![Laporan Akhir Kel 1 Fiks [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/laporan-akhir-kel-1-fiks.jpg)
14 0 616 KB
PRAKTIKUM LABORATORIUM REKAYASA HAYATI-II Produksi Kitosan dari Selongsong Pupa Black Soldier Fly (Hermetia Ilucens) dengan Variasi Waktu Deasetilasi
Oleh: Kelompok 1 Ketua Kelompok : Kalvin Laurentius
11218010
Anggota Kelompok : Imelda Magdalena
11218008
Graciella Merari
11218030
Maryam Azizah
11218033
Muhammad Farhan Aidira
11218038
Dosen
: Dr. Muhammad Yusuf Abduh Khalilan Lambangsari, S.T., M.Si. Lili Melani, S.T., M.Sc., Ph.D.
Asisten
: Daniel Panigori (11217007)
Tanggal Percobaan
: 15 dan 22 April 2021
Tanggal Pengumpulan : 26 April 2021
LABORATORIUM REKAYASA HAYATI PROGRAM STUDI REKAYASA HAYATI SEKOLAH ILMU DAN TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2021
LEMBAR PENILAIAN DAN PENGESAHAN
Komponen BAB I BAB II BAB III BAB IV BAB V Format Total
Nilai Maksimal 10 20 10 40 10 10 100
Nilai
Laporan Praktikum Modul (Produksi Kitosan dari Selongsong Pupa Black Soldier Fly (Hermetia Ilucens) dengan Variasi Waktu Deasetilasi) sebagai syarat untuk memenuhi rangkaian Praktikum Laboratorium Rekayasa HayatiII dalam menempuh studi tingkat sarjana di Program Studi Rekayasa Hayati Institut Teknologi Bandung
Jatinangor, 26 April 2021 Diperiksa oleh, Asisten Praktikum
Daniel Panigori NIM. 11217007 Mengetahui dan menyetujui, Dosen Pengampu
Dosen Pengampu
Khalilan Lambangsari, S.T., M.Si.
Lili Melani, S.T., M.Sc., Ph.D.
Nopeg. 119110005
Nopeg. 120110014 Dosen Pengampu
Dr. Muhammad Yusuf Abduh NIP. 198307252010121003 i
DAFTAR ISI
DAFTAR ISI ........................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii RINGKASAN ...................................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 9 1.1 Latar Belakang ................................................................................... 9 1.2 Tujuan .............................................................................................. 10 1.3 Ruang Lingkup ................................................................................ 10 BAB II TINJAUAN PUSTAKA........................................................................... 12 2.1 Black Soldier Fly (BSF) ................................................................... 12 2.1.1 Selongsong Pupa BSF ............................................................ 13 2.2 Biorefinery ....................................................................................... 14 2.3 Kitin ................................................................................................. 15 2.4 Kitosan ............................................................................................. 15 2.5 Produksi Kitosan dari BSF .............................................................. 16 2.5.1 Defatting ................................................................................. 17 2.5.2 Deproteinasi............................................................................ 17 2.5.3 Demineralisasi ........................................................................ 18 2.5.4 Deasetilasi .............................................................................. 18 2.6 Pengujian Karakteristik Kitosan ...................................................... 18
ii
2.6.1 Rendemen ............................................................................... 19 2.6.2 Kelarutan Kitosan .................................................................. 19 2.6.3 Derajat Deasetilasi................................................................. 19 2.7 Edible Coating ................................................................................. 20 2.8 Neraca Massa ................................................................................... 20 2.9 Tanaman Pisang ............................................................................... 22 2.10 State of The Art .............................................................................. 23 BAB III METODOLOGI ...................................................................................... 25 3.1 Alat dan Bahan................................................................................. 25 3.2 Langkah Kerja.................................................................................. 25 3.2.1 Persiapan Selongsong Pupa BSF dan Perlakuan Awal .......... 25 3.2.2 Proses Penghilangan Kandungan Lemak (Defatting) ............ 25 3.2.3 Proses Demineralisasi............................................................. 26 3.2.4 Proses Deproteinasi dan Perolehan Kitin ............................... 26 3.2.5 Proses Deasetilasi ................................................................... 26 3.2.6 Pembuatan Edible Coating ..................................................... 26 3.2.7 Analisis Perolehan Kitosan .................................................... 27 3.2.8 Analisis Kelarutan Kitosan pada Asam Cuka ........................ 27 3.2.9 Analisis Kelarutan Kitosan dalam Air.................................... 27 3.2.10 Analisis Derajat Deasetilasi .................................................. 27 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................. 28 4.1 Hasil dan Pembahasan Perolehan Kitin ........................................... 28 4.2 Hasil dan Pembahasan Perolehan Kitosan ....................................... 29 iii
4.3 Hasil dan Pembahasan Kelarutan Kitosan dalam Air dan Asam ..... 31 4.4 Hasil dan Pembahasan Derajat Deasetilasi ...................................... 32 4.5 Hasil dan Pembahasan Edible Coating ............................................ 34 4.6 Analisis Neraca Massa ..................................................................... 37 BAB V PENUTUP................................................................................................ 40 5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 40 5.2 Saran ................................................................................................ 40 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 42 LAMPIRAN .......................................................................................................... 48
iv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Black Soldier Fly ............................................................................... 13 Gambar 2.2 Potensi biorefinery dari BSF ............................................................. 14 Gambar 2.3 Hubungan struktur antara kitin (a) dan kitosan (b) ........................... 16 Gambar 2.4 Tahapan proses produksi kitosan ...................................................... 17 Gambar 2.5 Mekanisme reaksi pembentukan kitosan dari kitin ........................... 18 Gambar 2.6 Block flow diagram ............................................................................ 21 Gambar 4.1 Kelarutan kitosan dalam asam terhadap variasi waktu deasetilasi .... 33 Gambar 4.2 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 2 jam .......................... 38 Gambar 4.3 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 3 jam .......................... 38 Gambar 4.4 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 4 jam .......................... 38
v
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Klasifikasi lalat Black Soldier Fly (Hermetia illucens) ........................ 12 Tabel 2.2 Klasifikasi tanaman pisang ................................................................... 22 Tabel 2.3 State of the Art perolehan kitosan dari berbagai spesies ....................... 23 Tabel 4.1 Perolehan kitin dari selongsong pupa BSF ........................................... 28 Tabel 4.2 Perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF pada variasi waktu deasetilasi .............................................................................................................. 29 Tabel 4.3 Hasil pengukuran kelarutan kitosan pada pelarut asam cuka dan air pada variasi waktu deasetilasi ........................................................................................ 31 Tabel 4.4 Kelarutan kitosan dalam asam .............................................................. 33 Tabel 4.5 Estimasi nilai derajat deasetilasi kitosan ............................................... 34 Tabel 4.6 Pengamatan edible coating dari BSF terhadap buah pisang ................. 35 Tabel 4.7 Data penurunan berat buah yang diberi coating kitosan ....................... 36 Tabel 4.8 Analisis GPM ........................................................................................ 37
vi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A Cara Pengolahan Data ...................................................................... 49 Lampiran B Data Mentah ...................................................................................... 51 Lampiran C Dokumentasi ..................................................................................... 52
vii
RINGKASAN Hermetia illucens atau black soldier fly (BSF) merupakan hewan yang termasuk ke dalam famili Stratiomyidae biasanya dinamai juga dengan lalat tentara hitam. BSF memiliki potensi yang sangat baik untuk dikultivasi serta dijadikan bahan baku dari berbagai bioproduk. Salah satu potensi yang dimiliki oleh BSF adalah produksi kitosan dari selongsong pupanya. Kitosan adalah senyawa polisakarida linier dengan monomer campuran yang terdiri dari D-glukosamin dan N-asetil-Dglukosamin, serta digabung dengan ikatan β-1,4-glikosidik. Produksi kitosan dilakukan dengan melewati beberapa tahap yaitu defatting, deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi. Pada penelitian ini akan diamati pengaruh dari waktu deasetilasi yakni 2, 3, dan 4 jam terhadap nilai perolehan, derajat deasetilasi, kelarutan, potensi dari produksi edible coating, serta neraca massa prosesnya. Waktu deasetilasi dapat berpengaruh terhadap nilai perolehan, kelarutan kitosan dalam air dan asam, serta aspek kelayakan lainnya. Berdasarkan penelitian ini telah diperoleh nilai perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF pada variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam secara berturut-turut adalah 9,48%; 8,66%; dan 10%. Nilai derajat deasetilasi pada variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam diadaptasi oleh nilai persen kelarutan kitosan pada asam cuka termasuk ke dalam rentang nilai derajar deasetilasi menengah yakni 71-85%. Pada produksi edible coating dari kitosan diperoleh nilai GPM yang negatif, hal ini menandakan bahwa produksi edible coating dengan bahan baku selongsong pupa BSF tidak menguntungkan jika dilakukan scale-up pada skala industri. Hasil analisis edible coating kitosan pada buah pisang menunjukkan bahwa kitosan dapat menghambat laju respirasi selama 48 jam penyimpanan. Kemudian, hasil analisis pada neraca massa diperoleh bahwa persentase konversi kitin menjadi kitosan pada variasi waktu deasetilasi 2 jam, 3 jam, dan 4 jam adalah 29,11%; 26,58%; dan 25,64%.
