Acara II

CHITIN & CHITOSAN

LAPORAN RESMI PRAKTIKUM

TEKNOLOGI HASIL LAUT

Disusun oleh:

Nama: Hans Christian P.S.

NIM: 13.70.0013

Kelompok: E5

PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA

SEMARANG

2015

1

1. MATERI METODE

1.1. Materi

1.1.1. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah oven, blender, ayakan, dan

peralatan gelas.

1.1.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah limbah udang, HCl 0,75 N; 1 N; dan

1,25 N, NaOH 3,5%, serta NaOH 40%; 50%; dan 60%.

1.2. Metode

1.2.1. Demineralisasi

Limbah udang dicuci menggunakan air mengalir dan dikeringkan

Dicuci dengan air panas sebanyak 2x dan dikeringkan

Bahan dihancurkan dan diayak menggunakan ayakan 40-60 mesh dan

ditimbang

2

1.2.2. Deproteinasi

Dicampur dengan HCl 0,75N, 1N dan 1,25N dengan perbandingan

10:1

Dipanaskan hingga suhu 80oC dan diaduk selama 1 jam

Dicuci hingga pH netral dan dikeringkan pada suhu 90oC selama 24

jam

Hasil demineralisasi dicampur dengan NaOH 3,5% dengan

perbandingan 6:1

3

1.2.3. Deasetilasi

Dipanaskan pada suhu 70oC selama 1 jam dan dilakukan pengadukan

Residu disaring dan dicuci hingga pH netral dan dikeringkan pada suhu 90oC

selama 24 jam dan dihasilkan chitin

Hasil deproteinasi dicampur dengan NaOH 40%, 50% dan 60%

dengan perbandingan 20:1

4

Dipanaskan pada suhu 80oC selama 1 jam dan dilakukan pengadukan

Residu dicuci dan disaring hingga pH netral dan dikeringkan pada suhu

90oC selama 24 jam dan dihasilkan chitosan

5

2. HASIL PENGAMATAN

Hasil pengamatan kitin dan kitosan dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Pengamatan Kitin dan Kitosan

Kel Perlakuan Rendemen

Kitin I (%)

Rendemen

Kitin II (%)

Rendemen

Kitosan (%)

E1 HCl 0,75 N + NaOH 3,5% +

NaOH 40%

26,32 28,57 32

E2 HCl 0,75 N + NaOH 3,5% +

NaOH 40%

37,93 27,78 17,23

E3 HCl 1 N + NaOH 3,5% +

NaOH 50%

23,53 30,77 28,89

E4 HCl 1 N + NaOH 3,5% +

NaOH 50%

35 18,18 15,33

E5 HCl 1,25 N + NaOH 3,5% +

NaOH 60%

29,17 25 42,5

Pada Tabel 1, didapati nilai rendemen dari setiap kelompok. Terdapat 3 kelompok besar

perlakuan yang berbeda dari 5 kelompok kloter E. Kelompok E1 dan E2 menggunakan

perlakuan yang menambahkan HCl 0,75 N, NaOH 3,5%, dan NaOH 40% dalam larutan.

Pada kelompok E3 dan E4 konsentrasi yang ditambahkan meliputi HCl 1 N, NaOH 3,5%,

dan NaOH 50%. Sementara itu kelompok E5 menggunakan perlakuan yang

menambahkan larutan HCl 1,25 N, NaOH 3,5%, dan NaOH 60%. Presentase rendemen

kitin I tertinggi didapat oleh kelompok E2, sedangkan kelompok E3 mendapat persentase

rendemen kitin I yang terendah. Pada parameter persentase rendaman kitin II tertinggi

didapat oleh kelompok E3, sedangkan kelompok E4 mendapat persentase rendemen kitin

II terendah. Pada tabel hasil pengamatan didapati persentase rendemen kitosan tertinggi

diperoleh kelompok E5, sedangkan persentase rendemen kitosan terendah didapat

kelompok E4.

