karakteristik benang kitosan yang terbuat · pdf filedigunakan dalam bidang industri...

KARAKTERISTIK BENANG KITOSAN YANG TERBUAT DARI KITIN IRADIASI DAN TANPA IRADIASI

MEYLIA ANJAYANI 104096003089

PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2009 M / 1430 H

KARAKTERISTIK BENANG KITOSAN YANG TERBUAT DARI KITIN IRADIASI DAN TANPA IRADIASI

Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains

ProgramStudi Kimia Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta

OLEH:

MEYLIA ANJAYANI 104096003089

PROGRAM STUDI KIMIA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2009 M / 1430 H

xiii

ABSTRAK Meylia Anjayani, Karakteristik Benang Kitosan dari Kitin Iradiasi dan Tanpa Iradiasi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Gatot Trimulyadi Rekso, M.Si dan Dr. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU.

Telah dilakukan penelitian tentang Karakteristik Benang Kitosan dari Kitin Iradiasi dan Tanpa Iradiasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi optimum larutan kitosan dan jenis larutan penggumpal untuk pembuatan benang kitosan. Kitosan merupakan produk deasetilasi kitin menggunakan 50% NaOH larutan pada suhu 80 0C. Saat ini sedang dikembangkan kegunaan dari kitosan pada bidang kedokteran sebagai benang operasi. Benang kitosan dibuat dari larutan kitosan dengan larutan penggumpal yang berbeda-beda kemudian dicuci dengan air dan dikeringkan. Larutan penggumpal yang digunakan adalah 3% NaOH, 5% Na2CO3, dan campuran antara 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). Terhadap benang kitosan yang tebentuk dilakukan karakterisasi pengukuran swelling degree dan kekuatan tarik. Dari pengukuran swelling degree didapatkan 57, 5% dan nilai kekuatan tarik 348,4 kg/cm2 untuk pengukuran benang kitosan 7% dari kitin tanpa iradiasi menggunakan larutan penggumpal 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). Konsentrasi optimum benang kitosan dari kitin iradiasi adalah 9% menggunakan penggumpal 3% NaOH nilai swelling degree yang didapatkan adalah 57,7% dan nilai kekuatan tarik 423, 3 kg/cm2. Dari dua kondisi pengukuran didapatkan nilai perpanjangan putus yang sama yaitu 30%. Kata kunci: Kitin, Kitosan, Benang Kitosan, Iradiasi.

xiv

ABSTRACT Meylia Anjayani, The Characteristic of Chitosan Yarn from Irradiated and Unirradiated Chitin. Advisors Dr. Ir. Gatot Trimulyadi Rekso, M.Si and Dr. Mirzan T. Razzak, M.Eng, APU. The Characteristic of Chitosan Yarn from Irradiated and Unirradiated Chitin have been carried out. The aim of this research was to find out optimum concentration of chitosan solution and to study the type of coagulant reagent to make of chitosan yarn. Chitosan is a product of the deacetylation of chitin using 50% NaOH solution at temperature 80 0C. Today chitosan is being developed to be used in medicine, particulary as a suture yarn. The chitosan yarn was prepared by treating of chitosan solution with different coagulant solution and then washed out with water and dried. The coagulant solution are 3% NaOH, 5% Na2CO3, and mix solution 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). The obtained chitosan yarn was characterized by measurement of the swelling degree as well as the tensile strength. It was found that the swelling degree of 57, 5% and the tensile strength of 348,4 kg/cm2 were measured for chitosan yarn that made from 7% unirradiated chitin which was coagulated by 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1) coagulated solution. The optimum concentration of 9% irradiated chitin are 3% NaOH were found to be useful to obtain 57,7% swelling degree and tensile strength of 423,3 kg/cm2. The two conditions of the preparation, of the chitosan yarn show the similary elongation at break of 30%. Key word : Chitin, Chitosan, Chitosan Yarn, Irradiation

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Indonesia merupakan negara kepulauan yang memiliki perairan yang luas

sehingga mempunyai potensi yang cukup besar sebagai penunjang kehidupan

berbagai jenis ikan. Udang merupakan salah satu jenis hasil perikanan yang cukup

penting dalam penerimaan devisa negara melalui ekspor komoditi non-migas.

Disamping harganya mahal, pemasarannya pun cukup luas di pasaran

internasional.

Udang umumnya di ekspor hanya bagian daging dalam bentuk beku tanpa

kepala dan kulit. Dari proses pengupasan udang menyisakan kulit dan kepala

udang yang bisa mencapai 40-60% dari bobot utuh.1 Hasil pengupasan udang

tersebut dianggap sebagai limbah dan merupakan bahan pencemar lingkungan

yang potensial karena mudah busuk dan berbau amis apabila tidak dilakukan

pengolahan secara baik.

Selama ini baru sebagian kecil limbah udang di Indonesia yang

dimanfaatkan sebagai pencampur ransum pakan ternak, bahan campuran pembuat

terasi, petis dan kerupuk udang. Sementara di negara maju seperti Amerika dan

Jepang, limbah udang telah digunakan sebagai bahan mentah penghasil kitin dan

kitosan yang berdaya guna serta bernilai tinggi. Hasil pengolahan ini dapat

digunakan dalam bidang industri kedokteran, farmasi, kosmetika, pertanian,

pangan dan bioteknologi.2

2

Kitin adalah polimer alam, poli- β -(1,4)-2-asetamida-2-deoksi-D-glukosa

atau N-asetil- β -(1,4)-glukosamin. Sedangkan kitosan, poli- β -(1,4)-2-amino-2-

deoksi-D-glukosa yang dihasilkan dengan cara pemanasan pada suasana basa

pekat.3 Kitosan merupakan turunan kitin yang dideasetilasi menggunakan 50%

natrium hidroksida karena bahan tersebut efektif untuk memutuskan ikatan antara

gugus karboksil dengan atom nitrogen dari kitin.

Kitosan memiliki sifat tidak larut air tetapi larut dalam asam organik

seperti asam asetat dan asam format. Salah satu pengembangan kitosan dalam

bidang kedokteran adalah dapat digunakan sebagai benang operasi. Keunggulan

benang kitosan ini adalah bersifat biokompatibel dapat diurai, dapat diserap dalam

jaringan tubuh dan tidak bersifat toksik.

Berdasarkan penelitian di Vietnam, diketahui bahwa dengan iradiasi dapat

diperoleh derajat deasetilasi optimum dalam waktu yang lebih singkat. Semakin

besar derajat deasetlasi kitosan maka akan semakin besar pula kelarutannya dalam

asam encer. Pada penelitian ini digunakan dua jenis kitosan yaitu kitosan dari kitin

iradiasi dengan dosis 20 kGy dan kitosan dari kitin tanpa iradiasi. Fungsi iradiasi

pada penelitian ini adalah agar kitin terdegradasi dan molekul rantai panjangnya

lebih pendek.

Pada penelitian ini dilakukan pembuatan benang kitosan dari kitin iradisai

dan tanpa iradiasi dengan variasi konsentrasi kitosan dan variasi penggumpal.

Pada penelitian terdahulu, benang kitosan setelah dicetak dalam keadaan basah

dapat digumpalkan dengan 5% larutan natrium hidroksida.4 Pada penelitian ini

konsentrasi larutan kitosan divariasikan dan digumpalkan dengan tiga jenis

3

penggumpal yaitu 3% natrium hidroksida, 5% natrium karbonat dan 3%

campuran antara natrium hidroksida dan natrium karbonat (1:1).

1.2. Rumusan Masalah

1. Berapakah konsentrasi optimum larutan kitosan pada pembuatan benang

kitosan?

2. Manakah basa yang baik untuk menggumpalkan larutan kitosan setelah

dicetak?

1.3. Batasan Masalah

Penelitian ini meneliti konsentrasi optimum larutan kitosan dari kitin

iradiasi dan tanpa iradiasi, basa yang digunakan untuk menggumpalkan larutan

kitosan serta sifat fisika dan kimianya dari benang kitosan. Jenis penggumpal

yang digunakan NaOH, Na2CO3, campuran dari keduanya.

1.4. Tujuan Penelitian

1. Memanfaatkan limbah kulit udang yang mengandung kitin yang dapat

dideasetilasi menjadi kitosan.

2. Mengetahui konsentrasi optimum larutan kitosan untuk pembuatan benang

kitosan sebagai benang operasi.

3. Mengetahui jenis penggumpal yang baik untuk larutan kitosan dari kitin

iradiasi dan tanpa iradiasi.

4. Mengetahui perbedaan sifat fisik dan kimia benang kitosan dari kitin

iradiasi dan tanpa iradiasi.

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Polimer

Polimer merupakan suatu senyawa yang terdiri dari dua atau lebih molekul

dengan rantai yang panjang. Serta memiliki bobot molekul yang besar. Unit-unit

molekulnya dikenal sebagai monomer-monomer yang berikatan berangkai-

rangkai. Monomer ini bisa berulang berkali-kali. Jika ada dua monomer disebut

dimer, jika tiga trimer, dan seterusnya. Polimer dapat berupa alamiah maupun

sintetik. Polimer alami misalnya protein-protein atau polisakarida, sedangkan

yang sintetik misalnya PVC, polistrirena, PTFE, karet, plastik dan sebagainya..

