Rabu, 18 Desember 2013


I.     DASAR TEORI
Udang merupakan anggota filum arthopoda, sub filum Mandibulata kelas Crustacea (jasin, 1987). Kandungan kitin dari kulit udang lebih sedikit dibandingkan cangkang kepiting. Kandungan kitin dari limbah kepiting mencapai 50%-60% sementara limbah udang menghasilkan 42%-57%, sedangkan cumi-cumi dan kerang masing-masing 40% dan 14%-35%. Namun karena limbah kulit udang mudah diperoleh, maka proses kitin dan kitosan biasanya lebih memanfaatkan limbah udang.
            Beberapa studi menunjukkan bahwa kitin secara ekonomis dapat diisolasi dari limbah kulit udang (Noerati dan Sanir, 2000; Riswiyanto dkk., 2001; Rahmiati, 2001). Kitin dapat mengalami deasetilasi (penghilangan gugus asetil) melalui hidrolisis menghasilkan kitosan.
            Isolasi kitin dari limbah udang dilakukan secara bertahap. Tahap awal dimulai dengan pemisahan protein dengan larutan basa, demineralisasi, pemutihan (bleaching) dengan aseton dan natrium hipoklorit. Sedangkan untuk transformasi kitin menjadi kitosan dilakukan tahap penghilangan gugus asetil (deasetilasi) dengan basa berkonsentrasi tinggi, pencucian, pengeringan dan penepungan hingga menjadi kitosan bubuk.
            Nainggolan dalam Gea (2000) melaporkan bahwa kitin dan kitosan mampu menyerap hidrokarbon aromatik polinukleus (HAP) seperti antrasena dan krisena, kitosan mempunyai kapasitas serapan lebih tinggi dibandingkan kitin, seperti pada penyerapan antrasena, 284,1 mg/g untuk kitosan dan 102,8 mg/g untuk kitin. Muzarrelli dan Tanfani menemukan bahwa Cu(II) 0,5 M dapat terserap hampir sempurna menggunakan 4 g/L kitosan (Rao, dkk, 1993). Kemudian Rao (1993) melaporkan bahwa peningkatan serapan Cu(II) oleh Aspergillus niger setelah treatmen dengan NaOH 40% pada suhu tinggi. Diiduga telah terjadi ekstraksi terhadap protein dan lemak dan deasetilasi kitin menjadi kitosan sehingga Aspergillus niger yang lebih efektif mengikat Cu(II).
Kitosan ini bersifat hidrofilik dan mempunyai gugus berbeda dengan kitin yaitu gugus amino bebas dan hidroksil. Terdapatnya gugus hidroksil dan amino pada rantai molekul kitin dan kitosan, maka keduanya akan mampu bertindak sebagai donor pasangan elektron.Berdasarkan sifat tersebut maka kitin/kitosan memiliki potensi adsorben diduga dapat berinteraksi dengan kation logam berat.
Udang merupakan komoditi ekspor yang menarik minat banyak pihak untuk mengolahnya. Adapun hal yang mendorong pembudidayaan udang antara lain harga yang cukup tinggi dan peluang pasar yang cukup baik terutama diluar negeri. Udang di Indonesia di ekspor dalam bentuk bekuan dan telah mengalami proses pemisahan kepala dan kulit. Proses pemisahan ini akan menimbulakan masalah yang tidak diinginkan yaitu berupa limbah padat yang kelamaan jumlahnya akan semakin besar sehingga akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa bau yang tidak sedap dan merusak ekstetika lingkungan. Namun karena limbah kulit udang mudah diperoleh maka proses kitin dan kitosan biasanya lebih memanfaatkan limbah udang.
           













            Jenis udang yang sering dibudidayakan adalah udang windu (penacus monodon), kulit udang mengandung protein 25%-40%, kitin 15%-20% dan kalsium karbonat 45%-50%. Udang windu termasuk dalam klasifikasi:
Phylum                   : Arthopoda
Kelas                      : Crustaceae
Sub-kelas               : Malacostraca
Ordo                      : Decapoda
Sub-ordo                : Netantia
Famili                     : Penaeidae
Sub-famili              : Penainae
Genus                     : Panaeus
Spesies                   : Panaeus monodon
            Pemanfaat kulit dan kepala udang windu (Panaeus monodon) sebagai bahan baku kitin dan kitosan yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan dasar industri seperti kosmetik, makanan kesehatan, pertanian, koagulasi untuk pengolahan limbah industri, kultur, selimobilisi enzim, dan pembuatan membran dan bioplastik.
            Kata “kitin” berasal dari bahasa yunani yaitu “chiton” yang berarti baju rantai besi. Kitin pertama kali diteliti oleh Bracanot pada tahun1811 dalam residu ekstrak jamur yang dinamakan “fugine” pada tahun 1823, Ordier mengisolasi suatu zat dari kutikula serangga jenis elytra dan mengusulkan nama “chitin”.
            Kitin adalah biopolymer polisakarida dengan rantai lurus, tersusun dari 2000-3000 monomer (2-asetamida-2-deoksi-D-glukosa) yang terangkai dengan ikatan 1,4-β-gliksida. Kitin memiliki rumus molekul [C8H13NO5]n dengan berat molekul 1,2  x 10-6 . kitin berbentuk serpihan dengan warna putih kekuningan, memiliki sifat tidak beracun dan mudah terurai secara hayati (biodegradable). Kitin tidak larut dalam air, larutan basa encer dan pekat, larutan asam enncer dan pelarut organic. Tetapi senyawa ini larut dalam asam mineral pekat seperti asam sulfat, asam nitrat dan asam fosfat dapat merusak kitin yang menyebabkan kitin terdegradasi menjadi monomer-monoer sederhana yang lebih kecil. Sistem pelarut yang efektif dalam melarutkan kitin adalah campuran N.N-dimetil asetamida dan LiCl 5% terlarut.
Kitin







