Sintesis dan optimalisasi gel kitosan-gom xantan
SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM
XANTAN
DWI WAHYU UTOMO
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
ABSTRAK
DWI WAHYU UTOMO. Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan. Dibimbing
oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan AHMAD SJAHRIZA.
Limbah kulit udang dapat disintesis menjadi kitosan. Sifat reologi kitosan
diperbaiki dengan pengegelan menggunakan penambahan glutaraldehida dan hidrokoloid
alami seperti gom xantan. Sifat reologi yang diukur meliputi kekuatan, titik pecah,
ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel. Parameter lain yang diukur ialah kadar
air, kadar abu, derajat deasetilasi (DD), dan bobot molekul (BM). Pembuatan gel
dilakukan dengan mencampurkan larutan gom xantan 0.0%, 0.5%, dan 1.0% (b/v),
kitosan 2.5% (b/v), serta glutaraldehida 2.50%, 2.25%, dan 2.50% (v/v). Berdasarkan
analisis proksimat, kitosan memiliki kadar air 5.89%, kadar abu 0.15%, DD 73.61%, dan
BM 4.30 × 105 g mol-1. Gel optimum terjadi pada konsentrasi glutaraldehida 2.4028% dan
gom xantan 1.00% yang memberikan kekuatan, titik pecah, sifat pengerutan, dan sifat
pembengkakan gel maksimum, serta ketegaran minimum. Berdasarkan data tersebut
kitosan dalam penelitian ini memenuhi spesifikasi kitosan niaga. Spektrum inframerah
transformasi Fourier antara kitosan, gel kitosan-glutaraldehida, dan gel kitosanglutaraldehida-gom xantan menunjukkan puncak serapan spesifik pada 1563 cm-1 (gugus
imina).
ABSTRACT
DWI WAHYU UTOMO. Synthesis and Optimization of Chitosan-Xanthan Gum Gel.
Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA and AHMAD SJAHRIZA.
Shrimp shell can be synthesized to chitosan. Rheological properties of chitosan
were improved by gelation using glutaraldehyde and natural hydrocolloids such as
xanthan gum. Rheological properties measured included gel strength, break point,
rigidity, swelling and shrinking. Other parameters measured were moisture content, ash
content, deacetylation degree (DD), and molecular weight (MW). The gel was made by
mixing xanthan gum solution 0.00, 0.50, 1.00% (w/v), chitosan 2.50 (w/v), and
glutaraldehide 2.00%, 2.25%, and 2.50%. Based on proximate analysis, chitosan had
5.89% moisture content, 0.15% ash content, 73.61% DD, and 4.30 × 105 g mol-1 MW.
The optimum gel happened at 2.4028% glutaraldehyde and 1.00% of xanthan gum, which
gave maximum gel strength, break point, shrinking, and swelling properties, and
minimum gel rigidity property. Based on those data, chitosan in this research had fulfilled
commercial chitosan’s specifications. Fourier transform infrared spectrum among
chitosan, chitosan-glutaraldehyde gel and chitosan-glutaraldehyde-xanthan gum gel
showed specific absorption at 1563 cm-1 (imine group).
SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM
XANTAN
DWI WAHYU UTOMO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
Judul : Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan
Nama : Dwi Wahyu Utomo
NIM
: G44201011
Menyetujui:
Pembimbing I,
Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 131 779 513
Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor,
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillahirobbilalamiin. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah yang
Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas berkah dan rahmat-Nya karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilakukan dari bulan April 2005 sampai Mei 2006, di
Laboratorium Kimia Organik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB.
Judul yang dipilih adalah Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Purwantiningsih Sugita, MS selaku
pembimbing I dan Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing II. Terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Drs. M. Farid, Budi Arifin S.Si, dan Dwi Wahyono S.Si. yang banyak
memberi saran dan arahan. Selain itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu, Bapak,
Mba Tami, Mas Agus, dr Teguh, Mas Wawan, Ade Rini, seluruh staf dan laboran Kimia
Organik, Pusat Studi Biofarmaka, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB, rekanrekan sepenelitian (Ama, Capello, dan Anti), teman-teman Kimia 38 atas persahabatan,
perhatian, ilmu, semangat yang diberikan, kebersamaan yang indah, serta semua pihak
yang telah memberikan dukungan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini berguna dan bermanfaat.
Bogor, Juni 2006
Dwi Wahyu Utomo
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 23 Maret 1983 sebagai anak kedua dari
tiga bersaudara dari pasangan M.Y. Muhadjir dan Hj. Mukinah.
Tahun 2001 penulis lulus dari SMUN 1 Banyumas dan pada tahun yang sama
penulis masuk di Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan
Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif menjadi asisten di
berbagai mata kuliah, diantaranya asisten praktikum Kimia Dasar I, Kimia Dasar II,
Kimia Organik untuk mahasiswa TPB, Kimia Fisik I untuk mahasiswa S1 Kimia, Kimia
Fisik dan Kimia Analitik untuk mahasiswa Ilmu Teknologi Pangan, Kimia Pangan, Kimia
Koloid, Pengenalan dan Pemeliharaan Alat, Pengantar Komputer untuk mahasiswa D3
Analisis Kimia. Penulis juga aktif di Laboratorium Komputer di Depertemen Kimia IPB.
Penulis juga pernah melakukan praktik lapangan di Laboratorium Riset dan Lindungan
Lingkungan Pertamina UP IV Cilacap, Jawa Tengah dari bulan Juni-Juli 2004.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL........................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................................... ix
PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Kitin dan Kitosan ...............................................................................................
Hirdrogel Kitosan ...............................................................................................
Gom Xantan .......................................................................................................
Tautan Silang Kitosan ........................................................................................
Sifat Reologi Gel ...............................................................................................
1
2
3
3
3
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ................................................................................................... 4
Metode ............................................................................................................... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Kitosan ...............................................................................................
Optimalisasi dan Analisis Sifat Relogi Gel.........................................................
Validasi Gel ........................................................................................................
Analisis Gugus Fungsi .......................................................................................
6
6
8
8
SIMPULAN DAN SARAN............................................................................................. 9
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 9
LAMPIRAN .................................................................................................................... 11
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Spesifikasi kitosan niaga .......................................................................................... 2
2
Parameter kitin, kitosan, dan kitosan niaga .............................................................. 6
3
Persamaan gom xantan, glutaraldehida, dan interaksi keduanya terhadap respons... 8
4
Validasi hasil penelitian terhadap MODDE 5 .......................................................... 8
DAFTAR GAMBAR
1
Halaman
Struktur unit ulangan selulosa (R = -OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan kitosan
(R = -NH2)................................................................................................................. 1
2
Struktur dari hidrogel kitosan (a) ikatan silang kitosan-kitosan, (b) jaringan
polimer hibrida, (c) jaringan semi-IPN, dan (d) kitosan berikatan silang ionik
(Berger et al. 2004) ................................................................................................... 2
3
Struktur gom xantan ................................................................................................. 3
4
Struktur glutaraldehida ............................................................................................. 3
5
Struktur tautan silang antara kitosan dan glutaraldehida
(Wang et al. 2004)..................................................................................................... 3
6
Metode garis dasar untuk penentuan derajat deasetilasi kitosan .............................. 4
7
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada kekuatan pecah gel
................................................................................................................................... 6
8
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada titik pecah gel.... 6
9
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada ketegaran gel ..... 7
10 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pembengkakan gel
................................................................................................................................... 7
11 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pengerutan gel... 7
12 Spektrum FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida, dan (c) gel-kitosan-
glutaraldehida-gom xantan ....................................................................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Diagram alir sintesis kitin dan kitosan ..................................................................... 12
2. Diagram alir penelitian .............................................................................................. 13
3. Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel
kitosan-gom xantan ................................................................................................... 14
4. Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan ......................................... 17
5. Penentuan bobot molekul kitosan ............................................................................. 19
6. Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat
reologi gel ................................................................................................................. 20
7. Data hasil uji anova dan koefisien kuadratik............................................................. 22
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara kepulauan
dengan lautan luas mengelilingi daratannya.
Perairan Indonesia memiliki potensi yang
cukup besar
dengan berbagai
jenis
invertebrata, tetapi baru sebagian kecil saja
produk perikanan yang sudah dimanfaatkan.
Hanya jenis-jenis tertentu yang sudah diolah
secara modern dalam dunia industri sebagai
komoditas andal dalam rangka meningkatkan
ekspor non-migas. Di antara komoditas
tersebut, udang merupakan komoditas
primadona. Pada tahun 1986, kontribusi
ekspor udang terhadap ekspor hasil perikanan
mencapai 33.61% dari total volume atau
76.15% dari total nilai ekspor, sedangkan
pada tahun 1990 kontribusinya mencapai
19.36% dari volume ekspor atau 66.39% dari
total nilai ekspor. Selama periode ini, ekspor
udang mengalami kenaikan volume sebesar
27.10%, yaitu dari 36112 ton pada tahun 1986
menjadi 94037 ton pada tahun 1990,
sedangkan nilai ekspornya meningkat dari
25.11% dari US$ 285 juta menjadi US$ 690
juta (Dirjen Perikanan 1992). Data nilai
ekspor ini terus meningkat, tercatat tahun
2001 dan 2002 berturut-turut sebesar US$
840.1 dan US$ 840.4 juta (BPS 2003)
Udang di Indonesia diekspor dalam bentuk
udang beku, yaitu udang yang sudah dibuang
bagian kepala dan kulitnya (Sudibyo 1991).
Limbah ini dapat mencemari lingkungan di
sekitar pabrik atau di daerah tempat
pembuangan limbah. Salah satu pemanfaatan
limbah kulit udang untuk mengatasi
pencemaran ini ialah dengan mengolahnya
menjadi kitin.
Kitosan adalah salah satu turunan kitin
yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin
menggunakan basa kuat (Wang et al. 2004).
Kitosan dapat dimodifikasi menjadi gel atau
membran. Gel kitosan dibuat dengan
melarutkan kitosan dalam asam encer (Berger
et al. 2004). Gel ini perlu dimodifikasi lebih
lanjut untuk menyesuaikan sifatnya dengan
aplikasi yang diinginkan salah satunya dengan
menambahkan hidrokoloid. Hidrokoloid yang
telah digunakan ialah alginat (Cardenas et al.
2003),
yang
menghasilkan
kitosan
termodifikasi
dengan
kemampuan
mengembang dan menyerap pelarut yang baik
(Cardenas et al. 2003). Berawal dari
penelitian inilah, semakin dikembangkan
penelitian tentang kitosan termodifikasi
dengan penambahan hidrokoloid.
Gom
xantan
merupakan
sejenis
hidrokoloid.
Menurut
Fardiaz
(1989)
hidrokoloid ini dapat larut dalam pelarut
panas atau dingin, mempunyai viskositas yang
tinggi pada konsentrasi rendah, yang tidak
berubah pada kisaran pH yang lebar pH (1
sampai 13), memiliki kelarutan dan stabilitas
yang sangat baik pada kondisi asam maupun
basa, tahan terhadap serangan enzim, serta
cocok dan stabil pada larutan garam. Karena
sifat-sifat reologi yang menarik inilah, dalam
penelitian ini, dikaji sifat-sifat kitosan
termodifikasi-gom-xantan
berdasarkan
penelitian
kitosan
termodifikasi-alginat.
Modifikasi kitosan dengan gom xantan ini
memerlukan penambahan senyawa penautsilang sehingga strukturnya lebih permanen
(Berger et al. 2004).
Pemanfaatan gel kitosan termodifikasi
sangat luas. Kegunaannya antara lain di
bidang lingkungan, sebagai zat penjerap
pencemar, dan dalam bidang kesehatan,
sebagai kapsul pembungkus obat, bidang
kosmetik.
TINJAUAN PUSTAKA
Kitin dan Kitosan
Kitin termasuk homopolisakarida berbobot
molekul tinggi dan merupakan biopolimer
linear dari anhidro N-asetil-D-glukosamin (Nasetil-2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Struktur
kitin sama dengan selulosa, ikatan glikosidik
antarmonomernya
-(1 4).
Perbedaan
dengan selulosa adalah gugus –OH yang
terikat pada C-2 pada kitin digantikan oleh
gugus asetamida (NHCOCH3) sehingga kitin
menjadi sebuah polimer dengan unit ulang Nasetilglukosamina. Struktur kitin dapat dilihat
pada Gambar 1.
CH2OH
CH2OH
O
O
O
O
OH
O
OH
R
R
n
Gambar 1 Struktur unit ulangan selulosa (R =
-OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan
kitosan (R = -NH2).
Jika sebagian besar gugus asetil pada kitin
disubstitusi oleh hidrogen menjadi gugus
amino,
dengan
penambahan
basa
berkonsentrasi tinggi, dihasilkan kitosan.
Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Kitosan
memiliki
rumus
molekul
(C6H11NO4)n. Kitosan merupakan biopolimer
polikationik linear dengan unit berulang 2amino-2-deoksi-D-glukopiranosa yang terhubung oleh ikatan -(1 4) (Thatte 2004).
Kitosan larut dalam pelarut organik berair,
tidak seperti kitin yang tak larut. Kitosan juga
tidak larut dalam basa kuat, sedikit larut
dalam HCl, HNO3, dan H3PO4 0,5%, tetapi
tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak
beracun dan mudah terbiodegradasi. Bobot
molekul kitosan sekitar 1.2 × 105, bergantung
pada degradasi yang terjadi selama proses
deasetilasi.
