PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA.

(1)

PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA

Skripsi Sarjana Kimia

Oleh :

REFRANI ANDYTA 07 132 067

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG 2012

(2)

PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA

Oleh

REFRANI ANDYTA

Skripsi diajukan untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Andalas

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG 2012

(3)

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Komposit adalah material yang terbuat dari dua bahan atau lebih yang tetap terpisah dan berbeda dalam level makroskopik selagi membentuk komponen tunggal dengan sifat yang lebih baik sifat kimia maupun fisikanya dan tetap terpisah dalam hasil akhir bahan tersebut.1

Komposit banyak sekali digunakan di bidang industri karena komposit memiliki aplikasi yang luas di kehidupan. Selain itu, komposit juga dapat dijadikan alternatif pembuatan berbagai bahan untuk sektor industri dengan kualitas yang sangat baik dan harganya yang lebih rendah apabila dibandingkan dengan material-material murni lainnya. Akibat dari pemanasan global, maka pembuatan komposit lebih difokuskan pada bahan yang lebih ramah lingkungan dan mudah diuraikan kembali oleh alam. Oleh karena itu, dalam pembuatan komposit dengan bahan dasar polimer alam merupakan suatu alternatif yang menjanjikan.2

Salah satu jenis polimer alam adalah kitin dan kitosan yang banyak terdapat pada kulit udang dan cangkang kepiting. Indonesia merupakan negara maritim kaya akan bahan baku kitin yang banyak terdapat dalam kulit udang, cangkang kepiting, dan cumi-cumi akan menjadi sangat potensial dalam produksi kitin dan kitosan.3

Faktor yang sangat mendorong dilakukannya penelitian menggunakan bahan dasar kitin karena kitin merupakan bahan polimer alam yang sumbernya sangat berlimpah, mudah diperoleh, dan bersifat tidak beracun serta mudah terdegradasi. Selain itu aplikasi kitin juga sangat luas karena bahan ini dapat dikembangkan lebih lanjut sebagai bahan pengkelat, pengemulsi, pengkoagulasi, dan bahan pembentuk film sehingga memiliki prospek yang cerah untuk kebutuhan industri pengganti bahan polimer sintetis. Sifat lain dari kitin yang sulit dipisahkan dari bahan lain terutama protein menyebabkan senyawa ini terbatas dalam pemanfaatannya. Biopolimer ini lebih banyak digunakan dalam bentuk turunannya yaitu kitosan. Kitosan adalah produk deasetilasi kitin, yang merupakan polimer rantai panjang glukosamin.4

Udang salah satu sumber kitin yang banyak ditemui dialam. Udang sering dimanfaatkan hanya pada bagian dagingnya saja, sehingga perlu terlebih dahulu dilakukan proses pembersihandengan melakukan pembuangan bagian kepala, ekor dan kulit badan udang. Hasil pembuangan tersebut akan menjadi limbah yang tidak dimanfaatkan dan mengganggu lingkungan. Selama ini pemanfaatan limbah udang belum dilakukan secara optimal, hanya terbatas sebagai bahan dasar tambahan untuk pembuatan makanan tradisional seperti terasi, petis dan sebagai protein tambahan untuk makanan unggas.5

(4)

Kulit udang mengandung protein sebesar 25-40%, kalsium karbonat sebesar 45-50%, dan kitin sebesar 15-20%, tetapi besarnya kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis udang dan tempat hidupnya. Hasil penelitian menyatakan limbah udang mengandung senyawa yang disebut kitin yang dapat diproses lebih lanjut menjadi kitosan yang merupakan polimer yang dapat digunakan sebagai bahan dasar yang sangat bermanfaat dalam bidang industri, kesehatan, dan pertanian.4,6

Perkembangan industri dimasa yang akan datang lebih difokuskan pada pemanfaatan material yang bersumber dari bahan baku terbarukan (renewable resources). Untuk itu kelompok polimer berusaha untuk memberdayakan sumber daya alam yang banyak terdapat di Indonesia. Beberapa penelitian diarahkan pada pengolahan bahan-bahan lokal bahkan limbah yang dapat dipertimbangkan sebagai alternatif untuk bahan dasar produk biopolimer. Umumnya bahan-bahan polimer sintetik merupakan bahan yang diproduksi dengan biaya yang sangat mahal karena bahan-bahan tersebut masih impor.7

Perkembangan penggunaan bahan kitin dan kitosan sedang mengalami perkembangan pesat di bidang penelitian. Beberapa penelitian telah banyak mengaplikasikan kitin ataupun kitosan. Diantaranya adalah pembuatan komposit dari polimer alami sebagai sambungan untuk jaringan tulang. Generasi berikutnya dari biomaterial adalah penggabungan material bioaktif dan biodegradasi, dimana fungsinya dapat meniru tulang alami dan mekanisme in vivo aktif dalam regenerasi jaringan.1

