2,2 x

105 Da untuk kitosan tanpa iradiasi. Tetapi pada kitosan medis 100 kGy

menghasilkan berat molekul yang lebih kecil dibandingkan penelitian Yacob et al

(2010) yaitu 3,2 x 104 Da untuk kitosan 100 kGy.

Tabel 3 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi dosis iradiasi maka

semakin rendah nilai viskositas intrinsiknya sehingga berat molekulnya semakin

kecil. Hal ini disebabkan oleh perlakuan iradiasi pada kitosan yang menyebabkan

pemutusan rantai molekul kitosan pada ikatan 1,4-β-glikosida sehingga

menghasilkan kitosan dengan rantai molekul yang lebih pendek. Semakin pendek

rantai molekul kitosan maka berat molekulnya juga akan semakin kecil, karena

berat molekul viskositas (Mv) dipengaruhi oleh panjang rantai dan banyaknya

gugus percabangan, sehingga kelarutan kitosan akan semakin besar.

Mekanisme reaksi pemutusan rantai polimer kitosan dapat dilihat pada

Gambar 15. Paparan radiasi sinar gamma dapat menyebabkan terbentuknya

radikal pada posisi C1, C4, dan C5 yang diikuti proses penataan ulang atau

fragmentasi (Yoksan et al., 2004). Radikal pada masing-masing posisi tersebut

akan memotong rantai polimer kitosan maupun menghasilkan pembukaan cincin

kitosan yang diikuti dengan terbentuknya senyawa karbonil. Bertambahnya gugus

C=O merupakan produk dari proses fragmentasi kitosan. Radikal pada posisi C1

dan C4 akan menginisiasi pemotongan rantai pada ikatan (1,4)-β-glikosidik,

sedangkan adanya radikal pada posisi C5 akan menginisasi pembukaan cincin

37

piranosa kitosan. Pemotongan rantai pada ikatan (1,4)-β-glikosidik kitosan inilah

yang menghasilkan berat molekul kitosan yang rendah.

Gambar 15. Mekanisme pemutusan ikatan polimer kitosan (Yoksan et al.,

2004) 1

Perbedaan nilai berat molekul pada kedua jenis kitosan yang digunakan

pada penelitian ini. Kitosan B memiliki berat molekul yang lebih rendah dari

kitosan A seperti yang terlihat pada Tabel 3, hal ini karena kitosan B yang

disintesis dari kitin bagian badan saja memiliki tekstur yang lebih tipis dan

38

seragam sehingga lebih mudah larut. Kelarutan yang lebih tinggi menunjukkan

berat molekul yang lebih rendah sehingga akan menghasilkan berat molekul

kitosan yang rendah juga.

SNI 7949:2013 tidak menampilkan nilai berat molekul kitosan, oleh

karena itu digunakan standar spesifikasi kitosan lainnya sebagai pembanding.

Nilai berat molekul yang dihasilkan pada penelitian ini masih lebih tinggi

dibandingkan nilai berat molekul menurut standar mutu oligokitosan dari Qingdao

Yunzhou Biochemistry Co., Ltd yaitu sebesar < 8000 Da untuk kitosan industri

dan < 2000 Da untuk kitosan medis. Hal ini berarti kitosan yang dihasilkan pada

penelitian ini belum menjadi oligokitosan karena berat molekul yang diperoleh

masih di atas standar tersebut.

4.3. Karakteristik Derajat Deasetilasi (DD) Kitosan

Derajat deasetilasi menunjukkan banyaknya gugus amino bebas dalam

polisakarida kitosan. Salah satu cara untuk menentukan derajat deasetilasi kitosan

yaitu dengan menggunakan spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infra

Red). Spektrum FTIR kitosan dapat dilihat pada Gambar 16 dan Gambar 17.

Gambar spektrum FTIR kitosan tersebut dapat disimpulkan bahwa terdapat

pita serapan pada bilangan gelombang 3480 cm-1

yang menunjukkan vibrasi ulur

gugus -OH. Selain itu, bilangan gelombang 2890 cm-1

menunjukkan vibrasi ulur

C-H alifatik (-CH2 dan CH3). Pita serapan pada bilangan gelombang 1660 cm-1

menunjukkan vibrasi tekuk C=O pada gugus amida, bilangan gelombang 1580

cm-1

menunjukkan vibrasi tekuk N-H dari NH2, bilangan gelombang 1355 cm-1

39

menunjukkan vibrasi C-H (CH3 dalam gugus amida), dan bilangan gelombang

1140 cm-1

dan 1050 cm-1

menunjukkan gugus C-O-C dalam rantai glikosida

(Erizal et al., 2012).

Gambar 16. Spektrum FTIR kitosan A 1

Gambar 17. Spektrum FTIR kitosan B 1

40

Nilai derajat deasetilasi kitosan dapat diukur dari spektrum FTIR dengan

metode baseline dengan menghitung serapan pada bilangan gelombang sekitar

1655 dan 3450 cm-1

. Pada penelitian ini menggunakan metode baseline Baxter et

al (baseline b). Berdasarkan spektrum FTIR yang dihasilkan dapat diketahui nilai

derajat deasetilasi kitosan pada masing-masing dosis iradiasi seperti yang terlihat

pada Tabel 4.

