Polimer Alami

I. PENDAHULUAN

Polimer merupakan senyawa yang disusun oleh molekul-molekul yang

dicirikan oleh pengulangan berlipat ganda dari satu atau lebih jenis atom atau

group atom (biasa disebut unit penyusun) yang dihubungkan satu sama lain dalam

jumlah yang cukup sehingga memberikan seperangkat sifat yang tidak bervariasi

(berubah atau dipengaruhi) oleh penambahan satu atau beberapa unit

penyusunnya.

Polimer dikelompokkan menjadi dua, yaitu polimer alami dan polimer

sintetis. Polimer alami atau dikenal dengan biopolimer dihasilkan atau diturunkan

dari sumber daya alam yang dapat diperbarui, dapat diuraikan dan tidak

menghasilkan racun, sedangkan polimer sintetis lebih biasa dikenali sebagai

plastik, seperti polietilena dan nylon. Polimer sintetis dapat diklasifikasikan ke

dalam 3 kelompok yaitu thermoplastik, thermoset dan elastomer.

Termoplastik merupakan polimer yang akan melunak pada pemanasan dan

dapat mengalir bila dikenakan tekanan. Dan apabila didinginkan, polimer tersebut

dapat dikembalikan ke sifat padat atau ke sifat rubbery. Termoset merupakan

polimer sintetis yang walaupun dipanaskan hingga titik lunak tidak akan kembali

ke keadaan semula. Pengaruh pemanasan terhadap polimer termoset adalah

menyebabkan proses curing, dan pemanasan lebih lanjut akan menyebabkan

degradasi pada polimer tetapi tidak dapat melunak atau mengalir.

Biopolimer banyak dilirik oleh industri karena beberapa alasan, yaitu :

Sumber daya alam yang tak terbatas

Bio-compatible and biodegradable (dapat diuraikan)

Mempunyai sifat mekanis yang baik

Telah dirancang dan dioptimalkan secara alami untuk memenuhi suatu tugas

tertentu

Mudah untuk membuat turunannya dengan sifat seperti yang diinginkan.

Polimer alami yang banyak tersebar di alam antara lain pati, karet,

khitosan, selulosa, protein dan lignin.

1

II. PATI

Pati merupakan senyawa polisakarida yang terdiri dari monosakarida yang

berikatan melalui ikatan oksigen. Monomer dari pati adalah glukosa yang

berikatan dengan ikatan (1,4)-glikosidik, yaitu ikatan kimia yang

menggabungkan 2 molekul monosakarida yang berikatan kovalen terhadap

sesamanya.

Pati merupakan zat tepung dari karbohidrat dengan suatu polimer senyawa

glukosa yang terdiri dari dua komponen utama, yaitu amilosa dan amilopektin.

Polimer linier dari D-glukosa membentuk amilosa dengan ikatan ()-1,4-glukosa.

Sedangkan polimer amilopektin adalah terbentuk dari ikatan ()-1,4-glukosida

dan membentuk cabang pada ikatan ()-1,6-glukosida.

Pati dihasilkan dari proses fotosintesis tanaman yang dibentuk (disintesa)

di dalam daun (plastid) dan amiloplas seperti umbi, akar atau biji dan merupakan

komponen terbesar pada singkong, beras, sagu, jagung, kentang, talas, dan ubi

jalar.

Aplikasi Pati

Pati dan juga produk turunannya merupakan bahan yang multiguna dan

banyak digunakan pada berbagai industri antara lain pada minuman dan

confectionary, makanan yang diproses, kertas, makanan ternak, farmasi dan bahan

kimia serta industri non pangan seperti tekstil, detergent, kemasan dan

sebagainya. Kegunaan pati dan turunannya pada industri minuman dan

confectionery memiliki persentase paling besar yaitu 29%, industri makanan yang

diproses dan industri kertas masing-masing sebanyak 28%, industri farmasi dan

bahan kimia 10%, industri non pangan 4% dan makanan ternak sebanyak 1%.

Di dalam industri non pangan seperti tekstil dan kemasan, pati digunakan

sebagai bahan pengisi. Pati dapat digunakan sebagai bahan yang mengurangi

kerutan pada pakaian dan digunakan untuk busa buatan untuk kemasan "kacang

tanah". Pada sektor kimia, pati dan turunannya banyak diaplikasikan pada

pembuatan plastik biodegradable, surfaktan, poliurethan, resin, senyawa kimia

dan obat-obatan. Pada sektor lainnya, pati dan turunannya dimanfaatkan sebagai

2

bahan detergent yang bersifat non toksik dan aman bagi kulit, pengikat, pelarut,

biopestisida, pelumas, pewarna dan flavor.

Adapun di dalam industri pangan, pati dapat digunakan sebagai bahan

makanan dan flavor baik pati konvensional maupun termodifikasi. Khusus untuk

industri makanan, pati sangat penting untuk pembuatan makanan bayi, kue,

pudding, bahan pengental susu, permen jelly, dan pembuatan dekstrin.

Pati merupakan polimer glukosa, dimana glukosa merupakan substrat

utama pada proses fermentasi. Di dalam fermentasi pati akan dihasilkan berbagai

macam produk turunan, seperti asam-asam organik (asam sitrat dan asam laktat),

asam amino, antibiotik, alkohol dan enzim.

Karakteristik Pati

a. Struktur Pati

Pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa yang terdiri dari

amilosa dan amilopektin dengan perbandingan 1:3 (besarnya perbandingan

amilosa dan amiloektin ini berbeda-beda tergantung jenis patinya). Amilosa

memiliki struktur lurus dengan ikatan (1,4)-D-glikosidik, lebih mudah larut

dalam air karena banyak mengandung gugus hidroksil. Kumpulan amilosa

dalam air sulit membentuk gel sehingga kurang kental dibandingkan

amilopektin serta lebih mudah membentuk senyawa komplek dengan asam

lemak dan molekul organik. Derajat Polimerisasi dari amilosa berkisar antara

500-6000 unit glukosa .

Amilopektin memiliki ikatan (1,4) dan (1,6) dengan struktur yang

bercabang, memiliki sifat mudah mengembang dan membentuk koloid dalam

air. DP amilopektin berkisar antara 105 sampai 3x106 unit glukosa. DP

amilosa dan amilopektin ini dipengaruhi oleh jenis-jenis pati.

Gambar 1. Struktur Amilosa

3

Gambar 2. Struktur Amilopektin

Selain amilosa dan amilopektin, di dalam pati juga ditemukan komponen

lain dalam jumlah yang sedikit, yaitu lipid (sekitar 1%), protein, fosfor dan

mineral-mineral. Bagian lipid ada yang berikatan dengan amilosa dan ada

yang bebas.

Bentuk dan ukuran ganula pati berbeda-beda tergantung dari sumber

tanamannya. Granula pati beras memiliki ukuran yang kecil (3-8 µm),

berbentuk poligonal dan cenderung terjadi agregasi atau bergumpal-gumpal.

Granula pati jagung agak lebih besar (sekitar 15 µm), berbentuk bulat ke arah

poligonal. Granula tapioka berukuran lebih besar (sekitar 20 µm), berbentuk

agak bulat dan pada salah satu bagian ujunnya berbentuk kerucut. Granula pati

gandum cenderung berkelompok dengan berbagai ukuran. Ukuran normalnya

adalah 18 µm, granula yang lebih besar berukuran rata-rata 24 µm dan granula

yang lebih kecil berukuran 7-8 µm. Bentuk granula pati gandum adalah bulat

sampai lonjong. Pati kentang berbentuk oval dan sangat besar, berukuran rata-

rata 30-50 µm.

Tabel 1. Sifat fisik dan kimia berbagai jenis pati

Jenis Pati Bentuk GranulaUkuran granula

(µm)

Kandungan Amilosa/Amilopektin

(% rasio)Sagu Elips agak terpotong 20-60 27/23Beras Poligonal 3-8 17/83Jagung Poligonal 5-25 26/74Kentang Bundar 15-100 24/76Tapioka Oval 5-35 17/83Gandum Elips 2-35 25/75Ubi Jalar Poligonal 16-25 18/82

Sumber : Knight (1969)

4

Distribusi ukuran granula pati berpengaruh terhadap kekuatan

pembengkakan pati. Ukuran granula pati yang kecil, maka kekuatan

pembengkakannya juga kecil. Bentuk dan ukuran beberapa granula pati dapat

dilihat pada Gambar 3.

