## TINGKATAN KUALITAS KITOSAN HASIL MODIFIKASI PROSES PRODUKSI
Pipih suptijah* )

## Abstrak
Kitosan  adalah  turunan  dari  kitin  yang  merupakan  polimer  alam  terdapat  pada  karapas/ limbah  udang  sekitar  10  %  -  25%.    Proses  pembuatan  kitin  dan  kitosan  meliputi  beberapa  tahapan utama,  yaitu    demineralisasi,  deproteinasi  dan  deasetilasi,  yang  membutuhkan  kondisi  tepat  agar diperoleh  mutu  produk  yang  baik.  Tujuan  penelitian  ini  adalah  desain  proses  kitosan  untuk memperoleh mutu produk yang bervariasi, adapun metode yang digunakan meliputi modifikasi proses pembuatan kitosan dengan perlakuan konsentrasi reagen, suhu dan waktu disetiap tahapan prosesnya. Adapun hasil yang diperoleh merupakan metode pembuatan kitosan yang cepat, sederhana dan murah (efisien) dengan perlakuan konsentrasi HCl 1 N dan 1,5 N, suhu 90 0 C dan waktu proses 1 jam  yang menghasilkan produk dengan mutu bervariasi, yaitu grade farmasi, kosmetik, pangan sehat dan industri lainnya misal industri cat, tekstil, pupuk dll, sehingga lebih sesuai dengan aplikasinya.
Kata kunci : Deasetilasi, Grade mutu, Kitosan,

## PENDAHULUAN
Pada umumnya udang yang dimanfaatkan secara komersil dalam bentuk utuh tanpa kepala, tanpa kulit atau tanpa kulit dan kepala, baik dalam keadaan segar, beku ataupun  dikalengkan.    Oleh  karena  itu  limbahnya  pun  bervariasi,  dimana  limbah padat yang berasal dari pengolahan udang berkisar antara 40-65% (Ornum, 1992).
Sampai  saat  ini  limbah  padat  udang  terbesar  dimanfaatkan  untuk  campuran pakan  ternak  disamping  terasi,  silase,  petis  dan  kerupuk  yang  presentasinya  hanya sedikit.
Karapas  udang  merupakan  biopolimer  selulosa  yang  disebut  kitin (Lower,  1984).    Dalam  limbah  pengolahan  udang  terdapat  sekitar  30%  kitin, disamping  protein  dan  mineral,  sedangkan  turunan  dari  kitin  disebut  kitosan , keduanya  dapat  diperoleh  dengan  cara  isolasi  dan  dilanjutkan  dengan  deasetilasi untuk kitosan .
Sifat dan fungsi kitin dan kitosan sangat beragam kitin sangat menonjol dalam kemampuannya sebagai absorben, sedangkan kitosan menonjol dalam kemampuannya  sebagai  pengikat  atau  pengkelat  dalam  proses  koagulasi  dan
flokulasi, disamping itu juga berfungsi sebagai penstabil, pengental, pengisi, pen-jel, film  pembungkus  dan  lain-lain,  sehingga  sangat  dibutuhkan  dalam  industri  obat- obatan,  kosmetik,  pangan,  cat,  perekat,  kertas,  pengolahan  limbah,  pupuk  dan  lain- lain (Knorr, 1991)
Proses produksi kitin dan kitosan terdiri dari beberapa tahapan yang berbeda- beda  yang akan  berdampak pada  mutu produk akhir,  maka perlakuan setiap tahapan pun  akan  mempengaruhi  mutu  produk  akhir.    Oleh  karena  itu  untuk  memperoleh mutu  produk  akhir  yang  sesuai  dengan  yang  diinginkan,  maka  dalam  penelitian  ini dilakukan  modifikasi  berbagai  perlakuan  konsentrasi  reagen,  suhu,  waktu,  serta ukuran partikel (size) disetiap tahapannya, sehingga modifikasi proses tersebut dapat dijadikan suatu kondisi proses yang dapat menghasilkan produk dengan mutu tertentu (Muzzarelli, 1977).
Semakin  tinggi  mutu  kitosan  atau  kitin  berarti  semakin  tinggi  pula kemurniannya,  salah  satu  parameter  mutu  kitin  atau  kitosan  yang  cukup  penting adalah  derajat  deasetilasinya.    Semakin  tinggi  derajat  deasetilasinya  semakin  tinggi kemurniannya artinya  kitin  dan kitosan  sudah  murni dari pengotornya  yaitu protein, mineral dan pigmen serta gugus asetil untuk kitosan yang disertai kelarutannya yang sempurna dalam asam asetat 1%.
Sehubungan  dengan  kebutuhan  setiap  industri  akan  kitosan  yang  bermutu tertentu  maka  perlu  didesain  kondisi  proses  pembuatan  kitosan  yang  akan menghasilkan produk dengan mutu beragam.

