Pembuatan Kitosan Nanopartikel Dari Cangkang Belangkas (Tachypleus gigas) Dengan Tripolifosfat Yang Bermuatan Ion Logam Zn2+ Untuk Uji Aktivitas Bakteri
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam beberapa tahun terakhir penerapan antimikroba alami telah mendapat
perhatian yang serius. Eksplorasi biopolimer alami seperti polisakarida dan
protein (enzim/biokatalis) sekarang ini mendapat banyak perhatian di berbagai
bidang karena biokompabilitas, biodegradabilitas serta tidak beracun dan
memiliki potensi untuk digunakan sebagai antibakteri alami. Permintaan akan
biopolimer juga terus meningkat seiring dengan kebutuhannya untuk keperluan
sintesa berbagai bahan obat-obatan yang kompleks, bahan industri makanan,
pakan, serta bahan-bahan kimia tertentu untuk berbagai keperluan (Wibowo,
2008).
Kitosan sangat menarik dan dianggap penting karena kombinasi unik dari
sifat-sifatnya seperti pengkompleks logam dan memiliki aktivitas antibakteri.
Aktivitas antibakteri dari kitosan telah dieksplor secara luas. Sejumlah turunan
kitosan dengan modifikasi yang berbeda telah disiapkan untuk meningkatkan
aktivitas antibakteri. Baru-baru ini kompleks kitosan dengan logam yang berbeda
telah disiapkan untuk meningkatkan aktivitas antibakteri, seperti kompleks
kitosan Ag+ dan kompleks kitosan Cu2+ menunjukkan aktivitas antibakteri yang
tinggi in vitro (Li Du et al. 2009).
Penggunaan bahan alam dan pemanfaatan limbah sebagai bahan baku
merupakan salah satu alternatif yang menjanjikan baik dari segi keamanan
maupun ekonomi karena Indonesia merupakan
negara kepulauan terbesar di
dunia, dengan keanekaragaman hayatinya, sehingga menyimpan potensi yang luar
biasa dan juga dapat menekan tingkat pencemaran lingkungan (Nurfadilah, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Salah satu limbah yang sangat potensial untuk diolah di Indonesia adalah
limbah cangkang belangkas (Tachypleus gigas), yang dapat diolah menjadi kitin
dan kitosan dengan rentang pemanfaatan yang luas, dapat diaplikasikan di bidang
nutrisi, pangan, medis, kosmetik, lingkungan, dan pertanian. Kitosan yang
dihasilkan dari belangkas kadarnya lebih tinggi serta memiliki kandungan abu dan
logam berat yang rendah (Suhartono, 2006).
Kitosan
(penghilangan
adalah
polisakarida
gugus-COCH3)
kitin.
alami
Kitin
hasil
dari
merupakan
proses
deasetilasi
penyusun
utama
eksoskeleton dari hewan air golongan crustacea seperti kepiting dan udang. Kitin
tersusun
dari
unit-unit
N-asetil-D-glukosamin
(2-asetamida-2-deoksi-D-
glukopiranosa) yang dihubungkan secara linier melalui ikatan β-(1→4). Kitin
berwarna putih, keras, tidak elastis, merupakan polisakarida yang mengandung
banyak nitrogen, sumber polusi utama di daerah pantai (Goosen, 1997).
Nanopartikel dibuat dari polimer alami atau polimer buatan dengan ukuran
10-1000 nm. Satu nanometer adalah 10-9 m. Sehingga nanopartikel mempunyai
luas permukaan yang lebih besar. Kitosan
nanopartikel tripoliposfat telah
disintesis dan digunakan secara umum sebagai pembawa obat seperti dilaporkan
pada penelitian sebelumnya (Li Du et al. 2009).
Dewi (2010) telah meneliti pengaruh waktu ultrasonik bath terhadap
karakterisasi kitosan nanopartikel, dimana semakin lama waktu penggunaan
ultrasonik bath maka nilai derajat deasetilasinya semakin meningkat. Li Du et al.
(2009) telah membuat kompleks kitosan nanopatikel dengan logam Cu2+ yang
menunjukkan aktivitas antibakteri yang tinggi in vitro. Sedangkan menurut Tsai
dan Su (1999) telah meneliti adanya efek bakterial dari kitosan udang terhadap
Escherichia coli. Yamamoto (2001) juga melaporkan bahwa aktivitas antibakteri
meningkat dengan menurunnya ukuran partikel. Adams et al (2006) melaporkan
bahwa ZnO memiliki efek yang lebih baik pada mikroorganisme dari oksida
logam lain seperti MgO dan CaO.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan latar belakang ini, peneliti tertarik untuk meneliti tentang
pembuatan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas (Tachypleus gigas)
dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ untuk uji aktivitas bakteri.
