Percobaan VI

Judul : Kitin dan Kitosan

Tujuan : Membuat kitosan dari kitin yang diperoleh dari kulit udang windu

(Penaeus Monodon) secara konvensional

Hari/tanggal : Selasa/ 19 April 2011

Tempat : Laboratrium Kimia FKIP UNLAM Banjarmasin

I. DASAR TEORI

Udang merupakan anggota filum arthopoda, sub filum Mandibulata kelas

Crustacea (jasin, 1987). Kandungan kitin dari kulit udang lebih sedikit

dibandingkan cangkang kepiting. Kandungan kitin dari limbah kepiting mencapai

50%-60% sementara limbah udang menghasilkan 42%-57%, sedangkan cumi-

cumi dan kerang masing-masing 40% dan 14%-35%. Namun karena limbah kulit

udang mudah diperoleh, maka proses kitin dan kitosan biasanya lebih

memanfaatkan limbah udang.

Beberapa studi menunjukkan bahwa kitin secara ekonomis dapat diisolasi

dari limbah kulit udang (Noerati dan Sanir, 2000; Riswiyanto dkk., 2001;

Rahmiati, 2001). Kitin dapat mengalami deasetilasi (penghilangan gugus asetil)

melalui hidrolisis menghasilkan kitosan.

Isolasi kitin dari limbah udang dilakukan secara bertahap. Tahap awal

dimulai dengan pemisahan protein dengan larutan basa, demineralisasi, pemutihan

(bleaching) dengan aseton dan natrium hipoklorit. Sedangkan untuk transformasi

kitin menjadi kitosan dilakukan tahap penghilangan gugus asetil (deasetilasi)

dengan basa berkonsentrasi tinggi, pencucian, pengeringan dan penepungan

hingga menjadi kitosan bubuk.

Nainggolan dalam Gea (2000) melaporkan bahwa kitin dan kitosan

mampu menyerap hidrokarbon aromatik polinukleus (HAP) seperti antrasena dan

krisena, kitosan mempunyai kapasitas serapan lebih tinggi dibandingkan kitin,

seperti pada penyerapan antrasena, 284,1 mg/g untuk kitosan dan 102,8 mg/g

1

untuk kitin. Muzarrelli dan Tanfani menemukan bahwa Cu(II) 0,5 M dapat

terserap hampir sempurna menggunakan 4 g/L kitosan (Rao, dkk, 1993).

Kemudian Rao (1993) melaporkan bahwa peningkatan serapan Cu(II) oleh

Aspergillus niger setelah treatmen dengan NaOH 40% pada suhu tinggi. Diiduga

telah terjadi ekstraksi terhadap protein dan lemak dan deasetilasi kitin menjadi

kitosan sehingga Aspergillus niger yang lebih efektif mengikat Cu(II).

Kitosan ini bersifat hidrofilik dan mempunyai gugus berbeda dengan kitin

yaitu gugus amino bebas dan hidroksil. Terdapatnya gugus hidroksil dan amino

pada rantai molekul kitin dan kitosan, maka keduanya akan mampu bertindak

sebagai donor pasangan elektron.Berdasarkan sifat tersebut maka kitin/kitosan

memiliki potensi adsorben diduga dapat berinteraksi dengan kation logam berat.

Udang merupakan komoditi ekspor yang menarik minat banyak pihak untuk

mengolahnya. Adapun hal yang mendorong pembudidayaan udang antara lain

harga yang cukup tinggi dan peluang pasar yang cukup baik terutama diluar

negeri. Udang di Indonesia di ekspor dalam bentuk bekuan dan telah mengalami

proses pemisahan kepala dan kulit. Proses pemisahan ini akan menimbulakan

masalah yang tidak diinginkan yaitu berupa limbah padat yang kelamaan

jumlahnya akan semakin besar sehingga akan mengakibatkan pencemaran

lingkungan berupa bau yang tidak sedap dan merusak ekstetika lingkungan.

Namun karena limbah kulit udang mudah diperoleh maka proses kitin dan kitosan

biasanya lebih memanfaatkan limbah udang.