Tabel 4. Nilai derajat deasetilasi kitosan pada masing-masing dosis iradiasi 1

Dosis Iradiasi

(kGy)

Kitosan A (%) Kitosan B (%)

Derajat Deasetilasi Derajat Deasetilasi

0 81,55 82,36

25 82,09 83,32

50 84,48 86,73

75 84,52 87,33

100 81,89 83,15

150 82,31 84,37

Keterangan: Kitosan A = cangkang udang semua bagian + NaOH (50:50%)

Kitosan B = cangkang udang bagian badan + NaOH (60:40%)

Tabel di atas menyimpulkan bahwa derajat deasetilasi kitosan sebelum

diiradiasi sebesar 81,55 % untuk kitosan A dan 82,36 % untuk kitosan B. Iradiasi

dengan dosis 25 sampai 75 kGy terjadi kenaikan derajat deasetilasi, namun pada

dosis 100 dan 150 kGy mengalami penurunan nilai derajat deasetilasi. Nilai

derajat deasetilasi tertinggi berada pada dosis 75 kGy dengan nilai derajat

deasetilasi kitosan A sebesar 84,52 % dan kitosan B sebesar 87,33 %. Perhitungan

nilai derajat deasetilasi dapat dilihat pada Lampiran 5.

41

Berdasarkan hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa dengan adanya

iradiasi cenderung dapat meningkatkan nilai derajat deasetilasi namun nilai yang

dihasilkan tidak linier dengan semakin meningkatnya dosis iradiasi. Hal ini

dikarenakan radiasi sinar gamma tidak hanya memutus ikatan (1,4)-β-glikosidik

pada rantai polimer kitosan namun radiasi gamma dapat memutus rantai kitosan

secara acak (random) atau radiasi gamma dapat memutus semua jenis ikatan pada

rantai kitosan sehingga jumlah gugus asetil yang hilang tidak selalu meningkat

dengan kenaikan dosis iradiasi.

Nilai derajat deasetilasi yang dihasilkan pada penelitian ini lebih besar

dibandingkan penelitian Hossain et al (2014) yang menghasilkan derajat

deasetilasi sebesar 79,57 % untuk penggunaan NaOH 50 % dan 81,24 % untuk

penggunaan NaOH 60 %, dengan bahan baku dan proses pembuatan yang sama.

Namun nilai derajat deasetilasi pada penelitian ini lebih kecil dibandingkan nilai

derajat deasetilasi penelitian Zainol et al (2009) yaitu 94,90 % untuk kitosan tanpa

radiasi dan 88,77 – 93,30 % untuk kitosan 25 – 100 kGy. Hal ini karena kitosan

yang digunakan pada penelitian Zainol et al (2009) merupakan kitosan komersial

dengan derajat deasetilasi 92,4 %.

Nilai derajat deasetilasi kitosan A yang dihasilkan berkisar antara 81,55 –

84,53 %, nilai ini memenuhi standar mutu kitosan industri menurut Qingdao

Yunzhou Biochemistry Co., Ltd yaitu sebesar > 80 %, sedangkan nilai derajat

deasetilasi kitosan B yang dihasilkan berkisar antara 82,36 – 87,33 %, nilai

tersebut belum memenuhi standar mutu kitosan medis menurut Qingdao Yunzhou

Biochemistry Co., Ltd sebesar > 90 %. Selain itu, nilai derajat deasetilasi yang

42

dihasilkan pada penelitian ini sesuai dengan nilai derajat deasetilasi kitosan

menurut SNI 7949:2013 yaitu > 75 %.

Nilai derajat deasetilasi kitosan B lebih tinggi dari kitosan A. Hal ini

dikarenakan kitosan B yang disintesis dari kitin bagian badannya saja memiliki

tekstur yang lebih tipis dan seragam sehingga kelarutannya lebih tinggi.

Peningkatan kelarutan berbanding lurus dengan peningkatan derajat deasetilasi,

maka kelarutan kitosan yang lebih tinggi akan menghasilkan derajat deasetilasi

yang tinggi juga.

Proses deasetilasi kitosan B menggunakan NaOH dengan konsentrasi yang

lebih tinggi (60 %) dibandingkan kitosan A (50 %). Menurut Rokhati (2006)

semakin tinggi konsentrasi NaOH maka derajat deasetilasinya juga semakin

tinggi. Konsentrasi NaOH yang semakin tinggi, menyumbangkan gugus –OH

yang semakin banyak, sehingga gugus CH3COO- yang tereliminasi juga semakin

banyak dan menghasilkan gugus amina yang semakin banyak. Hal ini

diindikasikan dengan kenaikan derajat deasetilasi.

4.4. Karakteristik Kelarutan Kitosan

Kitosan larut dalam asam encer seperti asam asetat, asam format, dan asam

glutamat. Ada beberapa faktor penting yang mempengaruhi kelarutan kitosan

diantaranya: suhu dan waktu deasetilasi, konsentrasi alkali, proses isolasi kitin,

rasio kitin dan alkali saat deasetilasi, dan ukuran partikel (Hossain et al., 2014).

Hasil kelarutan untuk kedua sampel kitosan ditunjukkan pada Gambar 18.

43

Gambar 18. Grafik hubungan antara kelarutan kitosan terhadap dosis iradiasi (A =

cangkang udang semua bagian + NaOH 50%, B = cangkang udang

bagian badan + NaOH 60%) 1

Berdasarkan grafik di atas diperoleh kelarutan kitosan sebelum diiradiasi

sebesar 81,60 % untuk kitosan A dan 87,64 % untuk kitosan B. Iradiasi kitosan

sampai 150 kGy, terjadi kenaikan kelarutan menjadi 85,63 % untuk kitosan A dan

92,97 % untuk kitosan B. Perhitungan kelarutan kitosan dapat dilihat pada

Lampiran 6. Hasil kelarutan ini lebih besar dibandingkan hasil kelarutan pada

penelitian Rochima (2007) yaitu sebesar 79,39 %, dengan metode uji yang sama.