6

3. PEMBAHASAN

Kitin dan kitosan adalah produk yang berbahan baku dari kulit atau cangkang crustaceae,

seperti udang, lobster, dan kepiting. Dalam kulit udang terdapat kandungan protein

sebesar 25-40%, kalsium karbonat 45-50%, dan kitin 15-20%, akan tetapi besarnya

kandungan komponen tersebut dapat berbeda beda tergantung dari jenis udang dan

tempat hidupnya (Marganov, 2003). Kitin (C8H13NO5)n adalah komponen biopolimer

dari unit N-asetil-D-glukosamin yang mempunyai ikatan (1,4). Kitin dapat diolah lebih

lanjut menjadi kitosan yang memiliki rumus kimia polimer (2-amino-2-dioksi--D-

Glukosa). Kitosan terbentuk oleh karena adanya proses hidrolisis kitin menggunakan basa

kuat (Muzzarelli, 1985).

Langkah kerja dalam proses pembuatan kitin dan kitosan terbagi dalam 3 tahapan yaitu

demineralisasi, deproteinasi, dan deasetilasi. Pada tahap demineralisasi pertama tama

limbah udang dicuci dengan air mengalir. Bahan baku yang digunakan dalam praktikum

ini sesuai dengan teori Tarafdar et al., (2013), dimana kulit udang dapat digunakan untuk

membuat kitosan yang berguna sebagai komponen antibacterial dan anti jamur. Proses

pencucian menurut Bastaman (1989) bertujuan agar komponen-komponen pengotor pada

kulit udang dapat dihilangkan sehingga dapat mencegah kemungkinan terjadinya

kontaminasi pada produk kitin. Setelah itu, limbah dikeringkan dalam dehumidifier agar

kadar air dalam limbah udang berkurang. Selanjutnya limbah dicuci dengan air panas

sebanyak dua kali lalu dikeringkan kembali. Limbah udang yang sudah kering lalu

dihancurkan hingga menjadi bentuk serbuk dan diayak menggunakan ayakan berukuran

40-60 mesh. Pengayakan dilakukan untuk mendapatkan partikel kecil yang seragam

sehingga ekstraksi kitin mudah dilakukan. Sebanyak 10 gram hasil ayakan lalu

ditambahkan HCl dengan perbandingan 10:1. Penambahan HCl antar kelompok berbeda

beda yaitu konsentrasi 0,75 N (kelompok E1 dan E2), konsentrasi 1 N (kelompok E3

dan E4), dan konsentrasi 1,25 N (kelompok E5). Menurut Bastaman (1989), penambahan

asam klorida (HCl) bertujuan agar komponen mineral (kalsium fosfat dan kalsium

karbonat) pada kulit udang dapat dihilangkan. Kalsium karbonat (CaCO3) dalam kulit

udang jika diberi penambahan HCl akan bereaksi membentuk kalsium klorida, asam

fosfat, dan asam karbonat dimana ketiga komponen tersebut termasuk dalam garam larut

7

air. Dengan begitu ketika dilakukan proses pencucian, maka hanya kitin saja yang

tertinggal dalam rendemen karena sifatnya yang tidak larut air (Alistair et al., 2006).

Setelah ditambahkan HCl, larutan kemudian dipanaskan pada suhu 80C selama 1 jam

yang diiringi dengan pengadukan. Proses pengadukan perlu dilakukan untuk menghindari

meluapnya gelembung-gelembung udara yang dihasilkan akibat proses demineralisasi

(Puspawati et al., 2010). Sedangkan menurut Bastaman (1989), pemanasan dilakukan

agar komponen mineral cepat terurai. Langkah berikutnya adalah pencucian larutan

hingga pH larutan menjadi netral. Menurut teori dari Johnson & Peterson (1974), pH dari

larutan yang bersifat asam atau basa akan mendegradasi protein ketika dikeringkan. Oleh

karena itu, larutan kitin sebisa mungkin berada dalam kondisi pH netral. Larutan yang

telah dinetralkan kemudian ditimbang beratnya. Selanjutnya kitin dikeringkan dalam

oven dengan suhu 90C selama 24 jam. Tujuan dari pengeringan ini adalah untuk

mengurangi kadar air pada kitin yang telah dicuci atau dinetralkan pHnya. (Winarno et

al., 1980). Setelah selesai dikeringkan, kitin ditimbang kembali lalu digunakan untuk

proses selanjutnya. Presentase rendemen kitin I dapat dihitung dengan rumus berat kering

per berat basah I lalu dikali 100 %.

