(519089515) kitosan

Universitas Sumatera

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kitosan

Kitosan dengan rumus molekul (C6H11NO4)n yang dapat diperoleh dari deasetilasi

kitin. Kitosan juga dijumpai secara alamiah di beberapa organisme. Adapun struktur

kitosan:

Gambar 2.1 Struktur Kitosan

Proses deasetilasi kitin dapat dilakukan dengan cara kimiawi atau enzimatik.

Ternyata penghilangan gugus asetil kitin meningkatkan kelarutannya, sehingga

kitosan lebih banyak digunakan daripada kitin, antara lain di industri kertas, pangan,

farmasi, fotografi, kosmetika. Selain itu kitosan juga bersifat nontoksik,

biokompatibel, dan biodegradabel sehingga aman digunakan.

Perkembangan penggunaan kitosan meningkat pada tahun 1940-an

terlebih dengan makin diperlukannya bahan alami oleh berbagai industri sekitar

tahun 1970- an. Penggunaan kitosan untuk aplikasi khusus seperti farmasi,

kesehatan, bidang industri antara lain industri membran, biokimia, bioteknologi,

pangan, pengolahan limbah, kosmetik, agroindustri, industri perkayuan, polimer,

dan industri kertas (Sugita, P. 2009).


2.1.1. Sumber Kitosan

Kitosan merupakan senyawa kimia yang berasal dari bahan hayati kitin,

suatu senyawa organik yang melimpah di alam ini setelah selulosa. Kitin ini

umumnya diperoleh dari kerangka hewan invertebrata dari kelompok Arthopoda sp,

Molusca sp, Coelenterata sp, Annelida sp, Nematoda sp, dan beberapa dari kelompok

jamur. Selain dari kerangka hewan invertebrate, juga banyak ditemukan pada bagian

insang ikan, trachea, dinding usus dan pada kulit cumi-cumi. Sebagai sumber

utamanya ialah cangkang Crustaceae sp, yaitu udang, lobster, kepiting, dan hewan

yang bercangkang lainnya, terutama asal laut. Sumber ini diutamakan karena

bertujuan untuk memberdayakan limbah udang (h t t p:// f o r u m . u p i . e d u/ v 3 / i nd e x . p h p ?

to p i c = 15647 . 0 ).

Dari tabel 2.1 dibawah ini bahwa sumber kitin dan kitosan yang banyak

adalah terdapat pada udang-udangan (70%).

Tabel 2.1 Sumber-sumber Kitin dan Kitosan

Jenis Kadar Kitosan

Jamur / Cendawan 5-20%Cumi-cumi 3-20%Kalajengking 30%Laba-laba 38%Kumbang 35%Ulat sutra 44%Kepiting 69%Udang 70%

( Manurung, M. 2005)

2.1.2. Sifat-sifat Kitosan

Kitosan merupakan padatan amorf yang berwarna putih kekuningan. Kelarutan

kitosan yang paling baik ialah dalam larutan asam asetat 2%. (Sugita, P.

2009). Kitosan mudah mengalami degradasi secara biologis dan tidak beracun,

kationik kuat, flokulan dan koagulan yang baik, mudah membentuk membran atau

film serta membentuk gel dengan anion bervalensi ganda. Kitosan tidak larut dalam

air, pelarut- pelarut organik, alkali atau asam-asam mineral pada pH diatas 6,5.

Kitosan larut


dengan cepat dalam asam organik seperti asam formiat, asam sitrat dan asam asetat

(Mat,B.Zakaria. 1995).

Kitosan juga sedikit larut dalam HCl dan HNO3 0,5%, H3PO4.

Sedangkan dalam H2SO4 tidak larut. Kitosan juga tidak larut dalam beberapa

pelarut organik seperti alkohol, aseton, dimetil formida dan dimetil sulfoksida tetapi

kitosan larut dengan baik dengan asam formiat berkonsentrasi (0,2-100)% dalam air

(Knorr,D.1987). Sifat-sifat kitosan dihubungkan dengan adanya gugus amino dan

hidoksil yang terikat. Adanya reaktifitas kimia yang tinggi dan menyumbangkan sifat

sifat polielektrolit kation, sehingga dapat berperan sebagai amino

pengganti. Perbedaan kandungan amida adalah sebagai patokan untuk

menentukan apakah polimer ini dalam bentuk kitin atau kitosan. Kitosan

mengandung gugus amida 60% sebaiknya lebih kecil dari 60% adalah kitin

(Harahap,V.U. 1995).

Kitosan larut pada kebanyakan larutan asam organik (Tabel 2.2) pada pH

sekitar 4,0, 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 di

dalam H3PO4 tidak larut pada konsentrasi 1% sementara pada konsentrasi 0,1%

sedikit larut. Perlu untuk kita ketahui, bahwa kelarutan kitosan dipengaruhi oleh

bobot molekul, derajat deasetilasi dan rotasi spesifiknya yang beragam bergantung

pada sumber dan metode isolasi serta transformasinya.


Tabel 2.2 Kelarutan Kitosan pada Berbagai Pelarut Asam Organik

Konsentrasi Asam OrganikKonsentrasi Asam Organik

(%)10 50 >50

Asam asetat + ±Asam adipat

Asam sitrat +Asam format + + +

Asam laktat +Asam maleat +

Asam malonat +Asam oksalat +

Asam propionat +Asam piruvat + +Asam suksinat +Asam tartrat +

Keterangan:

+ larut; - tidak larut; ± larut sebagian

(Sugita, P. 2009)

Kitosan memiliki sifat unik yang dapat digunakan dalam berbagai cara serta

memiliki kegunaan yang beragam, antara lain sebagai bahan perekat, aditif

untuk kertas dan tekstil, penjernih air minum, serta untuk mempercepat

penyembuhan luka, dan memperbaiki sifat pengikatan warna. Kitosan merupakan

pengkelat yang kuat untuk ion logam transisi.

Menurut Robert, G. A. F. (1992), kitosan merupakan suatu biopolimer alam

yang reaktif yang dapat melakukan perubahan-perubahan kimia. Karena ini banyak

turunan kitosan dapat dibuat dengan mudah. Beberapa turunan kitosan yag telah

dihasilkan dan juga telah diketahui kegunaannya antara lain:

a. N-karboksialkil kitosan, digunakan sebagai penggumpal ion

logam b. Asetil kitosan, digunakan dalam industri tekstil dan

membran

c. Kitosan glukan, digunakan sebagai pengkelat ion logam dan agen

penggumpal sama seperti kitin, kitosan juga dapat digunakan dalam berbagai

bidang,


misalnya:

1. Untuk industri kertas, kaca, kain, dan pewarna

2. Dalam industri kosmetik

3. Dalam bidang pertanian dan makanan

4. Dalam industri semen

5. Dalam bidang kesehatan

6. Untuk penyerapan ion logam

2.2. Kegunaan Kitosan

Dewasa ini aplikasi kitin dan kitosan sangat banyak dan meluas. Dibidang industri,

kitin dan kitosan berperan antara lain sebagai kogulan polielektrolit pengolahan

limbah cair, pengikat dan penyerap ion logam, mikroorganisme, pewarna, residu

peptisida, lemak, mineral dan asam organik, gel dan pertukaran ion, pembentuk film

dan membran mudah terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp, dan produk tekstil.

(Sugita, P. 2009).

Kitin dan kitosan dapat diterapkan di bidang industri maupun bidang

kesehatan, diantaranya : Industri tekstil, bidang fotografi, bidang

kedokteran/kesehatan, industri fungisida, industri kosmetika, industri pengolahan

pangan, serta penangan limbah.

2.2.1. Industri Tekstil

Serat tenun dapat dibuat dari kitin dengan cara membuat suspensi kitin dalam asam

format, kemudian ditambahkan triklor asam asetat dan segera dibekukan pada

suhu

20 derajat C selama 24 jam. Jika larutan ini dipintal dan dimasukka n dalam etil asetat


maka akan terbentuk serat tenun yang potensial untuk industri tekstil. Pada kerajinan

batik, pasta kitosan dapat menggantikan ''malam'' (wax) sebagai media pembatikan.

2.2.2. Bidang Fotografi

Jika kitin dilarutkan dalam larutan dimetilasetamida LICI, maka dari larutan ini

dapat dibuat film untuk berbagai kegunaan. Pada industri film untuk fotografi,

penambahan tembaga kitosan dapat memperbaiki mutu film yaitu untuk

meningkatkan fotosensitivitasnya.

2.2.3. Bidang Kedokteran/Kesehatan

Kitin dan turunannya (karboksimetil kitin, hidroksietil kitin dan etil kitin)

dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan benang operasi. Benang operasi ini

mempunyai keunggulan dapat diurai dan diserap dalam jaringan tubuh, tidak toksik,

dapat disterilisasi dan dapat disimpan lama.

Kitin dan kitosan dapat digunakan sebagai bahan pemercepat penyembuhan

luka bakar, lebih baik dari yang terbuat dari tulang rawan. Selain itu juga

sebagai bahan pembuatan garam-garam glukosamin yang mempunyai banyak

manfaat di bidang kedokteran. Misalnya untuk menyembuhkan influenza, radang

usus dan sakit tulang.

Glukosamin terasetilasi merupakan bahan antitumor, sedangkan glukosamin

sendiri bersifat toksik terhadap sel-sel tumor sehingga dapat menurunkan kadar

kolesterol darah dan kolesterol liver. Karena kitin tidak dapat dicerna dalam

pencernaan, maka ia berfungsi sebagai dietary fiber yang berguna melancarkan

pembuangan sisa-sisa pencernaan.


2.2.4. Industri Fungisida

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

disemprotkan langsung pada tanaman. Misalnya larutan 0,4% kitosan jika

disemprotkan pada tanaman tomat dapat menghilangkan virus tobacco mozaik.

2.2.5. Industri Kosmetika

Kini telah dikembangkan produk baru shampoo kering mengandung kitin yang

disuspensi dalam alkohol. Termasuk pembuatan lotion dan shampoo cair yang

mengandung 0,5 - 6,0 % garam kitosan. Shampoo ini mempunyai kelebihan dapat

meningkatkan kekuatan dan berkilaunya rambut, karena adanya interaksi antara

polimer tersebut dengan protein rambut.

2.2.6. Industri Pengolahan Pangan

Karena sifat kitin dan kitosan yang dapat mengikat air dan lemak, maka

keduanya dapat digunakan sebagai media pewarnaan makanan. Mikrokristalin kitin

jika ditambahkan pada adonan akan dapat meningkatkan pengembangan volume roti

tawar yang dihasilkan. Selain itu juga sebagai pengental dan pembentuk emulsi lebih

baik dari pada mikrokristalin sellulosa. Pada pemanasan tinggi kitin akan

menghasilkan pyrazine yang potensial sebagai zat penambah cita rasa.

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. Bahkan terakhir diketahui dapat sebagai

penjernih jus apel lebih baik dari pada penggunaan bentonite dan gelatin. Kitin dan

Kitosan tidak beracun sehingga tidak berbahaya bagi kesehatan manusia.


2.2.7. Penanganan Limbah

Karena sifat polikationiknya, kitosan dapat dimanfaatkan sebagai agensia

penggumpal dalam penanganan limbah terutama limbah berprotein yang kemudian

dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak. Pada penanganan limbah cair, kitosan

sebagai chelating agent yang dapat menyerap logam beracun seperti mercuri, timah,

tembaga, pluranium dan uranium dalam perairan dan untuk mengikat zat warna

tekstil dalam air limbah (Krissetiana, H. 2004).

2.3. Karakteristik Kitosan

Karakteristik kitosan yang paling sering dianalisa adalah viskositas, derajat

deasetilasi, berat molekul, pH, residu protein, kadar air, kadar abu, kandungan lemak.

Kadar logam berat, warna dan lain-lain yang bersangkut an dengan tujuan

penggunaan. Menurut Roberts (1992), standar mutu kitosan maupun polimernya

belum ada, sehingga analisa kitosan ditujukan untuk menentukan karakterisasi yang

berhubungan dengan sumber bahan kitosan dan tujuan penggunaannya.

Berat molekul merupakan salah satu parameter yang dapat membedakan kitin

dan kitosan dengan adanya pengurangan berat molekul pada kitosan akibat proses

deasetilasi yang menghilangkan gugus asetil pada kitin.

Metode yang paling sederhana untuk menentukan berat molekul dari kitin

dan kitosan yaitu dengan viskometri (Kumar, 2000). Pada metoda ini berat

molekul polimer ditentukan dengan persamaan Mark-Houwink, yaitu:

[η] = K.Mα………………...…(1)

Dimana K dan α merupakan tetapan yang khas untuk sistem polimer-pelarut

tertentu (Sopyan, 2001). Harga viskositas intrinsik atau [η] diperoleh dari nilai

viskositas spesifik (ηsp) pada konsentrasi mendekati nol. Viskositas spesifik (ηsp)

dapat ditentukan dengan mengetahui waktu alir larutan dan pelarut pada alat

viskometer.


t2 – t1ηsp = ………………(2)

t1

Dimana t2 adalah waktu alir larutan dan t1 adalah waktu alir pelarut ( Firman, 1991).

2.4. Asam Askorbat (Vitamin C)

2.4.1. Struktur Asam Askorbat

Asam askorbat merupakan senyawa yang mudah larut dalam air, mempunyai

sifat asam dan sifat pereduksi yang kuat. Sifat-sifat tersebut terutama disebabkan

adanya struktur enediol yang berkonjugasi dengan gugus karbonil dalam cincin

lakton. Bentuk asam askorbat yang ada di alam terutama adalah L-asam askorbat. D-

asam askorbat jarang terdapat di alam dan hanya memiliki 10 persen aktivitas

asam askorbat. Biasanya D-asam askorbat ditambah ke dalam bahan pangan

sebagai

antioksidan, bukan sebagai sumber asam askorbat (Andarwulan, N. 1992).

O

C

HO C

HO C O

HC

HOCH

CH 2 OH

Gambar 2.2 Struktur Kimia dari Asam Askorbat

(Poedjiadi, A. 2006)


2.4.2. Sifat-sifat Asam Askorbat

Asam askorbat dalam bentuk murni merupakan kristal putih tidak berwarna, tidak

berbau, dan mencair pada suhu 190-1920C. Senyawa ini bersifat reduktor kuat dan

mempunyai rasa asam. Asam askorbat sangat mudah larut dalam air ( 1 gram dapat

larut sempurna dalam 3 ml air), sedikit larut dalam alkohol (1 gram dalam 50 gram

alkohol absolute atau 100 ml gliserin) dan tidak larut dalam benzene, eter,

kloroform, minyak dan sejenisnya. Walaupun asam askorbat stabil dalam bentuk

kristal tetapi

mudah rusak atau terdegradasi jika berada dalam bentuk larutan, terutama jika

terdapat udara, logam-logam sepeti Cu dan Fe. Sifat yang paling utama dari asam

askorbat adalah kemampuan mereduksi logam, terutama Cu dan Ag (Andarwulan,

N.

1992).

2.4.3. Sumber Asam Askorbat

Asam askorbat pada umumnya hanya terdapat di dalam pangan nabati, yaitu sayur

dan buah terutama yang asam, seperti jeruk, nenas, rambutan, pepaya, gandaria, dan

tomat. Asam askorbat juga banyak terdapat di dalam sayuran daun-daunan dan jenis

kol. (Almatsier, S. 1998)

2.4.4. Manfaat Asam Askorbat

Beberapa manfaat dari asam askorbat, yaitu:

1. Asam askorbat dapat memperkuat otot jantung

2. Asam askorbat berperan penting melelui proses metabolisme

kolesterol, karena dalam proses metabolisme kolesterol

3. Asam askorbat dapat meningkatkan laju kolesterol yang dibuang dalam

bentuk asam empedu dan mengatur metabolisme kolesterol

4. Asam askorbat dapat meningkatkan kadar HDL dan berfungsi sebagi

pencahar sehingga dapat meningkatkan pembuangan kotoran


5. Asam askorbat dapat menurunkan kadar kolesterol dan trigliserida tinggi


6. Asam askorbat sangat berperan dalam sintesis kolagen sehingga

dapat mencegah terserang penyakit jantung koroner

7. Sebagai penambah sistem kekebalan tubuh

8. Memperbaiki sel-sel yang rusak akibat radikal bebas

9. Menghambat penuaan dini

10. Berperan dalam pembentukan kolagen yang sangat bermanfaat

untuk penyembuhan luka

11. Menghambat sel kanker, terutama kanker paru-paru, prostate, payudara, usus

besar, empedu dan otak

(http:www.sobatsehat.com/2010/03/21/sejuta-manfaat-vitamin-c-yang-wajib-anda- ketahui/)

2.5. Spektroskopi Infra Merah dan FTIR

Spektroskopi adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang interaksi antara

materi dengan radiasi elektromagnetik (REM). Interaksi yang terjadi dalam

spektroskopi inframerah ini merupakan interaksi dengan REM melalui

absorbansi radiasi. Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian

spektrum elektromagnetik yang terletak diantara daerah tampak dan gelombang

mikro. Molekul menyerap radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang

yang khusus. Absorbansi cahaya ultraviolet mengakibatkan pindahnya sebuah

elektron ke orbital dengan energi yang lebih tinggi. Radiasi inframerah tidak cukup

mengandung energi untuk melakukan eksitasi tersebut, absorbsinya hanya

mengakibatkan membesarnya amflitudo getaran atom-atom yang terikat satu sama

lain (Sudarmadji, 1989).

Energi dari kebanyakan vibrasi molekul berhubungan dengan daerah vibrasi

molekul yang dideteksi dan dapat diukur pada spektrofotometer infra merah. Spektra

didaerah infra merah dapat digunakan untuk mempelajari sifat-sifat bahan,

perubahan struktur yang sedikit saja dapat memberikan perubahan yang dapat

diamati pada spectrogram panjang gelombang versus transmitasi. (Mulja, M. 1995)


Menurut Sastrohamidjojo (1992), panjang gelombang yang diserap oleh

berbagai tipe ikatan tergantung pada jenis vibrasi ikatan tersebut. Oleh karena itu

berbagai jenis ikatan mengabsorbsi radiasi inframerah pada panjang gelombang yang

berbeda.

Perubahan ini sangat spesifik dan merupakan sidik jari suatu molekul dengan

membandingkan spektogram yang dihasilkan oleh bahan yang diuji terhadap bahan

yang sudah diketahui secara kualitatif. Penerapan secara kualitatif dapat dilakukan

dengan membandingkan fungsi puncak pada panjang gelombang terkait yang

dihasilkan ole zat-zat yang diujikan dan zat standart. Spectra infra merah ditujukan

terutama untuk senyawa organik yaitu analisis gugus fungsi yang dimiliki oleh

senyawa tersebut (Mulja, M. 1995).

