SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS...

10
ISBN :978-602-73159-0-7 SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS MENGGUNAKAN ENZIM PAPAIN Endang Susilowati 1,* , Maryani 2 , Ashadi 3 , Uswatun Hasanah 3 1 Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia 2 Fakultas Kedokteran, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia 3 Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia email:[email protected] ABSTRAK Kitosan hidrolisat merupakan hasil hidrolisis kitosan dengan berat molekul lebih kecil dari kitosan asalnya. Pada penelitian ini kitosan hidrolisat disintesis secara enzimatis menggunakan enzin papain pada suhu ruang. Karakterisasi kitosan hidrolisat meliputi derajad deasetilasi (DD) ditentukan berdasarkan spektra fourier transform infrared (FTIR) menggunakan baseline A, Berat molekul (BM) secara viskosimetri berdasarkan persamaan Mark Howink, kelarutan dengan spektrofotometer UV-Vis, kristalinitas menggunakan X-ray diffraction (XRD) dan sifat ketahanan termal dengan thermal gravimetric analysis (TGA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi enzim berpengaruh terhadap BM tetapi tidak berpengaruh terhadap DD kitosan hidrolisat. Waktu hidrolisis enzimatis berpengaruh signifikan terhadap BM kitosan hidrolisat yang dihasilkan. Kitosan hidrolisat meningkat kelarutannya seiring dengan menurunnya berat molekul. Kitosan hidrolisat sedikit lebih bersifat kristalin dan memiliki ketahanan termal tidak berbeda dari kitosan asal. Kata Kunci: Kitosan hidrolisat, enzim papain, berat molekul, derajad deasetilasi PENDAHULUAN Kitosan adalah nama lain dari β- (1,4)-2-amino-2-dioksi-D-glukosa, merupa- kan senyawa turunan dari kitin melalui proses deasetilasi dalam media basa kuat. Kitosan juga merupakan suatu polimer multifungsi karena mengandung tiga jenis gugus fungsi yaitu asam amino, gugus hidroksil primer dan sekunder. Adanya gugus fungsi ini menyebabkan kitosan mempunyai reaktivitas kimia yang tinggi [1]. Sumber kitosan yang sangat potensial adalah kerangka luar crustaceae seperti kepiting, lobster, udang, dan sebagainya [2,3]. Kitosan bersifat biokompatibel, biodegradabel, tak beracun terhadap mammalia, menunjukkan sifat biologikal, fisiologikal, dan farmakologikal yang SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VII “Penguatan Profesi Bidang Kimia dan Pendidikan Kimia Melalui Riset dan Evaluasi” Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan P.MIPA FKIP UNS Surakarta, 18 April 2015 MAKALAH PENDAMPING BIOKIMIA ISBN : 978-602-73159-0-7

Transcript of SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS...

Page 1: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS

MENGGUNAKAN ENZIM PAPAIN

Endang Susilowati1,*, Maryani2, Ashadi3, Uswatun Hasanah3

1Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia 2Fakultas Kedokteran, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia

3Program Studi Pendidikan Kimia, FKIP, Universitas Sebelas Maret, Surakarta, Indonesia

email:[email protected]

ABSTRAK

Kitosan hidrolisat merupakan hasil hidrolisis kitosan dengan berat molekul lebih kecil dari kitosan asalnya. Pada penelitian ini kitosan hidrolisat disintesis secara enzimatis menggunakan enzin papain pada suhu ruang. Karakterisasi kitosan hidrolisat meliputi derajad deasetilasi (DD) ditentukan berdasarkan spektra fourier transform infrared (FTIR) menggunakan baseline A, Berat molekul (BM) secara viskosimetri berdasarkan persamaan Mark Howink, kelarutan dengan spektrofotometer UV-Vis, kristalinitas menggunakan X-ray diffraction (XRD) dan sifat ketahanan termal dengan thermal gravimetric analysis (TGA). Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi enzim berpengaruh terhadap BM tetapi tidak berpengaruh terhadap DD kitosan hidrolisat. Waktu hidrolisis enzimatis berpengaruh signifikan terhadap BM kitosan hidrolisat yang dihasilkan. Kitosan hidrolisat meningkat kelarutannya seiring dengan menurunnya berat molekul. Kitosan hidrolisat sedikit lebih bersifat kristalin dan memiliki ketahanan termal tidak berbeda dari kitosan asal.

