96 STABILITAS LAPISAN KITOSAN PADA KAIN KATUN : PENGARUH BERAT MOLEKUL KITOSAN Stability of Chitosan Layer on Cotton Fabric : Effect of Chitosan Molecular Weight Ahmad Budi Junaidi, Ikhsan Kamil dan Sunardi Program Studi Kimia FMIPA Universitas Lambung Mangkurat Jl. A. Yani Km 36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan Email :
[email protected] ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh berat molekul kitosan terhadap stabilitas ikatan kitosan pada kain katun. Penelitian ini bertujuan untuk membandingkan pengaruh kitosan dengan berat molekul tinggi, medium dan rendah terhadap kestabilan lapisan kitosan pada kain, kekakuan kain dan struktur morfologi kain. Larutan kitosan dibuat dengan variasi berat molekul. Larutan kitosan dilapiskan pada kain katun dengan metode pad-dry-cure dan diuji kestabilan lapisan kitosan melalui proses pencucian. Kain hasil pelapisan sebelum dan setelah dicuci dianalisis menggunakan spektrofotometer FTIR, UV- Reflectant dan analisis kadar kitosan dilakukan dengan metode Kjedahl. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan berat molekul mampu meningkatkan pelapisan kitosan ke kain. Peningkatan berat molekul juga menyebabkan peningkatan kekakuan kain hasil pelapisan. Kata kunci: berat molekul kitosan, kain katun, stabilitas ABSTRACT The effects of chitosan molecular weight on the stability of chitosan layer on cotton fabric has been done. This study aimed to compare the effect of chitosan with high molecular weight, medium molecular weight and low molecular weight of chitosan coating on the fabric, fabric stiffness and morphological structure of the fabric. Chitosan solutions were made in various molecular weight. The chitosan solution was superimposed onto cotton using a pad-dry-cure method, and the stability of the chitosan layer was tested through the washing process. Fabric coating results were analyzed using Fourier Transform Infrared, Ultra Violet Reflectant and content analysis of chitosan by using a Kjedahl method. The results showed that the increase in molecular weight of chitosan coating can improve the fabric. Increasing the molecular weight also resulted in increased stiffness of the fabric coating results. Keywords : chitosan molecular weight, cotton, stability
Sains dan Terapan Kimia, Vol.5, No. 2 (Juli 2011), 96-104
97 PENDAHULUAN Tekstil multifungsi adalah tekstil
yang
menjadikan
kitosan
bersifat
yang memiliki nilai fungsi baru melalui
polikationik dan lebih aktif, sehingga
proses
dapat berinteraksi dengan dinding sel
tambahan.
multifungsi
mulai
berkembang
pada
Industri
tekstil
diminati
bakteri
yang
mengandung
gugus
1980-an,
bermuatan negatif. Hal ini menimbulkan
terutama untuk tekstil berbahan dasar
gangguan metabolisme pada bakteri
katun (Li et al., 2007). Salah satu
yang
fungsionalisasi
pada
produk
tekstil
pertumbuhan dan reproduksinya (Abo-
adalah
yang
memiliki
sifat
Shosha et al., 2007). Selain itu, kitosan
tekstil
awal
dan
mengakibatkan
penghambatan
antibakteri. Katun merupakan salah satu
memiliki
pilihan
mudah mengalami biodegradasi dan
serat
kenyamanan
untuk karena
memenuhi serat
katun
dapat
sifat
yang
dengan
tidak
mudah
beracun,
berinteraksi
memiliki daya serap yang tinggi (7,0-
dengan zat-zat organik lainnya seperti
8,5%)
menyerap
protein, menyebabkan kitosan relatif
keringat dengan baik (Okasti, 2004).
lebih aman digunakan sebagai agen
Struktur katun bersifat hidrofilik, mampu
antibakteri (Widodo et al., 2005).
sehingga
dapat
mengikat oksigen dan nutrisi sehingga merupakan
media
perkembangbiakan
ideal
mikroba.
