PEMANFAATAN KITIN I KITOSAN SEBAGAI BAHAN ANTI MIKROBA

KOMUNIKASI SINGKAT

PEMANFAATAN KITIN I KITOSAN SEBAGAIBAHAN ANTI MIKROBA

R. SarwonoPusat Penelitian Kimia

Lembaga IImu Pengetahuan IndonesiaKomp.PUSPIPTEK, Serpong- Tangsel (15314)

INTISARI crustacean waste that included head, shell, leg andChitin is obtained by deproteination anddemineralization of crustacean using strong acid OT

base. Deacetilization of chitin using strong base andheating gave chitosan. Chitosan has many applicationsuch as food preservation, anti microbial, watertreatment, anti oxidation, and fat absorption. Antimicrobial products such as sport dressing, hand globt;linen, and anti virus and antracnose of red chilipepper.Anti bacterial of chitosan come from the aminefunctional group, that strong positive charge.Membrane of cell has negative charge. Interactionbetween positive and negative charge resultedmembrane permeable suffer osmotic pressure whichaffect to the equilibrium inside the cell, it may cause theinhibition the growth of the microorganisms. There isalsohydrolysis occurs to the cellwall that may cause theleak of electrolyte from the cell, it may cause the cellbecomedead.

Kitin merupakan polimer alam yang banyakterkandung dalam machluk hidup seperti kulit udang,kerang, ketam, yeast, serangga dan jamur. Kitinbiasanya diproduksi dari limbah binatang bercangkangseperti, kulit udang, rajungan, kerang atau binatangbercangkang (shellfish), yang berupa kepala, kulit, kakidan ekor (crustacea). Kitin didapai dengan caradeproteinasi dan demineralisasi menggunakan asamdan basa kuat. Deasetilasi kitin dengan basa kuat danpemanasan diperolehkitosan. Kitosan banyak gunanyaseperti pengawet makanan, anti mikroba, penjernih air,anti oksidan, dan penyerap lemak. Produk-produk. antimikroba seperti pakaian olah raga, sarung tangan,benang jahit bekas operasi dan bahan anti virus danantrak pada tanaman. Anti bakteri dari kitosan adalahgugus fungsional amina dari kitosan yang mempunyaimuatan positif Sedangkan sel membran mikrobabermuatan negatif Muatan positif dan negatif iniberinteraksi secara elektrostatika yang menyebabkanmembran mengalami tekanan permiable yangmenyebabkan tekanan osmotik di dalam sel tidakseimbang, yang bisa menghalangi pertumbuhan darimikroba. Di dalam sel juga terjadi peristiwa hidrolisadalam dinding sel yang menyebabkan keluarnyaelektrolit sel,yang menyebabkan matinya sel.

Key words : crustacean waste, chitin, chitosan, antibacterial

PENDAHULUAN

Kitin merupakan polimer yang dihasilkanmolusca bercangkang (shellfish), seperti kulitudang, rajungan, kerang, dan ketam. Sedangkanpolimer selulosa dihasilkan dari tumbuh-tumbuhan. Limbah padat dari kulit kepiting,rajungan, kerang dan udang (crustacean) ternyatamemiliki nilai ekonomis tinggi. Dalam limbahkulit tersebut terkandung senyawa kitin sekitar10 - 30% (Anon, 2001). Kitin merupakan bahanterbesar kedua yang tersedia di alam setelahselu1osa.

Kata Kunci: limbah crustacea, kitin, kitosan, anti bakteri

ABSTRACT

Chitin is a natural polymer which consists in theliving thing such as shrimp, crabs, lobsters, yeast,insect and fungi. Chitin is usually produced fromshellfish such as shrimp shell, crabs, lobsters. They are

32 JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010

Indonesia mempunyai daerah laut yangluas ± 3.446.488km2 dengan kekayaan alam yangsangat potensial termasuk machluk hayati sebagaibasil perikanan. Hasil perikanan seperti udang,kerang, rajungan dan ketam (shellfish) dalampengolahannya menyisakan limbah. Limbahpadat crustecea (kulit, kepala, ka.ki dan ekor)merupakan salah satu masalah yang dihadapipabrik pengolahan shellfish. Bahan tersebutbelum dimanfaatkan secara optimal yang akanmencemari lingkungan. Bahan tersebut bisadigunakan untuk sumber kalsium untuk pakanternak, kerupuk dan diekstrak mengbasilkankitin.