Hasil kelarutan ini lebih kecil jika dibandingkan dengan hasil penelitian

Hossain (2014) yaitu sebesar 97,02 – 97,65 % untuk kitosan tanpa iradiasi. Hasil

kelarutan kitosan pada penelitian ini tidak sesuai dengan SNI. Menurut SNI

7949:2013, kelarutan kitosan dalam asam sebesar > 99 %.

Persen kelarutan kitosan B lebih tinggi dari persen kelarutan kitosan A,

persen kelarutan tertinggi dihasilkan pada dosis 150 kGy, hal ini disebabkan

karena berat molekul kitosan B lebih kecil daripada kitosan A. Kelarutan kitosan

80

82

84

86

88

90

92

94

0 50 100 150 200

Ke

laru

tan

(%

)

Dosis Iradiasi (kGy)

kitosan A

kitosan B

44

dalam asam asetat berhubungan erat dengan berat molekul dan derajat deasetilasi

kitosan yang dihasilkan.

Peningkatan kelarutan berbanding lurus dengan penurunan berat molekul

kitosan. Semakin rendah berat molekul kitosan maka kelarutannya akan semakin

besar. Peningkatan kelarutan berbanding lurus pula dengan peningkatan derajat

deasetilasi, hal ini disebabkan gugus asetil pada kitin yang dipotong oleh proses

deasetilasi akan menyisakan gugus amina. Ion H pada gugus amina menjadikan

kitosan mudah berinteraksi dengan air melalui ikatan hidrogen (Rochima, 2007).

Sifat kitosan hanya dapat larut dalam asam encer, seperti asam asetat,

asam format, asam sitrat kecuali kitosan yang telah disubstitusi dapat larut air.

Asam asetat tergolong asam lemah golongan asam karboksilat yang mengandung

gugus karboksil (-COOH). Gugus karboksil mengandung sebuah gugus karbonil

dan sebuah gugus hidroksil. Gugus karboksil dalam asam asetat akan

memudahkan pelarutan kitosan karena terjadinya interaksi hidrogen antara gugus

karboksil dengan gugus amina dari kitosan (Rochima, 2007).

Dosis iradiasi sangat mempengaruhi kelarutan kitosan, semakin tinggi

dosis iradiasi maka semakin besar kelarutan kitosan. Hal ini karena semakin tinggi

dosis iradiasi yang diberikan pada kitosan maka menghasilkan kitosan dengan

berat molekul yang semakin kecil.

45

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:

1. Iradiasi gamma berpengaruh terhadap karakteristik kitosan yang

dihasilkan. Iradiasi sampai 150 kGy menyebabkan kitosan mengalami

penurunan berat molekul, kenaikan derajat deasetilasi dan kelarutan

seiring dengan bertambahnya dosis iradiasi.

2. Bahan baku cangkang udang dan konsentrasi NaOH mempengaruhi

karakteristik kitosan yang dihasilkan. Karakteristik kitosan yang disintesis

dari cangkang udang bagian badannya saja dengan pemberian NaOH 60 %

memiliki berat molekul yang lebih kecil, serta derajat deasetilasi dan

kelarutan yang lebih besar jika dibandingkan dengan kitosan yang

disintesis dari seluruh bagian cangkang udang dengan pemberian NaOH

50 %.

3. Karakteristik kitosan yang dihasilkan pada penelitian ini sesuai dengan

SNI 7949:2013 yaitu berwarna coklat muda sampai putih, dan derajat

deasetilasi > 75 %, serta sesuai dengan standar mutu kitosan yaitu

berwarna kuning muda sampai putih dan derajat deasetilasi > 80 % untuk

kitosan industri serta > 90 % untuk kitosan medis. Namun untuk berat

molekul dan kelarutan dalam asam tidak memenuhi SNI dan standar

tersebut.

46

5.2. Saran

Perlu dilakukan penelitian pada penambahan dosis iradiasi ( > 150 kGy) atau

penggunaan enzim pada proses degradasi kitosan sehingga diperoleh oligokitosan

dengan berat molekul yang lebih kecil, kelarutan lebih besar, dan derajat

deasetilasi yang lebih besar supaya memenuhi standar spesifikasi oligokitosan

serta dapat diaplikasikan di bidang medis.

47

DAFTAR PUSTAKA

Agustina, S. dan Kurniasih, Y. 2013. Pembuatan Kitosan Dari Cangkang Udang

dan Aplikasinya Sebagai Adsorben Untuk Menurunkan Kadar Logam Cu.

Seminar Nasional FMIPA UNDIKSHA III Tahun 2013.

Agustina, S., Swantara, I.M.D., dan Suartha, I.N. 2015. Isolasi Kitin,

Karakterisasi, dan Sintesis Kitosan Dari Kulit Udang. Jurnal Kimia. 9(2):

271-278.

Anjayani, M. 2009. Karakteristik Benang Kitosan Yang Terbuat Dari Kitin

Iradiasi dan Tanpa Radiasi. [Skripsi]. Jakarta: Fakultas Sains dan

Teknologi UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Arifin, Z. 2012. Pemanfaatan Teknologi Sonikasi Tak langsung Dalam Rangka

Produksi Kitosan. Jurnal Konversi. 1(1): 1-6.

Badan Standardisasi Nasional. 2013. Kitosan - Syarat Mutu dan Pengolahan. SNI

7949:2013.

Bastaman. 1989. Studies On Degradation and Extraction Of Chitin and Chitosan

From Prawn Shells. England: The Queen University of Belfast.

