Belangkas Bahan-Bahan TINJAUAN PUSTAKA

Glukosamin sulfat dapat dibuat dengan merefluks kitin dengan larutan asam sulfat, namun reaksi ini memiliki hasil yang rendah. larutan asam sulfat dapat mengoksidasi kelompok alkohol primer dan sekunder dalam kitin atau glukosamin. Glukosamin sulfat sangat higroskopis yang sangat cepat terdegradasi dari putih menjadi putih kecokelatan bila terkena uap air. Untuk menghindari masalah ini, glukosamin sulfat dibuat dari glukosamin hidroklorida dengan menambahkan baik kalium atau natrium sulfat dan hasil campurannya dikokristalisasi. Glukosamin sulfat, fosfat, dan garam hidroiodin juga disiapkan dengan melewatkan larutan glukosamin hidroklorida melalui resin penukar anion yang telah dikondisikan dengan asam sulfat, asam fosfor, asam hidroiodin, atau garam logam dari satu asam ini. Penyusunan glukosamin hidroklorida dari kitin merupakan reaksi hidrolisis sederhana. Selama reaksi ini, kitin dideasetilasi dan didepolimerisasi menjadi glukosamin hidroklorida dengan adanya larutan asam klorida. Kamasastri dan Prabhu menyiapkan glukosamin dari kitin dengan perlakukan penambahan klorida pekat berlebih. Kocourek, et al. kitin dihidrolisis dengan asam klorida 37 dalam wadah air mendidih. Inoue mengusulkan 2,5 L asam klorida 20 untuk hidrolisis 594,7 g kitin, yang telah diperoleh dari kerangka luar udang. Alphan menggunakan asam klorida 37 pada suhu 100 o C dengan larutan asam pada perbandingan larutan 5:1. Ingle, et al. menerapkan 3 bagian asam klorida 20 pada suhu 100 o C selama 2 jam dengan pengadukan untuk hidrolisis kitin. Mojarrad, et al. 2006.

2.2 Belangkas

Hewan mirip kepiting ini adalah hewan jenis artopoda yang hidup di perairan dangkal dan kawasan mangrove. Kadang disebut juga dengan nama kepiting ladam, mimi, atau mintuna. Kepiting ladam yang dalam bahasa Indonesia disebut belangkas ialah hewan beruas yang bentuk badannya menyerupai “ladam kuda” berekor sehingga di luar negeri, belangkas kerap dipanggil dengan nama kepiting tapal kuda horseshoe crab. Cetakan fosil hewan ini tidak mengalami perubahan bentuk berarti sejak masa Devon 400-250 juta tahun yang lalu dibandingkan dengan bentuknya yang sekarang, meskipun jenisnya tidak sama. Mimi adalah nama dalam Universitas Sumatera Utara bahasa Jawa untuk yang berkelamin jantan dan Mintuna adalah untuk yang berkelamin betina. Belangkas di dalam tangga klasifikasi ilmiah termasuk ke dalam filum Arthropoda hewan beruas-ruas di mana hewan-hewan seperti kepiting, serangga, dan kelabang juga termasuk ke dalam filum ini. Dasar dari penggolongan tersebut adalah karena belangkas memiliki 6 pasang kaki dan tubuh yang beruas-ruas. Ada 4 spesies belangkas yang diketahui oleh manusia dan masih hidup di masa kini di mana keempat spesies tersebut digolongkan ke dalam famili Limulidae. Sumber : Abbas, 2012 Gambar 2.2. Belangkas Klasifikasi Belangkas Kingdom : Animalia Filum : Arthropoda Kelas : Merostomata Ordo : Xiphosura Famili : Limulidae Universitas Sumatera Utara Jenis-jenis : 1. Genus Carcinoscorpius Carcinoscorpius rotundicauda, hidup di perairan mangrove Asia Tenggara 2. Genus Limulus Limulus polyphemus, menghuni pantai-pantai timur Amerika Utara 3. Genus Tachypleus - Tachypleus gigas, menghuni pantai Asia Tenggara dan Asia Selatan - Tachypleus tridentatus, menghuni pantai-pantai Asia Timur Abbas, 2012

