Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan Berbasis Cangkang Lobster Terhadap Bakteri Staphylococcus Aureus Dan Staphylococcus Epidermidis
AKTIVITAS ANTIBAKTERI NANOPARTIKEL KITOSAN
BERBASIS CANGKANG LOBSTER TERHADAP BAKTERI
Staphylococcus aureus DAN Staphylococcus epidermidis
ANNISA ULFA SAFITRI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antibakteri
Nanopartikel Kitosan Berbasis Cangkang Lobster terhadap Bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis adalah benar karya saya
dengan arahan dari dosen 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, 13 Januari 2016
Annisa Ulfa Safitri
NIM C34110049
ABSTRAK
ANNISA ULFA SAFITRI. Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan Berbasis
Cangkang
Lobster
terhadap
Bakteri
Staphylococcus
aureus
dan
Staphylococcus epidermidis. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan SAFRINA
DYAH HARDININGTYAS.
Kitosan merupakan turunan kitin berfungsi sebagai senyawa antibakteri
yang berasal dari cangkang krustasea. Tujuan dari penelitian ini adalah
mengkarakterisasi kitosan dan nanopartikel kitosan lobster serta menganalisis
aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri Staphylococcus aureus
dan Staphylococcus epidermidis. Hasil analisis proksimat cangkang lobster yang
diperoleh meliputi nilai kadar air 17,85%, kadar protein 12,24% dan kadar abu
56,72%. Kitosan memiliki nilai derajat deasetilasi sebesar 92,51% dengan nilai
kadar air 4,9%, kadar abu 0,18% dan kadar nitrogen 2,71%. Analisis PSA
nanopartikel kitosan menunjukkan nilai Z average sebesar 357,76 nm. Hasil
terbaik analisis aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis terdapat pada konsentrasi
3000 ppm dan diperoleh nilai KHM pada konsentrasi 750 ppm.
Kata kunci: cangkang lobster, kitosan, nanopartikel kitosan.
ABSTRACT
ANNISA ULFA SAFITRI. Antibacterial Activity of Nanoparticles Chitosan of
Shell Based Lobster Against Bacteria Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis. Supervised by PIPIH SUPTIJAH and SAFRINA
DYAH HARDININGTYAS.
Chitosan is a derivative of chitin serves as an antibacterial compound
derived from the shells of crustaceans. The purpose of this research was to
characterize chitosan and chitosan nanoparticles lobster as well as analyzing the
antibacterial activity of nanoparticles of chitosan against Staphylococcus aureus
and Staphylococcus epidermidis. The results of proximate analysis lobster shells
were 17,85% of water content, 12,24% of protein content, and 56,72% of ash
content. Chitosan had 92,51% of DD value with 4,9% of moisture content,
0,18% of ash content and 2,71% of nitrogen content. PSA analysis of
nanoparticles chitosan showed Z average value of 357,76 nm. The best results of
antibacterial
activity
against
Staphylococcus
aureus
and
Staphylococcus epidermidis of chitosan nanoparticles were concentration on
3000 ppm, and MIC values obtained with concentration on 750 ppm.
Keywords : chitosan, lobster shells, nanoparticles chitosan.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
AKTIVITAS ANTIBAKTERI NANOPARTIKEL KITOSAN
BERBASIS CANGKANG LOBSTER TERHADAP BAKTERI
Staphylococcus aureus DAN Staphylococcus epidermidis
ANNISA ULFA SAFITRI
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
2016
4
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat
Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil
diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan November 2014 sampai Mei
2015 di Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Preservasi dan
Diversifikasi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen
Teknologi Hasil Perairan, Institut Pertanian Bogor. Judul yang dipilih adalah
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan Berbasis Cangkang Lobster terhadap
Bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis.
Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan
dan dorongan hingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini, yaitu:
1 Ibu Dr Dra Pipih Suptijah MBA dan Ibu Safrina Dyah Hardiningtyas SPi MSi
selaku dosen pembimbing yang telah memberikan banyak bantuan serta
pengarahan selama proses penelitian dan penulisan.
2 Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil
Perairan.
3 Ibu Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Program Studi Departemen
Teknologi Hasil Perairan, staf dosen dan staf akademik Departemen Teknologi
Hasil Perairan atas segala bimbingan dan arahan yang diberikan kepada
penulis.
4 Ibu Nita Rosita, Ayah Waladan Mardijja, Adik Aulia Muhammad Ilham dan
Adik Abqori Muhammad Hanif yang selalu memberikan semangat dan cinta
yang luar biasa kepada penulis.
5 Ibu Ema Masruroh selaku Laboran Departemen Teknologi Hasil Perairan yang
telah membantu dan memberikan arahan selama proses penelitian antibakteri.
6 Kak I Wayan Darya Kartika, Arman Hartono Komala, Idan Mardani, Nur
Faizah, Fianita Nur Utami, Iman Darmawan, Siti Restiani dan Adila
Sabiliilaika yang telah membantu dan memberi arahan selama pengumpulan
data.
7 Teman-teman geng mikrob yang telah membantu dan menemani selama
penelitian.
8 “Keluarga Cemara” (Eki, Gesti, Adilla, Rere, Fianita, Aulia, Aziza, Intan,
Navisa, Aisyah, Bramantyo dan Bagja), serta teman-teman THP 48 untuk
kebersamaan, bantuan dan kerjasama selama menempuh studi di THP.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 22 September 2015
Annisa Ulfa Safitri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................
PENDAHULUAN ..............................................................................................
Latar Belakang ...............................................................................................
Perumusan Masalah ........................................................................................
Tujuan Penelitian ............................................................................................
Manfaat Penelitian ..........................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..............................................................................
METODE PENELITIAN ....................................................................................
Waktu dan Tempat .........................................................................................
Bahan dan Alat ...............................................................................................
Prosedur Penelitian .........................................................................................
Prosedur Analisis ............................................................................................
Analisis Data ..................................................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
Karakteristik Cangkang Lobster .....................................................................
Karakteristik Kitosan ......................................................................................
Karakteristik Nanopartikel Kitosan ................................................................
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan ...................................................
Konsentrasi Hambat Minimum ......................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................................
Kesimpulan .....................................................................................................
Saran ...............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
LAMPIRAN ........................................................................................................
RIWAYAT HIDUP .............................................................................................
ii
ii
ii
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
7
9
10
10
11
13
15
17
17
17
18
18
23
27
DAFTAR TABEL
1 Komposisi kimia cangkang lobster dan cangkang krustasea lainnya ............... 10
2 Karakteristik kitosan lobster dari rendemen hasil perendaman HCL 1 N
(120 jam) ......................................................................................................... 12
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Diagram alir penelitian ...................................................................................... 4
Diagram alir pembuatan kitosan lobster ............................................................ 5
Diagram alir pembuatan nanopartikel kitosan lobster ....................................... 6
Nilai rendemen kitosan terhadap perbedaan lama perendaman HCl............... 11
Spektrum inframerah kitosan lobster............................................................... 13
Morfologi nanopartikel kitosan perbesaran (a) 2000x (b) 5000x.................... 15
Hasil pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan dan kontrol (+)
obat kumur komersial A terhadap bakteri Staphylococcus aureus (a)
pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan dan kontrol (+) obat
kumur komersial B terhadap bakteri Staphylococcus epidermidis (b)........ 16
8 Aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis................................. 15
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil uji ANOVA lama waktu perendaman terhadap rendemen kitosan ......... 25
2 Hasil uji DMRT untuk pengaruh lama waktu perendaman terhadap
rendemen .......................................................................................................... 25
3 Data hasil perhitungan derajat deasetilasi kitosan lobster ................................ 25
4 Data analisis Particle Size Analyzer (PSA) ...................................................... 25
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Lobster (Panulirus versicolor) merupakan salah satu komoditas perikanan
yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Data menunjukkan volume permintaan
lobster pada tahun 2014 mencapai 3427 ton (KKP 2014). Lobster banyak
dimanfaatkan oleh masyarakat Indonesia untuk dimakan dagingnya, sedangkan
limbah yang dihasilkan seperti kepala, cangkang dan jeroan jumlahnya mencapai
50-70% dari total berat bahan baku. Limbah yang dihasilkan akan bernilai
ekonomis jika dilakukan pengolahan lebih lanjut yaitu dengan mengolah
cangkang lobster sebagai bahan baku pembuatan kitosan. Cangkang kepiting,
udang dan lobster telah lama diketahui sebagai sumber bahan dasar produksi
kitosan karena kandungan kitinnya cukup tinggi.
