Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia, 2 (1) (2020) 31-35
Stannum : Jurnal Sains dan Terapan Kimia
Website: https://journal.ubb.ac.id/index.php/stannum doi: 10.33019/jstk.v2i1.1722
Research paper
The Effect of Deproteination Temperature on Deacetylation of Chitin from Krosok Shrimp ( Penaeus semisulcatus ) on Iron (Fe) Adsorption
Pengaruh Temperatur Deproteinasi Pada Deasetilasi Kitin Cangkang Udang Krosok ( Penaeus semisulcatus ) Terhadap Adsorpsi Logam Besi (Fe)
Herman Aldila 1,a, , Asmar 2 , Verry Andre Fabiani 3 , Desy Yuliana Dalimunthe 4 , Megiyo 1 & Riko Irwanto 5
1) Jurusan Fisika, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Merawang, Bangka, 33172
2) Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Merawang, Bangka, 33172
3) Jurusan Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Merawang, Bangka, 33172
4) Jurusan Matematika, Fakultas Teknik, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Merawang, Bangka, 33172
5) Jurusan Biologi, Fakultas Pertanian, Perikanan dan Biologi, Universitas Bangka Belitung Jl. Kampus Peradaban, Merawang, Bangka, 33172
a) email korespondensi : hermanaldilaubb@gmail.com

## ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan menganalisis pengaruh variasi temperatur deproteinasi pada daya adsorbsi kitosan  udang  krosok  ( Penaeus  semisulcatus )  terhadap  logam  besi  (Fe)  pada  air  kolong  bekas penambangan  timah  di  Pulau  Bangka.  Bahan  baku  kitosan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini merupakan  limbah  cangkang  udang  krosok  dari  industri  rumah  tangga  pembuatan  ebi.  Kitosan limbah cangkang udang ebi telah disintesis dalam tiga tahapan meliputi: deproteinasi, demineralisasi, dekolorisasi dan deasetilasi. Proses sintesis menggunakan variasi temperatur deproteinasi masing- masing:  30 o C,  60 o C,  dan  90 o C.  Berdasarkan  analisis  data  FTIR,  dapat  ditentukan  nilai  derajat deasetilasi sampel berturut-turut sebesar  32,01%, 30,94% dan  28,74%. Peningkatan temperatur deproteinasi  menyebabkan  nilai  derajat  deasetilasi  kitosan  menjadi  menurun.  Penurunan  ini diakibatkan  oleh  rusaknya  struktur  kitin  pada  sampel  akibat  temperatur  yang  meningkat. Kandungan  logam  Fe  pada  air  kulong  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  mencapai  6,1  ppm. Adsorbsi kitosan pada logam Fe dapat menurunkan kadar terlarut mencapai rata-rata 99,67% dari kadar awal. Kandungan gugus hidroksil pada kitosan menyebabkan terjadinya reaksi pembentukan senyawa  hidroksida  turunan  dari  logam  besi  terlarut.  Senyawa  besi  hidroksida  tersebut  akan terpisah  dari  air  dan  membentuk  endapan.  Semakin  besar  nilai  derajat  deasetilasi  maka  akan semakin besar kandungan gugus hidroksil sehingga menyebabkan daya adsorbsi kitosan semakin meningkat.
Kata kunci : Adsorbsi, kitosan, kolong, logam besi.

## PENDAHULUAN
Pemberdayaan  lahan  bekas  tambang merupakan salah satu isu strategis yang banyak menarik  minat  peneliti  dari  berbagai  bidang disiplin  ilmu  untuk  dikaji.  Mulai  dari  kegiatan reklamasi hingga pemanfaatan bekas kubangan sebagai media  budidaya  ikan.  Daerah  Provinsi Kepulauan  Bangka  Belitung  merupakan provinsi yang dikenal  sebagai penghasil timah terbesar  di  Indonesia  dan  menjadi  tulang punggung  utama  perekonomian  provinsi  ini (Aspinall,  2001).  Pada  tahun  2009,  produksi timah di Kepulauan Bangka Belitung mencapai 51.596  ton  (Badan  Pusat  Statistik,  2014). Seiring  dengan  kegiatan  pertambangan  yang semakin  meluas  setiap  tahunnya  maka  hal  ini akan  mengancam  kelestarian  lingkungan disekitarnya.
