pemanfaatan selulosa bakteri -...

of 134 /134
i PEMANFAATAN SELULOSA BAKTERI - POLIVINIL ALKOHOL (PVA) HASIL IRADIASI (HIDROGEL) SEBAGAI MATRIKS TOPENG MASKER WAJAH SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi Oleh : ELI FELASIH 106102003400 PROGRAM STUDI FARMASI FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA 2010 M/1431 H

Author: ngoque

Post on 03-Mar-2019

227 views

Category:

Documents


0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

i

PEMANFAATAN SELULOSA BAKTERI - POLIVINIL

ALKOHOL (PVA) HASIL IRADIASI (HIDROGEL) SEBAGAI

MATRIKS TOPENG MASKER WAJAH

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Farmasi

Oleh :

ELI FELASIH

106102003400

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH

JAKARTA

2010 M/1431 H

ii

LEMBAR PERNYATAAN

DENGAN INI SAYA MENYATAKAN BAHWA SKRIPSI INI BENAR-

BENAR HASIL KARYA SENDIRI YANG BELUM PERNAH DIAJUKAN

SEBAGAI SKRIPSI ATAU KARYA ILMIAH PADA PERGURUAN TINGGI

ATAU LEMBAGA PENDIDIKAN MANAPUN.

Jakarta, September 2010

Eli Felasih

106102003400

v

ABSTRAK

PEMANFAATAN SELULOSA BAKTERI POLIVINIL ALKOHOL (PVA) HASIL IRADIASI (HIDROGEL ) SEBAGAI MATRIKS TOPENG MASKER WAJAH

Salah satu pemanfaatan air kelapa adalah untuk pembuatan nata de coco atau selulosa bakteri. Dengan modifikasi penambahan polivinil alkohol (PVA) akan diperoleh selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) yang dapat digunakan untuk keperluan medis khususnya dalam bidang kosmetik. Penelitian dilakukan dengan menggunakan vitamin C yang digunakan sebagai model. Hasil radiasi antara selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) menghasilkan hidrogel yang diperoleh dari proses pembentukan ikatan silang (crosslinking). Polivinil alkohol (PVA) yang berupa polimer hidrofilik yang banyak digunakan karena bersifat tidak toksik, kemampuan menyerap yang tinggi, dan tidak karsinogenik. Hasil uji dari ketebalan selulosa kering 0,028 mm, absorpsi 238,773 %, kekuatan tarik 1137 kg/cm2, elongasi 86,666 %, 89,655 % setelah diradiasi dengan berkas elektron sedangkan selulosa bakteri basah mempunyai ketebalan 0,090 mm. Laju pelepasan vitamin C ditentukan dengan alat uji difusi dalam medium aquabidest pH 7 pada suhu 37 0,5 0C, kecepatan 50 rpm selama 1 jam. Hasil uji difusi menunjukkan bahwa profil pelepasan matriks selulosa bakteri pva + vitamin C mengikuti kinetika orde nol dengan mekanisme difusi. Kata kunci : iradiasi, selulosa bakteri, gel fraksi, kekuatan tarik, elongasi, difusi

vi

ABSTRACT

UTILIZATION OF BACTERIAL CELLULOSE PVA AFTER IRRADIATION (HYDROGEL) AS A FACE MASK MATRIX

One of the utilization of coconut water is produce nata de coco or bacterial cellulose. Modification by addition of polyvinyl alcohol will collected cellulose bacteria - PVA which it can be used for medical purposes, especially in the cosmetics. Using the vitamin c as a model was choosen this research. The results collect form of a matrix obtained from the process of forming crosslinking (crosslinking) between bacterial cellulose and PVA in the form of hydrophilic polymer that is widely used because harmless, the high ability to absorb, and not carcinogenic. So it can be applied as a face mask matrix. Pva used with various concentration are 2%, 4%, and 6%. The test results characteristics of hydrogels include thickness of dry cellulose 0.028 mm, strengthent of PVA 6% about 238,773 %, strengthen is 1137 kg/cm2, elongation 86.666%, gel fraction after irradiated with electron beam is 89.655% while the wet bacterial cellulose has a thickness of 0.090 mm. Rate of vitamin c release is determined by test equipment aquabidest diffusion in the medium pH 7 at 37 0.5 0C, at 50 rpm for 1 hour. Diffusion test results showed that the release profile of bacterial cellulose matrix - PVA + vitamin C followed zero order kinetics with a diffusion mechanism rule. Keyword : irradiation, bacterial cellulose, fraction gel, strengthen, elongation, diffusion

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur dipanjatkan kehadirat Allah SWT atas segala

limpahan nikmat, rahmat dan ridho-Nya sehingga penyusunan skripsi ini

dapat diselesaikan. Skripsi yang berjudul Pemanfaatan Selulosa Bakteri

Polivinil alkohol (PVA) Hasil Iradiasi (Hidrogel) Sebagai Matriks Topeng

Masker Wajah ini disusun dalam rangka memenuhi persyaratan untuk

memperoleh gelar Sarjana Sains pada Program Studi Farmasi Fakultas

Kedokteran dan Ilmu Kesehatan, UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

Selama penelitian dan penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari

bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu,

ucapan terima kasih dengan seikhlas hati dihanturkan kepada Bapak Dr.

Darmawan Darwis, M. Sc,. Apt., selaku Pembimbing BATAN dan Ibu Yuni

Anggraeni, S. Si, Apt., selaku pembimbing UIN Syarif Hidayatullah yang

telah meluangkan waktu, perhatian dan tenaganya untuk memberikan

bimbingan dan pengarahan selama penelitian dan penyusunan skripsi.

Ucapan terima kasih juga disampaikan kepada:

1. Bapak Prof. Dr. dr. M.K Tadjudin, Sp. And, selaku Dekan Fakultas

Kedokteran dan Ilmu Kesehatan UIN Syarif Hidayatullah Jakarta.

2. Bapak Drs. Muhammad Yanis Musdja, M. Sc,. Apt, selaku Ketua

Program studi Farmasi FKIK UIN Syarif Hidayatullah Jakarta dan

dosen penguji I yang telah meluangkan waktu untuk memberikan arahan

dan bimbingannya selama menyusun skripsi ini.

3. Dosen-dosen Farmasi UIN dan Staff yang telah membimbing dan

memberikan ilmu pengetahuannya selama ini.

viii

4. Ibu Lely Hardaningsih, Ibu Ilin, Ibu Yessi, Ibu Ayu, Ibu Farah, Bapak

Erizal, Bapak Basril, Bapak Nikam, Bapak Mursalih dan seluruh staff

peneliti dan pegawai Laboratorium Sterilisasi Bidang Proses Industri

BATAN, Jakarta yang telah memberikan dukungan dan bantuan selama

penelitian berlangsung.

5. Untuk kedua orang tua tercinta, ibunda Hj. Muhibah dan ayahanda H.

Puryanto, kakak, saudara saudara ku tersayang atas doa, cinta dan

kasih sayang, kesabaran, dan dukungan baik moril maupun materil.

Semoga Allah SWT selalu melindungi.

6. Teman-teman farmasi 2006 dan teman terdekat ku (pipit, acit, gita, alfi,

hana, icha, yunita, nindi, reni, eka w, syifa) atas dukungan selama

kuliah.

7. Teman-teman 11 pejuang (Irma, rico, landing, amal, Sheila, lisna,

yayah, tiwi, ardian, hilda).

8. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang turut

membantu menyelesaikan skripsi ini.

Akhirnya penulis sebagai manusia biasa menyadari dan merasa

bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, karena itu penulis pun terbuka

terhadap kritik dan saran yang sifatnya membangun. Meskipun demikian

penulis berharap semoga hasil penelitian ini dapat berguna untuk pihak-

pihak lain yang memerlukan.