2

Jenis udang yang sering dibudidayakan adalah udang windu (penacus

monodon), kulit udang mengandung protein 25%-40%, kitin 15%-20% dan

kalsium karbonat 45%-50%. Udang windu termasuk dalam klasifikasi:

Phylum : Arthopoda

Kelas : Crustaceae

Sub-kelas : Malacostraca

Ordo : Decapoda

Sub-ordo : Netantia

Famili : Penaeidae

Sub-famili : Penainae

Genus : Panaeus

Spesies : Panaeus monodon

Pemanfaat kulit dan kepala udang windu (Panaeus monodon) sebagai

bahan baku kitin dan kitosan yang nantinya dapat digunakan sebagai bahan dasar

industri seperti kosmetik, makanan kesehatan, pertanian, koagulasi untuk

pengolahan limbah industri, kultur, selimobilisi enzim, dan pembuatan membran

dan bioplastik.

Kata “kitin” berasal dari bahasa yunani yaitu “chiton” yang berarti baju

rantai besi. Kitin pertama kali diteliti oleh Bracanot pada tahun1811 dalam residu

ekstrak jamur yang dinamakan “fugine” pada tahun 1823, Ordier mengisolasi

suatu zat dari kutikula serangga jenis elytra dan mengusulkan nama “chitin”.

Kitin adalah biopolymer polisakarida dengan rantai lurus, tersusun dari

2000-3000 monomer (2-asetamida-2-deoksi-D-glukosa) yang terangkai dengan

ikatan 1,4-β-gliksida. Kitin memiliki rumus molekul [C8H13NO5]n dengan berat

molekul 1,2 x 10-6 . kitin berbentuk serpihan dengan warna putih kekuningan,

memiliki sifat tidak beracun dan mudah terurai secara hayati (biodegradable).

Kitin tidak larut dalam air, larutan basa encer dan pekat, larutan asam enncer dan

pelarut organic. Tetapi senyawa ini larut dalam asam mineral pekat seperti asam

3

sulfat, asam nitrat dan asam fosfat dapat merusak kitin yang menyebabkan kitin

terdegradasi menjadi monomer-monoer sederhana yang lebih kecil. Sistem pelarut

yang efektif dalam melarutkan kitin adalah campuran N.N-dimetil asetamida dan

LiCl 5% terlarut.

Kitosan adalah produk deasetilasi kitin yang merupakan polimer rantai

panjang glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-Glukosa) memiliki rumus molekul

[C6H11NO4]n dengan bobot molekul 2,5 x 10-5 Dalton. Kitosan berbentuk serpihan

putih kekuningan, tidak berbau dan berasa. Kitosan tidak larut dalam air, dalam

pelarut organic seperti alcohol, aseto, dalam dimetilformamida, dan dalam

dimetilsulfoksida. Sedikit larut dalam asam klorida dan asam nitrat, larut dalam

asam asetat 1%-2% dan mudah larut dalam format 0,2%-1,0%.

Kelarutan kitosan dipengaruhi oleh bobot molekul dan derajat destilasi.

Menurut Hinarno (1980), kitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradable

dan polieelektrolit katanionik karena mempunyai gugus fungsional yaitu gugus

4

Kitin

Kitosan

amino. Selain gugus amino, terdapat juga gugus hidroksil primer dan sekunder.

Adanya gugus fungsi tersebut mengakibatkan kitosan mempunyai kereaktifitasan

kimia yang tinggi. Gugus fungsi yang terdapat pada kitosan memungkinkan juga

untuk modifikasi kimia yang beraneka ragam termasuk reaksi-reaksi dengan zat

perantara ikatan silang, kelebihan ini dapat memungkinkannya kitosan digunakan

sebagai bahan campuran bioplastik, yaitu plastic yang terdegradasi dan tidak

mencemari lingkungan.

Kitosan dapat diperoleh dengan mengkonvensi kitin, sedangkan kitin

sendiri dapat diperoleh dari kulit udang. Produksi kitin biasanya dilakukan dalam

tiga tahap yaitu:

1 Tahap deproteinasi, penghilangan protein

2 Tahap demineralisasi, penghilang mineral,

3 Tahap depigmentasi atau pemutihan

Sedangkan kotosan diperoleh dengan deasetilasi kitin yang didapat dengan

larutan basa konsentarsi tinggi.

Pembuatan kitosan dilakukan dengan cara penghilangan gugus asetil (-

COCH3) pada gugus asetil amino kitin menjadi gugus amino bebas kitosan dengan

menggunakan larutan basa. Kitin mempunyai struktur Kristal yang panjang

dengan ikatan kuat antara ion nitrogen dan gugus karbiksil, sehingga pada proses

deasetilasi digunakan larutan natrium hidroksida konsentrasi 40%-50% dan suhu

yang tinggi (100% -150%) untuk mendapatkan kitosan dan kitin.

