BIOSCIENTIAE Volume 9, Nomor 2, Juli 2012, Halaman 15-25 http:/fmipa.unlam.ac.id/bioscientiae
ANALISIS KANDUNGAN KIMIA DAN SIFAT SERAT TANAMAN PURUN TIKUS (Eleocharis dulcis) ASAL KALIMANTAN SELATAN Sunardi1, Wiwin Tyas Istikowati2 1
Program Studi Kimia, FMIPA,Unlam Jurusan Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Unlam
2
Jalan A. Yani Km 35,8 Banjarbaru, Kalimantan Selatan
E-mail:
[email protected] ABSTRACT Purun tikus (Eleocharis dulcis) is an aquatic plant which grows in great amount in swamp lands in South Kalimantan. This research is conducted to find out chemical content and fiber properties to know the potential utilization of this plants. The results showed that the water content of purun tikus plant is 92,68%, extractive in alcohol-benzena content is 9,53%, lignin content is 26.4%; and the cellulose content is 32,62%. The study of purun tikus fiber anatomy have been completed with the results of the fiber diameter is equal to 5.89 μm; lumen diameter is 2.68 μm, cell wall thickness is 1.61 μm and fiber length is 1.68 mm. The value of the derivative dimension of purun tikus fiber obtained as follows: runkel ratio is 1.2; mulstep number is 38.4 (%), power loom is 285.45, value of flexibility is 0.45 and stiffness coefficient is 0.27. All results suggested that purun tikus plants offers potential for cellulose and fiber resources. Key words: purun tikus, Eleocharis dulcis, kandungan kimia, serat, selulosa yang mempunyai nilai ekonomi relatif PENDAHULUAN tinggi karena aplikasi Serat alam berlignoselulosa
pemanfaatannya yang sangat luas.
yang berasal dari berbagai sumber
Selulosa adalah pembentuk
daya alam terbarui seperti kayu dan
struktur material dari sebagian besar
non kayu (bamboo, sisal, kenaf, rami,
dinding
dan lain-lain) merupakan bahan baku
digunakan sebagai bahan pakaian,
yang potensi ketersediaanya terbesar
serat, kertas dan bahan bangunan dan
di
merupakan material polimer alam
muka
bumi.
Bahan
sel
tumbuhan,
umum
berlignoselulosa tersebut selain dapat
yang dapat diperbaharui.
digunakan sebagai sumber serat untuk
utama dari dinding sel pada tanaman
berbagai
hijau adalah selulosa.
kebutuhan
dapat
juga
dimanfaatkan sebagai sumber selulosa
selulosa
merupakan
Struktur Molekul
rantai
lurus
BIOSCIENTIAE. 2012
homopolisakarida terbentuk dari unit-
daerah-daerah terbuka atau setengah
unit
tertutup;
β-D-glukopiranosa,
yang
rawa-rawa;
pada
tanah
bergabung dengan ikatan β(1-4)-
dengan aerasi yang baik; pada daerah-
glikosida.
daerah yang habis dibuka; di tepi
Selulosa
tersimpan
dalam
hemiselulosa
mikrofibril
betuk
lignin-
(Sjostrom,
1993;
sungai;
ekstensif
sekunder;
pada
hutan
daerah bekas terbakar;
sebagai gulma di perladangan; taman
Daniel, 2003). (Eleocharis
dan perkebunan. Tumbuhan ini dapat
dulcis) adalah tanaman khas daerah
mempengaruhi tanaman kultivasi lain,
rawa yang memiliki batang tegak,
karena kebutuhan natrium yang relatif
tidak
tinggi.
Purun
tikus
Perbanyakan:
berkembang
warna
abu-abu
mengkilat
dengan
biak dengan sendirinya. Setiap saat
panjang 50-200 cm dan ketebalan 2-8
rimpang dipanen dari tumbuhan yang
mm, daun mengecil sampai ke bagian
telah matang. Rimpang yang baik
basal, pelepah tipis seperti membran,
berwarna pucat, berasa manis dan
ujungnya asimetris, berwarna cokelat
sejuk.
kemerahan.
menyebabkan penurunan pH tanah.
hingga
bercabang, hijau
Purun
tikus
dapat
Purun
tikus
dimanfaatkan sebagai bahan kerajinan
Besarnya
tangan berupa tas, tikar dan lebih
hambatan terhadap proses nitrifikasi
banyak lagi dan juga dapat menjaga
menunjukkan adanya korelasi positif
tanaman para petani dari serangan
dengan pertumbuhan purun tikus
hama serangga.