Kitosan merupakan turunan dari kitin dengan rumus N-asetil D-glukosamin,
merupakan polimer kationik dengan jumlah monomer sekitar 2000-3000
monomer, tidak toksik dengan LD50 = 16 g/kg berat badan dan mempunyai bobot
molekul sekitar 800 KDa (Janesh 2003). Kitosan merupakan salah satu senyawa
yang dimanfaatkan dalam bidang farmasi sebagai antibakteri. Kitosan memiliki
keunggulan diantaranya biodegradable, biocompatible dan non toxic. Kitosan
dimanfaatkan sebagai antibakteri dilihat dari kemampuan muatan positifnya
berinteraksi dengan permukaan sel bakteri bermuatan negatif, sehingga
mengganggu pertumbuhan koloni bakteri (Goy et al. 2009). Modifikasi penelitian
mengenai kitosan telah banyak dilakukan baik dalam proses kimia maupun fisik
dengan mengubah ukuran partikel kitosan yaitu dalam bentuk nanopartikel.
Nanopartikel kitosan memiliki daya serap dan kemampuan yang lebih baik
sebagai senyawa antibakteri dibandingkan kitosan ukuran biasa (Karmelia 2009).
Bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis merupakan
bakteri Gram-positif patogen yang diduga menyebabkan berbagai macam
penyakit mulut seperti periodontitis (Passariello et al. 2012), peri-implantitis
(Heitz-Mayfield dan Lang 2010), infeksi endodontik dan bahkan karies gigi
(Kouidhi et al. 2010). Staphylococcus aureus dalam mulut dapat menyebabkan
infeksi fasial dan periodontal abses. Staphylococcus aureus merupakan salah satu
penyebab terjadinya abses yang timbul karena adanya kelainan periodontal dari
gigi, kombinasi adanya invasi bakteri dan respon tubuh mengawali terjadinya
kerusakan gigi dan jaringan (Sitepu 2011). Bakteri Staphylococcus epidermidis
merupakan salah satu bakteri yang menyebabkan pernanahan, namun lebih
bersifat parasit dibandingkan patogen.
Bakteri dalam rogga mulut dapat dicegah pertumbuhannya dengan
menggunakan obat kumur (Addy 2003). Obat kumur hanya dapat digunakan oleh
beberapa kalangan saja, hal ini dikarenakan di dalam obat kumur diduga terdapat
kandungan alkohol yang mengakibatkan karsinogenik terhadap penggunanya.
Obat kumur yang digunakan dengan kandungan antiseptik berupa alkohol dapat
memicu terjadinya kanker rongga mulut (McCullough dan Farah 2008). Sumber
biomaterial alami yang aman digunakan tubuh dibandingkan dengan bahan-bahan
sintesis lainnya diperlukan untuk menangani permasalahan tersebut. Zat
antibakteri yang alami, aman serta berlimpah kesediannya di alam salah satunya
2
adalah kitosan, dengan menggunakan bahan dasar cangkang lobster serta
modifikasi bentuk berupa nanopartikel.
Perumusan Masalah
Pemanfaatan bahan alami khususnya cangkang lobster belum dilakukan
secara maksimal. Kitosan sebagai senyawa antibakteri rongga mulut dalam bentuk
nanopartikel masih belum banyak dikembangkan. Penelitian ini dilakukan untuk
mengetahui aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan berbasis cangkang lobster
terhadap bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang
diisolasi dari rongga mulut.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kitosan dan nanopartikel kitosan
berbahan dasar lobster, mengkarakterisasi kitosan dan nanopartikel kitosan lobster
serta pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang diisolasi dari rongga
mulut.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kandungan
kitosan yang terdapat pada cangkang lobster, menerapkan teknologi nanopartikel
kitosan dalam upaya meningkatkan efektivitas pada pengobatan, serta
memberikan informasi mengenai pemanfaatan cangkang lobster sebagai sumber
kitosan yang dapat dijadikan bahan aktif mencegah aktivitas bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang diisolasi dari rongga
mulut.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini terdiri atas beberapa tahap yakni preparasi
cangkang lobster, pembuatan kitosan menggunakan perlakuan perbedaan waktu
perendaman HCl terhadap nilai rendemen kitosan lobster yang dihasilkan,
pembuatan nanopartikel kitosan lobster, karakterisasi kitosan dan nanopartikel
kitosan lobster, pengambilan sampel bakteri Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis di Laboratorium Mikrobiologi Universitas Indonesia,
penentuan konsentrasi nanopartikel kitosan lobster terbaik dalam menghambat
kedua bakteri melalui pengujian aktivitas antibakteri serta analisis data.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Desember 2014 hingga Mei 2015.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Diversifikasi dan Pengolahan Hasil
Perairan, Laboratorium Mikrobiologi Hasil Perairan (Departemen Teknologi Hasil
Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan), Laboratorium Pusat Antar
Universitas (PAU) Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Analisis Bahan
(Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam) dan
Laboratorium Nanoteknologi Pascapanen, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang lobster
yang diperoleh dari TPI Muara Angke, Jakarta sebanyak 1 kg. Bahan yang
digunakan selama proses ekstraksi kitosan dari cangkang lobster adalah NaOH
3 N, HCl 1 N, NaOH 50%, Natrium hipoklorit (NaOCl) dan akuades. Bahan yang
digunakan selama proses pembuatan nanopartikel kitosan adalah asam asetat 1%,
tween 80, TPP 0,1%. Bahan yang digunakan selama proses pengujian aktivitas
antibakteri adalah media Nutrient Agar (Oxoid), media Nutrient Broth (Oxoid),
media Mueller Hinton Agar (Oxoid), obat kumur komersial A dan B serta bakteri
rongga mulut Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang
diisolasi dari rongga mulut, serta diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi
Universitas Indonesia.
Alat yang digunakan selama proses penelitian adalah timbangan (Fisher
Scietific A-160), kompor listrik, indikator pH universal, oven (Yamato), tanur.
FTIR (Fourier Transform InfraRed) jenis Bruker infrared spectrophotometer,
VASCO-Particle Size Analyzer (PSA), mikroskop SEM EVO 50 Carl Zeis.
mikropipet (Eppendorf), inkubator (Binder), autoklaf (Yamato SM 52) dan
Spektrofotometer UV-Vis (Epoch).
Prosedur Penelitian
Penelitian terdiri dari empat tahap. Tahap pertama adalah preparasi dan
karakteristik bahan baku cangkang lobster. Tahap kedua adalah ekstraksi dan
karakteristik kitosan lobster. Tahap ketiga adalah pembuatan dan karakteristik
nanopartikel kitosan lobster. Tahap keempat adalah perlakuan konsentrasi terbaik
nanopatikel kitosan lobster dalam menghambat pertumbuhan bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis. Diagram alir penelitian
secara garis besar disajikan pada Gambar 1.
Preparasi dan Karakteristik Cangkang Lobster
Proses preparasi cangkang lobster meliputi proses pencucian, perebusan dan
pengeringan menggunakan oven suhu 40 °C, mengacu pada SNI 01-2891-1992.
4
Karakteristik cangkang lobster selanjutnya dilakukan dengan menggunakan
analisis kadar air, kadar abu dan kadar protein.
Cangkang lobster
Analisis kadar air,
abu dan protein
Preparasi sampel dan ekstraksi
- Analisis kadar air, abu dan protein
- Analisis gugus fungsi
- Analisis rendemen
Kitosan
Pengecilan ukuran
(magnetic stirrer)
- Analisis ukuran
nanopartikel kitosan
(PSA)
- Analisis morfologi
nanopartikel kitosan
(SEM)
Nanopartikel kitosan
Pengenceran nanopartikel kitosan
(750, 1500 dan 3000 ppm)
Pengujian aktivitas antibakteri
(S. aureus dan S. epidermidis)
Nanopartikel kitosan
terbaik (3000 ppm)
Gambar 1 Diagram alir penelitian.
Ekstraksi dan Karakteristik Kitosan (modifikasi Suptijah 2012)
Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan sampel cangkang lobster kering
150 g sebanyak tiga kali ulangan melalui proses pretreatment perendaman
menggunakan larutan HCl 1 N dengan perlakuan waktu perendaman 0 jam,
24 jam, 72 jam dan 120 jam terhadap nilai rendemen kitosan. Cangkang lobster
diekstraksi dengan larutan HCl 1 N, 1:7 pada suhu 90 ˚C selama 1 jam. Cangkang
lobster yang telah dilakukan proses demineralisasi direndam dengan larutan
NaOH 3 N selama 24 jam. Cangkang lobster diekstraksi dengan menggunakan
larutan NaOH 3 N, 1:10 pada suhu 90 ˚C selama 1 jam. Proses dekolorisasi
menggunakan natrium hipoklorit (NaOCl) 0,1%. Proses deasetilasi menggunakan
larutan NaOH 50%, 1:10 pada suhu 120 ˚C selama 1 jam. Proses netralisasi
dilakukan pada setiap akhir proses deproteinasi, demineralisasi, dekolorisasi dan
deasetilasi, hal ini dilakukan agar kitosan yang dihasilkan memiliki pH 7 (netral).
Karakterisasi kitosan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan analisis
5
proksimat dan analisis gugus fungsi. Prosedur pembuatan kitosan lobster disajikan
pada Gambar 2.