5

II. ALAT DAN BAHAN

A. Alat-alat yang digunakan adalah :

1. Neraca analitik : 1 buah

2. Labu pengenceran 100 mL : 1 buah

3. Gelas kimia 500 mL : 1 buah

4. Gelas kimia 1 liter : 1 buah

5. Penangas air : 1 buah

6. Gelas ukur 500 mL : 1 buah

7. Spatula : 1 buah

8. Batang pengaduk : 1 buah

9. Termometer : 1 buah

10. Statif dan klem : 1 buah

11. Corong biasa : 1 buah

12. Corong Buchner : 1 buah

13. Oven : 1 buah

14. Pipet tetes : 1 buah

B. Bahan-bahan yang digunakan adalah :

1. NaOH 3,5 %

2. Serbuk kulit udang

3. Akuades

4. HCl 2 M

5. Aseton

6. NaOCl

7. Kertas indikator

8. Kertas saring

III. PROSEDUR KERJA

A. Deproteinisasi

6

1. Menambahkan 250 mL NaOH 3,5 % pada 25 gram serbuk kulit limbah

udang dalam gelas kimia.

2. Memanaskan diatas penangas air pada suhu 650 C selama 2 jam

saampai terbentuk gumpalan putih kemerahan.

3. Mendekantasi gumpalan.

4. Menyaring larutan dan mencuci residu dengan akuades sampai netral.

5. Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

B. Dekalsifikasi

1. Menambahkan 7,5229 gram serbuk kulit udang bebas protein dari

langkah 1 dengan 94 mL HCl 2M.

2. Mengaduk selama 30 menit.

3. Mendekantasi, menghentikan jika tidak muncul gelembung lagi.

4. Menyaring larutan.

5. Mencuci residu dengan akuades sampai netral.

6. Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

C. Dekolorisasi

1. Memasukkan serbuk kulit udang yang sudah didekantasi kedalam

gelas kimia.

2. Menambahkan aseton hingga terendam.

3. Mengaduk dan selanjutnya mendiamkan hingga kering.

4. Menambahkan NaOCl 2% sampai terendam.

5. Mengaduk dan mendiamkan selama 2 jam.

6. Menyaring, mencuci dengan akuades hingga netral.

7. Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

8. Menentukan rendemen yang berupa kitin.

7

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

No. Perlakuan Hasil Pengamatan

1.

2.

3.

1.

2.

3.

A. Deprotenisasi

250 ml NaOH 3,5% + 25g

serbuk limbah kulit udang

Memanaskan diatas penangas air

pada suhu 650C selam 2 jam sambil

mendekantasi.

Menyaring dengan corong

Buchner Sambil mencuci dengan

H2O, Volume H2O yang terpakai =

5L

B. Dekalsifikasi

7,522g serbuk kering + 94 ml

HCl 2M

Mengaduk selama 30 menit

Menyaring

Terdapat buih pada campuran

Lapisan atas : Larutan berwarna

coklat muda

Lapisan bawah : Endapan

berwarna coklat (serbuk udang)

Terbentuk gumpalan putih

kemerahan

Larutan bersifat basa

Filtrat : Larutan berwarna coklat

muda

Residu : Endapan berwarna coklat

muda

Campuran terdapat buih dan

gelembung

Larutan + endapan berwarna

coklat muda, dan tidak terdapat

gelembung lagi

Larutan : Larutan kuning bening

Residu : Endapan berwarna coklat

muda

8

4.

5.

6.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Mencuci dengan aquadest

sampai netral

Menyaring

Mengeringkan dalam oven pada

suhu 60 0C selama 3 jam

C. Decolorisasi

Serbuk atau endapan kering (B)

+ aseton hingga terendam

Mendiamkan

Menambahakn NaOCl selam 2

jam

Menetralkan larutan

Mengeringkan dalam oven pada

suhu 60 0C

Menimbang

Volume H2O yang terpakai 4 L

Residu : Endapan berwarna coklat

muda lebih muda dari sebelumnya

Filtrat : Aquadest

Endapan kering berwarna coklat

muda

Campuran

Campuran kering

Campuran terendam

Larutan berubah warna menjadi

putih

Endapan serbuk kulit udang

kering berwarna putih

m kertas Saring = 0,6 g

m serbuk + kertas = 2,2550 g

9

V. ANALISIS DATA

Isolasi Kitin

Pada percobaan ini dilakukan proses isolasi kitin dari serbuk kulit limbah

udang yang bertujuan untuk memahami teknik isolasi bahan alam dan

transformasi organik serta mengetahui cara pemisahan dan pemurnian hasil dari

isolasi serbuk kulit limbah udang.