Kata kunci: Selongsong pupa Black Soldier Fly, kitosan, perolehan, derajat deasetilasi, edible coating.
viii
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang Peternakan serangga seperti BSF sudah menjadi tren yang semakin
menjamur di Indonesia. Black soldier fly (Hermetia illucens) merupakan serangga yang larvanya dapat memakan hampir semua bahan organik, termasuk sampah organik dan dapat dijadikan pakan ternak, ikan, atau bahkan makanan manusia (Setti et al., 2019). Akan tetapi, budidaya black soldier fly dapat menghasilkan limbah berupa selongsong yang belum banyak dimanfaatkan, yaitu sekitar 2/5 dari total produksi atau sekitar 400 kg/hari (Wahyuni et al., 2020). Padahal diketahui selongsong pupa dan kulit insekta memiliki potensi sebagai bahan baku pembuatan kitin. Menurut Wasko et al. (2016) selongsong black soldier fly yang dihasilkan mengandung kitin dan turunannya dengan indeks kristalinitas yang rendah, yaitu sebesar 24,9% sehingga sangat cocok untuk dijadikan biopolimer baru seperti kitosan. Kitosan dari selongsong black soldier fly dapat diperoleh melalui tahapan penghilangan lemak, demineralisasi, deproteinasi, dan deasetilasi (Wahyuni et al., 2020). Beberapa faktor seperti waktu deasetilasi dapat memengaruhi kualitas kitosan sebelum akhirnya dapat dilakukan komersialisasi produk. Pada penelitian ini akan diamati pengaruh dari waktu deasetilasi terhadap kualitas kitosan dari selongsong pupa BSF baik secara kuantitatif maupun kualitatif. Waktu deasetilasi dapat berpengaruh terhadap nilai perolehan, kelarutan kitosan dalam air dan asam, serta aspek kelayakan lainnya. Oleh karena itu, penelitian kecil ini dapat membekali mahasiswa rekayasa hayati untuk menentukan kondisi deasetilasi optimum dalam sistem produksi kitosan berbasis selongsong pupa BSF. Salah satu pemanfaatan kitosan dalam bioindustri yakni sebagai edible coating yang diketahui memiliki aktivitas antimikroba sehingga dapat memperpanjang ketahanan kualitas buah. Berdasar penelitian yang dilakukan Postma et al. (2009), aplikasi kitosan yang dikombinasikan dengan Lysobacter enzymogenes dapat mengurangi kadar perkembangan bakteri pada buah timun hingga 100%. 9
1.2
Tujuan Tujuan dari penelitian kecil “Produksi Kitosan dari Selongsong Pupa Black
Soldier Fly (Hermetia ilucens) dengan Variasi Waktu Deasetilasi” dibedakan menjadi dua tujuan, yaitu tujuan umum dan tujuan khusus sebagai berikut. 1.2.1
Tujuan Umum Tujuan umum dari penelitian kecil yang dilakukan adalah untuk
menentukan pengaruh variasi waktu deasetilasi terhadap perolehan kitosan, derajat deasetilasi kitosan, kelayakan kitosan sebagai edible coating, serta kelarutan filtrat kitosan dalam air dan asam asetat 2% dari selongsong pupa black soldier fly (Hermetia ilucens). 1.2.2
Tujuan Khusus
1. Menentukan perolehan kitosan dari selongsong pupa black soldier fly (Hermetia ilucens) dengan variasi waktu deasetilasi 2; 3; dan 4 jam. 2. Menentukan derajat deasetilasi kitosan dari selongsong pupa black soldier fly (Hermetia ilucens) dengan variasi waktu deasetilasi 2; 3; dan 4 jam. 3. Menentukan kelarutan filtrat kitosan dari selongsong pupa black soldier fly (Hermetia ilucens) dengan variasi waktu deasetilasi 2; 3; dan 4 jam dalam air dan asam asetat 2%. 4. Menentukan potensi kitosan dari selongsong pupa black soldier fly sebagai edible coating pada buah pisang 5. Menentukan analisis neraca massa untuk proses produksi kitosan dari limbah selongsong pupa BSF
1.3
Ruang Lingkup Penelitian Kecil Rekayasa Hayati-II dengan Judul “Produksi Kitosan dari
Selongsong Pupa Black Soldier Fly (Hermetia ilucens) dengan Variasi Waktu Deasetilasi” dilaksanakan pada tanggal 15 April 2021 hingga 22 April 2021 di Kost Nasywa, Jalan GKPN Perumahan Jatinangor Indah No.3, Cibeusi, Jatinangor, Kabupaten Sumedang, Jawa Barat. Percobaan ini dilakukan dengan memvariasikan waktu deasetilasi, yaitu 2 jam; 3 jam; dan 4 jam. Pengukuran untuk setiap penentuan variabel dilakukan hanya 1 kali pengulangan (simplo). Variabel kontrol pada 10
percobaan ini adalah Volume CHCl3, CH3OH, NaOH, HCl, Akuades, suhu deffating, demineralisasi, deproteinasi, dan deasetilasi. Variabel-variabel yang diukur pada praktikum ini adalah sebagai berikut. 1.
Massa selongsong pupa black soldier fly
2.
Massa selongsong pupa setelah dilakukan defatting
3.
Massa selongsong pupa setelah dilakukan demineralisasi
4.
Massa selongsong pupa setelah dilakukan deproteinasi
5.
Massa kitosan setelah deasetilasi
6.
Massa kitosan sebelum dan sesudah dilarutkan dalam asam cuka
7.
Massa kitosan sebelum dan sesudah dilarutkan dalam air
Adapun parameter yang dihitung pada percobaan ini adalah sebagai berikut. 1.
Perolehan (yield) kitosan
2.
Kelarutan kitosan dalam air
3.
Kelarutan kitosan dalam asam
Asumsi yang digunakan pada percobaan ini antara lain sebagai berikut 1.
Gugus fungsional dari kitin sepenuhnya dihilangkan sehingga hasil yang diperoleh berupa kitosan murni.
2.
Seluruh selongsong black soldier fly berasal dari larva pada usia, daerah kultivasi, serta jumlah dan jenis pakan yang sama.
3.
Hasil pengadukan proses penghilangan kandungan lemak selongsong black soldier fly homogen.
4.
Seluruh bagian buah pisang terlapisi oleh edible coating dari kitosan
11
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Black Soldier Fly (BSF) Hermetia illucens atau black soldier fly (BSF) merupakan hewan yang
termasuk ke dalam famili Stratiomyidae biasanya dinamai juga dengan lalat tentara hitam. BSF merupakan serangga yang berasal dari negara Amerika Serikat yang kemudian menyebar ke wilayah tropis di seluruh dunia termasuk Indonesia. Lalat ini memiliki tubuh berwarna hitam dengan panjang tubuh berkisar antara 15 hingga 20 mm (Giannetto et al., 2020). BSF memiliki suhu optimal pada saat pertumbuhannya yaitu pada rentang suhu 30℃ hingga 35℃, pada rentang ini BSF akan lebih aktif serta produktif. BSF memiliki beberapa fase hidup sebagai insekta yang mengalami peristiwa perubahan bentuk tubuh atau metamorfosis, dimulai dari telur, bayi larva, larva dewasa, prepupa, pupa, dan lalat dewasa (Wang & Shelomi, 2017). BSF memiliki potensi yang sangat baik untuk dikultivasi serta dijadikan bahan baku dari berbagai bioproduk. Larva BSF memiliki kandungan nutrisi yang sangat baik seperti protein sebesar 44,26% dan lemak 29,65% (Barry, 2004). Salah satu keuntungan yang dimiliki oleh BSF ini adalah mereka memiliki siklus hidup yang terbilang singkat sehingga biomassa dapat dihasilkan dalam waktu yang singkat dan akan berdampak kepada peningkatan efisiensi pada proses produksinya (Bosch et al., 2014). Klasifikasi taksonomi dari lalat BSF ini dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Klasifikasi lalat Black Soldier Fly (Hermetia illucens) Tingkat Kingdom Filum Kelas Ordo Famili Genus Spesies
Nama Animalia Arthropoda Insecta Diptera Stratiomyidae Chlorella Hermetia
12
Gambar 2.1 Black Soldier Fly (Kalus et al., 2005)
2.1.1
Selongsong Pupa BSF Selongsong pupa pada Black Soldier Fly ini merupakan hasil metamorfosis
belatung menjadi lalat. Menurut Wahyuni et al (2020), selongsong pupa BSF memiliki kandungan kitin yang tinggi dan memiliki indeks kristalinitas yang rendah sehingga memiliki potensi yang baik untuk dijadikan materi biopolimer baru. Salah satu pemanfaatan biorefinery dari limbah dari serangga yakni pemanfaatan selongsong pupa BSF. Dalam budi daya BSF dapat dihasilkan limbah berupa selongsong pupa BSF (Exuviae) yang belum banyak termanfaatkan sekitar 2/5 dari total produksi, atau sekitar 400 kg/hari (Wahyuni et al., 2020). Exuviae berpotensi menjadi bahan baku alternatif dalam produksi kitosan. Selain menjadi kitosan, BSF juga dapat berpotensi sebagai bahan baku dalam berbagai proses biorefinery seperti pada pada Gambar 2.2.
13
Gambar 2.2 Potensi biorefinery dari BSF (Ravi et al., 2020) 2.2
Biorefinery Biorefinery merupakan konsep dari konversi biomassa menjadi produk yang
memiliki nilai tambah seperti biofuel, senyawa kimia berbasis bio seperti asam suksinat dan asam polilaktat, kalor dan panas (Demirbas, 2009). Banyak jenis biomassa yang dapat digunakan dalam proses biorefinery seperti limbah lignoselulosa, termasuk kayu dan jerami, pati, gula, alga, dan bahan limbah organik yang lainnya. Konsep dari biorefinery dibangun berdasar dua kategori yang berbeda yang disebut platform, yaitu platform biokimia dan termokimia. Kategori biokimia didasarkan pada fermentasi gula yang diekstraksi dari bahan baku lignoselulosa sedangkan platform termokimia berfokus pada gasifikasi bahan baku biomassa (Sarma et al., 2016). Serangga juga dapat menjadi bahan baku untuk proses biorefinery. Biorefinery serangga, seperti larva BSF dapat menghasilkan produk yang beragam seperti biofuel, enzim, polimer, resin, dan pakan hewan (Ravi et al., 2020). Biorefinery dapat menjadi salah satu cara untuk meningkatkan valorisasi limbah menjadi produk yang berharga. Konsep biorefinery sangat erat kaitannya dengan valorisasi limbah, aspek ekonomi, dan dampak terhadap lingkungan (Arora et al., 2018).
14
2.3
Kitin Kitin adalah senyawa polisakarida dengan karakteristik berupa warna putih,
keras, kaku, dan memiliki senyawa nitrogen. Kitin merupakan senyawa biopolimer terbanyak di dunia setelah selulosa. Kitin merupakan sebuah komponen primer dari dinding sel jamur, eksoskeleton pada filum arthropoda seperti serangga dan krustasea, radula (lidah) pada filum moluska, paruh pada cephalopoda, dan sisik ikan (Tang et al., 2015). Struktur polimer kitin merupakan gabungan dari monomer N-asetil-D-glukosamin dan diikat dengan adanya ikatan β-1,4-glikosidik. Kitin memiliki struktur yang mirip dengan selulosa, dimana yang membedakan adalah gugus alkohol diganti dengan gugus asetil amina. Hal itu bertujuan untuk meningkatkan ikatan hidrogen antar polimer, mengakibatkan matriks yang lebih kuat (Tang et al., 2015). Kitin memiliki beberapa kegunaan yang bisa diaplikasikan, yaitu sebagai penambahan nutrisi tanaman agar lebih tahan terhadap penyakit (Hadwiger, 2013) dan dapat dimodifikasi untuk dijadikan aditif makanan (Tzoumaki et al., 2011). Pada substrat yang berasal dari lalat tentara hitam (black soldier fly atau BSF), perolehan kitin yang didapatkan terhadap massa kering awalnya adalah sekitar 7% (Khayrova et al., 2019). 2.4
Kitosan Kitosan adalah senyawa polisakarida linier dengan monomer campuran
yang terdiri dari D-glukosamin dan N-asetil-D-glukosamin, serta digabung dengan ikatan β-1,4-glikosidik. Kitosan merupakan turunan dari kitin, dan dapat dibuat dari kitin dengan mereaksikannya menggunakan senyawa basa seperti natrium hidroksida (NaOH). Struktur kitin dengan kitosan dapat dilihat pada Gambar 2.3. Kitosan sangat banyak diaplikasikan pada industri besar dan variasi bidang. Pada bidang pertanian dan perkebunan, kitosan digunakan sebagai nutrisi tambahan agar tanaman lebih resilien terhadap penyakit, sebagai elisitor (penginduksi pembentukan metabolit tertentu) dan meningkatkan perolehan dari buah (Hadwiger, 2013). Pada bidang medis, kitosan dapat digunakan sebagai pembeku darah (agen koagulasi) dan pelapis luka agar tidak mudah terinfeksi. Pada bidang industri minuman beralkohol, kitosan sangat berperan sebagai agen pengendap, agar lebih mudah mengendapnya senyawa-senyawa pengotor yang nanti akan 15
dibuang. Selain itu, kitosan juga bisa diaplikasikan pada hal lainnya seperti bioprinting, pemurnian zat, bahan baku material biodegradable, dan sebagainya (Islam et al., 2016). Salah satu sumber bahan baku untuk produksi kitosan yakni limbah kulit udang ataupun insekta.
