SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM XANTAN DWI WAHYU UTOMO

SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM XANTAN

DWI WAHYU UTOMO

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

ABSTRAK DWI WAHYU UTOMO. Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan. Dibimbing oleh PURWANTININGSIH SUGITA dan AHMAD SJAHRIZA. Limbah kulit udang dapat disintesis menjadi kitosan. Sifat reologi kitosan diperbaiki dengan pengegelan menggunakan penambahan glutaraldehida dan hidrokoloid alami seperti gom xantan. Sifat reologi yang diukur meliputi kekuatan, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel. Parameter lain yang diukur ialah kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi (DD), dan bobot molekul (BM). Pembuatan gel dilakukan dengan mencampurkan larutan gom xantan 0.0%, 0.5%, dan 1.0% (b/v), kitosan 2.5% (b/v), serta glutaraldehida 2.50%, 2.25%, dan 2.50% (v/v). Berdasarkan analisis proksimat, kitosan memiliki kadar air 5.89%, kadar abu 0.15%, DD 73.61%, dan BM 4.30 × 105 g mol-1. Gel optimum terjadi pada konsentrasi glutaraldehida 2.4028% dan gom xantan 1.00% yang memberikan kekuatan, titik pecah, sifat pengerutan, dan sifat pembengkakan gel maksimum, serta ketegaran minimum. Berdasarkan data tersebut kitosan dalam penelitian ini memenuhi spesifikasi kitosan niaga. Spektrum inframerah transformasi Fourier antara kitosan, gel kitosan-glutaraldehida, dan gel kitosanglutaraldehida-gom xantan menunjukkan puncak serapan spesifik pada 1563 cm-1 (gugus imina).

ABSTRACT DWI WAHYU UTOMO. Synthesis and Optimization of Chitosan-Xanthan Gum Gel. Supervised by PURWANTININGSIH SUGITA and AHMAD SJAHRIZA. Shrimp shell can be synthesized to chitosan. Rheological properties of chitosan were improved by gelation using glutaraldehyde and natural hydrocolloids such as xanthan gum. Rheological properties measured included gel strength, break point, rigidity, swelling and shrinking. Other parameters measured were moisture content, ash content, deacetylation degree (DD), and molecular weight (MW). The gel was made by mixing xanthan gum solution 0.00, 0.50, 1.00% (w/v), chitosan 2.50 (w/v), and glutaraldehide 2.00%, 2.25%, and 2.50%. Based on proximate analysis, chitosan had 5.89% moisture content, 0.15% ash content, 73.61% DD, and 4.30 × 105 g mol-1 MW. The optimum gel happened at 2.4028% glutaraldehyde and 1.00% of xanthan gum, which gave maximum gel strength, break point, shrinking, and swelling properties, and minimum gel rigidity property. Based on those data, chitosan in this research had fulfilled commercial chitosan’s specifications. Fourier transform infrared spectrum among chitosan, chitosan-glutaraldehyde gel and chitosan-glutaraldehyde-xanthan gum gel showed specific absorption at 1563 cm-1 (imine group).

SINTESIS DAN OPTIMALISASI GEL KITOSAN-GOM XANTAN

DWI WAHYU UTOMO

Skripsi Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2006

Judul : Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan Nama : Dwi Wahyu Utomo NIM

: G44201011

Menyetujui:

Pembimbing I,

Dr. Purwantiningsih Sugita, MS NIP 131 779 513

Pembimbing II,

Drs. Ahmad Sjahriza NIP 131 842 413

Mengetahui: Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor,

Prof. Dr. Ir. Yonny Koesmaryono, MS NIP 131 473 999 Tanggal Lulus:

PRAKATA Alhamdulillahirobbilalamiin. Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang atas berkah dan rahmat-Nya karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Penelitian ini dilakukan dari bulan April 2005 sampai Mei 2006, di Laboratorium Kimia Organik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam IPB. Judul yang dipilih adalah Sintesis dan Optimalisasi Gel Kitosan-Gom Xantan. Terima kasih penulis ucapkan kepada Dr. Purwantiningsih Sugita, MS selaku pembimbing I dan Drs. Ahmad Sjahriza selaku pembimbing II. Terima kasih juga penulis ucapkan kepada Drs. M. Farid, Budi Arifin S.Si, dan Dwi Wahyono S.Si. yang banyak memberi saran dan arahan. Selain itu, penghargaan penulis sampaikan kepada Ibu, Bapak, Mba Tami, Mas Agus, dr Teguh, Mas Wawan, Ade Rini, seluruh staf dan laboran Kimia Organik, Pusat Studi Biofarmaka, Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi IPB, rekanrekan sepenelitian (Ama, Capello, dan Anti), teman-teman Kimia 38 atas persahabatan, perhatian, ilmu, semangat yang diberikan, kebersamaan yang indah, serta semua pihak yang telah memberikan dukungan kepada penulis. Semoga karya ilmiah ini berguna dan bermanfaat.

Bogor, Juni 2006

Dwi Wahyu Utomo

RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Cilacap pada tanggal 23 Maret 1983 sebagai anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan M.Y. Muhadjir dan Hj. Mukinah. Tahun 2001 penulis lulus dari SMUN 1 Banyumas dan pada tahun yang sama penulis masuk di Departemen Kimia Institut Pertanian Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI). Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif menjadi asisten di berbagai mata kuliah, diantaranya asisten praktikum Kimia Dasar I, Kimia Dasar II, Kimia Organik untuk mahasiswa TPB, Kimia Fisik I untuk mahasiswa S1 Kimia, Kimia Fisik dan Kimia Analitik untuk mahasiswa Ilmu Teknologi Pangan, Kimia Pangan, Kimia Koloid, Pengenalan dan Pemeliharaan Alat, Pengantar Komputer untuk mahasiswa D3 Analisis Kimia. Penulis juga aktif di Laboratorium Komputer di Depertemen Kimia IPB. Penulis juga pernah melakukan praktik lapangan di Laboratorium Riset dan Lindungan Lingkungan Pertamina UP IV Cilacap, Jawa Tengah dari bulan Juni-Juli 2004.

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL........................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR ...................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN................................................................................................... ix PENDAHULUAN .......................................................................................................... 1 TINJAUAN PUSTAKA Kitin dan Kitosan ............................................................................................... Hirdrogel Kitosan ............................................................................................... Gom Xantan ....................................................................................................... Tautan Silang Kitosan ........................................................................................ Sifat Reologi Gel ...............................................................................................

1 2 3 3 3

BAHAN DAN METODE Bahan dan Alat ................................................................................................... 4 Metode ............................................................................................................... 4 HASIL DAN PEMBAHASAN Pencirian Kitosan ............................................................................................... Optimalisasi dan Analisis Sifat Relogi Gel......................................................... Validasi Gel ........................................................................................................ Analisis Gugus Fungsi .......................................................................................