Dalam beberapa tahun terakhir ini muncul sejumlah kemajuan penting

dalam sains polimer seperti menciptakan polimer-polimer yang dapat terurai

(degradabel), yang dapat membantu mengurangi volume sampah plastik yang

menyesakan pandangan. Ada pula polimer untuk aplikasi-aplikasi medis yang

berspektrum luas, mulai dari jahitan operasi dapat urai sampai ke organ-organ

buatan.5

2.2. Deskripsi Udang

Udang seperti halnya Chrustacea yang lainnya adalah binatang air beruas-

ruas yang setiap ruasnya terdapat sepasang anggota badan. Taksonomi udang

dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

5

Filum : Arthopoda

Sub filum : Mandibulata

Kelas : Chrustacea

Sub kelas : Malacostraca

Seri : Eumalacostraca

Ordo : Decapoda

Sub Ordo : Natantia

Famili : Penaeidae

Sub famili : Penaeidae

Genus : Panaeus merquensis de man

Spesies : Panaeus latisuccatus

: Panaeus merquensis

: panaeus monodon

: Panaeus semiculatus 6

Secara morfologis tubuh udang dapat dibedakan menjadi dua bagian yaitu:

chepalotorax atau bagian kepala dan dada serta abodemen atau perut. Bagian

kepala udang mencapai 36-49% dari seluruh berat badan, daging keseluruhan 24-

41%, kulit dan ekor antara 17-23%. Seluruh bagin tubuh udang terbungkus oleh

lapisan kulit yang keras yang mengandung kitin. Lapisan tersebut sering

dinamakan kerapas. Skema susunan tubuh udang dapat dilihat pada Gambar 1

berikut:

6

Gambar 1. Skema tubuh udang

Keterangan :

1. Cucuk Kepala (Rostrum) 7. Usus (Gut)

2. Mata Majemuk ((Proventriculus) 8. Perut

3. Antena 9. Hepato Pancrease

4. Mulut 10. Ekor (Uropoda)

5. Kaki Jalan (Periopoda) 11. Telson

6. Kaki Renang (Pleopoda) 12. Anus

Untuk kebutuhan ekspor udang beku, bagian tubuh udang yang dibekukan

adalah bagian badan (abdomen) hingga ekor (uropoda). Bagian kepala dan dada

(chepalotorax) yang dibungkus oleh kulit keras merupakan bagian yang dibuang

oleh industri pembekuan udang.

Limbah udang merupakan bahan yang mudah membusuk, jika tidak

ditangani secara tepat, akan menimbulkan dampak negatif bagi lingkungan,

7

(a)

Gambar 2. (a) Struktur selulosa, (b) Struktur kitin

O

HO

HO

O

HO

HOOO

O

HO

HOO

NH

C OCH3

NH

C OCH3

NH

C OCH3

O

OH

HO

HO

O

OH

HO

HO OOO

OH

HO

HOO

karena selama ini pemanfaatan limbah cangkang udang hanya terbatas untuk

pakan ternak saja seperti itik, bahkan sering dibiarkan membusuk.7

2.3. Kitin

Kitin adalah homopolisakarida yang mempunyai bobot molekul tinggi dan

merupakan polimer linier dari 2-asetamida-2-deoksi-β-D-glukosa yang

dihubungkan dengan ikatan 1,4-β-glikosidik atau disebut juga N-asetil-β-D-

glukosamin dengan rumus molekul (C8H13NO5)n.8 Kitin berbeda dengan selulosa

hanya pada atom C2 dengan tambahan gugus amino yang terasetilasi. Fibril kitin

hampir sama dengan selulosa dan juga tidak dapat dicernakan oleh hewan

vertebrata.9 Kitin merupakan komponen utama penyusun rangka antropoda,

serangga, udang dan dinding sel jamur, dan kemungkinan merupakan polimer

organik alami kedua terbanyak setelah selulosa.10 Sedangkan selulosa merupakan

komponen utama penyusun pada tumbuhan. Struktur selulosa dan kitin dapat

dilihat pada Gambar 2 berikut:

(b)

8

H2CO3

CaCO3 + 2HCl CaCl 2 + H2CO3

H2O + CO2

CaCO3 + 2HCl CaCl 2 + H2O + CO2

Ca3(PO4)2 + 6HCl 3CaCl2 + 3H3PO4

Kitin tidak larut dalam air, larutan basa yang encer atau pun pekat, dan

larutan asam encer. Akan tetapi kitin larut dalam asam-asam mineral pekat seperti

asam klorida, asam sulfat asam nitrat, asam fosfat dan asam asetat anhidrat.11

Kitin diperoleh melalui proses penghilangan mineral atau demineralisasi

menggunakan asam klorida 1 N selama 24 jam. Lama waktu perendaman 24 jam

merupakan waktu yang optimum untuk proses demineralisasi. Perendaman

dilakukan agar mineral dalam kulit udang benar-benar terlarut sempurna. Mineral

utama pada kulit udang adalah CaCO3 dan sedikit Ca3(PO4)2.12 Pada proses

demineralisasi senyawa kalsium akan bereaksi dengan asam klorida menghasilkan

kalsium klorida yang larut dalam air, asam karbonat akan terurai manjadi gas CO2

dan air, serta asam fosfat yang dapat larut dalam air. Reaksi yang terjadi sebagai

berikut:

Proses selanjutnya adalah deproteinasi menggunakan natrium hidroksida

1 N pada suhu kamar selama 24 jam. Deproteinasi bertujuan untuk

menghilangkan protein yang terdapat dalam kulit udang. Proses isolasi kitin dari

kulit udang dapat dilihat pada Gambar 3 berikut:

9

Kulit udang

Pencucian dan pengeringan

Deproteinasi

Pencucian sampai pH netral

Demineralisasi

Pencucian sampai pH netral

HCl 1N 24 jam

Pengeringan di bawah sinar matahari

Kitin

Gambar 3. Diagram alir metode isolasi kitin dari limbah udang

NaOH 1N 24 jam

2x perlakuan

2x perlakuan

10

O

HO

HO

O

HO

HO OOO

HO

HOO

NH2NH2NH2

Gambar 4. Struktur kitosan

Gambar 5. Reaksi deasetilasi kitin menjadi kitosan

HOH

CH2OH

OHH O H2O

H

H

NHCOCH3 H

HOH

CH2OH

OHH

NH2

H

O+ NaOH + CH3COOH

CH3COOH + NaOH CH3COONa + H2O

n n

2.4. Kitosan

Kitosan merupakan derivat kitin dengan rumus molekul (C6H11NO4)n.

Kitosan tersusun oleh monomer 2-amino-2-deoksi-D-glukosa dengan ikatan

glikosida pada posisi β(1,4) sehingga kitosan merupakan polimer rantai panjang

glukosamin. Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 4 berikut:

Kitosan diperoleh dengan cara deasetilasi menggunakan 50% natrium

hidroksida. Deasetilasi maerupakan suatu proses perubahan kitin menjadi kitosan

dengan cara merubah gugus asetil pada kitin. Proses deasetilasi dilakukan pada

kondisi basa yang pekat dan suhu tinggi. Proses tersebut dapat digambarkan

sebagai berikut:

11

Kitosan merupakan polimer multi fungsional karena memiliki gugus-

gugus fungsional sepereti amino, gugus hidroksil primer dan sekunder pada

stuktur glukosamin. Dibandingkan dengan kitin, kitosan lebih mudah larut.

Karena ikatan hidrogen pada kitosan tidak cukup kuat untuk membentuk struktur

kristal yang kaku seperti pada kitin.13

Kitosan tidak dapat larut dalam air, pelarut-pelarut organik seperti alkohol,

aseton, asam klorida, asam nitrat, asam sulfat dan alkali tetapi dapat larut dengan

asam asetat encer.

Kitosan mengandung gugus amina pada rantainya yang menyebabkan

kitosan bermuatan positif yang berbeda dengan polisakarida lainnya. Kitosan

merupakan polielektrolit netral pada pH asam. Bahan-bahan seperti protein, anion

polisakarida, dan asam nukleat yang bermuatan negatif akan berinteraksi kuat

dengan kitosan membentuk ion netral.

2.5. Aplikasi Kitosan

Sejak tahun 1970 pemanfaatan kitosan semakin berkembang. Sebagai

contoh dari tahun 1978 sampai 1983 produksi kitosan di Jepang meningkat 37%.

Total setiap tahun mencapai 311 ton pada tahun 1985 dan 1.270 ton pada tahun

1986.

Multiguna kitosan tidak terlepas dari sifat alaminya. Sifat alami tersebut

dapat dibagi menjadi dua sifat besar yaitu, sifat kimia dan biologi. Sifat kimia

kitosan sama dengan kitin tetapi yang khas antara lain: merupakan polimer

poliamin berbentuk linear, mempunyai gugus amino pada rantai karbonnya

12

sehingga bermuatan positif. 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, bersifat hemostatik,

fungistatik, spermisidal, anti tumor, anti kolesterol, bersifat sebagai depresan pada

sistem saraf pusat. Berdasarkan sifat-sifat tersebut maka kitosan mempunyai sifat

fisik khas yaitu mudah dibentuk menjadi spons, larutan, gel, pasta, membran, dan

serat yang sangat bermanfaat dalam aplikasinya.

Dalam dunia medis, kitosan dipakai sebagai bahan benang operasi. Di

Malaysia, sudah dikembangkan pemanfaatan kitosan untuk pelapis luka.

Manfaatnya lebih baik jika dibandingkan dengan perban, termasuk bioplasenta

yang sedang dikembangkan.10 Aplikasi kitosan dalam berbagai bidang dapat

dilihat pada Tabel 1 berikut:

13

Tabel 1. Pemanfaatan Kitosan

Bidang Pemanfaatan

Pangan Senyawa penyerap lemak Flavour Flavour enhancer Pembentuk tekstur Emulsifier Penjernih minuman

Medis Contact lens Membran untuk dialisis darah Antitumor Benang operasi

Kosmetik Krim pelembab Produk Hair care Cat kuku Lotion

Lingkungan dan pertanian Penjernih air Menyimpan benih Fertilizer dan Fungicide

Bioteknologi Imobilisasi enzim Sparasi protein Kromatografi Immobilisasi sell Pertumbuhan sell

Lain-lain Proses finishing kertas Menyerap warna pada produk cat

2.6. Benang Operasi

Benang operasi merupakan benda yang tertanam dalam jaringan tubuh

selama proses penyembuhan. Agar benang tidak menjadi benda asing, ada

beberapa kualitas benang yang perlu diperhatikan yaitu bahan-bahan yang

digunakan dalam penjahitan harus aseptik, tidak menyebabkan infeksi sehingga

mempercepat proses penyembuhan, mudah digunakan, ukuran yang sesuai dengan

14

penggunaan, efek terhadap pembengkakkan jaringan minimal, dan dapat diterima

jaringan secara optimal.

Benang jahit luka (benang operasi) dibagi dalam dua kategori, yaitu

benang operasi dapat diserap oleh tubuh (absorbable suture) dan benang operasi

yang tidak dapat diserap oleh tubuh ( non absorbable suture).