bagi
Kajian kitosan diberbagai bidang sangat
ditentukan
oleh
karakteristik
Pertum-
yang meliputi derajat deasetilasi (DD)
buhan mikroba, terutama bakteri dalam
dan berat molekul (BM). Berat molekul
bahan tekstil dapat mengakibatkan bau
kitosan berhubungan dengan derajat
yang tidak sedap, iritasi kulit dan
polimerisasi.
mendorong
molekul
timbulnya
infeksi
(Abo-
Bertambahnya
kitosan
berat
akan meningkatkan
Shosha et al., 2007). Solusi mengatasi
interaksi lapisan kitosan pada kain,
masalah
dengan
maka semakin berat molekul kitosan
menggunakan antibakteri, salah satunya
akan semakin baik kestabilan lapisan
dengan melapiskan agen antibakteri
yang terbentuk. Polimer rantai lurus
yang akan menghambat pertumbuhan
seperti
bakteri yang ada di produk tekstil
peningkatan
tersebut.
polimerisasi bertambah (Srijanto et al.,
ini
adalah
Kitosan merupakan biopolimer yang dapat
dimanfaatkan
sebagai
2006).
kitosan
juga
densitas
Peningkatan
menunjukkan jika densitas
derajat juga
agen
dipengaruhi oleh kenaikan konsentrasi
antibakteri karena memiliki gugus amina
kitosan. Peningkatan konsentrasi akan
Stabilitas Lapisan Kitosan pada Kain Katun (Junaidi, dkk)
98 mendesak
molekul
untuk
medium dan rendah sebanyak 0,1 g;
berinteraksi pada lapisan antarmuka
0,125 g dan 0,5 g dalam 100 ml asam
kain
asetat 1% sebanyak 3 kali pencelupan.
dalam
kitosan
proses
pelapisan.
Berdasarkan hal-hal di atas, maka
Kain
dilakukan kajian tentang pengaruh berat
kemudian
molekul (dengan DD relatif sama) dan
ditimbang
konsentrasi kitosan terhadap kestabilan
massa sebelum dan setelah proses pad,
lapisan kitosan pada kain, kekakuan
akan dihasikan wet pick-up (%) yang
kain
dihitung berdasarkan persamaan (1)
hasil
pelapisan
serta
struktur
morfologi kain sebelum dan setelah
yang
telah
dilapisi
kitosan
dikering-anginkan massanya.
dan
Perbandingan
berikut:
proses pelapisan. Wet pick-up = B − A x100 %
(1)
A
METODE PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Oktober 2009 sampai dengan bulan
Tahap
Maret 2010. Peralatan yang digunakan
mamanaskan
adalah viskometer Ubbelohde, stiffness
1400C selama 2 menit. Uji laundering
tester, Spektrofotometer UV-Reflektan
dilakukan dengan pencucian kain yang
dan
telah
FTIR.
Bahan-bahan
yang
berikutnya
dilapisi
kain
curing pada
kitosan
dengan
temperatur
menggunakan
digunakan dalam penelitian ini antara
tween-20 0,2%. Karakterisasi kain hasil
lain kitosan Aldrick (DD 85%) BM tinggi
pelapisan kitosan sebelum dan setelah
dengan viskositas 800.000 cps, BM
uji laundering dilakukan dengan metode
medium dengan viskositas 200.000 cps
spektroskopi FTIR
dan
viskositas
untuk memprediksi gugus yang terlibat
20.000 cps, kain katun 100%; asam
dalam ikatan, analisis kekakuan kain
asetat; asam borat; asam sulfat pekat;
menggunakan stiffness tester dengan
HCl; NaOH; dan larutan tween-20.