BATAN. 2008. Radiasi. http://www.batan.go.id/organisasi/kerjasama.php.

Baxter, A., Dillon, M., Taylor, K.D.A., dan Roberts, G.A.F. 1992. Improved

Method for i.r. Determination of The Degree of N-acetylation of

Chitosan. Journal Biol Macromol. 14: 166-169.

Bhattacharya, A., Rawlins, J.W., dan Ray, P. 2009. Polymer Grafting and

Crosslinking. Ebook. Canada: Wiley.

Budihardjo, S., Atmoko, D. F., Ramja, S., Sutomo, Suntoro, A., Pudjijanto, MS.,

dan Marnada, N. 2010. Disain Konsep Rancang Bangun Iradiator

Gamma (ISG-500) Untuk Pengawetan Hasil Pertanian. Proseding

Pertemuan Ilmiah Rekayasa Perangkat Nuklir PRPN-BATAN, 30

November 2010.

Chattopadhyay, D.P., dan Inamdar, M.S. 2010. Aqueous Behaviour of Chitosan.

International Journal of Polymer Science. 2010 (939536): 1-7.

Domszy, J.G. dan Roberts, G.A.F. 1985. Evaluation of Infrared Spectroscopic

Techniques for Analyzing Chitosan. Journal Makromol Chem. 186:

1671-1677.

48

Dutta, P.K. 2016. Chitin and Chitosan for Regenerative Medicine. Ebook. India:

Springer.

Erizal, Abbas, B., Sudirman, Deswita, dan Budianto, E. 2012. Pengaruh Iradiasi

Gamma Pada Sifat Fisik dan Mekanik Film Kitosan. Jurnal Kimia dan

Kemasan. 34(1): 192-198.

Fairand, B.P. 2002. Radiation Sterilization for Health Care Products (X-Rays,

Gamma, and Electron Beam). Ebook. USA: CRC Press.

Gryczka, U., Dondi, D., Chmielewski, A.G., Migdal, W., Buttafava, A., dan

Faucitano, A. 2009. The Mechanism of Chitosan Degradation By Gamma

And E-Beam Irradiation. Radiation Physics and Chemistry. 78(2009): 543-

548.

Handayani, Dadang, P., Yessy, W., Tjahyono, dan Winda P. 2012. Kumpulan

Makalah: Patir (Pusat Aplikasi Teknologi dan Radiasi).

Hendry, J. 2008. Teknik Deproteinasi Kulit Rajungan (Portonus pelagious) secara

Enzimatik dengan Menggunakan Bakteri Pseudomonas aeruginosa untuk

Pembuatan Polimer Kitin dan Deasetilasinya. Prosiding FMIPA Unila.

Hossain, M. S., dan Iqbal, J. A. 2014. Production and Characterization of

Chitosan from Shrimp Waste. Journal of the Bangladesh Agricultural

University. 12(1): 153–160.

Juniarso, E.T. 2008. Pemanfaatan Ekstrak Kasar Protease Dari Isi Perut Ikan

Lemuru (Sardinella Sp.) Untuk Deproteinisasi Limbah Udang Secara

Enzimatik Dalam Proses Produksi Kitosan. [Skripsi]. Universitas Jember.

Kaban, J. 2009. Modifikasi Kimia dari Kitosan dan Aplikasi Produk yang

Dihasilkan. Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar Tetap dalam Bidang

Kimia Organik Pada Fakultas MIPA. Universitas Sumatera Utara, 24

Januari 2009.

Khan, T.A., Peh, K.K., dan Chang, H.S. 2002. Reporting Degree of Deacetylation

Values of Chitosan; The Influence of Analytical Methods. Journal Pharm.

Sci. 5(3): 205-212.

Khopkar. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI Press.

Kim, S.K. 2011. Chitin, Chitosan, Oligosaccharides and Their Derivatives:

Biological Activities and Applications. Ebook. USA: CRC Press.

Kim, S.K. 2014. Seafood Processing by Products. Ebook. USA: Springer.

Kurniasih, M dan Kartika, D. 2011. Sintesis dan Karakterisasi Fisika-Kimia

Kitosan. Jurnal Inovasi. 5(1): 42-48.

49

Marganof. 2003. Potensi Limbah Udang sebagai Penyerap Logam Berat (Timbal,

Kadmium, dan Tembaga) di Perairan. Dissertation. IPB. Bogor

Mohan, J. 2004. Organic Spectroscopy: Principles and Applications. Ebook. UK:

Alpha Science International Ltd.

Nather, A. 2005. Bone Grafts and Bone Substitutes: Basic Science and Clinical

Applications. Ebook. Singapura: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.

No, H.K., Cho, I.Y., Kim, H.R., dan Meyers, S.P. 2000. Effective Deacetylation

of Chitin under Conditions of 15 psi/121 °C. Journal Agric Food Chem.

48(2000): 2625-2627.

No, H.K., Meyers, S.P., Prinyawiwatkul, W., dan Xu, Z. 2007. Applications of

Chitosan for Improvement of Quality and Shelf Life of Foods. Journal

Food Sci. 72: 87-100.

Ocloo, F.C.K., Quayson, E.T., Adu-Gyamfi, A., Quarcoo, E.A., Asare, D., Serfor-

Armah, Y., dan Woode, B.K. 2011. Physicochemical and Functional

Characteristics of Radiation-Processed Shrimp Chitosan. Journal

Radiation Physics and Chemistry. 80(2011): 837–841.

Paten Batan. 2009. Pembuatan Kitosan. No Paten ID P000034713.

