Kitosan : Kulit Udang Si Limbah Potensial

Limbah Udang

Dari data terbaru yang dirilis oleh Badan Karantina Ikan, Pengendalian Mutu dan Kemanan Hasil Perikanan (BKIPM) Kementrian Kelautan dan Perikanan (KKP), Indonesia mengekspor produk perikanan mati sebanyak 63.062,66 Ton sejak tanggal 1 April hingga 24 April 2018, dan udang merupakan komoditi ekspor terbesar di Indonesia, yaitu sebanyak 7.436,98 Ton atau sekitar 11,79% dari total produk perikanan mati yang diekspor. Industri udang hanya memanfaatkan daging dari udang sedangkan kulit udang dibuang begitu saja dan tidak digunakan. Banyaknya udang yang diproduksi menyebabkan bertambahnya limbah kulit udang yang berakibat pada pencemaran lingkungan. Salah satu contoh limbah udang tersebut adalah limbah udang ebi yang merupakan limbah udang kering yang telah dipisahkan antara kulit dan dagingnya[1].

Ebi atau Udang kering tanpa kulit adalah produk olahan hasil laut dengan bahan baku udang segar yang melalui proses penanganan, yaitu dengan pengupasan kulit dan pengolahan dengan pengeringan. Secara fisik penampakan udang kering tanpa kulit berwarna orange cerah, cemerlang, bersih, bentuk utuh dan berukuran seragam. Udang kering tanpa kulit biasanya digunakan untuk penyedap rasa dalam sayuran, misalnya sambel goreng, asinan, dan sebagainya. Adapun gambar dari limbah udang ebi ini ditampilkan pada Gambar 1. Banyaknya ebi yang diproduksi menyebabkan bertambahnya limbah cangkang udang yang dapat mencemari lingkungan. Limbah cangkang udang dapat diperoleh dari industri pengolahan udang ebi yang ada di Kabupaten Indragiri Hilir dengan jumlah limbah sekitar 1-3 ton/bulan[2].

Gambar 1 ebi dan limbah ebi (Ongki,2016)

Limbah udang yang potensial ini merupakan bahan yang mudah rusak karena degradasi enzim mikroorganisme. Hal ini menimbulkan masalah pemcemaran lingkungan bagi industri pengolahan yang membahayakan kesehatan manusia. Limbah ini juga sangat menyita ruang akibat bau yang ditimbulkannya sehingga memerlukan tempat tertutup yang luas untuk menampungnya. Beberapa negara mencoba mengatasi hal ini dengan memanfaatkannya sebagai bahan dasar pembuatan kitin dan kitosan. Limbah cangkang yang dihasilkan dari proses pengolahan udang ebi berkisar antara 30-75% dari berat total udang. Cangkang udang diketahui mengandung kitin sebesar 18,7%[3].

Kitosan

Kitosan adalah salah satu polimer rantai panjang yang dihasilkan dari kitin melalui proses deasetilasi sempurna maupun sebagian dengan cara menghilangkan gugus asetil (CH3-CO) dengan atom hidrogen (H) menjadi gugus amina (NH2)[4]. Kitin merupakan polisakarida terbesar kedua setelah selulosa yang mempunyai rumus kimia poli(2-asetamido-2-deoksi-β-(1-4)-D-glukopiranosa) dengan ikatan β-glikosidik (1,4) yang menghubungkan antar unit ulangnya. Struktur kimia kitin mirip dengan selulosa, hanya dibedakan oleh gugus yang terikat pada atom C kedua. Jika pada selulosa gugus yang terikat pada atom C kedua adalah OH, maka pada kitin yang terikat adalah gugus asetamida[5]. Perbedaan struktur kimia dai selulosa, kitin dan kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Struktur molekul Kitin, Kitosan dan Glukosamin

Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang disusun oleh monomer-monomer glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Biopolimer ini disusun oleh dua jenis amino yaitu glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70-80%) dan N-asetilglukosamin (2-asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30%)[6].