Analisis kadar air, abu dan
protein
Cangkang lobster
kering
Pretreatment perendaman HCl 1 N 1:7 (selama 0, 24, 72 dan 120 jam)
Demineralisasi HCl 1 N 1:7, 90 ˚C (1 jam)
Netralisasi
Pretreatment perendaman NaOH 3 N 1:10 (selama 24 jam)
Deproteinisasi NaOH 3 N 1:10, 90 ˚C (1 jam)
Netralisasi
Kitin
Dekolorisasi Natrium hipoklorit 0,1%
Netralisasi
Deasetilasi NaOH 50% 1:10, 120 ˚C (1 jam)
Netralisasi
-
Kitosan
-
Analisis kadar air,
abu dan nitrogen
Analisis gugus
fungsi
Analisis rendemen
Gambar 2 Diagram alir pembuatan kitosan lobster.
Pembuatan dan Karakteristik Nanopartikel Kitosan (modifikasi metode
Suptijah et al. 2011)
Pembuatan nanopartikel kitosan diawali dengan 3 g kitosan serbuk
dilarutkan dalam 60 mL asam asetat 1% hingga membentuk gel. Penambahan
aquades hingga 1 L dan dilakukan proses homogenisasi menggunakan magnetic
stirrer dengan kecepatan 3700 rpm selama 2 jam. Penambahan tween 80
(polioksietilen 20 sorbitan monooleat) dan homogenisasi selama 1 jam.
6
Penambahan tripolifosfat (TPP) 0,1% sebanyak 200 mL dan homogenisasi 1 jam.
Larutan nanopartikel kitosan selanjutnya dilakukan analisis Particle Size Analyze
(PSA) dan analisis Scanning Electron Microscopy (SEM). Prosedur pembuatan
nanopartikel kitosan lobster disajikan pada Gambar 3.
3 g kitosan serbuk + asam
asetat 1% 60 mL
Penambahan aquades hingga 1000 mL,
Homogenisasi magnetic stirrer 2 jam
Emulsifikasi Tween 80,
homogenisasi 1 jam
Tripolipospat 0,1%, 200 mL
homogenisasi 1 jam
Nanopartikel Kitosan
(3000 ppm)
- Analisis ukuran nanopartikel
kitosan (PSA)
- Analisis morfologi nanopartikel
kitosan (SEM)
Gambar 3 Diagram alir pembuatan nanopartikel kitosan lobster.
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan (Nurainy et al. 2008)
Pengujian antibakteri yang dilakukan menggunakan metode difusi sumur
agar, meliputi beberapa tahap sebagai berikut: (1) pengambilan sampel bakteri
yang diisolasi dari rongga mulut yaitu Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis yang diperoleh di laboratorium mikrobiologi
Universitas Indonesia (2) persiapan media, yaitu pembuatan media padat NA dan
NB (3) penyegaran suspensi bakteri (4) pembuatan media MHA dan (5) uji
aktivitas bakteri.
Pembuatan Media Padat Nutrient Agar (NA)
Media NA dibuat dengan cara melarutkan sebanyak 0,7 g bubuk media NA
dalam akuades hingga volumenya 25 mL, dipanaskan menggunakan kompor
listrik sambil diaduk hingga mendidih. Media NA sebanyak 7 mL dimasukkan ke
dalam tabung reaksi, lalu di sterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121 °C dengan
tekanan 1 atm selama 15 menit. Media kemudian dimiringkan dan dibiarkan
memadat selama 24 jam.
Pembuatan Media Padat Mueller Hinton Agar (MHA)
Media padat MHA dibuat dengan cara melarutkan sebanyak 1,52 g bubuk
media MHA dalam akuades hingga volumenya 40 mL dan dipanaskan sambil
diaduk hingga mendidih. Media MHA sebanyak 20 mL dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, lalu di sterilisasi. Media kemudian dibiarkan memadat dan
disimpan di dalam refrigerator.
7
Uji Aktivitas Antibakteri
Media MHA cair sebanyak 20 mL ditambahkan 20 µL bakteri uji yang telah
diukur nilai OD-nya, lalu dihomogenkan dengan vorteks dan dimasukkan ke
dalam cawan petri steril. Media agar didiamkan pada suhu ruang selama 15 menit
atau sampai agar membeku. Media MHA yang telah membeku kemudian
dilakukan pembuatan sumur dengan diameter 6 mm dan diberi ekstrak dengan
konsentrasi 750, 1500 dan 3000 ppm (20 µL). Asam asetat 1% sebagai kontrol
negatif (20 µL). Cawan petri yang telah mengandung bakteri tersebut dilapisi
plastik untuk menghindari kontaminasi dan disimpan di dalam refrigerator selama
3 jam agar ekstrak berdifusi terlebih dahulu. Cawan petri kemudian diletakkan di
dalam inkubator pada suhu 37 °C selama 24 jam. Aktivitas antibakteri diukur
dengan mengamati zona bening yang terbentuk menggunakan jangka sorong.
Prosedur Analisis
Analisis Proksimat
Analisis proksimat merupakan suatu analisis yang dilakukan untuk
mengetahui komposisi kimia suatu bahan yang meliputi, analisis kadar air, kadar
abu dan kadar protein yang mengacu pada SNI 01-2891-1992.
Analisis kadar air
Cawan porselen dikeringkan dahulu dalam oven pada suhu 105 °C selama
60 menit. Cawan porselen yang sudah kering dimasukkan dalam desikator selama
15 menit dan ditimbang hingga menunjukkan berat yang konstan. Sampel
sebanyak 2 g ditimbang dan dimasukkan ke cawan lalu dikeringkan dalam oven
pada suhu 105 °C selama 3 jam. Cawan beserta isinya kemudian didinginkan
dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang hingga diperoleh berat yang
konstan. Kadar air dihitung dengan rumus:
Keterangan:
A = berat cawan kosong (g)
B = berat cawan + sampel awal (g)
C = berat cawan + sampel kering (g)
Analisis Kadar Abu
Cawan porselen dikeringkan dahulu dalam oven pada suhu 105 °C selama
60 menit. Cawan porselen yang sudah kering dimasukkan dalam desikator selama
15 menit dan ditimbang hingga menunjukkan berat yang konstan. Sampel
sebanyak 3 g ditimbang dan dimasukkan ke cawan porselen lalu dibakar di atas
kompor listrik hingga tidak berasap, setelah itu dimasukkan ke dalam tanur
pengabuan dengan suhu 600 °C selama 6 jam. Cawan porselen yang berisi sampel
hasil pengabuan dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit kemudian
ditimbang hingga diperoleh berat yang konstan. Kadar abu dihitung dengan
rumus:
8
Keterangan :
A = berat cawan porselen kosong (g)
B = berat cawan dengan sampel (g)
C = berat cawan dengan sampel setelah dikeringkan (g)
Analisis Kadar Protein
Pengukuran kadar protein dilakukan dengan metode semimikro kjeldahl.
Sampel ditimbang sebanyak 0,5 g, kemudian dimasukkan ke dalam labu kjeldahl
100 mL, lalu ditambahkan setengah butir kjeltab (tablet katalis) dan 25 mL H2SO4
pekat. Sampel didestruksi pada suhu 410 °C selama kurang lebih 1 jam sampai
larutan berwarna hijau jernih lalu didinginkan. Sampel dimasukkan ke dalam labu
takar 100 mL dan ditambahkan akuades sampai dengan tanda tera. Sampel larutan
tersebut dipipet 5 mL dan ditambahkan 10 mL NaOH 30% kemudian didestilasi
dengan suhu destilator 100 °C. Hasil destilasi ditampung dalam labu Erlenmeyer
250 mL yang berisi 10 mL asam borat (H3BO3) 2% dan indikator campuran dari
bromcherosol green 0,1% dan methyl red 0,1% dengan perbandingan 5:1.
Destilasi dilakukan sampai diperoleh larutan berwarna hijau kebiruan. Destilat
dititrasi dengan HCl 0,01 N sampai warna larutan berubah warna menjadi merah
muda. Volume titran dibaca dan dicatat. Penetapan blanko dilakukan seperti
tahapan sampel. Kadar protein dihitung dengan rumus:
Nitrogen (%) = (S–B) x N HCl x 14,007 x FP x W x 100%
Keterangan:
S
= Volume titran sampel (mL)
B
= Volume titran blanko (mL)
N HC = Normalitas HCl standar yang digunakan (mgrek/mL)
14,007 = Berat ekuivalen atom nitrogen (mg/mgrek)
FP
= Faktor pengenceran
W
= Bobot sampel kering (mg)
Kadar protein (%) = Nitrogen (%) x faktor konversi
Keterangan: Protein mengandung rata-rata 16% nitrogen
Analisis Rendemen
Rendemen kitosan diperoleh dari perbandingan berat kering kitosan yang
dihasilkan terhadap berat bahan baku cangkang lobster Rendemen kitosan
diperoleh dengan rumus:
Rendemen kitosan (%) = Berat kering kitosan (g) x 100%
Berat cangkang (g)
Analisis Gugus Fungsi menggunakan FTIR (Khan et al. 2002) .
