Kajian Pengolahan Dan Toksisitas Khitosan Larur Air Dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus Norvegicus)
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH ( Rattus norvegicus )
MUNAWWAR KHALIL
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Pengolahan dan
Toksisitas Khitosan Larut Air dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus
norvegicus) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Semua 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
tesis ini.
Bogor, Januari 2007
Munawwar Khalil
NIM F051020021
ABSTRAK
MUNAWWAR KHALIL. Kajian Pengolahan dan Toksisitas Khitosan Larut Air
dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus). Dibimbing oleh EDY
HARTULISTIYOSO dan SINGGIH WIBOWO.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari cara pembuatan khitosan
larut air (CMC) dengan karakteristiknya dan mengetahui pengaruh toksisitas
CMC melalui perubahan biokimia darah dan hispatologi jaringan hati dan ginjal
pada tikus percobaan.
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu Tahap I, persiapan bahan
baku, pengolahan khitin, pengolahan khitosan, pengolahan CMC dengan
perlakuan suhu (50, 70 dan 90 oC) dan mengkarakterisasinya (viskositas,
kelarutan, rendemen, pH, kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi, protein dan
nitrogen). Tahap II meliputi proses aplikasi CMC dengan konsentrasi yang
berbeda yaitu 0 %, 0.5 %, 1 %, 1.5 % dan 2 % pada tikus percobaan yang
dilakukan selama 21 hari dan pengamatan terhadap perubahan biokimia darah
dan hispatologi jaringan hati dan ginjal.
Hasil pengamatan terhadap viskositas menunjukkan hasil yang bervariasi
yaitu antara 123.67-338.33 Cps, dimana terdapat perbedaan yang nyata pada
semua perlakuan (P70 %. Hasil analisis sidik ragam ternyata tidak berpengaruh nyata (P>0.05)
pada semua perlakuan.
Berdasarkan hasil analisis biokimia darah SGOT diperoleh hasil antara
137.77– 154.33 U/l dan SGPT 42.30–55.28 U/l. Hampir semua hasil analisis ini di
bawah perlakuan kontrol, artinya tidak terjadi peningkatan enzim dalam darah
yang menunjukkan kerusakan pada hati. Pada analisis Kreatinin tidak terjadi
perubahan sampai pada konsentrasi 0.5 dan 1 %, sedangkan pada 1.5 dan 2 %
mengalami pembendungan ringan dengan terjadinya pertumbuhan sel baru untuk
memproteksi sel dari pengaruh bahan yang bersifat toksik. Kadar BUN meningkat
pada perlakuan 1% yaitu sebesar 33.67 mg/dl, lebih besar dari perlakuan kontrol
yaitu 25.67 mg/dl, sedangkan perlakuan 1.5 dan 2 % terjadi penurunan. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi CMC yang diberikan, maka
kadar BUN dalam darah semakin menurun.
Dalam proses pengolahan CMC ternyata penggunaan suhu yang tinggi
dapat meningkatkan kelarutan dan rendemen, tetapi viskositas menurun dan
pengaturan pH sampai netral sulit dilakukan. Pada pengujian toksisitas secara
histologi, ternyata pemberian CMC sampai konsentrasi 2 % dapat menekan laju
berat badan dan tidak menunjukkan gejala klinis yang bersifat toksik pada tikus
percobaan.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus)
MUNAWWAR KHALIL
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Pasca Panen
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PRAKATA
Puji syukur ke hadlirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya penulis
telah dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan judul Kajian Pengolahan
dan Toksisitas Khitosan dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus)
sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Magister Sains.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Bapak Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Singgih Wibowo, MS
selaku Ketua dan Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak meluangkan
waktu untuk memberikan bimbingan dan arahannya dalam penulisan Tesis ini.
Kemudian penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. W. Farid Ma’ruf
selaku Kepala Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan
dan Perikanan Jakarta, atas bantuan dana, fasilitas dan kerjasamanya. Ibu Ir.
Yusro Nuri Fazwya, M.Si beserta staf peneliti lainnya yang telah bersedia
membantu selama pengumpulan data. Bapak Prof. Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria,
Ipm (mantan Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen/TPP) dan Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, M.Agr selaku Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen (TPP),
terimakasih atas perhatian dan motivasinya. Ibu drh. Ekowati Handharyani, DVM,
MS, PhD yang telah bersedia membantu dalam menganalisis hispatologitoksisitas khitosan larut air (CMC). Ucapan terimakasih yang tak terhingga dan
setulus-tulusnya kepada Ayahanda Abdurrahman Ibrahim (Alm) dan Ibunda
Ummi Usman, Abang, Kakak, Adik serta seluruh anggota keluarga atas doa,
dukungan dan kasih sayangnya. Tidak lupa pula penulis mengucapkan
terimakasih kepada teman-teman Jurusan Teknologi Pasca Panen (TPP) angkatan
2002 khususnya dan teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Pascasarjana Aceh
(IKAMAPA)
Bogor
pada
umumnya,
atas
dorongan
semangat
dan
kebersamaannya.
Terakhir penulis juga sangat mengharapkan saran-saran dan kritikan yang
bersifat membangun atas kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan
Tesis ini, semoga dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................
xii
PENDAHULUAN...........................................................................................
1
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan .........................................................................................................
Manfaat Penelitian ......................................................................................
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
Khitosan ....................................................................................................
Sumber Khitosan .......................................................................................
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan .............................................
Ekstraksi Khitosan ....................................................................................
Aplikasi Khitin dan Khitosan ....................................................................
Khitosan Larut air .....................................................................................
Hewan Percobaan ......................................................................................
Toksisitas Khitosan ...................................................................................
Penurunan Berat Badan .............................................................................
5
6
6
6
8
9
10
11
12
14
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu ....................................................................................
Bahan dan Alat .........................................................................................
Metode Penelitian .....................................................................................
Analisis ......................................................................................................
Rancangan Percobaan ...............................................................................
15
15
15
16
20
24
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................
Penelitian Tahap I .....................................................................................
Penelitian Tahap II ....................................................................................
26
26
28
SIMPULAN ...................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
39
LAMPIRAN ...................................................................................................
44
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Spesifikasi Khitosan ………………………………………………….......
8
2 Spesifikasi Khitosan Larut Air ………………………………………......
29
3 Hasil Rata-rata Kadar SGOT dan SGPT dalam Darah ……………….
32
4 Hasil Rata-rata Kadar Kreatinin dan BUN dalam Darah ……………...
34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur molekul khitin ................................................................................
8
2 Struktur molekul khitosan ...........................................................................
9
3 Struktur khitosan larut air ............................................................................
11
4 Diagram proses pembuatan khitin ................................................................
18
5 Diagram proses pembuatan khitosan ..........................................................
19
6 Diagram proses pembuatan khitosan larut air .............................................
19
7 Penampang melintang hati pada perlakuan kontrol (0%) ...........................
31
8 Penampang melintang hati pada perlakuan 1.5% .......................................
31
9 Pengaruh CMC terhadap biokimia darah ....................................................
34
10 Penampang melintang ginjal pada perlakuan kontrol (0%) .......................
35
11 Penampang melintang ginjal pada perlakuan 2% .....................................
35
12 Grafik rata-rata berat badan tikus yang diberi CMC selama 21 hari ........
36
13 Grafik rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.....................................
37
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH ( Rattus norvegicus )
MUNAWWAR KHALIL
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Pengolahan dan
Toksisitas Khitosan Larut Air dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus
norvegicus) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Semua 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
tesis ini.
Bogor, Januari 2007
Munawwar Khalil
NIM F051020021
ABSTRAK
MUNAWWAR KHALIL. Kajian Pengolahan dan Toksisitas Khitosan Larut Air
dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus). Dibimbing oleh EDY
HARTULISTIYOSO dan SINGGIH WIBOWO.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari cara pembuatan khitosan
larut air (CMC) dengan karakteristiknya dan mengetahui pengaruh toksisitas
CMC melalui perubahan biokimia darah dan hispatologi jaringan hati dan ginjal
pada tikus percobaan.
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu Tahap I, persiapan bahan
baku, pengolahan khitin, pengolahan khitosan, pengolahan CMC dengan
perlakuan suhu (50, 70 dan 90 oC) dan mengkarakterisasinya (viskositas,
kelarutan, rendemen, pH, kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi, protein dan
nitrogen). Tahap II meliputi proses aplikasi CMC dengan konsentrasi yang
berbeda yaitu 0 %, 0.5 %, 1 %, 1.5 % dan 2 % pada tikus percobaan yang
dilakukan selama 21 hari dan pengamatan terhadap perubahan biokimia darah
dan hispatologi jaringan hati dan ginjal.
Hasil pengamatan terhadap viskositas menunjukkan hasil yang bervariasi
yaitu antara 123.67-338.33 Cps, dimana terdapat perbedaan yang nyata pada
semua perlakuan (P70 %. Hasil analisis sidik ragam ternyata tidak berpengaruh nyata (P>0.05)
pada semua perlakuan.
Berdasarkan hasil analisis biokimia darah SGOT diperoleh hasil antara
137.77– 154.33 U/l dan SGPT 42.30–55.28 U/l. Hampir semua hasil analisis ini di
bawah perlakuan kontrol, artinya tidak terjadi peningkatan enzim dalam darah
yang menunjukkan kerusakan pada hati. Pada analisis Kreatinin tidak terjadi
perubahan sampai pada konsentrasi 0.5 dan 1 %, sedangkan pada 1.5 dan 2 %
mengalami pembendungan ringan dengan terjadinya pertumbuhan sel baru untuk
memproteksi sel dari pengaruh bahan yang bersifat toksik. Kadar BUN meningkat
pada perlakuan 1% yaitu sebesar 33.67 mg/dl, lebih besar dari perlakuan kontrol
yaitu 25.67 mg/dl, sedangkan perlakuan 1.5 dan 2 % terjadi penurunan. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi CMC yang diberikan, maka
kadar BUN dalam darah semakin menurun.
Dalam proses pengolahan CMC ternyata penggunaan suhu yang tinggi
dapat meningkatkan kelarutan dan rendemen, tetapi viskositas menurun dan
pengaturan pH sampai netral sulit dilakukan. Pada pengujian toksisitas secara
histologi, ternyata pemberian CMC sampai konsentrasi 2 % dapat menekan laju
berat badan dan tidak menunjukkan gejala klinis yang bersifat toksik pada tikus
percobaan.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus)
MUNAWWAR KHALIL
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Pasca Panen
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PRAKATA
Puji syukur ke hadlirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya penulis
telah dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan judul Kajian Pengolahan
dan Toksisitas Khitosan dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus)
sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Magister Sains.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Bapak Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Singgih Wibowo, MS
selaku Ketua dan Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak meluangkan
waktu untuk memberikan bimbingan dan arahannya dalam penulisan Tesis ini.
Kemudian penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. W. Farid Ma’ruf
selaku Kepala Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan
dan Perikanan Jakarta, atas bantuan dana, fasilitas dan kerjasamanya. Ibu Ir.
Yusro Nuri Fazwya, M.Si beserta staf peneliti lainnya yang telah bersedia
membantu selama pengumpulan data. Bapak Prof. Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria,
Ipm (mantan Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen/TPP) dan Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, M.Agr selaku Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen (TPP),
terimakasih atas perhatian dan motivasinya. Ibu drh. Ekowati Handharyani, DVM,
MS, PhD yang telah bersedia membantu dalam menganalisis hispatologitoksisitas khitosan larut air (CMC). Ucapan terimakasih yang tak terhingga dan
setulus-tulusnya kepada Ayahanda Abdurrahman Ibrahim (Alm) dan Ibunda
Ummi Usman, Abang, Kakak, Adik serta seluruh anggota keluarga atas doa,
dukungan dan kasih sayangnya. Tidak lupa pula penulis mengucapkan
terimakasih kepada teman-teman Jurusan Teknologi Pasca Panen (TPP) angkatan
2002 khususnya dan teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Pascasarjana Aceh
(IKAMAPA)
Bogor
pada
umumnya,
atas
dorongan
semangat
dan
kebersamaannya.