(Mulyani, 2005).
Purun tikus atau
penurunan
dapat pH
dan
nama ilmiahnya Eleocharis dulcis
Penelitian ini bertujuan untuk
dalam ilmu taksonomi digolongkan
memperoleh data kandungan kimia
cyperaceae
tumbuhan
dan sifat serat dari tanaman purun
khas lahan rawa. Rumput Eleocharis
tikus sehingga dapat dijadikan dasar
dulcis (purun tikus) banyak dijumpai
untuk pemanfaatannya lebih lanjut
di daerah pasang surut yang bertanah
sebagai sumber serat maupun sumber
sulfat masam.
selulosa.
merupakan
Daerah distribusi, habitat dan budidaya: tumbuh pada ketinggian sampai dengan 2700 m dpl, pada
16
BIOSCIENTIAE. 2012
METODE PENELITIAN
holoselulosa dinyatakan dalam persen
Bahan dan Alat
berat kayu kering tanur.
Bahan
yang
digunakan
pada
Penentuan Kadar α- Selulosa
penelitian ini antara lain tanaman
Analisis
kandungan
dalam
purun tikus yang berasal dari daerah
selulosa
Liang Anggang, Banjarbaru, Etanol,
dengan menggunakan standar ASTM
Toluen, NaOH. Beberapa peralatan
D 1103-60 . Penghitungan berat α-
yang digunakan antara lain oven, hot
selulosa sebagai persen dari berat
plate stirer, heating mantle, penangas
kering tanur.
pasir, set alat refluks, mikroskop.
Penentuan Kadar Pentosan Penentuan
Metode Penelitian
kayu
α-
dilakukan
kadar
pentosan
Persiapan Bahan Baku
dilakukan dengan standar ASTM
Purun tikus dibersihkan dan dibuat
1105-56
serpih dengan ukuran panjang 3 cm
Penentuan Kadar Lignin
dan dikeringkan. Untuk analisis sifat
Analisis
kadar
lignin
serat dan untuk analisis komponen
menggunakan standar ASTM D 1106-
kimia, serpih dibuat serbuk berukuran
56.
lolos di saringan 40 mesh dan
Penentuan Kelarutan dalam NaOH
tertahan di sarinngan 60 mesh.
1% Penentuan
Analisis Sifat Kimia Kayu
kelarutan
Kadar Ekstraktif larut Etanol-
NaOH
Benzen
menggunakan standar ASTM 1109 –
Analisis zat ekstraktif larut etanol-benzen
dilakukan
dengan
menggunakan standar ASTM D 1107
dilakukan
dalam dengan
56. Maserasi dan Pengukuran Dimensi Serat Jumlah serat yang harus diukur
– 96 Penentuan Kadar Holoselulosa Analisis
kandungan
pada
masing-masing
ditentukan
contoh
berdasarkan
uji hasil
holoselulosa menggunakan standar
pengukuran awal 100 serat yang
ASTM
dihitung menggunakan rumus :
D
1104-56.
Kadar
17
BIOSCIENTIAE. 2012
N=
4S 2 L2
L=
dimana
S2 =
( fixi ) 2 n n 1
fixi 2
fixi 2 x0,05 n
Dimana : N = jumlah serat yang akan diukur n = jumlah 100 serat pengukuran awal S = standar deviasi L = nilai rerata panjang serat fi = frekwensi serat xi = panjang serat Pengukuran dimensi serat dan lebar lumen dilakukan langsung pada tiga tempat dalam arah panjang serat yaitu tengah dan kedua ujungnya. Untuk tebal dinding sel pengukuran dilakukan dengan menghitung selisih rata-rata diameter serat dan diameter lumen dengan menggunakan rumus : W=
d l 2
Dimana : W = tebal dinding sel d = diameter serat l = lebar lumen Nilai Turunan Dimensi Serat Perhitungan nilai turunan dimensi serat dilakukan dengan menggunakan rumus : 2W Bilangan Runkel = l 2 d l2 Bilangan Mulstep(%) = x100% l2 L Daya Tenun = d l Nilai Fleksibilitas = d w Koefisien Kekakuan = d Dimana : L = panjang serat d = diameter serat l = lebar lumen w = tebal dinding sel
18
BIOSCIENTIAE. 2012
HASIL DAN PEMBAHASAN
air, ekstraktif, lignin dan selulosa
Kandungan Kimia Kayu Kandungan kimia tanaman purun
tikus
diperoleh
40-60 mesh kemudian analisis kadar dilakukan sesuai dengan prosedur.