Mayoritas ketika suatu lahan telah dilakukan tambang  timah  di  atasnya  maka  akan  tersisa cekungan-cekungan  yang  kemudian  disebut kolong.  Salah  satu  pemanfaatan  kolong khususnya kolong tua yang paling umum adalah sebagai  tempat  budidaya  ikan.  Kolong  yang berumur tua sering digunakan untuk budidaya ikan  karena  kualitas  airnya  terutama  nilai  pH air telah memenuhi persyaratan hidup bagi ikan budidaya.  Selain  itu  kandungan  logam  berat pada  kolom  air  di  kolong  tua  juga  rendah. Sistem  budidaya  ikan  yang  banyak  dilakukan masyarakat Bangka yaitu menggunakan sistem keramba  jaring  apung.  Secara  prinsip penggunaan  kolong  untuk  kegiatan  budidaya ikan  dapat  dilakukan  bila  kualitas  airnya memenuhi  persyaratan  hidup  bagi  organisme budidaya.  Sumber-sumber  air  yang  kualitas airnya tidak memenuhi parameter fisika, kimia dan  biologi  tidak  dapat  digunakan  untuk budidaya karena akan menghambat pertumbuhan  ataupun  mematikan  organisme budidaya (Kordi dan Tancung 2007). Selain itu, salah  satu  parameter  kimia  air  berupa  logam berat  menjadi  parameter  yang  sangat  penting diperhatikan.  Hal  ini  dikarenakan  bila  air sebagai  media  budidaya  mengandung  logam berat maka logam berat tersebut dimungkinkan dapat  terserap  kedalam  tubuh  ikan  dan terakumulasi sehingga berbahaya jika dikonsumsi  manusia  (Prasetiyono,  2013). Namun  walaupun  demikian  kandungan  logam berat  di  sedimen  sangat  tinggi.  Proses biomagnifikasi  memungkinkan  logam  berat dapat terakumulasi didalam tubuh ikan. Logam berat timah hitam (Pb), seng (Zn) dan tembaga (Cu) adalah logam berat yang keberadaannya di
kolong cukup tinggi (Henny 2010). Tidak hanya pada  kolong  tua  kegiatan  budidaya  ikan  oleh masyarakat  juga  dilakukan  pada  kolong  muda ataupun menengah. Hal ini terutama  dilakukan pada kolong-kolong muda dan menengah yang dangkal  (kedalaman  kurang  dari  lima  meter). Kolong-kolong  ini  merupakan  kolong  kolong yang  telah  mengalami  proses  pulih  alami  ( self purification ) lebih  cepat dan memiliki  nilai pH air  sesuai  dengan  kehidupan  ikan-ikan budidaya. Namun hal ini masih sangat beresiko adanya  ketercemaran  perairan  oleh  limbah organik sisa pakan dari kegiatan budidaya ikan dan kandungan logam berat di kolom perairan masih cukup tinggi yang menyebabkan perairan kolong  tidak  layak  digunakan  untuk  aktivitas budidaya.