Terakhir penulis juga sangat mengharapkan saran-saran dan kritikan yang
bersifat membangun atas kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan
Tesis ini, semoga dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................
xii
PENDAHULUAN...........................................................................................
1
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan .........................................................................................................
Manfaat Penelitian ......................................................................................
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
Khitosan ....................................................................................................
Sumber Khitosan .......................................................................................
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan .............................................
Ekstraksi Khitosan ....................................................................................
Aplikasi Khitin dan Khitosan ....................................................................
Khitosan Larut air .....................................................................................
Hewan Percobaan ......................................................................................
Toksisitas Khitosan ...................................................................................
Penurunan Berat Badan .............................................................................
5
6
6
6
8
9
10
11
12
14
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu ....................................................................................
Bahan dan Alat .........................................................................................
Metode Penelitian .....................................................................................
Analisis ......................................................................................................
Rancangan Percobaan ...............................................................................
15
15
15
16
20
24
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................
Penelitian Tahap I .....................................................................................
Penelitian Tahap II ....................................................................................
26
26
28
SIMPULAN ...................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
39
LAMPIRAN ...................................................................................................
44
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Spesifikasi Khitosan ………………………………………………….......
8
2 Spesifikasi Khitosan Larut Air ………………………………………......
29
3 Hasil Rata-rata Kadar SGOT dan SGPT dalam Darah ……………….
32
4 Hasil Rata-rata Kadar Kreatinin dan BUN dalam Darah ……………...
34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur molekul khitin ................................................................................
8
2 Struktur molekul khitosan ...........................................................................
9
3 Struktur khitosan larut air ............................................................................
11
4 Diagram proses pembuatan khitin ................................................................
18
5 Diagram proses pembuatan khitosan ..........................................................
19
6 Diagram proses pembuatan khitosan larut air .............................................
19
7 Penampang melintang hati pada perlakuan kontrol (0%) ...........................
31
8 Penampang melintang hati pada perlakuan 1.5% .......................................
31
9 Pengaruh CMC terhadap biokimia darah ....................................................
34
10 Penampang melintang ginjal pada perlakuan kontrol (0%) .......................
35
11 Penampang melintang ginjal pada perlakuan 2% .....................................
35
12 Grafik rata-rata berat badan tikus yang diberi CMC selama 21 hari ........
36
13 Grafik rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.....................................
37
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Hasil rata-rata pengolahan khitosan larut air ………………...............
45
2 Data hasil analisis biokimia darah tikus percobaan ……………........
46
3 Data berat badan harian…………………………………………….......
47
4 Data rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.............................
48
5 Spektrum infra merah khitosan larut air (50 oC) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
49
6 Spektrum infra merah khitosan larut air (70 oC) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
50
o
7 Spektrum infra merah khitosan larut air (90 C) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
51
8 Analisa ragam terhadap viskositas khitosan larut air ……………....
52
9 Analisa ragam terhadap kelarutan khitosan larut air ……………......
53
10 Analisa ragam terhadap nilai pH khitosan larut air ……………......
54
11 Analisa ragam terhadap kadar air khitosan larut air ………….......
55
12 Analisa ragam terhadap derajat deasetilasi khitosan larut air …...
56
13Analisa ragam terhadap SGOT darah ...........................................
57
14 Analisa ragam terhadap SGPT darah ............................................
58
15 Analisa ragam terhadap Kreatinin darah ......................................
59
16 Analisa ragam terhadap BUN darah .............................................
60
17 Bahan baku dan proses pengolahan khitosan larut air …………..
61
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perairan Indonesia mempunyai potensi perikanan yang cukup besar
dengan berbagai jenis ikan dan udang.
perikanan
Udang merupakan salah satu hasil
yang saat ini masih menjadi primadona ekspor hasil perikanan
Indonesia, karena disamping mempunyai nilai ekonomis yang cukup baik juga
merupakan bahan pangan yang mempunyai nilai gizi yang tinggi.
Udang merupakan salah satu komoditas yang penting dan sebagai
penghasil devisa terbesar bagi negara disamping komoditas lainnya. Permintaan
pasar semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dunia,
juga semakin meningkatnya jumlah ekspor udang dari tahun ke tahun. Kenyataan
ini menunjukkan bahwa komoditas udang mempunyai peranan penting dalam
aktifitas ekspor produk perikanan Indonesia.
Udang pada umumnya diekspor dalam bentuk udang beku. Hal ini
mendorong para pengusaha perikanan Indonesia untuk mengembangkan industri
pembekuan udang. Menurut Suptijah (1992), ada tiga macam produk udang beku
yang sudah terkenal yaitu udang yang dibekukan dalam keadaan utuh tanpa
dikuliti atau dipotong kepalanya, udang yang telah dipisahkan kepalanya tetapi
tidak dikuliti, dan udang yang telah dikupas kulitnya serta dipisahkan kepalanya.
Kedua produk udang beku terakhir akan meninggalkan sisa pengolahan (limbah)
berupa kepala, kulit atau kepalanya saja.
Besarnya produksi udang dewasa ini akan menghasilkan limbah berupa
kulit yang besar jumlahnya. Apabila melimpahnya limbah kulit ini tidak diiringi
dengan pemanfaatan yang tepat maka akan menjadi masalah yang serius karena
limbah udang sama halnya seperti limbah perikanan lainnya akan mudah sekali
mengalami pembusukan sehingga akan menimbulkan polusi terhadap lingkungan.
Khitosan merupakan salah satu contoh produk hasil pemanfaatan limbah
udang yang mempunyai prospek untuk dikembangkan karena ketersediaan bahan
baku (limbah) udang yang besar. Menurut Sandford dalam Knorr (1984),
kandungan khitin pada limbah udang sebesar 13–15 % (berat kering) tergantung
2
jenis spesiesnya, sedangkan limbah udang yang dihasilkan dari produksi udang
beku mencapai 50–60 % dari berat utuh.
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah ada diketahui bahwa khitosan
mempunyai manfaat yang cukup banyak pada berbagai bidang kehidupan.
Sebagai contoh, khitosan
dapat menghilangkan kontaminan, memisahkan
petroleum dari air limbah, pelapis benih yang akan ditanam (pertanian), anti
kolesterol, anti koagulan dalam darah dan absorben logam berat (Brzeski 1987).
Selama ini limbah udang hanya dimanfaatkan sebagai bahan tambahan
dalam pembuatan terasi, kerupuk udang dan pelet. Pemanfaatan limbah udang
lebih lanjut yaitu sebagai bahan dasar pembuatan khitin dan khitosan (Brzeski
1987). Limbah industri pengolahan udang ini mengandung 40–50 % khitin,
25–30 % kalsium karbonat dan 15–20 % protein (Putro 1987).
Penanganan dan pengolahan limbah udang melalui industri pengolahan
khitin
dan khitosan
menjadi perhatian, karena senyawa yang hampir sama
dengan selulosa ini ternyata menunjukkan keandalan di berbagai bidang dan
mempunyai prospek tinggi sebagai komoditi perdagangan.
Memperhatikan potensi produksi udang dan limbah udang terutama
kulitnya yang semakin meningkat dan bisa diandalkan, maka pemanfaatan khitin
dan
khitosan
harus
mendapat
perhatian
yang
lebih
besar
dalam
pengembangannya di Indonesia.
Pemanfaatan khitosan
banyak digunakan dalam berbagai keperluan
industri, baik industri pangan, non pangan, maupun pengolahan limbah industri
(koagulasi dan flokulasi), sebagai penstabil dan pengental. Penggunaan khitosan
sebagai penurun kadar lemak dikembangkan antara lain sebagai penurun kadar
lemak pada tikus putih (Sugano et al. 1980).
Khitosan merupakan turunan khitin yang hanya dapat larut dalam larutan
asam organik seperti asam asetat tetapi tidak larut dalam air dan pelarut organik
lainnya seperti dimetil sulfida. Sehubungan khitosan ini harus dilarutkan dulu
dalam asam asetat, aplikasinya juga terbatas karena pH rendah, maka para
pemakai khitosan harus menyiapkan ruangan khusus asam dan peralatan lainnya
termasuk peralatan pengaman untuk menghindari bahaya dari asam asetat
terhadap kesehatan dan keselamatan pemakai. Oleh karena itu, pencarian metode
3
untuk menghasilkan khitosan yang lebih baik perlu dilakukan, salah satu caranya
yaitu dengan melakukan pengolahan khitosan larut air atau lebih dikenal dengan
karboksimetil khitosan (CMC).
Dengan dihasilkannya CMC ini diharapkan penggunaan khitosan pada
berbagai bidang kehidupan bisa lebih ditingkatkan, mengingat CMC lebih praktis
dan efektif dibanding khitosan
larut asam. CMC selain lebih aman untuk
digunakan karena memiliki pH yang netral, juga penggunaan air sebagai pelarut
lebih menguntungkan dibandingkan asam, karena air tersedia dimana-mana dan
mudah didapatkan sehingga akan mengurangi biaya penggunaan khitosan.
Khitosan larut air dapat diaplikasikan pada berbagai bidang seperti
kosmetika, pengawetan makanan, kesehatan dan agrikultur. Pada buah-buahan
dapat ditingkatkan waktu simpannya dan tetap segar setelah dikeluarkan dari
pendingin dengan menggunakan lapisan tipis (film) khitosan larut air. Selain itu
khitosan larut air juga berguna sebagai pengkhelat tembaga (Cu) pada air limbah,
antikoagulan dan juga sebagai zat antimikroba (Angka dan Suhartono 2000).
Tikus putih sebagai hewan percobaan merupakan hewan yang sengaja
dipelihara untuk dipakai sebagai hewan model, guna mempelajari dan
mengembangkan fisiologi, farmatologi, biokimia, patologi dan kadang-kadang
digunakan untuk diagnostika dalam dunia kedokteran. Berdasarkan hasil
penelitian sebelumnya tikus putih sudah diketahui mempunyai sifat respon
biologik dan adaptasi mendekati manusia (Hanum 1996).
Tikus atau rat (Rattus norvegicus) telah diketahui sifat-sifatnya dengan
sempurna, mudah dipelihara, merupakan hewan yang relatif sehat dan cocok
untuk berbagai penelitian antara lain; penelitian tentang manfaat vitamin,
alkoholisme metabolisme lemak dan tingkah laku. Sudah banyak informasi
tentang fisiologi, anatomi genetik dan tingkah laku dari tikus putih sehingga dapat
diinterpretasikan dan diektrapolasikan ke manusia (Waynforth 1980).
Tikus secara luas digunakan untuk penelitian di laboratorium, terutama
tikus putih yang berasal dari Asia Tengah dan tidak ada hubungannya dengan
Norwegia seperti yang diduga dari namanya. Seperti halnya mencit terdapat tikus
germ free, gnotobiotic, dan spesifik pathogen free disamping yang biasa
(conventional). Terdapat beberapa galur atau varietas tikus yang memiliki
4
kekhususan tertentu antara lain galur sprague-dawley: berwarna albino putih,
berkepala kecil dan ekornya lebih panjang daripada badannya; galur wistar
ditandai dengan kepala besar dan ekor yang lebih pendek, dan galur long-evans
yang lebih kecil daripada tikus putih dan memiliki warna hitam pada bagian
kepala dan tubuh bagian depan (Malole dan Pramono 1989).
