Optimalization Synthesis of Chitosan-Based Glucosamine Hydrochloride
PENGOPTIMALAN SINTESIS GLUKOSAMINA
HIDROKLORIDA BERBASIS KITOSAN
DHIAN EKA WIJAYA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
ABSTRAK
DHIAN EKA WIJAYA. Pengoptimalan Sintesis Glukosamina Hidroklorida
Berbasis Kitosan. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan
BAMBANG SRIJANTO.
Glukosamina hidroklorida telah disintesis melalui hidrolisis kitosan
menggunakan HCl. Peubah yang diragamkan pada percobaan ini ialah waktu
reaksi, konsentrasi HCl, dan suhu. Rancangan percobaan yang digunakan adalah
rancangan respons permukaan metode Box Behnken. Hasil sintesis glukosamina
hidroklorida dianalisis menggunakan perangkat lunak Minitab 14. Kadar
glukosamina hidroklorida yang diperoleh antara 75.10 dan 99.37%. Interval
peubah yang memberikan kadar glukosamina hidroklorida maksimum adalah pada
konsentrasi HCl 4 N, interval waktu 140 menit, dan suhu 90°C.
ABSTRACT
DHIAN EKA WIJAYA. Optimalization Synthesis of Chitosan-Based
Glucosamine Hydrochloride. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA and
BAMBANG SRIJANTO.
In this study, glucosamine hydrochloride has been synthesized based on
chitosan hydrolysis using HCl. The reaction time, temperature, and HCl
concentration were varied and investigated. The Box Behnken method response
surface design was used via Minitab 14 software to evaluate the synthesis yield.
Glucosamine hydrochloride content in the resulting products were ranging from
75.10 to 99.37%. The result showed that the optimum reaction time, temperature,
HCl concentration was obtained when the reaction was carried out using 4 N HCl
at 90 °C in 140 minutes.
PENGOPTIMALAN SINTESIS GLUKOSAMINA
HIDROKLORIDA BERBASIS KITOSAN
DHIAN EKA WIJAYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Judul : Pengoptimalan Sintesis Glukosamina Hidroklorida Berbasis Kitosan
Nama : Dhian Eka Wijaya
NIM : G44053011
Menyetujui
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 196312271988032002
Ir. Bambang Srijanto
NIP 196605061993121001
Mengetahui
Ketua Departemen,
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 195012271976032002
Tanggal lulus :
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan
karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah. Sholawat dan salam
semoga tercurah kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para
sahabatnya. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang
dilaksanakan pada bulan April sampai November 2009 di Laboratorium Kimia
Organik Departemen Kimia FMIPA IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih
Sugita, MS dan Ir. Bambang Srijanto selaku pembimbing yang telah banyak
memberikan arahan, motivasi, dan saran dari setiap permasalahan dalam
penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Penghargaan juga penulis sampaikan
kepada Direktur DP3M Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Depdiknas sebagai
sumber dana penelitian ini melalui Hibah Kompetensi atas nama Prof. Dr. Dra.
Purwantiningsih Sugita, MS tahun 2009. Selain itu, penulis mengucapkan terima
kasih kepada Ibu, Bapak, Rike, Wawan, Nenek, dan keluarga yang telah
memberikan kasih sayang, dorongan, dan doa kepada penulis selama menempuh
studi, penelitian, dan penulisan karya ilmiah ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Sabur, Ibu Yenni
Karmilah, dan Ibu Siti Robiah atas fasilitas, bantuan, serta saran yang diberikan.
Tak lupa, ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada seluruh rekan-rekan
peneliti di Laboratorium Kimia Organik Departemen FMIPA IPB Luthfan, Iwan,
Bayu, Akbar, Rita, Dian, Rizki, Aulia, Dwi Agustina, Naftaleni, kakak-kakak
kelas, Kak Tuti Wukirsari, Kak Bekti, Kak Dwi, Kak Miqdad atas diskusi dan
kebersamaan selama penulis menempuh studi dan menjalankan penelitian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan kehidupan
umat manusia secara umum. Amin.