Salah satu upaya remediasi air kolong adalah dengan memanfaatkan material adsorban yang dapat  menyerap  logam  berat.  Material  ini berfungsi  mengikat  kation  logam  terlarut dengan  anion  sehingga  kadar  logam  terlarut akan  menurun.  Kitosan  salah  satu  material adsorban yang telah dikembangkan dan paling banyak  diminati.  Hal  ini  karena  kitosan memiliki  beberapa  keunggulan  diantaranya ramah  lingkungan  (tidak  meninggalkan  emisi polutan), sumbernya berlimpah (umumnya dari cangkang  crustacea)  dan  tidak  bersifat  racun. Kitin  merupakan  senyawa  prekursor  kitosan yang  banyak  terkandung  dalam  cangkang crustacea terutama udang dan lobster. Di  Bangka  Belitung  dapat  dengan  mudah ditemukan  industri  pengolahan  crustacea: udang,  lobster  dan  rajungan.  Diantaranya sentra pengolahan udang ebi di Pulau Panjang Kabupaten Bangka Selatan. Bahan baku udang ebi adalah udang krosok (Penaeus semisulcatus) segar yang telah direbus dan dikupas kulitnya kemudian  dijemur  dibawah  sinar  matahari selama 1-2 hari. Berdasarkan hasil wawancara dan observasi diperoleh informasi bahwa dalam setiap  10  kg  udang  krosok  segar  hanya menghasilkan  rata-rata  0,8-1  kg  udang  ebi kering. Tentu potensi limbah udang ebi berupa kulit  menjadi  sangat  potensial  untuk dikembangkan  salah  satunya  sebagai  bahan baku kitosan sebagai material adsorben logam besi (Fe).

## METODE PENELITIAN
Sintesis diawali dengan melakukan preparasi limbah udang ebi menjadi prekursor. Kegiatan diawali dengan mencuci limbah udang dengan air hingga bersih kemudian dikeringkan. Cangkang udang yang telah kering kemudian di
haluskan dan diayak dengan ukuran 100 mesh hingga menjadi serbuk yang disebut prekursor. Prekursor  yang  diperoleh  kemudian  akan diproses  melalui  tiga  tahapan  yaitu:  proses deproteinasi,  demineralisasi  dan  deasetilasi. Penelitian  ini  akan  dibagi  menjadi  tiga  bagian sesuai  dengan  variasi  parameter  yang  akan diteliti yaitu: temperatur deproteinasi, konsentrasi  HCl  pada  proses  demineralisasi, dan konsentrasi NaOH pada proses deasetilasi.
Sebanyak masing-masing 30 gram prekursor dilarutkan  dalam  180  mL  larutan  natrium hidroksida  (NaOH)  2N  dengan  variasi temperatur  30,  60  dan  90 o C  dan  di  stirrer selama  satu  jam.  Setelah  dipisahkan  dari larutannya,  prekursor  dicuci  dengan  aquadest hingga  netral  kemudian  dikeringkan.  Padatan kering hasil deproteinasi selanjutnya didemineralisasi dengan menggunakan larutan HCl  1,5  N  dengan  perbandingan  1:12  b/v  dan diaduk pada suhu kamar selama 1 jam. Setelah disaring,  padatan  dicuci  dengan  aquadest hingga  netral  kemudian  dikeringkan  sehingga diperoleh  kitin  kering.  Kitin  yang  diperoleh direaksikan  dengan  NaClO  untuk  memutihkan dan  selanjutnya  dideasetilasi  menggunakan NaOH 20% lalu dicuci hingga netral.
Kitosan  yang  kering  kemudian  dilarutkan dalam  air kulong dengan perbandingan 1 :100 (b/v)    kemudian  didiamkan  selama  30  menit. Setelah  itu  air  disaring  untuk  memisahkan endapan  kitosan.  Air  yang  telah  disaring kemudian dilakukan uji AAS untuk mengidentifikasi kadar logam berat terlarutnya.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Air  kolong  sampel  pada  penelitian  ini diambil  dari  wilayah  Desa  Rebo  Kabupaten Bangka.  Kolong  ini  masuk  dalam  ketegori kolong  muda  dimana  dapat  diamati  bahwa lahan  disekitar  kolong  masih  tampak  gersang karena  merupakan  hasil  proses  pengerukan tanah permukaan akibat proses penggalian.