2.3 Kitin

Kitin merupakan poli 2-asetamido-2-deoksi- - 1→4-D-glukopiranosa dengan rumus molekul C 8 H 13 NO 5 n yang tersusun atas 47 C, 6 H, 7 N, dan 40 O. struktur kitin menyerupai struktur selulosa dan hanya berbeda pada gugus yang terikat di posisi atom C-2 kitin adalah gugus N-asetil -NHCOCH 3 , asetamida. O HOH 2 C HO O NHCOCH 3 n Sumber : Mojarrad,et al. 2006 Gambar 2.3. Struktur kimia kitin Di alam, kitin dikenal sebagai polisakarida yang paling melimpah setelah selulosa. Kitin umumnya banyak dijumpai pada hewan avertebrata laut, darat, dan Universitas Sumatera Utara jamur dari gugus Mucor, Phycomyces, dan Saccharomyces Hirano, 1986; Knorr, 1991. Keberadaan kitin di alam umumnya terikat dengan protein, mineral, dan berbagai macam pigmen. Sebagai contoh, kulit udang mengandung 25-40 protein, 40-50 CaCO 3 , dan 15-20 kitin, tetapi besarnya komponen tersebut masih bergantung pada jenis udangnya Altschul, 1976. Sebagian besar kelompok Crustacea, seperti kepiting, udang, dan lobster, merupakan sumber utama kitin komersial. Di dunia, kitin yang diproduksi secara komersial 120 ribu ton per tahun. Kitin yang berasal dari kepiting dan udang besar 39 ribu ton 32,5 dan dari jamur 32 ribu ton 26,7Knorr, 1991. Tabel 2.1. Kandungan kitin pada berbagai Crustacea Sumber : Hirano, 1986 Jenis Organisme Kandungan Kitin Kepiting Cancer 72, 1 c Kepiting Carcinus 0,4-3,3 Kepiting Biru Callinectes 14 a Kepiting Matsuba Chionecetes 25,9 d Kepiting Erimacrus 18,4 d Hemigraprapsus 10,6 d Kepiting Raja Paralithodes 35 b 10,4 a Kepiting Merah Pleuroncodes 1,3 1,8 b Udang Alaska 28 d Udang Crangon 5,8 b 11,6 d 69,1 c Metapenaeus 32,4 d Lobster Nephrops 69,8 c Lobster Homarus 60,8-77,0 c Penaeus 25 d Remis Lepas 58,3 c Universitas Sumatera Utara Keterangan: a Berdasarkan bobot bahan basah b Berdasarkan bobot bahan kering c Berdasarkan bobot bahan organik pada kulit luar d Berdasarkan bobot kering total kulit luar

2.3.1 Sifat Kitin

Kitin merupakan bahan yang tidak beracun dan bahkan mudah terurai secara hayati biodegradable. Bentuk fisiknya merupakan padatan amorf yang berwarna putih dengan kalor spesifik 0,373 ± 0,03 kalg o C Knorr, 1984 dan derajat rotasi spesifik [α] D 18 +22 o pada kosentrasi asam metanasulfonat 1,0. Sebagai biopolymer kristalin, kitin terdapat dalam γ bentuk Kristal di alam, yaitu α, , dan . Kitin- α berbentuk Kristal ortorombik dengan setiap unit selnya mengandung 4 cincin N-asetil- D- glukosamina yang ditautkan dengan β ikatan glikosidik -1→4 dan tertara secara antiparalel, rapat, dan kompak. Kitin- berbentuk kristalin monoklin dan setiap unitnya terdiri atas 2 cincin N-asetil-D-glukosamina dan 2 molekul air yang tertara secara parallel. Sementara struktur kitin- diduga dalam β penataan, yaitu β rantai paralel dan 1 antiparalel. Ketiga bentuk kristalin tersebut dapat dibedakan dengan menggunakan spektroskopi IR pada bilangan gelombang 3160 dan 3190 cm -1 . Kitin hampir tidak larut dalam air, asam encer, dan basa, tetapi larut dalam asam formiat, asam metanasulfonat, N,N-dimetilasetalmida yang mengandung 5 litium klorida, heksafluoroisopropil alkohol, heksafluoroaseton dan campuran 1,2- dikloroetana-asam trikloroasetat dengan nisbah 35:65 [vv]Hirano, 1986. Asam mineral pekat seperti H 2 SO 4 , HNO 3 , dan H 3 PO 4 dapat melarutkan kitin sekaligus menyebabkan rantai panjang kitin terdegradasi menjadi satuan-satuan yang lebih kecil Bastaman,1989.

