## Jurnal Riset Fisika Indonesia
Volume 1, Nomor 2, Juni 2021
ISSN: 2776-1460 (print); 2797-6513 (online) http://journal.ubb.ac.id/index.php/jrfi/index/2017

## Pengaruh Konsentrasi NaOH pada Proses Deasetilasi Kitin terhadap Derajat Deasetilasi Kitosan
Herman Aldila 1, * ) , Atin Nuryadin 2 , & Desy Yuliana Dalimunthe 3
1) Jurusan Fisika, Universitas Bangka Belitung JL. Kampus Peradapan, Kampus Terpadu Balunijuk Gd. Dharma Penelitian Lt 1, Bangka, Kepulauan Bangka Belitung, Indonesia 33172
2) Jurusan Pendidikan Fisika, Universitas Mulawarman Jl. Muara Pahu,Kampus Gn. Kelua Gd. H, Samarinda, Kalimantan Timur, Indonesia 75123
3) Jurusan Matematika, Universitas Bangka Belitung JL. Kampus Peradapan, Kampus Terpadu Balunijuk Gd. Babel IV Lt 2, Bangka, Kepulauan Bangka Belitung, Indonesia 33172
*E-mail korespondensi: hermanaldilaubb@gmail.com

## Info Artikel:
Dikirim: 30 Januari 2020 Revisi: 28 Februari 2021 Diterima: 3 Mei 2021

## Kata Kunci:
Kitin; kitosan;
deasetilasi;
derajat deasetilasi;

## Abstract
Shrimp  shell  waste  contains  chemical  compounds  including  protein  30-40%, calcite (CaCO₃) 30 -50%, and chitin 20-30%. The chitin contained in the shrimp shell can  be  further  processed  to  produce  chitosan  which  has  many  benefits  in  the industrial  sector. Extraction  of  chitosan  was  carried  out  in  four  steps: deproteinization, demineralization, decolorization and deacetylation of chitin. In this  case,  Extraction  of  chitosan  studied  of  effect  of  NaOH  concentration  on deacetylation process and then used FTIR tipe Thermo Scientific Nicolet iS10 for characterization. The results shown that the increase of NaOH concentration from 20% to 60%, the chitosan DD increased. The diffusion rate of OH - causes increment of  OH - attack  to  the  amino  group  thus  realizing  the  effective  deacetylation  of chitin. The highest chitosan DD was up to 69.49% is achieved under the optimized conditions  of  this  process  and  the  occurrence  of  deacetylation  structurally demonstrated by the Fourier transform infrared (FTIR) characterization.

## PENDAHULUAN
Udang  merupakan  salah  satu  komoditas  perikanan  Indonesia  khususnya  di  Provinsi Kepulauan  Bangka  Belitung.  Umumnya  masyarakat  setempat  menjual  komoditas  ini  dalam bentuk mentah maupun  setengah jadi. Produk setengah jadi yang dimaksud adalah mengolah udang  dalam  bentuk  udang  ebi.  Salah  satu  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.
Limbah cangkang udang mengandung senyawa kimia diantaranya adalah protein 30-40%, kalsit  (CaCO₃)  30 -50%,  dan  kitin  20-30%  [1].  Kitin  yang  terkandung  dalam  cangkang  udang
tersebut dapat diproses lebih lanjut menghasilkan kitosan yang mempunyai banyak manfaat di bidang industri. Kitosan merupakan biopolimer yang banyak digunakan diberbagai industri kimia, antara  lain  sebagai  koagulan  dalam  pengolahan  limbah  air,  bahan  pelembab,  pelapis  benih, adsorben  ion  logam,  anti  kanker/tumor,  anti  kolestrol,  komponen  tambahan  pekan  ternak, sebagai  lensa  kotak,  pelarut  lemak,  dan  pengawet  makanan  [2-3].  Sumber  kitin  yang  sangat potensial adalah karangka luar crustacea seperti udang, kepiting, rajungan, dan lobster. Selain itu kandungan kitosan juga dapat ditemukan pada serangga, ragi, jamur, serta  cangkang molusca [2,4]. Kitin secara alami merupakan senyawa yang tidak berdiri sendiri tetapi bergabung dengan senyawa lain. Pada crustacea, kitin bergabung dengan protein, dan kalsit [5].
Kitosan adalah suatu biopolimer dari D-glukosamin yang dihasilkan dari proses deasetilasi kitin dengan menggunakan alkali kuat. Kitosan bersifat sebagai polimer kationik yang tidak larut dalam  air,  dan  larutan  alkali  dengan  pH  diatas  6,5.  Kitosan  mudah  larut  dalam  asam  organik seperti asam forniat, asam asetat, dan asam sitrat [2]. Secara umum proses pembuatan kitosan meliputi  3  tahap,  yaitu  deproteinasi,  demineralisasi,  dan  deasetilasi.  Proses  deproteinasi bertujuan mengurangi kadar protein dalam cangkang dengan menggunakan larutan alkali encer dan  pemanasan.  Proses  demineralasi  dimaksudkan  untuk  mengurangi  kadar  kalsit  dengan menggunakan asam konsentrasi rendah untuk mendapatkan kitin, sedangkan proses deasetilasi bertujuan  menghilangkan  gugus  asetil  dari  kitin  melalui  pemanasan  dalam  larutan  alkali  kuat dengan  konsentrasi  tinggi  [6].  Kualitas  kitosan  salah  satunya  ditentukan  dari  seberapa  besar derajat deasetilasinya. Derajat deasetilasi pada pembuatan kitosan bervariasi tergantung pada bahan dasar dan kondisi proses seperti konsentrasi larutan alkali, suhu, dan waktu [5].
Salah  satu  parameter  kualitas  kitosan  adalah  nilai  derajat  deasetilasi  (DD).  Nilai  ini mendeskripsikan tingkat deasetilasi kitin menjadi kitosan dengan memutus rantai gugus asetil. Semakin  besar  nilai  DD  maka  proses  deasetilasi  kitin  semakin  baik.  Optimasi  proses  sintesis kitosan meliputi proses deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi merupakan salah satu faktor utama yang dapat menentukan nilai DD pada kitosan selain dari bahan baku yang digunakan. Pada  penelitian  ini  telah  dikaji  mengenai  pengaruh  variasi  konsentrasi  NaOH  pada  proses deasetilasi kitin terhadap nilai derajat deasetilasi kitosan cangkang udang limbah ebi ( Penaeus semisulcatus ).