Jakarta, September 2010

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman

COVER...........................................................................................................i LEMBAR PERNYATAAN...........................................................................ii

LEMBAR PERSETUJUAN..........................................................................iii LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI...........................................................iv

ABSTRAK.....................................................................................................v

ABSTRACT..................................................................................................vi

KATA PENGANTAR..................................................................................vii DAFTAR ISI.................................................................................................ix

DAFTAR TABEL........................................................................................xii DAFTAR GAMBAR..................................................................................xiii

DAFTAR LAMPIRAN................................................................................xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang...........................................................................1 1.2 Perumusan Masalah.................................................................. 4 1.3 Hipotesis....................................................................................4 1.4 Tujuan Penelitian.......................................................................5 1.5 Manfaat Penelitian.....................................................................5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kelapa........................................................................................6 2.1.1 Deskripsi Kelapa.................................................................6 2.1.2 Penyebaran Kelapa............................................................. 7 2.1.3 Kandungan Nutrisi dan Manfaat Kelapa.............................8 2.2 Sukrosa....................................................................................12 2.3 Amonium Sulfat .....................................................................12 2.4 Selulosa Bakteri.............................................................. ........13 2.4.1 Struktur Selulosa Bakteri..................................................14 2.4.2 Aplikasi Selulosa Bakteri..................................................15 2.4.3 Sumber Selulosa................................................................20 2.4.4 Pelikel Selulosa Bakteri.....................................................21 2.4.5 Pembuatan Pelikel Selulosa...............................................22 2.5 Acetobacter Xylinum.............................................. ................24 2.5.1 Deskripsi A.Xylinum..........................................................24 2.5.2 Tingkat Bahaya A.Xylinum................................................25 2.5.3 Pertumbuhan Bakteri A.Xylinum............................. .........26 2.6 Hidrogel...................................................................................27 2.6.1 Sintesis Hidrogel...............................................................29 2.6.2 Sifat Fisika Kimia Hidrogel ...........................................32 2.7 Masker.....................................................................................35

x

2.7.1 Jenis-Jenis Masker.............................................................35 2.7.2 Mekanisme Kerja Masker..................................................36 2.8 Antioksidan........................................................................ .....37 2.9 Polivinil Alkohol.....................................................................38 3.0 Asam Askorbat........................................................................39 3.1 Radiasi.....................................................................................39 3.1.1 Sumber Radiasi..................................................................40 3.1.2 Dosis Radiasi................................................................. ...43 3.1.3 Efek Radiasi pada Polimer............................................... 44 3.1.4 Keunggulan menggunakan Mesin Berkas Elektron.. .......45 3.2 Radiofarmasi............................................................................46

B III KERANGKA KONSEP 3.1 Alur Penelitian..................................................................... ...51

BAB IV METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Tempat dan Waktu Penelitian.................................................52 4.2 Alat dan Bahan Penelitian.......................................................52 4.2.1 Alat Penelitian........................................................... ...... 52 4.2.2 Bahan Penelitian................................................................52 4.3 Prosedur Penelitian................................................................. 53 4.3.1 Pengumpulan Tanaman.............................................. .....53 4.3.2 Pembuatan Starter....................................................... ......53 4.3.3 Pengembangan Starter A.Xylinum.....................................53 4.3.4 Pembuatan Membran Selulosa Bakteri.............................55 4.3.5 Pembuatan Larutan Polivinil alkohol.......................... .....60 4.3.6 Optimasi Waktu Perendaman Membran Selulosa PVA.60 4.3.7 Pembuatan Membran Selulosa Bakteri PVA.................61 4.3.8 Pembuatan Membran Selulosa Bakteri PVA + Vit.C....61 4.3.9 Karakterisasi Membran Selulosa PVA Sebelum dan

Sesudah Radiasi.61 4.4 Analisa Data...67 BAB V HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 5.1 Hasil Penelitian........................................................................68 5.1.1 Pengumpulan.....................................................................68 5.1.2 Hasil Uji Tebal Membran Selulosa Basah dan Kering

Sebelum Radiasi ...............................................................68 5.1.3 Hasil Optimasi Waktu Perendaman Membran Selulosa

Bakteri PVA.................. ................................................68 5.1.4 Hasil Uji Sifat Mekanik Membran Selulosa Bakteri PVA

Sebelum dan Sesudah Radiasi...........................................69 5.1.5 Hasil Uji Gel Fraksi Membran Selulosa Bakteri PVA

Sesudah Radiasi.................................................................72 5.1.6 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Vitamin C..........................................................................73 5.1.7 Pembuatan Kurva Kalibrasi Vitamin C.............................73 5.1.8 Profil Difusi Vitamin C.....................................................74

xi

5.2 Pembahasan.............................................................................75 5.2.1 Pembuatan Membran Selulosa Bakteri...................... ......75 5.2.2 Hasil Uji Ketebalan Membran Selulosa Bakteri............... 75 5.2.3 Hasil Uji Daya Absorpsi Membran Selulosa Bakteri

PVA...................................................................................78 5.2.4 Hasil Uji Kekuatan Tarik Hidrogel (Selulosa Bakteri

PVA Hasil Iradiasi)......................................................... .78 5.2.5 Hasil Uji Gel Fraksi (Selulosa Bakteri PVA Hasil

Iradiasi)............................................................................. 80 5.2.6 Uji Penetrasi Vitamin C (Selulosa Bakteri PVA 2 %, 4

%, 6 %)................................... ..........................................80 5.2.7 Data Hasil ANNOVA.................................................... ...82

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN 6.1 Kesimpulan............................................................................. 84 6.2 Saran........................................................................................85 DAFTAR PUSTAKA...................................................................................86

LAMPIRAN.................................................................................................90

xii

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1 Hasil Uji Tebal Membran Selulosa Basah dan Kering Sebelum

Radiasi...........................................................................................11 Tabel 2 Hasil Optimasi Waktu Perendaman Membran Selulosa Bakteri

PVA ..............................................................................................19 Tabel 3 Hasil Uji Sifat Mekanik Membran Selulosa Bakteri PVA ........44 Tabel 4 Hasil Uji Gel Fraksi Membran Selulosa Bakteri PVA Sesudah

Radiasi...........................................................................................68 Tabel 5 Penentuan Panjang Gelombang Maksimum Vitamin C................69 Tabel 6 Pembuatan Kurva Kalibrasi Vitamin C.........................................70 Tabel 7 Profil Difusi Vitamin C.................................................................70

xiii

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 1 Polivinil alkohol........................................................................7

Gambar 2 Air Kelapa...............................................................................12 Gambar 3 Biakan Acetobacter xylinum....................................................14 Gambar 4 Amonium.................................................................................15 Gambar 5 Nata de coco............................................................................17 Gambar 6 Asam Askorbat........................................................................25 Gambar 7 Alat Mikrometer......................................................................38

Gambar 8 Alat Pemotong Sampel............................................................39 Gambar 9 Alat Difusi...............................................................................43

Gambar 10 Alat Tensiometer.....................................................................45 Gambar 11 Stainles steel net......................................................................55

xiv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Lampiran 1 Gambar Bahan, alat Penelitian, SEM Selulosa Bakteri....90 Lampiran 2 Hasil Tebal Membran Selulosa Bakteri ...............................93 Lampiran 3 Tabel Hasil Optimasi Waktu Perendaman Membran Selulosa Bakteri dengan PVA 2 %, 4 %, 6 %......................95 Lampiran 4 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 % Tanpa

Radiasi....... ..95 Lampiran 5 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 4 % Tanpa

Radiasi................................................... ..95 Lampiran 6 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 6 % Tanpa

Radiasi..................................................................................95 Lampiran 7 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %

Setelah Radiasi.....................................................................95 Lampiran 8 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 4 %

Setelah Radiasi.......... ..........................................................96 Lampiran 9 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 6 %

Setelah Radiasi................ ........96 Lampiran 10 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %

Tanpa Radiasi.......................................................................96 Lampiran 11 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 4 %

Tanpa Radiasi.......................................................................96 Lampiran 12 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 6 %

Tanpa Radiasi.......................................................................97 Lampiran 13 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %

Setelah Radiasi....................................................................97 Lampiran 14 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 4 %

Setelah Radiasi....................................................................97 Lampiran 15 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 6 %

Setelah Radiasi....................................................................97 Lampiran 16 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 % +

Vit.C Tanpa Radiasi.............................................................98 Lampiran 17 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 4 % +

Vit.C Tanpa Radiasi.............................................................98 Lampiran 18 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 6 % +

Vit.C Tanpa Radiasi.............................................................98 Lampiran 19 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 % +

Vit.C Setelah Radiasi............................................................98 Lampiran 20 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 4 % +

Vit.C Setelah Radiasi.......... .................................................99 Lampiran 21 Hasil Elongasi Membran Selulosa Bakteri PVA 6 % +

Vit.C Setelah Radiasi.............. .99 Lampiran 22 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %

+ Vit.C Tanpa Radiasi..........................................................99

xv

Lampiran 23 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 4 % + Vit.C Tanpa Radiasi..........................................................99

Lampiran 24 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 6 % + Vit.C Tanpa Radiasi........................................................100

Lampiran 25 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 2 % + Vit.C Setelah Radiasi.....................................................100

Lampiran 26 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 4 % + Vit.C Setelah Radiasi.....................................................100

Lampiran 27 Hasil Kekuatan Tarik Membran Selulosa Bakteri PVA 6 % + Vit.C Setelah Radiasi.....................................................100

Lampiran 28 Hasil Gel Fraksi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %, 4 %, 6 %................................................................................101

Lampiran 29 Hasil Gel Fraksi Membran Selulosa Bakteri PVA 2 %, 4 %, 6 % + Vit.C ..................................................................101

Lampiran 30 Penentuan Panjang Gelombang Vit.C................................102 Lampiran 31 Kurva Kalibrasi Vit.C........................................ ................104 Lampiran 32 Pelepasan Difusi Vit.C............................................. .........105 Lampiran 33 Hasil Statistik Elongasi PVA dan PVA +Vit C Sebelum dan

Sesudah Radiasi..106 Lampiran 34. Hasil Statistik Daya Tarik PVA dan PVA +Vit C Sebelum

dan Sesudah Radiasi...114 Lampiran 35. Hasil Statistik Uji Fraksi Gel..118

xvi

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Selulosa merupakan bahan/materi yang sangat berlimpah di bumi ini.

