c-61 karakterisasi n-asetilglukosamin hasil hidrolisis kitin secara

Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 17 September 2016
KARAKTERISASI N-ASETILGLUKOSAMIN HASIL HIDROLISIS KITIN
SECARA KIMIAWI
CHARACTERIZATION OF N-ACETYLGLUCOSAMINE CHITIN
CHEMICAL HYDROLYSIS
Medya Indra Mukti dan Nuniek Herdyastuti
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya
Jl. Ketintang Surabaya (60231)
Email : [email protected]
Abstrak. N-asetilglukosamin dapat dihasilkan secara kimiawi dengan menggunakan senyawasenyawa asam seperti asam klorida, asam sulfat, asam nitrat dan sebagainya. Penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui karakteristik N-asetilglukosamin yang telah dihidrolisis dari kitin.
Karakterisasi N-asetilglukosamin meliputi sifat fisik dan sifat kimia. Hasil karakteristik sifat fisik dari
N-asetilglukosamin menunjukkan berwarna putih, tidak berbau, mempunyai titik leleh 250°C. Sifat
kimia berdasarkan gugus fungsi menunjukkan adanya gugus O-H, C-H, C-O, C-N, C=O yang mirip
dengan N-asetilglukosamin standar, serta menunjukkan kelarutan 98,8% di dalam air dan kadar air
3,64%. Hasil analisis HPLC menunjukkan adanya puncak pada waktu retensi 2,889 dan 2,986 menit.
Berdasarkan hasil tersebut perlu dilakukan pemurnian lebih lanjut untuk menghasilkan Nasetilglukosamin murni.
Kata Kunci: Hidrolisis kimiawi, Karakterisasi, N-asetilglukosamin
Abstract. N-acetylglucosamine can produced with chemically method by the acidic compounds such
as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, etc. This research determine to knew the
characteristics of the N-acetylglucosamine which has been hydrolyzed by chitin. The characterization
of N-acetylglucosamine were physical and chemical properties. The results of characteristic physical
properties N-acetylglucosamine showed that white coloured, odorless and it has 250°C of melting
point value. Based on the chemical properties of functional groups showed that a group O-H, C-H,
C-O, C-N, C=O which is similar from standard of N-acetylglucosamine, and showed that 98.8% the
solubility of water and the result of water content was 3.64%. The result of HPLC analysis showed
that peak at the retention time were 2,889 and 2,986 minutes. Based on that result, need to be purified
further to produce the pure of N-acetylglucosamine.
Keywords: chemical hydrolysis, Characterization, N-acetylglucosamine
PENDAHULUAN
Kitin termasuk polimer yang tersusun atas
monomer
β-1,4-N-asetil-D-glukosamin
(GlcNAc) dan banyak ditemukan pada
eksoskeleton (kerangka luar) serangga,
molusca, coelenterata, nematoda, crustasea
(kepiting, udang, lobster dan crustasea lainnya)
serta dinding sel jamur dan alga tertentu
(Dahiya et al., 2006 dalam widhyastuti, 2010).
Kitin mempunyai sifat yang tidak larut dalam
air sehingga kitin sulit diaplikasikan dalam
bidang farmasi atau kesehatan dan pangan
fungsional (Windhyastuti, 2010).
Kitin dapat dihidrolisis melalui dua cara
yaitu secara enzimatis dan kimiawi. Hidrolisis
kitin secara kimiawi umumnya dapat dilakukan
dengan menggunakan larutan asam pekat
seperti HCl dan H2SO4 (Wulandari, 2009).
