Ekstraksi Glukosamina dari Kitosan Penaeus monodon dan Sintesis Liposomal Gel sebagai Kandidat Minuman Berklaim Kesehatan Sendi

Abstract

Produksi glukosamina dari kitosan cangkang udang berpotensi besar sebagai bahan aktif dalam produk pangan berklaim kesehatan sendi, terutama bagi konsumen usia lanjut yang mengalami penurunan produksi glukosamina secara alami. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh konsentrasi HCl terhadap karakteristik glukosamina serta mengevaluasi formulasi liposom gel glukosamina yang terbaik. Penelitian dilakukan dalam tiga tahap, yaitu karakterisasi kitosan sebagai bahan baku, ekstraksi glukosamina dengan variasi konsentrasi HCl (4%, 6%, dan 8%) menggunakan ultrasonik pada suhu 60°C selama 30 menit, serta sintesis liposom dengan variasi rasio soy lecithin dan kolesterol (40:60, 50:50, dan 60:40) molaritas menggunakan metode hidrasi film tipis, yang kemudian diformulasikan menjadi gel dengan penambahan alginat dan CaCl2. Ekstraksi dengan HCl 4% menghasilkan rendemen glukosamina tertinggi sebesar 86,20%, pH sesuai standar, dan ukuran partikel kecil sebesar 239,6 nm. Spektrum Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) dan pola X-Ray Diffraction (XRD) mengonfirmasi keberhasilan proses hidrolisis kitosan menjadi glukosamina. Liposom terbaik diperoleh dari formulasi F3 dengan rasio soy lecithin:kolesterol 60:40, yang menunjukkan efisiensi penjerapan tinggi sebesar 98,61%, ukuran partikel kecil (539,3 nm), nilai zeta potensial -3,7, nilai PDI sebesar 1,6, serta stabilitas fisik yang baik. Evaluasi terhadap kandungan sineresis serta potensi penggunaannya dalam minuman berklaim dilakukan berdasarkan angka kecukupan gizi lansia, menunjukkan bahwa formulasi ini dapat memberikan kontribusi positif terhadap pemenuhan kebutuhan glukosamina harian dan kesehatan sendi. Penelitian ini menunjukkan bahwa produksi dan formulasi glukosamina lokal berbasis liposom gel dapat menjadi solusi potensial dalam mengurangi ketergantungan impor sekaligus mendukung inovasi pangan berklaim nasional yang ramah lansia.

The production of glucosamine from shrimp shell chitosan holds great potential as an active ingredient in functional food products with joint health claims, particularly for elderly consumers who experience a natural decline in glucosamine production. This study aimed to analyze the effect of HCl concentration on glucosamine characteristics and to evaluate the optimal formulation of glucosamine liposomal gel. The research was conducted in three stages: characterization of chitosan as the raw material, extraction of glucosamine using varying HCl concentrations (4%, 6%, and 8%) assisted by ultrasonication at 60°C for 30 minutes, and synthesis of liposomes with different molar ratios of soy lecithin to cholesterol (40:60, 50:50, and 60:40) using the thin-film hydration method. The resulting liposomes were then formulated into gels with the addition of alginate and CaCl2. Extraction using 4% HCl yielded the highest glucosamine recovery at 86.20%, with a standard-compliant pH and a small particle size of 239.6 nm. Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) spectra and X-Ray Diffraction (XRD) patterns confirmed the successful hydrolysis of chitosan into glucosamine. The best liposome formulation (F3) was obtained at a soy lecithin:cholesterol ratio of 60:40, showing a high entrapment efficiency of 98.61%, a small particle size (539.3 nm), a zeta potential of -3.7, a PDI value of 1.6, and good physical stability. Evaluation of syneresis content and its potential application in functional beverages was carried out based on the dietary reference intake for the elderly, showing that this formulation could contribute positively to daily glucosamine needs and joint health. This study demonstrates that the local production and liposomal gel formulation of glucosamine can be a promising solution to reduce import dependency while supporting elderly-friendly national food innovation.