## METODOLOGI

## Bahan dan Alat
Limbah  udang  ,  HCl,  NaOH,  Asam  asetat,  Aquades,  Bahan  uji  Proksimat, KBr,  pH  indikator, Beaker-glass , Hot  plate, Pengaduk,  Saringan,  Termometer,  Alat uji proksimate dan IR Spectrofotometer

## Metode
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  2  tahap,  yaitu  tahap  pendahuluan  dan  tahap lanjutan.  Pada  tahap  pendahuluan  diuji  coba  berbagai  perlakuan  konsentrasi  reagen (Tabel 1) pada proses pembuatan kitin sebagai produk setengah jadi yang merupakan bahan  baku  bagi proses  selanjutnya (tahap  lanjutan).      Berdasarkan uji  mutu produk pada tahap pendahuluan, dipilih produk kitin yang terbaik dengan rendemen tertinggi untuk diproses lebih lanjut.  Adapun skema proses pembuatan kitin dapat dilihat pada Gambar 1.

## 1:7
HCl 1N; 1,5 N; 2N
Suhu   65 0 C, 90 0 C Waktu  2 jam, 1 jam
NaOH  3N; 3,5N  Suhu 65 0 C; 90 0 C   Waktu 2 jam; 1 jam
Gambar 1. Skema proses pembuatan kitin
NaOCl  10%
H 2 O 2 1% Bahan baku limbah udang 10 mesh/40 mesh Demineralisasi Netralisasi Deproteinasi Depigmentasi (dekolorasi) KITIN

## Tabel 1. Perlakuan tahap pendahuluan
Perlakuan HCl (N) Suhu ( 0 C) Waktu (Jam)
H 1 S 1 W 1 1 65 2 H2S1W1 1.5 65 2 H3S1W1 2 65 2 H1S2W2 1 90 1 H2S2W2 1.5 90 1 H3S2W3 2 90 1 NaOH (N) N1S1W1 3 65 2 N2S1W1 3.5 65 2 N1S2W2 3 90 1 N2S2W2 3.5 90 1
Tahap  lanjutan  merupakan  tahap  pembuatan  kitosan  dari  hasil  tahap pendahuluan, proses pembuatan kitosan dengan perlakuan variasi konsentrasi larutan NaOH (R) adalah : 50%;55%;60%; dan 70%.
Sedangkan  variasi  suhu  dengan  perlakuan  (S):  130 0 C  dan  140 0 C  (Tabel  2) waktu  proses  dipilih  atau  ditentukan  satu  jam  saja  dengan  tujuan  untuk  menyingkat waktu  agar  lebih  efisien  karena  waktu  proses  sangat  berkolerasi  dengan  kebutuhan energi  yang  dalam  hal  ini  adalah  bahan  bakar.    Skema  proses  pembuatan  kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.