dengan
Data yang diperoleh dari analisis
menyerbukkan tanaman tersebut dan
kandungan kimia tanaman purun
dihaluskan sampai dengan ukuran
tikus adalah seperti pada tabel 1.
Tabel 1. Kandungan kimia purun tikus Kandungan Kimia Purun tikus Persentase (%) Kadar Air 92,68 Ekstraktif dalam alkohol-benzen 9,53 Lignin 26,4 Selulosa 32,62 Kelarutan dalan NaOH 31,45 Dari tabel 1 dapat diamati bahwa kadar air tanaman purun tikus adalah sebesar 92,68 %.
kualitas bahan baku serat maupun selulosa.
Besar kadar air
Zat ekstraktif atau komponen
dipengaruhi oleh lokasi tumbuh dan
luar bukan merupakan bagian integral
keadaan lingkungan. Kadar air tumbuhan,
dari dinding sel, tetapi diendapkan di
lebih tinggi di tempat basah/lembab
dalam rongga-rongga mikro dalam
dibandingkan di tempat kering. Menurut
dinding
Santosa (1995) rendahnya jumlah air akan
komponen-komponen
menyebabkan terbatasnya perkembangan
dipisahkan dari dinding sel dengan
akar, sehingga menganggu penyerapan
pelarut
unsur
menimbulkan
hara
oleh
akar
tumbuhan.
sel.
Oleh
yang
karena ini
itu
mudah
sesuai
tanpa
perubahan
pada
Moenandir (1993) menambahkan bahwa
susunan kimia kayu maupun struktur
kadar air dalam tumbuhan hendaknya
fisik dinding selnya. Kadar ekstraktif
dalam keadaan seimbang, karena selain
alkohol benzen yang didapatkan pada
diperlukan oleh tumbuhan, air juga
batang purun tikus sebesar 9,53%
berperan sebagai pengangkut unsur hara
yang termasuk kategori kelas tinggi
dan pelarut zat-zat yang diperlukan oleh
(>5) sedangkan ekstraktif terlarut
tumbuhan. Kadar air purun tikus relatif
NaOH 1% adalah sebesar 31,45%.
tinggi akan tetapi kadar air bukan
Kadar
merupakan faktor utama dalam penentuan
berkisar
ekstraktif
pada
tumbuhan 1-10% 19
BIOSCIENTIAE. 2012
(Prawirohatmodjo,1997).
Kadar
Lignin dapat diisolasi dari dari
akan
serbuk bebas ekstraktif sebagai sisa
berpengaruh kurang baik pada kualitas
yang tidak terlarut setelah penghilangan
selulosa terutama untuk industri pulp
polisakarida dengan hidrolisis. Secara
dikarenakan akan menimbulkan pitch
kuantitatif, lignin dapat dihidrolisis dan
atau
yang
diekstraksi dari kayu atau diubah
digunakan dan adanya bercak-bercak
menjadi turunan yang mudah larut
pada kertas (Sutopo, 2005), selain itu
(Casey, 1980; Achmadi 1990). Besarnya
pada pemanfaatan sebagai sumber
kadar lignin umumnya berbanding
serat tingginya kadar ekstraktif juga
terbalik dengan besarnya kadar selulosa
akan
artinya semakin tinggi kadar ligninnya
ekstraktif
yang
tinggi
penumpulan
alat-alat
mengakibatkan
serat
sulit
diuraikan.