Sebagian besar rajungan diekspor dalambentuk rajungan beku tanpa kepala dan kulit.Ekpor rajungan tahun 1993sebanyak 422ribu Tondalam bentuk tanpa kepala dan kulit, sedangkanyang dikonsumsi dalam negeri lebih banyak lagi.Rajungan Indonesia yang masuk ke pasaranAmerika sebesar 8 - 9 juta pon per tahun. Pabrikpemrosesan rajungan hingga produk siap sajitersebar di beberapa tempat seperti, Medan,Lampung, Pemalang, Pare-pare, Cirebon,Pasuruhan dan Pontianak. Limbah yangdihasilkan dalam bentuk kepala, kulit, ka.ki danekor sekitar 25- 50%berat. Limbah tersebut belumdimanfaatkan secara optimal kebanyakan masihdi buang ke lingkungan yang menimbulkan bauyangtidaksedap.

Kerang hijau banyak dibudidayakan olehwarga Kampung Kali Baru, Cilincing, JakartaUtara. Tahun 2004 dihasilkan kerang hijausebanyak 122 ribu Ton (Anon, 2006). Di Cirebon,kerang hijau dibudidayakan di Desa Karangreja,Kee.Suranenggala. Kerang hijau mengandungdaging sekitar 30% dari berat keseluruhan(Wahyuni, 2008), dengan demikian sekitar 70%dibuang sebagai cangkang dan kotoran sebagailimbah. Cangkang Kerang Hijau (CKH) belumdimanfaatkan seeara optimal, hanya sebagiankeeil yang dimanfaatkan untuk kerajinan tangan,dan sumber kalsium campuran makanan ternak.

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010

CKH merupakan sumber kitin yang potensial,kandungan kitin sebesar 30% dari berat kering(purwaningsih danJayanto, 2009).

Kitosan banyak berguna dalam berbagaikeperluan. Kitosan bisa dipakai sebagai pengawetmakanan, anti microbial, penyerap logam danpenjernihan air. Harga kitosan dunia sekitarUS$12- US$15per Kg (Anon, 2008).

KITOSAN

Pembuatan Kitin dan KitosanKitosan adalah hasil deasetilasi kitin

menggunakan basa kuat. Sedangkan kitinmerupakan bahan polimer terdapat pada bahanalam seperti kulit udang, kerang, ketam, yeast,serangga dan jamur, yang paling banyakkandungan kitinnya adalah binatangbercangkang (shellfish).

Kitin dan kitosan umumnya diekstrak darikarapas udang, dengan cara penghilangan proteindan mineral dengan menggunakan asam ataubasa kuat, dengan pemanasan. Demineralisasidengan menggunakan larutan HO 0,68 moljldengan perbandingan (1:5w/ v) pada suhu ruangselama 6jam. Deproteinasi dilakukan dengan caramerendam karapas udang yang telahdidemineralisasi dengan menggunakan NaOH0,62 moljl pada suhu ruang selama 16 jam.Deacetilasi kitin dilakukan untuk memperolehkitosan dilakukan dengan cara memanaskan kitindalam larutan NaOH 12,5 moljl selama 20 jampada suhu 65 °C (Toan, 2005). Skema pembuatankitin dan kitosan seperti terlihat pada Gambarl.