Bogor, Januari 2010
Dhian Eka Wijaya
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tempel Rejo pada tanggal 26 Desember 1987 dari Bapak
Sakip dan Ibu Nemi Laynah. Penulis merupakan anak pertama dari tiga
bersaudara. Penulis menyelesaikan studi di SMU Negeri 1 Curup pada tahun
2005. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti masa perkuliahan penulis pernah menjadi asisten praktikum
mata kuliah Penerapan Komputer pada tahun 2008/2009, asisten praktikum mata
kuliah Kimia TPB 2009/2010, dan asisten praktikum mata kuliah Kimia Organik
Layanan ITP pada tahun 2009/2010. Pada bulan Juli-Agustus 2008, penulis
berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan di Balai Besar POM di
Jakarta dengan judul laporan Verifikasi Metode Penetapan Kadar Glibenklamida
dalam Tablet secara Spektrofotometri Ultraviolet.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... iii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... iii
PENDAHULUAN ..............................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................................
1
Kitin dan Kitosan............................................................................................
Glukosamina Hidroklorida .............................................................................
1
2
BAHAN DAN METODE ...................................................................................
2
Bahan ..............................................................................................................
Metode ............................................................................................................
2
2
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
3
Pencirian Kitosan ...........................................................................................
Sintesis GlcN-HCl ..........................................................................................
Pengaruh konsentrasi HCl, waktu, dan suhu reaksi terhadap kadar GlcNHCl .................................................................................................................
Pencirian GlcN-HCl sintesis ..........................................................................
3
3
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................
5
Simpulan.........................................................................................................
Saran ...............................................................................................................
5
5
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
5
LAMPIRAN ........................................................................................................
7
3
4
iii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
2
3
4
5
6
Struktur kitin. .............................................................................................................
Struktur kitosan (x≥50%). ..........................................................................................
Struktur Glukosamina Hidroklorida. ........................................................................
Bubur GlcN-HCl hasil sintesis...................................................................................
GlcN-HCl hasil sintesis..............................................................................................
Kontur hubungan kadar GlcN-HCl terhadap (a) konsentrasi HCl dan suhu, (b)
waktu dan suhu, (c) waktu dan konsentrasi HCl.......................................................
1
1
2
3
3
4
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Perbandingan pencirian GlcN-HCl sintesis dan standar terhadap literatur ..............
2 Serapan FTIR GlcN-HCl standar dan hasil sintesis terhadap literatur ......................
4
5
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Pencirian kitosan dan diagram Alir Penelitian..........................................................
Penentuan kadar air, kadar abu, DD, dan bobot molekul kitosan ..............................
Hasil pencirian kitosan ...............................................................................................
Rancangan percobaan (keluaran minitab 14)............................................................
Mekanisme reaksi hidrolisis kitosan (Solomons dan Fryhle 2004) ..........................
Penentuan kurva baku kadar GlcN-HCl terhadap konsentrasi NaOH.......................
Penentuan kadar GlcN-HCl .......................................................................................
Penentuan koefisien regresi dan analisis ragam kadar glukosamina .........................
Perbandingan spektrum FTIR GlcN-HCl sintesis dengan standar ............................
8
9
11
13
14
16
17
18
19
1
PENDAHULUAN
TINJAUAN PUSTAKA
Seiring dengan kemajuan teknologi,
banyak obat-obatan yang telah dikembangkan
dalam rangka meningkatkan kesehatan
masyarakat. Obat-obatan ini dapat dihasilkan
dari bahan-bahan alami dan sintetik. Beberapa
penelitian menyatakan bahwa obat-obatan
berbahan baku sintetik banyak menimbulkan
ekses negatif, maka penggunaan bahan-bahan
alami sebagai bahan baku obat meningkat
pesat dan telah menjadi alternatif yang sangat
baik. Salah satu obat berbahan baku alami
yang banyak dikembangkan adalah glukosamina hidroklorida (GlcN-HCl).
GlcN-HCl merupakan salah satu senyawa
gula amino yang banyak terkandung dalam
tulang rawan. Zat ini sangat penting untuk
kesehatan dan kelenturan sendi. GlcN-HCl
dapat mencegah dan mengobati osteoporosis,
aterosklerosis, hipertensi, dan diabetes. Selain
itu, zat ini juga dapat meningkatkan kekebalan
tubuh dan memiliki aktivitas antitumor.
