SINTESIS SELULOSA BENZOAT DARI SERABUT AMPAS SAGU SEBAGAI FASE DIAM KROMATOGRAFI KOLOM
AHMAD ROJALI
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
ii
ABSTRAK AHMAD ROJALI. Sintesis Selulosa Benzoat dari Serabut Ampas Sagu Sebagai Fase Diam Kromatografi Kolom. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan MOHAMMAD KHOTIB. Ampas sagu merupakan limbah lignoselulosa (mengandung lignin, selulosa, dan hemiselulosa) yang masih bisa dimanfaatkan menjadi bahan yang lebih bernilai. Penelitian ini memodifikasi selulosa serabut ampas sagu menjadi selulosa benzoat yang digunakan untuk fase diam kromatografi kolom. Serabut ampas sagu dihidrolisis asam, lalu diubah menjadi pulp dalam NaOH 20% (b/v), dan diputihkan dengan H2O2 pH 12. Mikroselulosa diisolasi dari pulp dengan larutan HCl 2.5 N. Mikroselulosa diesterifikasi dengan benzoil klorida dalam pelarut piridina pada suhu 60 °C selama 4, 6, dan 8 jam. Inframerah transformasi Fourier menunjukkan keberhasilan proses esterifikasi pada semua ragam waktu. Derajat substitusi (DS) tertinggi (1.83) teramati pada produk esterifikasi selama 8 jam dengan hidrolisis awal menggunakan HCl. DS terendah (0.95) teramati pada produk esterifikasi selama 4 jam dengan hidrolisis awal menggunakan H2SO4. Selulosa benzoat dengan DS tertinggi memiliki ketahanan larut yang paling baik terhadap pelarut metanol dan heksana, serta dapat diaplikasikan menjadi fase diam kromatografi kolom untuk memisahkan zat ekstraktif temu-lawak.
ABSTRACT AHMAD ROJALI. Synthesis of Cellulose Benzoate from Sago Waste Fiber for Stationary Phase of Column Chromatography. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and MOHAMMAD KHOTIB. Sago waste is a lignocellulosic material (contains lignin, cellulose, and hemicellulose) that can still be utilized as more valuable materials. The cellulose from sago waste fiber was modified to cellulose benzoate that can be used as stationary phase for column chromatography. Sago waste was acid-hydrolized, pulped in 20% (w/v) NaOH, and bleached with H2O2 pH 12. The microcellulose was isolated from the pulp product with a solution of 2.5 N HCl. The microcellulose was then esterified with benzoyl chloride in pyridine solvent at 60 °C for 6, 8, and 10 hours. Fourier transform infrared spectra confirmed successful esterification in all time treatments. The highest degree of substitution (DS) (1.83) was observed in the product at 10 hours esterification, with initial hydrolysis by HCl. The lowest DS (0.95) was showed by 6 hours esterification product with initial hydrolysis by H2SO4. Cellulose benzoate with the highest DS had better solubility resistance to methanol and hexane eluents, and can be applied as stationary phase of column cromatography to separate extractive subtances of temulawak.
iii
SINTESIS SELULOSA BENZOAT DARI SERABUT AMPAS SAGU SEBAGAI FASE DIAM KROMATOGRAFI KOLOM
AHMAD ROJALI
Skripsi sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
iv Judul Nama NIM
: Sintesis Selulosa Benzoat dari Serabut Ampas Sagu Sebagai Fase Diam Kromatografi Kolom. : Ahmad Rojali : G44070077
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS NIP 19501227 197603 2 002
Mohammad Khotib, SSi, MSi NIP 19781018 200701 1 002
Diketahui Ketua Departemen
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal lulus :
v
PRAKATA Alhamdulillahhirobbil’alamin.. Puji syukur ke hadirat Allah SWT atas nikmat dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah dengan judul “Sintesis Fase Diam Kromatografi Kolom Berbasis Selulosa Benzoat dari Serabut Ampas Sagu“ dapat diselesaikan. Shalawat serta salam tak lupa selalu tercurah kepada junjungan Nabi besar Muhammad SAW, keluarga, sahabat, dan pengikutnya yang setia. Karya ilmiah ini disusun berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan Maret 2011 hingga Oktober 2011, bertempat di Laboratorium Terpadu Institut Pertanian Bogor (IPB) Baranangsiang. Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS. dan Bapak Mohammad Khotib, S.Si, MSi. selaku pembimbing skripsi yang telah memberikan bimbingan, arahan, dan dorongan moral dengan penuh dedikasi kepada penulis. Penghargaan juga penulis sampaikan kepada seluruh staf pegawai Laboratorium Terpadu IPB divisi penelitian khususnya Sujono, Ibrahim, dan Indah. Ucapan terima kasih yang tak terhingga juga penulis sampaikan kepada Ayahanda Hidayat dan Ibunda Eta Dewita, serta Kakanda Nurhayati dan Chodijah yang telah memberikan doa dan dorongan baik moral maupun material. Tak lupa kepada teman-teman program pendidikan Sarjana (S1) Mayor Kimia Institut Pertanian Bogor angkatan 2007, khususnya yang sering memberi masukan dan semangat (Atri, Fijar, Indra, dan Amran) serta rekan satu penelitian (Bayu, Ujhe, Ria, Icha, Siti, Ina, Riris, dan Mia). Penulis menyadari bahwa karya ilmiah ini masih jauh dari kesempurnaan, baik dalam penyajian maupun penulisannya. Semoga karya ilmiah ini dapat berguna bagi penulis sendiri dan semua pihak yang membutuhkan di masa mendatang demi kemajuan ilmu pengetahuan. Wallahua’lam. Bogor, Oktober 2011
Ahmad Rojali
vi
RIWAYAT HIDUP Penulis adalah putra ketiga dari pasangan Bapak Hidayat dan Ibu Eta Dewita yang dilahirkan di Jakarta pada tanggal 8 Maret 1989. Penulis lulus dari SMA Negeri 35 Jakarta pada tahun 2007. Penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Seleksi Penerimaan Mahasiswa Baru (SPMB) pada tahun yang sama dan diterima di Mayor Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Selama menjalani masa perkuliahan, penulis aktif mengajar di bimbingan belajar mahasiswa MSC sebagai staf pengajar kimia dan pernah menjadi asisten praktikum berberapa mata kuliah S1 Kimia IPB (asisten praktikum Kimia Anorganik 2010/2011 dan asisten praktikum Kimia Biologis 2011). Selain itu, penulis juga pernah melakukan praktik lapangan pada bulan Juli 2010−Agustus 2010 di PT Bintang Toedjoe dengan judul Validasi Metode Penetapan Kadar Ginsenoside Rg1 dalam Ekstrak Ginseng Secara Spektrofotometri UV-Vis.