Kata Kunci: Kitosan hidrolisat, enzim papain, berat molekul, derajad deasetilasi

PENDAHULUAN

Kitosan adalah nama lain dari β-

(1,4)-2-amino-2-dioksi-D-glukosa, merupa-

kan senyawa turunan dari kitin melalui

proses deasetilasi dalam media basa kuat.

Kitosan juga merupakan suatu polimer

multifungsi karena mengandung tiga jenis

gugus fungsi yaitu asam amino, gugus

hidroksil primer dan sekunder. Adanya

gugus fungsi ini menyebabkan kitosan

mempunyai reaktivitas kimia yang tinggi [1].

Sumber kitosan yang sangat potensial

adalah kerangka luar crustaceae seperti

kepiting, lobster, udang, dan sebagainya

[2,3]. Kitosan bersifat biokompatibel,

biodegradabel, tak beracun terhadap

mammalia, menunjukkan sifat biologikal,

fisiologikal, dan farmakologikal yang

SEMINAR NASIONAL KIMIA DAN PENDIDIKAN KIMIA VII

“Penguatan Profesi Bidang Kimia dan Pendidikan Kimia Melalui Riset dan Evaluasi”

Program Studi Pendidikan Kimia Jurusan P.MIPA FKIP UNS Surakarta, 18 April 2015

MAKALAH

PENDAMPING BIOKIMIA ISBN : 978-602-73159-0-7

Page 2: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

menarik sehingga banyak dikaji dan

diterapkan dalam bidang bahan pangan,

kosmetik dan medis [4,5]

Kitosan hanya dapat dilarutkan

padakisaran pH asam dan tidak dapat larut

pada air dan alkali. Sehingga kitosan

dengan berat molekul yang tinggi akan

lebih sulit terserap secara in vivo. Oleh

karena itu perlu dilakukan upaya untuk

meningkatkan kelarutan kitosan. Kelarutan

kitosan pada pH netral dan basa dapat

ditingkatkan dengan cara menurunkan

berat molekulnya. Kitosan dengan berat

molekul 2-18 kDa dapat larut air pada

kisaran pH yang netral [6].

Berat molekul kitosan dapat

diturunkan dengan proses hidrolisis baik

secara fisika, asam, maupun secara

enzimatik. Hidrolisis dengan asam memiliki

beberapa kekurangan yaitu rendemen

produk yang rendah, dapat menyebabkan

modifikasi pada produk yang tidak

diharapkan serta limbahnya yang dapat

mencemari lingkungan. Sedangkan

hidrolisis secara enzimatik dapat

mempertahankan sifat biologis aslinya dan

menghasilkan rendemen yang lebih tinggi

[7]. Hidrolisis secara enzimatik dapat

dilakukan menggunakan enzim yang

spesifik (kitosanase) dan non-spesifik

seperti lisozim, selulase, lipase, amilase,

papain, dan pektinase Penggunaan

kitosanase masih memiliki keterbatasan

yaitu sulit digunakan dalam skala besar dan

mahal [8].

Enzim papain merupakan salah satu

alternatif enzim non-spesifik yang menarik

untuk digunakan mendegradasi polimer

pada kitosan. Papain merupakan enzim

sistein protease yang dapat diperoleh dari

isolasi penyadapan getah pepaya [9].

Getah pepaya (Carica papaya)

mengandung sebanyak 10% papain, 45%

kimopapain dan lisozim sebesar 20% [10].

Penggunaan papain untuk hidrolisis kitosan

lebih ekonomis. Ketersedian papain lebih

terjamin karena papain telah banyak

digunakan sebagai pengempuk daging,

pembuatan konsentrat protein, hidrolisat

protein, dan berbagai industri lainnya.