## METODE PENELITIAN
Bahan yang digunakan adalah NaOH (pellets, 99%), HCl (37%), dan NaClO (14% klorin aktif) yang  dibeli  dari  MERCK.  Akuades  digunakan  dalam  setiap  pembuatan  larutan  maupun pengenceran.  Dalam  penelitian  ini  cangkang  udang  yang  digunakan  diperoleh  dari  limbah industri rumah tangga udang ebi (Bangka, Indonesia) dan berasal dari ( Penaeus semisulcatus ). Pada  tahap  preparasi,  limbah  udang  dicuci  beberapa  kali  menggunakan  air  mendidih  untuk menghilangkan  impuritas  organik  kemudian  dicuci  dengan  air  suling  dan  dikeringkan menggunakan  sinar  matahari  (sekitar  27  °C)  selama  4  jam.  Untuk  mendapatkan  prekursor, cangkang  udang  yang  telah  kering  dihaluskan  lalu  diayak  menggunkan  ayakan  100  mesh. Sebanyak masing-masing 30 gram prekursor dilarutkan dalam 180 mL larutan natrium hidroksida (NaOH)  2N  pada  temperatur  30 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  40%  lalu  dicuci  hingga  netral.  Kitosan  yang  dihasilkan dikarakterisasi menggunakan FTIR tipe Thermo Scientific Nicolet iS10.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
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 [7] 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 1 . Derajat deasetilasi kitosan
Seperti  yang  terlihat  pada  Tabel  1.  dengan  peningkatan  konsentrasi  NaOH  dari  20% menjadi 60%, derajat deasetilasi kitosan meningkat dari 64,31% menjadi 69,49%. Nilai derajat deasetilasi kitosan tertinggi dicapai pada konsentrasi NaOH sebesar 60%. Reaksi deasetilasi kitin sebagian besar dipengaruhi oleh hambatan sterik dari struktur  alami kitin [8]. Hambatan sterik yang  dibentuk  oleh  struktur  kompak  alami  kitin  menghalangi  serangan  OH-  ke  gugus  amino. Selanjutnya,  laju  difusi  OH-  ke  permukaan  dan  bagian  dalam  partikel  kitin  akan  sangat bergantung  pada  konsentrasi  alkali.  Oleh  karena  itu,  peningkatan  konsentrasi  NaOH memfasilitasi OH- untuk mengatasi hambatan sterik dan mencapai deasetilasi kitin [9-10].
Gambar 1. Pengaruh konsentrasi NaOH (a) 20%, (b) 40% dan 60%
Pita lebar pada sekitar 3450 cm -1 berhubungan dengan peregangan vibrasi OH. Pita hampir menghilang pada 3260 dan 3107 cm -1 yang berasal dari peregangan N-H setelah deasetilasi. Hal ini menyebabkan ikatan hidrogen reguler N-H pada kitin yang tidak bereaksi mengganggu reaksi deasetilasi. Deasetilasi yang berhasil ditunjukkan dengan reduksi pita pada 1655 cm -1 dan 1310 cm -1 masing-masing ditugaskan untuk peregangan C = O dalam ikatan amida dan getaran tekuk
Sampel Konsentrasi NaOH (%) Derajat deasetilasi (%) 1 20 64,31 2 40 66.27 3 60 69.49
CO-NH [11-13]. Vibrasi regangan ikatan glikosidik struktur polisakarida kitosan pada 1021 dan 856  cm -1 menunjukkan  deasetilasi  kitin  yang  efektif  [14].  Puncak  intens  pada  1556  cm -1 yang timbul  dari  deformasi  N-H  amida  II  dan  pita  pada  1430  cm -1 yang  berasal  dari  vibrasi  ulur deformasi C-H alkana [15].