vii
DAFTAR ISI Halaman DAFTAR TABEL ......................................................................................................... viii DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... viii DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................................ viii PENDAHULUAN............................................................................................................ 1 METODE Bahan dan Alat ....................................................................................................... 2 Lingkup Kerja ......................................................................................................... 2 Preparasi Ampas Sagu ........................................................................................... 2 Hidrolisis Fibril ...................................................................................................... 2 Pulping ................................................................................................................... 2 Delignifikasi .......................................................................................................... 2 Isolasi Mikroselulosa ............................................................................................ 2 Esterifikasi Selulosa dengan Benzoil Klorida ................................................... 2 Penentuan Derajat Esterifikasi ............................................................................ 2 Preparasi Ekstrak Temu Lawak ........................................................................... 3 Uji Ketahanan Terhadap Berbagai Pelarut ......................................................... 3 Kromatografi Kolom ............................................................................................. 3 Kromatografi Lapis Tipis (KLT) ......................................................................... 3 Analisis FTIR ......................................................................................................... 3 HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Selulosa ....................................................................................................... 3 Mikroselulosa ......................................................................................................... 5 Selulosa benzoat ..................................................................................................... 5 Uji Daya Tahan Kelarutan .................................................................................... 8 Kromatografi Kolom ............................................................................................. 8 Kromatografi Lapis Tipis ...................................................................................... 9 SIMPULAN .......................................................................................................... 10 SARAN ................................................................................................................. 10 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 10 LAMPIRAN .......................................................................................................... 12
viii
DAFTAR TABEL Halaman 1 2
Hasil isolasi selulosa serabut ampas sagu ..................................................................... 4 Hasil proses sintesis selulosa benzoat dengan berbagai variasi waktu ......................... 6
DAFTAR GAMBAR Halaman Foto (a) selulosa hidrolisis HCl, (b) selulosa hidrolisis H2SO4 (c) SEM selulosa hidrolisis HCl, (d) SEM selulosa hidrolisia H2SO4, perbesaran 50×…………....... 2 Spektrum FTIR selulosa murni, selulosa hasil isolasi (hidrolisis HCl), dan selulosa hasil isolasi (hidrolisis H2SO4)………………………………………….. 3 Scanning Electronic Microscopy (SEM) mikroselulosa (a) hidrolisis awal HCl, (b) hidrolisis awal H2SO4, perbesaran 500×……………………………………… 4 Mekanisme reaksi esterifikasi selulosa dengan benzoil klorida dalam pelarut piridina (Jinming et al. 2008)……………………………………………………. 5 Hasil foto SEM (a) selulosa benzoat, (b) selulosa (hidrolisis HCl), (c) selulosa benzoat, (d) selulosa (hidrolisis H2SO4), perbesaran 500×………………………. 6 Spektrum FTIR isolate selulosa (hidrolisis awal HCl dan H2SO4), dan selulosa benzoat (hidrolisis awal HCl dan H2SO4…………………………………………. 7 Grafik hubungan antara waktu (jam) dengan Derajat substitusi (DS)………..…… 8 Foto ketahanan kelarutan selulosa benzoat dengan berbagai variasi waktu terhadap terhadap pelarut metanol……………………………………………….. 9 Kromatografi kolom (flash) selulosa benzoat……………………………………. 10 Struktur kimia (a) xantorizol dan (b) kurkuminoid………………………...……. 11 Hasil KLT fraksi kolom, standar xantorizol, dan ekstrak temu lawak dengan eluen heksana:etil asetat (10:1) pada sinar Uv 254 nm…………………………... 12 Hasil KLT fraksi kolom, standar kurkuminoid, dan ekstrak temu lawak, eluen kloroform:benzena:methanol (80:15:5) pada sinar uv 366 nm………………….. 1
4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 9
vii
ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman 1 Bagan alir penelitian………………………………………………………………….. 13 2 Hasil analisis proksimat awal, rendemen tiap tahap isolasi, dan rendemen isolasi mikroselulosa…………………………………………………………………………. 14 3 Selulosa benzoat tanpa proses isolasi mikroselulosa (a), selulosa benzoat hidrolisis HCl/H2SO4 (4, 6, dan 8) jam (b), dan selulosa benzoat kering hasil esterifikasi (c). 15 4 Hasil standardisasi HCl dan standardisasi NaOH…………………………………….. 16 5 Derajat esterifikasi dan perhitungannya………………………………………………. 17 6 Daya tahan kelarutan selulosa benzoat………………………………………………...18 7 Rf xantorizol pada eluen heksana:etil asetat (10:1)…………………………………. 19 8 Rf kurkuminoid pada eluen kloroform:benzena:metanol (8:1.5:0.5)…………………. 20
viii
PENDAHULUAN Indonesia merupakan salah satu negara utama produsen sagu di dunia. Area penanaman sagu di Indonesia tersebar di berbagai daerah seperti Riau, Maluku, Sulawesi Utara, Sulawesi Selatan, dan Papua. Potensi pertanian sagu di Indonesia mencapai lebih dari 50% potensi pertanian sagu di dunia, yaitu sebesar 1.4 juta hektar (Susanto 2006). Pemanfaatan tanaman sagu sejauh ini cenderung terfokus pada patinya saja. Kandungan pati dalam empulur sagu yang dipanen secara komersial berkisar 18.8–38.8% berdasarkan bobot basah tanaman sagu (Singhal et al. 2008). Industri ekstraksi pati sagu menghasilkan beberapa jenis limbah yang jumlahnya mencapai 6 kali jumlah tepung sagu yang dihasilkan. Limbah sagu tersebut meliputi ampas, kulit batang, dan air buangan yang dapat mencemari lingkungan berupa bau dan meningkatkan keasaman tanah (pH<4) (Syakir et al. 2009). Sampai saat ini, ampas sagu hanya digunakan sebagai campuran pakan ternak (Matitaputty & Alfons 2006), sebagai arang briket, sumber bahan organik bagi tanah, dan pengisi adonan perekat dalam kayu lapis (Kumaran et al. 1997; Matitaputty & Alfons 2006). Berdasarkan komponen kimianya, ampas sagu merupakan bahan lignoselulosa (lignin, selulosa, dan hemiselulosa) yang masih dapat dimanfaatkan menjadi bahan yang lebih bernilai (Akmar & Kennedy 2001). Kandungan selulosa dalam ampas sagu berpotensi meningkatkan nilai ekonominya. Selulosa merupakan makromolekul alamiah terbanyak dalam ampas sagu (Pusphamalar et al. 2006). Selulosa merupakan polimer alami yang dapat dimodifikasi menjadi produk turunannya untuk memperoleh sifat-sifat yang baru. Selulosa termodifikasi sering diaplikasikan sebagai fase diam dalam pemisahan suatu zat. Beberapa kajian telah dilaporkan terkait dengan pemisahan secara kiral senyawa obat-obatan menggunakan kolom kiral berbasis-selulosa sebagai bahan pengemas kolom kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) (Chen et al. 2007). Upaya penelitian dalam meningkatkan nilai ekonomi selulosa pada ampas sagu terus dikembangkan oleh para peneliti. Santi (2006) dan Irfana (2009) telah melakukan modifikasi sederhana asetilasi terhadap ampas sagu yang digunakan sebagai fase diam kromatografi kolom untuk pemisahan ekstrak temu lawak.
