Masker Chitosan Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok Dan Emisi Kendaraan Bermotor
MASKER CHITOSAN POLYMER MEDIUM PEREDUKSI
ASAP ROKOK DAN EMISI KENDARAAN BERMOTOR
IDAN MARDANI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Masker Chitosan
Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok dan Emisi Kendaraan Bermotor adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Idan Mardani
NIM C34110007
ABSTRAK
IDAN MARDANI. Masker Chitosan Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok
dan Emisi Kendaraan Bermotor. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan
SUGENG HERI SUSENO.
Masker merupakan pelindung mulut dan hidung dari gas polutan termasuk asap
rokok dan emisi kendaraan bermotor. Chitosan polymer medium (CPM) merupakan salah
satu bentuk turunan kitosan, diperoleh dengan cara pengecilan polimer besar
menggunakan magnetic stirrer. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
efektivitas chitosan polymer medium sebagai pereduksi terhadap asap rokok dan emisi
kendaraan bermotor. Fokus penelitian pada perlakuan CPM, yakni CPM 0%, 0,5% dan
1%. Hasil penelitian menunjukan kadar piridin dan nikotin berkurang sebanyak 5,8%
pada CPM 0,5% dan 10,4% pada CPM 1%, sedangkan bisoflex dapat berkurang sebesar
1,0% pada CPM 0,5%. Kadar heksametil menurun 4,5% pada CPM 0,5%, kadar
benzoxazol efektif berkurang 1,6% pada CPM 0,5%, dan kadar karbonil berkurang 0,4%
pada CPM 0,5% juga berkurang 1,0% pada CPM 1%. Konsentrasi terbaik CPM 1%
efektif dapat menurunkan kadar piridin, nikotin dan karbonil.
Kata kunci: kitosan, magnetik stirer, masker, pereduksi, polimer.
ABSTRACT
IDAN MARDANI. Chitosan Polymer Medium Mask as Reducing Agent for Cigarette
Smoke and Motor Vehicles Emission. Supervised by PIPIH SUPTIJAH and SUGENG
HERI SUSENO.
Mask is used to protect mouth and nose from air pollutant inhalation to body
system, especially from cigarette smoke and motor vehicles emission. Chitosan polymer
medium ( CPM ) is one form of chitosan derivatives, obtained by the reducing of size
large polymers using a magnetic stirrer. The purpose of this research was to determine the
effect of chitosan as antitoxic against cigarette smoke and motor vehicle emission.
Concentration of CPM used were 0% , 0.5 % and 1 %. Reduction of pyridine and
nicotine level was 5.8% in CPM 0.5% and 10.4% in CPM 1%. Treatment of CPM 0.5%
reduced 1.0% bisoflex. Hexamethyl levels reduction was 4.5% in CPM 0.5 %, content
benzoxazole could be reduced 1.6% in CPM 0.5%, carbonyl 0.4% in CPM 0.5% and
1.0% in CPM 1%. The best concentration CPM 1% reduced pyridine, nicotine and
carbonyl effectively.
Keywords: chitosan, magnetic stirrer, mask, reducer, polymer.
MASKER CHITOSAN POLYMER MEDIUM PEREDUKSI
ASAP ROKOK DAN EMISI KENDARAAN BERMOTOR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat
ridho-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2014 ini ialah chitosan,
dengan judul Masker Chitosan Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok dan
Emisi Kendaraan Bermotor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penulisan proposal praktik lapangan ini, terutama kepada :
1 Ibu Dr Dra Pipih Suptijah MBA dan Bapak Dr Sugeng Heri Suseno SPi
MSi selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan dan arahan yang
diberikan kepada penulis.
2 Ibu Dr Kustiariyah Tarman SPi MSi selaku dosen penguji atas arahan dan
saran dalam perbaikan skripsi.
3 Bapak Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Teknologi
Hasil Perairan.
4 Ibu Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Program Studi Departemen
Teknologi Hasil Perairan.
5 Staf dosen dan staf akademik Departemen Teknologi Hasil Perairan atas
segala bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis.
6 Bapak, Mimi, Teh ane, Teh mimin, A iwan dan keluarga tercinta yang tak
pernah berhenti memberikan do’a serta dukungan baik moril maupun
materil kepada penulis.
7 Bapak Jaswanto dan Ibu Endah selaku petugas Laboratorium Forensik
Mabes POLRI atas segala bimbingan dan arahannya.
8 BIDIK MISI IPB yang telah membiayai kuliah dari semester awal hingga
akhir.
9 Mas Faqieh, Akhmad Fauzi, Beibbo, Kak I Wayan Darya Kartika, dan Mba
Eka Deskawati yang telah membantu dan memberi arahan selama
pengumpulan data.
10 Teman-teman crew of researcher ombenk (CORO) atas bantuan, arahan
dan motivasi yang diberikan selama penelitian.
11 Teman-teman THP 48 yang telah banyak membantu penulis sehingga
Karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih memiliki banyak
kekurangan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
untuk perbaikan penelitian ini. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi semua pihak
yang memerlukannya.
Bogor, Februari 2015
Idan Mardani
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ................................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ vi
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ................................................................................................ 1
Perumusan Masalah ........................................................................................ 2
Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2
Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2
Ruang Lingkup Penelitian ............................................................................... 2
METODE ............................................................................................................. 3
Bahan .............................................................................................................. 3
Alat .................................................................................................................. 3
Prosedur Analisis Penelitian ........................................................................... 3
Pengambilan sampel ................................................................................... 4
Pembuatan chitosan polymer medium (CPM) ............................................ 4
Pelapisan CPM pada masker ...................................................................... 5
Uji kinerja masker ...................................................................................... 5
Analisis gas chromatogaphy mass spectrofotometry (GC-MS) ................. 6
Analisis scanning elektron microscope (SEM) .......................................... 6
Analisis Fourier Ttransform Infrared (FTIR) ............................................ 6
Analisis data ............................................................................................... 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 7
Karakteristik Kitosan ...................................................................................... 7
Karakteristik Chitosan Polymer Medium ........................................................ 8
Morfologi Chitosan Polymer Medium dengan SEM ...................................... 9
Pembuatan Lapisan CPM Pada Masker .......................................................... 10
Kandungan Zat Kimia Pada Asap Rokok ....................................................... 12
Kandungan Zat Kimia Pada Asap Emisi Kendaraan Bermotor ...................... 14
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 15
Kesimpulan ..................................................................................................... 16
Saran ................................................................................................................ 16
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 16
LAMPIRAN ......................................................................................................... 18
RIWAYAT HIDUP .............................................................................................. 24
DAFTAR TABEL
1 Parameter mutu kitosan .................................................................................... 8
2 Hasil deteksi senyawa asap rokok ................................................................... 12
3 Hasil deteksi senyawa emisi kendaraan bermotor .......................................... 12
DAFTAR GAMBAR
1 Prosedur penelitian .......................................................................................... 4
2 Model kinerja masker ..................................................................................... 5
3 Kitosan sebagai sampel .................................................................................. 7
4 Spektrum IR Chitosan Polymer Medium ....................................................... 9
5 Hasil analisis SEM (a) CPM serbuk dengan perbesaran 250x (b) kitosan
serbuk perbesaran 250x (Suptijah 2008) (c) kitosan serbuk perbesaran 55x
(Hakim 2013) .................................................................................................. 9
6 Preparat pelapisan CPM pada masker ............................................................ 10
7 Penampakan lapisan CPM pada kain masker hasil uji mikroskop kamera. (a)
Tanpa CPM peresaran 10x (b) CPM 1x semprot perbesaran 10x, (c) CPM 2x
semprot perbesaran 10x, (d) CPM 3x semprot perbesaran 10x, (e) CPM 4x
semprot perbesaran 10x, (f) CPM 5x semprot perbesaran 10x, (g) Tanpa CPM
perbesaran 4x (h) CPM 1x semprot perbesaran 4x. (i) CPM 2x semprot
perbesaran 4x, (j) CPM 3x semprot perbesaran 4x, (k) CPM 4x semprot
perbesaran 4x, (l) CPM 5x semprot perbesaran 4x .......................................... 11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Dokumentasi penelitian .................................................................................. 19
Perhitungan derajat deasetilasi dengan metode baseline ................................ 20
Kromatogram konsentrasi CPM 0% pada asap rokok .................................... 20
Kromatogram konsentrasi CPM 0,5% pada asap rokok ................................. 21
Kromatogram konsentrasi CPM 1% pada asap rokok .................................... 21
Kromatogram konsentrasi CPM 0% pada asap kendaraan ............................. 22
Kromatogram konsentrasi CPM 0,5% pada asap kendaraan .......................... 22
Kromatogram konsentrasi CPM 1% pada asap kendaraan ............................ 23
Tabel hasil analisis regresi linear ................................................................... 23
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Polusi merupakan permasalahan utama yang tidak bisa dipisahkan dari
kota-kota besar maupun pedesaan, baik di negara berkembang maupun di negara
maju. Perkembangan teknologi modern di samping dapat meningkatkan kualitas
hidup manusia nyatanya juga memberikan dampak negatif, diantaranya adalah
kerusakan lingkungan yang merupakan ancaman bagi keberlangsungan hidup
manusia dan makhluk hidup lainnya. Kegiatan transportasi merupakan sumber
dari polusi udara. Penelitian yang dilakukan oleh David Pimentel seorang pakar
ekologi dari University Cornell di Amerika Serikat pada tahun 2010 memaparkan
bahwa selain polusi air dan tanah, polusi udara memberikan kontribusi yang besar
bagi bertambahnya tingkat kematian yang terjadi di seluruh dunia. Sedikitnya
62 juta jiwa di seluruh dunia (sekitar 40% dari total kematian) meregang nyawa
akibat terjadinya polusi udara. Asap rokok juga merupakan bagian dari polusi
udara. Asap rokok mengandung senyawa toksik yang dapat mengganggu
kesehatan. Perokok pasif ialah orang yang tidak merokok namun terpapar asap
rokok dari perokok aktif. Perokok pasif lebih berisiko tinggi terkena penyakit
gangguan pernafasan dan paru-paru yang diakibatkan oleh asap rokok, hal ini
disebabkan perokok pasif ikut menghirup gas-gas buangan perokok aktif. Satu
batang rokok ternyata menyimpan lebih dari empat ribu elemen yang
membahayakan, dan yang sudah positif dinyatakan berbahaya untuk kesehatan
sekitar dua ratus elemen (Haris et al. 2012).