Proses hidrolisis kitin dipengaruhi oleh
beberapa faktor diantaranya adalah konsentrasi
asam, waktu inkubasi dan suhu (Taberzadeh,
Karimi, 2007). Chang (2000) menyebutkan
bahwa konsentrasi HCl 7 N dapat
menghasilkan
rendemen lebih banyak
dibandingkan dengan konsentrasi HCl 4 N. Nasetilglukosamin yang dihasilkan dari hidrolisis
C-61
Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 17 September 2016
dan didinginkan pada ice bath, selanjutnya
dihilangkan residu HCl. Partikel padat yang
diperoleh dilarutkan kembali dalam 50 mL air
deionisasi. Proses untuk menghilangkan residu
HCl dilakukan sebanyak 2 kali. Selanjutnya
larutan dinetralkan dengan NaOH 1 N,
kemudian disaring dengan kertas saring
Whatman No. 41. Filtrat dievaporasi sampai
volume akhir mencapai 20% kemudian disaring
dengan kertas saring Whatmann N0. 41 dan
dianalisis dengan HPLC.
menggunakan HCl 7 N pada suhu 70°C selama
60 menit lebih banyak dibandingkan dengan
hidrolisis selama 30, 45, 120, 240 dan 300
menit.
N-asetilglukosamin merupakan monomer
dari kitin, dengan rumus molekul C6H15NO6
dan mempunyai massa molekul 221,21 g/mol.
N-asetilglukosamin
merupakan
serbuk
berwarna putih yang mempunyai rasa sedikit
manis, tidak berbau, dengan titik leleh 221°C
dan larut dalam air dengan kelarutan 25%,
sedikit larut dalam metanol yang dipanaskan
dan tidak larut dalam dietileter (Chen et. al.,
2010 dan Windhyastuti, 2010).
Senyawa N-asetilglukosamin semakin
diminati karena memiliki banyak manfaat
dalam segala bidang baik dalam bidang farmasi,
kosmetik, pangan dan peternakan. Menurut
Tamai et. al., (2003) dan Windhiyastuti (2010)
senyawa N-asetilglukosamin dalam bidang
farmasi
digunakan
untuk
pengobatan
osteoarthritis, gastritis, dan menurut Salvatore
et. al., (2000) dapat dimanfaatkan dalam
pengobatan penyakit radang usus.
Karakterisasi N-asetilglukosamin
Sifat fisik diuji secara organoleptik (warna dan
bau), titik leleh (melting point apparatus). Sifat
kimia yang dianalisis meliputi
kadar air
(metode
gravimetri),
gugus
fungsi
(spektofotometer IR) dan kelarutan dalam air.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Produksi N-asetilglukosamin
Produksi N-asetilglukosamin menggunakan
HCl dilakukan pada keadaan optimum yaitu
dengan konsentrasi 4 N dengan waktu inkubasi
selama 36 jam pada suhu 35°C. Kromatogram
N-asetilglukosamin ditunjukkan pada Gambar
1.
BAHAN DAN METODE
Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini
adalah peralatan gelas yang umum digunakan,
inkubator, evaporator, melting point apparatus
(Fisher Scientific), FTIR (PERKIN ELMER,
USA) type frontier, dan HPLC type HP1050.
(a)
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian
ini adalah kitin (Rongsheng, Cina), NaOH,
HCl, metanol (Merck), N-asetilglukosamin
(Sigma).
Prosedur Penelitian
Produksi N-asetilglukosamin
Produksi
N-asetilglukosamin
ditentukan
dengan menggunaka cara Chang (2000) yang
dimodifikasi. Kitin 1,6 gram dimasukkan ke
dalam gelas kimia berisi 100 mL HCl 4 N
(konsentrasi optimum). Larutan diinkubasi
selama 36 jam (waktu inkubasi optimum) pada
suhu 35°C. Kemudian, larutan diambil 50 mL
(b)
Gambar 1. (a) Kromatogram N-asetilglukosamin
hasil hidrolisis kitin secara kimiawi (b)
Kromatogram N-asetilglukosamin standar
Pada Gambar 1. Menunjukkan bahwa Nasetilglukosamin hidrolisis menggunakan HCl
menghasilkan 3 puncak dengan waktu retensi
2,889 menit, 2,986 menit dan 3,171 menit.