Mutu kitosan yang diperdagangkan secara komersial tergantung pada penggunaannya, misalnya pada penanganan limbah diperlukan kitosan dengan kemurnian yang rendah, sedangkan jika untuk obat-obatan diperlukan kitosan dengan kemurnian yang tinggi. Mutu kitosan tersebut dipengaruhi oleh beberapa parameter yaitu kadar air, kadar abu, derajat deastilasi[7].

Kitosan berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai panjangnya. Kitosan adalah polisakarida yang unik, karena polimer ini mempunyai gugus amin bermuatan positif, sedangkan polisakarida lain umumnya bersifat netral atau bermuatan negatif{8}.

Manfaat Kitosan

Aplikasi dari kitosan dalam kehidupan manusia sudah banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Kitosan merupakan turunan yang paling sederhana dari kitin. Tidak seperti polisakarida, kehadiran gugus amino bermuatan positif yang terdapat sepanjang ikatan pilernya menyebabkan molekul dapat mengikat muatan negatif permukaan melalui ikatan ionik atau hidrogen, sehingga kitosan memiliki sifat kimia linier plyamine (poly D-glucosamine), gugus amino yang reaktif, dan gugus hidroksi yang reaktif[9].

Salah satu bidang pemanfaatan kitosan adalah dalam aspek medis. Dalam aspek medis kitosan yang merupakan biopolimer memiliki sifat biocompatible terhadap tubuh, sehingga kitosan ini dapat diaplikasikan dengan mensintesis kitosan dan biokeramik yang mampu menciptakan kemampuan yang baik sebagai regenerasi tulang. Bahan keramik yang sering digunakan dalam bidang rekontruksi jaringan tulang adalah hydroxyapatite sintetik [Ca10(PO4)6(OH)2]. Hydroxyapatite adalah salah satu material yang memiliki kesamaan dengan material tulang alami[10].

Kombinasi kitosan dan hidroksiapatit dapat direaksikan untuk memproduksi scaffold. Idealnya campuran tersebut harus memiliki porositas tinggi, ruang yang besar (berpori), untuk memberi ruang yang cukup bagi perkembangan jaringan dan vaskularisasi baru. Penggabungan ini berbentuk pelet berpori sehingga menyediakan jejaring untuk migrasi sel yang memungkinkan terjadinya pertumbuhan jaringan[11].

Selain pemanfataan kitosan dalam bidang medis dewasa ini kitosan sudah dapat diaplikasikan dalam bidang lingkungan. Dengan aplikasi terbaru tersebut kitosan telah membawa keuntungan yang sangat signfikan. Salah satu pemanfataan kitosan dalam bidang lingkungan tersebut adalah sebagai adsorben atau atom penyerap logam berat, seperti timbal (Pb), krom (Cr) dan raksa (Hg) yang terdapat pada air yang tercemar[12].

Beberapa metode dalam mengelola limbah cair yang mengandung pencemaran logam adalah dengan perlakuan melalui pengendapan, koagulasi atau flokulasi, filtrasi, proses membran, pertukaran ion, proses biologi dan reaksi-reaksi kimia. Dalam penerapannya setiap metode memilki keunggulan dan keterbatasan masing-masing dari aspek teknis, ekonomis dan dampak ikutannya[13].

Sri dkk. melakukan penelitian tentang aplikasi kitosan sebagai adsorben untuk menurunkan kadar logam Cu dengan mensintesis kitosan dari cangkang udang dengan tahapan deproteinasi menggunakan NaOH 3,5%, tahap demineralisasi menggunkan HCL 1,5 M serta tahapan deasetilasi dengan NaOH 60%. Selanjutnya kitosan yang dihasilkan dikarakterisasi dan ditentukan kapasitas adsorpsinya terhadap logam Cu. Sri dkk. melaporkan data yang didapat pada Tabel 3 terlihat bahwa massa kitosan sebesar 0,1 gram mampu menurunkan kadar logam Cu sampai konsentrasi 100 ppm dengan persentase 90,37%[12].