Gambar 3. Penampakan beberapa jenis molekul pati

Pada struktur granula pati, amilosa dan amilopektin tersusun dalam suatu

cincin-cincin. Jumlah cincin dalam suatu granula kurang lebih berjumlah 16,

dimana sebagian berbentuk lapisan amorf dan sebagian berbentuk lapisan

semikristal.

5

Amaranth starch(Bar: 1 µm)

Pati Ararut(Bar: 20 µm)

Soba Pati (Bar: 5 µm)

Pati Ubi Kayu(Bar: 10 µm)

Pati Jagung(Bar: 10 µm)

Pati Gandum(Bar: 5 µm)

Pati Kentang(Bar: 50 µm)

Pati Padi(Bar: 2 µm)

Pati Kacang Merah(Bar: 20 µm)

Gambar 4. Struktur cincin amilosa dan amilopektin dalam granular pati

Gambar 5. Lapisan amorf dan lapisan semikristal pada cincin molekul pati

b. Gelatinisasi Pati

Amilosa dan amilopektin di dalam granula pati dihubungkan dengan

ikatan hidrogen. Apabila granula pati dipanaskan di dalam air, maka energi

panas akan menyebabkan ikatan hidrogen terputus, dan air masuk ke dalam

granula pati. Air yang masuk selanjutnya membentuk ikatan hidrogen dengan

amilosa dan amilopektin.

Meresapnya air ke dalam granula menyebabkan terjadinya pembengkakan

granula pati. Ukuran granula akan meningkat sampai batas tertentu sebelum

akhirnya granula pati tersebut pecah. Pecahnya granula menyebabkan bagian

amilosa dan amilopektin berdifusi keluar. Proses masuknya air ke dalam pati

yang menyebabkan granula mengembang dan akhirnya pecah disebut dengan

gelatinisasi, sedangkan suhu dimana terjadinya gelatinisasi disebut dengan

suhu gelatinisasi.

6

Proses gelatinisasi pati menyebabkan perubahan viskositas larutan pati.

Dengan menggunakan Brabender Viscoamylograph, terukur bahwa larutan

pati sebelum dipanaskan memiliki viskositas 0 unit. Dengan adanya

pemanasan, granula pati sedikit demi sedikit mengalami pembengkakan

sampai titik tertentu. Pembengkakan pati diikuti denganpeningkatan

viskositas. Semakin besar pembengkakan granula, viskositas semakin besar.

Setelah pembengkakan maksimum, dan granula pati pecah, dan pemanasan

tetap dilanjutkan dengan suhu konstan, maka akan terjadi penurunan

viskositas akibat proses degradasi.

Gambar 6. Viscoamylograph

Modifikasi Pati

Salah satu sifat pati adalah tidak larut dalam air dingin, karena molekulnya

berantai lurus atau bercabang tidak berpasangan, sehingga membentuk jaringan

yang mempersatukan granula pati. Selain itu, kesulitan dalam penggunaan pati

adalah selain pemasakannya memakan waktu yang cukup lama, pasta yang

terbentuk juga cukup keras. Selain itu terjadinya proses retrogradasi dan sineresis

pada pati alami sering tidak dikehendaki. Retrogradasi merupakan proses

kristalisasi kembali dan pembentukan matrik pati yang telah mengalami

gelatinisasi akibat pengaruh suhu.

Untuk mengatasi hal tersebut, maka perlu dilakukan modifikasi pati

sehingga diperoleh sifat-sifat yang cocok untuk aplikasi tertentu. Modifikasi pati

merupakan salah satu upaya untuk mengubah sifat kimia dan atau fisik dari pati

7

Time

Vis

cosi

ty 65oC

90oC30oC

heating constant temperature

Time

Vis

cosi

ty 65oC

90oC30oC

heating constant temperature

alami. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan cara pemotongan struktur molekul,

penyusunan kembali struktur molekul, oksidasi atau dengan cara melakukan

substitusi gugus kimia pada molekul pati. Terdapat beberapa metode modifikasi

antara lain modifikasi kimia, fisika maupun dengan hidrolisis.

1. Modifikasi dengan Hidrolisis

Modifikasi pati dengan cara hidrolisis dapat dilakukan dengan

menggunakan asam dan enzim. Hidrolisis pati dengan enzim dilakukan dalam

beberapa tahap, yaitu likuefaksi, sakarifikasi dan isomerisasi. Langkah yang

pertama adalah likuefaksi 30-40% suspensi padatan untuk menghasilkan

maltodekstrin dengan menggunakan enzim -amilase. Setelah likuefaksi

dilakukan sakarifikasi menggunakan enzim glukoamilase atau pullulanase

untuk menghasilkan sirup glukosa atau sirup maltosa. Hasil sakarifikasi

dilakukan isomerisasi dengan enzim glukosa isomerase untuk menghasilkan

sirup fruktosa.

Hidrolisis dengan enzim dapat menghasilkan beberapa produk hidrolisat

pati dengan sifat-sifat tertentu yang didasarkan pada nilai DE (ekuivalen

dekstrosa). Nilai DE 100 adalah murni dekstrosa sedangkan nilai DE 0 adalah

pati alami. Hidrolisat dengan nilai DE 50 adalah maltosa, nilai DE di bawah 20

adalah maltodekstrin, sedangkan hidrolisat dengan DE berkisar antara 20-100

adalah sirup glukosa.

2. Modifikasi Pati secara Kimia

Modifikasi pati secara kimia dapat dilakukan dengan 3 metode yaitu

substitusi, cross linking dan gabungan antara substitusi dengan cross

linking.

Metode substitusi menghasilkan pati tersubstitusi. Pati ini dibuat dari pati

dalam bentuk granula dan substitusi tingkat rendah akan menginterupsi secara

linier, mencegah retrogadasi, meningkatkan water binding capacity (kapasitas

mengikat air), menurunkan suhu gelatinisasi dan mengubah kejernihan pasta.

Terdapat dua kelompok dalam pati tersubstitusi, yang didasarkan pada

senyawa yang mensubstitusinya yaitu pati ester (pati asetat, pati phospat dan

pati suksinat) dan pati ether yang meliputi carboxy methyl starch dan hydroxyl

propyl starch.

8

Pati asetat merupakan hasil asetilasi pati dimana granula pati diesterkan

dengan grup asetat dengan mensubstitusi gugus hidroksil pati. Proses asetilasi

dapat meningkatkan kestabilan pasta dan kejernihan, serta dapat mencegah

retrogadasi. Tingkat asetilasi juga dapat dibatasi hingga dapat memperbaiki

sifat-sifat yang diperlukan. Pati asetat banyak diapliksikan pada persiapan

produk-produk beku seperti es krim, cheese cake dan produk lainnya.

Pati phospat memiliki dua kelompok, yang pertama termasuk dalam pati

tersubstitusi dan yang kedua termasuk dalam cross linked starch. Dalam

kelompok pati tersubstitusi, pati phosphat memiliki fungsi yang hampir sama

dengan pati asetat, dimana grup phosphat berfungsi untuk mencegah

retrogadasi. Adapun pati phosphat dalam kelompok cross linked starch dapat

digunakan untuk menstabilkan viskositas.

Modifikasi dengan metode suksinilasi merupakan proses suksinilasi pati

dengan asam suksinat atau alkenil suksinat. Pati termodifikasi dengan metode

ini dapat mencegah retrogradasi, meningkatkan sifat hidrofobik pati serta dapat

membantu pembentukan emulsi.

Kelompok pati tersubstitusi dalam kelompok ether, secara umum

dikelompokkan sebagai berikut:

Anionik (Carboxy methyl starches)

Kationik (Quaternery ammonium)

Non ionik (Hydroxy alkyl starches)

Pati ether memiliki kejernihan yang lebih baik, lebih resisten terhadap

retrogadasi dan memiliki viskositas yang lebih tinggi. Pati ether jenis Carboxy

methyl dan Hydroxy prophyl lebih disukai karena memiliki sifat-sifat

fungsional yang lebih baik dibandingkan kelompok pati ester (starch acetate

and monostarch phosphates). Pati Hydroxy prophyl hampir sama dengan pati

asetat hanya saja grup pensubstitusinya lebih besar dan grup Hydroxy prophyl

tersebut berfungsi untuk mencegah retrogradasi.

