LAPORAN PENDAHULUAN

PRAKTIKUM TEKNOLOGI BIOPROSES

IDENTITAS PRAKTIKAN

Nama : Mohammad Edwar Sopan

NIM : 03121003077

Kelompok : VII (Tujuh)

I. JUDUL PERCOBAAN : Pembuatan Chitosan

II. TUJUAN PERCOBAAN

1) Melakukan uji pembuatan Chitosan dari bahan dasar kulit udang sebagai

bahan pengawet.

2) Melakukan pengamatan dan pembelajaran dari Proses Pengolahan Limbah

Kulit Udang dalam pembuatan Chitosan.

3) Mengetahui manfaat lain dari Chitosan

III. DASAR TEORI

3.1 Pengertian Chitosan

Chitosan atau nama lain dari kitosan (poly-β-1,4-glucosamine / poly-D-

glucosamine) adalah serat alami dengan struktur molekul menyerupai selulosa

(serat pada sayuran dan buah-buahan) bedanya terletak pada gugus rantai C-2, di

mana gugus hidroksi (OH) pada C-2 digantikan oleh gugus amina (NH2). Struktur

poly-D-glucosamine (tersusun lebih dari 1000 unit glukosamin dan

asetilglukosamin) dengan berat molekul lebih dari satu juta ton, merupakan

dietary fiber (serat yang bisa dimakan) kedua setelah selulosa. Kitosan merupakan

modifikasi dari senyawa chitin (jenis polisakarida) yang banyak terdapat dalam

kulit luar hewan golongan Crustaceae seperti udang dan kepiting. Khasiat kitosan

sebagai bahan antibakteri dan kemampuannya untuk meng-imobilisasi bakteri

menjadikan kitosan dapat digunakan sebagai pengawet makanan.

Kitosan merupakan bahan kimia multiguna berbentuk serat dan merupakan

kopopolimer berbentuk lembaran tipis, berwarna putih atau kuning, tidak berbau.

Menurut Hardjito (2001) karena memiliki gugus aktif yang akan berikatan denagn

mikroba, maka kitosan juga mampu menghambat pertmbuhan mikroba. Kitosan

1

2

merupakan produk diasetilasi kitin melalui proses kimia menggunakan enzim

kitin diacetilase (Rismana,2001).

3.1.1 Manfaat Chitosan

Kitosan pertama kali ditemukan oleh ilmuwan Perancis, Ojier, pada tahun

1823. Ojier meneliti kitosan hasil ekstrak kerak binatang berkulit keras, seperti

udang, kepiting, dan serangga. Kitosan pada bidang kesehatan dapat digunakan

sebagai; penghambat pembiakan sel kanker lambung manusia, dan meningkatkan

daya tahan tubuh. Kerak yang terdapat pada kepiting dan udang pada umumnya

dicuci dengan larutan alkali encer untuk menghilangkan proteinnya, kemudian

dengan hydrochloric acid encer untuk menghilangkan kerak dan kapurnya.

Setelah itu yang tersisa adalah zat kerak (crust). Dalam zat kerak terdapat unsur

butylosar yang bermanfaat bagi tubuh manusia.

Butylosar dapat mengurangi penyerapan tubuh terhadap ion-ion khlor, di

bawah pengaruh asam lambung akan terjadi muatan positif dan gen-gen ion

positif yang bergabung dengan ion-ion khlor, mengurangi kekentalan ion khlor di

dalam gula darah, meningkatkan fungsi pembesaran pembuluh darah, yang pada

gilirannya menurunkan tekanan darah. Butylosar dapat menekan penyerapan

kolesterol oleh usus kecil sehingga menurunkan tingkat kekentalan kolesterol

dalam darah, pada gilirannya mencegah penumpukan kolesterol jahat pada hati.