Tabel 1 Spesifikasi kitosan niaga*
Parameter
Ciri
Ukuran partikel
Serpihan sampai bubuk
Kadar air
≤ 10%
Kadar abu
≤ 2%
Derajat deasetilasi
≥ 70%
Warna larutan
tidak berwarna
Viskositas (cps):
Rendah
< 200
Medium
200-799
Tinggi
800-2000
Sangat tinggi
>2000
Tautan-silang kovalen dalam hidrogel
kitosan dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu
tautan silang kitosan-kitosan, jaringan polimer
hibrida, dan semi- atau full-interpenetrating
network (IPN) (Gambar 2a, b, c). Tautan
silang kitosan-kitosan terjadi antara 2 unit
struktural pada rantai polimer kitosan yang
sama, sementara pada jaringan polimer
hibrida, reaksi tautan silang terjadi antara satu
unit dari struktur rantai kitosan dan unit lain
dari struktur polimer tambahan. Berbeda
dengan jaringan polimer hibrida, semi- atau
full-IPN terjadi jika ditambahkan polimer lain
yang tidak bereaksi dengan larutan kitosan
sebelum terjadi tautan silang. Pada semi-IPN,
polimer yang ditambahkan ini hanya melilit,
sementara pada full-IPN, ditambahkan dua
senyawa pengikat silang yang terlibat dalam
jaringan (Berger et al. 2004).
(a)
(b)
* Sumber: Anonim 1987 dalam Jamaludin 1994
Kitosan relatif lebih banyak digunakan
pada berbagai bidang industri terapan dan
kesehatan. Mutu kitin dan kitosan untuk
aplikasi tersebut ditentukan dari nilai derajat
deasetilasi, kadar abu, kadar air, dan
viskositas. Pada Tabel 1 tertera spesifikasi
kitosan niaga.
Hidrogel Kitosan
Hidrogel merupakan jaringan polimer
yang mengandung banyak air dalam
strukturnya dan akan mengembang tanpa
ditambah air (Wang et al. 2004). Air yang
terdapat dalam gel ini merupakan tipe air
imbibisi, yaitu air yang masuk ke dalam suatu
bahan dan akan menyebabkan pengembangan
volume, tetapi air ini bukan komponen
penyusun bahan tersebut (Winarno 1997).
Hidrogel diklasifikasikan berdasarkan sifatnya
menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel
kimia dibentuk dari reaksi yang irreversibel,
sedangkan hidrogel fisika dibentuk dari reaksi
reversibel. Hidrogel kimia, seperti hidrogel
kitosan bertautan silang secara kovalen,
sedangkan hidrogel fisika bertautan silang
secara ionik (Steven 2001, Berger et al.
2004).
(c)
(d)
Gambar 2 Struktur hidrogel kitosan: (a) tautan
silang kitosan-kitosan, (b) jaringan
polimer hibrida, (c) jaringan semi
IPN, (d) kitosan bertautan silang
ionik (Berger et al. 2004).
Kestabilan hidrogel sangat dipengaruhi
oleh keadaan lingkungan terutama dalam
lingkungan hayati seperti pH, suhu, medan
listrik, kekuatan ionik, dan kadar garam
(Wang et al. 2004). Kekurangan inilah yang
membatasi kegunaan gel kitosan terutama
dalam aplikasi sebagai zat yang akan
digunakan ke dalam sistem hayati. Karena itu,
dilakukan modifikasi gel kitosan. Modifikasi
yang dilakukan ialah penambahan IPN
(interpenetrating network), salah satunya
berupa gom xantan, yang merupakan
hidrokoloid. IPN akan menyebar dalam
hidrogel dan terpolimerisasi. Terbentuk tautan
silang sehingga akan diperoleh sifat mekanik
hidrogel yang lebih baik pada produk akhir.
Gom Xantan
Istilah gom digunakan untuk menamai
bahan-bahan yang mempunyai kemampuan
untuk mengentalkan atau membentuk gel dari
suatu sistem cairan. Gom bisa diperoleh dari
tanaman dan hewan baik secara alami, atau
melalui ekstraksi, fermentasi, modifikasi
kimia, dan sintesis kimia (Gliksman 1984).
Gom xantan merupakan hasil fermentasi
bakteri Xanthomonas campestris (Jeanes et al.
1961 yang dikutip Fardiaz 1989). Strukturnya
tersaji pada Gambar 3.
O
O
H C (CH2)3 C H
Gambar 4 Struktur glutaraldehida.
Glutaraldehida paling banyak digunakan
pada senyawa peptida karena mempunyai
aktivitas yang tinggi dalam gugus aldehida
(Wang et al. 2004). Glutaraldehida sebagai
pengikat silang mempunyai sedikitnya dua
gugus fungsi yang menjadi penghubung antara
2 rantai polimer (Berger et al. 2004) Tautan
silang glutaraldehida terjadi melalui reaksi
pembentukan basa Schiff antara gugus
aldehida-ujung pada glutaraldehida dengan
gugus amino pada kitosan membentuk imina
(Wang et al. 2004) (Gambar 5).
Gambar 5 Struktur tautan silang kitosan
dengan glutaraldehida.
Sifat Reologi Gel
Gambar 3 Struktur gom xantan
(Gliksman 1980).
Menurut Fardiaz (1989), gom xantan larut
sempurna baik dalam air panas maupun
dingin. Sintesis gom xantan secara enzimatik
melalui fermentasi di bawah kondisi yang
terkendali telah memberikan polimer yang
strukturnya seragam dengan distribusi bobot
molekul yang sempit. Sifat ini mendukung
stabilitas larutan gom xantan yang baik. Salah
satu sifat unik dari gom xantan ialah dapat
memberikan kekentalan yang sangat tinggi
pada konsentrasi rendah.
Tautan Silang Kitosan
Senyawa yang lazim digunakan untuk
menghasilkan tautan silang pada kitosan ialah
glutaraldehida. Glutaraldehida merupakan
senyawa dwifungsional yang umumnya
digunakan untuk memodifikasi protein dan
polimer. Glutaraldehida mempunyai rumus
molekul C5H8O2 (Gambar 4) dengan bobot
molekul 100.1 g mol-1, titik didih 100 ºC, titik
beku -15 ºC, pH antara 3.2–4.2, serta larut
dalam air, alkohol, dan benzena.
Reologi
merupakan
ilmu
yang
mempelajari sifat-sifat aliran suatu bahan dan
perubahan bentuk suatu fluida (Billmeyer
1984). Sifat fisik dalam reologi meliputi
kekentalan (viskositas), elastisitas, plastisitas,
kelenturan, dan kekenyalan. Parameter
pencirian umum suatu cairan atau larutan
ialah viskositas, yaitu indeks hambatan alir
suatu
cairan.
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi viskositas adalah konsentrasi,
suhu, dan keberadaan elektrolit dalam larutan.
Sifat fisik utama dari gel adalah kekuatan
gel (gel strength). Kekuatan gel merupakan
gaya yang diperlukan untuk menghancurkan
susunan gel. Selain kekuatan gel, sifat fisik
lainnya adalah pengerutan (shrinking),
pembengkakan (swelling), titik pecah, dan
ketegaran (rigidity). Pengerutan adalah
peristiwa pelepasan medium terdispersi secara
spontan pada gel yang disimpan, sekalipun
pada kelembapan yang tinggi dan suhu yang
rendah. Penyebab terjadinya pengerutan
adalah kontraksi gel akibat terbentuknya
tautan-tautan baru antarpolimer dari struktur
gel (Rahayu 2000).
Gel dapat membengkak jika direndam
dalam larutan bufer asetat pH 4.
Pembengkakan gel terjadi karena masuknya
cairan ke dalam struktur gel akibat adanya
perbedaan aktivitas pelarut yang ada di dalam
dan di luar gel. Menurut Wang et al. (2004),
faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi
terjadinya pembengkakan gel adalah pH,
suhu, kekuatan ionik, jenis garam yang
digunakan pada saat pembuatan bufer, dan
pelarut yang digunakan sebagai medianya.
Dalam
kondisi
asam,
gel
mampu
membengkak 5 kali lebih besar dibandingkan
dalam kondisi netral (Cardenas et al. 2003).
Titik pecah menunjukkan dalamnya penetrasi
sampai gel pecah, sedangkan ketegaran
menunjukkan besarnya beban yang diperlukan
untuk memecah matriks gel atau tingkat
kekakuan dari gel.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain
termometer, viskometer Ostwald 3137R,
neraca analitik, spektrofotometer inframerah
transformasi Fourier (FTIR) Bruker jenis
Tentor 37, oven, hot plate, penganalisis
tekstur (texture analyzer) Stevens LFRA, pHmeter, dan alat-alat kaca lainnya.
Bahan-bahan yang digunakan di antaranya
kitosan (hasil isolasi limbah kulit udang dari
Muara Angke Jakarta Utara, Lampiran 1),
NaOH 3.50% dan 50% (b/v), HCl 1 N, asam
asetat 1%, glutaraldehida, Gom xantan,
larutan bufer asam asetat-natrium asetat pH 4,
larutan bufer natrium fosfat pH 7, dan KBr
1%.
Metode Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam penelitian
ini adalah isolasi kitosan dan penciriannya,
pembuatan gel kitosan-gom xantan dan
pengukuran sifat reologinya, optimalisasi
untuk mencari gel optimum, dan analisis
gugus fungsi gel optimum dengan FTIR.
Bagan alir penelitian diberikan pada Lampiran
2.
dan isinya dipanaskan dalam oven bersuhu
105 oC sampai bobotnya konstan. Setelah itu,
dimasukkan ke dalam desikator dan
ditimbang. Kadar air dihitung dengan cara
Kadar air =
X – Y × 100%
X
dengan
X = bobot contoh mula-mula (g)
Y = bobot contoh kering (g)
Analisis Kadar Abu (AOAC 1999)
Penentuan kadar abu kitin atau kitosan
dilakukan dengan metode gravimetri. Cawan
porselen dibersihkan dan dimasukkan ke
dalam tanur untuk menghilangkan sisa-sisa
kotoran yang menempel dalam cawan,
kemudian didinginkan dalam desikator dan
ditimbang. Sebanyak kira-kira 0.5000 g
kitin/kitosan dimasukkan ke dalam cawan
tersebut dan dipanaskan sampai tidak berasap,
kemudian dibakar dalam tanur pengabuan
dengan suhu 600 oC sampai diperoleh abu
berwarna putih. Setelah itu, cawan beserta
isinya dimasukkan ke dalam desikator dan
ditimbang. Kadar abu contoh dihitung dengan
persamaan
Kadar abu =
Bobot abu (g)
× 100%
Bobot contoh (g)
Penentuan Derajat Deasetilasi
(Khan et al. 2002)
Untuk penentuan derajat deasetilasi
digunakan FTIR. Kitin dan kitosan yang
diperoleh dibuat pelet dengan KBr 1%,
kemudian dilakukan pemayaran pada daerah
frekuensi 4000 sampai 400 cm-1. Derajat
deasetilasi ditentukan dengan metode garis
dasar (Gambar 6).
Po
Transmitans
Po
Pencirian Kitin dan Kitosan
P
P
Analisis Kadar Air (AOAC 1999)
Penentuan kadar air kitin atau kitosan
dilakukan
dengan
metode
gravimetri.
Sebanyak kira-kira 1.0000 g contoh
dimasukkan ke dalam cawan porselen yang
telah diketahui bobotnya, kemudian cawan
Bilangan gelombang
Gambar 6 Metode garis-dasar untuk analisis
derajat deasetilasi kitosan
Nilai absorbans dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
A = log
P0
P
Po = % transmitans pada garis-dasar
P = % transmitans pada puncak minimum
A = absorbans
Kitin yang terdeasetilasi sempurna (100%)
memiliki nilai A1655 = 1.33. Dengan
membandingkan nilai absorbans pada
bilangan gelombang 1655 cm-1 (serapan pita
amida I) dengan absorbans pada bilangan
gelombang 3450 cm-1 (serapan gugus
hidroksil) (Domszy & Roberts 1985 dalam
Khan et al 2002), %DD dapat dihitung dengan
persamaan:
% DD = 1 –
dalam 100 mL asam asetat 1.00% (v/v),
kemudian 1 mL larutan gom xantan tersebut
ditambahkan ke dalam 30 mL larutan asam
asetat 1% (v/v) dan diaduk sampai homogen.
Setelah itu, ditambah 0.75 g kitosan untuk
membuat konsentrasi kitosan 2.5% (b/v).
Campuran diaduk sampai homogen. Setelah
homogen ditambahkan 1 mL glutaraldehida
dengan ragam konsentrasi 2.00, 2.25, 2.50%
(v/v). Larutan yang terbentuk menjadi gel
setelah didiamkan selama semalam.
Gel kitosan-gom xantan yang terbentuk
kemudian dianalisis dengan FTIR dan diukur
sifat reologinya yang meliputi kekuatan gel,
titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan
pengerutan dengan menggunakan penganalisis
tekstur.
A1655
1
× 100%
×
A3450 1.33
Penentuan Bobot Molekul Kitosan
(Tarbojevich & Cosani 1996)
Bobot molekul kitosan ditentukan dengan
menggunakan metode viskometer Ostwald.
Sekitar 0.10 g kitosan dilarutkan dalam 100
mL asam asetat 0.50 M, kemudian diambil
sebanyak 5 mL dan dimasukkan ke dalam
viskometer untuk ditentukan waktu alirnya.
Pengukuran juga dilakukan untuk beberapa
konsentrasi kitosan lainnya. Persamaanpersamaan yang digunakan ialah sebagai
berikut:
Viskositas relatif ηr = η/ηo ≅ t/to
Viskositas spesifik ηsp =ηr -1
Viskositas intrinsik [η] = (ηsp/c)c=0
ηsp/c = [η] + k’[η]2 c, dengan k’ 0.3–0.7
[η]
= KMa, dengan K = 3.5 × 10-4 dan a =
0.76
T
= waktu alir zat
M
= bobot molekul zat
t0
= waktu alir pelarut
= viskositas zat
η0
= viskositas pelarut
Pembuatan Gel Kitosan-Gom Xantan
Gel kitosan-gom xantan dibuat dengan
meragamkan konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida. Konsentrasi gom xantan yang
digunakan adalah 0.00, 0.50, dan 1.00% (b/v),
sedangkan konsentrasi glutaraldehida 2.00,
2.25, dan 2.50% (v/v). Konsentrasi kitosan
dibuat tetap, yaitu 2.50% (b/v). Sebanyak
0.00, 0.50, 1.00 g gom xantan dilarutkan
Pengukuran Sifat Reologi Gel
Kekuatan pecah gel ditentukan dengan
menggunakan alat penganalisis tekstur.