Metode Cross Linking dapat dilakukan dengan berbagai tingkat. Dengan

metode ini dapat mengurangi elastisitas pati alami, dan pati yang dihasilkan

lebih toleran terhadap adukan yang tinggi dalam pemrosesan. Pati yang

dihasilkan juga lebih tahan terhadap panas dan tidak mudah dipengaruhi oleh

9

adanya asam atau gula. Tingkatan Cross Linking beserta aplikasi produknya

disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2. Tingkatan Cross Linking beserta aplikasi produknya

Tingkatan Cross Linking Aplikasi

Ringan Produk pangan yang netral dan sedikit asam.

Sedang Produk dengan kandungan asam yang tinggi.

Tinggi Adukan dan temperature yang tinggi,

3. Modifikasi Pati secara Fisika

Modifikasi pati secara fisik yang umum digunakan adalah pragelatinisasi.

Pati pragelatinisasi dibuat dengan cara memasak pati di atas suhu

gelatinisasinya dan mengeringkannya dengan cara menggiling lewat rol-rol

yang dipanaskan. Pati pragelatinisasi ini jika terkena air maka akan larut

dengan mudah tanpa memasaknya kembali.

Pati pragelatinisasi telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi industri

dimana fasilitas pemasakan tidak tersedia atau kelarutan yang cepat sangat

diharapkan. Industri kertas memanfaatkan pati ini dalam campuran pulp agar

kertas yang dihasilkan lebih kuat. Pati pragelatinisasi juga digunakan dalam

pembuatan makanan instan seperti puding dan dimanfaatkan juga dalam

pengeboran minyak sebagai kontrol terhadap viskositas lumpur pengeboran.

Dunia industri makanan sudah mulai melirik penggunaan pati termodifikasi

ini sebagai bahan penolong bagi produk makanan tertentu Pati termodifikasi

berfungsi sebagai bahan pengisi, pengental, pengemulsi dan pemantap bagi

makanan. Dengan penambahan pati termodifikasi produk makanan akan

mempunyai keunggulan kualitas baik dari penampakan secara fisik, rasa,

konsistensi, warna, zat gizi atau pun proses pengolahan yang lebih mudah dan

cepat. Adapun industri makanan yang memanfaatkan pati pragelatinisasi adalah

dalam pembuatan pie sebgai bahan pengisi, campuran saus, bahan pelapis,

persiapan bumbu masak dan dalam pembuatan roti.

10

Tanaman -Tanaman Penghasil Pati

Pati dapat dihasilkan dari beberapa macam sumber antara lain dari biji-

bijian dan umbi-umbian. Pati yang berasal dari biji-bijian dapat berasal dari

serealia seperti jagung, gandum, beras, sorghum dan dari kacang-kacangan.

Adapun dari umbi-umbian, pati dapat dihasilkan dari singkong, kentang. Selain

dari kedua sumber tersebut, pati juga dapat dihasilkan dari batang tanaman,

seperti pati sagu, dan dari daging buah muda seperti pisang.

Pati umbi-umbian memiliki suhu gelatinisasi berkisar antara 70-80oC,

bersifat elastis, mudah rusak dan memiliki penampakan yang translucent ketika

dingin. Pati biji-bijian memiliki suhu gelatinisasi yang lebih tinggi, yaitu 95oC,

berbentuk gel dan ketika dingin memiliki penampakan yang opaque.

Secara umum biji-bijian mengandung 75% karbohidrat dalam bentuk pati,

selulosa, hemiselulosa, dan pektin; 10-14% protein; 1-2% lemak; 10% air; dan 1-

2% abu (mineral).

Tabel 3. Sifat – sifat beberapa granula pati

Jenis Pati Kristalinitas (%)

Suhu Gelatinisasi (oC) % Amilosa % Amilopektin

Gandum 36 53-65 26-31 69-74Jagung 62-70 28 72Oats 56-62 27 73Beras 38 61-78 14-32 68-86Sorghum 69-75 21-34 66-79Pea 57-70 33-35 65-67Kentang 25 58-66 23 77

Sumber : Belitz dan Grosch (1999)

Selain jenis-jenis pati diatas, dikenal juga pati waxy yang mengandung

99% amilopektin dan pati amilosa tinggi yang mengandung sekitar 70%

amilosa.

11

Gambar 7. Biji-Bijian penghasil pati

12

Gandum Beras Oat

Jagung Barley Sorghum

KARET ALAM

Karet alam (polyisoprene) termasuk ke dalam elastomer yaitu bahan yang

dapat direnggangkan dan dapat kembali seperti bentuk semula. Selain karet alam,

terdapat beberapa bahan yang juga termasuk elastomer yaitu polybutadiene,

polyisobutylene dan polyurethanes, yang ketiganya merupakan polimer sintetis.

Elastomer memiliki potensi yang besar dalam dunia industri karena

memiliki sifat keliatan dan kelekatan yang tinggi, elatisitas tinggi, daya tarik yang

kuat, daya lengket yang baik dan daya pegas yang tinggi. Karena sifat-sifat

tersebut polyisoprene banyak dimanfaatkan untuk membuat sepatu boot tahan air,

bola dan peluru karet.

Molekul karet alam terbentuk melalui reaksi adisi monomer-monomer

isoprene secara teratur yang terikat secara “kepala ke ekor”, memiliki susunan

geometri 98% cis-1,4 dan 2% trans-1,4 dengan berat molekul berkisar antara 1-2

juta dan mengandung sekitar 15.000-20.000 ikatan tidak jenuh.

Gambar 8. Molekul karet alam poliisoprena

Karet alam dihasilkan dari tanaman karet Hevea brasiliensis. Tanaman

karet termasuk tanaman tahunan yang tergolong dalam famili Euphorbiaceae,

tumbuh baik di dataran rendah hingga menengah (0-400 dpl) dengan curah hujan

1500-2500 mm/tahun dan mampu hidup di lahan dengan keasaman tinggi (pH

4.0-4.5), pada tanah bersolum dalam dan miskin hara.

Untuk mendapatkan karet alam, dilakukan penyadapan terhadap batang

pohon tanaman karet hingga dihasilkan getah kekuning-kuningan yang disebut

dengan lateks. Lateks merupakan cairan atau sitoplasma yang berisi ±30%

partikel karet. Pada tanaman karet, lateks dibentuk dan terakumulasi dalam sel-sel

pembuluh lateks yang tersusun pada setiap jaringan bagian tanaman, seperti pada

13

bagian batang dan daun. Penyadapan lateks dapat dilakukan dengan mengiris

sebagian dari kulit batang. Penyadapan ini harus dilakukan secara hati-hati karena

kesalahan dalam penyadapan dapat membahayakan bahkan mematikan pohon

karet.

Faktor-faktor yang mempengaruhi produksi lateks dalam penyadapan

antara lain arah dan sudut kemiringan, panjang irisan sadap, letak bidang sadap,

kedalaman irisan sadap, ketabalan irisan sadap, frekuensi penyadapan dan waktu

penyadapan. Waktu penyadapan yang baik adalah dilakukan sepagi mungkin

sekitar pukul 05.00-07.30.

14

Gambar 9. Kebun karet

Gambar 10. Penyadapan getah karet

Secara umum dalam lateks karet yang segar mengandung 20-60% karet,

0.3-0.7 % abu, 1-2% protein, 2% resin atau lipid dan 33-75% air. Adapun

menurut Tangpakdee (1998) lateks jika disentrifugasi pada 54.000 g (gravitasi)

selama 1 jam akan terpisahkan menjadi beberapa komponennya yaitu fraksi karet,

frey wyssling, serum C (sitosol) dan fraksi bawah yang terdiri atas partikel lutoid.