Diperkirakan 1 triliun ton selulosa telah diproduksi tiap tahunnya.

Selulosa yang dihasilkan digunakan untuk membuat perabot kayu, tekstil,

kertas, kapas serap/bahan penyerap pada popok ataupun pembalut wanita,

dan juga dalam berbagai bidang seperti pertambangan, kedokteran, obat-

obatan, kosmetik dan lain-lain (Soetrisno T, 1996). Sumber utama selulosa

terdapat dalam tumbuh-tumbuhan terutama pada kayu dan kapas. Saat ini

selulosa dapat juga dihasilkan dari proses fermentasi Acetobacter xylinum

menggunakan media air kelapa sebagai sumber mikronutrien yang disebut

selulosa bakteri.

Acetobacter xylinum merupakan bakteri golongan asam asetat yang

berbentuk batang pendek, bersifat non motil, obligat aerobik dan dengan

pewarnaan gram menunjukkan gram negatif. Bakteri ini akan membentuk

nata de coco (pelikel selulosa bakteri) jika ditumbuhkan dalam air kelapa

yang kaya akan sumber karbon dan nitrogen melalui proses yang

terkontrol. Bakteri tersebut akan menghasilkan enzim ekstraselular yang

dapat menyusun zat gula menjadi ribuan rantai serat atau selulosa

(Siahaan,dkk, 2003).

Penggunaan selulosa sebagai bahan baku dalam berbagai bidang cukup

banyak dibutuhkan, sehingga selulosa bakteri dapat dimanfaatkan sebagai

2

alternatif bahan baku yang mudah diperoleh. Selulosa bakteri juga

mempunyai potensi yang cukup besar untuk dikembangkan menjadi suatu

produk yang berkualitas serta dapat diaplikasikan secara luas, seperti

dalam industri pembuatan kertas, biomaterial, bahan penyerap (pembalut

dan popok), dan juga membran penyaring (Taufan,dkk, 1996).

Penggunaan selulosa bakteri juga dapat memberikan nilai tambah karena

memanfaatkan air kelapa yang selama ini menjadi limbah.

Air kelapa merupakan limbah yang biasanya berasal dari industri

pengolahan kelapa seperti industri kelapa kopra, pembuatan minyak

goreng, santan, ataupun kelapa yang dijual di pasar. Air kelapa yang

digunakan dalam pembuatan nata de coco harus berasal dari kelapa yang

masak optimal tidak terlalu tua atau terlalu muda (berumur 6 bulan). Air

kelapa mengandung beberapa vitamin seperti vitamin C 0,7 1,7 mg/100

mg dan vitamin B kompleks yang terdiri dari asam nikotinat 0,4 g/ml,

asam pantotenat 0,52 g/ml, biotin 0,02 g/ml, riboflavin 0,01 g/ml, asam

folat 0,03 g/ml, thiamin dan juga piridoksin, yang berperan sebagai

sumber mikronutrien yang mendukung proses fermentasi selain dari bahan

utama yaitu sukrosa sebagai sumber karbon dan ammonium sulfat sebagai

sumber nitrogen (Warisno, 2004).

Pemanfaatan selulosa sebagai bahan baku biomaterial haruslah bersifat

steril, salah satu cara sterilisasi paling praktis adalah dengan iradiasi EBM

(mesin berkas elektron). Akan tetapi iradiasi EBM (mesin berkas elektron)

dapat menyebabkan perubahan sifat mekanik dan kemampuan daya serap

selulosa bakteri yang diiradiasi pada dosis 25 kGy. Adapun keuntungan

3

dari iradiasi EBM (mesin berkas elektron) yaitu terjadinya crosslinking

(pembentukan ikatan silang) yang mengakibatkan suatu polimer

mempunyai sifat viskositas bertambah, berat molekul bertambah dan sifat

mekanik bertambah. Sedangkan kerugian dari iradiasi EBM (mesin berkas

elektron) yaitu terjadinya degradasi (pemutusan rantai polimer) yang

mengakibatkan suatu polimer mempunyai sifat viskositas berkurang, bobot

molekul berkurang, dan sifat mekanik berkurang. Dosis iradiasi untuk

sterilisasi biomaterial umumnya 25-50 kGy (Darmawan, 2008). Dalam

Farmakope Indonesia Edisi IV disebutkan bahwa dosis sterilisasi yang

digunakan untuk produk kesehatan adalah 25 kGy (Darmawan, 2002).

Selama bertahun-tahun pemilihan dosis 25 kGy ini sangatlah aman,

sederhana dan mudah. Beberapa peneliti melaporkan bahwa pada bahan-

bahan yang sebagian besar mengandung selulosa bila diiradiasi akan

terjadi reaksi degradasi atau perubahan ikatan silang. Reaksi degradasi dan

ikatan silang saling berkompetisi dan umumnya ikatan silang terjadi pada

dosis rendah yaitu 10-30 kGy, sedang degradasi terjadi pada dosis di atas

30 kGy (Erizal,dkk, 2008). Energi radiasi pengion dapat menginduksi

reaksi kimia pada bahan yang diiradiasi. Selain terjadi perubahan kimia

ternyata reaksi kimia dapat juga menimbulkan perubahan sifat fisika dan

biologi (Mirzan,dkk, 1993).

Sifat mekanik dan kemampuan daya serap merupakan sifat-sifat fisika

yang dimiliki selulosa. Pemanfaatan pada bidang kosmetik, khususnya

untuk matriks topeng wajah, sifat dan karakteristik selulosa bakteri masih

memiliki keterbatasan sehingga perlu dikombinasikan dengan material lain

4

seperti polivinil alkohol (PVA) yang mempunyai sifat fisik yang baik,

tidak toksik, dan mempunyai kemampuan menyerap air yang relatif tinggi.

Sifat fisik hidrogel yang terpenting adalah kemampuan hidrogel dalam

menyerap dan menyimpan air dalam jumlah besar.

Hal inilah yang melatarbelakangi dilakukannya pemanfaatan selulosa

bakteri polivinil alkohol (pva) hasil iradiasi (hidrogel) sebagai matriks

topeng masker wajah yang menggunakan model asam askorbat (vitamin

C) sebagai antioksidan.

I.2 Perumusan Masalah

1. Bagaimana sifat dan karakteristik dari selulosa bakteri polivinil

alkohol (PVA) hasil iradiasi (hidrogel) yang digunakan sebagai

matriks topeng masker wajah?

2. Berapakah konsentrasi polivinil alkohol (PVA) yang optimal untuk

memperbaiki karakteristik dan sifat mekanik selulosa bakteri

polivinil alkohol (PVA) hasil iradiasi (hidrogel) sebagai matriks

topeng masker wajah?

3. Apakah selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) hasil iradiasi

(hidrogel) dapat digunakan sebagai matriks topeng masker wajah?

I.3 Hipotesis

Selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) hasil iradiasi (hidrogel)

dapat dibuat menjadi matriks topeng masker wajah yang mempunyai

karakteristik dan sifat mekanik yang baik.

5

I.4 Tujuan Penelitian

1. Menghasilkan selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) hasil iradiasi

(hidrogel) yang dapat digunakan sebagai matriks topeng masker wajah

dari bahan alam Indonesis yang mudah diperoleh.

2. Menentukan konsentrasi polivinil alkohol (PVA) yang memberikan

karakteristik dan sifat mekanik sebagai matriks topeng masker wajah.

I.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat penelitian ini adalah dapat memberikan informasi

tentang pemanfaatan selulosa bakteri polivinil alkohol (PVA) hasil

iradiasi (hidrogel) sebagai matriks topeng masker wajah.

6

6

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kelapa (Cocos nucifera) 2.1.1 Deskripsi Kelapa

Kelapa lahir dengan batang yang tidak bercabang, dengan lingkar

tumbuh tunggal. Tinggi tanaman ini dapat mencapai 20 sampai 22 m pada

umur 40 tahun dan pada umur 80 tahun tinggi tanaman dapat mencapai 35-

40 m. Bunga dari kelapa merupakan polygamomonoecious, dimana bunga

diproduksi secara terus menerus dan bunga ini kemudian memproduksi

biji. Daunnya memiliki panjang 4 - 6 m, pada pohon yang tinggi bisa

menghasilkan 12 - 18 daun tiap tahunnya, sedangkan pada pohon yang

pendek bisa menghasilkan 20 - 22 daun (Chan, et al, 2006).

Buah dari kelapa berserabut, dimana bagian terluar hingga kedalam

berturut-turut adalah kulit terluar keras dan tipis disebut dengan eksokarp,

bagian tengah yang berserat disebut dengan mesokarp, bagian dalam yang

keras disebut endocarp, bagian dalam yang melekat dengan endocarp

disebut dengan testa dengan bagian dalam yang putih (daging) disebut

dengan endosperm ( Slusarska, et al, 2008). Dan rongga yang dipenuhi

dengan cairan (air) (Chan, et al, 2006).

