1

Pengolahan Limbah Udang Menjadi Khitosan

dan Pemanfaatannya Dalam Beberapa

Industri

2

Indonesia sebagai salah satu negara

penghasil udang terbesar di dunia ± 170 unit pengolahan

Tahun 2003 = 191.723 ton

Tahun 2004 = 226.553 ton

Tahun 2005 = 251.599 ton

Tahun 2006 = 281.901 ton

Tahun 2007 = 318.565 ton

Tahun 2008 = 362.935 ton

Tahun 2009 = 416.616 – 500.000 ton

Diekspor dalam bentuk udang beku (tanpa kepala, kulit dan ekor)

60-70 % berupa limbah ± 325.000 ton per tahun

LIMBAH

Pakan ternak campuran Kerupuk campuran terasi

Membusuk

khitin (15% - 20%)

Khitosan

3

Proses Pengolahan Limbah Kulit dan Kepala Udang Menjadi Khitosan

Proses Pengolahan Limbah Kulit dan Kepala Udang Menjadi Khitosan

Pemanfaatan Khitosan dalamBeberapa Industri

Pemanfaatan Khitosan dalamBeberapa Industri

TUJUAN

4

UDANG

DAGINGDAGING

KULIT DAN KEPALAKULIT DAN KEPALA

UDANG

Limbah udang

Campuran TerasiCampuran Terasi

Khitin dan KhitosanKhitin dan Khitosan

Campuran KerupukCampuran Kerupuk

Pakan TernakPakan Ternak

MembusukMembusuk

KANDUNGAN Protein (25 – 40 %) Kalsium Karbonat (45 – 50 %) Khitin (15 – 20 %)

KANDUNGAN Protein (25 – 40 %) Kalsium Karbonat (45 – 50 %) Khitin (15 – 20 %)

5

KHITIN

Dalam bahasa Yunani Khitin berarti baju rantai besi terdapat pada hewan golongan orthopoda, annelida, mollusca, corlengterfa, dan nematode, serta terdapat juga pada kulit trakea, insang, dinding usus dan pada bagian dalam kulit cumi Khitin pertama kali ditemukan oleh Bracanoot pada tahun 1811 dalam residu ekstrak jamur

Dalam bahasa Yunani Khitin berarti baju rantai besi terdapat pada hewan golongan orthopoda, annelida, mollusca, corlengterfa, dan nematode, serta terdapat juga pada kulit trakea, insang, dinding usus dan pada bagian dalam kulit cumi Khitin pertama kali ditemukan oleh Bracanoot pada tahun 1811 dalam residu ekstrak jamur

SIFAT FISIK-KIMIA merupakan zat padat tak berbentuk, tak larut dalam air, asam anorganik encer, alkali encer dan pekat serta pelarut organic lainnya, tetapi larut dalam asam-asam organik yang pekat merupakan biopolimer yang terdapat dalam eksoskeleton invertebrata. merupakan golongan polisakarida yang memiliki berat molekul tinggi dan merupakan molekul polimer berantai lurus. di alam tidak dalam keadaan murni tetapi bergabung dengan unsur-unsur lain seperti protein, unsur mineral dan berbagai macam pigmen. merupakan senyawa organik terbesar kedua setelah selulosa

SIFAT FISIK-KIMIA merupakan zat padat tak berbentuk, tak larut dalam air, asam anorganik encer, alkali encer dan pekat serta pelarut organic lainnya, tetapi larut dalam asam-asam organik yang pekat merupakan biopolimer yang terdapat dalam eksoskeleton invertebrata. merupakan golongan polisakarida yang memiliki berat molekul tinggi dan merupakan molekul polimer berantai lurus. di alam tidak dalam keadaan murni tetapi bergabung dengan unsur-unsur lain seperti protein, unsur mineral dan berbagai macam pigmen. merupakan senyawa organik terbesar kedua setelah selulosa

O

NH

HOH2C

OC

CH3

OO

HO

NH

HOH2C

OC

CH3OH

OH

6

KHITOSAN

O

NH2

HOH2C

OO

OH

NH2

HOH2C

OH

OH

nama kimia (1-4)-2-amino-2-deoksi -β-D-glukosa Merupakan produk deasetilasi dari khitin

nama kimia (1-4)-2-amino-2-deoksi -β-D-glukosa Merupakan produk deasetilasi dari khitin