Penelitian tentang aplikasi kitosan sebagai pereduksi senyawa toksik dan
logam berat telah mulai dilakukan di Indonesia. Penelitian kitosan sebagai super
sorben pada rokok untuk menangkal nikotin dan tar oleh Hakim (2013), kitosan
sebagai adsorben untuk pereduksi emisi gas buangan kendaraan bermotor oleh
Ronaldo (2008), begitu juga penelitian tentang rekayasa masker antipolutan gas
buangan kendaraan berbasis katalis komposit TiO2-AC-ZAL-T oleh
Slamet et al. (2012).
Berdasarkan hal tersebut mendorong peneliti untuk membuat masker
pereduksi asap rokok dan emisi kendaraan bermotor. Masker merupakan
pelindung mulut dan hidung dari gas gas polutan termasuk asap rokok dan asap
emisi kendaraan bermotor. Masker biasanya terbuat dari kain dan hanya bisa
menyaring partikel besar yang larut dalam udara. Sementara partikel kecil masih
berpeluang besar untuk menembus masker, termasuk zat-zat yang terkandung
dalam asap rokok dan emisi kendaraan bermotor. Masalah ini tentunya berbahaya
dan dapat menyebabkan gangguan fungsi tubuh. Kitosan adalah senyawa turunan
kitin yang hanya dibedakan oleh gugus CH3. Prosesnya dibuat dengan deasetilasi
kitin menggunakan larutan basa. Kitosan telah banyak digunakan dalam proses
penjerapan logam berat (Benjakul dan Sophanodora 1993). Salah satu bentuk
turunan dari kitosan adalah CPM, yakni kitosan dengan ukuran polimernya lebih
kecil bila dibandingkan dengan kitosan polimer besar. Peneliti menganalisis
kitosan dapat menyerap gas hasil pembakaran rokok dan kendaraan bermotor,
sehingga peneliti mengambil tema tentang masker chitosan polymer medium
(CPM) pereduksi asap rokok dan emisi kendaraan bermotor.
2
Perumusan Masalah
Masker kain yang dijual dipasaran umumnya dibuat dari lapisan kain kapas
dan kain katun yang dijahit kemudian diberikan tali pada kedua sisinya.
Penggunaan masker merupakan cara yang murah dan mudah untuk mengurangi
paparan polusi udara baik asap rokok maupun asap kendaraan bermotor. Fungsi
masker sebagai pelindung pernafasan dari paparan polusi udara yang beredar di
pasaran masih belum efektif, karena polusi udara yang berbentuk gas toksik masih
bisa masuk ke dalam pori-pori kain masker. Gas berbahaya lama kelamaan dapat
terakumulasi pada saluran pernafasan. Pencarian bahan material alam yang
mampu menyerap zat toksik menjadi salah satu solusi atas masalah ini.
Pemanfaatan limbah udang dapat diproses menjadi kitosan. Kitosan diketahui
mempunyai banyak manfaat sebagai anti bakteri, farmaseutika, dan lain-lain.
Pengaruh efektivitas kitosan dalam pengendalian zat berbahaya yakni asap rokok
dan asap kendaraan bermotor sebagai dasar perumusan masalah. Zat toksik yang
terdapat pada komponen asap rokok dan emisi kendaraan bermotor merupakan zat
berbahaya apabila terus terakumulasi di dalam tubuh. Diperlukan suatu material
yang dapat meminimalisasi inhalasi polusi udara fungsinya sebagai adsorben zat
toksik digunakan pada pelapisan masker. Kitosan mempunyai ion reaktif,
sehingga perlu ditelusuri sebagai penyerap zat toksik berupa gas asap rokok dan
emisi kendaraan bermotor.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas chitosan polymer
medium (CPM) sebagai pereduksi terhadap asap rokok dan emisi kendaraan
bermotor yang dilapiskan pada masker.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang bermanfaat bagi
masyarakat mengenai aplikasi kitosan sebagai pereduksi bahaya zat toksik asap
rokok dan emisi kendaraan bermotor yang dapat ditambahkan sebagai bahan
pelapis pada industri pembuatan masker.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi, pengambilan sampel kitosan, sizing
kitosan, presipitasi dengan penambahan NaOH 3 N 100 mL, analisis SEM CPM
serbuk untuk melihat morfologinya, pengujian FTIR CPM serbuk sebanyak 2 mg
dicampurkan dengan 200 mg KBR dijadikan pelet, pembuatan konsentrasi CPM
0,5% dan 1% (Lampiran 1), pengukuran pH, analisis kenampakan lapisan CPM
dengan mikroskop stereo kamera, pengemasan larutan CPM dalam botol sprayer
ukuran 20 mL, aplikasi pada kain yaitu pelapisan (coating) dengan pemberian
asap rokok maupun asap emisi kendaraan bermotor, pengujian GCMS, analisis
data, dan pengolahan data.
3
METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2014 sampai Desember 2014.
Pembuatan CPM dilakukan di Laboratorium Pengolahan Hasil Perairan,
Departemen Teknologi Hasil Perairan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan.
Institut pertanian Bogor. Analisis kenampakan lapisan chitosan polymer medium
pada masker dilakukan di Laboratorium Terpadu Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Analisis FTIR CPM dilakukan di
Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka Bogor. Analisis Scanning Electron
Microscope (SEM) dilakukan di Laboratorium Kimia Pusat Penelitian dan
Pengembangan Keteknikan Kehutanan, Bogor. Pengujian analisis GCMS
dilakukan di Laboratorium Forensik Mabes Polri, Jakarta.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kitosan serbuk.
Bahan yang digunakan sebagai media pelapisan lapisan CPM pereduksi asap rokok
dan asap kendaraan bermotor adalah masker kain komersil. Bahan yang digunakan
selama proses pembuatan CPM adalah kitosan serbuk, asam asetat 1%, NaOH 3N,
dan aquades. Bahan yang digunakan untuk analisis kandungan zat dalam asap rokok
dan asap emisi kendaraan adalah asap rokok dan asap kendaraan yang dilarutkan pada
metanol dan heksan untuk analisis GCMS.
Alat
Penelitian ini memerlukan alat seperti gelas ukur, pengaduk, pipet, wadah,
stirrer, timbangan digital (Lampiran 1), FTIR merk Bruker IR Prestige-37, GCMS
merk 6890 N Network GC system Angilent Technology 5973 Inert Mass
Selective Detector, Mikroskop Camera Stereo Olympus CX41 With DP21 Japan,
Scanning Electron Microscope (SEM), indikator pH universal dan botol spray
ukuran 20 mL.
Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian ini diawali dengan persiapan sampel kitosan serbuk. Pembuatan
CPM dilakukan dengan cara memperkecil/memperpendek ukuran polimer kitosan
menggunakan stirrer, CPM kemudian dianalisis menggunakan Scanning Electron
Microscope (SEM) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).
Konsentrasi CPM yang digunakan adalah 0,5%, dan 1%. Larutan CPM dimasukan
ke dalam botol Spray yang berukuran 20 mL. Larutan CPM dalam botol spray
disemprotkan pada masker kain komersil dengan jarak 10 cm dan sebanyak 5 kali
semprot. Pembuatan lapisan CPM pada masker dianalisis menggunakan
mikroskop camera stereo, untuk mengetahui kenampakan sesungguhnya pada
serat kain masker. Masker kain yang sudah disemprot cairan CPM didiamkan
hingga kering. Pemberian asap rokok dan asap emisi kendaraan bermotor
4
dilakukan dengan cara asap dimasukkan pada alat suntik, ujungnya di tutupi
dengan masker kain, asap yang melewati masker di simpan pada chamber larutan
metanol dan heksana. Adanya asap rokok dan emisi kendaraan yang terlarut
dalam metanol dan heksana sebagai bahan untuk diuji melalui analisis GCMS.
Diagram alir prosedur penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Kitosan 5 g
Larutan CPM
0,5% dan 1%
Pelarutan asam asetat 1%, 100 mL
ditambah akuades s/d 500 mL
Spray packaging
Sizing dengan magnetic stirrer
(3000 rpm,30°C, 1 jam)
CPM spray
Presipitasi dengan NaOH 3N
Pengamatan dengan
Mikroskop Camera
Stereo
Aplikasi CPM
pada masker
Netralisasi
Koleksi gas asap rokok
dan asap kendaraan yang
sudah melewati masker
Chitosan Polymer
Medium
Analisis GCMS
Pengeringan
Data
CPM kering
Analisis :
(a). SEM
(b). FTIR
Gambar 1 Prosedur penelitian
Pengambilan Sampel
Kitosan yang digunakan sebagai sampel untuk penelitian ini didapatkan
dari CV. Bio Chitosan Indonesia. Berdasarkan hasil pengamatan, kitosan ini
memiliki ciri kenampakan berwarna putih, memiliki bobot ringan dan tidak
berbau. Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi,
seperti jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi.
Pembuatan Chitosan Polymer medium (CPM) (Modifikasi Xu dan Du 2003)
Tahap selanjutnya kitosan 5 gram dilarutkan dalam asam asetat 1%
sebanyak 100 mL ditambah akuades s/d 500 mL dilakukan sizing dengan
menggunakan magnetic strirrer selama 1 jam pemotongan polimer kitosan
5
menjadi lebih pendek. Proses selanjutnya adalah presipitasi dengan penambahan
NaOH 3N 100 mL, dilanjukan netralisasi dengan aquades, pengeringan CPM
dilakukan dengan cara pengovenan. Larutan CPM juga dibuat dengan konsentrasi
0,5% dan 1%. Dua perlakuan itu digunakan untuk mengetahui efek konsentrasi
kitosan dalam menyerap zat toksik asap rokok dan emisi kendaraan bermotor.
Pelapisan CPM pada masker (modifikasi Slamet et al. 2012)
Pelapisan (Coating) dilakukan dengan cara spray larutan CPM dengan
variasi konsentrasi dalam botol spray, kain masker disemprot dengan CPM
(berjarak 10 cm) dengan 5x semprotan, lalu dikeringkan selama 5 menit, setelah
itu diberikan perlakuan asap rokok atau emisi kendaraan bermotor.
Uji Kinerja Masker
Proses uji kinerja masker ini diawali dengan menempelkan masker dengan
alat penyedot, lalu masing-masing bergantian dimasukkan asap rokok dengan
kadar 13 mg tar dan 1 mg nikotin sebanyak satu hisapan, asap emisi kendaraan
dari buangan knalpot motor bebek sebanyak tiga kali tarikan gas dimasukan pada
plastik vakum. Pada alat tersebut kemudian diberikan dorongan yang
menyebabkan asap terdorong keluar dan melewati masker. Asap rokok yang
melewati masker dimasukan pada chamber larutan metanol, sedangkan asap
kendaraan bermotor yang melewati masker dimasukkan pada chamber larutan
heksana. Gas asap rokok dan kendaraan dikoleksi dalam chamber dan dideteksi
dengan kromatografi gas spektrometri massa. Berikut model kinerja masker pada
Gambar 2.