Air kelapa yang berasal dari kelapa muda dapat diminum. Rasa air ini

manis dan jumlahnya tergantung ukuran kelapa, dimana rata-rata volume

air kelapa antara 300 - 1000 ml. daging buah kelapa yang masih muda

lebih lembut dibandingkan daging buah kelapa yang sudah tua. Kelapa

yang sudah matang kulit luarnya akan berubah menjadi warna coklat, dan

7

saat yang bersamaan endosperm menjadi tebal dan keras dan air kelapa

menjadi agak pahit.

(a) (b)

Gambar 1. Bagian buah kelapa Keterangan : (a) Bagian buah kelapa (b) Buah kelapa yang sudah matang

2.1.2 Penyebaran kelapa (Chan, et al, 2006)

Pada awalnya penyebaran kelapa diketahui merupakan tanaman asli di

daerah pantai asia tenggara (Malaysia, Indonesia dan Filipina) serta

Melanesia. Perkembangan saat ini ternyata kelapa banyak ditemukan di

daerah tropis dan daerah subtropics (23o lintang utara dan selatan daerah

ekuatorial). Manfaatnya yang banyak bagi perekonomian dan kehidupan

manusia, sekarang kelapa memiliki penyebaran yang cukup luas dengan

varietas yang berbeda-beda. Adapun beberapa daerah penyebarannya

adalah sebagai berikut :

- Asia tenggara : Burma, Indonesia, Malaysia, Filipina, Singapura,

Thailand, Vietnam.

- Afrika : Kamerun, Ghana, Kenya, Nigeria, Tanzania.

- Amerika : Brazil, Ekuador, Jamaika, Mexico, Trinidad dan Tobago,

Venezuela.

Pohon kelapa tumbuh baik pada daerah berpasir dengan curah hujan

yang teratur dan sinar matahari yang cukup. Pertumbuhan optimum rata-

rata pada suhu 27oC. Pohon kelapa juga membutuhkan kelembapan yang

8

tinggi untuk pertumbuhan optimumnya yaitu 70% - 80% sehingga

tanaman ini jarang ditemukan pada daerah dengan kelembapan yang

rendah seperti daerah mediterania, meskipun memiliki temperatur yang

cukup tinggi (umumnya 24oC). Selain itu tanaman ini memiliki toleransi

terhadap salinitas yang tinggi.

Berikut adalah klasifikasi dari kelapa :

Kingdom : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Liliopsida

Ordo : Arecales

Famili : Arecaceae

Subfamili : Arecoideae

Genus : Cocos

Spesies : Cocos nucifera

2.1.3 Kandungan nutrisi dan manfaat kelapa

Kelapa memiliki nutrisi yang tinggi dan kaya akan serat, vitamin serta

mineral. Kelapa digolongkan sebagai makanan fungsional yang berperan

dalam kesehatan karena kandungan nutrisinya. Hampir semua bagian

kelapa dapat dimanfaatkan, dan memiliki kandungan nutrisi yang berbeda

beda. Akar kelapa menginspirasi penemuan teknologi penyangga

bangunan. Batangnya, yang disebut glugu dipakai sebagai kayu dengan

mutu menengah, dan dapat dipakai sebagai papan untuk rumah. Daunnya

dipakai sebagai atap rumah setelah dikeringkan. Daun muda kelapa,

disebut janur, dipakai sebagai bahan anyaman dalam pembuatan ketupat

9

atau berbagai bentuk hiasan yang sangat menarik. Cairan manis yang

keluar dari tangkai bunga, disebut (air) nira atau legn (bhs. Jawa), dapat

diminum sebagai penyegar atau difermentasi menjadi tuak (Wahyudi,

2003).

Buah kelapa adalah bagian paling bernilai ekonomi. Buah kelapa tua

terdiri dari empat komponen utama, yaitu: 35 persen sabut, 12 persen

tempurung, 28 persen daging buah, dan 25 persen air kelapa. Daging buah

tua merupakan bahan sumber minyak nabati (kandungan minyak 30

persen) (Astawan, 2009). Sabut, bagian mesokarp yang berupa serat-serat

kasar, diperdagangkan sebagai bahan bakar, pengisi jok kursi, anyaman

tali, keset, serta media tanam bagi anggrek. Tempurung atau batok, yang

sebetulnya adalah bagian endokarp, dipakai sebagai bahan bakar,

pengganti gayung, wadah minuman. Daging buah muda berwarna putih

dan lunak serta biasa disajikan sebagai es kelapa muda atau es degan.

Cairan ini mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral

racun dan efek penyegar/penenang. Daging buah tua kelapa berwarna

putih dan mengeras sarinya diperas dan cairannya dinamakan santan.

Daging buah tua ini juga dapat diambil dan dikeringkan serta menjadi

komoditi perdagangan bernilai, disebut kopra. Kopra adalah bahan baku

pembuatan minyak kelapa dan turunannya. Cairan buah tua kelapa

biasanya tidak menjadi bahan minuman penyegar dan merupakan limbah

industri kopra. Namun demikian dapat dimanfaatkan lagi untuk dibuat

menjadi bahan semacam jelly yang disebut nata de coco dan merupakan

bahan campuran minuman penyegar (Wahyudi, 2003).

10

Kelapa selain bermanfaat sebagai kuliner dan berbagai kerajinan, juga

dapat dimanfaatkan dalam bidang pengobatan. Kelapa dalam pengobatan

tradisional telah digunakan untuk mengobati berbagai masalah kesehatan

seperti abses, asma, demam, flu, sakit pra menstruasi, konstipasi, luka

bakar malnutrisi dan sebagainya. Pada pengobatan modern kelapa juga

telah dimanfaatkan diantaranya:

- Memberikan sumber energi

- Membantu mengurangi osteoporosis

- Mengurangi inflamasi

- Membantu memberikan perlindungan penyakit periodontal dan

kebusukan gigi

- Membantu melindungi kulit dari kerutan wajah

- Diaplikasikan secara topical sebagai kimia barrier pada kulit untuk

mencegah infeksi

Salah satu bagian kelapa yaitu air kelapa diketahui memiliki manfaat

untuk pengobatan diare dan minuman penambah energi untuk orang yang

sakit dan orang tua. Selain itu dalam bidang biomaterial air kelapa

dimanfaatkan untuk menghasilkan selulosa bakteri (bacterial cellulose)

dengan bantuan bakteri Acetobacter xylinum.

Air kelapa mengandung sejumlah zat gizi, yaitu protein, lemak, gula,

berbagai vitamin, asam amino, dan hormon pertumbuhan. Kandungan gula

maksimal, yaitu 3 gram per 100 ml air kelapa, tercapai pada bulan keenam

umur buah, kemudian menurun dengan semakin tuanya kelapa. Jenis gula

yang terkandung adalah glukosa, fruktosa, sukrosa, dan sorbitol. Gula-gula

11

inilah yang menyebabkan air kelapa muda terasa lebih manis dibandingkan

air kelapa tua. Kandungan zat gizinya yang kaya dan relatif lengkap,

sehingga sesuai untuk pertumbuhan mikroba. Komposisi air kelapa antara

lain karbohidrat (sukrosa, glukosa, fruktosa dan sorbitol) mineral (K, Na,

Mg, P, Cl, Fe dan Cu), protein (asamasam amino essencial) dan vitamin

B dan C. Komposisi gizi air kelapa tergantung pada umur kelapa dan

varietasnya. Berikut adalah komposisi gizi air kelapa (Wahyudi, 2003).

Tabel 1. Komposisi nutrisi air kelapa

Komposisi nutrisi air kelapa % Air 95.5

Nitrogen 0.05

Asam fosfat 0.56 Potasium 0.25 Kalsium oksida 0.69

Magnesium oksida 0.59

mg/100g

Besi 0.5 Total padatan 4.71

Gula pereduksi 0.80

Gula total 2.08

Abu 0.62 Sumber : Pandalai, K. M. (1958). Coconut water and its uses. Coconut Bull. 12, No. 5, 167-173.

Air kelapa dapat dimanfaatkan untuk pembuatan nata de coco atau

pelikel selulosa bakteri, yaitu jenis makanan berbentuk seperti gelatin yang

dihasilkan oleh bakteri Acetobacter xylinum. Komposisi nata de coco

sebagian besar terdiri dari polisakarida, kemungkinan dekstrosa atau

selulosa, tetapi struktur sebenarnya belum diketahui (Wahyudi, 2003).