Tikus putih merupakan hewan percobaan yang banyak digunakan dalam
penelitian laboratorium. Dalam pemanfaatannya tikus adalah hewan yang mudah
didapat, harganya murah dan dalam pengujian secara patologis sangat mudah
dilakukan. Melalui pengujian patologis/hispatologis akan dapat diketahui adanya
perubahan-perubahan pada fungsi organ seperti, perubahan fungsi hati (SGOT,
SGPT) dan fungsi ginjal (Kreatinin, BUN) akibat pengaruh metabolisme bahan.
Tujuan Penelitian
Selama ini khitosan dikenal sebagai salah satu produk yang tidak beracun,
oleh karena itu maka penelitian ini mempunyai tujuan umum adalah untuk
mengetahui pengaruh pemberian dan toksisitas CMC tarhadap gangguan
hispatologik pada hati dan ginjal tikus percobaan.
Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
-
Mempelajari cara pengolahan CMC dengan karakteristiknya.
-
Mengetahui pengaruh toksisitas CMC melalui perubahan kadar SGOT
(Serum Glutamic Oxaloacetic Transferase), SGPT (Serum Glutamic
Piruvic Transferase), Kreatinin dan BUN (Blood Urea Nitrogen) darah
serta jaringan hati dan ginjal hewan percobaan.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
kemungkinan adanya efek toksin dari CMC dan gangguan hispatologis yang
ditimbulkan.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Khitosan
Kulit udang yang mengandung senyawa kimia khitin
dan khitosan
merupakan limbah yang mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak,
yang selama ini belum termanfaatkan secara maksimal.
Saat ini budidaya udang di tambak telah berkembang dengan pesat,
karena udang merupakan komoditi ekspor yang dapat dihandalkan dalam
meningkatkan ekspor non-migas dan merupakan salah satu jenis biota laut yang
bernilai ekonomis tinggi. Udang di Indonesia pada umumnya diekspor dalam
bentuk udang beku yang dibuang bagian kepala, kulit, dan ekornya.
Sebagian besar limbah udang berasal dari kulit, kepala, dan ekornya.
Fungsi kulit udang tersebut pada hewan udang (hewan golongan invertebrata)
yaitu sebagai pelindung. Kulit udang mengandung protein (25–40 %), kalsium
karbonat (45–50 %), dan khitin (15–20 %), tetapi besarnya kandungan komponen
tersebut tergantung pada jenis udangnya. Sedangkan kulit kepiting mengandung
protein (15.60–23.90 %), kalsium karbonat (53.70–78.40 %), dan khitin (18.70–
32.20 %). Hal ini juga tergantung pada jenis kepiting dan tempat hidupnya
(Focher et al. 1992).
Limbah yang dihasilkan dari proses pembekuan udang, pengalengan
udang, dan pengolahan kerupuk udang berkisar antara 30 % –75 % dari berat
udang. Dengan demikian jumlah bagian yang terbuang dari usaha pengolah udang
cukup tinggi (Anonim 1994). Limbah kulit udang mengandung konstituen utama
yang terdiri dari protein, kalsium karbonat, khitin, pigmen, abu, dan lain-lain
(Anonim 1994).
Selama ini di Indonesia sebagian kecil dari limbah udang sudah
termanfaatkan dalam hal pembuatan kerupuk udang, petis, terasi, dan bahan
pencampur pakan ternak. Sedangkan di negara maju seperti Amerika Serikat dan
Jepang, limbah udang telah dimanfaatkan di dalam industri sebagai bahan dasar
pembuatan khitin dan khitosan. Manfaatnya diberbagai industri modern banyak
sekali seperti industri farmasi, biokimia, bioteknologi biomedikal, pangan, kertas,
tekstil, pertanian, dan kesehatan. Khitin
dan khitosan
serta turunannya
6
mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi koagulasi dan penebal emulsi (Lang
1995).
Khitosan
adalah polimer linier berberat molekul tinggi dari 2-deoksi
2-amino-glukosa, merupakan produk deasetilasi dari khitin dengan alkali kuat,
bersifat polimer kationik sehingga tidak larut dalam air atau alkali pada pH di atas
6.5, tetapi dapat larut cepat dalam asam organik cair seperti asam formiat, asam
sitrat dan asam mineral kecuali sulfur. Khitosan disebut juga dengan mempunyai
kreatifitas kimia yang tinggi (Tokura 1995).
Khitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa
kuat, sedikit larut dalam HCl dan HNO3, dan H3PO4, dan tidak larut dalam
H2SO4. Khitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat
polietrolitik (Hirano 1989). Disamping itu khitosan dapat dengan mudah
berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu,
khitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan
dan industri kesehatan (Muzarelli 1986).
Sumber Khitosan
Sumber utama khitin
dan khitosan
yang dapat digunakan dalam
pengembangan lebih lanjut di perairan Indonesia adalah limbah udang. Suptijah
et al. (1992) menyatakan bahwa limbah udang dikategorikan menjadi tiga jenis
berdasarkan jenis pengolahannya, yaitu :
a. Kepala udang yang biasanya merupakan hasil sampingan dari industri
pembekuan udang tanpa kepala.
b. Kulit udang yang biasanya merupakan hasil samping dari industri
pembekuan udang atau industri pengalengan udang.
c. Campuran keduanya yang biasanya berasal dari industri pengalengan
udang.
Johnson dan Peniston (1982) menyatakan bahwa kulit udang dan rajungan
merupakan limbah pengolahan udang dan rajungan yang mencapai 50–60 % dari
berat utuh. Kandungan khitin pada limbah udang sebesar 20–30 % (berat utuh).
7
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan
Menurut Ornum (1992), khitin adalah suatu polimer linier yang tersusun
oleh 2.000-3.000 monomer N-asetil D-glukosamin dalam ikatan β (1-4). Khitin
mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak beracun, tidak larut dalam air,
asam anorganik encer, dan asam-asam organik tetapi larut dalam dimetil
asitamida dan lithium klorida.
Knorr (1982) menyatakan bahwa khitosan
merupakan polimer rantai
panjang glokosamin (2-amino-2 deoksiglukosa). Menurut Ornum (1992), khitosan
mempunyai sifat-sifat tertentu yaitu: struktur molekulnya dalam keadaan cair
sensitif terhadap kekuatan ion tinggi, daya refulsif antara fungsi amin menurun
sesuai dengan fleksibelitas rantai khitosan, dan pendekatannya dalam ruang
distabilkan oleh ikatan hidrogen menghasilkan suatu molekul resisten yang tahan
terhadap stres mekanik dan kemampuan berkembang bertambah.
Khitosan berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai
karbonnya pada posisi C2. Hal ini menyebabkan khitosan bermuatan positif yang
berlawanan dengan polisakarida lainnya (Ornum 1992). Bahan-bahan seperti
protein, anion polisakarida dan asam nukleat yang bermuatan negatif akan
berinteraksi kuat dengan khitosan berbentuk ion netral (Sandford 1989).
Khitin dan khitosan
merupakan senyawa kimia yang mudah
menyesuaikan diri, hidrofobik (tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam),
memiliki reaktivitas tinggi (karena mengandung gugus –OH dan gugus NH2)
untuk ligan yang bervariasi (sebagai bahan pewarna dan penukar ion). Disamping
itu, khitosan tidak larut dalam basa atau media campuran asam basa dan posisi
silang khitosan memiliki sifat yang sama baiknya dengan khitin (Muzarelli, 1977
dalam Zeng 1997).
Menurut Austin (1984), khitosan tidak larut dalam air, larutan alkali pada
pH di atas 6.5 dan pelarut organik, tetapi larut dengan cepat dalam asam organik
encer seperti asam format, asam asetat, asam sitrat, dan asam mineral lain kecuali
sulfur. Sifat kelarutan khitosan dipengaruhi oleh berat molekul, derajat deasetilasi
dan rotasi spesifik yang dapat bervariasi dan tergantung dari sumber dan metode
isolasinya.
8
Pernyataan di atas didukung oleh Ornum (1992) yang menyatakan bahwa
khitosan dapat larut dalam suatu larutan asam organik tetapi tidak larut dalam
pelarut organik lainnya seperti dimetil sulfoksida dan juga tidak larut pada pH 6.5.
Pelarut khitosan yang baik adalah asam format dengan konsentrasi 0.2–1.0 %,
sedangkan pelarut yang umum digunakan adalah asam asetat dengan konsentrasi
1–2 %.
Khitosan memiliki sifat reaktivitas kimia yang tinggi, menyebabkannya
mampu mengikat air dan minyak. Hal ini didukung oleh adanya gugus polar dan
non polar yang dikandungnya. Karena kemampuan tersebut, khitosan
dapat
digunakan sebagai bahan pengental atau pembentuk gel yang sangat baik, sebagai
pengikat, penstabil dan pembentuk tekstur (Brzeski 1987).
Menurut Sandford dan Hutchings (1987), khitosan
berbentuk tepung,
serpihan maupun larutan. Pada umumnya mutu khitosan terdiri dari beberapa
parameter yaitu bobot molekul, kadar air, kadar abu, kelarutan, warna dan derajat
deasetilasi (Ornum 1992).
Tabel 1 Spesifikasi Khitosan
Parameter
Ukuran partikel
Kadar air
Kadar abu
Derajat deasetilasi
Warna larutan
Viskositas (Cps)
Rendah
Medium
Tinggi
Ekstrak tinggi
Nilai
Serpihan sampai bubuk
< 10 %
70 %
Jernih
1% khitosan (Cps)
< 200
200 - 779
800 – 2.000
> 2.000
Sumber: Protan Laboratories (1987)
Ekstraksi Khitosan
Khitosan adalah produk deasetilasi dari khitin dengan menggunakan
larutan alkali (Johnson dan Peniston 1982), khitin di alam tidak berada dalam
keadaan murni tetapi bergabung dengan unsur-unsur lain seperti: protein, mineral
dan berbagai macam pigmen. Khitin berikatan kovalen dengan sebagian protein
dan berasosiasi dengan unsur mineral membentuk mokopolisakarida yang
berfungsi sebagai material pelindung pada udang. Oleh sebab itu untuk
mendapatkan khitin
dalam keadaan murni perlu dilakukan ekstraksi dengan
9
perlakuan yang sesuai dengan karakter asosiasi khitin
dengan protein dan
mineral.
Khitin didapat dengan jalan ekstraksi bahan baku untuk memisahkan
komponen-komponen mineral, protein, lemak dan lain-lain sebagai komponen
pengotor. Proses-proses demineralisasi dan deproteinasi sangat perlu dilakukan
dalam pemurnian khitin. Proses demineralisasi dapat dilakukan dengan
menambahkan HCl 1 N dengan perbandingan bobot bahan dan volume
pengekstrak 1:7 (b/v) dipanaskan pada suhu 70-75 oC selama satu jam (Suptijah et
al. 1992). Pemisahan mineral bertujuan untuk menghilangkan senyawa anorganik
yang ada pada limbah tersebut. Mineral utama yang terdapat pada kulit udang
adalah kalsium dalam bentuk CaCO3 dan sedikit Ca3(PO4)3 (Purwatiningsih
1993).
Deproteinasi dilakukan untuk menghilangkan protein dari limbah udang.