Biasanya kalau sudah terasa tidak enak pada bagian hati, saat itu hati sudah

mengalami kerusakan parah. Butylosar dapat berperan dalam menekan

meningkatnya kandungan kolesterol dalam darah, mencegah penumpukan lemak

hati dalam pembuluh darah, berarti mencegah perembesan jaringan kanker ke

daerah sekitar. Kitosan dapat mengurangi beban kerja liver (hati) dan mengurangi

tekanan kerja organ tubuh lain akibat adanya lemak yang berlebihan juga

membantu mengontrol tingkat asam urat sehingga terhindar dari penyakit encok

dan batu ginjal. Kitosan dapat juga digunakan untuk mempercepat penyembuhan

luka dan kerusakan tulang.

Pada bidang industri lainnya kitosan juga dimanfaatkan pada bidang

kosmetika sebagai pelembab, antioksidan, tabir surya pada produk kosmetik.

Kitosan juga dapat dimanfaatkan sebagai peningkat daya awet berbagai produk

3

pangan seperti bakso, sosis, nuget, jus buah/sayur, tahu, ikan asin, mi basah,

produk olahan ikan, buah-buahan, mayonise, dodol, dll. karena memiliki aktifitas

antimikroba dan antioksidan serta penggunaan kitosan pada produk pangan dapat

menghindarkan konsumen dari kemungkinan terjangkit penyakit typhus, karena

kitosan dapat menghambat pertumbuhan berbagai mikroba patogen penyebab

penyakit typhus seperti Salmonella enterica, S. enterica var. Paratyphi-A dan S.

enterica var. Paratyphi-B. Juga berguna untuk pencampur ransum pangan ternak,

serat bahan pangan, penstabil, pembentuk gel, pembentuk tekstur, pengental dan

pengemulsi produk olahan, pembawa zat aditif makanan, flavor, zat gizi, virusida

tanaman, dan deasidifikasi buah-buahan, sayuran dan penjernih sari buah.

Ataupun pemanfaat kitosan di bidang kedokteran, seperti mencegah pertumbuhan

Candida albicans dan Staphvlacoccus aureus, antimikrob dan antijamur,

antikoagulan, antitumor,antivirus,pembuluh darah-kulit dan ginjal sintetik, bahan

pembuat lensa kontak, aditif komestik,membran dialisis, bahan shampoo,zat

hemostatik,penstabil liposom, bahan ortopedik,pembalut luka dan benang bedah

yang mudah diserap, serta mempertinggi daya kekebalan, antiinfeksi.

3.1.2 Sifat Kitosan

Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih (pada konsentrasi

asam asetat 2%). Kitosan kebanyakan larut dalam larutan asam organik. Pada pH

sekitar 4,0, kitosan larut tetapi tidak larut pada PH lebih besar dari 6,5, juga tidak

larut dalam pelarut air, alkohol, dan aseton. Dalam asam mineral pekat seperti

HCl dan HNO3, kitosan larut pada konsentrasi 0,15-1,1%, tetapi tidak larut pada

konsentrasi 10%.Kitosan tidak larut dalam H2SO4 pada berbagai konsentrasi,

sedangkan didalam H3PO4 tidak larut pada konsentrasi 1% sementara pada

konsentrasi 0,1% sedikit larut.Perlu untuk diketahui, bahwa kelarutan kitosan

dipengaruhi oleh bobot molekul, derajat deasetilasi, dan rotasi spesifiknya yang

beragam bergantung pada sumber dan metode isolasi. Sifat fisika dan kimia

kitosan di atas telah dijadikan bagian dalam penentuan spesifik kitosan niaga.

Kitosan mempunyai sifat antimikrobia melawan jamur lebih kuat dari

kitin. Jika kitosan ditambahkan pada tanah, maka akan menstimulir pertumbuhan

mikrobia mikrobia yang dapat mengurai jamur. Selain itu kitosan juga dapat

4

disemprotkan langsung pada tanaman. Sifat kitin dan kitosan dapat mengikat air

dan lemak. Karena sifatnya yang dapat bereaksi dengan asam-asam seperti

polifenol, maka kitosan sangat cocok untuk menurunkan kadar asam pada buah-

buahan, sayuran dan ekstrak kopi. Kitosan juga mempunyai sifat polikationik,

sehingga dapat dimanfaatkan sebagai agensia penggumpal. multiguna kitosan

tidak terlepas dari sifat alaminya, sifat alami tersebut dapat dibagi menjadi dua

sifat besar, yaitu sifat kimia dan sifat biologi. Sifat kimia kitosan sama denagn

kitin tetapi yang khas antara lain; Merupakan polimer poliamin berbentuk linier;

Mempunyai gugus amino aktif; Mempunyai kemampuan mengikat beberapa

logam.