12

2.2 Sukrosa

Sukrosa atau sakarosa atau yang dikenal dengan sebutan gula pasir

dibuat dari gula tebu atau gula bit melalui proses penyulingan dan

kristalisasi. Sukrosa juga terdapat dalam buah, sayuran dan madu

(Almaitser, 2001). Struktur kimia dari sukrosa adalah

Gambar 2. Struktur sukrosa

Sukrosa memberikan rasa manis yang baik. Sukrosa merupakan kristal

yang tidak berwarna atau berwarna putih, berbentuk kotak-kotak, tidak

berbau, dan memiliki rasa yang manis.

Sukrosa pada pembuatan pelikel selulosa bakteri berfungsi sebagai

media yang membantu pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum.

Penggunaan sukrosa yang berwarna agak gelap menyebabkan warna

kocoklatan yang tidak disukai pada pelikel selulosa yang dihasilkan

(Collado, 1986). Oleh karena itu, pada pembuatan pelikel selulosa bakteri

sebaiknya digunakan sukrosa berwarna putih.

2.3 Amonium Sulfat

Amonium sulfat merupakan senyawa kimia dengan rumus (NH4)2SO4

yang berbentuk kristal, berwarna putih, abu-abu, kebiru-biruan atau kuning

tetapi yang paling banyak berwarna putih seperti gula pasir. Senyawa ini

mengandung nitrogen sebanyak 20,4%-21%, bersifat higroskopis dan baru

13

akan menyerap air bila kelembaban nisbi 80% pada 300C (Hardjowigono,

1987).

Menurut Considine (1984) ammonium sulfat dapat dihasilkan melalui

dua proses reaksi kimia. Pertama adalah mencampur ammonia dengan

asam sulfat. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :

2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 ammonia asam sulfat ammonium sulfat

Kedua adalah dengan mencampur ammonium karbonat dengan

gypsum (CaSO4) sehingga terjadi reaksi sebagai berikut :

(NH4)2CO3 + CaSO4 (NH4)2SO4 + CaCO3 ammonium karbonat kalsium sulfat ammonium sulfat kalsium karbonat

Ammonium sulfat merupakan sumber nitrogen bagi tanaman yang

paling banyak digunakan di Indonesia sebagai pupuk. Amonium sulfat

dapat pula digunakan sebagai sumber nitrogen untuk membantu

pertumbuhan Acetobacter xylinum pada proses pembuatan pelikel selulosa

bakteri (Steinkraus et al, 1983).

2.4 Selulosa Bakteri

Selulosa merupakan biopolimer terbesar, yang diketahui sebagai

komponen utama biomassa tanaman, dan juga diwakili oleh polimer

ektraseluler mikrobial. Selulosa bakteri termasuk produk spesifik dari

metabolisme primer yang sebagian besar sebagai lapisan pelindung

sedangkan selulosa tanaman sebagai pembentuk struktur tumbuhan.

Selulosa yang disintesis oleh bakteri termasuk dalam genus

Acetobacter, Rhizobium, Agrobacterium dan Sarcina. Bakteri yang paling

14

banyak menghasilkan selulosa adalah bakteri Gram negatif, bakteri asam

asetat dan Acetobacter xylinum. diantara berbagai jenis bakteri tersebut A.

xylinum adalah jenis bakteri yang paling banyak digunakan sebagai model

untuk studi megenai selulosa. Studi biasanya difokuskan pada mekanisme

sintesis biopolimer, strukturnya dan karakteristiknya.

Karakteristik penting dari selulosa bakteri adalah kemurniannya. Hal

ini yang membedakan dengan selulosa dari tumbuhan, dimana selulosa

tumbuhan mengandung hemiselulosa dan lignin yang sangat sulit untuk

dihilangkan. Karakteristik dari selulosa bakteri yang unik, banyak

diaplikasikan secara luas pada industri kertas, tekstil makanan dan sebagai

biomaterial untuk kosmetik dan alat kesehatan.

2.4.1 Struktur selulosa bakteri (Bielecki, et al, 2005)

Selulosa bakteri adalah polimer tidak bercabang, yang dihubungkan

dengan -1,4 glukosida. Penelitian selulosa bakteri menunjukkan bahwa

secara kimia identik dengan selulosa tanaman, tetapi secara struktur

makromolekular karakteristiknya berbeda dengan selulosa tanaman.

Gambar 3. Struktur kimia selulosa

Rangkaian struktur selulosa bakteri dimulai dengan terbentuknya

subfibril (berupa benang), dengan lebar sekitar 1,5 nm. Subfiril ini

kemudian terkristalisasi menjadi mikrofibril (Jonas, et al, 1998).

15

Membentuk suatu bundles dan akhirnya terbentuk seperti pita (ribbon).

Berikut adalah gambar struktur dari selulosa bakteri (Bielecki, et al, 2005).

(a) (b) Gambar 4. Perbedaan struktur antara selulosa bakteri dengan tumbuhan

Keterangan : (a). selulosa tumbuhan (b). selulosa bakteri

Selulosa bakteri juga berbeda dengan selulosa tumbuhan dari segi

index kristalinnya dan derajat polimerisasi. Derajat polimerisasi selulosa

baktei dapat mencapai 2000 dan 6000 dan dalam suatu kasus dapat

mencapai 16000 atau 20000, sedangkan selulosa tumbuhan memiliki rata-

rata derajat polimerisasi 13000 sampai 14000 (Bielecki, et al., 2005).

Beberapa kelebihan dari selulosa bakteri adalah memiliki struktur yang

teratur, tidak mengandung lignin dan hemiselulosa, memiliki serat yang

panjang (lebih kuat), dapat ditumbuhkan pada berbagai wadah. Sedangkan

beberapa kelemahan bakteri selulosa untuk pengembangan komersil

adalah, biaya cukup tinggi dibandingkan selulosa tumbuhan karena harga

yang mahal subtrat yang digunakan (gula), hasil akhir yang sedikit,

keterbatasan kapasitas untuk produksi dalam skala besar.

2.4.2 Aplikasi selulosa bakteri

Selulosa bakteri diketahui merupakan polisakarida yang aman

sehingga banyak digunakan dalam bebagai bidang. Aplikasi dari selulosa

bakteri karena karakteristiknya yang unik, seperti selulosa yang dihasilkan

16

murni, elastik, mampu mempertahankan air, dan memiliki kristalin index

yang tinggi. Berikut beberapa aplikasi dari selulosa bakteri adalah :

a. Aplikasi teknik

Dibandingkan dengan selulosa tanaman, selulosa bakteri memiliki

kekuatan tarik (Tensile strength) yang lebih tinggi, sehingga selulosa

bakteri merupakan komponen yang baik untuk kertas karena memiliki

karakteristik mekanik yang baik. Selulosa bakteri untuk diaplikasikan

sebagai kertas akan memberikan elastisitas, permeabel terhadap udara,

tahan terhadap air dan tekanan berat dan mampu mengikat air (Iguch,

2000).

Selulosa bakteri juga digunakan sebagai pelindung permukaan untuk

beberapa kertas. Coating terhadap kertas akan memberikan karakteristik

seperti permukaan yang mengkilap, cerah, halus, memiliki porositas, daya

penerimaan terhadap tinta dan memiliki kekuatan tarik yang tinggi. Selain

itu penambahan selulosa bakteri pada kertas akan meningkatkan masa

simpan kertas.

Selulosa bakteri juga merupakan komponen yang berharga pada kertas,

karena meningkatkan ketahanan terhadap panas dan tidak mudah terbakar.

Penggunaan selulosa bakteri dapat mengurangi bahan tambahan pada

pembuatan kertas tanpa menimbulkan efek pada karakteristik kertas.

b. Aplikasi dalam bidang medik

Aplikasi seluosa bateri dalam bidang medik didasarkan atas keunikan

struktur dan karakteristik mekaniknya seperti mampu menahan air, dan

bersifat biokompatibel. Hasil studi pada tikus menunjukkan bahwa

17

selulosa bakteri terintegrasi dengan baik pada host-nya dan tidak

menimbulkan reaksi inflamasi sehingga potensial dikembangkan sebagai

scaffold (Suwannapinunt, 2007).

Selulosa bakteri mempunyai sifat-sifat seperti berpori, elastis, mudah

untuk disimpan, mampu mengabsorbsi, memiliki kelembapan dapat

diaplikasikan untuk pembalut luka. Dengan kelebihannya tersebut dapat

mempercepat proses penyembuhan luka dan melindungi luka dari infeksi

sekunder. Gambar berikut adalah aplikasi selulosa bakteri sebagai

pembalut luka.

Gambar 5. Pelikel bakteri sebagai pembalut luka

BioFill diperoleh dari produk selulosa mikroba yang telah digunakan

sebagai pengobatan beberapa luka bakar, grafting kulit, dan ulser kulit

kronik. Pengobatan dengan menggunakan BioFill menutupi rasa sakit,

dan mempunyai keuntungan adhesi yang baik, barrier yang efektif untuk

infeksi, penyembuhan cepat, retensi cairan yang baik (air dan elektrolit),

biaya murah, dan waktu penyembuhan pendek dibandingkan secara

normal. Produk lainnya yaitu Gengiflex, diaplikasikan untuk proses

penyembuhan dalam kasus periodontal.