C-62
Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 17 September 2016
Waktu
retensi
yang
diperoleh
Nasetilglukosamin hidrolisis menggunakan HCl
sesuai dengan N-asetilglukosamin standar pada
waktu retensi 2,891 dan 2,991 menit. Menurut
Jacyno and Dean (2004) N-asetilglukosamin
yang diuji menggunakan HPLC dapat diamati
pada waktu retensi kisaran
2-3 menit.
Kromatogram
N-asetilglukosamin
yang
diperoleh menghasilkan waktu retensi lebih
dari satu puncak hal ini kemungkinan masih
terdapat oligomer kitin. Dalam penelitian
Saskiawan dan Handayani (2011) menyatakan
bahwa kromatogram yang dihasilkan lebih dari
satu dikarenakan sebagian besar kitin masih
dihidrolisis dalam bentuk oligomer dan belum
terhidrolisis
sempurna
menjadi
Nasetilglukosamin.
hampir sama
standar.
N-asetilglukosamin
Tabel 1. Karakterisasi N-asetilglukosamin
Parameter
warna
Bau
Titik leleh
Kadar air
Kelarutan dalam
air
N-asetilglukosamin
hasil hidrolisis
menggunakan HCl
putih
Tidak berbau
250°C
3,64%
98,8%
N-asetilglukosamin
standar
Putih
Tidak berbau
212°C
0,77%
95,5%
Kelarutan N-asetilglukosamin merupakan
salah satu parameter yang dapat dijadikan
standar mutu kualitas N-asetilglukosamin.
Rochima et. al., (2004) menyatakan bahwa
semakin tinggi kelarutan N-asetilglukosamin
semakin baik kualitas dari N-asetilglukosamin.
Air merupakan pelarut polar sesuai dengan
prinsip kelarutan like dissolves like, maka
senyawa yang bersifat polar akan larut dalam
pelarut polar. Pada Tabel 1. menunjukkan
bahwa N-asetilglukosamin hasil hidrolisis HCl
menghasilkan
kelarutan
lebih
tinggi
dibandingkan
dengan N-asetilglukosamin
standar. N-astilglukosamin Semakin banyak Nasetilglukosamin yang dapat larut pada air,
maka mutu N-asetilglukosamin semakin baik
untuk diaplikasikan dalam berbagai bidang
seperti farmasi dan pangan.
Kadar air dipengaruhi pada proses
pengeringan, lama pengeringan, jumlah yang
dikeringkan dan luas permukaan tempat Nasetilglukosamin dikeringkan (Agustina, 2015).
Penentuan kadar air pada penelitian ini
menggunakan metode gravimetri prinsipnya
menguapkan air bebas yang terdapat pada
sampel sehingga tidak ada kandungan air dalam
sampel. Kadar air N-asetilglukosamin hasil
hidrolisis menggunakan HCl menunjukkan
diatas N-asetilglukosamin standar. Hal tersebut
kemungkinan dipengaruhi saat penambahan air
dalam proses setelah dihidrolisis dengan HCl
untuk menghilangkan residu HCl.
Karakterisasi N-asetilglukosamin
Sifat fisik diuji secara organoleptik (warna
dan bau), titik leleh (melting point apparatus).
Sifat kimia yang dianalisis meliputi kadar air
(metode
gravimetri),
gugus
fungsi
(spektofotometer IR) dan kelarutan dalam air.
N-asetilglukosamin
spektrofotometer FTIR
gugus fungsi (Gambar 2)
dengan
dianalisis dengan
untuk menentukan
(b)
(a)
Gambar 2. Spektra FTIR (a) N-asetilglukosamin
hasil hidrolisis kitin menggunakan HCl (b) Nasetilglukosamin standar
Hasil
analisis
gugus
fungsi
Nasetilglukosamin hasil hidrolisis menggunakan
HCl (Gambar 2.) menunjukkan adanya gugus
fungsi O-H, N-H, C-H, C=O, C-N dan C-O
masing-masing pada bilangan gelombang 30003500; 2880,00; 1635,50;1387,80;1082,50 yang
Karakteristik
sifat
fisik
Nasetilglukosamin
hasil
hidrolisis
memperlihatkan berwarna putih dan tidak
C-63
Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6
Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 17 September 2016
berbau seperti N-asetilglukosamin standar.
