Proses penyerapan berhubungan dengan adanya gugus hidrofilik OH dalam molekul kitosan, sehingga kitosan mempunyai kemampuan untuk mengikat
air dan bahan-bahan yang tersuspensi dalam air. Berdasarkan survei literatur, Olin et al. 1996 dan Bailey et al. 1997 telah mengidentifikasi penyerap yang murah
untuk penanganan kontaminasi logam berat pada air dan limbah cair. Mereka mengidentifikasi dua belas penyerap yang potensial untuk Pb, Cd, Cu, Zn, dan
Hg, diantaranya kitosan mempunyai kapasitas serapan yang tinggi untuk ion-ion metal Masri et al. 1974. Kitosan mengikat atau mengkelat sejumlah logam lima
kali lebih besar dari kitin, hal ini ditandai oleh adanya grup amino bebas NH
3 +
dalam kitosan Muzarelli 1977.
2.2.3 Kitosan dan kegunaannya.
Kitosan mempunyai bentuk spesifik mengandung gugus amin dalam rantai karbonnya yang bermuatan positif, sehingga dalam keadaan cair sensitif terhadap
kekuatan ion tinggi, daya repulsif antara fungsi amin menurun sesuai dengan fleksibilitas rantai kitosan dan pendekatannya dalam ruang distabilkan oleh ikatan
hidrogen di dalam dan di luar rantai Sanford 1989, artinya kitosan dalam bentuk polimer memanjang mempunyai daya repulsif yang menurun dibanding kitosan
yang bentuk polimernya menggulung Shahidi et al. 1999, Suptijah et al.1992. Kitosan dapat digunakan dalam berbagai bidang diantaranya:
1 Klarifikasi pada limbah pengolahan industri buah, pengolahan wine dan minuman beralkohol, penjernihan air minum, penjernihan kolam renang,
penjernihan zat warna dan penjernihan tanin. 2 Pertanian untuk pelapis biji-bijian dan enkapsulasi.
3 Biomedik untuk menurunkan kadar kolesterol, mempercepat penyembuhan luka dan dapat digunakan sebagai lensa kontak.
4 Pengembalian protein dalam mengendapkan bahan-bahan protein dari limbah industri.
5 Detoksifikasi limbah industri untuk menghilangkan logam-logam berbahaya dan bahan kimia berbahaya lainnya.
6 Dalam fotografi berfungsi sebagai pengikat film dan melindungi film dari kerusakan.
7 Bioteknologi untuk proses pembuatan enzim teramobilisasi, pembentuk senyawa kompleks dengan protein.
8 Kertas dan tekstil sebagai zat aditif. 9 Pembungkus makanan berupa film khusus.
10 Kulit sebagai perekat. 11 Cat, sebagai koagulan, pensuspensi dan flokulan.
12 Makanan sebagai aditif. Penggunan kitosan begitu meluas karena karakteristik kationiknya yakni
mempunyai muatan listrik positif unik. Disamping itu, sifat-sifat kimia yang lain juga sangat menunjang penggunaannya. Karena kitosan merupakan hasil sintesis
senyawa alami dan bukan dari bahan kimia sintetik, maka keamanan penggunaan kitosan dapat dijamin. Penggunaan kitosan paling luas dan sudah begitu mapan
dalam pengolahan limbah air. Melalui reaksi pengikatan chelating, kitosan mampu menarik limbah beracun dan logam berat seperti plumbum, merkuri,
cadmium, uranium, arsenik dan lain-lain Alfian 2003, Rahayu 2007. Zat pembentuk kelat mempunyai kemampuan untuk mengikat ion logam
dengan selektif dan dapat menyebabkan logam kehilangan aktifitas biologisnya. Konsentrasi ion logam bebas dalam cairan ekstra sel menurun dengan jelas karena
pengikatan ion ini oleh pembentuk kelat, karena itu dapat juga ditarik diserap dari jaringan. Pembentukan kelat melalui reaksi antara pembentuk kelat dengan
ion logam, dapat menyebabkan ion logam tersebut kehilangan sifat ionnya,dengan demikian akan menyebabkan kehilangan sebagian besar sifat toksiknya
Kawamura et al. 1993. Oleh karena itu kitosan dapat digunakan sebagai agen detoksifikasi.