Aplikasi lainnya dalam bidang medis adalah sebagai membran

tambahan untuk melindungi glukosa oksidase termobilisasi dalam

biosensor yang digunakan untuk uji kadar gula darah. Sifat selulosa

18

bakteri yang elastis, permeabel terhadap udara dan cairan, memiliki

kekuatan tarik yang tinggi dapat dimanfaatkan untuk aplikasi tersebut

(Bielecki, 2005).

c. Aplikasi dalam bidang makanan

selulosa bakteri memiliki kemurnian secara kimia dan tidak

menimbulkan reaksi metabolit sehingga banyak diaplikasikan sebagai

stabilizer dalam makanan, emulsifier pada minuman dan sup, dan

modifikasi tekstur dan meningkatkan serat makanan. Aplikasi pertama kali

dalam bidang makanan adalah dihasilkannya nata de coco komersial.

Konsumsi nata diyakini dapat melindungi dari kanker usus, atherosklerosis

dan thrombosis pada jantung dan mencegah peningkatan glukosa pada

urin.

Salah satu produk makanan popular yang mengandung selulosa bakteri

adalah kombucha dari Cina. Makanan ini diperoleh dengan cara

menumbuhkan kapang dan bakteri asam asetat pada teh dan ekstrak gula.

Pelikel akan terbentuk pada permukaan dimana banyak mengandung

selulosa dan enzim yang baik untuk kesehatan. Aktivitas abiotiknya adalah

memperluas permukaan usus besar dan saluran pencernaan, selain itu

kombucha diyakini dapat melindungi terhadap kanker (Iguchi, 2000).

Aplikasi lainnya adalah untuk filtrasi pada pembuatan anggur dan bir.

Pada industri kue, selulosa bakteri dimanfaatkan untuk memperpanjang

umur simpan kue karena sifatnya yang tidak berbau, tidak berasa dan

banyak mengandung serat.

19

d. Aplikasi lainnya (Bielecki, 2005)

Besarnya luas permukaan, daya tahan yang tinggi dan memiliki daya

absorpsi yang tinggi dapat digunakan dalam modifikasi proses kimia

maupun fisika, seperti selulosa bakteri dapat dimanfaatkan imobilisasi

biokatalis. Gel selulosa yang mengandung sel hewan imobilisasi

digunakan untuk produksi interferon, interleukin dan antibodi monoklonal.

Selulosa bakteri juga dimanfaatkan sebagai absorpsi sel Gluconobacter

oxydans, Acetobacter methanolyticus, Saccharomyces cerevisiae.

Imobilisasi strain bakteri ini efektif untuk produksi glukonat, dihidroksi

aseton dan etanol. Selulosa bakteri murni dapat dimanfaatkan sebagai

bahan mentah sintesis selulosa asetat, nitroselulosa, CM-selulosa,

hidroksimetilselulosa, metilselulosa dan hidroksiselulosa. Tabel berikut

menunjukkan beberapa aplikasi selulosa bakteri pada beberapa bidang.

Tabel 2. Aplikasi selulosa bakteri pada berbagai bidang

Sektor Aplikasi Kosmetik Penstabil dan pengemulsi pada krim,

tonik dan pelembab kuku, sebagai bahan pengkilap dan sebagai bahan kuku buatan

Industri tekstil Bahan kulit buatan dan tekstil, Bahan pengabsorsi

Olahraga Untuk baju olahraga, tenda, dan perlengkapan kemah

Pertambangan danpengolahan limbah

Untuk pengambilan batu karang, Absorbsi senyawa toksik, Daur ulang mineral dan minyak

Pemurnian Untuk pemurnian air dan pemurnian udara kota

Broadcasting Produksi diafragma untuk mikrofon dan headphone

Kehutanan Multilapis untuk plywood Industri kertas Pembuatan kertas, dokumen menjadi

tahan lama, pembuatan popok dan serbet dari kertas

20

Industri mesin Untuk badan mobil, elemen pesawat, penutup retakan pada pelindung roket,

Laboratorium/penelitian Imobilisasi protein, kromatografi dan komponen media untuk kultur jaringan

Kesehatan Kulit buatan sementara untuk terapi luka bakar, dan penyakit periodontal

2.4.3 Sumber selulosa

1. Kayu

Kayu digunakan secara luas sebagai bahan selulosa. Komponen kimia

dari kayu berbeda antar spesies dan juga dengan bagian tanaman, tetapi

sebagian besar mengandung 40 - 50% selulosa, 20 - 30% lignin, dan 10 -

30% hemiselulosa dan polisakarida lainnya. Komponen lain juga

ditemukan dalam jumlah yang kecil, seperti resin, gums, protein, dan

mineral. Sebagai sumber serat selulosa, kayu merupakan bahan baku

utama untuk menghasilkan pulp di mana dapat diproses untuk pembuatan

kertas dan turunan selulosa seperti rayon, nitroselulosa, CMC, dan lainnya.

2. Serat bibit

Seluruh tanaman kapas juga terdiri dari bahan-bahan selulosa dan

dapat dimanfaatkan sebagai pulp. Serat kapuk juga merupakan bahan

selulosa yang mengandung 55 - 65% selulosa tetapi tidak digunakan

sebagai sumber selulosa untuk pulp. Bahan ini biasanya digunakan untuk

bahan pengisi.

3. Serat bast

Serat yang paling penting dalam kelompok ini meliputi serat rami dan

goni. Tanaman rami adalah sumber dari industri tekstil linen yang terdiri

dari 80 - 90% selulosa. Serat rami juga digunakan sebagai sumber pulp

kertas untuk memproduksi kertas rokok dan tujuan khusus lainnya.

21

Serat goni juga mengandung selulosa yang tinggi. Goni biasanya

digunakan untuk tali dan karung. Tanaman yang menghasilkan goni antara

lain dikenal dengan nama kenaf (Hibiscus cannabinus) dan roselle

(Hibiscus sabdariffa) . Kenaf dan roselle mengandung 70 - 90% selulosa

yang sesuai untuk memproduksi pulp dan kertas untuk kebutuhan khusus.

4. Serat daun

Ada banyak jumlah serat daun tetapi kegunaannya sangat terbatas.

Beberapa di antaranya digunakan untuk tali-temali, tekstil, dan kertas.

Yang termasuk dalam kelompok ini antara lain rami abaca dan manila,

pisang, nanas, dan lainnya.

5. Selulosa non- tanaman

Selulosa juga ditemukan dalam mineral dari sumber tanaman, seperti

fossil kayu, dan beberapa tipe batu bara muda.

2.4.4 Pelikel selulosa bakteri

Studi pertama tentang formasi dari selulosa dalam bakteri dilaporkan

oleh Adrian Brown pada tahun 1886. Dalam eksperimen diketahui bahwa

Acetobacter xylinum adalah organisme yang bertanggung jawab untuk

membentuk lapisan selulosa.

Pelikel selulosa bakteri dibuat menggunakan Acetobacter xylinum dan

menghasilkan selulosa yang murni tanpa ada lignin. Acetobacter xylinum

mensintesis benang-benang ekstraselular hingga membentuk membran

selulosa hidrofilik yang dikenal sebagai pelikel. Pelikel selulosa bakteri

mempunyai kandungan air 90 - 95% dari bobot total. Pelikel selulosa

22

bakteri yang dibuat dengan kultur statik mengandung 1% selulosa dari

bobot kering (Brown, 1961).

Kekuatan mekanik yang baik dari pelikel selulosa bakteri dihasilkan

dari ikatan hidrogen intermolekular yang ekstensif. Hal ini diinvestigasi

pertama kali oleh Yamanaka (1989). Sumber karbon yang biasa digunakan

oleh Acetobacter xylinum untuk memproduksi pelikel selulosa bakteri

adalah dekstrosa, glukosa, sukrosa, fruktosa, gula invert (Embuscado,

1994).

Ide untuk memodifikasi selulosa sejak disintesis dideskripsikan oleh

Brown, Acetobacter xylinum tidak hanya menjadi faktor penting dalam

elusidasi sintesis selulosa tetapi juga dalam fermentasi asam cuka. Produk

pelikel selulosa bakteri secara lambat ditegaskan sebagai biopolimer

industri yang penting untuk berbagai aplikasi mulai dari makanan sampai

material bahan yang mempunyai kekuatan besar (Brown, 1961).

2.4.5 Pembuatan pelikel selulosa bakteri

Terdapat dua faktor utama yang mempengaruhi produksi pelikel

selulosa bakteri oleh Acetobacter xylinum yaitu komponen dari fermentasi

dan kondisi operasional. Komponen dari fermentasi meliputi strain atau

tipe organisme yang digunakan, komposisi media, sumber karbon, dan

sumber nitrogen. Kondisi operasional yang mempengaruhi antara lain pH,

oksigen, temperatur, konsentrasi relatif dari substrat dan tipe metode kultur

yang digunakan.

