Volume 12  No.2 Juli 2020 ISSN : 2085 – 1669 e-ISSN : 2460 – 0288 Website : jurnal.umj.ac.id/index.php/jurtek Email :  jurnalteknologi@umj.ac.id

## U  N  I  V  E  R  S  I  T  A  S   M  U  H  A  M  M  A  D  I  Y  A  H   J  A  K  A  R  T  A

## PENGARUH VARIASI MASSA KITOSAN TERHADAP YIELD DALAM PEMBUATAN NANOEMULSI KITOSAN DENGAN METODE GELASI IONIK DAN FREEZING
Alvika Meta Sari 1,* , Tri Yuni Hendrawati 1 , Kiki Rizky Ananda 1 , Erdawati 2
1 Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Jakarta
2 Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Negeri Jakarta *Email: alvika.metasari@ftumj.ac.id
Diterima: 2 September 2019 Direvisi: 27 November 2019 Disetujui: 26 Februari 2020

## ABSTRAK
Kitosan  sebagai  salah  satu  biopolymer  aktif  mempunyai  potensi  besar  dalam  aplikasinya  antara  lain  di  bidang material,  farmasi,  dan  pengolahan  limbah.  Untuk  meningkatkan  aktivitasnya,  kitosan  disintesa  menjadi nanoemulsi  kitosan  untuk  penghantar  obat,  flokulan,  koagulan  dan  anti  bakteri.  Tujuan  penelitian  ini  adalah untuk  mencari  pengaruh  massa  kitosan  terhadap  yield  nanoemulsi  kitosan  dengan  metode  gelasi  ionic  dan mendapatkan  massa  kitosan  yang  optimum.  Nanoemulsi  kitosan  disintesa  dengan  metode  gelasi  ionik  yaitu proses  reaksi  antara  kitosan  dan Sodium  Tripoly  Phospat (STPP)  dalam  magnetic  stirrer  untuk  mendapatkan ukuran nano pada berbagai variasi massa kitosan yaitu 0,5, 1, 1,5, 2, 2,5, dan 4 gram. Untuk menstabilkan emulsi maka  dilakukan  proses  freezing  dan  dilanjutkan  dengan  sentrifugasi  untuk  mengurangi  kadar  air.  Nanoemulsi yang  didapatkan  dihitung  perolehan  yield  dan  dilakukan  analisa  menggunakan  FTIR  ( Fourier  Transfor Infrared ), XRD ( X-Ray Diffaction ), dan PSA ( Particle Size Analyzer ). Dari hasil penelitian didapatkan pengaruh massa  kitosan  terhadap  yield  adalah  semakin  besar  kitosan  yang  ditambahkan  maka  yield  yang  didapatkan semakin  besar  serta  ukuran  nanoemulsi  kitosan  yang  terbentuk  juga  semakin  kecil.    Pengaruh  antara  massa kitosan  dan  yield  disajikan  dalam  persamaan  y=  2,9125x  +  81,309  dengan  R 2 =  0,7048.  Massa  kitosan  yang optimum pada 2,5 gram dengan yield sebesar 91,76%.
Kata kunci: Nanoemulsi, Gelasi ionik, Kitosan, Massa, Sodium Tripoly Phospat

## ABSTRACT
Chitosan is one of active biopolymer having  wide potential application such as material, pharmacy, and water treatment. To increase its activity, chitosan synthesis in Nano emulsion to be utilized as drug delivery material, flocculant, coagulant, and anti-bacterial material. The purposes of this study were to get the effect of chitosan mass to nano emulsion chitosan yield and to achieved the optimum mass chitosan  using ionic gelation method. Preparation of chitosan nanoemulsion was conducted using ionic gelation method by reaction between chitosan and Sodium Tripoly Phosphate (STPP) using a magnetic stirrer for the process of size reduction. Nano emulsion product was characterized using FTIR (Fourier Transfor Infrared), XRD (X-Ray Diffaction), and PSA (Particle Size  Analyzer).  The  result  shows  that  the  greater  the  amount  of  mass  of  chitosan  used,  the  higher  the  yield obtained  and  the  size  of  chitosan  nanoemulsion  formed  reduced.  The  relationship  between  chitosan  mass  and yield yields the equation y = 2.9125x + 81.309 with R2 = 0.7048. The optimum chitosan obtained was 2.5gr of 91,76% yield nano emulsion chitosan.