2.3.2. Kegunaan Kitin dan Kitosan

Dewasa ini aplikasi kitin dan kitosan sangat banyak dan meluas. Di bidang industri, kitin, dan kitosan berperan antara lain sebagai koagulan polielektrolit pengolahan limbah cair, pengikat dan penjerap ion logam, mikroorganisme, Universitas Sumatera Utara mikroalga, pewarna, residu pestisida, lemak tanin, PCB poliklorinasi bifenil, mineral dan asam organik, media kromatografi afinitas, gel dan pertukaran ion, penyalut berbagai serat alami dan sintetik, pembentukan film dan membran mulai terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp, dan produk tekstil. Sementara dibidang pertanian dan pangan kitin dan kitosan digunakan sebagai pencampur ransum pakan ternak, antimikrob, antijamur, serat bahan pangan, penstabil, pembentuk gel, pembentuk tekstur, pengental dan pengemulsi produk olahan pangan, pembawa zat aditif makanan, flavor, zat gizi, pestisida, herbisida, virusida tanaman, dan deasedifikasi buah-buahan, sayuran dan penjernih sari buah. Fungsinya sebagai antimikroba dan antijamur juga diterapkan dibidang kedokteran kitin dan kitosan dapat mencegah pertumbuhan Candida albican dan Staphvlacoccus aureus. Selain itu bipolimer tersebut juga berguna sebagai antikoagulan, antitumor, antivirus, pembuluh darah- kulit dan ginjal sintetik, bahan pembuat lensa kontak, aditif kosmetik, membran di alis, bahan shampoo dan kondisioner rambut, zat hemostatik, penstabil liposom,bahan ortoprdik, pembalut luka dan benang bedah yang mudah diserap, serta mempertinggi daya kekebalan, antiinfeksi. Purwantiningsih,S. 2009.

2.4 Spektrofotometer Ultraviolet UV

Spektrum absorpsi dalam daerah-daerah ultraungu dan tampak umumnya terdiri dari satu atau beberapa pita absorpsi yang lebar. Semua molekul dapat menyerap radiasi dalam daerah UU-tampak, oleh karena mereka mengandung elektron, baik yang dipakai bersama maupun tidak, yang dapat dieksitasi ke tingkat energi yang lebih tinggi di dalam molekul. Elektron dalam satu ikatan kovalen tunggal erat terikat, dan radiasi dengan energi tinggi, atau panjang gelombang pendek, diperlukan untuk eksitasinya. Spektrum absorpsi dapat diperoleh dengan menggunakan bermacam-macam bentuk contoh : gas, lapisan tipis cairan, larutan dalam bermacam-macam pelarut, dan bahkan padat. Kebanyakan pekerjaan analitik menyangkut larutan, dan kita mengharapkan disini untuk mengembangkan satu uraian kuantitatifdari hubungan antara konsentrasi larutan dan kemampuannya untuk menyerap radiasi. Pada waktu yang sama, kita harus sadar bahwa besarnya absorpsi akan tergantung juga pada jarak yang dijalani oleh radiasi melewati larutan. Seperti Universitas Sumatera Utara telah kita lihat, absorpsi juga tergantung pada panjang gelombang radiasi dan tabiat jenis zat molekular dalam larutan. Hubungan antara absorpsi radiasi dan panjang jalan melalui medium yang menyerap pertama kali dirumuskan oleh Bouguer 1729, meskipun kadang-kadang dianggap berasal dari Lambert 1768. Marilah kita membagi sebuah medium penyerap yang homogen, seperti suatu larutan kimia, menjadi lapisan-lapisan maya, masing-masing dengan ketebalan yang sama. Jika suatu sinar radiasi monokhromatik yaitu radiasi dari satu panjang gelombang tunggal diarahkan melewati medium, diketahui bahwa tiap lapisan menyerap bagian yang sama dari radiasi, atau tiap lapisan mengurangi tenaga radiasi sinar dengan bagian yang sama. Pernyataan persamaan ini dapat berbunyi: Tenaga radiasi yang ditransmisikan berkurang secara eksponensial jika tebal medium penyerap bertambah secara aritmatik. Hubungan antara konsentrasi macam zat penyerap dan besarnya absorpsi dirumuskan oleh Beer dalam tahun 1859. Hukum beer analog dengan hukum Bouguer dalam menguraikan pengurangan eksponensial dalam tenaga transmisi dengan satuan peningkatan aritmatik dalam konsentrasi. Hukum Beer dapat digunakan dengan tepat hanya untuk radiasi monokhromatik dan sifat macam zat yang menyerap ditetapkan di atas jangkauan konsentrasi yang bersangkutan, maka disebut “penyimpangan” dari hukum Beer. Hukum-hukum Baouguer dan Beer dengan mudah digabung menjadi pernyataan yang sesuai. Kita mengetahui bahwa dalam mempelajari akibat perubahan konsentrasi terhadap absorpsi, jarak jalan lewat larutan harus dibuat tetap, tetapi hasil- hasil yang diukur akan tergantung pada besarnya harga tetapan.