Dari tabel hasil pengamatan didapati nilai rendemen kitin I (hasil akhir tahap

demineralisasi) tiap kelompok yang berbeda beda walaupun menggunakan perlakuan

yang sama. Hal tersebut tidak sesuai dengan teori yang ada dimana menurut Supitjah

(2004), semakin tinggi konsentrasi HCl yang ditambahkan akan membuat persentase

rendemen kitin I semakin kecil. Hal tersebut dikarenakan larutan HCl akan melarutkan

komponen mineral larut air limbah kulit udang. Ketidaksesuaian hasil pengamatan

dengan teori yang ada dapat disebabkan oleh ketidaktelitian praktikan dalam

menambahkan larutan perlakuan maupun kurang bersihnya pencucian yang dilakukan.

Winarno et al., (1980) menambahkan bahwa hasil rendeman kitin dipengaruhi oleh

beberapa faktor seperti suhu, tekanan udara, luas permukaan, dan aliran udara ketika

proses pengeringan. Proses demineralisasi bertujuan untuk untuk menghilangkan mineral

pada limbah udang. Menurut Islam et al., (2011) proses demineralisasi yang baik akan

membuat kadar abu dalam larutan menjadi sedikit (sekitar 1%). Hal tersebut

membuktikan bahwa kandungan mineral dalam bahan benar benar telah berkurang

secara signifikan.

8

Setelah limbah udang diproses demineralisasi, selanjutnya rendemen kitin I hasil

demineralisasi akan dideproteinasi. Deproteinasi rendemen kitin I berguna untuk

mengurangi kandungan protein dalam rendemen yang ada (Puvvada et al., 2012). Tahap

awal proses deproteinasi adalah dengan menambahkan NaOH 3,5% pada tepung limbah

udang yang telah didemineralisasi dengan perbandingan 6:1. Menurut Puspawati et al.

(2010) larutan NaOH yang bersifat alkali dapat menghidrolisis gugus asetil pada tepung

kitin I sehingga kada protein dapat berkurang. Selanjutnya larutan dipanaskan pada suhu

80C selama 1 jam dengan disertai pengadukan. Proses pemanasan bertujuan agar kadar

air dapat dikurangi atau teruapkan dan mempercepat proses penghilangan protein,

sedangkan proses pengadukan dilakukan untuk membantu pelarutan sehingga proses

deproteinasi berjalan secara baik. Selanjutnya, residu dicuci agar pH pada larutan netral.

Netralisasi bertujuan agar larutan tidak lagi mengandung komponen NaOH yang dapat

mengganggu proses selanjutnya (Hargono & Djaeni, 2003). Larutan yang telah

dinetralkan kemudian ditimbang beratnya. Langkah selanjutnya adalah pengeringan

dalam oven dengan suhu 90C selama 24 jam. Tujuan dari pengeringan ini adalah untuk

mengurangi kadar air pada kitin yang telah dicuci atau dinetralkan pHnya. (Winarno et

al., 1980). Setelah selesai dikeringkan, tepung kitin ditimbang kembali lalu digunakan

untuk proses selanjutnya. Presentase rendemen kitin II dapat dihitung dengan rumus berat

kitin per berat basah II lalu dikali 100 %.

Dari tabel hasil pengamatan, didapati nilai rendemen kitin II (hasil akhir tahap

deproteinasi) tertinggi diperloeh kelompok E3 sedangkan yang terendah ada pada

kelompok E4. Hasil pengamatan tersebut kurang sesuai dengan teori dimana seharusnya

menurut Fennema (1985), semakin tinggi konsentrasi NaOH maka persentase rendemen

yang dihasilkan akan semakin kecil. Hal tersebut dikarenakan larutan NaOH akan

memisahkan protein yang ada pada kitin. Hasil pengamatan kurang sesuai berada pada

kelompok E3 dan E4 dimana ditemui data yang berebeda jauh meskipun menggunakan

perlakuan yang sama. Menurut Puspawati & Simpen (2010) jika dibandingkan antara

rendemen kitin I dengan rendemen kitin II, seharusnya hasil pada rendemen kitin II

memiliki nilai yang lebih kecil dibanding rendemen kitin I. Hal tersebut dikarenakan

hilangnya protein pada tahap deproteinasi. Teori tersebut juga tidak sesuai dengan hasil

9

pengamatan yang didapat (hanya kelompok E2 dan E5 yang sesuai teori).

