Tujuan Komposisi Kimia Kulit Udang Gelasi ionik

1.2 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk - Mendapatkan rendemen kitosan tertinggi akibat pengaruh lama waktu perendaman HCl. - Menentukan proses gelasi ionik terbaik dengan berbagai perlakuan sizing. - Menentukan karakteristik nanopartikel yang meliputi morfologi, efisiensi, dan ukuran nanopartikel dengan SEM. - Menganalisis karakteristik partikel kitosan yang dilakukan dengan metode gelasi ionik menggunakan Fourier Transform InfraRed FTIR dan Scanning Electron Microscopy SEM. - Menentukan metode pembuatan kitosan yang sederhana, dapat diterapkan dengan mudah di laboratorium. 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Komposisi Kimia Kulit Udang

Untuk kebutuhan ekspor udang beku, bagian tubuh udang yang dibekukan adalah bagian badan abdomen hingga ekor uropod. Bagian kepala dan dada cephaloporax yang dibungkus oleh kulit udang keras merupakan bagian yang dibuang oleh industri pembekuan udang. Kulit udang mengandung 25-40 protein, 30-50 kalsium karbonat dan 15-20 kitin serta komponen lain sebagaimana tercantum pada Tabel 1. Tabel 1 Komposisi kimia kulit udang Penaeus sp. Komposisi Jumlah Air 12,86 Protein 32,75 Lemak 2,04 Abu 37,24 Karbohidrat 36,96 Kalsium 13,29 Magnesium 0,85 Fosfor 1,84 Besi 0,02 Mangan 0,0003 Kitin 18 Kalium 0,37 Tembaga 0,005 Natrium 0,436 Seng 0,005 Sulfur 0,419 Sumber: Arlius 1991 dalam Maulana 2007 Limbah udang merupakan bahan yang mudah busuk karena adanya proses degradasi oleh bakteri pembusuk dan enzim yang berjalan dengan cepat. Hal ini menyebabkan menurunya mutu komponen yang terdapat dalam limbah, sehingga apabila komponen tersebut rusak maka akan mengahsilkan produk yang bermutu rendah. Oleh karena itu perlu diupayakan penanganan limbah yang baik agar tidak cepat terdegradasi dengan tujuan untuk memperoleh produk yang lebih baik Suptijah et al. 1992 dalam Maulana 2007.

2.2 Karakteristik

2.2.1 Kitosan

Kitosan adalah jenis polimer alami yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin. Kitosan mempunyai sifat yang khas yakni bioaktifis, biodegradasi dan tidak beracun. Kitosan merupakan jenis polimer alam yang mempunyai rantai tidak linier dan mempunyai rumus C 6 H 11 NO 4 n. Mempunyai sifat tidak berbau,berwarna putih dan terdiri dari dua jenis polimer yaitu poli 2-deoksi,2-asetilamin,2-glukosa dan poli2-deoksi,2- amino glukosa yang berikatan secara beta 1,4. Kitosan larut dalam pelarut organik, HCl encer, HNO 3 encer, dan H 3 PO 4 0,5, tetapi tidak larut dalam basa kuat dan H 2 SO 4 . Sifat kelarutan kitosan ini dipengaruhi oleh bobot molekul dan derajat deasetilasi. Bobot molekul kitosan beragam, bergantung pada degradasi yang terjadi selama proses deasetilasi Sugita 2010. Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Struktur kitosan Sumber: Mardliyati 2010 Parameter mutu kitosan biasanya dilihat dari nilai derajat deasetilsi, kadar air, kadar abu, bobot molekul, dan viskositas. Viskositas kitosan dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti derajat deasetilasi, bobot molekul, konsentrasi pelarut, dan suhu. Gel kitosan terjadi karena terbentuknya jaringan tiga dimensi antara molekul kitosan yang terentang pada seluruh volume gel yang terbentuk dengan menangkap sejumlah air di dalamnya. Sifat jaringan serta interaksi molekul yang mengikat keseluruhan gel menentukan kekuatan, stabilitas, dan tekstur gel. Untuk memperkuat jaringan di dalam gel biasanya digunakan molekul lain yang berperan sebagai pembentuk ikatan silang Keuteur 1996. Penggunaan suhu yang terlalu tinggi di atas 150 o Derajat deasetilasi menyatakan banyaknya gugus amino bebas dalam polisakarida. Kitosan merupakan kitin dengan derajat deasetilasi lebih dari 70. Deasetilasi adalah proses pengubahan gugus asetil -NHCOCH C menyebabkan pemecahan ikatan polimer depolimerisasi rantai molekul kitosan sehingga menurunkan berat molekulnya. Kitosan dengan berat molekul rendah akan lebih tepat diterapkan sebagai antibakteri, antifungi, antioksidan dan antitumor. Kitosan menunjukkan sifat-sifat polimer biomedis misalnya nono-toksik, biokompatibel, dan biodegradable. Struktur kitosan yang mirip dengan selulosa dan kemampuanya membentuk gel dalam suasana asam, membuat kitosan memiliki sifat-sifat sebagai matriks dalam sistem pengantar obat Sutriyo et al. 2005. Kitosan biasa dipakai sebagai pengantar obat berdasarkan kekuatan mekanik dan keteruraian hayatinya yang lambat. Kitosan berbentuk gel atau lembaran telah digunakan sebagai pengantar obat yang merupakan zat antikanker Dhanikula et al. 2004. 3 dan rantai molecular kitin menjadi gugus amina lengkap -NH 2 Tabel 2 Spesifikasi kitosan niaga pada kitosan dengan penambahan NaOH konsentrasi tinggi. Kemampuan kitosan bergantung pada derajat kimia reaktif yang tinggi gugus aminonyaKusumaningsih et al. 2004 dalam April 2008. No Parameter Ciri 1 Ukuran partikel Serbuk sampai bubuk 2 Warna Putih kelabu 3 Kelarutan 97 dalam 1 asam asetat 4 Kadar abu ≤ 2,0 5 Kadar air ≤ 10,0 6 Warna Larutan Tak berwarna 7 N-deasetilasi ≥70,0 Sumber: Kencana 2009

