PERLAKUAN SONIKASI TERHADAP KITOSAN : VISKOSITAS DAN BOBOT MOLEKUL KITOSAN ARDILA LARA KENCANA

PERLAKUAN SONIKASI TERHADAP KITOSAN : VISKOSITAS DAN BOBOT MOLEKUL KITOSAN

ARDILA LARA KENCANA

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009

terUntuk : kedua orangtuaku... mama (Hetty) dan Papa (Aceng) dan kedua adikku... Icha dan reva

Orang-orang yang mengingat Allah sambil berdiri, duduk atau berbaring dan mereka memikirkan tentang penciptaan langit dan bumi (seraya berkata), “Ya Tuhan kami, tiadalah Engkau menciptakan ini dengan sia-sia, Mahasuci Engkau, maka peliharalah kami dari siksa neraka. (QS. Ali Imran 191)

ABSTRAK ARDILA LARA KENCANA. Perlakuan Sonikasi Terhadap Kitosan : Viskositas dan Bobot Molekul Kitosan. Dibimbing oleh MERSI KURNIATI, M. Si dan JAJANG JUANSAH, M. Si. Penggunaan kitosan telah meluas di berbagai bidang mulai dari pengolahan limbah, biomedis, kosmetik, hingga pangan. Aplikasi kitosan di berbagai bidang tersebut sedikit banyak dipengaruhi oleh bobot molekul (BM) dan derajat deasetilasi (DD) kitosan. Dalam bidang medis contohnya, terutama dalam pengembangan sistem penghantaran obat, bobot molekul mempengaruhi laju pelepasan obat dalam tubuh. Degradasi polimer kitosan yaitu viskositas, BM, dan struktur kristal akibat perlakuan sonikasi telah dipelajari. Kitosan yang digunakan memiliki karakteristik DD sebesar 73,894%, viskositas intrinsik 462,27 ml/g dan BM sebesar 8,95 x 105 g/mol. Pencirian karakteristik DD kitosan dilakukan dengan karakterisasi FTIR dan pengukuran viskositas menggunakan viskometer bola jatuh Gilmont. Perlakuan sonikasi diberikan dengan ultrasonics processor Cole-Palmer 20 kHz 130 watt dengan variasi waktu lama sonikasi 2, 4, 6, 8, dan 60 menit dengan pulsa nyala 5 detik mati 1 detik. Konsentrasi larutan kitosan tidak divariasikan, yaitu 2% (b/v) pada pelarut asam asetat 2% (v/v). Sebagai surfaktan digunakan Tween80 dengan konsentrasi 2% (v/v) dengan perbandingan larutan kitosan dan Tween80 sebesar 2:1. Viskositas kitosan setelah sonikasi mengalami penurunan linear pada 8 menit pertama dan setelah 60 menit penurunan viskositas terlihat signifikan terhadap viskositas awal. Bobot molekul yang dihitung melalui persamaan Mark-Houwink yang menghubungkan BM dengan viskositas intrinsik juga menunjukkan adanya penurunan BM kitosan. Viskositas intrinsik dan BM setelah disonikasi selama 2, 4, 6, 8, dan 60 menit masing-masing adalah sebesar 475.04; 475.50; 434.89; 381.17; 213.81 ml/g dan 6,68x105; 6,69x105; 6,15x105; 5,42x105; 3,8x10-4 g/mol. Pola XRD menunjukkan adanya perubahan struktur kitosan dari bentuk anhydrous menjadi amorf sementara spektra inframerah (IR) tidak menunjukkan adanya gugus selain gugus yang dimiliki kitosan dan tidak adanya perubahan DD. Gambar SEM memperlihatkan bentuk partikel yang bulat namun menggumpal yang diduga akibat kurangnya Tween80 sebagai pengemulsi larutan yang juga diperkuat dari pola XRD dan spektra IR yang tidak menunjukkan adanya Tween80 dalam sampel. Kata kunci: sonikasi, kitosan, viskositas, derajat deasetilasi, bobot molekul.