maka
semakin
rendah
kadar
Dalam pemanfaatan selulosa
selulosanya. Dalam industri pulp dan
sebagai bahan baku pulp, lignin
kertas, lignin adalah komponen yang
sangat berpengaruh terhadap warna
harus dihilangkan agar sel-sel kayu
pulp, menyukarkan penggilingan dan
dapat terurai.
menghasilkan
yang
penentuan analisis lignin purun tikus
berkekuatan rendah (Siagian et al.,
sebesar 26,4%. Nilai kandungan lignin
2003).
didapatkan sebesar 26,4%
lembaran
Lignin berfungsi sebagai
Hasil yang diperoleh,
termasuk
perekat untuk mengikat sel-sel secara
kategori kelas sedang jika dibandingkan
bersama- sama. Dalam dinding sel,
dengan kandungan kimia pada kayu
lignin sangat erat hubungannya dengan
jarum berkisar yaitu berkisar 25-35%
selulosa
(Prawirohatmodjo,
dan
berfungsi
untuk
1997).
Hal
ini
memberikan ketegaran pada sel. Lignin
menunjukkan bahwa ditinjau dari segi
juga berpengaruh dalam memperkecil
kandungan ligninnya, purun tikus akan
perubahan dimensi sehubungan dengan
memerlukan bahan kimia pemasak yang
perubahan kandungan air, lignin juga
sedang dalam industri pulp dan kertas.
mempertinggi sifat racun kayu yang
Kandungan lignin yang tinggi akan
membuat kayu tahan terhadap serangan
menghasilkan mutu/kualitas pulp dan
cendawan dan serangga (Haygreen dan
kertas yang kurang baik. Karena
Bowyeer, 1989).
lignin yang tinggi akan mempertinggi pemakaian bahan kimia sehingga
20
BIOSCIENTIAE. 2012
tidak efisien dan memberikan sifat
sumber
kaku pada produk pulp.
superabsorbent sebagai pencangkok.
Kadar selulosa dalam kayu menyatakan
jumlah
senyawa
selulosa
untuk
sintesis
Dimensi Serat dan Nilai Turunannya Analisis
karbohidrat atau polisakarida terdiri
dimensi
serat
dari selulosa, hemiselulosa dan pektin
meliputi panjang serat, diameter serat,
(Prawirohatmodjo, 1997).
Pada
diameter lumen dan tebal dinding sel.
pembuatan pulp dan kertas diperlukan
Data diperoleh dari pengukuran lebih
kadar
tinggi,
dari 100 serat dengan menggunakan
karena akan memberikan kekuatan
mikroskop dan dicari jumlah yang
yang baik. Kadar holoselulosa purun
diperlukan dengan rumus yang telah
tikus sebesar 32,62%, lebih rendah
dikemukakan dalam metode.
dibandingkan dengan kayu dengan
dimensi serat purun tikus pada tabel 2
kisaran 60-80%. Akan tetapi jika
termasuk serat panjang yaitu lebih
dilihat, purun tikus merupakan bahan
dari 1 mm yang akan memberikan
bukan kayu sehingga sangatlah wajar
pengaruh
jika nilai kandungan selulosa dibawah
tenunnya. Hal tersebut sesaui dengan
kandungan selulosa kayu tetapi tidak
pemanfaatannya saat ini yaitu sebagai
jauh sehingga masih memungkinkan
bahan baku anyaman untuk berbagai
untuk digunakan sebagai bahan baku
kerajinan seperti tikar, caping dan tas.