Peranginangin, R. 2004. Prospek Pengembangan Produk Baru Dari Limbah Hasil

Perikanan Sebagai Bahan Baku Sekunder. Badan Riset Kelautan dan

Perikanan, 2004, hal 25.

Pusat Diseminasi Iptek Nuklir. 2007. Aplikasi Teknik Nuklir Dalam Pengawetan

Bahan Pangan. Jakarta: ATOMOS.

Qingdao Yunzhou Biochemistry Co., Ltd. 1999-2016. Chitosan

(Food/Industrial/Medical/Agricultural) Grade. Alibaba Group. China

Rao, M.S., Chander, R., dan Sharma, A. 2006. Radiation Processed Chitosan a

Potent Antioxidant. BARC Newsletter Issue No 273.

Rochima, E. 2007. Karakterisasi Kitin dan Kitosan Asal Limbah Rajungan

Cirebon Jawa Barat. Buletin Teknologi Hasil Pertanian. X(1): 9-22.

Rokhati, N. 2006. Pengaruh Derajat Deasetilasi Khitosan Dari Kulit Udang

Terhadap Aplikasinya Sebagai Pengawet Makanan. Jurnal Reaktor. 10(2):

54-58.

Sarmento, B., dan Neves, J.D. 2012. Chitosan-Based Systems for

Biopharmaceuticals. Ebook. UK: Wiley.

50

Srijanto, B., Paryanto, I., Masduki, dan Purwantiningsih. 2006. Pengaruh Derajat

Deasetilasi Bahan Baku Pada Depolimerisasi Kitosan. Jurnal Akta

Kimindo. 1(2): 67-72.

Stevens, M.P. 2007. Kimia Polimer. Diterjemahkan oleh: Sopyan, I. Jakarta:

Pradnya Paramita.

Sugita, P., Sjahriza, A., Wukirsari, T., dan Wahyono, D. 2009. Kitosan: Sumber

Biomaterial Masa Depan. Bogor: IPB Press.

Sulistioso, G.S., Wulanawati, A, Deswita, dan Sudirman. 2013. Sintesis Bahan

Dasar Tibial Tray Berbasis HDPE yang Diperkuat Dengan Iradiasi

Gamma. Jurnal Kimia Kemasan. 36(1): 197-206.

Terbojevich, M. dan Muzzarelli, R.A.A. 2000. Chitosan. University of Ancona.

Wiyarsi, A., dan Priyambodo, E. 2009. Pengaruh Konsentrasi Kitosan Dari

Cangkang Udang Terhadap Efisiensi Penjerapan Logam Berat. Jurnal

FMIPA UNY.

Yacob, N., Mahmod, M., Talip, N., Bahari, K., Hashim, K., dan Dahlan, K.Z.

2010. Radiation Degradation of Chitosan. Research and Development

Seminar. Bangi (Malaysia). 12-15 Oct 2010.

Yao, K., Li, J., Yao, F., dan Yin, Y. 2012. Chitosan-Based Hidrogels: Functions

and Applications. Ebook. USA: CRC Press.

Yazid, E. 2005. Kimia Fisika Untuk Paramedis. Yogyakarta: Penerbit Andi.

Yoksan, R., Akashi, M., Miyata, M., dan Chirachanchai, S. 2004. Optimal γ-Ray

Dose and Irradiation Conditions for Producing Low-Molecular-Weight

Chitosan that Retains its Chemical Structure. Journal Radiation Research

Society. 161(2004): 471-480.

Young, R.J., dan Lovell, P.A. 2011. Introduction to Polymers: Third Edition.

Ebook. USA: CRC Press.

Zainol, I., Akil, H.Md., dan Mastor, A. 2009. Effect Of γ-Irradiation On The

Physical And Mechanical Properties Of Chitosan Powder. Journal

Material Science and Engineering. 29(2009): 292-297.

Zubaidah, A., Hidayati, S., Akhadi, M., Purba, M., Purwadi, D., Ariyanto, S.,

Winarno, H., Rismiyanto., Sofyatiningrum, E., Hendriyanto, H.,

Widyastono, H., Parmanto, E. M., dan Syahril. 2012. Buku Pintar Nuklir.

Pusat Diseminasi Iptek Nuklir, Pasar Jumat: Badan Tenaga Nuklir

Nasional.

51

LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil rendemen kitin dan kitosan dari cangkang udang 1

Berat cangkang udang = 100 g

Berat kitin = 30,84 g

Berat kitosan = 24,36 g

Rendemen kitin =

x 100 % =

x 100 % = 30,84 %

Rendemen kitosan =

x 100 % =

x 100 % = 78,99 %

Lampiran 2. Hasil pengukuran waktu alir rata-rata kitosan pada masing-

masing konsentrasi 1

Tabel 5. Waktu alir rata-rata kitosan A 0 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 58,87 58,64 58,78 58,76

0,2 105,34 105,08 105,61 105,34

0,3 168,08 167,95 168,43 168,15

0,4 254,92 255,44 254,93 255,10

0,5 375,57 376,94 376,94 376,48

Tabel 6. Waktu alir rata-rata kitosan A 25 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 41,67 41,58 41,7 41,65

0,2 57,81 56,74 57,33 57,29

0,3 72,23 72,51 72,59 72,44

0,4 91,22 91,77 91,72 91,57

0,5 114,11 114,07 114,48 114,22

52

Tabel 7. Waktu alir rata-rata kitosan A 50 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 37,6 37,87 37,95 37,81

0,2 45,06 45,63 45,68 45,46

0,3 55,23 55,39 55,38 55,33

0,4 66,59 66,49 66,61 66,56

0,5 76,37 76,19 76,12 76,23

Tabel 8. Waktu alir rata-rata kitosan A 75 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 33,87 33,91 33,93 33,90