Ketidaksesuaian dengna teori dapat disebabkan karena proses deproteinasi yang

dilakukan tidak berjalan dengan baik maupun larutan tidak berada dalam kondisi yang

netral.

Setelah melalui proses deproteinasi, selanjutnya tepung kitin II akan dideasetilasi

sehingga dapat diperoleh kitosan dari kitin. Tahap deasetilasi dimulai dengan

penambahan NaOH pada kitin hasil deproteinasi dengan perbandingan 20:1. Konsentrasi

NaOH yang ditambahkan antar kelompok juga berbeda dimana konsentrasi NaOH 40%

digunakan kelompok E1 dan E2), konsentrasi 50% untuk kelompok E3 dan E4, dan

konsentrasi 60% bagi kelompok E5. Penambahan NaOH dilakukan karena menurut

Hirano (1989), larutan NaOH akan membuat struktur kitin menjadi renggang yang akan

mempermudah enzim menghilangkan kandungan gugus asetil polimer kitin. Selanjutnya

larutan dipanaskan pada suhu 80C selama 1 jam dengan disertai pengadukan. Proses

pemanasan bertujuan agar kadar air dapat dikurangi atau teruapkan dan mempercepat

proses ekstraksi kitosa. sedangkan proses pengadukan dilakukan untuk membantu

pelarutan sehingga proses deasetilasi berjalan secara baik. Selanjutnya, residu dicuci agar

pH pada larutan netral. Netralisasi bertujuan agar larutan tidak lagi mengandung

komponen NaOH (Hargono & Djaeni, 2003). Larutan yang telah dinetralkan kemudian

ditimbang beratnya. Langkah selanjutnya adalah pengeringan dalam oven dengan suhu

90C selama 24 jam. Tujuan dari pengeringan ini adalah untuk mengurangi kadar air pada

kitin yang telah dicuci atau dinetralkan pHnya sehingga kitosan mempunyai masa simpan

yang lebih panjang (Winarno et al., 1980). Menurut Patria (2013), suhu dan lama waktu

yang digunakan untuk pengeringan dapat mempengaruhi yield kitosan yang dihasilkan.

Semakin tinggi suhu yang diberikan maka hasil kitosan akan semakin sedikit. Hal tersebut

diakibatkan rantai molekul kitosan terdepolimerasi sehingga mengurangi berat molekul

kitosan. Setelah selesai dikeringkan, tepung kitosan ditimbang dan diukur persentase

rendemannya. Presentase rendemen kitosan dapat dihitung dengan rumus berat kitosan

per berat basah III lalu dikali 100 %.

Dari tabel hasil pengamatan didapati nilai rendemen kitosan tertinggi didapat kelompok

E5, sedangkan rendemen kitosan terendah didapat kelompok E4. Hwang et al., (1997)

10

mengatakan jika konsentrasi NaOH yang ditambahkan semakin tinggi, maka akan

membuat berat molekul kitosan semakin rendah akibat reaksi depolimerasi rantai kitosan.

Dengan kata lain, semakin tinggi konsentrasi NaOH yang ditambahkan maka akan

semakin rendah presentase rendeman kitosan yang diperoleh. Hasil pengamatan yang

diperoleh sangat bertolak belakang dengan teori yang ada. Ketidaksesuaian hasil

pengamatan dengan teori dapat disebabkan oleh faktor penetralan dan pencucian yang

tidak sempurna. Banyaknya larutan kitosan yang terbuang atau tidak tersaring selama

proses penetralan dapat mengakibatkan endapan yang diperoleh menjadi lebih sedikit

Selain itu, pengeringan yang tidak merata dapat mempengaruhi berat kering kitosan yang

diperoleh (Rogers,1986).