persamaan (2) dan (3) sebagai berikut :
BM
rendah
dengan
dan UV reflektan
PROSEDUR PENELITIAN Pelapisan
kain
dengan
kitosan
dilakukan menggunakan proses paddry-cure. ditimbang,
Kain
yang
kemudian
sudah
bersih
dicelupkan
ke
dalam masing-masing larutan kitosan
⎡ cos1 / 2θ ⎤ C=L⎢ ⎥ ⎣ 8 tg θ ⎦
1/ 3
G = 0,10 x W x C3
dengan kitosan berat molekul tinggi,
Sains dan Terapan Kimia, Vol.5, No. 2 (Juli 2011), 96-104
(2)
(3)
99
Gambar 1. Skema alat stiffness tester Dalam persamaan (2) dan (3), C adalah
selaras dengan hasil penelitian Li et al.
bending length kain, θ sudut kemiringan
(2007) tentang pelapisan menggunakan
alat,
yang
metode pad-dry-cure sebanyak dua kali
menggantung, W berat per luasan kain,
pelapisan dengan wet pick-up antara
L
panjang 2
gram/cm .
G
2
.
kain
ukuran kekakuan kain, nitrogen
dengan metode yang sama diperoleh
dilakukan dengan metode Kjedahl untuk
nilai wet pick-up sebesar 110%.Gambar
menggambarkan kadar kitosan pada
2 menunjukkan salah satu kemungkinan
kain
mekanisme interaksi antara kitosan dan
gram.cm
Analisis
kadar
95-100% dan Zhang et al. (2003)
selulosa diawali oleh adanya interaksi HASIL DAN PEMBAHASAN
van der waals atau ikatan hidrogen
Pelapisan Kitosan pada Kain Katun
antara gugus OH kitosan dengan gugus
Pelapisan kitosan pada kain dilakukan
OH selulosa kain kemudian selama
menggunakan
pad-dry-cure.
proses curing terjadi fiksasi antara
Proses pad dilakukan sebanyak dua kali
kedua gugus tersebut dan terjadi reaksi
pelapisan dengan wet pick-up kain
dehidrasi (Lim, 2002).
berkisar
metode
antara
Gambar 2.
83-133%.
Nilai
ini
Mekanisme interaksi antara selulosa kain dan kitosan
Stabilitas Lapisan Kitosan pada Kain Katun (Junaidi, dkk)
100
Analisis Kekaku uan Kain
Gamb bar 3. Grafik hubungan berat molekul dan konsentrasi kitosan terhadap kekakuan kain..
b berdasarkan n
anta armuka kain n. Hal yang g sama jug ga
pengujian kelenturan denga an stiffnesss
terja adi pada pe eningkatan berat b moleku ul
Keka akuan
testerr.
kain n
dinilai
Gamba ar
3
m menunjukkan n
kitossan
yang
menyebab bkan
laruta an
hubungan antarra berat molekul m dan n
mem miliki lebih banyak pollimer kitosa an
entrasi kitos san terhada ap kekakuan n konse
sehiingga
kain.K Kekakuan kain terliha at semakin n
lebih h banyak interaksi i an ntara kitosa an
meningkat
kenaikan n
deng gan serat kain. Deng gan demikiaan
konse entrasi kitos san, karena peningkatan n
sem makin banya ak kitosan yang y mengissi
konse entrasi aka an meningkkatkan laju u
rong gga antar polimer selulosa diman na
reakssi dan men ndesak mole ekul kitosan n
rong gga tersebutt berperan penting p dalam m
untukk
elasstisitas kain (Kavitha et al., a 2005).