2.6.1. Benang operasi dapat diserap oleh tubuh (Absorbable suture)

Benang operasi absorable suture adalah benang operasi serap steril, yang

jika dimasukkan ke dalam organisme hidup, dimetabolisme dan diserap oleh

organisme. Biasanya benang operasi ini dibuat dari kolagen yang diambil dari

selaput mamalia. Sesudah dibersihkan, selaput usus dipotong memanjang menjadi

potongan pita kecil dengan lebar yang berbeda-beda.14 Saat ini telah

dikembangkan salah satu benang operasi yang dapat diserap oleh tubuh terbuat

dari kitosan yang diisolasi dari kulit udang. Yang termasuk benang operasi

absorable suture adalah: catgut suture, polyglycolic acidsuture, polydioxanon,

polyglyconat.

2.6.2. Benang operasi yang tidak dapat diserap oleh tubuh (Non absorbable

suture)

Benang operasi non absorable suture adalah benang operasi yang jika

dimasukkan ke dalam organisme hidup, tidak dimetabolismekan oleh organisme.

Benang operasi non absorable suture dapat berupa benang sintetsis yang terdapat

sebagai monofilamen silinder atau multifilamen.15

15

Benang operasi yang bersifat tidak dapat diserap oleh tubuh (non

absorbable suture) digunakan untuk menyatukan luka jahitan kulit (luar) dan

harus dilepaskan setelah terjadi penyembuhan luka atau luka sudah kering. Jenis

benang ini bersifat lembut atau tipis, tidak kusut, tidak mudah hancur, dan harus

dilepaskan setelah 7-8 hari pasca pembedahan. Yang termasuk benang operasi

tidak dapat diserap (non absorbable) adalah: silk suture, nylon suture,

polipropylene suture, braided polyester suture, polybutester, cotton.

2.7. Radiasi

Radiasi adalah pancaran energi atau partikel berenergi oleh suatu sumber.

Sedangkan iradiasi adalah suatu teknik yang digunakan untuk pemakaian radiasi

secara sengaja dan terarah.

Ada dua sumber iradiasi yang sering digunakan dalam proses iradiasi yaitu

isotop C0-60 sebagai sumber sinar gamma dan mesin berkas elektron. Isotop Co-

60 dihasilkan dari C0-59 dengan menembakkan neutron dalam reaktor nuklir, dan

dapat mengemisikan dua jenis sinar gamma dengan energi masing-masing 1.17

MeV dan 1.33 MeV.16 Isotop Co-60 ini memiliki waktu paruh 5,27 tahun. Akibat

peluruhan isotop ini setiap bulan kehilangan aktivitas sekitar 1,1%.

Satuan dosis iradiasi yang biasa digunakan adalah Rad (Radiation

adsorbed dose) yang sama dengan suatu energi absorbsi dari 100 erg per g sampel

(1 Rad = 100 erg/g). Umumnya dosis radiasi dalam sistem SI dinyatakan dalam

Gray (Gy). Gray menyatakan sejumlah energi sebesar 1 Joule yang diserap tiap

1 kg bahan (1 Gy = 1 j/kg).

16

γ γ

Ee

e

positron

c. Efek produksi pasangan

Gambar 6. Interaksi sinar gamma dengan materi

γ

γ

Ek

b. Efek fotolistrik

E

e

sinar X

γ

γ

E

e

a. Efek compton

e

e

2.7.1. Interaksi Sinar Gamma Dengan Materi

Secara umum bila suatu materi berinteraksi dengan sinar gamma akan

terjadi tiga peristiwa yaitu: efek foto listrik, efek Compton, dan produksi pasangan

ion. Efek foto listrik terjadi bila sinar gamma yang berenergi rendah (10-100 keV)

berinteraksi dengan orbit elektron dari atom, yang berakibat elektron tersebut

terpelanting keluar. Sinar yang berinteraksi dengan bahan tersebut sebagian

energinya diserap sedangkan sisanya diubah menjadi energi kinetik. Akibat

keluarnya elektron dari orbit, maka akan diisi oleh elektron dari orbit lain dengan

memancarkan energi yang berupa sinar X. Pengaruh ini disebut efek Auger. Bila

sinar X ini dapat mendesak elektron lain keluar dari orbitnya, maka elektron ini

disebut elektron Auger.

Efek Compton terjadi bila sinar gamma dengan energi sedang (0,1-1,0

MeV) menumbuk elektron bebas atau elektron yang ikatannya dengan inti lemah.

Selanjutnya sinar dihamburkan dan elektron tersebut dilepaskan dari ikatannya

dan bergerak dengan energi tertentu.

17

Gambar 7. Skema reaksi degradasi pada polimer

+

+

+

Efek produksi pasangan ion terjadi apabila sinar gamma yang berenergi

lebih dari 1,022 MeV mengenai inti atom, sinar tersebut akan lenyap dan sebagai

gantinya timbul sepasang elektron dan positron. Positron adalah partikel yang

massanya sama dengan elektron dan bermuatan listrik positif yang besarnya juga

sama dengan muatan elektron.17

2.7.2 Efek Radiasi Pada Polimer

Radiasi pada polimer dapat menyebabkan terjadinya degradasi polimer

atau dapat pula terbentuknya ikatan silang pada polimer. Perubahan kimia dan

fisika. Perubahan ini dapat diamati pada timbulnya warna, pembentukan gas,

berkurangnya ikatan tidak jenuh serta terbentuknya ikatan tak jenuh yang baru.

a. Degradasi

Secara umum degradasi polimer didefinisikan sebagai kerusakan stuktur

kimia, fisika atau bentuk dari polimer tersebut. Degradasi polimer juga dapat

dijelaskan sebagai suatu perubahan sifat fisik yang disebabkan oleh reaksi kimia

yaitu pemutusan ikatan pada rantai utama makro molekul.18

Sinar γ

18

γ

γRH

H2O

/eR + H

/eH + OH + e

R + RH RH + ROH + RH R + H2O

RH + H R + H2

R R RR (pengikatan silang)

Polisakarida mengalami pemutusan rantai terutama pada ikatan 1,4-β-

glikosida selama proses iradiasi. Bobot molekul polisakarida dapat dimodifikasi

serendah mungkin dengan radiasi degradasi. Radiasi degradasi adalah pemutusan

rantai yang terjadi secara acak sepanjang rantai molekul polimer.

b. Pembentukan ikatan silang

Pembentukan ikatan silang terjadi antara dua molekul polimer yang

bergabung secara kimia membentuk molekul yang lebih besar. Seiring

terbentuknya ikatan silang, polimer juga mengalami sejumlah perubahan yang

ekstrim. Perubahan ini ditandai dengan naiknya berat molekul, kekuatan mekanik,

kenaikan titik leleh dan jika polimer tersebut sebelumnya sukar larut maka akan

menjadi semakin sukar larut lagi. Selain itu proses ini juga menjadikan sifat kaku

dan keras pada polimer.5

Pada polimerisasi terjadi tiga peristiwa yaitu: inisiasi, propagasi dan

terminasi. Pada proses inisiasi akan terbentuk radikal bebas ketika monomer

diiradiasi dengan sinar gamma.

Propagasi, pada tahap ini radikal-radikal yang dihasilkan oleh reaksi

inisiasi tumbuh dari satu molekul menjadi molekul yang lebih besar. Selanjutnya

adalah terminasi, reaksi ini terjadi bila dua radikal bebas bertemu satu sama lain.

Proses polimerisasi berikatan silang umumnya mengikuti mekanisme sebagai

berikut:

inisiasi

propagasi

terminasi

19

O

OH

HO

HOO

n

Tabel 2. Daftar polimer yang mengalami degradasi dan pengikatan silang berdasarkan srtukturnya

Polimer degradasi Polimer berikatan silang

Polibutilen

CH2 CH2 CCCH3 CH3

CH3 CH3

Polimetaakrilat

CH2 CH2 CC

COOR COOR

CH3 CH3

Polimetaakrilamid

CH2 CH2 CC

CONH2 CONH2

CH3 CH3

Polivinilidine klorida

CH2 CH2 CC

Cl Cl

Cl Cl

Selulosa dan derivatny

Polimetilen

CH2 CH2 CH2CH2

Polipropilen

CH2 CH2 CHCH

CH3 CH3

Poliakrilat

CH2 CH2 CHCH

COOR COOR

Poliakrilamid

CH2 CH2 CHCH

COONH2 COONH2

Polivinil klorida

CH2 CH2 CHCH

Cl Cl

Plovinil alkohol

CH2 CH2 CHCH

OH OH

Poliamida

Polyester

polivinilpirolidine

2.8. Spektrofotometri Infra Merah

Spektrofotometri infra merah merupakan instrument yang digunakan

untuk mengukur resapan radiasi infra merah pada berbagai panjang gelombang.

Daerah panjang gelombang yang digunakan pada alat spektrofotometri infra

20

Gambar 8. Skema instrumen FT-IR

5. Komputer

merah yaitu pada panjang gelombang 2,5- 50µm atau pada bilangan gelombang

4000-200 cm-1. Satuan yang sering digunakan dalam spektrofotometri infra merah

adalah bilangan gelombang.

Fourier Transform Infrared merupakan spektrofotometri yang dilengkapi

interferometer. Interferometer merupakan suatu alat yang dapat memecah radiasi

menjadi dua bagian dan menggabungkannya kembali sehingga variasi intensitas

yang keluar dapat diukur oleh suatu detektor. Sistem optiknya dilengkapi dengan

cermin yang bergerak tegak lurus dan cermin yang diam. Radiasi dibagi oleh

pembagi berkas menjadi dua bagian, lalu diferleksikan ke cermin diam dan cermin

bergerak. Setelah setiap berkas direfleksikan kembali ke arah pembagi berkas,

sebagian direfleksikan dan sebagian lagi diteruskan, sehingga berkas yang telah

melewati cermin diam maupun bergerak mencapai detektor.

Detetor mengukur beda intensitas antara kedua macam berkas tadi pada

tiap-tiap panjang gelombang dan meneruskan informasi ini keperekam yang

menghasilkan spektrum.19 Skema instrumen dapat dilihat pada Gambar 8 berikut:

1. Sumber cahaya 2. Interferometer 3. Sampel

4. Detektor 6. Spektrum

21

Sumber radiasi yang paling umum digunakan adalah Nernest atau lampu

Glower yang terbuat dari oksida-oksida zirkonium. Sampel yang digunakan dapat

berupa padat, cair dan gas.

