BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Shampo

Shampoo adalah “sediaan dari surfaktan” (bahan aktif permukaan) dalam

bentuk yang sesuai-cair,padat, atau serbuk, dimana jika digunakan di bawah

kondisi khusus dapat menghilangkan lemak, kotoran dan kulit terkelupas

pada permukaan dari rambut dan kulit kepala tanpa menimbulkan efek

merugikan bagi rambut, kulit kepala atau kesehatan dari yang menggunakan.

Evaluasi shampo berdasarkan kriteria berikut:

1. Keefektifan dari deterjen

2. Kemampuannya berbusa dalam air sadah

3. Kemampuan shampoo untuk dapat terdistribusi pada rambut

4. Kemampuan untuk membersihkan lemak

5. Keharuman yang menyenangkan

6. Mudah untuk dibilas

7. Kemampuan untuk memberikan busa dan kelembutan pada rambut

8. Tidak mengiritasi

Shampo tersedia dalam beberapa varietas bentuk dan tipe. Beberapa

Metode dari klasifikasi disesuaikan dengan keperluan dan berubah –ubah

sesuai dengan sudut pandang. Klasifikasi menurut bentuk produk terdiri dari

cairan jernih, lotion, pasta, gel, dan akhirnya aerosol dan produk kering.

Shampo lebih lanjut dibedakan berdasarkan pertimbangan khusus yang

komponennya tidak biasa atau kombinasi dari komponen yang tersedia,

sebagai contoh: Shampo untuk rambut dan kulit kepala dengan kondisi

khusus, shampoo untuk anak-anak, atau bayi, shampoo untuk laki-laki, dll.

2.1.1 Shampo Cair Jernih

Produk ini pada dasarnya mengandung larutan berair dari deterjen, yang

memiliki konsentrasi surfaktan bervariasi antara 10% dan 30%. Selain dari

persyaratan umum yang harus ditemui pada semua shampoo; dua atau lebih

ditambahkan disini.

Sediaan harus memiliki konsistensinya yang sesuai. Jika sediaan terlalu

encer, sediaan tersebut terlalu mudah mengalir dari kulit kepala menuju ke

wajah (mata!) dan turun ke leher. Jika sediaannya terlalu kental, sediaan itu

sangat lambat (susah dituang dari botol dan tidak akan mudah tercampur

dengan air pada rambut sehingga sediaan tersebut kehilangan keefektifan

penuhnya. Sediaan harus tetap jernih pada kondisi penyimpanan normal. Titik

kabutnya harus berada di bawah 5oC.

Untuk memberikan sifat yang diinginkan pada shampoo cair, beberapa zat

tambahan seringkali digunakan. Zat tambahan tersebut dapat dibagi menjadi

kelompok di bawah ini tergantung pada keefektifannya:

a. Bahan pendispersi garam kalsium

Tujuan dari produk ini adalah untuk mencegah pengendapan sabun

kalsium dan perlekatanatau rambut yang lepek yang disebabkan oleh

bahan ini. Aksi ini menyebabkan peningkatan busa. Bahan pendispersi

garam kalsium adalah secara khusus penting pada sabun shampoo.

Tapi bahan inijuga digunakan dengan alkil aril sulfonat dan sarkosida.

Diantara bahan-bahan ini adalah Igenon T, produk asam lemak

alylolamine terkondensasi, alkil polioksietilen fenol, dan bahan etylen

oksida terkondensasi non ionik lainnya.

b. Bahan sequestrant

Bahan-bahan ini juga untuk mencegah pengendapan garam

kalsium dan karenanya menjadi sangat penting dalam shampoo busa.

Mengingat keefektifan bahan pendispersi tergantung pada aktifitas

permukaannya, sequestrant memiliki efek kimia murni. Sequestrant

menahan kalsium dan ion logam polyvalent lainnya menjadi kompleks

larut air yang stabil, dan melalui cara ini mencegah pembentukan

garam kalsium yang tidak larut.