Kitosan sebagai anti bakteriKitin merupakan biopolimer yang

hidropilik. Kitin diasetilasi menjadi kitosan ..Keunggulan kitosan adalah merupakan bahanalami, penggunaan dalam jumlah sedikit(konsentrat), kitosan mempunyai muatan positifyang kuat yang dapat mengikat muatan negatifdari senyawa lain atau berperan sebagaidetoksifikasi, menghambatpertumbuhan bakteri,

33

serta mudah mengalami degradasi secara biologisdan tidak beracun (Kaho, 2006). Kitosan banyakgunanya dalam pemakaian, seperti pengawetmakanan yang aman (Hardjito, 2001), antioksidan,penyerap lemak, anti mikroba (Rhoades, 2000),dan dalam bidang kedokteran dibuat sebagaibenang operasi.

dari 7 monomer ~an tidak aktif. Makin tinggitingkat asetilasi dari kitosan makin aktif terhadapanti bakterinya. Aksi kitosan terhadap mikrobalebih eepat kepada fungi dan algae diikuti olehbakteria (Cureo, 1999;Rabea, 2003). Kitosanmemeeah dinding eel dari mikroba sehinggatidak berkembang dan mati.

Limbah crustacea

Kitin OH ~OH ~OHO~:.:-O" 0 .........-0 0 0""""'"~~~ ~ /H NHCO C H3 NHCO C H3 NHCO C H3

Kitosan ~O" o~o~o~HO~ HO NH HO NHNH2 2 2

Gambar 1. Skema pembuatan kitin dan kitosan.

Dengan merebaknya pemakaian bahanpengawet yang tidak aman, seperti pemakaianformalin dan borak dalam berbagai makanan atauhasillaut, terutama dalam mie, baso, tahu, danikan asin, maka ada kekawatiran dalammasyarakat tentang keamanan pangan. Makabarns ada penggantian zat pengawet makananyang aman, seperti kitosan (Hardjito, 2001). Sifatyang utama kitosan adalah anti mikroba. Yeastsdan moulds sangat sensitif terhadap kitosan,diikuti oleh gram positif bakteria dan selanjutnyagram negatifbakteria.

Ada beberapa faktor yang mempengaruhikeaktifan kitosan terhadap mikroba, meliputisifat-sifat intrinsik maupun ektrinsik kitosan.Tingkat polimerisasi dari kitosan, kitosan denganmolekul rendah akan lebih aktif, namun palingkeeil7 monomer dalam polimer tersebut, kurang

34

Mekanisme yang berlaku bahwa kitosanmempunyai sifat anti mikroba karena kitosanberbentuk membran berpori yang dapatmenyerap air pada makanan, sehingga dapatmenghambat pertumbuhan mikroba di dalammakanan tersebut. Disamping itu kitosanmempunyai gugus fungsional amina (-NHJ yangbermuatan positif sangat kuatyang dapatmenarikmolekul asam amino bermuatan negatifpembentuk protein dalam mikroba. Gugusfungsional amina juga memiliki pasanganelektron bebas sehingga dapat menarik mineralMg2+yang terdapat pada ribosom dan mineral ea2+yang terdapat pada dinding sel mikrobamembentuk ikatan kovalen koordinasi. Haltersebut menjadikan kitosan dapatmengakibatkan timbulnya keboeoran konstituenintraseluler sehingga mikroba tersebut akan mati.

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010

Tabell. Konsentrasi minimum (KM) dari kitosan yang bisa menghambat beberapa microorganisme (Goy, 2009).

organisme KM (ppm) organisme KM (ppm)

Gram negativeEscherichea Coli 20 Staphylocaccus aureus 20

100 100468 > 800650 7001000 >1250

Xanthomonas campestris 500 Listeria monocytogenes 150Salmonella enterica 2000 250

3000 800Salmonella tiphymariam >1000 Candida lambica 250

1500 Lactobacillus plantarum <10002000 2000

Pseudomonas aeraginosa >200 Lactobacillus brevis 10001700 Lactabacillus bulgaricus >1000

Aeromonas hydrophila 1000Shigella dysenteriae >200 Fungsi

Vibrio cholerae 200 Apergillus fumigatus >2000Vibrio parahaemolyticus 150 Aspergillus parasiticus >2000

