TUGAS ITEKNOLOGI BIOPOLIMER

CHITIN AND CHITOSAN

Oleh:Kelompok 11. Ahmad Qomaruddin I05110012. Alviansyah zinka A.PI05100373. Anni NurhayatiI05100394. Heni TriaglineI05120265. M. Fitra ArifiantoI05120326. T. Bagus Tri Lusmono I0512062

JURUSAN TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA20131. DEFINISI1.1. ChitinChitin sebagai prekursor chitosan pertama kali ditemukan pada tahun 1811 oleh orang Prancis bernama Henri Braconnot sebagai hasil isolasi dari jamur. Sedangkan chitin dari kulit serangga ditemukan kemudian pada tahun 1820. Chitin merupakan polimer kedua terbesar di bumi selelah selulosa. Chitin adalah senyawa amino polisakarida berbentuk polimer gabungan.Chitin merupakan polisakarida structural yang patut mendapatkan perhatian karena berlimpah ruah di alam. Chitin sama dengan selulosa. Chitin merupakan polisakarida hewan berkaki banyak. Diperkirakan 109 ton chitin dibiosintesis tiap tahun.Chitin pada umumnya sangat tahan terhadap hidrolisa, walau enzim chitinase dapat melakukannya dengan mudah. Chitin membentuk zat dasar yang tahan lama dari kulit spora lumut dan eksokerangka dari serangga, udang, dan kerang-kerangan.Chitin adalah polisakarida linier yang mengandung N-Asetil D-Glukosamina terikat pada hidrolisa, chitin menghasilkan 2-Amino 2-Deoksin D-Glukosa. Dalam alam chitin terikat pada protein dan lemak.Chitin dapat dibentuk menjadi sustu bubuk (powder) apabila sudah dipisahkan dari zat yang tercampur dengannya. Akan tetapi tidak dapat larut dalam air. Reaksinya dalam asam-asam mineral dan alkali akan menghasilkan suatu zat yang menyerupai selulosa. Pelarutan chitin tergantung dari konsentrasi asam mineral dan temperatur.Dinegara Jepang, chitin sudah lama dikomersialkan dengan cara memintalnya menjadi benang yang berfungsi sebagai penutup luka sehabis operasi, karena didukung oleh sifatnya yang non alergi dan juga Kelebihan lain dari chitosan yaitu padatan yang dikoagulasinya dapat dimanfaatkan. Kekhawatiran terhadap kemungkinan khitosan mempunta efek beracun terhadap manusia telah dimentahkan oleh beberapa peneliti dengan sejumlah bukti ilmiah.1.2. ChitosanChitosan ditemukan C. Roughet pada tahun 1859 dengan cara memasak chitindengan basa. Perkembangan penggunaan chitin dan chitosan meningkat pada tahun 1940-an. terlebih dengan makin diperlukannya bahan alami oleh berbagai industri sekitar tahun 1970-an. Penggunaan chitosan untuk aplikasi khusus, seperti farmasi dan kesehatan dimulai pada pertengahan 1980 - 1990.Bahan-bahan ini mempunyai sifat kimia yang inert, tidak beracun, lebih murah, biodegradable, ramah lingkungan dan tersedia secara luas. Pengembangan aplikasi baru untuk Chitosan dan turunannya terutama karena fakta bahwa ini adalah sumber terbarukan polimer biodegradable alam dan juga karena kitin dan turunan merupakan polimer alami yang paling melimpah. Faktor utama yang merangsang minat pemanfaatan kitosan di berbagai bidang dari pupuk untuk obat-obatan adalah fleksibilitas, ekonomis dan mudah ketersediaan. Chitosan tidak lagi hanya produk sampingan dari industri pengolahan hasil laut. Bahan ini sekarang sedang digunakan oleh industri untuk memecahkan masalah dan untuk meningkatkan produk yang sudah ada, serta untuk membuat yang baru. Chitosan (CS) merupakan polisakarida yang dimodifikasi alami, biodegradable, biokompatibel, tidak beracun, serta sebagai polisakarida nitrogen linear, polisakarida dasar homo-polimer. CS diproduksi komersial dengan cara deacetylation dari chitin, polisakarida terjadi secara alami yang merupakan elemen struktur di exoskeleton dari crustacea (kepiting, udang, dll). bertindak sebagai kopolimer dalam jumlah bervariasi dari N-asetil glucosamine dan N-glukosamin berulang unit. Itu adanya reaktif gugus amino primer menjadikan bahan spesial yang membuat CS sangat berguna dalam aplikasi farmasi. CS memiliki berat molekul rata-rata berkisar antara 3800 dan 20.000 Dalton dan 66-95% dapat dideasetilasi. Kelarutan CS tergantung pada tingkat deasetilasi, pH dan pada he protonation of free amino groups. CS mudah larut dalam larutan encer sebagian besar asam organik seperti asam sitrat, asam tartarat, sementara larut sampai batas tertentu dalam asam anorganik. CS memiliki sejumlah besar aplikasi dalam dosis pharmaceutal bentuk, aplikasi lebih jauh dapat dimanfaatkan oleh modifikasi struktur dasar untuk memperoleh polimer dengan berbagai sifat. Hal ini dapat dilakukan dengan jumlah pendekatan seperti kimia maupun oleh enzimatis. CS dapat dimodifikasi untuk N-trimetilena klorida, yang merupakan turunan kuartener dari CS dan memiliki kelarutan air, permeabilitas usus unggul sebagai penyerapan serta lebih tinggi dari peptida netral dan kation analog pada rentang pH yang lebar [4]. Hal ini dapat dimodifikasi ke bentuk ester seperti CS glutamat, CS suksinat, CS phthalate. Ini ester CS memiliki kelarutan yang berbeda profile. Bentuk-bentuk esteric yang tidak larut dalam asam Kondisi dan memberikan pelepasan berkelanjutan di dasar kondisi [5]. Karena variabel dan tidak lengkap pada proses deasetilasi,