0,2 37,85 37,81 37,66 37,77

0,3 41,28 41,49 41,46 41,41

0,4 45,69 45,53 45,52 45,58

0,5 49,61 49,82 49,8 49,74

Tabel 9. Waktu alir rata-rata kitosan A 100 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 33,92 33,9 33,81 33,88

0,2 37,74 37,55 37,75 37,68

0,3 40,93 40,95 40,85 40,91

0,4 45,43 45,19 45,22 45,28

0,5 49,37 49,48 49,44 49,43

Tabel 10. Waktu alir rata-rata kitosan A 150 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 33,84 33,89 33,88 33,87

0,2 36,75 36,87 36,88 36,83

0,3 40,86 40,78 40,82 40,82

0,4 44,63 44,77 44,77 44,72

0,5 48,06 48,2 48,14 48,13

53

Tabel 11. Waktu alir rata-rata kitosan B 0 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 57,07 57,08 57,44 57,20

0,2 94,48 94,52 94,41 94,47

0,3 152,45 152,66 152,41 152,51

0,4 256,72 256,8 256,38 256,63

0,5 362,89 362,11 362,57 362,52

Tabel 12. Waktu alir rata-rata kitosan B 25 kGy 1

Tabel 13. Waktu alir rata-rata kitosan B 50 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 37,01 37,07 37,04 37,04

0,2 43,74 43,83 43,55 43,71

0,3 52 52,78 52,14 52,31

0,4 60,25 60,21 60,29 60,25

0,5 68,8 68,61 68,66 68,69

Tabel 14. Waktu alir rata-rata kitosan B 75 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 34,29 34,37 34,21 34,29

0,2 37,54 37,6 37,65 37,60

0,3 41,38 41,33 41,28 41,33

0,4 45,1 45,06 45,1 45,09

0,5 49,31 49,59 49,42 49,44

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 40,73 40,87 40,67 40,76

0,2 52,12 52,04 52,01 52,06

0,3 64,86 64,73 64,73 64,77

0,4 79,81 79,82 79,96 79,86

0,5 100,67 100,43 100,48 100,53

54

Tabel 15. Waktu alir rata-rata kitosan B 100 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 33,85 33,95 33,93 33,91

0,2 37,07 37,16 37,09 37,11

0,3 40,3 40,69 40,69 40,56

0,4 44,39 44,37 44,34 44,37

0,5 48,41 48,42 48,39 48,41

Tabel 16. Waktu alir rata-rata kitosan B 150 kGy 1

Konsentrasi

larutan, C (%)

Waktu alir, t (detik) Waktu alir rata-rata

(detik) t1 t2 t3

0,1 33,7 33,72 33,76 33,73

0,2 36,61 36,71 36,8 36,71

0,3 40,08 40,21 40,31 40,20

0,4 43,91 43,9 43,87 43,89

0,5 47,8 47,84 47,76 47,80

Lampiran 3. Hasil perhitungan viskositas spesifik ( kitosan pada masing-

masing konsentrasi 1

Tabel 17. Data waktu alir kitosan A dan waktu alir pelarut 1

Dosis iradiasi

(kGy)

Waktu alir rata-rata larutan kitosan A (detik) Waktu alir

pelarut (detik) 0,1 % 0,2 % 0,3 % 0,4 % 0,5 %

0 58,76 105,34 168,15 255,10 376,48 31,48

25 41,65 57,29 72,44 91,57 114,22 31,62

50 37,81 45,46 55,33 66,56 76,23 31,49

75 33,90 37,77 41,41 45,58 49,74 30,97

100 33,88 37,68 40,91 45,28 49,43 31,06

150 33,87 36,83 40,82 44,72 48,13 31,10

55

Rumus Perhitungan Viskositas Spesifik ( :

Kitosan A 0 kGy

a. 0,1 %

= 0,87

b. 0,2 %

= 2,35

c. 0,3 %

= 4,34

d. 0,4 %

= 7,10

e. 0,5 %

= 10,96

Tabel 18. Data waktu alir kitosan B dan waktu alir pelarut 1

Dosis iradiasi

(kGy)

Waktu alir rata-rata larutan kitosan B (detik) Waktu alir

pelarut (detik) 0,1 % 0,2 % 0,3 % 0,4 % 0,5 %

0 57,20 94,47 152,51 256,63 362,52 31,29

25 40,76 52,06 64,77 79,86 100,53 31,60

50 37,04 43,71 52,31 60,25 68,69 31,33

75 34,29 37,60 41,33 45,09 49,44 31,53

100 33,91 37,11 40,56 44,37 48,41 31,54

150 33,73 36,71 40,20 43,89 47,80 31,16

56

Rumus Perhitungan Viskositas Spesifik ( :

Kitosan B 0 kGy

a. 0,1 %

= 0,83

b. 0,2 %

= 2,02

c. 0,3 %

= 3,87

d. 0,4 %

= 7,2

e. 0,5 %

= 10,59

Lampiran 4. Perhitungan berat molekul rata-rata viskositas intrinsik (Mv)

kitosan 1

Tabel 19. Nilai berat molekul kitosan A 0 kGy 1

Konsentrasi (C) Viskositas

spesifik ( )

Viskositas

intrinsik [ ]

Berat

molekul

0,1 % 0,87 8,70

5,186 319494,41

Da

0,2 % 2,35 11,75

0,3 % 4,34 14,47

0,4 % 7,10 17,75

0,5 % 10,96 21,92

57

Dari grafik diperoleh nilai [ ] sebesar 5,186 sehingga berat molekul kitosan

dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan berikut:

[ ]

Dimana:

[ ] = Viskositas intrinsik

k dan α = Tetapan khas untuk polimer dan pelarutnya

(k = 1,4 x 10-4

dan α = 0,83 pada suhu 25°C)

M = Berat molekul kitosan (Da)

Maka:

[ ]

5,186 = 1,4 x 10-4

. M0,83

M0,83

=

M0,83

= 37042,86

M = √

= 319494,41 Da

= 3,2 x 105 Da

y = 32.44x + 5.186 R² = 0.9933

0

5

10

15

20

25

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

𝜂re

du

ksi

Konsentrasi (%)

Grafik Hubungan Antara Viskositas Reduksi Dengan Konsentrasi

58

Tabel 20. Nilai berat molekul kitosan B 0 kGy 1

Konsentrasi

(C)

Viskositas

spesifik ( )

Viskositas

intrinsik [ ]

Berat

molekul

0,1 % 0,83 8,30

3,998 233523,71

Da

0,2 % 2,02 10,10

0,3 % 3,87 12,90

0,4 % 7,20 18,00

0,5 % 10,59 21,18

[ ]

3,998 = 1,4 x 10-4

. M0,83

M0,83

=

M0,83

= 28557,14

M = √

= 233523,71 Da

= 2,3 x 105 Da

y = 33.66x + 3.998 R² = 0.9732

0

5

10

15

20

25

0 0.2 0.4 0.6

𝜂re

du

ksi

Konsentrasi (%)

Grafik Hubungan Antara Viskositas Reduksi Dengan Konsentrasi

59

Tabel 21. Nilai berat molekul kitosan pada masing-masing dosis iradiasi 1

Dosis Iradiasi

(kGy)

Kitosan A Kitosan B

Berat molekul viskositas intrinsik (Da)

0 3,2 x 105

2,3 x 105

25 1,6 x 105 1,3 x 10

5

50 8,9 x 104 8,4 x 10

4

75 3,8 x 104 3,5 x 10

4

100 3,7 x 104 3,1 x 10

4

150 3,5 x 104 3,1 x 10

4

Lampiran 5. Perhitungan nilai derajat deasetilasi kitosan dengan FTIR 1

1. Kitosan A 0 kGy

DF1 = 86 ; DF2 = 75 ; DE = 70 ; AC = 93,3 ; AB = 60,6

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

60

65

70

75

80

85

90

95

%T

industri 0 kGy

60

A1655 = log

= log

= 0,03

A3450 = log

= log

= 0,187

% DD = 100 - *

+

= 100 - *

+

= 100 – 18,45

= 81,55%

2. Kitosan A 25 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

industri 25 kGy

61

3. Kitosan A 50 kGy

4. Kitosan A 75 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

65

70

75

80

85

90

%T

industri 50 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

75

80

85

90

95

100

105

110

%T

industri 75 kGy 2

62

5. Kitosan A 100 kGy

6. Kitosan A 150 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

52.5

60

67.5

75

82.5

90

97.5

%T

industri 100 kGy 3

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

60

67.5

75

82.5

90

97.5

105

%T

industri 150 kGy

63

7. Kitosan B 0 kGy

DF1 = 86,25 ; DF2 = 75 ; DE = 70,5 ; AC = 102 ; AB = 68

A1655 = log

= log

= 0,027

A3450 = log

= log

= 0,176

% DD = 100 - *

+

= 100 - *

+

= 100 – 17,64

= 82,36 %

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

67.5

75

82.5

90

97.5

105

%T

medical 0 kGy

64

8. Kitosan B 25 kGy

9. Kitosan B 50 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

75

80

85

90

95

100

%T

medical 25 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

85

90

95

100

105

%T

medical 50 kGy 4

65

10. Kitosan B 75 kGy

11. Kitosan B 100 kGy

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

75

80

85

90

95

100

%T

medical 75 kGy 4

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

60

67.5

75

82.5

90

%T

medical 100 kGy

66

12. Kitosan B 150 kGy

Tabel 22. Nilai derajat deasetilasi kitosan pada masing-masing dosis iradiasi 1

Dosis Iradiasi

(kGy)

Kitosan A Kitosan B

Derajat Deasetilasi (%) Derajat Deasetilasi (%)

0 81,55 82,36

25 82,09 83,32

50 84,48 86,73

75 84,52 87,33

100 81,89 83,15

150 82,31 84,37

500750100012501500175020002500300035004000

1/cm

72.5

75

77.5

80

82.5

85

87.5

90

92.5

%T

medical 150 kGy 2

67

Lampiran 6. Perhitungan kelarutan kitosan 1

Tabel 23. Nilai persen kelarutan kitosan A pada masing-masing dosis iradiasi 1

Dosis

iradiasi

(kGy)

Berat

kitosan

awal (g)

Berat

kertas

saring (g)

Berat kertas

saring +

endapan (g)

Berat

endapan

(g)

Berat

kitosan

akhir (g)

Persen

kelarutan

kitosan (%)

0 0,1250 0,8042 0,8272 0,0230 0,1020 81,60

25 0,1250 0,7362 0,7578 0,0216 0,1034 82,72

50 0,1253 0,7067 0,7276 0,0209 0,1044 83,32

75 0,1253 0,6576 0,6758 0,0182 0,1071 85,47

100 0,1252 0,6487 0,6669 0,0182 0,1070 85,46

150 0,1253 0,7155 0,7335 0,0180 0,1073 85,63

0 kGy

Berat endapan = (berat kertas saring + endapan) – (berat kertas saring)