Pada penelitin ini dilakukan dilakukan

proses hidrolisis kitosan menggunakan

enzim papain untuk mendapatkan kitosan

dengan berat molekul yang lebih rendah

yang selanjutnya disebut kitosan hidrolisat.

Untuk mengetahui pengaruh variable yang

terkait dengan proses hidrolisis mala dikaji

pengaruh konsentrasi dan waktu hidrolisis

terhadap berat molekul, derajad deasetilasi

dan kelarutan kitosan hidrolisat yang

dihasilkan.

METODE PENELITIAN

Alat dan bahan yang digunakan

Alat uang digunakan dalam

penelitian adalah alat-alat gels, timbangan

analitik, thermometer, pH meter, ayakan

100 mesh, viskosimeter Oswalt,

spektrofotometer FTIR (Simadzu FTIR-

8201 PC) , spektrofotometer UV-Vis

(Shimadzu UV3150), X-ray diffraction (PW3

710) dan Thermal Gravimetry/ Differential

Thermal Analysis (TG /DTA) (perkin Elmer).

Bahan yang digunakan dalam

penelitian ini antara lain adalah kitosan

dengan berat molekul (BM) 1.077.919 Da

dan rerajad deasetilasi (DD) 70,36 %

disintesis dari limbah udang. Papain,

natrium asetat (CH3COONa), asam asetat

(CH3COOH), natrium hidroksida (NaOH)

Page 3: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

dibeli dari Merck dan akuades (Sub Lab

Kimia Lab Pusat UNS)

Pembuatan kitosan hidrolisat

Kitosan asal dilarutkan dalam buffer

asetat (CH3COOH - CH3COONa, pH 4.5)

sehingga konsentrasi kotosan 5.0 g/L.

Enzim papain ditambahkan ke dalam

larutan sehingga rasio papain/kitosan = 1:4,

dan diinkubasi pada temperatur ruang

dengan variasi waktu 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25

dan 100 jam untuk waktu hidrolisis.

Kemudian NaOH ditambahkan tetes demi

tetes pada larutan sampai pH 8 dan

diperoleh gel kitosan hidrolisat. Gel

kemudian dicuci dengan air sampai netral

dan kemudian disaring dan dikeringkan.

Kitosan hidrolisat digerus dan disaring 100

mesh. Kitosan hidrolisat yang diperoleh

dengan variasi waktu hidrolisis ini diberi

kode KH1, KH3, KH5, KH19, KH15, KH20,

KH25 dan KH100. Cara hidrolisis yang

sama dilakukan dengan variasi rasio berat

enzim papain terhadap kitosan yaitu 1:12,

1:10, 1:8, 1:4 dan 1:2 atau dalam

prosentase (% enzim terhadap kitosan)

adalah 8,33 %, 10 %; 12,5 %; 25 % dan 50

%. Sampel ini diberi kode KH-A, KH-B, KH-

C, KH-D dan KH-E. Kitosan hidrolisat ini

kemudian dikarakterisasi yang meliputi

berat molekul, derajad deasetilasi, gugus

fungsi, kelarutan, kristalinitas dan sifat

termalnya.

Karakterisasi

Kelarutan ditentukan berdasar

spektra UV-Vis diperoleh dari

spektrofotometer Shimadzu UV3150 yang

dioperasikan dalam mode transmitansi.

Berat molekul kitosan hidrolisat

diditentukan menggunakan metode

viskosimetri. Berat molekul dihitung melalui

hubungan antara viskositas [η] dan berat

molekul dalam persamaan Mark-Houwink.