Bahkan penambahan sejumlah kecil (± 1%) dari sequestrant akan

menjernihkan semua kabut karena air yang kaya akan kalsium dari

sabun shampoo dan juga mencegah flokulasi yang dapat terjadi pada

botol oleh pelepasan garam kalsium.

c. Pelarut

Seperti yang telah dilihat pada bab 2, sudah menjadi sifat yang

melekat pada deterjen bahwa deterjen tidak mudah larut dalam air,

dan bagian molekul yang tidak larut dalam air harus cukup kuat untuk

membawa molekul ke antar muka dari larutan. Dalam penyiapan dari

konsentrasi shampoo kadang-kadang dibutuhkan untuk mendekati

batas dari larutan dimana larutan akan menjadi berkabut.

Bagaimanapun shampoo yang jernih secara absolut dapat berkabut

setelah pengocokan yang kuat atau diletakkan pada suhu rendah.

Pelarut-pelarut ini ditambahkan untuk mencegah sifat pengkabutan

ini. Yang paling sering digunakan adalah alkohol (ethyl n-propil atau

isopropyl alkohol), glikol (1,2-propilenglikol, 1,3-butilenglikol,

polyglikol) dan gliserol. Pelarut sering meningkatkan aksi pembusaan

dari shampoo kecuali yang berviskositas lebih rendah.

d. Bahan pengental

Dalam penambahan bahan-bahan yang secara umum diguanakan

untuk mengentalkan larutan berair (alginate, polivinil alkohol,

metilseslulosa, dan silikat koloidal). Beberapa tipe lainnya adalah

garam inorganic yang cocok (ammonium klorida) yang paling efektif

dan paling umum digunakan;( walaupun ammonium klorida

meningkatkan sedikit aroma amoniak yang harus ditutupi dengan

menggunakan parfum), ester polietilen glikol (ex. Polietilenglikol 400

distearat) . Konsistensi yang diminta mungkin juga dicapai melalui

campuran dari surfaktan sebagai dasar shampoo, minyak kastor

tersulfonkan sebagai contoh, meningkatkan dari shampoo tergantung

pada minyak zaitun tersulfonkan dan dasar shampoo alkil aril

trietanolamin sulfonat dapat ditingkatkan oleh penambahan garam

ammonium.

e. Bahan pelembut rambut dan kulit

Karena sebelumnya telah diterangkan beberapa deterjen

mempunyai efek menghilangkan lemak yang kuat pada rambut. Ini

dengan demikian tidak menyenangkan; bila dalam penambahan

surfaktan cenderung untuk diserap pada rambut. Ini dapat

menyebabkan rambut rapuh dan rambut menjadi susah diatur.

Lanolin dan turunan lanolin, cetyl dan oleat alkohol mempunyai efek

yang baik tetapi harus digunakan dengan hemat; konsentrasi di atas

2% biasanya memberikan efek pembentukan busa dari shampoo.

Lanolin sering memberi efek rambut menjadi jarang yang nyata pada

konsistensinya pada shampoo.

f. Bahan finishing

Beberapa bahan pelembut juga memperbaiki kilapan dari rambut

setelah pencucian; rambut berminyak tidak menghasilkan busa.

Dispersi sequestrant dan sabun kalsium juga mencegah rambut

menjadi tidak mengkilap setelah shampoo tertentu digunakan.

g. Pembentuk busa

Sequestrant dalam sabun shampoo memperbaiki busa dengan

menghambat pembentukan dari sabun kalsium dimana menekan

pembentukan busa. Dalam shampoo yang didasarkan pada lemak

alkohol tersulfonkan dengan penambahan 1-2% bebas alkoho, (ex.

Cetyl alkohol) dapat menurunkan volume busa tetapi membuat padat

dan lebih stabil. Bagian kecil dari asam lemak alkil amin

dipertimbangkan untuk ditambahkan ke dalam deterjen anionic untuk

mencapai pembentukan kabut dan busa padat yang cepat. Derivat

amfoterik dapat memberikan efek yang sama.

h. pengawet

Shampoo komersial yang tersedia sering mengandung jumlah yang

besar dari bakteri gram negatif. Garam fenil merkuri dan formaldehid

kadang digunakan, walaupun kestabilan keduanya tidak cukup.

