Senin, 22 April 2013

Bio reff International Jurnal



I PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang
Udang merupakan sumber protein hewani dan juga memiliki kandungan gizi yang tinggi di antaranya mengandung protein, mineral, vitamin, dan lemak tak jenuh. Protein dibutuhkan tubuh untuk pertumbuhan dan pengganti sel-sel tubuh kita yang telah rusak. Selain air, protein merupakan bagian utama dari susunan. Udang merupakan bahan pangan yang mudah membusuk. Hal ini dikarenakan daging Udang merupakan substrat yang ideal untuk kehidupan dan pertumbuhan mikroorganisme pembusuk, terutama bakteri. Kandungan air yang terdapat di dalam daging Udang cukup tinggi sehingga sangat sesuai untuk pertumbuhan bakteri.
Limbah kulit udang yang dihasilkan dari proses pembekuan udang, pengalengan udang dan pengolahan kerupuk udang berkisar antara 30 – 75% dari berat total udang. Jadi jumlah bagian yang terbuang dan menjadi limbah dari usaha pengolahan udang tersebut sangat tinggi. Limbah udang mengandung konstituen utama yang terdiri dari protein, kalsium karbonat, khitin, pigmen dan abu. Kulit udang yang mengandung senyawa kimia khitin dan khitosan merupakan limbah yang mudah didapat dan tersedia dalam jumlah yang banyak, yang selama ini belum termanfaatkan secara optimal. Meningkatnya jumlah limbah udang masih merupakan masalah serius yang perlu dicarikan upaya pemanfaatannya khususnya di Indonesia. Hal ini bukan saja memberikan nilai tambah pada usaha pengolahan udang tetapi juga dapat menanggulangi masalah pencemaran lingkungan hidup yang ditimbulkan, terutama masalah bau yang dikeluarkan serta estetika lingkungan yang kurang bagus.
Belum dimanfaatkannya limbah pengolahan udang dan kepiting sebagai sumber chitosan boleh jadi disebabkan karena belum dikenalnya industri chitosan secara umum atau karena tidak ada publikasi yang memuat proses yang dikerjakan secara sederhana di Indonesia. Chitosan dapat dibuat dari senyawa chitin yang banyak terkandung di cangkang binatang, diantaranya pada cangkang udang atau hewan laut lainnya. Chitosan merupakan jenis polisakarida yang bersifat mudah terdegradasi secara alami atau secara biologis.
Chitosan memiliki beberapa manfaat bagi manusia, sehingga merupakan bahan perdagangan yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi.
Manfaat chitosan antara lain adalah :
1.    Dalam bidang pertanian, chitosan menawarkan alternatif alami dalam penggunaan bahan kimia yang terkadang berbahaya bagi lingkungan dan manusia. Chitosan membuat mekanisme pertahanan pada tumbuhan (seperti vaksin bagi manusia), menstimulasi pertumbuhan dan merangsang enzim tertentu (sintesa fitoaleksin, chitinase, pectinnase, glucanase dan lignin). Pengontrol organik baru ini menawarkan pendekatan sebagai alat biokontrol
2.    Dalam bidang pengolahan air, chitosan dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan membrane ultrafiltrasi
3.    Dalam bidang makanan, chitosan sudah banyak digunakan dalam komposisi makanan di Jepang, Eropa dan Amerika Serikat, sebagai perangkap lemak yang merupakan terobosan dalam bidang diet
4.    Dalam bidang kesehatan, chitosan digunakan untuk bakteriostatik, immunologi, anti tumor, cicatrizant, homeostatic dan anti koagulan, obat salep untuk luka, ilmu pengobatan mata, ortopedi dan penyembuhan jahitan akibat pembedahan.
Membran ultrafiltrasi yang sering digunakan dalam proses pengolahan air adalah membran terbuat dari selulosa asetat, polisulfon dan poliakrilonitril, yang harganya cukup mahal. Oleh karena itu diperlukan suatu bahan baku alternative yang relatif mudah dan murah dengan memanfaatkan limbah lain sebagai membrane (Peberdy, J.F. 1999)
1.2  Perumusan Masalah
Berdasarkan hal-hal yang sudah diuraikan di atas maka permasalahan dalam penelitian ini adalah sejauh mana penggunaan membrane chitosan terhadap biokontrol atau pengelolaan perairan pada usaha budidaya perikanan.
1.3  Tujuan dan Manfaat Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk :
1.    Mengetahui pengaruh konsentrasi chitosan dalam membrane dan untuk mengetahui penggunaan membrane chitosan tersebut terhadap biokontrol perairan.
2.    Mengetahui nilai ekonomis yang terkandung dalam membrane chitosan untuk dapat di kembangkan menjadi produk yang dapat di pasarkan.
3.    Mengetahui tehnik ekstraksi limbah kulit udang menjadi membrane chitosan dan dapat mengelola perairan untuk usaha budidaya perairan.
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1.    Dapat membantu mengurangi limbah hasil produksi perikanan yang mencemari lingkungan.
2.    Untuk mengetahui daur ulang sampah hasil produksi perikanan dapat di manfaatkan kembali menjadi bernilai ekonomi tinggi.
3.    Membuka peluang usaha mendaur ulang sampah menjadi hasil produksi yang bernilai tinggi
4.    Secara akademis hasil dari penelitian ini dapat membantu penulis dan semua yang berkepentingan dapat lebih memahaminya.