Contoh dalam cetakan diletakkan dalam
tempat sampel, selanjutnya alat dioperasikan
untuk melihat gaya maksimum yang
diperlukan untuk memecahkan gel. Nilai
kekuatan pecah dihitung dengan cara berikut
(Angalett 1986):
Beban pecah (g)
B
A
Penetrasi
pecah (mm)
C
Kekuatan gel (g/cm2) =
beban pecah (BC)
x nilai kalibrasi
luas bidang penekan
beban penekan
Nilai kalibrasi =
jarak penekan ke gel
Titik pecah (cm) = penetrasi pecah (AC)
beban pecah (BC)
Ketegaran (g/cm) =
penetrasi pecah (AC)
Pembengkakan gel dilakukan dengan
merendam sekitar 1.0000 g gel dalam 30 mL
larutan bufer asetat pH 4 selama 24 jam pada
suhu kamar. Selama proses pembengkakan,
wadah ditutup untuk mencegah menguapnya
larutan bufer. Setelah 24 jam, gel ditimbang
kembali untuk mengetahui bobot air yang
terserap (Wang et al. 2004).
Pengerutan dilakukan dengan merendam
sekitar 2.0000 g gel dalam 30 mL larutan
bufer fosfat pH 7 selama 24 jam pada suhu 10
o
C. Setelah itu, gel ditimbang kembali untuk
mengetahui bobot air yang dikeluarkan oleh
gel (Wang et al. 2004).
Rancangan Percobaan
Hasil
penelitian
diolah
dengan
menggunakan perangkat lunak Modde 5.0
untuk mengetahui kombinasi konsentrasi gom
xantan dan glutaraldehida yang terbaik, serta
melihat pengaruh perubahan konsentrasi gom
xantan dan glutaraldehida terhadap nilai
kekuatan pecah, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan, dan pengerutan gel kitosangom xantan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Kitosan
Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar
air dan kadar abu kitosan seperti disajikan
pada Tabel 2 (data lengkap pada Lampiran 3).
Tabel 2 Parameter kitin, kitosan, dan kitosan
niaga
Kitosan
Parameter
Kitin
Kitosan
niaga
Kadar air
8.53%
5.89%
10%
Kadar abu
0.44%* 0.15%*
2%
Derajat
58.27% 73.61%
70%
deasetilasi
kitosan niaga karena bobot molekulnya di
bawah 1 × 106 g mol-1.
Optimalisasi dan Analisis Sifat Reologi Gel
Sifat reologi gel kitosan-gom xantan yang
meliputi kekuatan gel, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan, dan pengerutan diamati untuk
melihat pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap sifat reologinya.
Gambar 7 menunjukkan kurva dua dimensi
pengaruh gom xantan dan glutaraldehida
terhadap nilai kekuatan gel. (data lengkap
disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga
dimensinya pada Lampiran 6). Semakin
banyak glutaraldehida yang ditambahkan
kekuatan pecah semakin besar dan akan
sedikit
menurun
pada
konsentrasi
glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v).
Semakin
banyak
glutaraldehida
yang
ditambahkan, semakin banyak tautan silang
yang terbentuk sehingga gel akan menjadi
lebih kaku dan lebih kuat. Penurunan
kekuatan
pecah
pada
konsentrasi
glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v)
disebabkan masih terlalu sedikitnya gom
xantan yang ditambahkan. Penambahan gom
xantan dapat memperbaiki struktur tautan
silang kitosan dalam gel sehingga gel menjadi
lebih kaku dan kuat. Makin tinggi nilai
kekuatan pecah gel, makin kaku dan makin
kuat tautan yang terjadi antarpolimer
pembentuk jaringan gel tersebut (Rahayu
2000).
* Berdasarkan bobot basah
Dengan
membandingkan
parameter
kitosan hasil penelitian dengan kitosan niaga
(Tabel 2), kitosan yang diperoleh dapat
dikategorikan sebagai kitosan niaga. Nilai
derajat deasetilasi menunjukkan bahwa kitin
telah mengalami penghilangan sebagian gugus
asetil selama proses deasetilasi sedangkan
pada kitosan terdeasetilasi lebih banyak gugus
asetil, tetapi tidak seluruhnya. Spektrum FTIR
untuk penentuan derajat deasetilasi diberikan
pada Lampiran 4.
Bobot
molekul
kitosan
beragam
bergantung pada proses isolasinya. Dari
percobaan diperoleh bobot molekul kitosan
sebesar 4.30 × 105 g mol-1 (perhitungan
diberikan di Lampiran 5). Jadi, kitosan yang
diperoleh masih memenuhi syarat sebagai
Gambar 7 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
kekuatan pecah gel.
Gambar 8 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap titik pecah
gel.
Gambar 8 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai titik pecah. (data
lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva
tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari
Gambar 8 terlihat bahwa titik pecah
meningkat dengan bertambahnya konsentrasi
glutaraldehida.
Hal
ini
disebabkan
glutaraldehida membentuk tautan silang
dengan jumlah yang banyak sehingga gel
menjadi kuat. Akibatnya titik pecah semakin
besar. Penambahan konsentrasi gom xantan ke
dalam struktur gel juga menaikan titik pecah
gel kitosan-gom xantan. Sekali lagi ini
diakibatkan fungsi gom xantan untuk
memperbaiki struktur tautan silang kitosan.
Gambar 9 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai ketegaran gel.
(data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan
kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6).
Ketegaran atau kekakuan gel adalah gaya
yang diperlukan untuk menghancurkan
matriks
gel sampai
bagian dasarnya
(Angalett 1986 dalam Nasution 1999).
Kebalikan ketegaran adalah elastisitas atau
kelenturan. Terjadinya penurunan ketegaran
gel berarti elastisitas gel meningkat. Dari
Gambar 9 dapat diketahui bahwa semakin
banyak glutaraldehida dan gom xantan yang
ditambahkan ketegaran semakin kecil. Adanya
glutaraldehida
seharusnya
menyebabkan
kekuatan gel meningkat sehingga ketegaran
meningkat pula. Namun dengan adanya gom
xantan ketegaran berkurang. Hal ini
disebabkan sifat gom xantan yang dapat
mempertahankan viskositas yang tinggi pada
konsentrasi yang sangat rendah sekalipun
(Gliksman 1980). Viskositas yang tinggi
menyebabkan gel semakin elastis dan
ketegarannya menurun.
Gambar 9
Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
ketegaran gel.
Gambar 10 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai pembengkakan
gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3
dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6).
Dari Gambar 10 terlihat bahwa semakin
banyak glutaraldehida yang ditambahkan,
pembengkakan gel semakin kecil. Hal ini
disebabkan struktur gel semakin rapat
sehingga semakin sulit air berpenetrasi ke
dalam struktur gel, seiring bertambahnya
tautan silang oleh glutaraldehida. Berger et al.
(2004) menyebutkan bahwa penambahan
senyawa
pembentuk
tautan
silang
menurunkan pembengkakan pada gel kitosan.
Gom xantan membuat struktur gel semakin
rapat sehingga air sulit masuk.
Gambar 10 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
pembengkakan gel.
Gambar 11 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai pengerutan gel.
(data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan
kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari
Gambar 11 dapat dilihat bahwa semakin
tinggi
konsentrasi
gom
xantan dan
glutaraldehida yang digunakan, semakin besar
nilai pengerutan gel. Peningkatan nilai
pengerutan disebabkan oleh terbentuknya
tautan hidrogen antara gugus amino kitosan
yang tidak bertautan silang dengan
glutaraldehida sehingga struktur gel menjadi
lebih rapat dan memeras air keluar.
Gambar 11 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
pengerutan gel.
Hasil analisis keragaman atau ANOVA
(Lampiran 7) menghasilkan persamaan
glutaraldehida, gom xantan, dan interaksi
keduanya terhadap respons yang diukur, yaitu
kekuatan gel, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan,
dan
pengerutan
gel.
Persamaan gom xantan dan glutaraldehida
terhadap nilai kelima parameter tersebut
disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Persamaan gom xantan,
glutaraldehida, dan interaksinya
terhadap respons
Respons
Persamaan
Kekuatan gel
527.199 + 102.588 xan +
26.7549 glut + 50.1092
xan*xan - 37.2972 glu*glu
- 10.2652 glu*xan
Titik pecah
0.737222 + 0.165139 xan
+ 0.134746 glut +
0.125481 xan*xan 0.13039 glu*glu - 0.04731
glu*xan
Ketegaran
7.19317 - 1.0066 xan 2.03186 glut - 0.3178
xan*xan + 1.60217
glu*glu + 1.33497 glu*xan
Pembengkakan
11.082 - 1.17625 xan 0.88301glut + 0.33632
xan*xan + 1.31447
glu*glu + 0.024029
glu*xan
Pengerutan
1.08743 - 0.01129 xan +
0.066726 glut - 0.03327
xan*xan - 0.04241
glu*glu - 0.07043 glu*xan
Keterangan: glut
= glutaraldehida
xan
= gom xantan
xan*xan = interaksi antara gom
xantan dan gom xantan
glu*xan = interaksi antara
glutaraldehida dan
gom xantan
glu*glu = interaksi antara
glutaraldehida dan
glutaraldehida
Konsentrasi kitosan 2.5%. gom xantan
1.00%, dan glutaraldehida 2.4028% hasil
optimalisasi dari perangkat lunak Modde 5.0
kemudian divalidasi. Hasilnya dapat dilihat
pada Tabel 4. Dari hasil validasi dapat dilihat
bahwa nilai seluruh respons sesuai dengan
nilai Modde 5.0 kecuali untuk nilai
pengerutan.
Tabel 4 Hasil validasi gel optimum
Respons
Modde 5.0
Validasi
Kekuatan pecah
725.097
688.4765
Titik pecah
1.0827
1.1000
Ketegaran
6.1097
6.2432
Pembengkakan
10.2636
9.5313
Pengerutan
1.0008
1.6562
Analisis Gugus Fungsi
Analisis FTIR dimaksudkan untuk melihat
perubahan gugus fungsi dari kitosan, kitosan
glutaraldehida, dan kitosan glutaraldehidagom xantan. Pada Gambar 12, terlihat adanya
perubahan intensitas transmitans di satu
daerah yang sama. Perubahan transmitans ini
menunjukkan adanya interaksi antara kitosan,
glutaraldehida, dan gom xantan.
Reaksi tautan silang antara kitosan dan
glutaraldehida melibatkan gugus amino
primer pada kitosan dan gugus aldehida pada
glutaraldehida (Wang 2004). Reaksi tersebut
merupakan
reaksi
kondensasi
yang
melepaskan air menghasilkan imina (C=N)
(Gambar 5). Adanya gugus imina sebagai
hasil reaksi menyebabkan munculnya puncak
serapan baru pada bilangan gelombang 1563
cm-1 pada spektrum kedua gel itu.
C=N
(c)
Validasi Gel
(a)
(b)
Konsentrasi kitosan 2.50%, gom xanta
Validasi Gel
Gambar 12 Spektrum
FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida,
dan
SIMPULAN DAN
(c) gel kitosan-glutaraldehida-gom xantan.
SARAN
Simpulan
Sintesis gel kitosan-gom xantan dengan
konsentrasi kitosan 2.50% memberikan nilai
konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida
optimum berturut-turut sebesar 2.4028% dan
1.00%. Gel optimum memberikan kekuatan,
titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan
pengerutan gel berturut-turut 725.097g cm-2,
1.0827 cm, 6.1097 g cm-1, 10.2636 g, dan
1.0008 g.
Saran
Perlu meragamkan konsentrasi kitosan
yang digunakan sehingga dapat dilihat
interaksi antara kitosan dengan gom xantan
dalam penentuan nilai konsentrasi optimum
selain untuk konsentrasi kitosan 2.50%. Perlu
juga mempelajari juga gel kitosan hasil
pembengkakan dan pengerutan sehingga
diketahui perbedaannya dengan gel kitosan
awal.
DAFTAR PUSTAKA
AOAC, Cunnif P, editor. 1999. Official
Methods of Analysis of AOAC
International. 5th Revision. Volume 2.
Maryland: AOAC International.
Berger J et al. 2004. Structure and interactions
in covalently and ionically crosslinked
chitosan hydrogels for biomedical
applications. Eur J Pharmaceutics and
Biopharmaceutics 57: 19-34.
Biro Pusat Statistik Indonesia. 2003. Statistik
Perdagangan Luar Negeri Indonesia .
Jakarta.
Cardenas A, Monal WA, Goycoolea FM,
Ciapara IH, Peniche C. 2003. Diffusion
through
membranes
of
the
polyelectrolyte complex of chitosan
and gom xantane. Macromol Biosci
3:535-539.
Gliksman M. 1980. Food Hydrocoloids vol 1.
Florida: CRC Press.
Jamaludin MA. 1994. Isolasi dan pencirian
kitosan limbah udang windu (Penaeus
monodon fabricus) dan afinitasnya
terhadap ion logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Khan TA, Peh KK, Ch’ng HS. 2002.
Reporting degree of deacetylation
values of chitosan: the influence of
analytical
methods.
J
Pharm
Pharmaceut Sci 5:205-212.
Nasution IR. 1999. Mempelajari pengaruh pH,
penambahan NaCl, dan gom guar
terhadap karakteristik gel cincau hijau
[skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Rahayu S. 2000. Mempelajari pengaruh pH,
penambahan CaCl2, dan gom xantan
terhadap karakteristik gel cincau hijau
(Cyclea barbata L. Miers) [skripsi].
Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor.
Sudibyo A. 1991. Meraih Devisa Melalui
Industri Pengolahan Kitin dan Kitosan.
Bul Ekonomi Bapindo 16 (5): 55-62.
Tarbojevich M, Cosani A. 1996. Molecular
weight determination of chitin and
chitosan. Di dalam Muzarelli RAA,
Peter MG, editor. 1997. Chitin
Handbook. Grotammare: European
Chitin Society 85-108.