Gambar 2.3 Hubungan struktur antara kitin (a) dan kitosan (b) (Islam et al., 2016) 2.5
Produksi Kitosan dari BSF Prosedur pembuatan kitosan dari selongsong pupa black soldier fly meliputi
beberapa tahapan penting antara lain defatting, deproteinasi, demineralisasi, dan deasetilasi. Tahapan proses produksi kitosan dapat diamati pada skema Gambar 2.4 berikut.
16
Kultivasi BSF Pemberian perlakuan awal Defatting Deproteinasi Demineralisasi Deasetilasi Gambar 2.4 Tahapan proses produksi kitosan
2.5.1
Defatting Defatting atau proses penghilangan lemak merupakan tahapan pertama yang
dilakukan pada saat melakukan konversi kitin menjadi kitosan. Pada tahap ini, dilakukan penghilangan substansi berminyak atau lemak dari bahan mentah atau produk sampingan yang biasanya dilakukan menggunakan pelarut organik. Ini dikarenakan substansi berminyak ataupun lemak merupakan senyawa nonpolar dan mudah terlarut pada senyawa organik yang nonpolar juga (Gravel et al., 2021). Salah
satu
pelarut
yang
banyak
digunakan
untuk
defatting
adalah
kloroform/metanol (CHCl3:CH3OH) (Kalus et al., 2005). 2.5.2
Deproteinasi Setelah dilakukan penghilangan minyak melalui defatting, maka akan
dilanjutkan ke tahap berikut yaitu deproteinasi. Tahap deproteinasi adalah proses penghilangan protein yang terdapat pada limbah cangkang hewan (Solomon, 1980). Deproteinasi dilakukan menggunakan larutan basa dengan konsentrasi tinggi. Makin kuat basa dan makin tinggi suhu yang digunakan, proses penghilangan proteinnya semakin efektif (Karmas, 1982). Selain menggunakan basa sebagai agen deproteinasi suatu materi biologis, bisa juga menggunakan agen biologis berupa enzim untuk melakukan proses tersebut (Mu’minah, 2008). 17
2.5.3
Demineralisasi Tahapan ketiga dalam proses konversi kitin menjadi kitosan adalah
demineralisasi. Tahapan demineralisasi dimaksudkan untuk mengurangi kadar mineral (CaCO3) dengan menggunakan asam untuk mendapatkan kitin (Yunizal et al., 2001). Tahapan proses demineralisasi menggunakan HCl sebagai reagen. Konsentrasi HCl 1%-5% lebih efektif digunakan sebagai reagen. Sebagian besar larutan asam klorida encer (HCl) digunakan karena lebih efektif dan menghasilkan kitin dengan sisa mineral yang lebih rendah (Martati et al., 2012). 2.5.4
Deasetilasi Proses deasetilasi adalah proses yang dilakukan dengan menggunakan
senyawa alkali, misalnya NaOH, pada suhu tinggi, agar energi yang diperoleh bisa melewati dinding energi aktivasi, untuk melepaskan gugus asetil (CH3CHO-) dari molekul kitin. Gugus amida pada kitin akan berikatan dengan gugus hidrogen yang bermuatan positif sehingga membentuk gugus amina bebas –NH2. Dengan adanya gugus ini, kitosan dapat mengadsorpsi ion logam dengan membentuk senyawa kompleks (khelat) (Harjanti, 2014). Proses deasetilasi dapat dilihat pada Gambar 2.4.
Gambar 2.5 Mekanisme reaksi pembentukan kitosan dari kitin (Harjanti, 2014) 2.6 Pengujian Karakteristik Kitosan Kitosan yang dihasilkan dilakukan uji karakteristik untuk mengetahui pengaruh perlakuan terhadap hasil. Karakterisasi kitosan meliputi % rendemen, uji 18
kelarutan, uji kadar air, dan perhitungan derajat deasetilasi. Karakterisasi kitosan meliputi analisis fisik kitosan berupa warna dan tekstur kitosan yang dihasilkan. Pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut. 2.6.1
Rendemen Rendemen atau perolehan bisa juga diartikan sebagai nilai persentase
perbandingan antara nilai kering (output) terhadap nilai basahnya, yang dinyatakan dengan persen (%) (Aljamali, 2020). Rendemen pada percobaan ini diperoleh dengan membandingkan berat kering kitosan dengan berat biomassa penghasil kitosan. Nilai rendemen didapatkan dengan persamaan (2.1) berikut. %Rendemen = 2.6.2
Berat kitosan Berat bahan baku
x 100%
(2.1)
Kelarutan Kitosan Kelarutan kitosan merupakan salah satu parameter yang dapat dijadikan
sebagai standar penilaian mutu kitosan. Semakin tinggi kelarutan kitosan berarti mutu kitosan yang dihasilkan semakin baik (Zahiruddin et al., 2008). Kitosan larut paling baik dalam larutan asam asetat 2%. Kitosan mudah mengalami degradasi secara biologis dan tidak beracun, kationik kuat, flokulan dan koagulan yang baik, mudah membentuk membran atau film serta membentuk gel dengan anion bervalensi ganda. Kitosan tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali atau asamasam mineral pada pH diatas 6,5 (Saleh et al., 1994). Persentase kelarutan kitosan ditunjukkan dengan membandingkan massa kitosan akhir dengan massa sebelum perlakuan. Kelarutan kitosan dapat diperoleh menggunakan persamaan (2.2) berikut. Kelarutan (%) = 2.6.3
Massa akhir Mass awal
x 100%
(2.2)
Derajat Deasetilasi Kemurnian kitosan sangat ditentukan oleh derajat deasetilasi, semakin
banyak gugus asetil yang dapat dihilangkan maka semakin tinggi nilai derajat deasetilasinya. Proses deasetilasi bertujuan untuk memutuskan ikatan kovalen antara gugus asetil dengan nitrogen pada gugus asetamida kitin menghasilkan gugus amina terdeasetilasi (Mursida et al., 2018). Penghilangan gugus asetil yang besar pada gugus asetamida kitin dikenal dengan istilah derajat deasetilasi (DD). 19
Derajat deasetilasi dapat dihitung menggunakan uji FTIR, NMR, maupun dengan melakukan pendekatan estimasi dengan menggunakan nilai kelarutan kitosan. 2.7
Edible Coating Edible coating merupakan suatu lapisan tipis, terbuat dari bahan yang aman
untuk dikonsumsi oleh manusia, berfungsi sebagai pelindung bagi makanan baik berbentuk sayuran maupun buah-buahan agar tidak kehilangan tingkat kelembabannya. Edible coating ini juga bersifat permeabel terhadap gas-gas tertentu serta mampu mengontrol migrasi atau pergerakan dari komponenkomponen larut air yang dapat mengakibatkan terjadinya perubahan kadar nutrisi serta pigmen dari makanan-makanan tersebut (Krochta et al., 2002). Terdapat beberapa keunggulan yang diperoleh ketika suatuproduk dikemas dengan menggunakan edible coating. Keunggulan tersebut antara lain seperti dapat memperbaiki penampilan suaru produk, mempertahankan sifat asli serta rasa dari makanan, mengurangi kontak dengan oksigen sehingga proses oksidasi dapat dicegah, mengurangi terjadinya dehidrasi, dapat memperbaiki struktur permukaan bahan, menurunkan aktivitas air pada produk sehingga dapat terhindar dari kerusakan yang ditimbulkan oleh mikroorganisme (Santoso et al., 2004). Salah satu pengaplikasian edible coating ini adalah pada pelapisan produk sayuran pascapanen yang dapat memperpanjang tingkat kesegaran sayuran tersebut sehingga produk yang telah dilapisi oleh edible coating ini dapat terhindar dari mengalami kebusukan dalam waktu yang cepat. Edible film dan coating ini biasanya terbuat dari bahan-bahan biologis seperti protein, lipid, dan polisakarida. Selulosa, pati, dan turunannya seperti kitosan pektin, alginat, dan gum merupakan polisakarida yang paling umum digunakan sebagai bahan pembuatan edible coating ini (Tzoumaki et al., 2009). 2.8
Neraca Massa Neraca massa banyak digunakan dalam bidang bioengineering. Perhitungan
neraca massa melibatkan berbagai persamaan keseimbangan yang melibatkan sistem reaksi secara biologis maupun kimia yang dapat dihitung berdasarkan massa yang masuk dan keluar (Saterbak et al., 2007). Konsep yang terlibat dalam 20
perhitungan neraca massa yakni persamaan berbasis massa dan mol yang dapat dihubungkan dengan suatu diagram blok seperti pada gambar x.