1000 Fusarium oxysporum 100Pseudomonas jluorescens 250 Botrytis cinerea 10

500 Byssochlamys spp. 1000 -1500~1000 Candida albicans 500

Enterobacter aerogenes 250 600>1250

Gram Positive Drechstera sorokiana 10Bacillus cereus <1000 Microsporum canis 1100

1000 Trichopyton mentagrophytes 2200Bacillus megaterium 800

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010 35

.................................•........... :.:-:-:-:.;.;.;.;. -:...•...•................................ ' '.' -:.. -:.:-:.:.:.:-:.:-:-:.:-:.:-:.:.:.:.:.:-:.:.:-:-:-:-:-:.:-:-:.:-:.:-: .•................................... :-:- ..:-:.:.:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:-:.:-:<-:.:-:.:-:.:-:.: .........• ,., .

Anti bakteri dari kitosan adalah gugusfungsional amina dan kemampuan menyerap darikitosan yang mempunyai muatan positif.Sedangkan sel membran mikroba bermuatannegatif. Muatan positif dan negatif ini berinteraksisecara elektrostatika yang menyebabkanmembran mengalami tekanan permiable yangmenyebabkan tekanan osmotik di dalam sel tidakseimbang yang menghalangi pertumbuhan darimikroba. Di dalam sel juga terjadi peristiwahidrolisa dalam dinding sel yang meyebabkabkeluarnya elektrolit sel, yang menyebabkanmatinya sebuah sel.

Kitosan bersifat anti mikroba, banyakdigunakan untuk pencegahan penyakit. Kitosanbisa digunakan untuk pengendalian pasca panenAntraknosa pada buah cabe merah (Pamekas,2007;Rogis et al, 2007). Kemampuan kitosan dalammembunuh mikroba tergantung dari tingkatacetilasi dan konsentrasi. Ketahanan mikrobaterhadap kitosan disarikan oleh (Goy,2009),dapatdigambarkan dalam Tabel 1. Setiap mikrobamempunyai ketahanan sendiri-sendiri terhadapkitosan ditunjukkan dengan perbedaankonsentrasi kitosan untuk menghambatpertumbuhanmikroba tersebut.

Tingkat keaktifan anti bakteri dari kitosanbisa ditingkatkan dengan menaikkan derajatdeacetilasi, hal ini sangat berpengaruh terhadapke anti bakteriannya, karena gugus fungsionalmakin banyak. Lama pemanasan pada waktuproses deacetilasi juga berpengaruh padakeaktifan kitosan (Trisnawati, 2008).Karboksilasiterhadap kitosan menjadi kitosan suksinat,kitosan glutarat dan kitosan sitrat membuat tekstilakti bakteri dan anti kusut. Karboksilasi kitosanmenghasilkan sifat anti bakteri secara permanen(Noerati, 2008). Modifikasi N-carboxybutylchitosan juga sangat anti bakteri (MuzzarelIi,1990).

Pemakaian kitosan sebagai bahan antibakteri

Pemakaian kitin/kitosan sangat luasmeliputi berbagai bidang. Namun yang paling

36

menarik adalah pemakaian kitosan sebagai antimikroba. Keringat yang terhisap oleh pakaianakan menimbulkan bau yang tidak sedap, ataupakaian yang disimpan cukup lama juga timbulbau yang tidak sedap. Bau-bauan itu timbulkarena bakteri tumbuh di serat-serat pakaian.Persaingan dalam industri tekstil dan garmensangat ketat. Pembuatan pakaian yang dilengkapidengan anti bakteri merupakan salah satu inovasiyang menambah keunggulan suatu produk tekstilyang bisa menaikkan daya saing.

Bahan pakaian direndam dalam larutankitosan 1% ditambah dengan sodium perioda.Kemudian dalam 1 m' air dituangkan 2 literkitosan. Pakaian direndam selama 2 - 3 jam,kemudian dibilas, dan dikeringkan dengan suhu60 - 70°C. Berdasarkan ketentuan Internasional,sifat pakaian anti bakteri harus bisa bertahansetidaknya hingga lima kali pencucian (Hidayat,2009).