Menurut Departemen Riset dan Teknologi (2008), ada lima tahap

pembuatan pelikel selulosa bakteri yaitu : Pemeliharaan, biakan murni

23

Acetobacter xylinum meliputi (1) Proses penyimpanan sehingga dalam

jangka waktu yang cukup lama viabilitas (kemampuan hidup) bakteri tetap

dapat dipertahankan;dan (2) Penyegaran kembali bakteri yang telah

disimpan sehingga terjadi pemulihan viabilitas dan bakteri dapat

dipersiapkan sebagai inokulum fermentasi. Penyimpanan, A. xylinum

biasanya disimpan pada agar miring yang terbuat dari media Hassid dan

Barker yang dimodifikasi dengan komposisi sebagai berikut : glukosa,

ekstrak khamir, K2HPO4, (NH4)2SO4, MGSO4, agar, dan air kelapa. Pada

agar miring dengan suhu penyimpanan 4 - 70C, bakteri ini disimpan

selama 3 - 4 minggu. Penyegaran, setiap 3 atau 4 minggu, biakan A.

xylinum harus dipindahkan kembali pada agar miring baru. Setelah 3 kali

penyegaran, kemurnian biakan harus diuji dengan melakukan isolasi

biakan pada agar cawan. Adanya koloni asing pada permukaan cawan

menunjukkan bahwa kontaminasi telah terjadi. Biakan pada agar miring

yang telah terkontaminasi, harus diisolasi dan dimurnikan kembali

sebelum disegarkan. Pembuatan Starter, Starter adalah populasi bakteri

dalam jumlah dan kondisi fisiologis yang siap diinokulasikan pada media

fermentasi. Mikroba pada starter tumbuh dengan cepat dan fermentasi

segera terjadi. Starter baru dapat digunakan 6 hari setelah diinokulasi

dengan biakan murni. Pada permukaan starter akan tumbuh bakteri

membentuk lapisan tipis berwarna putih. Lapisan ini disebut nata atau

pelikel. Semakin lama lapisan ini akan semakin tebal sehingga

ketebalannya dapat mencapai 1,5 cm. Di anjurkan volume starter tidak

kurang dari 5 % volume media yang akan difermentasi menjadi pelikel

24

selulosa. Fermentasi, fermentasi dilakukan pada media cair yang telah

diinokulasi dengan starter. Fermentasi berlangsung pada kondisi aerob

(membutuhkan oksigen). Mikroba tumbuh terutama pada permukaan

media. Fermentasi dilangsungkan sampai pelikel yang terbentuk cukup

tebal (1 - 1,5 cm).

2.5 Acetobacter xylinum (A. xylinum) 2.5.1 Deskripsi A. xylinum

A. xylinum adalah bakteri Gram negatif yang dapat memproduksi

selulosa dan asam asetat dengan bantuan udara selama pertumbuhannya

dan melepaskannya ke lingkungan. Selulosa yang dihasilkan dikenal

dengan selulosa bakteri. Selulosa yang dihasilkan murni dan dihasilkan

secara ekstraseluler yang akan membentuk kumpulan fibril dan kemudian

dibentuk menjadi satu kesatuan selulosa yang padat yang disebut dengan

pelikel atau yang lebih dikenal dengan nata (Suwannapinunt, 2007).

Sintesa polisakarida oleh bakteri sangat dipengaruhi oleh tersedianya

nutrisi dan ion-ion tertentu yang dapat mengkatalisasi aktivitas bakteri.

Peningkatan konsentrasi nitrogen dalam subtrat dapat meningkatkan

jumlah polisakarida yang terbentuk, sedangkan ion-ion bivalen seperti

Mg2+ dan Ca2+ diperlukan untuk mengontrol kerja enzim ektraselluler.

Aktivitas pembentukan pelikel (nata) hanya terjadi pada kisaran pH antara

3,5 - 7,5. Sedangkan pH optimum untuk pembentukan nata adalah 4. Suhu

yang memungkinkan untuk pembentukan nata adalah pada suhu kamar

antara 28 - 320C (Multazam, 2009).

25

A. xylinum mempunyai aktivitas oksidasi lanjutan atau over oxidizer,

yaitu mampu mengoksidasi lebih lanjut asam asetat menjadi CO2 dan H2O.

Bakteri pembentuk nata termasuk golongan Acetobacter mempunyai ciri-

ciri antara lain : Obligat aerobik, bersifat non motil dan tidak membentuk

spora, tidak memproduksi H2S, tidak mereduksi nitrat, termal death point

pada suhu 65 - 70 o C.

Berikut adalah klasifikasi dari Acetobacter xylinum :

Kingdom : Bakteria

Filum : Proteobakteria

Kelas : Alphaproteobakteria

Order : Rhodospirillales

Family : Acetobacteraceae

Genus : Acetobacter

Subspecies : xylinum

Gambar 6. Acetobacter xylinum

2.5.2 Tingkat bahaya A. xylinum

A. xylinum dilaporkan bukan merupakan bakteri patogen bagi manusia.

Suhu pertumbuhan optimumnya jauh dibawah suhu tubuh manusia dan pH

optimum pertumbuhannya jauh dibawah normal pH kulit manusia.

Sehingga tidak mungkin bakteri ini dapat ditemukan sebagai flora pada

manusia.

26

A.xylinum diketahui tidak dapat menghasilkan toksin dan infeksi yang

berbahaya bagi manusia maupun hewan. Bakteri ini tidak menghasilkan

enzim atau agen ekstraseluler lainnya yang bersifat virulen. Bakteri ini

memiliki plasmid yang berguna untuk menghasilkan enzim untuk produksi

asam asetat. Berdasarkan hal tersebut A. xylinum tidak menunjukkan

adanya faktor virulensi. Bakteri ini bukan bagian dari flora tubuh manusia

dan kulit manusia dan diduga tidak dapat bertahan dalam tubuh manusia

sehingga tidak dapat menginfeksi manusia.

2.5.3 Pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum

Bakteri A. xylinum adalah bakteri gram negatif aerobik yang

mengalami pertumbuhan sel. Pertumbuhan sel didefinisikan sebagai

pertumbuhan secara teratur semua komponen di dalam sel hidup. Berikut

adalah fase pertumbuhan sel bakteri Acetobacter xylinum :

1. Fase Adaptasi

Apabila bakteri dipindahkan ke media baru maka bakteri tidak

langsung tumbuh melainkan beradaptasi terlebih dahulu. Pada fase ini

terjadi aktivitas metabolisme dan pembesaran sel, meskipun belum

mengalami pertumbuhan. Adapatasi dicapai pada 0 - 24 jam sejak

inokulasi.

2. Fase Pertumbuhan Awal

Fase pertumbuhan awal dimulai dengan pembelahan sel dengan

kecepatan rendah. Fase ini berlangsung beberapa jam saja.

3. Fase Pertumbuhan Eksponensial

27

Fase eksponensial dicapai antara 1 - 5 hari. Pada fase ini bakteri

mengeluarkan enzim ekstraselulerpolimerase sebanyak-banyaknya untuk

menyusun polimer glukosa menjadi selulosa (matriks nata).

4. Fase Pertumbuhan Lambat

Fase pertumbuhan lambat terjadi karena nutrisi bakteri telah

berkurang, terdapat metabolik yang bersifat racun yang menghambat

pertumbuhan bakteri dan umur sel sudah tua. Pada fase ini pertumbuhan

tidak stabil, tetapi jumlah sel yang tumbuh masih lebih banyak

dibandingkan jumlah sel yang mati.

5. Fase Pertumbuhan Tetap

Pada fase pertumbuhan tetap terjadi keseimbangan antara sel yang

tumbuh dan yang mati. Matriks nata lebih banyak diproduksi pada fase ini.

6. Fase Menuju Kematian

Fase menuju kematian terjadi akibat nutrisi di dalam media sudah

hampir habis. Setelah nutisi habis, maka bakteri akan mengalami fase

kematian.

7. Fase Kematian Sel

Pada fase ini bakteri dengan cepat mengalami kematian. Bakteri hasil

fase ini tidak baik untuk strain nata.

2.6 Hidrogel

Suatu polimer atau kopolimer ikatan silang (crosslinking) yang

memiliki kemampuan untuk menyerap sejumlah cairan (swelling)

sehingga mencapai kesetimbangan dikenal sebagai xerogel. Bilamana

28

digunakan air sebagai bahan swelling maka hasilnya disebut hidrogel

(Huglin, 1986).

Hidrogel adalah bahan polimer hidrofilik yang mempunyai

kemampuan untuk mengembang di air atau cairan biologi dan

menunjukkan fraksi air yang berarti pada strukturnya, tetapi matriks

tersebut tidak larut dalam air. Ketika mengembang di air, hidrogel tetap

mempertahankan bentuk asalnya. Sifat hidrofilik dari hidrogel ini

dipengaruhi oleh adanya gugus-gugus OH, -COOH, -CONH2, dan

SO3H. Sedang sifat ketidaklarutannya dalam air dan kemampuannya

mempertahankan bentuk dipengaruhi oleh struktur tiga dimensi dari

hidrogel. Kemampuan dari hidrogel untuk mengembang di air adalah

kesetimbangan antara kekuatan disperse pada rantai hidrat dengan

kekuatan kohesi yang tidak mencegah penetrasi air ke dalam hidrogel.