Kitosan bersifat sebagai pembentuk kelat zat pengikat yang dapat mengikat logam dalam bentuk ikatan kompleks sehingga dapat mengalahkan sifat
dan pengaruh negatif dari logam berat yang terdapat dalam suatu bahan. Molekul atau ion dengan pasangan elektron bebas dapat membentuk kompleks dengan ion
logam, karena itulah senyawa-senyawa yang mempuyai dua atau lebih gugus fungsional seperti –OH, -SH, -COOH, -PO
3
H
2
, -C=O, -NR
2
, -S- dan –O- dapat mengkelat logam dalam lingkungan yang sesuai. Proses pengikatan logam ini
merupakan proses keseimbangan pembentukan kompleks ion logam dengan
sekuestran Winarno 1993. Melalui reaksi pengikatan chelating, kitosan mampu menyerap logam berat, hal ini dimungkinkan dengan adanya gugus CH
2
OH dan NHCOCH
3
, yang merupakan gugus reaktif dari kitosan yang dapat mengikat ion logam, bentuk senyawa kompleks logam Cu dengan kitosan dapat dilihat pada
Gambar 5.
Gambar 5 Bentuk senyawa kompleks logam Cu dengan kitosan Sumber : Hirano 1989.
Dalam bidang pertanian penggunaan kitosan sangat luas dan banyak negara telah mempraktekannya. Kitosan yang dicampurkan ke dalam tanah dapat
mengurangi resiko serangan cacing parasit tanah terhadap tanaman.Senyawa kitosan ini, tidak menimbulkan masalah lebih lanjut seperti residu, pencemaran
dan lain-lain. Aplikasi kitosan dalam bidang industri pangan antara lain sebagai pengisi, penstabil, film, pembentuk tekstur dan pengawet anti bakteri.
Senyawa kompleks Microcrystalline Chitin MCC, merupakan salah satu turunan kitosan yang banyak digunakan dalam industri pangan Shahidi et al.
1999. Kitosan juga digunakan sebagai immobilizing agents pada enzim tubuh, untuk memberikan efek lebih tinggi pada laju metabolisme sel dan meningkatkan
permeabilitas sel. Kitosan dapat menyaring dengan efektif terhadap zat-zat yang tak diinginkan seperti tanin pada kopi Bought 1975.
Kegunaan kitosan dalam bidang kesehatan antara lain untuk penyembuhan luka tubuh, untuk benang jahit operasi karena dapat terurai dengan sendirinya
biodegradable, demikian juga lembaran tipis kitosan dapat digunakan untuk menambal luka tanpa harus meninggalkan bekas. Sifat-sifat khas seperti kuat,
menyerap air dan dapat bergabung secara harmonis dengan jaringan tubuh
sehingga sangat ideal untuk penyembuhan luka bakar pada kulit. Karena sifatnya itu pula kitosan dapat digunakan sebagai pembungkus kapsul sehingga di dalam
tubuh mampu melepaskan kandungan obatnya secara terkontrol Kumar 2000. Kitosan juga dapat digunakan untuk bahan pembuatan lensa kontak soft
lens maupun hard lens karena lebih murah dan awet, dapat digunakan sebagai obat anti kolesterol, karena pada binatang percobaan pemberian zat ini mampu
menurunkan kadar kolesterol tubuh. Kitosan bersifat non-thrombogenic tidak menggumpalkan darah maka kitosan dapat digunakan sebagai pengganti tulang
atau tulang rawan dan juga pengganti saluran darah diantaranya arteri maupun vena. Kitosan khususnya nano kitosan dapat menggumpalkan sel-sel leukemia,
zat ini cocok untuk agent anti tumor. Kitosan juga diusulkan untuk digunakan
sebagai bahan pembuatan membran ginjal buatan Shahidi et al. 1999. 2.2.4 Kitosan sebagai adsorben.