Keefektivan proses tersebut tergantung dari kekuatan larutan basa dan tingginya
suhu yang digunakan. Menurut Suptijah et al. 1992, bahwa penggunaan NaOH
3.5 % dengan pemanasan 60 oC selama dua jam dapat dilakukan sebagai alternatif
deproteinasi. Penghilangan gugus asetil (-COCH3) dari khitin dilakukan dengan
menggunakan larutan NaOH pekat (50 %) dengan perbandingan 1:20 b/v
dipanaskan pada suhu 120-140 oC selama satu jam.
OH
OH
OH
O
O
O
HO
HO
NH
NH
C O
C O
O
O
HO
O
NH
C O
CH3
CH3
CH3
Gambar 1 Struktur molekul khitin
OH
OH
O
O
O
HO
HO
NH2
OH
NH2
O
O
HO
Gambar 2 Struktur molekul khitosan
O
NH2
10
Aplikasi Khitin dan Khitosan
Khitosan
digunakan di dalam berbagai industri, antara lain sebagai
perekat kualitas tinggi, pemurnian air minum (mempunyai daya koagulasi/daya
penghilangan partikel koloid), sebagai senyawa pengkelat, meningkatkan zat
warna dalam industri kertas, tekstil dan pulp karena sifatnya yang baik untuk
mencegah pengerutan. Khitosan
juga dapat digunakan sebagai pengangkut
(carrier) obat dan komponen alat-alat operasi seperti sarung tangan, benang
operasi, membran pada operasi plastik (Angka dan Suhartono 2000).
Dalam bidang pertanian, kompleks khitin
dengan protein dapat
dicampurkan ke dalam tanah untuk mengurangi resiko serangan cacing parasit
terhadap tanaman dan dapat meningkatkan sekresi enzim khitinase pada tanaman.
Dalam industri kosmetika, khitin dapat digunakan sebagai pengemulsi, bahan
pelembab dan juga sebagai pencahar (Ditjen Perikanan 1989).
Pada bidang industri pangan, senyawa komplek micro chrystalin chitin
(mcc) merupakan salah satu turunan khitin yang banyak digunakan dalam industri
pangan sebagai bahan pengental (pembentuk gel) yang sangat baik dan juga
bermanfaat sebagai pengikat, penstabil, pembentuk tekstur, enkapsulasi dan film
formatin (Stand dan Ali 1982).
Dalam bidang industri, manfaat khitin dan khitosan paling luas dalam
pengolahan limbah cair. Menurut Knorr (1984), terdapat tiga hal penting untuk
aplikasi khitin dan khitosan dimasa yang akan datang, yaitu sebagai bahan
fungsional yang digunakan dalam proses water treatment, sebagai bahan
fungsional dalam industri pangan, dan sebagai polimer hasil turunan baru yang
digunakan dalam bidang teknologi polimer.
Di bidang kesehatan, khitin dan khitosan telah dimanfaatkan sebagai
bahan anti tumor, sebab mempunyai kemampuan penggumpalan sel-sel leukemia
dan mempunyai sifat anti bakterial dan anti koagulasi dalam darah. Khitosan
dapat digunakan untuk membuat lensa dari polimer khitin, dan sebagai bahan anti
kolesterol. Selain itu khitosan juga dapat digunakan sebagai pengganti tulang
rawan, untuk bahan pembuat membran ginjal buatan (Brzeski 1987).
11
Khitosan Larut Air
Khitosan larut air adalah suatu senyawa turunan khitosan yang dapat larut
dalam air, dan memiliki banyak potensi untuk diaplikasikan pada pembuatan obatobatan, kosmetik, pengawetan makanan dan kesehatan (Davies et al. 1989).
Selanjutnya Davies et al. (1989) juga menyatakan bahwa khitosan larut air
merupakan senyawa yang secara kimia lebih stabil, larut dalam air,
biodegradable, biocompatible, non tosik dan dapat menyerap logam berat.
Isolasi khitosan larut air dapat dilakukan dengan metode Bader dan
Birkholz (1997) melalui penambahan monokloroasetat terhadap khitosan dalam
suasana alkali. Proses tersebut disebut proses karboksimetilasi, yaitu proses
pengubahan khitosan ke sifat basa, dimana khitosan dilarutkan dalam larutan asam
asetat, diendapkan dengan penambahan natrium hidroksida dan terakhir
direaksikan dengan asam monokloroasetat yang bertujuan untuk mengganti ion
hidrogen (ion H) pada gugus hidroksil (OH) dan gugus amin (NH2).
Pada kondisi alkali reaksi khitosan dengan monokloroasetat akan
menghasilkan khitosan dengan reaksi sebagai berikut:
a. Tahap pertama
Khitosan dengan natrium hidroksida bereaksi membentuk alkoksida.
ROH + NaOH
RO-Na+ + H2O
ROH = Khitosan
Gugus hidroksil pada struktur khitosan merupakan asam lemah, sehingga
apabila konsentrasi natrium hidroksida yang digunakan semakin tinggi, maka
akan semakin tinggi pula produksi alkoksida dan hasil reaksi.
b. Tahap kedua
Subsitusi klorida dari asam monokloroasetat ke dalam bentuk alkoksida
khitosan menjadi khitosan larut air.
RO-Na+ + CH2COOH
Cl
CH2COOH + NaCl
OR
12
Disamping reaksi tersebut terjadi kompetisi reaksi subsitusi dari OH- pada asam
monokloroasetat.
2NaOH + CH2COOH
Cl
CH2COOH + NaCl + H2O
OH
Walaupun RO- merupakan alkali kuat jika dibandingkan dengan OH-, rantai R
sangat panjang dan menyebabkan sulit bereaksi (Doan 2001).
Khitosan larut air dapat diaplikasikan pada berbagai bidang seperti
kosmetika, pengawet makanan, kesehatan dan agrikultur. Pada buah-buahan dapat
ditingkatkan umur simpannya dan tetap segar setelah keluar dari pendingin
dengan menggunakan lapisan tipis (film) khitosan larut air. Selain itu, khitosan
larut air juga berguna sebagai pengkhelat tembaga (Cu) pada air limbah,
antikoagulan dan juga sebagai zat antimikroba (Angka dan Suhartono 2000).
Gambar 3 Struktur khitosan larut air
Hewan Percobaan
Tikus putih sangat baik sebagai hewan percobaan, karena tikus dapat
berkembangbiak sama seperti mencit. Dalam beberapa percobaan tikus lebih
menguntungkan terutama karena tubuh tikus yang lebih besar bila dibandingkan
dengan mencit. Tikus memiliki metabolisme tubuh tertentu yang membedakannya
dengan mencit (Smith dan Mangkoewidjojo 1988).
13
Pada kenyataannya bila dibandingkan dengan tikus liar, tikus percobaan
atau tikus laboratorium lebih cepat dewasa, tidak memperlihatkan perkawinan
musiman dan umumnya lebih cepat berkembangbiak. Berat badan tikus
4 minggu rata-rata mencapai 35–40 g dan bobot berat badan tikus dewasa rata-rata
200–250 g, tetapi dapat lebih atau kurang dari batas tergantung pada galur (Smith
dan Mangkoewidjojo 1988).
Untuk memenuhi kebutuhan makanan tikus, di Indonesia dipakai makanan
ayam petelur (kandungan protein 18 %) yang mudah didapat di toko makanan
ayam, karena sudah mencukupi bahkan melebihi kebutuhan tikus yang hanya
memerlukan 12 % protein. Pengalaman menunjukkan bahwa pemberian
kecambah kacang hijau dapat meningkatkan fertilitas tikus. Seekor tikus dewasa
membutuhkan 5 g makanan dan 10 ml air minuman per hari per 100 g berat
badan. Tingkat konsumsi makanan dipengaruhi oleh temperatur kandang,
kelembaban, kesehatan, dan kualitas makanan itu sendiri. Sebagai hewan
nokturnal, tikus aktif makan di malam hari (Malole dan Pramono 1989).
Toksisitas Khitosan
Struktur kimia dari khitin dan khitosan menghasilkan kadar toksisitas
yang sangat rendah. Berat molekul yang tinggi dan kandungan enzim yang sangat
rendah
untuk
mendegradasi
gastrointestinal manusia. Khitin
rangkaian
ß-glukosidik
dan khitosan
di
dalam
sistem
dapat diekskresikan tanpa
terjadinya perubahan pada feses dan tidak terjadinya absorpsi yang tinggi.
Rendahnya absorpsi ini diharapkan dapat menghindari sistem toksisitas yang
tinggi (Weiner 1988).
Sangat rendahnya daya toksisitas dari khitosan telah diuji oleh Arai et al.
(1968) dengan menggunakan tikus betina. Penambahan LD-50 secara oral > 10
g/kg mengindikasikan sangat rendahnya kadar toksisitas. Dalam laporan lainnya,
ketika menggunakan khitosan sebagai makanan tambahan, Bough dan Landers
(1976), memberikan makanan diet kepada tikus dari kasein, padatan air dadih
(susu kerbau yang difermentasi) atau padatan air dadih yang terkoagulasi yang
dihasilkan dengan menggunakan 2.15 % khitosan sebagai bahan pengendapan.
14
Dalam hal ini tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam kelompok
tikus selama 3 bulan pemberian makanan tambahan. Dalam penelitian selanjutnya
dengan melakukan pengujian terhadap tikus jantan dengan memberikan makanan
yang mengandung makanan diet dengan kandungan 1.0 %, 2.5 %, 5.0 %, 10.0 %
dan 15.0 % khitosan yang mengandung sellulosa. Perkembangan yang sangat
cepat akan meningkatkan dan menurunkan pemanfaatan makanan yang terdapat
dalam khitosan pada dosis 10 % dan 15 %. Hal ini diharapkan untuk mengurangi
kandungan nutrisi yang disebabkan oleh pertukaran porsi yang besar dari
makanan tambahan yang tidak mengandung serat dan yang tidak dapat dicerna.
Berat ginjal, hati dan limpa juga terjadi penurunan berat pada dosis 10 % dan 15
%, sesuai dengan yang diharapkan sebagai pembuka untuk tingkatan yang lebih
tinggi dalam diet. Tidak ada sifat toksisitas yang lain yang berpengaruh sangat
signifikan disini.
Terjadinya toksisitas pada jaringan, yang pada pemeriksaan histologi
tampak berupa degenerasi sel bersama-sama dengan pembentukan vakuola besar,
penimbunan lemak dan nekrosis, patut mendapat perhatian yang besar. Kerja
toksik jenis ini tidak mengubah fungsi sel (misalnya kandungan glikogen atau
konsentrasi berbagai enzim), tetapi struktur sel langsung dirusak. Efek toksik yang
demikian sering terlihat dalam jaringan hati dan ginjal, segera setelah senyawa
toksik mencapai konsentrasi yang tinggi dalam organ ini. Ini memberikan
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH ( Rattus norvegicus )
MUNAWWAR KHALIL
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Pengolahan dan
Toksisitas Khitosan Larut Air dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus
norvegicus) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Semua 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
tesis ini.
Bogor, Januari 2007
Munawwar Khalil
NIM F051020021
ABSTRAK
MUNAWWAR KHALIL. Kajian Pengolahan dan Toksisitas Khitosan Larut Air
dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus). Dibimbing oleh EDY
HARTULISTIYOSO dan SINGGIH WIBOWO.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari cara pembuatan khitosan
larut air (CMC) dengan karakteristiknya dan mengetahui pengaruh toksisitas
CMC melalui perubahan biokimia darah dan hispatologi jaringan hati dan ginjal
pada tikus percobaan.