## Kadar Air
Kadar Abu Kadar N Derajat Deasetilasi
Gambar 2. Skema proses pembuatan kitosan (Suptijah et al., 1992)
Kitin
Deasetilasi 1:10,1 jam NaOH 50,55,60,65,70%  Suhu 130 0 C, 140 0 C Pencucian dengan larutan NaOH 1 % Netralisasi Kitosan Uji
Tabel 2. Perlakuan konsentrasi NaOH dan suhu pada proses pembuatan kitosan.
Suhu NaOH % 130 0 C 140 0 C 50 R 1 S 1 R 1 S 2 55 R 2 S 1 R 2 S 2 60 R 3 S 1 R 3 S 2 65 R 4 S 1 R 4 S 2 70 R 5 S 1 R 5 S 2

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Tahap  pendahuluan  menghasilkan  karakteristik  kitin  yang  diperoleh  dengan berbagai perlakuan pada proses pembuatannya adapun hasil disajikan dalam Tabel 3.
Tabel 3.  Karakteristik kitin pada berbagai perlakuan proses.
Kadar air (%) Kadar abu (%) Kadar N (%) Derajat Deasetilasi (%) H 1 S 1 W 1 11.01 11.21 21.05 H 2 S 1 W 1 10.81 8.85 19.72 H 3 S 1 W 2 11.65 3.41 17.95 H 1 S 2 W 2 10.01 3.05 13.42 H 2 S 2 W 3 9.81 0.55 11.12 H 3 S 2 W 3 9.90 0.62 11.76 N 1 S 1 W 1 11.25 0.96 7.21 65.28 N 2 S 1 W 1 10.89 0.42 7.01 70.01 N 1 S 2 W 2 10.06 0.39 4.15 71.86 N 3 S 2 W 2 9.85 0.34 2.43 78.16
Tabel  3  menggambarkan  perlakuan  reagen,  suhu  dan  waktu  pada  tahap demineralisasi    dan  deproteinasi.    Hasil  tahap  demineralisasi  memberikan  analisis kadar air, kadar abu dan kadar N, dari hasil analisis tahap demineralisasi dipilih yang
mempunyai  kadar  abu  terkecil,  mengingat  proses  demineralisasi  merupakan  tahap penghilangan  komponen-komponen  mineral.    Diperoleh  kadar  abu  terkecil  dari semua perlakuan adalah 0.55 % yaitu pada perlakuan H 2 S 2 W 2 ; HCl 15 N; suhu 90 o C waktu  1 jam dengan rasio tetap 1:7.  Hal ini diduga oleh adanya kesempurnaan reaksi pelepasan                  CaCO 3 CaO+ CO 2,
Larutan HCl 1,5 N bereaksi optimum pada suhu 90 0 C  (kurang optimum pada suhu  65 0 C  ).    Sedangkan  asam  yang  terlalu  kuat akan  bereaksi  pula  dengan  protein yang  akan  mengakibatkan  sasaran  reaksi  menjadi  2  sisi  akibatnya  reaksi  terbagi pada 2 gugus  yang  berbeda.   Hal  ini ditandai dengan timbulnya  bau amoniak akibat terdegradasinya sebagian protein sederhana menjadi amoniak.

## Tabel 4. Hasil analisis mutu produk kitin
Kadar Air %  Kadar Abu % Kadar N %  Der Deasetilasi  Rendemen H 1 S 1 W 1 10 5,7 40,1 50 H 2 S 1 W 1 9,8 4,1 32,2 49 H 3 S 1 W 1 10,2 1,6 29,4 45 H 1 S 2 W 2 8,9 1,4 28,0 46 H 2 S 2 W 2 9,1 0,5 25,5 42 H 3 S 2 W 2 11 0,62 25,1 43 N 1 S 1 W 1 10,3 4,2 25,1 65,0 31,5 N 2 S 1 W 1 10,1 3,15 9,6 62,0 31,0 N 1 S 2 W 2 11,0 0,67 7,1 69.6 30,1 N 2 S 2 W 2 8,5 0,31 3,7 78,1 27,1
Berdasarkan  Tabel  4  diketahui  bahwa  produk  terbaik  diperoleh  dari  kondisi  proses H 2 S 2 W 2 sebagai berikut :
- Demineralisasi dengan HCl 1,5 N, rasio 1:7, Suhu 90 0 C waktu 1 jam - Deproteinasi dengan NaOH 3,5 N, rasio 1:10, suhu 90 0 C waktu 1 jam
- Warna : putih - Ukuran : 10 mesh/serpih - Rendemen : 27%
Diperoleh  hasil  kitin  terbaik  dari  perlakuan  N 2 S 2 W 2 dengan  rendemen  27%  dan dengan karakteristik sebagai berikut.

