SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN DARI BAHAN CANGKANG UDANG.

SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN DARI BAHAN
CANGKANG UDANG

Oleh:

Eka Putri Wulandari
NIM 408221019
Program Studi Fisika

SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana Sains

JURUSAN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
MEDAN
2012

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Allah SWT atas berkat dan karunia-Nya sehingga
penulis bisa menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar sarjana sains.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada
ayahanda Kasirun dan kepada ibunda Suriana yang telah membesarkan, mendidik,
memberi dorongan, dan membiayai pendidikan penulis dari SD sampai
menyelesaikan perkuliahan, serta do’a dan kasih sayang yang selalu mereka
berikan. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Rahmat Afrizal, Intan
Wahyuni dan Muhammad Hafiz karena mereka penulis selalu kangen akan
kampung halaman. Kepada Ibu Dewi Wulandari, S.Si, M.Si. sebagai dosen
pembimbing skripsi yang sangat banyak membantu penulis mulai dari memberi
semangat, membantu dalam penelitian, dan juga pemikiran beliau disaat penulis
menghadapai suatu kendala, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih, Bapak
Drs. Makmur Sirait, M.Si sebagai dosen pembimbing akademik yang telah
membimbing penulis selama menjalani perkuliahan, terima kasih juga penulis
ucapkan kepada Bapak Prof. Drs. Motlan, M.Sc. Ph.D sebagai dekan FMIPA, Ibu
Dra. Derlina, M.Si. sebagai Ketua Jurusan, Bapak Drs. Pintor Simamora, M.Si.
sebagai Ketua Prodi Non Kependidikan, Bapak Drs. Eidi Sihombing, M.S.

sebagai dosen penguji I, Bapak Drs. Henok Siagian, M.Si. sebagai dosen penguji
II, dan Bapak Drs. Juniar Hutahaean, M.Si sebagai dosen penguji III. Kepada
koordinator laboratorium kimia USU bang Tisna, kak Sari, dan bang Edi, penulis
juga mengucapkan terima kasih atas bimbingan selama penelitian.
Pada kesempatan ini juga penulis mengucapkan terima kasih kepada
teman-teman seperjuangan yang sama-sama berjuang meraih gelar S.Si yaitu
kepada Sri Wahyuni Batubara, Syahyuni Mahyum, Sri Wahyuni Harahap, dan
Rodiah Ulfah Lubis. Penulis akan selalu mengingat saat-saat kebersamaan kita
baik dalam keadaan susah maupun senang karena kalian adalah my best friend.
Penulis juga mengucapkan terima kasih yang kepada teman- teman Fisika Nondik
2008, terlebih teman seperjuangan Husaini Rida Rajagukguk. Penulis juga

v

mengucapkan terima kasih kepada Muhammad Solihin yang telah memberikan
penulis semangat dan bantuan. Semoga Tuhan Yang Maha Esa membalas
kebaikan kalian. Amin.
Dalam penulisan skripsi ini penulis telah berusaha semaksimal mungkin
namun tak ada gading yang tak retak jadi penulis mengharapkan kritik dan saran
yang sifatnya membangun bagi penulis. Penulis berharap semoga hasil penelitian

ini bermanfaat bagi pengembangan penelitian di jurusan Fisika khususnya dan
bermanfaat bagi pengembangan penelitian ilmu pengetahuan dan teknologi dalam
pemanfaatan film kitosan sebagai bahan penyerap limbah logam.

Medan, 29 Agustus 2012
Penulis,

Eka Putri Wulandari
NIM. 408221019

iii

SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN DARI BAHAN
CANGKANG UDANG
Eka Putri Wulandari
408221019

ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui cara pembuatan film kitosan
dari bahan cangkang udang, juga bertujuan untuk mengkarakterisasi film kitosan