Sementara sifat biologi kitosan antara lain; Bersifat biokompatibel, artinya

sebagai polimer alami sifatnya tidak mempunyai akibat samping, tidak beracun,

tidak dapat dicerna, mudah diuraikan oleh mikroba (biodegradable); Dapat

berikatan dengan sel mamalia dan sel mikroba secara agresif; Mampu

meningkatkan pembentkan tulang. Bersifat hemostatik, fungistatik, spermisidal,

antitumor, antikolesterol; dan bersifat sebagai depresan pada sistem syaraf pusat.

Berdasarkan kedua sifat tersebut maka kitosan mempunyai sifat fisik khas, yaitu

mudah dibentk menjadi spons, larutan, gel, pasta, membran, dan serat yang sangat

bermanfaat dalam aplikasinya.

3.1.2 Kelebihan dan Kekurangan Chitosan

Kitosan Berdasarkan sifat-sifat biologi dan kimianya, maka kitosan

mempunyai sifat fisik khas, yaitu mudah dibentuk menjadi spons, larutan, gel,

pasta, membran, dan serat yang sangat bermanfaat aplikasinya. Tidak seperti serat

lam lain, kitosan mempunyai sifat unik, karena memberikan daya pengikat lemak

yang sanagt tinggi. Pada kondisi normal kitosan mampu menyerap 4-5 kali lemak

dibandingkan serat lain (Rismana,2001). Menurut Prasetiyo (2006) dari segi

ekonomi, pemanfaatan khitin dari limbah cangkang udang untuk bahan utama dan

bahan pendukung dalam berbagai bidang dan industri sangat menguntungkan

karena bahan bakunya berupa limbah berasal dari sumberdaya lokal (local

content).

5

Kitosan merupakan polisakarida yang unik dan telah secara luas digunakan

dalam bermacam aplikasi biomedis disebabkan kemudah cocokannya dengan

unsur makhluk hidup, toxicitasnya rendah, mudah diuraikan, tidak bersifat

imunogenik, dan sifatnya non-karsinogenik (Irawan,2007). Kelebihan dan

kekurangan khitosan menurut Kusumawati (2006) bahwa karena sifatnya yang

dapat menarik lemak, kitosan bnayak dibuat untuk tablet/pil penurun berat badan.

Kitosan dapat menyyerap lemak dalam tubuh dengan cukup baik. Dalam kondisi

optimal, kitosan dapat menyerap lemak sejumlah 4-5 kali berat kitosan. Beeberapa

penelitian telah berhasil membuktikan bahwa kitosan dapat menurunkan

kolesterol tanpa menimbulkan efek samping. Hanya satu saja yang harus

diperhatikan, konsumsi kitosan harus tetap terkontrol, karena kitosan juga dapat

menyerap mineral kalsium dan vitamin yang ada di dalam tubuh. Selain itu, orang

yang biasanya mengalami alergi terhadap makanan laut sebaiknya menghindari

dari mengkonsumsi tablet/pil kitosan.

Kelebihan lain dari Kitosan yaitu padatan yang dikoagulasinya dapat

dimanfaatkan. Kekhawatiran terhadap kemungkinan khitosan mempuntai efek

beracun terhadap manusia telah dimentahkan oleh beberapa peneliti dengan

sejumlah bukti ilmiah. Bentukan derivatif deasetilasi dari polimer ini adalah

chitin. Chitin adalah N-asetil glukosamin yang terdeasetilasi sedikit, sedangkan

chitosan adalah chitin yang terdeasetilasi sebanyak mungkin, tetapi tidak cukup

untuk dinamakan poliglukosamin.