6 6 8 8

SIMPULAN DAN SARAN............................................................................................. 9 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................................... 9 LAMPIRAN .................................................................................................................... 11

DAFTAR TABEL Halaman 1

Spesifikasi kitosan niaga .......................................................................................... 2

2

Parameter kitin, kitosan, dan kitosan niaga .............................................................. 6

3

Persamaan gom xantan, glutaraldehida, dan interaksi keduanya terhadap respons... 8

4

Validasi hasil penelitian terhadap MODDE 5 .......................................................... 8

DAFTAR GAMBAR 1

Halaman Struktur unit ulangan selulosa (R = -OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan kitosan (R = -NH2)................................................................................................................. 1

2

Struktur dari hidrogel kitosan (a) ikatan silang kitosan-kitosan, (b) jaringan polimer hibrida, (c) jaringan semi-IPN, dan (d) kitosan berikatan silang ionik (Berger et al. 2004) ................................................................................................... 2

3

Struktur gom xantan ................................................................................................. 3

4

Struktur glutaraldehida ............................................................................................. 3

5

Struktur tautan silang antara kitosan dan glutaraldehida (Wang et al. 2004)..................................................................................................... 3

6

Metode garis dasar untuk penentuan derajat deasetilasi kitosan .............................. 4

7

Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada kekuatan pecah gel ................................................................................................................................... 6

8

Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada titik pecah gel.... 6

9

Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada ketegaran gel ..... 7

10 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pembengkakan gel ................................................................................................................................... 7 11 Kurva pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida pada pengerutan gel... 7 12 Spektrum FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida, dan (c) gel-kitosan-

glutaraldehida-gom xantan ....................................................................................... 8

DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1. Diagram alir sintesis kitin dan kitosan ..................................................................... 12 2. Diagram alir penelitian .............................................................................................. 13 3. Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel kitosan-gom xantan ................................................................................................... 14 4. Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan ......................................... 17 5. Penentuan bobot molekul kitosan ............................................................................. 19 6. Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat reologi gel ................................................................................................................. 20 7. Data hasil uji anova dan koefisien kuadratik............................................................. 22

PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara kepulauan dengan lautan luas mengelilingi daratannya. Perairan Indonesia memiliki potensi yang cukup besar dengan berbagai jenis invertebrata, tetapi baru sebagian kecil saja produk perikanan yang sudah dimanfaatkan. Hanya jenis-jenis tertentu yang sudah diolah secara modern dalam dunia industri sebagai komoditas andal dalam rangka meningkatkan ekspor non-migas. Di antara komoditas tersebut, udang merupakan komoditas primadona. Pada tahun 1986, kontribusi ekspor udang terhadap ekspor hasil perikanan mencapai 33.61% dari total volume atau 76.15% dari total nilai ekspor, sedangkan pada tahun 1990 kontribusinya mencapai 19.36% dari volume ekspor atau 66.39% dari total nilai ekspor. Selama periode ini, ekspor udang mengalami kenaikan volume sebesar 27.10%, yaitu dari 36112 ton pada tahun 1986 menjadi 94037 ton pada tahun 1990, sedangkan nilai ekspornya meningkat dari 25.11% dari US$ 285 juta menjadi US$ 690 juta (Dirjen Perikanan 1992). Data nilai ekspor ini terus meningkat, tercatat tahun 2001 dan 2002 berturut-turut sebesar US$ 840.1 dan US$ 840.4 juta (BPS 2003) Udang di Indonesia diekspor dalam bentuk udang beku, yaitu udang yang sudah dibuang bagian kepala dan kulitnya (Sudibyo 1991). Limbah ini dapat mencemari lingkungan di sekitar pabrik atau di daerah tempat pembuangan limbah. Salah satu pemanfaatan limbah kulit udang untuk mengatasi pencemaran ini ialah dengan mengolahnya menjadi kitin. Kitosan adalah salah satu turunan kitin yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin menggunakan basa kuat (Wang et al. 2004). Kitosan dapat dimodifikasi menjadi gel atau membran. Gel kitosan dibuat dengan melarutkan kitosan dalam asam encer (Berger et al. 2004). Gel ini perlu dimodifikasi lebih lanjut untuk menyesuaikan sifatnya dengan aplikasi yang diinginkan salah satunya dengan menambahkan hidrokoloid. Hidrokoloid yang telah digunakan ialah alginat (Cardenas et al. 2003), yang menghasilkan kitosan termodifikasi dengan kemampuan mengembang dan menyerap pelarut yang baik (Cardenas et al. 2003). Berawal dari penelitian inilah, semakin dikembangkan penelitian tentang kitosan termodifikasi dengan penambahan hidrokoloid. Gom xantan merupakan sejenis hidrokoloid. Menurut Fardiaz (1989)

hidrokoloid ini dapat larut dalam pelarut panas atau dingin, mempunyai viskositas yang tinggi pada konsentrasi rendah, yang tidak berubah pada kisaran pH yang lebar pH (1 sampai 13), memiliki kelarutan dan stabilitas yang sangat baik pada kondisi asam maupun basa, tahan terhadap serangan enzim, serta cocok dan stabil pada larutan garam. Karena sifat-sifat reologi yang menarik inilah, dalam penelitian ini, dikaji sifat-sifat kitosan termodifikasi-gom-xantan berdasarkan penelitian kitosan termodifikasi-alginat. Modifikasi kitosan dengan gom xantan ini memerlukan penambahan senyawa penautsilang sehingga strukturnya lebih permanen (Berger et al. 2004). Pemanfaatan gel kitosan termodifikasi sangat luas. Kegunaannya antara lain di bidang lingkungan, sebagai zat penjerap pencemar, dan dalam bidang kesehatan, sebagai kapsul pembungkus obat, bidang kosmetik.

TINJAUAN PUSTAKA Kitin dan Kitosan Kitin termasuk homopolisakarida berbobot molekul tinggi dan merupakan biopolimer linear dari anhidro N-asetil-D-glukosamin (Nasetil-2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Struktur kitin sama dengan selulosa, ikatan glikosidik β-(1→4). Perbedaan antarmonomernya dengan selulosa adalah gugus –OH yang terikat pada C-2 pada kitin digantikan oleh gugus asetamida (NHCOCH3) sehingga kitin menjadi sebuah polimer dengan unit ulang Nasetilglukosamina. Struktur kitin dapat dilihat pada Gambar 1. CH2OH

CH2OH O

O

O O

OH

O

OH

R

R n

Gambar 1 Struktur unit ulangan selulosa (R = -OH), kitin (R = -NHCOCH3), dan kitosan (R = -NH2). Jika sebagian besar gugus asetil pada kitin disubstitusi oleh hidrogen menjadi gugus amino, dengan penambahan basa berkonsentrasi tinggi, dihasilkan kitosan. Struktur kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.

Kitosan memiliki rumus molekul (C6H11NO4)n. Kitosan merupakan biopolimer polikationik linear dengan unit berulang 2amino-2-deoksi-D-glukopiranosa yang terhubung oleh ikatan β-(1→4) (Thatte 2004). Kitosan larut dalam pelarut organik berair, tidak seperti kitin yang tak larut. Kitosan juga tidak larut dalam basa kuat, sedikit larut dalam HCl, HNO3, dan H3PO4 0,5%, tetapi tidak larut dalam H2SO4. Kitosan tidak beracun dan mudah terbiodegradasi. Bobot molekul kitosan sekitar 1.2 × 105, bergantung pada degradasi yang terjadi selama proses deasetilasi. Tabel 1 Spesifikasi kitosan niaga* Parameter Ciri Ukuran partikel Serpihan sampai bubuk Kadar air ≤ 10% Kadar abu ≤ 2% Derajat deasetilasi ≥ 70% Warna larutan tidak berwarna Viskositas (cps):
Rendah < 200
Medium 200-799
Tinggi 800-2000
Sangat tinggi >2000

Tautan-silang kovalen dalam hidrogel kitosan dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu tautan silang kitosan-kitosan, jaringan polimer hibrida, dan semi- atau full-interpenetrating network (IPN) (Gambar 2a, b, c). Tautan silang kitosan-kitosan terjadi antara 2 unit struktural pada rantai polimer kitosan yang sama, sementara pada jaringan polimer hibrida, reaksi tautan silang terjadi antara satu unit dari struktur rantai kitosan dan unit lain dari struktur polimer tambahan. Berbeda dengan jaringan polimer hibrida, semi- atau full-IPN terjadi jika ditambahkan polimer lain yang tidak bereaksi dengan larutan kitosan sebelum terjadi tautan silang. Pada semi-IPN, polimer yang ditambahkan ini hanya melilit, sementara pada full-IPN, ditambahkan dua senyawa pengikat silang yang terlibat dalam jaringan (Berger et al. 2004).