1.4  Batasan Masalah
Mengingat begitu luasnya ruang lingkup pada penelitian ini, maka penulis membatasi permasalahan tersebut pada :
1.    Penulis hanya mengutip dari beberapa jurnal internasional untuk menyusun proposal penelitian ini.
2.    Penulis hanya membahas kandungan zat pada kulit udang yang bermanfaat untuk biokotrol perairan pada usaha budidaya perikanan.
3.    Data analisa menggunakan studi literatur dari jurnal Internasional dalam ekstralisasi chitin menjadi membran chitosan.
1.5  Hipotesa
  • H0 =     Penggunaan Chitosan tidak memberikan pengaruh terhadap Biokontrol Perairan
  • H1 =     Penggunaan Chitosan memberikan pengaruh terhadap Ovulasi Ikan terhadap Biokontrol Perairan.


II TINJAUAN PUSTAKA

2.1  Pengertian Bioteknologi
Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa. Dewasa ini, perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya. Dengan kata lain, bioteknologi adalah ilmu terapan yang menggabungkan berbagai cabang ilmu dalam proses produksi barang dan jasa.
Bioteknologi merupakan suatu bidang penerapan biosains dan teknologi yang menyangkut aplikasi praktis organisme hidup atau komponen subselulernya pada industri jasa dan manufaktur serta pengelolaan lingkungan. Bioteknologi memanfaatkan bakteri, kapang, ragi, alga, sel tumbuhan atau sel jaringan hewan yang dibiakkan sebagai konstituen berbagai proses industri. Bioteknologi mencakup proses fermentasi, pengelolaan air dan sampah, sebagian teknologi pangan dan berbagai penerapan baru mulai dari biomedis hingga daur ulang logam dari batuan mineral berkualitas rendah.
Proses bioteknologi dapat dibagi dua jenis yaitu :
1.    Bioteknologi tradisional yaitu proses bioteknologi yang terjadi pada suatu makanan atau bahan pakan dengan cara menambahkan suatu enzim atau mikroorganisme tertentu sehingga terjadi perubahan fisik, penampilan dan rasa akibat proses biologis dalam bahan. Contoh bioteknologi tradisional diantaranya pembuatan bir, yogurt, keju, antibiotika, kecap dan oncom.
2.    Bioteknologi modern yaitu proses bioteknologi yang terjadi akibat transfer DNA, dari satu sel ke sel lain yang lebih baik pada spesies yang sama maupun antar spesies yang berbeda. Teknik dengan DNA rekombinan, seperti antibodi monoclonal, cloning, dan transformasi tanaman dan hewan merupakan contoh dari bioteknologi modern.



2.2  Potensi Limbah Kulit Udang
Sebagai negara kepulauan dengan wilayah laut yang luas, Indonesia mempunyai potensi besar untuk produksi udang. Diperkirakan produksi udang per tahun mencapai 130 ribu ton untuk sumber air laut, dan 82 ribu untuk sumber air payau, atau total sebesar 212 ribu ton.
Udang merupakan salah satu andalan komiditi perikanan Indonesia yang diekspor ke luar negeri dalam bentuk tanpa kepala atau tanpa kepala dan kulit (dikupas). Dari aktivitas pengambilan daging udang oleh industri pengolahan/pembudidayaan udang dihasilkan limbah kulit udang oleh (cangkang) cukup banyak yang jumlahnya dapat mencapai sekitar 30-40 % dari berat udang, tergantung bentuk olahannya. Secara umum, cangkang kulit udang mengandung 27,6% mineral, 34,9% protein, 18,1% chitin, dan komponen lain seperti zat terlarut. Lemak dan protein tercerna sebesar 19,4%.
Selama ini, limbah kulit udang hanya dimanfaatkan sebagai tepung dan campuran pakan ternak, tetapi pemanfaatan ini belum dapat mengatasi limbah kulit udang secara maksimal. Dengan melihat komposisi dalam cangkang kulit udang diatas, maka limbah kulit udang dapat dimanfaatkan menjadi produk yang mempunyai nilai ekonomis yang lebih tinggi, salah satunya dengan chitosan.

