Transformasi Dari Kulit Krustasea Kepada Kitosan Serba Guna

Penulis: ChM. Dr. Nadhratun Naiim Mobarak¹ & Puteri Emilia Binti Norizan Zaini² 

¹ Pensyarah Kanan, Jabatan Sains Kimia, Fakulti Sains & Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia

² Pelajar Prasiswazah, Jabatan Sains Kimia, Fakulti Sains & Teknologi, Universiti Kebangsaan Malaysia

Bayangkan selepas menikmati semangkuk mee udang atau kari ketam, kulit keras yang kita buang begitu sahaja rupa-rupanya menyimpan rahsia besar untuk masa depan yang lebih lestari. Di sebalik sisa laut ini, terdapat kitin  yang merupakan polimer semulajadi  yang menjadi asas kepada kitosan, biopolimer penting yang banyak digunakan dalam pelbagai bidang aplikasi.

Apa Itu Kitin?

Kitin ialah suatu polimer linear yang boleh didapati pada serangga, sel dinding fungi dan cengkerang krustesia seperti udang dan ketam. Kitin merupakan bahan polimer semula jadi kedua terbanyak selepas selulosa. Dari sudut kimia, kitin terdiri daripada rantai panjang unit N-asetilglukosamina, yang disambungkan oleh ikatan β-1,4-glikosidik. Struktur molekul kitin hampir menyerupai selulosa, tetapi berbeza pada kedudukan karbon kedua yang mengandungi kumpulan asetilamida (-NHCOCH₃). Disebabkan kitin tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik, penggunaannya agak terhad. Oleh itu, kitosan diterbitkan dari kitin secara komersial melalui proses pendeasetilan separa kitin. Rajah 1 merupakan struktur molekul kitin.

Apa Itu Kitosan?

Kitosan ialah polimer yang terdiri dari unit monomer D-glukosamina dan N-asetil-D-glukosamina. Setiap unit monomer ini terikat melalui ikatan β -1,4- glikosidik. Ia terhasil apabila kumpulan asetil (-COCH₃) dalam kitin disingkirkan, lalu meninggalkan kumpulan amina (-NH₂) pada kedudukan karbon kedua.

Kitosan bersifat tidak toksik, biokeserasian, dan biodegradasi, mendorongnya untuk digunakan dalam penyelidikan pelbagai aplikasi. Selain itu, kumpulan amina yang ada pada kitosan memberikan sifat antimikrob semula jadi, yang membolehkannya digunakan secara meluas dalam bidang makanan, kesihatan, dan persekitaran.

Bagaimana Kitosan dihasilkan daripada Kitin?

Proses penghasilan kitosan daripada kitin melibatkan tiga langkah utama:

1. Penyahmineralan – Serbuk cengkerang direndam dalam asid hidroklorik (HCl) untuk menyingkirkan kalsium karbonat.
2. Pemproteinan – Sisa protein dibuang menggunakan larutan alkali seperti natrium hidroksida (NaOH), menghasilkan kitin yang lebih tulen.
3. Pendeasetilan – Kitin dirawat dengan NaOH pekat pada suhu tinggi (>100 °C) bagi menyingkirkan kumpulan asetil (-COCH₃), lalu menukarkannya menjadi kitosan dengan kandungan kumpulan amina bebas yang lebih tinggi. Rajah 3 ialah mekanisme penukaran kitin kepada kitosan.

 Bagaimana Membezakan Kitin dan Kitosan?

Kitin dan kitosan dapat dibezakan berdasarkan darjah pendeasetilan (DD). Jika nilai DD melebihi 55%, polimer tersebut diklasifikasikan sebagai kitosan. Secara mudahnya, semakin tinggi darjah pendeasetilan, semakin banyak kumpulan amina bebas yang dimiliki, sekaligus memperluaskan kegunaan kitosan dalam pelbagai bidang.

Aplikasi dan Kegunaan Kitosan

Kulit krustasea yang selama ini dianggap sisa tidak bernilai sebenarnya menyimpan potensi besar melalui penghasilan kitosan. Biopolimer semula jadi ini bukan sekadar bahan kimia, malah menjadi bukti bagaimana sumber alam mampu menawarkan penyelesaian mampan terhadap cabaran dunia moden.

Daripada hanya sekadar kulit udang atau ketam yang lazimnya berakhir di tapak pelupusan, kitosan boleh ditukar menjadi bahan bernilai Dalam bidang rawatan air, ia bertindak sebagai penjerap untuk menyerap logam berat dan pewarna industri. Dalam aplikasi bioperubatan, kitosan digunakan sebagai bahan pembalut luka kerana sifat antimikrobnya serta sebagai pembawa ubat.

Selain itu, kitosan turut menunjukkan potensi besar dalam bidang tenaga, sama ada sebagai polimer induk untuk penghasilan elektrolit pepejal ataupun sebagai pengikat dalam pembangunan elektrod bateri.

Dengan ruang penyelidikan yang masih luas, kitosan berpotensi diterokai lebih jauh sebagai ‘polimer semula jadi serba guna’ yang mampu menyokong agenda teknologi hijau, inovasi lestari, dan kesejahteraan alam sekitar.

Rujukan

1. Micaela, T., Guarnieri, A., Scieuzo, C., Dolores, I., Elena, T., Thomas, H., Zibek, S., Salvia, R., Bonis, A. D., & Falabella, P. 2022. Antimicrobial properties of chitosan from different developmental stages of the bioconverter insect Hermetia illucens. Sci Rep 12: 8084.
2. Mobarak, N.N., Ahmad, A., Abdullah, M.P., Ramli, N. and Rahman, M.Y.A., 2013. Conductivity enhancement via chemical modification of chitosan based green polymer electrolyte. Electrochimica Acta, 92, pp.161-167.
3. Mokhtar, N.A., Mashri, N.A.F., Rosli, N.A., Mustaffa, N., Sapari, S., Razak, F.I.A., Saputro, A.G. and Mobarak, N.N., Chitosan-microcrystalline cellulose aerogel films for methylene blue adsorption: A combined experimental and density functional theory study.