Derajat deasetilasi kitosan ditentukan

dengan menggunakan metode spektroskopi

inframerah. Derajat deasetilasi kitosan

dapat dihitung dengan menggunakan base

line a yang diusulkan oleh Domzy dan

Robert [11]. Pengukuran metode difraksi

sinar-X dilakukan dengan menggunakan

sumber radiasi Cu Kα ( =1,54060 Ǻ) pada

tegangan 40 kV dan arus 30 mA, logam

filter nikel, scanning rate 5 /menit pada

daerah 2θ 3-80°. Karakterisasi gugus

fungsional dilakukan dengan

spektrofotometer inframerah dengan

metode pelet KBr. Pelet sampel diukur

serapan inframerahnya pada bilangan

gelombang 4000-400 cm-1. Karakter termal

ditentukan menggunakan Thermal

Gravimetry/Differential Thermal Analysis

(TG/DTA) (perkin Elmer) pada suhu 30 –

700 oC dengan kecepatan 10 oC / menit.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kitosan asal yang digunakan untuk

pembuatan hidrolisat memiliki berat molekul

sebesar 1.077.919,278 Da. Setelah

dilakukan hidrolisis enzimatis, berat molekul

kitosan asal menjadi semakin rendah

seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1 dan

Tabel 2 yang kemudian ditunjukkan pada

Gambar 1 dan 2. Penurunan berat molekul

kitosan setelah hidrolisis enzimatis ini

terjadi karena adanya pemutusan ikatan β-

glikosidik pada rantai polimer kitosan

menjadi lebih pendek dan berat molekul

kitosan menjadi lebih rendah.

Tabel 1. BM Kitosan hidrolisat dengan variasi perbandingan massa enzim papain

dan kitosan

Page 4: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

No Sampel Enzim papain

Berat Molekul (Da)

1 KH-A 8.33 % 261.822

2 KH-B 10 % 258.409

3 KH-C 12.5 % 256.420

4 KH-D 25 % 246.631

5 KH-E 50 % 243.658

Tabel 2. Berat molekul kitosan hidrolisat dengan variasi wakru hidrolisis

No Waktu (Jam) Sampel Berat

Molekul (Da) 1 0 K 1.077.919

2 1 KH1 505.410

3 3 KH3 395.891

4 5 KH5 339.951

5 10 KH10 280.932

6 15 KH15 245.924

7 20 KH20 229.392

8 25 KH25 169.118

9 100 KH100 101.447

Gambar 1. Pengaruh konsentrasi enzim terhadap BM kitosan hidrolisat

Gambar 2. Pengaruh waktu hidrolisis

terhadap BM kitosan hidrolisat

Pada variasi konsentrasi enzim ini

(Tabel 1), perbedaan perubahan berat

molekul tidak terlalu signifikan (Gambar 1).

Kerja enzim pada hidrolisis enzimatis ini

dipengaruhi oleh kosentrasi enzim dan

substrat dalam reaksi. Besarnya

konsentrasi enzim yang digunakan akan

mempengaruhi banyaknya substrat yang

ditransformasi. Dalam reaksi ini, dapat

dikatakan bahwa semakin banyak enzim

yang digunakan, maka akan semakin

banyak ikatan glikosidik yang terputus.

Penurunan berat molekul yang tidak terlalu

signifikan dengan konsentrasi enzim yang

semakin besar ini disebabkan enzim

dihasilkan kembali ketika selesai reaksi.

Sedangkan pada variasi kedua, yaitu

variasi waktu hidrolisis (Tabel 2) terjadi

penurunan berat molekul yang bervariasi

dimulai dari 1 jam hidrolisis sampai 100 jam

hidrolisis. Perbandingan berat molekul

kitosan. Berdasarkan perbandingan diatas,

dapat dilihat bahwa semakin lama waktu

hidrolisis maka berat molekul akan semakin

kecil. Penuruan yang sangat tajam terjadi

pada hidrolisis 1 jam, yaitu sebesar

572.508 Da. Kemudian bertambahnya

waktu hidrolisis lebih lanjut menghasilkan

penurunan berat molekul tidak terlalu besar

seperti pada saat 1 jam pertama hidrolisis.

Hal ini menunjukkan bahwa waktu hidrolisis

enzimatis yang paling efektif adalah terjadi

pada saat awal hidrolisis. Seperti pada

penelitian Xie et al. [12] yang menunjukkan

bahwa hidrolisis dilakukan selama 2 jam

menunjukkan penurunan berat molekul

yang lambat dibanding dengan awal reaksi.

