PENGARUH ASAM SALISILAT DALAM MEMAKSIMALKAN PENETRASI HCl DAN NaOH PADA PROSES SINTESIS KITOSAN DARI LIMBAH KULIT UDANG VANNAMEI (Litopenaeus vannamei)
SKRIPSI
Anak Agung Ketut Purnama Sari 1208505007
JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016
PENGARUH ASAM SALISILAT DALAM MEMAKSIMALKAN PENETRASI HCl DAN NaOH PADA PROSES SINTESIS KITOSAN DARI LIMBAH KULIT UDANG VANNAMEI (Litopenaeus vannamei)
SKRIPSI
Anak Agung Ketut Purnama Sari 1208505007
JURUSAN FARMASI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2016 i
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Pengaruh Asam Salisilat dalam Memaksimalkan Penetrasi HCl dan NaOH pada Proses Sintesis Kitosan dari Limbah Kulit Udang Vannamei (Litopenaeus vannamei)” sebagai syarat untuk memperoleh gelar S.Farm di Jurusan Farmasi Fakultas Matematikan dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana. Penyusunan Skripsi ini dapat dilakukan dengan baik karena dukungan dari banyak pihak sehingga pada kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak I.G.N. Agung Dewantara P., S.Farm., M.Sc., Apt. selaku Pembimbing I penulis yang telah banyak memberikan pengarahan dalam penulisan skripsi ini. 2. Bapak A.A. Gede Rai Yadnya Putra, S.Farm., M.Si., Apt. selaku Pembimbing II penulis yang telah banyak memberikan masukan dalam penyempurnaan penulisan skripsi ini. 3. Bapak Drs. Ida Bagus Made Suaskara., M.Si. selaku Dekan F.MIPA dan Bapak Dr.rer.nat. I M. A. Gelgel Wirasuta, M.Si., Apt. selaku ketua Jurusan Farmasi F.MIPA Universitas Udayana. 4. Bapak Drs. I.N.K. Widjaja, M.S., Apt. selaku Pembimbing Akademik penulis.
iii
5. A.A. Ketut Rai Suardi selaku ibu penulis beserta keluarga penulis yang
telah
memberikan
doa
semangat
bagi
penulis
untuk
menyelesaikan skripsi ini. Ucapan istimewa kepada dr. Dewi yang merupakan inspirasi bagi penulis. 6. Atlichnaya Bar Nusa Dua yang bersedia menyediakan Wi-Fi gratis setiap hari yang sangat membantu penulis dalam mencari pustaka secara on-line. 7. Seluruh Laboran di Jurusan Farmasi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana yang membantu dalam menunjang penelitian ini. Penulis sadar bahwa skripsi ini masih belum sempurna sehingga, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penelitian ini agar layak dijadikan acuan dalam penelitian selanjutnya.
Bukit Jimbaran, 24 Maret 2016.
Penulis
iv
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN SAMPUL ........................................................................................ ...i HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... ..ii KATA PENGANTAR .......................................................................................... .iii DAFTAR ISI ......................................................................................................... ..v DAFTAR TABEL ................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ ..x DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... .xi ABSTRAK ............................................................................................................xii ABSTRACT .........................................................................................................xiii BAB 1. PENDAHULUAN ................................................................................... ..1 1.1. Latar Belakang...................................................................................... ..1 1.2. Rumusan Masalah ................................................................................ ..4 1.3. Tujuan Penelitian .................................................................................. ..5 1.4. Manfaat Penelitian ................................................................................ ..5 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... ..6 2.1. Udang Vannamei (Litopenaeus vannamei) .......................................... ..6 2.2. Kitin (Poli β-(1,4)-2-Asetamida-2-Deoksi-D-Glukosa) ....................... 10 2.3. Kitosan (Poli β-(1,4)-Amino-2-Deoksi-D-Glukosa) ........................... 12 2.4. Metode Ekstraksi Kitin dan Kitosan ..................................................... 13 2.4.1. Demineralisasi ............................................................................ 14 2.4.2. Deproteinisasi ............................................................................. 15
v
2.4.3. Deasetilasi ................................................................................... 15 2.5. Asam Salisilat (Asam-O-Hidroksi Benzoat) ........................................ 16 2.6. Derajat Deasetilasi ................................................................................ 17 2.7. Viskositas ............................................................................................. 18 2.8. Spektrofotometri UV-Visibel ............................................................... 19 BAB 3. METODE PENELITIAN......................................................................... 22 3.1. Rancangan Penelitian .......................................................................... 22 3.2. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 22 3.3. Bahan Penelitian ................................................................................... 22 3.4. Alat Penelitian ...................................................................................... 23 3.5. Variabel Penelitian ............................................................................... 23 3.6. Prosedur Penelitian ............................................................................... 24 3.6.1. Sintesis Kitosan ........................................................................... 26 a.