seiriing
berinterraksi
dengan n
pada
lapisan n
Karakterisasi La apisan Kitos san pada Kain K Katun
Sainss dan Terapan Kimia, Vol.5, V No. 2 (Juli ( 2011), 96-104
mem mungkinkan n
terjadinyya
1001
B
C
D
A
nm m Panjang gelombang
Gambar 4. Spek ktra UV-Refflektan; (A) kain tanpa perlakuan; (B) kain dillapisi kitosa an dengan BM ting ggi sebelum dicuci; (C) kain k yang dillapisi kitosan n dengan BM M gi setelah dicuci; d (D) kain yang dilapisi d kitossan dengan n BM renda ah tingg sebe elum dicuci. Gambar
4
me emperlihatka an
perban--
apan moleku ul oleh kain katun tanp pa sera
an spektra reflektan kain k dengan n dinga
pela apisan . Senyawa yang mengandun ng
pelap pisan dan tanpa pelapisan serta a
nitro ogen memiliki elektron n menyendiiri
sebelum dan setelah s dicu uci. Spektra a
dan dengan pa anjang gelombang >27 70
unjukkan menu
nm
bahwa
k kain
hasil
menunjukkkan
bahw wa
adanyya
pelap pisan sebelu um dan se etelah dicuci
eksitasi elektro on dari n ke π* yan ng
masih h menunjuk kkan adanyya karakterr
umu umnya menunjukkan ad danya ikata an
kitosa an pada ka ain, hal ini dapat d dilihatt
(C=O O) (λmax 32 24 nm) dan n ikatan yan ng
dari puncak 316 6 nm, 336 nm, n 316 nm m
men ngandung nitrogen n (λm max 339 nm m)
hwa lapisan n Hal ini menunjjukkan bah
(Fesssenden &
kitosa an memberrikan karaktter serapan n
Spe ektra kain hasil h pelapissan sebelum m
dari molekul yang y berbeda dengan n
dicu uci memiliki serapan s makksimum pad da
Stabillitas Lapisan Kitosan K padaa Kain Katun (Junaidi, dkk)
Fessende en
,
1986 6).
102 λ 316 nm dan setelah dicuci serapan
2003). Pergeseran bilangan gelombang
maksimum berada pada daerah λ 336
tersebut disebabkan oleh gangguan
nm. Pergeseran batokromik yang terjadi
vibrasi gugus, C-O-C, yang terbentuk
ini diduga sebagai akibat dari hilangnya
dari interaksi antara kitosan dengan
sebagian kecil lapisan kitosan pada kain
selulosa kain. Interaksi ini juga yang
saat dicuci. Gambar 5 menunjukkan
kemudian
adanya serapan gugus amina sekunder
vibrasi gugus (C=O dalam glikosida)
(NH2)
gelombang
pada spektra kain setelah pelapisan,
1597,06 cm-1 dan karakter ini muncul
sehingga yang terbaca pada spektra
juga pada spektra kain hasil pelapisan
hanya vibrasi lekukan dari gugus amina
yang
sekunder (NH2).
pada
bilangan
ditunjukkan
pada
bilangan
menyebabkan
hilangnya
gelombang 1635,64 cm-1 (Gyliene, et al.,
B
A
C
D
Gambar 5. Spektra infra merah : (A) kain tanpa perlakuan; (B) kain dilapisi kitosan sebelum dicuci; (C) kain dilapis kitosan setelah dicuci; (D ) kitosan
Sains dan Terapan Kimia, Vol.5, No. 2 (Juli 2011), 96-104
103
Gambar 6. Grafik hubungan berat molekul terhadap kadar kitosan kain hasil pelapisan sebelum dicuci (A) dan setelah dicuci (B) Analisis Kadar Kitosan pada Kain
yang lebih tinggi masih memiliki jumlah
Katun Hasil Pelapisan
lapisan yang lebih banyak dibanding
Gambar 6 menunjukkan perbandingan
berat molekul medium atau rendah. Ini
berat molekul terhadap kadar kitosan
mengindikasikan
kain sebelum dan setelah pencucian.
dengan berat molekul tinggi lebih baik
Berat
dibanding dua berat molekul lainnya,
molekul
yang
tinggi
pada
bahwa
pelapisan
dasarnya memiliki rantai polimer yang
karena
lebih panjang dibanding berat molekul
menghasilkan
medium
kitosan sebelum maupun setelah dicuci.
atau
rendah.