## Tabel 5.  Hasil analisis karakteristik kitin terbaik
Parameter Nilai (%) Standar Kadar Air 0.85 10 Kadar Abu 0.31 2 Kadar N 2.40 5 Derajat destilasi 78.10 < 70
Tabel 5 memperlihatkan  bahwa Kitin yang dihasilkan dari perlakuan N 2
S 2 W 2 sudah  memenuhi  standar  mutu  kitin  sesuai  parameter  ujinya.    Hal  ini  dikarenakan pada  kondisi  tersebut  reaksi  penghilangan  komponen  mineral,  protein  dan  pigmen sudah mencapai maximal yang dicirikan oleh produknya yang berwarna putih, ringan dan  kering,  dari  temuan  tersebut  dapat  dikatakan  bahwa  perlakuan  H 2 S 2 W 2 merupakan perlakuan terpilih yang dapat  menghasilkan mutu kitin terbaik (Tabel 5) artinya  kondisi  proses  pembuatan  kitin  dapat  dijadikan  acuan  dalam  memperoleh kitin yang baik, cepat, sederhana dan mudah.
Dalam tahap demineralisasi diperlukan konsentrasi larutan HCl yang optimum adalah 1,5 N, hal ini diduga pada konsentrasi tersebut pelepasan mineral
CaCO 3 CaO+CO 2
belum  sempurna  yang  ditandai  dengan  terjadinya  pelepasan  gas  CO2  yang  banyak sekali berupa gelembung udara dalam bentuk gas.  Sedangkan pada konsentrasi tinggi reaksi berjalan terlalu cepat sehingga asam klorida bereaksi juga dengan protein dan
ditandai  dengan  munculnya  bau  amoniak,  padahal  komponen  mineralnya  belum terlepas secara sempurna.  Begitu juga dengan konsentrasi larutan NaOH yang tepat pada  deproteinasi  adalah  3,5  N  dengan  suhu  pemanansan  90 0 C.    Apabila konsentrasinya kecil/kurang maka reduksi gugus protein kurang sempurna, sedangkan pada konsentrasi tinggi dapat terjadi degradasi struktur protein.

## Tabel 6.  Hasil analisis derajat deasetilasi kitosan
Perlakuan Derajat Deasetilasi (%) R 1 S 1 78,10
R 1 S 2 89,68
R 2 S 1 94,79
R 2 S 2 84,81 Standar Mutu R 3 S 1 89,37 Derajat Deasetilasi     Standar/Grade R 3 S 2 90,93 95 Farmasi R 4 S 1 87,79 90 Pangan/kosmetik R 4 S 2 93,61 85 Industri R 5 S 1 81,76
R 5 S 1
95,77
Berdasarkan tahap lanjutan diperoleh produk kitosan dengan berbagai derajat deasetilasi  yang  berkisar  antara:  78,10%  sampai  dengan  95,77%  (Tabel  6). Berdasarkan  standar  protein  biopolimer  1984  maka  produk  kitosan  tersebut  telah memenuhi  kriteria  standar    mutu  (>70%).    Dari  hasil  analisis  derajat  deasetilasi menunjukkan  bahwa  konsentrasi  larutan  NaOH  dan  suhu  proses  sangat  berperan dalam  menghasilkan  derajat  deasetilasi  produk  kitosan.    Semakin  tinggi  konsentrasi NaOH dan suhu proses, semakin tinggi pula derajat deasetilasi yang dihasilkan hal ini sangat  berhubungan  dengan  kemampuan  lepasnya  gugus  asetil  oleh  NaOH  yang
didukung  oleh  suhu,  yang  juga  ditunjukan  dengan  kemampuannya  melarut  dalam asam asetat 1%.  Secara keseluruhan semua kitosan yang dihasilkan dengan berbagai Derajat  Deasetilasi  dapat  digunakan  dalam  aplikasinya,  sesuai  dengan  grade keperluannya, diantaranya dapat diklasifikasikan ke dalam 3 grade aplikasi : 1 grade farmasi, 2. Grade pangan atau kosmetik, 3.  Grade industri. misal untuk industri : cat, sabun, textil, pertanian (pestisida) atau pupuk, dan lain-lain (Tabel 7).
Tabel 7. Klasifikasi aplikasi kitosan sesuai dengan derajat deasetilasi . Perlakuan NaOH(%) Suhu ( o C) Derajat  Deasetilasi Grade
R 5 S 2 70 140 95,77 farmasi R 2 S 1 55 130 94,79 R 1 S 2 50 140 89,66 Pangan & R 5 S 1 60 130 89,33 Kosmetik R 5 S 2 60 140 90,93 R 4 S 2 65 140 83,81 R 1 S 2 50 130 78,10 R 2 S 2 55 140 84,81 Industri R 4 S 2 65 130 87,75 R 5 S 2 70 130 88,76
Pengklasifikaian  mutu  produk  masih  mungkin  dikaji  proses  yang  lebih effisien dari berbagai perlakuan tersebut diatas, hal ini berarti masih memungkinkan lagi proses yang lebih mudah, murah, cepat, sederhana diantaranya perlakuan sebagai berikut
Grade I
dengan perlakuan NaOH 55% Suhu 130 o C waktu 1 jam Grade II dengan perlakuan NaOH 50% Suhu 140 o C waktu 1 jam Grade III                     dengan perlakuan NaOH 50% Suhu 130 o C waktu 1 jam