Gambar 2.6 Block flow diagram (Sumber: Biegler et al., 1997) Persamaan matematis neraca massa melibatkan pergerakan, perpindahan, konsumsi, dan akumulasi yang dideskripsikan dengan jumlah massa, jumlah mol, laju alir, dan kuantitas lainnya. Massa yang masuk disebut dengan 𝑚𝑖𝑛 dan massa yang keluar disebut dengan m𝑜𝑢𝑡 . Massa juga dapat dihasilkan (𝑚𝑔𝑒𝑛 ) dan dikonsumsi (𝑚𝑐𝑜𝑛𝑠 ) dengan reaksi yang ada pada sistem. Neraca massa juga dapat dihubungkan dengan kuantitas maupun nilai dari laju alir suatu aliran. Salah satu persamaan neraca massa yakni persamaan perhitungan algebra umum yang dituliskan dengan persamaan 2.3 (Saterbak et al., 2007). (2.3)
𝜓𝑖𝑛 − 𝜓𝑜𝑢𝑡 + 𝜓𝑔𝑒𝑛 − 𝜓𝑐𝑜𝑛𝑠 = 𝜓𝑎𝑐𝑐
Jika persamaan diatas dihitung berdasarkan basis massa, maka persamaan dapat diubah menjadi notasi sigma dengan persamaan 2.4. 𝑠𝑦𝑠
∑ 𝑚𝑖 − ∑ 𝑚𝑗 + ∑ 𝑚𝑔𝑒𝑛 − ∑ 𝑚𝑐𝑜𝑛𝑠 = 𝑚𝑎𝑐𝑐 𝑖
(2.4)
𝑗
𝑖 dan 𝑗 menunjukkan jumlah input dan output dan notasi sum (sigma) mengindikasikan bahwa setiap jumlah dan proses harus dilibatkan. Pada sistem yang tidak melibatkan adanya reaksi dan konsumsi seperti pada sistem partaian, maka persamaan neraca hanyalah melibatkan jumlah massa yang masuk dan keluar seperti pada persamaan 2.5. 𝜓𝑖𝑛 − 𝜓𝑜𝑢𝑡 = 𝜓𝑎𝑐𝑐
(2.5)
21
2.9
Tanaman Pisang Klasifikasi tanaman pisang (Musa acuminata) dalam sistematika tumbuhan
ditunjukkan oleh Tabel 2.2. Tabel 2.2 Klasifikasi tanaman pisang (Sumber: Dove, 2011) Divisi Tracheophyta Filum
Spermatophytina
Subfilum
Angiosperms
Kelas
Monocots
Klad
Commelinids
Ordo
Zingiberales
Famili
Musaceae
Spesies
Musa acuminata
Indonesia tidak hanya kaya akan keragaman pisang, tetapi juga menjadi tempat penyebaran pisang (De Langhe et al., 2009). Berdasarkan data dari Dinas Pertanian, produksi pisang tersebar di seluruh Indonesia dan menjadikannya sebagai salah satu penghasil buah pisang terbesar di dunia. Namun, dari hasil produksi pisang Indonesia, hanya 10% yang dimanfaatkan sebagai komoditas ekspor, sedangkan 90% lainnya hanya digunakan sebagai komoditas dalam negeri saja (Suseno et al., 2014). Bentuk buah pisang beraneka ragam sesuai dengan jenisnya. Warna buah pisang diantaranya hijau, kuning, cokelat, dan merah. Buah pisang terkumpul dalam bentuk satu sisir (Rozyandra, 2004). Buah pisang juga memiliki banyak nutrisi, yaitu vitamin A, vitamin B (Thiamine, Riboflavin, Niacin, vitamin B6, Folic Acid), vitamin C, kalsium, magnesium, besi, dan seng. Menurut Kementrian Pertanian Republik Indonesia, produksi buah pisang di Indonesia pada tahun 2018 sebanyak 7,26 juta ton dan diperkirakan akan terus 22
meningkat. Namun buah pisang merupakan buah yang memiliki masa segar yang singkat, yaitu selama 5-7 hari (Suseno et al., 2014) sehingga mudah mengalami kerugian pasca panen. Namun menurut Rezaei (2017), terdapat 37.000 ton pisang ditolak oleh rumah pengepakan buah karena tidak memenuhi standar penjualan buah segar setiap tahunnya di Australia. 2.10
State of The Art State of the art pada penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3 State of the Art perolehan kitosan dari berbagai spesies Bagian Perolehan Spesies Metode yang Referensi Kitosan diekstrak
Bombyx mori (ulat sutra)
Clanis bilineata (hawk moth)
Deproteinasi: 1 M NaOH, suhu 90°C, 2 jam Demineralisasi: 1 M HCl, suhu 30°C, 2 jam Depigmentasi: 2% KMnO4, 2 jam Deasetilasi: 60% NaOH, suhu 100°C, 8 jam Deproteinasi: 10% (w/v) NaOH, suhu 60°C, 24 jam Demineralisasi: 7% (v/v) HCl, suhu 25°C, 24 jam Deasetilasi: 55% (w/w) NaOH, suhu 120°C, 4 jam
3,1% (massa kitosan/massa berat kering)
Cocoon
(Luo et al., 2019)
95,9% (massa kitosan/massa berat kering)
Larva
(Xia et al., 2013)
(Dilanjutkan)
23
(Lanjutan) Tenebrio molitor (mealworm)
Musca domestica (lalat rumahan)
Periplaneta americana (kecoa amerika)
Larva Hermetia illucens (lalat tentara hitam)
Deproteinasi: 1 M NaOH, suhu 90°C, 2 jam Demineralisasi: 1 M HCl, suhu 30°C, 2 jam Depigmentasi: 2% KMnO4, 2 jam Deasetilasi: 60% NaOH, suhu 100°C, 8 jam Deproteinasi: 500 mL 1,25 N NaOH, suhu 95°C, 3 jam Demineralisasi: 500 mL 2 N HCl, suhu ruang, 3 jam Deasetilasi: 50% NaOH, suhu 105°C, 3 jam Deproteinasi: 1,25 N NaOH, suhu 95°C, Demineralisasi: 2 N HCl, suhu ruang, 3 jam Deasetilasi: 50% NaOH, suhu 95°C, 3 jam
Deproteinasi: NaOH, suhu 50°C, 2 jam Demineralisasi: 2% HCl, suhu 20°C, 2 jam Deasetilasi: NaOH, suhu 100°C, 2 jam
2,5% (massa kitosan/massa berat kering)
Larva
(Luo et al., 2019)
5,87% (massa kitosan/massa berat kering)
kulit pupa
(Kim et al., 2016)
2,08% (massa kitosan/massa berat kering)
Exoskele ton
(Kim et al., 2017)
32% (massa kitosan/massa berat kering)
Larva
(Khayrova et al., 2019)
24
BAB III METODOLOGI
3.1
Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan pada percobaan ini dapat dilihat pada Tabel
3.1. Tabel 3.1 Alat dan bahan pada percobaan Alat
Bahan
Gelas kimia 500 mL (1)
Selongsong pupa BSF (300 g)
Gelas ukur 750 mL (1)
Label (1 lembar)
Panci (1)
Kloroform (1050 mL)
Gelas kaca (3)
Metanol (450 mL)
Wadah kaca/stainless steel (3)
HCl 2% (3 L)
Batang pengaduk (1)
Akuades (1,5 L)
Saringan (1)
NaOH 5% (1,5 L)
Kompor (1)
Asam cuka (2 botol)
Ember (1)
Kertas saring (2 lembar)
Stopwatch (1)
Lembaran aluminium (1 gulungan)
Corong (2)
Air (10 L) Pisang (6 buah)
3.2
Langkah Kerja
3.2.1 Persiapan Selongsong Pupa BSF dan Perlakuan Awal Selongsong pupa BSF kering seberat 294 (97+97+100) gram disiapkan dan dikecilkan menggunakan blender hingga menjadi serbuk. 3.2.2 Proses Penghilangan Kandungan Lemak (Defatting) Proses penghilangan kadar lemak dilakukan berdasar metode yang dilakukan Khayrova et al. (2019). Sebanyak 500 mL campuran CHCl3:CH3OH (7:3) ditambahkan pada 100 gram selongsong pupa BSF yang telah diberi perlakuan awal. Campuran tersebut diaduk selama 4 jam, selanjutnya campuran dicuci dengan
25
50 mL CHCl3:CH3OH (7:3) dan disaring menggunakan kertas saring. Filtrat yang dihasilkan kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari hingga berat konstan. 3.2.3 Proses Demineralisasi Sebanyak 1000 mL larutan HCl 2% ditambahkan pada selongsong pupa BSF yang sudah dilakukan defatting kemudian direndam pada suhu 50 °C selama 2 jam (Khayrova et al., 2019). Campuran kemudian disaring dan dicuci menggunakan akuades hingga mencapai pH netral dan dilakukan pengeringan dibawah sinar matahari hingga berat filtrat mencapai titik konstan. 3.2.4 Proses Deproteinasi dan Perolehan Kitin Proses deproteinasi dilakukan dengan menambahkan 250 mL larutan NaOH 5% (w/w) ke dalam biomassa hasil proses demineralisasi dan dipanaskan dengan water bath pada suhu 50℃ selama 2 jam dengan pengadukan setiap 30 menit. Kitin yang dihasilkan kemudian disaring menggunakan kertas saring dan dicuci menggunakan akuades hingga mencapai pH netral kemudian dilakukan pengeringan dibawah sinar matahari hingga berat mencapai titik konstan (Khayrova et al., 2019). 3.2.5 Proses Deasetilasi Proses deasetilasi dilakukan menggunakan larutan NaOH 50% (w/w) sebanyak 250 mL. Larutan tersebut ditambahkan kitin dan disimpan pada suhu ruang selama 30 menit (Khayrova et al., 2019). Selanjutnya, campuran dipanaskan pada suhu 100℃ menggunakan water bath selama 2 jam, 3 jam, dan 4 jam sesuai dengan variasi percobaan dengan pengadukan setiap 30 menit. Setelah itu suspensi didinginkan, dicuci menggunakan akuades hingga mencapai pH netral kemudian dilakukan pengeringan dibawah sinar matahari selama 15 menit. Filtrat yang dihasilkan ditimbang massanya. 3.2.6 Pembuatan Edible Coating Metode pembuatan edible coating yang digunakan adalah berdasarkan penelitian Siripatrawan & Harte (2010). Kitosan sebanyak 3 gram dilarutkan dalam 75 mL larutan asam asetat 1% kemudian diaduk hingga homogen. Buah yang digunakan untuk percobaan edible coating adalah buah pisang. Pertama pisang dicelupkan ke dalam larutan edible coating dan didiamkan selama 1 jam. Pisang 26
kemudian dikeringkan dan dibiarkan dalam ruang terbuka dengan suhu kamar dan tekanan 1 atm. Pengamatan dilakukan selama 48 jam dengan membandingkan perubahan fisik buah yang diberikan edible coating dan kontrol. 3.2.7
Analisis Perolehan Kitosan Perhitungan terhadap nilai perolehan kitosan didapatkan dengan
menggunakan membandingkan nilai kitosan yang diperoleh terhadap bahan baku yaki selongsong pupa BSF kering. Untuk perhitungannya dapat dihitung menggunakan persamaan 3.1 Perolehan (%) = 3.2.8
massa kitosan (gram) × 100% massa selongsong pupa (gram)
(3.1)
Analisis Kelarutan Kitosan pada Asam Cuka Perhitungan terhadap kelarutan kitosan dilakukan dengan melarutkan 0,2
gram kitosan ke 20 mL asam cuka, lalu disaring dengan menggunakan kertas saring, kemudian ditimbang. Persentase kelarutan kitosan diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.2) berikut (Purbowati, 2016). Kelarutan kitosan dalam asam (%) = 3.2.9
Massa akhir x 100% Massa awal
(3.2)
Analisis Kelarutan Kitosan dalam Air Perhitungan terhadap kelarutan kitosan dilakukan dengan melarutkan 0,2
gram kitosan ke dalam akuades sebanyak 20mL, lalu disaring dengan menggunakan kertas saring dan ditimbang. Persentase kelarutan kitosan diperoleh dengan menggunakan persamaan (3.3) berikut (Wahyuni et al., 2020). Kelarutan kitosan dalam air (%) =
Massa akhir x 100% Massa awal
(3.3)
3.2.10 Analisis Derajat Deasetilasi Perkiraan derajat deasetilasi dilakukan dengan membandingkan dengan tingkat kelarutan kitosan pada larutan cuka. Kelarutan kitosan akan berbanding lurus terhadap derajat deasetilasi kitosan (Purbowati, 2016). Rentang kelarutan yang rendah akan merepresentasikan nilai derajat deasetilasi yang rendah, begitu juga pada tingkat kelarutan kitosan yang tinggi, maka akan menghasilkan derajat deasetilasi yang tinggi.