2.2 Linier Alkil Benzena Sulfonat

Linear Alkilbenzena Sulfonat (LAS) (Gambar 1) adalah surfaktan anionik

yang digunakan secara luas untuk menggantikan golongan Alkil Benzena

Sulfonat (ABS) sebagai bahan pembersih (detergen). Produksi dunia tahunan

untuk surfaktan tidak termasuk sabun, dalam tahun 1990 diperkirakan

mencapai 7 juta ton. Sedangkan pada tahun 1997 produksi surfaktan

meningkat mencapai 18 juta ton. Sejak tahun 1990, LAS menjadi perhatian

peneliti karena terbukti residu LAS ditemukan pada limbah lumpur yang

digunakan untuk lahan pertanian.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa LAS terdistribusi predominan dalam

air (97,5%), tanah (0,5%) dan sedimen (2%). LAS memasuki tanah pertanian

melalui beberapa jalur: (a) penggunaan limbah padat sebagai pupuk tanah

pertanian, (b) penggunaan air limbah untuk irigasi, (c) infiltrasi tanah oleh air

limbah atau air sungai yang tercemar tanah, dan (d) penggunaan formulasi

pestisida mengandung LAS sebagai zat pengemulsi atau pendispersi. Adanya

LAS dalam tanah memiliki dampak merugikan terhadap pertumbuhan bakteri

aerobik tertentu, yang dapat mengganggu fungsi tanah pertanian .

LAS bersifat mudah dibiodegradasi hingga 95-99,9% dalam sistim

pengolahan limbah cair dengan lumpur aktif yang berfungsi dengan baik LAS

mampu dibiodegradasi di bawah kondisi aerobik dalam media mengandung

air, dan sebagian besar dapat dihilangkan dengan pengelolaan limbah cair,

namun sejumlah fraksi penting (sebanyak 20-25%) terimobilisasi dalam

limbah padat dan persisten dalam kondisi aerobik.

Degradasi aerobik melewati rute degradasi secara umum yang dinamakan

ώ-oksidasi pada kelompok rantai alkil terminal asam karboksil dan

selanjutnya β-oksidasi pada siklus asam lemak menghasilkan CO2, H2O dan

SO42-

Telah dilaporkan bahwa Pseudomonas spp. Sanggup untuk tumbuh pada

beberapa aromatik sulfonat . Pseudomonas spp. resisten terhadap kelaparan

dan dapat tetap hidup saat periode lama dalam ekosistem yang mengandung

populasi mikrobial alami. Bakteri alami Comamonas testosteroni T-3,

mempunyai kemampuan mendegradasi P-toluen-sulfonat (pTS) sebagai

model senyawa aromatik. Sedangkan dalam biodegradasi, LAS membutuhkan

keberadaan komunitas beberapa spesies bakteri termasuk Flavobakterium sp.,

Pseudomonas spp., dan Acinetobacter sp.

LAS sangat sedikit didegradasi di bawah kondisi anaerobik. Hal ini

dikarenakan rantai alifatik tidak dapat direduksi lebih lanjut, dan bakteri

anaerobik ditekan pada konsentrasi sulfonat 15 g/kg dalam kondisi tes.

Dalam reaktor pada konsentrasi yang tinggi (>30 g/kg) sodium sulfonat sulit

dilarutkan sehingga mengurangi bioaktivitas, dan ini berarti bahwa senyawa

ini sangat keras. Dalam ekotoksikologi, sejumlah besar tes mendapatkan

bahwa LAS dapat menyebabkan toksisitas akut dan kronik pada organisme

akuatik. LAS dengan konsentrasi 20-30% larutan dapat menyebabkan

kerusakan jaringan pada tikus setelah kontak kulit lebih dari 15 hari. Pada

konsentrasi 25 mg/L LAS, ikan bereaksi dengan pola meningkatnya aktivitas,

inaktivasi dan immobilisasi, dan jika tidak dihilangkan dari sistem akan

menyebabkan kematian. Efek minimal yang berhubungan dengan perubahan

biokimia dan histopatologi dalam hati telah dilaporkan dalam uji toksisitas

subkronik terhadap tikus yang diberi konsentrasi LAS 120 mg/kg berat badan

perhari di dalam makanan atau air minum.