dengan menggunakan PSA, SEM, XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis.
Kitosan dibuat dari bahan cangkang udang. Metode pembuatan kitosan
dilakukan melalui empat tahap yaitu deproteinasi (NaOH 4,5%, 70 0C),
demineralisasi (HCl 2,5 M, 300C), depigmentasi (NaOCl 0,315%, suhu kamar)
dan deasetilasi (NaOH 60%, 900C). Hasil deasetilasi kemudian ditambahkan
CH3COOH 1% dan NH3. Pembuatan film kitosan dengan menambahkan gliserol
0,4% ke dalam larutan kitosan kemudian dicetak dalam flat kaca. Sampel
kemudian diuji ukuran partikel dengan PSA, morfologi partikel dengan SEM,
komposisi partikel dengan XRF, dan sifat optik dengan Spektrofotometer UV-Vis
Dari hasil pengujian PSA diperoleh ukuran partikel film kitosan adalah
12,1 nm. Pengujian morfologi dengan menggunakan SEM diperoleh permukaan
yang tidak rata karena terdapat tonjolan pada permukaannya. Dengan pengujian
XRF dapat diketahui bahwa pada film kitosan hanya mengandung unsur oksigen
(O) sebesar 42,89 % dan sejumlah karbon (C) sebesar 34,74 %. Puncak yang
dihasilkan pada pengujian sifat optik film kitosan yaitu transmitansi sebesar
30,6% dengan panjang gelombang 1000 nm dan absorbansi sebesar 1,527 dengan
panjang gelombang 350 nm.

BAB I
PENDAHULUAN

1.1.

Latar Belakang
Udang pada umumnya dimanfaatkan sebagai bahan makanan yang bergizi

tinggi. Udang di Indonesia pada umumnya diekspor dalam bentuk beku yang telah
dibuang kepala, kulit dan ekornya yang jika dibiakkan akan mengakibatkan
polutan udang. Limbah padat udang tersebut lama-kelamaan jumlahnya akan
semakin besar sehingga akan mengakibatkan pencemaran lingkungan berupa bau
yang tidak sedap. Hasil penelitian No. dkk (2003) menyatakan bahwa kitin yang
terkandung dalam limbah cangkang udang sebesar 24,3% dari berat keringnya.
Untuk itulah agar mendapat nilai tambah dari limbah udang tersebut diproses
menjadi kitosan.
Sifat kitin yang tidak beracun dan mudah terdegradasi mendorong
dilakukannya modifikasi kitin dengan tujuan mengoptimalkan kegunaan maupun
memperluas bidang aplikasi kitin. Salah satu senyawa turunan dari kitin yang
banyak dikembangkan karena aplikasinya yang kuat adalah kitosan. Kitosan
merupakan suatu amina polisakarida hasil proses deasetilasi kitin. Aktivitas
kitosan akan meningkat seiring dengan peningkatan derajat deasetilasi (DD)

kitosan, karena semakin besar DD menunjukkan semakin banyaknya gugus asetil
dari kitin yang diubah menjadi situs aktif NH2 dalam kitosan.
Sifat biodegradable yang dimiliki kitosan, merekomendasikan penggunaan
senyawa ini dalam industri ramah lingkungan. Kitosan adalah biopolimer yang
mempunyai sifat membentuk film yang sangat baik. Film plastis kitosan
mempunyai kekuatan yang baik, fleksibel, tahan lama, dan sulit untuk robek atau
koyak. Sehingga, sebagian besar sifat-sifat mekanikalnya adalah sebanding
dengan polimer komersial kelas medium (medium-strengh polymer) (Butler et al.,
1996).

1

2

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh konsentrasi kitosan terhadap
karakter membran kitosan. Pembuatan larutan cetak membran digunakan dua
komponen

yaitu

kitosan sebagai polimer, dan asam asetat sebagai pelarut.

Sintesis membran kitosan dilakukan dengan teknik inversi fasa, yaitu dengan
proses rendam endap. Pada larutan dope, digunakan kitosan dengan variasi
konsentrasi 2%,

3%,

4%,

5%

dan

6%

(b/b). Karakterisasi membran

meliputi uji permeabilitas, permselektivitas, MWCO, modulus Young, dan
analisis morfologi dengan Scanning Electron Microscope (SEM). Hasil

penelitian menunjukkan bahwa permeabilitas tertinggi dimiliki membran
dengan konsentrasi larutan
tertinggi

cetak 2%

(b/b),

sedangkan

permselektivitas

dengan konsentrasi larutan cetak 6% (b/b), untuk nilai Molecular

Weight Cut-Off nya adalah 50%, dan modulus Young tertinggi diperoleh
dengan konsentrasi larutan cetak 2% (b/b). Analisis morfologi membran
menunjukkan bahwa konsentrasi larutan cetak 5% (b/b) merupakan komposisi
terbaik menghasilkan struktur membran dengan perbesaran pori yang teratur
(Rohman, 2009).
Telah dilakukan pembuatan film pelapis kelat kalsium alginat-kitosan