Keywords : Nanoemulsion chitosan, gelasi ionic, mass, sodium tripoly phosphat

## PENDAHULUAN
Kitosan  merupakan  polimer  alami yang  menarik  karena  memiliki  kegunaan  yang luas.  Kitosan  ditemukan  dari  ekstrak  binatang berkulit  keras  oleh  Ojier,  ilmuwan  dari Perancis  tahun  1823.  Sebagai  salah  satu senyawa  turunan  kitin,  kitosan  memiliki kandungan  gugus  amino  reaktif  dan  grup fungsional  hidroksil  (Irianto  dan  Muljanah, 2011)  dan  kopolimer  glukosamin  dan  N- acetylglukosamin (Khan et al , 2002) Kegunaan kitosan  antara  lain  adalah  sebagai  agen flokulan  –  koagulan  (Hambali  dkk,  2017;  Sari dkk,  2016),    pengawet  bahan  makanan, penghantar  obat  (Irianto  dan  Muljanah,  2011), adsorben  gas  buang  kendaraan  (Mariana  dkk, 2012),  dan    membran  (Ramadhanur  dan  Sari, 2015). Hal ini menyebabkan banyak dilakukan penelitian untuk pemanfaatan kitosan ini.
Untuk lebih mengefisienkan pemanfaatan kitosan, maka kitosan dikembangkan  dalam  bentuk  nano  baik nanopartikel maupun nanoemulsi yaitu dengan modifikasi  struktur  permukaannya.  Beberapa penelitian  tentang  kitosan  dalam  bentuk  nano adalah nanokitosan dengan metode gelasi ionik (Nadi  dkk,  2014),  metode  pengendapan  ( Wahyudin dan Sari, 2012), metode intramolecular  cros-linking  (Bodnar,  2005), pengeringan  semprot  (Agnihotri  et  al,  2004) dan reverse  micellar  method (Zhao  et  al, 2011) .
Kemampuan kitosan yang
dimodifikasi  permukaannya  dalam  bentuk nano  menyebabkan  adanya  perubahan  ukuran partikel  dan  sifat  permukaannya.  Sehingga kegunaannya  menjadi  semakin  luas  dan berkembang.  Salah  satunya  adalah  di  bidang farmasi,  yaitu  sebagai  hantaran  obat  dalam bentuk  nano  emulsi  kitosan.  Akan  tetapi  ada kekurangan nanoemulsi kitosan yaitu ketidakstabilan  fisika  dan  ketidakstabilan kimia  yang  diakibatkan  karena  terjadinya agregasi (Abdelwahed et al. , 2006).
Ketidakstabilan  tersebut  terjadi  karena masih  banyaknya  kandungan  air  sehingga kandungan  airnya  harus  dikurangi  atau dihilangkan.  Pengurangan  Kandungan  air  ini dapat  dilakukan  dengan  proses Freezing . Proses  f reezing sering  digunakan  untuk menstabilkan nanokitosan dengan cara mengubah larutan atau suspensi dari
nanopartikel  menjadi  padatan  (Abdelwahed et al. , 2006). Oleh karena itu dalam penelitian ini dibuat  nanoemulsi  dari  kitosan  dengan modifikasi metode gelasi ionik dan freezing .

## METODE PENELITIAN
Kitosan  yang  digunakan  dari  IPB dengan  derajad  deasetilasi  (DD)  sebesar  70% Asam  asetat  Yang  diencerkan  menjadi  2%, STPP  food  grade  dengan  konsentrasi  0,5%. Variabel  tetap  yaitu  konsentrasi  STPP  sebesar 0,5  %  dan  waktu  sentrifuge  selama  30  menit dengan  kecepatan  pengadukan  10.000  rpm. Varibel  bebas  yang  digunakan  adalah  massa kitosan  yaitu  0,5  gr,  1  gr,  1,5  gr,  2  gr  dan  2,5 gr.
