UJI COBA IRADIASI CHITOSAN PADA FASA CAIR MENGGUNAKAN SINAR GAMMA DENGAN KAPASITAS 1 TON.

UJI COBA IRADIASI CHITOSAN PADA

FASA CAIR MENGGUNAKAN SINAR

GAMMA DENGAN KAPASITAS 1 TON.

Gatot Trimulyadi Rekso

Pusat AplikasiTeknologi Isotop dan Radiasi

Badan Tenaga Nuklir Nasional

Jl. Cinere, Ps Jumat PO Box 7002 JKSL, Jakarta 12070

Khitosan adalah derivat terdeasetilasi dari Chitin,

poli--(1,4)-2-amino-2-deoksi-D-glukosa yang

merupakan polimer multifungsional karena

memiliki gugus-gugus fungsional seperti amino,

gugus hidroksil primer serta sekunder pada

struktur glukosamin.

Chitosan iradiasi oleh negara-negara Asia seperti

Jepang, China, Vetnam dan Korea telah banyak

dimanfaatkan sebagai bahan penginduksi

pertumbuhan (growth promoters) untuk tanaman

PENDAHULUAN

Iradiasi pengion seperti sinar gamma dan

mesin pemercepat berkas elektron dapat

merubah struktur dan sifat kimia lewat

pengikatan silang, degradasi atau

polimerisasi.

Chitosan termasuk polimer alam yang mudah

terdegradasi bila di iradiasi dan akan

terbentuk chitosan dengan massa molekul

rendah (oligo chitosan) sehingga lebih

mudah diserap oleh tanaman

Cangkang kepiting Kulit udang

CHITIN ADALAH BIOPOLIMER

POLISAKARIDA DENGAN RANTAI

LURUS YANG TERSUSUN DARI 2000 –

3000 MONOMER N-ASETIL-D-

GLUKOSAMIN (2-ASETAMIDA-2-DEOKSI-

D-GLUKOSA) YANG TERANGKAI

DENGAN IKATAN 1,4-ß-GLIKOSIDA

CHITIN TERSEBAR LUAS DI ALAM DAN

MERUPAKAN SENYAWA ORGANIK

KEDUA YANG SANGAT BERLIMPAH

SETELAH SELULOSA

Chitin

O

O

HO

N

OH

O

O

HO

OH

O

O

HO

O

OH

C CH3

O

HN C CH3

O

HN C CH3

O

H

O

O

HONH2

OH

O

O

HONH2

OH

O

O

HONH2

O

OH

Chitosan

O

O

HOOH

OH

O

O

HOOH

OH

O

O

HOOH

O

OH

Cellulose

Chemical structures chitosan related polysaccharides

Pembuatan chitin danchitosan

OOH

NHCOCH3

HO

OO

OH

NHCOCH3

HOO

OOH

NHCOCH3

HOO

Chitin

OOH

NH2

HOO

OOH

NH2

HOO

OOH

NH2

HO

OChitosan

Conc.NaOH at boil. Temp.aq.

Crustacean Shells

1. dil. HCl t at room temp.2. dil. NaOH at boil. temp.

Difinition of chitin/chitosan

Chitin(Chitosan) contains glucosamine(GlcNAc) residues

Temporal assignment of chitin/chitosan is proposed

to show by

The degree of deacetylation.

O

HO

NH2

OH

O

O

HO

NHCOCH3

OH

O

m n

Acetyl group

100 residues

・・・・・・・

O

HO

NH2

OH

OHHO

HO

O

HO

NHCOCH3

OH

OH

・ Molecular

weight

・Destribution of

residues

(GlcNAc)

(GlcN)

Iradiasi yang dilakukan pada chitin untuk memutuskan ikatanhidrogen dan rantai panjang dari chitin (1,4 glikosida)

Menurunnya ikatan hidrogen dan bertambah pendeknya rantaichitin maka pengaruh effek sterik akan lebih rendah

Sehinga basa kuat lebih mudah masuk ke dalam matriks chitin dan memutuskan gugus asetil dari atom nitrogen pada chitin.

OH

OHNH

C O

CH2

OH

OHNH

C O

CH3

OH

OHNH

C O

CH3

1

4

Pemutusan rantai chitin akibat iradiasi

BAHAN DAN METODE

Bahan baku dan kimia yang diperlukan pembuatan

1000 L oligo chitosan

1. chitosan : 20 kg

2. Asam Laktat teknis (98 %) : 20 liters

3. Natrium Hidroksida (NaOH 2M) : 20 liters

4. Air Demineral : 1000 liters

Peralatan

Peralatan yang digunakan adalah pralatan

yang ada di fasilitas iradiasi karet alam (IRKA)

yang tersedia di PATIR-BATAN :

a. Sumber sinar gamma Co-60

b. Tangki pencampur kapasitas 1.200 L

c. Tangki iradiasi kapasitas 1500 L

d. Perlatan penunjang berupa sistim perpindahan

cairan secara tekanan dan gravitasi.