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu Tahap I, persiapan bahan
baku, pengolahan khitin, pengolahan khitosan, pengolahan CMC dengan
perlakuan suhu (50, 70 dan 90 oC) dan mengkarakterisasinya (viskositas,
kelarutan, rendemen, pH, kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi, protein dan
nitrogen). Tahap II meliputi proses aplikasi CMC dengan konsentrasi yang
berbeda yaitu 0 %, 0.5 %, 1 %, 1.5 % dan 2 % pada tikus percobaan yang
dilakukan selama 21 hari dan pengamatan terhadap perubahan biokimia darah
dan hispatologi jaringan hati dan ginjal.
Hasil pengamatan terhadap viskositas menunjukkan hasil yang bervariasi
yaitu antara 123.67-338.33 Cps, dimana terdapat perbedaan yang nyata pada
semua perlakuan (P70 %. Hasil analisis sidik ragam ternyata tidak berpengaruh nyata (P>0.05)
pada semua perlakuan.
Berdasarkan hasil analisis biokimia darah SGOT diperoleh hasil antara
137.77– 154.33 U/l dan SGPT 42.30–55.28 U/l. Hampir semua hasil analisis ini di
bawah perlakuan kontrol, artinya tidak terjadi peningkatan enzim dalam darah
yang menunjukkan kerusakan pada hati. Pada analisis Kreatinin tidak terjadi
perubahan sampai pada konsentrasi 0.5 dan 1 %, sedangkan pada 1.5 dan 2 %
mengalami pembendungan ringan dengan terjadinya pertumbuhan sel baru untuk
memproteksi sel dari pengaruh bahan yang bersifat toksik. Kadar BUN meningkat
pada perlakuan 1% yaitu sebesar 33.67 mg/dl, lebih besar dari perlakuan kontrol
yaitu 25.67 mg/dl, sedangkan perlakuan 1.5 dan 2 % terjadi penurunan. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi CMC yang diberikan, maka
kadar BUN dalam darah semakin menurun.
Dalam proses pengolahan CMC ternyata penggunaan suhu yang tinggi
dapat meningkatkan kelarutan dan rendemen, tetapi viskositas menurun dan
pengaturan pH sampai netral sulit dilakukan. Pada pengujian toksisitas secara
histologi, ternyata pemberian CMC sampai konsentrasi 2 % dapat menekan laju
berat badan dan tidak menunjukkan gejala klinis yang bersifat toksik pada tikus
percobaan.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus)
MUNAWWAR KHALIL
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Pasca Panen
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PRAKATA
Puji syukur ke hadlirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya penulis
telah dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan judul Kajian Pengolahan
dan Toksisitas Khitosan dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus)
sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Magister Sains.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Bapak Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Singgih Wibowo, MS
selaku Ketua dan Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak meluangkan
waktu untuk memberikan bimbingan dan arahannya dalam penulisan Tesis ini.
Kemudian penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. W. Farid Ma’ruf
selaku Kepala Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan
dan Perikanan Jakarta, atas bantuan dana, fasilitas dan kerjasamanya. Ibu Ir.
Yusro Nuri Fazwya, M.Si beserta staf peneliti lainnya yang telah bersedia
membantu selama pengumpulan data. Bapak Prof. Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria,
Ipm (mantan Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen/TPP) dan Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, M.Agr selaku Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen (TPP),
terimakasih atas perhatian dan motivasinya. Ibu drh. Ekowati Handharyani, DVM,
MS, PhD yang telah bersedia membantu dalam menganalisis hispatologitoksisitas khitosan larut air (CMC). Ucapan terimakasih yang tak terhingga dan
setulus-tulusnya kepada Ayahanda Abdurrahman Ibrahim (Alm) dan Ibunda
Ummi Usman, Abang, Kakak, Adik serta seluruh anggota keluarga atas doa,
dukungan dan kasih sayangnya. Tidak lupa pula penulis mengucapkan
terimakasih kepada teman-teman Jurusan Teknologi Pasca Panen (TPP) angkatan
2002 khususnya dan teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Pascasarjana Aceh
(IKAMAPA)
Bogor
pada
umumnya,
atas
dorongan
semangat
dan
kebersamaannya.
Terakhir penulis juga sangat mengharapkan saran-saran dan kritikan yang
bersifat membangun atas kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan
Tesis ini, semoga dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................
xii
PENDAHULUAN...........................................................................................
1
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan .........................................................................................................
Manfaat Penelitian ......................................................................................
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
Khitosan ....................................................................................................
Sumber Khitosan .......................................................................................
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan .............................................
Ekstraksi Khitosan ....................................................................................
Aplikasi Khitin dan Khitosan ....................................................................
Khitosan Larut air .....................................................................................
Hewan Percobaan ......................................................................................
Toksisitas Khitosan ...................................................................................
Penurunan Berat Badan .............................................................................
5
6
6
6
8
9
10
11
12
14
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu ....................................................................................
Bahan dan Alat .........................................................................................
Metode Penelitian .....................................................................................
Analisis ......................................................................................................
Rancangan Percobaan ...............................................................................
15
15
15
16
20
24
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................
Penelitian Tahap I .....................................................................................
Penelitian Tahap II ....................................................................................
26
26
28
SIMPULAN ...................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
39
LAMPIRAN ...................................................................................................
44
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Spesifikasi Khitosan ………………………………………………….......
8
2 Spesifikasi Khitosan Larut Air ………………………………………......
29
3 Hasil Rata-rata Kadar SGOT dan SGPT dalam Darah ……………….
32
4 Hasil Rata-rata Kadar Kreatinin dan BUN dalam Darah ……………...
34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur molekul khitin ................................................................................
8
2 Struktur molekul khitosan ...........................................................................
9
3 Struktur khitosan larut air ............................................................................
11
4 Diagram proses pembuatan khitin ................................................................
18
5 Diagram proses pembuatan khitosan ..........................................................
19
6 Diagram proses pembuatan khitosan larut air .............................................
19
7 Penampang melintang hati pada perlakuan kontrol (0%) ...........................
31
8 Penampang melintang hati pada perlakuan 1.5% .......................................
31
9 Pengaruh CMC terhadap biokimia darah ....................................................
34
10 Penampang melintang ginjal pada perlakuan kontrol (0%) .......................
35
11 Penampang melintang ginjal pada perlakuan 2% .....................................
35
12 Grafik rata-rata berat badan tikus yang diberi CMC selama 21 hari ........
36
13 Grafik rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.....................................
37
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH ( Rattus norvegicus )
MUNAWWAR KHALIL
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Kajian Pengolahan dan
Toksisitas Khitosan Larut Air dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus
norvegicus) adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun
kepada perguruan tinggi mana pun. Semua 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
tesis ini.
Bogor, Januari 2007
Munawwar Khalil
NIM F051020021
ABSTRAK
MUNAWWAR KHALIL. Kajian Pengolahan dan Toksisitas Khitosan Larut Air
dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus). Dibimbing oleh EDY
HARTULISTIYOSO dan SINGGIH WIBOWO.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mempelajari cara pembuatan khitosan
larut air (CMC) dengan karakteristiknya dan mengetahui pengaruh toksisitas
CMC melalui perubahan biokimia darah dan hispatologi jaringan hati dan ginjal
pada tikus percobaan.
Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu Tahap I, persiapan bahan
baku, pengolahan khitin, pengolahan khitosan, pengolahan CMC dengan
perlakuan suhu (50, 70 dan 90 oC) dan mengkarakterisasinya (viskositas,
kelarutan, rendemen, pH, kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi, protein dan
nitrogen). Tahap II meliputi proses aplikasi CMC dengan konsentrasi yang
berbeda yaitu 0 %, 0.5 %, 1 %, 1.5 % dan 2 % pada tikus percobaan yang
dilakukan selama 21 hari dan pengamatan terhadap perubahan biokimia darah
dan hispatologi jaringan hati dan ginjal.
Hasil pengamatan terhadap viskositas menunjukkan hasil yang bervariasi
yaitu antara 123.67-338.33 Cps, dimana terdapat perbedaan yang nyata pada
semua perlakuan (P70 %. Hasil analisis sidik ragam ternyata tidak berpengaruh nyata (P>0.05)
pada semua perlakuan.
Berdasarkan hasil analisis biokimia darah SGOT diperoleh hasil antara
137.77– 154.33 U/l dan SGPT 42.30–55.28 U/l. Hampir semua hasil analisis ini di
bawah perlakuan kontrol, artinya tidak terjadi peningkatan enzim dalam darah
yang menunjukkan kerusakan pada hati. Pada analisis Kreatinin tidak terjadi
perubahan sampai pada konsentrasi 0.5 dan 1 %, sedangkan pada 1.5 dan 2 %
mengalami pembendungan ringan dengan terjadinya pertumbuhan sel baru untuk
memproteksi sel dari pengaruh bahan yang bersifat toksik. Kadar BUN meningkat
pada perlakuan 1% yaitu sebesar 33.67 mg/dl, lebih besar dari perlakuan kontrol
yaitu 25.67 mg/dl, sedangkan perlakuan 1.5 dan 2 % terjadi penurunan. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi CMC yang diberikan, maka
kadar BUN dalam darah semakin menurun.
Dalam proses pengolahan CMC ternyata penggunaan suhu yang tinggi
dapat meningkatkan kelarutan dan rendemen, tetapi viskositas menurun dan
pengaturan pH sampai netral sulit dilakukan. Pada pengujian toksisitas secara
histologi, ternyata pemberian CMC sampai konsentrasi 2 % dapat menekan laju
berat badan dan tidak menunjukkan gejala klinis yang bersifat toksik pada tikus
percobaan.
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2006
Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari
Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam
bentuk apa pun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
KAJIAN PENGOLAHAN DAN TOKSISITAS
KHITOSAN LARUT AIR DENGAN MENGGUNAKAN
TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus)
MUNAWWAR KHALIL
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Magister Sains pada
Program Studi Teknologi Pasca Panen
SEKOLAH PASCASARJANA
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2007
PRAKATA
Puji syukur ke hadlirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya penulis
telah dapat menyelesaikan penulisan Tesis ini dengan judul Kajian Pengolahan
dan Toksisitas Khitosan dengan Menggunakan Tikus Putih (Rattus norvegicus)
sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Magister Sains.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terimakasih kepada
Bapak Dr. Ir. Edy Hartulistiyoso, M.Sc dan Bapak Dr. Ir. Singgih Wibowo, MS
selaku Ketua dan Anggota Komisi Pembimbing yang telah banyak meluangkan
waktu untuk memberikan bimbingan dan arahannya dalam penulisan Tesis ini.
Kemudian penulis mengucapkan terimakasih kepada Bapak Dr. W. Farid Ma’ruf
selaku Kepala Balai Besar Riset Pengolahan Produk dan Bioteknologi Kelautan
dan Perikanan Jakarta, atas bantuan dana, fasilitas dan kerjasamanya. Ibu Ir.
Yusro Nuri Fazwya, M.Si beserta staf peneliti lainnya yang telah bersedia
membantu selama pengumpulan data. Bapak Prof. Dr. Ir. Hadi Karya Purwadaria,
Ipm (mantan Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen/TPP) dan Dr. Ir. I Wayan
Budiastra, M.Agr selaku Ketua Departemen Teknologi Pasca Panen (TPP),
terimakasih atas perhatian dan motivasinya. Ibu drh. Ekowati Handharyani, DVM,
MS, PhD yang telah bersedia membantu dalam menganalisis hispatologitoksisitas khitosan larut air (CMC). Ucapan terimakasih yang tak terhingga dan
setulus-tulusnya kepada Ayahanda Abdurrahman Ibrahim (Alm) dan Ibunda
Ummi Usman, Abang, Kakak, Adik serta seluruh anggota keluarga atas doa,
dukungan dan kasih sayangnya. Tidak lupa pula penulis mengucapkan
terimakasih kepada teman-teman Jurusan Teknologi Pasca Panen (TPP) angkatan
2002 khususnya dan teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Pascasarjana Aceh
(IKAMAPA)
Bogor
pada
umumnya,
atas
dorongan
semangat
dan
kebersamaannya.