holoselulosa
yang
yang
baik
pada
Data
daya
pulp dan kertas maupun sebagai Tabel 2. Dimensi Serat Purun tikus Panjang Serat (mm) Rerata
1.68
Diameter Serat (μm) 5,89
Diameter Lumen (μm) 2,68
Tebal Dinding Sel (μm) 1,61
Nilai turunan dimensi serat diperoleh berdasar dimensi seratnya dan diperoleh nilai turunan dimensi serat yang ditampilkan pada Tabel.3
21
BIOSCIENTIAE. 2012
Tabel 3. Nilai turunan dimensi serat Bilangan Sampel Bilangan Mulstep Purun tikus Runkel (%) 1,2 38,4
Daya Tenun
Nilai Fleksibilitas
Koefisien Kekakuan
285,45
0,45
0,27
Tabel 4. Persyaratan dan nilai serat kayu sebagai bahan baku pulp dan kertas (Vademenkum Kehutanan) Kelas I
Panjang Serat(mm) Bil. Runkel Bil.Mulstep (%) Daya Tenun Fleksibilitas Kekakuan
Kelas II
Syarat
Nilai
Syarat
2,2 <0,25 <30 >90 >0,80 <0,1
100 100 100 100 100 100
1,6-2,2 0,250,5 30-60 70-90 0,6-0,8 0,10,15
Jumlah
600
Syarat Nilai
Nilai 75 75 75 75 75 75
Kelas III Syarat 0,9-1,6 0,5-1 60-80 40-70 0,4-0,6 0,15-0,2
450
451-600
301-450
Rerata panjang serat purun
Nilai 50 50 50 50 50 50
Kelas IV Syarat <0,9 >1,00 >80 <40 <0,40 >0,20
300
25 25 25 25 25 25 150
151-300
Bilangan
Nilai
150
runkel
merupakan
tikus memiliki nilai 1,68 mm yang
perbandingan dari dua kali tebal serat
tergolong
dari
dengan diameter lumen. Indikator ini
persyaratan bahan baku pembuatan
terutama digunakan untuk menilai
pulp dan kertas. Serat panjang akan
kualitas serat sebagai bahan baku pulp
memberikan pengaruh yang baik pada
dan kertas (Prawirohatmodjo, 1993).
daya tenunnya.
Jika serat panjang
Semakin kecil nilai bilangan runkel
maka ikatan antar serat akan kuat dan
menunjukkan dinding sel yang tipis.
tidak mudah lepas.
Selain itu
Bilangan runkel yang didapatkan dari
kekuatan lipat dari kertas akan tinggi
serat purun tikus masuk dalam kelas
dan tidak mudah sobek.
Pada
4. Hal ini menunjukkan dinding sel
atau
yang tebal dan serat dengan dinding
panjang
sel tebal akan susah terjadi collapse
serat juga akan berpengaruh terhadap
dan menjadi pipih sehingga kurang
kekuatan
membantu
dalam
pemanfaatan reinforcement
dihasilkan.
dari
kelas
sebagai
2
filler
komposit,
biokomposit
yang
memberi
luasan
permukaan yang lebih besar untuk
22
BIOSCIENTIAE. 2012
ikatan serat. kertas
Selain itu permukaan
menjadi
lebih
kasar
jika
purun
tikus
Hal ini akan berdampak pula pada koefisien kekakuan.
Kertas yang
terbentuk akan kaku, akan tetapi hal ini bisa diatasi dengan dilakukannya penggilingan serat dengan pemipih serat (beater) hingga diperoleh derajat giling yang disarankan yaitu 200-300 ml
csf
(Canadian
Standard
Bilangan runkel yang
Freeness).
tinggi juga menyebabkan aplikasi serat untuk komposit menjadi terbatas dan
akan
menurunkan
koefisien
kelenturan dari biokomposit yang dihasilkan.
permukaan
kertas yang agak kasar.
dibandingkan dengan serat berdinding tipis untuk panjang serat yang sama.
memiliki
Nilai
daya
tenun
menunjukkan jumlah ikatan antar serat yang mungkin terjadi. Semakin tinggi
daya
tenun
berarti
serat
mempunyai potensi ikatan antar serat yang
tinggi.
Semakin
besar
perbandingan tersebut semakin tinggi kekuatan sobek dan semakin baik daya tenun serat. Daya tenun serat purun tikus sebesar 285,45 yang tergolong daam kelas 1. menunjukkan
kertas
Hal ini
purun
tikus
memiliki ikatan yang kuat karena serat purun tikus tergolong serat yang panjang.
Daya tenun yang tinggi
akan memberikan pengaruh yang baik
Bilangan
mulstep
pada kekuatan lipat tarik dan jebol
merupakan perbandingan antara luas
untuk kertas maupun sebagai filler
penampang dinding sel terhadap luas
pada biokomposit.
penampang lintang sel dalam persen. Menurut Marsoem (2002) mulstep
yang
menunjukkan semakin
bilangan
semakin
rendah
kualitas serat
baik
karena
yang dapat
menghasilkan lembaran kertas yang halus, plastis dan kuat.