(a)

(b)

* Sumber: Anonim 1987 dalam Jamaludin 1994

Kitosan relatif lebih banyak digunakan pada berbagai bidang industri terapan dan kesehatan. Mutu kitin dan kitosan untuk aplikasi tersebut ditentukan dari nilai derajat deasetilasi, kadar abu, kadar air, dan viskositas. Pada Tabel 1 tertera spesifikasi kitosan niaga. Hidrogel Kitosan Hidrogel merupakan jaringan polimer yang mengandung banyak air dalam strukturnya dan akan mengembang tanpa ditambah air (Wang et al. 2004). Air yang terdapat dalam gel ini merupakan tipe air imbibisi, yaitu air yang masuk ke dalam suatu bahan dan akan menyebabkan pengembangan volume, tetapi air ini bukan komponen penyusun bahan tersebut (Winarno 1997). Hidrogel diklasifikasikan berdasarkan sifatnya menjadi hidrogel kimia dan fisika. Hidrogel kimia dibentuk dari reaksi yang irreversibel, sedangkan hidrogel fisika dibentuk dari reaksi reversibel. Hidrogel kimia, seperti hidrogel kitosan bertautan silang secara kovalen, sedangkan hidrogel fisika bertautan silang secara ionik (Steven 2001, Berger et al. 2004).

(c) (d) Gambar 2 Struktur hidrogel kitosan: (a) tautan silang kitosan-kitosan, (b) jaringan polimer hibrida, (c) jaringan semi IPN, (d) kitosan bertautan silang ionik (Berger et al. 2004). Kestabilan hidrogel sangat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan terutama dalam lingkungan hayati seperti pH, suhu, medan listrik, kekuatan ionik, dan kadar garam (Wang et al. 2004). Kekurangan inilah yang membatasi kegunaan gel kitosan terutama dalam aplikasi sebagai zat yang akan digunakan ke dalam sistem hayati. Karena itu, dilakukan modifikasi gel kitosan. Modifikasi yang dilakukan ialah penambahan IPN (interpenetrating network), salah satunya berupa gom xantan, yang merupakan hidrokoloid. IPN akan menyebar dalam hidrogel dan terpolimerisasi. Terbentuk tautan silang sehingga akan diperoleh sifat mekanik hidrogel yang lebih baik pada produk akhir.

Gom Xantan Istilah gom digunakan untuk menamai bahan-bahan yang mempunyai kemampuan untuk mengentalkan atau membentuk gel dari suatu sistem cairan. Gom bisa diperoleh dari tanaman dan hewan baik secara alami, atau melalui ekstraksi, fermentasi, modifikasi kimia, dan sintesis kimia (Gliksman 1984). Gom xantan merupakan hasil fermentasi bakteri Xanthomonas campestris (Jeanes et al. 1961 yang dikutip Fardiaz 1989). Strukturnya tersaji pada Gambar 3.

O

O

H C (CH2)3 C H Gambar 4 Struktur glutaraldehida. Glutaraldehida paling banyak digunakan pada senyawa peptida karena mempunyai aktivitas yang tinggi dalam gugus aldehida (Wang et al. 2004). Glutaraldehida sebagai pengikat silang mempunyai sedikitnya dua gugus fungsi yang menjadi penghubung antara 2 rantai polimer (Berger et al. 2004) Tautan silang glutaraldehida terjadi melalui reaksi pembentukan basa Schiff antara gugus aldehida-ujung pada glutaraldehida dengan gugus amino pada kitosan membentuk imina (Wang et al. 2004) (Gambar 5).

Gambar 5 Struktur tautan silang kitosan dengan glutaraldehida. Sifat Reologi Gel Gambar 3 Struktur gom xantan (Gliksman 1980). Menurut Fardiaz (1989), gom xantan larut sempurna baik dalam air panas maupun dingin. Sintesis gom xantan secara enzimatik melalui fermentasi di bawah kondisi yang terkendali telah memberikan polimer yang strukturnya seragam dengan distribusi bobot molekul yang sempit. Sifat ini mendukung stabilitas larutan gom xantan yang baik. Salah satu sifat unik dari gom xantan ialah dapat memberikan kekentalan yang sangat tinggi pada konsentrasi rendah. Tautan Silang Kitosan Senyawa yang lazim digunakan untuk menghasilkan tautan silang pada kitosan ialah glutaraldehida. Glutaraldehida merupakan senyawa dwifungsional yang umumnya digunakan untuk memodifikasi protein dan polimer. Glutaraldehida mempunyai rumus molekul C5H8O2 (Gambar 4) dengan bobot molekul 100.1 g mol-1, titik didih 100 ºC, titik beku -15 ºC, pH antara 3.2–4.2, serta larut dalam air, alkohol, dan benzena.

Reologi merupakan ilmu yang mempelajari sifat-sifat aliran suatu bahan dan perubahan bentuk suatu fluida (Billmeyer 1984). Sifat fisik dalam reologi meliputi kekentalan (viskositas), elastisitas, plastisitas, kelenturan, dan kekenyalan. Parameter pencirian umum suatu cairan atau larutan ialah viskositas, yaitu indeks hambatan alir suatu cairan. Faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas adalah konsentrasi, suhu, dan keberadaan elektrolit dalam larutan. Sifat fisik utama dari gel adalah kekuatan gel (gel strength). Kekuatan gel merupakan gaya yang diperlukan untuk menghancurkan susunan gel. Selain kekuatan gel, sifat fisik lainnya adalah pengerutan (shrinking), pembengkakan (swelling), titik pecah, dan ketegaran (rigidity). Pengerutan adalah peristiwa pelepasan medium terdispersi secara spontan pada gel yang disimpan, sekalipun pada kelembapan yang tinggi dan suhu yang rendah. Penyebab terjadinya pengerutan adalah kontraksi gel akibat terbentuknya tautan-tautan baru antarpolimer dari struktur gel (Rahayu 2000). Gel dapat membengkak jika direndam dalam larutan bufer asetat pH 4. Pembengkakan gel terjadi karena masuknya

cairan ke dalam struktur gel akibat adanya perbedaan aktivitas pelarut yang ada di dalam dan di luar gel. Menurut Wang et al. (2004), faktor-faktor lingkungan yang mempengaruhi terjadinya pembengkakan gel adalah pH, suhu, kekuatan ionik, jenis garam yang digunakan pada saat pembuatan bufer, dan pelarut yang digunakan sebagai medianya. Dalam kondisi asam, gel mampu membengkak 5 kali lebih besar dibandingkan dalam kondisi netral (Cardenas et al. 2003). Titik pecah menunjukkan dalamnya penetrasi sampai gel pecah, sedangkan ketegaran menunjukkan besarnya beban yang diperlukan untuk memecah matriks gel atau tingkat kekakuan dari gel.