Terakhir penulis juga sangat mengharapkan saran-saran dan kritikan yang
bersifat membangun atas kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan
Tesis ini, semoga dapat bermanfaat bagi pembacanya.
Bogor, Januari 2007
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
x
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
xi
DAFTAR LAMPIRAN..................................................................................
xii
PENDAHULUAN...........................................................................................
1
Latar Belakang ...........................................................................................
Tujuan .........................................................................................................
Manfaat Penelitian ......................................................................................
1
4
4
TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................
Khitosan ....................................................................................................
Sumber Khitosan .......................................................................................
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan .............................................
Ekstraksi Khitosan ....................................................................................
Aplikasi Khitin dan Khitosan ....................................................................
Khitosan Larut air .....................................................................................
Hewan Percobaan ......................................................................................
Toksisitas Khitosan ...................................................................................
Penurunan Berat Badan .............................................................................
5
6
6
6
8
9
10
11
12
14
BAHAN DAN METODE ..............................................................................
Tempat dan Waktu ....................................................................................
Bahan dan Alat .........................................................................................
Metode Penelitian .....................................................................................
Analisis ......................................................................................................
Rancangan Percobaan ...............................................................................
15
15
15
16
20
24
HASIL DAN PEMBAHASAN .....................................................................
Penelitian Tahap I .....................................................................................
Penelitian Tahap II ....................................................................................
26
26
28
SIMPULAN ...................................................................................................
38
DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................
39
LAMPIRAN ...................................................................................................
44
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Spesifikasi Khitosan ………………………………………………….......
8
2 Spesifikasi Khitosan Larut Air ………………………………………......
29
3 Hasil Rata-rata Kadar SGOT dan SGPT dalam Darah ……………….
32
4 Hasil Rata-rata Kadar Kreatinin dan BUN dalam Darah ……………...
34
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Struktur molekul khitin ................................................................................
8
2 Struktur molekul khitosan ...........................................................................
9
3 Struktur khitosan larut air ............................................................................
11
4 Diagram proses pembuatan khitin ................................................................
18
5 Diagram proses pembuatan khitosan ..........................................................
19
6 Diagram proses pembuatan khitosan larut air .............................................
19
7 Penampang melintang hati pada perlakuan kontrol (0%) ...........................
31
8 Penampang melintang hati pada perlakuan 1.5% .......................................
31
9 Pengaruh CMC terhadap biokimia darah ....................................................
34
10 Penampang melintang ginjal pada perlakuan kontrol (0%) .......................
35
11 Penampang melintang ginjal pada perlakuan 2% .....................................
35
12 Grafik rata-rata berat badan tikus yang diberi CMC selama 21 hari ........
36
13 Grafik rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.....................................
37
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Hasil rata-rata pengolahan khitosan larut air ………………...............
45
2 Data hasil analisis biokimia darah tikus percobaan ……………........
46
3 Data berat badan harian…………………………………………….......
47
4 Data rata-rata sisa pakan per hari selama 21 hari.............................
48
5 Spektrum infra merah khitosan larut air (50 oC) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
49
6 Spektrum infra merah khitosan larut air (70 oC) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
50
o
7 Spektrum infra merah khitosan larut air (90 C) dengan deasetilasi
72 jam pada spektrometer infra merah IR-408 .................................
51
8 Analisa ragam terhadap viskositas khitosan larut air ……………....
52
9 Analisa ragam terhadap kelarutan khitosan larut air ……………......
53
10 Analisa ragam terhadap nilai pH khitosan larut air ……………......
54
11 Analisa ragam terhadap kadar air khitosan larut air ………….......
55
12 Analisa ragam terhadap derajat deasetilasi khitosan larut air …...
56
13Analisa ragam terhadap SGOT darah ...........................................
57
14 Analisa ragam terhadap SGPT darah ............................................
58
15 Analisa ragam terhadap Kreatinin darah ......................................
59
16 Analisa ragam terhadap BUN darah .............................................
60
17 Bahan baku dan proses pengolahan khitosan larut air …………..
61
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Perairan Indonesia mempunyai potensi perikanan yang cukup besar
dengan berbagai jenis ikan dan udang.
perikanan
Udang merupakan salah satu hasil
yang saat ini masih menjadi primadona ekspor hasil perikanan
Indonesia, karena disamping mempunyai nilai ekonomis yang cukup baik juga
merupakan bahan pangan yang mempunyai nilai gizi yang tinggi.
Udang merupakan salah satu komoditas yang penting dan sebagai
penghasil devisa terbesar bagi negara disamping komoditas lainnya. Permintaan
pasar semakin meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dunia,
juga semakin meningkatnya jumlah ekspor udang dari tahun ke tahun. Kenyataan
ini menunjukkan bahwa komoditas udang mempunyai peranan penting dalam
aktifitas ekspor produk perikanan Indonesia.
Udang pada umumnya diekspor dalam bentuk udang beku. Hal ini
mendorong para pengusaha perikanan Indonesia untuk mengembangkan industri
pembekuan udang. Menurut Suptijah (1992), ada tiga macam produk udang beku
yang sudah terkenal yaitu udang yang dibekukan dalam keadaan utuh tanpa
dikuliti atau dipotong kepalanya, udang yang telah dipisahkan kepalanya tetapi
tidak dikuliti, dan udang yang telah dikupas kulitnya serta dipisahkan kepalanya.
Kedua produk udang beku terakhir akan meninggalkan sisa pengolahan (limbah)
berupa kepala, kulit atau kepalanya saja.
Besarnya produksi udang dewasa ini akan menghasilkan limbah berupa
kulit yang besar jumlahnya. Apabila melimpahnya limbah kulit ini tidak diiringi
dengan pemanfaatan yang tepat maka akan menjadi masalah yang serius karena
limbah udang sama halnya seperti limbah perikanan lainnya akan mudah sekali
mengalami pembusukan sehingga akan menimbulkan polusi terhadap lingkungan.
Khitosan merupakan salah satu contoh produk hasil pemanfaatan limbah
udang yang mempunyai prospek untuk dikembangkan karena ketersediaan bahan
baku (limbah) udang yang besar. Menurut Sandford dalam Knorr (1984),
kandungan khitin pada limbah udang sebesar 13–15 % (berat kering) tergantung
2
jenis spesiesnya, sedangkan limbah udang yang dihasilkan dari produksi udang
beku mencapai 50–60 % dari berat utuh.
Berdasarkan hasil penelitian yang sudah ada diketahui bahwa khitosan
mempunyai manfaat yang cukup banyak pada berbagai bidang kehidupan.
Sebagai contoh, khitosan
dapat menghilangkan kontaminan, memisahkan
petroleum dari air limbah, pelapis benih yang akan ditanam (pertanian), anti
kolesterol, anti koagulan dalam darah dan absorben logam berat (Brzeski 1987).
Selama ini limbah udang hanya dimanfaatkan sebagai bahan tambahan
dalam pembuatan terasi, kerupuk udang dan pelet. Pemanfaatan limbah udang
lebih lanjut yaitu sebagai bahan dasar pembuatan khitin dan khitosan (Brzeski
1987). Limbah industri pengolahan udang ini mengandung 40–50 % khitin,
25–30 % kalsium karbonat dan 15–20 % protein (Putro 1987).
Penanganan dan pengolahan limbah udang melalui industri pengolahan
khitin
dan khitosan
menjadi perhatian, karena senyawa yang hampir sama
dengan selulosa ini ternyata menunjukkan keandalan di berbagai bidang dan
mempunyai prospek tinggi sebagai komoditi perdagangan.
Memperhatikan potensi produksi udang dan limbah udang terutama
kulitnya yang semakin meningkat dan bisa diandalkan, maka pemanfaatan khitin
dan
khitosan
harus
mendapat
perhatian
yang
lebih
besar
dalam
pengembangannya di Indonesia.
Pemanfaatan khitosan
banyak digunakan dalam berbagai keperluan
industri, baik industri pangan, non pangan, maupun pengolahan limbah industri
(koagulasi dan flokulasi), sebagai penstabil dan pengental. Penggunaan khitosan
sebagai penurun kadar lemak dikembangkan antara lain sebagai penurun kadar
lemak pada tikus putih (Sugano et al. 1980).
Khitosan merupakan turunan khitin yang hanya dapat larut dalam larutan
asam organik seperti asam asetat tetapi tidak larut dalam air dan pelarut organik
lainnya seperti dimetil sulfida. Sehubungan khitosan ini harus dilarutkan dulu
dalam asam asetat, aplikasinya juga terbatas karena pH rendah, maka para
pemakai khitosan harus menyiapkan ruangan khusus asam dan peralatan lainnya
termasuk peralatan pengaman untuk menghindari bahaya dari asam asetat
terhadap kesehatan dan keselamatan pemakai. Oleh karena itu, pencarian metode
3
untuk menghasilkan khitosan yang lebih baik perlu dilakukan, salah satu caranya
yaitu dengan melakukan pengolahan khitosan larut air atau lebih dikenal dengan
karboksimetil khitosan (CMC).
Dengan dihasilkannya CMC ini diharapkan penggunaan khitosan pada
berbagai bidang kehidupan bisa lebih ditingkatkan, mengingat CMC lebih praktis
dan efektif dibanding khitosan
larut asam. CMC selain lebih aman untuk
digunakan karena memiliki pH yang netral, juga penggunaan air sebagai pelarut
lebih menguntungkan dibandingkan asam, karena air tersedia dimana-mana dan
mudah didapatkan sehingga akan mengurangi biaya penggunaan khitosan.
Khitosan larut air dapat diaplikasikan pada berbagai bidang seperti
kosmetika, pengawetan makanan, kesehatan dan agrikultur. Pada buah-buahan
dapat ditingkatkan waktu simpannya dan tetap segar setelah dikeluarkan dari
pendingin dengan menggunakan lapisan tipis (film) khitosan larut air. Selain itu
khitosan larut air juga berguna sebagai pengkhelat tembaga (Cu) pada air limbah,
antikoagulan dan juga sebagai zat antimikroba (Angka dan Suhartono 2000).
Tikus putih sebagai hewan percobaan merupakan hewan yang sengaja
dipelihara untuk dipakai sebagai hewan model, guna mempelajari dan
mengembangkan fisiologi, farmatologi, biokimia, patologi dan kadang-kadang
digunakan untuk diagnostika dalam dunia kedokteran. Berdasarkan hasil
penelitian sebelumnya tikus putih sudah diketahui mempunyai sifat respon
biologik dan adaptasi mendekati manusia (Hanum 1996).
Tikus atau rat (Rattus norvegicus) telah diketahui sifat-sifatnya dengan
sempurna, mudah dipelihara, merupakan hewan yang relatif sehat dan cocok
untuk berbagai penelitian antara lain; penelitian tentang manfaat vitamin,
alkoholisme metabolisme lemak dan tingkah laku. Sudah banyak informasi
tentang fisiologi, anatomi genetik dan tingkah laku dari tikus putih sehingga dapat
diinterpretasikan dan diektrapolasikan ke manusia (Waynforth 1980).