Dalam  penelitian  ini,  nanoemulsi kitosan  ini  dibuat  dengan  cara  mereaksikan kitosan dengan STPP ( sodium tripoly phosphate )  dengan  metode  gelasi  ionik  untuk pembentukan  struktur  nano  dan  metode freezing untuk mengurangi air dan pembentukan  struktur  gel.  Kitosan  dilarutkan ke  dalam  2%  asam  asetat  300  ml  yang  diaduk dengan  magnetic  stirrer.  Setelah  homogen, STPP  0,5%  ditambahkan  sebanyak  20  ml  lalu diaduk  selama  20  menit.  Setelah  homogen ulangi  lagi  penambahan  STPP  seperti  langkah sebelumnya  sampai  habis  dan  terbentuk emulsi.  Untuk  mengurangi  kadar  air  larutan dimasukan  ke  dalam  freezer  selama  24  jam. Metode  freezing  ini  maka  larutan  emulsi  akan membeku,  kemudian  akan  mencair  dan  airnya dibuang. Setelah itu larutan emulsi disentrifuse pada  kecepatan  10.000  rpm  selama  30  menit. Lalu  nanoemulsi  ditimbang  dan  dihitung rendemennya. Hasil nanoemulsi kitosan disimpan  dalam  botol  dan  dimasukkan  dalam kulkas untuk proses freezing lalu dikarakterisasi dengan FTIR, XRD dan PSA.
Dengan  metode  ini  maka  terjadi perubahan  kitosan  dari  cair  menjadi  gel melalui  interaksi  ion  -  ion  dari  gugus ammonium  kitosan  dengan  muatan  negatif STPP.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Data Hasil
Pada  penelitian  ini  bertujuan  untuk menentukan  massa  kitosan  optimum  dalam
Jurnal Teknologi 12 (2) pp 107-122 © 2020
proses pembuatan nanoemulsi kitosan. Penelitian  ini  dilakukan  dengan  melarutkan kitosan  dengan  asam  asetat  2%  dalam  300  ml aquades dilakukan pengadukan hingga homogen  kemudian    larutan  kitosan  di campurkan  dengan  STPP  0,5%  dalam  100ml aquades.  Kemudian  dilakukan  pengadukan
menggunakan magnetic  stirrer dalam  waktu 100menit.  Setelah  larutan  homogen  masukkan ke dalam Freezer dengan waktu 24jam. Untuk memisahkan  antara  emulsi  dan  kandungan  air dilakukan  proses sentrifuse. Lalu  dilakukan penimbangan  untuk  menentukan yield yang  di dapat:
Tabel 1 . Yield nanoemulsi kitosan yang dihasilkan terhadap massa kitosan Variasi Massa (gr) Berat Massa (gr) Yield (%) 0,5 2,50 80,64% 1 3,05 84,72% 1,5 3,46 84,39% 2 4,11 89,34% 2,5 4,68 91,76% 4 3,20 90,5%
Dapat dilihat dari tabel 1 diatas bahwa yield nanoemulsi  kitosan  pada  massa  0,5gr dengan  konsentrasi  STPP  0,5%  didapatkan yield sebesar  80,64,  massa  1gr  didapatkan yield sebesar  84,72%,  massa  1,5gr  didapatkan yield sebesar  84,39%,  massa  2gr  didapatkan yield sebesar  89,34%,  kemudian  pada  massa 2,5gr  didapatkan yield sebesar  91,76%,  lalu pada  massa  4gr  mengalami  penurunan yield yaitu sebesar 90,5%. Secara lengkap hasil yield nanoemulsi  kitosan  terhadap  variasi  massa disajikan pada gambar berikut:
Gambar  1 .  Hasil  pengaruh  massa  kitosan dengan yield nanoemulsi kitosan yang dihasilkan.
Persamaan yang didapat pada hubungan  antara  massa  kitosan  dengan  hasil yield nanoemulsi  kitosan  adalah  sebagai berikut  y  =  2,9125x  +  81,309  dengan  R 2 =
0,7048  yang mana y sebagai yield nanoemulsi kitosan  dan  x  sebagai  variabel  massa  kitosan. Dari  grafik  diatas  terlihat  bahwa  pengaruh
massa  kitosan  didapatkan yield optimum  pada massa 2,5gr sebesar 91,76%.