2. SIFAT-SIFAT2.1. Chitina. Sifat fisis Berat molekul: [203,19]n Berwarna: putih Berbentuk: padat Transparan Ulet Lentur Cukup kerasb. Sifat kimia Chitin tidak larut dalam air, asam, basa dan pelarut organik tetapi larut dalam asam sulfat pekat panas dan asam format anhidrid. Larut dalam hexafluoroisopropanol, hexafluoroacetone, dan chloroalcohols. Kitin akan mengental, membentuk serat, bila dilarutkan dalam asam trikloroasetat (TCA) dan hidrokarbon terklorinasi seperti klorometana, diklorometana atau 1,1,2-trikloroetana pada konsentrasi TCA 25-75% dan konsentrasi kitin 1-10%. Serat terbentuk ekstrusi melalui penangas aseton. Kitin dapat deasetilasi menjadi kitosan dengan cara penmabahan 40% NaOH pada 120 C Membran Kitin selektif permeabel, membuat mereka dapat digunakan untuk memisahkan air dan zat terlarut.

c. Sifat biologis Memiliki efek positice terhadap pertumbuhan bakteri tertentu. Mikrokristalin kitin merangsang pertumbuhan bakteri tertentu. Kitin pada umumnya merangsang proliferasi fibroblast manusia pada konsentrasi rendah dan menghambat proliferasi pada konsentrasi yang lebih tinggi. Kitin memiliki efek positif pada migrasi fibroblast

2.2. Chitosana. Sifat fisis Berwarna : putih Berbentuk : kristalb. Sifat kimiaSifat kimia chitosan sama dengan chitin tetapi yang khas antara lain: merupakan polimer poliamin berbentuk linear mempunyai gugus amino aktif mempunyai kemampuan mengkhelat beberapa logam.