2.2.2 Nano Kitosan

Nano kitosan yaitu kitosan yang memiliki pertikel yang berbentuk padat dengan ukuran sekitar 10 – 1000 nm. Kitosan dalam bentuk nanopartikel ini pun bersifat netral, tidak toksik, dan memiliki stabilitas yang konstan. Nanopartikel ini digunakan dalam berbagai rute aplikasi parental, mucosal misal oral, nasal, dan ocular mucosa yang sangat tidak invasive. Dalam sistem pengantaran obat, nanopartikel berperan sebagai pembawa carrier dengan cara melarutkan, menjebak, mengenkapsulasi, atau menempelkan obat di dalam matriksnya. Baru- baru ini, nanopartikel yang berasal dari bahan polimer digunakan sebagai sistem pengantaran obat yang potensial karena kemampuan penyebarannya di dalam organ tubuh selama waktu tertentu, dan kemampuannya untuk mengantarkan protein atau peptida Mohanraj dan Chen 2006. Nanopartikel dari bahan polimer yang biodegradable dan kompatibel merupakan salah satu perkembangan baik untuk pembawa obat karena nanopartikel diduga terserap secara utuh di dalam system pencernaan setelah masuk ke dalam tubuh Wu et al. 2005 dalam Wahyono 2010. Tujuan utama dalam melakukan rancangan nanopartikel sebagai sistem pengantar obat adalah untuk mengatur ukuran partikel, sifat-sifat permukaan, dan pelepasan zat aktif pada tempat yang spesifik di dalam tubuh sebagi sasaran pengobatan. Aplikasi nanoteknologi membuat revolusi baru dalam dunia industri dan diyakini pemenang persaingan global di masa yang akan datang adalah negara-negara yang dapat menguasai nanoteknologi. Ruang lingkup nanoteknologi meliputi usaha dan konsep untuk menghasilkan material atau bahan berskala nanometer, mengeksplorasi dan merekayasa karakteristik material atau bahan tersebut, serta mendesain ulang material atau bahan tersebut ke dalam bentuk, ukuran dan fungsi yang diinginkan.

2.3 Gelasi ionik

Gelasi atau pembentukan gel merupakan gejala penggabungan atau pengikatan silang rantai-rantai polimer membentuk jaringan tiga dimensi yang sinambung dan dapat memerangkap air di dalamnya menjadi suatu struktur yang kompak dan kaku yang tahan terhadap aliran bertekanan Fardiaz 1989 dalam Latifah 2010. Gel yang dapat menahan air dalam strukturnya disebut hidrogel Wang et al. 2004 dalam Napthaleni 2010. Hidrogel dapat diklasifikasikan menjadi hidrogel kimia dan hidrogel fisika. Contoh hidrogel kimia adalah hidrogel kitosan yang berikatan silang secara kovalen Keuteur 1996. Larutan kitosan pada batas konsentrasi tertentu dalam asam asetat 1 dapat membentuk gel. Gel kitosan yang terbentuk dapat diperbaiki sifatnya menurunnya waktu gelasi dan meningkatnya kekuatan mekanik gel dengan penambhan PVA Wang et al. 2004 dalam Wahyono 2010. Metode yang paling umum dalam pembuatan nanopartikel melalui proses gelasi ionik yaitu metode magnetic stirer, metode homogenizer ultrasonik dan metode high speed. Banyak penelitian difokuskan untuk membuat nanopartikel dari polimer yang biodegradable: kitosan, gelatin, dan sodium alginat. Salah satu contoh metode gelasi ionik ini adalah mencampurkan polimer kitosan dengan polianion sodium tripoliposfat yang menghasilkan interaksi antara muatan positif pada gugus amino kitosan dengan muatan tripolifosfat. Tripolifosfat dianggap sebagai zat pengikat silang yang paling baik Mohanraj dan Chen 2006. Proses terbentuknya kitosan nanopartikel dengan gelasi ionik dapat dilihat pada Gambar 2. Sizing Gelasi Ionik Chitosan solution chitosan nanoparticle Gambar 2 Kitosan nanopartikel dengan gelasi ionik

2.4 Tripolifosfat TPP