2.4.1 Peralatan untuk Spektrofotometer

Spektrofotometer adalah alat untuk mengukur transmitan atau absorban suatu contoh sebagai fungsi panjang gelombang, pengukuran terhadap suatu deretan contoh pada suatu panjang gelombang tunggal mungkin juga dapat dilakukan. Alat-alat demikian dapat dikelompokkan baik sebagai manual atau perekam, maupun sebagai sinar tunggal atau sinar rangkap. Universitas Sumatera Utara Sumber : Underwood,A.L. 1983 Gambar 2.4. Bagan Alat Spektrofotometer Unsur-unsur terpenting suatu spektrofotometer yaitu: 1. Sumber energi radiasi yang kontiniu dan meliputi daerah spektrum, dimana alat ditujukan untuk dijalankan. 2. Monokhromator, yang merupakan suatu alat untuk mengisolasi suatu berkas sempit dari panjang gelombang-panjang gelombang dari spektrum yang luas yang disiarkan oleh sumber. 3. Wadah untuk contoh 4. Detektor yang merupakan suatu transducer yang mengubah energi radiasi menjadi isyarat listrik. 5. Penguat dan rangkaian yang bersangkutan yang membuat isyarat listrik cocok untuk diamati. 6. Sistem pembacaan yang dapat mempertunjukkan besarnya isyarat listrik. Underwood,A.L. 1983

2.5 Spektroskopi FTIR

Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang mikro. Bagi kimiawan organik, sebagian besar kegunaannya terbatas di antara 4000 cm -1 dan Sumber Monokhromator Sampel Detektor Pembacaan Penguat Universitas Sumatera Utara 666 cm -1 2,5 – 15,0 m. Sebuah molekul yang paling sederhana sekalipun dapat memberikan spektrum yang sangat rumit. Kimiawan organik mengambil keuntungan dari kerumitan spektrum itu dengan membandingkan spektrum senyawa yang tidak diketahui terhadap spektrum cuplikan yang asli. Suatu kesesuaian puncak demi puncak merupakan bukti yang kuat tentang identitasnya. Selain enantiomer, dua senyawa tidak mungkin memberikan spektrum inframerah yang sama. Pancaran infra-merah terbatas di antara 4000 cm -1 dan 666 cm -1 2,5 – 15,0 m, diserap oleh sebuah molekul organik dan diubah menjadi energi getaran molekul. Penyerapan ini juga tercatu, namun spektrum getaran tampak bukan sebagai garis- garis melainkan berupa pita-pita. Letak pita dalam spektrum inframerah disajikan sebagai bilangan gelombang atau panjang gelombang. Satuan bilangan gelombang cm -1 , kebalikan sentimeter. Terdapat dua macam getaran molekul yaitu getaran ulur dan getaran tekuk. Getaran ulur adalah suatu gerakan berirama di sepanjang sumbu ikatan sehingga jarak antar atom bertambah atau berkurang. Getaran tekuk dapat terjadi karena perubahan sudut-sudut ikatan antara ikatan-ikatan pada sebuah atom. Silverstein, R.M. 1986 Spektroskopi IR juga digunakan untuk penentuan struktur, khususnya senyawa organik dan juga untuk analisa kuantitatif. Spektrum infra merah memberikan puncak maksimal yang jelas sebaik puncak minimumnya. Spektrum absorpsi dibuat dengan bilangan gelombang pada sumbu X dan persentase transmitan T pada sumbu Y. Bila dibandingkan dengan daerah UV-tampak, dimana energi dalam daerah ini dibutuhkan untuk transisi elektronik, maka radiasi infra merah hanya terbatas pada perubahan energi setingkat molekul. Untuk tingkat molekul, perbedaan dalam keadaan vibrasi dan rotasi digunakan untuk mengabsorpi sinar inframerah. Jadi, untuk dapat mengabsorpi, molekul harus memiliki perubahan momen dipole sebagai akibat dari vibrasi. Berarti radiasi medan listrik yang berubah-ubah akan berinteraksi dengan molekul dan akan menyebabkan perubahan amplitude salah satu gerakan molekul. Khopkar,S.M.2008