Asap rokok/asap
kendaraan
bermotor
Kain Masker
Chamber dengan larutan
metanol/heksana
Gambar 2 Model kinerja masker
6
Analisis Gas Chromatogaphy Mass Spectrometry (GC-MS) (Panji 2012)
Pengukuran asap rokok dan emisi kendaraan pada CPM dilakukan
menggunakan analisis Gas Chromatogaphy Mass Spectrometry (GC-MS).
Kromatogafi gas spektrometri massa merupakan kombinasi sinergis dua teknik
analitik yang kuat, dimana gas kromatografi berperan untuk memisahkan
komponen dalam retensi waktu dan spektrometri massa memberikan informasi
yang membantu dalam identifikasi struktural setiap komponen yang dipisahkan
(Kitson et al. 1996). Pengujian sampel asap rokok dan emisi kendaraan bermotor
dengan kromatogafi gas dilakukan pada sampel dengan konsentrasi yaitu 0,5 %
dan 1 % kitosan serta kontrol positif. Proses identifikasi sampel asap rokok dan
emisi kendaraan dengan kromatogafi gas meliputi beberapa tahap. Tahap pertama
yaitu sebanyak 5 μL sampel dalam cairan asap dimasukkan dengan menggunakan
syringe. Tahap selanjutnya yaitu penginjeksian sampel ke dalam sample injection
port GCMS. Gas pembawa yang digunakan ialah helium dengan laju alir sebesar
13,4 mL/menit pada tekanan 15,09 psi. Injeksi sampel asap rokok dan emisi
kendaraan dilakukan sebanyak 5 μL. Data keluaran berupa kromatogam yang
memiliki nilai waktu retensi (RT), luas area dan kemiripan dari setiap senyawa
yang teridentifikasi.
Analisis Scanning Elektron Microscope (SEM) (Fujita et al. 1971)
Pengamatan terhadap fisik CPM yang digunakan sebagai adsorben zat
toksik pada masker dilakukan menggunakan SEM. Mikroskop pendeteksi elektron
menggunakan kemampuan elektron dalam mendeteksi preparat atau spesimen
dihasilkan gambar permukaan spesimen dalam tiga dimensi, sehingga dengan
adanya fokus yang sangat tajam akibat ketajaman pancaran elektron tinggi yang
dihasilkan oleh elektron gun. Elektron dengan muatannya yang negatif, dapat
berinteraksi dengan komponen bermuatan positif (konduktor) dari spesimen.
Perbesaran pada SEM dapat mencapai 50.000 kali. Perbesaran sampel yang
dipakai yaitu 250x.
Analisis Fourier Transform Infrared (FTIR)
Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui struktur dan derajat deasetilasi
CPM. Pengukuran ini didasarkan pada perbandingan absorbansi panjang
gelombang 1320 cm-1 dan 1420 cm-1. Spektrum IR kitosan ditentukan dengan cara
mencampurkan 2 mg serbuk sampel kitosan dengan 200 mg KBr untuk dijadikan
pelet. Pelet dibuat dengan menggunakan hand press Shimadzu dengan tekanan
kerja sebesar 8 ton selama 10 menit. Pengukuran spektrum FTIR dilakukan
dengan menggunakan Spektrometer FTIR MD3000 yang dilengkapi dengan
detektor DTGS. Personal komputer yang dilengkapi dengan software OMNIC
versi 1.70 digunakan untuk mengontrol kerja spektrometer dalam menghasilkan
spektrum pada range 400-4000 cm-1. Spektrum dihasilkan dengan kecepatan 30
detik dengan resolusi 4 cm-1. Analisis FTIR digunakan sebagai penentuan
besarnya derajat deasetilasi dengan menggunakan metode baseline. Cara
perhitungan persen DD dengan metode baseline pada Lampiran 2.
7
Analisis Data (Rahmatina 2011)
Analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah analisis Regresi
Linear Sederhana. Regresi linier adalah metode statistika yang digunakan untuk
membentuk model hubungan antara variabel terikat (dependen; respon; Y) dengan
satu atau lebih variabel bebas (independen, prediktor, X). Regresi linier sederhana
didefinisikan apabila banyaknya variabel bebas hanya ada satu.
Model matematis Regresi Linear Sederhana sebagai berikut:
Y = a + bX
dimana:
Y : Variabel dependen (variabel tak bebas)
a : Konstanta
b : Koefesien regresi
X : Variabel independen (variabel bebas)
Hipotesis yang digunakan pada penentuan konsentrasi CPM dalam
mereduksi senyawa kimia yang terdapat ada asap rokok dan asap kendaraan
bemotor adalah sebagai berikut:
H0
: Konsentrasi CPM tidak berpengaruh terhadap perubahan nilai zat toksik
asap rokok dan asap kendaraan bermotor.
H1
: Konsentrasi CPM memberikan pengaruh terhadap nilai zat toksik asap
rokok dan asap kendaraan bermotor.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Kitosan
Kitosan merupakan polimer linier yang tersusun oleh 2000-3000 monomer
N-asetil D-glukosamin dalam ikatan β (1-4), bersifat tidak toksik dengan LD50
setara dengan 16 g/kg bobot badan (BB), dan mempunyai berat molekul 800 Kda.
Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitosan, maka semakin
kuat interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari Kitosan (Tang et al. 2007).
Kitosan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan kitosan komersil yang
memiliki ciri kenampakan berwarna putih, memiliki bobot ringan dan tidak berbau.
Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi, seperti
jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi (Harianingsih 2010).
Kitosan komersil yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Kitosan sebagai sampel
8
Kitosan yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai kadar abu, kadar
air, kadar nitrogen dan derajat deasetilasi, parameter tersebut menunjukkan
kualitas mutu dari kitosan. Muzzarelli (1985) menyatakan bahwa suatu molekul
digolongkan kitin bila mempunyai derajat deasetilasi (DD) sampai 10%, kandungan
nirogennya kurang dari 7%, sedangkan kitosan memiliki DD lebih dari 70%. Derajat
deasetilasi sangat penting untuk menentukan karakteristik kitosan dan akan
mempengaruhi penggunaannya. Waktu dan suhu selama proses deasetilasi juga
berpengaruh terhadap hasil akhir. Parameter mutu kitosan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Parameter mutu kitosan
Parameter
Kitosan sampel
Standard SNI 7949:2013
Warna
Benda Asing
Ukuran Partikel
Kadar Air
Kadar Abu
Derajat Deasetilasi
Nitrogen
coklat muda sampai putih
negatif
serpihan (flake), serbuk
maks 12 %
maks 5 %
min 75 %
maks 5 %
putih
negatif
serbuk
7%
0%
90,0 %
4,93 %
Karakteristik Chitosan Polymer Medium
Chitosan polymer medium (CPM) merupakan salah satu bentuk turunan
kitosan, diperoleh dengan cara pengecilan polimer panjang menggunakan
magnetic stirrer dimana jumlah monomernya menjadi lebih pendek. Kitosan
mempunyai sifat biorenewable (dapat diperbaharui), biocompatible
(mudah diperoleh), biodegradable (dapat didegradasi oleh mikroba), dan
biofunctional (dapat dimanfaatkan oleh tubuh). Sifat kitosan telah diaplikasikan
pada berbagai aspek makanan atau nutrisi, dintaranya sebagai prebiotik,
antioksidan, suplemen diet, pemurnian air, dsb. Aplikasi dalam bidang material
antara lain untuk hidrokoloid, elektrokimia, kosmetik, tekstil, membran polimer.
Aplikasi bidang kesehatan, untuk hemostatis, antitumor, antikolagen, kontak
lensa, aplikasi bidang mikrobiologi dan antifungi (Prasnanth et al. 2007).
Pembuatan CPM ini menggunakan konsentrasi asam asetat 1% sebanyak 100 mL.
Muatan positif dari kitosan diperoleh setelah pelarutan dalam asam asetat dengan
protonasi gugus amino dalam bentuk NH3, mekanisme protonasi ini telah
dijelaskan oleh penelitian Muthoharoh (2012). Konsentrasi asam asetat terendah
memungkinkan kitosan larut (Saied et al. 2014).
Derajat deasetilasi CPM ditentukan dengan menggunakan spektrum
inframerah. Frekuensi yang digunakan berkisar antara 4000 cm-1 sampai dengan
400 cm-1. Derajat deasetilasi CPM ditentukan dengan metode baseline yang
ditemukan oleh Moore dan Robert (Bastaman 1989). Cara penentuan derajat
deasetilasi dengan metode baseline dapat dilihat pada Lampiran 4. Berdasarkan
perhitungan metode baseline nilai derajat deasetilasinya adalah sebesar
92, 60%. Hasil ini lebih besar dari standar deasetilasi kitosan, yaitu lebih besar
dari 75%. Tingginya derajat deasetilasi kitosan dipengaruhi oleh konsentrasi basa,
temperatur, waktu dan banyaknya proses pengulangan deasetilasi (Lestari 2011).
9
Hasil spektrum IR CPM dengan gugus fungsi yang ditunjukkan dari hasil
spektrum IR dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Spektrum IR Chitosan Polymer Medium.
Spektrum IR CPM memperlihatkan gugus fungsi hidroksil (OH) yang
berada pada bilangan gelombang 3439,25 cm-1, gugus fungsi metil (C-H) yang
berada pada bilangan gelombang 2924,94 cm-1, 2854,64 cm-1, 1457,86 cm-1 dan
1384,25 cm-1. Selain itu terdapat gugus fungsi amida (NH2) berada pada bilangan
gelombang 1636,34 cm-1, gugus fungsi amina (C-N) dalam bilangan gelombang
1164,42 cm-1. Gugus fungsi hidroksil pada kitosan muncul pada bilangan
gelombang 3450-3200 cm-1, sedangkan gugus fungsi amida muncul pada bilangan
gelombang 1660-1500 cm-1 (Firdaus et al. 2008).
Morfologi Chitosan Polymer Medium dengan SEM
Morfologi dari CPM dan kitosan polimer besar menunjukkan penampakan
gambar dengan karakteristik berbeda. Analisis SEM memiliki fungsi untuk
mengidentifikasi morfologi permukaan, bentuk dan ukuran sampel yang
ditampilkan dalam sebuah gambar. Gambar 5 adalah foto SEM dari CPM, kitosan
polimer besar dan kitosan serbuk.
a
b
c
Gambar 5 Hasil analisis SEM (a) CPM serbuk dengan perbesaran 250 x.