Keunggulan identifikasi menggunakan FT-IR adalah:

1. Resolusinya tinggi, serapannya kuat

2. Dapat digunakan untuk sampel yang memiliki serapan yang lemah

3. Dapat digunakan untuk sampel dalam jumlah kecil.

Radiasi infra merah hanya terbartas pada perubahan energi setingkat

molekul. Setiap molekul memiliki harga energi yang tertentu. Bila suatu senyawa

menyerap energi dari sinar infra merah maka tingkatan energi di dalam molekul

itu akan tereksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sesuai dengan tingkatan

energi yang diserap, maka yang akan terjadi pada molekul itu adalah perubahan

energi vibrasi yang diikuti dengan perubahan energi rotasi.

Atom-atom di dalam molekul tidak dalam keadaan diam, tetapi biasanya

terjadi peristiwa vibrasi. Vibrasi molekul sangat khas untuk suatu molekul tertentu

dan biasanya disebut finger print. Vibrasi molekul dapat digolongkan atas dua

golongan, yaitu:

1. Vibrasi ulur (Stretching) yaitu vibrasi yang dapat menyebabkan perubahan

jarak antara dua atom dalam satu molekul. Vibrasi ulur ini terbagi atas

simetris dan asimetris.

2. Vibrasi tekuk (Bending) yaitu vibrasi yang dapat menyebabkan perubahan

sudut antara dua ikatan. Vibrasi ini terbagi atas scissoring, rocking,

wagging, dan twisting.

22

A = log Po/P

Vibrasi yang digunakan untuk identifikasi adalah vibrasi tekuk yang

berada di daerah bilangan gelombang 2000-400 cm-1. Karena di daerah antara

4000-2000 cm-1 merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifikasi

gugus fungsional. Daerah ini menunjukan absorbsi yang disebabkan oleh vibrasi

ulur.

Dalam daerah 2000-400 cm-1 tiap senyawa organik mempunyai absorbsi

yang unik, sehingga daerah tersebut sering juga disebut sebagai daerah sidik jari

(finger print). Meskipun pada daerah 4000-2000 cm-1 menunjukan absorbsi yang

sama, pada daerah 2000-400 cm-1 juga harus menunjukan pola yang sama

sehingga dapat disimpulkan bahwa dua senyawa adalah sama.

Sampel yang akan dianalisis dengan spektrofotometri infra merah kadang-

kadang memerlukan perlakuan khusus tetapi dapat pula langsung dianalisis

tergantung bentuk sampel yang akan dianalisa. Zat dapat diperiksa dalam bentuk

pasta (mull), tablet transparan (disc, pellet) atau sebagai film.

Dalam penentuan analisis kuantitatif dengan infra merah digunakan

hukum Beer.

Dimana: P = Intensitas sinar masuk

Po = Intensitas sinar keluar

Adanya sinar hamburan pada suatu waktu membuat hukum Beer tidak

dapat digunakan, terutama pada nilai absorbansi yang tinggi. Oleh karena itu

digunakan metode empiris.

23

Gambar 9 . Contoh spektrum infra merah pada perhitungan dengan metode base line

%T

Po P

Metode base line adalah untuk menyeleksi pita absorbsi yang dianalisis

yang tidak jatuh kembali pada pita komponen yang dianalisis. Po menunjukan

intensitas sinar yang didapat dengan cara menarik garis lurus tangensial pada

kurva spektrum yang dianalisis. P diukur dari titik absorbsi maksimum.20

2.9. Bobot Molekul Kitosan

Bobot molekul merupakan variabel yang penting, sebab berhubungan

langsung dengan sifat-sifat fisika polimer. Pada umumnya polimer dengan bobot

molekul yang lebih tinggi bersifat lebih kuat. Namun bobot molekul yang terlalu

tinggi menyebabkan kesukaran dalam memproses polimer tersebut.5

Metode yang mudah untuk penetapan bobot molekul adalah metode

viskositas larutan menggunakan alat viskometer dengan cara menghitung

perbandingan antrara waktu alir larutan polimer terhadap waktu alir pelarut murni.

Kelebihan metode viskositas dari pada metode lain, yaitu lebih cepat, lebih

mudah, alatnya murah, serta perhitungan hasilnya lebih sederhana.

24

Gambar 10. Jenis- jenis viskometer kapiler (a) Ostwald (b) Ubbelohed (c) Cannon fenske

Pengukuran tidak bergantung pada volume cairan yang dipakai, karena

viskometer dirancang untuk bekerja dengan cairan mengalir melalui kapiler tanpa

cairan di bawahnya. Pengukuran dilakukan dengan viskometer berada dalam

pemanas air bersuhu tetap untuk mencegah naik-turunnya viskositas akibat

perubahan suhu.21 Jenis-jenis viskometer dapat dilihat pada Gambar 10 berikut:

Satuan viskositas biasanya dinyatakan dalam poise. Kenaikan fraksi dalam

viskositas dinyatakan dalam viskositas spesifik (η sp). Jika viskositas larutan

polimer adalah η dan viskositas pelarut murni adalah oη , maka dapat dinyatakan

dengan persamaan:

η sp = oo

ηηη −

Karena massa jenis berbagai larutan yang dipakai dalam suatu percobaan hampir

sama dengan massa jenis pelarut, maka sebagai pendekatan dapat diandaikan

viskositas tiap larutan hasil pengenceran berbanding lurus dengan waktu alirnya,

sehingga persamaan menjadi:

(a) (b) (c)

25

η sp =0

01

ttt −

1t ialah waktu alir larutan, sedangkan 0t waktu alir pelarut. Untuk menghilangkan

efek konsentrasi, maka viskositas spesifik tersebut dibagi dengan konsentrasi

sehingga dihasilkan viskositas intrinsik.

][ηη

=csp

Dari persamaan di atas Mark dan Houwink mengungkapakan viskositas intrinsik

dapat dihubungkan dengan berat molekul melalui persamaan:

[ ] aMk.=η

Dimana: [ ]η = viskositas intrinsik

M = Berat molekul

k dan a adalah tetapan yang khas untuk setiap polimer dan pelarut tertentu.22

2.10. Kekuatan Tarik (Tensile Strength, TS)

Kekuatan tarik (TS) adalah beban persatuan luas yang dikenakan pada

sampel, pada saat sampel yang diuji putus. Kekuatan tarik (TS) suatu bahan

ditetapkan dengan membagi gaya maksimum dengan luas penampang awal.

Kekuatan tarik dihitung dengan rumus :

TS = A

M L

Dimana : ML = Beban maksimum yang tercatat pada alat (kg)

A = Luas penampang (cm)

26

Karena luas penampang berbentuk lingkaran maka dapat dihitung menggunakan

persamaan sebagai berikut:

A= π r2

Dimana: π = 3.14

r = Jari-jari lingkaran

Untuk mengukur kekuatan tarik spesimen uji dijepit pada kedua ujungnya.

Salah satu ujung dibuat tetap, dan diaplikasikan suatu beban yang naik sedikit

demi sedikit keujung lainnya sampai sampel tersebut patah. Spesimen serat dan

elastomer bentuknya berbeda tetapi pada prinsipnya diuji dengan cara yang sama.5

2.11. Swelling Degree (Derajat Pengembangan)

Swelling adalah kondisi dimana suatu polimer mengembang karena air

atau pelarut masuk ke dalam jaringan polimer. Swelling degree adalah banyaknya

air atau pelarut lain yang dapat masuk ke dalam kerangka jaringan polimer.

Swelling degree dapat dideterminasi dengan cara metode gravitasi dan dihitung

dengan persamaan berikut:23

Swelling degree (%) = M

mM )( − x 100%

Dimana: M = Bobot sampel setelah perendaman (gr)

m = Bobot sampel kering(gr)

27

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan selama lima bulan di Laboratorium Proses Radiasi

PATIR, BATAN, Pasar Jumat, Jakarta Selatan. Dimulai pada bulan Maret 2008

sampai dengan Agustus 2008. Penelitian dilakukan dalam skala laboratorium.

3.2. Bahan dan Alat

3.2.1. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah: kitin yang berasal

dari kulit udang putih, Natrium hidroksida (NaOH), asam asetat (CH3COOH) dan

Natrium karbonat (Na2CO3).

3.2.2. Alat dan Instrumen

Alat yang digunakan adalah: Alat-alat gelas, spuit suntikan, penangas air,

viskometer Cannon-Fenske, timbangan analitik Mettler Toledo AB204, oven

vakum Teraeus, Spektrofotometer (FT-IR) PERKIN ELMER, Tensile Strength

STROGRAPH-R1.

28

50 gr kitin ditempatkan dalam dua wadah berbeda

Kitin iradiasi (Co-60, 20 kGy)

Deasetilasi dengan larutan 50% NaOH

Dibuat variasi konsentrasi larutan: 5%, 7%, 9%

Masing-masing larutan dimasukkan ke dalam spuit suntikan kamudian disuntikkan memanjang ke dalam 3 wadah yang berisi basa masing-masing adalah: 3% NaOH, 5%

Na2CO3, dan 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1). Didiamkan beberapa saat hingga menggumpal dan dapat diangkat

Kitosan dilarutkan dalam 2% asam asetat

Kitin tanpa iradiasi

Dicuci hingga bersih dan dikeringkan pada udara terbuka

Deasetilasi dengan larutan 50% NaOH

Kitosan dilarutkan dalam 2% asam asetat

Dibuat variasi konsentrasi larutan: 3%, 5%, 7%

Uji kekuatan tarik Uji Swelling degree

Gambar 11. Bagan rancangan penelitian

Wadah 1 Wadah 2

Pengujian karakteristik benang kitosan

3.3. Rancangan Penelitian

kitosan kitosan

- Pengukuran derajat deasetilasi

- Pengukuran bobot molekul

Benang kitosan

29

3.4. Cara Kerja

3.4.1. Persiapan Sampel Kitosan

Kitin dari kulit udang dimasukkan dalam beaker glass 500 ml

ditambahkan natrium hidroksida; NaOH 50% sampai terendam seluruhnya

dipanaskan dalam penangas air selama 4 jam pada suhu 100 0C. Kemudian

disaring dan dicuci dengan air panas sampai bersih dan tidak licin, terakhir dicuci

dengan aquades sampai pH netral. Kitosan dikering anginkan pada udara terbuka

selama 24 jam dan dimasukkan dalam oven vakum dengan suhu 50 0C untuk

menghilangkan sisa-sisa air yang masih ada pada kitosan.