c. Sifat biologis bersifat biokompatibel artinya sebagai polimer alami sifatnya tidak mempunyai akibat samping, tidak beracun, tidak dapat dicerna, mudah diuraikan oleh mikroba (biodegradable). dapat berikatan dengan sel mamalia dan mikroba secara agresif. Mampu meningkatkan pembentukan yang berperan dalam pembentukan tulang. bersifat hemostatik, fungistatik, spermisidal, antitumor, antikolesterol,3. PRINSIP DAN PROSES PEMBUATAN CHITIN DAN CHITOSAN Ekstraksi chitin umumnya melalui tahapan penggilingan, deproteinasi, demineralisasi, pengeringan, dan pembubukan, sedangkan kitosan diperoleh dengan penbambahan alkali kuat terhadap kitin pada suhu tinggi. Adapun teknologi pengolahan kitin dan kitosan dilakukan melalui beberapa tahap, yaitu :1. DemineralisasiLimbah cangkang udang dicuci denagn air mengalir dan dikeringkan di bawah sinar matahari sampaikering, kemudian dicuci di dalam air panas dua kali lalu direbus selama 10 menit. Tiriskan dan keringkan. Bahan yang sudah kering lalu digiling samapi menjadi serbuk ukuran 40-60 mesh.Kemudian dicampur asam klorida 1N (HCl 1N) denagn perbandingan 10:1 untuk pelarut dibandingkan dengan kulit udang, lalu diaduk merata sekitar 1 jam. Biarkan sebentar, kemudian panaskan pada suhu 90oC selama 1 jam. Residu berupa padatan dicuci denagn air sampai pH netral dan selanjutnya dikeringkan dalam oven pada suhu 80oC selama 24 jam atau dijemur sampai kering.

2. DeproteinasiLimbah udang yang telah dimineralisasi dicampur denagn larutan sodium hidroksida 3,5% (NaOH 3,5%) dengan perbandingna antara pelarut dan cangkang udang 6:1. Aduk sampai merata sekitar 1 jam. Selanjutnya biarkan sebentar, lalu dipanaskan pada suhu 90oC selama 1jam. Larutan lalu disaring dan didinginkan sehinggadiperoleh residu padatan yang kemudian dicuci denagn air samapai pH netral dan dikeringkan pada suhu 80oC selama 24 jam atau dijemur sampai kering.3. Deasetilasi kitin menjadi kitosanKitosan dibuat dengan menambahkan sodium hidroksida (NaOH) 50% denagn perbandingan 20:1 (pelarut dibanding kitin). Aduk sampai merata selama 1 jam dan biarkan sekitar 30 menit, lalu dipanaskan selama 90 menit denagn suhu 140oC. Larutan kemudian disaring untuk mendapatkan residu berupa padatan, lalu dilakukan pencucian denagn air sampai pH netral, kemudian dikeringkan denagn oven suhu 70oC selama 24 jam atau dijemur sampai kering. Bentuk akhir kitosan bisa berbentuk serbuk maupun serpihan.