Kitin dan kitosan dapat diaplikasikan dalam berbagai hal dalam dunia industri. Kitin dan

kitosan dapat digunakan untuk industry tekstil, kertas, kosmestik, hingga farmasi. Olahan

kitin dan kitosan juga dapat diaplikasikan pada industri kopi untuk membantu proses

menurunkan kadar tanin dan asam dalam kopi. Kitosan dapat berfungsi sebagai bahan

penjernih dalam minuman beer, jus buah, dan wine (Sarjono et al.,2008). Menurut Satuhu

(2003), kitin dan kitosan dapat membantu untuk mencegah aktivitas mikroorganisme

sehingga dapat digunakan sebagai senyawa anti mikroba pada produk pangan. Kitosan

dapat digunakan untuk melapisi daging ikan yang akan di freezer. Pelapisan tersebut

terbukti dapat mengurangi jumlah bakteri psychrophilic secara efektif (Abdou et al.,

2012).

11

4. KESIMPULAN

Pembuatan kitin dan kitosan dapat menggunakan bahan baku dari kulit udang

Proses demineralisasi dan deproteinasi dilakukan untuk membuat kitin

Proses deasetilasi dilakukan untuk mendapatkan kitosan.

Pengayakan dilakukan untuk memperoleh partikel dengan luas permukaan yang

seragam sehingga memudahkan proses ekstraksi.

Proses pencucian bertujuan agar larutan tidak lagi mengandung HCl maupun NaOH

yang dapat mengganggu proses ekstraksi.

Larutan HCl yang ditambahkan pada tahap demineralisasi berguna untuk melarutkan

komponen mineral pada kulit udang.

Larutan NaOH yang ditambahkan pada tahap deproteinasi bertujuan agar kandungan

protein dapat dihilangkan pada kitin.

Larutan NaOH yang ditambahkan pada tahap deasetilasi berguna untuk membuat

struktur kitin menjadi renggang agar enzim dapat mendegradasi gugus asetil polimer

kitin.

Semakin tinggi konsentrasi HCl dan NaOH yang digunakan, maka nilai rendemen

yang dihasilkan semakin rendah.

Nilai rendemen kitin II lebih rendah dibandingkan nilai rendemen kitin I.

Kitin dapat digunakan sebagai bahan tambahan makanan dan senyawa anti mikroba.

Semarang, 1 November 2015

Praktikan Asisten Dosen

- Tjan, Ivana Chandra

Hans Christian P.S.

13.70.0013

12

5. DAFTAR PUSTAKA

Abdou, Entsar S., Osheba, A.S., and Sorour, M. A. (2012). Effect of Chitosan and

Chitosan-Nanoparticles as Active Coating on Microbiological Characteristics of

Fish Fingers. International Journal of Applied Science and Technology. Vol. 2

No. 7; August 2012.

Alistair, M. Stephen; Glyn O. Phillips; & Peter A. Williams. (2006). Food

Polysaccharides and Their Applications. CRC Press.

Bastaman, S. (1989). Studies on Degradation and Extraction of Chitin and Chitosan from

Prawn Shells. Thesis. The Depatment of Mechanical. Manufacturing Aeronautical

and Chemical Engineering. The Queen's University. Belfast.

Fennema, O.R. (1985). Food Chemistry. Second Edition. Marcel Dekker, Inc. New York.

Hargono & M. Djaeni. (2003). Utilization of Chitosan Prepared from Shrimp Shell as Fat

Diluent. Journal of Coastal Development; 7(1):31-37.

Hirano. (1989). Production and Aplication on Chitin and Chitosan in Japan. Jepang.

Hwang J.; S. Hong & C. Kim. (1997). Effect of molecular weight and NaCl concentration

on dilute solution properties of chitosan. J. Food Sci. Nutr.; 2:1-5.

Islam, Monarul Md.; Shah Md. Masum; M. Mahbubur Rahman; Md. Ashraful Islam

Molla; A. A. Shaikh; S.K. Roy. (2011). Preparation of Chitosan from Shrimp

Shell and Investigation of Its Properties. International Journal of Basic & Applied

Sciences IJBAS-IJENS Vol: 11 No: 01. Bangladesh.