Bilangan
mulstep untuk serat purun tikus sebesar 38,4% yang tergolong dalam kelas 2 hal ini menunjukkan kertas
Bilangan merupakan
fleksibilitas
perbandingan
antara
diameter lumen dan diameter serat. Bilangan fleksibilitas yang tinggi menunjukkan semakin tipis.
dinding
sel
yang
Menurut Marsoem
(2002) ketebalan dinding sel serat tersebut berhubungan dengan derajat pemipihan dan kehalusan serat yang dialami pada proses penggilingan
23
BIOSCIENTIAE. 2012
(beating). Hasil yang diperoleh dari
Nurhidayati yang telah membantu
bilangan
terlaksananya penelitian ini.
fleksibilitas purun tikus
sebesar 0,45 dan tergolong dalam kelas 3 yang akan menghasilkan kertas yang bersifat tikus kurang fleksibel. KESIMPULAN Berdasar analisis kandungan kimia
menunjukkan
bahwa
serat
purun tikus mengandung selulosa yang cukup tinggi (>30%) sehingga berpotensi sebagai
untuk
dimanfaatkan
sumber
berbagai
selulosa
aplikasi.
untuk
Selain
itu
berdasarkan analisis dimensi serat dan nilai turunannya purun tikus juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber serat/fiber untuk berbagai keperluan misalnya
pulp,
biokomposit,
nanofiber dan polimer alam untuk superabsorben. UCAPAN TERIMAKASIH Penelitian
ini
merupakan
bagian dari penelitian yang didanai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Republik Indonesia melalui dana Penelitian Hibah Bersaing 2012. Terima kasih diucapkan untuk Sdr. Aminonatalia,
Aulia
Azizah,
Asmianoor Lathifah, Nurjannah dan
DAFTAR PUSTAKA Achmadi, S.S. 1990. Kimia Kayu. Bogor; Departemen Pendidikan dan Kebudayaan, Direktorat Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat IPB. Bogor. ASTM. 2002. Annual Book of Standard American Society for Testing and Material. Race st. Philadelphia. Casey, J.P., 1980. Pulp and Paper, Chemistry and Chemical Technology. Vol I. Pulping and Bleaching. Second Edition. Intersciece Publiser. Inc New York. Daniel, G., 2003. Microview of wood under degradation by bacteria and fungi. Wood deterioration and preservation. ACS Symposium series 845, Washington DC, USA. Haygreen, J.G and J.L.Bowyer. 1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar. (Terjemahan oleh Sutjipto A. Hadikusumo). Gadjahmada University Press). Marsoem, S.N., 2002. Pulp dan Kertas. Yayasan Pembina Fakultas Kehutanan UGM. Yogyakarta. Mulyani, A., 2005. Teknologi Menyulap Lahan Purun tikus Menjadi Lahan Pertanian. Tabloid Sinar Tani, Yogyakarta. Moenandir,J. 1993. Persaingan Tanaman Budidaya dengan Gulma. Buku III. Grafindo Persada. Jakarta
24
BIOSCIENTIAE. 2012
Prawirohatmodjo, S., 1977. Kimia Kayu. Yayasan Pembina Fakultas Kehutanan, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta. Santosa. 1995. Air dan Tanaman. PT. Raja Grafindo Persada. Jakarta. Siagian,R.M., dkk., 2003. Studi Peranan Fungi Pelapuk Putih dalam Proses Biodelignifiksi Kayu Sengon (Paraserianthes falcataria (L) Nielsen). J. Ilmu & Teknologi Kayu Tropis Vol. 1 • No. 1 • 2003 Sjostrom, E., 1995. Kimia Kayu: Dasar-dasar dan Penggunaan. Edisi ke-2. Diterjemahkan oleh Hardjono Sastrohamidjojo. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta. Sutopo,R.S., 2005. Karakteristik Industri Pulp, Makalah Pelatihan Industri Pulp, Balai Besar Pulp dan Kertas. Bandung.
25