Tikus secara luas digunakan untuk penelitian di laboratorium, terutama
tikus putih yang berasal dari Asia Tengah dan tidak ada hubungannya dengan
Norwegia seperti yang diduga dari namanya. Seperti halnya mencit terdapat tikus
germ free, gnotobiotic, dan spesifik pathogen free disamping yang biasa
(conventional). Terdapat beberapa galur atau varietas tikus yang memiliki
4
kekhususan tertentu antara lain galur sprague-dawley: berwarna albino putih,
berkepala kecil dan ekornya lebih panjang daripada badannya; galur wistar
ditandai dengan kepala besar dan ekor yang lebih pendek, dan galur long-evans
yang lebih kecil daripada tikus putih dan memiliki warna hitam pada bagian
kepala dan tubuh bagian depan (Malole dan Pramono 1989).
Tikus putih merupakan hewan percobaan yang banyak digunakan dalam
penelitian laboratorium. Dalam pemanfaatannya tikus adalah hewan yang mudah
didapat, harganya murah dan dalam pengujian secara patologis sangat mudah
dilakukan. Melalui pengujian patologis/hispatologis akan dapat diketahui adanya
perubahan-perubahan pada fungsi organ seperti, perubahan fungsi hati (SGOT,
SGPT) dan fungsi ginjal (Kreatinin, BUN) akibat pengaruh metabolisme bahan.
Tujuan Penelitian
Selama ini khitosan dikenal sebagai salah satu produk yang tidak beracun,
oleh karena itu maka penelitian ini mempunyai tujuan umum adalah untuk
mengetahui pengaruh pemberian dan toksisitas CMC tarhadap gangguan
hispatologik pada hati dan ginjal tikus percobaan.
Adapun tujuan khusus dari penelitian ini adalah:
-
Mempelajari cara pengolahan CMC dengan karakteristiknya.
-
Mengetahui pengaruh toksisitas CMC melalui perubahan kadar SGOT
(Serum Glutamic Oxaloacetic Transferase), SGPT (Serum Glutamic
Piruvic Transferase), Kreatinin dan BUN (Blood Urea Nitrogen) darah
serta jaringan hati dan ginjal hewan percobaan.
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai
kemungkinan adanya efek toksin dari CMC dan gangguan hispatologis yang
ditimbulkan.
5
TINJAUAN PUSTAKA
Khitosan
Kulit udang yang mengandung senyawa kimia khitin
dan khitosan
merupakan limbah yang mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak,
yang selama ini belum termanfaatkan secara maksimal.
Saat ini budidaya udang di tambak telah berkembang dengan pesat,
karena udang merupakan komoditi ekspor yang dapat dihandalkan dalam
meningkatkan ekspor non-migas dan merupakan salah satu jenis biota laut yang
bernilai ekonomis tinggi. Udang di Indonesia pada umumnya diekspor dalam
bentuk udang beku yang dibuang bagian kepala, kulit, dan ekornya.
Sebagian besar limbah udang berasal dari kulit, kepala, dan ekornya.
Fungsi kulit udang tersebut pada hewan udang (hewan golongan invertebrata)
yaitu sebagai pelindung. Kulit udang mengandung protein (25–40 %), kalsium
karbonat (45–50 %), dan khitin (15–20 %), tetapi besarnya kandungan komponen
tersebut tergantung pada jenis udangnya. Sedangkan kulit kepiting mengandung
protein (15.60–23.90 %), kalsium karbonat (53.70–78.40 %), dan khitin (18.70–
32.20 %). Hal ini juga tergantung pada jenis kepiting dan tempat hidupnya
(Focher et al. 1992).
Limbah yang dihasilkan dari proses pembekuan udang, pengalengan
udang, dan pengolahan kerupuk udang berkisar antara 30 % –75 % dari berat
udang. Dengan demikian jumlah bagian yang terbuang dari usaha pengolah udang
cukup tinggi (Anonim 1994). Limbah kulit udang mengandung konstituen utama
yang terdiri dari protein, kalsium karbonat, khitin, pigmen, abu, dan lain-lain
(Anonim 1994).
Selama ini di Indonesia sebagian kecil dari limbah udang sudah
termanfaatkan dalam hal pembuatan kerupuk udang, petis, terasi, dan bahan
pencampur pakan ternak. Sedangkan di negara maju seperti Amerika Serikat dan
Jepang, limbah udang telah dimanfaatkan di dalam industri sebagai bahan dasar
pembuatan khitin dan khitosan. Manfaatnya diberbagai industri modern banyak
sekali seperti industri farmasi, biokimia, bioteknologi biomedikal, pangan, kertas,
tekstil, pertanian, dan kesehatan. Khitin
dan khitosan
serta turunannya
6
mempunyai sifat sebagai bahan pengemulsi koagulasi dan penebal emulsi (Lang
1995).
Khitosan
adalah polimer linier berberat molekul tinggi dari 2-deoksi
2-amino-glukosa, merupakan produk deasetilasi dari khitin dengan alkali kuat,
bersifat polimer kationik sehingga tidak larut dalam air atau alkali pada pH di atas
6.5, tetapi dapat larut cepat dalam asam organik cair seperti asam formiat, asam
sitrat dan asam mineral kecuali sulfur. Khitosan disebut juga dengan mempunyai
kreatifitas kimia yang tinggi (Tokura 1995).
Khitosan merupakan senyawa yang tidak larut dalam air, larutan basa
kuat, sedikit larut dalam HCl dan HNO3, dan H3PO4, dan tidak larut dalam
H2SO4. Khitosan tidak beracun, mudah mengalami biodegradasi dan bersifat
polietrolitik (Hirano 1989). Disamping itu khitosan dapat dengan mudah
berinteraksi dengan zat-zat organik lainnya seperti protein. Oleh karena itu,
khitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan
dan industri kesehatan (Muzarelli 1986).
Sumber Khitosan
Sumber utama khitin
dan khitosan
yang dapat digunakan dalam
pengembangan lebih lanjut di perairan Indonesia adalah limbah udang. Suptijah
et al. (1992) menyatakan bahwa limbah udang dikategorikan menjadi tiga jenis
berdasarkan jenis pengolahannya, yaitu :
a. Kepala udang yang biasanya merupakan hasil sampingan dari industri
pembekuan udang tanpa kepala.
b. Kulit udang yang biasanya merupakan hasil samping dari industri
pembekuan udang atau industri pengalengan udang.
c. Campuran keduanya yang biasanya berasal dari industri pengalengan
udang.
Johnson dan Peniston (1982) menyatakan bahwa kulit udang dan rajungan
merupakan limbah pengolahan udang dan rajungan yang mencapai 50–60 % dari
berat utuh. Kandungan khitin pada limbah udang sebesar 20–30 % (berat utuh).
7
Sifat-sifat Fisikokimia Khitin dan Khitosan
Menurut Ornum (1992), khitin adalah suatu polimer linier yang tersusun
oleh 2.000-3.000 monomer N-asetil D-glukosamin dalam ikatan β (1-4). Khitin
mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak beracun, tidak larut dalam air,
asam anorganik encer, dan asam-asam organik tetapi larut dalam dimetil
asitamida dan lithium klorida.
Knorr (1982) menyatakan bahwa khitosan
merupakan polimer rantai
panjang glokosamin (2-amino-2 deoksiglukosa). Menurut Ornum (1992), khitosan
mempunyai sifat-sifat tertentu yaitu: struktur molekulnya dalam keadaan cair
sensitif terhadap kekuatan ion tinggi, daya refulsif antara fungsi amin menurun
sesuai dengan fleksibelitas rantai khitosan, dan pendekatannya dalam ruang
distabilkan oleh ikatan hidrogen menghasilkan suatu molekul resisten yang tahan
terhadap stres mekanik dan kemampuan berkembang bertambah.
Khitosan berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai
karbonnya pada posisi C2. Hal ini menyebabkan khitosan bermuatan positif yang
berlawanan dengan polisakarida lainnya (Ornum 1992). Bahan-bahan seperti
protein, anion polisakarida dan asam nukleat yang bermuatan negatif akan
berinteraksi kuat dengan khitosan berbentuk ion netral (Sandford 1989).
Khitin dan khitosan
merupakan senyawa kimia yang mudah
menyesuaikan diri, hidrofobik (tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam),
memiliki reaktivitas tinggi (karena mengandung gugus –OH dan gugus NH2)
untuk ligan yang bervariasi (sebagai bahan pewarna dan penukar ion). Disamping
itu, khitosan tidak larut dalam basa atau media campuran asam basa dan posisi
silang khitosan memiliki sifat yang sama baiknya dengan khitin (Muzarelli, 1977
dalam Zeng 1997).
Menurut Austin (1984), khitosan tidak larut dalam air, larutan alkali pada
pH di atas 6.5 dan pelarut organik, tetapi larut dengan cepat dalam asam organik
encer seperti asam format, asam asetat, asam sitrat, dan asam mineral lain kecuali
sulfur. Sifat kelarutan khitosan dipengaruhi oleh berat molekul, derajat deasetilasi
dan rotasi spesifik yang dapat bervariasi dan tergantung dari sumber dan metode
isolasinya.
8
Pernyataan di atas didukung oleh Ornum (1992) yang menyatakan bahwa
khitosan dapat larut dalam suatu larutan asam organik tetapi tidak larut dalam
pelarut organik lainnya seperti dimetil sulfoksida dan juga tidak larut pada pH 6.5.
Pelarut khitosan yang baik adalah asam format dengan konsentrasi 0.2–1.0 %,
sedangkan pelarut yang umum digunakan adalah asam asetat dengan konsentrasi
1–2 %.
Khitosan memiliki sifat reaktivitas kimia yang tinggi, menyebabkannya
mampu mengikat air dan minyak. Hal ini didukung oleh adanya gugus polar dan
non polar yang dikandungnya. Karena kemampuan tersebut, khitosan
dapat
digunakan sebagai bahan pengental atau pembentuk gel yang sangat baik, sebagai
pengikat, penstabil dan pembentuk tekstur (Brzeski 1987).
Menurut Sandford dan Hutchings (1987), khitosan
berbentuk tepung,
serpihan maupun larutan. Pada umumnya mutu khitosan terdiri dari beberapa
parameter yaitu bobot molekul, kadar air, kadar abu, kelarutan, warna dan derajat
deasetilasi (Ornum 1992).
Tabel 1 Spesifikasi Khitosan
Parameter
Ukuran partikel
Kadar air
Kadar abu
Derajat deasetilasi
Warna larutan
Viskositas (Cps)
Rendah
Medium
Tinggi
Ekstrak tinggi
Nilai
Serpihan sampai bubuk
< 10 %
70 %
Jernih
1% khitosan (Cps)
< 200
200 - 779
800 – 2.000
> 2.000
Sumber: Protan Laboratories (1987)
Ekstraksi Khitosan
Khitosan adalah produk deasetilasi dari khitin dengan menggunakan
larutan alkali (Johnson dan Peniston 1982), khitin di alam tidak berada dalam
keadaan murni tetapi bergabung dengan unsur-unsur lain seperti: protein, mineral
dan berbagai macam pigmen. Khitin berikatan kovalen dengan sebagian protein
dan berasosiasi dengan unsur mineral membentuk mokopolisakarida yang
berfungsi sebagai material pelindung pada udang. Oleh sebab itu untuk
mendapatkan khitin
dalam keadaan murni perlu dilakukan ekstraksi dengan
9
perlakuan yang sesuai dengan karakter asosiasi khitin
dengan protein dan
mineral.