Thatte MR. 2004. Synthesis and antibacterial
assessment
of
water-soluble
hydrophobic
chitosan
derivatives
bearing
quaternary
ammonium
functionality [disertasi]. India: The
Louisiana State University.
Direktorat Jenderal Perikanan Departemen
Pertanian.1992. Statistik Perikanan
Indonesia 1990. Jakarta.
Wang T, Turhan M, Gunasekaram S. 2004.
Selected properties of pH-sensitive,
biodegradable
chitosan-poly(vinyl
alcohol) hydrogel. Society of Chemical
Industry. Polym Int 53: 911-918.
Fardiaz D. 1989. Hidrokoloid. Bogor: Pusat
Antar Universitas Pangan dan Gizi,
Institut Pertanian Bogor.
Winarno FG. 1997. Kimia Pangan dan Gizi.
Jakarta: Gramedia.
LAMPIRAN
12
Lampiran 1 Diagram alir sintesis kitin dan kitosan
Kulit udang
Deproteinasi
NaOH 3.5% (b/v) dengan nisbah
1:20 (b/v), t = 65 oC, 2 jam.
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Demineralisasi
HCl 1 N dengan nisbah 1:20 (b/v),
suhu kamar, 2 jam.
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Kitin
Deasetilasi
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Kitosan
NaOH 50% (b/v) dengan nisbah
1:20 (b/v), T = 100 oC, 4 jam
13
Lampiran 2 Diagram alir penelitian
Pembuatan kitosan
diukur: kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi,
dan bobot molekulnya
Pembuatan Gel
Penganalisis tekstur
Pembengkakan
Kekuatan, titik pecah, dan ketegaran gel
Optimalisasi
Gel optimum
FTIR
Pengerutan
14
Lampiran 3 Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel kitosangom xantan
Kadar air dan abu kitin dan kitosan-gom xantan
Ulangan keSampel
Kadar air (%)
1
kitin
9.3747
2
kitin
8.1772
3
kitin
8.0511
Rata-rata
8.5343
1
kitosan
4.2599
2
kitosan
4.6189
3
kitosan
8.7882
Rata-rata
5.8890
Kadar abu (%)
0.4160*
0.5349*
0.3756*
0.4422*
0.1396*
0.2177*
0.0999*
0.1524*
* Berdasarkan bobot basah
Data tinggi dan lebar kurva (cm) hasil pengukuran dengan penganalisis tekstur
[Glutaraldehida]
2.00%
2.25%
2.50%
Ulangan
[gom
kexantan]
T
L
T
L
T
L
1
0,2725
5,5250
0,8325
4,1650
0,5375
4,3400
0.00%
2
0,1800
3,7400
0,8050
4,7910
0,7625
3,2225
3
0,2450
5,9625
1,0300
4,8850
0,6850
3,2625
1
3,8825
0,4925
4,8500
0,6425
5,5400
0,8425
2
0.5%
4,9975
0,3450
5,1325
0,6625
5,6150
0,7425
3
5,3900
0,4325
4,3985
0,5000
4,7000
0,8450
1
7,7725
0,8400
7,2000
1,0000
7,9425
0,9925
1.00%
2
5,6250
1,0500
7,6600
1,1250
7,3650
1,1100
3
5,8450
0,7125
7,6625
1,1250
5,1600
0,9675
Keterangan: T = Tinggi kurva (cm)
L = Lebar kurva (cm)
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Data nilai kekuatan pecah (g/cm2) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
431,1671
548,8936
0.00%
320,1465
371,5587
324,1204
592,3580
385,7157
481,8342
0.50%
496,4879
509,8998
535,4817
436,9789
772,1766
715,3003
1.00%
558,8283
761,0000
580,6847
761,2484
2.50%
413,7813
475,9727
485,3114
550,3838
557,8349
466,9321
789,0656
731,6926
512,6318
15
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Data nilai titik pecah (cm) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
0,2725
0,8325
0.00%
0,1800
0,8050
0,2450
1,0300
0,4925
0,6425
0.50%
0,3450
0,6625
0,4325
0,5000
0,8400
1,0000
1.00%
1,0500
1,1250
0,7125
1,1250
2.50%
0,5375
0,7625
0,6850
0,8425
0,7425
0,8450
0,9925
1,1100
0,9675
Data nilai ketegaran (g/cm) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
15,9266
6,6366
0.00%
17,9028
4,6460
13,3163
5,7888
7,8832
7,5486
0.50%
14,4855
7,7472
12,4624
8,7970
9,2530
7,2000
1.00%
5,3571
6,8089
8,2035
6,8111
2.50%
7,7488
6,2833
7,1314
6,5757
7,5623
5,5621
8,0025
6,6351
5,3333
Data nilai pembengkakan gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
Ulang
an ke1
2
3
1
2
3
1
[gom
xantan]
0.00%
0.50%
1.00%
2.00%
2.25%
2.50%
a
b
c
a
b
c
a
b
c
2,3334
1,8414
1,9981
1,2846
1,3691
1,6571
1,8123
20,0574
19,1646
16,2608
14,2105
14,6588
15,8549
12,9144
17,7240
17,3232
14,2627
12,9259
13,2897
14,1978
11,1021
1,4772
1,9821
1,4045
1,7928
1,6828
1,6693
1,6858
12,6212
16,8827
12,0967
14,9763
12,1757
13,5531
12,1518
11,1440
14,9006
10,6922
13,1835
10,4929
11,8838
10,4660
1,8868
1,7482
1,8174
1,1709
1,8459
1,7425
1,5950
16,7970
14,0722
16,7620
9,0441
15,4539
15,4180
12,4908
14,9102
12,3240
14,9446
7,8732
13,6080
13,6755
10,8958
2
1,6718
13,7911
12,1193
1,8437
14,5620
12,7183
1,9134
11,6205
9,7071
3
1,8386
18,1862
16,3476
1,0316
8,2033
7,1717
1,7373
13,9888
12,2515
Keterangan: a = bobot gel awal (g)
b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g)
c = selisih b-a
16
Data nilai pengerutan gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
2.00%
2.25%
Ulangan
[gom
kexantan]
a
b
c
a
b
c
1
0.00% 1,5154 0,6365 0,8789 1,6766 0,6368 1,0398
2
1,2893 0,6085 0,6808 1,6879 0,5965 1,0914
3
1,6691 0,7842 0,8849 1,2753 0,4297 0,8456
1
0.50% 1,9061 0,7528 1,1533 1,5113 0,5398 0,9715
2
1,7722 0,6653 1,1069 1,4191 0,5384 0,8807
3
1,3735 0,5265 0,847 1,8917 0,7174 1,1743
1
1.00% 1,4086 0,5132 0,8954 1,861 0,7124 1,1486
2
1,5339 0,6234 0,9105 1,9592 0,7788 1,1804
3
1,5116 0,6439 0,8677 1,912 0,7458 1,1662
Keterangan: a = bobot gel awal (g)
b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g)
c = selisih b-a
a
2,1992
1,7732
1,7545
1,8067
1,5137
1,5576
1,5984
1,8411
1,0848
2.50%
b
0,8294
0,5938
0,6162
0,5754
0,5446
0,4724
0,5974
0,6675
0,5636
c
1,3698
1,1794
1,1383
1,2313
0,9691
1,0852
1,001
1,1736
0,5212
17
Lampiran 4 Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan
Po
Po
P
P
Spektrum FTIR kitin
Derajat deasetilasi kitin dihitung dengan persamaan
A = log
P0
P
dimana: P0 = % transmitans pada garis-dasar
P = % transmitans pada puncak minimum
A = absorbans
% DD = 1 –
A1655
1
x
x 100%
A3450 1.33
dimana: A1655 = absorbans pada bilangan gelombang 1655 cm -1 (serapan pita amida)
A3450 = absorbans pada bilangan gelombang 3450 cm -1 (serapan gugus hidroksil)
85.64
= 1.7452
1.54
62.05
A3450 = log
= 0.9686
6.67
0.9686
1
× 100 % = 58.27%
% DD = 1 –
×
1.7452 1.33
A1655 = log
18
Po
Po
P
P
Spektrum FTIR kitosan
Derajat deasetilasi kitosan juga dihitung dengan persamaan yang sama
83.0
= 0.5299
24.5
97.0
= 1.5096
A3450 = log
3. 0
0.5299
1
× 100 % = 73.61%
% DD = 1 –
×
1.5096 1.33
A1655 = log
19
Lampiran 5 Penentuan bobot molekul kitosan
Waktu alir larutan kitosan
Konsentrasi Waktu alir (detik)
Rata-rata
0.00
61
61.67
62
62
0.02
68
68.67
69
69
0.04
82
82.67
83
83
0.06
86
86.67
87
87
0.08
93
93.67
94
94
Bobot molekul kitosan dihitung dengan menggunakan persamaan Mark-Houwink:
Viskositas relatif ηr
= η/ηo ≅ t/to
Viskositas spesifik ηsp
=ηr -1
= (ηsp/c)c=0
Viskositas intrinsik [η]
ηsp/c = [η] + k’[η]2c, dengan k’ 0.3–0.7
[η]
= KMa, dengan K = 3.5 x 10-4 dan a = 0.76
t
= waktu alir zat
t0
= waktu alir pelarut
η
= viskositas zat
η0
= viskositas pelarut
M
= bobot molekul zat
c
= konsentrasi larutan
Dengan menggunakan mode regresi linear diperoleh persamaan
ηsp/c = [η] + k’[η]2 c sama dengan y = 6.68875 + 3.3625x
Jadi [η] = 6.68875
[η] = KMa, maka 6.68875 = 3.5 × 10-4 × M0.76
sehingga diperoleh M = 429792.77 g mol-1 4.30 × 105 g mol-1
20
Lampiran 6 Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat
reologi gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap kekuatan gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap titik pecah gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap ketegaran gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pembengkakan gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pengerutan gel
22
Lampiran 7 Data hasil uji ANOVA dan koefisien kuadratik
Uji ANOVA untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
p
(variance)
Total
27
8.35E+06
309298
Constant
1
7.86E+06
7.86E+06
Total Corrected
26
491345
18897.9
Regression
5
343729
68745.9
9.77991
0
Residual
21
147615
7029.3
Lack of Fit
3
17901.4
5967.13
0.82804 0.496
Pure Error
18
129714
7206.32
N = 27
Q2 = 0.377
Cond. no. = 4.6585
DF = 21
R2 = 0.7
Y-miss = 0
Comp. = 4
R2 Adj. = 0.628
RSD = 83.8409
Kekuatan pecah
Titik Pecah
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Ketegaran
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Uji ANOVA untuk titik pecah gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
16.5339
0.612367
1
14.487
14.487
26
2.04689
0.078726
5
1.64704
0.329407
17.3003
21
0.399852
0.019041
3
0.225452
0.075151
7.75638
18
0.1744
0.009689
Q2 = 0.329
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.805
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.758
RSD = 0.138
Uji ANOVA untuk ketegaran gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
2216.76
82.1024
1
1918.74
1918.74
26
298.028
11.4626
5
211.69
42.338
10.2979
21
86.3376
4.11132
3
35.0979
11.6993
4.10985
18
51.2397
2.84665
Q2 = 0.347
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.71
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.641
RSD = 2.0276
p
0
0.002
p
0
0.022
SD
137.47
262.194
83.8409
77.2472
84.8901
SD
0.280582
0.57394
0.137988
0.274136
0.098432
SD
3.38565
6.50677
2.02764
3.42042
1.6872
23
Uji ANOVA untuk pembengkakan gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
Total
27
4503.47
166.795
Constant
1
4335.43
4335.43
Total Corrected
26
168.044
6.46325
Regression
5
79.305
15.861
3.75347
Residual
21
88.7394
4.22569
Lack of Fit
3
5.42865
1.80955
0.390969
Pure Error
18
83.3108
4.62838
N = 27
Q2 = 0.194
Cond. no. = 4.6585
DF = 21
R2 = 0.472
Y-miss = 0
Comp. = 4
R2 Adj. = 0.346
RSD = 2.0556
Pembengkakan
Pengerutan
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Uji ANOVA untuk pengerutan gel kitosan-kitosan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
28.6808
1.06225
1
27.7913
27.7913
26
0.889494
0.034211
5
0.279604
0.055921
1.92549
21
0.60989
0.029042
3
0.154588
0.051529
2.03717
18
0.455302
0.025295
Q2 = 0.031
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.314
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.151
RSD = 0.1704
p
0.014
0.761
p
0.133
0.145
Uji koefisien kuadratik untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan
Kekuatan Pecah
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
527.199
36.0794
1.78E-12
75.0314
xan
102.588
16.4425
3.45E-06
34.1943
glu
26.7549
16.4425
0.118612
34.1943
xan*xan
50.1092
23.6962
0.046589
49.2792
glu*glu
-37.2972
23.6962
0.13044
49.2792
xan*glu
-10.2652
16.7558
0.546695
34.8456
N = 27
DF = 21
Comp. = 5
Q2 =
R2 =
R2 Adj. =
0.377
0.7
0.628
Cond. no. =
Y-miss =
RSD =
Conf. lev. =
4.6585
0
83.8409
0.95
SD
2.54229
3.98259
2.05565
1.3452
2.15137
SD
0.184963
0.236476
0.170418
XANTAN
DWI WAHYU UTOMO
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
ABSTRAK
DWI WAHYU UTOMO. Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan. Dibimbing
oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan AHMAD SJAHRIZA.