(b) kitosan serbuk perbesaran 250 x (Suptijah 2008). (c) Kitosan
serbuk perbesaran 55x (Hakim 2013).
10
Morfologi CPM yang didapat dari hasil deteksi SEM menunjukkan
penampakan yang berbeda dengan kitosan polimer besar. Hal ini disebabkan CPM
terbentuk setelah pembentukan gel kitosan, berdasarkan sifat tersebut maka
pembentukan lapisan CPM pada kain masker dilakukan dengan sprayer, supaya
terbentuk lapisan yang menyebar secara homogen dan tidak terlalu rapat
penyebarannya (Gambar 8). Analisis SEM ini berfungsi untuk mengidentifikasi
morfologi permukaan dan bentuk kitosan yang ditampilkan melalui sebuah
visualisai gambar. Berdasarkan Gambar 5b dan 5c, permukaan kitosan memiliki
pori-pori dengan ukuran lebih besar dan tidak rata, sedangkan bentuk permukaan
CPM memiliki pori-pori dengan ukuran lebih kecil dan rata. Hal ini diduga karena
proses pengecilan ukuran terjadi selama pembuatan CPM dengan menggunakan
megnetic stirrer. Desai dan Park (2005) menyatakan bahwa perubahan morfologi
akan terjadi bila ada bahan yang mengisi kitosan. Proses pengecilan ukuran
polimer kitosan menggunakan asam asetat sehingga morfologi CPM berbeda
dengan kitosan ukuran polimer besar.
Pembuatan Lapisan Chitosan Polymer Medium pada Masker
Pembuatan lapisan CPM pada kain masker dengan metode spray coating.
Penyemprotan dilakukan secara cepat selama 5 kali berturut-turut pada kain
masker dengan jarak semprot 10 cm. Gambar 6 merupakan preparat lapisan CPM
pada masker.
Gambar 6 Preparat lapisan CPM pada masker
Preparat sampel pengujian karakteristik lapisan CPM dilihat pada
perbesaran 4x dan 10x. Ukuran preparat pada tiap perlakuan adalah 2 cm x 2 cm.
Proses pelapisan CPM pada kain dilakukan dengan cara penyemprotan / sprayer
dilanjutkan dengan pengeringan selama 5 menit sehingga CPM membentuk ikatan
dan menempel pada kain masker. Penelitian sebelumnya mengenai pelapisan
kitosan pada kain katun dilakukan dengan metode pad-dry-cure, Proses pad
dilakukan sebanyak dua kali pelapisan dengan wet pick-up kain berkisar antara
83-133% (Junaidi et al. 2011). Hubungan antara konsentrasi kitosan terhadap
kekakuan kain masker semakin meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi
kitosan, karena peningkatan konsentrasi kitosan akan meningkatkan laju reaksi
dan mendesak molekul kitosan untuk berinteraksi pada lapisan antarmuka kain
(Junaidi et al. 2011). Pada pengujian lapisan CPM konsentrasi yang digunakan
adalah 1%, konsetnrasi tersebut merupakan konsentrasi tinggi dari yang lainnya.
Berdasarkan penelitian Junaidi et al. (2011) semakin tinggi konsentrasi kitosan
pada pelapisan kain, maka interaksi kitosan akan meningkat pada kain.
Kenampakan lapisan CPM pada kain masker dapat dilihat pada Gambar 7.
11
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
Gambar 7 Penampakan lapisan CPM pada kain masker hasil uji mikroskop
kamera. (a) Tanpa CPM peresaran 10x (b) CPM 1x semprot perbesaran 10x,
(c) CPM 2x semprot perbesaran 10x, (d) CPM 3x semprot perbesaran 10x,
(e) CPM 4x semprot perbesaran 10x, (f) CPM 5x semprot perbesaran 10x,
(g) Tanpa CPM perbesaran 4x (h) CPM 1x semprot perbesaran 4x. (i) CPM
2x semprot perbesaran 4x, (j) CPM 3x semprot perbesaran 4x, (k) CPM 4x
semprot perbesaran 4x, (l) CPM 5x semprot perbesaran 4x.
.
Hasil deteksi mikroskop pada Gambar 6 terlihat pembentukan lapisan
CPM dengan perbedaan penyemprotan menunjukan karakteristik gambar yang
berbeda. Penampakan lapisan CPM dari kelima perlakuan penyemprotan memiliki
bentuk hampir sama tetapi yang berbeda adalah banyaknya CPM yang melapisi
serat kain masker. Banyaknya molekul kitosan yang melapisi serat kain masker
akan menghasilkan kinerja masker yang lebih baik dalam mencegah masuknya
senyawa kimia toksik asap rokok dan emisi kendaraan bermotor karena CPM
mampu menarik / memfilter zat toksik yang melewati kain masker. Lapisan
kitosan memberikan karakter serapan dari molekul yang berbeda dengan serapan
molekul oleh kain katun tanpa pelapisan (Junaidi et al 2011). Kitosan yang ada
pada lapisan kain mampu menarik zat toksik melalui reaksi ionik antar ion pada
CPM dan zat toksik. Situs aktif kitosan baik dalam bentuk NH2 atau dalam
keadaan terprotonasi NH3+ mampu mengabsorbsi logam-logam berat melalui
mekanisme pembentukan kelat atau penukar ion. kitosan berperan sebagai ligan
dan ion logam sebagai ion pusat, hal tersebut menjadi dasar pembentukan
kompleks kitosan dengan ion logam. Interaksi kitosan dengan ion zat toksik pada
asap rokok dan emisi kendaraan terjadi karena proses pembentukan kompleks dengan
ion zat toksik. Pada dasarnya sifat kitosan yang reaktif akan mengikat zat toksik
12
dengan adanya reaksi ionik pada keduanya, lapisan CPM akan mengurangi zat toksik
yang dihirup oleh hidung. kitosan memiliki gugus amin (NH) yang reaktif dan
gugus hidroksil yang banyak serta kemampuannya dalam membentuk gel maka
kitosan dapat berperan sebagai komponen reaktif, pengkelat, pengikat,
pengabsorbsi, (Shahidi et al. 1999).
Kandungan Zat Kimia pada Asap Rokok
Asap rokok mengandung berbagai macam zat kimia yang bersifat toksik
sehingga berbahaya bagi kesehatan manusia. Kandungan zat kimia asap rokok yang
melewati kain masker berlapis CPM dianalisis menggunakan alat kromatogafi gas.
Tirtosastro dan Murdiyati (2010) menyatakan di dalam asap rokok sendiri terdapat
4.800 macam komponen kimia yang telah teridentifikasi. Hasil kromatografi gas
dapat dilihat pada Lampiran 3,4 dan 5. Senyawa yang teridentifikasi pada setiap
kromatogram memiliki jumlah yang berbeda. Jumlah peak yang teridentifikasi pada
kromatogram kontrol sebanyak 33, kromatogram perlakuan 0,5% teridentifikasi
memiliki jumlah peak sebanyak 30, dan kromatogram perlakuan 1% teridentifikasi
memiliki jumlah peak sebanyak 17. Setiap peak menunjukkan adanya senyawa kimia
yang teridentifikasi pada GCMS. Senyawa hasil analisis GCMS dapat dilihat pada
Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan bahwa telah teridentifikasi senyawa pada asap
rokok yang melewati kain. Senyawa kimia tersebut diantaranya adalah stirena,
benzodiazepin, piridin, nikotin, cariopilen, penol, metil ester, asam
heksadekanoid, Asam oktadecenoid, dan bisoflex. Berdasarkan Tabel 2
kandungan zat yang paling dominan dalam sampel asap rokok adalah piridin,
nikotin dan bisolfex.
Tabel 2 Hasil deteksi senyawa asap rokok
Rata-rata
Nama Senyawa
retention time
Stiren
7,3
Benzodiazepin
11,5
Piridin
12,2
Nikotin
12,2
Kariopilen
12,9
Fenol
13,6
Metil ester
15,1
Asam Heksadekanoat 17,3
Asam Oktadekanoat
19,1
Bisoflex
25,2
BM
104
170
180
162
222
94
186
256
284
390
% Area pada konsentrasi
Kontrol 0% 0,50%
1%
1,3
1,0
1,13
1,0
11,5
5,7
1,1
11,5
5,7
1,1
1,5
1,0
1,6
1,0
1,6
1,1
1,0
1,1
1,0
1,2
1,2
12,5
11,5
-
Piridin dan nikotin pada perlakuan kontrol adalah 11,5%. Area
persentasinya cenderung menurun dengn perlakuan CPM 0,5% dan 1%. Piridin
dan nikotin berkurang sekitar 5,8% pada perlakuan CPM 0,5%, dan 10,4% pada
perlakuan CPM 1%, sedangkan kadar bisoflex pada kontrol adalah 12,5% efektif
berkurang 1,0% pada perlakuan CPM 0,5%. Penurunan ini dapat terjadi diduga
13
karena gugus amin dan hidroksil yang terdapat pada kitosan dapat mengikat
komponen zat toksik pada asap rokok sehingga semakin besar konsentrasi CPM
yang digunakan dapat menurunkan kandungan nikotin, piridin dan bisoflex.
Konsentrasi CPM yang digunakan dapat mereduksi senyawa asap rokok dengan
kadar yang berbeda pada setiap perlakuan, semakin besar konsentrasi CPM yang
digunakan akan mereduksi senyawa secara optimal, sifat adsorben yang dimiliki
oleh kitosan mampu menyerap berbagai molekul yang memiliki muatan yang
cocok dengan pori-porinya, sehingga apabila konsentrasi CPM lebih besar dari
perlakuan memungkinkan senyawa kimia asap rokok dan emisi kendaraan dapat
tereduksi secara maksimal. Berdasarkan hasil analisis pada tabel ANOVA
(Lampiran 9) nikotin dan piridin mempunyai nilai F signifikan
ASAP ROKOK DAN EMISI KENDARAAN BERMOTOR
IDAN MARDANI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Masker Chitosan
Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok dan Emisi Kendaraan Bermotor adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2015
Idan Mardani
NIM C34110007
ABSTRAK
IDAN MARDANI. Masker Chitosan Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok
dan Emisi Kendaraan Bermotor. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan
SUGENG HERI SUSENO.