Penelitian-penelitian yang berhubungan
dengan glukosamina (GlcN) terus dikembangkan dengan melakukan modifikasi-modifikasi
terhadap senyawa tersebut. Beberapa contoh
modifikasi GlcN diantaranya adalah 2-[N-(7nitrobenze-2-oksa-1,3-diazol-4-il)amino]-2deoksi-L-glukosa [2-NBDLG] (Yamamoto et
al 2008), N-fenilasetamida-D-glukosamina, Nasetil-D-manosamina, N,N’-diasetilsitobiosa,
2-asetamido-2-deoksi-α-D-glukopirano-sida,
dan 2-asetamido-2-deoksi-4,6-O-isopropilidena-α-D-glukopiranosida (Kuboki et al.
1998).
Salah satu bahan alami yang berpotensi
sebagai bahan baku GlcN-HCl adalah kitin.
Kitin merupakan suatu bahan alami yang
terdiri dari unit-unit N-asetilgukosamina
(β(1→4)-2-asetamida-2-deoksi-D-glukopiranosa atau GlcNAc). Berry (2002) telah
berhasil mensintesis GlcN-HCl dari kitin,
tetapi kadarnya masih rendah (≤50%). Kitin
dapat dihidrolisis dengan basa untuk mendapatkan senyawa yang cukup penting, yaitu
kitosan. Kitosan juga dapat dijadikan sebagai
bahan baku dalam sintesis GlcN-HCl.
Kitosan memiliki perbandingan kandungan gugus asetamida (-NHCOCH3) terhadap
gugus amina (-NH2) lebih rendah dibandingkan dengan kitin. Oleh karena itu, penelitian
ini dilakukan untuk mensintesis GlcN-HCl
dengan bahan baku kitosan. Rendemen GlcNHCl yang dihasilkan dari kitosan adalah
75.10-99.37%.
Kitin dan Kitosan
Kitin adalah suatu produk alami yang
terdiri dari unit N-asetilgukosamina yang
dihubungkan melalui ikatan glikosidik β(1-4),
yaitu β(1→4)-2-asetamida-2-deoksi-d-glukopiranosa, terkandung pada eksoskeleton di
Crustacea, kulit insekta, serta dinding sel di
fungi dan ragi (Kumirska et al. 2008).
Struktur kitin ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Struktur kitin.
Kitin merupakan salah satu polisakarida yang
sangat berlimpah di dunia dan biopolimer
kedua yang berlimpah di dunia (Chang et al.
2000) dan keberadaannya di alam terikat
dengan protein, mineral, dan berbagai macam
pigmen.
Kitosan merupakan hasil dari proses
deasetilasi yang merupakan kopolimer dari
GlcNAc dan β(1→4)-2-amino-2-deoksi-dglukopiranosa (GlcN) dengan kandungan
GlcN lebih dari 50% (Sajomsanga et al.
2008). Struktur kitosan ditampilkan pada
Gambar 2.
Gambar 2 Struktur kitosan (x≥50%).
Struktur kitosan hampir sama dengan selulosa,
perbedaannya yaitu pada gugus rantai C-2,
gugus hidroksil pada selulosa digantikan oleh
gugus amina.
Kitosan merupakan suatu bahan kimia
yang tidak toksik, biokompatibel, dan
merupakan biopolimer yang dapat terdegradasi berbentuk padatan amorf yang
berwarna putih kekuningan. Sifat kitosan
bergantung pada sumber, derajat deasetilasi
(DD), panjang rantai, dan bobot molekulnya.
Sementara mutu kitosan ditentukan oleh nilai
DD, kadar abu, kadar air, dan viskositas.
2
Glukosamina Hidroklorida
GlcN merupakan salah satu senyawa gula
amino yang ditemukan secara luas pada tulang
rawan dan memiliki peranan yang sangat
penting untuk kesehatan dan kelenturan sendi.
Secara umum GlcN terbagi menjadi dua
golongan utama, yaitu GlcN-HCl dan GlcN
sulfat.
GlcN-HCl merupakan bentuk ekstrak asli
dari GlcN. Senyawa ini stabil secara kimia
dan tidak membutuhkan aditif untuk mempertahankan aktivitasnya sedangkan GlcN sulfat
merupakan bentuk GlcN yang telah termodifikasi secara kimia. Karena gugus sulfat
mudah terdegradasi, baik natrium maupun
kalium klorida perlu ditambahkan untuk mempertahankan aktivitasnya. Vitamin C dan
kalsium karbonat juga sering ditambahkan
sebagai bahan pemantap. Struktur GlcN-HCl
ditampilkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Struktur Glukosamina
Hidroklorida.