Kiat (2006) melaporkan telah membuat karboksimetil selulosa (CMC) dalam bentuk hidrogel. Pushpamalar et al. (2006) telah memodifikasi ampas sagu menjadi CMC dan berhasil mengoptimasi kondisi reaksi pembuatannya. Salah satu produk turunan selulosa adalah selulosa benzoat, yang didapatkan dengan proses esterifikasi (Sjostrom 1998). Riswoko (2006) telah melakukan modifikasi terhadap selulosa jenis mikrokristalin menjadi ester dengan asil klorida turunan asam palmitat, asam 6-(p-metoksifeniloksi) heksanoat, dan asam 6-(p-sianobifenil-il-oksi) heksanoat dalam pelarut piridina. Derivatisasi selulosa sebagai ester hanya memodifikasi profil kelarutan dari produknya, sementara sifat-sifat polimeriknya tetap (Bobleter 1994). Analisis permukaan dengan mikroskop elektron pemayaran (SEM) menunjukkan bahwa permukaan produk ester terlihat lebih berupa plastik film, tidak getas, dan bertekstur lebih kasar daripada selulosa murni (Riswoko 2006). Penelitian ini bertujuan mengisolasi mikroselulosa ampas sagu dengan cara pulping, dilanjutkan dengan proses esterifikasi menggunakan benzoil klorida. Produk selulosa benzoat diuji kemampuannya sebagai fase diam kromatografi kolom untuk memisahkan komponen-komponen bioaktif dari ekstrak temu lawak (kurkuminoid dan xantorizol). Pemisahan terhadap kelompok kurkuminoid telah banyak dilakukan, namun pada penelitian ini, dilakukan pemisahan xantorizol dari ekstrak etanol temu lawak. Temu lawak (Curcuma xanthorriza Roxb.) adalah tanaman obat-obatan yang tergolong keluarga Zingiberaceae. Temu lawak merupakan salah satu tanaman obat yang memiliki potensi sebagai antibakteri (Hwang 2000) dan antioksidan (Batubara et al. 2008). Xantorizol merupakan salah satu senyawa aktif dalam temu lawak yang memiliki kemampuan sebagai antibakteri (Hwang 2000). Kandungan senyawa xantorizol dalam temu lawak sebesar 21% (Darusman et al. 2006). Kurkuminoid merupakan zat aktif temu lawak berwarna kuning atau kuning jingga, berbentuk serbuk dengan rasa pahit, larut dalam aseton, alkohol, asam asetat glasial, dan basa hidroksida. Senyawa ini memiliki aroma yang khas dan tidak bersifat toksik (Sidik et al. 1995). Senyawa aktif kurkuminoid dalam ekstrak kasar rimpang temu lawak terdiri atas 3 komponen, yaitu bis-desmetoksikurkumin, desmetoksikurkumin, dan kurkumin.
2 METODE Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah serabut ampas sagu, (HCl, H2SO4, piridina, benzoil klorida, metanol, etanol, aseton, toluena) p.a Merck, NaOH teknis, H2O2 5%, dan KBr. Alat-alat analisis yang digunakan adalah alat-alat kaca, radas reaktor sintesis, blade stirrer, hot plate, refraktometer Abbé, penyaring vakum, kolom kromatografi (30×1) cm, pelat kromatografi lapis tipis (KLT), mikroskop elektron pemayaran (SEM), dan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR) Perkin-Elmer Spectrum One. Lingkup Kerja Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan (Lampiran 1), meliputi isolasi selulosa (hidrolisis fibril, pulping, dan delignifikasi), isolasi mikroselulosa, sintesis fase diam ester selulosa, pengukuran derajat esterifikasi, uji daya tahan terhadap berbagai pelarut pada fase diam hasil sintesis, pencirian fase diam dengan FTIR dan SEM, dan pemisahan xantorizol dari ekstrak temu lawak dengan kromatografi kolom berbasis selulosa benzoat. Preparasi Ampas Sagu Ampas sagu yang diambil dari pabrik tepung sagu di Cimahpar, Bogor dikeringkan di bawah sinar matahari selama 2 hari. Serabut ampas sagu yang telah dikeringkan kemudian diayak agar serabut kasarnya terpisah dari serbuk halus ampas sagu. Serabut kasar ampas sagu selanjutnya dianalisis proksimat awal yang meliputi kadar total selulosa, kadar α-selulosa, dan kadar lignin. Hidrolisis Fibril Hidrolisis dengan HCl Sebanyak 50 g serabut kasar ampas sagu yang telah digiling ditambahkan dengan 1000 mL larutan HCl 3% kemudian dipanaskan dalam penangas air hingga mencapai suhu 80 C. Suhu dijaga konstan selama 90 menit. Hasil hidrolisis dicuci dengan air mengalir hingga bebas asam (pH 7). Hidrolisis dengan H2SO4 Sebanyak 200 g serabut kasar ampas sagu ditambahkan dengan 1000 mL larutan H2SO4 40%. Campuran diaduk selama 90 menit dengan pengaduk magnet pada suhu ruang (25 o C). Hasil hidrolisis dicuci dengan air mengalir hingga bebas asam (pH 7).
Pulping (modifikasi Huang et al. 2007) Sebanyak 50 g contoh hasil hidrolisis fibril ditambahkan 1000 mL larutan NaOH 20% kemudian dipanaskan dalam penangas air hingga mencapai suhu 80 C dan dijaga konstan selama 120 menit. Contoh ampas sagu hasil pulping dicuci hingga bebas basa dan dikeringkan dalam oven dengan suhu 60 C. Delignifikasi (modifikasi Sun et al. 2005) Sebanyak 20 g contoh lignoselulosa hasil pulping ditambahkan 500 mL larutan H2O2 5% pH 12 dan dipanaskan dalam penangas air bersuhu 70 C yang dijaga konstan selama 2 jam. Setelah 2 jam, contoh dicuci hingga bebas basa. Proses ini diulangi sebanyak 2 kali lagi dengan larutan H2O2 baru, masingmasing dipanaskan selama 3 jam. Kemudian contoh dikeringkan dalam oven bersuhu 60 C. Analisis proksimat kadar total selulosa, kadar α-selulosa, dan kadar lignin juga dilakukan pada isolat selulosa ini. Isolasi Mikroselulosa (modifikasi Ilindra & Dhake 2008) Sebanyak 50 g isolat selulosa ditambahkan 1000 mL larutan HCl 2.5 N panas (85 °C). Campuran dipanaskan kembali pada suhu 85 °C selama 30 menit dengan pengadukan konstan, lalu didinginkan dalam suhu kamar. Setelah dingin, mikroselulosa disaring dengan penyaring-vakum Büchner. Hasil penyaringan dicuci dengan air panas hingga bebas asam, kemudian dikeringkan. Esterifikasi Selulosa dengan Benzoil Klorida (Riswoko 2006) Sebanyak 10 g mikroselulosa dilarutkan dalam piridina selama 30 menit pada suhu 40 °C. Kemudian larutan dipanaskan pada suhu 60 °C selama 4, 6, dan 8 jam. Selama pemanasan, ditambahkan 70 mL benzoil klorida melalui corong penambah cairan. Produk kotor ester selulosa dicuci dengan HCl pH 3, lalu direndam dalam metanol dan dikeringkan hingga didapat selulosa benzoat kering. Penentuan Derajat Esterifikasi (modifikasi Guimes 2008) Sebanyak 1 g selulosa benzoat dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer yang bersih, kering, dan telah diketahui bobot kosongnya. Contoh kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 105 °C selama 3 jam untuk ditentukan bobot keringnya.
3 Contoh kering selanjutnya ditambahkan 40 mL etanol 75% (v/v) dan dipanaskan dalam penangas air selama 30 menit pada suhu 60 ○ C. Sebanyak 40 mL NaOH 0.5 N yang telah distandardisasi ditambahkan setelah itu, dan dipanaskan lagi pada suhu yang sama selama 30 menit. Contoh didiamkan selama 72 jam, kelebihan NaOH dititrasi dengan HCl 0.5 N yang telah distandardisasi dengan menggunakan indikator fenolftalein sampai warna merah muda lenyap. Contoh lalu didiamkan selama 24 jam untuk memberi kesempatan bagi NaOH berdifusi. Selanjutnya contoh dititrasi dengan NaOH 0.5 N sampai terbentuk warna merah muda kembali. Pengukuran blangko dilakukan sama dengan contoh, tetapi tanpa penambahan contoh selulosa benzoat. Kadar benzoil (KB) dihitung dengan rumus
dengan A = volume NaOH untuk titrasi contoh (mL), B = volume NaOH untuk titrasi blangko (mL), C = volume HCl untuk titrasi contoh (mL), D = volume HCl untuk titrasi blangko (mL), F = 10.5 untuk kadar benzoil, Na = normalitas HCl, Nb = normalitas NaOH, dan W = bobot kering contoh (g). Sementara besarnya derajat substitusi (DS) dapat dihitung dari nilai KB menggunakan rumus
Preparasi Ekstrak Temu Lawak Sebanyak 25 g serbuk kering rimpang temu lawak dimasukkan ke dalam labu Erlenmeyer 250 mL, kemudian dimaserasi dengan 100 mL etanol p.a selama 24 jam. Maserat disaring dan dipisahkan ke dalam labu bulat. Residu dimaserasi ulang sebanyak 2 kali dengan jenis dan jumlah pelarut yang sama. Semua maserat dikumpulkan dalam labu bulat lalu dipekatkan dengan penguap putar pada suhu 40 °C hingga diperoleh ekstrak pekat. Ekstrak pekat rimpang temu lawak disimpan dalam botol berwarna gelap.