3.4.2. Penentuan Gugus Fungsi dan Penentuan Derajat Deasetilasi Kitosan

Menggunakan Spektrum Fourier Transform Infrared (FT-IR)

Untuk uji ini dilakukan menggunakan metode cakram KBr dengan cara

mencampurkan 1 mg sampel kitosan dengan 100 mg KBr kering lalu digerus

hingga homogen dalam lumpang agate. Setelah itu dimasukkan dalam pencetak

khusus. Pencetak khusus dihubungkan dengan handy press. Cakram KBr

dikeluarkan dan dimasukkan ke dalam KBr disholder. Spektrum kitosan dibuat

dengan FTIR dan derajat deasitilasi dihitung dengan menggunakan metode base

line, puncak tertinggi diukur dan dicatat dari garis yang diperoleh, maka absorbsi

dapat dihitung dengan rumus:

A = log PPo

Dimana : P = Intensitas sinar masuk

Po = Intensitas sinar keluar

30

Untuk menentukan derajat deasetilasi, dilakukan perbandingan absorbsi

pada bilangan gelombang sekitar 1655 cm-1 dan absorbsi pada bilangan

gelombang 3405 cm-1 dengan rumus:

Derajat deasetilasi = 1 - 3405

1655

AA

X 33,11 X 100%

Dimana: A1655 = Nilai absorbansi pada 1655 cm-1 (menyatakan gugus

karbonil pada gugus asetil)

A3405 = Nilai absorbansi pada 3403 cm-1 (menyatakan gugus

amina primer)

1,33 = Perbandingan A1615 dengan A3400 pada derajat deasetilasi

100%

3.4.3. Pengukuran Bobot Molekul (BM) Kitosan

Pengukuran ini dilakukan menggunakan metode viskomertri dengan alat

viskometer Cannon-Fenske. Kitosan dilarutkan dalam asam asetat 0,1 M yang

mengandung 0,2 M natrium asetat. Dibuat variasi konsentrasi larutan kitosan

0,1%; 0,2%, 0,3%; dan 0,4%. 10 ml pelarut dimasukkan ke dalam viskometer,

kemudian larutan dihisap hingga melewati tanda batas dibagian atas viskometer,

waktu alir larutan ketika melewati batas atas hingga batas bawah dihitung

menggunakan stopwatch. Pengukuran dilakukan sebanyak tiga kali. Langkah yang

sama dilakukan untuk larutan kitosan 0,1%; 0,2%; 0,3%; dan 0,4%.

Bobot molekul kitosan dihitung dengan persamaan Mark-Houwink

sebagai berikut:

31

[η ]= k.Ma

Dimana η = Viskositas intrinsik

M = Masa molekul kitosan (g/mol)

k dan a = Tetapan khas untuk polimer dan pelarutnya

(K= 1.181 x 10-3 dan a = 0.93 pada suhu 25 0C)

3.4.4. Pembuatan Benang Kitosan

Kitosan dilarutkan dengan 2% asam asetat diaduk hingga larut kemudian

didiamkan agar terbentuk larutan sempurna. Larutan kitosan dimasukkan ke

dalam spuit suntikan, kemudian disuntikan memanjang ke dalam wadah yang

masing-masing berisi larutan 3% NaOH, 5% Na2CO3, dan 3% (NaOH + Na2CO3 ,

1:1). Didiamkan hingga menggumpal dan dapat diangkat. Setelah itu dicuci

sampai bersih untuk menghilangkan basa yang masih menempel. Dikering

anginkan pada udara terbuka sampai kadar air benar-benar hilang dan membentuk

seperti benang.

3.4.5. Uji Kekuatan Tarik (Tensile Strength)

Spesimen uji (benang kitosan) dijepit pada kedua ujungnya. Salah satu

ujung dibuat tetap dan diaplikasikan sebuah beban yang naik sedikit demi sedikit

ke ujung lainnya sampai sampel tersebut patah. Jarak perjalanan pendulum setelah

sampel patah diambil sebagai ukuran kekutan tarik. Kekuatan tarik ini dilakukan

menggunakan alat tensile strength. Nilai kekuatan tarik dihitung dengan rumus:

32

TS = A

M L

Dimana : ML = Beban maksimum yang tercatat pada alat (kg)

A = Luas penampang (cm)

3.4.6. Uji Swelling Degree (Derajat Pengembangan)

Sampel dikeringkan dalam oven vakum pada suhu 50 0C selama 24 jam,

ditimbang bobot awal sampel hingga bobot konstan (m). Kemudian direndam

dalam 25 ml air pada suhu 25 0C dengan interval waktu 30, 60, 90, 120 menit.

Setelah itu disaring hingga air pada permukaan sampel bersih. Bobot sampel

setelah perendaman ditimbang hingga bobot konstan (M). Nilai Swelling degree

dihitung dengan persamaan:

(%) = M

mM )( − x 100%

Dimana: M = Bobot sampel setelah perendaman (gr)

m = Bobot sampel kering (gr)

33

O

HO

HO

O

HO

HOOO

O

HO

HOO

NH

C OCH3

NH

C OCH3

NH

C OCH3

1

4

Gambar 12. Tempat pemutusan rantai kitin

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Sampel Kitosan

Kitin merupakan senyawa yang memiliki struktur seperti selulosa sehingga

akan mengalami degradasi bila diradiasi. Iradiasi pada kitin akan memutus ikatan

pada rantai kitin yang terjadi pada ikatan 1,4-β-glikosida sehingga terjadi

penurunan derajat polimerisasi.24

Untuk merubah kitin menjadi kitosan dilakukan melalui proses deasetilasi.

Dari proses deasitilasi diperoleh bobot kitosan dari kitin tanpa iradiasi 39,7 g dan

kitosan dari kitin iradiasi 38,8 g. Bobot tersebut lebih kecil dari bobot kitin

sebelumnya yaitu 50 g. Rendemen kitosan dihitung berdasarkan perbandingan

antara berat kitosan dengan berat kitin menggunakan rumus :

Rendemen = (berat kitosan/berat kitin) x 100%

Sehingga diperoleh nilai pada Tabel 3 berikut:

34

Gambar 13. Mekanisme reaksi deasetilasi kitin menjadi kitosan

C

O

RCH3 N + OH CH3 C

O

OH

H

N R

H

CH3 C

OH

H

RN

H

RNCH3

OH

+ C

O

CH3 O +

OO

C

H

RNH

Tabel 3. Perolehan kitosan dari kitin

No Sampel kitosan Perolehan (%)

1.

2.

Dari kitin tanpa iradiasi

Dari kitin iradiasi

79,4 %

77,6 %

Hasil yang diperoleh lebih kecil dari pada berat sebelumnya hal ini

disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya adalah, beberapa senyawa organik

pada kitin yang terlarut dalam natrium hidroksida, terjadi perubahan stuktur kimia

pada kitin menjadi kitosan, selain itu dapat pula disebabkan karena ada yang

terbuang pada saat pencucian. Jika dilihat dari bentuknya antara kitin dan kitosan

tidak memiliki perbedaan yang nyata namun jika diperhatikan secara teliti warna

kitosan tampak lebih putih dan mengkilat selain itu bentuk kitosan lebih lembut

dibandingkan dengan kitin.

Pada proses deasetilasi kitin digunakan basa kuat natrium hidroksida

dengan konsentrasi tinggi yang berfungsi memutuskan ikatan antara gugus

karboksil dengan atom nitrogen dari kitin yang memiliki struktur kristal tebal dan

panjang.11 Proses deasetilasi kitin seperti Gambar 13 berikut:

35

Gambar 14. Spektrum kitosan dari kitin iradiasi

4000.0 3000 2000 1500 1000 450.017.0

18

20

22

24

26

28

30

31.5

cm-1

%T

Laboratory Test Result

Chitosan radiasi

3400.87

1651.17 1021.93

4.2. Analisa Gugus Fungsi Kitosan dan Penetapan Derajat Deasetilasi

Kitosan Menggunakan FT-IR

a. Analisa gugus fungsi kitosan menggunakan FT-IR

Identifikasi gugus fungsi kitosan dari kitin iradiasi dan tanpa iradiasi

dilakukan menggunakan FT-IR. Hasil analisa menunjukan bahwa adanya absorbsi

gugus amina –NH2 dan ikatan amida C-N yang merupakan absorbsi spesifik dari

kitosan. Pada kitosan dari kitin iradiasi, vibrasi ulur O-H dan -NH2 berada pada

bilangan gelombang 3400.8 cm-1, vibrasi tekuk C=O berada pada 1651.1 cm-1,

vibrasi tekuk C-N berada pada 1379.6 cm-1 dan vibrasi tekuk O-H primer pada C6

berada pada 1021.9 cm-1. Spektrum FT-IR kitosan dari kitin iradiasi dapat dilihat

pada Gambar 14 berikut:

2346.79

2914.14

1379.66 660.80

6272.07

36

Gambar 15. Spektrum kitosan dari kitin tanpa iradiasi

4000.0 3000 2000 1500 1000 450.012.0

13

14

15

16

17

18

18.9

cm-1

%T

Chitosan non radiasi

Laboratory Test Result

3403.53

Analisa gugus fungsi kitosan dari kitin tanpa iradiasi menunjukan vibrasi

ulur OH dan -NH2 berada pada daerah bilangan gelombang 3403.5 cm-1, vibrasi

tekuk C=O berada pada daerah 1657.4 cm-1, vibrasi tekuk C-N berada pada daerah

1421.3 dan vibrasi tekuk O-H primer pada C6 berada pada daerah 1011.6 cm-1.

Spektrum FT-IR kitosan dari kitin iradiasi dapat dilihat pada Gambar 15 berikut:

b. Derajat Deasetilasi Kitosan

Derajat deasetilasi adalah persentase banyaknya gugus asetil yang hilang

dan berubah menjadi gugus amina. Hasil proses deasetilasi mengubah kitin

menjadi kitosan yang sifatnya dapat larut dalam asam asetat encer.

Derajat deasetilasi kitosan diukur menggunakan metode base line dengan

menghitung serapan pada bilangan gelombang sekitar 1655 cm-1 dan 3405 cm-1.

hasil perhitungan diperoleh pada Tabel 4 berikut:

666.67 1011.63

1421.35

1657.42

2335.98

2367.02

37

Tabel 4. Derajat deasetilasi kitosan

No Sampel kitosan Derajat deasetilasi

1.

2.