Analisis gugus fungsi digunakan untuk mengetahui struktur dan derajat
deasetilasi kitosan lobster. Kitosan sebuk sebanyak 0,2 g digerus dengan 2 g KBr
dalam mortar agate sampai homogen, kemudian dimasukkan dalam cetakan pelet,
dicetak dengan dipadatkan dan divakum sampai optimum, selanjutnya pelet
titempatkan dalam sel dan dimasukkan ke dalam tempat sel pada spektrofotometer
inframerah yang sudah dinyalakan dan stabil. Tombol pendeteksian selanjutnya
9
ditekan sehingga akan muncul histogram FTIR pada rekorder yang
memunculkankan puncak-puncak dari gugus fungsi yang terdapat pada sampel
kitosan. Histogram yang diperoleh dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan
kuantitatif misalnya analisis kuantitatif derajat deasetilasi dari kitosan.
Pengukuran nilai derajat deasetilasi dilakukan dengan menggunakan metode
baseline.
Analisis PSA Nanopartikel Kitosan (Burgess et al. 2004)
Analisis ukuran partikel nanopartikel kitosan dilakukan menggunakan alat
VASCO-Particle Size Analyzer. Sampel nanopartikel kitosan dimasukkan
kedalam dispersan berupa akuades pH 7 kemudian penempatkan di dalam kuvet
sebanyak 1 mL. Kuvet kemudian ditembakkan sinar tampak sehingga terjadi
difraksi. Pengukuran ukuran partikel memanfaatkan prinsip penghamburan cahaya
tampak. PSA merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui ukuran partikel
secara cepat dengan menyediakan data dalam bentuk distribusi ukuran partikel.
Metode yang digunakan, diantaranya difraksi laser, penghamburan cahaya, dan
sedimentasi. Prinsip pengukuran partikel dengan difraksi laser yaitu partikel yang
melewati sinar laser akan menghamburkan cahaya pada sudut yang sesuai dengan
ukurannya. Sistem kerja difraksi laser terdiri atas laser sebagai sumber cahaya,
serangkaian detektor untuk mengukur pola cahaya yang dihasilkan melalui
berbagai sudut, dan sistem sampel untuk memastikan material melewati sinar
laser.
Analisis SEM Nanopartikel Kitosan (Toya et al. 1986)
Analisis terhadap ukuran partikel nanopartikel kitosan diamati dengan
Scanning Electron Microscopy (SEM). Analisis ini menggunakan alat SEM EVO
50 Carl Zeis. Preparasi sampel untuk pengamatan ini dimulai dengan pengeringan
sampel menggunakan spray drying. Setelah preparasi, sampel diletakkan pada
logam yang dilapisi karbon untuk selanjutnya dilakukan pelapisan emas (Au)
400 Å di dalam Magnetron Sputtering Device yang dilengkapi dengan pompa
vakum, pada proses vakum terjadi loncatan logam emas ke arah sampel, sehingga
melapisi sampel. Sampel yang telah dilapisi emas diletakkan pada lokasi sampel
dalam mikroskop elektron dan dengan terjadinya tembakan elektron ke arah
sampel, maka akan terekam ke dalam monitor dan kemudian dilakukan
pemotretan.
Analisis Data
Data yang diperoleh dari penelitian tahap pengukuran rendemen kitosan
terhadap lama perendaman HCl dianalisis dengan menggunakan program
Statistical Product and Service Solutions (SPSS) 15. Analisis statistik data
penelitian diolah dengan Rancangan Acak Lengkap dengan satu faktor yaitu lama
perendaman sebanyak empat taraf yaitu 0 jam, 24 jam, 72 jam dan 120 jam.
Perlakuan dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Model rancangannya adalah:
10
Yij = μ + Ai + εij
Keterangan:
Yij = Hasil pengamatan krim ke-j dengan perlakuan ke-i
= Perbedaan lama perendaman HCl (0, 24, 72 dan 120 jam)
i
= Ulangan dari setiap perlakuan (tiga kali)
j
μ = Nilai tengah umum
Ai = Pengaruh perlakuan ke-i
εij = Pengaruh galat
Data yang diamati dianalisis secara statistik dengan analisis ragam
ANOVA. Apabila hasil analisis menunjukkan berpengaruh nyata, maka
dilanjutkan dengan uji Duncan’s dengan taraf kepercayaan 95%. Hipotesis yang
digunakan adalah sebagai berikut:
H0: Perbedaan lama perendaman HCl tidak berpengaruh nyata terhadap
rendemen kitosan yang dihasilkan.
H1: Perbedaan lama perendaman HCl berpengaruh nyata terhadap
rendemen kitosan yang dihasilkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Cangkang Lobster
Cangkang lobster yang digunakan terlebih dahulu dikarakterisasi dengan
analisis komposisi kimia. Analisis komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui
kandungan gizi yang terkandung didalam cangkang lobster. Analisis komposisi
kimia yang dilakukan pada penelitian ini meliputi kadar air, kadar abu dan kadar
protein. Komposisi kimia cangkang lobster dan beberapa cangkang krustasea
lainnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia cangkang lobster dan cangkang krustasea lainnya
Sumber cangkang
Cangkang lobster
Cangkang rajungan1
Cangkang udang2
Kadar air
(% bk)
17,85±0,32
5,48
5,61
Keterangan: 1(Rochima 2005); 2(Rini 2010).
Kadar protein
(% bk)
12,24±0,19
10,43
30,41
Kadar abu
(% bk)
56,72±0,34
42,61
25,32
Hasil analisis kimia yang diperoleh pada Tabel 1 menunjukkan bahwa
perbedaan nilai kadar air yang dihasilkan diduga karena perbedaan proses
pengeringan yang dilakukan, penanganan bahan selama proses pengeringan dan
kadar air awal. Proses pengeringan pada penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan oven lampu selama 24 jam, sehingga berbeda dengan kadar air
yang diperoleh cangkang rajungan dan cangkang udang. Tingginya kadar abu dan
protein dari bahan baku menunjukan bahwa proses ekstraksi kitosan memerlukan
pretreatment terhadap proses demineralisasi dan deproteinasi, agar nilai kadar abu
dan protein kitosan akhir yang dihasilkan bernilai rendah. Cara yang dapat
dilakukan diantaranya adalah konsentrasi dari bahan kimia yang digunakan, waktu
11
proses yang lebih lama serta kondisi optimum proses yang akan dilakukan seperti
suhu proses dan kecepatan pengadukan. Proses pretreatment pada penelitian ini
dilakukan dengan cara merendam cangkang lobster pada larutan yang digunakan
sebelum proses demineralisasi dan deproteinasi.
Karakteristik Kitosan
Kitosan dapat ditemukan dalam kerangka krustasea, seperti kepiting, udang
dan lobster. Proses pembuatan kitosan lobster dilakukan melalui empat tahap
yaitu deproteinasi NaOH 3 N 1:10, demineralisasi HCl 1 N 1:7, dekolorisasi
Natrium hipoklorit (NaOCl) 1% dan deasetilasi NaOH 50% 1:20. Proses
deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan fraksi protein, demineralisasi
bertujuan untuk menghilangkan fraksi mineral, dekolorisasi bertujuan untuk
menghilangkan zat warna yang terdapat pada cangkang lobster dan deasetilasi
bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil pada gugusan asetil amino kitin
menjadi gugus amino bebas kitosan.
Cangkang lobster yang digunakan pada ekstraksi kitosan adalah sebesar
150 g sebanyak tiga kali ulangan dengan perlakuan perbedaan waktu perendaman
sebanyak 0 jam, 24 jam, 72 jam dan 120 jam. Perbedaan perlakuan perendaman
menggunakan HCl 1 N diperoleh nilai rendemen yang berbeda, dapat dilihat pada
Gambar 4.
Keterangan : Huruf a, b, c, d, e, f menunjukan hasil beda nyata (p
BERBASIS CANGKANG LOBSTER TERHADAP BAKTERI
Staphylococcus aureus DAN Staphylococcus epidermidis
ANNISA ULFA SAFITRI
DEPARTEMEN TEKNOLOGI HASIL PERAIRAN
FAKULTAS PERIKANAN DAN ILMU KELAUTAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2016
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER
INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antibakteri
Nanopartikel Kitosan Berbasis Cangkang Lobster terhadap Bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis adalah benar karya saya
dengan arahan dari dosen 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, 13 Januari 2016
Annisa Ulfa Safitri
NIM C34110049
ABSTRAK
ANNISA ULFA SAFITRI. Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan Berbasis
Cangkang
Lobster
terhadap
Bakteri
Staphylococcus
aureus
dan
Staphylococcus epidermidis. Dibimbing oleh PIPIH SUPTIJAH dan SAFRINA
DYAH HARDININGTYAS.