Prosedur

Pencampuran bahan dalam tangki pengaduk dan

iradiasi

a. Masukan 400 L air demineral dalam tangki pengaduk

b. Masukan 20 kg khitosan yang telah di iradiasi

(standarisasi bobot molekuldan viskositas)

c. Tambahkan 200 L air demineral

d. Aduk dengan kecepatan pengadukan 50 RPM

selama 1 jam untuk mengembangkan khitosannya

e. Tambahkan 20 L asam laktat sedikit demi sedikit

sambil di aduk, lanjutkan pengadukan selama 1 jam.

f. Tambahkan 400 L air demineral dan aduk selama 2

jam

g. Pindahkan hasilnya dari tangki pencampuran ke

tangki irradiasi di dalam ruang irradiator dengan

mempergunakan tekanan.

h. Irradiasi dengan dosis iradiasi 35 kGy sambil di

aduk dengan kecepatan 50 RPM.

i. Setelah iradiasi tambahkan 10 L NaOH 2 M dan

diaduk dengan kecepatan 10 RPM selama 1 jam.

Hasil analisa khitosan yang diperoleh dari hasil isolasi ditunjukkan pada Tabel 1.

Tabel 1. Hasil analisa khitosan hasil isolasi

No Analisa Hasil Analisa

1

2

3

4

5

Kadar air (%)

Kadar abu (%)

Derajat Deasetilasi (%)

Bobot Molekul (g/mol)

Viskositas (cPs)

9,2

0,3

75,2

1,6590 x 104

446,7

Standarisasi Khitosan.

Dari hasil pengukuran bobot molekul dan

viskositas khitosan hasil isolasi

menunjukkan harga yang tinggi.

Oleh karena itu perlu di standarisasi bobot

molekul dan viskositasnya agar proses

transfer dan pemompaan ke tangki

pencampuran lebih mudah.

Pada percoban yang dilakukan standarisasi

bobot molekul dan viskositasnya dilakukan

dengan metode iradiasi.

Bobot molekul

Hasil pengukuran penelitian bobot molekul untuk beberapa variasi

dosis iradiasi ditunjukkan pada Gambar 2, bobot molekul berkisar

antara 0,5888 x 104 sampai 1,6590 x 104 g/mol

6050403020100

1,6

1,2

0,8

0,4

0

Dosis Iradiasi (kGy)

Bob

ot M

olek

ul (

x 10

.000

)

Gambar 2. Hubungan antara dosis iradiasi dan bobot molekul khitosan

Viskositas

Viskositas merupakan ukuran kekentalan suatu larutan. Pada penelitian ini

padatan khitosan yang telah diiradiasi pada berbagai dosis iradiasi dilarutkan dalam

2 % asam laktat dengan konsentrasi khitosan 2 %.

6050403020100

500

400

300

200

100

0

Dosis Iradiasi (kGy)

Vis

ko

sit

as

(c

ps

)

Gambar 3. Hubungan antara dosis iradiasi dan viskositas larutan 2

% khitosan dalam 2 % asam laktat

Proses pencampuran di tangki pencampuran

Proses pencampuran dilakukan dalam tangki pencampuran yang memiliki kapasitas volume 1200 L.

Proses iradiasi larutan 2 % khitosan dalam tangki iradiasi.

403020100

140

120

100

80

60

40

20

0

Dosis Iradiasi (kGy)

Vis

ko

sit

as

(cP

s)

Gambar 7. Hubungan viskositas dan

dosis iradiasi saat proses iradiasi

larutan khitosan

Proses iradiasi larutan 2 % khitosan dalam tangki

iradiasi.

403020100

140

120

100

80

60

40

20

0

Dosis Iradiasi (kGy)

Vis

ko

sit

as

(cP

s)

Gambar 7. Hubungan viskositas dan

dosis iradiasi saat proses iradiasi

larutan khitosan

Gambar 8. Tahap akhir proses pengepakan oligo khitosan ke

dalam drum

KESIMPULAN

Dari hasil percoban dapat dapat disimpulkan :

1. Irradiasi sangat mempengaruhi bobot molekul

dan viskositas khitosan.

2. Pembuatan oligo khitosan irradiasi fasa cair,

terlebih dahulu khitosan harus di standarisasi

bobot molekulnya (0,8 – 1,0 104 g/mol) dan

viskositasnya (100 – 200 cPs) agar dapat di

transfer dengan proses tekanan dan gravitasi.

3. Fasilitas Iradiasi IRKA di PATIR-BATAN dapat

digunakan untuk pembuatan oligo khitosan

dengan kapasitas volume 1000 L/batch