Kandungan logam berat yang diamati dalam sampel air kolong ini melalui pengujian Atomic Absorption  Spectroscopy (AAS)  ditampilkan dalam Tabel 1. sebagai berikut:
Berdasarkan analisa kandungan logam berat yang  ditemukan  pada  air  kolong  target, kandungan  logam  besi  dan  timbal  memiliki kadar  yang  cukup  tinggi  dari  syarat  minimal yang  ditetapkan  oleh  standar  baku  mutu  air Menteri  Kesehatan  Republik  Indonesia  No.  32 Tahun  2017  dan  Peraturan  Pemerintah Republik Indonesia No. 82 Tahun 2001. Untuk
kandungan  logam  besi  dan  timbal  terlarut masing-masing enam (6) dan tujuh (7) kali lipat dari  standar  baku  yang  ditetapkan  sedangkan kandungan  logam  tembaga  terlarut  memiliki nilai paling besar 0,32 ppm setara 16 kali lipat dari standar baku mutu yang ditetapkan.
Analisis  spektrum  FT-IR  kitosan  dilakukan pada daerah gugus fungsi dan daerah sidik jari dengan  frekuensi  4000  cm -1 -  600  cm -1 .  Nilai derajat  deasetilasi  kitosan  ditentukan  dengan menggunakan  metode base  line (Khan,  et  al., 2002)  berdasarkan  spektrum  FT-IR,  dengan persamaan:
DD = (100 − (( A 1655 A 3450 ) x 100 1,33 ) % (1)
Dimana, A 1655 menunjukkan  serapan  pada pita  amida, A 3450 menunjukkan  serapan  pada pita  hidroksil,  dan  faktor  1,33  menunjukkan nilai rasio A 1655 / A 3450 untuk deasetilasi kitin sempurna.
Tabel 2. Derajat Deasetilasi Pada Sampel No Sampel DD (%) 1. Temperatur 30 o C 32.01 2.  Temperatur 60 o C 30.94 3.  Temperatur 90 o C 28.74
Nilai derajat deasetilasi pada masing-masing sampel ditampilkan pada Tabel 2. Berdasarkan analisis  data  FTIR,  peningkatan  temperatur deproteinasi  menyebabkan  nilai  derajat deasetilasi kitosan menjadi menurun. Penurunan  ini  diakibatkan  oleh  rusaknya struktur  kitin  pada  sampel  akibat  temperatur yang  meningkat.  Sedangkan  peningkatan konsentrasi  larutan  NaOH  pada  proses deasetilasi menyebabkan nilai derajat deasetilasi meningkat. Peningkatan konsentrasi larutan NaOH menyebabkan proses deasetilasi menjadi  lebih  optimal  dalam  memutus  ikatan gugus asetil pada kitin.
Berdasarkan  hasil  analisis  gugus  fungsi dengan FT-IR, diketahui bahwa adanya serapan khas untuk kitosan yang terdapat pada bilangan gelombang  3448,72  cm -1 yang  menunjukkan adanya  ikatan  hidrogen  dari  gugus  –OH  yang tumpang  tindih  dengan  rentangan  –NH. Sedangkan vibrasi ulur gugus –OH terlihat pada daerah  3410,15  cm -1 .  Perbedaan  yang  terjadi setelah  tahap  deasetilasi  adalah  tidak munculnya gugus C=O pada daerah 1680-1660 cm -1 yang  menandakan  hilang  atau  telah berkurangnya  gugus  C=O  pada  kitosan,  serta munculnya  serapan  pada  871,82  cm -1 untuk
spektrum  FT-IR  dari  kitosan  cangkang  udang ebi yang menandakan adanya vibrasi dari gugus –NH 2 .  Nilai  derajat  deasetilasi  tertinggi diperoleh  sebesar  81,3%  pada  temperatur deproteinasi  30 o C  dengan  konsentrasi  NaOH 60%.
Pengujian efektifitas adsorbsi kitosan pada air  kulong  menggunakaan Atomic  Absorption Spectrophotometer (AAS) Thermoscientific Tipe ICE 3000 dengan batas deteksi alat 0,0001 ppm ditampilkan pada Tabel 3. Secara umum kadar logam berat terlarut pada air kulong mengalami penurunan yang sangat signifikan.