Berdasarkan pengamatan mengenai amat vitalnya kebutuhan air dan cukup

tingginya pemakaian LAS oleh masyarakat dan industri, sedangkan telah

diketahui bahwa LAS bersifat toksik dan waktu biodegaradasi LAS 100%

membutuhkan waktu beberapa hari, maka penelitian ini difokuskan pada

optimasi kemampuan biodegradabilitas mikrobiologi air terhadap LAS serta

karakteristik dan toksisitas relatif produk intremediat hasil degradasi LAS

terhadap bakteri Rhizobium meliloti. Hal ini dilakukan untuk memprediksi

apakah produk intermediat hasil degradasi tersebut aman bagi lingkungan

atau bahkan lebih toksik dibandingkan senyawa asalnya. Penelitian ini

difokuskan dengan tujuan pada optimasi kemampuan biodegradabilitas

mikrobiologi air tehadap LAS serta identifikasi dan toksisitas relatif produk

intermediat hasil degradasi LAS terhadap bakteri Rhizobium meliloti. Adapun

produk.

Gambar 1. Struktur LAS (n = 16- 20, untuk Produk Komersial)

2.3 Sodium Lauril Sulfat

Sodium lauryl sulfate (SLS), sodium laurilsulfate atau sodium dodecyl

sulfate (SDS atau NaDS) (C12H25S O 4Na) adalah surfaktan anion yang biasa

terdapat dalam produk-produk pembersih. Garam kimia ini adalah

organosulfur anion yang mengandung 12-ekor karbon terikat ke gugus sulfat,

membuat zat kimia ini mempunyai sifat ambifilik yang merupakan syarat

sebagai deterjen.

SLS adalah jenis surfaktan yang sangat kuat dan umum digunakan dalam

produk-produk pembersih noda minyak dan kotoran. Sebagai contoh, SLS ini

banyak ditemukan dalam konsentrasi tinggi pada produk-produk industri

seperti pembersih mesin (engine degreaser), pembersih lantai, dan shampo

mobil. SLS digunakan dalam kadar rendah di dalam pasta gigi, shampo dan

busa pencukur. Zat kimia ini merupakan bahan utama di dalam formulasi

kimia untuk mandi busa karena efek pengentalnya dan kemampuan untuk

menghasilkan busa.

Telah diteliti bahwa SLS bukan bahan karsinogen ketika dioleskan ke kulit

maupun dikonsumsi. Tetapi dari percobaan ditemukan SLS dapat

menyebabkan iritasi kulit dan wajah ketika dioleskan dalam waktu yang lama

dan terus menerus (lebih dari 1 jam) pada remaja. Studi klinik terhadap 30

pasien yang sering mengeluhkan sariawan, membuktikan pasta gigi yang

mengandung SLS dapat menyebabkan sariawan lebih besar dibandingkan

dengan pasta gigi bebas detergen. Sebuah studi klinik lain membuktikan tidak

ada efek yang signifikan untuk penderita sariawan ketika dibandingkan

menggunakan pasta gigi dengan dan tanpa SLS.

SLS ini banyak ditemukan dalam konsentrasi tinggi pada produk-produk

industri seperti pembersih mesin (engine degreaser), pembersih lantai, dan

shampo mobil. SLS digunakan dalam kadar rendah di dalam pasta gigi,

shampo dan busa pencukur. SLS berpotensi untuk digunakan sebagai anti

bakterial dan juga untuk mencegah infeksi oleh virus seperti Herpes dan HIV.

Belakangan ini telah ditemukan bahwa pada aplikasi sebagai surfaktan

pada pembentukan reaksi gas hydrate atau methane hydrate, SLS dapat

mempercepat reaksi hingga 700 kali lebih cepat. Dalam pengobatan, SLS

digunakan sebagai pengobatan laksatif melalui dubur, juga digunakan sebagai

eksipien dalam tablet.