Kitosan merupakan turunan kitin berfungsi sebagai senyawa antibakteri
yang berasal dari cangkang krustasea. Tujuan dari penelitian ini adalah
mengkarakterisasi kitosan dan nanopartikel kitosan lobster serta menganalisis
aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri Staphylococcus aureus
dan Staphylococcus epidermidis. Hasil analisis proksimat cangkang lobster yang
diperoleh meliputi nilai kadar air 17,85%, kadar protein 12,24% dan kadar abu
56,72%. Kitosan memiliki nilai derajat deasetilasi sebesar 92,51% dengan nilai
kadar air 4,9%, kadar abu 0,18% dan kadar nitrogen 2,71%. Analisis PSA
nanopartikel kitosan menunjukkan nilai Z average sebesar 357,76 nm. Hasil
terbaik analisis aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis terdapat pada konsentrasi
3000 ppm dan diperoleh nilai KHM pada konsentrasi 750 ppm.
Kata kunci: cangkang lobster, kitosan, nanopartikel kitosan.
ABSTRACT
ANNISA ULFA SAFITRI. Antibacterial Activity of Nanoparticles Chitosan of
Shell Based Lobster Against Bacteria Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis. Supervised by PIPIH SUPTIJAH and SAFRINA
DYAH HARDININGTYAS.
Chitosan is a derivative of chitin serves as an antibacterial compound
derived from the shells of crustaceans. The purpose of this research was to
characterize chitosan and chitosan nanoparticles lobster as well as analyzing the
antibacterial activity of nanoparticles of chitosan against Staphylococcus aureus
and Staphylococcus epidermidis. The results of proximate analysis lobster shells
were 17,85% of water content, 12,24% of protein content, and 56,72% of ash
content. Chitosan had 92,51% of DD value with 4,9% of moisture content,
0,18% of ash content and 2,71% of nitrogen content. PSA analysis of
nanoparticles chitosan showed Z average value of 357,76 nm. The best results of
antibacterial
activity
against
Staphylococcus
aureus
and
Staphylococcus epidermidis of chitosan nanoparticles were concentration on
3000 ppm, and MIC values obtained with concentration on 750 ppm.
Keywords : chitosan, lobster shells, nanoparticles chitosan.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2016
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan
atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan,
penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau
tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan
IPB.
Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis ini
dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB.
AKTIVITAS ANTIBAKTERI NANOPARTIKEL KITOSAN
BERBASIS CANGKANG LOBSTER TERHADAP BAKTERI
Staphylococcus aureus DAN Staphylococcus epidermidis
ANNISA ULFA SAFITRI
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
2016
4
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin. Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat
Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil
diselesaikan. Penelitian ini dilaksanakan sejak bulan November 2014 sampai Mei
2015 di Laboratorium Mikrobiologi dan Laboratorium Preservasi dan
Diversifikasi Hasil Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Departemen
Teknologi Hasil Perairan, Institut Pertanian Bogor. Judul yang dipilih adalah
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan Berbasis Cangkang Lobster terhadap
Bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis.
Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis ingin
mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan
dan dorongan hingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini, yaitu:
1 Ibu Dr Dra Pipih Suptijah MBA dan Ibu Safrina Dyah Hardiningtyas SPi MSi
selaku dosen pembimbing yang telah memberikan banyak bantuan serta
pengarahan selama proses penelitian dan penulisan.
2 Prof Dr Ir Joko Santoso MSi selaku Ketua Departemen Teknologi Hasil
Perairan.
3 Ibu Dr Ir Iriani Setyaningsih MS selaku Ketua Program Studi Departemen
Teknologi Hasil Perairan, staf dosen dan staf akademik Departemen Teknologi
Hasil Perairan atas segala bimbingan dan arahan yang diberikan kepada
penulis.
4 Ibu Nita Rosita, Ayah Waladan Mardijja, Adik Aulia Muhammad Ilham dan
Adik Abqori Muhammad Hanif yang selalu memberikan semangat dan cinta
yang luar biasa kepada penulis.
5 Ibu Ema Masruroh selaku Laboran Departemen Teknologi Hasil Perairan yang
telah membantu dan memberikan arahan selama proses penelitian antibakteri.
6 Kak I Wayan Darya Kartika, Arman Hartono Komala, Idan Mardani, Nur
Faizah, Fianita Nur Utami, Iman Darmawan, Siti Restiani dan Adila
Sabiliilaika yang telah membantu dan memberi arahan selama pengumpulan
data.
7 Teman-teman geng mikrob yang telah membantu dan menemani selama
penelitian.
8 “Keluarga Cemara” (Eki, Gesti, Adilla, Rere, Fianita, Aulia, Aziza, Intan,
Navisa, Aisyah, Bramantyo dan Bagja), serta teman-teman THP 48 untuk
kebersamaan, bantuan dan kerjasama selama menempuh studi di THP.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, 22 September 2015
Annisa Ulfa Safitri
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL ...............................................................................................
DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................
PENDAHULUAN ..............................................................................................
Latar Belakang ...............................................................................................
Perumusan Masalah ........................................................................................
Tujuan Penelitian ............................................................................................
Manfaat Penelitian ..........................................................................................
Ruang Lingkup Penelitian ..............................................................................
METODE PENELITIAN ....................................................................................
Waktu dan Tempat .........................................................................................
Bahan dan Alat ...............................................................................................
Prosedur Penelitian .........................................................................................
Prosedur Analisis ............................................................................................
Analisis Data ..................................................................................................
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
Karakteristik Cangkang Lobster .....................................................................
Karakteristik Kitosan ......................................................................................
Karakteristik Nanopartikel Kitosan ................................................................
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan ...................................................
Konsentrasi Hambat Minimum ......................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN ...........................................................................
Kesimpulan .....................................................................................................
Saran ...............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
LAMPIRAN ........................................................................................................
RIWAYAT HIDUP .............................................................................................
ii
ii
ii
1
1
2
2
2
2
3
3
3
3
7
9
10
10
11
13
15
17
17
17
18
18
23
27
DAFTAR TABEL
1 Komposisi kimia cangkang lobster dan cangkang krustasea lainnya ............... 10
2 Karakteristik kitosan lobster dari rendemen hasil perendaman HCL 1 N
(120 jam) ......................................................................................................... 12
DAFTAR GAMBAR
1
2
3
4
5
6
7
Diagram alir penelitian ...................................................................................... 4
Diagram alir pembuatan kitosan lobster ............................................................ 5
Diagram alir pembuatan nanopartikel kitosan lobster ....................................... 6
Nilai rendemen kitosan terhadap perbedaan lama perendaman HCl............... 11
Spektrum inframerah kitosan lobster............................................................... 13
Morfologi nanopartikel kitosan perbesaran (a) 2000x (b) 5000x.................... 15
Hasil pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan dan kontrol (+)
obat kumur komersial A terhadap bakteri Staphylococcus aureus (a)
pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan dan kontrol (+) obat
kumur komersial B terhadap bakteri Staphylococcus epidermidis (b)........ 16
8 Aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis................................. 15
DAFTAR LAMPIRAN
1 Hasil uji ANOVA lama waktu perendaman terhadap rendemen kitosan ......... 25
2 Hasil uji DMRT untuk pengaruh lama waktu perendaman terhadap
rendemen .......................................................................................................... 25
3 Data hasil perhitungan derajat deasetilasi kitosan lobster ................................ 25
4 Data analisis Particle Size Analyzer (PSA) ...................................................... 25
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Lobster (Panulirus versicolor) merupakan salah satu komoditas perikanan
yang memiliki nilai ekonomis tinggi. Data menunjukkan volume permintaan
lobster pada tahun 2014 mencapai 3427 ton (KKP 2014). Lobster banyak
dimanfaatkan oleh masyarakat Indonesia untuk dimakan dagingnya, sedangkan
limbah yang dihasilkan seperti kepala, cangkang dan jeroan jumlahnya mencapai
50-70% dari total berat bahan baku. Limbah yang dihasilkan akan bernilai
ekonomis jika dilakukan pengolahan lebih lanjut yaitu dengan mengolah
cangkang lobster sebagai bahan baku pembuatan kitosan. Cangkang kepiting,
udang dan lobster telah lama diketahui sebagai sumber bahan dasar produksi
kitosan karena kandungan kitinnya cukup tinggi.