Antibakteri dari kitosan bisa dikembang-kan untuk produk-produk garmen antibakteriuntuk berbagai keperluan seperti, baju operasi /bedah, olah raga, pakaian dalam, kaos kaki,sarung tangan, baju bio-security flu burung, danplester anti bakteri (Hidayat,2009).

Kitosan bisa juga dibuat serat tenun yangsangat potensial untuk industri tekstil yang antibakteri (Krissetiana, 2004).Kitin dan turunannyajuga bisa dipakai untuk pembuatan benang jahituntuk menjahit bekas operasi.

Disamping itu juga kitosan bisadigunakan untuk pengawet bahan makanansebagai pengganti formalin. Adanya salahpemakaian formalin untuk mengawetkan bahanmakanan yang terjadi pada perusahaan kecil ataurumah tangga sangat meresahkan masarakat.Formalin sebagai pengawet bukan untuk bahanpangan. Pemakaian kitosan sebagai penggantiformalin sangat membantu dalam menjagakeamanan pangan, seperti untuk mengawetkantangkapan ikan atau daging dan ikan kering.Dalam bidang pertanian kitosan juga bisaberperan untuk mengawetkan hasi Ipanen,

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010

Tabel2. Pemakaiankitin,kitosandan turunannya (Agusman,2009).

Bidang Kitin dan Kitosan Turunannya

Pangan Antim.ikroba, edible film. Bahan PengentalPharmaceutical Anti bakteri, antitumor, Pencegahan infeksi,

Imune Potensiator, perban bakteri, antitumor,luka Imunpotensiator

Medis Mempercepat pengeringanluka, kulit buatan, -absorbabls sutues

Nutrisi Sumber serat, Hypokolestrernik agen,Hypokolestrernik agen penyerap kalsium

Bioteknologi Imobilisasi sel, poros beadsbioreaktor, resin -kromatografi, membran

Pertanian Coating bibit, aktifator sel Aktifator sel tanarnantanaman

Lain-lain Koagulan, Penyerap logam,Penggumpal protein, -Kosmetik

kitosan bisa untuk melawan jamur. Larutan 0,4%kitosan disemprotkan pada tanaman tomat dapat:nenghilangkan virus tobacco mozaik (Krissetiana,20(4). Kitosan dipakai untuk pengendalianpenyakit pasca panen Antraknosa pada buah cabaimerah (Pamekas, 2007). Secara lebih luaspemakaian kitin dan kitosan dalam berbagaibidang disarikan oleh Agusman (2009),sepertiterlihatpada Tabel2.

KESIMPULAN

Kitin kitosan merupakan bahan alam yangsangat berlimpah yang dihasilkan di pulau-pulaudi Indonesia. Kitin banyak terdapat padacangkang binatang molusca (shellfish). Denganproses deproteinasi dan demineralisasi denganasam dan basa kuat didapatkan kitin. Kitindengan proses deacetilasi dengan basa kuat danpemanasan dihasilkan kitosan. Kitosan banyakberguna sebagai pengawet makanan yang aman,anti microbial, penyerap logam, berbagai tekstilanti bakteri, pharmasi dan penjernihan air

Dengan digunakannya kitosan sebagai antibakteri, maka berbagai produk bisa dibuat dengan

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010

bahan campuran kitosan. Dengan sendirinyakitosan diperlukan dalam jumlah yang banyak,untuk menunjang kebutuhan tersebut. Hargakitosan dunia berkisarantara US$12- US$15perKg.

Anti bakteri dari kitosan ditenggarahikarena kitosan mempunyai gugus fungsional -NRz bermuatan positif, sedangkan membran selbermuatan negatif. Interaksi muatan positif dannegatif menyebabkan dinding sel mendapattekanan yang bisa menyebabkan bahan elektrolitsel keluaryang bisamenyebabkan sel mati.