## KESIMPULAN
Dari penelitian ini dapat disimpulkan,
- Pada tahap demineralisasi terpilih H 2 S 2 W 2 yaitu larutan HCl 1,5 N, Suhu 90 o C dan waktu  proses  1  jam,  maka  kondisi  ini  dijadikan  kondisi  deminarilisasi  terbaik dengan hasil kadar abu = 0,31%
- Pada  tahap  deproteinasi  terpilih  perlakuan  N 2 S 2 W 2 yaitu  larutan  3,5  N  suhu  90 o C dan waktu proses 1 jam sehingga kondisi ini dijadikan kondisi deproteinasi terbaik dengan hasil kadar nitrogen = 2,4%.
- Dari kondisi tersebut diatas diperoleh mutu produk kitin, kadar air = 0,85% , kadar abu =0,31 %, kadar Nitrogen = 2,4%, dan derajat deasetilasi =  78,10% .
- Dari  tahap  lanjutan  terpilih  proses  deasetilasi  yaitu  larutan  NaOH  50-55%,  suhu 130-140 0 C  dan  waktu  proses  1  jam  yang  menghasilkan  berbagai  variasi  mutu kitosan sebagai berikut:
Grade Farmasi dengan perlakuan NaOH 55% Suhu 130 o C waktu 1 jam Grade Pangan dan kosmetik   dengan perlakuan NaOH 50% Suhu 140 o C waktu 1 jam
Grade Industri dengan perlakuan NaOH 50% Suhu 130 o C waktu 1 jam SARAN
- mencari metode sizing yang mudah dalam menyiapkan bahan baku
- mencoba metode isolasi dengan elektroda (elektro kimia)
-mencoba metode lain dalam menentukan derajat deasetilasi metode spektofotometri visibil dengan pewarnaan  khusus dan juga dengan ultra violet.

## DAFTAR PUSTAKA
Knorr,  D.  (1991).  Recovery  and  Utilization  of  Chitin  and  Chitosan  in  Food Processing Waste Management in  Food Technology  45, 114-122
Lower, SE. (1984). Polymer from The Sea Chitin and Chitosan I ‘in’ Manufacturing Chemist 55, 73-75.
Muzzarelli, RAA.(1977). Chitin. Pergamon Press, Oxford. UK.
Ornum, VJ. (1992). Shrimp Waste-Must it be Wasted. In  INFOFISH International 6, 48-52.
Suptijah P, Ella Salamah, Heru Sumaryanto, Joko Santoso. 1992. Pengaruh Berbagai Isolasi  Kitin  Kulit  Udang  Terhadap  Mutunya.    Laporan  Penelitian. Jurusan  Pengolahan    Hasil  Perikanan.  Fakultas  Perikanan.    Institut Pertanian Bogor. Bogor.