3.2 Bahan Dasar Chitosan

Chitosan dapat diperoleh dengan mengkonversi kitin, sedangkan kitin

sendiri dapat diperoleh dari kulit udang. Produksi kitin biasanya dilakukan dalam

tiga tahap yaitu: tahap demineralisasi, penghilangan mineral; tahap deproteinasi,

penghilangan protein; dan tahap depigmentasi, pemutihan. Sedangkan chitosan

diperoleh dengan deasetilasi kitin yang didapat dengan larutan basa konsentrasi

tinggi. Purwatiningsih (1992) menjelaskan bahwa NaOH 50% dapat digunakan

untuk deasetilasi kitin dari limbah kulit udang.

Proses pembuatan kitosan, terlebih dahulu dilakukan penghilangan mineral

(demineralisasi). Kulit udang ditambahkan HCl, campuran dipanaskan pada suhu

6

70 – 80° C selama 4 jam sambil diaduk dengan pengaduk 50 rpm, lalu disaring.

Padatan yang diproleh dicuci dengan akuades untuk menghilangkan HCl yang

masih tersisa. Filtrat terakhir yang diproleh diuji dengan larutan perak nitrat

(AgNO3), bila sudah tidak terbentuk endapan putih maka ion Cl- dalam larutan

sudah tidak ada lagi. Padatan dikeringkan dalam oven pada suhu 70° C selama 24

jam dan diproleh serbuk kulit udang tanpa mineral. Serbuk ini kemudian di

dinginkan dalam desikator, untuk proses penghilangan protein dalam melakukan

penghilangan protein (deproteinasi), serbuk kulit udang kering hasil proses

demineralisasi ditambahkan NaOH, campuran ini dipanaskan pada suhu 65 -70° C

selama 4 jam disertai dengan pengudukan 50 rpm.

Padatan yang ada dikeringkan dan didinginkan. Padatan ini berupa kitin,

kemudian dicuci dengan akuades sampai pH menjadi netral. Kitin yang sudah

dicuci ditambah dengan etanol 70% untuk melarutkan kitosan terlarut dan

dilanjutkan dengan penyaringan, kemudian dicuci dengan akuades panas dan

aseton untuk menghilangkan warna, dilakukan sebanyak dua kali. Padatan

dikeringkan pada suhu 80° C selama 24 jam dan selanjutnya dikeringkan dalam

desikator. (Weska dan Moura, 2006). Rendemen kitin yang diproleh sebanyak

35% ( Puspawati dan Simpen, 2010). Penditeksian kitin dilakukan dengan reaksi

warna Van Wesslink, di mana kitin direaksikan dengan larutan I2-KI 1% akan

memberikan warna coklat. Penambahan H2SO4 1 M memberikan warna violet

(Marganov, 2003).

Deasetilasi Kitin menjadi Kitosan, yaitu kitin ditambah NaOH 60%,

campuran diaduk dan dipanaskan pada suhu 120° C selama 4 jam. Campuran

disaring melalui kertas saring wollfram, selanjutnya larutan dititrasi menggunakan

HCl untuk mengendapkan kembali kitosan yang ada dalam larutan. Campuran

yang ada endapan disentrifuge untuk memisahkan kitosan. Padatan yang diproleh

dicuci dengan akuades, padatan yang berupa bubuk kitosan berwarna putih krem

dikeringkan pada 80° C selama 24 jam sebanyak 5% (Puspawati, dan Simpen,

2010). Untuk menguji kemurniaan kandungan kitosan dalam bubuk sebanyak 1

gram dilarutkan dalam 100 mL asam asetat 2% dengan perbandingan 1 : 100 (b/v)

antara kitosan dengan pelarut. Kitosan dikatakan mempunyai kemurnian yang

7

tinggi bila larut dalam larutan asam asetat 2% tersebut (Mukherjee, 2001).

Kitosan disimpan di tempat sejuk dan kering dalam kondisi kemasan tertutup.