Fungsi dari GlcN secara umum berkaitan
dengan perawatan kesehatan tulang. Mekanisme kerja dari GlcN yaitu menghambat sintesis
glikosaminoglikan dan mencegah destruksi
tulang rawan. GlcN dapat merangsang sel-sel
tulang rawan dalam pembentukan proteoglikan dan kolagen yang merupakan protein
esensial
untuk
memperbaiki
fungsi
persendian.
BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain kitosan niaga dan
GlcN-HCl standar.
Rancangan Optimalisasi
Peubah yang diragamkan adalah suhu
reaksi, konsentrasi HCl, dan waktu reaksi
hidrolisis. Batas atas dan bawah masingmasing peubah berturut-turut adalah 70 dan
90 °C, 4.0 dan 7.0 N, serta 60 dan 180 menit.
Dengan rancangan respon permukaan (disain
Box-Behnken) menggunakan perangkat lunak
Minitab 14 didapat ragam masing-masing
peubah (Lampiran 4).
Sintesis GlcN-HCl (Modifikasi dari Chang
et al. 2000)
Sebanyak 0.1 g kitosan ditimbang, kemudian dilarutkan dalam 10 mL asam asetat 0.5
N. Larutan kitosan lalu dimasukan ke dalam
labu berleher dua dan ditambahkan 100 mL
HCl. Setelah itu, larutan kitosan diberi perlakuan sesuai dengan rancangan percobaan
(Lampiran 4), lalu didinginkan sampai suhu
kamar. Larutan kitosan dipusingkan selama 15
menit dengan kecepatan 3500 rpm. Bubur
glukosamina yang didapat, dilarutkan dalam
40 mL akuades. Larutan tersebut ditambahkan
seujung sudip arang aktif dan diaduk selama
30 menit. Larutan disaring, lalu filtratnya
dipanaskan
HIDROKLORIDA BERBASIS KITOSAN
DHIAN EKA WIJAYA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
ABSTRAK
DHIAN EKA WIJAYA. Pengoptimalan Sintesis Glukosamina Hidroklorida
Berbasis Kitosan. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan
BAMBANG SRIJANTO.
Glukosamina hidroklorida telah disintesis melalui hidrolisis kitosan
menggunakan HCl. Peubah yang diragamkan pada percobaan ini ialah waktu
reaksi, konsentrasi HCl, dan suhu. Rancangan percobaan yang digunakan adalah
rancangan respons permukaan metode Box Behnken. Hasil sintesis glukosamina
hidroklorida dianalisis menggunakan perangkat lunak Minitab 14. Kadar
glukosamina hidroklorida yang diperoleh antara 75.10 dan 99.37%. Interval
peubah yang memberikan kadar glukosamina hidroklorida maksimum adalah pada
konsentrasi HCl 4 N, interval waktu 140 menit, dan suhu 90°C.
ABSTRACT
DHIAN EKA WIJAYA. Optimalization Synthesis of Chitosan-Based
Glucosamine Hydrochloride. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA and
BAMBANG SRIJANTO.
In this study, glucosamine hydrochloride has been synthesized based on
chitosan hydrolysis using HCl. The reaction time, temperature, and HCl
concentration were varied and investigated. The Box Behnken method response
surface design was used via Minitab 14 software to evaluate the synthesis yield.
Glucosamine hydrochloride content in the resulting products were ranging from
75.10 to 99.37%. The result showed that the optimum reaction time, temperature,
HCl concentration was obtained when the reaction was carried out using 4 N HCl
at 90 °C in 140 minutes.