Pretreatment......................................................................... 26
b.
Demineralisasi ...................................................................... 26
c.
Deproteinisasi....................................................................... 26
d.
Deasetilasi ............................................................................ 27
3.6.2. Pengujian Karakteristik Kitosan ................................................. 27 a.
Organoleptis ......................................................................... 27
b.
Perolehan Kembali ............................................................... 27
c.
Uji Kadar Air ....................................................................... 28
d.
Uji Kadar Abu ...................................................................... 28
e.
Uji Kadar Protein Residual .................................................. 28
vi
f.
Uji Kelarutan ........................................................................ 29
g.
Uji Viskositas ....................................................................... 30
h.
Uji Derajat Deasetilasi ......................................................... 30
3.7. Analisis Data ........................................................................................ 31 3.8. Jadwal Penelitian .................................................................................. 32 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN................................................................ 33 4.1. Sampel Penelitian ................................................................................. 33 4.2. Pengaruh Asam Salisilat terhadap Proses Demineralisasi .................... 36 4.3. Pengaruh Asam Salisilat terhadap Proses Deproteinisasi ..................... 40 4.4. Pengaruh Asam Salisilat terhadap Proses Deasetilasi .......................... 45 BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 55 5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 57 5.2. Saran ..................................................................................................... 58 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 59
vii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Data Volume Produksi dan Ekspor Udang 2010 Hingga September 2014. ................................................................................. ..9 Tabel 2.2. Spesifikasi Kitosan. ............................................................................ 13 Tabel 3.1. Konsentrasi Reagen yang Digunakan pada Masing-Masing Proses .. 24 Tabel 3.2. Jadwal Penelitian ................................................................................ 32 Tabel 4.1. Hasil Perhitungan Kadar Abu dan Kadar Protein pada Proses Demineralisasidan Kadar Abu Kitosan .............................................. 38 Tabel 4.2. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Abu Demineralisasi .................................................................................... 38 Tabel 4.3. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Protein Residual Demineralisasi ..................................................................... 38 Tabel 4.4. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Abu Kitosan ............................................................................................... 38 Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Kadar Abu dan Kadar Protein pada Proses Deproteinisasi dan Kadar Protein Kitosan ......................................... 42 Tabel 4.6. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Abu Deproteinisasi ..................................................................................... 42 Tabel 4.7. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Protein Residual Deproteinisasi ...................................................................... 42 Tabel 4.8. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Protein Residual Kitosan ................................................................................ 42
viii