PERLAKUAN SONIKASI TERHADAP KITOSAN : VISKOSITAS DAN BOBOT MOLEKUL KITOSAN

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

ARDILA LARA KENCANA

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

Judul

: Perlakuan Sonikasi Terhadap Kitosan : Viskositas dan Bobot Molekul Kitosan

Nama

: Ardila Lara Kencana

NRP

: G74104027

Menyetujui,

Pembimbing I

Pembimbing II

(Mersi Kurniati, M.Si)

(Jajang Juansah, M. Si)

NIP. 132 206 237

NIP. 132 311 933

Mengetahui : Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor

(Dr. drh. Hasim, DEA) NIP. 131 578 806

Tanggal Lulus:

KATA PENGANTAR Alhamdulillaahhirabbal’alamiin. Segala puji dan rasa syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. Skripsi yang berjudul “Perlakuan Sonikasi Terhadap Kitosan : Viskositas dan Bobot Molekul Kitosan” ini tak akan terwujud tanpa adanya bantuan dari berbagai pihak selama pengerjaannya. Ucapan terimakasih ditujukan bagi mereka yang membantu dalam pengerjaan skripsi tugas akhir ini:  Kedua orangtua: Mama, Papa, serta kedua adeku Icha dan Reva yang senantiasa memotivasi dan mendoakan serta mendukung kaka selama ini.  Ibu Mersi Kurniati, M.Si dan Bpk Jajang Juansah, M.Si selaku pembimbing yang selalu sabar dalam membimbing penulis menyelesaikan tugas akhir ini.  Bpk Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si  Bpk Nurwanto dari Pusat Antar Universitas IPB untuk pengering semprot.  Ibu Titis dari Biofarmaka untuk karakterisasi FTIR.  Bpk Dadang dari Pusat Penelitian dan Pengembangan Kehutanan serta Bpk Sulistyo Giat MT dari BATAN untuk karakterisasi XRD.  Bpk Wikanda dan Bpk Wawan dari PPGL Bandung untuk karakterisasi SEM.  Tim Penguji Sidang : Bpk Sidikrubadi Pramudito, M.Si, Ibu Siti Nikmatin, M.Si, dan Bpk Dr. Ir. Irmansyah, M.Si  Dosen-dosen Departemen Fisika: P’Irzaman, P’Indro, P’Irmansyah, P’Dahlan, P’Husin, P’Sidik, P’Faozan, P’Jamil, P’ Akhir, Bu Mersi, Bu Anik, P’Agus, P’Mahfudin, P’Hanedi, P’Edward, P’Jajang, P’ Umar, P’Ardian.  Staff departemen fisika: P’Firman, P’Suharno, P’Maulana, P’Asep, P’Jun, Bu Elly, Bu Dini, Bu Grace, Pa Yani, Pa Yaya, Pa Toni, Pa Rahmat.  Kawan-kawan fisika’41: Uwai, Devi, Vera, Nunung, Ulil, Inna, Asfiny, Riski, Elly, Fazmi, Tebe, Farid, Rizki, Casnan, Iphie, Heri, Hasti, Saor, Romzie, Agung, Rahma, Rahmi, Ade, Ulul, Arum, Aep, Isran, Grice, Dimi, FiZah, Vter, Qori, Ana, Rina, Mb’Mel, Eka, Nope, Erdi, dan Puji. Senang dan bangga menjadi bagian dari kalian semua, kawan. Thanks for everything.  Rekan-rekan fisika 40, 42, 43, 44  Teman-teman Ananda2 dan d’ex: T’Tya, T’Lia, T’Uci, T’La, T’Atik, T’Tatha, T’Asih, Nina, Syifa, Ika, Denise, Vio, Ditta, Nophe, Yulan, Kiki, Tika.  Serta semua yang mungkin tidak tersebut satu-persatu atas do’a, dukungan, dorongan semangat dan kesabarannya terhadap penulis selama ini.