Penurunan kadar logam berat terlarut pada air kulong telah memenuhi standar baku mutu menurut Peraturan Menteri Kesehatan
Republik  Indonesia  No.  32  Tahun  2017  dan Peraturan  Pemerintah  Republik  Indonesia  No. 82  Tahun  2001.  Penurunan  sangat  signifikan pada  logam  Zn  dan  Pb  hingga  kadarnya mencapai  dibawah  batas  ambang  terukur minimal  dari  alat  atau  setara  dengan  100%. Sedangkan  adsorbsi  untuk  logam  Fe  dan  Cu masing  –  masing  dapat  menurunkan  kadar terlarut hingga 98,36% dan 71,88%.
Logam  besi  (Fe)  yang  mengendap umumnya akan membentuk senyawa hidroksida  berupa  Fe(OH) 3 dengan  nilai  Ksp Fe(OH) 3 sebesar  3,8  x  10 -38 .  Kandungan  gugus hidroksil pada kitosan menyebabkan terjadinya reaksi  pembentukan  senyawa  hidroksida turunan dari logam besi terlarut.
Pada proses adsorbsi terjadi senyawa yang memiliki  nilai  hasil  kali  kelarutan  lebih  kecil akan  lebih  dahulu  membentuk  senyawa hidroksida.  Sebagai  pembanding  senyawa Fe(OH) 3 (Ksp  =  3,8  x  10 -38 )  akan  mengendap terlebih dahulu daripada senyawa Cu(OH) 2 (Ksp =  2  x  10 -19 ).  Proses  kompetisi  ini  akan  terus berlangsung hingga jumlah konsentrasi kitosan bereaksi sempurna. Hal ini menyebabkan kadar logam besi terlarut akan lebih sedikit daripada
logam  Cu  terlarut  sehingga  berdampak  pada penurunan kadar logam terlarut masing-masing.
Fe 3+(aq) + 3OH -(aq) Fe(OH) 3(s)
Tabel 3. Adsorbsi Kitosan Pada Logam Fe Terlarut No Sampel Logam Fe Terlarut (ppm) Sebelum  Sesudah 1.  Temperatur 30 o C 6,10 0,010 2.  Temperatur 60 o C 0,020 3.  Temperatur 90 o C 0,030
Pada  tabel  3  dapat  dilihat  bahwa temperatur  30 o C  dengan  derajat  deasitilasi 32,01% memliki kemampuan menyerap logam Fe terlarut yang lebih besar. Hal ini dikarenakan semakin besar derajat deasitilasi kitosan makan semakin  banyak  gugus  amina  (-NH 2 )  yang berfungsi
sebagai tempat terjadinya pengkhelatan,  sehingga  kemampuan  kitosan dalam mengikat ion semakin besar (Rahayu  & Purnavita, 2007).  Semantara itu reaksi kitosan dengan  ion  logam  Fe  merupakan  reaksi pembentukan  senyawa  kompleks  dengan kitosan sebagai ligan dan ion logam sebagai ion pusat. Berdasarkan deret kekuatan ligan dalam spektrokimia,  gugus  fungsi  hidroksil  berada disebelah  kiri  gugus  amina,  sehingga  gugus amina lebih kuat dibandingkan gugus hidroksil dalam mengadsorbsi ion logam  (Oxtoby, et al., 2003).

## KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Peningkatan  temperatur  deproteinasi mengakibatkan  penurunan  nilai  derajat deasetilasi kitosan udang krosok.
2. Nilai derajat deasetilasi tertinggi diperoleh sebesar 32,01% pada temperatur deproteinasi 30 o C.
3. Adsorbsi  kitosan  pada  pada  Fe  dapat menurunkan  kadar  terlarut  mencapai 98,36%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Dalam  kesempatan  ini  penulis  ingin menyampaikan  ucapan  terima  kasih  kepada
universitas  Bangka  Belitung  yang  telah membiayai  kegiatan  penelitian  melalui  skema Penelitian  Dosen  Tingkat  Universitas  (PDTU) dengan  Nomor  DIPA-042.01.2.401021/2019 untuk Tahun Pelaksanaan 2019.