Titik leleh yang dihasilkan N-asetilglukosamin
hasil hidrolisis sebesar 250°C. Titik leleh yang
dihasilkan berbeda dengan N-asetilglukosamin
standar dikarenakan adanya senyawa lain yang
mempengaruhi titik leleh. Rentang titik leleh
yang besar dapat menandakan bahwa Nasetilglukosamin hasil sintesis yang diperoleh
masih mengandung banyak oligomer (Wardani
dkk., 2010 dalam Dewi dkk., 2016). Menurut
Fisher (1975) menyatakan jika zat padat yang
diamati tidak murni, maka akan terjadi
penyimpangan berupa penurunan titik leleh dan
perluasan rentang titik leleh.
asetilglukosamina. Vol 10. No 6. ISSN
0126-1754.
Taherzadeh, Mohammad J and Karimi,
Keikhosro. 2007. Acid-Based Hydrolysis
Processes
for
Ethanol
from
Lignocellulosic Materials: a Review. Vol
2. No. 3. Hal 472-499.
Widhyastuti, Nunuk. 2010. Purifikasi N-asetilD-glukosamina Hasil Sintesa secara
Enzimatis untuk Bahan Obat dan Pangan
Fungsional. [LAPORAN AKHIR].
Wulandari, Fitri. 2009. Optimasi Produksi Nasetilglukosamin dari Kitin Melalui
Fermentasi oleh Aspergillus rugulosus
501. [SKRIPSI]
Zahiruddin, Winarti; Ariesta Aprilia dan
Salamah Ella. 2008. Karakteristik Mutu
dan Kelarutan Kitosan dari Ampas Silase
Kepala Udang Windu (Penaeus monodon).
Vol 9. No 2. Hal 140-15.
KESIMPULAN
N-asetilglukosamin yang diperoleh dari hasil
hidrolisis
dengan
menggunakan
HCl
menunjukkan sifat fisik dan kimia yang hampir
sama dengan N-asetilglukosamin standar.
DAFTAR PUSTAKA
Agustina, S., Swantara, I Made., dan Suartha, I
Nyoman.
2015.
Isolasi
Kitin,
Karakterisasi dan Sintesis Kitosan dari
Kulit udang. 9 (2) ISSN 1907-9850. Hal
271-278.
Chang, Ke Liang B, et.al. 2000. HPLC
Analysis
of
N-Acetyl-chitooligosaccharides
during
the
acid
Hydrolisis of Chitin. Journal of Food and
Drug Analysis. 8(2):75-83.
Chen, Jeen Kuan, at al., 2010. NAcetylglucosamine:
Production
and
Applications. No 8. Hal 2493-2516.
Dewi, Noviana L., Bahri Syaiful., Hardi, Jaya.
2016. Penggunaan Berbagai Tekanan dan
Waktu
Hidrolisis
pada
Produksi
Glukosamin Hidroklorida dari Kitosan
Cangkang Bekicot (Achatina fulica). Vol
2. No 1. ISSN 2477-5398. Hal 22-32.
Martin, A., Swarbick, J., dan A. Cammarata.
1993. Farmasi Fisik 2. Edisi III. Jakarta:
UI-Press
Rochima, E., Suhartono, M. T., Syah, D., dan
Sugiyono. 2004. Karakterisasi Kitosan
Hasil Deasetilasi Enzimatis oleh Kitin
Deasetilase Isolat Bacillus papandayan
k29-14. Universitas Padjajaran.
Saskiawan, Iwan dan Handayani, Rini. 2011.
Hidrolisis Kitin Melalui Fermentasi Semi
Padat
untuk
Produksi
NC-64