Efektivitas Kitosan sebagai Bahan Pengawet Alami pada Ikan Segar

Oleh: Kelompok 8

Reksi Bayu Murti 101810301027

Yeni Patmawati 101810301029

Dian Fatmawati

101810301042

Ika Puji Lestari

111810301007

Yuliana

111810301008

Pengawet

Peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No.722/Menkes/Per/IX/1988, pengawet adalah bahan tambahan pangan yang mencegah atau menghambat

fermentasi, pengasaman, atau penguraian lain terhadap pangan yang disebabkan mikroorganisme.

Latar BelakangPenggunaan senyawa antimikroba yang dapat memperpanjang umur simpan suatu produk serta menjamin keamanan produk tanpa menggunakan pengawet buatan yang membahayakan kesehatan

Kitosan terbuat dari bahan alami seperti kulit udang dan rajungan. Kandungan kulit udang: protein (25%-40%); kalsium karbonat (45%-50%), dan kitin (15%-20%)

Kitosanproduk alami turunan

dari polisakarida kitin β-(1,4) 2-asetamida-2-

deoksi-D-glucopyranosa dari limbah udang dan

rajungan.

IUPACPoly D-glucosamine

( beta (1,4) 2-amino-2-deoxy-D-glucose).

Sintesis kitosan melalui reaksi hidrolisa amida

dari kitin oleh basa (NaOH)

Terjadi reaksi adisi: gugus OH- masuk

kedalam gugus NHCOCH3, lalu eliminasi

gugus CH3COO- menghasilkan amida

 Sifat Fisik Kitosan

Berat molekul bergantung derajat

deasetilasi saat ekstraksi

partikel berupa serpihan, padatan

amorf, berwarna putih dan larutannya tidak

berwarna.

Viskositas larutan bergantung derajat

deasetilasi dan derajat degradasi polimer.

Mudah terdekomposisi di udara terbuka

menjadi kekuningan

Tidak larut dalam air

larut dalam larutan asam dengan pH <6

dan asam organik

larut dalam 1 % asam hidroklorit, tetapi sukar larut dalam asam sulfat

dan asam fosfat

Pelarut kitosan yang baik adalah asam

format dan asam asetat

Tidak bersifat toksis

Sifat Kimia Kitosan

Dapat membentuk film (bahan pelapis )

Bersifat biocompitable, bioantigenik,

biofungsional, dan tidak toksik,

Bersifat antibakteri digunakan sebagai bahan

pengawet

Terdiri dari susunan polimer yaitu poliamina

linear, 2000-3000 monomer

N-asetil-D-glukosamin dengan ikatan β-(1-4).

Reaktivitas kimia tinggi , Memiliki gugus amino dan

hidroksil yang aktif dan mampu mengkelat logam

Memiliki kadar air ≤ 10 % dan kadar abu ≤ 2 % dalam

% berat kering

Derajat deasetilasi (DD) ≥ 70 %.

Kitin dalam CangkangChitin berupa mukopolisakarida yang berikatan dengan garam-garam anorganik terutama CaCO3, protein dan lipida

Limbah kepala udang (35-50% total berat) mengandung 60-70% chitin dan diproses menjadi 15-20% chitosan

Isolasi chitin melibatkan proses pemisahan protein (deproteinasi) dan pemisahan mineral (demineralisasi).

Isolasi chitosan melibatkan proses deasetilasi chitin

Perbandingan Pengawetan menggunakan Kitosan dan Formalin

• Kitosan • Tidak berbahaya• Berasal dari Kitin kulit

udang• Aman bagi kesehatan• Tidak merusak nilai gizi

pada makanan• Tidak merubah bau dan

tekstur• Mahal

• Formalin• Beracun• Berasal dari Sintesis hasil

reduksi Asam karboksilat• Berbahaya bagi kesehatan

(dapat merusak hati karena sifat toksisitas)

• Merusak nilai gizi yang terkandung pada makanan

• Merubah bau dan tekstur• murah

Tabel Perbandingan Jumlah Pertumbuhan Total Mikroba pada Ikan Segar dengan

Pengawet Kitosan dan Formalin

Mekanisme Isolasi Kitosan

persiapan deproteinasi

demineralisasi

depigmentasi deasetilasi

Persiapan Bahan

- dicuci berulang kali- dijemur hingga kering- dihaluskan - serbuk diayak dengan ayakan 50

mesh- dikeringkan dalam oven pada 600C

selama 6 jam

cangkang udang

Hasil

Deproteinasi

Cangkang udang memiliki kandungan

protein sekitar 21-24 % dari bahan keringnya.