BAHAN DAN METODE Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan antara lain termometer, viskometer Ostwald 3137R, neraca analitik, spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR) Bruker jenis Tentor 37, oven, hot plate, penganalisis tekstur (texture analyzer) Stevens LFRA, pHmeter, dan alat-alat kaca lainnya. Bahan-bahan yang digunakan di antaranya kitosan (hasil isolasi limbah kulit udang dari Muara Angke Jakarta Utara, Lampiran 1), NaOH 3.50% dan 50% (b/v), HCl 1 N, asam asetat 1%, glutaraldehida, Gom xantan, larutan bufer asam asetat-natrium asetat pH 4, larutan bufer natrium fosfat pH 7, dan KBr 1%. Metode Penelitian Tahapan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah isolasi kitosan dan penciriannya, pembuatan gel kitosan-gom xantan dan pengukuran sifat reologinya, optimalisasi untuk mencari gel optimum, dan analisis gugus fungsi gel optimum dengan FTIR. Bagan alir penelitian diberikan pada Lampiran 2.

dan isinya dipanaskan dalam oven bersuhu 105 oC sampai bobotnya konstan. Setelah itu, dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang. Kadar air dihitung dengan cara

Kadar air =

X – Y × 100% X

dengan X = bobot contoh mula-mula (g) Y = bobot contoh kering (g) Analisis Kadar Abu (AOAC 1999) Penentuan kadar abu kitin atau kitosan dilakukan dengan metode gravimetri. Cawan porselen dibersihkan dan dimasukkan ke dalam tanur untuk menghilangkan sisa-sisa kotoran yang menempel dalam cawan, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Sebanyak kira-kira 0.5000 g kitin/kitosan dimasukkan ke dalam cawan tersebut dan dipanaskan sampai tidak berasap, kemudian dibakar dalam tanur pengabuan dengan suhu 600 oC sampai diperoleh abu berwarna putih. Setelah itu, cawan beserta isinya dimasukkan ke dalam desikator dan ditimbang. Kadar abu contoh dihitung dengan persamaan Kadar abu =

Bobot abu (g) × 100% Bobot contoh (g)

Penentuan Derajat Deasetilasi (Khan et al. 2002) Untuk penentuan derajat deasetilasi digunakan FTIR. Kitin dan kitosan yang diperoleh dibuat pelet dengan KBr 1%, kemudian dilakukan pemayaran pada daerah frekuensi 4000 sampai 400 cm-1. Derajat deasetilasi ditentukan dengan metode garis dasar (Gambar 6).

Po Transmitans

Po

Pencirian Kitin dan Kitosan P

P

Analisis Kadar Air (AOAC 1999) Penentuan kadar air kitin atau kitosan dilakukan dengan metode gravimetri. Sebanyak kira-kira 1.0000 g contoh dimasukkan ke dalam cawan porselen yang telah diketahui bobotnya, kemudian cawan

Bilangan gelombang -1

Gambar 6 Metode garis-dasar untuk analisis derajat deasetilasi kitosan

Nilai absorbans dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut: A = log

P0 P

Po = % transmitans pada garis-dasar P = % transmitans pada puncak minimum A = absorbans Kitin yang terdeasetilasi sempurna (100%) memiliki nilai A1655 = 1.33. Dengan membandingkan nilai absorbans pada bilangan gelombang 1655 cm-1 (serapan pita amida I) dengan absorbans pada bilangan gelombang 3450 cm-1 (serapan gugus hidroksil) (Domszy & Roberts 1985 dalam Khan et al 2002), %DD dapat dihitung dengan persamaan: % DD = 1 –

dalam 100 mL asam asetat 1.00% (v/v), kemudian 1 mL larutan gom xantan tersebut ditambahkan ke dalam 30 mL larutan asam asetat 1% (v/v) dan diaduk sampai homogen. Setelah itu, ditambah 0.75 g kitosan untuk membuat konsentrasi kitosan 2.5% (b/v). Campuran diaduk sampai homogen. Setelah homogen ditambahkan 1 mL glutaraldehida dengan ragam konsentrasi 2.00, 2.25, 2.50% (v/v). Larutan yang terbentuk menjadi gel setelah didiamkan selama semalam. Gel kitosan-gom xantan yang terbentuk kemudian dianalisis dengan FTIR dan diukur sifat reologinya yang meliputi kekuatan gel, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan dengan menggunakan penganalisis tekstur.

 A1655 1  ×   × 100%  A3450 1.33 

Penentuan Bobot Molekul Kitosan (Tarbojevich & Cosani 1996) Bobot molekul kitosan ditentukan dengan menggunakan metode viskometer Ostwald. Sekitar 0.10 g kitosan dilarutkan dalam 100 mL asam asetat 0.50 M, kemudian diambil sebanyak 5 mL dan dimasukkan ke dalam viskometer untuk ditentukan waktu alirnya. Pengukuran juga dilakukan untuk beberapa konsentrasi kitosan lainnya. Persamaanpersamaan yang digunakan ialah sebagai berikut: Viskositas relatif ηr = η/ηo ≅ t/to Viskositas spesifik ηsp =ηr -1 Viskositas intrinsik [η] = (ηsp/c)c=0 ηsp/c = [η] + k’[η]2 c, dengan k’ 0.3–0.7 [η] = KMa, dengan K = 3.5 × 10-4 dan a = 0.76 T = waktu alir zat M = bobot molekul zat t0 = waktu alir pelarut η = viskositas zat η0 = viskositas pelarut Pembuatan Gel Kitosan-Gom Xantan Gel kitosan-gom xantan dibuat dengan meragamkan konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida. Konsentrasi gom xantan yang digunakan adalah 0.00, 0.50, dan 1.00% (b/v), sedangkan konsentrasi glutaraldehida 2.00, 2.25, dan 2.50% (v/v). Konsentrasi kitosan dibuat tetap, yaitu 2.50% (b/v). Sebanyak 0.00, 0.50, 1.00 g gom xantan dilarutkan

Pengukuran Sifat Reologi Gel Kekuatan pecah gel ditentukan dengan menggunakan alat penganalisis tekstur. Contoh dalam cetakan diletakkan dalam tempat sampel, selanjutnya alat dioperasikan untuk melihat gaya maksimum yang diperlukan untuk memecahkan gel. Nilai kekuatan pecah dihitung dengan cara berikut (Angalett 1986): Beban pecah (g)

B

A

Penetrasi pecah (mm)

C Kekuatan gel (g/cm2) = beban pecah (BC) x nilai kalibrasi luas bidang penekan beban penekan Nilai kalibrasi = jarak penekan ke gel Titik pecah (cm) = penetrasi pecah (AC) beban pecah (BC) Ketegaran (g/cm) = penetrasi pecah (AC) Pembengkakan gel dilakukan dengan merendam sekitar 1.0000 g gel dalam 30 mL larutan bufer asetat pH 4 selama 24 jam pada suhu kamar. Selama proses pembengkakan, wadah ditutup untuk mencegah menguapnya

larutan bufer. Setelah 24 jam, gel ditimbang kembali untuk mengetahui bobot air yang terserap (Wang et al. 2004). Pengerutan dilakukan dengan merendam sekitar 2.0000 g gel dalam 30 mL larutan bufer fosfat pH 7 selama 24 jam pada suhu 10 o C. Setelah itu, gel ditimbang kembali untuk mengetahui bobot air yang dikeluarkan oleh gel (Wang et al. 2004). Rancangan Percobaan Hasil penelitian diolah dengan menggunakan perangkat lunak Modde 5.0 untuk mengetahui kombinasi konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida yang terbaik, serta melihat pengaruh perubahan konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai kekuatan pecah, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel kitosangom xantan.