Uji Ketahanan Terhadap Berbagai Pelarut Sebanyak 0.5 g produk selulosa benzoat dimasukkan ke dalam vial 15 mL, kemudian ditambahkan masing-masing 10 mL pelarut metanol p.a, etanol p.a, isopropanol p.a, asetonitril, n-heksana, dan air. Masing-masing larutan didiamkan selama 3×24 jam sambil sesekali diaduk, lalu diukur indeks biasnya menggunakan alat refraktometer Abbe. Pengukuran blangko dilakukan sama dengan contoh, tetapi tanpa penambahan contoh selulosa benzoat. Kromatografi Kolom Sebanyak 8 g selulosa benzoat dikemas dalam kolom kromatografi. Tinggi fase diam di dalam setiap kolom dibuat seragam (15 cm) dan laju alir diatur ±0.5 mL/menit. Ekstrak kasar temu lawak yang digunakan sebanyak 0.5 mL. Fase gerak yang digunakan adalah pelarut terbaik hasil uji ketahanan pelarut (metanol dan heksana). Ekstrak dielusi dengan mengalirkan fase gerak sampai semua fraksi keluar dari kolom. Setiap fraksi ditampung sebanyak 5 mL di dalam vial gelap. Kromatografi Lapis Tipis (KLT) Fraksi-fraksi hasil pemisahan kromatografi kolom ditotolkan kurang lebih 20 kali di atas pelat KLT dengan jarak antarnoda sebesar 1 cm. Jarak batas atas dan batas bawah lintasan dari tepi pelat KLT sebesar 1 cm. Tiap noda dielusi dalam eluen heksana:etil asetat (10:1) untuk pemisahan xantorizol, dan eluen kloroform:benzena:metanol (80:15:5) untuk pemisahan kurkuminoid. Nilai retardation factor (Rf) yang diperoleh dibandingkan dengan nilai Rf standar xantorizol dan standar kurkuminoid. Analisis FTIR Sebanyak 0.01 g contoh selulosa benzoat dicampurkan dengan 0.1 g KBr. Campuran digerus sampai halus kemudian dipanaskan dalam oven 40 C selama 24 jam untuk menghilangkan uap air. Setelah 24 jam, campuran dianalisis dengan spektrometer FTIR Parkin Elmer Spectrum One dengan resolusi 4 cm-1.
HASIL DAN PEMBAHASAN Isolasi Selulosa Serabut ampas sagu merupakan bahan yang mengandung lignoselulosa, yaitu lignin, selulosa, dan hemiselulosa. Analisis proksimat
4 serabut ampas sagu sebelum isolasi menunjukkan kadar lignin 31.09%, dan holoselulosa 70.63% (Lampiran 2). Isolasi selulosa dilakukan dengan beberapa tahapan, yaitu hidrolisis fibril, pulping dengan NaOH, dan delignifikasi dengan peroksida. Proses hidrolisis dilakukan dengan 2 cara, yaitu hidrolisis dengan HCl 3% melalui proses pemanasan dan dengan H2SO4 40% tanpa proses pemanasan. Pembandingan kedua metode ini dilakukan berdasarkan rendemen dan kemurnian hasil isolat selulosa. Lignin dan hemiselulosa perlu dihilangkan dari serabut ampas sagu karena dalam penelitian ini target utama reaksi esterifikasi adalah α-selulosa. HCl encer (HCl 3%) digunakan untuk menghidrolisis sebagian besar hemiselulosa dan menghidrolisis pati (Achmadi 1990). Penggunaan H2SO4 selain untuk hidrolisis, juga untuk memotong serat awal secara kimiawi sehingga menjadi lebih pendek tanpa harus melalui proses grinding. Hidrolisis fibril menghasilkan produk yang berwarna merah kecokelatan (untuk HCl) dan cokelat kehitaman (untuk H2SO4) dengan rendemen masing masing sebesar 65% dan 55% (Lampiran 2). Pemasakan dengan larutan NaOH (pulping) bertujuan memutuskan ikatan antara lignin dan selulosa (ikatan lignoselulosa). Selain itu, larutan NaOH akan mengurangi ikatan hidrogen di dalam molekul selulosa sehingga terjadi pembengkakan yang mengubah struktur dinding sel. Perubahan struktur dinding sel mengakibatkan larutnya hemiselulosa dan melemahnya ikatan antara selulosa dan lignin sehingga mempermudah reaksi delignifikasi (Achmadi 1990). Proses pulping menghasilkan rendemen sebesar 70– 75% (Lampiran 2). Proses delignifikasi menggunakan larutan hidrogen peroksida (H2O2) lebih optimum dalam kondisi pH tinggi (basa). Hidrogen peroksida bereaksi dengan gugus karbonil lignin melalui serangkaian reaksi yang kompleks dengan mekanisme radikal. Anion perhidroksil (–OOH) adalah bahan aktif yang bereaksi dengan struktur karbonil pada lignin sehingga lignin terpecah dan larut dalam larutan NaOH (Ulia 2007). Proses delignifikasi menghasilkan rendemen sebesar 65–70% (Lampiran 2). Parameter keberhasilan isolasi selulosa adalah kadar α-selulosa dan kadar lignin. Semakin tinggi kadar α-selulosa dan semakin rendah kadar lignin, kemurnian isolat selulosa semakin baik. Kadar α-selulosa setelah tahap isolasi mengalami peningkatan dan kadar
lignin mengalami penurunan untuk kedua metode hidrolisis. Untuk hidrolisis awal HCl, kadar α-selulosa meningkat menjadi 86.79% dengan kadar lignin yang tersisa sebesar 0.37% dan rendemen 20%. Sementara untuk hidrolisis awal H2SO4, kadar α-selulosa meningkat menjadi 57.60% dengan kadar lignin yang tersisa sebesar 0.68%, dan rendemen 15% (Tabel 1). Tabel 1 Hasil isolasi selulosa serabut ampas sagu Sampel dengan hidrolisis
Parameter (%) Lignin
αSelulosa
Hemi selulosa
% Isolasi
H2SO4
0.68
57.60
34.98
15%
HCl
0.37
86.79
6.78
20%
Berdasarkan kadar α-selulosa dan kadar lignin yang dihasilkan, metode isolasi melalui hidrolisis dengan HCl 3% memiliki kemurnian lebih tinggi daripada dengan H2SO4. Secara fisik (bentuk dan tekstur) juga menunjukkan selulosa hasil isolasi dengan hidrolisis HCl 3% lebih mirip dengan selulosa murni (Gambar 1).
Gambar 1
(a)
(b)
(c)
(d)
selulosa hasil hidrolisis dengan HCl (a) , dengan H2SO4 (b), foto SEM selulosa (a) (c), foto SEM selulosa (b) (d), perbesaran 50×.