Masker merupakan pelindung mulut dan hidung dari gas polutan termasuk asap
rokok dan emisi kendaraan bermotor. Chitosan polymer medium (CPM) merupakan salah
satu bentuk turunan kitosan, diperoleh dengan cara pengecilan polimer besar
menggunakan magnetic stirrer. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui
efektivitas chitosan polymer medium sebagai pereduksi terhadap asap rokok dan emisi
kendaraan bermotor. Fokus penelitian pada perlakuan CPM, yakni CPM 0%, 0,5% dan
1%. Hasil penelitian menunjukan kadar piridin dan nikotin berkurang sebanyak 5,8%
pada CPM 0,5% dan 10,4% pada CPM 1%, sedangkan bisoflex dapat berkurang sebesar
1,0% pada CPM 0,5%. Kadar heksametil menurun 4,5% pada CPM 0,5%, kadar
benzoxazol efektif berkurang 1,6% pada CPM 0,5%, dan kadar karbonil berkurang 0,4%
pada CPM 0,5% juga berkurang 1,0% pada CPM 1%. Konsentrasi terbaik CPM 1%
efektif dapat menurunkan kadar piridin, nikotin dan karbonil.
Kata kunci: kitosan, magnetik stirer, masker, pereduksi, polimer.
ABSTRACT
IDAN MARDANI. Chitosan Polymer Medium Mask as Reducing Agent for Cigarette
Smoke and Motor Vehicles Emission. Supervised by PIPIH SUPTIJAH and SUGENG
HERI SUSENO.
Mask is used to protect mouth and nose from air pollutant inhalation to body
system, especially from cigarette smoke and motor vehicles emission. Chitosan polymer
medium ( CPM ) is one form of chitosan derivatives, obtained by the reducing of size
large polymers using a magnetic stirrer. The purpose of this research was to determine the
effect of chitosan as antitoxic against cigarette smoke and motor vehicle emission.
Concentration of CPM used were 0% , 0.5 % and 1 %. Reduction of pyridine and
nicotine level was 5.8% in CPM 0.5% and 10.4% in CPM 1%. Treatment of CPM 0.5%
reduced 1.0% bisoflex. Hexamethyl levels reduction was 4.5% in CPM 0.5 %, content
benzoxazole could be reduced 1.6% in CPM 0.5%, carbonyl 0.4% in CPM 0.5% and
1.0% in CPM 1%. The best concentration CPM 1% reduced pyridine, nicotine and
carbonyl effectively.
Keywords: chitosan, magnetic stirrer, mask, reducer, polymer.
MASKER CHITOSAN POLYMER MEDIUM PEREDUKSI
ASAP ROKOK DAN EMISI KENDARAAN BERMOTOR
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Perikanan pada
Departemen Teknologi Hasil Perairan
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena berkat
ridho-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih
dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Juni 2014 ini ialah chitosan,
dengan judul Masker Chitosan Polymer Medium Pereduksi Asap Rokok dan
Emisi Kendaraan Bermotor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
membantu dalam penulisan proposal praktik lapangan ini, terutama kepada :
1 Ibu Dr Dra Pipih Suptijah MBA dan Bapak Dr Sugeng Heri Suseno SPi
MSi selaku dosen pembimbing atas segala bimbingan dan arahan yang
diberikan kepada penulis.
2 Ibu Dr Kustiariyah Tarman SPi MSi selaku dosen penguji atas arahan dan
saran dalam perbaikan skripsi.
3 Bapak Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Teknologi
Hasil Perairan.
4 Ibu Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Program Studi Departemen
Teknologi Hasil Perairan.
5 Staf dosen dan staf akademik Departemen Teknologi Hasil Perairan atas
segala bimbingan dan arahan yang diberikan kepada penulis.
6 Bapak, Mimi, Teh ane, Teh mimin, A iwan dan keluarga tercinta yang tak
pernah berhenti memberikan do’a serta dukungan baik moril maupun
materil kepada penulis.
7 Bapak Jaswanto dan Ibu Endah selaku petugas Laboratorium Forensik
Mabes POLRI atas segala bimbingan dan arahannya.
8 BIDIK MISI IPB yang telah membiayai kuliah dari semester awal hingga
akhir.
9 Mas Faqieh, Akhmad Fauzi, Beibbo, Kak I Wayan Darya Kartika, dan Mba
Eka Deskawati yang telah membantu dan memberi arahan selama
pengumpulan data.
10 Teman-teman crew of researcher ombenk (CORO) atas bantuan, arahan
dan motivasi yang diberikan selama penelitian.
11 Teman-teman THP 48 yang telah banyak membantu penulis sehingga
Karya ilmiah ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih memiliki banyak
kekurangan. Penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun
untuk perbaikan penelitian ini. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi semua pihak
yang memerlukannya.
Bogor, Februari 2015
Idan Mardani
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ................................................................................................ v
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vi
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ vi
PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
Latar Belakang ................................................................................................ 1
Perumusan Masalah ........................................................................................ 2
Tujuan Penelitian ............................................................................................ 2
Manfaat Penelitian .......................................................................................... 2
Ruang Lingkup Penelitian ............................................................................... 2
METODE ............................................................................................................. 3
Bahan .............................................................................................................. 3
Alat .................................................................................................................. 3
Prosedur Analisis Penelitian ........................................................................... 3
Pengambilan sampel ................................................................................... 4
Pembuatan chitosan polymer medium (CPM) ............................................ 4
Pelapisan CPM pada masker ...................................................................... 5
Uji kinerja masker ...................................................................................... 5
Analisis gas chromatogaphy mass spectrofotometry (GC-MS) ................. 6
Analisis scanning elektron microscope (SEM) .......................................... 6
Analisis Fourier Ttransform Infrared (FTIR) ............................................ 6
Analisis data ............................................................................................... 7
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................ 7
Karakteristik Kitosan ...................................................................................... 7
Karakteristik Chitosan Polymer Medium ........................................................ 8
Morfologi Chitosan Polymer Medium dengan SEM ...................................... 9
Pembuatan Lapisan CPM Pada Masker .......................................................... 10
Kandungan Zat Kimia Pada Asap Rokok ....................................................... 12
Kandungan Zat Kimia Pada Asap Emisi Kendaraan Bermotor ...................... 14
KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................................ 15
Kesimpulan ..................................................................................................... 16
Saran ................................................................................................................ 16
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 16
LAMPIRAN ......................................................................................................... 18
RIWAYAT HIDUP .............................................................................................. 24
DAFTAR TABEL
1 Parameter mutu kitosan .................................................................................... 8
2 Hasil deteksi senyawa asap rokok ................................................................... 12
3 Hasil deteksi senyawa emisi kendaraan bermotor .......................................... 12
DAFTAR GAMBAR
1 Prosedur penelitian .......................................................................................... 4
2 Model kinerja masker ..................................................................................... 5
3 Kitosan sebagai sampel .................................................................................. 7
4 Spektrum IR Chitosan Polymer Medium ....................................................... 9
5 Hasil analisis SEM (a) CPM serbuk dengan perbesaran 250x (b) kitosan
serbuk perbesaran 250x (Suptijah 2008) (c) kitosan serbuk perbesaran 55x
(Hakim 2013) .................................................................................................. 9
6 Preparat pelapisan CPM pada masker ............................................................ 10
7 Penampakan lapisan CPM pada kain masker hasil uji mikroskop kamera. (a)
Tanpa CPM peresaran 10x (b) CPM 1x semprot perbesaran 10x, (c) CPM 2x
semprot perbesaran 10x, (d) CPM 3x semprot perbesaran 10x, (e) CPM 4x
semprot perbesaran 10x, (f) CPM 5x semprot perbesaran 10x, (g) Tanpa CPM
perbesaran 4x (h) CPM 1x semprot perbesaran 4x. (i) CPM 2x semprot
perbesaran 4x, (j) CPM 3x semprot perbesaran 4x, (k) CPM 4x semprot
perbesaran 4x, (l) CPM 5x semprot perbesaran 4x .......................................... 11
DAFTAR LAMPIRAN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Dokumentasi penelitian .................................................................................. 19
Perhitungan derajat deasetilasi dengan metode baseline ................................ 20
Kromatogram konsentrasi CPM 0% pada asap rokok .................................... 20
Kromatogram konsentrasi CPM 0,5% pada asap rokok ................................. 21
Kromatogram konsentrasi CPM 1% pada asap rokok .................................... 21
Kromatogram konsentrasi CPM 0% pada asap kendaraan ............................. 22
Kromatogram konsentrasi CPM 0,5% pada asap kendaraan .......................... 22
Kromatogram konsentrasi CPM 1% pada asap kendaraan ............................ 23
Tabel hasil analisis regresi linear ................................................................... 23
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Polusi merupakan permasalahan utama yang tidak bisa dipisahkan dari
kota-kota besar maupun pedesaan, baik di negara berkembang maupun di negara
maju. Perkembangan teknologi modern di samping dapat meningkatkan kualitas
hidup manusia nyatanya juga memberikan dampak negatif, diantaranya adalah
kerusakan lingkungan yang merupakan ancaman bagi keberlangsungan hidup
manusia dan makhluk hidup lainnya. Kegiatan transportasi merupakan sumber
dari polusi udara. Penelitian yang dilakukan oleh David Pimentel seorang pakar
ekologi dari University Cornell di Amerika Serikat pada tahun 2010 memaparkan
bahwa selain polusi air dan tanah, polusi udara memberikan kontribusi yang besar
bagi bertambahnya tingkat kematian yang terjadi di seluruh dunia. Sedikitnya
62 juta jiwa di seluruh dunia (sekitar 40% dari total kematian) meregang nyawa
akibat terjadinya polusi udara. Asap rokok juga merupakan bagian dari polusi
udara. Asap rokok mengandung senyawa toksik yang dapat mengganggu
kesehatan. Perokok pasif ialah orang yang tidak merokok namun terpapar asap
rokok dari perokok aktif. Perokok pasif lebih berisiko tinggi terkena penyakit
gangguan pernafasan dan paru-paru yang diakibatkan oleh asap rokok, hal ini
disebabkan perokok pasif ikut menghirup gas-gas buangan perokok aktif. Satu
batang rokok ternyata menyimpan lebih dari empat ribu elemen yang
membahayakan, dan yang sudah positif dinyatakan berbahaya untuk kesehatan
sekitar dua ratus elemen (Haris et al. 2012).
Penelitian tentang aplikasi kitosan sebagai pereduksi senyawa toksik dan
logam berat telah mulai dilakukan di Indonesia. Penelitian kitosan sebagai super
sorben pada rokok untuk menangkal nikotin dan tar oleh Hakim (2013), kitosan
sebagai adsorben untuk pereduksi emisi gas buangan kendaraan bermotor oleh
Ronaldo (2008), begitu juga penelitian tentang rekayasa masker antipolutan gas
buangan kendaraan berbasis katalis komposit TiO2-AC-ZAL-T oleh
Slamet et al. (2012).