Metode yang digunakan untuk mengisolasi serbuk kulit limbah udang

menjadi kitin melalui tiga tahap yaitu : deproteinisasi, dekalsifikasi, dan

decolorisasi.

1. Tahap Deproteinasi

Dalam tahap ini deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan sisa protein

dan lemak yang terkandung dalam serbuk kulit limbah udang. Pada tahap ini 250

ml NaOH ditambahkan dengan 25 g kulit udang, penambahan NaOH 3,5%

bertujuan untuk menghilangkan protein dan lemak dari kitin, dari hasil

pengamatan pada saat penambahan NaOH larutan menjadi 2 lapisan, dimana

lapisan atas berwarna coklat muda dan lapisan bawah berwarna coklat yang

merupakan serbuk udang.

Kemudian campuran dipanaskan diatas penangas air selama 2 jam

pemanasan ini bertujuan apabila digunakan larutan NaOH dengan konsentrasi dan

suhu lebih tinggi akan menyebabkan kitin terdeasetilasi. Protein dari kitin akan

terekstrak dalam bentuk Na-proteinat. Ion Na+ dari NaOH akan mengikat ujung

rantai protein yang bermuatan negatif dan mengendap menghasilkan gumpalan

putih kemerahan.

Untuk menghilangkan protein yang telah diikat oleh Na+, residu yang

diperoleh dicuci dengan aquadest. Proses pencucian bertujuan agar larutan bersifat

netral dan untuk menghilangkan NaOH yang mungkin masih tersisa dalam residu.

Kemudian melakukan pengeringan dalam oven pada suhu 60 0C selam 3 jam,

pengeringan dalam oven bertujuan agar endapan benar-benar kering dan

10

dihasilkan serbuk kering yang berwarna coklat muda massa endapan atau

rendemen yang diperoleh adalah 30,09%.

2. Tahap Dekalsifikasi

Tahap dekalsifikasi merupakan proses untuk menghilangkan mineral-

mineral dalam serbuk kulit limbah udang yang sebagian besar merupakan garam-

garam kalsium (Ca) seperti kalsium karbonat dan kalsium fosfat. Kandungan

mineral utamanya adalah CaCO3 dan Ca3 (PO4) dalam jumlah kecil dan lebih

mudah dipisahkan dibandingkan dengan protein karena hanya terikat secara fisik.

Proses dekalsifikasi dilakukan dengan mencampurkan serbuk kering

dengan HCl 2 M. Konsentrasi HCl tidak boleh terlalu tinggi karena apabila

konsentrasi asam lebih tinggi dan waktu perendaman yang lebih lama akan

menyebabkan kitin yang terdapat dalam kulit udang terdegradasi.

Pada proses ini senyawa kalsium akan bereaksi dengan asam korida (HCl)

menghasilkan kalsium klorida yang larut dalam air, gas CO2 dan air, asam fosfat

yang larut dalam air. Reaksi garam tersebut dengan HCl sebagai berikut :

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2(g)

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

Selanjutnya menyaring larutan sehingga diperoleh residu berupa endapan

berwarna coklat muda yang kemudian dicuci dengan aquadest. Proses pencucian

bertujuan untuk menghilangkan asam klorida yang mungkin masih tertinggal. Hal

ini sangat penting dilakukan untuk mencegah terjadinya degradasi produk selama

proses pengeringan. Pengeringan dilakukan dalam oven pada suhu 600C selama 3

jam sehingga dihasilkan endapan kring berwarna coklat muda. Endapan ini akan

digunakan untuk tahap atau proses selanjutnya.

3. Tahap Decoloriasi

Tahap decolorisasi bertujuan untuk menghilangkan pigmen atau zat warna

yang terdapat pada kitin pigmen yang terdapat pada kitin adalah jenis kartenod

antara β-karoten dan astaxanthin. Pada kulit udang pigmen yang paling banyak

adalah astaxanthin. Pigmen yang terdapat pada kitin tidak terikat pada mineral

11

ataupun protein, sehingga pada tahap-tahap sebelumnya kitin masih berwarna

kecoklatan.