Kemiripan secara fisik dibuktikan melalui analisis FTIR untuk mengetahui gugus-gugus fungsi senyawa selulosa yang terserap oleh sinar inframerah. Serapan FTIR selulosa hasil isolasi serupa dengan serapan FTIR selulosa murni (Gambar 2). Menurut FAO (1996),
5 spektrum FTIR selulosa dicirikan dengan serapan pada bilangan gelombang sekitar 3200–3600 cm-1 (ulur –OH), 2800–3200 cm-1 (ulur C-H), dan daerah sidik jari dengan puncak ganda pada daerah 1000–1100 cm-1. Spektrum FTIR selulosa hasil isolasi memperlihatkan serapan ulur –OH pada bilangan gelombang 3282.84 cm-1, serapan ulur C-H pada 2900.94 cm-1, dan serapan dengan puncak ganda pada 1018.41 cm-1.
Gambar 2 Spektrum FTIR selulosa murni (— ), selulosa hasil isolasi (hidrolisis HCl) (—), dan selulosa hasil isolasi (hidrolisis H2SO4) (—). Mikroselulosa Isolasi mikroselulosa dibuat dengan menghidrolisis selulosa dalam larutan HCl 2.5 N. Perlakuan ini bertujuan mendapatkan selulosa berukuran mikron. Ukuran yang jauh lebih kecil akan memperbesar luas permukaan
(a)
selulosa dan meningkatkan kekuatan ikatan hidrogennya (Ilindra & Dhake 2008). Hasil mikroselulosa sangat berpengaruh terhadap keberhasilan reaksi esterifikasi. Proses esterifikasi selulosa tanpa proses mikro memberikan produk ester yang menggumpal dengan warna kecokelatan dan derajat substitusi (DS) yang rendah (Lampiran 3). Pembuktian hasil mikroselulosa pada penelitian ini dilakukan dengan analisis SEM pada perbesaran 500×. Hasil SEM menunjukkan ukuran diameter serat mikroselulosa mencapai sekitar 20 µm untuk kedua jenis selulosa isolasi (hidrolisis awal HCl dan hidrolisis awal H2SO4) (Gambar 3). Selulosa Benzoat Selulosa benzoat disintesis melalui reaksi esterifikasi antara mikroselulosa hasil isolasi dan larutan benzoil klorida dalam pelarut piridina. Salah satu persyaratan reaksi esterifikasi selulosa adalah ionisasi gugusgugus hidroksil pada selulosa. Setiap residu D-glukopiranosa di dalam rantai selulosa mempunyai 3 gugus hidroksil reaktif, yaitu 2 hidroksil sekunder (HO-2 dan HO-3), dan 1 hidroksil primer (HO-6) (Sjostrom 1998) (Gambar 4). Larutan piridina merupakan medium basa yang berfungsi sebagai katalis pengaktif gugus OH selulosa serta akan membentuk garam amonium dengan ion klorida yang terbentuk selama proses esterifikasi berlangsung. Pelarut piridina juga merupakan basa lemah tanpa gugus OH sehingga tidak reaktif terhadap gugus ester pada produk (Riswoko 2006).
(b)
Gambar 3 Foto SEM mikroselulosa: hidrolisis awal dengan HCl (a), hidrolisis awal dengan H2SO4 (b), perbesaran 500×.
6
waktu esterifikasi, semakin banyak pula produk selulosa benzoat yang terbentuk (Tabel 2). Keberhasilan proses esterifikasi pada penelitian ini dilihat berdasarkan penampakan permukaan dengan SEM, analisis gugus fungsi dengan FTIR, dan pengukuran derajat substitusinya (DS). Hasil foto SEM menunjukkan perbedaan yang sangat jelas antara permukaan selulosa dan permukaan selulosa benzoat. Perbesaran 500× memperlihatkan bahwa permukaan selulosa benzoat kasar seperti ada kumpulan serbuk yang menempel. Berbeda dengan permukaan selulosa hasil isolasi yang terlihat halus dan rata (Gambar 5).
benzoil klorida
piridina
Gambar 4 Mekanisme reaksi esterifikasi selulosa dengan benzoil klorida dalam pelarut piridina (Jinming et al. 2008). Gugus benzoil pada selulosa termodifikasi membuat sifatnya lebih nonpolar daripada selulosa awal. Karena itu, sifat-sifat baru banyak terlihat setelah selulosa termodifikasi menjadi selulosa benzoat. Selulosa benzoat lebih halus, berbentuk serbuk, dan berwarna putih kekuningan (Lampiran 3). Selulosa benzoat juga memiliki bobot jenis yang lebih rendah daripada selulosa. Ketika direndam dalam air, selulosa benzoat terapung di permukaan, sedangkan selulosa terendam. Proses esterifikasi pada penelitian ini dilakukan dengan 3 variasi waktu, yaitu 4, 6, dan 8 jam dengan komposisi formula bahan dan suhu yang sama (65–70 ºC). Sebanyak 10 g selulosa akan menghasilkan produk esterifikasi sekitar 20−25 g. Semakin lama
(a)
(b)
(c)
(d)
Gambar 5 Hasil foto SEM: selulosa benzoat (a), selulosa (hidrolisis HCl) (b), selulosa benzoat (c), selulosa (hidrolisis H2SO4) (d), perbesaran 500×.
Tabel 2 Hasil proses sintesis selulosa benzoat dengan berbagai variasi waktu
Waktu (jam)
Proses hidrolisis awal
4 6
HCl
8 4 6 8
H2SO4
Bobot selulosa (g)
Volume benzoil klorida (mL)
Volume piridina (mL)
Bobot ester (g)
10.0122
70
100
20.5735
10.0215
70
100
23.0364
10.0017
70
100
25.6428
10.0021
70
100
21.9141
10.1003
70
100
22.5073
10.0118
70
100
23.0321
7
Gambar 6 Spektrum FTIR isolat selulosa (hidrolisis awal dengan HCl— dan H2SO4—), dan selulosa benzoat (hidrolisis awal dengan HCl— dan H2SO4—). Karakteristik serapan FTIR untuk senyawaan ester meliputi serapan tunggal ulur karbonil C=O pada daerah 1690–1760 cm-1 dan serapan C–O pada daerah 1080–1300 cm1 (Jinming et al. 2008). Perubahan selulosa menjadi selulosa benzoat terlihat dari berkurang hingga tidak terlihatnya intensitas serapan ulur gugus hidroksil pada daerah 3000–3600 cm-1. Keberhasilan sintesis selulosa benzoat juga terlihat oleh adanya serapan C=O pada 1738 cm-1, serapan C–O pada 1157 cm-1, ulur C–H cincin benzena pada 3062 cm-1, 1604 dan 1452 cm-1 untuk ulur aromatik C=C, serta serapan gugus C–H luar bidang benzena yang ramai di daerah kurang dari 1000 cm-1. Hasil spektrum FTIR memiliki kesesuaian dengan DS selulosa benzoat. Derajat substitusi (DS) menunjukkan banyaknya gugus OH yang tergantikan oleh gugus esternya (benzoil) selama proses esterifikasi berlangsung (Guimes 2008). Pengukuran DS dilakukan dengan menyabunkan contoh dalam larutan NaOH yang terstandardisasi. Jumlah NaOH yang terpakai diukur melalui titrasi asam-basa dengan HCl dan berbanding lurus dengan banyaknya gugus benzoil pada selulosa benzoat. Hasil perhitungan menunjukkan, DS tertinggi terdapat pada produk esterifikasi selulosa hasil hidrolisis awal dengan HCl pada waktu 8 jam. Sementara DS terendah terdapat pada produk esterifikasi selulosa hasil
hidrolisis awal dengan HCl pada waktu 4 jam. DS tertinggi bernilai 1.83 dan DS terendah 0.95 (Lampiran 5). Berdasarkan Gambar 7, dapat dikatakan bahwa semakin lama proses esterifikasi, semakin besar nilai DS-nya. Hal ini berlaku untuk kedua jenis selulosa benzoat (hidrolisis dengan HCl maupun dengan H2SO4). Selain itu, nilai DS selulosa benzoat hasil hidrolisis awal dengan HCl lebih tinggi dibandingkan dengan hasil hidrolisis awal dengan H2SO4 untuk waktu esterifikasi yang sama. Nilai DS yang dihasilkan belum mencapai nilai maksimum, yaitu 3.00. Oleh sebab itu, perlu dilakukan optimalisasi variasi waktu dan suhu untuk mencapai nilai DS mendekati 3.00.