Tabel 4.9. Ringkasan Hasil Perolehan Kembali hingga Menjadi Kitosan .......... 47 Tabel 4.10. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Perolehan Kembali Demineralisasi ..................................................................... 47 Tabel 4.11. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Perolehan Kembali Deproteinisasi ...................................................................... 47 Tabel 4.12. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Perolehan Kembali Kitosan ................................................................................. 47 Tabel 4.13. Karakteristik Organoleptik Kitosan ................................................... 49 Tabel 4.14. Karakteristik Kitosan.......................................................................... 50 Tabel 4.15. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kadar Air Kitosan ............................................................................................... 50 Tabel 4.16. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Viskositas Kitosan ............................................................................................... 51 Tabel 4.17. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Kelarutan Kitosan ............................................................................................... 51 Tabel 4.18. Hasil Pengujian Beda Rata-Rata LSD0,05 Variabel Derajat Deasetilasi Kitosan ............................................................................. 51 Tabel 4.19. Penggolongan Viskositas Kitosan ...................................................... 52
ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Morfologi udang Vannamei ............................................................. ..7 Gambar 2.2. Struktur Kimia Kitin ........................................................................ 10 Gambar 2.3. Bentuk Polimorfisme dari Kitin ....................................................... 11 Gambar 2.4. Struktur Kimia Kitosan .................................................................... 12 Gambar 2.5. Struktur Kimia Asam Salisilat ......................................................... 17 Gambar 2.6. Kurva Kalibrasi Spektrofotometri UV-Visibel ................................ 20 Gambar 3.1. Skema Umum Penelitian ................................................................. 25 Gambar 4.1. Mekanisme Pengikatan Mineral Oleh Asam Salisilat ..................... 39 Gambar 4.2. Struktur pada Cangkang Udang ....................................................... 44 Gambar 4.3. Mekanisme Reaksi Deasetilasi Kitin dengan Menggunakan NaOH ............................................................................................... 46 Gambar 4.4. Diagram Perolehan Kembali Berdasarkan Bobot Awal Sampel ..... 48 Gambar 4.5. Diagram Hubungan Kelarutan dan Derajat Deasetilasi ................... 54 Gambar 4.6. Diagram Penghilangan Mineral dan Protein pada Tahap Demineralisasi, Deproteinisasi, dan Deasetilasi .............................. 55
x
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Hasil Determinasi Sampel Udang oleh Puslit Oseanografi.
Lampiran 2.
Hasil Persamaan Regresi Kurva Standar Albumin.
Lampiran 3.
Hasil Uji Statistika Normalitas dan Homogenitas Variabel Bebas
Lampiran 4.
Hasil Uji Proksimat Serbuk Cangkang Udang Vannamei.
Lampiran 5.
Hasil Perhitungan Perolehan Kembali Kitin dan Kitosan.
Lampiran 6.
Hasil Uji Statistika Variabel Perolehan Kembali.
Lampiran 7.
Hasil Perhitungan Kadar Abu Kitin dan Kitosan.
Lampiran 8.
Hasil Uji Statistika Variabel Kadar Abu.
Lampiran 9.
Hasil Perhitungan Kadar Protein Residual Kitin dan Kitosan
Lampiran 10. Hasil Uji Statistika Variabel Kadar Protein Residual. Lampiran 11. Hasil Perhitungan Kadar Air Kitosan. Lampiran 12. Hasil Uji Statistika Variabel Kadar Air Kitosan. Lampiran 13. Hasil Perhitungan Kelarutan Kitosan. Lampiran 14. Hasil Uji Statistik Variabel Kelarutan Kitosan. Lampiran 15. Hasil Pembacaan Viskositas Larutan Kitosan Menggunakan Viskometer Brookfield DV-E dengan Spindel no.6 pada Rpm 100. Lampiran 16. Hasil Uji Statistika Variabel Viskositas Kitosan. Lampiran 17. Hasil Perhitungan Standarisasi NaOH untuk Titrasi. Lampiran 18. Hasil Perhitungan Derajat Deasetilasi Kitosan. Lampiran 19. Hasil Uji Statistika Variabel Derajat Deasetilasi Kitosan.