PENGOPTIMALAN SINTESIS GLUKOSAMINA
HIDROKLORIDA BERBASIS KITOSAN
DHIAN EKA WIJAYA
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2010
Judul : Pengoptimalan Sintesis Glukosamina Hidroklorida Berbasis Kitosan
Nama : Dhian Eka Wijaya
NIM : G44053011
Menyetujui
Pembimbing I,
Pembimbing II,
Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih Sugita, MS
NIP 196312271988032002
Ir. Bambang Srijanto
NIP 196605061993121001
Mengetahui
Ketua Departemen,
Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 195012271976032002
Tanggal lulus :
PRAKATA
Alhamdulillah, puji syukur ke hadirat Allah SWT karena berkat rahmat dan
karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah. Sholawat dan salam
semoga tercurah kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga dan para
sahabatnya. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang
dilaksanakan pada bulan April sampai November 2009 di Laboratorium Kimia
Organik Departemen Kimia FMIPA IPB.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih
Sugita, MS dan Ir. Bambang Srijanto selaku pembimbing yang telah banyak
memberikan arahan, motivasi, dan saran dari setiap permasalahan dalam
penelitian dan penulisan karya ilmiah ini. Penghargaan juga penulis sampaikan
kepada Direktur DP3M Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Depdiknas sebagai
sumber dana penelitian ini melalui Hibah Kompetensi atas nama Prof. Dr. Dra.
Purwantiningsih Sugita, MS tahun 2009. Selain itu, penulis mengucapkan terima
kasih kepada Ibu, Bapak, Rike, Wawan, Nenek, dan keluarga yang telah
memberikan kasih sayang, dorongan, dan doa kepada penulis selama menempuh
studi, penelitian, dan penulisan karya ilmiah ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Sabur, Ibu Yenni
Karmilah, dan Ibu Siti Robiah atas fasilitas, bantuan, serta saran yang diberikan.
Tak lupa, ungkapan terima kasih penulis sampaikan kepada seluruh rekan-rekan
peneliti di Laboratorium Kimia Organik Departemen FMIPA IPB Luthfan, Iwan,
Bayu, Akbar, Rita, Dian, Rizki, Aulia, Dwi Agustina, Naftaleni, kakak-kakak
kelas, Kak Tuti Wukirsari, Kak Bekti, Kak Dwi, Kak Miqdad atas diskusi dan
kebersamaan selama penulis menempuh studi dan menjalankan penelitian.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi ilmu pengetahuan dan kehidupan
umat manusia secara umum. Amin.
Bogor, Januari 2010
Dhian Eka Wijaya
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tempel Rejo pada tanggal 26 Desember 1987 dari Bapak
Sakip dan Ibu Nemi Laynah. Penulis merupakan anak pertama dari tiga
bersaudara. Penulis menyelesaikan studi di SMU Negeri 1 Curup pada tahun
2005. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).
Selama mengikuti masa perkuliahan penulis pernah menjadi asisten praktikum
mata kuliah Penerapan Komputer pada tahun 2008/2009, asisten praktikum mata
kuliah Kimia TPB 2009/2010, dan asisten praktikum mata kuliah Kimia Organik
Layanan ITP pada tahun 2009/2010. Pada bulan Juli-Agustus 2008, penulis
berkesempatan melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan di Balai Besar POM di
Jakarta dengan judul laporan Verifikasi Metode Penetapan Kadar Glibenklamida
dalam Tablet secara Spektrofotometri Ultraviolet.
ii
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ............................................................................................... iii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... iii
PENDAHULUAN ..............................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................................
1
Kitin dan Kitosan............................................................................................
Glukosamina Hidroklorida .............................................................................
1
2
BAHAN DAN METODE ...................................................................................
2
Bahan ..............................................................................................................
Metode ............................................................................................................
2
2
HASIL DAN PEMBAHASAN ...........................................................................
3
Pencirian Kitosan ...........................................................................................
Sintesis GlcN-HCl ..........................................................................................
Pengaruh konsentrasi HCl, waktu, dan suhu reaksi terhadap kadar GlcNHCl .................................................................................................................
Pencirian GlcN-HCl sintesis ..........................................................................
3
3
SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................
5
Simpulan.........................................................................................................
Saran ...............................................................................................................
5
5
DAFTAR PUSTAKA .........................................................................................
5
LAMPIRAN ........................................................................................................
7
3
4
iii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
2
3
4
5
6
Struktur kitin. .............................................................................................................
Struktur kitosan (x≥50%). ..........................................................................................
Struktur Glukosamina Hidroklorida. ........................................................................
Bubur GlcN-HCl hasil sintesis...................................................................................
GlcN-HCl hasil sintesis..............................................................................................
Kontur hubungan kadar GlcN-HCl terhadap (a) konsentrasi HCl dan suhu, (b)
waktu dan suhu, (c) waktu dan konsentrasi HCl.......................................................
1
1
2
3
3
4
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Perbandingan pencirian GlcN-HCl sintesis dan standar terhadap literatur ..............