Hal ini dikarenakan adanya penurunan

aktivitas enzim yang dapat menghambat

reaksi pemutusan ikatan glikosidik pada

kitosan, sehingga keadaan tersebut akan

mempengaruhi reaksi hidrolisis enzimatis.

Yang berperan dalam hidrolisis enzimatis

Page 5: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

pada penelitian ini adalah enzim papain,

sehingga dapat dikatakan juga bahwa

enzim bekerja sangat efektif saat awal

hidrolisis terjadi. Dari hasil penelitian ini

maka diberikan saran untuk mendapatkan

kitosan dengan berat molekul yang lebih

rendah bisa dilakukan dengan cara

hidrolisis berulang dengan waktu yang

singkat. Kitosan dengan berat molekul yang

rendah ini dapat diaplikasikan sebagai

material menghambat pertumbuhan bakteri

yang lebih efetktif [13, 14]. Kitosan berat

molekul rendah (oligomer) juga di telah

dilaporkan memiliki banyak aktivitas biologi

seperti antimikroba, antikanker,

antioksidan, dan efek imunostimulan yang

tergantung pada sifat fisiko-kimianya [15]

Berdasarkan spektra FTIR maka

nilai derajat deasetilasi dari kitosan

hidrolisat dapat dilihat pada Tabel 3. Dari

tabel 3 terlihat bahwa proses hidrolisis tidak

mempengaruhi besarnya nilai DD. Hal ini

berarti bahwa proses hidrolisis tidak

mempengaruhi gugus asetil pada struktur

kitosan. Hal ini menunjukkan bahwa tidak

terdapat gugus asetil yang hilang setelah

kitosan dihidrolisis. Pada prinsipnya,

hidrolisis sendiri merupakan proses

pemotongan ikatan β-glikosidik, sehingga

akan terjadi pemotongan oligomer-oligomer

kitosan dan bukan penghilangan gugus

asetil dari kitosan. Berdasarkan analisis

tersebut, menunjukkan bahwa kitosan

hidrolisat memiliki gugus fungsional yang

sama dengan kitosan asal.

Tabel 3. Pengaruh proses hidrolisis

terhadap Derajad Deasetilasi (DD) kitosan

hidrolisat

No Sampel DD (%)

1 K 70,36

2 KH-C 70,29

3 KH-D 70,41

4 KH1 70,09

5 KH10 70,61

6 KH25 70,11

Kelarutan Kitosan hidrolisat

ditentukan berdasarkan nilai transmitasi

dari spektrofotometer UV-Vis pada panjang

gelombang 600 nm. Kitosan hidrolisat

dikatakan larut sempurna jika memiliki

transmitansi 100 %. Hasil pengamatan

transmitasi untuk kitosan hidrolisat dalam

variasi berat molekul dapat dilihat pada

Tabel 4. Dari Tabel 4 terlihat bahwa

kelarutan meningkat seiring dengan

semakin rendahnya berat molekul kitosan.

Kitosan awal dengan berat molekul tinggi

bisa larut sempurna dalam larutan asam

asetat 0,6 % (1.077.919,273 Da)

sedangkan kitosan hidrolisat dengan berat

molekul terendah (101.446,4841 Da) dapat

larut sempurna dalam larutan asam asetat

0,2 % . Untuk mendapatkan kitosan

hidrolisat yang larut air bisa dilakukan

hidrolisis lanjut atau memodifikasi gugus

samping dengan gugus yang lebih polar

[16].