Protein berikatan dengan kitin secara kovalen

maupun berikatan secara fisik.

Deproteinasiuntuk menghasilkan kitin, proses untuk melepaskan ikatan

protein dengan kitin

Deproteinasi

- dilarutkan dalam NaOH 4% (1:10) pada suhu 800C selama 1 jam

- dicuci hingga netral,- disaring- dioven endapannya pada 600C sampai kering (±8 jam)

Serbuk udang

Hasil

Demineralisasi

- dilarutkan dalam HCl 1 M (1:15)- diaduk 1 jam pada suhu kamar- dicuci hingga netral - Disaring- dioven endapannya pada 600C sampai kering

Penghilangan mineral-

mineralMineral utama pada cangkang

udang yaitu CaCO3 dan Ca3(PO4)2

Sampel hasil deprotonasi

Hasil

DepigmentasiKandungan pigmen warna dapat menurunkan kualitas kitin

– ditambahkan NaOCl 4% (1:10) untuk menghilangkan warna & menyerap pengotor

– diaduk 1 jam pada suhu kamar– dicuci larutannya hingga netral– disaring– dioven endapannya pada 600C sampai kering

Sampel hasil demineralisasi

Hasil

DeasetilasiPada deasetilasi terjadi pemutusan ikatan antara karbon pada gugus asil dengan nitrogen pada kitin menjadi gugus amina

– dilarutkan dalam NaOH 40 % (1:15) pada 800C selama 1 jam (dihidrolisis)

– dicuci sampai netral– disaring– dioven endapannya pada 600C sampai kering– ditimbang– dikarakterisasi dengan FTIR

Kitin

Hasil

Reaksi Hidrolisis Kitin

FTIR Karakterisasi Kitosan

• Kitosan yang diperoleh dapat dihitung derajat dengan spektroskopi IR menggunakan metode base line (diusulkan Domszy & Robert):

Ket: DD=derajat deasetilasi A1655= absorbansi 1/ƛ=1655 cm-1 (serapan

karbonil dari amida)A3450= absorbansi 1/ƛ= 3450 cm-1 (serapan

hidroksil)Faktor 1,33= nilai perbandingan kitosan yang terdeasetilasi 100%

• Derajat deasetilasi yang besar menunjukkan semakin banyak gugus asetil kitin diubah menjadi gugus amino.

• Sisi aktif kitosan (NH2 atau NH3+ ) mampu

mengadsorpsi logam-logam berat melalui pembentukan khelat dan atau penukar ion.

Aktivitas Antibakteri Kitosan

Chitosan mengandung enzim lysosim dan gugus aminopolysacharida yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba Escherichia coli dan Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, serta Bacillus cereus (efisiensi tergantung konsentrasi chitosan)

Afinitas chitosan sangat kuat jika berat molekul dan derajat deasetilasi besar. Gugus

(–NH2) parsial positif mengandung PEB yang dapat menarik Ca2+ di dinding sel bakteri parsial negatif membentuk ikatan kovalen koordinasi

Bahan pengawet aman karena chitosan cukup dilarutkan dengan asam asetat encer (1%) hingga membentuk larutan homogen.

Kitosan hasil deasetilasi kitin, terdiri dari unit N-asetil glukosamin dan N glukosamin. Gugus reaktif amino pada atom C-2 dan gugus hidroksil pada atom C-3 dan C-6 berfungsi sebagai antibakteri yang mampu mengawetkan produk perikanan.

Mekanisme Penghambatan Pertumbuhan Mikroba

Kitosan berinteraksi

dengan senyawa di permukaan

sel bakteri

teradsorbi membentuk layer yang

menghambat saluran

transportasi sel, mengganggu mRNA dan

sintesa protein bakteri

sel mengalami kekurangan

substansi untuk berkembang dan akhirnya sel-sel mati.