1.2 Permasalahan
Bagaimana pembuatan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas
dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ untuk uji aktivitas bakteri.
1.3 Pembatasan Masalah
Penelitian ini hanya dibatasi pada penyediaan kitosan nanopartikel dari
cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ dengan
konsentrasi 0,3% serta aktivitas antibakterinya terhadap Escherichia coli dan
Staphylococcus aureus.
1.4 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini untuk melakukan pembuatan kitosan
nanopartikel dari cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang bermuatan ion
logam Zn2+ untuk uji aktivitas antibakteri.
1.5 Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang
kegunaan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang
bermuatan ion logam Zn2+ sebagai antibakteri serta dapat diterapkan dalam bidang
biomedis.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Lokasi penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian FMIPA USU, di
Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU, Laboratorium Kimia Organik FMIPA
UGM dan Laboratorium Fisika FMIPA UNIMED.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimental laboratorium, dimana kitosan diubah
menjadi kitosan nanopartikel dengan cara melarutkan kitosan sebanyak 3 g
didalam 1000 ml asam asetat 1%, diaduk hingga homogen. Kemudian 1000 mL
larutan kitosan ditambahkan 40 mL larutan tripolifosfat kemudian diaduk hingga
homogen dengan menggunakan pengaduk selama 20 menit. Diletakkan pada
ultarasonik bath selama 30 menit. Disentrifugasi pada 1.200 rpm selama 10 menit
kemudian didekantasi. Endapan dimasukkan ke dalam freeze dryer untuk
menghasilkan kitosan nanopartikel kemudian diuji karakterisasinya dengan SEM
dan FT-IR. Kitosan nanopartikel dilarutkan dalam asam asetat 1% ditambahkan
larutan ion Zn2+ hingga konsentrasi 120 μg/mL dan diaduk selama 12 jam pada
temperatur kamar. Larutan tersebut dicetak film pada plat kaca. Film tersebut
dikeringkan hingga benar-benar kering kemudian diuji karakterisasinya dengan
FTIR dan diuji aktivitas antibakterinya dengan mengukur diameter zona bening
yang terbentuk disekitar cakram kertas.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam beberapa tahun terakhir penerapan antimikroba alami telah mendapat
perhatian yang serius. Eksplorasi biopolimer alami seperti polisakarida dan
protein (enzim/biokatalis) sekarang ini mendapat banyak perhatian di berbagai
bidang karena biokompabilitas, biodegradabilitas serta tidak beracun dan
memiliki potensi untuk digunakan sebagai antibakteri alami. Permintaan akan
biopolimer juga terus meningkat seiring dengan kebutuhannya untuk keperluan
sintesa berbagai bahan obat-obatan yang kompleks, bahan industri makanan,
pakan, serta bahan-bahan kimia tertentu untuk berbagai keperluan (Wibowo,
2008).
Kitosan sangat menarik dan dianggap penting karena kombinasi unik dari
sifat-sifatnya seperti pengkompleks logam dan memiliki aktivitas antibakteri.
Aktivitas antibakteri dari kitosan telah dieksplor secara luas. Sejumlah turunan
kitosan dengan modifikasi yang berbeda telah disiapkan untuk meningkatkan
aktivitas antibakteri. Baru-baru ini kompleks kitosan dengan logam yang berbeda
telah disiapkan untuk meningkatkan aktivitas antibakteri, seperti kompleks
kitosan Ag+ dan kompleks kitosan Cu2+ menunjukkan aktivitas antibakteri yang
tinggi in vitro (Li Du et al. 2009).
Penggunaan bahan alam dan pemanfaatan limbah sebagai bahan baku
merupakan salah satu alternatif yang menjanjikan baik dari segi keamanan
maupun ekonomi karena Indonesia merupakan
negara kepulauan terbesar di
dunia, dengan keanekaragaman hayatinya, sehingga menyimpan potensi yang luar
biasa dan juga dapat menekan tingkat pencemaran lingkungan (Nurfadilah, 2013).
Universitas Sumatera Utara
Salah satu limbah yang sangat potensial untuk diolah di Indonesia adalah
limbah cangkang belangkas (Tachypleus gigas), yang dapat diolah menjadi kitin
dan kitosan dengan rentang pemanfaatan yang luas, dapat diaplikasikan di bidang
nutrisi, pangan, medis, kosmetik, lingkungan, dan pertanian. Kitosan yang
dihasilkan dari belangkas kadarnya lebih tinggi serta memiliki kandungan abu dan
logam berat yang rendah (Suhartono, 2006).
Kitosan
(penghilangan
adalah
polisakarida
gugus-COCH3)
kitin.
alami
Kitin
hasil
dari
merupakan
proses
deasetilasi
penyusun
utama
eksoskeleton dari hewan air golongan crustacea seperti kepiting dan udang. Kitin
tersusun
dari
unit-unit
N-asetil-D-glukosamin
(2-asetamida-2-deoksi-D-
glukopiranosa) yang dihubungkan secara linier melalui ikatan β-(1→4). Kitin
berwarna putih, keras, tidak elastis, merupakan polisakarida yang mengandung
banyak nitrogen, sumber polusi utama di daerah pantai (Goosen, 1997).
Nanopartikel dibuat dari polimer alami atau polimer buatan dengan ukuran
10-1000 nm. Satu nanometer adalah 10-9 m. Sehingga nanopartikel mempunyai
luas permukaan yang lebih besar. Kitosan
nanopartikel tripoliposfat telah
disintesis dan digunakan secara umum sebagai pembawa obat seperti dilaporkan
pada penelitian sebelumnya (Li Du et al. 2009).
Dewi (2010) telah meneliti pengaruh waktu ultrasonik bath terhadap
karakterisasi kitosan nanopartikel, dimana semakin lama waktu penggunaan
ultrasonik bath maka nilai derajat deasetilasinya semakin meningkat. Li Du et al.
(2009) telah membuat kompleks kitosan nanopatikel dengan logam Cu2+ yang
menunjukkan aktivitas antibakteri yang tinggi in vitro. Sedangkan menurut Tsai
dan Su (1999) telah meneliti adanya efek bakterial dari kitosan udang terhadap
Escherichia coli. Yamamoto (2001) juga melaporkan bahwa aktivitas antibakteri
meningkat dengan menurunnya ukuran partikel. Adams et al (2006) melaporkan
bahwa ZnO memiliki efek yang lebih baik pada mikroorganisme dari oksida
logam lain seperti MgO dan CaO.
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan latar belakang ini, peneliti tertarik untuk meneliti tentang
pembuatan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas (Tachypleus gigas)
dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ untuk uji aktivitas bakteri.
1.2 Permasalahan
Bagaimana pembuatan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas
dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ untuk uji aktivitas bakteri.
1.3 Pembatasan Masalah
Penelitian ini hanya dibatasi pada penyediaan kitosan nanopartikel dari
cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang bermuatan ion logam Zn2+ dengan
konsentrasi 0,3% serta aktivitas antibakterinya terhadap Escherichia coli dan
Staphylococcus aureus.
1.4 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini untuk melakukan pembuatan kitosan
nanopartikel dari cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang bermuatan ion
logam Zn2+ untuk uji aktivitas antibakteri.
1.5 Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang
kegunaan kitosan nanopartikel dari cangkang belangkas dengan tripolifosfat yang
bermuatan ion logam Zn2+ sebagai antibakteri serta dapat diterapkan dalam bidang
biomedis.
Universitas Sumatera Utara
1.6 Lokasi penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian FMIPA USU, di
Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU, Laboratorium Kimia Organik FMIPA
UGM dan Laboratorium Fisika FMIPA UNIMED.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah eksperimental laboratorium, dimana kitosan diubah
menjadi kitosan nanopartikel dengan cara melarutkan kitosan sebanyak 3 g
didalam 1000 ml asam asetat 1%, diaduk hingga homogen. Kemudian 1000 mL
larutan kitosan ditambahkan 40 mL larutan tripolifosfat kemudian diaduk hingga
homogen dengan menggunakan pengaduk selama 20 menit. Diletakkan pada
ultarasonik bath selama 30 menit. Disentrifugasi pada 1.200 rpm selama 10 menit
kemudian didekantasi. Endapan dimasukkan ke dalam freeze dryer untuk
menghasilkan kitosan nanopartikel kemudian diuji karakterisasinya dengan SEM
dan FT-IR. Kitosan nanopartikel dilarutkan dalam asam asetat 1% ditambahkan
larutan ion Zn2+ hingga konsentrasi 120 μg/mL dan diaduk selama 12 jam pada
temperatur kamar. Larutan tersebut dicetak film pada plat kaca. Film tersebut
dikeringkan hingga benar-benar kering kemudian diuji karakterisasinya dengan
FTIR dan diuji aktivitas antibakterinya dengan mengukur diameter zona bening
yang terbentuk disekitar cakram kertas.
Universitas Sumatera Utara