Page 6: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

Tabel 4. Kelarutan kitosan hidrolisat dalam larutan asam asetat berdasar nilai transmitansi pada 600 nm

NO Konsentrasi asam asetat (%)

Transmitansi (%)

K KH1 KH5 KH25 KH100

1 0,02 2,6 7,0 9,1 10,8 13,2

2 0,04 3,2 8,1 9,8 12,0 14,1

3 0,06 4,0 10,2 11,9 14,3 16,6

4 0,08 5,6 14,9 17,0 18,1 20,2

5 0,10 6,2 22,2 23,2 27,2 33,0

6 0.20 32,4 95,4 96,2 96,9 100,0

7 0.40 99,0 100,0 100,0 100,0 100,0

8 0.60 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

9 0.80 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

10 1,00 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

Analisis terhadap kitosan hidrolisat

menggunakan spektrofotometer FTIR

dengan hasil spektranya ditunjukkan pada

Gambar 3. Dari Gambar 3 menunjukkan

tidak adanya perbedaaan yang signifikan

antara pita serapan kitosan asal dengan

kitosan hidrolisat, karena memang kitosan

hidrolisat memiliki gugus fungsi yang sama

dengan kitosan asal. Melalui proses

hidrolisis, kitosan hidrolisat hanya

mengalami depolimerisasi atau pemutusan

ikatan β-glikosidik, sehingga berat molekul

yang dihasilkannya pun juga lebih rendah

dibanding dengan kitosan asal. Gambar 4

menunjukkan bahwa kitosan asal. memiliki

struktur yang sama dengan kitosan

hidrolisat setelah proses hidrolisis. Yang

membedakan pada kedua struktur kitosan

tersebut adalah pada jumlah monomer

pada kitosan. Kitosan hidrolisat memiliki

jumlah oligomer yang lebih sedikit karena

adanya pemutusan ikatan β-glikosidik.

Gambar 3. Spektra FTIR kitosan dan kitosan hidrolisat

Page 7: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

Gambar 4. Reaksi Hidrolisis oleh Enzim Papain

Dari Gambar 4, dapat

diidentifikasi gugus fungsi apa saja yang

terdapat dalam kitosan dan kitosan

hidrolisat. Spektra tersebut menunjukkan

adanya pita serapan antara kitosan K, KH1,

KH5, KH25 dan KH100 yang hampir sama,

yaitu pada bilangan gelombang 3401,01

cm-1; 3441,01 cm-1; 3464,15 cm-1; dan

3417,86 cm-1. Serapan tersebut

menunjukkan hasil vibrasi rentangan gugus

–OH yang berikatan hidrogen. Serapan

pada bilangan gelombang 2877,79 cm -1;

2877,79 cm -1; 2931,8 cm -1; dan 2854,6

cm-1 menunjukkan adanya gugus –CH dari

alkana yang menunjukkan vibrasi ulur -CH2.

Pada bilangan gelombang 1658,78 cm -1;

1658,78 cm -1; 1635,64 cm -1; dan 1635,64

cm-1 menunjukkan adanya gugus –C=O dari

suatu amida. Sedangkan gugus fungsi –NH

dari amina (-NH2) ditunjukkan oleh serapan

bilangan gelombang pada 1594,06 cm -1;

1604,77 cm -1; 1604,77 cm-1; dan 1604,77

cm-1. Kemudian pita serapan 1080,14 cm -1;

1080,14 cm -1; 1080,14 cm-1; dan 1080,14

cm-1 menunjuk-kan adanya serapan oleh

gugus fungsi -C-O.

Difraktogram kitosan dan kitosan

hidrolisat dapat dilihat pada Gambar 5 yang

menunjukkan bahwa terjadi peningkatan

kristalinitas ketika terjadi proses hidrolisis

kitosan. Munculnya puncak pada 2θ = 10,1o

dan 20,1o merupakan karakter dari kitosan

[17]. Kristainitas yang dihasilkan pada

penelitian ini relatif tinggi untuk kitosan

hidrolisat yang menunjukkan bahwa

struktur kitosan hidrolisat lebih teratur

dibandingkan dengan kitosan asal.