Hasil  Analisa  FTIR (Fourier  Transfer InfraRed)
Pada penelitian ini dilakukan uji FTIR. Dimana  untuk  mendeteksi  gugus  gugus  fungsi yang terdapat di dalam kitosan.
3335.833  0.060 1 6 3 6 .9 9 5 9 .6 1 3 1 5 4 2 .1 3 6 -0 .0 0 0 1 4 1 0 .7 6 4 -0 .0 0 0 1 0 7 0 .4 1 5 9 1 .6 2 7 1 0 2 2 .6 3 5 7 5 .1 9 2 nano emulsi kitosan (massa 1.5 gr) 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 Wavenumber % T r a n s m it t a n c e
Gambar 2 . Grafik FTIR nanoemulsi kitosan
Dapat  dilihat  dalam  gambar  diatas maka gugus fungsi NH-OH,CO,NH 2 , CH,CN,CH  masing  masing  pada  bilangan gelombang    3335,83  nm,  1636,99  nm, 1543,13nm,
1410,76nm, 1070,41nm, 1022,63nm. Gugus NH-OH ini akan membentuk  jaringan  hidrogen  yang  sangat kuat,  sehingga  tidak  dapat  larut  dalam  air. Gugus CO pada nanoemulsi kitosan ini berasal
dari  gugus  metanol  yang  melekat  pada  rantai polimer,  sedangkan  CH  berasal  dari  rantai utama  kitosan  tersebut.  Adanya  gugus  CH  ini akan  diperkuat  dengan  CH  dari  metil  maupun metilen pada masing-masing polimer.
Hasil Analisa XRD (X-Ray Diffaction)
Gambar 3 . Grafik XRD nanoemulsi kitosan
Gambar  3.  menunjukkan  difraktogram  XRD dari  nanoemulsi  kitosan  pada  massa  1,5  gr. Garis  x  menyatakan  2   (sudut  datangnya cahaya),  dan  garis  y  menunjukan  counts (banyaknya  sinar  yang  terpatul).  Dapat  dilihat dari  hasil  grafik  tersebut  bahwa  puncak  dari nanoemulsi  kitosan dapat  dilihat  dari  miller index  (100),  (110),  (200),  (120),  (300),  (220), (130),
(230) pada nilai 2 8.00 ,14.00 ,16.00 22.00 ,24.00 ,28.00 29.0 0 Miller index bertujuan untuk menunjukan  kristalinitas.  Untuk  kitosan  itu sendiri kristal yang terbentuk adalah amorf.
Hasil Analisa PSA (Particle Size Analyzer)
Uji PSA ini dilakukan untuk mengetahui  sampel  yang  berukuran  nano. Prinsip  kerja  dari  PSA  ini  adalah  dengan menembakan  cahaya  ke  dalam  sampel  yang telah didispersikan oleh air.
Gambar 4 . Grafik PSA nanoemulsi kitosan Dari  grafik  tersebut  dapat  dilihat bahwa  senyawa  nanoemulsi  kitosan  massa 1,5gr dalam konsentrasi STPP 0,5%
menunjukan pada saat diameter 10% memiliki nilai  rata-rata  130,9  dengan  nilai  rata-rata 1415,1nm,  ini  menandakan  ukuran  partikel nanoemulsi  kitosan  berukuran  nano.  Pada pengujian ini dilakukan pengulangan pengujian hingga empat kali dengan menghasilkan rata-rata ukuran partikel 1416,9nm.  Dimana  standar  ukuran  partikel nano adalah 0,1nm sampai 12.300nm.