Berdasarkan hal tersebut mendorong peneliti untuk membuat masker
pereduksi asap rokok dan emisi kendaraan bermotor. Masker merupakan
pelindung mulut dan hidung dari gas gas polutan termasuk asap rokok dan asap
emisi kendaraan bermotor. Masker biasanya terbuat dari kain dan hanya bisa
menyaring partikel besar yang larut dalam udara. Sementara partikel kecil masih
berpeluang besar untuk menembus masker, termasuk zat-zat yang terkandung
dalam asap rokok dan emisi kendaraan bermotor. Masalah ini tentunya berbahaya
dan dapat menyebabkan gangguan fungsi tubuh. Kitosan adalah senyawa turunan
kitin yang hanya dibedakan oleh gugus CH3. Prosesnya dibuat dengan deasetilasi
kitin menggunakan larutan basa. Kitosan telah banyak digunakan dalam proses
penjerapan logam berat (Benjakul dan Sophanodora 1993). Salah satu bentuk
turunan dari kitosan adalah CPM, yakni kitosan dengan ukuran polimernya lebih
kecil bila dibandingkan dengan kitosan polimer besar. Peneliti menganalisis
kitosan dapat menyerap gas hasil pembakaran rokok dan kendaraan bermotor,
sehingga peneliti mengambil tema tentang masker chitosan polymer medium
(CPM) pereduksi asap rokok dan emisi kendaraan bermotor.
2
Perumusan Masalah
Masker kain yang dijual dipasaran umumnya dibuat dari lapisan kain kapas
dan kain katun yang dijahit kemudian diberikan tali pada kedua sisinya.
Penggunaan masker merupakan cara yang murah dan mudah untuk mengurangi
paparan polusi udara baik asap rokok maupun asap kendaraan bermotor. Fungsi
masker sebagai pelindung pernafasan dari paparan polusi udara yang beredar di
pasaran masih belum efektif, karena polusi udara yang berbentuk gas toksik masih
bisa masuk ke dalam pori-pori kain masker. Gas berbahaya lama kelamaan dapat
terakumulasi pada saluran pernafasan. Pencarian bahan material alam yang
mampu menyerap zat toksik menjadi salah satu solusi atas masalah ini.
Pemanfaatan limbah udang dapat diproses menjadi kitosan. Kitosan diketahui
mempunyai banyak manfaat sebagai anti bakteri, farmaseutika, dan lain-lain.
Pengaruh efektivitas kitosan dalam pengendalian zat berbahaya yakni asap rokok
dan asap kendaraan bermotor sebagai dasar perumusan masalah. Zat toksik yang
terdapat pada komponen asap rokok dan emisi kendaraan bermotor merupakan zat
berbahaya apabila terus terakumulasi di dalam tubuh. Diperlukan suatu material
yang dapat meminimalisasi inhalasi polusi udara fungsinya sebagai adsorben zat
toksik digunakan pada pelapisan masker. Kitosan mempunyai ion reaktif,
sehingga perlu ditelusuri sebagai penyerap zat toksik berupa gas asap rokok dan
emisi kendaraan bermotor.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan efektivitas chitosan polymer
medium (CPM) sebagai pereduksi terhadap asap rokok dan emisi kendaraan
bermotor yang dilapiskan pada masker.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi yang bermanfaat bagi
masyarakat mengenai aplikasi kitosan sebagai pereduksi bahaya zat toksik asap
rokok dan emisi kendaraan bermotor yang dapat ditambahkan sebagai bahan
pelapis pada industri pembuatan masker.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini meliputi, pengambilan sampel kitosan, sizing
kitosan, presipitasi dengan penambahan NaOH 3 N 100 mL, analisis SEM CPM
serbuk untuk melihat morfologinya, pengujian FTIR CPM serbuk sebanyak 2 mg
dicampurkan dengan 200 mg KBR dijadikan pelet, pembuatan konsentrasi CPM
0,5% dan 1% (Lampiran 1), pengukuran pH, analisis kenampakan lapisan CPM
dengan mikroskop stereo kamera, pengemasan larutan CPM dalam botol sprayer
ukuran 20 mL, aplikasi pada kain yaitu pelapisan (coating) dengan pemberian
asap rokok maupun asap emisi kendaraan bermotor, pengujian GCMS, analisis
data, dan pengolahan data.
3
METODE
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juni 2014 sampai Desember 2014.
Pembuatan CPM dilakukan di Laboratorium Pengolahan Hasil Perairan,
Departemen Teknologi Hasil Perairan. Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan.
Institut pertanian Bogor. Analisis kenampakan lapisan chitosan polymer medium
pada masker dilakukan di Laboratorium Terpadu Fakultas Perikanan dan Ilmu
Kelautan, Institut Pertanian Bogor. Analisis FTIR CPM dilakukan di
Laboratorium Pusat Studi Biofarmaka Bogor. Analisis Scanning Electron
Microscope (SEM) dilakukan di Laboratorium Kimia Pusat Penelitian dan
Pengembangan Keteknikan Kehutanan, Bogor. Pengujian analisis GCMS
dilakukan di Laboratorium Forensik Mabes Polri, Jakarta.
Bahan
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah kitosan serbuk.
Bahan yang digunakan sebagai media pelapisan lapisan CPM pereduksi asap rokok
dan asap kendaraan bermotor adalah masker kain komersil. Bahan yang digunakan
selama proses pembuatan CPM adalah kitosan serbuk, asam asetat 1%, NaOH 3N,
dan aquades. Bahan yang digunakan untuk analisis kandungan zat dalam asap rokok
dan asap emisi kendaraan adalah asap rokok dan asap kendaraan yang dilarutkan pada
metanol dan heksan untuk analisis GCMS.
Alat
Penelitian ini memerlukan alat seperti gelas ukur, pengaduk, pipet, wadah,
stirrer, timbangan digital (Lampiran 1), FTIR merk Bruker IR Prestige-37, GCMS
merk 6890 N Network GC system Angilent Technology 5973 Inert Mass
Selective Detector, Mikroskop Camera Stereo Olympus CX41 With DP21 Japan,
Scanning Electron Microscope (SEM), indikator pH universal dan botol spray
ukuran 20 mL.
Prosedur Analisis Penelitian
Penelitian ini diawali dengan persiapan sampel kitosan serbuk. Pembuatan
CPM dilakukan dengan cara memperkecil/memperpendek ukuran polimer kitosan
menggunakan stirrer, CPM kemudian dianalisis menggunakan Scanning Electron
Microscope (SEM) dan Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR).
Konsentrasi CPM yang digunakan adalah 0,5%, dan 1%. Larutan CPM dimasukan
ke dalam botol Spray yang berukuran 20 mL. Larutan CPM dalam botol spray
disemprotkan pada masker kain komersil dengan jarak 10 cm dan sebanyak 5 kali
semprot. Pembuatan lapisan CPM pada masker dianalisis menggunakan
mikroskop camera stereo, untuk mengetahui kenampakan sesungguhnya pada
serat kain masker. Masker kain yang sudah disemprot cairan CPM didiamkan
hingga kering. Pemberian asap rokok dan asap emisi kendaraan bermotor
4
dilakukan dengan cara asap dimasukkan pada alat suntik, ujungnya di tutupi
dengan masker kain, asap yang melewati masker di simpan pada chamber larutan
metanol dan heksana. Adanya asap rokok dan emisi kendaraan yang terlarut
dalam metanol dan heksana sebagai bahan untuk diuji melalui analisis GCMS.
Diagram alir prosedur penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.
Kitosan 5 g
Larutan CPM
0,5% dan 1%
Pelarutan asam asetat 1%, 100 mL
ditambah akuades s/d 500 mL
Spray packaging
Sizing dengan magnetic stirrer
(3000 rpm,30°C, 1 jam)
CPM spray
Presipitasi dengan NaOH 3N
Pengamatan dengan
Mikroskop Camera
Stereo
Aplikasi CPM
pada masker
Netralisasi
Koleksi gas asap rokok
dan asap kendaraan yang
sudah melewati masker
Chitosan Polymer
Medium
Analisis GCMS
Pengeringan
Data
CPM kering
Analisis :
(a). SEM
(b). FTIR
Gambar 1 Prosedur penelitian
Pengambilan Sampel
Kitosan yang digunakan sebagai sampel untuk penelitian ini didapatkan
dari CV. Bio Chitosan Indonesia. Berdasarkan hasil pengamatan, kitosan ini
memiliki ciri kenampakan berwarna putih, memiliki bobot ringan dan tidak
berbau. Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi,
seperti jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi.
Pembuatan Chitosan Polymer medium (CPM) (Modifikasi Xu dan Du 2003)
Tahap selanjutnya kitosan 5 gram dilarutkan dalam asam asetat 1%
sebanyak 100 mL ditambah akuades s/d 500 mL dilakukan sizing dengan
menggunakan magnetic strirrer selama 1 jam pemotongan polimer kitosan
5
menjadi lebih pendek. Proses selanjutnya adalah presipitasi dengan penambahan
NaOH 3N 100 mL, dilanjukan netralisasi dengan aquades, pengeringan CPM
dilakukan dengan cara pengovenan. Larutan CPM juga dibuat dengan konsentrasi
0,5% dan 1%. Dua perlakuan itu digunakan untuk mengetahui efek konsentrasi
kitosan dalam menyerap zat toksik asap rokok dan emisi kendaraan bermotor.
Pelapisan CPM pada masker (modifikasi Slamet et al. 2012)
Pelapisan (Coating) dilakukan dengan cara spray larutan CPM dengan
variasi konsentrasi dalam botol spray, kain masker disemprot dengan CPM
(berjarak 10 cm) dengan 5x semprotan, lalu dikeringkan selama 5 menit, setelah
itu diberikan perlakuan asap rokok atau emisi kendaraan bermotor.
Uji Kinerja Masker
Proses uji kinerja masker ini diawali dengan menempelkan masker dengan
alat penyedot, lalu masing-masing bergantian dimasukkan asap rokok dengan
kadar 13 mg tar dan 1 mg nikotin sebanyak satu hisapan, asap emisi kendaraan
dari buangan knalpot motor bebek sebanyak tiga kali tarikan gas dimasukan pada
plastik vakum. Pada alat tersebut kemudian diberikan dorongan yang
menyebabkan asap terdorong keluar dan melewati masker. Asap rokok yang
melewati masker dimasukan pada chamber larutan metanol, sedangkan asap
kendaraan bermotor yang melewati masker dimasukkan pada chamber larutan
heksana. Gas asap rokok dan kendaraan dikoleksi dalam chamber dan dideteksi
dengan kromatografi gas spektrometri massa. Berikut model kinerja masker pada
Gambar 2.