Kitosan merupakan turunan dari kitin dengan rumus N-asetil D-glukosamin,
merupakan polimer kationik dengan jumlah monomer sekitar 2000-3000
monomer, tidak toksik dengan LD50 = 16 g/kg berat badan dan mempunyai bobot
molekul sekitar 800 KDa (Janesh 2003). Kitosan merupakan salah satu senyawa
yang dimanfaatkan dalam bidang farmasi sebagai antibakteri. Kitosan memiliki
keunggulan diantaranya biodegradable, biocompatible dan non toxic. Kitosan
dimanfaatkan sebagai antibakteri dilihat dari kemampuan muatan positifnya
berinteraksi dengan permukaan sel bakteri bermuatan negatif, sehingga
mengganggu pertumbuhan koloni bakteri (Goy et al. 2009). Modifikasi penelitian
mengenai kitosan telah banyak dilakukan baik dalam proses kimia maupun fisik
dengan mengubah ukuran partikel kitosan yaitu dalam bentuk nanopartikel.
Nanopartikel kitosan memiliki daya serap dan kemampuan yang lebih baik
sebagai senyawa antibakteri dibandingkan kitosan ukuran biasa (Karmelia 2009).
Bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis merupakan
bakteri Gram-positif patogen yang diduga menyebabkan berbagai macam
penyakit mulut seperti periodontitis (Passariello et al. 2012), peri-implantitis
(Heitz-Mayfield dan Lang 2010), infeksi endodontik dan bahkan karies gigi
(Kouidhi et al. 2010). Staphylococcus aureus dalam mulut dapat menyebabkan
infeksi fasial dan periodontal abses. Staphylococcus aureus merupakan salah satu
penyebab terjadinya abses yang timbul karena adanya kelainan periodontal dari
gigi, kombinasi adanya invasi bakteri dan respon tubuh mengawali terjadinya
kerusakan gigi dan jaringan (Sitepu 2011). Bakteri Staphylococcus epidermidis
merupakan salah satu bakteri yang menyebabkan pernanahan, namun lebih
bersifat parasit dibandingkan patogen.
Bakteri dalam rogga mulut dapat dicegah pertumbuhannya dengan
menggunakan obat kumur (Addy 2003). Obat kumur hanya dapat digunakan oleh
beberapa kalangan saja, hal ini dikarenakan di dalam obat kumur diduga terdapat
kandungan alkohol yang mengakibatkan karsinogenik terhadap penggunanya.
Obat kumur yang digunakan dengan kandungan antiseptik berupa alkohol dapat
memicu terjadinya kanker rongga mulut (McCullough dan Farah 2008). Sumber
biomaterial alami yang aman digunakan tubuh dibandingkan dengan bahan-bahan
sintesis lainnya diperlukan untuk menangani permasalahan tersebut. Zat
antibakteri yang alami, aman serta berlimpah kesediannya di alam salah satunya
2
adalah kitosan, dengan menggunakan bahan dasar cangkang lobster serta
modifikasi bentuk berupa nanopartikel.
Perumusan Masalah
Pemanfaatan bahan alami khususnya cangkang lobster belum dilakukan
secara maksimal. Kitosan sebagai senyawa antibakteri rongga mulut dalam bentuk
nanopartikel masih belum banyak dikembangkan. Penelitian ini dilakukan untuk
mengetahui aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan berbasis cangkang lobster
terhadap bakteri Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang
diisolasi dari rongga mulut.
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kitosan dan nanopartikel kitosan
berbahan dasar lobster, mengkarakterisasi kitosan dan nanopartikel kitosan lobster
serta pengujian aktivitas antibakteri nanopartikel kitosan terhadap bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang diisolasi dari rongga
mulut.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai kandungan
kitosan yang terdapat pada cangkang lobster, menerapkan teknologi nanopartikel
kitosan dalam upaya meningkatkan efektivitas pada pengobatan, serta
memberikan informasi mengenai pemanfaatan cangkang lobster sebagai sumber
kitosan yang dapat dijadikan bahan aktif mencegah aktivitas bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang diisolasi dari rongga
mulut.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini terdiri atas beberapa tahap yakni preparasi
cangkang lobster, pembuatan kitosan menggunakan perlakuan perbedaan waktu
perendaman HCl terhadap nilai rendemen kitosan lobster yang dihasilkan,
pembuatan nanopartikel kitosan lobster, karakterisasi kitosan dan nanopartikel
kitosan lobster, pengambilan sampel bakteri Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis di Laboratorium Mikrobiologi Universitas Indonesia,
penentuan konsentrasi nanopartikel kitosan lobster terbaik dalam menghambat
kedua bakteri melalui pengujian aktivitas antibakteri serta analisis data.
3
METODE PENELITIAN
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Desember 2014 hingga Mei 2015.
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Diversifikasi dan Pengolahan Hasil
Perairan, Laboratorium Mikrobiologi Hasil Perairan (Departemen Teknologi Hasil
Perairan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan), Laboratorium Pusat Antar
Universitas (PAU) Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Analisis Bahan
(Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam) dan
Laboratorium Nanoteknologi Pascapanen, Institut Pertanian Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah cangkang lobster
yang diperoleh dari TPI Muara Angke, Jakarta sebanyak 1 kg. Bahan yang
digunakan selama proses ekstraksi kitosan dari cangkang lobster adalah NaOH
3 N, HCl 1 N, NaOH 50%, Natrium hipoklorit (NaOCl) dan akuades. Bahan yang
digunakan selama proses pembuatan nanopartikel kitosan adalah asam asetat 1%,
tween 80, TPP 0,1%. Bahan yang digunakan selama proses pengujian aktivitas
antibakteri adalah media Nutrient Agar (Oxoid), media Nutrient Broth (Oxoid),
media Mueller Hinton Agar (Oxoid), obat kumur komersial A dan B serta bakteri
rongga mulut Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis yang
diisolasi dari rongga mulut, serta diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi
Universitas Indonesia.
Alat yang digunakan selama proses penelitian adalah timbangan (Fisher
Scietific A-160), kompor listrik, indikator pH universal, oven (Yamato), tanur.
FTIR (Fourier Transform InfraRed) jenis Bruker infrared spectrophotometer,
VASCO-Particle Size Analyzer (PSA), mikroskop SEM EVO 50 Carl Zeis.
mikropipet (Eppendorf), inkubator (Binder), autoklaf (Yamato SM 52) dan
Spektrofotometer UV-Vis (Epoch).
Prosedur Penelitian
Penelitian terdiri dari empat tahap. Tahap pertama adalah preparasi dan
karakteristik bahan baku cangkang lobster. Tahap kedua adalah ekstraksi dan
karakteristik kitosan lobster. Tahap ketiga adalah pembuatan dan karakteristik
nanopartikel kitosan lobster. Tahap keempat adalah perlakuan konsentrasi terbaik
nanopatikel kitosan lobster dalam menghambat pertumbuhan bakteri
Staphylococcus aureus dan Staphylococcus epidermidis. Diagram alir penelitian
secara garis besar disajikan pada Gambar 1.
Preparasi dan Karakteristik Cangkang Lobster
Proses preparasi cangkang lobster meliputi proses pencucian, perebusan dan
pengeringan menggunakan oven suhu 40 °C, mengacu pada SNI 01-2891-1992.
4
Karakteristik cangkang lobster selanjutnya dilakukan dengan menggunakan
analisis kadar air, kadar abu dan kadar protein.
Cangkang lobster
Analisis kadar air,
abu dan protein
Preparasi sampel dan ekstraksi
- Analisis kadar air, abu dan protein
- Analisis gugus fungsi
- Analisis rendemen
Kitosan
Pengecilan ukuran
(magnetic stirrer)
- Analisis ukuran
nanopartikel kitosan
(PSA)
- Analisis morfologi
nanopartikel kitosan
(SEM)
Nanopartikel kitosan
Pengenceran nanopartikel kitosan
(750, 1500 dan 3000 ppm)
Pengujian aktivitas antibakteri
(S. aureus dan S. epidermidis)
Nanopartikel kitosan
terbaik (3000 ppm)
Gambar 1 Diagram alir penelitian.
Ekstraksi dan Karakteristik Kitosan (modifikasi Suptijah 2012)
Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan sampel cangkang lobster kering
150 g sebanyak tiga kali ulangan melalui proses pretreatment perendaman
menggunakan larutan HCl 1 N dengan perlakuan waktu perendaman 0 jam,
24 jam, 72 jam dan 120 jam terhadap nilai rendemen kitosan. Cangkang lobster
diekstraksi dengan larutan HCl 1 N, 1:7 pada suhu 90 ˚C selama 1 jam. Cangkang
lobster yang telah dilakukan proses demineralisasi direndam dengan larutan
NaOH 3 N selama 24 jam. Cangkang lobster diekstraksi dengan menggunakan
larutan NaOH 3 N, 1:10 pada suhu 90 ˚C selama 1 jam. Proses dekolorisasi
menggunakan natrium hipoklorit (NaOCl) 0,1%. Proses deasetilasi menggunakan
larutan NaOH 50%, 1:10 pada suhu 120 ˚C selama 1 jam. Proses netralisasi
dilakukan pada setiap akhir proses deproteinasi, demineralisasi, dekolorisasi dan
deasetilasi, hal ini dilakukan agar kitosan yang dihasilkan memiliki pH 7 (netral).