Gambar 5. Spektra difraksi XRD dari

kitosan(K) dan kitosan hidrolisat (KH100)

Analisis selanjutnya menggunakan

termogravimetri seperti dilihat pada

Gambar 6. Analisis ini dilakukan pada suhu

antara 30 – 700 oC dengan kecepatan suhu

Page 8: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

10 oC/menit.Pada termogram baik untuk sampel

kitosan maupun kitosan hidrolisat terdapat tiga

tahap utama penurunan berat. Penurunan berat

pertama terjadi pada kisaran 30 – 110 oC yang

mengindikasikan proses pelepasan air sebgai

hasil penguapan. Pada proses ini terjadi

penurunan berat sekitar 10 %. Penurunan berat

kedua adalah sekitar 45 % yang terjadi pada

suhu 110 – 370 oC yang berhubungan dengan

pemutusan ikatan di luar cincin glukopiranosil

yang menghasilkan senyawa volatile. Proses

penurunan yang ketiga terjadi pada suhu 370 –

560 oC yang berkaitan dengan proses

depolimerisasipembukaan cincin glukopiranosa

dan reaksi pirolitik. Terjadi sedikit perbedaan

sifat termal antara kitosa dan kitosan hidrolisat

yaitu pada tahap ketiga dimana kitosan

hidrolisat mengasilkan residu karbon yang lebih

sedikit.

Gambar 6. Termogram TGA dari kitosan dan kitosan hidrolisat

KESIMPULAN

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

konsentrasi enzim pada rentang 8,33 sampai 50

% (w enzim/w kitosan) berpengaruh sedikit

terhadap berat molekul tetapi tidak berpengaruh

terhadap derajad deasetilasi (DD) kitosan

hidrolisat. Waktu hidrolisis enzimatis

berpengaruh signifikan terhadap berat molekul

(BM) kitosan hidrolisat yang dihasilkan. Kitosan

hidrolisat meningkat kelarutannya seiring

dengan menurunnya berat molekul dan semua

produk kitosan hidrolisat dapat larut sempurna

dalam larutan asam asetat 0,4 % (v/v).

Berdasarkan analisis gugus fungsi, maka

kitosan hidrolisat tidak berbeda secara signifikan

dengan kitosan asal. Kitosan hidrolisat sedikit

lebih bersifat kristalin dan memiliki ketahanan

termal tidak berbeda dari kitosan asal.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Chandy, T. and Sharma, C.P., 1990,

Chitosan--as a biomaterial, Biomater. Artif.

Cells Artif. Organs., 18(1):1-24.

[2] Du Y, Zhao Q, Dai S, Yang B. 2009.

Preparation of water-soluble chitosan from

shrimp shell and its antibacterial activity.

Innovative Food Sci Emerging Tech 10:

103-107.

[3] Khan, A.K., Peh, K.K. and Ch’ng H.S.,

2002, Reporting degree of deacetilation

values of chitosan: the influence of

analytical methods, J. Pharm Pharmaceut

Sci., 5,3, 205-212.

[4] Kim, S.K. and Rajapakse, N., 2005,

Enzymatic production and biological

activities of chitosan oligosaccharides

(COS): review. Carbohydr Polym 62: 357–

368.

[5] Kumar ABV, Tharanathan RN. 2004.

Comparative study on depolymerization of

chitosan by proteolytic enzymes. Carbohydr

Polym 58: 275–283.

[6] Kurita, K. 2006. Chitin and chitosan:

functional bioploymers from marine

Page 9: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

crustaceans. J Marine Biotechnol 8: 203-

226.

[7] Li J, Du Y, Yang J, Feng T, Li A, Chen P.

2005. Preparation and characterisation of

low molecular weight chitosan and chito-

oligomers by a commercial enzyme. Polym

Degradation and Stability, 87: 441-448.

[8] Lin, S.B, Lin YC, Chen HH. 2009. Low

molecular weight chitosan prepared with

the aid of cellulase, lysozyme and chitinase:

Characterisation and antibacterial activity.

Food Chem 116: 47–53.

[9] Muzzarelli R.A.A, Terbojevich, M,

Muzzarelli, C., Francescangeli, O,. 2002.

Chitosans depolymerized with the aid of

papain and stabilized as glycosylamines.

Carbohydr Polym 50: 69–78.