xi
ABSTRAK Udang vanname merupakan udang dengan komoditas ekspor tertinggi di Indonesia sehingga berpotensi dijadikan sebagai bahan baku pembuatan kitosan. Kitosan dapat digunakan untuk tujuan tertentu sesuai dengan karakteristiknya. Produk kitosan dengan kualitas yang baik biasanya dapat dihasilkan dari penggunaan reagen demineralisasi dan deproteinisasi dengan konsentrasi yang tinggi yang selain itu dapat mempengaruhi sifat fisik dan kimia kitosan. Penelitian ini bertujuan untuk menerapkan proses pretreatment serbuk kulit udang vanname dengan asam salisilat agar dapat menghasilkan kitosan dengan kualitas yang baik walaupun dengan penggunaan reagen demineralisasi dan deproteinisasi dengan konsentrasi yang lebih rendah. Pada penelitian ini dilakukan variasi konsentrasi asam salisilat yaitu 0,02M; 0,04M; 0,06M; 0,08M; 0,1M dengan konsentrasi HCl dan NaOH masing masing 0,6M. Pembanding yang digunakan adalah ekstraksi tanpa pretreatment dengan menggunakan HCl dan NaOH masing masing 0,6M serta 1M. Hasil menunjukkan bahwa terlihat perbedaan bermakna antara sampel dengan perlakuan pretreatment dan tanpa pretreatment (p<0,05). Pretreatment dengan asam salisilat dapat meningkatkan penetrasi HCl dan NaOH pada proses sintesis kitosan dari limbah kulit udang vanname berdasarkan kadar abu dan kadar protein residual masing masing sampel pada setelah demineralisasi, deproteinisasi, dan deasetilasi. Asam salisilat 0,06M efisien sebagai agen pretreatment dengan perolehan kembali kitosan mencapai 23,29% dari bobot sampel kulit udang vannamei. Kitosan ini memiliki nilai kadar abu 1,337% dan kadar protein residual 0,87% yang menurun secara tidak berbeda bermakna ketika konsentrasi asam salisilat ditingkatkan (p>0,05). Kitosan ini memiliki nilai derajat deasetilasi 79,815 % dengan kelarutan mencapai 96,768 %. Larutan kitosan memiliki viskositas mencapai 2475,4 Cps. Kata kunci: Pretreatment, Asam salisilat, Demineralisasi, Deproteinisasi, Kitosan.
xii
ABSTRACT
Vaname is the highest commodities export in Indonesia that could be potentially as a source of chitosan material. Chitosan able to be used for specific purposes in accordance with their characteristics. Chitosan p with good quality usually produced by using higher concentration reagents of demineralization and deproteinization but it can affect the physical and chemical properties of chitosan. This research aims to implement a pretreatment process with salicylic acid to produce chitosan with good quality from vannamei’s shell despite the use of reagents demineralization and deproteinization with lower concentrations. In this research, various concentrations of salicylic acid are 0,02M; 0,04M; 0,06M; 0,08M; 0.1M with a concentration of HCl and NaOH respectively 0,6M. Comparative used is the extraction without pretreatment by using HCl and NaOH respectively 0,6M and also 1M. The results showed that the apparent significant difference between samples with and without pretreatment pretreatment treatment (p <0.05). Pretreatment with salicylic acid can increase the penetration of HCl and NaOH in the synthesis of chitosan from shrimp shell waste vanname based on ash content and residual protein content of each sample on after demineralization, deproteinization and deacetylation. Salicylic acid 0,06M is an efficient concentration as a pretreatment agent with the recovery of chitosan reaches 23.29% of the sample weights vannamei’s shells. Chitosan has ash content value of 1.337% and 0.87% residual protein levels were decreased not significantly different if salicylic acid concentration is increased (p>0.05). This chitosan has a degree of deacetylation value of 79.815% to 96.768% solubility reached. Chitosan solution has a viscosity reached 2475.4 Cps. Key words: Pretreatment, Salicylic acid, Demineralisation, Deproteinisation, Chitosan.
xiii