Model keseimbangan sorpsi terdiri dari 3 jenis: Model Langmuir Freundlich dan Sips isoterm Kim and Cho 2005. Absorbsi dipengaruhi oleh
beberapa hal diantaranya pH, temperatur, entalpi dan entropi, sedangkan kinetika sorpsi dipengaruhi oleh ukuran partikel dan kondisi polimer, dimana kondisi
polimer tersebut berkaitan erat dengan porositas dan jarak antar lapisan polimer yang akan mempengaruhi gejala difusi. Difusi yang terjadi meliputi difusi
eksternal dan difusi antar partikel. Kitosan sebagai makropolimer, mempunyai sifat yang unik Guibal1995:
Berstruktur rombis, Mempunyai bentuk matriks berongga dengan pori- pori yang banyak. Merupakan makromolekul yang dengan air dapat
meningkatkan kapasitas adsorpsinya mengembang, tahan panas tapi dapat mengembang dengan meningkatkan kapasitas porositasnya, serta dapat didaur
ulang. Kitosan serbuk mempunyai sifat-sifat: Rendah porositasnya. Jarak antar
lapisan polimernya rendah, sehingga mekanisme difusinya menjadi rendah difusi eksternal maupun difusi antar partikel. Oleh karena itu untuk meningkatkan
kapasitas sorpsinya maka kitosan biasa direaksikan dengan asam organik, agar daya adsorpsinya meningkat karena pada keadaan campuran terjadi subsitusi site
sorpsi yang baru dan terjadi pula reorganisasi jaringan polimer serta terjadi
modifikasi kristal. Hasil tersebut dapat dikembangkan untuk meningkatkan sifat transfer masa. Misal: membentuk formasi gel, meningkatkan pembukaan jaringan
polimer untuk akses ke site sorpsinya dan membentuk gel kitosan dalam bentuk speris Kawamura 1993.
Liu 2003 menggunakan kitosan dalam bentuk membran dan menyatakan bahwa dalam bentuk membran luas permukaan jadi lebih besar sehingga dapat
meningkatkan kapasitas adsorbsinya. Kawamura 1993 dan Kim 2005 menyatakan bahwa butiran kitosan gel menunjukan absorbsi dan kecepatan
pengikatan yang lebih besar daripada kitosan serpihan, sehingga kitosan butiran dapat meningkatkan sifat sorbsinya melalui ekspansi jaringan polimernya.
Penggunaan kitosan campuran sudah banyak diteliti dalam penanganan limbah logam berat dan pewarna Rahayu 2007. Rahmi 2007 menggunakan
kitosan komposit dalam penanganan limbah fenol dan membuktikan bahwa gugus H
+
dan gugus amin dapat mempengauhi laju adsorpsi yang semakin meningkat dengan meningkatnya konsentrasi H
+
. Sementara Rahayu dan Purnavita 2007 mengatakan semakin meningkat pH media yang digunakan semakin tinggi
adsorbsi logam Hg merkuri oleh kitosan serbuk yang dibuat dari cangkang rajungan, hal tersebut menunjukan bahwa pH media pengadsobsi harus
diobservasi saat dilakukan pengadsorpsian oleh kitosan. Alfian 2003 melaporkan bahwa absorbsi logam Cu
+2
dalam limbah oleh kitosan bubuk dan kitosan larutan. Hasilnya menunjukkan bahwa kitosan bubuk
lebih tinggi daya absorsinya terhadap logam Cu
2+
76,7 dibandingkan kitosan larutan 45,5. Rachdtati et al 2007 menggunakan kitosan serbuk untuk
menghilangkan Crom
4+
dalam air limbah dan menunjukkan hasil bahwa kitosan dapat menyerap 9,1-9,5 mg Cr
4+
per gram kitosan pada pH 4-7,3. Hermanto dan Santoso 2006 meneliti adsorpsi logam Pb
2+
pada membran selulosa kitosan membran komposit dengan agen saling silang PEG dan
menghasilkan bahwa kitosan 1 memiliki kapasitas absorpsi yang paling baik pada membran komposit selulosa-kitosan. Semakin bertambah banyak agen saling
silang justru dapat menurunkan kapasitas absorpsinya dimana model isotherm absorpsi logam Pb
2+
adalah model isotherm Freundliech.
Efek temperatur terhadap kitosan dalam media air
Kitosan yang mempunyai bentuk matriks dapat mengembang dalam media air.
Peningkatan temperatur
media dapat
menimbulkan peningkatan
pengembangan porositas dan jarak antar layer polimer kitosan Guibal 1995, sehingga meningkatkan kapasitas site sorbsinya, dan meningkatkan difusi
eksternal serta difusi antar partikelnya. Dengan demikian dapat meningkatkan absorbsi ke dalam kitosan Kim 2005. Kitosan yang mengembang dalam media
air dan pada suhu 90
o
C, dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 6 Ukuran matriks kitosan pada suhu kamar A dan mengembang pada suhu 90
o
C B Sumber : dokumen pribadi.
2.3 Agar-agar