Johnson, A.H. dan M.S. Peterson. (1974). Encyclopedia of Food Technology Vol. II.

The AVI Publishing Co., Inc., Connecticut.

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

Kadmium, dan Tembaga) di Perairan. http://rudyct.topcities.com/pps702_71034/

marganof.htm. Diakses tanggal 1 November 2015.

Muzzarelli, R.A.A. (1985). Chitin in the Polysaccharides Vol. 3. Academic Press Inc.

Orlando. San Diego.

Patria, Anshar. (2013). Production and Characterization of Chitosan From Shrimp Shells

Waste. AACL Bioflux, 2013, Volume 6, Issue 4.

13

Puspawati, N.M. & I. N. Simpen. (2010). Optimasi Deasetilasi Khitin dari Kulit Udang

dan Cangkang Kepiting Limbah Restoran Seafood Menjadi Khitosan Melalui

Variasi Konsentrasi NaOH. Jurnal Kimia; 4:79-90.

Puvvada, Y.S., Vankayalapati, S., Sukhavasi, S. (2012). Extraction of Chitin

FromChitosan From Exoskeleton of Shrimp for Application in The

PharmaceuticalIndustry. Puvvada et al., International Current Pharmaceutical

Journal 2012,1(9): 258-263.

Rogers, E.P. (1986). Fundamental of Chemistry. Books/Cole Publishing Company.

California.Science Published Ltd., England.

Sarjono, P.R.; N.S. Mulyani; & N. Wulandari. (2008). Uji Antibakteri Kitosan dari Kulit

Udang Windu (Peneaus monodon) Dengan Metode Difusi Cakram Kertas.

Universitas Diponegoro.

Satuhu, S. (2003). Penanganan dan Pengolahan Buah. Penebar Swadaya. Jakarta .

Supitjah, Pipit. (2004). Tingkatan Kualitas Kitosan Hasil Modifikasi Proses Produksi.

Buletin Teknologi Hasil Perikanan 56 Vol VII Nomor 1.

Tarafdar, A. and Biswas, G. (2013). Extraction of Chitosan from Prawn Shell Wastes and

Examination of its Viable Commercial Applications. ISSN : 2319-3182, Volume-

2, Issue-3, 2013.

Winarno, F.G.; S. Fardiaz; & D. Fardiaz. (1980). Pengantar Teknologi Pangan. Gramedia,

Jakarta.

14

6. LAMPIRAN

6.1. Perhitungan

Kelompok E1

Rendemen kitin I

=berat kering

berat basah I 100%

=5

19 100% = 26,32%

Rendemen kitin II

=berat kering

berat basah I 100%

=2

7 100% = 28,57%

Rendemen kitin III

=berat kering

berat basah I 100%

=1,76

5,5 100% = 32%

Kelompok E2

Rendemen kitin I

=berat kering

berat basah I 100%

=5,5

14,5 100% = 37,93%

Rendemen kitin II

=berat kering

berat basah I 100%

=2,5

9 100% = 27,78%

Rendemen kitin III

=berat kering

berat basah I 100%

=1,12

6,5 100% = 17,23%

15

Kelompok E3

Rendemen kitin I

=berat kering

berat basah I 100%

=4

17 100% = 23,53 %

Rendemen kitin II

=berat kering

berat basah I 100%

=2

6,5 100% = 30,77%

Rendemen kitin III

=berat kering

berat basah I 100%

=1,3

4,5 100% = 28,89%

Kelompok E4

Rendemen kitin I

=berat kering

berat basah I 100%

=3,5

10 100% = 35 %

Rendemen kitin II

=berat kering

berat basah I 100%

=2

11 100% = 18,18%

Rendemen kitin III

=berat kering

berat basah I 100%

=0,23

1,5 100% = 15,33%

16

Kelompok E5

Rendemen kitin I

=berat kering

berat basah I 100%

=3,5

12 100% = 29,17%

Rendemen kitin II

=berat kering

berat basah I 100%

=2

8 100% = 25%

Rendemen kitin III

=berat kering

berat basah I 100%

=0,85

2 100% = 42,5%

6.2. Laporan Sementara

6.3. Diagram Alir

6.4. Abstrak Jurnal