Gambar 7
Grafik hubungan antara waktu (jam) dan derajat substitusi (DS).
8
Uji Daya Tahan Kelarutan Produk selulosa benzoat dalam penelitian ini akan diaplikasikan sebagai fase diam. Syarat suatu zat dapat dijadikan sebagai fase diam di antaranya adalah tidak bereaksi (lembam) terhadap eluen/pelarut yang akan digunakan sebagai fase gerak. Oleh sebab itu, beberapa pelarut organik polar hingga nonpolar yang lazim dalam kromatografi diujikan untuk selulosa benzoat, yakni air, metanol, etanol, isopropanol, asetonitril, dan heksana. Larut atau tidaknya selulosa benzoat dalam suatu pelarut ditentukan berdasarkan selisih antara nilai indeks bias pelarut yang terkontaminasi dan pelarut murni, dengan refraktometer. Pelarut uji yang melarutkan selulosa benzoat adalah isopropanol. Pelarut terbaik yang paling sedikit dan bahkan tidak bereaksi sama sekali dengan fase diam adalah metanol (Gambar 8) dan heksana. Hal ini terlihat dari selisih indeks biasnya yang kecil (Lampiran 6). Pelarut terbaik digunakan sebagai eluen untuk aplikasi fase diam yang dikemas ke dalam kromatografi kolom.
Gambar 8 Foto ketahanan kelarutan selulosa benzoat dengan berbagai variasi waktu terhadap terhadap pelarut metanol. Kromatografi Kolom Kromatografi kolom dengan fase diam selulosa benzoat diaplikasikan untuk pemisahan xantorizol/kurkumin dari ekstrak temu lawak. Tinggi pengisi kolom yang digunakan ±15 cm dengan pemakaian sekitar 8.0 g selulosa benzoat, dikemas dengan cara basah menggunakan eluen metanol. Pengemasan cara basah dengan metanol dipilih karena pada saat dikemas secara basah dengan pelarut terbaik lainnya (heksana), eluen tidak dapat turun meskipun menggunakan pompa pendorong. Oleh karena itu, dalam kromatografi kolom ini digunakan eluen tunggal metanol dengan proses
pengemasan dan elusi dibantu pompa pendorong atau biasa dikenal dengan istilah kromatografi flash (Gambar 9). Selama proses elusi, tiap-tiap eluat ditampung dalam vial sebanyak 5 mL.
Gambar 9
Kromatografi kolom selulosa benzoat.
(flash)
Zat ekstraktif yang terkenal dalam ekstrak temu lawak adalah kurkumin dan xantorizol (Sidik et al. 1995). Xantorizol merupakan salah satu komponen aktif pada ekstrak temu lawak yang bersifat lebih nonpolar daripada kurkuminoid (Aguilar et al. 2001). Eluen metanol yang digunakan dalam kromatografi kolom ini sifatnya sangat polar dan mampu melarutkan seluruh zat ekstraktif dalam temu lawak. Hasil uji ketahanan pelarut menunjukkan bahwa fase diam (selulosa benzoat) yang dihasilkan memiliki sifat semipolar yang cenderung nonpolar. Hal ini juga dapat dijelaskan berdasarkan struktur kimia selulosa benzoat: gugus karbonil yang terstabilkan oleh gugus benzena dapat menurunkan sifat kepolaran. Berdasarkan sifat kepolaran, seharusnya senyawaan kurkuminoid akan lebih dulu terelusi. Namun, selulosa benzoat merupakan fase diam kiral (CSP) yang interaksi pemisahannya tidak berdasarkan sifat kepolaran saja. Prinsip pemisahan fase diam ini berdasarkan interaksi retensi molekul yang berupa interaksi hidrofilik (ikatan hidrogen) dan interaksi ikatan π–π antara selulosa benzoat, eluen, dan ekstrak temu lawak (Chen et al. 2007). Selulosa benzoat memiliki ikatan π–π pada gugus karbonil dan gugus benzena. Gugus benzoil dalam selulosa benzoat ini berperan penting dalam interaksi pemisahan. Eluen metanol mampu membuat semua zat ekstraktif temu lawak baik senyawa polar (kurkuminoid) maupun nonpolar (xantorizol) terelusi. Hal ini dikarenakan kekuatan
9
interaksi gugus OH metanol dengan ekstrak lebih besar daripada ekstrak dengan selulosa benzoat. Secara garis besar, hasil KLT untuk fraksi 1–7 menunjukkan bahwa senyawa yang terelusi berturut-turut adalah senyawa xantorizol, bis-desmetoksikurkumin, dan desmetoksikurkumin. Struktur senyawa xantorizol maupun senyawaan kurkuminoid sama-sama memiliki ikatan rangkap yang dapat berinteraksi π–π dengan selulosa benzoat. Ikatan π pada senyawa xantorizol lebih sedikit, maka terelusi lebih dahulu. Senyawa kurkuminoid juga memiliki ukuran sterik lebih besar sehingga lebih lambat terelusi (Gambar 10).
kurkumin, desmetoksikurkumin, dan bisdesmetoksikurkumin yang memiliki nilai Rf secara berturut-turut 0.72, 0.45, dan 0.25. Hasil pemisahan fraksi-fraksi menunjukkan adanya noda bis-desmetoksikurkumin pada fraksi 2–7 dengan nilai Rf berturut-turut 0.27, 0.3, 0.3, 0.31, dan 0.31, dan noda desmetoksikurkumin pada fraksi 6–7 dengan nilai Rf berturut-turut 0.45 dan 0.46 (Lampiran 8). Berdasarkan hasil elusi KLT untuk senyawa xantorizol dan kurkuminoid, diketahui bahwa fase diam selulosa benzoat hasil sintesis dengan DS sebesar 1.83 dapat memisahkan zat aktif dari ekstrak kasar temu lawak.
Fraksi 2 dan 3
Standar xantorizol dan ekstrak kurkumin
(a)
(b) Keterangan : R1 R2 Kurkumin -OCH3 -OCH3 Desmetoksikurkumi -OCH3 -H bis-desmetoksikurkumin -H -H
Gambar 10 Struktur kimia: xantorizol (a) dan kurkuminoid (b).
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Gambar 11 Hasil KLT fraksi kolom, standar xantorizol, dan ekstrak temu lawak dengan eluen heksana:etil asetat (10:1) pada sinar UV 254 nm.