Dari kitin iradiasi

59,9%

71,2%

Dari tabel di atas dapat dilihat iradiasi berpengaruh terhadap peningkatan derajat

deasetilasi yang lebih tinggi. Iradiasi memutus ikatan hidrogen dan rantai panjang

dari kitin (1,4 glikosida). Menurunnya ikatan hidrogen dan bertambah pendeknya

rantai kitin maka pengaruh efek sterik semakin rendah. Sehingga basa kuat lebih

mudah masuk ke dalam matriks kitin dan memutus gugus asetil dari atom nitrogen

pada rantai kitin. Semakin tinggi derajat deasetilasi kitosan, maka gugus asetil

yang terdapat dalam kitosan tersebut semakin sedikit.12

4.3. Bobot Molekul Kitosan

Bobot molekul dapat berpengaruh pada sifat fisika polimer seperti

kelarutan dan kekentalan. Bobot molekul kitosan dapat diukur dengan metode

viskositas menggunkan alat viskometer Cannon Fenske. Keuntungan metode ini

antara lain lebih cepat, lebih mudah dan perhitungannya sederhana.

Prinsip pengukuran menggunakan metode ini adalah dengan mengukur

waktu yang dibutuhkan oleh sejumlah cairan tertentu untuk mengalir melalui pipa

kapiler pada jarak tertentu dan gaya yang disebabkan oleh berat cairan itu sendiri.

Setelah dilakukan pengukuran diperoleh nilai pada Tabel 5 berikut:

38

Tabel 5. Bobot molekul kitosan

No Sampel kitosan Bobot molekul

1.

2.


Dari kitin iradiasi

9,0 x103 g/mol

2,2 x 103 g/mol

Berdasarkan nilai yang diperoleh terlihat bahwa iradiasi menyebabkan

bobot molekul yang dihasilkan semakin kecil dibandingkan tanpa iradiasi

sebelumnya. Hal tersebut disebabkan karena terjadi pemutusan rantai kitin pada

ikatan 1,4 glikosida sehingga menjadi kitin dengan rantai yang lebih pendek.

Semakin pendek jumlah rantai polimer menyebabkan bobot molekul

semakin rendah. Polimer dengan rantai panjang memiliki bobot molekul yang

tinggi dan memiliki viskositas yang tinggi pula.25 Beberapa faktor yang dapat

menyebabkan terjadinya pemotongan rantai polimer sehingga menyebabkan

turunnya viskositas adalah perlakuan iradiasi, suhu, enzim-enzim tertentu dan

basa kuat.

4.4. Benang Kitosan

Kitosan tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam encer seperti asam

asetat. Adanya gugus karboksil dalam asam asetat akan memudahkan pelarutan

kitosan karena terjadinya interaksi hidrogen antara gugus karboksil dengan gugus

amina.26 Peningkatan kelarutan berbanding lurus dengan peningkatan derajat

deasetilasi. Semakin tinggi derajat deasetilasi maka kitosan semakin mudah larut.

Sampel kitosan dari kitin iradiasi dan tanpa iradiasi masing-masing

dilarutkan dengan 2% asam asetat. Dibuat tiga variasi konsentrasi larutan kitosan

39

dari kitin tanpa iradiasi 3%, 5% dan 7% sedangkan untuk kitosan dari kitin

iradiasi dibuat larutan dengan konsentrasi 5%, 7% dan 9%. Larutan dimasukkan

ke dalam spuit suntikan dan sebelumnya telah disiapkan tiga wadah yang masing-

masing berisi 3% NaOH, 5% Na2CO3 dan 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1).

Pada pembuatan benang kitosan terdapat perbedaan konsentrasi antara

larutan kitosan dari kitin tanpa iradiasi dengan kitosan dari kitin iradiasi. Pada

kitosan dari iradiasi tidak menggunakan larutan dengan konsentrasi 3%, karena

kelarutan kitosan dari kitin iradiasi lebih tinggi dibandingkan dengan kitosan dari

kitin tanpa iradiasi sehingga ketika dilarutkan dalam asam asetat akan lebih cepat

larut dan dihasilkan larutan yang sangat encer serta larutan ini sulit untuk

digumpalkan dalam basa. Oleh karena itu konsentrasi yang digunakan untuk

kitosan dari kitin iradiasi 5%, 7% dan 9% yang kelarutannya hampir sama dengan

kitosan dari kitin tanpa iradiasi pada konsentrasi 3%, 5% dan 7%.

Penelitian terdahulu yang di lakukan oleh G.W.Urbanczyk di Polandia,

pembuatan benang kitosan digumpalkan dengan 5% NaOH. Pada penelitian ini

digunakan 3% NaOH, 5% Na2CO3, dan campuran dari 3% (NaOH + Na2CO3,

1:1). Karena aplikasi dari benang ini digunakan sebagai benang operasi maka

penggunaan basa perlu diminimalisir agar tidak bersifat toksik bagi tubuh.

Pembuatan benang ini dilakukan dalam skala laboratorium dengan

menggunakan spuit suntikan. Untuk skala industri pembuatan benang dilakukan

menggunakan alat extruder yang terlihat seperti pada Gambar 16 berikut:

40

Gambar 16. Skema alat extruder4

3

4

5

2

1

Spinning unit : 1. Dope reservoir 4. Crome roller

2. Coagulating bath 5. Winder

3. Drawing bath

4.4. Swelling Degree ( Derajat Pengembangan)

Swelling menunjukkan kemampuan benang untuk mengembang karena air

masuk ke dalam struktur benang. Aplikasi dari benang ini adalah sebagai benang

operasi, maka perlu diketahui seberapa besar kemampuan dari benang ini untuk

mengembang. Untuk itu perlu dilakukan uji swelling degree dengan cara benang

kitosan sepanjang 5 cm direndam menggunakan air pada temperatur ruang dengan

empat variasi waktu mulai dari 30 menit hingga 120 menit.

Banyaknya air yang masuk ke dalam struktur benang, tergantung dari

kerapatan molekul yang terdapat pada struktur benang. Iradiasi dapat berpengaruh

pada bobot molekul polimer. Kitosan dari kitin iradiasi memiliki bobot molekul

yang lebih rendah, dan setelah dilakukan uji swelling degree nilai yang dihasilkan

relatif lebih besar karena tingkat kerapatan molekul pada struktur benang kitosan

dari kitin iradiasi lebih rendah. Sehingga air lebih mudah masuk ke dalam struktur

benang. Kitosan dari kitin tanpa iradiasi memiliki bobot molekul yang lebih

tinggi, setelah dilakukan uji swelling degree nilai yang dihasilkan relatif lebih

kecil karena tingkat kerapatan molekul pada benang kitosan dari kitin tanpa

41

iradiasi lebih tinggi sehingga air sukar masuk ke dalam struktur benang kitosan.

Untuk aplikasi sebagai operasi dibutuhkan benang dengan nilai swelling degree

yang lebih rendah agar luka lebih cepat rapat dan mengering. Hasil nilai swelling

degree benang kitosan menggunakan air adalah sebagai berikut:

a. Nilai swelling degree benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi:

1. Nilai Swelling degree pada benang kitosan 3% Tabel 6. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan 3% dengan waktu perendaman

dalam air Nilai Swelling degree (%) Waktu

(Menit) 3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

30 60 90 120

79,5 82,0 83,7 83,9

85,5 86,9 88,2 88,3

77,8 79,5 80,7 80,8

Setelah dilakukan perendaman dalam air selama 120 menit didapatkan

nilai swelling degree benang kitosan 3% menggunakan penggumpal NaOH yaitu

83,9%, benang kitosan dengan penggumpal Na2CO3 adalah 88,3%, dan benang

kitosan 3% menggunakan penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 adalah

sebesar 80,8%. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan dengan waktu

perendaman dapat dilihat pada pada Gambar 17 berikut:

42

Gambar 17. Grafik hubungan swelling degree benang kitosan 3% dengan waktu perendaman dalam air.

76

80

84

88

92

0 30 60 90 120 150

Waktu perendaman (menit)

Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

Pada grafik hubungan nilai swelling degree benang kitosan dengan waktu

perendaman, pada menit ke-90 sampai menit ke-120 nilai swelling degree

mendekati nilai yang relatif stabil. Nilai swelling degree benang kitosan 3% yang

paling tinggi adalah dengan menggunakan penggumpal Na2CO3 dan Nilai swelling

degree terendah dengan menggunakan penggumpal NaOH.

2. Nilai Swelling degree pada benang kitosan 5%

Tabel 7. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan 5% dengan waktu perendaman dalam air

Nilai Swelling degree (%) Waktu (Menit) 3%

NaOH 5%

Na2CO3 3%

(NaOH + Na2CO3, 1:1) 30 60 90

120

71,0 74,4 76,6 76,9

83,9 84,3 86,9 87,2

74,6 76,6 77,8 78,0

Nilai swelling degree benang kitosan 5% menggunakan penggumpal

NaOH adalah 76,9%, benang kitosan 5% menggunakan penggumpal Na2CO3

adalah 87,2%, dan benang kitosan 5% menggunakan penggumpal campuran dari

43

Gambar 18. Grafik hubungan swelling degree benang kitosan 5% dengan waktu perendaman dalam air

0

20

40

60

80

100

0 30 60 90 120 150


Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

NaOH dan Na2CO3 adalah 78,0%. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan

dengan waktu perendaman dapat dilihat pada pada Gambar 18 berikut:

Pada benang kitosan 5% nilai swelling degree paling tinggi dihasilkan

pada penggumpal Na2CO3 dan nilai swelling degree terendah menggunakan

penggumpal NaOH.



Nilai Swelling degree (%) Waktu (Menit) 3%

NaOH 5%

Na2CO3 3%

(NaOH + Na2CO3, 1:1) 30 60 90 120

53,2 55,7 57,0 57,9

65,6 66,6 72,2 72,9

48,1 55,2 57,0 57,5



adalah 72,9% dan benang kitosan 7% menggunakan penggumpal campuran dari

44


01020304050607080

0 30 60 90 120 150


Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)



Pada benang kitosan 7% nilai swelling tertinggi dihasilkan benang kitosan

dengan penggumpal Na2CO3 dan nilai terendah menggunakan penggumpal

campuran antara NaOH dan Na2CO3.

Berdasarkan data yang diperoleh, benang yang digumpalkan dengan

Na2CO3 memiliki nilai swelling degree yang lebih tinggi. Hal tersebut dapat

terjadi karena kemampuan Na2CO3 untuk menggumpalkan larutan kitosan kurang

baik sehingga dihasilkan struktur benang yang memiliki kerapatan molekulnya

rendah. Maka ketika dilakukan perendaman, air lebih mudah masuk ke dalam

struktur benang.