## KESIMPULAN
Kitosan telah berhasil diproduksi dari limbah industri rumah tangga udang kering (Bangka, Indonesia). Pengaruh konsentrasi NaOH pada proses deasetilasi telah dianalisis. Pada penelitian ini secara signifikan menunjukkan bahwa  derajat deasetilasi kitosan meningkat seiring dengan peningkatan  konsentrasi  NaOH  pada  proses  deasetilasi  kitin.  Laju  difusi  OH-  menyebabkan peningkatan serangan OH- ke gugus amino sehingga mewujudkan deasetilasi kitin yang efektif. Derajat deasetilasi kitosan tertinggi tercapai sebesar 69,49% konsentrasi NaOH 60%.

## 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
[1]      El  Knidri  H,  El  Khalfaouy  R,  Laajeb  A,  Addaou  A,  and  Lahsini  A  2016  Eco-friendly extraction and characterization of chitin and chitosan from the shrimp shell waste via microwave irradiation process. Saf. Environ. Prot. 104 395-405.
[2]  Hamed I, Ozogul F, and Regenstein J M 2016 Industrial applications of crustacean by- products  (chitin,  chitosan,  and  chitooligosaccharides):  A  review.  Trends  Food  Sci. Technol. 48 40-50.
[3]  Salah R, Michaud P, Mati F, Harrat Z, Lounici H, Abdi N, Drouiche N, and Mameri N 2013 Anticancer  activity  of  chemically  prepared  shrimp  low  molecular  wight  chitin evaluation with the human monocyte leukaemia cell line, THP-1. Int. J. Biol. Macromol 52 333-9.
[4]  Kumirska J, Czerwicka M, Kaczynski Z, Bychowska A, Brzozowski K, Thoming P, and Stepnowski P 2010 Application of spectroscopic methods for structural analysis of chitin and chitosan. Mar. Drug. 8 (9) 1567-636.
[5]  Daraghmeh N H, Chowdhry B Z, Leharne S A, Al Omari M M, and Badwan A A 2011 Chitin, profiles drug subst. excipients relat. methodol. 1st ed.Elsevier Inc. 35- 102.
[6]  Younes I, Hajji S, Frachet V, Rinaudo M, Jelloulli K, and Nasri M 2014 Chitin extraction from shrimp shell using enzymatic treatment. Antitumor, antioxidant and antimicrobial activities of chitosan. Int. J. Biol. Macromol. 69 489- 98.
[7]  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.
[8]  Methacanon P, Prasitsilp M, Pothsree T, and Pattaraarchachai J 2003 Heterogeneous N- deacetylation of squid chitin in alkaline solution. Carbohydr. Polym. 52 (2) 119-23.
[9]  Liu T G, Li B, Huang W, Lv B, Chen J, Zhang J X, and Zhu L P 2009 Effects and kinetics of novel temperature cycling treatment on the N-deacetylation of chitin in alkaline solution. Carbohydr. Polym. 77 (1) 110-7.
[10]  Chang K L B, Tsai G, Lee J, and Fu W 1997 Heterogeneous N-deacetylation of chitin in alkaline solution. Carbohydr. Res. 303 (3) 327-32.
[11]  Rashid  T  U,  Rahman  M  M,  Kabir  S,  Shamsuddin  S  M,  and  Khan  M  A  A  2012 A  new Approach for the preparation of chitosan from γ -irradiation of prawn shell: effects of radiation on the characteristic of chitosan. Polym. Int. 61 (8) 1302-8
[12]  Paulino A T, Simionato J I, Garcia J C, and Nozaki J 2006 Characterization of chitosan and chitin produced from silkworm crysalides. Carbohydr. Polym. 64 (1) 98-103.
[13]  Kumari S, Rath P, Kumar A S H, and Tiwari T 2015 Extraction and characterization of chitin and chitosan from fishery waste by chemical method. Environ. Technol. Innov. 3 77-85.
[14]  Sivakami M, Gomathi T, Venkatesan J, Jeong H S, Kim S K, and Sudha P 2013 Preparation and characterization of nano chitosan for treatment wastewaters. Int. J. Biol. Macromol. 57 204- 12.
[15]  Dompeipen  E  J  2017 Isolation  and  identification  of  chitin  and  chitosan  from  windu shrimp (Penaeus monodon) with infrared spectroscopy. Majalah Biam 13 (1) 31-41.