## KESIMPULAN
Pada  Penelitian  ini  dapat  diambil kesimpulan  bahwa  pembuatan  nanoemulsi kitosan  dengan  metode  gelasi  ionik  yaitu kompleksasi  polilektrolit  antara  kitosan  yang bermuatan positif dengan STPP yang bermuatan  negatif  dengan  proses  pengecilan ukuran  dengan  magnetic  stirrer.  Serta  bentuk dan  ukuran  nanoemulsi  kitosan  berskala  nano, dengan ukuran 1415,1nm, dan massa optimum 2,5gr  pada  karakterisasi  nanoemulsi  kitosan adalah dengan perolehan yield sebesar 91,76%.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Saya  mengucapkan  banyak  terima  kasih kepada  Ibu  Dr.  Nurul  Hidayati  Fithriyah,  ST, M.Sc.  sebagai  Ketua  Jurusan  Teknik  Kimia Universitas  Muhammadiyah  Jakarta. Ibu Yustinah,ST, MT selaku Koordinator
Penelitian  Jurusan  Teknik  Kimia  Universitas Muhammadiyah Jakarta. Ibu Alvika Meta Sari, ST,  MChemEng  sebagai  Dosen  Pembimbing Penelitian.
Jurnal Teknologi 12 (2) pp 107-122 © 2020

## DAFTAR PUSTAKA
Abdelwahed, W., Degobert, G.,  Stainmesse,
S., Fessi, H. 2006. Freeze-drying of  Nanoparticles:  Formulation,  Process and Storage Considerations . Advanced  Drug  Delivery  Reviews  58: 1688-1713. Agnihotri, S.A., Mallikarjuna, N.N, Aminabhavi, T.M. 2004. Recent
advances  on  chitosan-based  micro  and nanoparticles  in  drug  delivery.  Journal of  Controlled  Release,  Vol.  100,  p.  5  – 28. Bodnar,  M.,  Hartmann,J.F.,  and  Borrbely,  J. 2005.  Preparation  and  Characterization of Chitosan-Based Nanoparticles. Biomacromolecules  2005,  6,  5,  2521  -
2527
Hambali,  M.,  Wijaya,  E.,  dan  Reski,  A.  2017. Pembuatan Kitosan dan Pemanfaatannya sebagai Agen Koagulasi-Flokulasi.
Jurnal  Teknik  Kimia  No.2,  Vol.  23.  Pp.
104 – 113.
Irianto, H.E. dan Muljanah, I. 2011. Proses dan
Aplikasi  Nanopartikel  Kitosan  sebagai Penghantar  Obat.Squalen  Vol.  6  No.01,
pp. 1 – 8.
Khan,  TA.,  Pek,  KK.,  Ch’ng,  H.S.,  2002. Reporting  Degree  of  Deacetylation Values  of  Chitosan:  The  Influencce  of Analytical Methods. J Pharmceut.Sci : 5
: 205 -213.
Mariana,  D.,  Rachmawati,S.  dan  Purnawan,  I.
2012. Pendayagunaan Kitosan dari Kulit Udang  Sebagai  Adsorben  Gas  Buang
Kendaraan  Bermotor.  Jurnal  Konversi.
Vol 1 No. 2.
Nadia,  L.M.H,  Suptijah,  P.  dan  Ibrahim,  B.
2014. Praoduksi dan Karakterisasi Nano
Kitosan  Dari  Cangkang  Udang  Windu dengan  Metodde  Gelasi  Ionik.  JPHPI. Vol. 17 No. 2. Hal. 119 – 126. Ramadhanur,  S.,  dan  Sari,  A.M.  2015. Pengaruh  Konsentrasi  Khitosan  dan Waktu  Filtrasi  Membran  Khitosan Terhadap Penurunan Kadar Fosat dalam Limbah  Deterjen.  Jurnal  Konversi  Vol.
4 No. 1. Pp 40 – 52.
Wahyudin,  I.,  dan  Sari,  A.M.  2012.  Pengaruh Waktu  Pengadukan  terhadap  Rendemen Nanopartikel Kitosan pada Proses Pembuatan Nanopartikel Kitosan dengan Cara Pengendapan. Jurnal Konversi, Vol 1 No. 2. pp. 1 – 4. Zhao LM, Shi LE, Zhang ZL, Chen JM,  Shi DD, Yang J, Tang ZX.2011.
Preparation  and    application  of chitosan   nanoparticles  and  nanofibers Brazilian    Journal  Of  Chemical
Engineering. 28 (3): 353-362.