Kromatografi Lapis Tipis Setiap fraksi yang diperoleh dari kromatografi kolom diuji pemisahannya dengan KLT Silica Gel GF254. Eluen yang dipakai untuk KLT adalah eluen heksana:etil asetat (10:1) untuk melihat pemisahan xantorizol dan eluen kloroform:benzena:methanol (80:15:5) untuk melihat pemisahan kurkuminoid. Hasil KLT menggunakan eluen heksana:etil asetat (10:1), menunjukkan noda xantorizol berada pada fraksi 2 dan 3 di bawah penyinaran UV 254 nm. Rf untuk fraksi 2 dan 3 berturut-turut 0.519 dan 0.494 yang nilai Rf-nya berdekatan dengan nilai Rf standar xantorizol dan ekstrak temu lawak, yaitu 0.519 dan 0.532 (Lampiran 7). Dari hasil KLT menggunakan eluen kloroform:benzena:metanol (80:15:5), diketahui terdapat 3 noda pada standar kurkuminoid dan ekstrak kasar temu lawak. Noda-noda tersebut merupakan noda
Standar kurkuminoid ekstrak Fraksi 6 -7 kurkumin Desmetoksi kurkumin BisDesmetoksi kurkumin
Fraksi 1
2
3
4
5
6
7
Gambar 12 Hasil KLT ekstrak temu lawak, standar kurkuminoid, dan fraksi tiap kolom dengan eluen kloroform:benzena:metanol (80:15:5) pada sinar UV 366 nm.
10
SIMPULAN
liquid chromatography. Pure Appl Chem 79:1561-1573.
Isolasi selulosa serabut ampas sagu dengan hidrolisis awal HCl memiliki kemurnian dan rendemen yang tinggi. Proses esterifikasi tanpa proses pembuatan mikroselulosa sangat berpengaruh terhadap warna menjadi kecokelatan, produk menggumpal, dan derajat substitusi (DS) yang rendah terhadap selulosa benzoat. Produk selulosa benzoat dengan DS tertinggi (1.83) memiliki ketahanan pelarut paling baik dalam metanol dan heksana. Produk esterifikasi yang berupa selulosa benzoat diaplikasikan ke dalam kromatografi kolom bertekanan (flash) dan dapat memisahkan komponen xantorizol pada fraksi 2, serta komponen bis-desmetoksikurkumin pada fraksi 3–5 dari komponen-komponen ekstrak temu lawak lainnya dengan eluen metanol.
Darusman LK, Djauhari E, Nurcholis W. 2006. Kandungan xantorizol temu lawak (Curcuma xanthorrizha Roxb.) pada berbagai cara budi daya dan masa tanam. Di dalam: Peranan Kimia Memacu Kemajuan Industri. Prosiding Seminar Nasional Himpunan Kimia Indonesia. Bogor, 12 Sep 2006. Bogor: Auditorium Rektorat IPB Darmaga. hlm 279-287.
SARAN
Huang G, Jeffrey XS, Langrish TAG. 2007. NH4OH–KOH pulping mechanisms and kinetics of rice straw. Biores Technol 98:1218-1223
Perlu penyalutan dengan 3-aminopropil trietoksisilana terhadap fase diam selulosa benzoat untuk imobilisasi. Perlu dilakukan optimalisasi reaksi esterifikasi serabut ampas sagu menggunakan benzoil klorida dalam pelarut piridina.
DAFTAR PUSTAKA Achmadi SS. 1990. Kimia Kayu. Bogor: IPB Pr. Aguilar MI, Guillermo D, Maria LV. 2001. New bioactive derivatives of xanthorrizol. J Mex Chem Soc 45:56-59. Akmar PF, Kennedy JF. 2001. The potential of oil and sago palm trunk wastes as carbohydrate resources. Wood Sci Technol 35:467-473.
[FAO] Food and Agricultural Organization. Compendium of Food Aditive Specification. Adendum 5 [berkala sambung jaring] http://www.fao.org/ docrep/w6355e/w6355e0l.htm. Guimes RF et al. 2008. Synthesis and characterization of cellulose acetate produced from recycled newspaper. Carbohydr Polym 73:74-82.
Hwang JK, penemu; LG Household & Healthcare. 24 Feb 2004. Antibacterial composition having xanthorhizol. US patent 6 696 404. Ilindra A, Dhake JD. 2008. Microcrystalline cellulose bagasse and rice straw. Indian Chem Technol 15:497-499. Irfana L. 2010. Asetilasi selulosa ampas sagu dengan katalis I2 dan aplikasinya sebagai fase diam kromatografi kolom [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Jinming Z et al. 2008. Synthesis of cellulose benzoates under homogenous conditions in an ionic liquid. Cellulose 16:299-308.
Batubara I, Mitsunaga T, Ohasi H. 2009. Screening antiacne potency of Indonesian medicinal plants: Antibacterial, lipase inhibition, and antioxidant activities. J Wood Sci 55: 230-235.
Kiat LJ. 2006. Preparation and characterization of carboxymethyl sago waste and it’s hydrogel [tesis]. Malaysia: Master of Science, Universiti Putra Malaysia.
Bobleter O. 1994. Hydrothermal degradation of polymers derived from plants. Prog Polym Sci 19:797-841.
Kumaran S, Sastry CA, Vikineswary S. 1997. Laccase, cellulase, and xylanase activities during growth of Pleurotus sajor-caju on sago hampas. World J Microbiol Biotechnol 13:43-49.
Chen X, Chio Y, Okamoto Y. 2007. Polysaccharide derivatives as useful chiral stationary phases in high-performance
Matitaputty PR, Alfons JB. 2006. Inovasi teknologi pakan berbahan dasar “ela sagu”
11
untuk ternak. Di dalam: Prosiding Lokakarya Sagu dalam Revitalisasi Pertanian Maluku; Ambon, 29-31 Mei 2006. Ambon: Fakultas Pertanian Universitas Pattimura. hlm 100-106. Pushpamalar V, Langford SJ, Ahmad M, Lim YY. 2006. Optimization of reaction conditions for preparing carboxymethyl cellulose from sago waste. Carbohydr Polym 64:312-318. Riswoko A. 2006. Pembuatan selulosa ester dan karakterisasi sifat polimer kristal cair. Akta Kimia Indones 1:79-86. Santi. 2006. Onggok sagu termodifikasi sebagai fase diam dalam kromatografi kolom [skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Sidik, Moelyono MW, Mutadi A. 1995. Temu lawak (Curcuma xanthorriza Roxb.). Jakarta: Phyto Medika. Singhal RS et al. 2008. Industrial production, processing, and utilization of sago palmderived products. Carbohydr Polym 72:120. Sjostrom E. 1998. Kimia Kayu, Dasar-dasar dan Penggunaan Edisi 2. Sastrohamidjojo
H, penerjemah; Yogyakarta: UGM Pr. Terjemahan dari: Wood Chemistry, Fundamentals and Applications Second Edition. Sun RC, Jones GL, Tomkinson J, Bolton J. 1999. Fractional isolation and partial characterization of non-starch polysaccharides and lignin from sago pith. Industrial Crops and Products 19:211220. Susanto AN. 2006. Potensi dan perhitungan luas lahan sagu untuk perencanaan ketahanan pengan spesifik lokasi di Provinsi Maluku. Di dalam: Prosiding Lokakarya Sagu dalam Revitalisasi Pertanian Maluku; Ambon 29-31 Mei 2006. Ambon: Fakultas Pertanian Universitas Pattimura. hlm 173-184. Syakir M, Bintoro MH, Agusta H. 2009. Pengaruh ampas sagu dan kompos terhadap produktivitas lada perdu. J Litri 4:168-173. Ulia H. 2007. Alternatif penggunaan hidrogen peroksida pada tahap akhir proses pemutihan pulp. [tesis]. Medan: Fakultas Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara.