SIFAT FISIK-KIMIA polimer rantai panjang yang tidak bercabang dan disusun oleh 2000-3000 monomer N-asetil-D-glukosamin dalam ikata β (1-4) berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai karbonnya . bersifat polimer kationik sehingga tidak larut dalam air atau alkali pada pH di atas 6,5. Tetapi, dapat larut cepat dalam asam organic cair seperti asam formiat, asam sitrat dan asam mineral serta asam asetat. merupakan suatu polimer multi fungsi karena mengandung 3 jenis gugus fungsi yaitu asam amino, gugus hidroksi primer dan sekunder

SIFAT FISIK-KIMIA polimer rantai panjang yang tidak bercabang dan disusun oleh 2000-3000 monomer N-asetil-D-glukosamin dalam ikata β (1-4) berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai karbonnya . bersifat polimer kationik sehingga tidak larut dalam air atau alkali pada pH di atas 6,5. Tetapi, dapat larut cepat dalam asam organic cair seperti asam formiat, asam sitrat dan asam mineral serta asam asetat. merupakan suatu polimer multi fungsi karena mengandung 3 jenis gugus fungsi yaitu asam amino, gugus hidroksi primer dan sekunder

7

PROSES EKSTRAKSI

Kulit Udang kering

Penggilingan

Penghilangan protein

Pencucian dan Penisiran

Penghilangan Mineral

Pencucian

Pengeringan Khitin

Deasetilasi

Pencucian

Pengeringan

Khitosan

HCl 1N 1:7, 90 0C, 1 jam

NaOH 3,5% (1:6), 90 0C, 1 jam

NaOH 50% (1: 20), 140 0C, 1 jam

8

Sifat dan mutu khitosan Parameter Nilai

Bentuk partikel Serpihan sampai bubuk

Kadar air (berat kering) Maksimum 10 %

Kadar abu (berat kering) Maksimum 2 %

Derajat deasetilasi Maksimum 70 %

Warna larutan Jernih

Viskositas rendah Kurang dari 200 cps

Viskositas medium 200 sampai 799 cps

Viskositas tinggi 800 sampai 2000 cps

Viskositas ekstra tinggi Lebih dari 2000 cps

Sumber : Protan laboratories dalam Suptijah et al (1992)

9

PEMANFAATAN KHITOSAN DALAM BEBERAPA INDUSTRI

Khitosandalam

Industri pangan

Pengganti serat makanan

Pelangsing tubuh

Pemberi aroma khas

Pengental dan stabilizerPelapis Permen

Pengawet

10

Khitosan dalamKhitosan dalamIndustri Kerta (Pulp)Industri Kerta (Pulp)

Dan tekstilDan tekstil

Pelapis dan pelindung

Dari serangan rayap

Perekat dan Pelapis Pada industri kertas

Penstabil warna

11

Obat antikolesterol1

Pelapis Kapsul2

Antibakterial dan antikoagulan3

Khitosan dalam industri farmasi dan kesehatan

12

Khitosandalam

Industri lainnya

koagulan, pensuspensi dalam industri cat

Pembungkus makanan

Industri fotografi

Industri Pertanian

Industri Shampo

Industri pengolahan limbah

Perekat dalam industri kulit

13

14

15

DEMINERALISASI

Pemisahan mineral bertujuan untuk menghilangkan senyawa anorganik yang ada pada limbah kulit udang. Mineral utama yang terdapat pada limbah kulit udang adalah CaCO3 dan sedikit Ca(PO4)3 (Purwatiningsih, 1992). Reaksi yang terjadi antara HCl dan kalsium (CaCO3) dan Ca(PO4)3 ditunjukkan oleh persamaan sebagai berikut :

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O

+ CO2

Ca(PO4)3 + 6 HCl 3 CaCl2 + 2 H3PO4

Back

16

DEPROTEINASI

Deproteinasi dapat dilakukan dengan menggunakan salah satu dari larutan NaOH atau KOH, ataupun dengan enzim proteolitik (Shahidi dan Botta, 1994). Pada proses deproteinasi, larutan alkali (NaOH atau KOH) akan masuk ke celah-celah limbah udang untuk memutuskan ikatan antara khitin dan protein. Alkali tersebut akan mengikat protein menjadi Na-proteinat.

Back

17

DEASETILASI

NaOH

o Penghilangan gugus asetil (-COCH3) dari khitin (deasetilasi) yang dilakukan dengan menggunakan larutan NaOH pekat (50%)o Terjadi reaksi antara NaOH dengan gugus N-asetil pada khitin (rantai C-2) yang akan menghasilkan Na-aseatat dan substitusi gugus asetil dengan gugus amina (-NH2) (Suptijah et al, 1992)

Back