Asap rokok/asap
kendaraan
bermotor
Kain Masker
Chamber dengan larutan
metanol/heksana
Gambar 2 Model kinerja masker
6
Analisis Gas Chromatogaphy Mass Spectrometry (GC-MS) (Panji 2012)
Pengukuran asap rokok dan emisi kendaraan pada CPM dilakukan
menggunakan analisis Gas Chromatogaphy Mass Spectrometry (GC-MS).
Kromatogafi gas spektrometri massa merupakan kombinasi sinergis dua teknik
analitik yang kuat, dimana gas kromatografi berperan untuk memisahkan
komponen dalam retensi waktu dan spektrometri massa memberikan informasi
yang membantu dalam identifikasi struktural setiap komponen yang dipisahkan
(Kitson et al. 1996). Pengujian sampel asap rokok dan emisi kendaraan bermotor
dengan kromatogafi gas dilakukan pada sampel dengan konsentrasi yaitu 0,5 %
dan 1 % kitosan serta kontrol positif. Proses identifikasi sampel asap rokok dan
emisi kendaraan dengan kromatogafi gas meliputi beberapa tahap. Tahap pertama
yaitu sebanyak 5 μL sampel dalam cairan asap dimasukkan dengan menggunakan
syringe. Tahap selanjutnya yaitu penginjeksian sampel ke dalam sample injection
port GCMS. Gas pembawa yang digunakan ialah helium dengan laju alir sebesar
13,4 mL/menit pada tekanan 15,09 psi. Injeksi sampel asap rokok dan emisi
kendaraan dilakukan sebanyak 5 μL. Data keluaran berupa kromatogam yang
memiliki nilai waktu retensi (RT), luas area dan kemiripan dari setiap senyawa
yang teridentifikasi.
Analisis Scanning Elektron Microscope (SEM) (Fujita et al. 1971)
Pengamatan terhadap fisik CPM yang digunakan sebagai adsorben zat
toksik pada masker dilakukan menggunakan SEM. Mikroskop pendeteksi elektron
menggunakan kemampuan elektron dalam mendeteksi preparat atau spesimen
dihasilkan gambar permukaan spesimen dalam tiga dimensi, sehingga dengan
adanya fokus yang sangat tajam akibat ketajaman pancaran elektron tinggi yang
dihasilkan oleh elektron gun. Elektron dengan muatannya yang negatif, dapat
berinteraksi dengan komponen bermuatan positif (konduktor) dari spesimen.
Perbesaran pada SEM dapat mencapai 50.000 kali. Perbesaran sampel yang
dipakai yaitu 250x.
Analisis Fourier Transform Infrared (FTIR)
Analisis FTIR digunakan untuk mengetahui struktur dan derajat deasetilasi
CPM. Pengukuran ini didasarkan pada perbandingan absorbansi panjang
gelombang 1320 cm-1 dan 1420 cm-1. Spektrum IR kitosan ditentukan dengan cara
mencampurkan 2 mg serbuk sampel kitosan dengan 200 mg KBr untuk dijadikan
pelet. Pelet dibuat dengan menggunakan hand press Shimadzu dengan tekanan
kerja sebesar 8 ton selama 10 menit. Pengukuran spektrum FTIR dilakukan
dengan menggunakan Spektrometer FTIR MD3000 yang dilengkapi dengan
detektor DTGS. Personal komputer yang dilengkapi dengan software OMNIC
versi 1.70 digunakan untuk mengontrol kerja spektrometer dalam menghasilkan
spektrum pada range 400-4000 cm-1. Spektrum dihasilkan dengan kecepatan 30
detik dengan resolusi 4 cm-1. Analisis FTIR digunakan sebagai penentuan
besarnya derajat deasetilasi dengan menggunakan metode baseline. Cara
perhitungan persen DD dengan metode baseline pada Lampiran 2.
7
Analisis Data (Rahmatina 2011)
Analisis data yang digunakan pada penelitian ini adalah analisis Regresi
Linear Sederhana. Regresi linier adalah metode statistika yang digunakan untuk
membentuk model hubungan antara variabel terikat (dependen; respon; Y) dengan
satu atau lebih variabel bebas (independen, prediktor, X). Regresi linier sederhana
didefinisikan apabila banyaknya variabel bebas hanya ada satu.
Model matematis Regresi Linear Sederhana sebagai berikut:
Y = a + bX
dimana:
Y : Variabel dependen (variabel tak bebas)
a : Konstanta
b : Koefesien regresi
X : Variabel independen (variabel bebas)
Hipotesis yang digunakan pada penentuan konsentrasi CPM dalam
mereduksi senyawa kimia yang terdapat ada asap rokok dan asap kendaraan
bemotor adalah sebagai berikut:
H0
: Konsentrasi CPM tidak berpengaruh terhadap perubahan nilai zat toksik
asap rokok dan asap kendaraan bermotor.
H1
: Konsentrasi CPM memberikan pengaruh terhadap nilai zat toksik asap
rokok dan asap kendaraan bermotor.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Kitosan
Kitosan merupakan polimer linier yang tersusun oleh 2000-3000 monomer
N-asetil D-glukosamin dalam ikatan β (1-4), bersifat tidak toksik dengan LD50
setara dengan 16 g/kg bobot badan (BB), dan mempunyai berat molekul 800 Kda.
Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitosan, maka semakin
kuat interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari Kitosan (Tang et al. 2007).
Kitosan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan kitosan komersil yang
memiliki ciri kenampakan berwarna putih, memiliki bobot ringan dan tidak berbau.
Sifat dan penampilan produk kitosan dipengaruhi oleh perbedaan kondisi, seperti
jenis pelarut, konsentrasi, waktu, dan suhu proses ekstraksi (Harianingsih 2010).
Kitosan komersil yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.
Gambar 3 Kitosan sebagai sampel
8
Kitosan yang digunakan dalam penelitian ini memiliki nilai kadar abu, kadar
air, kadar nitrogen dan derajat deasetilasi, parameter tersebut menunjukkan
kualitas mutu dari kitosan. Muzzarelli (1985) menyatakan bahwa suatu molekul
digolongkan kitin bila mempunyai derajat deasetilasi (DD) sampai 10%, kandungan
nirogennya kurang dari 7%, sedangkan kitosan memiliki DD lebih dari 70%. Derajat
deasetilasi sangat penting untuk menentukan karakteristik kitosan dan akan
mempengaruhi penggunaannya. Waktu dan suhu selama proses deasetilasi juga
berpengaruh terhadap hasil akhir. Parameter mutu kitosan dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Parameter mutu kitosan
Parameter
Kitosan sampel
Standard SNI 7949:2013
Warna
Benda Asing
Ukuran Partikel
Kadar Air
Kadar Abu
Derajat Deasetilasi
Nitrogen
coklat muda sampai putih
negatif
serpihan (flake), serbuk
maks 12 %
maks 5 %
min 75 %
maks 5 %
putih
negatif
serbuk
7%
0%
90,0 %
4,93 %
Karakteristik Chitosan Polymer Medium
Chitosan polymer medium (CPM) merupakan salah satu bentuk turunan
kitosan, diperoleh dengan cara pengecilan polimer panjang menggunakan
magnetic stirrer dimana jumlah monomernya menjadi lebih pendek. Kitosan
mempunyai sifat biorenewable (dapat diperbaharui), biocompatible
(mudah diperoleh), biodegradable (dapat didegradasi oleh mikroba), dan
biofunctional (dapat dimanfaatkan oleh tubuh). Sifat kitosan telah diaplikasikan
pada berbagai aspek makanan atau nutrisi, dintaranya sebagai prebiotik,
antioksidan, suplemen diet, pemurnian air, dsb. Aplikasi dalam bidang material
antara lain untuk hidrokoloid, elektrokimia, kosmetik, tekstil, membran polimer.
Aplikasi bidang kesehatan, untuk hemostatis, antitumor, antikolagen, kontak
lensa, aplikasi bidang mikrobiologi dan antifungi (Prasnanth et al. 2007).
Pembuatan CPM ini menggunakan konsentrasi asam asetat 1% sebanyak 100 mL.
Muatan positif dari kitosan diperoleh setelah pelarutan dalam asam asetat dengan
protonasi gugus amino dalam bentuk NH3, mekanisme protonasi ini telah
dijelaskan oleh penelitian Muthoharoh (2012). Konsentrasi asam asetat terendah
memungkinkan kitosan larut (Saied et al. 2014).
Derajat deasetilasi CPM ditentukan dengan menggunakan spektrum
inframerah. Frekuensi yang digunakan berkisar antara 4000 cm-1 sampai dengan
400 cm-1. Derajat deasetilasi CPM ditentukan dengan metode baseline yang
ditemukan oleh Moore dan Robert (Bastaman 1989). Cara penentuan derajat
deasetilasi dengan metode baseline dapat dilihat pada Lampiran 4. Berdasarkan
perhitungan metode baseline nilai derajat deasetilasinya adalah sebesar
92, 60%. Hasil ini lebih besar dari standar deasetilasi kitosan, yaitu lebih besar
dari 75%. Tingginya derajat deasetilasi kitosan dipengaruhi oleh konsentrasi basa,
temperatur, waktu dan banyaknya proses pengulangan deasetilasi (Lestari 2011).
9
Hasil spektrum IR CPM dengan gugus fungsi yang ditunjukkan dari hasil
spektrum IR dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 4 Spektrum IR Chitosan Polymer Medium.
Spektrum IR CPM memperlihatkan gugus fungsi hidroksil (OH) yang
berada pada bilangan gelombang 3439,25 cm-1, gugus fungsi metil (C-H) yang
berada pada bilangan gelombang 2924,94 cm-1, 2854,64 cm-1, 1457,86 cm-1 dan
1384,25 cm-1. Selain itu terdapat gugus fungsi amida (NH2) berada pada bilangan
gelombang 1636,34 cm-1, gugus fungsi amina (C-N) dalam bilangan gelombang
1164,42 cm-1. Gugus fungsi hidroksil pada kitosan muncul pada bilangan
gelombang 3450-3200 cm-1, sedangkan gugus fungsi amida muncul pada bilangan
gelombang 1660-1500 cm-1 (Firdaus et al. 2008).
