II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KITOSAN
Kitosan merupakan produk hasil deasetilasi kitin, senyawa kitin banyak terdapat pada eksoskeleton dari crustacea seperti udang Gambar 1. Eksoskeleton
dari crustacea mengandung senyawa kitin sebesar 10-55 berat basis kering Muzzarelli et al. 1994.
Gambar 1 Limbah kulit udang Kitin merupakan biopolimer dari
β-1,4-N-asetil-D-glukosamin GlcNAc Gambar 2. Polimer kitin berbentuk miofibril berdiameter sekitar 3 nm yang
distabilkan oleh ikatan hidrogen antara gugus amina dan karboksil Gooday1990.
a b
Gambar 2 Struktur kimia kitin a struktur kimia kitosan b Proses deasetilasi yaitu proses penghilangan gugus asetil dari kitin
menjadi kitosan dengan proses kimiawi dan enzimatis. Proses deasetilasi secara kimiawi dilakukan dengan penambahan NaOH sedangkan deasetilasi secara
enzimatis menggunakan enzim kitin deasetilase Chang et al. 1997. Deasetilasi kitin akan menyisakan gugus amino yang bermuatan positif
dan menghilangkan gugus asetil sehingga kitosan bersifat polikationik. Adanya gugus reaktif amino pada C-2 dan gugus hidroksil pada C-3 dan C-6 pada kitosan
menyebabkab kitosan memiliki kemampuan sebagai pengawet, penstabil warna, flokulan, dan pengawet benih Shahidi et al. 1999. Konversi senyawa kitin
menjadi kitosan dapat dilihat pada Gambar 3. Proses dan bahan utama yang digunakan untuk menghasilkan kitosan akan berpengaruh pada sifat kimia, fisik
dan fungsional yang berbeda Rhazi et al. 2004. Proses pembuatan kitosan dapat dilihat pada Gambar 4.
Gambar 3 Konversi senyawa kitin menjadi kitosan Nadarajah et al. 2002
2.2 KARAKTERISTIK KITOSAN
Kitosan memiliki sifat tidak larut dalam air tetapi larut dalam larutan asam dengan pH kurang dari 6 dan asam organik seperti asam asetat, asam format,
asam laktat. Kitosan larut dalam 1 asam hidroklorit tetapi sukar larut dalam asam sulfur dan asam fospat. Kitosan dapat dikarakterisasi berdasarkan pada
kualitasnya, sifat instrinsik seperti kejernihan atau kemurnian, berat molekul, viskositas, dan derajat deasetilasi Sanford 1989. Sifat dan kateristik kitosan
dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Sifat dan karakteristik kitosan Sifat Nilai
Ukuran partikel Serpihan sampai bubuk
Kadar air berat kering ≤ 10
Kadar abu berat kering ≤ 2
Warna Larutan Jernih
Derajat deasetilasi ≥ 70
Viskositas: -
Rendah -
Medium -
Tinggi -
Ekstra tinggi 200 cP
200 – 790 cP 800 – 2000 cP
2000 cP
Sumber : Suptijah et al. 1992 Mutu kitosan dipengaruhi oleh derajat deasetilasi. Derajat deasetilasi
merupakan suatu parameter mutu kitosan yang menunjukan persentase gugus asetil yang dapat dihilangkan dari rendemen kitin. Pelepasan gugus asetil kitosan
menyebabkan kitosan bermuatan positif yang mampu mengikat senyawa yang bermuatan negatif seperti protein, anion dari polisakarida yang kemudian
membentuk ion netral Suhartono, 1989. Parameter mutu kitosan khususnya derajat deasetilasi dapat digunakan
untuk menentukan pemakaiannya di industri, untuk industri pengolahan kitosan menggunakan kitosan dengan DD
≥ 70, sedangkan untuk industri kosmetik kitosan yang digunakan memiliki DD