Menurut penelitian sebelumnya, kitin dan kitosan juga digunakan untuk pembuatan biopolimer yang memiliki biaya produksi lebih rendah dibandingkan dengan polimer sintesis. Penelitian lain juga membuat komposit yang digunakan untuk bahan pengganti tulang dengan menggunakan kitin yang berbentuk serat dan kitosan yang dibuat secara komersil oleh industri.7,8

Banyaknya hasil penelitian dengan menggunakan bahan dasar kitin dan kitosan, maka penelitian ini lebih difokuskan kepada pembuatan komposit dari kitin dan kitosan yang diekstrak dari kulit udang yang hasilnya akan diaplikasikan sebagai bahan dasar pembuatan pengganti tulang.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, didapatkan beberapa rumusan masalah, yaitu apakah komposit kitin/kitosan yang di ekstrak dari limbah kulit udang dapat dibuat dan bagaimana karakter dari komposit kitin/kitosan yang dihasilkan.

(5)

1.3 Tujuan Penelitian

Berdasarkan permasalahan diatas penelitian ini bertujuan :

1. Membuat komposit kitin/kitosan dimana kitin diekstrak dari limbah kulit udang sedangkan kitosan berasal dari hasil transformasi kitin menjadi kitosan.

2. Mengamati karakteristik komposit yang terbentuk dengan menggunakan FT-IR, XRD, SEM dan DSC.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi landasan teori dan riset awal untuk mengembangkan berbagai komposit yang digunakan sebagai bahan dasar pengganti pembuatan tulang. Serta dapat mengembangkan manfaat dari kitin dan kitosan yang ada pada limbah udang.

(6)

HALAMAN PENGESAHAN

PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DI EKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA. Skripsi Sarjana Kimia oleh Refrani Andyta (BP 07132067) diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana (S1) pada Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas, Padang.

Disetujui Oleh :

Pembimbing I Pembimbing II

Rahmayeni, M.S Yeni Stiadi, M.S

NIP. 196310101989012001 NIP. 196329101989011001

Mengetahui :

Ketua Jurusan Kimia

Dr. Adlis Santoni NIP. 196212031988111002

(7)

PEMBUATAN KOMPOSIT KITIN-KITOSAN YANG DIEKSTRAK DARI KULIT UDANG DAN KARAKTERISASINYA

Oleh:

Refrani Andyta (07132067)

Dibimbing oleh Rahmayeni, M.S. dan Yeni Stiadi, M.S. Abstrak

Pembuatan komposit kitin-kitosan yang diekstrak dari kulit udang telah dilakukan. Penelitian ini memanfaatkan bahan dasar yang berasal dari limbah kulit udang yang tidak termanfaatkan. Dalam pembuatan komposit dilakukan dua variasi, yaitu perbandingan jumlah kitin dan kitosan yaitu, (0,025:5)g ; (0,05:5)g ; (0,075:5)g ; (0,1:0,5)g dan variasi suhu pengeringan komposit dengan suhu 60°C, 80°C dan 100°C. Hasil spektrum FT-IR memperlihatkan beberapa serapan spesifik dari kitin untuk gugus fungsi dari -OH, N-H bonding, C-H, C=O, C-H metil, dan C-O, sedangkan spektrum FT-IR dari kitosan memperlihatkan beberapa serapan spesifik yang merupakan gugus fungsi dari N-H amina, -OH, N-H

bending, C-H, C-H metil, dan C-O. Analisis SEM memperlihatkan morfologi pada masing-masing komposit yang ada berbeda satu sama lain, tergantung pada variasi yang dilakukan. Pola XRD dari komposit memperlihatkan puncak-puncak

2θ yang sesuai dengan puncak standar kitin dan kitosan. Sifat termal komposit yang didapat dari analisis DSC lebih tinggi dibandingkan kitin dan kitosan secara terpisah.