[10] Qin, C., Du, Y., Xiao, L., Li, Z., and Gao, X.,

2002, Enzymic Preparation of water-soluble

chitosan and their antitumor activity,

International Journal of Biological

Macromolecules, 31: 111-117.

[11] Sashiwa, H., Kawasaki, N., Nakayama, A.,

Muraki, E., Yamamoto, N., and Aiba, S.,

2002, Chemical modification of chitosan.

14:(1) Synthesis of water-soluble chitosan

derivatives by simple acetylation,

Biomacromolecules, 3(5): 1126-8.

[12] Shahidi F, Arachchi JKV, Jeon YJ. 1999.

Food application of chitin and chitosan.

Trends Food Sci Technol 10: 37-51

[13] Tajik, H., Moradi, M., Rohani, S. M. R.,

Erfani, A. M., and Jalali, F. S. S., 2008,

Preparation of Chitosan from Brine Shrimp

(Artemia urmiana) Cyst Shells and Effects

of Different Chemical Processing

Sequences on the Physicochemical and

Functional Properties of the Product, J.

Molec., 13: 1263-1274

[14] Tokura, S. and N. Nishi. 1995. Specification

and Characterization of Chitin and

Chitosan.Collection of Working Papers. 28.

Universiti Kebangsaan Malaysia 8 : 67 – 78

[15] Warisno, 2003, Bududaya Pepaya,

Kanisius, Yogyakarta

[16] Winarno, F.G., 1986, Enzim Pangan, PT.

Gramedia Pustaka Utama, Jakarta

[17] Xie, H., Jia, Z., Huang, J. and Zhang, C.,

2011. Preparation of Low Molecular Weight

Chitosan by Complex Enzyme Hydrolysis.

2011. International Journal of Chemistry

Vol. 3 No. 2: 180-185

TANYA JAWAB

PENANYA : Sri Retno Dwi A.

Pertanyaan :

a) Kitosan diambil dari kulit udang. Bagaimana

preparasinya (dari kulit udang agar bisa

menjadi kitosan)?

b) Enzim yang digunakan adalah papain. Dari

mana papain tersebut?Apakah sudah

diidentifikasi bahwa enzim tersebut

merupakan enzim papain?

Jawaban :

a) Preparasinya lama dan sulit. Dari cangkang

udang yang memiliki aroma kurang sedap

tersebut dicuci terlebih dahulu. Lalu

dijemur, dioven, dan diblender sehingga

Page 10: SINTESIS KITOSAN HIDROLISAT SECARA ENZIMATIS …snkpk.fkip.uns.ac.id/wp-content/uploads/2015/11/endang-susilowati.pdf · MAKALAH PENDAMPING ... selulase, lipase, amilase, papain,

ISBN :978-602-73159-0-7

menjadi serbuk. Kemudian dilakukan

proses diproteinasi, dimineralisasi, dan

diasetilasi. Untuk mendapatkan hasil yang

lebih putih, bisa dilakukan proses

dekolorisasi.

b) Enzim papain yang digunakan dalam

penelitian ini merupakan enzim papain

yang sudah ber-merk bukan buatan sendiri.

Sebenarnya enzim papain berasal dari

getah pepaya. Di masyarakat biasanya

membungkus daging dengan daun pepaya

sebelum dimasak agar dagingnya lebih

empuk. Hal itu merupakan akibat dari

enzim papain yang sedang bekerja pada

daging. Dari situ bisa diidentifikasi bahwa

enzim yang digunakan merupakan enzim

papain.

PENANYA : Hamid Abdillah

Pertanyaan :

a) Apa perbedaan papain pasaran dengan

papain yang sudah ber-merk?

Jawaban :

a) Perbedaannya terletak pada derajat

diasetilasi (DD) dan berat molekul.

PENANYA : Usman

Pertanyaan :

a) Apa yang dimaksud dengan enzim

nonspesifik?

Jawaban :

a) Dikatakan sebagai enzim nonspesifik

karena enzim tersebut bisa bekerja

pada berbagai substrat.