Bogor, Mei 2009

Ardila Lara Kencana

RIWAYAT HIDUP Penulis lahir pada tanggal 22 Oktober 1986 di Sukabumi, Jawa Barat sebagai anak pertama dari tiga bersaudara dari pasangan Aceng Suandi dan Hetty Hebertina Nasution. Penulis mengenyam pendidikan mulai dari SDN 4 Cilegon (1992 – 1998), yang dilanjutkan ke SLTPN 2 Cilegon (1998 – 2001), hingga ke SMUN 1 Cilegon (2001 – 2004). Pada tahun 2004 penulis lulus SMU dan ditahun yang sama pula diterima masuk IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Departemen Fisika FMIPA IPB untuk pendidikan sarjana strata satu (S1). Selama menempuh pendidikan di IPB, penulis sempat aktif di SERUM G sebagai staf infokom (2005) dan staf SAS (2006 – 2007), staf infokom HIMAFI (2007), serta pernah menjadi panitia di beberapa kegiatan seperti KIPAS (2006 dan 2007) dan Kompetisi Fisika PESTA SAINS 2006.

DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK ......................................................................................................................... iii LEMBAR PENGESAHAN................................................................................................. v KATA PENGANTAR ........................................................................................................ vi RIWAYAT HIDUP ............................................................................................................ vii DAFTAR ISI...................................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR.......................................................................................................... x DAFTAR LAMPIRAN....................................................................................................... xi PENDAHULUAN .............................................................................................................. 1 Latar Belakang ......................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian...................................................................................................... 1 Hipotesis .................................................................................................................. 2 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................................... 2 TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................................... 2 Kitosan..................................................................................................................... 2 Polisorbat 80 (Tween®80)........................................................................................ 2 Ultrasonik ................................................................................................................ 3 Sonokimia................................................................................................................ 4 Viskositas (η) ........................................................................................................... 4 Difraksi Sinar-X (XRD)............................................................................................ 6 Spektroskopi Fourier Transform InfraRed (FTIR)..................................................... 6 Mikroskop Susuran Elektron (SEM) ......................................................................... 6 BAHAN DAN METODE ................................................................................................... 7 Bahan dan Alat......................................................................................................... 7 Metode Penelitian..................................................................................................... 7 Pencirian Kitosan............................................................................................... 7 Pengukuran Viskositas....................................................................................... 7 Pembuatan Serbuk Partikel Kitosan.................................................................... 7 Karakterisasi FTIR ............................................................................................ 7 Karakterisasi XRD............................................................................................. 7 Karakterisasi SEM............................................................................................. 7 HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................................... 8 Viskositas awal dan bobot molekul kitosan ............................................................... 8 Efek sonikasi terhadap viskositas dan bobot molekul kitosan..................................... 8 Spektra FTIR............................................................................................................ 9 Analisa XRD............................................................................................................ 9 Analisa morfologi SEM............................................................................................ 10 KESIMPULAN .................................................................................................................. 12 SARAN.............................................................................................................................. 12 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................... 12 LAMPIRAN....................................................................................................................... 14

DAFTAR TABEL Halaman 1 Spesifikasi kitosan niaga ................................................................................................. 2 2 Spesifikasi Tween80 ....................................................................................................... 3 3 Kode sampel ................................................................................................................... 7 4 Perubahan viskositas, viskositas spesifik per konsentrasi larutan, dan bobot molekul kitosan setelah sonikasi...................................................................... 9 5 Perbandingan indeks dan derajat kristalinitas................................................................... 10

DAFTAR GAMBAR Halaman 1 2 3 4 5 6 7 8

Struktur kimia kitosan ..................................................................................................... 2 Struktur kimia Tween80.................................................................................................. 3 Range frekuensi suara ..................................................................................................... 4 Kavitasi akustik pada medium cairan............................................................................... 4 Ilustrasi bola jatuh dalam sistem fluida beserta tinjauan gaya-gayanya ............................. 5 Hukum Bragg ................................................................................................................. 6 Viskositas awal kitosan pada berbagai nilai konsentrasi ................................................... 8 Viskositas spesifik per konsentrasi larutan kitosan (g/ml) pada berbagai nilai konsentrasi...................................................................................................................... 8 9 Pola spektra FTIR kitosan awal, A1, A2, A3, A4, dan A5 ................................................ 10 10 Pola XRD kitosan murni (atas) dan sampel kitosan tersonikasi 2, 4, 6, 8, dan 60 menit (bawah).................................................................................................... 10 11 Morfologi serbuk partikel kitosan; A1(a), A2(b), A3(c), A4(d), dan (e)A511.................................................................................................................. 11