(8)

iii

PREPARATION OF CHITIN-CHITOSAN COMPOSITE WHICH EXTRACTED FROM SHRIMP SHELLS AND CHARACTERIZATIONS

By:

Refrani Andyta (07132067)

Bachelor of Science in Chemistry Faculty of Matematics and Natural Science University of Andalas

Advised by Rahmayeni, M.S. and Yeni Stiadi, M.S. Abstract

Research on the preparation of chitin-chitosan composite extracted from shrimp shells and characterizations has been performed. This research made from waste shrimp shells was not utilization. In the preparation of composite two variations have been used, these variations are the amount ratio of chitin and chitosan (g/g), which are (0,025:5) g (0,05:5) g (0,075:5) g (0,1:0,5) g and composite drying temperature variations which are 60 ° C, 80 ° C and 100 ° C. FT-IR spectra shows specific group of -OH, NH2, CH, C=O, CH3, and C-O-C, which occurs on its specific wavenumber. SEM photographs of the composites showed a different form of composite surface depends on variations. XRD patterns show specific 2θ peaks for this composite appropriate with peaks standart chitin and chitosan. DSC analysis show thermal characteristic for this composite higher than chitin and chitosan separately.

(9)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya sehingga

penulis dapat menyelesaikan makalah hasil yang berjudul “Pembuatan Komposit

Kitin-Kitosan yang Diekstrak dari Kulit Udang dan Karakterisasinya”. Penyusunan makalah ini merupakan syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains (S1) pada Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Andalas. Dalam pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi ini penulis banyak mendapatkan masukan dan bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada:

1. Ibu Rahmayeni, M.S. dan Bapak Yeni Stiadi, M.S. sebagai dosen pembimbing yang telah bersedia memberikan waktu, bimbingan, arahan, motivasi dan bantuan kepada penulis.

2. Bapak Dr. Adlis Santoni sebagai Ketua Jurusan Kimia dan Bapak Dr. Mai Efdi selaku Koordinator Pendidikan Jurusan Kimia FMIPA UNAND. 3. Ibu Yefrida, M.Si sebagai Pembimbing Akademik.

4. Staf pengajar Jurusan Kimia, Pegawai Jurusan Kimia, serta Analis Laboratorium kimia yang telah membantu penulis selama berada di jurusan kimia.

5. Rekan-rekan mahasiswa kimia seluruh angkatan, khususnya angkatan 2007.

Penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun untuk perbaikan di masa mendatang. Semoga skripsi ini bermanfaat untuk perkembangan ilmu pengetahuan. Akhir kata penulis mohon maaf bila ada kesalahan dalam penulisan skripsi ini.

Padang, Mei 2012 Hormat Penulis

(10)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ... i

ABSTRAK ... ii

ABSTRACT ... iii

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... x

DAFTAR LAMPIRAN ... xi

I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Tujuan Penelitian ... 3

1.4 Manfaat Penelitian ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Udang ... 4

2.2 Polimer ... 5

2.3 Kitin ... 7

2.4 Kitosan ... 8

2.5 Manfaat Kitin dan Kitosan ... 9

2.6 Komposit. ... 10

2.7 Fourier Transform Infra Red Spectrocopy (FT-IR) ... 11

2.8 Scaning Electron Microscopy (SEM) ... 12

2.9 X- Ray Diffraction (XRD) ... 13

2.10 Differential Scanning Calorimetry (DSC) ... 14

III. METODELOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ... 16

3.2 Alat dan Bahan ... 16

3.3 Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang 3.3.1 Demineralisasi ... 16

(11)

3.3.3 Deasetilasi Kitin menjadi Kitosan ... 17

3.3.4 Pembuatan Komposit Kitin-Kitosan 3.3.4.1 Pembuatan Komposit Variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 17

3.3.4.2 Pembuatan Komposit Variasi suhu pengeringan ... 17

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang ... 18

4.2 Analisis FT-IR ... 19

4.3 Analisis SEM ... 23

4.4 Analisis XRD ... 25

4.5 Analisis DSC ... 29

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 31

5.2 Saran ... 31

DAFTAR PUSTAKA ... 32

(12)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur kitin ... 7

Gambar 2. Struktur kitosan ... 8

Gambar 3. Spektrum FT-IR kitin dan kitosan ... 19

Gambar 4. Spektrum FT-IR Komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 22

Gambar 5 Foto SEM kitin dan kitosan. ... 23

Gambar 6. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 23

Gambar 7. Foto SEM komposit variasi suhu 60º C, 80 º C, dan 100 º C ... 25

Gambar 8. Difraktogram XRD Kitin dan Kitosan ... 26

Gambar 9. Difraktogram XRD komposit variasi (g/g) 0,025 dan 0,05... 26

Gambar 10. Difraktogram XRD komposit variasi (g/g) 0,075 ; dan 0,1 ... 27

Gambar 11. Difraktogram XRD komposit variasi suhu 60 ºC, 80 ºC, dan 100 ºC ... 28

Gambar 12. DSC kitin dan kitosan ... 29

Gambar 13. DSC Komposit variasi (g/g) 0,025 ; 0,05 ; dan 0,075. ... 30

Gambar 14. DSC Kitin, Kitosan, dan Komposit. ... 30

Gambar 15. Skema Kerja Pembuatan Kitin dan Kitosan ... 35

Gambar 16. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi komposisi Kitin dan Kitosan ... 36