HASIL DAN PEMBAHASAN Pencirian Kitosan Hasil penelitian menunjukkan nilai kadar air dan kadar abu kitosan seperti disajikan pada Tabel 2 (data lengkap pada Lampiran 3). Tabel 2 Parameter kitin, kitosan, dan kitosan niaga Kitosan Parameter Kitin Kitosan niaga Kadar air 8.53% 5.89% ≤ 10% Kadar abu 0.44%* 0.15%* ≤ 2% Derajat 58.27% 73.61% ≥ 70% deasetilasi

kitosan niaga karena bobot molekulnya di bawah 1 × 106 g mol-1. Optimalisasi dan Analisis Sifat Reologi Gel Sifat reologi gel kitosan-gom xantan yang meliputi kekuatan gel, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan diamati untuk melihat pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap sifat reologinya. Gambar 7 menunjukkan kurva dua dimensi pengaruh gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai kekuatan gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Semakin banyak glutaraldehida yang ditambahkan kekuatan pecah semakin besar dan akan sedikit menurun pada konsentrasi glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v). Semakin banyak glutaraldehida yang ditambahkan, semakin banyak tautan silang yang terbentuk sehingga gel akan menjadi lebih kaku dan lebih kuat. Penurunan kekuatan pecah pada konsentrasi glutaraldehida mendekati 2.50% (v/v) disebabkan masih terlalu sedikitnya gom xantan yang ditambahkan. Penambahan gom xantan dapat memperbaiki struktur tautan silang kitosan dalam gel sehingga gel menjadi lebih kaku dan kuat. Makin tinggi nilai kekuatan pecah gel, makin kaku dan makin kuat tautan yang terjadi antarpolimer pembentuk jaringan gel tersebut (Rahayu 2000).

* Berdasarkan bobot basah

Dengan membandingkan parameter kitosan hasil penelitian dengan kitosan niaga (Tabel 2), kitosan yang diperoleh dapat dikategorikan sebagai kitosan niaga. Nilai derajat deasetilasi menunjukkan bahwa kitin telah mengalami penghilangan sebagian gugus asetil selama proses deasetilasi sedangkan pada kitosan terdeasetilasi lebih banyak gugus asetil, tetapi tidak seluruhnya. Spektrum FTIR untuk penentuan derajat deasetilasi diberikan pada Lampiran 4. Bobot molekul kitosan beragam bergantung pada proses isolasinya. Dari percobaan diperoleh bobot molekul kitosan sebesar 4.30 × 105 g mol-1 (perhitungan diberikan di Lampiran 5). Jadi, kitosan yang diperoleh masih memenuhi syarat sebagai

Gambar 7 Kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai kekuatan pecah gel.

Gambar 8 Kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap titik pecah gel.

Gambar 8 menunjukkan kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai titik pecah. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari Gambar 8 terlihat bahwa titik pecah meningkat dengan bertambahnya konsentrasi glutaraldehida. Hal ini disebabkan glutaraldehida membentuk tautan silang dengan jumlah yang banyak sehingga gel menjadi kuat. Akibatnya titik pecah semakin besar. Penambahan konsentrasi gom xantan ke dalam struktur gel juga menaikan titik pecah gel kitosan-gom xantan. Sekali lagi ini diakibatkan fungsi gom xantan untuk memperbaiki struktur tautan silang kitosan. Gambar 9 menunjukkan kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai ketegaran gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Ketegaran atau kekakuan gel adalah gaya yang diperlukan untuk menghancurkan matriks gel sampai bagian dasarnya (Angalett 1986 dalam Nasution 1999). Kebalikan ketegaran adalah elastisitas atau kelenturan. Terjadinya penurunan ketegaran gel berarti elastisitas gel meningkat. Dari Gambar 9 dapat diketahui bahwa semakin banyak glutaraldehida dan gom xantan yang ditambahkan ketegaran semakin kecil. Adanya glutaraldehida seharusnya menyebabkan kekuatan gel meningkat sehingga ketegaran meningkat pula. Namun dengan adanya gom xantan ketegaran berkurang. Hal ini disebabkan sifat gom xantan yang dapat mempertahankan viskositas yang tinggi pada konsentrasi yang sangat rendah sekalipun (Gliksman 1980). Viskositas yang tinggi menyebabkan gel semakin elastis dan ketegarannya menurun.

Gambar 9

Kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai ketegaran gel.

Gambar 10 menunjukkan kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai pembengkakan

gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari Gambar 10 terlihat bahwa semakin banyak glutaraldehida yang ditambahkan, pembengkakan gel semakin kecil. Hal ini disebabkan struktur gel semakin rapat sehingga semakin sulit air berpenetrasi ke dalam struktur gel, seiring bertambahnya tautan silang oleh glutaraldehida. Berger et al. (2004) menyebutkan bahwa penambahan senyawa pembentuk tautan silang menurunkan pembengkakan pada gel kitosan. Gom xantan membuat struktur gel semakin rapat sehingga air sulit masuk.

Gambar 10 Kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai pembengkakan gel. Gambar 11 menunjukkan kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai pengerutan gel. (data lengkap disajikan pada Lampiran 3 dan kurva tiga dimensinya pada Lampiran 6). Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida yang digunakan, semakin besar nilai pengerutan gel. Peningkatan nilai pengerutan disebabkan oleh terbentuknya tautan hidrogen antara gugus amino kitosan yang tidak bertautan silang dengan glutaraldehida sehingga struktur gel menjadi lebih rapat dan memeras air keluar.

Gambar 11 Kurva dua dimensi pengaruh konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai pengerutan gel. Hasil analisis keragaman atau ANOVA (Lampiran 7) menghasilkan persamaan

glutaraldehida, gom xantan, dan interaksi keduanya terhadap respons yang diukur, yaitu kekuatan gel, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel. Persamaan gom xantan dan glutaraldehida terhadap nilai kelima parameter tersebut disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Persamaan gom xantan, glutaraldehida, dan interaksinya terhadap respons Respons Persamaan Kekuatan gel 527.199 + 102.588 xan + 26.7549 glut + 50.1092 xan*xan - 37.2972 glu*glu - 10.2652 glu*xan Titik pecah 0.737222 + 0.165139 xan + 0.134746 glut + 0.125481 xan*xan 0.13039 glu*glu - 0.04731 glu*xan Ketegaran 7.19317 - 1.0066 xan 2.03186 glut - 0.3178 xan*xan + 1.60217 glu*glu + 1.33497 glu*xan Pembengkakan 11.082 - 1.17625 xan 0.88301glut + 0.33632 xan*xan + 1.31447 glu*glu + 0.024029 glu*xan Pengerutan 1.08743 - 0.01129 xan + 0.066726 glut - 0.03327 xan*xan - 0.04241 glu*glu - 0.07043 glu*xan Keterangan: glut = glutaraldehida xan = gom xantan xan*xan = interaksi antara gom xantan dan gom xantan glu*xan = interaksi antara glutaraldehida dan gom xantan glu*glu = interaksi antara glutaraldehida dan glutaraldehida

