kitosan larut air

TINJAUAN PUSTAKA

Udang (Peneus monodon)

Wilayah perairan Indonesia yang sangat luas merupakan sumber daya

alam yang tidak ada habisnya. Belum semua potensi kelautan yang ada telah

dimanfaatkan secara maksimal. Pemanfaatan udang untuk keperluan konsumsi

menghasilkan limbah dalam jumlah besar yang belum dimanfaatkan secara

komersial. Cangkang hewan invertebrata laut, terutama Crustacea mengandung

kitin dalam kadar tinggi, berkisar antara 20-60% tergantung spesies sedangkan

cangkang kepiting dapat mengandung kitin sampai 70%. Lebih dari 80.000 metrik

ton kitin diperoleh dari limbah laut dunia per tahun, sedangkan di Indonesia

limbah kitin yang belum dimanfaatkan sebesar 56.200 metrik ton per tahun

(Departemen Kelautan dan Perikanan, 2003).

Udang dapat diklasisifikasikan sebagai berikut:

Klas : Crustacea (binatang berkulit keras)

Sub Kelas : Malacrostraca (udang-udangan tingkat tinggi)

Super Ordo : Eucarida

Ordo : Decapoda (binatang berkaki sepuluh)

Sub Ordo : Natantia (kaki digunakan untuk berenang)

Famili : Palaemonidae, Penaidae

(Departemen Kelautan dan perikanan Republik Indonesia, 2003).

Produksi udang tambak meningkat seiring dengan meningkatnya

permintaan ekspor. Udang yang diekspor diantaranya dalam bentuk beku (block

frozen) yang terdiri dari produk head on (utuh) ,headless (tanpa kepala) dan

5

Universitas Sumatera Utara

peeled (tanpa kepala dan kulit).Usaha tersebut menghasilkan limbah udang dalam

jumlah cukup besar yang terdiri dari bagian kepala, kulit dan ekor. Kepala udang

merupakan salah satu hasil proses pengolahan produk perikanan yang dapat dibuat

menjadi silase. Selain menghasilkan produk berupa filtrat, silase kepala udang

juga menghasilkan limbah berupa ampas silase. yang dapat dimanfaatkan sebagai

bahan baku kitosan (Zahiruddin, et al., 2008).J).

Sekitar 35% dari cangkang kering udang mengandung kitin. Dari kitin

udang dapat dihasilkan sekitar 80% kitosan. Harga kitosan di pasaran dunia

adalah sekitar US$ 7.5/10g untuk kitosan dengan standar baik. Saat ini, 90%

pasaran kitosan dunia dikuasai oleh Jepang dengan produksi lebih dari 100 juta

ton setiap tahunnya. Indonesia dengan potensi laut lebih luas daripada Jepang

mempunyai peluang untuk mengambil bagian dari pasaran kitosan dunia (No dan

Meyer, 1997).

Struktur tubuh udang dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 1. Struktur tubuh Udang (Murtihapsari, 2003).

6

Universitas Sumatera Utara

Pendayagunaan Limbah Udang

Cangkang kepala udang mengandung 20-30% senyawa kitin, 21% protein

dan 40-50% mineral. Kitin merupakan polisakarida terbesar kedua setelah

selulosa yang mempunyai rumus kimia poli(2-asetamida-2-dioksi--D-Glukosa)

dengan ikatan -glikosidik (1,4) yang menghubungkan antar unit ulangnya.

Struktur kimia kitin mirip dengan selulosa, hanya dibedakan oleh gugus yang

terikat pada atom C2. Jika pada selulosa gugus yang terikat pada atom C2 adalah

OH, maka pada kitin yang terikat adalah gugus asetamida. (Muzzarelli, 1985).

Kepala udang yang menyatu dengan jengger udang sebagai limbah industri

udang beku baru sebagian kecil yang dimanfaatkan, yaitu dibuat tepung kepala

udang yang dibuat sebagai pencampur bahan dalam pembuatan pellet untuk pakan

ternak. Limbah udang yang berupa kulit, kepala dan ekor dengan mudah

didapatkan mengandung senyawa kimia berupa khitin dan khitosan. Senyawa ini

dapat diolah dan dimanfaatkan sebagai bahan penyerap logam-logam berat yang

dihasilkan oleh limbah industri (Mudjiman, 1982).

Kandungan Kimia Limbah Udang

Limbah yang dihasilkan dari proses pembekuan udang, pengalengan

udang, dan pengolahan kerupuk udang berkisar antara 30% - 75% dari berat

udang. Dengan demikian jumlah bagian yang terbuang dari usaha pengolahan

udang cukup tinggi. Limbah kulit udang mengandung konstituen utama yang

terdiri dari protein, kalsium karbonat, kitin, pigmen, abu, dan lain-lain

(Anonim, 1994).

7

Universitas Sumatera Utara

Sebagian besar limbah udang berasal dari kulit, kepala, dan ekornya.