Jumlah energi yang diserap juga bervariasi untuk setiap ikatan. Hal ini

disebabkan karena terjadinya perubahan momen ikatan sewaktu absorbsi. Ikatan

nonpolar (C-H atau C-C) pada umumnya memberikan absorbsi lemah, sedangkan

ikatan polar (C-O) akan terlihat sebagai absorbsi yang kuat.

Spektroskopi FTIR dapat digunakan untuk menganalisa kualitatif maupun

kuantitatif. Analisa kualitatif spektroskopi FTIR secara umum dipergunakan untuk

identifikasi gugu s-gugus fungsional yang terdapat dalam suatu senyawa

yang dianalisa (Silverstein, 1986). Dua variasi instrumental dari spektroskopi infra

merah yaitu metode dispersif yang lebih tua, dimana prisma atau kisi dipakai untuk

mendispersikan radiasi infra merah, dan metode Frourier Transform (FT) yang lebih

akhir, yang menggunakan prinsip interferometri.

Kelebihan-kelebihan dari FT-IR mencakup persyaratan ukuran sampel yang

kecil, perkembanagan spektrum yang cepat, dan karena instrumen ini memiliki

komputer yang terdedikasi, kemampuan untuk menyimpan dan

memanipulasi spektrum (Stevens, 2001). Spektroskopi FTIR (fourier transform

infrared) pada prinsipnya sama dengan spektroskopi inframerah, hanya saja

spektroskopi FTIR ditambahkan alat optik (fourier transform) untuk menghasilkan

spektra yang lebih baik, sehingga spektroskopi FTIR dapat menghasilkan data

dimana dengan spektroskopi inframerah puncak yang diinginkan tidak muncul.


Analisa kuantitatif dari spektroskopi FTIR dapat dilakukan berdasarkan

spektra inframerah yang dihasilkan, salah satu contohnya adalah penentuan derajat

deasetilasi dari kitin dan kitosan menggunakan persamaan Domszy dan Robers

(Khan,

2002).

%DD = 1 – [(A1655/ A3450) x 1/1,33] x 100%

Dimana:

A1655 = absorbansi pada bilangan gelombang 1655 cm-1

A3450 = absorbansi pada bilangan gelombang 3450 cm-1

1,33 = tetapan yang diperoleh dari perbandingan A1655/A3450 untuk kitosan

dengan asetilasi penuh

Metode yang digunakan untuk menentukan absorbsi pada spektra inframerah

adalah metode garis dasar (base line). Dengan metode ini , transmitan pada bilangan

gelombang yang diinginkan ditentukan dengan memperbandingkan jarak antara

dasar pita dan puncak pita pada bilangan gelombang yang diinginkan tersebut, yang

secara

matematis diberikan melalui persamaan berikut ini:

ITransmintan (T) = ………………….. (1)

Io

Karena absorbansi merupakan logaritma negatif dari transmitan, maka

absorbansi dapat dinyatakan sebagai berikut:

I Io

A = - log = log ………..……(2)Io I

Dengan I dan Io merupakan intensitas sisa dan intensitas awal.


Kebanyakkan spektrum inframerah merekam panjang gelombang

atau frekuensi versus %T. Tidak adanya serapan atau suatu senyawa pada suatu

panjang


gelombang tertentu direkam sebagai 100%T (dalam keadaan ideal). Bila suatu

senyawa menyerap radiasi pada suatu panjang gelombang tertentu, intensitas radiasi

yang diteruskan oleh contoh akan berkurang. Ini menyebabkan suatu penurunan %T

dan terlihat didalam spektrum sebagai suatu sumur, yang disebut sebagai

puncak absorpsi atau pita absorpsi. Bagian spektrum dimana %T menunjukkan

angka 100 (atau hampir 100) disebut garis dasar (baase line), yang didalam spektrum

inframerah direkam pada bagian atas (Fessenden, 1992)

(519089515) kitosan

Documents