Limbah kulit udang dapat disintesis menjadi kitosan. Sifat reologi kitosan
diperbaiki dengan pengegelan menggunakan penambahan glutaraldehida dan hidrokoloid
alami seperti gom xantan. Sifat reologi yang diukur meliputi kekuatan, titik pecah,
ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel. Parameter lain yang diukur ialah kadar
air, kadar abu, derajat deasetilasi (DD), dan bobot molekul (BM). Pembuatan gel
dilakukan dengan mencampurkan larutan gom xantan 0.0%, 0.5%, dan 1.0% (b/v),
kitosan 2.5% (b/v), serta glutaraldehida 2.50%, 2.25%, dan 2.50% (v/v). Berdasarkan
analisis proksimat, kitosan memiliki kadar air 5.89%, kadar abu 0.15%, DD 73.61%, dan
BM 4.30 × 105 g mol-1. Gel optimum terjadi pada konsentrasi glutaraldehida 2.4028% dan
gom xantan 1.00% yang memberikan kekuatan, titik pecah, sifat pengerutan, dan sifat
pembengkakan gel maksimum, serta ketegaran minimum. Berdasarkan data tersebut
kitosan dalam penelitian ini memenuhi spesifikasi kitosan niaga. Spektrum inframerah
transformasi Fourier antara kitosan, gel kitosan-glutaraldehida, dan gel kitosanglutaraldehida-gom xantan menunjukkan puncak serapan spesifik pada 1563 cm-1 (gugus
imina).
ABSTRACT
DWI WAHYU UTOMO. Synthesis and Optimization of Chitosan-Xanthan Gum Gel.
Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA and AHMAD SJAHRIZA.
Shrimp shell can be synthesized to chitosan. Rheological properties of chitosan
were improved by gelation using glutaraldehyde and natural hydrocolloids such as
xanthan gum. Rheological properties measured included gel strength, break point,
rigidity, swelling and shrinking. Other parameters measured were moisture content, ash
content, deacetylation degree (DD), and molecular weight (MW). The gel was made by
mixing xanthan gum solution 0.00, 0.50, 1.00% (w/v), chitosan 2.50 (w/v), and
glutaraldehide 2.00%, 2.25%, and 2.50%. Based on proximate analysis, chitosan had
5.89% moisture content, 0.15% ash content, 73.61% DD, and 4.30 × 105 g mol-1 MW.
The optimum gel happened at 2.4028% glutaraldehyde and 1.00% of xanthan gum, which
gave maximum gel strength, break point, shrinking, and swelling properties, and
minimum gel rigidity property. Based on those data, chitosan in this research had fulfilled
commercial chitosan’s specifications. Fourier transform infrared spectrum among
chitosan, chitosan-glutaraldehyde gel and chitosan-glutaraldehyde-xanthan gum gel
showed specific absorption at 1563 cm-1 (imine group).
SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM
XANTAN
DWI WAHYU UTOMO
Skripsi
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2006
Judul : Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan
Nama : Dwi Wahyu Utomo
NIM
: G44201011
Menyetujui:
Pembimbing I,
Dr. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 131 779 513
Pembimbing II,
Drs. Ahmad Sjahriza
NIP 131 842 413
Mengetahui:
Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam
Institut Pertanian Bogor,
Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS
NIP 131 473 999
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillahirobbilalamiin. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah yang
Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas berkah dan rahmat-Nya karya ilmiah ini
berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilakukan dari bulan April 2005 sampai Mei 2006, di
Laboratorium Kimia Organik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB.
Judul yang dipilih adalah Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan.
Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Purwantiningsih Sugita, MS selaku
pembimbing I dan Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing II. Terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Drs. M. Farid, Budi Arifin S.Si, dan Dwi Wahyono S.Si. yang banyak
memberi saran dan arahan. Selain itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu, Bapak,
Mba Tami, Mas Agus, dr Teguh, Mas Wawan, Ade Rini, seluruh staf dan laboran Kimia
Organik, Pusat Studi Biofarmaka, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB, rekanrekan sepenelitian (Ama, Capello, dan Anti), teman-teman Kimia 38 atas persahabatan,
perhatian, ilmu, semangat yang diberikan, kebersamaan yang indah, serta semua pihak
yang telah memberikan dukungan kepada penulis.
Semoga karya ilmiah ini berguna dan bermanfaat.
Bogor, Juni 2006
Dwi Wahyu Utomo
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 23 Maret 1983 sebagai anak kedua dari
tiga bersaudara dari pasangan M.Y. Muhadjir dan Hj. Mukinah.
Tahun 2001 penulis lulus dari SMUN 1 Banyumas dan pada tahun yang sama
penulis masuk di Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan
Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif menjadi asisten di
berbagai mata kuliah, diantaranya asisten praktikum Kimia Dasar I, Kimia Dasar II,
Kimia Organik untuk mahasiswa TPB, Kimia Fisik I untuk mahasiswa S1 Kimia, Kimia
Fisik dan Kimia Analitik untuk mahasiswa Ilmu Teknologi Pangan, Kimia Pangan, Kimia
Koloid, Pengenalan dan Pemeliharaan Alat, Pengantar Komputer untuk mahasiswa D3
Analisis Kimia. Penulis juga aktif di Laboratorium Komputer di Depertemen Kimia IPB.
Penulis juga pernah melakukan praktik lapangan di Laboratorium Riset dan Lindungan
Lingkungan Pertamina UP IV Cilacap, Jawa Tengah dari bulan Juni-Juli 2004.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL........................................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... viii
DAFTAR LAMPIRAN................................................................................................... ix
PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1
TINJAUAN PUSTAKA
Kitin dan Kitosan ...............................................................................................
Hirdrogel Kitosan ...............................................................................................
Gom Xantan .......................................................................................................
Tautan Silang Kitosan ........................................................................................
Sifat Reologi Gel ...............................................................................................
1
2
3
3
3
BAHAN DAN METODE
Bahan dan Alat ................................................................................................... 4
Metode ............................................................................................................... 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Kitosan ...............................................................................................
Optimalisasi dan Analisis Sifat Relogi Gel.........................................................
Validasi Gel ........................................................................................................
Analisis Gugus Fungsi .......................................................................................
6
6
8
8
SIMPULAN DAN SARAN............................................................................................. 9
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 9
LAMPIRAN .................................................................................................................... 11
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Spesifikasi kitosan niaga .......................................................................................... 2
2
Parameter kitin, kitosan, dan kitosan niaga .............................................................. 6
3
Persamaan gom xantan, glutaraldehida, dan interaksi keduanya terhadap respons... 8
4
Validasi hasil penelitian terhadap MODDE 5 .......................................................... 8
DAFTAR GAMBAR
1
Halaman
Struktur unit ulangan selulosa (R = -OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan kitosan
(R = -NH2)................................................................................................................. 1
2
Struktur dari hidrogel kitosan (a) ikatan silang kitosan-kitosan, (b) jaringan
polimer hibrida, (c) jaringan semi-IPN, dan (d) kitosan berikatan silang ionik
(Berger et al. 2004) ................................................................................................... 2
3
Struktur gom xantan ................................................................................................. 3
4
Struktur glutaraldehida ............................................................................................. 3
5
Struktur tautan silang antara kitosan dan glutaraldehida
(Wang et al. 2004)..................................................................................................... 3
6
Metode garis dasar untuk penentuan derajat deasetilasi kitosan .............................. 4
7
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada kekuatan pecah gel
................................................................................................................................... 6
8
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada titik pecah gel.... 6
9
Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada ketegaran gel ..... 7
10 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pembengkakan gel
................................................................................................................................... 7
11 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pengerutan gel... 7
12 Spektrum FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida, dan (c) gel-kitosan-
glutaraldehida-gom xantan ....................................................................................... 8
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1. Diagram alir sintesis kitin dan kitosan ..................................................................... 12
2. Diagram alir penelitian .............................................................................................. 13
3. Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel
kitosan-gom xantan ................................................................................................... 14
4. Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan ......................................... 17
5. Penentuan bobot molekul kitosan ............................................................................. 19
6. Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat
reologi gel ................................................................................................................. 20
7. Data hasil uji anova dan koefisien kuadratik............................................................. 22
PENDAHULUAN
Indonesia merupakan negara kepulauan
dengan lautan luas mengelilingi daratannya.
Perairan Indonesia memiliki potensi yang
cukup besar
dengan berbagai
jenis
invertebrata, tetapi baru sebagian kecil saja
produk perikanan yang sudah dimanfaatkan.
Hanya jenis-jenis tertentu yang sudah diolah
secara modern dalam dunia industri sebagai
komoditas andal dalam rangka meningkatkan
ekspor non-migas. Di antara komoditas
tersebut, udang merupakan komoditas
primadona. Pada tahun 1986, kontribusi
ekspor udang terhadap ekspor hasil perikanan
mencapai 33.61% dari total volume atau
76.15% dari total nilai ekspor, sedangkan
pada tahun 1990 kontribusinya mencapai
19.36% dari volume ekspor atau 66.39% dari
total nilai ekspor. Selama periode ini, ekspor
udang mengalami kenaikan volume sebesar
27.10%, yaitu dari 36112 ton pada tahun 1986
menjadi 94037 ton pada tahun 1990,
sedangkan nilai ekspornya meningkat dari
25.11% dari US$ 285 juta menjadi US$ 690
juta (Dirjen Perikanan 1992). Data nilai
ekspor ini terus meningkat, tercatat tahun
2001 dan 2002 berturut-turut sebesar US$
840.1 dan US$ 840.4 juta (BPS 2003)
Udang di Indonesia diekspor dalam bentuk
udang beku, yaitu udang yang sudah dibuang
bagian kepala dan kulitnya (Sudibyo 1991).
Limbah ini dapat mencemari lingkungan di
sekitar pabrik atau di daerah tempat
pembuangan limbah. Salah satu pemanfaatan
limbah kulit udang untuk mengatasi
pencemaran ini ialah dengan mengolahnya
menjadi kitin.
Kitosan adalah salah satu turunan kitin
yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin
menggunakan basa kuat (Wang et al. 2004).
Kitosan dapat dimodifikasi menjadi gel atau
membran. Gel kitosan dibuat dengan
melarutkan kitosan dalam asam encer (Berger
et al. 2004). Gel ini perlu dimodifikasi lebih
lanjut untuk menyesuaikan sifatnya dengan
aplikasi yang diinginkan salah satunya dengan
menambahkan hidrokoloid. Hidrokoloid yang
telah digunakan ialah alginat (Cardenas et al.
2003),
yang
menghasilkan
kitosan
termodifikasi
dengan
kemampuan
mengembang dan menyerap pelarut yang baik
(Cardenas et al. 2003). Berawal dari
penelitian inilah, semakin dikembangkan
penelitian tentang kitosan termodifikasi
dengan penambahan hidrokoloid.
Gom
xantan
merupakan
sejenis
hidrokoloid.
Menurut
Fardiaz
(1989)
hidrokoloid ini dapat larut dalam pelarut
panas atau dingin, mempunyai viskositas yang
tinggi pada konsentrasi rendah, yang tidak
berubah pada kisaran pH yang lebar pH (1
sampai 13), memiliki kelarutan dan stabilitas
yang sangat baik pada kondisi asam maupun
basa, tahan terhadap serangan enzim, serta
cocok dan stabil pada larutan garam. Karena
sifat-sifat reologi yang menarik inilah, dalam
penelitian ini, dikaji sifat-sifat kitosan
termodifikasi-gom-xantan
berdasarkan
penelitian
kitosan
termodifikasi-alginat.
Modifikasi kitosan dengan gom xantan ini
memerlukan penambahan senyawa penautsilang sehingga strukturnya lebih permanen
(Berger et al. 2004).
Pemanfaatan gel kitosan termodifikasi
sangat luas. Kegunaannya antara lain di
bidang lingkungan, sebagai zat penjerap
pencemar, dan dalam bidang kesehatan,
sebagai kapsul pembungkus obat, bidang
kosmetik.
TINJAUAN PUSTAKA
Kitin dan Kitosan
Kitin termasuk homopolisakarida berbobot
molekul tinggi dan merupakan biopolimer
linear dari anhidro N-asetil-D-glukosamin (Nasetil-2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Struktur
kitin sama dengan selulosa, ikatan glikosidik
antarmonomernya
-(1 4).
Perbedaan
dengan selulosa adalah gugus –OH yang
terikat pada C-2 pada kitin digantikan oleh
gugus asetamida (NHCOCH3) sehingga kitin
menjadi sebuah polimer dengan unit ulang Nasetilglukosamina. Struktur kitin dapat dilihat
pada Gambar 1.
CH2OH
CH2OH
O
O
O
O
OH
O
OH
R
R
n
Gambar 1 Struktur unit ulangan selulosa (R =
-OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan
kitosan (R = -NH2).
Jika sebagian besar gugus asetil pada kitin
disubstitusi oleh hidrogen menjadi gugus
amino,
dengan
penambahan
basa
berkonsentrasi tinggi, dihasilkan kitosan.
Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Kitosan
memiliki
rumus
molekul
(C6H11NO4)n. Kitosan merupakan biopolimer
polikationik linear dengan unit berulang 2amino-2-deoksi-D-glukopiranosa yang terhubung oleh ikatan -(1 4) (Thatte 2004).
Kitosan larut dalam pelarut organik berair,
tidak seperti kitin yang tak larut. Kitosan juga
tidak larut dalam basa kuat, sedikit larut
dalam HCl, HNO3, dan H3PO4 0,5%, tetapi
tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak
beracun dan mudah terbiodegradasi. Bobot
molekul kitosan sekitar 1.2 × 105, bergantung
pada degradasi yang terjadi selama proses
deasetilasi.
Tabel 1 Spesifikasi kitosan niaga*
Parameter
Ciri
Ukuran partikel
Serpihan sampai bubuk
Kadar air
≤ 10%
Kadar abu
≤ 2%
Derajat deasetilasi
≥ 70%
Warna larutan
tidak berwarna
Viskositas (cps):
Rendah
< 200
Medium
200-799
Tinggi
800-2000
Sangat tinggi
>2000
Tautan-silang kovalen dalam hidrogel
kitosan dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu
tautan silang kitosan-kitosan, jaringan polimer
hibrida, dan semi- atau full-interpenetrating
network (IPN) (Gambar 2a, b, c). Tautan
silang kitosan-kitosan terjadi antara 2 unit
struktural pada rantai polimer kitosan yang
sama, sementara pada jaringan polimer
hibrida, reaksi tautan silang terjadi antara satu
unit dari struktur rantai kitosan dan unit lain
dari struktur polimer tambahan. Berbeda
dengan jaringan polimer hibrida, semi- atau
full-IPN terjadi jika ditambahkan polimer lain
yang tidak bereaksi dengan larutan kitosan
sebelum terjadi tautan silang. Pada semi-IPN,
polimer yang ditambahkan ini hanya melilit,
sementara pada full-IPN, ditambahkan dua
senyawa pengikat silang yang terlibat dalam
jaringan (Berger et al. 2004).