2.3  Chitin
2.3.1      Pengertian Chitin
Chitin berasal dari bahasa yunani chitin, yang berarti kulit kuku. Yang merupakan komponen utama dari eksoskeleton invertebrata, crustacea, insekta, dan juga dinding sel dari fungsi dan yeast dimana komponen ini berfungsi sebagai komponen penyokong dan pelindung. Senyawa chitin adalah suatu polimer golongan polisakarida yang tersusun atas satuan-satuan beta β(1→4)2-asetamido-2-deoksi-D-glukosa, yang secara formalnya dapat dipertimbangkan sebagai suatu senyawa turunan selulosa yang gugus hidroksil pada atom C-2 digantikan oleh gugus asetamido. Nama lain senyawa chitin adalah 2-asetamida-2-deoksi-D-glukopiranosa (Pradip K. et al, 2004).


2.3.2      Sumber-Sumber Chitin
Chitin merupakan salah satu tiga besar dari polisakarida yang paling banyak di temukan selain selulosa dan starch (zat tepung). Chitin menduduki peringkat kedua setelah selulosa sebagai komponen organik paling banyak di alam. Selulosa dan starch merupakan zat penting bagi tumbuhan untuk membentuk makanannya (zat karbohidrat) dan pembentukan dinding sel. Chitin banyak ditemukan secara alamiah pada kulit jenis crustacea, antara lain kepiting, udang, lobster. Chitin juga banyak di temukan di dalam rangka luar marine zoo-plankton termasuk jenis coral dan jellyfish. Jenis serangga yaitu kupu-kupu, kumbang mempunyai zat chitin terutama pada lapisan kutikula luar. Pada dinding sel yeast, mushroom, dan jenis jamur lainnya banyak ditemukan chitin.
2.3.3      Sifat Fisik Chitin
Secara umum chitin (C8H13O5N)n mempunyai bentuk fisis berupa kristal berwarna putih hingga kuning muda, tidak berasa tidak berbau dan memiliki berat molekul yang besar dengan nama kimia Poly N-acetyl-D-glucosamine (atau beta (1-4) 2-acetamido-2-deoxy-D-glucose) (K. Prabu, 2012).
Gambar 1. Struktur Chitin
Gambar 2. Struktur Sellulosa
Dari gambar diatas secara struktural terdapat perbedaan antara chitin dengan sellulosa dilihat dari gugusnya dimana chitin termasuk kedalam heteropolimer dan sellulosa termasuk homopolimer. Chitin merupakan polimer alamiah (biopolymer) dengan rantai molekul yang sangat panjang dengan rumus molekul dari chitin yaitu [C8H13O5N]n. Dari rumus molekul tersebut maka berat molekulnya [203,19]n. Penelitian lebih lanjut ditemukan bahwa zat chitin dari crustacea mempunyai bentuk sel rhombik dengan dimensi a = 9,40 A; b=10,46 A ; c=19,25. Tiap sel terdiri dari 8 unit acetylglucosamine, dimana gugus acetylaminonnya saling berganti-ganti dari unit satu ke unit berikutnya.
2.3.4      Sifat Kimia Chitin
Chitin adalah senyawa yang stabil terhadap reaksi kimia, rendahnya reaktivitas kimia, tidak beracun (non toxic) dan bersifat biodegradable. Chitin tidak larut dalam air (bersifat hidrofobik), alkohol serta tidak larut dalam asam maupun alkali encer. Chitin dapat larut dengan proses degradasi menggunakan asam-asam mineral pekat pada asam formiat anhidrous, namun tidak jelas apakah semua jenis chitin dapat laryt dalam asan formiat anhidrous (Yuan S. et al, 2011). Mudah tidaknya chitin terlarut sangat tergantung pada derajat kristalisasi, karena hanya ß-chitin yang terlarut dalam asam formiat anhidrous. Sifat kelarutan, derajat berat molekul, kelengkapan gugus asetil berbeda-beda menurut sumber bahan dan metode yang diterapkan.