melalui reaksi antara kalsium klorida dengan hasil interaksi ionik alginat-kitosan
serta pengujian secara fisikokimia dan sifat antibakterinya. Pengujian morfologi
permukaan dengan SEM dari film pelapis kalsium alginat-kitosan menunjukkan
permukaan yang halus dan merata. Sedangkan hasil termogram DTA
menunjukkan temperatur degradasi termal eksotermis 4400C, dimana film pelapis
tersebut dapat disterilisasi pada temperatur dibawah 4400C bila digunakan sebagai
pelapis bahan makanan. Hasil analisis spektrum FT-IR tidak memperlihatkan
adanya penambahan gugus fungsi yang baru. Hal ini menunjukkan bahwa tidak
terjadi reaksi antara alginat dengan kitosan, akan tetapi hanya merupakan
interaksi. Kekuatan tarik, kekuatan regang dan persentase pertambahan panjang
diperoleh 0,03 kgf, 15,89 mm/menit dan 10,66 %. Hal ini menunjukkan film
pelapis tersebut bersifat kuat dan elastis sebagai film pelapis bahan makanan.
Pada pengujian secara mikrobiologis, kelat kalsium alginat-kitosan sangat

3

potensial digunakan sebagai film pelapis yang dapat dimakan dan bersifat
antibakteri (Kaban, 2008)
Kitosan dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan membran yaitu
dengan cara melarutkan kitosan dengan larutan asam asetat 1 % yang proses

pembuatannya dilakukan melali tahap inversi fasa yaitu secara penguapan pelarut.
Konsentrasi membran kitosan divariasikan pada 1, 2, 3, 4, 5, dan 6 % dan waktu
kontak 10, 30, 60, 90, dan 120 menit. Membran dicetak pada plat kaca kemudian
dikeringkan pada suhu kamar selama 6 hari. Analisa dan uji tarik masing-masing
dilakukan dengan menggunakan SSA dan alat Universal Testing Machine. Hasil
uji kekuatan tarik membran kitosan menyatakan bahwa membran kitosan pada
konsentrasi 3 % mempunyai sifat yang kuat dan elastis serta mempunyai kekuatan
tarik yang lebih baik dari membran kitosan 1 dan 2 % (Meriatna, 2008)
Kitosan diperoleh dari kulit, kepala dan ekor melalui deproteinasi,
demineralisasi, dan deasetilasi dengan menggunakan larutan NaOH dan HCl.
Membran plastik kitosan dibuat dengan melarutkan kitosan ke dalam larutan asam
asetat 1 % dengan konsentrasi 1 %. Larutan kemudian dilakukan pencetakan
dalam loyang teflon dan dikeringkan dalam oven pada suhu 800C. Plastik kitosan
tersebut dianalisis nilai kuat tarik dan persen pemanjangannya. Pengaruh kondisi
penyimpanan terhadap sifat mekanik dipelajari dengan menyimpan plastik pada
suhu 300C dan kelembaban 75 %. Dengan penambahan plastisizer dengan
konsentrasi 2 gr sorbitol/gr kitosan, nilai kuat tarik membran plastik kitosan
mengalami penurunan dari 3,94 MPa menjadi 0,2 MPa dan nilai persen elongasi
membran plastik kitosan mengalami peningkatan dari 1,5 % menjadi 16,6 %.
Selama penyimpanan dalam rentang waktu sampai 24 hari pada kondisi 300C dan

kelembaban 75 %, membran plastik kitosan tanpa penambahan sorbitol maupun
dengan penambahan sorbitol dengan konsentrasi 2 gr sorbitol/gr kitosan
mempunyai sifat kuat tarik dan persen pemanjangan yang relatif stabil yaitu
dengan nilai kuat tarik yang berkisar antara 0,1-2,08 MPa dan nilai persen
pemanjangan antara 7-16,6 % (Purwanti, 2010).
Berdasarkan uraian tersebut penulis ingin melakukan penelitian tentang
“Sintesis dan Karakterisasi Film Kitosan dari Bahan Cangkang Udang.”

4

1.2.

Batasan Masalah
Untuk memberi ruang lingkup yang jelas batasan masalahnya yakni :
1. Pembuatan film kitosan dari bahan cangkang udang.
2. Karakterisasi film kitosan terutama ukuran, morfologi, komposisi, dan
sifat optik.

1.3.

Perumusan Masalah

1. Bagaimana cara membuat film kitosan dari bahan cangkang udang?
2. Bagaimana mengkarakterisasi film kitosan menggunakan PSA, SEM,
XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis?

1.4.

Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah

1. Mengetahui bagaimana cara membuat film kitosan dari bahan cangkang
udang.
2. Mengkarekterisasi ukuran, morfologi, komposisi, dan sifat optik dari film
kitosan dengan menggunakan PSA, XRF, dan Spektrofotometer UV-Vis.

1.5.

Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat dimanfaatkan sebagai :

1. Bahan informasi bagi peneliti tentang pembuatan film kitosan dari bahan
cangkang udang.
2. Berdasarkan sifat-sifat sampel yang diperoleh, hasil penelitian ini
diharapkan dapat bermanfaat untuk adsorben.
3. Sumbangsih peneliti terhadap penelitian ilmiah.

BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.

Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan diperoleh kesimpulan

sebagai berikut:
1. Dari hasil pengujian dengan PSA diperoleh ukuran partikelnya adalah 12,1
nm.
2. Dari hasil pengujian SEM, morfologi permukaan pada sampel hasil
sintesis menunjukkan permukaan yang tidak rata karena terdapat tonjolan
pada permukaannya.
3. Dari hasil pengujian XRF, sampel film kitosan nanopartikel mengandung
sejumlah oksigen (O) sebesar 42,89 % dan sejumlah karbon (C) sebesar
34,74 %.
4. Dari hasil pengujian Spektrofotometer UV-Vis, sifat optik hasil sampel
menunjukkan transmitansinya terus meningkat seiring meningkatnya
panjang gelombang yang dikenai pada sampel film kitosan. Puncak yang
dihasilkan pada transmitansi sebesar 30,6% dengan panjang gelombang
1000 nm. Nilai absorbansi menurun untuk panjang gelombang yang lebih
besar. Puncak yang dihasilkan pada absorbansi sebesar 1,527 dengan
panjang gelombang 350 nm.

5.2.

Saran

1. Untuk mendapatkan hasil akhir dari setiap tahap pembentukan film kitosan
nanopartikel diharapkan untuk mengatur suhu pengeringan yang sesuai
agar sampel dapat mengering dengan baik.
2. Perlu dilakukan analisis lain seperti analisis termal dengan TGA dan
analisis difraksi dengan XRD.

48

49

DAFTAR PUSTAKA
Agusnar, H., (2006), Penggunaan Glutaraldehid Kitosan untuk Penurunan
Konsentrasi Ion Logam Ni2+ dan Cr3+ Menggunakan Ekstraksi Fasa
Padat., Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Anonymous., (2010). X-ray Fluorescence. http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_
fluorescence.htm. Diakses tanggal 10 Februari 2012.
Brine, C. J., (1984), Introduction Chitin : Accomplishment and Perspectives. In :
Chitin, Chitosan, and Related Enzymes., Zizakis, J. P. (Ed.), Academic
Press, Orlando, pp.xvii-xxiii.
Butler., Vergano PJ., Testin R.F ., Bunn J.M, Wiles JL., (1996). Mechanical and
Barrier Properties of Edible Chitosan Films as Affected by composition
and storage. Journal Food Science 61 : 953-961.
Cheung, W. H, S. Szeto, and G. McKay., (2008), Enchancing The Adsorption
Capacities of Acid Dyes by A Chitosan Nanoparticle., Department of
Chemical Engineering, University of Science and Technology, Hongkong.
Fernandez and Kim,S. O.,(2004), Physicochemical and Functional Properties of
Crawfish Chitosanas Effected by Different Processing Protocol., Thesis,
The Departement of Food Science, Seoul National University. Pp.6-8 ; 2829.
http://etd.lsu.edu/docs/available/etd-11102004134343/unrestricted/
Fernandez-Kim_thesis.pdf
Hirano, S., H. Senda, Y.Yamamoto, A. Watanabe., (1984), Several Novel Attemts
for The Use of The Potential Functions of Chitin and Chitosan. In : Chitin,
Chitosan, and Related Enzymes. Zikakis, J.P. (Ed.). Academic Press, Inc.,
Orlando, pp. 85-86.
Indra dan Akhlus, S., (1993), Hidrolisis Khitin Menjadi Khitosan Serta
Aplikasinya Sebagai Pendukung Padat., Laporan Penelitian, Jurusan
Kimia, ITS, Surabaya.
Kaban, Jamaran., (2008), Kalsium Alginat-Kitosan sebagai Film Pelapis yang
Dapat Dimakan dan Bersifat Antibakteri., Jurnal Teknologi Proses,
FMIPA USU, Medan, Vol 7 (1), hal.23-32.
Khan A. T., Peh, K. K. & Ching, S.H., (2002), Reporting degree of deacetylation
values of chitosan : the influence of analytical methods. Journal Pharm
Pharmaceut Sci. Malaysia. http://www.ualberta.ca/~csps/ JPPS5%283%
29/K.Peh/chitosan.pdf
Kim, S. D., and Park-Yonn, B., (2001), Effect on The Removal of Pb+2 from
Aqueous Solution by Crab Shell., J. Of Chem. Tech. and Biotech. 76:1179.