Tabel 1. Adsorpsi atom Cu oleh kitosan

Konsentrasi Cu awal (ppm) Absorbansi Cu yang teradsorpsi Konsentrasi Cu yang tersisa (ppm) Konsentrasi Cu yang teradsorpsi (ppm) % adsorpsi

 

25 0,024 0,734 23,268 97,06
50 0,058 1,348 48,652 97,3
75 0,194 3,803 71,197 94,93
100 0,157 9,633 90,367 90,37

Sumber : Sri dkk.,2013

Massa kitosan yang digunakan 0,1 gr dalam volume sampel 25 ml

Kitosan Untuk Teknologi Masa Depan

Banyaknya keunggulan yang dimiliki oleh kitosan telah menjadikan kitosan sebagai bahan fungsional yaang potensial di dalam teknologi material. Di bidang tissue engineering, kitosan yang kedepannya mampu diaplikasikan didalam penyembuhan jaringan sel mahluk hidup. Dalam bidang lingkungan seperti pemanfaatan limbah pembuangan pabrik yang dibuang langsung ke perairan oleh perusahaan serta sebagai bahan pengawet makanan yang higienis menggantikan bahan pengawet yang digunakan selama ini. Masih banyak bidang lain yang akan menggunakan kitosan terutama dalam nano teknologi sehingga tidak salah kalau penulis mengatakan kitosan sebagai biopolimer masa depan.

Cara Memperoleh Kitosan

Pembuatan kitosan dilakukan dengan cara penghilangan gugus asetil (-COCH3) pada gugus asetil amino kitin menjadi gugus amino bebas kitosan dengan menggunakan larutan basa. Kitin mempunyai struktur Kristal yang panjang dengan ikatan kuat antara ion nitrogen dan gugus karbiksil, sehingga pada proses deasetilasi digunakan larutan natrium hidroksida konsentrasi 40%-50% dan suhu yang tinggi (100% -150%) untuk mendapatkan kitosan dan kitin.