2.5.1 Peralatan untuk Spektrofotometer Inframerah

Komponen dasar spektrofotometer IR sama dengan UV-tampak, tetapi sumber, detektor, dan komponen optiknya sedikit berbeda. Mula-mula sinar infra merah Universitas Sumatera Utara dilewatkan melalui sampel dan larutan pembanding, kemudian dilewatkan pada monokromator untuk menghilangkan sinar yang tidak diinginkan stray radiation. Berkas ini kemudian didispersikan melalui prisma. Dengan melewatkannya melalui slit, sinar tersebut dapat difokuskan pada detektor. Khopkar,S.M.2008 Sumber : Fessenden,R.J.1983 Gambar 2.5. Bagan Alat Spektroskopi Inframerah Instrumen yang digunakan untuk mengukur resapan radiasi inframerah pada berbagai panjang gelombang disebut spektrofotometer inframerah. Komponen alat yang khas adalah sumber cahaya yang memancarkan cahaya inframerah pada semua panjang gelombang. Cahaya dari sumber ini pecah oleh sistem cermin menjadi dua berkas cahaya, berkas rujukan referensi dan berkas contoh. Setelah masing-masing melewati sel rujukan pelarut murni, jika pelarut itu digunakan dalam contoh, atau kosong jika contoh tak menggunakan pelarut dan sel contoh, kedua berkas ini digabung kembali dalam pemenggal chopper; suatu sistem cincin lain, menjadi suatu berkas yang berasal dari kedua berkas itu, yang selang-seling bergantian. Berkas selang-seling ini didifraksi oleh suatu kisi sehingga berkas itu terpecah menurut panjang gelombang. Detektor mengukur beda intensitas antara kedua macam berkas tadi pada tiap-tiap panjang gelombang dan meneruskan informasi ini ke perekam, yang menghasilkan spektrum. Pita-pita inframerah dalam sebuah spektrum dapat dikelompokkan menurut intensitasnya : kuat s, strong, medium m dan lemah w, Sumber Cahaya Sel Contoh Sel Rujukan Pemenggal Kisi Detektor Perekam Universitas Sumatera Utara weak. Suatu pita lemah yang bertumpang-tindih dengan suatu pita kuat disebut bahu sh, shoulder. Banyaknya gugus identik dalam sebuah molekul mengubah kekuatan relatif pita absopsinya dalam suatu spektrum. Fessenden,R.J.1983

2.5.2 Spektrum Inframerah untuk Glukosamin

Karakterisasi glukosamin hidroklorida dapat ditentukan dengan menggunakan spektroskopi inframerah. Menurut Mojarrad et al. 2006 spektrum inframerah dari glukosamin dapat dilihat sebagai berikut: FT-IR Kitin KBr : 532 w, 565 w, 952 w, 1024 m, 1074 m, 1114 m, 1157 m, 1205 w, 1261 w, 1314 m, 1379 m, 1429 m, 1559 m, 1629 m, 1658 m, 2890 m, 2930 m, 3130 m, 3254 m, 3443 s, 3471 s cm -1 . FT-IR Glukosamin HCl KBr : 570 s, 597 s, 698 w, 773 m, 854 m, 889 w, 912 m, 1002 s, 1034 s, 1066 s, 1095 s, 1137 s, 1183 m, 1394 m, 1421 s, 1535 s, 1583 s, 1614 s, 2943 s, 3042 s, 3105 s, 3350 s cm -1 . Spektrum inframerah dari glukosamin hidroklorida yang diperoleh menunjukkan deasetilasi apabila bilangan gelombang ~1700 cm -1 untuk C=O, yang ada dalam spektrum inframerah kitin telah menghilang. Dimana gugus-gugus penting pada glukosamin hidroklorida adalah O-H, N-H, dan ikatan glikosida. Menurut Silverstein, R.M. 1986 gugus O-H berada di antara 3500-3200 cm -1 untuk glukosamin 3350 cm -1 . Gugus N-H berada di antara 1610-1481 cm -1 , untuk glukosamin 1535 cm -1 . Gugus C-N berada diantara 1342-1266 cm -1 , untuk glukosamin 1334 cm -1 . Dan Ikatan glukosida berada diantara 1150-1085 cm -1 , untuk glukosamin 1034 cm -1 . Universitas Sumatera Utara

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Bahan-Bahan

1. Cangkang Belangkas 2. Asam Klorida p.a E Merck 3. Natrium Hidroksida p.a E Merck 4. Asam Fosfat p.a E Merck 5. Asam Formiat p.a E Merck 6. Etanol p.a E Merck 7. N-asetilglukosamin p.a E Merck 8. Aquadest

3.2. Alat-Alat