EKSTRAKSI KHITOSAN DARI LIMBAH UDANG PUTIH (Panaeus merquiensis) ASAL SORONG PAPUA DENGAN TEKNIK DEPROTEINISASI DAN DEMINERALISASI

Abstrak

Ekstraksi khitosan limbah udang diawali dengan tahap deproteinasi menggunakan larutan NaOH 3 % dan demineralisasi dengan larutan HCl 1,25 N selama 15 jam. Limbah kulit udang mengalami penurunan kadar air dan kadar abu dari tahap deproteinasi ke tahap demineralisasi, sedangkan terjadi peningkatan kadar protein, lemak dan karbohidrat. Hasil ekstraksi khitosan dari limbah udang dipengarhi secara nyata oleh suhu deasetilasi dan konsentrasi larutan natrium hidroksida. Penggunaan suhu dan konsentrasi larutan tinggi cenderung menurunkan kadar air, kadar abu, kadar lemak, kadar protein dan kadar karbohidrat khitosan yang dihasilkan. Berdasarkan penilaian terhadap kadar air dan kadar abu diperoleh bahwa pada konsentrasi NaOH 20 % pada suhu 40 ^oC manghasilkan kadar air dan kadar abu terendah masing – masing sebesar 4,56 % (bk) dan 0,15 % (bk).

Pendahuluan

Pada umumnya udang dibekukan dalam bentuk tanpa kepala atau tanpa kepala dan kulit. Limbah yang berasal dari pembekuan udang bervariasi, tetapi umumnya berkisar antara 30-75 persen dari berat udang tergantung jenisnya. Swanson, et al (1980) mengatakan bahwa limbah padat yang berasal dari pengolahan kulit udang berkisar antara 65-85 persen. Dengan demikian jumlah bagian yang terbuang yang berasal dari usaha pembekuan udang cukup tinggi. Limbah tersebut berupa kulit, kepala, ekor, maupun kaki udang. Di Papua usaha pembekuan udang terutama dikembangkan dari jenis udang putih white Shrimp (Panaeus merquiensis). Lokasi pengembangan udang beku berada di Kabupaten Sorong yang terletak di dua Kecamatan yaitu Kecamatan Taminabuan dan Kecamatan Inanwatan. Komoditas udang beku tersebut merupakan pengembangan ekonomi lokal yang diperoleh rata – rata sebesar 28 ton/tahun (KPEL, 2003). Hingga saat ini limbah dari perusahaan pengolahan udang beku dibuang begitu saja. Dikhawatirkan di masa yang akan datang limbah udang tersebut dapat menimbulkan masalah lingkungan bahkan memerlukan biaya tinggi untuk mengelolanya. Sebagai salah satu usaha pemanfaatan limbah udang industri - industri yang memanfaatkan limbah sebagai bahan baku perlu semakin dikembangkan, salah satunya adalah produksi khitosan. Pada saat ini khitosan banyak dimanfaatkan dalam bidang bioteknologi, industri, pangan, pertanian, farmasi, kesehatan dan pengolahan limbah.

Metodologi

Bahan dan alat

Kulit udang yang digunakan dalam penelitian ini barasal dari udang putih (white Shrimp) (Peneaeus merguensis) dari kabupaten sorong. Bahan yang digunakan dalam ekstraksi kitin dan khitosan, adalah sodium hidroksida, asam klorida dan bahan – bahan kimia untuk analisis proksimat.

Metode Penelitian

1. Tahap satu : Deproteinasi dan Demineralisasi

Deproteinasi kulit udang dilakukan menggunakan NaOH sebagao larutan pengekstrak dengan konsentrasi 3 % selama berturut – turut 15 jam. Mula – mula larutan sodium hidroksida dengan konsentrasi yang telah ditentukan dicampur dengan perbandingan antara pelarut dan kulit udang 6 : 1, lalu dipanaskan pada suhu 80 – 85 ^oC menggunakan oven. Setelah waktu deproteinasi selesai, larutan didinginkan dan disaring sehingga didapatkan padatan. Padatan dicuci dengan air sampai pH netral, kemudian dikeringkan pada suhu 80 ^oC selama 24 jam.