Gambar 17. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi suhu pengeringan. ... 37

Gambar 18. Spektrum FT-IR Kitin Berdasarkan Literatur ... 38

Gambar 19. Spektrum FT-IR Kitosan berdasarkan literatur ... 39

Gambar 20. Foto SEM Kitin ... 40

Gambar 21. Foto SEM Kitosan ... 41

Gambar 22. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 41

Gambar 23. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,05 : 5 ... 41

(13)

viii

Gambar 24. Foto SEM komposit variasi komposisi

kitin dan kitosan (g/g) 0,75 : 5 ... 42

Gambar 25. Foto SEM komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5 ... 42

Gambar 26. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 60°C ... 43

Gambar 27. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 80°C ... 43

Gambar 28. Foto SEM komposit variasi suhu pengeringan 100°C ... 44

Gambar 29. Difraktogram XRD Kitin dan Kitosan berdasarkan literatur ... 45

Gambar 30. Difraktogram XRD Kitin ... 46

Gambar 31. Difraktogram XRD Kitosan ... 46

Gambar 32. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 47

Gambar 33. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,5 : 5 ... 47

Gambar 34. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,75 : 5 ... 48

Gambar 35. Difraktogram XRD komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5 ... 48

Gambar 36. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 60º C... 49

Gambar 37. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 80° C ... 49

Gambar 38. Difraktogram XRD Komposit variasi suhu pengeringan 100° C ... 50

Gambar 39. Spektrum DSC Kitin ... 51

Gambar 40. Spektrum DSC Kitosan ... 51

Gambar 41. Spektrum DSC komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5 ... 52

Gambar 42. Spektrum DSC komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,05 : 5 ... 52

Gambar 43. Spektrum DSC komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,075 : 5 ... 53

(14)

ix Gambar 44. Hasil komposit variasi komposisi

kitin dan kitosan (g/g) 0,025 : 5. ... 54

Gambar 45. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,05 : 5. ... 54

Gambar 46. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,075 : 5. ... 55

Gambar 47. Hasil komposit variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) 0,1 : 5. ... 55

Gambar 48. Hasil komposit variasi suhu pengeringan 80°C. ... 56

Gambar 49. Hasil komposit variasi suhu pengeringan 100°C. ... 56

Gambar 50. Hasil Kitin dari Kulit Udang. ... 57

(15)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Hasil Ekstraksi dari Kulit Udang ... 19

Tabel 2.Bilangan gelombang kitin dan kitosan ... 20

Tabel 3.Bilangan gelombang komposit variasi komposisi ... 22

Tabel 4. Data Spektrum FT-IR Kitin berdasarkan literatur ... 38

(16)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Dasar-dasar perhitungan yang digunakan dalam penelitian ... 34

Lampiran 2. Skema Kerja Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang ... 35

Lampiran 3. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi komposisi kitin dan kitosan ... 36

Lampiran 4. Skema Kerja Pembuatan Komposit variasi suhu pengeringan ... 37

Lampiran 5. Spektrum FT-IR Kitin berdasarkan literatur ... 38

Lampiran 6. Spektrum FT-IR Kitosan berdasarkan literatur ... 39

Lampiran 7. Foto SEM kitin/kitosan dan komposit dengan berbagai perbesaran ... 40

Lampiran 8. Difraktogram XRD kitin dan kitosan berdasarkan literatur ... 45

Lampiran 9. Difraktogram XRD kitin dan kitosan ... 46

Lampiran 10. Difraktogram XRD komposit dengan berbagai variasi. ... 47

Lampiran 11. Spektrum DSC dari kitin dan kitosan. ... 51

Lampiran 12. Spektrum DSC dari komposit dengan berbagai variasi. ... 52

(1)

3.3.3 Deasetilasi Kitin menjadi Kitosan ... 17

3.3.4 Pembuatan Komposit Kitin-Kitosan 3.3.4.1 Pembuatan Komposit Variasi komposisi kitin dan kitosan (g/g) ... 17

3.3.4.2 Pembuatan Komposit Variasi suhu pengeringan ... 17

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Ekstraksi Kitin dan Transformasi Menjadi Kitosan dari Kulit Udang ... 18

4.2 Analisis FT-IR ... 19

4.3 Analisis SEM ... 23

4.4 Analisis XRD ... 25

4.5 Analisis DSC ... 29

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 31

5.2 Saran ... 31

DAFTAR PUSTAKA ... 32