2.4  Chitosan
2.4.1      Chitosan Secara Umum
Chitosan dihasilkan dari chitin dan mempunyai struktur kimia yang sama dengan chitin, terdiri dari rantai molekul yang panjang dan berat molekul yang tinggi. Perbedaan antara chitin dan chitosan adalah pada setiap cincin molekul chitin terdapat gugus asetil (-CH3-CO) pada atom karbon kedua, sedangkan pada chitosan terdapat gugus amina (-NH). Chitosan dapat dihasilkan dari chitin melalui proses deasetilasi yaitu dengan cara direaksikan dengan menggunakan alkali konsentrasi tinggi dengan waktu yang relatif lama dan suhu tinggi.
Chitosan adalah biopolimer yang mempunyai keunikan yaitu dalam larutan asam, chitosan memiliki karakteristik kation dan bermuatan positif, sedangkan dalam larutan alkali, chitosan akan mengendap.
2.4.2      Sifat Fisis Chitosan
Chitosan merupakan kopolimer D-glucosamine dan N-acetyl-D-glucosamine dengan ikatan ß-(164), yang diperoleh dari alkali atau deacetylasi enzimatik dari polisakarida chitin. Chitosan mempunyai nama kimia Poly d-glucosamine (beta (1-4) 2-amino-2-deoxy-D-glucose)
Gambar 3. Struktur Chitosan
Chitosan dapat diperoleh dengan berbagai macam bentuk morfologi diantaranya struktur yang tidak teratur, bentuknya kristaline atau semikristaline. Selain itu dapat juga berbentuk padatan amorf berwarna putih dengan struktur kristal tetap dari bentuk awal chitin murni.chitin memiliki sifat biologi dan mekanik yang tinggi diantaranya adalah biorenewable, biodegradable, dan biofungsional.
Chitosan mempunyai rantai yang lebih pendek daripada rantai chitin. Kelarutan chitosan dalam larutan asam serta viscositas larutannya tergantung dari derajat deasetilasi dan derajat degradasi polimer. Terdapat dua metode untuk memperoleh chitin , chitosan dan oligomernya dengan berbagai DD, polimerisasi, dan berat molekulnya (Mw) yaitu dengan kimia dan enzimatis.
Suatu molekul dikatakan chitin bila mempunyai derajat deasetilasi (DD) sampai 10% dan kandungan nirogennya kurang dari 7%. Dan dikatakan chitosan bila nitrogen yang terkandung pada molekulnya lebih besar dari 7% berat dan DD lebih dari 70%. Chitosan kering tidak mempunyai titik lebur. Bila disimpan dalam jangka waktu yang relatif lama pada suhu sekitar 100 oF maka sifat keseluruhannya dan viskositasnya akan berubah. Bila chitosan disimpan lama dalam keadaan terbuka maka akan terjadi dekomposisi warna menjadi kekuningan dan viscositasnya berkurang.
2.4.3      Sifat Fisis Kimia Chitosan
Chitosan banyak digunakan pada berbagai aplikasi bebagai bidang, hal tersebut dikarenakan adanya gugus amino pada posisi C2 dan juga karena gugus hidroksil primer dan sekunder pada psosisi C3 dan C6. Chitosan adalah turunan yang paling sederhana dari chitin. Tidak seperti polisakarida kehadiran gugus amino bermuatan positif yang terdapat sepanjang ikatan pilernya meneyebabkan molekul daapt mengikat muatan negatif permukaan melalui ikatan ionik atau hydrogen sehingga chitosan memiliki sifat kimia linier plyamine (poly D-glucosamine), gugus amino yang reaktif, gugus hydroksi yang reaktif.
Chitosan tidak larut dalam air namun larut dalam asam , memilki viscositas cukup tinggi ketika dilarutkan, sebagian besar reaksi karakteristik chitosan merupakan reaksi karakteristik chitin.
2.4.4      Mekanisme Reaksi Pembentukan Chitosan dari Chitin
Reaksi pembentukan chitosan dari chitin merupakan reaksi hidrolisa suatu amida oleh suatau basa. Chitin bertindak sebagai amida dan NaOH sebagai basanya. Mula-mula terjadi reaksi adisi, dimana gugus –OH- min masuk kedalam gugus NHCOCH3 kemudian terjadi eliminasi gugus CH3COO- sehingga di hasilkan suatu amida yaitu chitosan.