Khitin didapat dengan jalan ekstraksi bahan baku untuk memisahkan
komponen-komponen mineral, protein, lemak dan lain-lain sebagai komponen
pengotor. Proses-proses demineralisasi dan deproteinasi sangat perlu dilakukan
dalam pemurnian khitin. Proses demineralisasi dapat dilakukan dengan
menambahkan HCl 1 N dengan perbandingan bobot bahan dan volume
pengekstrak 1:7 (b/v) dipanaskan pada suhu 70-75 oC selama satu jam (Suptijah et
al. 1992). Pemisahan mineral bertujuan untuk menghilangkan senyawa anorganik
yang ada pada limbah tersebut. Mineral utama yang terdapat pada kulit udang
adalah kalsium dalam bentuk CaCO3 dan sedikit Ca3(PO4)3 (Purwatiningsih
1993).
Deproteinasi dilakukan untuk menghilangkan protein dari limbah udang.
Keefektivan proses tersebut tergantung dari kekuatan larutan basa dan tingginya
suhu yang digunakan. Menurut Suptijah et al. 1992, bahwa penggunaan NaOH
3.5 % dengan pemanasan 60 oC selama dua jam dapat dilakukan sebagai alternatif
deproteinasi. Penghilangan gugus asetil (-COCH3) dari khitin dilakukan dengan
menggunakan larutan NaOH pekat (50 %) dengan perbandingan 1:20 b/v
dipanaskan pada suhu 120-140 oC selama satu jam.
OH
OH
OH
O
O
O
HO
HO
NH
NH
C O
C O
O
O
HO
O
NH
C O
CH3
CH3
CH3
Gambar 1 Struktur molekul khitin
OH
OH
O
O
O
HO
HO
NH2
OH
NH2
O
O
HO
Gambar 2 Struktur molekul khitosan
O
NH2
10
Aplikasi Khitin dan Khitosan
Khitosan
digunakan di dalam berbagai industri, antara lain sebagai
perekat kualitas tinggi, pemurnian air minum (mempunyai daya koagulasi/daya
penghilangan partikel koloid), sebagai senyawa pengkelat, meningkatkan zat
warna dalam industri kertas, tekstil dan pulp karena sifatnya yang baik untuk
mencegah pengerutan. Khitosan
juga dapat digunakan sebagai pengangkut
(carrier) obat dan komponen alat-alat operasi seperti sarung tangan, benang
operasi, membran pada operasi plastik (Angka dan Suhartono 2000).
Dalam bidang pertanian, kompleks khitin
dengan protein dapat
dicampurkan ke dalam tanah untuk mengurangi resiko serangan cacing parasit
terhadap tanaman dan dapat meningkatkan sekresi enzim khitinase pada tanaman.
Dalam industri kosmetika, khitin dapat digunakan sebagai pengemulsi, bahan
pelembab dan juga sebagai pencahar (Ditjen Perikanan 1989).
Pada bidang industri pangan, senyawa komplek micro chrystalin chitin
(mcc) merupakan salah satu turunan khitin yang banyak digunakan dalam industri
pangan sebagai bahan pengental (pembentuk gel) yang sangat baik dan juga
bermanfaat sebagai pengikat, penstabil, pembentuk tekstur, enkapsulasi dan film
formatin (Stand dan Ali 1982).
Dalam bidang industri, manfaat khitin dan khitosan paling luas dalam
pengolahan limbah cair. Menurut Knorr (1984), terdapat tiga hal penting untuk
aplikasi khitin dan khitosan dimasa yang akan datang, yaitu sebagai bahan
fungsional yang digunakan dalam proses water treatment, sebagai bahan
fungsional dalam industri pangan, dan sebagai polimer hasil turunan baru yang
digunakan dalam bidang teknologi polimer.
Di bidang kesehatan, khitin dan khitosan telah dimanfaatkan sebagai
bahan anti tumor, sebab mempunyai kemampuan penggumpalan sel-sel leukemia
dan mempunyai sifat anti bakterial dan anti koagulasi dalam darah. Khitosan
dapat digunakan untuk membuat lensa dari polimer khitin, dan sebagai bahan anti
kolesterol. Selain itu khitosan juga dapat digunakan sebagai pengganti tulang
rawan, untuk bahan pembuat membran ginjal buatan (Brzeski 1987).
11
Khitosan Larut Air
Khitosan larut air adalah suatu senyawa turunan khitosan yang dapat larut
dalam air, dan memiliki banyak potensi untuk diaplikasikan pada pembuatan obatobatan, kosmetik, pengawetan makanan dan kesehatan (Davies et al. 1989).
Selanjutnya Davies et al. (1989) juga menyatakan bahwa khitosan larut air
merupakan senyawa yang secara kimia lebih stabil, larut dalam air,
biodegradable, biocompatible, non tosik dan dapat menyerap logam berat.
Isolasi khitosan larut air dapat dilakukan dengan metode Bader dan
Birkholz (1997) melalui penambahan monokloroasetat terhadap khitosan dalam
suasana alkali. Proses tersebut disebut proses karboksimetilasi, yaitu proses
pengubahan khitosan ke sifat basa, dimana khitosan dilarutkan dalam larutan asam
asetat, diendapkan dengan penambahan natrium hidroksida dan terakhir
direaksikan dengan asam monokloroasetat yang bertujuan untuk mengganti ion
hidrogen (ion H) pada gugus hidroksil (OH) dan gugus amin (NH2).
Pada kondisi alkali reaksi khitosan dengan monokloroasetat akan
menghasilkan khitosan dengan reaksi sebagai berikut:
a. Tahap pertama
Khitosan dengan natrium hidroksida bereaksi membentuk alkoksida.
ROH + NaOH
RO-Na+ + H2O
ROH = Khitosan
Gugus hidroksil pada struktur khitosan merupakan asam lemah, sehingga
apabila konsentrasi natrium hidroksida yang digunakan semakin tinggi, maka
akan semakin tinggi pula produksi alkoksida dan hasil reaksi.
b. Tahap kedua
Subsitusi klorida dari asam monokloroasetat ke dalam bentuk alkoksida
khitosan menjadi khitosan larut air.
RO-Na+ + CH2COOH
Cl
CH2COOH + NaCl
OR
12
Disamping reaksi tersebut terjadi kompetisi reaksi subsitusi dari OH- pada asam
monokloroasetat.
2NaOH + CH2COOH
Cl
CH2COOH + NaCl + H2O
OH
Walaupun RO- merupakan alkali kuat jika dibandingkan dengan OH-, rantai R
sangat panjang dan menyebabkan sulit bereaksi (Doan 2001).
Khitosan larut air dapat diaplikasikan pada berbagai bidang seperti
kosmetika, pengawet makanan, kesehatan dan agrikultur. Pada buah-buahan dapat
ditingkatkan umur simpannya dan tetap segar setelah keluar dari pendingin
dengan menggunakan lapisan tipis (film) khitosan larut air. Selain itu, khitosan
larut air juga berguna sebagai pengkhelat tembaga (Cu) pada air limbah,
antikoagulan dan juga sebagai zat antimikroba (Angka dan Suhartono 2000).
Gambar 3 Struktur khitosan larut air
Hewan Percobaan
Tikus putih sangat baik sebagai hewan percobaan, karena tikus dapat
berkembangbiak sama seperti mencit. Dalam beberapa percobaan tikus lebih
menguntungkan terutama karena tubuh tikus yang lebih besar bila dibandingkan
dengan mencit. Tikus memiliki metabolisme tubuh tertentu yang membedakannya
dengan mencit (Smith dan Mangkoewidjojo 1988).
13
Pada kenyataannya bila dibandingkan dengan tikus liar, tikus percobaan
atau tikus laboratorium lebih cepat dewasa, tidak memperlihatkan perkawinan
musiman dan umumnya lebih cepat berkembangbiak. Berat badan tikus
4 minggu rata-rata mencapai 35–40 g dan bobot berat badan tikus dewasa rata-rata
200–250 g, tetapi dapat lebih atau kurang dari batas tergantung pada galur (Smith
dan Mangkoewidjojo 1988).
Untuk memenuhi kebutuhan makanan tikus, di Indonesia dipakai makanan
ayam petelur (kandungan protein 18 %) yang mudah didapat di toko makanan
ayam, karena sudah mencukupi bahkan melebihi kebutuhan tikus yang hanya
memerlukan 12 % protein. Pengalaman menunjukkan bahwa pemberian
kecambah kacang hijau dapat meningkatkan fertilitas tikus. Seekor tikus dewasa
membutuhkan 5 g makanan dan 10 ml air minuman per hari per 100 g berat
badan. Tingkat konsumsi makanan dipengaruhi oleh temperatur kandang,
kelembaban, kesehatan, dan kualitas makanan itu sendiri. Sebagai hewan
nokturnal, tikus aktif makan di malam hari (Malole dan Pramono 1989).
Toksisitas Khitosan
Struktur kimia dari khitin dan khitosan menghasilkan kadar toksisitas
yang sangat rendah. Berat molekul yang tinggi dan kandungan enzim yang sangat
rendah
untuk
mendegradasi
gastrointestinal manusia. Khitin
rangkaian
ß-glukosidik
dan khitosan
di
dalam
sistem
dapat diekskresikan tanpa
terjadinya perubahan pada feses dan tidak terjadinya absorpsi yang tinggi.
Rendahnya absorpsi ini diharapkan dapat menghindari sistem toksisitas yang
tinggi (Weiner 1988).
Sangat rendahnya daya toksisitas dari khitosan telah diuji oleh Arai et al.
(1968) dengan menggunakan tikus betina. Penambahan LD-50 secara oral > 10
g/kg mengindikasikan sangat rendahnya kadar toksisitas. Dalam laporan lainnya,
ketika menggunakan khitosan sebagai makanan tambahan, Bough dan Landers
(1976), memberikan makanan diet kepada tikus dari kasein, padatan air dadih
(susu kerbau yang difermentasi) atau padatan air dadih yang terkoagulasi yang
dihasilkan dengan menggunakan 2.15 % khitosan sebagai bahan pengendapan.
14
Dalam hal ini tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam kelompok
tikus selama 3 bulan pemberian makanan tambahan. Dalam penelitian selanjutnya
dengan melakukan pengujian terhadap tikus jantan dengan memberikan makanan
yang mengandung makanan diet dengan kandungan 1.0 %, 2.5 %, 5.0 %, 10.0 %
dan 15.0 % khitosan yang mengandung sellulosa. Perkembangan yang sangat
cepat akan meningkatkan dan menurunkan pemanfaatan makanan yang terdapat
dalam khitosan pada dosis 10 % dan 15 %. Hal ini diharapkan untuk mengurangi
kandungan nutrisi yang disebabkan oleh pertukaran porsi yang besar dari
makanan tambahan yang tidak mengandung serat dan yang tidak dapat dicerna.
Berat ginjal, hati dan limpa juga terjadi penurunan berat pada dosis 10 % dan 15
%, sesuai dengan yang diharapkan sebagai pembuka untuk tingkatan yang lebih
tinggi dalam diet. Tidak ada sifat toksisitas yang lain yang berpengaruh sangat
signifikan disini.
Terjadinya toksisitas pada jaringan, yang pada pemeriksaan histologi
tampak berupa degenerasi sel bersama-sama dengan pembentukan vakuola besar,
penimbunan lemak dan nekrosis, patut mendapat perhatian yang besar. Kerja
toksik jenis ini tidak mengubah fungsi sel (misalnya kandungan glikogen atau
konsentrasi berbagai enzim), tetapi struktur sel langsung dirusak. Efek toksik yang
demikian sering terlihat dalam jaringan hati dan ginjal, segera setelah senyawa
toksik mencapai konsentrasi yang tinggi dalam organ ini. Ini memberikan