            Kitosan adalah produk deasetilasi kitin yang merupakan polimer rantai panjang glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-Glukosa) memiliki rumus molekul [C6H11NO4]n dengan bobot molekul 2,5 x 10-5 Dalton. Kitosan berbentuk serpihan putih kekuningan, tidak berbau dan berasa. Kitosan tidak larut dalam air, dalam pelarut organic seperti alcohol, aseto, dalam dimetilformamida, dan dalam dimetilsulfoksida. Sedikit larut dalam asam klorida dan asam nitrat, larut dalam asam asetat  1%-2% dan mudah larut dalam format 0,2%-1,0%.
Kitosan












            Kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul dan derajat destilasi. Menurut Hinarno (1980), kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradable dan polieelektrolit katanionik karena mempunyai gugus fungsional yaitu gugus amino. Selain gugus amino, terdapat juga gugus hidroksil primer dan sekunder. Adanya gugus fungsi tersebut mengakibatkan kitosan mempunyai kereaktifitasan kimia yang tinggi. Gugus fungsi yang terdapat pada kitosan memungkinkan juga untuk modifikasi kimia yang beraneka ragam termasuk reaksi-reaksi dengan zat perantara ikatan silang, kelebihan ini dapat memungkinkannya kitosan digunakan sebagai bahan campuran bioplastik, yaitu plastic yang terdegradasi  dan tidak mencemari lingkungan.
            Kitosan dapat diperoleh dengan mengkonvensi kitin, sedangkan kitin sendiri dapat diperoleh dari kulit udang. Produksi kitin biasanya  dilakukan dalam tiga tahap yaitu:
1        Tahap deproteinasi, penghilangan protein
2        Tahap demineralisasi, penghilang mineral,
3        Tahap depigmentasi atau pemutihan
Sedangkan kotosan diperoleh dengan deasetilasi kitin yang didapat dengan larutan basa konsentarsi tinggi.
      Pembuatan kitosan dilakukan dengan cara penghilangan gugus asetil (-COCH3) pada gugus asetil amino kitin menjadi gugus amino bebas kitosan dengan menggunakan larutan basa. Kitin mempunyai struktur Kristal yang panjang dengan ikatan kuat antara ion nitrogen dan gugus karbiksil, sehingga pada proses deasetilasi digunakan larutan natrium hidroksida konsentrasi 40%-50% dan suhu yang tinggi (100% -150%) untuk mendapatkan kitosan dan kitin.


II.           ALAT DAN BAHAN
A.       Alat-alat yang digunakan adalah :
1.      Neraca analitik                                       : 1 buah
2.      Labu pengenceran 100 mL                    : 1 buah
3.      Gelas kimia 500 mL                               : 1 buah
4.      Gelas kimia 1 liter                                  : 1 buah
5.      Penangas air                                           : 1 buah
6.      Gelas ukur 500 mL                                : 1 buah
7.      Spatula                                                   : 1 buah
8.      Batang pengaduk                                   : 1 buah
9.      Termometer                                            : 1 buah
10.  Statif dan klem                                      : 1 buah
11.  Corong biasa                                          : 1 buah
12.  Corong Buchner                                     : 1 buah
13.  Oven                                                      : 1 buah
14.  Pipet tetes                                              : 1 buah          

B.     Bahan-bahan yang digunakan adalah :
1.      NaOH 3,5 %
2.      Serbuk kulit udang
3.      Akuades
4.      HCl 2 M
5.      Aseton
6.      NaOCl
7.      Kertas indikator
8.      Kertas saring