(a)
(b)
* Sumber: Anonim 1987 dalam Jamaludin 1994
Kitosan relatif lebih banyak digunakan
pada berbagai bidang industri terapan dan
kesehatan. Mutu kitin dan kitosan untuk
aplikasi tersebut ditentukan dari nilai derajat
deasetilasi, kadar abu, kadar air, dan
viskositas. Pada Tabel 1 tertera spesifikasi
kitosan niaga.
Hidrogel Kitosan
Hidrogel merupakan jaringan polimer
yang mengandung banyak air dalam
strukturnya dan akan mengembang tanpa
ditambah air (Wang et al. 2004). Air yang
terdapat dalam gel ini merupakan tipe air
imbibisi, yaitu air yang masuk ke dalam suatu
bahan dan akan menyebabkan pengembangan
volume, tetapi air ini bukan komponen
penyusun bahan tersebut (Winarno 1997).
Hidrogel diklasifikasikan berdasarkan sifatnya
menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel
kimia dibentuk dari reaksi yang irreversibel,
sedangkan hidrogel fisika dibentuk dari reaksi
reversibel. Hidrogel kimia, seperti hidrogel
kitosan bertautan silang secara kovalen,
sedangkan hidrogel fisika bertautan silang
secara ionik (Steven 2001, Berger et al.
2004).
(c)
(d)
Gambar 2 Struktur hidrogel kitosan: (a) tautan
silang kitosan-kitosan, (b) jaringan
polimer hibrida, (c) jaringan semi
IPN, (d) kitosan bertautan silang
ionik (Berger et al. 2004).
Kestabilan hidrogel sangat dipengaruhi
oleh keadaan lingkungan terutama dalam
lingkungan hayati seperti pH, suhu, medan
listrik, kekuatan ionik, dan kadar garam
(Wang et al. 2004). Kekurangan inilah yang
membatasi kegunaan gel kitosan terutama
dalam aplikasi sebagai zat yang akan
digunakan ke dalam sistem hayati. Karena itu,
dilakukan modifikasi gel kitosan. Modifikasi
yang dilakukan ialah penambahan IPN
(interpenetrating network), salah satunya
berupa gom xantan, yang merupakan
hidrokoloid. IPN akan menyebar dalam
hidrogel dan terpolimerisasi. Terbentuk tautan
silang sehingga akan diperoleh sifat mekanik
hidrogel yang lebih baik pada produk akhir.
Gom Xantan
Istilah gom digunakan untuk menamai
bahan-bahan yang mempunyai kemampuan
untuk mengentalkan atau membentuk gel dari
suatu sistem cairan. Gom bisa diperoleh dari
tanaman dan hewan baik secara alami, atau
melalui ekstraksi, fermentasi, modifikasi
kimia, dan sintesis kimia (Gliksman 1984).
Gom xantan merupakan hasil fermentasi
bakteri Xanthomonas campestris (Jeanes et al.
1961 yang dikutip Fardiaz 1989). Strukturnya
tersaji pada Gambar 3.
O
O
H C (CH2)3 C H
Gambar 4 Struktur glutaraldehida.
Glutaraldehida paling banyak digunakan
pada senyawa peptida karena mempunyai
aktivitas yang tinggi dalam gugus aldehida
(Wang et al. 2004). Glutaraldehida sebagai
pengikat silang mempunyai sedikitnya dua
gugus fungsi yang menjadi penghubung antara
2 rantai polimer (Berger et al. 2004) Tautan
silang glutaraldehida terjadi melalui reaksi
pembentukan basa Schiff antara gugus
aldehida-ujung pada glutaraldehida dengan
gugus amino pada kitosan membentuk imina
(Wang et al. 2004) (Gambar 5).
Gambar 5 Struktur tautan silang kitosan
dengan glutaraldehida.
Sifat Reologi Gel
Gambar 3 Struktur gom xantan
(Gliksman 1980).
Menurut Fardiaz (1989), gom xantan larut
sempurna baik dalam air panas maupun
dingin. Sintesis gom xantan secara enzimatik
melalui fermentasi di bawah kondisi yang
terkendali telah memberikan polimer yang
strukturnya seragam dengan distribusi bobot
molekul yang sempit. Sifat ini mendukung
stabilitas larutan gom xantan yang baik. Salah
satu sifat unik dari gom xantan ialah dapat
memberikan kekentalan yang sangat tinggi
pada konsentrasi rendah.
Tautan Silang Kitosan
Senyawa yang lazim digunakan untuk
menghasilkan tautan silang pada kitosan ialah
glutaraldehida. Glutaraldehida merupakan
senyawa dwifungsional yang umumnya
digunakan untuk memodifikasi protein dan
polimer. Glutaraldehida mempunyai rumus
molekul C5H8O2 (Gambar 4) dengan bobot
molekul 100.1 g mol-1, titik didih 100 ºC, titik
beku -15 ºC, pH antara 3.2–4.2, serta larut
dalam air, alkohol, dan benzena.
Reologi
merupakan
ilmu
yang
mempelajari sifat-sifat aliran suatu bahan dan
perubahan bentuk suatu fluida (Billmeyer
1984). Sifat fisik dalam reologi meliputi
kekentalan (viskositas), elastisitas, plastisitas,
kelenturan, dan kekenyalan. Parameter
pencirian umum suatu cairan atau larutan
ialah viskositas, yaitu indeks hambatan alir
suatu
cairan.
Faktor-faktor
yang
mempengaruhi viskositas adalah konsentrasi,
suhu, dan keberadaan elektrolit dalam larutan.
Sifat fisik utama dari gel adalah kekuatan
gel (gel strength). Kekuatan gel merupakan
gaya yang diperlukan untuk menghancurkan
susunan gel. Selain kekuatan gel, sifat fisik
lainnya adalah pengerutan (shrinking),
pembengkakan (swelling), titik pecah, dan
ketegaran (rigidity). Pengerutan adalah
peristiwa pelepasan medium terdispersi secara
spontan pada gel yang disimpan, sekalipun
pada kelembapan yang tinggi dan suhu yang
rendah. Penyebab terjadinya pengerutan
adalah kontraksi gel akibat terbentuknya
tautan-tautan baru antarpolimer dari struktur
gel (Rahayu 2000).
Gel dapat membengkak jika direndam
dalam larutan bufer asetat pH 4.
Pembengkakan gel terjadi karena masuknya
cairan ke dalam struktur gel akibat adanya
perbedaan aktivitas pelarut yang ada di dalam
dan di luar gel. Menurut Wang et al. (2004),
faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi
terjadinya pembengkakan gel adalah pH,
suhu, kekuatan ionik, jenis garam yang
digunakan pada saat pembuatan bufer, dan
pelarut yang digunakan sebagai medianya.
Dalam
kondisi
asam,
gel
mampu
membengkak 5 kali lebih besar dibandingkan
dalam kondisi netral (Cardenas et al. 2003).
Titik pecah menunjukkan dalamnya penetrasi
sampai gel pecah, sedangkan ketegaran
menunjukkan besarnya beban yang diperlukan
untuk memecah matriks gel atau tingkat
kekakuan dari gel.
BAHAN DAN METODE
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain
termometer, viskometer Ostwald 3137R,
neraca analitik, spektrofotometer inframerah
transformasi Fourier (FTIR) Bruker jenis
Tentor 37, oven, hot plate, penganalisis
tekstur (texture analyzer) Stevens LFRA, pHmeter, dan alat-alat kaca lainnya.
Bahan-bahan yang digunakan di antaranya
kitosan (hasil isolasi limbah kulit udang dari
Muara Angke Jakarta Utara, Lampiran 1),
NaOH 3.50% dan 50% (b/v), HCl 1 N, asam
asetat 1%, glutaraldehida, Gom xantan,
larutan bufer asam asetat-natrium asetat pH 4,
larutan bufer natrium fosfat pH 7, dan KBr
1%.
Metode Penelitian
Tahapan yang dilakukan dalam penelitian
ini adalah isolasi kitosan dan penciriannya,
pembuatan gel kitosan-gom xantan dan
pengukuran sifat reologinya, optimalisasi
untuk mencari gel optimum, dan analisis
gugus fungsi gel optimum dengan FTIR.
Bagan alir penelitian diberikan pada Lampiran
2.
dan isinya dipanaskan dalam oven bersuhu
105 oC sampai bobotnya konstan. Setelah itu,
dimasukkan ke dalam desikator dan
ditimbang. Kadar air dihitung dengan cara
Kadar air =
X – Y × 100%
X
dengan
X = bobot contoh mula-mula (g)
Y = bobot contoh kering (g)
Analisis Kadar Abu (AOAC 1999)
Penentuan kadar abu kitin atau kitosan
dilakukan dengan metode gravimetri. Cawan
porselen dibersihkan dan dimasukkan ke
dalam tanur untuk menghilangkan sisa-sisa
kotoran yang menempel dalam cawan,
kemudian didinginkan dalam desikator dan
ditimbang. Sebanyak kira-kira 0.5000 g
kitin/kitosan dimasukkan ke dalam cawan
tersebut dan dipanaskan sampai tidak berasap,
kemudian dibakar dalam tanur pengabuan
dengan suhu 600 oC sampai diperoleh abu
berwarna putih. Setelah itu, cawan beserta
isinya dimasukkan ke dalam desikator dan
ditimbang. Kadar abu contoh dihitung dengan
persamaan
Kadar abu =
Bobot abu (g)
× 100%
Bobot contoh (g)
Penentuan Derajat Deasetilasi
(Khan et al. 2002)
Untuk penentuan derajat deasetilasi
digunakan FTIR. Kitin dan kitosan yang
diperoleh dibuat pelet dengan KBr 1%,
kemudian dilakukan pemayaran pada daerah
frekuensi 4000 sampai 400 cm-1. Derajat
deasetilasi ditentukan dengan metode garis
dasar (Gambar 6).
Po
Transmitans
Po
Pencirian Kitin dan Kitosan
P
P
Analisis Kadar Air (AOAC 1999)
Penentuan kadar air kitin atau kitosan
dilakukan
dengan
metode
gravimetri.
Sebanyak kira-kira 1.0000 g contoh
dimasukkan ke dalam cawan porselen yang
telah diketahui bobotnya, kemudian cawan
Bilangan gelombang
Gambar 6 Metode garis-dasar untuk analisis
derajat deasetilasi kitosan
Nilai absorbans dapat dihitung dengan
menggunakan persamaan berikut:
A = log
P0
P
Po = % transmitans pada garis-dasar
P = % transmitans pada puncak minimum
A = absorbans
Kitin yang terdeasetilasi sempurna (100%)
memiliki nilai A1655 = 1.33. Dengan
membandingkan nilai absorbans pada
bilangan gelombang 1655 cm-1 (serapan pita
amida I) dengan absorbans pada bilangan
gelombang 3450 cm-1 (serapan gugus
hidroksil) (Domszy & Roberts 1985 dalam
Khan et al 2002), %DD dapat dihitung dengan
persamaan:
% DD = 1 –
dalam 100 mL asam asetat 1.00% (v/v),
kemudian 1 mL larutan gom xantan tersebut
ditambahkan ke dalam 30 mL larutan asam
asetat 1% (v/v) dan diaduk sampai homogen.
Setelah itu, ditambah 0.75 g kitosan untuk
membuat konsentrasi kitosan 2.5% (b/v).
Campuran diaduk sampai homogen. Setelah
homogen ditambahkan 1 mL glutaraldehida
dengan ragam konsentrasi 2.00, 2.25, 2.50%
(v/v). Larutan yang terbentuk menjadi gel
setelah didiamkan selama semalam.
Gel kitosan-gom xantan yang terbentuk
kemudian dianalisis dengan FTIR dan diukur
sifat reologinya yang meliputi kekuatan gel,
titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan
pengerutan dengan menggunakan penganalisis
tekstur.
A1655
1
× 100%
×
A3450 1.33
Penentuan Bobot Molekul Kitosan
(Tarbojevich & Cosani 1996)
Bobot molekul kitosan ditentukan dengan
menggunakan metode viskometer Ostwald.
Sekitar 0.10 g kitosan dilarutkan dalam 100
mL asam asetat 0.50 M, kemudian diambil
sebanyak 5 mL dan dimasukkan ke dalam
viskometer untuk ditentukan waktu alirnya.
Pengukuran juga dilakukan untuk beberapa
konsentrasi kitosan lainnya. Persamaanpersamaan yang digunakan ialah sebagai
berikut:
Viskositas relatif ηr = η/ηo ≅ t/to
Viskositas spesifik ηsp =ηr -1
Viskositas intrinsik [η] = (ηsp/c)c=0
ηsp/c = [η] + k’[η]2 c, dengan k’ 0.3–0.7
[η]
= KMa, dengan K = 3.5 × 10-4 dan a =
0.76
T
= waktu alir zat
M
= bobot molekul zat
t0
= waktu alir pelarut
= viskositas zat
η0
= viskositas pelarut
Pembuatan Gel Kitosan-Gom Xantan
Gel kitosan-gom xantan dibuat dengan
meragamkan konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida. Konsentrasi gom xantan yang
digunakan adalah 0.00, 0.50, dan 1.00% (b/v),
sedangkan konsentrasi glutaraldehida 2.00,
2.25, dan 2.50% (v/v). Konsentrasi kitosan
dibuat tetap, yaitu 2.50% (b/v). Sebanyak
0.00, 0.50, 1.00 g gom xantan dilarutkan
Pengukuran Sifat Reologi Gel
Kekuatan pecah gel ditentukan dengan
menggunakan alat penganalisis tekstur.