Fraksi karet sebanyak 37% mengandung protein, fosfolipid, sterol ester, lemak

dan resin, sedangkan frey wyssling mengandung karotenoid, plastokromanol, dan

lipid. Fraksi frey wyssling ini berwarna kuning dan mengandung partikel-partikel

berbentuk spiral dengan diameter 3-6µm. Serum C adalah cairan bening yang

merupakan sitosol dari sel pembuluh lateks, mengandung berbagai persenyawaan

antara lain sukrosa, protein dan asam-asam organik. Fraksi bawah terdiri atas

protein, fosfolipid, sterol, trigonolein, labikuinon dan argothionin. Fraksi ini

banyak mengandung lutoid yang mengandung protein karet, lipid, ion Ca dan ion

Mg.

Jenis-Jenis Karet Alam

Terdapat beberapa macam karet alam yang kebanyakan merupakan bahan

olahan baik setengah jadi ataupun barang jadi. Jenis-jenis karet alam antara lain

bahan olah karet, karet konvensional, lateks pekat, karet bongkah (block

rubber), karet spesifikasi teknis (crumb rubber), karet siap olah (tyre

rubber) dan karet reklim (reclaimed rubber).

a. Bahan Olah Karet

Bahan olah karet adalah lateks kebun serta gumpalan lateks kebun yang

diperoleh dari pohon karet. Yang termasuk bahan olah karet adalah lateks

kebun, sheet angin, slab tipis dan lump segar yang dibagi berdasarkan

pengolahannya.

Lateks kebun merupakan cairan getah yang dihasilkan dari proses penyadapan

pohon karet dan belum mengalami pengolahan sama sekali. Lateks kebun yang

baik harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :

Disaring dengan saringan berukuran 40 mesh.

Tidak terdapat kotoran atau benda-benda lain seperti daun atau kayu.

Tidak bercampur dengan bubur lateks, air ataupun serum lateks.

15

Warna putih dan berbau karet segar.

Lateks kebun mutu I mempunyai kadar karet kering 28% dan lateks kebun

mutu 2 mempunyai kadar karet kering 20%.

Sheet Angin merupakan bahan olah karet yang dibuat dari lateks yang sudah

disaring dan digumpalkan dengan asam semut. Jenis ini berupa karet sheet yang

sudah digiling tetapi belum jadi. Ketentuan sheet angin yang baik adalah

sebagai berikut :

Harus ada penggilingan pada gumpalan lateks untuk mengeluarkan air atau

serumnya.

Gilingan kembang digunakan sebagai gilingan akhir

Kotoran tidak terlihat

Dalam penyimpanan tidak boleh terkena air atau sinar matahari langsung

Sheet angin mutu 1 mempunyai kadar karet kering 90% dan sheet angin

mutu 2 mempunyai kadar karet kering 80%

Tingkat ketebalan pertama 3 mm dan tingkat ketebalan kedua 5 mm.

Slab Tipis merupakan bahan olah karet yang terbuat dari lateks yang sudah

digumpalkan. Adapun ketentuan slab tipis yang baik adalah sebagai berikut :

Tidak terdapat campuran gumpalan yang tidak segar.

Air atau serum harus dikeluarkan baik dengan giling atau dikempa.

Tidak terlihat adanya kotoran.

Selama disimpan tidak boleh terendam air atau terkena sinar matahari

langsung.

Slab tipis mutu I mempunyai kadar karet kering 70% dan slab tipis mutu 2

mempunyai kadar karet kering 60%.


Lump Segar merupakan bahan olah karet yang bukan berasal dari gumpalan

lateks kebun yang terjadi secara alamiah dalam mangkuk penampung. Lump

segar yang baik harus memenuhi ketentuan sebagai berikut :

Tidak terlihat adanya kotoran.

16

Selama disimpan tidak boleh terendam air atau terkena sinar matahari

langsung.

Lump segar mutu 1 mempunyai kadar karet kering 60% dan lump segar

mutu 2 mempunyai kadar karet kering 50%.


Tabel 4. Spesifikasi Persyaratan Mutu Bahan Olah Karet (SNI 06-2047-1998)

No Jenis Uji SatuanPersyaratan

Lateks Kebun Sit Slab Lump

1 Karet kering (K) (min)

- Mutu I

- Mutu II

%

%

28

20

-

-

-

-

-

-

2 Ketebalan (T) (maks)

- Mutu I

- Mutu II

- Mutu III

mm

mm

mm

-

-

-

3

5

10

50

100

150

50

100

150

3 Kebersihan (B) - Tidak terdapat

kotoran

Tidak terdapat

kotoran

Tidak terdapat

kotoran

Tidak

terdapat

kotoran

4 Koagulan - - Asam semut Asam semut/

alamiah

Alamiah

b. Karet Konvensional

Jenis-jenis karet alam olahan yang tergolong karet konvensional adalah Ribbed

Smoked Sheet, White and Pale Crepe, Estate Brown Crepe, Compo Crepe,

Thin Brown Crepe Remills, Thick Blanket Crepes Ambers, Flat Bark

Crepe, Pure Smoked Blanket Crepe dan Off Crepe.

Jenis karet konvensional yang banyak diproduksi adalah Ribbed Smoked Sheet

atau disingkat RSS. Karet ini berupa lembaran sheet yang mendapatkan proses

pengasapan dengan baik. RSS ini memiliki beberapa macam antara lain XRSS,

RSS 1 hingga RSS 5.

17

c. Lateks Pekat

Lateks pekat berbentuk cairan pekat, tidak berbentuk lembaran atau padatan

lainnya. Lateks pekat yang ada di pasaran dibuat dengan pendadihan atau

creamed lateks dan melalui proses sentrifugasi. Lateks pekat banyak digunakan

untuk pembuatan bahan-bahan karet yang tipis dan bermutu tinggi.

d. Karet Bongkah (Block Rubber)

Karet bongkah merupakan karet remah yang telah dikeringkan dan dikilang

menjadi bandela-bandela dengan ukuran tertentu. Karet bongkah ada yang

berwarna muda dan setiap kelasnya mempunyai kode warna tersendiri. Masing-

masing negara memiliki standar mutu karet bongkah. Standar mutu karet

bongkah untuk Indonesia tercantum dalam SIR (Standard Indonesian Rubber)

yang dikeluarkan berdasarkan Surat Keputusan Menteri Perdagangan No.

184/Kp/VI/88 Tanggal 25 Juni 1988.

Tabel 5. SIR (Standard Indonesian Rubber) tahun 1988.

SKEMASIR 3CV SIR 3L SIR 3WF SIR 5 SIR 10 SIR 20

LateksKoagulum

Lateks Tipis

Koagulum

lapangan

Koagulum

LapanganSpesifikasi

o Kadar kotoran, % maks (b/b) 0.03 0.03 0.03 0.05 0.10 0.20

o Kadar abu, % maks (b/b) 0.50 .0.50 0.50 0.50 0.75 1.00

o Kadar zat menguap, % maks

(b/b) 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80 0.80

o Nitrogen, (%) maks (b/b) 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60

o Plastisitas awal (Po), min 30 30 30 30 30 30

o Plastisity Retention Indeks

(PRI), min 60 75 75 70 60 50

o Uji kemantapan

viskositas/ASHT (satuan

Wallace maks.) 8 - - - - -

o Viskositas Money ML(1 + 4’)

100oC) *) - - - - -

o Warna (lovibond) - 6.0 - - - -

o Cure **) **) **) - - -

Warna lambang Hijau Hijau Hijau

Hijau bergaris

coklat Coklat Merah

Warna pembungkus plastik Trasnsparan Transparan Transparan Transparan Transparan Transparan

18

Warna pita plastik Jingga Transparan Putih susu Putih susu Putih susu Putih susu

Tebal plastik pembungkus (mm) 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01 0,03 ± 0,01

Titik leleh plastik pembungkus

bandela,maks 108oC 108oC 108oC 108oC 108oC 108oC

e. Karet Spesifikasi Teknis (Crumb Rubber)

Crumb rubber merupakan karet alam yang dibuat khusus sehingga

terjamin mutu teknisnya. Penetapan mutu berdasarkan pada sifat-sifat teknis

dimana warna atau penilaian visual yang menjadi dasar penentuan golongan

mutu pada jenis karet sheet, crepe maupun lateks pekat tidak berlaku.

Crumb Rubber dibuat agar dapat bersaing dengan karet sintetis yang

biasanya menyertakan sifat teknis serta keistimewaan untuk jaminan mutu tiap

bandelanya. Crumb Rubber dipak dalam bongkah-bongkah kecil, berat dan

ukuran seragam, ada sertifikast uji laboratorium, dan ditutup dengan lembaran

plastik polythene.

f. Tyre Rubber

Tyre rubber merupakan barang setengah jadi dari karet alam sehingga dapat

langsung dipakai oleh konsumen, baik untuk pembuatan ban atau barang yang

menggunakan bahan baku karet alam lainnya. Tyre rubber memiliki beberapa

kelebihan dibandingkan karet konvensional. Ban atau produk produk karet lain

jika menggunakan tyre rubber sebagai bahan bakunya memiliki mutu yang

lebih baik dibandingkan jika menggunakan bahan baku karet konvensional.

Selain itu jenis karet ini memiliki daya campur yang baik sehingga mudah

digabung dengan karet sintetis.

g. Karet Reklim (Reclimed Rubber)

Karet reklim merupakan karet yang diolah kembali dari barang-barang karet

bekas, terutama ban-ban mobil bekas. Karet reklim biasanya digunakan sebagai

bahan campuran, karena mudah mengambil bentuk dalam acuan serta daya

lekat yang dimilikinya juga baik. Pemakaian karet reklim memungkinkan

pengunyahan (mastication) dan pencampuran yang lebih cepat. Produk yang

dihasilkan juga lebih kukuh dan lebih tahan lama dipakai.

19

Kelemahan dari karet reklim adalah kurang kenyal dan kurang tahan gesekan

sesuai dengan sifatnya sebagai karet daur ulang. Oleh karena itu kerat reklim

kurang baik digunakan untuk membuat ban.

Perkembangan Industri Pengolahan Karet di Indonesia

Pada awal pengusahaan karet alam, para petani karet menghasilkan jenis

produk karet konvensional yakni Ribbed Smoked Sheet (RSS) yang dilakukan

secara sendiri-sendiri ataupun berkelompok. Sesuai dengan perkembangan pasar,

pemerintah memperkenalkan dan mendorong untuk memproduksi karet olahan

lebih lanjut seperti Crumb Rubber yang merupakan jenis karet spesifik secara

teknis (technically specified rubber).

20

Padaawal pengusahaannya, petani karet menghasilkan jenisproduk karetkonvensional yakni Ribbed Smoked Sheet (RSS), yakni berupakaret

lembarantipisyang diasap.

Unit-unit pengolahanmulai dari penggilingan sampai dengan rumah asapberadadi sekitar lokasi kebun petani dan dilakukansendiri oleh petani atau

petani secaraberkelompok.

Polaproduksi seperti ini mendorongpetani, baiksecara individu maupunkelompok, mengintegrasikan usahataninyadengan unit pengolahandengan

skalakecil.

Padatingkat petani bentukproduk karet yang diperdagangkan sudah dalambentuk komoditasprimer yakni padaumumnyadalambentukRSS (produk

setengah jadi relatif tahan simpan).

Padaawal pengusahaannya, petani karet menghasilkan jenisproduk karetkonvensional yakni Ribbed Smoked Sheet (RSS), yakni berupakaret

lembarantipisyang diasap.

Unit-unit pengolahanmulai dari penggilingan sampai dengan rumah asapberadadi sekitar lokasi kebun petani dan dilakukansendiri oleh petani atau

petani secaraberkelompok.

Polaproduksi seperti ini mendorongpetani, baiksecara individu maupunkelompok, mengintegrasikan usahataninyadengan unit pengolahandengan

skalakecil.

Padatingkat petani bentukproduk karet yang diperdagangkan sudah dalambentuk komoditasprimer yakni padaumumnyadalambentukRSS (produk

setengah jadi relatif tahan simpan).

Pemerintah mulai mengintroduksikan dan mendorongtumbuhnya industrikaret remah(crumb rubber) yang merupakan jeniskaret spesifik secara

teknis(technically specified rubber).

J enisproduk karet remah Indonesia disebutStandard Indonesian Rubber (SIR). J enismutuSIR :

(1) karet kualitastinggi (high grades) SIR 3 L, SIR 3CV danSIR 3WF yang dibuat dari bahan olah lateksdi perkebunan besar

(2) mutu rendah(low grades) SIR 10 dan SIR 20 yang dibuat daribahan olah karet yang membeku secaraalami yang umumnyadihasilkandari perkebunan rakyat.

Pusat-pusat pengolahankaret remah yang menggunakan bahan olah karetrakyat dibangun dengan kapasitasyang besar dan umumnyaberadadi

sekitar kotabesar (ibu kotaprovinsi atau kabupaten).

Pemerintah mulai mengintroduksikan dan mendorongtumbuhnya industrikaret remah(crumb rubber) yang merupakan jeniskaret spesifik secara

teknis(technically specified rubber).

J enisproduk karet remah Indonesia disebutStandard Indonesian Rubber (SIR). J enismutuSIR :

(1) karet kualitastinggi (high grades) SIR 3 L, SIR 3CV danSIR 3WF yang dibuat dari bahan olah lateksdi perkebunan besar

(2) mutu rendah(low grades) SIR 10 dan SIR 20 yang dibuat daribahan olah karet yang membeku secaraalami yang umumnyadihasilkandari perkebunan rakyat.

Pusat-pusat pengolahankaret remah yang menggunakan bahan olah karetrakyat dibangun dengan kapasitasyang besar dan umumnyaberadadi

sekitar kotabesar (ibu kotaprovinsi atau kabupaten).

Gambar 11. Diagram Pengembangan Industri Karet di Indonesia

Manfaat Karet Alam

Karet alam banyak digunakan dalam berbagai industri. Umumnya alat-alat

yang dibuat dari karet alam sangat berguna bagi kehidupan sehari-sehari maupun

dalam usaha industri mesin-mesin penggerak. Barang yang dapat dibuat dari karet

alam antara lain aneka ban kendaraan, sepatu karet, sabun penggerakmesin besar

dan mesin kecil, pipa karet, kabel, isolator dan bahan-bahan pembungkus logam.

21

Gambar 12. Industri pengolahan karet alam

Bahan baku karet banyak digunakan untuk membuat perlengkapan seperti sekat

atau tahanan alat-alat penghubung dan penahan getaran. Karet juga bisa dipakai

untuk tahanan dudukan mesin serta dipasang pada pintu, kaca pintu, kaca mobil,

dan pada alat-alat lainnya.

Tabel 6. Struktur Ekspor Karet Alam Indonesia (Rata-rata per tahun)

Jenis Mutu Volume (Ton) Proporsi (%)

Lateks Pekat 16.460 1,13

RSS 52.100 3,58

SIR-crumb rubber :

• SIR 3

• SIR 5

• SIR 10

• SIR 20

• SIR Lainnya

36.262

7.332

67.602

1.251.811

28.478

2,49

0,50

4,65

86,12

1,95

Lain-lain 3.790 0,26

Total 1.453.509 100,00

22

KHITIN DAN KHITOSAN

Khitin

Khitin termasuk golongan polisakarida yang mempunyai berat molekul

tinggi dan merupakan melekul polimer berantai lurus dengan nama lain β-(1-4)-2-

asetamida-2-dioksi-D-glukosa (N-asetil-D-Glukosamin).

Khitin memiliki struktur yang hampir sama dengan selulosa dimana ikatan

yang terjadi antara monomernya terangkai dengan ikatan glikosida pada posisi β-

(1-4). Perbedaan khitin dengan selulosa adalah gugus hidroksil yang terikat pada

atom karbon yang kedua pada khitin diganti oleh gugus asetamida (NHCOCH2)

sehingga khitin menjadi sebuah polimer berunit N-asetilglukosamin.

Gambar 13. Struktur Khitin

Khitin mempunyai rumus molekul C18H26N2O10. Khitin berbentuk kristal

putih, bersifat larut dalam asam-asam mineral seperti asam sulfat, asam nitrit,

asam fosfat, dan asam formiat anhidrida yang pekat, dan bersifat tidak larut dalam

air, asam organik encer, alkali encer dan pekat, alkohol dan pelarut organik

lainnya.

Khitin dibedakan ke dalam 3 jenis yaitu , β dan Khitin. -khitin

memiliki struktur kristal yang polimorf dan susunan rantai molekul yang tidak

sejajar dengan ikatan sangat kuat. b-khitin memiliki rantai molekul yang sejajar

sedangkan -khitin disusun oleh tiga buah rantai molekul yang terdiri dari dua

rantai molekul yang terdiri dari dua rantai sejajar dan satu rantai tidak sejajar

23

Aplikasi Khitin

Khitin banyak digunakan sebagai bioaktivitas atau surfaktan.

Dapat memacu pertumbuhan bakteri penghasil laktase yang biasa hidup di

dalam organ pencernaan bayi

Sebagai sumber zat makanan khitin dapat menurunkan kadar kolesterol

Dapat dimanfaatkan untuk menangani cemaran logam beracun dan zat

pewarna tekstil yang terakumulasi dalam perairan.

Berpotensi sebagai bahan antibiotika dan benang operasi yang aman

Dapat menyerap bahan berprotein yang terdapat dalam air limbah industri

pengolahan pangan

Sumber Khitin dan Proses Pembuatannya

Secara umum khitin ditemukan pada hewan golongan orthopoda, annelida,

molusca, corlengterfa, dan nematoda yang tidak hanya pada bagian kulit dan

kerangkanya saja, tetapi juga terdapat pada trachea, insang, dinding usus, dan

pada bagian dalam kulit cumi-cumi. Sumber-sumber khitin beserta persentasenya


Tabel 7. Sumber-Sumber Khitin di Alam

Sumber-sumber chitin di alam Komposisi (%)JamurCacingCumi-cumi/gritaKalajengkingLaba-LabaKecoaKumbang airUdang Ulat suteraKepitingRajungan

5-2020-383-203038353740446970

Khitin juga dihasilkan dari golongan mikroorganisme, terutama dari golongan

kapang dan khamir. Kandungan khitin dari beberapa golongan makhluk hidup


Tabel 8. Kandungan khitin dari beberapa golongan makhluk hidup

24

Sumber : http://www3.wind.ne.jp/mazmoto/zeri/training/shrimp.htm

Jenis Kandungan Khitin (%)

A. Golongan Crustaceae

Kepiting biru 14a

Kepiting merah 1,3-1,8b

Lobster Nephros 69,8c

Lobster Nomarus 60,8-77,0c

Udang 69,1c

B. Golongan Insecta

Lipas 35c

Kumbang 27-35c

Belalang 20c

Ulat Sutra 33,7c

C. Golongan Molusca

Clam shell 6,1Kulit Kerang 3,6Rangka dalam cumi-cumi 41

D. Golongan Mikroorganisme

Aspergillus niger 42d

Penicillium notatum 18,5d

Penicillium chrysogenum 20,1d

Saccharomyces cerevisiae 2,9d

Secara umum proses isolasi khitin khususnya dari crustaceae terdiri dari

proses deproteinasi dan demineralisasi, dimana kedua proses ini sangat

mempengaruhi keberhasilan proses ekstraksi. Pemisahan protein (deproteinasi)

dilakukan dengan larutan basa ataupun dengan enzim, demineralisasi dilakukan

dengan penambahan asam dan kadang-kadang dilakukan pemutihan (bleaching)

dengan aseton dan natrium hipoklorit. Skema proses pembuatan khitin disajikan

pada Gambar 14.

25

Keterangan : a = berdasar berat basah b = berdasar berat kering c = berdasar berat bahan organik pada kulit luar d = berdasar berat kering dari dinding selSumber : Naczk dan Shiroshi (1981)

Khitosan

Khitosan merupakan produk terdeasetilasi dari kitin yang merupakan

biopolimer alami kedua terbanyak di alam setelah selulosa. Kitosan merupakan

senyawa tidak larut dalam air, larutan basa kuat, sedikit larut dalam HCl clan

HNO3, 0,5% H3PO4 sedangkan dalam H2SO4 tidak larut. Kitosan juga tidak

larut dalam beberapa pelarut organik seperti alkohol, aseton, dometil formamida

dan dimetilsulfoksida tetapi kitosan larut baik dalam asam format berkosentrasi

(0,2 -100)% dalam air. Kitosan tidak beracun dan mudah terbiodegradasi. Berat

26

Kulit Udang Basah

Pengeringan 24 jam, 80o C

Penggilingan

Demineralisasi 1 jam, -75o C

Pencucian


Deproteinisasi30 menit, 80-85o C

Pencucian


KHITIN

HCl, 25 N, 1:10

NaOH, 3%, 1:6

Gambar 14. Proses Pembuatan Khitin dari Kulit Udang (Bastaman, 1989)

Limbah Udang

Pencucian

Pengeringan

Demineralisasi 1 jam, 90o C

Penyaringan & Pencucian

Deproteinisasi1 jam, 90o C

Penyaringan & Pencucian

KHITIN

HCl, 1 N, 1:7 (b/v)

NaOH, 3.5 N, 1:10 (b/v)

Penghancuran

Deasetilasi2 jam, 140o C

NaOH, 50 %, 1:10 (b/v)

KHITOSAN

Gambar 15. Proses Pembuatan Khitosan dari Kulit Udang (Suptijah et. All., 1992)

molekul kitosan adalah sekitar 1,2 X 105, bergantung pada degradasi yang terjadi

selama proses deasetilasi. Struktur khitosan dapat dilihat pada Gambar 16.

Gambar 16. Struktur Khitosan

Khitosan pada umumnya berbentuk serat dan merupakan kopolimer

berbentuk lembaran tipis, berwarna putih atau kuning dan tidak berbau. Ciri-ciri

khitosan bergantung pada sumber (asal) bahan baku, derajat deasetilasi (DD),

distribusi gugus asetil, gugus amino, panjang rantai dan distribusi bobot molekul.

Sifat-sifat kitosan dihubungkan dengan adanya gugus-gugus amino dan hidroksil

yang terikat. Adanya gugus tersebut menyebabkan kitosan mempunyai reaktifitas

kimia yang tinggi dan penyumbang sifat polielektrolit kation, sehingga dapat

berperan sebagai amino pengganti (amino exchanger).

Aplikasi Khitosan

Khitosan memiliki sifat-sifat tertentu yang menguntungkan sehingga

banyak diaplikasikan di berbagai industri maupun bidang kesehatan Khitosan

memiliki kemampuan mengikat logam yang baik (lebih efektif dibandingkan

selulosa). Pada industri, khitosan dimanfaatkan sebagai perekat pada berbagai

produk seperti alat-alat gelas, plastik, karet dan selulosa sehingga sering disebut

Speciality Adhesif Formulations. Selain itu khitosan dapat meningkatkan kekuatan

mekanik pada kertas, memperbaiki ikatan antara warna dengan makanan,

menghilangkan kelebihan penggunaan perekat dan dapat mencegah kelarutan

hasil dari kertas, pulp dan tektil.

27

O

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OH

O

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OH

Sumber: Knorr (1984)

O

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OH

O

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OHO

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OH

O

O

H H

H

OH H

NH2

H

CH2OH

Sumber: Knorr (1984)

Pada bidang biokimia, kitosan digunakan sebagai zat mempercepat dalam

penyembuhan luka. Sifat lainnya adalah dapat berfungsi sebagai zat koagulan

sehingga banyak dimanfaatkan untuk recovery senyawa-senyawa organik.

28

SELULOSA

Selulosa mendominasi karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan

hampir mencapai 50% karena selulosa merupakan bagian yang terpenting dari

dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulose ditemukan dalam tanaman yang dikenal

sebagai microfibril dengan diameter 2-20 nm dam panjang 100-40000 nm).

Selulosa adalah unsur struktural dan komponen utama dinding sel dari

pohon dan tanaman tinggi lainnya. Senyawa ini juga dijumpai dalam tumbuhan

rendah seperti paku, lumut, ganggang, dan jamur. Serat alami yang paling murni

ialah serat kapas, yang terdiri dari sekitar 98% selulosa.

Gambar 17. Struktur Selulosa

Selulosa merupakan β-1,4 poli glukosa, dengan berat molekul sangat

besar. Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida yang

mengakibatkan struktur selulosa linier. Keteraturan struktur tersebut juga

menimbulkan ikatan hidrogen secara intra dan intermolekul.

Beberapa molekul selulosa akan membentuk mikrofibril yang sebagian

berupa daerah teratur (kristalin) dan diselingi daerah amorf yang kurang teratur.

Beberapa mikrofibril membentuk fibril yang akhirnya menjadi serat selulosa.

Selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan

pelarut. Hal ini berkaitan dengan struktur serat dan kuatnya ikatan hidrogen.

29

Gambar 18. Struktur kristal dan amorf di dalam selulosahttp://genomicsgtl.energy.gov/benefits/cellulosestructure.shtml

Aplikasi Selulosa dan Produk Turunannya

Selulosa merupakan pembentuk struktur dinding sel tumbuhan. Selulosa

bersifat tidak dapat dicerna oleh manusia sehingga berfungsi sebagai sumber serat

yang membantu memperlancar defakasi. Bagi manusia, fungsi selulosa sebagai

serat banyak sekali keuntungannya, antara lain memperlancar buang air besar, dan

dapat menghindarkan dari berbagai penyakit seperti haemorrhoid (ambeyen),

divertikulosis, kanker pada usus besar, appendicitis, diabetes, penyakit jantung

koroner dan obesitas.

Penggunaan terbesar selulosa di dalam industri adalah berupa serat kayu

dalam industri kertas dan produk kertas dan karton. Pengunaan lainnya adalah

sebagai serat tekstil yang bersaing dengan serat sintetis. Untuk aplikasi lebih luas,

selulosa dapat diturunkan menjadi beberapa produk, antara lain Microcrystalline

Cellulose, Carboxymethyl cellulose, Methyl cellulose dan hydroxypropyl methyl

cellulose. Produk-produk tersebut dimanfaatkan antara lain sebagai bahan

antigumpal, emulsifier, stabilizer, dispersing agent, pengental, dan sebagai gelling

agent. Aplikasi selulosa beserta produk turunannya disajikan pada Tabel 9.

30

Tabel 9. Aplikasi selulosa beserta produk turunannya

Aplikasi Cellulose derivative* Fungsi

Construction materials

(plasters, filler, pastes)

MC, HEMC, HPMC, CMC,

HEMCMC

water retention capacity, stability

under load, adhesive strength

Paints CMC, HEC, HEMC,HPMC,

HEMCMC

stability of suspension, thickening,

film formation, wetting

Paper manufacture CMC, HEC, HEMC, HPMC agents for binding and suspending,

sizing aids and stabilizers

Textile industry (sizes, textile

printing dyes)

CMC, MC, HPMC, CMSEC adhesive and film-forming properties,

thickening, soil release

Polymerization HEC, HPC, HPMC protective colloid, surface activity

Drilling industry ,mining

(drilling fluids)

CMC, CMSEC, HEC, HPC,

HPMC

water retention, flow characteristics,

surface activity

Detergents CMC, HEMC, HPMC anti-redeposition power, wetting

ability, suspending and emulsifying

agents

Engineering (extrusion,

electrode construction,

ceramic sintering)

MC, HPC, HPMC friction reduction, water retention,

enhanced ignition processes

Cosmetics (creams, lotions,

pharmaceuticals (ointments,

gels, shampoos), tablets,

coated tablets)

CMC, MC, HEC, HEMC, HPMC thickeners, binding, emulsifying and

stabilizing agents, film formation,

tablet disintegrants

Foodstuffs (sauces,

milkshakes, bakery

products)

CMC, HPMC, MC thickeners, binding agents, stabilizers

and emulsifiers

PROTEIN

31

Protein merupakan senyawa organik komplek berbobot molekul tinggi

yang merupakan polimer asam-asam amino yang dihubungkan oleh ikataan

peptida. Protein ini merupakan zat gizi yang sangat penting bagi tubuh, karena

selain sebagai sumber energi, protein berfungsi juga sebagai zat pembangun tubuh

dan zat pengatur. Sebagai zat pembangun fungsi utama protein adalah membentuk

jaringan baru disamping memelihara jaringan yang telah ada.

Protein merupakan polimer asam amino. Asam amino merupakan senyawa

organik yang mengandung gugus amino (NH2) dan gugus karboksil (COOH). Di

dalam tubuh manusia terdapat 20 jenis asam amino yang dikelompokkan menjadi

dua, yaitu asam amino esensial dan asam amino non esensial.

Tabel 10. Jenis-jenis asam amino

Asam amino esensial Asam amino non esensial• Phenylalanine• Valine• Threonine• Tryptophan• Isoleucine• Methionine• Histidine• Arginine• Leucine• Lysine

• Alanine• Asparagine• Aspartic acid• Cysteine• Glutaminc acid• Gluatmine• Glycine• Proline• Serine• Tyrosine

Selain dua kelompok asam amino tersebut, dikenal juga asam amino yang

bersifat esensial paad kondisi tertentu, yaitu Cysteine, Glutamine, dan Tyrosine.

Gambar 19. Struktur Asam amino

Di dalam protein, selain mengandung unsur karbon, hidrogen, nitrogen dan

oksigen, juga terdapat sulfur dan posfor dengan persentase yang lebih kecil.

Komponen-komponen penyusun protein beserta persentasenya disajikan pada

Tabel 11.

32

Tabel 11. Komponen-komponen penyusun protein

No. Komponen Jumlah (%)

1 Karbon 51.0-55.0

2 Hidrogen 6.5-7.3

3 Nitrogen 15.5-18

4 Oksigen 21.5-23.5

5 Sulfur 0.5-2.0

6 Fosfor 0-1.5

Struktur Protein

Struktur protein terdiri dari empat macam, yang ditentukan berdasarkan

konfigurasi asam aminonya. Gabungan dua buah asam amino dinamakan

dipeptida, tiga buah asam amino tripeptida sedangkan polipeptida merupakan

gabungan beberapa asam amino. Pada umumnya protein mengandung 100 asam

amino.

Struktur pertama protein adalah struktur primer yang terdiri dari asam-

asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalen melalui ikatan

peptida. Struktur yang kedua adalah struktur sekunder. Pada struktur sekunder,

protein sudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam

amino. Ikatan yang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar

rantai samping yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan

hidrogennya.

Struktur ketiga dinamakan struktur tersier. Struktur tersier merupakan

pengembangan struktur sekunder yang membentuk struktur tiga dimensi, yaitu

terjadi lipatan dan gulungan polipeptida. Struktur tersier protein ini disebabkan

oleh adanya interaksi rantai sisinya dan adanya ikatan sulfida. Adapun struktur

keempat (struktur kwaterner) merupakan interaksi intermolekul antar sub unit

protein.

33

Gambar 20. Struktur Protein

Pengelompokkan dan Fungsi Protein

Protein di alam ini terdapat dua macam, yaitu protein serabut dan protein

globular. Protein serabut (fibrous protein) erat hubungannya dengan unsur-unsur

yang membangun sel dan berkaitan dengan sifat-sifat khas sel. Fibrous protein ini

terdiri dari peptida berantai panjang dan berupa serat-serat yang tersusun

memanjang, dihubungkan secara lateral oleh beberapa ikatan silang. Yang

termasuk fibrous protein antara lain keratin yang banyak terdapat pada rambut,

kuku kulit dan kolagen yang berfungsi sebagai perekat yang banyak terdapat paa

tulang rawan, tulang dan kulit.

Protein globular terdiri dari polipeptida yang bergabung satu sama lain

melalui ikatan silang atau agregat. Bentuk agregat ini dihubungkan satu sama lain

oleh ikatan non kovalen yang lebih lemah dengan struktur 3 dimensi. Yang

termasuk protein globular adalah protein yang mempunyai aktivitas biologis

seperti enzim.

Adapun berdasarkan kelarutannya, protein dikelompokkan sebagai

berikut:

a. Albumin

34

Albumin larut dalam air dan mengendap dalam garam berkonsentrasi tinggi.

Yang termasuk albumin adalah albumin telur dan albumin serum.

b. Globulin

Globulin bersifat tidak larut dalam air, larutan garam encer, garam pekat

dengan kejenuhan 30-50%.

c. Glutelin

Glutelin bersifat larut dalam asam dan basa encer, tetapi tidak larut dalam

larutan netral. Yang termasuk glutelin adalah protein gandum (glutenin) dan

protein padi (orizenin).

d. Gliadin (Prolamin)

Gliadin dapat larut dalam 70-80% etanol, akan tetapi tidak larut dalam air dan

dan etanol 100%.

e. Histon

Histon bersifat sangat basa dibandingkan dengan protein lainnya dan

cenderung berikatan dengan nukleat di dalam sel.

f. Protamin

Protamin bersifat larut dalam air dan bersifat basa. Dibandingkan dengan

protein lain, protamin relatif mempunyai bobot molekul rendah. Yang

termasul protamin adalah salmin.

Selain pengelompokkan protein di atas dikenal juga protein majemuk,

yaitu protein yang mengandung senyawa bukan protein. Yang termasuk protein

majemuk adalah nukleoprotein, glikoprotein, fosfoprotein, kromoprotein, protein

ko enzim, lipoprotein dan metaloprotein.

Protein memiliki peranan yang besar dalam makhluk hidup. Fungsi protein

secara garis besar dibagi dalam dua kelompok, yaitu sebagai bahan struktural dan

sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular. Fungsi-fungsi protein dapat

dikelompokkan sebagai berikut :

1. Fungsi dan struktur membran sel, antara lain motor protein yang berfungsi

untuk membuat otot bekerja, kolagen yang berfungsi sebagai perekat dan

keratin sebagai pelindung.

2. Enzim, berfungsi sebagai katalisator baik fungsi anabolik ataupun katabolik.

Sebagai contoh adalah enzim pencernaan, kelenjar ludah amilase

35

3. Hormon

4. Antibodi, protein khusus yang dapat mengenali dan mengendapkan atau

menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein asing.

5. Penyeimbang cairan

6. Penyeimbang asam utama

7. Transpor, protein transpor di dalam plasma darah mengikat dan membawa

molekul atau ion non spesifik dari datu organ ke organ lain. Sebagai contoh

adalah lipoprotein yang mengangkut lipid dan hemoglobin untuk transpor

oksigen dan CO2.

8. Sumber energi dan glukosa

LIGNIN

Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tingi

yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Lignin termasuk ke dalam kelompok

bahan yang polimerisasinya merupakan polimerisasi cara ekor

36

(endwisepolymerization), yaitu pertumbuhan polimer terjadi karena satu monomer

bergabung dengan polimer yang sedang tumbuh. Polimer lignin merupakan

polimer bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi.

Di alam keberadaan lignin pada kayu berkisar antara 25-30%, tergantung

pada jenis kayu atau faktor lain yang mempengaruhi perkembangan kayu. Pada

kayu, lignin umumnya terdapat di daerah lamela tengah dan berfungsi pengikat

antar sel serta menguatkan dinding sel kayu. Kulit kayu, biji, bagian serabut kasar,

batang dan daun mengandung lignin yang berupa substansi kompleks oleh adanya

lignin dan polisakarida yang lain. Kadar lignin akan bertambah dengan

bertambahnya umur tanaman.

Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik. Lignin yang

melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh

adanya ikatan alkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami

perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton,

vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi

(Judoamidjojo et al., 1989).

Gambar 21. Struktur Lignin

Lignin mempunyai bobot molekul yang rendah di dalam kayu namun menjadi

makromolekul yang mempunyai bobot molekul lebih tinggi ketika terlarut. Bobot

molekul ini menjadi salah satu faktor penting yang mempengaruhi fungsi fisik

dari lignin. Bobot molekul lignin tidak seragam, karena dipengaruhi oleh beberapa

37

hal antara lain proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama proses

isolasi, efek kondensasi dan ketidakteraturan sifat lignin dalam larutan.

Isolasi Lignin

Terdapat empat metode pemisahan lignin. Pertama yaitu lignin diekstrak

dengan asam, lignin dihidrolisa dan diekstrak dari kayu, lignin diubah menjadi

turunannya yang larut dan keempat menggunakan bantuan enzim.

Yang termasuk turunan lignin antara lain lignosulfonat, lignin kraft, lignin

alkali, dan lignin etanol. Lignosulfonat dihasilkan dengan mereaksikan kayu pada

suhu tinggi dengan larutan yang mengandung SO2 dan ion hidrogen sulfit.

Adapun lignin kraft dan lignin alkali dihasilkan dengan mereaksikan kayu dengan

NaOH atau campuran NaOH dengan Na2S pada suhu 170oC. Lignin etanol adalah

lignin yang dihasilkan dari pemanasan kayu dengan etanol pada suhu pengolahan

pulp.

Lignin merupakan bahan yang tidak diinginkan dalam pembuatan pulp dan

kertas karena menyebabkan masalah selama proses pembuatan pulp khususnya

pada proses bleaching. Adapun metode pemisahan lignin dari lindi hitam adalah

dengan cara penguapan, pengendapan, dan ultra filtrasi.

Aplikasi Lignin

Lignin disusun oleh unit-unit fenil propana. Sesuai dengan strukturnya

sebagai polifenol, lignin sebagai perekat memiliki sifat-sifat seperti perekat fenol

formaldehida. Dengan demikian fungsi perekat dari formaldehida dapat

disubstitusi oleh lignin terutama lignosulfonat.

Lignin yang terkandung dalam limbah cair dapat dimanfaatkan sebagai

bahan perekat, bahan pengisi karet, dan bahan baku vanillin. Di laboratorium,

lignin sering digunakan sebagai indikator di dalam eksperimen studi kecernaan

pada ternak ruminansia karena sifatnya yang tidak larut.

DAFTAR PUSTAKA

Achmad, S.S. 1990. Bahan Pengajaran: Kimia Kayu. Dep. Pendidikan dan Kebudayaan. Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi. PAU Ilmu Hayat IPB. Bogor.

38

Belitz, H.D. dan W. Grosch. 1999. Food Chemistry. Verlag Springer, Berlin.

C M. 2002. Starch. http://www.sbu.ac.uk.

Deis, R.C. 1998. The New Starch. http://www.foodproductdesign.com.

Dziedzic, S.Z. dan M.W.Kearsley. 1995. The Technology of Starch Production. Di dalam Kearsley, M.W. dan S.Z.Dziezic. Handbook of Starch Hydrolysis Product and Their Derivates. Blackie Academic & Prof, London.

Fleche, G. 1985. Chemical Modification and Degradation of Starch. Di dalam Van Beynum, G.M.A. dan J.A. Roels (Eds.). Starch Conversion Technology. Marcel Dekker, Inc., New York.

Girindra, A. 1990. Biokimia I. Gramedia, Jakarta.

Jacobs, H. dan J.A. Delcour. 1998. Hydrothermal Modifications of Granular Starch, with retention of the granular structure: a review. J. Agric. Food Chem. 46(8):2895-2905.

Lehninger, A.L. 1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid I. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Murphy,P. 2000. Starch. Di Dalam G.O. Philips dan P.A. Williams (Eds.). Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Pub. Lim., Inggris.

Oviedo, M.P. dan C.Camargo. 1998. Effect of Acid treatments and drying processes on physico-chemical and functional properties of cassava starch. J. Sci. Food Agric. 77:103-108.

Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu: Dasar-dasar dan Penggunaannya. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Tim Penulis PS. 1991. Karet, Strategi Pemasaran, Budidaya dan Pengolahan. Penebar Swadaya, Jakarta.

Wurzburg, O.B. 1989. Introduction. Di dalam Wurzburg, O.B. (Ed.). Modified Starchs: Properties and Uses. CRC Press, Inc., Florida.

39

http://www.foodproductdesign.com/

http://www.sbu.ac.uk/

Polimer Alami

Documents

Transcript of Polimer Alami