4. TURUNAN KITIN DAN KITOSANTurunan kitin dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori; dalam setiap kasus, kelompok N-asetil yang dihapus, dan fungsi amino yang terkena kemudian bereaksi dengan asil klorida atau anhidrida untuk memberikan Kelompok NHCOR atau dimodifikasi oleh aminasi reduktif untuk NHCH2COOH potensi terbesar yang penting adalah turunan dari kedua jenis dibentuk oleh reaksi dengan bi- atau reagen polifungsional, sehingga membawa tempat untuk reaksi kimia lebih lanjut. Dalam prakteknya, seperti Reaksi dilakukan pada kitin asli atau deasetilasi kitin tidak lengkap, kitosan, sehingga dihasilkan polimer berisi tiga jenis unit monomer. Polyampholytes ini sangat efektif dalam menghilangkan kation logam dari larutan encer. Chitosan sendiri dapat mengikat ion logam, terutama yang logam transisi, dan juga menemukan aplikasi sebagai matriks untuk imobilisasi enzim. Perhatian khusus telah diberikan kepada modifikasi kimia kitin, karena memiliki potensi besar untuk sepenuhnya dieksploitasi. Reaksi dengan kitin murni telah dilakukan sebagian besar dalam keadaan padat karena kurangnya kelarutan dalam pelarut biasa. 50 persen kitin deasetilasi telah ditemukan untuk menjadi larut dalam air. Bentuk yang larut dalam air dari kitin adalah berguna bahan awal untuk modifikasi halus, melalui berbagai reaksi dalam fase larutan. Beberapa turunan kitosan belum lama ini dilaporkan yang disebutkan sebagai berikut:i. N-phthaloylation of ChitosanKarena kelarutannya yang rendah dalam beberapa pelarut organik tertentu, dibutuhkan beberapa bahan kimia modifikasi. N-phthaloylation kitosan adalah diharapkan efektif untuk solubilisasi karena afiks kelompok besar dengan rigid backbone dan memecahatom hidrogen pada gugus amino untuk mencegah ikatan hidrogen. Deasetilasi kitosan sepenuhnya adalah ditangani dengan phthalic anhydride dalam DMF untuk memberikan Nphthaloyl-kitosan. Nphthaloyl-kitosan mudah larut dalam pelarut organik polar. Reaksi lebih lanjut telah dilakukan dengan menggunakan derivatif baru untuk meningkatkan kelarutanchitosan. Mereka diberikan di bawah ini untuk pemahaman lebih baik. Semua derivatif ini larut dalam umum pelarut organik polar.ii. Dendronized Chitosan-sialic Acid HybridsUntuk meningkatkan kelarutan dalam air, Sashiwa dkk. telah berhasil mensintesis endronized chitosan-sialic acid hybrids dengan menggunakan asam galat sebagai focal point dan tri (etilena glikol) sebagai spacer arm. Kelarutan air dari derivatif novel ini lebih ditingkatkan oleh N-succinylation dari fungsi amina tersisa.iii. Methylthiocarbamoyl and Phenylthiocarbamoyl ChitosanBaru-baru ini, Baba dkk. telah menyintesis turunan kitosan methylthiocarbamoyl dan phenylthiocarbamoyl untuk memeriksa selektivitas terhadap ion logam dari larutan aqueous amonium nitrat.