50

Marganof., (2003), Potensi Limbah Udang sebagai Penyerap Logam Berat
(Timbal, Kadmium, dan Tembaga) di Perairan.
Mekawati, Fachriyah, E. dan Sumardjo, D., (2000), Aplikasi Kitosan Hasil
Tranformasi Kitin Limbah Udang (Penaeusmerguiensis) untuk Adsorpsi
Ion Logam Timbal, Jurnal Sains and Matematika, FMIPA Undip,
Semarang, Vol.8 (2), hal.51-54.
Meriatna, (2010), Penggunaan Membran Kitosan untuk Menurunkan Kadar
Logam Krom (Cr) dan Nikel (Ni) dalam Limbah Cair Industri Pelapisan
Logam., Tesis, FMIPA, USU, Medan.
Millot, C., Mcbrien, J., Allen, S., and Guibal, E., (1998). Influence of
physicochemical and structural characteristic of chitosan flakes on
molybdate sorption. Journal Applied Polymer Science. Vol 68. 571-580..
Muzzarelli,R. A. A., (1977), Chitin., Perngamon Press, Oxford, NewYork.
No, H.K., Cho Y.L., dan Meyers, S.P., (2003). Effective Deactylation of Chitin
under Condition of 15 psi/ 1210C. Journal of Agricultural and Food
Chemistry 48 (6) : 2625-2627.
Ornum, J. V., (1992), Shrimp waste must it be wasted, Info fish (6) 92.
Purwanti, Ani., (2010), Analisis Kuat Tarik dan Elongasi Plastik Kitosan
Terplastisasi Sorbitol. Jurnal Teknologi 3 (2) : 99-106.
Robert. G. A., (1992), Chitin Chemistry., Nottingham Politechnic, McMillan,
USA.
Rohman, Taufiq., Umi, Baroroh., Mahmud., (2009), Pengaruh Konsentrasi
Kitosan Terhadap Karakter Membran Kitosan, Jurnal Sains dan Terapan
Kimia 2 (1) : 14-24.
Sugita, P. Tuti, W, dkk., (2009), Sumber Biomaterial Masa Depan, Kitosan., IPB
Press, Bandung, 28-45.
Sumantry, T. 2010. Aplikasi Xrf Untuk Identifikasi Lempung Pada
Kegiatan Penyimpanan Lestari Limbah Radioaktif. Prosiding Seminar
Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VII Pusat Teknologi Limbah
Radioaktif- BATAN ISSN 1410-6086 Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan
dan Teknologi-RISTEK.
Szeto Yau-shan and Zhigang Hu., (2007), Article Exploring Nanochitosan., ATAJounal for Asia on Textile & Apparel, China.

51

Widodo, Agus, Mardiah, & Praseto, A., (2005). Potensi Kitosan dari sisa
Udang sebagai Koagulan Logam Berat Limbah Cair Industri Tekstil., ITS,
Surabaya.
Wiles, JL., Caner C, Vergano PJ., (2000). Chitosan Film Mechanical and
Permeation Properties as Affected by acid , plastizer , and storage. Journal
Food Science 63 (6):1049-1053.

ii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Medan, pada tanggal 6 Januari 1990. Ayah bernama
Kasirun, dan ibu bernama Suriana, merupakan anak pertama dari empat
bersaudara. Pada tahun 1995, masuk sekolah ke SD Negeri 040451 Kabanjahe.
Penulis melanjutkan sekolah ke MTsN Kabanjahe pada tahun 2001 dan lulus pada
tahun 2004. Penulis melanjutkan sekolah ke MAN Kabanjahe pada tahun 2004
dan lulus pada tahun 2007. Pada tahun 2008, penulis diterima di Program Studi
Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri
Medan, dan lulus ujian pada tanggal 28 Agustus 2012. Kegiatan intrakurikuler
yang pernah diikuti di UNIMED yaitu HMI (Himpunan Mahasiswa Islam).