3.2.1 Prinsip dan proses pembuatan Chitin

Ekstraksi kitin umumnya melalui tahapan penggilingan, deproteinasi,

demineralisasi, pengeringan, dan pembubukan, sedangkan kitosan diperoleh

dengan penbambahan alkali kuat terhadap kitin pada suhu tinggi. Adapun

teknologi pengolahan kitin dan kitosan dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu:

1) Demineralisasi

Limbah cangkang udang dicuci denagn air mengalir dan dikeringkan di

bawah sinar matahari sampaikering, kemudian dicuci di dalam air panas dua kali

lalu direbus selama 10 menit. Tiriskan dan keringkan. Bahan yang sudah kering

lalu digiling samapi menjadi serbuk ukuran 40-60 mesh. Kemudian dicampur

asam klorida 1N (HCl 1N) denagn perbandingan 10:1 untuk pelarut dibandingkan

dengan kulit udang, lalu diaduk merata sekitar 1 jam. Biarkan sebentar, kemudian

panaskan pada suhu 90° C selama 1 jam. Residu berupa padatan dicuci denagn air

sampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 80oC selama

24 jam atau dijemur sampai kering.

2) Deproteinasi

Deproteinasi menggunakan natriun hidroksida lebih sering digunakan,

karena lebih mudah dan efektif. Dilakukan deproteinasi dengan 3,5% NaOH; 1 :

10 (w/v) selama 4 – 5 jam pada suhu 65° C sambil diaduk. Lalu disaring dan

dicuci dengan air sampai netral. Pada pemisahan protein menggunakan natrium

hidroksida, protein diekstraksi sebagai natrium proteinat yang larut. Secara umum

larutan NaOH 3,5% dengan suhu 65° C selama waktu ekstraksi 4 jam dapat

mengurangi kadar protein dalam kulit udang secara efektif. Sekalipun demikian

proses deproteinasi umum yang optimum tidak ada untuk setiap jenis Crustaceae.

Mineral kalsium karbonat pada kulit udang lebih mudah dipisahkan dibandingkan

protein, karena garam anorganik ini hanya terikat secara fisika. Menurut Knorr

(1984) asam klorida dengan konsentrasi lebih dari 10% dapat secara efektif

melarutkan kalsium sebagai kalsium klorida. Proses demineralisasi dengan

8

menggunakan asam klorida sampai CO2 yang terbentuk hilang kemudian

didiamkan 24 jam pada suhu kamar.

3) Deasetilasi kitin menjadi kitosan

Kitosan dibuat dengan menambahkan sodium hidroksida (NaOH) 50%

denagn perbandingan 20:1 (pelarut dibanding kitin). Aduk sampai merata selama

1 jam dan biarkan sekitar 30 menit, lalu dipanaskan selama 90 menit denagn suhu

140° C. Larutan kemudian disaring untuk mendapatkan residu berupa padatan,

lalu dilakukan pencucian denagn air sampai pH netral, kemudian dikeringkan

denagn oven suhu 70° C selama 24 jam atau dijemur sampai kering. Bentuk akhir

kitosan bisa berbentuk serbuk maupun serpihan.

3.2.2 Limbah Udang

Selama ini limbah kulit udang hanya dimanfaatkan untuk pakan ternak

atau untuk industri makanan seperti pembuatan kerupuk udang. Limbah kulit

udang dapat diolah untuk pembuatan chitin yang dapat diproses lebih lanjut

menghasilkan chitosan - yang memiliki banyak manfaat dalam bidang industri,

antara lain adalah sebagai pengawet makanan yang tidak berbahaya (non toksid)

pengganti formalin. Populasi udang di Indonesia bersifat unik. Berdasarkan

distribusi geografisnya dapat diprediksikan bahwa Indonesia menjadi centre of

origin dari udang, terutama dalam hal ini jenis crustacea karena terdapat 19

spesies dari marga Macrobrachium (udang galah).