Karakterisasi kitosan selanjutnya dilakukan dengan menggunakan analisis
5
proksimat dan analisis gugus fungsi. Prosedur pembuatan kitosan lobster disajikan
pada Gambar 2.
Analisis kadar air, abu dan
protein
Cangkang lobster
kering
Pretreatment perendaman HCl 1 N 1:7 (selama 0, 24, 72 dan 120 jam)
Demineralisasi HCl 1 N 1:7, 90 ˚C (1 jam)
Netralisasi
Pretreatment perendaman NaOH 3 N 1:10 (selama 24 jam)
Deproteinisasi NaOH 3 N 1:10, 90 ˚C (1 jam)
Netralisasi
Kitin
Dekolorisasi Natrium hipoklorit 0,1%
Netralisasi
Deasetilasi NaOH 50% 1:10, 120 ˚C (1 jam)
Netralisasi
-
Kitosan
-
Analisis kadar air,
abu dan nitrogen
Analisis gugus
fungsi
Analisis rendemen
Gambar 2 Diagram alir pembuatan kitosan lobster.
Pembuatan dan Karakteristik Nanopartikel Kitosan (modifikasi metode
Suptijah et al. 2011)
Pembuatan nanopartikel kitosan diawali dengan 3 g kitosan serbuk
dilarutkan dalam 60 mL asam asetat 1% hingga membentuk gel. Penambahan
aquades hingga 1 L dan dilakukan proses homogenisasi menggunakan magnetic
stirrer dengan kecepatan 3700 rpm selama 2 jam. Penambahan tween 80
(polioksietilen 20 sorbitan monooleat) dan homogenisasi selama 1 jam.
6
Penambahan tripolifosfat (TPP) 0,1% sebanyak 200 mL dan homogenisasi 1 jam.
Larutan nanopartikel kitosan selanjutnya dilakukan analisis Particle Size Analyze
(PSA) dan analisis Scanning Electron Microscopy (SEM). Prosedur pembuatan
nanopartikel kitosan lobster disajikan pada Gambar 3.
3 g kitosan serbuk + asam
asetat 1% 60 mL
Penambahan aquades hingga 1000 mL,
Homogenisasi magnetic stirrer 2 jam
Emulsifikasi Tween 80,
homogenisasi 1 jam
Tripolipospat 0,1%, 200 mL
homogenisasi 1 jam
Nanopartikel Kitosan
(3000 ppm)
- Analisis ukuran nanopartikel
kitosan (PSA)
- Analisis morfologi nanopartikel
kitosan (SEM)
Gambar 3 Diagram alir pembuatan nanopartikel kitosan lobster.
Aktivitas Antibakteri Nanopartikel Kitosan (Nurainy et al. 2008)
Pengujian antibakteri yang dilakukan menggunakan metode difusi sumur
agar, meliputi beberapa tahap sebagai berikut: (1) pengambilan sampel bakteri
yang diisolasi dari rongga mulut yaitu Staphylococcus aureus dan
Staphylococcus epidermidis yang diperoleh di laboratorium mikrobiologi
Universitas Indonesia (2) persiapan media, yaitu pembuatan media padat NA dan
NB (3) penyegaran suspensi bakteri (4) pembuatan media MHA dan (5) uji
aktivitas bakteri.
Pembuatan Media Padat Nutrient Agar (NA)
Media NA dibuat dengan cara melarutkan sebanyak 0,7 g bubuk media NA
dalam akuades hingga volumenya 25 mL, dipanaskan menggunakan kompor
listrik sambil diaduk hingga mendidih. Media NA sebanyak 7 mL dimasukkan ke
dalam tabung reaksi, lalu di sterilisasi dengan autoklaf pada suhu 121 °C dengan
tekanan 1 atm selama 15 menit. Media kemudian dimiringkan dan dibiarkan
memadat selama 24 jam.
Pembuatan Media Padat Mueller Hinton Agar (MHA)
Media padat MHA dibuat dengan cara melarutkan sebanyak 1,52 g bubuk
media MHA dalam akuades hingga volumenya 40 mL dan dipanaskan sambil
diaduk hingga mendidih. Media MHA sebanyak 20 mL dimasukkan ke dalam
tabung reaksi, lalu di sterilisasi. Media kemudian dibiarkan memadat dan
disimpan di dalam refrigerator.
7
Uji Aktivitas Antibakteri
Media MHA cair sebanyak 20 mL ditambahkan 20 µL bakteri uji yang telah
diukur nilai OD-nya, lalu dihomogenkan dengan vorteks dan dimasukkan ke
dalam cawan petri steril. Media agar didiamkan pada suhu ruang selama 15 menit
atau sampai agar membeku. Media MHA yang telah membeku kemudian
dilakukan pembuatan sumur dengan diameter 6 mm dan diberi ekstrak dengan
konsentrasi 750, 1500 dan 3000 ppm (20 µL). Asam asetat 1% sebagai kontrol
negatif (20 µL). Cawan petri yang telah mengandung bakteri tersebut dilapisi
plastik untuk menghindari kontaminasi dan disimpan di dalam refrigerator selama
3 jam agar ekstrak berdifusi terlebih dahulu. Cawan petri kemudian diletakkan di
dalam inkubator pada suhu 37 °C selama 24 jam. Aktivitas antibakteri diukur
dengan mengamati zona bening yang terbentuk menggunakan jangka sorong.
Prosedur Analisis
Analisis Proksimat
Analisis proksimat merupakan suatu analisis yang dilakukan untuk
mengetahui komposisi kimia suatu bahan yang meliputi, analisis kadar air, kadar
abu dan kadar protein yang mengacu pada SNI 01-2891-1992.
Analisis kadar air
Cawan porselen dikeringkan dahulu dalam oven pada suhu 105 °C selama
60 menit. Cawan porselen yang sudah kering dimasukkan dalam desikator selama
15 menit dan ditimbang hingga menunjukkan berat yang konstan. Sampel
sebanyak 2 g ditimbang dan dimasukkan ke cawan lalu dikeringkan dalam oven
pada suhu 105 °C selama 3 jam. Cawan beserta isinya kemudian didinginkan
dalam desikator selama 30 menit dan ditimbang hingga diperoleh berat yang
konstan. Kadar air dihitung dengan rumus:
Keterangan:
A = berat cawan kosong (g)
B = berat cawan + sampel awal (g)
C = berat cawan + sampel kering (g)
Analisis Kadar Abu
Cawan porselen dikeringkan dahulu dalam oven pada suhu 105 °C selama
60 menit. Cawan porselen yang sudah kering dimasukkan dalam desikator selama
15 menit dan ditimbang hingga menunjukkan berat yang konstan. Sampel
sebanyak 3 g ditimbang dan dimasukkan ke cawan porselen lalu dibakar di atas
kompor listrik hingga tidak berasap, setelah itu dimasukkan ke dalam tanur
pengabuan dengan suhu 600 °C selama 6 jam. Cawan porselen yang berisi sampel
hasil pengabuan dimasukkan ke dalam desikator selama 30 menit kemudian
ditimbang hingga diperoleh berat yang konstan. Kadar abu dihitung dengan
rumus:
8
Keterangan :
A = berat cawan porselen kosong (g)
B = berat cawan dengan sampel (g)
C = berat cawan dengan sampel setelah dikeringkan (g)
Analisis Kadar Protein
Pengukuran kadar protein dilakukan dengan metode semimikro kjeldahl.
Sampel ditimbang sebanyak 0,5 g, kemudian dimasukkan ke dalam labu kjeldahl
100 mL, lalu ditambahkan setengah butir kjeltab (tablet katalis) dan 25 mL H2SO4
pekat. Sampel didestruksi pada suhu 410 °C selama kurang lebih 1 jam sampai
larutan berwarna hijau jernih lalu didinginkan. Sampel dimasukkan ke dalam labu
takar 100 mL dan ditambahkan akuades sampai dengan tanda tera. Sampel larutan
tersebut dipipet 5 mL dan ditambahkan 10 mL NaOH 30% kemudian didestilasi
dengan suhu destilator 100 °C. Hasil destilasi ditampung dalam labu Erlenmeyer
250 mL yang berisi 10 mL asam borat (H3BO3) 2% dan indikator campuran dari
bromcherosol green 0,1% dan methyl red 0,1% dengan perbandingan 5:1.