Secara sederhana reaksi pembentukan chitosan dari chitin dapat ditulis sebagai berikut:
Gambar 4. Reaksi Pembentukan Chitosan dari Chitin

2.5  Isolasi Chitin dan Chitosan
Isolasi chitin dari limbah kulit udang dilakukan secara bertahap yaitu tahap pemisahan protein (deproteinasi) dengan larutan basa, demineralisasi, tahap pemutihan (bleancing) dengan aseton dan natrium hipoklorit. Sedangkan transformasi chitin menjadi chitosan dilakukan tahap deasetilasi dengan basa berkonsentrasi tinggi.
Kulit udang dicuci dengan larutan alkali encer untuk menghilangkan protein (deproteinisasi). Selanjutnya bahan dicuci dengan larutan asam hidroklorik encer untuk menghilangkan kerak kapur (demineralisasi). Proses deproteinisasi dan demineralisasi usai, yang tersisa adalah zat kerak (crust).
Proses ekstraksi melibatkan deproteinisasi dengan natrium hidroksida 2% Solusi (30:1 b / v, 90 0C, 2 h), pemisahan alkali-larut fraksi (AIF) oleh sentrifugasi (4000 rpm, 15 menit), ekstraksi kitosan dari AIF bawah refluks (10% v / v asam asetat 40:1 b / v, 60 0C, 6 jam), pemisahan chitin mentah oleh sentrifugasi (4000xg, 60 0C, 6 jam) dan ektrak chitosan dari  pH 9.0, disesuaikan dengan 4 M NaOH solusi. Chitin  dan chitosan dicuci pada corong disinter-kaca kasar dengan suling, etanol air aseton, dan dan udara-dikeringkan pada 20 0C (Mohaemin M. 2005).
Sebagai bahan pemrosesan limbah cair, chitosan mampu menurunkan kadar COD, BOD, padatan tersuspensi, warna, kekeruhan, dan mampu mengikat logam berat seperti Fe, Cu, Cd, Hg, Pb, Cr, Ni, Mn Co, Zn, dan lain lain. Menurut Manurung (2011), chitin atau chitosan hasil isolasi mempunyai potensi yang baik sebagai koagulan penjernih air. Misalnya untuk konsentrasi koagulan 0,5%, tawas hanya mampu menurunkan tingkat kekeruhan air sebesar 54,21%, sedangkan chitin atau chitosan mampu menurunkan tingkat kekeruhan air hingga 90,37 %.
Muatan positif pada chitosan dapat juga berfungsi sebagai flokulan pembentuk partikel kompleks polikationik yang efektif untuk penanganan limbah cair. Hal ini disebabkan karena chitosan dapat mengikat partikel tersuspensi membentuk partikel kompleks yang akhirnya memudahkan pengendapan partikel-partikel tersuspensi. Dengan terendapnya partikel pencemar tersebut maka parameter seperti padatan tersuspensi dan padatan terlarut dalam limbah cair akan turun dan akibatnya nilai BOD dan COD dalam limbah cair juga turun. Pada beberapa keadaan penggunaan chitosan dalam penanganan limbah cair dapat dikombinasikan dengan koagulan lain seperti garam alumunium atau garam ferri untuk memperoleh hasil yang lebih efektif.
Ukuran partikel chitosan sangat berpengaruh terhadap daya adsorbsi polutan. Semakin kecil ukuran chitosan maka daya adsorpsi terhadap BODdan COD semakin besar. Kemampuan optimum chitosan mengadsorsi polutan dalam limbah cair adalah masing-masing 4,56% untuk BOD dan 4,49% untuk COD dari berat yang digunakan


III METODE PENELITIAN

3.1  Rancangan Percobaan
3.1.1      Penetapan Variabel
·         Variabel Kendali
Proses Deasetilasi
Ø  Konsentrasi NaOH (%) : 50 (w/v)
Ø  Suhu (°C) : 80
·         Pembuatan chitosan menjadi bio-termisida
Ø  pH : 5, 6, 7
Ø  Konsentrasi Asam asetat (%) : 1, 2, 3
Ø  Konsentrasi Chitosan (gr/cc) : 1, 2, 3, 4, 5 (w/v)
Ø  Waktu : 2 bulan (diamati per minggu)

3.2  Bahan dan Alat
3.2.1      Bahan yang Digunakan
1.    Kulit udang
2.    HCl 1 N
3.     NaOH
4.    CH3COOH (Asam Asetat)
5.    Aquadest
3.2.2      Alat yang Digunakan
1.    Beaker glass
2.    Thermometer
3.    Labu takar
4.    Corong
5.    Pipet
6.    Pengaduk
7.    Gelas ukur
8.    Timbangan
9.     Statif dan klem
10.  Oven
11.  Magnetic stirer& pemanas
12.  Penyaring
13.  Ayakan
14.  pH universal
15.  Cawan porselen
16.   Blender
17.  Akuarium
18.  Plastik transparan

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar