Depolimerisasi Kitosan Secara Biologis Menggunakan Kapang Endofit Laut dan Aplikasinya Sebagai Nanocarrier

Abstract

Kitosan merupakan biopolimer alami yang memiliki berbagai aplikasi dalam bidang farmasi, biomedis, dan pangan. Namun, keterbatasan kelarutannya pada pH netral akibat tingginya bobot molekul dan derajat polimerisasi membatasi penggunaannya. Salah satu solusi untuk mengatasi masalah ini adalah dengan depolimerisasi kitosan menjadi kitosan oligosakarida (COS), yang memiliki sifat kelarutan lebih baik. Metode depolimerisasi secara biologis menggunakan kapang endofit laut dinilai sebagai pendekatan yang ramah lingkungan, hemat energi, dan berkelanjutan. Selain itu, COS telah menunjukkan efektivitas sebagai nanocarrier untuk penghantaran senyawa bioaktif bermolekul kecil. Meski demikian, eksplorasi terhadap kemampuannya dalam membawa senyawa bermolekul besar masih terbatas. Penelitian ini bertujuan mengkarakterisasi kitosan hasil depolimerisasi menggunakan kapang endofit laut Aspergillus terreus KTR45 dan Penicillium citrinum KTR47, dan mengevaluasi efektivitas enkapsulasi dari nanopartikel kitosan terdepolimerisasi-kolagen. Penelitian ini meliputi prekultur kapang endofit laut dalam media cair Potato Dextrose Broth (PDB) yang ditambahkan koloidal kitosan. Setelah itu, kultur dipindahkan ke media hidrolisis yang mengandung kitosan koloid. Proses depolimerisasi menghasilkan dua fraksi, yaitu fraksi cairan filtrat (F1) berupa filtrat/ kitosan yang larut dalam media, sementara fraksi residu (F2) berupa substrat/ residu kitosan yang tidak larut. Kedua fraksi dianalisis warna, rendemen, kelarutan, viskositas, bobot molekul, gugus fungsi, derajat deasetilasi, derajat polimerisasi, dan zeta potensial. Pembuatan nanopartikel dimulai dengan mencampurkan kitosan terdepolimerisasi dengan kolagen dan sodium tripolifosfat, kemudian dihomogenisasi dan dikarakterisasi untuk ukuran partikel, stabilitas dan mikrostruktur. Data penelitian disajikan secara deskriptif dan inferensial. Data inferensial dianalisis menggunakan analisis ragam (ANOVA) berdasarkan rancangan acak kelompok (RAK). Hasil penelitian menunjukkan bahwa kedua kapang endofit laut berhasil mendepolimerisasi kitosan. Nilai viskositas pada semua fraksi mengalami penurunan, dengan nilai viskositas terendah terdapat pada fraksi F1 KTR47 sebesar 1,04±0,11 cP, sedangkan yang tertinggi terdapat pada fraksi F2 KTR47 sebesar 2,06±0,55 cP. Hal ini sejalan dengan nilai berat molekul yang dihasilkan, di mana fraksi F1 KTR47 memiliki berat molekul sebesar 0,611 kDa, sementara yang tertinggi terdapat pada fraksi F2 KTR47 yaitu 124 kDa. Kelarutan tertinggi pada pH netral mencapai 50%, diperoleh pada sampel F1 KTR47 dan F1 KTR45. Derajat deasetilasi (DD) menunjukkan bahwa semua fraksi memiliki DD lebih dari 80%. Nilai potensial zeta untuk semua sampel bernilai positif (+), dengan nilai potensial zeta terendah terdapat pada fraksi F1 KTR47 sebesar (+4,119), yang mengindikasikan berat molekul rendah. Selanjutnya, nanopartikel kitosan terdepolimerisasi-kolagen berhasil dilakukan dengan ukuran partikel rata-rata <500 nanometer, menunjukkan stabilitas yang cukup baik. secara keseluruhan, penelitian ini berhasil menunjukkan potensi kapang endofit laut sebagai agen depolimerisasi kitosan secara biologis, serta memberikan informasi penting tentang karakteristik kitosan terdepolimerisasi dan aplikasinya dalam formulasi nanoenkapsulasi.