Hal
ini
pada
kondisi
lebih
tersebut
banyak
lapisan
memungkinkan pada kitosan dengan berat molekul tinggi membawa lebih
KESIMPULAN
banyak gugus aktif untuk berinteraksi
Berdasarkan hasil penelitian yang telah
dengan gugus aktif pada serat kain.
dilakukan,
Kenyataan
membuktikan
kesimpulan bahwa kekakuan kain akan
bahwa semakin tinggi berat molekul
meningkat dengan meningkatnya berat
semakin banyak interaksi yang terjadi
molekul
pada permukaan kain baik secara kimia
Stabilitas lapisan
maupun secara fisika. Begitu juga yang
dengan
terjadi setelah pencucian, berat molekul
sedangkan
tersebut
Stabilitas Lapisan Kitosan pada Kain Katun (Junaidi, dkk)
diperoleh
dan
beberapa
konsentrasi kitosan
peningkatan
meningkat
berat
peningkatan
kitosan. molekul,
konsentrasi
104 pada berat molekul yang sama hanya akan meningkatkan jumlah pelapisan kitosan
pada
kain
tanpa
diiringi
peningkatan stabilitas lapisan. DAFTAR PUSTAKA Abo-Shosha, M.H., El-Hosamy M.B., Hashem A.M. & El -Nagar A.H. 2007. A Leaching Type Antibacterial Agent in The Easy-care Finishing of Knitted Cotton Fabric. Indust. Text. 37(1): 55-76. Fessenden, R.J. & J.S. Fessenden. 1986. Kimia Organik. Jilid 2. Edisi ke-3. Terjemahan Pudjaatmaka A. H. Penerbit Erlangga. Jakarta. Gyliene, O., Inga R., Rima, T. & Ona, N., 2003, Chemical Composition and Sorption Properties of Chitosan Produced from Fly Larva Shells, Chemija (Vilnius), 14(3), 121-127. Kavitha, T., R. Padmashwini., A. Swarna., V.R. Giri Dev., R. Neelakandan. & M. Shentil Kumar. 2005. Effect of chitosan treatment on the properties of turmeric dyed cotton yarn. Indian Journal of Fiber & Textile Research . 32: 53-56. Kim S. F. 2004. Physicochemical and Functional Properties of Crawfish Chitosan as Affected by Different Processing Protocols. Tesis. Departement of Food Science, Louisiana State University.
Lim, S. 2002. Synthesis of a Fiberreactive Chitosan Derivative and Its Application to Cotton Fabric as an Antimicrobial Finish and Dyeingimproving Agent. Tesis. Department of Fiber and Polymer Science, North Caroline State University. Li, Z., Wang-Chao, J., Lian-Jun, W., Wei-Dong, M. & Feng-Ling, Q. 2007. Synthesis and Application of Novel Aqueous Anionic Polyurethane as a Durable Press Finishing Agent of Cotton Fabrics. Textile Res. J. 77(4): 227-232. Okasti, E., Firliani K, Linda, Liyana & Louise, M. 2004. Penyempurnaan Antibakteri dan Tolak Darah untuk Baju Bedah . Makalah Seminar TexChem Student Science Fair, Bandung. Srijanto. B, Imam. P, Masduki & Purwantiningsih. 2006. Pengaruh Derajat Deasetilasi Bahan Baku pada Depolimerisasi Kitosan. Akta Kimindo. 1( 2): 67-72. Widodo, A. Mardiah & Andy P. 2005. Potensi Kitosan dari Sisa Udang Sebagai Koagulan Logam Berat Limbah Cair Industri Tekstil . ITS. Surabaya. Zhang Z., Liang, C., Jinmin, J., Yanliu, H. & Donghui, C. 2003. Antibacterial Properties of Cotton Fabrics treated With Chitosan. Textile Res. J., 73(12): 1103-1106.
Sains dan Terapan Kimia, Vol.5, No. 2 (Juli 2011), 96-104