II.           ALAT DAN BAHAN

A.       Alat-alat yang digunakan adalah :

1.      Neraca analitik                                       : 1 buah

2.      Labu pengenceran 100 mL                    : 1 buah

3.      Gelas kimia 500 mL                               : 1 buah

4.      Gelas kimia 1 liter                                  : 1 buah

5.      Penangas air                                           : 1 buah

6.      Gelas ukur 500 mL                                : 1 buah

7.      Spatula                                                   : 1 buah

8.      Batang pengaduk                                   : 1 buah

9.      Termometer                                            : 1 buah

10.  Statif dan klem                                      : 1 buah

11.  Corong biasa                                          : 1 buah

12.  Corong Buchner                                     : 1 buah

13.  Oven                                                      : 1 buah

14.  Pipet tetes                                              : 1 buah

B.     Bahan-bahan yang digunakan adalah :

1.      NaOH 3,5 %

2.      Serbuk kulit udang

3.      Akuades

4.      HCl 2 M

5.      Aseton

6.      NaOCl

7.      Kertas indikator

8.      Kertas saring

III.   PROSEDUR KERJA

A.    Deproteinisasi

1.      Menambahkan 250 mL NaOH 3,5 % pada 25 gram serbuk kulit limbah udang dalam gelas kimia.

2.      Memanaskan diatas penangas air pada suhu 650 C selama 2 jam saampai terbentuk gumpalan putih kemerahan.

3.      Mendekantasi gumpalan.

4.      Menyaring larutan dan mencuci residu dengan akuades sampai netral.

5.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

B.     Dekalsifikasi

1.      Menambahkan 7,5229 gram serbuk kulit udang bebas protein dari langkah 1 dengan 94 mL HCl 2M.

2.      Mengaduk selama 30 menit.

3.      Mendekantasi, menghentikan jika tidak muncul gelembung lagi.

4.      Menyaring larutan.

5.      Mencuci residu dengan akuades sampai netral.

6.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

C.     Dekolorisasi

1.      Memasukkan serbuk kulit udang yang sudah didekantasi kedalam gelas kimia.

2.      Menambahkan aseton hingga terendam.

3.      Mengaduk dan selanjutnya mendiamkan hingga kering.

4.      Menambahkan NaOCl 2% sampai terendam.

5.      Mengaduk dan mendiamkan selama 2 jam.

6.      Menyaring, mencuci dengan akuades hingga netral.

7.      Mengeringkan dalam oven pada suhu 600 C selama ± 3 jam.

8.      Menentukan rendemen yang berupa kitin.

REFERENSI

[1] Ongki, A., Fadli, A., Drastinawati, 2016, “Konversi Kitin Menjadi Kitosan dari Limbah Industri Ebi”, Skripsi Fakultas Teknik Kimia. UNRI. Pekanbaru.

[2] Darmawan, E., Mulyaningsih, S., Firdaus, F. 2007. Karakteristik Khitosan yang Dihasilkan dari Limbah Kulit Udang dan Daya Hambatnya terhadap Pertumbuhan Candida albicans.LOGIKA . Yogyakarta: Bidang Farmakologi dan Bioteknologi, Farmasi FMIPA UII Yogyakarta, Bidang Material dan Komposit, DPPM UII Yogyakarta, Universitas Islam Indonesia Yogyakarta. Vol.4: 207-213.

[3] Mawarda, P.C., Triana, R., dan Nasrudin . 2011. Fungsionalisasi Limbah Cangkang Udang Untuk Meningkatkan Kandungan Kalsium Susu Kedelai Sebagai Penambah Gizi Masyarakat. Skripsi. Bogor: Institut Pertanian Bogor

[4] Smith R. 2005. Biodegradable Polymers for Industrial Application. Cambridge England : CRC press

[5] Muzarelli RAA. 1985. “Chitin in Polysaccharides”, vol 3. Aspinal Press Inc. Orlando San Diego, p.147.

[6] Goosen MFA. 1997. Application of Chitin and Kitosan. USA : Technomic.

[7] Bastman S. 1989. Studies on Degradetion and Extraction of Chitin and Chitosan from Prawn Shells. Thesis. The departement of Mechanical Manufacturing. Aeonautical and Chemical Engineering. The Queen’s University.

[8] Angka S, Suhartono MT. 2000. Bioteknologi Hasil Laut. Bogor : Pusat Pengkajian Sumberdaya dan Pesisir Lautan. Insitut Pertanian Bogor (IPB). Bogor.

[9] Muzarelli RAA. 1977. “Chitin”. Pergamon Press. Oxford.

[10] Hui, P., S.L. Meena, G. Singh, R.D. Agarawal, S. Prakash. 2010. Synthesis of Hydroxyapatite Bio-Ceramic Powder by Hydrothermal Method. Journal of Minerals & Materials Characterization & Engineering. 9(8). 683-692

[11] Ratajska M., Haberko K., Ciechańska D., Niekraszewicz A., Kucharska M. 2008. Hydroxyapatite – Chitosan Biocomposites. Monograph XIII: 13: 89 – 94.

[12] Sry A., Yeti K., 2013. Pembuatan kitosan dari cangkang udang dan aplikasinya sebagai adsorben untuk menurunkan kadar logam Cu. KIP Mataram. Mataram.

[13] Alimuniar, A. Dan Zainuddin R., 1998. “An Economical Technique For Producing Chitosan”. Advantage Integration Chiti and Chitosan. London Elvesier.

[14] http://bkipm.kkp.go.id/bkipmnew/?r=stats/#_ops_volume_table/E/Kg/d/4/2018//nm_umum

[15] http://widyaandiks.blogspot.com/2013/12/membuat-kitosan-dari-kitin-yang-berasal.html

Nilai Artikel Ini
Artikel Berhubungan:

Sponsor Warstek.com:
Syandi Saputra R

Syandi Saputra R

Mahasiswa S1 Perikanan UNHAS. Mengikuti Unit Kegiatan Mahasiswa Fotografi UNHAS.

Yuk Ajukan Pertanyaaan atau Komentar