Morfologi Chitosan Polymer Medium dengan SEM
Morfologi dari CPM dan kitosan polimer besar menunjukkan penampakan
gambar dengan karakteristik berbeda. Analisis SEM memiliki fungsi untuk
mengidentifikasi morfologi permukaan, bentuk dan ukuran sampel yang
ditampilkan dalam sebuah gambar. Gambar 5 adalah foto SEM dari CPM, kitosan
polimer besar dan kitosan serbuk.
a
b
c
Gambar 5 Hasil analisis SEM (a) CPM serbuk dengan perbesaran 250 x.
(b) kitosan serbuk perbesaran 250 x (Suptijah 2008). (c) Kitosan
serbuk perbesaran 55x (Hakim 2013).
10
Morfologi CPM yang didapat dari hasil deteksi SEM menunjukkan
penampakan yang berbeda dengan kitosan polimer besar. Hal ini disebabkan CPM
terbentuk setelah pembentukan gel kitosan, berdasarkan sifat tersebut maka
pembentukan lapisan CPM pada kain masker dilakukan dengan sprayer, supaya
terbentuk lapisan yang menyebar secara homogen dan tidak terlalu rapat
penyebarannya (Gambar 8). Analisis SEM ini berfungsi untuk mengidentifikasi
morfologi permukaan dan bentuk kitosan yang ditampilkan melalui sebuah
visualisai gambar. Berdasarkan Gambar 5b dan 5c, permukaan kitosan memiliki
pori-pori dengan ukuran lebih besar dan tidak rata, sedangkan bentuk permukaan
CPM memiliki pori-pori dengan ukuran lebih kecil dan rata. Hal ini diduga karena
proses pengecilan ukuran terjadi selama pembuatan CPM dengan menggunakan
megnetic stirrer. Desai dan Park (2005) menyatakan bahwa perubahan morfologi
akan terjadi bila ada bahan yang mengisi kitosan. Proses pengecilan ukuran
polimer kitosan menggunakan asam asetat sehingga morfologi CPM berbeda
dengan kitosan ukuran polimer besar.
Pembuatan Lapisan Chitosan Polymer Medium pada Masker
Pembuatan lapisan CPM pada kain masker dengan metode spray coating.
Penyemprotan dilakukan secara cepat selama 5 kali berturut-turut pada kain
masker dengan jarak semprot 10 cm. Gambar 6 merupakan preparat lapisan CPM
pada masker.
Gambar 6 Preparat lapisan CPM pada masker
Preparat sampel pengujian karakteristik lapisan CPM dilihat pada
perbesaran 4x dan 10x. Ukuran preparat pada tiap perlakuan adalah 2 cm x 2 cm.
Proses pelapisan CPM pada kain dilakukan dengan cara penyemprotan / sprayer
dilanjutkan dengan pengeringan selama 5 menit sehingga CPM membentuk ikatan
dan menempel pada kain masker. Penelitian sebelumnya mengenai pelapisan
kitosan pada kain katun dilakukan dengan metode pad-dry-cure, Proses pad
dilakukan sebanyak dua kali pelapisan dengan wet pick-up kain berkisar antara
83-133% (Junaidi et al. 2011). Hubungan antara konsentrasi kitosan terhadap
kekakuan kain masker semakin meningkat seiring dengan kenaikan konsentrasi
kitosan, karena peningkatan konsentrasi kitosan akan meningkatkan laju reaksi
dan mendesak molekul kitosan untuk berinteraksi pada lapisan antarmuka kain
(Junaidi et al. 2011). Pada pengujian lapisan CPM konsentrasi yang digunakan
adalah 1%, konsetnrasi tersebut merupakan konsentrasi tinggi dari yang lainnya.
Berdasarkan penelitian Junaidi et al. (2011) semakin tinggi konsentrasi kitosan
pada pelapisan kain, maka interaksi kitosan akan meningkat pada kain.
Kenampakan lapisan CPM pada kain masker dapat dilihat pada Gambar 7.
11
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)
(h)
(i)
(j)
(k)
(l)
Gambar 7 Penampakan lapisan CPM pada kain masker hasil uji mikroskop
kamera. (a) Tanpa CPM peresaran 10x (b) CPM 1x semprot perbesaran 10x,
(c) CPM 2x semprot perbesaran 10x, (d) CPM 3x semprot perbesaran 10x,
(e) CPM 4x semprot perbesaran 10x, (f) CPM 5x semprot perbesaran 10x,
(g) Tanpa CPM perbesaran 4x (h) CPM 1x semprot perbesaran 4x. (i) CPM
2x semprot perbesaran 4x, (j) CPM 3x semprot perbesaran 4x, (k) CPM 4x
semprot perbesaran 4x, (l) CPM 5x semprot perbesaran 4x.
.
Hasil deteksi mikroskop pada Gambar 6 terlihat pembentukan lapisan
CPM dengan perbedaan penyemprotan menunjukan karakteristik gambar yang
berbeda. Penampakan lapisan CPM dari kelima perlakuan penyemprotan memiliki
bentuk hampir sama tetapi yang berbeda adalah banyaknya CPM yang melapisi
serat kain masker. Banyaknya molekul kitosan yang melapisi serat kain masker
akan menghasilkan kinerja masker yang lebih baik dalam mencegah masuknya
senyawa kimia toksik asap rokok dan emisi kendaraan bermotor karena CPM
mampu menarik / memfilter zat toksik yang melewati kain masker. Lapisan
kitosan memberikan karakter serapan dari molekul yang berbeda dengan serapan
molekul oleh kain katun tanpa pelapisan (Junaidi et al 2011). Kitosan yang ada
pada lapisan kain mampu menarik zat toksik melalui reaksi ionik antar ion pada
CPM dan zat toksik. Situs aktif kitosan baik dalam bentuk NH2 atau dalam
keadaan terprotonasi NH3+ mampu mengabsorbsi logam-logam berat melalui
mekanisme pembentukan kelat atau penukar ion. kitosan berperan sebagai ligan
dan ion logam sebagai ion pusat, hal tersebut menjadi dasar pembentukan
kompleks kitosan dengan ion logam. Interaksi kitosan dengan ion zat toksik pada
asap rokok dan emisi kendaraan terjadi karena proses pembentukan kompleks dengan
ion zat toksik. Pada dasarnya sifat kitosan yang reaktif akan mengikat zat toksik
12
dengan adanya reaksi ionik pada keduanya, lapisan CPM akan mengurangi zat toksik
yang dihirup oleh hidung. kitosan memiliki gugus amin (NH) yang reaktif dan
gugus hidroksil yang banyak serta kemampuannya dalam membentuk gel maka
kitosan dapat berperan sebagai komponen reaktif, pengkelat, pengikat,
pengabsorbsi, (Shahidi et al. 1999).
Kandungan Zat Kimia pada Asap Rokok
Asap rokok mengandung berbagai macam zat kimia yang bersifat toksik
sehingga berbahaya bagi kesehatan manusia. Kandungan zat kimia asap rokok yang
melewati kain masker berlapis CPM dianalisis menggunakan alat kromatogafi gas.
Tirtosastro dan Murdiyati (2010) menyatakan di dalam asap rokok sendiri terdapat
4.800 macam komponen kimia yang telah teridentifikasi. Hasil kromatografi gas
dapat dilihat pada Lampiran 3,4 dan 5. Senyawa yang teridentifikasi pada setiap
kromatogram memiliki jumlah yang berbeda. Jumlah peak yang teridentifikasi pada
kromatogram kontrol sebanyak 33, kromatogram perlakuan 0,5% teridentifikasi
memiliki jumlah peak sebanyak 30, dan kromatogram perlakuan 1% teridentifikasi
memiliki jumlah peak sebanyak 17. Setiap peak menunjukkan adanya senyawa kimia
yang teridentifikasi pada GCMS. Senyawa hasil analisis GCMS dapat dilihat pada
Tabel 2. Tabel 2 menunjukkan bahwa telah teridentifikasi senyawa pada asap
rokok yang melewati kain. Senyawa kimia tersebut diantaranya adalah stirena,
benzodiazepin, piridin, nikotin, cariopilen, penol, metil ester, asam
heksadekanoid, Asam oktadecenoid, dan bisoflex. Berdasarkan Tabel 2
kandungan zat yang paling dominan dalam sampel asap rokok adalah piridin,
nikotin dan bisolfex.
Tabel 2 Hasil deteksi senyawa asap rokok
Rata-rata
Nama Senyawa
retention time
Stiren
7,3
Benzodiazepin
11,5
Piridin
12,2
Nikotin
12,2
Kariopilen
12,9
Fenol
13,6
Metil ester
15,1
Asam Heksadekanoat 17,3
Asam Oktadekanoat
19,1
Bisoflex
25,2
BM
104
170
180
162
222
94
186
256
284
390
% Area pada konsentrasi
Kontrol 0% 0,50%
1%
1,3
1,0
1,13
1,0
11,5
5,7
1,1
11,5
5,7
1,1
1,5
1,0
1,6
1,0
1,6
1,1
1,0
1,1
1,0
1,2
1,2
12,5
11,5
-
Piridin dan nikotin pada perlakuan kontrol adalah 11,5%. Area
persentasinya cenderung menurun dengn perlakuan CPM 0,5% dan 1%. Piridin
dan nikotin berkurang sekitar 5,8% pada perlakuan CPM 0,5%, dan 10,4% pada
perlakuan CPM 1%, sedangkan kadar bisoflex pada kontrol adalah 12,5% efektif
berkurang 1,0% pada perlakuan CPM 0,5%. Penurunan ini dapat terjadi diduga
13
karena gugus amin dan hidroksil yang terdapat pada kitosan dapat mengikat
komponen zat toksik pada asap rokok sehingga semakin besar konsentrasi CPM
yang digunakan dapat menurunkan kandungan nikotin, piridin dan bisoflex.
Konsentrasi CPM yang digunakan dapat mereduksi senyawa asap rokok dengan
kadar yang berbeda pada setiap perlakuan, semakin besar konsentrasi CPM yang
digunakan akan mereduksi senyawa secara optimal, sifat adsorben yang dimiliki
oleh kitosan mampu menyerap berbagai molekul yang memiliki muatan yang
cocok dengan pori-porinya, sehingga apabila konsentrasi CPM lebih besar dari
perlakuan memungkinkan senyawa kimia asap rokok dan emisi kendaraan dapat
tereduksi secara maksimal. Berdasarkan hasil analisis pada tabel ANOVA
(Lampiran 9) nikotin dan piridin mempunyai nilai F signifikan