Destilasi dilakukan sampai diperoleh larutan berwarna hijau kebiruan. Destilat
dititrasi dengan HCl 0,01 N sampai warna larutan berubah warna menjadi merah
muda. Volume titran dibaca dan dicatat. Penetapan blanko dilakukan seperti
tahapan sampel. Kadar protein dihitung dengan rumus:
Nitrogen (%) = (S–B) x N HCl x 14,007 x FP x W x 100%
Keterangan:
S
= Volume titran sampel (mL)
B
= Volume titran blanko (mL)
N HC = Normalitas HCl standar yang digunakan (mgrek/mL)
14,007 = Berat ekuivalen atom nitrogen (mg/mgrek)
FP
= Faktor pengenceran
W
= Bobot sampel kering (mg)
Kadar protein (%) = Nitrogen (%) x faktor konversi
Keterangan: Protein mengandung rata-rata 16% nitrogen
Analisis Rendemen
Rendemen kitosan diperoleh dari perbandingan berat kering kitosan yang
dihasilkan terhadap berat bahan baku cangkang lobster Rendemen kitosan
diperoleh dengan rumus:
Rendemen kitosan (%) = Berat kering kitosan (g) x 100%
Berat cangkang (g)
Analisis Gugus Fungsi menggunakan FTIR (Khan et al. 2002) .
Analisis gugus fungsi digunakan untuk mengetahui struktur dan derajat
deasetilasi kitosan lobster. Kitosan sebuk sebanyak 0,2 g digerus dengan 2 g KBr
dalam mortar agate sampai homogen, kemudian dimasukkan dalam cetakan pelet,
dicetak dengan dipadatkan dan divakum sampai optimum, selanjutnya pelet
titempatkan dalam sel dan dimasukkan ke dalam tempat sel pada spektrofotometer
inframerah yang sudah dinyalakan dan stabil. Tombol pendeteksian selanjutnya
9
ditekan sehingga akan muncul histogram FTIR pada rekorder yang
memunculkankan puncak-puncak dari gugus fungsi yang terdapat pada sampel
kitosan. Histogram yang diperoleh dapat digunakan untuk analisis kualitatif dan
kuantitatif misalnya analisis kuantitatif derajat deasetilasi dari kitosan.
Pengukuran nilai derajat deasetilasi dilakukan dengan menggunakan metode
baseline.
Analisis PSA Nanopartikel Kitosan (Burgess et al. 2004)
Analisis ukuran partikel nanopartikel kitosan dilakukan menggunakan alat
VASCO-Particle Size Analyzer. Sampel nanopartikel kitosan dimasukkan
kedalam dispersan berupa akuades pH 7 kemudian penempatkan di dalam kuvet
sebanyak 1 mL. Kuvet kemudian ditembakkan sinar tampak sehingga terjadi
difraksi. Pengukuran ukuran partikel memanfaatkan prinsip penghamburan cahaya
tampak. PSA merupakan alat yang digunakan untuk mengetahui ukuran partikel
secara cepat dengan menyediakan data dalam bentuk distribusi ukuran partikel.
Metode yang digunakan, diantaranya difraksi laser, penghamburan cahaya, dan
sedimentasi. Prinsip pengukuran partikel dengan difraksi laser yaitu partikel yang
melewati sinar laser akan menghamburkan cahaya pada sudut yang sesuai dengan
ukurannya. Sistem kerja difraksi laser terdiri atas laser sebagai sumber cahaya,
serangkaian detektor untuk mengukur pola cahaya yang dihasilkan melalui
berbagai sudut, dan sistem sampel untuk memastikan material melewati sinar
laser.
Analisis SEM Nanopartikel Kitosan (Toya et al. 1986)
Analisis terhadap ukuran partikel nanopartikel kitosan diamati dengan
Scanning Electron Microscopy (SEM). Analisis ini menggunakan alat SEM EVO
50 Carl Zeis. Preparasi sampel untuk pengamatan ini dimulai dengan pengeringan
sampel menggunakan spray drying. Setelah preparasi, sampel diletakkan pada
logam yang dilapisi karbon untuk selanjutnya dilakukan pelapisan emas (Au)
400 Å di dalam Magnetron Sputtering Device yang dilengkapi dengan pompa
vakum, pada proses vakum terjadi loncatan logam emas ke arah sampel, sehingga
melapisi sampel. Sampel yang telah dilapisi emas diletakkan pada lokasi sampel
dalam mikroskop elektron dan dengan terjadinya tembakan elektron ke arah
sampel, maka akan terekam ke dalam monitor dan kemudian dilakukan
pemotretan.
Analisis Data
Data yang diperoleh dari penelitian tahap pengukuran rendemen kitosan
terhadap lama perendaman HCl dianalisis dengan menggunakan program
Statistical Product and Service Solutions (SPSS) 15. Analisis statistik data
penelitian diolah dengan Rancangan Acak Lengkap dengan satu faktor yaitu lama
perendaman sebanyak empat taraf yaitu 0 jam, 24 jam, 72 jam dan 120 jam.
Perlakuan dilakukan sebanyak tiga kali ulangan. Model rancangannya adalah:
10
Yij = μ + Ai + εij
Keterangan:
Yij = Hasil pengamatan krim ke-j dengan perlakuan ke-i
= Perbedaan lama perendaman HCl (0, 24, 72 dan 120 jam)
i
= Ulangan dari setiap perlakuan (tiga kali)
j
μ = Nilai tengah umum
Ai = Pengaruh perlakuan ke-i
εij = Pengaruh galat
Data yang diamati dianalisis secara statistik dengan analisis ragam
ANOVA. Apabila hasil analisis menunjukkan berpengaruh nyata, maka
dilanjutkan dengan uji Duncan’s dengan taraf kepercayaan 95%. Hipotesis yang
digunakan adalah sebagai berikut:
H0: Perbedaan lama perendaman HCl tidak berpengaruh nyata terhadap
rendemen kitosan yang dihasilkan.
H1: Perbedaan lama perendaman HCl berpengaruh nyata terhadap
rendemen kitosan yang dihasilkan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Cangkang Lobster
Cangkang lobster yang digunakan terlebih dahulu dikarakterisasi dengan
analisis komposisi kimia. Analisis komposisi kimia bertujuan untuk mengetahui
kandungan gizi yang terkandung didalam cangkang lobster. Analisis komposisi
kimia yang dilakukan pada penelitian ini meliputi kadar air, kadar abu dan kadar
protein. Komposisi kimia cangkang lobster dan beberapa cangkang krustasea
lainnya disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia cangkang lobster dan cangkang krustasea lainnya
Sumber cangkang
Cangkang lobster
Cangkang rajungan1
Cangkang udang2
Kadar air
(% bk)
17,85±0,32
5,48
5,61
Keterangan: 1(Rochima 2005); 2(Rini 2010).
Kadar protein
(% bk)
12,24±0,19
10,43
30,41
Kadar abu
(% bk)
56,72±0,34
42,61
25,32
Hasil analisis kimia yang diperoleh pada Tabel 1 menunjukkan bahwa
perbedaan nilai kadar air yang dihasilkan diduga karena perbedaan proses
pengeringan yang dilakukan, penanganan bahan selama proses pengeringan dan
kadar air awal. Proses pengeringan pada penelitian ini dilakukan dengan
menggunakan oven lampu selama 24 jam, sehingga berbeda dengan kadar air
yang diperoleh cangkang rajungan dan cangkang udang. Tingginya kadar abu dan
protein dari bahan baku menunjukan bahwa proses ekstraksi kitosan memerlukan
pretreatment terhadap proses demineralisasi dan deproteinasi, agar nilai kadar abu
dan protein kitosan akhir yang dihasilkan bernilai rendah. Cara yang dapat
dilakukan diantaranya adalah konsentrasi dari bahan kimia yang digunakan, waktu
11
proses yang lebih lama serta kondisi optimum proses yang akan dilakukan seperti
suhu proses dan kecepatan pengadukan. Proses pretreatment pada penelitian ini
dilakukan dengan cara merendam cangkang lobster pada larutan yang digunakan
sebelum proses demineralisasi dan deproteinasi.
Karakteristik Kitosan
Kitosan dapat ditemukan dalam kerangka krustasea, seperti kepiting, udang
dan lobster. Proses pembuatan kitosan lobster dilakukan melalui empat tahap
yaitu deproteinasi NaOH 3 N 1:10, demineralisasi HCl 1 N 1:7, dekolorisasi
Natrium hipoklorit (NaOCl) 1% dan deasetilasi NaOH 50% 1:20. Proses
deproteinasi bertujuan untuk menghilangkan fraksi protein, demineralisasi
bertujuan untuk menghilangkan fraksi mineral, dekolorisasi bertujuan untuk
menghilangkan zat warna yang terdapat pada cangkang lobster dan deasetilasi
bertujuan untuk menghilangkan gugus asetil pada gugusan asetil amino kitin
menjadi gugus amino bebas kitosan.
Cangkang lobster yang digunakan pada ekstraksi kitosan adalah sebesar
150 g sebanyak tiga kali ulangan dengan perlakuan perbedaan waktu perendaman
sebanyak 0 jam, 24 jam, 72 jam dan 120 jam. Perbedaan perlakuan perendaman
menggunakan HCl 1 N diperoleh nilai rendemen yang berbeda, dapat dilihat pada
Gambar 4.
Keterangan : Huruf a, b, c, d, e, f menunjukan hasil beda nyata (p