Contoh dalam cetakan diletakkan dalam
tempat sampel, selanjutnya alat dioperasikan
untuk melihat gaya maksimum yang
diperlukan untuk memecahkan gel. Nilai
kekuatan pecah dihitung dengan cara berikut
(Angalett 1986):
Beban pecah (g)
B
A
Penetrasi
pecah (mm)
C
Kekuatan gel (g/cm2) =
beban pecah (BC)
x nilai kalibrasi
luas bidang penekan
beban penekan
Nilai kalibrasi =
jarak penekan ke gel
Titik pecah (cm) = penetrasi pecah (AC)
beban pecah (BC)
Ketegaran (g/cm) =
penetrasi pecah (AC)
Pembengkakan gel dilakukan dengan
merendam sekitar 1.0000 g gel dalam 30 mL
larutan bufer asetat pH 4 selama 24 jam pada
suhu kamar. Selama proses pembengkakan,
wadah ditutup untuk mencegah menguapnya
larutan bufer. Setelah 24 jam, gel ditimbang
kembali untuk mengetahui bobot air yang
terserap (Wang et al. 2004).
Pengerutan dilakukan dengan merendam
sekitar 2.0000 g gel dalam 30 mL larutan
bufer fosfat pH 7 selama 24 jam pada suhu 10
o
C. Setelah itu, gel ditimbang kembali untuk
mengetahui bobot air yang dikeluarkan oleh
gel (Wang et al. 2004).
Rancangan Percobaan
Hasil
penelitian
diolah
dengan
menggunakan perangkat lunak Modde 5.0
untuk mengetahui kombinasi konsentrasi gom
xantan dan glutaraldehida yang terbaik, serta
melihat pengaruh perubahan konsentrasi gom
xantan dan glutaraldehida terhadap nilai
kekuatan pecah, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan, dan pengerutan gel kitosangom xantan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pencirian Kitosan
Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar
air dan kadar abu kitosan seperti disajikan
pada Tabel 2 (data lengkap pada Lampiran 3).
Tabel 2 Parameter kitin, kitosan, dan kitosan
niaga
Kitosan
Parameter
Kitin
Kitosan
niaga
Kadar air
8.53%
5.89%
10%
Kadar abu
0.44%* 0.15%*
2%
Derajat
58.27% 73.61%
70%
deasetilasi
kitosan niaga karena bobot molekulnya di
bawah 1 × 106 g mol-1.
Optimalisasi dan Analisis Sifat Reologi Gel
Sifat reologi gel kitosan-gom xantan yang
meliputi kekuatan gel, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan, dan pengerutan diamati untuk
melihat pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap sifat reologinya.
Gambar 7 menunjukkan kurva dua dimensi
pengaruh gom xantan dan glutaraldehida
terhadap nilai kekuatan gel. (data lengkap
disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga
dimensinya pada Lampiran 6). Semakin
banyak glutaraldehida yang ditambahkan
kekuatan pecah semakin besar dan akan
sedikit
menurun
pada
konsentrasi
glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v).
Semakin
banyak
glutaraldehida
yang
ditambahkan, semakin banyak tautan silang
yang terbentuk sehingga gel akan menjadi
lebih kaku dan lebih kuat. Penurunan
kekuatan
pecah
pada
konsentrasi
glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v)
disebabkan masih terlalu sedikitnya gom
xantan yang ditambahkan. Penambahan gom
xantan dapat memperbaiki struktur tautan
silang kitosan dalam gel sehingga gel menjadi
lebih kaku dan kuat. Makin tinggi nilai
kekuatan pecah gel, makin kaku dan makin
kuat tautan yang terjadi antarpolimer
pembentuk jaringan gel tersebut (Rahayu
2000).
* Berdasarkan bobot basah
Dengan
membandingkan
parameter
kitosan hasil penelitian dengan kitosan niaga
(Tabel 2), kitosan yang diperoleh dapat
dikategorikan sebagai kitosan niaga. Nilai
derajat deasetilasi menunjukkan bahwa kitin
telah mengalami penghilangan sebagian gugus
asetil selama proses deasetilasi sedangkan
pada kitosan terdeasetilasi lebih banyak gugus
asetil, tetapi tidak seluruhnya. Spektrum FTIR
untuk penentuan derajat deasetilasi diberikan
pada Lampiran 4.
Bobot
molekul
kitosan
beragam
bergantung pada proses isolasinya. Dari
percobaan diperoleh bobot molekul kitosan
sebesar 4.30 × 105 g mol-1 (perhitungan
diberikan di Lampiran 5). Jadi, kitosan yang
diperoleh masih memenuhi syarat sebagai
Gambar 7 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
kekuatan pecah gel.
Gambar 8 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap titik pecah
gel.
Gambar 8 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai titik pecah. (data
lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva
tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari
Gambar 8 terlihat bahwa titik pecah
meningkat dengan bertambahnya konsentrasi
glutaraldehida.
Hal
ini
disebabkan
glutaraldehida membentuk tautan silang
dengan jumlah yang banyak sehingga gel
menjadi kuat. Akibatnya titik pecah semakin
besar. Penambahan konsentrasi gom xantan ke
dalam struktur gel juga menaikan titik pecah
gel kitosan-gom xantan. Sekali lagi ini
diakibatkan fungsi gom xantan untuk
memperbaiki struktur tautan silang kitosan.
Gambar 9 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai ketegaran gel.
(data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan
kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6).
Ketegaran atau kekakuan gel adalah gaya
yang diperlukan untuk menghancurkan
matriks
gel sampai
bagian dasarnya
(Angalett 1986 dalam Nasution 1999).
Kebalikan ketegaran adalah elastisitas atau
kelenturan. Terjadinya penurunan ketegaran
gel berarti elastisitas gel meningkat. Dari
Gambar 9 dapat diketahui bahwa semakin
banyak glutaraldehida dan gom xantan yang
ditambahkan ketegaran semakin kecil. Adanya
glutaraldehida
seharusnya
menyebabkan
kekuatan gel meningkat sehingga ketegaran
meningkat pula. Namun dengan adanya gom
xantan ketegaran berkurang. Hal ini
disebabkan sifat gom xantan yang dapat
mempertahankan viskositas yang tinggi pada
konsentrasi yang sangat rendah sekalipun
(Gliksman 1980). Viskositas yang tinggi
menyebabkan gel semakin elastis dan
ketegarannya menurun.
Gambar 9
Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
ketegaran gel.
Gambar 10 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai pembengkakan
gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3
dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6).
Dari Gambar 10 terlihat bahwa semakin
banyak glutaraldehida yang ditambahkan,
pembengkakan gel semakin kecil. Hal ini
disebabkan struktur gel semakin rapat
sehingga semakin sulit air berpenetrasi ke
dalam struktur gel, seiring bertambahnya
tautan silang oleh glutaraldehida. Berger et al.
(2004) menyebutkan bahwa penambahan
senyawa
pembentuk
tautan
silang
menurunkan pembengkakan pada gel kitosan.
Gom xantan membuat struktur gel semakin
rapat sehingga air sulit masuk.
Gambar 10 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
pembengkakan gel.
Gambar 11 menunjukkan kurva dua
dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai pengerutan gel.
(data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan
kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari
Gambar 11 dapat dilihat bahwa semakin
tinggi
konsentrasi
gom
xantan dan
glutaraldehida yang digunakan, semakin besar
nilai pengerutan gel. Peningkatan nilai
pengerutan disebabkan oleh terbentuknya
tautan hidrogen antara gugus amino kitosan
yang tidak bertautan silang dengan
glutaraldehida sehingga struktur gel menjadi
lebih rapat dan memeras air keluar.
Gambar 11 Kurva dua dimensi pengaruh
konsentrasi gom xantan dan
glutaraldehida terhadap nilai
pengerutan gel.
Hasil analisis keragaman atau ANOVA
(Lampiran 7) menghasilkan persamaan
glutaraldehida, gom xantan, dan interaksi
keduanya terhadap respons yang diukur, yaitu
kekuatan gel, titik pecah, ketegaran,
pembengkakan,
dan
pengerutan
gel.
Persamaan gom xantan dan glutaraldehida
terhadap nilai kelima parameter tersebut
disajikan pada Tabel 3.
Tabel 3 Persamaan gom xantan,
glutaraldehida, dan interaksinya
terhadap respons
Respons
Persamaan
Kekuatan gel
527.199 + 102.588 xan +
26.7549 glut + 50.1092
xan*xan - 37.2972 glu*glu
- 10.2652 glu*xan
Titik pecah
0.737222 + 0.165139 xan
+ 0.134746 glut +
0.125481 xan*xan 0.13039 glu*glu - 0.04731
glu*xan
Ketegaran
7.19317 - 1.0066 xan 2.03186 glut - 0.3178
xan*xan + 1.60217
glu*glu + 1.33497 glu*xan
Pembengkakan
11.082 - 1.17625 xan 0.88301glut + 0.33632
xan*xan + 1.31447
glu*glu + 0.024029
glu*xan
Pengerutan
1.08743 - 0.01129 xan +
0.066726 glut - 0.03327
xan*xan - 0.04241
glu*glu - 0.07043 glu*xan
Keterangan: glut
= glutaraldehida
xan
= gom xantan
xan*xan = interaksi antara gom
xantan dan gom xantan
glu*xan = interaksi antara
glutaraldehida dan
gom xantan
glu*glu = interaksi antara
glutaraldehida dan
glutaraldehida
Konsentrasi kitosan 2.5%. gom xantan
1.00%, dan glutaraldehida 2.4028% hasil
optimalisasi dari perangkat lunak Modde 5.0
kemudian divalidasi. Hasilnya dapat dilihat
pada Tabel 4. Dari hasil validasi dapat dilihat
bahwa nilai seluruh respons sesuai dengan
nilai Modde 5.0 kecuali untuk nilai
pengerutan.
Tabel 4 Hasil validasi gel optimum
Respons
Modde 5.0
Validasi
Kekuatan pecah
725.097
688.4765
Titik pecah
1.0827
1.1000
Ketegaran
6.1097
6.2432
Pembengkakan
10.2636
9.5313
Pengerutan
1.0008
1.6562
Analisis Gugus Fungsi
Analisis FTIR dimaksudkan untuk melihat
perubahan gugus fungsi dari kitosan, kitosan
glutaraldehida, dan kitosan glutaraldehidagom xantan. Pada Gambar 12, terlihat adanya
perubahan intensitas transmitans di satu
daerah yang sama. Perubahan transmitans ini
menunjukkan adanya interaksi antara kitosan,
glutaraldehida, dan gom xantan.
Reaksi tautan silang antara kitosan dan
glutaraldehida melibatkan gugus amino
primer pada kitosan dan gugus aldehida pada
glutaraldehida (Wang 2004). Reaksi tersebut
merupakan
reaksi
kondensasi
yang
melepaskan air menghasilkan imina (C=N)
(Gambar 5). Adanya gugus imina sebagai
hasil reaksi menyebabkan munculnya puncak
serapan baru pada bilangan gelombang 1563
cm-1 pada spektrum kedua gel itu.
C=N
(c)
Validasi Gel
(a)
(b)
Konsentrasi kitosan 2.50%, gom xanta
Validasi Gel
Gambar 12 Spektrum
FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida,
dan
SIMPULAN DAN
(c) gel kitosan-glutaraldehida-gom xantan.
SARAN
Simpulan
Sintesis gel kitosan-gom xantan dengan
konsentrasi kitosan 2.50% memberikan nilai
konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida
optimum berturut-turut sebesar 2.4028% dan
1.00%. Gel optimum memberikan kekuatan,
titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan
pengerutan gel berturut-turut 725.097g cm-2,
1.0827 cm, 6.1097 g cm-1, 10.2636 g, dan
1.0008 g.
Saran
Perlu meragamkan konsentrasi kitosan
yang digunakan sehingga dapat dilihat
interaksi antara kitosan dengan gom xantan
dalam penentuan nilai konsentrasi optimum
selain untuk konsentrasi kitosan 2.50%. Perlu
juga mempelajari juga gel kitosan hasil
pembengkakan dan pengerutan sehingga
diketahui perbedaannya dengan gel kitosan
awal.
DAFTAR PUSTAKA
AOAC, Cunnif P, editor. 1999. Official
Methods of Analysis of AOAC
International. 5th Revision. Volume 2.
Maryland: AOAC International.
Berger J et al. 2004. Structure and interactions
in covalently and ionically crosslinked
chitosan hydrogels for biomedical
applications. Eur J Pharmaceutics and
Biopharmaceutics 57: 19-34.
Biro Pusat Statistik Indonesia. 2003. Statistik
Perdagangan Luar Negeri Indonesia .
Jakarta.
Cardenas A, Monal WA, Goycoolea FM,
Ciapara IH, Peniche C. 2003. Diffusion
through
membranes
of
the
polyelectrolyte complex of chitosan
and gom xantane. Macromol Biosci
3:535-539.
Gliksman M. 1980. Food Hydrocoloids vol 1.
Florida: CRC Press.
Jamaludin MA. 1994. Isolasi dan pencirian
kitosan limbah udang windu (Penaeus
monodon fabricus) dan afinitasnya
terhadap ion logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut
Pertanian Bogor.
Khan TA, Peh KK, Ch’ng HS. 2002.
Reporting degree of deacetylation
values of chitosan: the influence of
analytical
methods.
J
Pharm
Pharmaceut Sci 5:205-212.
Nasution IR. 1999. Mempelajari pengaruh pH,
penambahan NaCl, dan gom guar
terhadap karakteristik gel cincau hijau
[skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi
Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Rahayu S. 2000. Mempelajari pengaruh pH,
penambahan CaCl2, dan gom xantan
terhadap karakteristik gel cincau hijau
(Cyclea barbata L. Miers) [skripsi].
Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor.
Sudibyo A. 1991. Meraih Devisa Melalui
Industri Pengolahan Kitin dan Kitosan.
Bul Ekonomi Bapindo 16 (5): 55-62.