iv. Lactic/glycolic Acid-chitosan HydrogelsSintesis kitosan hidrogel dilakukan oleh Qu et al. dengan mencangkok dari D, L-laktat dan / atau glikolat asam langsung ke kitosan tanpa adanya katalis. Mereka menunjukkan bahwa interaksi kuat ada antara air dan rantai kitosan setelah pencangkokan asam laktat dan / atau glikolat. Rantai samping bisa agregat dan bentuk silang fisik, yang menghasilkan kitosan hidrogel pH-sensitif. Hidrogel tersebut dianggap berpotensi berguna untuk aplikasi biomedis seperti, pembalut luka dan sistem pengiriman obat, karena kedua rantai samping polyester dan kitosan merupakan biokompatibel dan biodegradable.v. CdS Quantum dots (QDs) Chitosan BiocompositeTurunannya dengan CdS QDs meningkatkan kelarutan dalan aqueous dan kestabilan kitosan. Mereka juga mempengaruhi dekomposisi termal dari kitosan. Dengan adanya dekomposisi termal ini dari kitosan telah bergeser 50oC. Prosedur yang efisien untuk persiapan biokomposit kitosan CdS QDs dicapai dengan pencampuran chitosan dengan Cd(Ac)2 dan kemudian dilarutkan dalam 1 persen larutan Hac aqueous, diikuti oleh perlakuan dengan CDs dan dengan demikian film komposit kitosan CdS QDs yang halus, datar, dan berwarna kuning diperoleh.vi. Chitosan-gadopentetic Acid Complex Nanoparticles for Cancer Therapy Potensi gadolinium neutran capture therapy telah dilaporkan di masa lalu. Pada tahun 1999, Tokumitsu et al. telah melaporkan bahwa nanopartikel kompleks asam chitosangadopentetic dapat digunakan untuk gadolinium neutran capture therapy (GdNCT). Ini adalah terapi kanker yang memanfaatkan proton dan elektron yang dipancarkan neutrans dan in vivo sebagai akibat dari reaksi penangkapan neutran neuclear dengan diberikan gadolonium-157, elemen non-radio. Tokumitsu et al. telah menunjukkan bahwa Gd-NCT menggunakan sebuah novel nanopartikel gadolinium-loaded berpotensi sangat cocok untuk injeksi intratumoral ke dalam tumor padat.vii. Nanocomposite from Natural Polysaccharide (Chitin/chitosan)Meskipun kitin dan kitosan merupakan polimer biomassa berguna, aplikasi mereka terbatas. Sebuah konsep yang luar biasa akan membawa revolusi dengan mencampur polimer alam dengan polimer buatan manusia (polimer sintetis). Institut Kelautan Sumber Daya dan Lingkungan, Jepang mempelajari persiapan mechanochemical dari komposit baru di bawah keadaan kering dan solid. Mereka mensintesis tipe baru polisakarida komposit dengan bola-mill polisakarida dengan polimer sintetik Perilaku termal dan gerak molekul synthetipolymer dalam komposit sangat berbeda dari yang asli. Hasil ini menunjukkan stronginteractions antara polisakarida dan synthetipolymer dan dengan demikian compatibilization dari thepolysaccharides dan polimer sintetik. Authorslaboratory disintesis asam nanocomposites berbasis kitosan-polylactic dalam kondisi ringan untuk pelepasan obat pintar (hasil tidak dipublikasikan).5. APLIKASI DI BIDANG BIOPOLIMERa. Bidang IndustriAplikasi kitin dan kitosan sangat banyak dan meluas. Di bidang industri, kitin,dan kitosan berperan antara lain sebagai koagulan polielektrolit pengolahan limbah cair, pengikat dan penyerap ion logam, mikroorganisme, mikroalga, pewarna, residu pestisida, lemak, tanin, PCB(Poliklorinasi Bifenil). mineral dan asam organik, media kromatografi afinitas, gel dan pertukaran ion, penyalut berbagai serat alami dan sintetik, pembentuk film dan membran mudah terurai, meningkatkan kualitas kertas, pulp dan produksi tekstil.1. Industri kertasBiodegradable kitin dan kitosan dapat memperkuat kertas daur ulang dan meningkatkan ramah lingkungan kemasan dan produk lainnya. Chitosan sudah terlibat dalam pembuatan kertas karena molekul chitosan sangat mirip dengan selulosa konstituen utama dari dinding tanaman. Hal ini juga menghemat bahan kimia tambahan dan meningkatkan output. Akhirnya kertas diproduksi dengan kitosan memiliki permukaan halus dan lebih tahan terhadap kelembaban. Antara hal lainnya, chitosan adalah nilai besar dalam produksi kertas toilet dan kertas kado dan kardus. Hidroksimetil kitin dan turunan larut air lainnya adalah turunan akhir berguna dalam pembuatan kertas. Hal ini dapat digunakan sebagai bahan kemasan biodegradable untuk pembungkus makanan dan produk lainnya.2. Industry kosmetikChitosan membentuk