Reduksi sel-sel bakteri

disebabkan oleh perubahan

permukaan sel dan hilangnya

fungsi pelindung dalam sel bakteri

ANTIMIKROBA KITOSANPenggunaan anti

mikroba yang tepat dapat

memperpanjang umur simpan dan menjamin

keamanan produk pangan

Kitosan untuk menghambat

aktifitas mikroba

Kulit udang yang mengandung senyawa kimia kitin dan kitosan

merupakan limbah yang mudah didapat dan

tersedia dalam jumlah yang banyak

Pemilihan bahan makanan yang sehat dan jenis pengawetan

yang aman bagitubuh manusia

langkah awal dalam menentukan mutu akhir

dari hidangan yang sekaligus menentukan

derajat kesehatan manusia.

Pemanfaatan Kitosan Sebagai Antimikroba

Kulit udang mengandung protein (25 % - 40%), kalsium karbonat (45% - 50%), dan kitin (15% - 20%), tetapi besarnya kandungan komponen tersebut tergantung pada jenis udangnya

Kitosan mempunyai gugus aktif yang akan berikatan dengan mikroba sehingga kitosan juga mampu menghambat pertumbuhan mikroba

kitosan tidak berefek buruk bagi kesehatan

METODE PENELITIAN

kulit udang windu

ikan segar yang berupa ikan nila hidup

SAMPEL konsentrasi kitosan yang digunakan (0%, 1%, 1,5%, 2%) sebagai bahan anti mikroba

masa simpan ikan (0 jam, 3 jam, 6, 9 jam,10 jam 12 jam,14 jam)

PERLAKUAN

Alat dan Bahan

1) Alat-alat gelas2) Neraca analitis3) Saringan4) Ayakan ukuran 50 mesh5) Pengaduk6) Pemanas7) Termometer8) Limbah udang windu (Peneaus Monodon)9) NaOH p.a E. Merck10) HCl pekat p.a11) Asam Asetat p.a12) Aquades

pembuatan kitin dan kitosan

1) Oven2) Cawan Petri3) Arloji4) Kapas steril5) Neraca analitik6) pH meter7) Inkubator8) Alat-alat gelas9) Erlenmeyer10) variasi konsentrasi kitosan dan masa simpan11) Larutan kitosan 1 %, 1,5 % dan 2 %12) Asam asetat13) Ekstrak ikan14) Garam NaCl 0,85%15) Peptone16) Agar powder17) Aquades

penentuan jumlah mikroba

A. Pembuatan kitin dan kitosan

1) Pembuatan kitinKulit, kepala, ekor udang

yang tidak terpakai—dikeringkan di udara terbuka—Digerus kemudian diayak—Diambil 120 gram dan ditempatkan dalam wadah—ditambahkan NaOH 3,5% sebanyak 1200 mL dengan perbandingan (1:10)—dipanaskan pada suhu 650C selama 2 jam sambil diaduk—Didinginkan—disaring dan dicuci dengan akuades sampai netral—ditimbang 100 gram hasilnya dan ditambahkan HCl 1 M 1000 mL—dicuci dengan akuades sampai netral—dikeringkan pada suhu 65oC, dihasilkan kitin—dikarakterisasi gugus aktifnya menggunakan Spektrofotometri InfraMerah (IR)

Hasil

2) Pembuatan kitosan

Kitin —Diambil 50 gram—ditambahkan dengan 500 mL NaOH 50% dengan perbandingan (1:10)—diaduk sambil dipanaskan 1000C selama 30 menit—Didinginkan—disaring dan dicuci sampai netral dan dikeringkan pada suhu 65oC—Dihasilkan kitosan —dikarakterisasi gugus aktifnya mengunakan Spektrofotometri Infra Merah (IR)Hasil

B. Karakterisasi kitin dan kitosan

1) Pengujian kadar air

Sampel—ditimbang sebanyak 1-2 gr dalam cawan porselin atau gelas arloji yang telah diketahui beratnya—dimasukkan dalam oven pada suhu 100-105oC selama 1-2 jam—didinginkan dalam eksikator selama kurang lebih 30 menit dan ditimbang—dipanaskan lagi dalam oven—didinginkan dalam eksikator —diulangi hingga berat konstan—Perhitungan kadar air

Hasil

2) Pengujian kadar abuSampel

—ditimbang sebanyak 2-5 g dalam krus porselin yang kering dan telahdiketahui beratnya—dipijarkan dalam muffle sampai diperoleh abu berwarna keputih-putihan sambil diaduk—didinginkan krus dan abu dalam eksikator selama kurang lebih 30menit.—ditimbang