III.   PROSEDUR KERJA
A.    Deproteinisasi
1.      Menambahkan 250 mL NaOH 3,5 % pada 25 gram serbuk kulit limbah udang dalam gelas kimia.
2.      Memanaskan diatas penangas air pada suhu 650 C selama 2 jam saampai terbentuk gumpalan putih kemerahan.
3.      Mendekantasi gumpalan.
4.      Menyaring larutan dan mencuci residu dengan akuades sampai netral.
5.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.
B.     Dekalsifikasi
1.      Menambahkan 7,5229 gram serbuk kulit udang bebas protein dari langkah 1 dengan 94 mL HCl 2M.
2.      Mengaduk selama 30 menit.
3.      Mendekantasi, menghentikan jika tidak muncul gelembung lagi.
4.      Menyaring larutan.
5.      Mencuci residu dengan akuades sampai netral.
6.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.
C.     Dekolorisasi
1.      Memasukkan serbuk kulit udang yang sudah didekantasi kedalam gelas kimia.
2.      Menambahkan aseton hingga terendam.
3.      Mengaduk dan selanjutnya mendiamkan hingga kering.
4.      Menambahkan NaOCl 2% sampai terendam.
5.      Mengaduk dan mendiamkan selama 2 jam.
6.      Menyaring, mencuci dengan akuades hingga netral.
7.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.
8.      Menentukan rendemen yang berupa kitin.


IV.        HASIL DAN PEMBAHASAN

No.
Perlakuan
Hasil Pengamatan

1.





2.



3.





1.


2.



3.



4.


5.



6.



1.


2.

3.


4.

5.


6.
A.    Deprotenisasi
 250 ml NaOH 3,5% + 25g serbuk limbah kulit udang






Memanaskan diatas penangas air pada suhu 650C selam 2 jam sambil mendekantasi.

Menyaring dengan corong Buchner Sambil mencuci dengan H2O, Volume H2O yang terpakai = 5L

B.     Dekalsifikasi

7,522g serbuk kering + 94 ml HCl 2M

Mengaduk selama 30 menit



Menyaring



Mencuci dengan aquadest sampai netral

Menyaring



Mengeringkan dalam oven pada suhu 60 0C selama 3 jam

C.     Decolorisasi

Serbuk atau endapan kering (B) + aseton hingga terendam

Mendiamkan

Menambahakn NaOCl selam 2 jam

Menetralkan larutan

Mengeringkan dalam oven pada suhu 60 0C

Menimbang




Ø  Terdapat buih pada campuran
Ø  Lapisan atas : Larutan berwarna coklat muda
Ø  Lapisan bawah : Endapan berwarna coklat (serbuk udang) 

Ø  Terbentuk gumpalan putih kemerahan
Ø  Larutan bersifat basa

Ø  Filtrat : Larutan berwarna coklat muda
Ø  Residu : Endapan berwarna coklat muda


Ø  Campuran terdapat buih dan gelembung

Ø  Larutan + endapan berwarna coklat muda, dan tidak terdapat gelembung lagi

Ø  Larutan : Larutan kuning bening
Ø  Residu : Endapan berwarna coklat muda

Ø  Volume H2O yang terpakai 4 L



Ø  Residu : Endapan berwarna coklat muda lebih muda dari sebelumnya
Ø  Filtrat : Aquadest


Ø  Endapan kering berwarna coklat muda


Ø  Campuran


Ø  Campuran kering

Ø  Campuran terendam


Ø  Larutan berubah warna menjadi putih
Ø  Endapan serbuk kulit udang kering berwarna putih

Ø  m kertas Saring = 0,6 g
Ø  m serbuk + kertas = 2,2550 g



V.      ANALISIS DATA
Isolasi Kitin
            Pada percobaan ini dilakukan proses isolasi kitin dari serbuk kulit limbah udang yang bertujuan untuk memahami teknik isolasi bahan alam dan transformasi organik serta mengetahui cara pemisahan dan pemurnian hasil dari isolasi serbuk kulit limbah udang.
            Metode yang digunakan untuk mengisolasi serbuk kulit limbah udang menjadi kitin melalui tiga tahap yaitu : deproteinisasi, dekalsifikasi, dan decolorisasi.