pelindung, pelembab, film yang elastis pada permukaan kulit yang memiliki kemampuan untuk mengikat bahan-bahan lain yang bertindak pada kulit. Dengan cara ini, chitosan dapat digunakan dalam merumuskan pelembab agen seperti tabir surya, asam organik, dll untuk meningkatkan bioaktivitas dan efektivitas mereka. Hari ini, kitosan merupakan komponen penting dalam krim perawatan kulit, shampoo, dan hairsprays karena sifat antibakteri. aplikasi dalam bidang cosmetic termasuk menjaga kelembaban kulit, mengobati jerawat, warna kulit, melindungi epidermis, mengurangi listrik statis di rambut, melawan ketombe, meningkatkan kelenturan rambutdan membuat rambut lebih lembut.3. Industry tekstilTurunan kitin telah diproduksi dan digunakan untuk memberikan antistatik dan penolak tanah sebagai karakteristik tekstil. Dalam industri tekstil, kitin dapat digunakan dalam pencetakan dan persiapan finishing, sedangkan kitosan mampu menghapus pewarna dari limbah pengolahan pewarna. b. Bidang PertanianSementara di bidang pertanian dan pangan, kitin dan kitosan digunakan antara lain untuk pencampur rasum pakan ternak, antimikrob, antijamur, serat bahan pangan, penstabil, pembentuk gel, pembentuk tekstur, pengental dan pengemulsi produk olahan pangan, pembawa zat aditif makanan, flavor, zat gizi, pestisida, herbisida, virusida tanaman, dan deasifikasi buah-buahan, sayuran dan penjernih sari buah. Fungsinya sebagai antimikrob dan antijamur juga diterapkan di bidang kedokteran.c. Bidang KedokteranKitin dan kitosan dapat mencegah pertumbuhan Candida albicans dan Staphylacoccus aureus. Selain itu, biopolimer tersebut juga berguna sebagai antikoagulan, antitumor, antivirus, pembuluh darah-kulit dan ginjal sintetik, bahan pembuat lensa kontak, aditif kosmetik, membran dialisis, bahan shampoo dan kondisioner rambut, zat hemostatik, penstabil liposom, bahan ortopedik, pembalut.d. Bioplastik dari kitin dan kitosanSejak tahun 1992 , biolog Biotechnologie und Logistik GmbH telah mengembangkan teknologi dan produk untuk air dan pengolahan air limbah serta biopolimer untuk aplikasi industri. Biolog GmbH berfokus pada produksi kitosan, turunan kitin yang terutama diekstrak dari cangkang krustasea. Kitin dimodifikasi untuk kitosan dengan penghapusan kelompok N - asetil. Kitosan merupakan polisakarida kationik yang membuka berbagai peluang aplikasi dalam lingkungan asam. Chitosan dapat biologis terdegradasi tidak beracun, menghambat pertumbuhan bakteri dan jamur dan juga meningkatkan penyembuhan luka. Biolog GmbH menggunakan chitosan dalam pengobatan air dan air limbah, di bidang pertanian, di industri kertas dan tekstil serta untuk produksi bioplastik.Sifat kitosan tergantung terutama pada derajat deasetilasi , massa molar dan isi abu polimer. " Parameter-parameter ini tunduk pada kontrol ketat di biolog GmbH , " kata Anke Wunder , Head of Marketing biolog GmbH. Pengolahan teknologi Controlled merupakan prasyarat penting untuk didefinisikan, kualitas produk tahan lama di daerah industri yang berbeda. Biolog GmbH telah mengembangkan metode untuk produksi ramah lingkungan dan ekonomi dari biopolimer. Tanaman memiliki otomatisasi tingkat tinggi dan dapat digunakan dalam modul untuk langkah-langkah pengolahan sebagai berikut: dari penyusunan cangkang krustasea untuk produksi kitin dan kitosan.Namun, biolog GmbH melangkah lebih jauh masih dengan menggunakan kitosan serbaguna untuk menghasilkan bioplastik didasarkan pada pati, kitosan dan biodegradable co-poliester: SARAH. Stabilitas mekanik tinggi material dan biodegradasi yang memungkinkan penggunaan bahan dalam industri kemasan, di injection molding dan seperti busa insulasi.

DAFTAR PUSTAKAbiopol.free.fr/index.php/bioplastics-from-chitin-and-chitosan/Dutta, radip Kumar, Dutta, Joydeep and Tripathi, V S.2004.Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications. Department of Chemistry, Motilal Nehru National Institute of Technology, Allahabad.en.wikipedia.org/wiki/Chitinpilgaard.info/Polymers/Chitin/Biologicals.htmwinan08.student.ipb.ac.id/2010/06/19/chitin-chitosan/www.emergingkerala2012.org/pdf/project-under-msme/manufacture-of-chitin-chitosan.pdfwww.plasticstrends.net/index.php/last-months-mainmenu-28/12-versatile-and-multiplatform-biomolecules