Tarbojevich M, Cosani A. 1996. Molecular
weight determination of chitin and
chitosan. Di dalam Muzarelli RAA,
Peter MG, editor. 1997. Chitin
Handbook. Grotammare: European
Chitin Society 85-108.
Thatte MR. 2004. Synthesis and antibacterial
assessment
of
water-soluble
hydrophobic
chitosan
derivatives
bearing
quaternary
ammonium
functionality [disertasi]. India: The
Louisiana State University.
Direktorat Jenderal Perikanan Departemen
Pertanian.1992. Statistik Perikanan
Indonesia 1990. Jakarta.
Wang T, Turhan M, Gunasekaram S. 2004.
Selected properties of pH-sensitive,
biodegradable
chitosan-poly(vinyl
alcohol) hydrogel. Society of Chemical
Industry. Polym Int 53: 911-918.
Fardiaz D. 1989. Hidrokoloid. Bogor: Pusat
Antar Universitas Pangan dan Gizi,
Institut Pertanian Bogor.
Winarno FG. 1997. Kimia Pangan dan Gizi.
Jakarta: Gramedia.
LAMPIRAN
12
Lampiran 1 Diagram alir sintesis kitin dan kitosan
Kulit udang
Deproteinasi
NaOH 3.5% (b/v) dengan nisbah
1:20 (b/v), t = 65 oC, 2 jam.
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Demineralisasi
HCl 1 N dengan nisbah 1:20 (b/v),
suhu kamar, 2 jam.
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Kitin
Deasetilasi
Penyaringan, pencucian, dan pengeringan
Kitosan
NaOH 50% (b/v) dengan nisbah
1:20 (b/v), T = 100 oC, 4 jam
13
Lampiran 2 Diagram alir penelitian
Pembuatan kitosan
diukur: kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi,
dan bobot molekulnya
Pembuatan Gel
Penganalisis tekstur
Pembengkakan
Kekuatan, titik pecah, dan ketegaran gel
Optimalisasi
Gel optimum
FTIR
Pengerutan
14
Lampiran 3 Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel kitosangom xantan
Kadar air dan abu kitin dan kitosan-gom xantan
Ulangan keSampel
Kadar air (%)
1
kitin
9.3747
2
kitin
8.1772
3
kitin
8.0511
Rata-rata
8.5343
1
kitosan
4.2599
2
kitosan
4.6189
3
kitosan
8.7882
Rata-rata
5.8890
Kadar abu (%)
0.4160*
0.5349*
0.3756*
0.4422*
0.1396*
0.2177*
0.0999*
0.1524*
* Berdasarkan bobot basah
Data tinggi dan lebar kurva (cm) hasil pengukuran dengan penganalisis tekstur
[Glutaraldehida]
2.00%
2.25%
2.50%
Ulangan
[gom
kexantan]
T
L
T
L
T
L
1
0,2725
5,5250
0,8325
4,1650
0,5375
4,3400
0.00%
2
0,1800
3,7400
0,8050
4,7910
0,7625
3,2225
3
0,2450
5,9625
1,0300
4,8850
0,6850
3,2625
1
3,8825
0,4925
4,8500
0,6425
5,5400
0,8425
2
0.5%
4,9975
0,3450
5,1325
0,6625
5,6150
0,7425
3
5,3900
0,4325
4,3985
0,5000
4,7000
0,8450
1
7,7725
0,8400
7,2000
1,0000
7,9425
0,9925
1.00%
2
5,6250
1,0500
7,6600
1,1250
7,3650
1,1100
3
5,8450
0,7125
7,6625
1,1250
5,1600
0,9675
Keterangan: T = Tinggi kurva (cm)
L = Lebar kurva (cm)
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Data nilai kekuatan pecah (g/cm2) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
431,1671
548,8936
0.00%
320,1465
371,5587
324,1204
592,3580
385,7157
481,8342
0.50%
496,4879
509,8998
535,4817
436,9789
772,1766
715,3003
1.00%
558,8283
761,0000
580,6847
761,2484
2.50%
413,7813
475,9727
485,3114
550,3838
557,8349
466,9321
789,0656
731,6926
512,6318
15
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Ulangan ke1
2
3
1
2
3
1
2
3
Data nilai titik pecah (cm) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
0,2725
0,8325
0.00%
0,1800
0,8050
0,2450
1,0300
0,4925
0,6425
0.50%
0,3450
0,6625
0,4325
0,5000
0,8400
1,0000
1.00%
1,0500
1,1250
0,7125
1,1250
2.50%
0,5375
0,7625
0,6850
0,8425
0,7425
0,8450
0,9925
1,1100
0,9675
Data nilai ketegaran (g/cm) gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
[gom xantan]
2.00%
2.25%
15,9266
6,6366
0.00%
17,9028
4,6460
13,3163
5,7888
7,8832
7,5486
0.50%
14,4855
7,7472
12,4624
8,7970
9,2530
7,2000
1.00%
5,3571
6,8089
8,2035
6,8111
2.50%
7,7488
6,2833
7,1314
6,5757
7,5623
5,5621
8,0025
6,6351
5,3333
Data nilai pembengkakan gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
Ulang
an ke1
2
3
1
2
3
1
[gom
xantan]
0.00%
0.50%
1.00%
2.00%
2.25%
2.50%
a
b
c
a
b
c
a
b
c
2,3334
1,8414
1,9981
1,2846
1,3691
1,6571
1,8123
20,0574
19,1646
16,2608
14,2105
14,6588
15,8549
12,9144
17,7240
17,3232
14,2627
12,9259
13,2897
14,1978
11,1021
1,4772
1,9821
1,4045
1,7928
1,6828
1,6693
1,6858
12,6212
16,8827
12,0967
14,9763
12,1757
13,5531
12,1518
11,1440
14,9006
10,6922
13,1835
10,4929
11,8838
10,4660
1,8868
1,7482
1,8174
1,1709
1,8459
1,7425
1,5950
16,7970
14,0722
16,7620
9,0441
15,4539
15,4180
12,4908
14,9102
12,3240
14,9446
7,8732
13,6080
13,6755
10,8958
2
1,6718
13,7911
12,1193
1,8437
14,5620
12,7183
1,9134
11,6205
9,7071
3
1,8386
18,1862
16,3476
1,0316
8,2033
7,1717
1,7373
13,9888
12,2515
Keterangan: a = bobot gel awal (g)
b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g)
c = selisih b-a
16
Data nilai pengerutan gel kitosan-gom xantan
[Glutaraldehida]
2.00%
2.25%
Ulangan
[gom
kexantan]
a
b
c
a
b
c
1
0.00% 1,5154 0,6365 0,8789 1,6766 0,6368 1,0398
2
1,2893 0,6085 0,6808 1,6879 0,5965 1,0914
3
1,6691 0,7842 0,8849 1,2753 0,4297 0,8456
1
0.50% 1,9061 0,7528 1,1533 1,5113 0,5398 0,9715
2
1,7722 0,6653 1,1069 1,4191 0,5384 0,8807
3
1,3735 0,5265 0,847 1,8917 0,7174 1,1743
1
1.00% 1,4086 0,5132 0,8954 1,861 0,7124 1,1486
2
1,5339 0,6234 0,9105 1,9592 0,7788 1,1804
3
1,5116 0,6439 0,8677 1,912 0,7458 1,1662
Keterangan: a = bobot gel awal (g)
b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g)
c = selisih b-a
a
2,1992
1,7732
1,7545
1,8067
1,5137
1,5576
1,5984
1,8411
1,0848
2.50%
b
0,8294
0,5938
0,6162
0,5754
0,5446
0,4724
0,5974
0,6675
0,5636
c
1,3698
1,1794
1,1383
1,2313
0,9691
1,0852
1,001
1,1736
0,5212
17
Lampiran 4 Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan
Po
Po
P
P
Spektrum FTIR kitin
Derajat deasetilasi kitin dihitung dengan persamaan
A = log
P0
P
dimana: P0 = % transmitans pada garis-dasar
P = % transmitans pada puncak minimum
A = absorbans
% DD = 1 –
A1655
1
x
x 100%
A3450 1.33
dimana: A1655 = absorbans pada bilangan gelombang 1655 cm -1 (serapan pita amida)
A3450 = absorbans pada bilangan gelombang 3450 cm -1 (serapan gugus hidroksil)
85.64
= 1.7452
1.54
62.05
A3450 = log
= 0.9686
6.67
0.9686
1
× 100 % = 58.27%
% DD = 1 –
×
1.7452 1.33
A1655 = log
18
Po
Po
P
P
Spektrum FTIR kitosan
Derajat deasetilasi kitosan juga dihitung dengan persamaan yang sama
83.0
= 0.5299
24.5
97.0
= 1.5096
A3450 = log
3. 0
0.5299
1
× 100 % = 73.61%
% DD = 1 –
×
1.5096 1.33
A1655 = log
19
Lampiran 5 Penentuan bobot molekul kitosan
Waktu alir larutan kitosan
Konsentrasi Waktu alir (detik)
Rata-rata
0.00
61
61.67
62
62
0.02
68
68.67
69
69
0.04
82
82.67
83
83
0.06
86
86.67
87
87
0.08
93
93.67
94
94
Bobot molekul kitosan dihitung dengan menggunakan persamaan Mark-Houwink:
Viskositas relatif ηr
= η/ηo ≅ t/to
Viskositas spesifik ηsp
=ηr -1
= (ηsp/c)c=0
Viskositas intrinsik [η]
ηsp/c = [η] + k’[η]2c, dengan k’ 0.3–0.7
[η]
= KMa, dengan K = 3.5 x 10-4 dan a = 0.76
t
= waktu alir zat
t0
= waktu alir pelarut
η
= viskositas zat
η0
= viskositas pelarut
M
= bobot molekul zat
c
= konsentrasi larutan
Dengan menggunakan mode regresi linear diperoleh persamaan
ηsp/c = [η] + k’[η]2 c sama dengan y = 6.68875 + 3.3625x
Jadi [η] = 6.68875
[η] = KMa, maka 6.68875 = 3.5 × 10-4 × M0.76
sehingga diperoleh M = 429792.77 g mol-1 4.30 × 105 g mol-1
20
Lampiran 6 Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat
reologi gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap kekuatan gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap titik pecah gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap ketegaran gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pembengkakan gel
Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pengerutan gel
22
Lampiran 7 Data hasil uji ANOVA dan koefisien kuadratik
Uji ANOVA untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
p
(variance)
Total
27
8.35E+06
309298
Constant
1
7.86E+06
7.86E+06
Total Corrected
26
491345
18897.9
Regression
5
343729
68745.9
9.77991
0
Residual
21
147615
7029.3
Lack of Fit
3
17901.4
5967.13
0.82804 0.496
Pure Error
18
129714
7206.32
N = 27
Q2 = 0.377
Cond. no. = 4.6585
DF = 21
R2 = 0.7
Y-miss = 0
Comp. = 4
R2 Adj. = 0.628
RSD = 83.8409
Kekuatan pecah
Titik Pecah
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Ketegaran
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Uji ANOVA untuk titik pecah gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
16.5339
0.612367
1
14.487
14.487
26
2.04689
0.078726
5
1.64704
0.329407
17.3003
21
0.399852
0.019041
3
0.225452
0.075151
7.75638
18
0.1744
0.009689
Q2 = 0.329
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.805
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.758
RSD = 0.138
Uji ANOVA untuk ketegaran gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
2216.76
82.1024
1
1918.74
1918.74
26
298.028
11.4626
5
211.69
42.338
10.2979
21
86.3376
4.11132
3
35.0979
11.6993
4.10985
18
51.2397
2.84665
Q2 = 0.347
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.71
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.641
RSD = 2.0276
p
0
0.002
p
0
0.022
SD
137.47
262.194
83.8409
77.2472
84.8901
SD
0.280582
0.57394
0.137988
0.274136
0.098432
SD
3.38565
6.50677
2.02764
3.42042
1.6872
23
Uji ANOVA untuk pembengkakan gel kitosan-gom xantan
DF
SS
MS
F
(variance)
Total
27
4503.47
166.795
Constant
1
4335.43
4335.43
Total Corrected
26
168.044
6.46325
Regression
5
79.305
15.861
3.75347
Residual
21
88.7394
4.22569
Lack of Fit
3
5.42865
1.80955
0.390969
Pure Error
18
83.3108
4.62838
N = 27
Q2 = 0.194
Cond. no. = 4.6585
DF = 21
R2 = 0.472
Y-miss = 0
Comp. = 4
R2 Adj. = 0.346
RSD = 2.0556
Pembengkakan
Pengerutan
Total
Constant
Total Corrected
Regression
Residual
Lack of Fit
Pure Error
N = 27
DF = 21
Comp. = 4
Uji ANOVA untuk pengerutan gel kitosan-kitosan
DF
SS
MS
F
(variance)
27
28.6808
1.06225
1
27.7913
27.7913
26
0.889494
0.034211
5
0.279604
0.055921
1.92549
21
0.60989
0.029042
3
0.154588
0.051529
2.03717
18
0.455302
0.025295
Q2 = 0.031
Cond. no. = 4.6585
R2 = 0.314
Y-miss = 0
R2 Adj. = 0.151
RSD = 0.1704
p
0.014
0.761
p
0.133
0.145
Uji koefisien kuadratik untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan
Kekuatan Pecah
Coeff. SC
Std. Err.
P
Conf. int(±)
Constant
527.199
36.0794
1.78E-12
75.0314
xan
102.588
16.4425
3.45E-06
34.1943
glu
26.7549
16.4425
0.118612
34.1943
xan*xan
50.1092
23.6962
0.046589
49.2792
glu*glu
-37.2972
23.6962
0.13044
49.2792
xan*glu
-10.2652
16.7558
0.546695
34.8456
N = 27
DF = 21
Comp. = 5
Q2 =
R2 =
R2 Adj. =
0.377
0.7
0.628
Cond. no. =
Y-miss =
RSD =
Conf. lev. =
4.6585
0
83.8409
0.95
SD
2.54229
3.98259
2.05565
1.3452
2.15137
SD
0.184963
0.236476
0.170418