2 Serapan FTIR GlcN-HCl standar dan hasil sintesis terhadap literatur ......................
4
5
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Pencirian kitosan dan diagram Alir Penelitian..........................................................
Penentuan kadar air, kadar abu, DD, dan bobot molekul kitosan ..............................
Hasil pencirian kitosan ...............................................................................................
Rancangan percobaan (keluaran minitab 14)............................................................
Mekanisme reaksi hidrolisis kitosan (Solomons dan Fryhle 2004) ..........................
Penentuan kurva baku kadar GlcN-HCl terhadap konsentrasi NaOH.......................
Penentuan kadar GlcN-HCl .......................................................................................
Penentuan koefisien regresi dan analisis ragam kadar glukosamina .........................
Perbandingan spektrum FTIR GlcN-HCl sintesis dengan standar ............................
8
9
11
13
14
16
17
18
19
1
PENDAHULUAN
TINJAUAN PUSTAKA
Seiring dengan kemajuan teknologi,
banyak obat-obatan yang telah dikembangkan
dalam rangka meningkatkan kesehatan
masyarakat. Obat-obatan ini dapat dihasilkan
dari bahan-bahan alami dan sintetik. Beberapa
penelitian menyatakan bahwa obat-obatan
berbahan baku sintetik banyak menimbulkan
ekses negatif, maka penggunaan bahan-bahan
alami sebagai bahan baku obat meningkat
pesat dan telah menjadi alternatif yang sangat
baik. Salah satu obat berbahan baku alami
yang banyak dikembangkan adalah glukosamina hidroklorida (GlcN-HCl).
GlcN-HCl merupakan salah satu senyawa
gula amino yang banyak terkandung dalam
tulang rawan. Zat ini sangat penting untuk
kesehatan dan kelenturan sendi. GlcN-HCl
dapat mencegah dan mengobati osteoporosis,
aterosklerosis, hipertensi, dan diabetes. Selain
itu, zat ini juga dapat meningkatkan kekebalan
tubuh dan memiliki aktivitas antitumor.
Penelitian-penelitian yang berhubungan
dengan glukosamina (GlcN) terus dikembangkan dengan melakukan modifikasi-modifikasi
terhadap senyawa tersebut. Beberapa contoh
modifikasi GlcN diantaranya adalah 2-[N-(7nitrobenze-2-oksa-1,3-diazol-4-il)amino]-2deoksi-L-glukosa [2-NBDLG] (Yamamoto et
al 2008), N-fenilasetamida-D-glukosamina, Nasetil-D-manosamina, N,N’-diasetilsitobiosa,
2-asetamido-2-deoksi-α-D-glukopirano-sida,
dan 2-asetamido-2-deoksi-4,6-O-isopropilidena-α-D-glukopiranosida (Kuboki et al.
1998).
Salah satu bahan alami yang berpotensi
sebagai bahan baku GlcN-HCl adalah kitin.
Kitin merupakan suatu bahan alami yang
terdiri dari unit-unit N-asetilgukosamina
(β(1→4)-2-asetamida-2-deoksi-D-glukopiranosa atau GlcNAc). Berry (2002) telah
berhasil mensintesis GlcN-HCl dari kitin,
tetapi kadarnya masih rendah (≤50%). Kitin
dapat dihidrolisis dengan basa untuk mendapatkan senyawa yang cukup penting, yaitu
kitosan. Kitosan juga dapat dijadikan sebagai
bahan baku dalam sintesis GlcN-HCl.
Kitosan memiliki perbandingan kandungan gugus asetamida (-NHCOCH3) terhadap
gugus amina (-NH2) lebih rendah dibandingkan dengan kitin. Oleh karena itu, penelitian
ini dilakukan untuk mensintesis GlcN-HCl
dengan bahan baku kitosan. Rendemen GlcNHCl yang dihasilkan dari kitosan adalah
75.10-99.37%.
Kitin dan Kitosan
Kitin adalah suatu produk alami yang
terdiri dari unit N-asetilgukosamina yang
dihubungkan melalui ikatan glikosidik β(1-4),
yaitu β(1→4)-2-asetamida-2-deoksi-d-glukopiranosa, terkandung pada eksoskeleton di
Crustacea, kulit insekta, serta dinding sel di
fungi dan ragi (Kumirska et al. 2008).