≥ 80 dan bidang biomedis dibutuhkan kitosan yang memiliki DD
≥ 90 Tsugita 1997. Derajat deasetilasi sangat penting untuk menentukan karakteristik dari
kitosan yang akan mempengaruhi untuk aplikasi produk. Waktu dan suhu selama proses deasetilasi juga berpengaruh terhadap hasil akhir. Waktu deasetilasi yang
lama dengan suhu yang tinggi menyebabkan terjadinya penurunan rendemen kitosan, berat molekul kitosan, viskositas dan kemampuan mekanik film kitosan
Bastaman 1989. Derajat deasetilisasi kitosan dipengaruhi oleh konsentrasi NaOH dan suhu
proses Benjakul dan Sophanodora 1993. Perendaman dalam larutan NaOH bertujuan mengubah konfirmasi kristalin kitin yang rapat sehingga enzim mudah
berpenetrasi untuk mendeasetilasi polimer kitin Martinou et al. 1995. Menurut Suptijah et al. 1992 untuk menghasilkan kitosan dengan derajat deasetilasi
sebesar 84 dibutuhkan pemanasan pada suhu 130 °C selama 4 jam atau suhu
120 °C selama 6 – 7 jam. Perendamanan dengan NaOH selain dapat meningkatkan
derajat deasetilasi dapat juga mengakibatkan terjadinya depolimerisasi, oleh karena itu perendaman dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi dan waktu
yang singkat. Chang et al. 1997 menemukan bahwa laju deasetilasi yang optimum diperoleh dengan konsentrasi NaOH sebesar 60 sedangkan Rochima
2005 menjelaskan perendaman kitosan dengan larutan NaOH 50 menghasilkan derajat deasetilasi mencapai 99.
Beberapa metode digunakan untuk menentukan derajat deasetilisasi diantaranya adalah linear potentiometric titration Ke dan Chen, 1990, infrared
spectroscopy Baxter et al. 1992, nuclear magnetic resonance spectroscopy
Hirai et al.1991, pyrolysis-mass spectrometry Nieto et al.1991, first derivative UV-spectrophotometry
Muzzarelli dan Rocchetti, 1985 dan titrimetry Raymond et al.
1993. Berat molekul dan viskositas kitosan dipengaruhi oleh bahan baku utama
pembuatan kitosan. Berat molekul kitosan ditentukan dengan metode kromatografi Bough and others 1978, light scattering Muzzarelli, 1977 dan
visikometri, Maghami and Roberts, 1988. Kitosan memiliki berat molekul antara 100.000 Da dan 12.000.000 kDa Li et al. 1992.
Viskositas kitosan tergantung dari berat molekul kitosan, konsentrasi larutan, tingkat deasetilasi, pH dan suhu. Tinggi rendahnya viskositas dari kitosan
dapat terjadi selama proses ekstraksi kitosan. Viskositas kitosan akan meningkat dengan meningkatnya waktu demineralisasi. No et al. 1999 menyebutkan
viskositas kitosan dipengaruhi oleh perlakuan fisik seperti penggilingan, pemanasan, autoklaf, ultrasonik dan perlakuan kimia ozon yang diiringi dengan
peningkatan waktu perlakuan dan suhu.
Gambar 4 Tahapan pembuatan kitosan No dan Meyers, 1995
Cangkang crustacea
Pencucian dan pengeringan
Penggilingan dan penyaringan
Deproteinasi
Pencucian
Demineralisasi
Pencucian
Decolorasi
Pencucian dan Pengeringan
Deasetilasi
Pencucian dan Pengeringan
KITOSAN
3.5 NaOH 1:10 wv Selama 2 jam 65
°C,
1 N HCl
1:15 wv
selama 30 menit pada suhu ruang
Bleanching dengan 0.315
NaOCl 1:10 wv selama 5 menit pada suhu ruang,
50 NaOH 1:10 wv suhu 121
°C selama 30 menit,
2.3 SIFAT ANTIMIKROBA KITOSAN