Konsentrasi kitosan 2.5%. gom xantan 1.00%, dan glutaraldehida 2.4028% hasil optimalisasi dari perangkat lunak Modde 5.0 kemudian divalidasi. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 4. Dari hasil validasi dapat dilihat bahwa nilai seluruh respons sesuai dengan nilai Modde 5.0 kecuali untuk nilai pengerutan. Tabel 4 Hasil validasi gel optimum Respons Modde 5.0 Validasi Kekuatan pecah 725.097 688.4765 Titik pecah 1.0827 1.1000 Ketegaran 6.1097 6.2432 Pembengkakan 10.2636 9.5313 Pengerutan 1.0008 1.6562 Analisis Gugus Fungsi Analisis FTIR dimaksudkan untuk melihat perubahan gugus fungsi dari kitosan, kitosan glutaraldehida, dan kitosan glutaraldehidagom xantan. Pada Gambar 12, terlihat adanya perubahan intensitas transmitans di satu daerah yang sama. Perubahan transmitans ini menunjukkan adanya interaksi antara kitosan, glutaraldehida, dan gom xantan. Reaksi tautan silang antara kitosan dan glutaraldehida melibatkan gugus amino primer pada kitosan dan gugus aldehida pada glutaraldehida (Wang 2004). Reaksi tersebut merupakan reaksi kondensasi yang melepaskan air menghasilkan imina (C=N) (Gambar 5). Adanya gugus imina sebagai hasil reaksi menyebabkan munculnya puncak serapan baru pada bilangan gelombang 1563 cm-1 pada spektrum kedua gel itu.

C=N (c)

Validasi Gel

(a)

(b)

Konsentrasi kitosan 2.50%, gom xanta

Validasi Gel Gambar 12 Spektrum FTIR (a) kitosan, (b) gel kitosan-glutaraldehida, dan SIMPULAN DAN (c) gel kitosan-glutaraldehida-gom xantan.

SARAN

Simpulan Sintesis gel kitosan-gom xantan dengan konsentrasi kitosan 2.50% memberikan nilai konsentrasi gom xantan dan glutaraldehida optimum berturut-turut sebesar 2.4028% dan 1.00%. Gel optimum memberikan kekuatan, titik pecah, ketegaran, pembengkakan, dan pengerutan gel berturut-turut 725.097g cm-2, 1.0827 cm, 6.1097 g cm-1, 10.2636 g, dan 1.0008 g. Saran Perlu meragamkan konsentrasi kitosan yang digunakan sehingga dapat dilihat interaksi antara kitosan dengan gom xantan dalam penentuan nilai konsentrasi optimum selain untuk konsentrasi kitosan 2.50%. Perlu juga mempelajari juga gel kitosan hasil pembengkakan dan pengerutan sehingga diketahui perbedaannya dengan gel kitosan awal.

DAFTAR PUSTAKA AOAC, Cunnif P, editor. 1999. Official Methods of Analysis of AOAC International. 5th Revision. Volume 2. Maryland: AOAC International. Berger J et al. 2004. Structure and interactions in covalently and ionically crosslinked chitosan hydrogels for biomedical applications. Eur J Pharmaceutics and Biopharmaceutics 57: 19-34. Biro Pusat Statistik Indonesia. 2003. Statistik Perdagangan Luar Negeri Indonesia . Jakarta. Cardenas A, Monal WA, Goycoolea FM, Ciapara IH, Peniche C. 2003. Diffusion through membranes of the polyelectrolyte complex of chitosan and gom xantane. Macromol Biosci 3:535-539.

Gliksman M. 1980. Food Hydrocoloids vol 1. Florida: CRC Press. Jamaludin MA. 1994. Isolasi dan pencirian kitosan limbah udang windu (Penaeus monodon fabricus) dan afinitasnya terhadap ion logam Pb2+, Cr6+, dan Ni2+ [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Khan TA, Peh KK, Ch’ng HS. 2002. Reporting degree of deacetylation values of chitosan: the influence of analytical methods. J Pharm Pharmaceut Sci 5:205-212. Nasution IR. 1999. Mempelajari pengaruh pH, penambahan NaCl, dan gom guar terhadap karakteristik gel cincau hijau [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Rahayu S. 2000. Mempelajari pengaruh pH, penambahan CaCl2, dan gom xantan terhadap karakteristik gel cincau hijau (Cyclea barbata L. Miers) [skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Sudibyo A. 1991. Meraih Devisa Melalui Industri Pengolahan Kitin dan Kitosan. Bul Ekonomi Bapindo 16 (5): 55-62. Tarbojevich M, Cosani A. 1996. Molecular weight determination of chitin and chitosan. Di dalam Muzarelli RAA, Peter MG, editor. 1997. Chitin Handbook. Grotammare: European Chitin Society 85-108. Thatte MR. 2004. Synthesis and antibacterial assessment of water-soluble hydrophobic chitosan derivatives bearing quaternary ammonium functionality [disertasi]. India: The Louisiana State University.

Direktorat Jenderal Perikanan Departemen Pertanian.1992. Statistik Perikanan Indonesia 1990. Jakarta.

Wang T, Turhan M, Gunasekaram S. 2004. Selected properties of pH-sensitive, biodegradable chitosan-poly(vinyl alcohol) hydrogel. Society of Chemical Industry. Polym Int 53: 911-918.

Fardiaz D. 1989. Hidrokoloid. Bogor: Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor.

Winarno FG. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia.

LAMPIRAN

12

Lampiran 1 Diagram alir sintesis kitin dan kitosan

Kulit udang

Deproteinasi

NaOH 3.5% (b/v) dengan nisbah 1:20 (b/v), t = 65 oC, 2 jam.

Penyaringan, pencucian, dan pengeringan

Demineralisasi

HCl 1 N dengan nisbah 1:20 (b/v), suhu kamar, 2 jam.

Penyaringan, pencucian, dan pengeringan

Kitin

Deasetilasi

Penyaringan, pencucian, dan pengeringan

Kitosan

NaOH 50% (b/v) dengan nisbah 1:20 (b/v), T = 100 oC, 4 jam

13

Lampiran 2 Diagram alir penelitian

Pembuatan kitosan

diukur: kadar air, kadar abu, derajat deasetilasi, dan bobot molekulnya

Pembuatan Gel

Penganalisis tekstur

Pembengkakan

Kekuatan, titik pecah, dan ketegaran gel

Optimalisasi

Gel optimum

FTIR

Pengerutan

14

Lampiran 3 Data hasil pengukuran kadar air dan abu kitin dan kitosan, serta reologi gel kitosangom xantan Kadar air dan abu kitin dan kitosan-gom xantan Ulangan keSampel Kadar air (%) 1 kitin 9.3747 2 kitin 8.1772 3 kitin 8.0511 Rata-rata 8.5343 1 kitosan 4.2599 2 kitosan 4.6189 3 kitosan 8.7882 Rata-rata 5.8890

Kadar abu (%) 0.4160* 0.5349* 0.3756* 0.4422* 0.1396* 0.2177* 0.0999* 0.1524*

* Berdasarkan bobot basah

Data tinggi dan lebar kurva (cm) hasil pengukuran dengan penganalisis tekstur [Glutaraldehida] 2.00% 2.25% 2.50% Ulangan [gom kexantan] T L T L T L 1 0,2725 5,5250 0,8325 4,1650 0,5375 4,3400 2 0.00% 0,1800 3,7400 0,8050 4,7910 0,7625 3,2225 3 0,2450 5,9625 1,0300 4,8850 0,6850 3,2625 1 3,8825 0,4925 4,8500 0,6425 5,5400 0,8425 2 0.5% 4,9975 0,3450 5,1325 0,6625 5,6150 0,7425 3 5,3900 0,4325 4,3985 0,5000 4,7000 0,8450 1 7,7725 0,8400 7,2000 1,0000 7,9425 0,9925 1.00% 2 5,6250 1,0500 7,6600 1,1250 7,3650 1,1100 3 5,8450 0,7125 7,6625 1,1250 5,1600 0,9675 Keterangan: T = Tinggi kurva (cm) L = Lebar kurva (cm)