12
LAMPIRAN
13
Lampiran 1 Bagan alir penelitian
Serabut ampas sagu
Hidrolisis awal (HCl dan H2SO4)
Proses pulping selulosa
Isolasi mikroselulosa
Esterifikasi selulosa dengan benzoil klorida
Ester selulosa
Ekstrak temu lawak
Kromatografi kolom Metanol, heksana
Pencirian ester selulosa - FTIR -SEM - ketahanan terhadap pelarut
Fraksi-fraksi dari berbagai kolom
KLT (pelat gel silika)
Perhitungan Rf
Pengisi kolom terbaik
14
Lampiran 2
Hasil analisis proksimat awal, rendemen tiap tahap isolasi, dan rendemen isolasi mikroselulosa.
Proksimat awal Sampel
Parameter Holoselulosa (%)
α-Selulosa (%)
31.09
70.63
41.47
12.02
32.39
14.23
Lignin (%)
Serabut ampas sagu Non-serabut
Hidrolisis awal Jenis Hidrolisis H2SO4
Larutan asam Konsentrasi Volume (%) (mL) 40 1000
HCl
3
1000
H2SO4
Bobot hasil hidrolisis 50
Volume NaOH 20% (mL) 1000
HCl
50
Hidrolisis awal
Bobot sampel (g)
Suhu (oC)
Waktu (menit)
Bobot hasil (g)
Rendemen (%)
200
27
90
110
55
50
85
90
32–34
65
Pulping Hidrolisis awal
Suhu (oC)
Waktu (menit)
Rerata hasil (g)
Rendemen (%)
80
120
34–36
70
1000
80
120
37–38
75
Bobot hasil pulping (g)
Volume H2O2 (mL)
Suhu (oC)
Waktu (menit)
Rerata hasil (g)
Rendemen (%)
H2SO4
20
500
70
11–13
60
HCl
20
500
70
I. 120 II. 180 III. 180
13–15
70
Delignifikasi
Isolasi mikroselulosa Hidrolisis awal
Bobot selulosa isolasi (g)
Volume HCl 2.5 N (mL)
Suhu (oC)
Waktu (menit)
Rerata hasil (g)
Rendemen (%)
H2SO4
50
1000
85
35
28–33
60
HCl
50
1000
85
35
28–33
60
15
Lampiran 3 Selulosa benzoat tanpa proses isolasi mikroselulosa (a), selulosa benzoat hidrolisis HCl/H2SO4 (4, 6, dan 8) jam (b), dan selulosa benzoat kering hasil esterifikasi (c).
(a) H2SO4
HCl
4
6
4
8
6
8
(b) 6
4
(c)
a
b
c
8
16
Lampiran 4 Hasil standardisasi HCl dan standardisasi NaOH. Standardisasi HCl dengan Na2BO4•10H2O (boraks) Pembuatan larutan boraks Bobot (g) = 4.7820 Volume (mL) = 50 BE (g/ek) = 190.6825 [Boraks] (N) = 0.5016 Penentuan [HCl] dengan boraks 0.5016 N Ulangan 1 2 3
[Boraks] Vol. Boraks (N) (mL) 0.5016 10.00 0.5016 10.00 0.5016 10.00 Rerata [HCl] (N)
Vol. HCl (mL) 9.75 9.70 9.70
[HCl] (N) 0.5145 0.5171 0.5171 0.5162
Standardisasi NaOH dengan H2C2O4•2H2O (asam oksalat) Pembuatan larutan asam oksalat Bobot (g) = 1.6905 Volume (mL) = 50 BE (g/ek) = 63.035 [Oksalat] (N) = 0.5364 Penentuan [Oksalat] dengan NaOH 0.5364 N Ulangan 1 2 3
Vol. Oksalat (mL) 0.5364 10.00 0.5364 10.00 0.5364 10.00 Rerata [NaOH] (N)
[Oksalat] (N)
Vol. NaOH (mL) 10.60 10.60 10.70
[NaOH] (N) 0.5060 0.5060 0.5013 0.5044
17
Lampiran 5 Derajat esterifikasi dan perhitungannya.
Sampel
Volume NaOH 0.5044 N (mL)
Volume HCl 0.5162 N terpakai (mL)
Bobot sampel (g)
Kadar Benzoil (%)
DS
Ditambahkan
Titrasi
Sea-4
40
0.5
25.8
1.0008
40.02716
1.0232
Sea-6
40
0.5
25.7
1.0012
40.55253
1.0457
Sea-8
40
0.7
24.5
1.0006
48.13567
1.4194
Seb-4
40
0.4
26
1.0020
38.36880
0.9549
Seb-6
40
0.9
25.5
1.0031
43.66832
1.1873
Seb-8
40
0.8
23.4
1.0008
54.61259
1.8354
Blangko
40
0.1
32.8
Keterangan Sea: selulosa benzoat dengan hidrolisis HCl Seb: selulosa benzoat dengan hidrolisis H2SO4
dengan A = volume NaOH untuk titrasi contoh (mL), B = volume NaOH untuk titrasi blangko (mL), C = volume HCl untuk titrasi contoh (mL), F = 10.5 untuk kadar benzoil, D = volume HCl untuk titrasi blangko (mL), Na = normalitas HCl, Nb = normalitas NaOH, dan W = bobot kering contoh (g). Sementara besarnya DS dapat dihitung dari nilai KB menggunakan rumus
Contoh perhitungan Seb-3 32.8 − 23.4 0.5162 + 0.8 − 0.1 0.5044 × 10.5 = 54.61259 1.0008 162 × 54.61259 𝐷𝑆 = = 1.8354 10500 − (104 × 54.61259)
𝐾𝐵 % =
18
Lampiran 6 Daya tahan kelarutan selulosa benzoat. Indeks bias pelarut Sampel
Air
selisih
Metanol
selisih
Etanol
selisish
Sea-1
1.3329
0.0004
1.3279
0.0002
1.3597
0.0008
Sea-2
1.3329
0.0004
1.3278
0.0001
1.3599
0.0010
Sea-3
1.3328
0.0003
1.3278
0.0001
1.3599
0.0010
Seb-1
1.3329
0.0004
1.3278
0.0001
1.3599
0.0010
Seb-2
1.3330
0.0005
1.3278
0.0001
1.3599
0.0010
Seb-3
1.3327
0.0002
1.3277
0
1.3601
0.0012
Blangko
1.3325
1.3277
1.3589
Asetonitril
selisih
Isopropanol
selisih
Heksana
selisih
Sea-1
1.3425
0.0002
1.3875
0.012
1.378
0.0001
Sea-2
1.3427
0.0004
1.3877
0.0122
1.3785
0.0004
Sea-3
1.3426
0.0003
1.3870
0.0115
1.3783
0.0002
Seb-1
1.3428
0.0005
1.3873
0.0118
1.378
0.0001
Seb-2
1.3425
0.0002
1.3875
0.012
1.3782
0.0001
Seb-3
1.3425
0.0002
1.3871
0.0116
1.3782
0.0001
Blangko
1.3423
1.3755
1.3781
19
Lampiran 7 Rf xantorizol pada eluen heksana:etil asetat (10:1)
7,9 cm
4,1 cm
4,1 cm
4,2 cm
3,9 cm
Fraksi 2 Fraksi 3
Panjang elusi
Perhitungan Rf = Jarak noda ke titik awal elusi Panjang elusi eluen Rf xantorizol standar = 4.1 cm= 0.519 7.9 cm Rf xantorizol ekstrak = 0.532 Rf xantorizol fraksi 2 = 0.519 Rf xantorizol fraksi 3 = 0.494
Standar Ekstrak
20
Lampiran 8 Rf kurkuminoid pada eluen kloroform:benzena:metanol (8:1.5:0.5)