Kulit udang yang telah mengalami penghilangan protein pada tahap 1 tahap demineralisasi. Pada tahap ini larutan yang digunakan yaitu HCl sebagai larutan pengekstrak dengan konsentrasi 1,25 N selama 15 jam. Proses ini dilakukan dengan perbandingan antara pelarut dan kulit udang 10 :1 lalu dipanaskan menggunakan oven pada suhu 70 – 75 ^oC. setelah pemanasan padatan dicuci sampai pH netral kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 80 ^oC selama 24 jam. Analisis yang dilakukan terhadap hasil deproteinasi dan demineralisasi meliputi kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar lemak dan kadar karbohidrat (AOAC, 1999). Khitin yang dihasilkan disimpan dalam kantong plastik untuk siap digunakan dan dianalisa. Proses pembuatan khitin dari kulit udang disajikan pada Gambar 1.

Kulit udang kering

Penggilingan

Penghilangan protein NaOH 3 %

Pencucian dan penirisan

Penghilangan

Garam mineral HCl 1,25 N

Pencucian

Pengeringan

Kitin

Gambar 1. Proses Pembuatan Khitin (Knorr, 1984 di dalam Arlius, 1991)

2. Tahap kedua : Ekstraksi Kitosan

dengan Teknik Deasetilasi

Kitosan dapat diperoleh dari Khitin dengan menambah sodium hidroksida pekat dengan perbandingan antara pelarut dan kulit udang 20 : 1 dengan konsentrasi 10, 15, dan 20 persen, selanjutnya berturut – turut disebut perlakuan A1, A2, dan A3.

Pelarut dan kulit udang dipanaskan selama 60 menit pada suhu 100, 120, dan 140 ^oC, selanjutnya berturut – turut disebut perlakuan B1, B2, dan B3. Padatan yang diperoleh dicuci dengan air sampai pH netral sebelum dikeringkan pada suhu 80 ^oC selama 24 jam khitosan diperoleh ditimbang dan disimpan dalam kantong plastik pada suhu kamar.

Pengerjaan penelitian pada tahap ekstraksi kitosan akan dilakukan mengikuti rancangan percobaan faktorial acak 3 x 3 dengan dua kali pengulangan (Mongomery, 1991). Proses pembuatan Khitosan disajikan pada Gambar 2.

Serpihan kitin

Deastilasi NaOH pekat

Pencucian

Pengeringan

Khitosan

Gambar 2. Proses Pembuatan Chitosan (Knorr, 1984 di dalam Arlius, 1991)

HASIL DAN PEMBAHASAN

Deproteinasi dan Demineralisasi

Kulit udang yang digunakan sebagai bahan peneletian pada tahap deproteinasi dan demineralisasi merupakan limbah dari pembekuan udang dari bagian kepala dan dada udang. Limbah udang tersebut memiliki berat rata – rata 0,14 g/ekor dan telah dibersihkan dari kotoran – kotoran yang melekat. Hasil analisis limbah udang yang telah mengalami deproteinasi dan demineralisasi disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Data Deproteinasi dan Demineralisasi Limbah udang

Kandungan	Deproteinasi	Demineralisasi
Kadar air (% bb)	8,47	5,68
Kadar abu (% bk)	47,20	0,40
Kadar lemak (% bk)	0,70	0,87
Kadar protein (% bk)	20,56	38,53
karbohidrat (% bb)	31,54	60,20

Berdasarkan pada Tabel 2, diperoleh bahwa limbah kulit udang mengalami penurunan kadar air dan kadar abu dari tahap deproteinasi ke tahap demineralisasi, sedangkan terjadi peningkatan kadar protein, lemak dan karbohidrat. Penurunan kadar air di duga karena penggunaan larutan pengekstrak yaitu NaOH dan HCl yang merupakan basa dan asam kuat. Menurut Darensbourg et al , (1984) penguapan air dipengaruhi oleh adanya daya tarik menarik van der wals dan ikatan hidrogennya, dimana agar dapat menguap kedua faktor tersebut harus dapat diatasi, dalam hal ini dibutuhkan energi.