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Hasil dan Pembahasan Perolehan Kitin Kitosan merupakan polisakarida yang dihasilkan dari turunan kitin yang
mengalami proses deasetilasi. Sebelum melakukan proses deasetilasi, diperlukan tahapan deproteinasi untuk mendapatkan kitin. Hasil perolehan kitin pada bahan baku berupa selongsong pupa BSF dapat dilihat pada Tabel 4.1. Tabel 4.1 Perolehan kitin dari selongsong pupa BSF Variasi
Perolehan kitin (dalam
Perolehan kitin (dalam
gram)
persen)
1
31, 6
32,58%
2
31,6
32,58%
3
39
39%
Rata-Rata
34,06
34,72%
Pada Tabel 4.1 dapat diamati bahwa kitin yang dihasilkan berkisar 34,06 gram. Adapun perbedaan perolehan kitin pada tiap variasi disebabkan perbedaan massa awal yang digunakan. Pada variasi 1 dan 2 , jumlah selongsong pupa awal yang digunakan yakni 97 gram. Pada variasi 3, jumlah selongsong pupa BSF yang digunakan yakni 100 gram. Menurut literatur, perolehan kitin kasar (crude chitin) dari selongsong pupa BSF berkisar 22,4-23,8% (Soetemans et al., 2020). Terdapat perbedaan dengan literatur disebabkan kemungkinan bahan baku yang digunakan tidak dapat dipastikan homogenitasnya yakni selongsong pupa (Cocoon). Kemungkinan pada saat dilakukan penelitian ini, terdapat bahan baku lain semisal selongsong pada tahap instar ataupun larva tahap 5 yang mengalami pengguguran kulit yang melapisinya (Shedding). Hal ini ditunjukan bahwa pada penelitian Soetamans et al (2020), perolehan kitin kasar pada seluruh biomassa BSF pada 28
tahapan instar tahap 5, perolehan kitin berkisar 23,7-31,1%. Nilai ini tentu saja lebih tinggi dibandingkan ketika BSF berada pada fasa pupa. Selain itu, terdapat faktor perbedaan metode, yakni pengeringan yang dilakukan tidaklah menggunakan oven sehingga kemungkinan masih adanya fasa liquid dalam sampel yang ikut terhitung sebagai kitin. Pada penelitan Soetamans et al. (2020), pengeringan sampel dilakukan pada suhu 105 °C selama 48 jam. Sedangkan pada penelitian ini, suhu yang digunakan yakni pengeringan dibawah matahari hingga sampel kering. 4.2
Hasil dan Pembahasan Perolehan Kitosan Hasil perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF untuk variasi waktu
deasetilasi 2, 3, 4 jam dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2 Perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF pada variasi waktu deasetilasi Waktu deasetilasi (jam)
Perolehan
kitosan Perolehan kitosan (dalam
(kitosan/selongsong
gram)
pupa) 2
9,48%
9,2 gram
3
8,66%
8,4 gram
4
10%
10 gram
Perolehan kitosan dari BSF sangat dipengaruhi oleh waktu deasetilasi, temperatur deasetilasi, serta fasa BSF yang dipakai ketika melakukan proses pembuatan (Wahyuni et al., 2020; Khayrova et al., 2020). Pada Tabel x, dapat diamati bahwa perolehan kitosan tertinggi diperoleh pada variasi waktu deasetilasi 4 jam dengan nilai 10% dan perolehan kitosan terendah diperoleh pada waktu deasetilasi 3 jam yakni sebesar 8,66%. Berdasarkan penelitian yang dilakukan Wahyuni et al. (2020), perolehan kitosan dalam variasi waktu deasetilasi 8-14 jam akan memberikan persen rendemen berkisar 4,21% hingga 4,86% dengan tren yang fluktuatif dimana pada waktu 12 jam diperoleh rendemen terbanyak (4,86%). Sedangkan pada literatur lain disebutkan bahwa perolehan kitosan pada waktu deasetilasi selama 2 jam dan suhu deasetilasi 100 °C, kitosan yang dihasilkan 29
memiliki nilai persen perolehan sebesar 1,2 % atau sekitar 1,2 gram kitosan dalam 100 gram selongsong pupa BSF (Khayrova et al., 2020). Pada penelitian yang dilakukan Kaimudin dan Radiena (2007), produksi kitosan berbasis limbah kulit udang pada variasi waktu deasetilasi 3, 4, dan 5 jam memberikan nilai perolehan kitosan yang semakin berkurang seiring meningkatnya waktu deasetilasi. Seharusnya semakin meningkat waktu deasetilasi, perolehan kitosan akan semakin berkurang disebabkan semakin banyak gugus asetil yang terkonversi menjadi gugus amina (Wahyuni et al., 2016; Kaimudin & Radiena, 2017). Dalam penelitian ini, dihasilkan persen rendemen atau perolehan berkisar 8,66% hingga 10% yang menunjukkan adanya rentang perbedaan yang cukup tinggi pada beberapa literatur yang telah disebutkan sebelumnya. Hasil yang diperoleh pun tidak menunjukan suatu tren tertentu dan bersifat fluktuatif, mendekati penelitian yang dilakukan Wahyuni et al (2020). Meski demikian, suhu deasetilasi yang digunakan berbeda dimana pada penelitian Wahyuni et al. (2020), suhu yang digunakan yakni 60 °C dan pada penelitian, suhu yang digunakan yakni 100 °C. Menurut Kalut (2008), proses deasetilasi optimum dilakukan dengan melarutkan kitin menggunakan NaOH ataupun KOH dengan konsetrasi 40-50% selama 30 menit atau lebih untuk menghilangkan gugus asetil dari polimer (No dan Meyers, 1989). Jika dibandingkan dengan kitosan yang diperoleh pada kulit udang, perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF memiliki nilai yang lebih kecil. Kitosan pada limbah kulit udang dapat mencapai nilai perolehan 15-20% (Varun et al., 2017; Nouri et al., 2016). Namun meski demikian, pemanfaatan limbah selongsong pupa BSF dapat menjadi salah satu cara untuk meningkatkan valorisasi limbah yang dintegrasikan dengan teknik biorefinery. Hasil yang diperoleh tidak sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa semakin meningkat waktu deasetilasi, perolehan kitosan akan semakin berkurang disebabkan semakin banyak gugus asetil yang terkonversi menjadi gugus amina (Wahyuni et al., 2016; Kaimudin & Radiena, 2007). Proses produksi kitosan sebenarnya juga melibatkan tahap depigmentasi menggunakan reagen oksidator seperti aseton, asam oksalat, kaporit, atau KMnO4 untuk menghilangkan pigmen warna yang masih terikat pada kitin. Namun, pada penelitian ini tidak dilakukan 30
proses depigmentasi, sehingga perolehan pada penelitian ini memiliki nilai yang cukup tinggi. Perbedaan lainnya juga dapat disebabkan karena metode pengeringan yang dilakukan juga berbeda, dimana pada penelitian kecil pengeringan dilakukan di bawah sinar matahari dengan rentang suhu pengeringan di bawah matahari berkisar 28-32 °C sehingga masih terdapat air yang terkandung dalam kitin dan kitosan. Seharusnya metode pengeringan yang tepat yakni menggunakan pemanasan pada suhu minimal 60 °C ataupun teknik liofilisasi (Kalut, 2008). Selain itu, sebenarnya terdapat perbedaan massa selongsong pupa BSF yang digunakan, dimana untuk variasi 2 jam dan 3 jam, massa selongsong pupa BSF yang digunakan yakni 97 gram dan pada varasi 4 jam massa yang digunakan yakni 100 gram. Kesalahan dalam percobaan seperti suhu deasetilasi yang sulit diatur konstan, yakni 100 °C, pengadukan yang tidak konsisten, kitin yang tidak sepenuhnya tersaring dapat menyebabkan adanya perbedaan hasil percobaan dengan literatur. 4.3
Hasil dan Pembahasan Kelarutan Kitosan dalam Air dan Asam Hasil dari pengukuran persentase kelarutan kitosan pada pelarut yang
berbeda dapat dilihat pada Tabel 4.3 sebagai berikut. Tabel 4.3 Hasil pengukuran kelarutan kitosan pada pelarut asam cuka dan air pada variasi waktu deasetilasi Kelarutan Kitosan (%) Waktu deasetilasi (jam)
Asam cuka
Air
2
70
50
3
70
50
4
80
60
Pada Tabel 4.3, terlihat bahwa nilai kelarutan pada kitosan meningkat seiring bertambahnya waktu deasetilasi untuk dua jenis pelarut berbeda. Tetapi, pada waktu deasetilasi selama 2 dan 3 jam, diperoleh hasil kelarutan yang konstan. 31
Pada kelarutan terhadap pelarut asam, kelarutan kitosan terbesar ada pada waktu deasetilasi terlama. Hal ini menyatakan bahwa mutu kitosan pada waktu tersebut lebih baik. Semakin lama waktu deasetilasi kitin menjadi kitosan, menyebabkan kitosan yang terbentuk lebih banyak (Wahyuni et al., 2016). Kitosan memiliki karakteristik mudah larut pada asam cuka. Dengan begitu, kelarutan yang lebih besar pada asam membuktikan bahwa kitosan hasil deasetilasi lebih banyak dan menunjukkan kemurnian yang lebih besar. Untuk parameter kelarutan air dari kitosan, paling besar adalah pada variasi waktu deasetilasi terlama dengan persen kelarutan adalah 60%. Persen kelarutan pada kitosan menandakan kemurnian dari kitosan itu sendiri. Kitosan merupakan senyawa yang sukar larut pada air, menunjukkan bahwa semakin banyak yang larut, hasil filtrasi kitosan semakin tidak murni (Qin et al., 2006). Seharusnya, semakin lama waktu deasetilasi, semakin banyak kitosan yang terproduksi dan berakhir pada kecilnya kelarutan filtrat (Wahyuni et al., 2016). Adanya pola yang tidak sesuai dengan literatur dikarenakan adanya kandungan mineral atau senyawa yang mudah larut pada air yang masih terkandung pada padatan filtrat kitosan. Selain itu, perbedaan massa awal dari selongsong pupa BSF serta percobaan yang dilakukan pada penelitian dapat menghasilkan nilai yang berbeda terhadap literatur. 4.4
Hasil dan Pembahasan Derajat Deasetilasi Derajat deasetilasi menggambarkan tingkat kemurnian kitosan, semakin
banyak gugus asetil yang dihilangkan maka akan semakin besar juga nilai dari derajat deasetilasinya. Analisis derajat deasetilasi pada kitosan dapat diestimasi berdasarkan tingkat kelarutannya pada asam (Devlieghere et al., 2004). Analisis kelarutan kitosan dalam asam dilakukan dengan melarutkan kitosan hasil deasetilasi ke dalam larutan asam cuka. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Qin (2006), kitosan bersifat basa lemah karena memiliki gugus amina pada strukturnya, selain itu kitosan juga tidak mudah larut di dalam air dan pelarut organik lainnya. Dikarenakan kitosan bersifat basa lemah, maka ia memiliki tingkat kelarutan yang tinggi dalam larutan asam (Czechowska et al., 2012). Berdasarkan penelitian ini, nilai kelarutan kitosan di dalam asam dapat diamati pada Tabel 4.4 berikut.