Benang kitosan yang digumpalkan dengan NaOH dan campuran antara

NaOH dan Na2CO3 dihasilkan nilai swelling degree yang lebih rendah. Hal

tersebut dapat terjadi karena larutan NaOH serta campuran larutan NaOH dan

Na2CO3 memiliki kemampuan yang cukup baik untuk menggumpalkan larutan

45


74767880828486889092

0 30 60 90 120 150

waktu perendaman (menit)

Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

kitosan sehingga dihasilkan struktur benang yang memiliki kerapatan molekulnya

tinggi. Ketika dilakukan perendaman, air sulit masuk ke dalam struktur benang

maka nilai swelling degree yang dihasilkan rendah.

b. Nilai swelling degree benang kitosan dari kitin iradiasi


Tabel 9. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan 5% dengan waktu perendaman

dalam air

Nilai Swelling degree (%) Waktu (menit) 3%

NaOH 5%

Na2CO3 3%

(NaOH + Na2CO3, 1:1) 30 60 90

120

76,0 78,6 84,2 84,4

86,7 89,0 90,4 90,5

82,6 85,4 88,2 88,2


NaOH sebesar 84,4%, benang kitosan 5% menggunakan penggumpal Na2CO3

nilai swelling degree sebesar 90,5%, dan benang kitosan 5% menggunakan

penggumpal campuran dari NaOH dan Na2CO3 nilai swelling degree sebesar

88,2%. Hubungan nilai swelling degree benang kitosan dengan waktu perendaman

dapat dilihat pada pada Gambar 20 berikut:

46

Gambar 21. Grafik hubungan nilai swelling degree benang kitosan 7% dengan waktu perendaman dalam air

0

20

40

60

80

100

0 30 60 90 120 150

waktu perendaman (menit)

Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

Grafik di atas menujukkan nilai swelling degree benang kitosan 5% yang

tertinggi adalah dengan menggunakan penggumpal Na2CO3. Nilai swelling degree

terendah dengan menggunakan penggumpal campuran NaOH.




NaOH 5%

Na2CO3 3%

(NaOH +Na2CO3, 1:1) 30 60 90

120

74,1 76,1 78,4 78,6

85,9 86,9 88,0 88,0

73,4 75,5 79,0 79,0






47

01020304050607080

0 30 60 90 120 150


Nila

i sw

ellin

g de

gree

(%)

3% NaOH

5% Na2CO3

3% (NaOH + Na2CO3, 1:1)

Pada benang kitosan 7% nilai swelling degree tertinggi dihasilkan pada

basa penggumpal Na2CO3 dan nilai swelling degree terendah benang kitosan

menggunakan penggumpal NaOH.




NaOH 5%

Na2CO3 3%

(NaOH +Na2CO3, 1:1) 30 60 90

120

52,0 54,7 56,7 57,7

65,0 68,5 72,1 74,6

52,7 55,5 58,0 58,3


NaOH sebesar 57,7%, benang kitosan 9% menggunakan penggumpal Na2CO3



dengan waktu perendaman dapat dilihat pada Gambar 22 berikut:

Gambar 22. Grafik hubungan nilai swelling degree benang kitosan 9% dengan waktu perendaman dalam air

48

Pada benang kitosan 9% nilai swelling degree tertinggi pada benang

kitosan menggunakan penggumpal Na2CO3 dan nilai swelling degree terendah

pada benang kitosan menggunakan penggumpal NaOH.

Berdasarkan data di atas, dapat dikatakan bahwa semakin lama waktu

perendaman, volume air yang masuk ke dalam struktur benang semakin sedikit

dan nilai menjadi stabil karena kemampuan benang untuk membengkak telah

mencapai titik yang maksimum.

Berdasarkan uji swelling degree yang telah dilakukan pada benang kitosan

dari kitin iradiasi dan tanpa iradiasi dengan variasi konsentrasi larutan dan

penggumpal, didapatkan nilai swelling degree terendah benang kitosan dari kitin

tanpa iradiasi pada benang kitosan 7% menggunakan penggumpal campuran

antara NaOH dan Na2CO3 berkisar 57,5%. Sedangkan benang kitosan dari kitin

iradiasi nilai swelling degree terendah dihasilkan pada benang kitosan 9%

menggunakan penggumpal NaOH dengan nilai swelling degree berkisar 57,7%.

Ketika air masuk ke dalam struktur benang dalam keadaan kering, molekul

air pertama kali terikat pada gugus polar, gugus hidrofilik, dan gugus dengan

ikatan hidrogen. Setelah semua gugus terikat dengan molekul air, kemudian air

bebas mengisi pori-pori pada benang. Pembengkakan selanjutnya terjadi karena

persaingan osmotik sampai proses pembengkakan seimbang. Banyaknya volume

air yang dapat masuk ke dalam struktur benang tergantung dari banyaknya pori

dan ukuran pori dimana banyaknya pori dan ukuran pori dipengaruhi oleh

komposisi polimer.

49

Konsentrasi kitosan yang semakin besar akan meningkatkan derajat

pengikatan silang yang mengakibatkan semakin rapat atau ukuran pori semakin

kecil. Sehingga volume air yang masuk semakin sedikit, dengan kata lain swelling

degree semakin rendah. Demikian pula sebaliknya.

5.5. Kekuatan Tarik Benang Kitosan

Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat mekanik dari polimer. Kekuatan

tarik diukur mengunakan alat tensile strength. Berdasarkan pengukuran yang telah

dilakukan didapatkan nilai kekuatan tarik benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi

dan kitin iradiasi pada Tabel 12 dan 13 berikut:

a. Kekuatan tarik benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi

Tabel 12. Nilai kekuatan tarik benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi

Konsentrasi larutan kitosan dari kitin tanpa iradiasi 3% 5% 7% No. Basa penggumpal

TS (kg/cm2)

EB (%)

TS (kg/cm2)

EB (%)

TS (kg/cm2)

EB (%)

1.

2.

3.

3% NaOH

5% Na2CO3

3% NaOH + Na2CO3 (1:1)

429,8

148,2

283,2

- - -

434,3

227,6

315,0

10 - -

437,5

282,0

348,4

- -

30

TS = Tensile Strength (kg/cm2) EB = Elongation at break (perpanjangan putus, %)

Kekuatan tarik maksimum (Tensile Strength) adalah beban maksimum

dibagi luas penampang lintang awal benda uji. Nilai kekuatan tarik tertinggi

benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi adalah 437,5 kg/cm2 terdapat pada benang

dengan kandungan kitosan 7% menggunakan basa penggumpal NaOH dan nilai

50

kekuatan tarik terendah 148,2 kg/cm2 pada benang dengan kandungan kitosan 3%

menggunakan penggumpal Na2CO3.

Pada uji sifat mekanik, selain tensile strength (kekuatan tarik) terdapat

juga persen perpanjangan putus (elongation at break). Perpanjangan putus

merupakan salah satu cara dalam pengukuran elastisitas suatu bahan yang

diperoleh dari uji tarik. Nilai perpanjangan putus tertinggi yaitu 30% pada benang

dengan kandungan kitosan 7% menggunakan penggumpal campuran antara NaOH

dan Na2CO3 dan nilai persen perpanjangan terendah yaitu 10% pada benang

dengan kandungan kitosan 5% menggunakan penggumpal NaOH.

b. Kekuatan tarik benang kitosan dari kitin iradiasi

Hasil pengukuran kekuatan tarik benang kitosan dari kitin iradiasi

ditampilkan pada tabel berikut:

Tabel 13. Nilai kekuatan tarik benang kitosan dari kitin iradiasi

Konsentrasi larutan kitosan dari kitin iradiasi 5% 7% 9% No. Basa penggumpal

TS (kg/cm2)

EB (%)

TS (kg/cm2)

EB (%)

TS (kg/cm2)

EB (%)

1.

2.

3.

3% NaOH

5% Na2CO3

3% NaOH + Na2CO3 (1:1)

418,3

127,2

243,4

20 - -

420,1

175,1

260,4

10 - -

423,3

187,4

268,4

30 - -

TS = Tensile Strength (kg/cm2) EB = Elongation at break (perpanjangan putus, %) Nilai kekuatan tarik tertinggi benang kitosan dari kitin iradiasi yaitu 423,3

kg/cm2 pada benang dengan kandungan kitosan 5% menggunakan penggumpal

51

NaOH. Nilai kekutatan tarik terendah yaitu 127,2 kg/cm2 pada benang dengan

kandungan kitosan 5% menggunakan penggumpal Na2CO3.

Nilai perpanjangan putus terendah 10% pada benang dengan kandungan

kitosan 7% menggunakan penggumpal NaOH. Sedangkan nilai persen

perpanjangan tertinggi yaitu 30% pada benang dengan kandungan kitosan 9%

menggunakan penggumpal NaOH.

Pada tabel di atas terlihat nilai kekuatan tarik benang kitosan iradiasi lebih

rendah dibandingkan dengan nilai kekuatan tarik benang kitosan tanpa iradiasi.

Hal ini dikarenakan benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi tidak mengalami

pemutusan ikatan, dan rantai molekul kitin lebih rapat. Sehingga ketika dilakukan

uji kekuatan tarik dihasilkan nilai yang tinggi.

Pada benang kitosan dari kitin iradiasi nilai kekuatan tarik yang dihasilkan

relatif lebih kecil. Hal ini dapat disebabkan oleh perlakuan iradiasi pada kitin,

yang mengakibatkan rantai molekul kitin menjadi lebih renggang sehingga ketika

dilakukan uji tarik lebih cepat putus dan nilai kekuatan tarik yang dihasilkan lebih

rendah.

Pada uji kekuatan tarik terdapat pengukuran yang tidak menghasilkan nilai

elongation at break (perpanjangan putus) hal ini karena sampel terlalu kaku ketika

dilakukan uji tarik sampel tidak memiliki elastisitas sehingga langsung terputus.