Penurunan kadar abu disebabkan karena proses demineralisasi yaitu proses penghilangan mineral dari limbah udang berlangsung sempurna. Reaksi kimia yang terjadi antara asam klorida dengan kalsium CaCO₃ dan Ca₃ (PO₄) ₂ pada proses ini akan menghasilkan alsium klorida yang mengendap dan mudah dipisahkan dari produk. Proses ini didukung dengan proses pencucian menggunakan air mengalir sehingga memungkinkan terbuangnya mineral yang mengendap dan terlarut dalam larutan.

Peningkatan kandungan protein, lemak dan karbohidrat pada bahan ada kaitannya dengan penurunan kandungan abu pada bahan. Pada proses demineralisasi terjadi penghilangan komponen mineral yang ditandai dengan penurunan kadar abu bahan. Diduga dengan semakin rendahnya komponen mineral pada bahan akan semakin meningkatkan presen relatif komponen non mineral terhadap bahan.

Ekstraksi Kitosan

Khitosan dihasilkan dari khitin yang merupakan hasil dari tahap deproteinasi dan demineralisasi limbah udang. Untuk mendapatkan kitosan, khitin yang diperoleh dilakukan penghilangan gugus asetil (deasiltilasi) dengan cara menambahkan larutan larutan sodium hidroksida pekat pada suhu tertentu selama satu jam.

Kadar air

Hasil analisis ragam menunjukkan hanya perlakuan suhu pemanasan yang berpengaruh nyata terhadap kadar air kitosan yang dihasilkan. Rata – rata kadar air kitosan berkisar antara 4,25 – 5,45 %. Kadar air kitosan bergantung kepada kelembaban relatif udara sekeliling tempat penyimpanan karena kitosan bersufat higrokopis. Kadar air kitosan merupakan parameter yang penting dalam menentukan mutu kitosan. Standar kadar air kitosan untuk komersial maksimum 10%. Dengan demikian kadar air kitosan yang dihasilkan dalam penelitian memenuhi standar yang berlaku.

Kadar air merupakan parameter yang penting karena dengan adanya kandungan air dalam kitin dan khitosan akan berpengaruh terhadap masa simpan dari kitin dan khitosan itu sendiri. Cara pengemasan dan penyimpanan yang baik akan menghasilkan khitosan dengan kadar air yang rendah.

Kadar abu

Hasil analisis ragam menunjukkan perlakuan konsentrasi larutan, suhu pemanasan serta interaksi antara konsentrasi larutan dan suhu pemanasan berpengaruh nyata terhadapkadar abu khitosan yang dihasilkan. Rata – rata kadar abu kitosan berkisar antara 0,15 – 0,80 %.

Tingkat kemurnian khitosan semakin tinggi dengan semakin rendahnya kadar abu khitosan. Penggunaan konsentrasi larutan dan suhu deasetilasi mendapatkan kadar abu yang sesuai dengan standar yang mutu khitosan Anonymous (1987). Berdasarkan penilaian terhadap kadar air dan kadar abu diperoleh bahwa pada konsentrasi NaOH 20 % pada suhu 140 ^oC menghasilkan kadar air dan kadar abu terendah masing – masing sebesar 4,56 % (bk) dan 0,15 % (bk).

Kesimpulan dan saran

Kesimpulan

Hasil ekstraksi kitosan dari limbah udang dipengaruhi secara nyata oleh suhu desitelasi dan konsentrasi larutan natrium hidroksida. Penggunaan suhu dan konsentrasi larutan tinggi cenderung menurunkan kadar air, kadar abu, kadar lemak, kadar protein dan kadar karbohidrat kitosan yang dihasilkan. Berdasarkan penilaian terhadap kadar air dan kadar abu diperoleh bahwa pada konsentrasi NaOH 20 % pada suhu 140 ^oC menghasilkan kadar air dan kadar abu terendah masing – masing sebesar 4,56 % (bk) dan 0,15 % (bk).

Saran

Penggunaan suhu desitelasi yang lebig rendah (100 ^oC) dengan kombinasi proses pencucian berulang dan waktu deasitelasi yang berbeda diduga dapat memberikan hasil ekstraksi yang optimal, karena itu pengujian lebih lanjut perlu dilakukan.