SLS dapat digunakan untuk membantu pemecahan sel pada saat ekstrasi

DNA dan menguraikan protein. SLS ini biasa digunakan untuk menyiapkan

protein untuk proses elektroforesis. Teknik ini dinamakan SDS-PAGE.[8]

Senyawa ini bekerja dengan mengganggu ikatan non-kovalen di dalam

protein, mengubah sifatnya dan menyebabkan molekul berubah dari bentuk

aslinya. Seperti detergen lainnya, SLS mengambil minyak dan kelembaban

pada kulit, sehingga berakibat iritasi pada kulit dan mata.

SLS disintetis dengan mencampur dodecanol dengan gas sulfur trioksida

atau oleum atau asam klorinsulfur untuk menghasilkan hydrogen lauryl

sulfate. Metode industrial biasanya menggunakan gas sulfur trioksida.

Hasilnya lalu dinetralkan dengan sodium hidroksida atau sodium karbonat.

alkohol lauryl biasanya dihasilkan dari minyak kelapa atau minyak biji kelapa

sawit melalui hidrolisis, yang memisahkan asam lemaknya, kemudian

direduksi menjadi alkohol. Karena metode sintesis ini, di pasaran SLS yang

tersedia berupa campuran alkyl sulfate dengan dodecyl sulfate sebagai

komponen utamanya.

Gambar 2. Struktur dariSLS

SLS bukan bahan karsinogen ketika dioleskan ke kulit maupun

dikonsumsi. Review di dalam literatur ilmiah menyebutkan SLS negatif

dalam tes ames (tes mutasi bakterial), tes mutasi gen dan test pertukaran

kromatid pada sel mamalia, juga di studi mikronukleus pada tikus. Hasil yang

negatif ini membuktikan SLS tidak berinteraksi dengan DNA.

Tetapi dari percobaan ditemukan SLS dapat menyebabkan iritasi kulit dan

wajah ketika dioleskan dalam waktu yang lama dan terus menerus (lebih dari

1 jam) pada remaja. SLS dapat memperparah masalah kulit yang dialami

individu memiliki kulit hipersensitif, beberapa orang akan lebih sensitif

terhadap zat ini dibanding yang lain. Dalam percobaan dengan hewan

ditemukan juga iritasi di kulit dan mata.

2.4 Surfaktan

Surfaktan (surface active agents), zat yang dapat mengaktifkan

permukaan, karena cenderung untuk terkonsentrasi pada permukaan atau

antar muka. Surfaktan mempunyai orientasi yang jelas sehingga cenderung

pada rantai lurus. Sabun merupakan salah satu contoh dari surfaktan. Molekul

surfaktan mempunyai dua ujung yang terpisah, yaitu ujung polar (hidrofilik)

dan ujung non polar (hidrofobik) . Surfaktan dapat digolongkan menjadi dua

golongan besar, yaitu surfaktan yang larut dalam minyak dan surfaktan yang

larut dalam air :

1. Surfaktan yang larut dalam minyak : Ada tiga yang termasuk dalam

golongan ini, yaitu senyawa polar berantai panjang, senyawa

fluorokarbon, dan senyawa silikon.

2. Surfaktan yang larut dalam pelarut air : Golongan ini banyak digunakan

antara lain sebagai zat pembasah, zat pembusa, zat pengemulsi, zat anti

busa, detergen, zat flotasi, pencegah korosi, dan lain-lain. Ada empat yang

termasuk dalam golongan ini, yaitu surfaktan anion yang bermuatan

negatif, surfaktan yang bermuatan positif, surfaktan nonion yang tak

terionisasi dalam larutan, dan surfaktan amfoter yang bermuatan negatif

dan positif bergantung pada pH-nya.

Surfaktan menurunkan tegangan permukaan air dengan mematahkan

ikatan-ikatan hidrogen pada permukaan. Hal ini dilakukan dengan menaruh

kepala-kepala hidrofiliknya pada permukaan air dengan ekor-ekor

hidrofobiknya terentang menjauhi permukaan air. Sabun dapat membentuk

misel (micelles), suatu molekul sabun mengandung suatu rantai hidrokarbon

panjang plus ujung ion. Bagian hidrokarbon dari molekul sabun bersifat

hidrofobik dan larut dalam zat-zat non polar, sedangkan ujung ion bersifat

hidrofilik dan larut dalam air. Karena adanya rantai hidrokarbon, sebuah

molekul sabun secara keseluruhan tidaklah benar-benar larut dalam air, tetapi

dengan mudah akan tersuspensi di dalam air.