32
Tabel 4.4 Kelarutan kitosan dalam asam Variasi Waktu Deasetilasi (jam)
Kelarutan Kitosan (%)
2
70
3
70
4
80
100
Kelarutan dalam asam (%)
90 80
80 70
70
2
3
70 60 50 40 30 20 10 0 4
Waktu deasetilasi (jam)
Gambar 4.1 Kelarutan kitosan dalam asam terhadap variasi waktu deasetilasi Berdasarkan Gambar 4.1 di atas, dapat diamati nilai kelarutan kitosan di dalam larutas asam cuka cenderung meningkat seiring dengan bertambahnya waktu deastilasi yang telah diberikan yakni 2 jam, 3 jam, dan 4 jam. Fenomena ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa kitosan akan semakin larut dalam asam ketika waktu deasetilasi diperpanjang (Qin, 2006). Ketika kelarutan kitosan di dalam asam meningkat, kemurnian dari kitosan akan meningkat, serta nilai derajat deasetilasinya juga akan semakin meningkat. Pada penelitian ini, estimasi tingkat derajat deastilasi kitosan dilandaskan kepada penelitian yang dilakukan oleh Lv (2016) yang mengatakan bahwa nilai derajat deasetilasi yang bernilai 55-70% digolongkan kepada derajat deasetilasi rendah dan memiliki tingkat kelarutan yang rendah, lalu pada rentang 71-85% digolongkan kepada derajat deasetilasi menengah, kemudian rentang nilai 86-100% 33
digolongkan kepada derajat deasetilasi tinggi sehingga dapat larut seluruhnya serta memiliki kemurnian yang sangat tinggi, tetapi akan sangat sulit untuk mendapatkan kitosan dengan derajat deasetilasi dengan rentang ini. Berdasarkan rentang tersebut, maka dapat diestimasi rentang nilai derajat deasetilasi kitosan yang diperoleh dari penelitian ini. Estimasi tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.X berikut. Tabel 4.5 Estimasi nilai derajat deasetilasi kitosan Variasi Waktu Deasetilasi (jam)
Kelarutan Kitosan (%)
Kelompok
2
70
Menengah
3
70
Menengah
4
80
Menengah
Berdasarkan Tabel 4.5 dapat diamati bahwa semua jenis kitosan sesuai dengan variasi waktu deasetilasi memiliki nilai derajat deasetilasi dengan rentang menengah. Estimasi dengan menggunakan pendekatan dari nilai kelarutan ini memang tidak terlalu akurat. Hal ini disebabkan oleh rentang nilai yang menjadi rujukan dalam melakukan estimasi masih relatif besar. Selain itu, terdapat keterbatasan alat yang digunakan oleh praktikan ketika melakukan pemanasan, pengeringan, dan pengamatan kitosan sehingga hal ini juga dapat menurunkan tingkat keakuratan nilai derajat deasetilasi tersebut. Untuk mendapatkan nilai derajat deasetilasi secara akurat, terdapat metode lain selain dengan melakukan pendekatan kelarutan ini. Metode yang dapat digunakan adalah dengan metode FTIR (Fourier Transform Infrared Pectroscopy), NMR (Nuclear Magnetic Resonance), dan HPLC (High Performance Liquid Chromatography) (Hirai et al., 1991). 4.5
Hasil dan Pembahasan Edible Coating Variasi kitosan yang didapatkan dari selongsong BSF kemudian dianalisis
potensinya untuk dijadikan bioproduk, salah satunya adalah edible coating. Pemberian edible coating dari BSF diaplikasikan ke buah pisang dan diamati selama 48 jam. Hasil pengamatan tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.6.
34
Tabel 4.6 Pengamatan edible coating dari BSF terhadap buah pisang Perlakuan waktu deasetilasi (jam)
Waktu (jam)
2
3
4
0 (Perlakuan)
Keterangan: Keterangan: atas – variasi 2 jam, bawah kontrol
Keterangan: atas – variasi 3 jam,
kiri – variasi 4 jam, kanan - kontrol
bawah - kontrol
48 (Perlakuan)
Keterangan:
Keterangan:
atas – variasi 2
atas – variasi 3 jam,
Keterangan:
jam, bawah -
bawah - kontrol
atas – variasi 4 jam,
kontrol
bawah - kontrol 35
Pada Tabel 4.6, dapat dilihat bahwa setelah 48 jam pemberian coating, buah pisang tidak menunjukkan perbedaan dalam segi fisiknya. Warna dari masingmasing kulit pisang, baik yang diberi coating maupun tidak, belum mengalami perbedaan yang cukup signifikan. Hal ini dapat terjadi karena waktu pengamatan yang terbatas sehingga buah pisang belum mencapai batas masa penyimpanannya. Menurut Suseno et al. (2014), durasi penyimpanan pisang sebelum mengalami pembusukkan 5-7 hari sehingga waktu yang digunakan peneliti untuk pengamatan belum cukup untuk menganalisis pengaruh dari edible coating terhadap buah. Dilakukan pengamatan pengaruh pemberian edible coating secara kuantiatif, yaitu dengan mengukur persentase penurunan berat buah. Pada Tabel 4.7 dapat dilihat bahwa setelah 48 jam, buah yang diberikan coating akan mengalami persentase penurunan berat yang lebih kecil dibandingkan kontrol atau yang tidak diberi coating. Pemberian edible coating pada buah pisang dapat mengurangi penurunan berat bahan dan memperlambat hilangnya vitamin C (Suseno et al., 2014). Penurunan berat bahan pangan disebabkan oleh respirasi dan dehidrasi terhadap air pada bahan pangan sehingga menyebabkan berat bahan pangan menjadi berkurang. Edible coating dapat mencegah hilangnya kelembaban selama penyimpanan karena permeabilitas uap air dari coating yang terbentuk pada permukaan buah. Kitosan juga diketahui memiliki gugus hidrofilik yang akan membantu lapisan bertindak sebagai penghalang kelembaban, dengan demikian, mengurangi hilangnya kelembaban pada pisang yang dilapisi (Kerch, 2015). Tabel 4.7 Data penurunan berat buah yang diberi coating kitosan Hari ke-
Berat (gram) Kontrol
Penambahan coating
0
103
100
2
94
98
Persentase penurunan
8,73%
2%
Untuk menentukan potensi kitosan BSF sebagai bioproduk yang dapat produksi dalam skala industri, dilakukan analisis gross profit margin (GPM). 36
Perhitungan ini dilakukan dengan membandingankan selisih harga produk dan harga bahan baku dengan total harga bahan baku. Hasil GPM dapat dilihat pada Tabel 4.8. Tabel 4.8 Analisis GPM Bahan baku Bahan Jumlah Satuan Asam asetat 75 mL Kloroform 350 mL Metana 150 mL NaOH 127,5 gram HCl 62,5 mL Total Edible coating 75 mL GPM
Harga (Rp) 4125 140000 4050 34850 7500 190525 14000 -0,9265
Melalui perhitungan GPM pada Tabel 4.8, diperoleh nilai GPM dari produksi edible coating dari selongsong BSF adalah -0,9625. Semakin besar nilai GPM yang diperoleh, semakin besar pula keuntungan yang didapatkan oleh sistem produksi tersebut. Namun, pada hasil yang didapatkan, nilai tersebut jauh dari batas kelayakan produksi dengan menggunakan GPM, yaitu 1 (Hastuti et al., 2021). Sehingga edible coating dari BSF tidak cocok untuk diproduksi dalam skala industri karena perolehannya yang sedikit dan tidak sebanding dengan bahan bakunya yang banyak serta mahal. 4.6
Analisis Neraca Massa Hasil neraca massa untuk penelitian kecil yang dilakukan secara
keseluruhan pada tiga variasi waktu deasetilasi dapat dilihat pada Gambar 4.2, Gambar 4.3, dan Gambar 4.4, beserta dengan kuantitas tiap materi input dan output pada tiap proses yang dilakukan. Dari keseluruhan proses produksi kitosan dari selongsong pupa BSF kering, aliran masuk memiliki nilai yang setimbang dengan aliran keluar. Selongsong pupa BSF kering diproses sehingga menghasilkan kitosan sebagai produk utama, dengan lemak kasar, mineral, protein kasar, serta residu sebagai produk samping.