Hasil

C.Penentuan kadar Nsampel

—Ditimbang 1 gram dan dimasukkan kedalam labu kyeldahl—ditambahkan 7,5 gram K2SO4 dan 0,35 gram HgO dan ditambah 15 ml H2SO4

—dipanaskan dalam labu kyeldahl dalam almari asam sampai berhenti berasap . Teruskan pemanasan sampai cairan menjadi jernih dan dinginkan—ditambahkan 100 ml akuades dalam labu kyeldahl yang didinginkan dalam air es dan beberapa lempeng Zn—ditambahkan 15 ml larutan K2SO4 % (dalam air) dan ditambahkan pelan-pelan larutan NaOH 50 % sebanyak 50 ml yang sudah didinginkan dalam almari es—dipanaskan pelan-pelan sampai lapisan cairan tercampur, kemudian panaskan dengan cepat sampai mendidih—ditampung distilat dalam erlenmeyer yang telah diisi dengan 50 ml larutan standart HCl 0,1 N dan 5 tetes indikator metil merah—Dilakukan destilasi sampai destilat yang tercampur sebanyak 75 ml—dititrasi destilat yang diperoleh dengan larutan standart NaOH 0,1 N dan buat larutan blangko dengan mengganti bahan dengan akuades

Hasil

D. Analisis Derajat Deasetilasi (IR)

• Derajat deasetilasi adalah persentase gugus asetil yang berhasil dihilangkan selama proses deproteinasi kitin, dimana kitin diberi perlakukan dengan menambahkan NaOH 50 % yang menyebabkan terhidrolisisnya gugus asetil dari gugus asetamida pada kitin

• Derajat deasetilasi dapat ditentukan dari spektrum serapan spektroskopi IR dengan metode garis dasar. Puncak tertinggi dicatat dan diukur dari garis dasar yang dipilih. Perbandingan dari bilangan gelombang antara serapan pita amida (1655 cm-1) dengan serapan pita hidroksi (3450 cm-1)

Sample Treatment• Sampel ikan nila yang diambil dari tambak,

kemudian ditimbang untuk diketahui beratnya. • Sampel ikan masing-masing direndam dalam

larutan kitosan dengan konsentrasi bervariasi dengan perbandingan 1 kg ikan/1 L larutan kitosan.

• Penyimpanan dilakukan dengan variasi waktu sampai batas aman yang ditetapkan SNI untuk jumlah mikroba dalam ikan beku adalah 5 x 105 sel/mL.

Pemanfaatan Kitosan sebagai Bahan Antimikroba

Sampel ikan nila

—ditimbang untuk diketahui beratnya—direndam masing-masing sampel ikan dalam larutan kitosan dengan konsentrasi yang bervariasi dengan perbandingan 1 kg ikan/1 L larutan kitosan—Dilakukan penyimpanan dengan variasi waktu sampai batas aman yang ditetapkan SNI untuk jumlah mikroba dalam ikan beku adalah 5 x 105 sel/mL.Hasil

Identifikasi Kerusakan Pangan

Uji organoleptik melihat tanda-tanda kerusakan seperti perubahan tekstur atau kekenyalan, kekentalan,warna, bau, pembentukkan lendir.

Uji fisikmelihat perubahan-perubahan fisik akibat mikroba maupun reaksi kimia seperti perubahan pH, kekentalan, tekstur.

Uji kimia menganalisa senyawa kimia hasil pemecahan komponen pangan oleh mikroba ataupun reaksi kimia.

Uji mikrobiologismetode hitungan jumlah mikroba pada cawan, MPN, dan mikroskopis.

Penentuan Jumlah Mikroba1) Sterilisasi Alat-alat Gelas

- dibungkus rapi alat-alat kertas koran- dimasukkan dalam autoclave- dipanaskan pada suhu 121oC selama 10-15 menit.- dimatikan autoclave - dibiarkan sampai suhunya dingin- diambil alat-alat dan dipergunakan atau disimpan

dalam tempat yang aman dalam keadaan terbungkus.