= 0,8272 – 0,8042 = 0,023 g

Berat kitosan akhir = berat kitosan awal – berat endapan

= 0,1250 – 0,023 = 0,102 g

Persen kelarutan =

x 100 %

=

x 100% = 81,60 %

Tabel 24. Nilai persen kelarutan kitosan B pada masing-masing dosis iradiasi 1

Dosis

iradiasi

(kGy)

Berat

kitosan

awal (g)

Berat

kertas

saring (g)

Berat kertas

saring +

endapan (g)

Berat

endapan

(g)

Berat

kitosan

akhir (g)

Persen

kelarutan

kitosan (%)

0 0,1254 0,8689 0,8844 0,0155 0,1099 87,64

25 0,1250 0,9032 0,9174 0,0142 0,1108 88,64

50 0,1253 0,7043 0,7174 0,0131 0,1122 89,54

75 0,1254 0,6917 0,7048 0,0131 0,1123 89,55

100 0,1254 0,6886 0,6976 0,0090 0,1164 92,82

150 0,1252 0,7308 0,7396 0,0088 0,1164 92,97

68

0 kGy

Berat endapan = (berat kertas saring + endapan) – (berat kertas saring)

= 0,8844 – 0,8689 = 0,0155 g

Berat kitosan akhir = berat kitosan awal – berat endapan

= 0,1254 – 0,0155 = 0,1099 g

Persen kelarutan =

x 100 %

=

x 100% = 87,64 %

Lampiran 7. Spesifikasi standar mutu kitosan menurut SNI 7949:2013 1

Jenis uji Satuan Persyaratan

1. Warna - Coklat muda sampai putih

2. Fisika

Kelarutan dalam asam % Min 99

Viskositas cps Min 5

Benda asing - Negatif

3. Kimia

Kadar air % Maks 12

Kadar abu % Maks 5

Derajat deasetilasi % Min 75

Nitrogen* % Maks 5

Logam berat*

a. Arsen mg/kg Maks 5

b. Pb mg/kg Maks 5

pH 7-8

4. Mikrobiologi*

Escherechia coli APM/gram < 3

Salmonella per 25 gram Negatif

ALT koloni/g Maks 1×103

*Jika diperlukan

69

Lampiran 8. Spesifikasi standar mutu oligokitosan menurut Qingdao

Yunzhou Biochemistry Co., Ltd 1

Item Medical grade Food grade Feed grade

Appearance Light yellow powder Light yellow powder Light yellow powder

Average

Molecular Weight ≤ 2000, 1000 ≤ 3000, 2000 ≤ 8000, 5000, 3000

Degree

of deacetylation > 90%, 95% > 85%, 90%, 95% > 80%, 85%, 90%

pH 5.5 - 7.0 5.5 - 7.0 5.5 - 7.0

Loss on drying < 8.0% < 10.0% < 12.0%

Residue on ignition < 1.0% < 1.5% < 2.0%

Insoluble < 1.0% < 1.0% < 2.0%

Heavy metal (measured

by Pb) ≤ 10 ppm ≤ 10 ppm

Total bacterial count ≤ 1000 cfu/g ≤ 1000 cfu/g

Granularity 100 mesh

70

Lampiran 9. Dokumentasi penelitian 1

Cangkang udang Proses demineralisasi Proses pencucian

Proses deproteinasi Proses pencucian Kitin yang dihasilkan

Proses deasetilasi Pemanasan dalam waterbath Kitosan yang dihasilkan

Proses iradiasi kitosan dengan IRKA (Irradiator Karet Alam)

71

Karakterisasi berat molekul kitosan dengan viskometer ostwald

Karakterisasi derajat deasetilasi kitosan dengan FTIR

Karakterisasi kelarutan kitosan dengan metode gravimetri

72

BIODATA MAHASISWA

IDENTITAS PRIBADI

Nama Lengkap : Annisa Mardhatillah

Tempat Tanggal Lahir : Magetan, 17 April 1994

NIM : 1112096000024

Anak ke : 2 dari 2 bersaudara

Alamat Rumah : Komplek Dit Bekang AD RT 06/05 No 14 Kel.

Cibinong Kec. Cibinong Kab. Bogor Jawa Barat

16911

Telp/HP. : 087873592688

Email : annisamardhatillah@gmail.com

PENDIDIKAN FORMAL

Sekolah Dasar : SDN Cibinong 3 Lulus tahun 2006

Sekolah Menengah Pertama : SMPN 2 Cibinong Lulus tahun 2009

SLTA/SMK : SMAN 1 Cibinong Lulus tahun 2012

Perguruan Tinggi : UIN Syarif Hidayatullah Jakarta Masuk tahun 2012

PENDIDIKAN NON FORMAL

Kursus/Pelatihan

1. Keselamatan Kerja di Lab

(ISO/IEC 17025 : 2005)

: No. Sertifikat 08TA17025/UINSH/MK/11-16

73

PENGALAMAN ORGANISASI

1. Himpunan Mahasiswa Kimia

(HIMKA)

: Jabatan Staf Ahli Departemen Riset dan Teknologi

Tahun 2013 sd 2014

Jabatan Staf Ahli Departemen Kurikulum Tahun

2014 sd 2015

PENGALAMAN KERJA

1. Praktek Kerja Lapangan (PKL) : Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) Tahun

2015

Judul PKL: Pengaruh Waktu Kontak Zeolit Alam

Terhadap Penyerapan Ion Logam (Pb2+

)

SEMINAR/LOKAKARYA

1. Seminar Nasional Biokimia

2014

: Mei/2014

2. Seminar Safety and Security

Laboratory

: September/2012