Sifat fisika dan kimia kitosan

bersifat polikationik. Adanya gugus reaktif amino pada C-2 dan gugus hidroksil pada C-3 dan C-6 pada kitosan menyebabkan kitosan memiliki kemampuan sebagai pengawet dan penstabil warna, sebagai floculant dan membantu proses reserve osmosis dalam penjernihan air, sebagai aditif untuk produk agrokimia dan pengawet benih Shahidi et al. 1999. Struktur kitin dan kitosan disajikan pada Gambar 2. a b Gambar 2 Struktur kimia a kitin dan b kitosan Sumber: Robert 1992

2.1.1 Sifat fisika dan kimia kitosan

Kitosan merupakan polimer linear yang tersusun oleh 2000-3000 monomer N-asetil-D-glukosamin dalam ikatan β-1-4, tidak toksik dengan LD 50 setara dengan 16 gkg BB dan mempunyai berat molekul 800 Kda. Berat molekul ini tergantung dari derajat deasetilasi yang dihasilkan pada saat ekstraksi. Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari biopolimer kitosan, maka semakin kuat interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari kitosan Tang et al. 2007. Menurut Janesh 2003 diacu dalam Suptijah 2006, kitosan dapat dikelompokkan berdasarkan BM bobot molekul dan kelarutannya, yaitu : a. Kitosan larut asam dengan BM 800.000 Dalton sampai 1.000.000 Dalton b. Kitosan mikrokristalin larut air dengan BM sekitar 150.000 Dalton c. Kitosan nanopartikel larut air dengan BM 23.000 Dalton sampai 70.000 Dalton dan dapat berfungsi sebagai imunomodulator. Kitosan dapat dikarakterisasi berdasarkan kualitas sifat instrinsik yaitu kejernihan atau kemurnian, berat molekul, viskositas dan derajat deasetilasi. Sifat dan karakteristik kitosan disajikan pada Tabel 1. Tabel 1 Sifat dan mutu kitosan Sifat Nilai Ukuran partikel Serpihanbubuk Kadar air berat kering ≤ 10 Kadar abu berat kering ≤ 2 Warna larutan Jernih Derajat deasetilasi DD ≥ 70 Viskositascps  Rendah  Medium  Tinggi  Ekstra tinggi 200 200-799 800-2000 2000 Sumber : Suptijah et al. 1992 Derajat deasetilasi adalah suatu parameter mutu yang menunjukkan gugus asetil yang dapat dihilangkan dari rendemen kitosan. Semakin tinggi derajat deasetilasi kitosan, maka gugus asetil yang terdapat dalam kitosan tersebut semakin sedikit Knoor 1982 diacu dalam Rochima et al. 2004. Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitin, maka berat molekulnya akan semakin rendah dan sebaliknya interaksi antar ion dan ikatan hidrogen dari kitosan akan semakin kuat Ornum 1992. Larutan NaOH yang digunakan dalam proses deasetilasi mampu mengubah konformasi kitin yang sangat rapat menjadi renggang. Penggunaan konsentrasi NaOH yang tinggi pada proses deasetilasi akan menghasilkan rendemen kitosan yang memiliki derajat deasetilasi DD tinggi. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Rochima et al. 2004 semakin tinggi suhu dan lama perendaman dengan larutan NaOH akan meningkatkan derajat deasetilasi, karena gugus fungsional amino -NH3 + yang mensubtitusi gugus asetil kitin di dalam sistem larutan semakin aktif. Oleh karena itu, proses deasetilasi akan semakin sempurna Arlius 1991. Kitin dan kitosan merupakan senyawa kimia yang mudah menyesuaikan diri, hidrofobik, memiliki reaktifitas yang tinggi yang disebabkan oleh kandungan gugus OH dan NH 2 yang bebas dan ligan yang bervariasi. Kumpulan gugus hidroksil hidroksil pertama pada C-6 dan hidroksil kedua pada C-3 serta gugus amino yang sangat reaktif C-2 atau N-asetil yang seluruhnya terdapat pada kitin Prashanth dan Tharanathan 2007. Kitosan berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai karbonnya. Hal ini menyebabkan kitosan memiliki muatan positif yang berlawanan dengan polisakarida lainnya Rinaudo 2006. Kitosan merupakan polielektrolit netral pada pH asam. Bahan-bahan seperti protein, anion polisakarida dan asam nukleat yang bermuatan negatif akan berinteraksi kuat dengan kitosan membentuk ion netral. Kitosan memiliki sifat tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan asam dengan pH kurang dari 6 dan asam organik misalnya asam asetat, asam format dan asam laktat. Kitosan larut dalam 1 asam hidroklorit tetapi sukar larut dalam asam sulfur dan asam fosfat. Filar dan Wirk 1978 diacu dalam Arlius 1991 menyatakan bahwa kitosan memiliki sifat yang larut dalam asam tetapi tidak larut dalam asam sulfat pada suhu kamar. Kitosan juga larut dalam beberapa pelarut asam organik tetapi tidak larut dalam pelarut organik . Pelarut kitosan yang baik adalah asam format dengan konsentrasi 0,2-1,0. Pelarut yang umum digunakan untuk melarutkan kitosan adalah asam asetat atau asam cuka dengan konsentrasi 1-2. Kitosan larut dalam asam mempunyai keunikan yaitu membentuk gel yang stabil dan mempunyai dwi kutub, yaitu muatan negatif pada gugus karboksilat dan muatan positif pada gugus NH. Karakterisasi kitosan dapat ditentukan dari kelarutannya dalam asam lemah misalnya asam asetat. Kitosan lebih mudah larut dalam asam asetat 1-2 dan akan membentuk suatu garam ammonium asetat Tang et al. 2007. Kitosan yang memiliki sifat reaktivitas kimia yang tinggi mampu mengikat air dan minyak. Hal ini didukung oleh adanya gugus polar dan non polar yang terdapat pada kitosan. Karena kemampuannya tersebut, kitosan dapat digunakan sebagai bahan pengental atau pembentuk gel yang sangat baik, sebagai pengikat, penstabil dan pembentuk tekstur. Kitosan memiliki kemampuan yang sama dengan bahan pembentuk tekstur lain seperti CMC karboksil metil selulosa dan MC metil selulosa yang dapat memperbaiki penampakan dan tekstur suatu produk karena daya pengikat air dan minyak yang kuat dan tahan panas Tang et al. 2007.

2.1.2 Penggunaan kitosan