Alat-alat yang akan disterilisasi

Hasil

2) Pembuatan Medium Nutrien Agar (NA)

- ditimbang bahan-bahan (Peptone 1 g, NaCl 0.5 g, ekstrak ikan 0.5 g, aquades 100 cc, bubuk agar 2 g)

- dimasukkan ke erlemeyer dan ditambahkan aquades sampai homogen

- diukur pHnya 7,2 dengan kertas lakmus atau pH meter- ditutup erlemeyer dengan kapas rapat- disterilkan dengan autoclave pada suhu 121 oC, tekanan 1-2 atm

selama 10-15 menit- dilakukan dalam keadaan hangat (suhu 45-50 oC) - dituangkan ke dalam petridish untuk medium nutrien agar datar

sedangkan tabung reaksi agar miring.

Peptone

Hasil

3) Pengujian Jumlah MikrobaSampel

—ditimbang 1 g, dilarutkan (larutan 1)—diambil sampel 1 mL diencerkan menjadi 1/102, dilarutkan (larutan 2)—diencerkan 1/103 dengan ditambah 1 mL larutan 2, dilarutkan (larutan 3)—diencerkan 1/104 dengan ditambah 1 mL larutan 3, dilarutkan (larutan 4)—diencerkan 1/105 dengan ditambah 1 mL larutan 4, dilarutkan (larutan 5)—diencerkan 1/106 dengan ditambah 1 mL larutan 5, dilarutkan (larutan 6)—dipipet 1 mL contoh ke dalam cawan petri (dari konsentrasi terendah)—dituangkan ± 15 mL NA yang dipanaskan (47-50°C) ke cawan hingga rata—didiamkan 30 menit, setelah beku dimasukkan ke inkubator dengan posisi terbalik pada 37°C selama variasi masa simpan. Dihitung koloni yg tumbuh.—dilakukan juga terhadap blanko ikan tanpa penambahan larutan kitosan sebagai kontrol perhitungan.

Hasil

HASIL DAN PEMBAHASANKarakterisasi kitin dan kitosan

Pemanfaatan kitosan sebagai anti mikroba ikan segar

Dari tabel 2: diketahui rata-rata jumlah mikroba tertinggi diperoleh pada perlakuan konsentrasi larutan kitosan 2 % selama 14 jam (A3B1) yaitu sebesar 82.105 Sel/ mL.Perlakuan menggunakan larutan kitosan 1 % pada ikan selama 10 jam (A1B1) yaitu sebesar 38.104 Sel/ mL paling optimum karena jumlah total mikroba terendah diperoleh pada kontrol tanpa perlakuan selama 0 jam (A*B0) sebesar 112.102 Sel/ mL.

Pada umumnya keefektifan kerja antimikroba berhubungan secara eksponensial dengan konsentrasi (Irianto, 2006). Jika konsentrasi dinaikkan lagi maka tidak akan memberikan pengaruh yang signifikan.

Kitosan mengandung gugus amino bebas yang bermuatan positif, yang dapat mengikat muatan negatif dari mikrobia

Mekanisme kerja zat antimikroba secara umum adalah dengan merusak struktur-struktur utama dari sel mikroba seperti dinding sel, sitoplasma, ribosom, dan membran sitoplasma

Dengan adanya zat antimikroba (dalam hal ini adalah larutan kitosan yang bersifat asam) akan menyebabkan denaturasi protein. Keadaan ini menyebabkan inaktivasi enzim, sehingga sistem metabolisme terganggu atau menjadi rusak dan akhirnya tidak ada aktivitas sel mikroba

Sebagai kation, kitosan mempunyai potensi untuk mengikat banyak komponen seperti protein. Muatan positif dari gugus NH3+ pada kitosan dapat berinteraksi dengan muatan negatif pada permukaan sel bakteri

Adanya kerusakan pada dinding sel mengakibatkan pelemahan kekuatan dinding sel, bentuk dinding sel menjadi abnormal, dan poripori dinding sel membesar. Hal ini mengakibatkan dinding sel tidak mampu mengatur pertukaran zat-zat dari dan ke dalam sel, kemudian membran sel menjadi rusak dan mengalami lisis sehingga aktifitas metabolisme akan terhambat dan pada akhirnya akan mengalami kematian.

Dengan sifat tersebut kitosan dapat menghambat pertumbuhan bakteri pada ikan nila sehingga dapat dimanfaatkan sebagai antimikroba.

Kesimpulan1. Kitosan dapat dimanfaatkan sebagai antimikroba

ikan segar karena mengandung gugus amino bebas

yang bermuatan positif sehingga mengikat muatan

negatif dari mikroba, akibatnya sel pecah.

2. Kitosan aman digunakan sebagai pengawet alami

pada bahan pangan.