Untuk aplikasi sebagai benang operasi diperlukan benang yang memiliki

nilai kekuatan tarik tidak terlalu tinggi dan elastisitas yang cukup. Hal ini

dimaksudkan agar benang lebih cepat terdegradasi dalam tubuh (in vivo) yang

52

menghasilkan produk akhir yang bersifat biocompatible (tidak bersifat racun) bagi

tubuh yang akan mengalami metabolisme dengan tubuh.26

Nilai tersebut didapat pada benang kitosan 7% dari kitin tanpa iradiasi

dengan penggumpal campuran antara NaOH dengan Na2CO3 dengan nilai

kekuatan tarik 348,4 kg/cm2 dan nilai perpanjangan putus 30%. Sedangkan untuk

benang kitosan dari kitin iradiasi, diperoleh pada konsentrasi benang 9% dan

penggumpal yang digunakan NaOH, dengan nilai kekuatan tarik 423,3 kg/cm2

dan nilai perpanjangan putus 30%.

Kekuatan suatu bahan dipengaruhi oleh ikatan kimia penyusunnya. Ikatan

kimia yang kuat bergantung pada jumlah ikatan molekul dan jenis ikatannya.

Ikatan kimia yang kuat sulit untuk diputus karena diperlukan energi yang cukup

besar untuk memutus ikatan tersebut. Hal ini sering disebut dengan affinitas.

Affinitas merupakan suatu fenomena dimana atom atau molekul tertentu memiliki

kecenderungan untuk bersatu atau berikatan.27

Menurut hasil penelitian yang dilakukan G. W. Urbanczyk: terhadap

benang kitosan 4% dengan menggunakan penggumpal 5% NaOH nilai kekuatan

tarik berada pada rentang 888 kg/cm2 sampai 1200 kg/cm2, nilai elongation at

break 30-47%, dan nilai swelling degree dalam air sebesar 57-58%.4,11

Sedangkan nilai yang dihasilkan penulis pada penelitian ini, nilai yang

mendekati untuk benang kitosan dari kitin tanpa iradiasi yaitu pada konsentrasi

kitosan 7% menggunakan penggumpal campuran larutan 3% (NaOH + Na2CO3,

1:1) dengan nilai kekuatan tarik sebesar 348,4 kg/cm2, nilai perpanjangan putus

30%, dan nilai swelling degree sebesar 57,5%.

53

Untuk kitosan dari kitin iradiasi nilai yang mendekati didapat pada kitosan

9% menggunakan penggumpal 3% NaOH dengan nilai kekuatan tarik 423,3

kg/cm2, nilai perpanjangan putus 30%, dan nilai swelling degree sebesar 57,7%.

Jika diamati, nilai swelling degree benang kitosan berbanding terbalik

dengan nilai kekuatan tariknya. Hal tersebut dapat dipengaruhi oleh konsentrai

dari kitosan tersebut. Semakin tinggi konsentrasi maka, susunan molekul pada

benang semakin rapat sehingga memiliki susunan pori-pori yang rapat, ikatan

yang kuat dan sulit untuk diputuskan. Itulah sebabnya semakin rendah nilai

swelling degree maka nilai kekuatan tarik semakin tinggi.

Berdasarkan hasil yang diperoleh nilai kekuatan tarik untuk untuk benang

kitosan masih kurang, maka untuk meningkatkan nilai tersebut perlu ditambahkan

aditif yang tentunya aman bagi tubuh.

54

BAB V

KESIMPULAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan:

1. Perlakuan iradiasi pada proses awal, memberikan pengaruh yang positif,

diantaranya adalah: dapat mengurangi efek sterik pada struktur kitin

sehingga pada proses desaetilasi basa lebih mudah masuk dan

memutuskan ikatan pada struktur kitin dan dihasilkan nilai derajat

deasetilasi kitosan yang lebih tinggi (71,2%) dibandingkan kitosan dari

kitin tanpa iradiasi (60,4%).

2. Iradiasi juga dapat menurunkan bobot molekul kitosan seperti yang

dihasilkan pada penelitian ini, bobot molekul kitosan dari kitin iradiasi

lebih rendah (2,2 x 103 g/mol) sedangkan kitosan dari kitin tanpa iradiasi

(9,0 x 103 g/mol). Kitosan dengan bobot molekul rendah dapat

memudahkan dalam proses pelarutan dan memudahkan pada proses

pencetakan benang.

3. Konsentrasi optimum larutan kitosan untuk pembuatan benang dari kitin

tanpa iradiasi adalah 7% dan basa penggumpal yang digunakan adalah

campuran antara 3% (NaOH + Na2CO3, 1:1) dengan nilai kekuatan tarik

348,4 kg/cm2 , nilai perpanjangan putus 30% dan nilai swelling degree

berkisar 57,5%.

55

4. Konsentrasi optimum larutan kitosan untuk pembuatan benang dari kitin

iradiasi adalah 9% dan penggumpal yang digunakan adalah 3% NaOH

dengan nilai kekuatan tarik 423,3 kg/cm2, nilai perpanjangan putus 30%

dan nilai swelling degree 57,7%.

5.2. Saran

Untuk penelitian selanjutnya disarankan agar ditambahkan aditif (yang

aman bagi tubuh) untuk memperbaiki sifat kekuatan tarik dan nilai elastisitas dari

benang kitosan agar tidak mudah rapuh.

56

DAFTAR PUSTAKA

1. Peranginangin, Rosma. Prospek Pengenbangan Produk Baru Dari Limbah Hasil Perikanan Sebagai Bahan Baku Skunder. Badan Riset Kelautan Dan Perikanan. 2004. hal 35.

2. Wahyuningsih, Sri et al. Percobaan Pendahuluan Pemisahan Kitin Dari

Limbah Kulit Udang. Yogyakarta: Pusat Penelitian Dan Pengembangan Teknologi Maju. 2002.

3. Kartini. Z, Achsanah; Siti, Hartatik. Studi Tentang Mutu Chitin, Chitosan

yang Dihasilkan dari Limbah Kulit Kepiting, [lap.penelitian]. Malang: Fakultas Perikanan Universitas Brawijaya. 1997. hal 5.

4. East, George. C, Mcintyre, j. Eric. The Production Fiber From Chitosan.

Proc. Departement of Textile Industries. University of leeds. England. 1982. p 757-763

5. Stevens, Malcom, P. Kimia Polimer. cet.1. PT Pradnya Paramita. Jakarta;

2001. hal 7-8, 110. 6. Koswara, B. Stok Udang Jerbung (Panaeus merquensis de man) di Perairan

Cirebon dan Pengolahannya [Disertasi]. Bogor: Fakultas Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. 1985. hal 7-8.

7. Kurnia, Wiji Prasetiyo. Biomaterial. Bogor: S Hut UPT Balitbang LIPI

Cibinong; 2002. 8. Suryaningrum, Dwi, et all. Pengaruh Konsentrasi Asam Monokloro Asetat

dan Jenis Pelarut Sebagai Bahan Pengendap Terhadap Produksi Karboksimetil Kitin. Jurnal Penelitian Perikanan Indonesia vol 11, no 4; Balai Riset Kelautan dan Perikanan. 2005. hal 89.

9. Lehninger, AL; Nelso DL; Cox MM. Principles of Biochemistry. New York:

Worth Publisher. 1993. 10. Tokura, Seiichi; Nishi, Norio. Spesification and Characterization of Chitin

and Chitosan. Environmentally Friendly Modern Materials. 1995. hal 1-2.

57

11. Dunn, ET. EW. Applications and Properties of Chitosan, Di dalam MFA. Goosen (ed). Applications of Chitin and Chitosan. Technomic. Basel: Pub. 1997. p 9-30, 281-295.

12. Bastaman. Studies on Degradation and Extraction of Chitin and Chitosan

from prown Shells. The Queen’s. University of Belfast England. 1989 13. Suhartono, M. T. Pemanfaatan Kitin dan Kitosan, Kitooligosakarida;

Foodreview 1 (6). 2006. hal 33. 14. SNI 16-3366-1994. Benang Oprasi Serap Kolagen Sekali Pakai (Absorbable

Suture). Jakarata: Badan Standarisasi Nasional- BSN. 1994. 15. SNI 16-3346-1994. Benang Oprasi Tanserap Sekali Pakai (Non Absorbable

Suture). Jakarata: Badan Standarisasi Nasional- BSN. 1994. 16. Utama, Marga. Komposit Lignoselulosa. Jakarta: BATAN. 2007. hal 59-60. 17. Anonimous. Interaksi Radiasi. Jakarta: PDIN (Pusat Diseminasi Iptek Nuklir).

2007. 18. Anonimous. Biodegradable Polymer. Council: Environment and Plastic

Industry. 2000. 19. Fessenden, Ralp J; Joan S Fessenden. Kimia Organik, edisi Ketiga, Jilid 1.

Jakarta. Erlangga. 1986. hal 315-316. 20. Khopkar, S.M. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI press. 1990. hal

241-243. 21. Callister, William. D. Jr. Material Science and Enggineering an Introduction,

7th edition, John Willey & Sons. Inc. Utah: Univesitas or Utah. USA. p 655.

22. Cowd. Kimia Polimer; terjemahan Harry Firman. Bandung: ITB press. 1991.

hal 43-44. 23. Lee, Kee Chang; Seong Gil yoon., et al. Swelling Behavior of Chitosan

Hidrogel in Ionic Liquit-Water Binary System. Materials Research Society, symposium, Prociding. Vol 915. Seuol: Hanyang University. Korea. 2006.

24. Kolodzjieska, I. A; Wojtasz-Pajak, G. Ogonoskwa dan Z.E. Sikorski.

Deacetylation of chitin in two-stage chemical and enzymatic process, Bul. Sea. Fisheries Inst. 2000. p 15-24.

58

25. Dwityono, Basmal, J dan Mulyasari. Pengaruh Suhu dan Esterifikasi Terhadap Karakteristik Karboksimetil Kitosan (CMCts). J. Panel. Perik. Indonesia. Edisi Pasca panen. 2004. 10(3): 67-73

26. Meddieton, J. C; Tipton, A. J; Synthetic Biodegradable Polymer as Medical

Divices, Medical Plastics and Biomaterials Magazine. 1998. 27. Utari, Sri Maya; Yuli Darni dan Herti Utami. Pemanfaatan Agar-Agar

Gracilarna Coronapifolia dan Kitosan Untuk Pembuatan Plastik Biodegradabel Dengan Gliserol Sebagai Plasticizer, dalam Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi-II Universitas Lampung, 17-18 November. Lampung. 2008.

karakteristik benang kitosan yang terbuat · pdf filedigunakan dalam bidang industri...

Documents