37
Gambar 4.2 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 2 jam
Gambar 4.3 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 3 jam
Gambar 4.4 Neraca massa pada variasi waktu deasetilasi 4 jam Input selongsong pupa BSF untuk tiap variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam berturut-turut adalah 97 g, 97 g, dan 100g. Proses diawali dengan tahapan defatting untuk menghilangkan konten lemak pada selongsong pupa BSF. Hasil massa setelah defatting pada selongsong pupa BSF adalah sebesar 85 g, 85 g, dan 87 g berturut-turut. Persen perolehan konversinya berturut-turut adalah 87,63%; 87,63%; dan 87%. Konversi dapat dihitung berdasarkan berat selongsong pupa BSF tanpa lemak kering dibagi berat selongsong pupa awal. Selongsong pupa BSF tanpa lemak tersebut akan dilanjutkan pada tahap demineralisasi untuk mengurangi kadar mineralnya. Hasil massa selongsong pupa BSF tanpa lemak yang terdemineralisasi yang diperoleh berturut-turut adalah 53 g, 53 g, dan 48 g. Untuk persen perolehan dari konversi pada proses tersebut berturutturut adalah bernilai 62,35%; 62,35%; dan 55,17%. Untuk persen konversi ini dapat 38
dihitung berdasarkan berat selongsong pupa BSF hasil demineralisasi dibagi berat selongsong hasil defatting. Berikutnya adalah tahap deproteinasi untuk menguragi kadar protein dari selongsong pupa BSF hasil defatting dan demineralisasi. Pada tahapan ini, produk akhirnya berupa senyawa kitin yang digunakan untuk tahapan selanjutnya. Massa kitin yang diperoleh dari hasil deproteinasi secara berturut-turut adalah 31,6 g; 31,6 g; dan 39 g. Perolehan konversinya adalah 59,62%; 59,62%; dan 81,25%. Hasil konversi ini dapat dihitung berdasarkan berat kitin (hasil deproteinasi) dibagi selongsong pupa BSF hasil demineralisasi. Agar kitin dapat diubah menjadi kitosan, maka tahapan terakhir adalah proses deasetilasi dari senyawa kitin. Massa kitosan yang didapatkan pada tiap variasi waktu deasetilasi 2 jam, 3 jam, dan 4 jam adalah 9,2 g; 8,4 g; dan 10 g secara berturut-turut. Untuk perolehan konversinya antara kitin dan kitosan adalah 29,11%; 26,58%; dan 25,64% pada variasi waktu deasetilasi 2 jam, 3 jam, dan 4 jam. Hasil konversi ini dapat dihitung berdasar berat kitosan (hasil deasetilasi) dibagi berat kitin (hasil deproteinasi). Residu hasil deasetilasi adalah berupa gabungan senyawa-senyawa inert yang tidak bisa diproses pada keempat tahap pemrosesan kitosan.
39
BAB V PENUTUP
5.1
Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil dari melakukan penelitian kecil mengenai
“Produksi Kitosan dari Selongsong Pupa Black Soldier Fly (Hermetia ilucens) dengan Variasi Waktu Deasetilasi” adalah sebagai berikut. 1. Perolehan kitosan dari selongsong pupa BSF pada variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam secara berturut-turut adalah 9,2 gram; 8,4 gram; dan 10 gram. 2. Nilai derajat deasetilasi pada variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam diadaptasi oleh nilai persen kelarutan kitosan pada asam cuka termasuk ke dalam rentang nilai 71-85%. 3. Kelarutan kitosan pada pelarut air dengan variasi waktu deasetilasi 2, 3, dan 4 jam berturut-turut adalah 50%, 50%, dan 60%, sedangkan pada pelarut asam cuka adalah 70%, 70%, dan 80%. 4. Nilai GPM yang negatif menandakan bahwa produksi edible coating dengan bahan baku selongsong pupa BSF tidak menguntungkan pada scale-up menjadi skala industri. 5. Hasil analisis pada neraca massa diperoleh bahwa persentase konversi kitin menjadi kitosan pada variasi waktu deasetilasi 2 jam, 3 jam, dan 4 jam adalah 29,11%; 26,58%; dan 25,64%.
5.2
Saran Adapun hal-hal yang perlu diperhatikan dalam melakukan penelitian kecil
agar bisa mendapatkan hasil yang lebih baik dan akurat adalah sebagai berikut. 1. Pengeringan seharusnya dilakukan pada suhu 105°C menggunakan oven ataupun liofilisasi karena lebih efektif dan efisien dalam menghilangkan konten air daripada menjemur di bawah sinar matahari. 2. Pengadukan dapat menggunakan bantuan alat otomatis karena lebih konstan kecepatan putarannya dibandingkan dengan menggunakan tangan.
40
3. Bahan baku yang digunakan dipastikan seragam. Fasa BSF yang digunakan sebaiknya dibuat sama supaya meningkatkan akurasi hasil yang diperoleh. 4. Percobaan dari aplikasi kitosan dalam edible coating seharusnya dilakukan pengamatan yang lebih lama untuk mendapatkan perbedaan yang signifikan antara kontrol dan variabel yang lainnya.
41
DAFTAR PUSTAKA
Aljamali, N. M. (2020). Alternative Methods in Organic Synthesis. 1th–Edition, Eliva Press SRL. Arora, R., Sharma, N. K., & Kumar, S. (2018). Valorization of By-Products Following the Biorefinery Concept. Advances in Sugarcane Biorefinery, 163– 178. Barry, T. (2004). Evaluation of The Economic, Social, and Biological Feasibility of Bioconverting Food Wastes with The Black Soldier Fly (Hermetia illucens). Denton, TX: University of North Texas. Bosch, G., Zhang, S., Oonincx, D. G. A. B., & Hendriks, W. H. (2014). Protein Quality of Insects as Potential Ingredients for Dog and Cat Foods. Journal of Nutritional Science, 3, 1–4. Czechowska-Biskup, R., Jarosińska, D., Rokita, B., Ulański, P., & Rosiak, J. M. (2012). Determination of degree of deacetylation of chitosan-comparision of methods. Progress on Chemistry and Application of Chitin and its Derivatives, 17, 5-20. De Langhe, E., Vrydaghs, L., De Maret, P., Perrier, X., & Denham, T. (2009). Why bananas matter: an introduction to the history of banana domestication. Ethnobotany Research and Applications, 7, 165-177. Demirbas, M. F. (2009). Biorefineries for biofuel upgrading: a critical review. Applied energy, 86, S151-S161. Departemen Pertanian. (2016). Basis Data Ekspor-Impor Komoditi Pertanian. Diambil dari: aplikasi.pertanian.go.id Devlieghere, F., Vermeulen, A., & Debevere, J. (2004). Chitosan: antimicrobial activity, interactions with food components and applicability as a coating on fruit and vegetables. Food microbiology, 21(6), 703-714. Dove, M. (2011). The banana tree at the gate: a history of marginal peoples and global markets in Borneo. Yale University Press.
42
Giannetto, A., Oliva, S., Lanes, C. F. C., de Araújo Pedron, F., Savastano, D., Baviera, C., ... & Fasulo, S. (2020). Hermetia illucens (Diptera: Stratiomydae) larvae and prepupae: Biomass production, fatty acid profile and expression of key genes involved in lipid metabolism. Journal of biotechnology, 307, 4454. Gravel, A., Marciniak, A., Couture, M., & Doyen, A. (2021). Effects of Hexane on Protein Profile, Solubility and Foaming Properties of Defatted Proteins Extracted from Tenebrio molitor Larvae. Molecules, 26(2021): 35. Hadwiger, L. A. (2013). Multiple effects of chitosan on plant systems: Solid science or hype. Plant Science, 208, 42-49. Harjanti, R. S. (2014). Kitosan dari limbah udang sebagai bahan pengawet ayam goreng. Jurnal Rekayasa Proses, 8(1), 12-19. Hastuti, H., Mas' ud, M., & Serang, S. (2021). Pengaruh Net Profit Margin, Current Ratio dan Ukuran Perusahaan Terhadap Harga Saham Perusahaan LQ-45. PARADOKS: Jurnal Ilmu Ekonomi, 4(2), 401-415. Hirai, A., Odani, H., & Nakajima, A. (1991). Determination of degree of deacetylation of chitosan by 1 H NMR spectroscopy. Polymer Bulletin, 26(1), 87-94. Islam, S., Bhuiyan, M. A. R., & Islam, M. N. (2016). Chitin and Chitosan: Structure, Properties and Applications in Biomedical Engineering. Journal of Polymers and the Environment, 25(3), 854–866. doi:10.1007/s10924-0160865-5. Kaimudin, M., & Radiena, M. (2017). The Effect of Time Deacetylation to Characterize Chitosan from Waste Shrimp. In Pattimura Proceeding: Conference of Science and Technology (Vol. 1, No. 1, pp. 061-076). Kalus, U., Müller, H., Baudisch, H., Birkhahn, H. J., Versen, R., Hansen, A., Pruss, A. (2005). A method for the determination of the residual chloroform in defatted cancellous bone transplants. , 6(1), 71–75. doi:10.1007/s10561005-1439-2. Kalut, S. A. (2008). Enhancement of degree of deacetylation of chitin in chitosan production (Doctoral dissertation, UMP). 43
Karmas, E. (1982). Poultry and Seafood Technology, Noyes Data Corporation, USA. Kerch, G. (2015). Chitosan films and coatings prevent losses of fresh fruit nutritional quality: A review. Trends in Food Science & Technology, 46(2), 159-166. Khayrova, A., Lopatin, S., & Varlamov, V. (2019). Black soldier fly Hermetia illucens as a novel source of chitin and chitosan. International Journal of Sciences, 8, 81-86. Khayrova, A., Lopatin, S., & Varlamov, V. (2020). Obtaining Chitin/ChitosanMelanin Complexes from Black Soldier Fly Hermetia Illucens. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 809, 012020. doi:10.1088/1757-899x/809/1/012020 Kim, M. W., Han, Y. S., Jo, Y. H., Choi, M. H., Kang, S. H., Kim, S. A., et al. (2016). Extraction of chitin and chitosan from housefly, Musca domestica, pupa shells. Entomological Research, 46(5), 324-328. Kim, M. W., Song, Y. S., Seo, D. J., Han, Y. S., Jo, Y. H., Noh, M. Y., Jung, W. J., et al. (2017). Extraction of chitin and chitosan from the exoskeleton of the cockroach (Periplaneta americana L.). Journal of Chitin and Chitosan, 22(2), 76-81. Krochta, J.M., E.A. Baldwin, and M. Nisperos-Carriedo. 2002. Edible Coatings and Films to Improve Food Quality. CRC Press LLC. pp 379. Luo, Q., Wang, Y., Han, Q., Zhang, H., Fei, Z., et al. (2019). Comparison of the physiochemical, rheological, and morphologic properties of chitosan from four insects. Carbohydrate Polymers, 209, 266-275. Mardyaningsih, M., Leki, A., & Rerung, O. D. (2014). Pembuatan kitosan dari kulit dan kepala udang laut perairan kupang sebagai pengawet ikan teri segar. Jurnal Rekayasa Proses, 8(2), 69-75. Martati, E., Susanto, T., Yunianta, Y., & Efendi, Z. (2012). Optimasi Proses Demineralisasi Cangkang Rajungan (Portunus pelagicus) Kajian Suhu dan Waktu Demineralisasi. Jurnal Teknologi Pertanian, 3(2).