Apabila ditinjau dari segi social ekonomi, eksistensi udang galah saat ini

merupakan salah satu komoditas unggulan yang dapat diandalkan sebagai sumber

penghasilan. Udang sendiri memliki deviasi pasar yang baik, ditinjau dari

kecenderungan masyarakat yang menggemari sea food. Peluang udang di kancah

perekonomian tidak membeludak hanya di kawasan pasar dalam negeri bahkan di

mancanegara terbuka luas seperti di negara-negara Eropa. Peluang pasar yang

besar serta keunggulan komparatif yang dimiliki udang menjadikannya salah satu

komoditi andalan, sehingga mampu bersaing dengan produk sea food lainnya.

3.2.3 Limbah Kepiting Rajungan

Kitosan dari limbah kulit kepiting rajungan (Portunus sanginolentus L.)

telah dihasilkan melalui tahap-tahap deproteinisasi, demineralisasi, depigmentasi,

9

dan deasetilasi. Kitin yang terdapat dalam kulit kepiting rajungan masih tercampur

protein, mineral, dan zat warna sehingga diperlukan pemisahan yang meliputi

deprotenisasi, demineralisasi, dan depigmentasi. Protein akan larut dalam suasana

basa setelah tahap deproteinasi, yakni menurunnya kadar protein yang ada dalam

kulit kepiting rajungan. Mineral utama yang ada pada kulit kepiting rajungan

adalah CaCO3 dan sedikit Ca3(PO4)2 yang larut dalam suasana asam.

Pada umumnya cangkang kepiting yang berasal dari berbagai rumah

makan dengan menu seafood tidak diolah secara optimal. Bahan sisa pengolahan

makanan ini hanya dibuang begitu saja sehingga dapat menimbulkan pencemaran

di sekitar tempat pembuangan limbah cangkang kepiting. Padahal 71% limbah

tersebut mengandung senyawa kitin yang dapat diubah menjadi kitosan.

Diperkirakan 109 ton kitin dibiosintesis di alam tiap tahunnya dan terikat pada

bahan non polisakarida (protein atau lipida). Banyak penelitian yang

memanfaatkan limbah dari kepiting untuk diolah menjadi kitin dan kitosan.

Kitosan digunakan dalam berbagai bidang seperti agrikultur, penjernih dan

pemurnian air / minuman. Ditambah lagi bahwa biopolimer ini merupakan bahan

yang sumbernya melimpah dan dapat terbarukan (renewable) maka dalam situasi

pengurangan sumber-sumber alam yang berkelanjutan serta perkembangan

bioteknologi yang demikian pesat menjadikan pemanfaatan sumber daya alam

alternatif seperti kitin dan kitosan merupakan hal yang sangat perlu dilakukan.

10

IV. ALAT DAN BAHAN

4.1 Alat yang digunakan

1) Neraca analitis

2) Spatula

3) Water Bath

4) Corong dan Kertas Saring

5) pH meter

6) Oven

4.2 Bahan yang digunakan

1) Kulit udang

2) HCl

3) NaOH

4) Aquadest

V. PROSEDUR PERCOBAAN

1) Pisahkan udang dan kulitnya kemudian cuci bersih dan keringkan.

2) Gerus sampai halus kulit udang yang telah dikeringkan tadi hingga menjadi

bubuk atau powder.

3) Timbang bubuk kulit udang sebanyak 5 gr, dicampur dengan 300 ml aqudest.

4) Kemudian masukkan HCl sebanyak 3 tetes, selanjutnya larutan kulit udang

tadi dipanaskan selama 2 menit, diamkan sebentar.

5) Larutan tadi disaring dengan kertas saring, slurry kulit udang dimasukkan

dalam beker gelas kemudian dicuci serta disaring kembali.

6) Hasil saringan ini dicampur kembali dengan 300 aquadest,direbus selama 2

menit, kemudian saring kembali.

7) Hasil saringan ditetesi NaOH sebanyak 3 tetes, selanjutnya diukur pH dengan

menggunakan pH meter.

8) Langkah terakhir larutan disaring kembali dan dikeringkan.