Fungsi kulit udang tersebut pada hewan udang (hewan golongan invertebrata)

yaitu sebagai pelindung (Neely dan Wiliam, 1969).

Kulit udang mengandung protein sebanyak (25 % - 40%), kalsium

karbonat (CaCO3) (45% - 50%) dan kitin (15% - 20%), tetapi besarnya kandungan

komponen tersebut tergantung pada jenis udangnya. (Focher et al., 1992).

Komposisi Kimia Udang dapat dilihat pada tabel 1.

Tabel 1. Komposisi Kimia Limbah Udang dan Kulit Udang.

Komposisi Limbah Udang Kulit Udang

Protein kasar (%) 35,8 16,9 Lemak (%) 9,9 0,6 Serat Kasar (%) 13,20 0

Abu (%) 38,1 63,6 Ca (%) 12,3 24,8 Astaxanthin (ppm) 78 108

Sumber: No et al, 1989.

Kitin dan Kitosan Kitin

Kitin sebagai prekusor kitosan pertama sekali ditemukan pada tahun 1811

oleh Henri Braconnot yang diisolasi dari jamur, dan 10 tahun kemudian

ditemukan kitin dari kulit serangga. Kitin merupakan polimer kedua terbesar

dibumi setelah selulosa dan merupakan konstituen utama dari kulit luar binatang

air crustacea (Kaban, 2009).

8

Universitas Sumatera Utara

Struktur kitin dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Kitin (poli-N-asetil-glukosamin) (Kaban , 2009).

Kitin memiliki rumus molekul (C8H13NO5)n dengan komposisi

perbandingan massa atom C : 47,29%, H : 6,45%, N : 6,89%, O : 39,37%.

Keberadaan kitin di alam umumnya terikat dengan protein, mineral dan berbagai

macam pigmen (Hirano, 1986).

Dalam cangkang udang, kitin terdapat sebagai mukopoli sakarida yang

berikatan dengan garam-garam anorganik, terutama kalsium karbonat (CaCO3),

protein dan lipida termasuk pigmen-pigmen. Oleh karena itu untuk memperoleh

kitin dari cangkang udang melibatkan proses-proses pemisahan protein

(deproteinasi) danpemisahan mineral (demineralisasi). Sedangkan untuk

mendapatkan kitosan dilanjutkan dengan proses deasetilasi

(Wardaniati dan Setyaningsih, 1999).

Kandungan kitin dan protein pada limbah Crustaceae dapat dilihat pada

tabel 2.

9

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2. Kandungan Kitin dan Protein Berdasarkan Berat Kering Pada Limbah Crustaceae

Sumber Kitin Protein (%) Kitin (%)

Kepiting Collnectes sapidus 21,5 13,5 Chinocetes opillo 29,2 26,6 Udang Pandanus borealis 41,9 17,0 Crangon crangon 40,6 17,8 Penaeus monodon 47,4 40,4 Udang karang Prtocamborus clarkii 29,8 13,2 Krill Euphausia superba 41,0 24,0 Udang biasa 61,6 33,0 Sumber: Synowiecky dan Al-Khateeb (2003)

Sifat kitin adalah berbentuk hablur, berwarna putih, tidak larut dalam air,

asam, basa alkohol dan pelarut organik tetapi larut dalam asam fosfat, asam sulfat

pekat, asam klorida pekat dan asam format anhidrat. Campuran dimetil asetamida

yang mengandung 5 % litium klorida merupakan sistem pelarut yang efektif

melarutkan kitin (Gupta dan Kumar, 2000 ; Suhartono dan Lestari, 2000).

Kitosan

Kitosan ditemukan pertama sekali oleh C. Rouget pada tahun 1859 dengan

cara merefluks kitin dengan kalium hidroksida pekat. Dalam tahun 1934, dua

paten didapatkan oleh Rigby yaitu penemuan mengenai pengubahan kitin menjadi

kitosan dan pembuatan film dari serat kitosan. Perkembangan penggunaan kitin

dan kitosan meningkat pada tahun 1940-an, dan semakin berkembang pada tahun

1970-an seiring dengan diperlukannya bahan alami dalam berbagai bidang

industri (Kaban, 2009).

Kitosan adalah produk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan biopolimer

alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa, yang banyak terdapat pada

serangga, krustasea, dan fungi. Diperkirakan lebih dari 109-1010 ton kitosan

diproduksi di alam tiap tahun. Sebagai negara maritim, Indonesia sangat

10

Universitas Sumatera Utara

berpotensi menghasilkan kitin dan produk turunannya. Limbah cangkang rajungan

di Cirebon saja berkisar 10 ton perhari yang berasal dari sekurangnya 20 industri

kecil. Kitosan tersebut masih menjadi limbah yang dibuang dan menimbulkan

masalah lingkungan. Data statistik menunjukkan negara yang me