44
Mu’minah. (2008). Aplikasi Kitosan Sebagai Koagulan Untuk Penjernihan Air Keruh, Tesis, Program Pascasarjana, ITB, Bandung. Mursida, M., Tasir, T., & Sahriawati, S. (2018). Efektifitas Larutan Alkali pada Proses Deasetilasi dari Berbagai Bahan Baku Kitosan. Jurnal Pengolahan Hasil Perikanan Indonesia, 21(2), 356-366. Nouri, M., Khodaiyan, F., Razavi, S. H., & Mousavi, M. (2016). Improvement of chitosan production from Persian Gulf shrimp waste by response surface methodology.
Food
Hydrocolloids,
59,
50–58.
doi:10.1016/j.foodhyd.2015.08.027 Postma, J., Stevens, L. H., Wiegers, G. L., Davelaar, E., & Nijhuis, E. H. (2009). Biological control of Pythium aphanidermatum in cucumber with a combined application of Lysobacter enzymogenes strain 3.1 T8 and chitosan. Biological Control, 48(3), 301-309. Purbowati, P. (2016). Upaya Peningkatan Derajat Deasetilasi Pada Kitosan Cangkang Kerang Kampak (Atrina pectinata) Melalui Proses Deasetilasi Kitin Secara Bertahap (Doctoral dissertation, Universitas Airlangga). Qin, C., Li, H., Xiao, Q., Liu, Y., Zhu, J., & Du, Y. (2006). Water-solubility of chitosan and its antimicrobial activity. Carbohydrate polymers, 63(3), 367374. Ravi, H. K., Degrou, A., Costil, J., Trespeuch, C., Chemat, F., & Vian, M. A. (2020). Larvae Mediated Valorization of Industrial, Agriculture and Food Wastes: Biorefinery Concept through Bioconversion, Processes, Procedures, and Products. Processes, 8(7), 857. Rezaei, Maryam. (2017). Food Loss and Waste in the Food Supply Chain. Nutfruit. Food and Agricultural Organization of the United Nations. Rozyandra, C. (2004). Analisis Keragaman Pisang (Musa spp.) asal Lampung. Skripsi. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Saleh, M. R., Abdillah, S. E., Basmal, J., & Indriati, N. (1994). Pengaruh suhu, waktu dan konsentrasi pelarut pada ekstraksi kitosan dari limbah pengolahan udang beku terhadap beberapa parameter mutu kitosan. Jurnal Pasca Panen Perikanan, 81, 30-43. 45
Santoso, B., Saputra, D., & Pambayun, R. (2004). Kajian teknologi edible coating dari pati dan aplikasinya untuk pengemas primer lempok durian. Jurnal Teknologi dan Industri Pangan, 15(3), 239-252. Sarma, S. J., Ayadi, M., & Brar, S. K. (2016). Biorefinery. Platform Chemical Biorefinery, 21–32. doi:10.1016/b978-0-12-802980-0.00002-x. Saterbak, A., San, K. Y., & McIntire, L. V. (2007). Bioengineering fundamentals. Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. Setti, L., Francia, E., Pulvirenti, A., Gigliano, S., Zaccardelli, M., Pane, C., Ronga, D. (2019). Use of black soldier fly (Hermetia illucens (L.), Diptera: Stratiomyidae) larvae processing residue in peat-based growing media. Waste Management, 95, 278-288. doi:10.1016/j.wasman.2019.06.017 Siripatrawan, U., & Harte, B. R. (2010). Physical properties and antioxidant activity of an active film from chitosan incorporated with green tea extract. Food hydrocolloids, 24(8), 770-775. Soetemans, L., Uyttebroek, M., & Bastiaens, L. (2020). Characteristics of chitin extracted from black soldier fly in different life stages. International Journal of Biological Macromolecules, 165, 3206-3214. Solomons, Graham T. W. (1980). Organic Chemistry, 2 nd ed., John willey & Sons Inc., New York. Suseno, N., Savitri, E., Sapei, L., & Padmawijaya, K. S. (2014). Improving shelflife of cavendish banana using chitosan edible coating. Procedia Chemistry, 9, 113-120. Tang, W. J., Fernandez, J. G., Sohn, J. J., & Amemiya, C. T. (2015). Chitin is endogenously produced in vertebrates. Current Biology, 25(7), 897-900. Tzoumaki, M. V., Biliaderis, C. G., & Vasilakakis, M. (2009). Impact of edible coatings and packaging on quality of white asparagus (Asparagus officinalis, L.) during cold storage. Food Chemistry, 117(1), 55-63. Tzoumaki, M. V., Moschakis, T., Kiosseoglou, V., & Biliaderis, C. G. (2011). Oil-in-water emulsions stabilized by chitin nanocrystal particles. Food Hydrocolloids, 25(6), 1521-1529.
46
Varun, T. K., Senani, S., Jayapal, N., Chikkerur, J., Roy, S., Tekulapally, V. B., … Kumar, N. (2017). Extraction of chitosan and its oligomers from shrimp shell waste, their characterization and antimicrobial effect. Veterinary World, 10(2), 170–175. doi:10.14202/vetworld.2017.170-175 Wahyuni, S., Ridhay, A., & Nurakhirawati (2016). Pengaruh Waktu Proses Deasetilasi Kitin dari Cangkang Bekicot (Achatina fulica) terhadap Derajat Deasetilasi. Kovalen, 2(1), 1-7. Wahyuni, S., Selvina, R., Fauziyah, R., Prakoso, H. T., Priyono, P., & Siswanto, S. (2020). Optimasi Suhu dan Waktu Deasetilasi Kitin Berbasis Selongsong Maggot (Hermetia ilucens) Menjadi Kitosan. Jurnal Ilmu Pertanian Indonesia, 25(3), 375-383. Wang, Y. S., & Shelomi, M. (2017). Review of black soldier fly (Hermetia illucens) as animal feed and human food. Foods, 6(10), 91. Wasko A, Bulak P, Berecka MP, Nowak K, Polakowski C, Bieganowski A. (2016). The first report of the physicochemical structure of kitin isolatedfrom Hermetia illucens. International Journal of Biological Macromolecules, 92(2016): 316-320. Xia, Z., Chen, J., & Wu, S. (2013). Hypolipidemic activity of the chitooligosaccharides from Clanis bilineata (Lepidoptera), an edible insect. International Journal of Biological Macromolecules, 59, 96-98. Yunizal, Y., Indriati, N., Murdinah, M., & Wikanta, T. (2001). Ekstraksi Khitosan dari Kepala Udang Putih (Penaeus merguensis). Agritech, 21(3), 113-117. Zahiruddin, W., Ariesta, A., & Salamah, E. (2008). Karakteristik mutu dan kelarutan kitosan dari ampas silase kepala udang windu (Penaeus monodon).
47
LAMPIRAN
48
Lampiran A Cara Pengolahan Data
A.1
Perhitungan Nilai Perolehan Nilai perolehan dapat dihitung menggunakan persamaan A.1 Berat kitosan x 100% Berat bahan baku
% Perolehan =
(𝐴. 1)
Untuk data berat kitosan dan bahan baku dapat dilihat pada Tabel x. Misal untuk perhitungan perolehan kitosan pada variasi waktu deasetilasi 2 jam: % Perolehan =
9,2 gram x 100% 97 gram
% Perolehan = 9,48 % Nilai perolehan untuk variasi waktu deasetilasi lainnya dapat dilihat pada Tabel A.1 Tabel A.1 Perolehan kitosan untuk tiap variasi waktu deasetilasi Parameter
A.2
Variasi Waktu deasetilasi 2 jam
3 jam
4 jam
Massa awal
97 gram
97 gram
100 gram
Massa kitosan
9,2 gram
8,4 gram
10 gram
Perolehan
9,48%
8,66%
10 %
Cara Perhitungan Kelarutan Kitosan pada Air dan Asam Cuka
Hasil perhitungan dari kelarutan kitosan pada dua jenis pelarut berbeda dapat dilihat pada Tabel A.2 Tabel A.2 Hasil kelarutan kitosan pada variasi waktu deasetilasi Waktu deasetilasi
Kelarutan Kitosan (%)
(jam)
Asam cuka
Air
2
70
50
3
70
50
4
80
60
49
Hasil dari kelarutan pada Tabel A.2 dapat dicari dengan bantuan dari Persamaan A.2 sebagai berikut. Kelarutan kitosan (%) =
Massa akhir x 100% Massa awal
(A. 2)
Misal untuk perhitungan kelarutan kitosan dalam air untuk variasi waktu deasetilasi 2 jam. Kelarutan kitosan dalam air (%) =
0,14 gram x 100% 0,2 gram
Kelarutan kitosan (%) = 70% Dengan cara serupa maka diperoleh nilai kelarutan kitosan untuk berbagai variasi pelarut dan waktu deasetilasi seperti pada Tabel A.2.
A.3
Analisis Awal Keekonomian Sebuah analisis ekonomi sederhana dilakukan untuk menentukan
kemungkinan penerapan edible coating dari kitosan selongsong BSF. Perhitungan yang digunakan adalah GPM (Gross Profit Margin), yaitu perbandingan antara selisih harga produk dan harga bahan baku dengan total harga bahan baku seperti yang dapat dilihat pada persamaan (A.3). Harga produk yang digunakan berdasarkan harga edible coating yang dijual di pasaran. GPM =
Harga produk−harga bahan baku harga bahan baku
(A.3)
Dengan jumlah harga produk adalah Rp. 14.000 dan harga bahan baku Rp. 190.525, maka GPM =
14000 − 190525 = −0,9265 14000
50
Lampiran B Data Mentah B.1
Data Mentah Perolehan Massa Sampel dalam Tiap Tahapan Proses
Variasi Waktu Deasetilasi
2 Jam
3 Jam 4 jam
Massa Awal (gram)
97
97
100
Massa setelah defatting (gram)
85
85
87
Massa setelah demineralisasi (gram)
53
53
48
31,6
31,6
39
9,2
8,4
10
Massa setelah deproteinasi (gram) Massa setelah deasetilasi (gram) B.2
Data Mentah Kelarutan Kitosan Kelarutan Kitosan (%) Waktu deasetilasi (jam)
Asam cuka
Air
2
70
50
3
70
50
4
80
60
51
Lampiran C Dokumentasi
Gambar C.1 Perolehan kitin hasil deproteinasi
Gambar C.2 Perolehan kitosan dengan variasi waktu deasetilasi 3 jam
52
Gambar C.3 Perolehan kitosan dengan variasi waktu deasetilasi 4 jam
Gambar C.4 Air bekas pelarutan kitosan
53
Gambar C.5 Asam cuka bekas pelarutan kitosan
Gambar C.6 Massa kitosan tersaring dalam air
54
Gambar C.7 Massa kitosan tersaring dalam asam cuka
Gambar C.8 Proses Deasetilasi
55
Gambar C.9 Analisis Kelarutan dalam Asam
56