## DAFTAR PUSTAKA
El-Haddad,  M.  N.,  2013.  Chitosan  as  A  Green
Inhibitor  for  Copper  Corrosion  in  Acidic Medium. International Journal of Biological  Macromolecules,  Volume  55, pp. 142-149.
Fernandez-Kim,  S.-O.,  2004,  Physicochemical and  Functional  Properties  of  Crawfish Chitosan  as  Affected  by  Different Processing  Protocols,  A  Thesis  in Department  of  Food  Science,  Seoul National University.
Hardjito,  L.  2006.  Chitosan  Sebagai  Bahan Pengawet  Pengganti  Formalin.  Majalah Pangan. Media Komunikasi dan Informasi. Hwang  J,  Hong  S,  Kim  C.  1997.  Effect  of molecular weight and NaCl concentration on dilute solution properties of chitosan. J Food Sci Nutr 2:1-5.
John,  S.,  Joseph,  A.,  Kuruvilla,  M.  &  T, S., 2017.
Inhibition  of  Mild  Steel  Corrosion  using Chitosan-PVA  Nanocomposite  Films  by Sol-Gel  Methods.  Journal  Bio  Tribo Corrosion, Volume 3, pp. 1-9.
Khan,  T.,  Peh,  K.  &  Chang,  H.,  2002.  Reporting Degree  of  Deacetylation  Values  of Chitosan;  The  Influence  of  Analytical Methods. J.Pharm.Sci, 5(3), pp. 205-212. Mekawati, Fachriyah, E. dan Sumardjo, D., 2000,
Aplikasi  Kitosan  Hasil  tranformasi  Kitin Limbah  Udang  (Penaeus  merguiensis)
untuk Adsorpsi Ion Logam Timbal, Jurnal Sains  and  Matematika,  FMIPA  Undip, Semarang, Vol. 8 (2), pp. 51- 54. Muzzarelli  RAA,  Peter  MG.,  1997.  Chitin Handbook. European Chitin Society. Italy. Muzzarelli RAA, Rochetti R, Stanic V, Weckx M. 1997.  Methods  for  the  determination  of the  degree  of  acetylation  of  chitin  and chitosan. Di dalam: Muzzarelli RAA, Peter MG (eds.). Chitin Handbook. Grottamare: European Chitin Soc.
Oxtoby,  D.  W.,  Gillir,  H.  dan  Nachtrieb,  N.  H.,
2003. Prinsip-Prinsip  Kimia  Modern. Jakarta: Erlangga.
Rahayu,  L.  H.,  dan  Purnavita,  S.,  (2004), “Optimasi  Proses  Deproteinasi  dan Demineralisasi  pada  Isolasi  Kitin  dari Limbah  Cangkang  Rajungan  (Portunus pelagicus)”,  Prosiding:  Teori  Aplikasi Teknologi  Kelautan,  ITS  Surabaya,  hal. III.8 – III.11.
Rahayu,  L.  H.  &  Purnavita,  S.,  2007.  Optimasi Pembuatan  Kitosan  dari  Kitin  Limbah Cangkang  Rajungan  (Porrtunu  palgicus) untuk  Adsorben  Ion  Logam  Merkuri. Reaktor, 11(1), pp. 45-49.
Srijanto,  B.,  2003,  “Kajian  Pengembangan Teknologi  Proses  Produksi  Kitin  dan Kitosan  Secara  Kimiawi”,  Prosiding seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia 2003, Volume I, pp. F01-1 – F01-5.
Suhardi,  (1992),  “Kitin  Dan  Kitosan“,  Pusat Antar  Universitas  Pangan  dan  Gizi,  UGM Yogyakarta. Yunizal  dkk,  (2001),  “Ekstraksi  Kitosan  dari Kepala Udang Putih (Penaeus merguensis)”. J. Agric. Vol. 21 (3), hal 113- 117.