1.    Tahap Deproteinasi
Dalam tahap ini deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan sisa protein dan lemak yang terkandung dalam serbuk kulit limbah udang. Pada tahap ini 250 ml NaOH ditambahkan dengan 25 g kulit udang, penambahan NaOH 3,5% bertujuan untuk menghilangkan protein dan lemak dari kitin, dari hasil pengamatan pada saat penambahan NaOH larutan menjadi 2 lapisan, dimana lapisan atas berwarna coklat muda dan lapisan bawah berwarna coklat yang merupakan serbuk udang.
Kemudian campuran dipanaskan  diatas penangas air selama 2 jam pemanasan ini bertujuan apabila digunakan larutan NaOH dengan konsentrasi dan suhu lebih tinggi akan menyebabkan kitin terdeasetilasi. Protein dari kitin akan terekstrak dalam bentuk Na-proteinat. Ion Na+ dari NaOH akan mengikat ujung rantai protein yang bermuatan negatif dan mengendap menghasilkan gumpalan putih kemerahan.
Untuk menghilangkan protein yang telah diikat oleh Na+, residu yang diperoleh dicuci dengan aquadest. Proses pencucian bertujuan agar larutan bersifat netral dan untuk menghilangkan NaOH yang mungkin masih tersisa dalam residu. Kemudian melakukan pengeringan dalam oven pada suhu 60 0C selam 3 jam, pengeringan dalam oven bertujuan agar endapan benar-benar kering dan dihasilkan serbuk kering yang berwarna coklat muda massa endapan atau rendemen yang diperoleh adalah 30,09%.
2.    Tahap Dekalsifikasi
Tahap dekalsifikasi merupakan proses untuk menghilangkan mineral-mineral dalam serbuk kulit limbah udang yang sebagian besar merupakan garam-garam kalsium (Ca) seperti kalsium karbonat dan kalsium fosfat. Kandungan mineral utamanya adalah CaCO3 dan Ca3 (PO4) dalam jumlah kecil dan lebih mudah dipisahkan dibandingkan dengan protein karena hanya terikat secara fisik.
Proses dekalsifikasi dilakukan dengan mencampurkan serbuk kering dengan HCl 2 M. Konsentrasi HCl tidak boleh terlalu tinggi karena apabila konsentrasi asam lebih tinggi dan waktu perendaman yang lebih lama akan menyebabkan kitin yang terdapat dalam kulit udang terdegradasi.
Pada proses ini senyawa kalsium akan bereaksi dengan asam korida (HCl) menghasilkan kalsium klorida yang larut dalam air, gas CO2 dan air, asam fosfat yang larut dalam air. Reaksi garam tersebut dengan HCl sebagai berikut :
CaCO3 + 2 HCl                   CaCl2 + H2O + CO2(g)
Ca3 (PO4)(s) + 6 HCl                    3 CaCl2(s) + 2H3PO4
Selanjutnya  menyaring larutan sehingga diperoleh residu berupa endapan berwarna coklat muda yang kemudian dicuci dengan aquadest. Proses pencucian bertujuan untuk menghilangkan asam klorida yang mungkin masih tertinggal. Hal ini sangat penting dilakukan untuk mencegah terjadinya degradasi produk selama proses pengeringan. Pengeringan dilakukan dalam oven pada suhu 600C selama 3 jam sehingga dihasilkan endapan kring berwarna coklat muda. Endapan ini akan digunakan untuk tahap atau proses selanjutnya.

3.    Tahap Decoloriasi
Tahap decolorisasi bertujuan untuk menghilangkan pigmen atau zat warna yang terdapat pada kitin pigmen yang terdapat pada kitin adalah jenis kartenod antara β-karoten dan astaxanthin. Pada kulit udang pigmen yang paling banyak adalah astaxanthin. Pigmen yang terdapat pada kitin tidak terikat pada mineral ataupun protein, sehingga pada tahap-tahap sebelumnya kitin masih berwarna kecoklatan.
Endapan kemudian ditambahkan dengan aseton. Penambahan aseton ini bertujuan untuk mereduksi astaxanthin dari limbah kulit udang dimana zat warna dari kitin dapat dipisahkan dengan aseton.
Endapan kemudian dikeringkan dan setelah kering akan berwarna kuning lebih muda, selanjutnya ditambahkan dengan NaOCl dan direndam selama 2 jam sehingga mendapatkan kitin yang berwarna lebih putih. Larutan dinetralkan sehingga diperoleh campuran putih yang menandakan bahwa pigmen telah dipisahkan dari sampel.
Proses pengeringan dilakukan dalam oven pada suhu 600C sehingga diperoleh endapan atau serbuk kulit udang yang kering dengan massa 2,2550 g dengan % rendemen 9,02%.

VI.   KESIMPULAN
1.         Pengisolasian kitin dan kitosan dapat dilakukan melalui beberapa tahap yaitu :
·                Tahap deproteinisasi
·                Tahap dekalsifikasi
·                Tahap dekolorisasi
2.         Tahap deproteinisasi bertujuan untuk memisahkan protein dengan larutan basa (NaOH) pada cangkang udang.
3.         Tahap dekalsifikasi bertujuan untuk memisahkan mineral organik yang terikat pada bahan dasar, yaitu CaCO3 sebagai mineral utama dan Ca(PO4)2  dalam jumlah minor.
4.         Tahap dekolorisasi bertujuan untuk menghilangkan pigmen yang berwarna kuning kecoklatan pada kitin menjadi kuning lebih muda atau putih.
5.         Dari hasil percobaan didapatkan kitin sebanyak 2,255 gram atau 9,02%.

0 komentar :

Posting Komentar