Ulangan ke1 2 3 1 2 3 1 2 3

Data nilai kekuatan pecah (g/cm2) gel kitosan-gom xantan [Glutaraldehida] [gom xantan] 2.00% 2.25% 431,1671 548,8936 0.00% 320,1465 371,5587 324,1204 592,3580 385,7157 481,8342 0.50% 496,4879 509,8998 535,4817 436,9789 772,1766 715,3003 1.00% 558,8283 761,0000 580,6847 761,2484

2.50% 413,7813 475,9727 485,3114 550,3838 557,8349 466,9321 789,0656 731,6926 512,6318

15

Ulangan ke1 2 3 1 2 3 1 2 3

Ulangan ke1 2 3 1 2 3 1 2 3

Data nilai titik pecah (cm) gel kitosan-gom xantan [Glutaraldehida] [gom xantan] 2.00% 2.25% 0,2725 0,8325 0.00% 0,1800 0,8050 0,2450 1,0300 0,4925 0,6425 0.50% 0,3450 0,6625 0,4325 0,5000 0,8400 1,0000 1.00% 1,0500 1,1250 0,7125 1,1250

2.50% 0,5375 0,7625 0,6850 0,8425 0,7425 0,8450 0,9925 1,1100 0,9675

Data nilai ketegaran (g/cm) gel kitosan-gom xantan [Glutaraldehida] [gom xantan] 2.00% 2.25% 15,9266 6,6366 0.00% 17,9028 4,6460 13,3163 5,7888 7,8832 7,5486 0.50% 14,4855 7,7472 12,4624 8,7970 9,2530 7,2000 1.00% 5,3571 6,8089 8,2035 6,8111

2.50% 7,7488 6,2833 7,1314 6,5757 7,5623 5,5621 8,0025 6,6351 5,3333

Data nilai pembengkakan gel kitosan-gom xantan [Glutaraldehida] Ulang an ke1 2 3 1 2 3 1

[gom xantan] 0.00%

0.50%

1.00%

2.00%

2.25%

2.50%

a

b

c

a

b

c

a

b

c

2,3334 1,8414 1,9981 1,2846 1,3691 1,6571 1,8123

20,0574 19,1646 16,2608 14,2105 14,6588 15,8549 12,9144

17,7240 17,3232 14,2627 12,9259 13,2897 14,1978 11,1021

1,4772 1,9821 1,4045 1,7928 1,6828 1,6693 1,6858

12,6212 16,8827 12,0967 14,9763 12,1757 13,5531 12,1518

11,1440 14,9006 10,6922 13,1835 10,4929 11,8838 10,4660

1,8868 1,7482 1,8174 1,1709 1,8459 1,7425 1,5950

16,7970 14,0722 16,7620 9,0441 15,4539 15,4180 12,4908

14,9102 12,3240 14,9446 7,8732 13,6080 13,6755 10,8958

2

1,6718

13,7911

12,1193

1,8437

14,5620

12,7183

1,9134

11,6205

9,7071

3

1,8386

18,1862

16,3476

1,0316

8,2033

7,1717

1,7373

13,9888

12,2515

Keterangan: a = bobot gel awal (g) b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g) c = selisih b-a

16

Data nilai pengerutan gel kitosan-gom xantan [Glutaraldehida] 2.00% 2.25% Ulangan [gom kexantan] a b c a b c 1 0.00% 1,5154 0,6365 0,8789 1,6766 0,6368 1,0398 2 1,2893 0,6085 0,6808 1,6879 0,5965 1,0914 3 1,6691 0,7842 0,8849 1,2753 0,4297 0,8456 1 0.50% 1,9061 0,7528 1,1533 1,5113 0,5398 0,9715 2 1,7722 0,6653 1,1069 1,4191 0,5384 0,8807 3 1,3735 0,5265 0,847 1,8917 0,7174 1,1743 1 1.00% 1,4086 0,5132 0,8954 1,861 0,7124 1,1486 2 1,5339 0,6234 0,9105 1,9592 0,7788 1,1804 3 1,5116 0,6439 0,8677 1,912 0,7458 1,1662 Keterangan: a = bobot gel awal (g) b = bobot gel setelah direndam dalam bufer (g) c = selisih b-a

a 2,1992 1,7732 1,7545 1,8067 1,5137 1,5576 1,5984 1,8411 1,0848

2.50% b 0,8294 0,5938 0,6162 0,5754 0,5446 0,4724 0,5974 0,6675 0,5636

c 1,3698 1,1794 1,1383 1,2313 0,9691 1,0852 1,001 1,1736 0,5212

17

Lampiran 4 Spektrum FTIR dan derajat deasetilasi kitin dan kitosan

Po Po

P

P

Spektrum FTIR kitin Derajat deasetilasi kitin dihitung dengan persamaan A = log

P0 P

dimana: P0 = % transmitans pada garis-dasar P = % transmitans pada puncak minimum A = absorbans % DD = 1 –

 A1655 1  x   x 100%  A3450 1.33 

dimana: A1655 = absorbans pada bilangan gelombang 1655 cm -1 (serapan pita amida) A3450 = absorbans pada bilangan gelombang 3450 cm -1 (serapan gugus hidroksil)

85.64 = 1.7452 1.54 62.05 A3450 = log = 0.9686 6.67 1   0.9686 % DD = 1 –  × 100 % = 58.27% ×  1.7452 1.33  A1655 = log

18

Po

Po

P

P

Spektrum FTIR kitosan Derajat deasetilasi kitosan juga dihitung dengan persamaan yang sama

83.0 = 0.5299 24.5 97.0 A3450 = log = 1.5096 3. 0 1   0.5299 % DD = 1 –  ×  × 100 % = 73.61%  1.5096 1.33  A1655 = log

19

Lampiran 5 Penentuan bobot molekul kitosan Waktu alir larutan kitosan Konsentrasi Waktu alir (detik) Rata-rata 0.00 61 61.67 62 62 0.02 68 68.67 69 69 0.04 82 82.67 83 83 0.06 86 86.67 87 87 0.08 93 93.67 94 94

Bobot molekul kitosan dihitung dengan menggunakan persamaan Mark-Houwink: = η/ηo ≅ t/to Viskositas relatif ηr Viskositas spesifik ηsp =ηr -1 Viskositas intrinsik [η] = (ηsp/c)c=0 ηsp/c = [η] + k’[η]2c, dengan k’ 0.3–0.7 [η] = KMa, dengan K = 3.5 x 10-4 dan a = 0.76 t = waktu alir zat = waktu alir pelarut t0 η = viskositas zat η0 = viskositas pelarut M = bobot molekul zat c = konsentrasi larutan Dengan menggunakan mode regresi linear diperoleh persamaan ηsp/c = [η] + k’[η]2 c sama dengan y = 6.68875 + 3.3625x Jadi [η] = 6.68875 [η] = KMa, maka 6.68875 = 3.5 × 10-4 × M0.76 sehingga diperoleh M = 429792.77 g mol-1 ≈ 4.30 × 105 g mol-1

20

Lampiran 6 Grafik tiga dimensi hubungan glutaraldehida dengan gom xantan terhadap sifat reologi gel

Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap kekuatan gel

Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap titik pecah gel

Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap ketegaran gel

Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pembengkakan gel

Hubungan antara glutaraldehida dan gom xantan dalam gel terhadap pengerutan gel

22

Lampiran 7 Data hasil uji ANOVA dan koefisien kuadratik Uji ANOVA untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan DF SS MS F p (variance) Total 27 8.35E+06 309298 Constant 1 7.86E+06 7.86E+06 Total Corrected 26 491345 18897.9 Regression 5 343729 68745.9 9.77991 0 Residual 21 147615 7029.3 Lack of Fit 3 17901.4 5967.13 0.82804 0.496 Pure Error 18 129714 7206.32 N = 27 Q2 = 0.377 Cond. no. = 4.6585 DF = 21 R2 = 0.7 Y-miss = 0 Comp. = 4 R2 Adj. = 0.628 RSD = 83.8409

Kekuatan pecah

Titik Pecah Total Constant Total Corrected Regression Residual Lack of Fit Pure Error N = 27 DF = 21 Comp. = 4

Ketegaran Total Constant Total Corrected Regression Residual Lack of Fit Pure Error N = 27 DF = 21 Comp. = 4

Uji ANOVA untuk titik pecah gel kitosan-gom xantan DF SS MS F (variance) 27 16.5339 0.612367 1 14.487 14.487 26 2.04689 0.078726 5 1.64704 0.329407 17.3003 21 0.399852 0.019041 3 0.225452 0.075151 7.75638 18 0.1744 0.009689 Q2 = 0.329 Cond. no. = 4.6585 R2 = 0.805 Y-miss = 0 R2 Adj. = 0.758 RSD = 0.138 Uji ANOVA untuk ketegaran gel kitosan-gom xantan DF SS MS F (variance) 27 2216.76 82.1024 1 1918.74 1918.74 26 298.028 11.4626 5 211.69 42.338 10.2979 21 86.3376 4.11132 3 35.0979 11.6993 4.10985 18 51.2397 2.84665 Q2 = 0.347 Cond. no. = 4.6585 R2 = 0.71 Y-miss = 0 R2 Adj. = 0.641 RSD = 2.0276

p

0 0.002

p

0 0.022

SD

137.47 262.194 83.8409 77.2472 84.8901

SD

0.280582 0.57394 0.137988 0.274136 0.098432

SD

3.38565 6.50677 2.02764 3.42042 1.6872

23

Uji ANOVA untuk pembengkakan gel kitosan-gom xantan DF SS MS F (variance) Total 27 4503.47 166.795 Constant 1 4335.43 4335.43 Total Corrected 26 168.044 6.46325 Regression 5 79.305 15.861 3.75347 Residual 21 88.7394 4.22569 Lack of Fit 3 5.42865 1.80955 0.390969 Pure Error 18 83.3108 4.62838 N = 27 Q2 = 0.194 Cond. no. = 4.6585 DF = 21 R2 = 0.472 Y-miss = 0 Comp. = 4 R2 Adj. = 0.346 RSD = 2.0556

Pembengkakan

Pengerutan Total Constant Total Corrected Regression Residual Lack of Fit Pure Error N = 27 DF = 21 Comp. = 4

Uji ANOVA untuk pengerutan gel kitosan-kitosan DF SS MS F (variance) 27 28.6808 1.06225 1 27.7913 27.7913 26 0.889494 0.034211 5 0.279604 0.055921 1.92549 21 0.60989 0.029042 3 0.154588 0.051529 2.03717 18 0.455302 0.025295 Q2 = 0.031 Cond. no. = 4.6585 R2 = 0.314 Y-miss = 0 R2 Adj. = 0.151 RSD = 0.1704

p

0.014 0.761

p

0.133 0.145

Uji koefisien kuadratik untuk kekuatan pecah gel kitosan-gom xantan Kekuatan Pecah Coeff. SC Std. Err. P Conf. int(±) Constant 527.199 36.0794 1.78E-12 75.0314 xan 102.588 16.4425 3.45E-06 34.1943 glu 26.7549 16.4425 0.118612 34.1943 xan*xan 50.1092 23.6962 0.046589 49.2792 glu*glu -37.2972 23.6962 0.13044 49.2792 xan*glu -10.2652 16.7558 0.546695 34.8456 N = 27 DF = 21 Comp. = 5

Q2 = R2 = R2 Adj. =

0.377 0.7 0.628

Cond. no. = Y-miss = RSD = Conf. lev. =

4.6585 0 83.8409 0.95

SD

2.54229 3.98259 2.05565 1.3452 2.15137

SD

0.184963 0.236476 0.170418 0.227001 0.159043

24

Titik Pecah Constant xan glu xan*xan glu*glu xan*glu N = 27 DF = 21 Comp. = 5

Ketegaran Constant xan glu xan*xan glu*glu xan*glu N = 27 DF = 21 Comp. = 5

Uji koefisien kuadratik untuk titik pecah gel kitosan-gom xantan Coeff. SC Std. Err. P Conf. int(±) 0.737222 0.059378 3.88E-11 0.123483 0.165139 0.02706 4.69E-06 0.056275 0.134746 0.02706 6.29E-05 0.056276 0.125481 0.038998 0.004131 0.081102 -0.13039 0.038998 0.003081 0.081102 -0.04731 0.027576 0.100965 0.057348 Q2 = R2 = R2 Adj. =

0.329 0.805 0.758

Cond. no. = Y-miss = RSD = Conf. lev. =

4.6585 0 0.138 0.95

Uji koefisien kuadratik untuk ketegaran gel kitosan-gom xantan Coeff. SC Std. Err. P Conf. int(±) 7.19317 0.872491 5.07E-08 1.81445 -1.0066 0.397623 0.019406 0.826905 -2.03186 0.397623 4.62E-05 0.826905 -0.3178 0.573036 0.585029 1.1917 1.60217 0.573036 0.010828 1.1917 1.33497 0.405197 0.003453 0.842657 Q2 = R2 = R2 Adj. =

0.347 0.71 0.641

Cond. no. = Y-miss = RSD = Conf. lev. =

4.6585 0 2.0275 0.95

Uji koefisien kuadratik untuk pembengkakan gel kitosan-gom xantan Pembengkakan Coeff. SC Std. Err. P Conf. int(±) Constant 11.082 0.88461 3.28E-11 1.83965 xan -1.17625 0.403146 0.008228 0.83839 glu -0.88301 0.403146 0.039929 0.83839 xan*xan 0.33632 0.580995 0.568835 1.20825 glu*glu 1.31447 0.580995 0.034396 1.20825 xan*glu 0.024029 0.410825 0.953909 0.854361 N = 27 DF = 21 Comp. = 5

Q2 = R2 = R2 Adj. =

0.194 0.472 0.346

Cond. no. = Y-miss = RSD = Conf. lev. =

4.6585 0 2.0556 0.95

25

Pengerutan Constant xan glu xan*xan glu*glu xan*glu N = 27 DF = 21 Comp. = 5

Uji koefisien kuadratik untuk pengerutan gel kitosan-gom xantan Coeff. SC Std. Err. P Conf. int(±) 1.08743 0.073335 1.34E-12 0.152509 -0.01129 0.033421 0.738797 0.069503 0.066726 0.033421 0.059005 0.069503 -0.03327 0.048165 0.497247 0.100165 -0.04241 0.048165 0.388529 0.100165 -0.07043 0.034058 0.051199 0.070827 Q2 = R2 = R2 Adj. =

0.031 0.314 0.151

Cond. no. = Y-miss = RSD = Conf. lev. =

4.6585 0 0.1704 0.95