Sifat Larutan Yang Mengandung Surfaktan

Larutan surfaktan dalam air menunjukkan perubahan sifat fisik yang

mendadak pada daerah konsentrasi yang tertentu. Perubahan yang mendadak

ini disebabkan oleh pembentukan agregat atau penggumpalan dari beberapa

molekul surfaktan menjadi satu, yaitu pada konsentrasi kritik misel (CMC) .

Pada konsentrasi kritik misel terjadi penggumpalan atau agregasi dari

molekul-molekul surfaktan membentuk misel. Misel biasanya terdiri dari 50

sampai 100 molekul asam lemak dari sabun.

2.5 Viskositas

Viskositas merupakan ukuran kekentalan fluida yang menyatakan besar

kecilnya gesekan di dalam fluida. Makin besar viskositas suatu fluida, maka

makin sulit suatu fluida mengalir dan makin sulit suatu benda bergerak di

dalam fluida tersebut. Di dalam zat cair, viskositas dihasilkan oleh gaya

kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan dalam gas, viskositas timbul

sebagai akibat tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair dapat

ditentukan secara kuantitatif dengan besaran yang disebut koefisien

viskositas. Satuan SI untuk koefisien viskositas adalah Ns/m2 atau pascal

sekon (Pa s).

Ketika Anda berbicara viskositas Anda berbicara tentang fluida sejati.

Fluida ideal tidak mempunyai koefisien viskositas. Apabila suatu benda

bergerak dengan kelajuan v dalam suatu fluida kental yang koefisien

viskositasnya, maka benda tersebut akan mengalami gaya gesekan fluida ,

dengan k adalah konstanta yang bergantung pada bentuk geometris benda.

Berdasarkan perhitungan laboratorium, pada tahun 1845, Sir George Stokes

menunjukkan bahwa untuk benda yang bentuk geometrisnya berupa bola nilai

k = 6 π r. Bila nilai k dimasukkan ke dalam persamaan, maka diperoleh

persamaan seperti berikut:

Fs = 6π n rv………………………………(1)

Perhatikan sebuah bola yang jatuh dalam. Gaya-gaya yang bekerja pada

bola adalah gaya berat w, gaya apung Fa, dan gaya lambat akibat viskositas

atau gaya stokes Fs. Ketika dijatuhkan, bola bergerak dipercepat. Namun,

ketika kecepatannya bertambah, gaya stokes juga bertambah.

Gambar 3. Gaya-gaya yang bekerja

pada benda yang bergerak dalam fluida

2.6 Densitas

Massa jenis adalah pengukuran massa setiap satuan volume benda.

Semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula massa

setiap volumenya. Massa jenis rata-rata setiap benda merupakan total massa

dibagi dengan total volumenya. Sebuah benda yang memiliki massa jenis

lebih tinggi (misalnya besi) akan memiliki volume yang lebih rendah

daripada benda bermassa sama yang memiliki massa jenis lebih rendah

(misalnya air).

Satuan SI massa jenis adalah kilogram per meter kubik (kg·m-3)

Massa jenis berfungsi untuk menentukan zat. Setiap zat memiliki massa

jenis yang berbeda. Dan satu zat berapapun massanya berapapun volumenya

akan memiliki massa jenis yang sama.

Rumus untuk menentukan massa jenis adalah

.. ……………………………….(2)

dengan

ρ adalah massa jenis,

m adalah massa,

V adalah volume.

Satuan massa jenis dalam 'CGS [centi-gram-sekon]' adalah: gram per

sentimeter kubik (g/cm3). 1 g/cm3=1000 kg/m3 Massa jenis air murni adalah 1

g/cm3 atau sama dengan 1000 kg/m3

Selain karena angkanya yang mudah diingat dan mudah dipakai untuk

menghitung, maka massa jenis air dipakai perbandingan untuk rumus ke-2

menghitung massa jenis, atau yang dinamakan 'Massa Jenis Relatif'. Rumus

massa jenis relatif = Massa bahan / Massa air yang volumenya sama