Indonesia merupakan negara kepulauanyang banyak menghasilkan shellfish. Dengansendirinya banyak dihasilkan limbah cangkangshellfish, seperti kulit, kaki, kepala, dan ekor(crustacea) yang merupakan bahan baku darikitin. Bila teknologi pembuatan kitin bisadimasyarakatkan, maka di sentra-sentrapenghasil bisa memproses limbahnya untukdiolah menjadi kitin yang lebih bermanfaatdisamping melestarikan lingkungan hidup. Bilahal ini bisa tercapai akan membantuperekonomian rakyat, dan Indonesia bisa menjadinegara penghasil kitin terkemuka di dunia.

37

DAFrARPUSTAKA

1. Agusman (2009). Kitin dan Kitosan.2. Anon (2001). Limbah kepiting dan Udang

Bernilai Ekonomi Tinggi. Republika, 13September 2001.

3. Anon (2006). BPS Kotamadya Jakarta Utara(2001- 2005).

4. Anon (2008). PI Biotech Surindo, Produsenterbesar Chitin dan Chitosan. Madina.

5. Cuero, AG. (1999). Antimicrobial action ofexogenous chitosan.EXS,1999,87: 315 - 333.

6. Goy,RC,de Britto,D. and Assis, O.B.G. (2009).A reoieui of the antimicrobial activity of chitosan.Polimeros,vol.19,no.3, Sao Carlos.

7. Hardjito, L. (2001). Chitosan lebih awet danaman.

8. Hidayat, N. dan hidayat,S. (2009). PakaianBebasBakteri Ala chitosan. Gatra,No. 17, Kamis5Maret 2009.

9. Jayanto, AT. (2009).All About chitin & chitosan.MinabahariJaya.

10. Kaho, A R 2006. Chitosan "magic of Nature".http://totalwellness.blogsome.com/2006/ 02/10/ formalin-chitosan-

11. Krissetiana, H. (2004). Kitin dan Kitosan darilimbah Udang. Suara Merdeka, Ragam. Senen,31Mei2004.

12. Muzzarelli.R. Et al.(1990). AntimicrobialProperties of N-Carboxybutyl Chitosan.Antimicrobial agents and Chemotherapy. Oct.1990,p. 2019 - 2023.

13. Noerati (2008). Sintesis kitosan karboksilatsebagai zat anti bakteri dan anti kusut pada

38

material selulosa. PhD Thesis, JBPTITBPP,2008-07-15

14. Pamekas, T. (2007). Potensi ekstrak CangkangKepiting untuk Mengendalikan Penyakit Pascapanen Antraknosa pada Buah CabaiMerah. J.AktaAgrosia,voI.10,No.l,72-75.

15. Rabea, E.L. et al. (2003). Chitosan asantimicrobial agent : applications and mode ofaction. Biomacromolecules, Nov- Dee; 4(6):1457-65.

16. Rhoades,J. and Roller.R, (2000).Antimicrobialaction of degraded and native chitosan againstspoilageorganism in laboratory media andfood. J.Appl. Environment Microbiology, vol. 66 (1),January 2000,80 - 86.

17. Rogis, A Pamekas, T. dan Mucharromah(2007). Karakteristik dan Uji Efikasi BahanSenyawa alami chitosan terhadap pathogen pascapanen antraknosa Colletotrichum musae. [Jlmu-ilmu Pertanian Indonesia. Vo1.9,No.l,58 - 63.

18. Toan et al. (2005) didalam Agusman (2009).Kitin dan Kitosan.

19. Trisnawati, E. (2008). Pengaruh lamapemanasan pada deacetilasi terhadap kualitaskitosan dari ekstraksi cangkang kepiting bakau(Scylla sp.) sebagai bahan anti bakteri salmonellasp. Isolat daging ayam. Undergraduate thesis,JIPIUMMPP,2008-12-26.

20. Wahyuni, M. (2008). Kerupuk tinggi kalsium:Perbaikan nilai tambah limbah cangkang keranghijau melalui Aplikasi teknologi tepat guna.Pengembangan produk dan Teknologiproses.

JKTI, VOL. 12, No.1, Juni 2010