Endapan kemudian ditambahkan dengan aseton. Penambahan aseton ini

bertujuan untuk mereduksi astaxanthin dari limbah kulit udang dimana zat warna

dari kitin dapat dipisahkan dengan aseton.

Endapan kemudian dikeringkan dan setelah kering akan berwarna kuning

lebih muda, selanjutnya ditambahkan dengan NaOCl dan direndam selama 2 jam

sehingga mendapatkan kitin yang berwarna lebih putih. Larutan dinetralkan

sehingga diperoleh campuran putih yang menandakan bahwa pigmen telah

dipisahkan dari sampel.

Proses pengeringan dilakukan dalam oven pada suhu 600C sehingga

diperoleh endapan atau serbuk kulit udang yang kering dengan massa 2,2550 g

dengan % rendemen 9,02%.

VI. KESIMPULAN1. Pengisolasian kitin dan kitosan dapat dilakukan melalui beberapa tahap

yaitu :

Tahap deproteinisasi

Tahap dekalsifikasi

Tahap dekolorisasi

2. Tahap deproteinisasi bertujuan untuk memisahkan protein dengan larutan

basa (NaOH) pada cangkang udang.

3. Tahap dekalsifikasi bertujuan untuk memisahkan mineral organik yang

terikat pada bahan dasar, yaitu CaCO3 sebagai mineral utama dan

Ca(PO4)2 dalam jumlah minor.

4. Tahap dekolorisasi bertujuan untuk menghilangkan pigmen yang

berwarna kuning kecoklatan pada kitin menjadi kuning lebih muda atau

putih.

5. Dari hasil percobaan didapatkan kitin sebanyak 2,255 gram atau 9,02%.

12

VII. DAFTAR PUSTAKA

Anonim.___ .Udang. http://id.wikipedia.org/wiki/udang (online). diakses tanggal 24 April 2011.

Dewi. 2001. Skripsi Islasi dan Identifikasi Kitin, Kitosan dari Cangkang Hewan Mimi (Horseshae Crab) menggunakan Spektrofotometri Inframerah. http://lib.uin.malang.ac.id/kulchapter/03530012.pdf. (online). diakses tanggal 24 April 2011.

Kusumakanti, Siti Rini. 2003. Deproteinasi Polimer Kitin dari Kulit Udang Windu (Penaeus Monodon) Menggunakan Pseudomonas Aeruginosa dan Deasetilasi Polimer Kitin Skripsi Sarjana. Lampung : Universitas Lampung.

Purwatiningsih.1992.Isolasi Kitin dan Karakterisasi Komposisi Senyawa Kimia dari Limbah Kulit Udang Windu (Penaeus Monodon). Bandung : Jurusan Kimia Program Pasca Sarjana ITB.

Rochima, Emma. ___. Karakterisasi Kitin dan Kitosan Asal Limbah Rajungan

Cirebon Jawa Barat.

http://resources.unpad.ac.id/unpad_content/uploads/publikasi_dosen/

makalah.s.karakterisasi kitin.pdf (online). diakses tanggal 24 April 2011.

Syahmani dan Rilia Iriani. 2010. Petunjuk Praktikum Kimia Organik.

Banjarmasin : UNLAM (tidak dipublikasikan).

13

LAMPIRAN

Perhitungan

Rendemen Hasil Deproteinasi :

Berat kulit udang yang dipakai = 25 gram

Berat kitin yang diperoleh = 7,522 gram

% rendemen = Berat kitin

Berat kulit udang x 100%

= 7,522 gram

25 gram x 100%

= 30,09 %

Rendemen Isolasi Kitin :

Berat kulit udang yang dipakai = 25 gram

Berat kitin yang diperoleh = 2,255 gram

% rendemen = Berat kitin

Berat kulit udang x 100%

= 2,255 gram

25 gram x 100%

= 9,02 %

Pertanyaan dan Jawaban

1. Tulislah mekanisme reaksi tansformasi kitin menjadi kitosan !

Jawaban :

14

2. Berikan 2 contoh aplikasi pemanfaatan kitin dan kitosan !

Jawaban :

Sebagai pengawet hasil perikanan

Penstabil warna produk pangan

Bahan baku industri seperti kosmetik dan makanan kesehatan

Membantu proses reverse osmosis dalam penjernihan air

Aditif untuk produk argokimia

Pengawet benih

15