Struktur kitin ditampilkan pada Gambar 1.
Gambar 1 Struktur kitin.
Kitin merupakan salah satu polisakarida yang
sangat berlimpah di dunia dan biopolimer
kedua yang berlimpah di dunia (Chang et al.
2000) dan keberadaannya di alam terikat
dengan protein, mineral, dan berbagai macam
pigmen.
Kitosan merupakan hasil dari proses
deasetilasi yang merupakan kopolimer dari
GlcNAc dan β(1→4)-2-amino-2-deoksi-dglukopiranosa (GlcN) dengan kandungan
GlcN lebih dari 50% (Sajomsanga et al.
2008). Struktur kitosan ditampilkan pada
Gambar 2.
Gambar 2 Struktur kitosan (x≥50%).
Struktur kitosan hampir sama dengan selulosa,
perbedaannya yaitu pada gugus rantai C-2,
gugus hidroksil pada selulosa digantikan oleh
gugus amina.
Kitosan merupakan suatu bahan kimia
yang tidak toksik, biokompatibel, dan
merupakan biopolimer yang dapat terdegradasi berbentuk padatan amorf yang
berwarna putih kekuningan. Sifat kitosan
bergantung pada sumber, derajat deasetilasi
(DD), panjang rantai, dan bobot molekulnya.
Sementara mutu kitosan ditentukan oleh nilai
DD, kadar abu, kadar air, dan viskositas.
2
Glukosamina Hidroklorida
GlcN merupakan salah satu senyawa gula
amino yang ditemukan secara luas pada tulang
rawan dan memiliki peranan yang sangat
penting untuk kesehatan dan kelenturan sendi.
Secara umum GlcN terbagi menjadi dua
golongan utama, yaitu GlcN-HCl dan GlcN
sulfat.
GlcN-HCl merupakan bentuk ekstrak asli
dari GlcN. Senyawa ini stabil secara kimia
dan tidak membutuhkan aditif untuk mempertahankan aktivitasnya sedangkan GlcN sulfat
merupakan bentuk GlcN yang telah termodifikasi secara kimia. Karena gugus sulfat
mudah terdegradasi, baik natrium maupun
kalium klorida perlu ditambahkan untuk mempertahankan aktivitasnya. Vitamin C dan
kalsium karbonat juga sering ditambahkan
sebagai bahan pemantap. Struktur GlcN-HCl
ditampilkan pada Gambar 3.
Gambar 3 Struktur Glukosamina
Hidroklorida.
Fungsi dari GlcN secara umum berkaitan
dengan perawatan kesehatan tulang. Mekanisme kerja dari GlcN yaitu menghambat sintesis
glikosaminoglikan dan mencegah destruksi
tulang rawan. GlcN dapat merangsang sel-sel
tulang rawan dalam pembentukan proteoglikan dan kolagen yang merupakan protein
esensial
untuk
memperbaiki
fungsi
persendian.
BAHAN DAN METODE
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini antara lain kitosan niaga dan
GlcN-HCl standar.
Rancangan Optimalisasi
Peubah yang diragamkan adalah suhu
reaksi, konsentrasi HCl, dan waktu reaksi
hidrolisis. Batas atas dan bawah masingmasing peubah berturut-turut adalah 70 dan
90 °C, 4.0 dan 7.0 N, serta 60 dan 180 menit.
Dengan rancangan respon permukaan (disain
Box-Behnken) menggunakan perangkat lunak
Minitab 14 didapat ragam masing-masing
peubah (Lampiran 4).
Sintesis GlcN-HCl (Modifikasi dari Chang
et al. 2000)
Sebanyak 0.1 g kitosan ditimbang, kemudian dilarutkan dalam 10 mL asam asetat 0.5
N. Larutan kitosan lalu dimasukan ke dalam
labu berleher dua dan ditambahkan 100 mL
HCl. Setelah itu, larutan kitosan diberi perlakuan sesuai dengan rancangan percobaan
(Lampiran 4), lalu didinginkan sampai suhu
kamar. Larutan kitosan dipusingkan selama 15
menit dengan kecepatan 3500 rpm. Bubur
glukosamina yang didapat, dilarutkan dalam
40 mL akuades. Larutan tersebut ditambahkan
seujung sudip arang aktif dan diaduk selama
30 menit. Larutan disaring, lalu filtratnya
dipanaskan