Selain itu, derajat dan sifat ikatan silang serta kekristalan dari polimer

turut menentukan sifat mengembang dari hidrogel (Kroschwitz, 1992).

Hidrogel pertama kali diperkenalkan sebagai biomaterial adalah

polihidroksi metakrilat (PHEMA) yang digunakan untuk lensa kontak.

Sejak itu pengembangan hidrogel yang digunakan sebagai biomaterial

semakin menarik perhatian para peneliti karena hidrogel mempunyai

biokompatibilitas yang baik bila kontak dengan darah, cairan tubuh, dan

jaringan hidup. Biokompatibilitas dari hidrogel ditunjukan dengan

kemampuannya menstimulasi jaringan, karena mempunyai sifat

permukaan khusus. Tegangan antar mukanya rendah dan permeabilitasnya

29

yang tinggi, lunak dan elastis menjadikan hidrogel suatu biomaterial yang

baik (Ramarajaj, 1994).

Hidrogel merupakan bahan yang dapat mengabsorbsi dan menahan air

dalam jumlah besar, tapi tidak larut dalam air. Umumnya hidrogel dibuat

dari polimer hidrofilik baik dalam bentuk tunggal atau kombinasi dengan

polimer lainnya dengan teknik kimia atau radiasi sehingga membentuk

ikatan silang (crosslinking). Polimer yang digunakan dapat berupa polimer

sintetis seperti PVP (polivinil pirolidon) dan PVA (polivinil alkohol) atau

polimer alam.

Tujuan utama pengembangan hidrogel sebagai bahan biomaterial

adalah untuk perbaikan kesehatan manusia melalui penggunaan

biomaterial tersebut sebagai alat kedokteran (Darwis, 1995). Biomaterial

adalah material yang digunakan untuk menggantikan/memperbaiki

kerusakan jaringan atau sebagai interface dengan lingkungan fisiologis.

Biomaterial dapat berupa bahan alam seperti kolagen, serat protein (silk,

wool, dan rambut), polisakarida (starch, selulosa dan kitosan) atau bahan

sintetis seperti polimer, metal dan keramik (Rosiak, et al., dkk, 1999).

2.6.1 Sintesis hidrogel

Secara umum ada dua metode umum yang dapat digunakan untuk

membuat hidrogel yaitu teknik konvensional dan teknik radiasi. Pada

metode pertama, hidrogel dibuat melalui polimerisasi dan pembentukan

ikatan silang (crosslinking) monomer hidrofilik dengan bantuan agensia

pengikatan silang bi- atau multifungsi (bi-or multifunctional crosslinking

agent) atau melalui pembentukan ikatan silang polimer larut dalam air

30

menggunakan reaksi organik khusus yang melibatkan gugus fungsi

polimer tersebut.

Pada metode radiasi, hidrogel dapat dibuat melalui polimerisasi dan

pembentukan ikatan silang dari monomer atau polimer larut dalam air

dengan menggunakan sinar gamma atau elektron cepat. Dengan teknik ini

tidak diperlukan adanya inisiator kimia atau agensia pengikatan silang,

proses lebih mudah dan sekaligus dapat digunakan untuk mensterilkan

produk (Chapiro, et al, 1995). Pemakaian radiasi ionisasi untuk membuat

hidrogel didasarkan pada reaksi pembentukan ikatan silang. Dua jenis

radiasi ionisasi yang banyak digunakan untuk pembuatan hidrogel adalah

sinar gamma yang berasal dari sumber radioisotop cobalt-60 dan elektron

cepat yang dihasilkan oleh akselerator elektron. Dengan teknik radiasi ini,

hidrogel dapat dibuat dengan meradiasi monomer atau polimer baik dalam

bentuk larutan dalam air atau dalam bentuk padat. Namun demikian,

pembentukan ikatan silang memerlukan dosis yang lebih tinggi pada

iradiasi dalam bentuk padat.

Reaksi pembentukan ikatan silang polimer dalam larutan air akibat

iradiasi sinar gamma atau elektron cepat dapat terjadi melalui dua cara

yaitu efek langsung (direct effect) dan efek tidak langsung (indirect effect).

Efek langsung terjadi bila suatu polimer diradiasi dalam kondisi bulk

(padat). Jika suatu larutan polimer diradiasi maka akan terjadi efek

langsung dan efek tidak langsung. Efek langsung terjadi akibat dari

interaksi antara molekul polimer dengan energi radiasi sehingga

menghasilkan radikal polimer. Efek tidak langsung terjadi melalui reaksi

31

antara molekul air dan radiasi gamma (radiolisis) menghasilkan spesies-

spesies seperti OH, H3O+ H, H2,H+, H2O2. Diantara spesies ini yang paling

realtif adalah radikal hidroksil (OH). Radikal selanjutnya akan bereaksi

dengan molekul polimer membentuk radikal polimer. Radikal polimer

yang terbentuk akan bereaksi satu dengan yang lainnya membentuk ikatan

silang (crosslinking) (Darmawan, 2000).

Secara garis besar, mekanisme terjadinya ikatan silang (crosslinking)

pada radiasi polimer dengan adanya air adalah sebagai berikut (Darmawan,

1999).

PH (polimer) PH*, PH+ + e- (exitaded dan ionitated

state)

Rekombinasi

PH+ + e- PH*

Penguraian (dekomposisi)

PH* Po + H

Radiolisis air

H2O H3O+ aq, OH0, e- aq, H, H2O2, H2

Pemisahan hidrogen

PH + OH0 P0 + H2O

Rekombinasi radikal polimer

P0 + P0 P P (crosslinking polimer)

Secara skematis mekanisme pembentukan ikatan silang suatu larutan

polimer

a. Ikatan silang langsung (direct crosslinking)

32

Pembentukan radikal polimer

P P (radikal polimer)

Rekombinasi polimer radikal

P + P P P (ikatan silang)

P adalah molekul polimer

b. Ikatan silang tidak langsung (indirect crosslinking)

Radiolisis air

H2O H+, OH, e- aq H3O+, H2O2

Abstraksi atom hidrogen

P + OH P + H2O

Rekombinasi radikal polimer

P + P P P (ikatan silang)

2.6.2 Sifat fisika kimia hidrogel

a. Daya serap air (water absorption)

Jika hidrogel kering mulai menyerap air, molekul air akan menghidrasi

gugus yang paling polar, gugus hidrofilik, gugus hidrofilik, gugus ionik

dan gugus yang dapat membentuk ikatan hidrogen. Selanjutnya rantai

dalam hidrogel mulai mengembang, gugus hidrofilik mulai terkena

molekul air dan berinteraksi melalui interaksi hidrofilik membentuk sistem

dengan entropi yang relatif rendah melapisi gugus hidrofobik. Jika

interaksi antara air dan hidrogel lebih jenuh, jaringan hidrogel akan

menghambat air dan membentuk keadaan keseimbangan. Air ini disebut

air bebas (free water) yang mengisi pori-pori hidrogel. Proses

pengembangan hidrogel berlangsung kontinyu disebabkan oleh adanya

33

tekanan osmosis. Keadaan keseimbangan hidrogel disebut sebagai kondisi

swelling. Untuk menguji jumlah air yang terserap (daya serap air) pada

hidrogel dengan menggunakan rumus sebagai berikut (Erizal, 1999):

Daya serap air = (Wa-Wb)/Wb x 100%

Keterangan :

Wa = bobot hidrogel setelah pengembangan

Wb = bobot awal hidrogel

b. Sifat biologis hidrogel

Hidrogel dapat dibedakan menjadi hidrogel alami dan hidrogel

sintetik. Hidrogel yang terbentuk secara alami umumnya berasal dari

proses biologis baik terjadi di dalam tanaman maupun hewan misalnya :

agar, gel lidah buaya, dextran, gelatin, dan alginat. Sedangkan hidrogel

sintetik terbentuk berdasarkan reaksi kimia atau fisika.

Ditinjau dari sifat biologisnya hidrogel yang diperoleh dari hasil

sintetik maupun yang diperoleh dari alam dapat bersifat biodegradable

(mudah terdegradasi), non-biodegradable (sukar terdegradasi) dan

bioerodible. Hidrogel biodegradable umumnya berasal dari senyawa-

senyawa alami, misalnya asam amino dan derivatnya yang mudah

terdegradasi oleh enzim. Sedangkan hidrogel non-biodegradable terbentuk

dari senyawa-senyawa sintetik (Erizal, 1999).

c. Sifat permukaan hidrogel

Berdasarkan sifat fisika-kimia hidrogel, permukaan hidrogel

mempunyai beberapa sifat yang khas untuk setiap jenis hidrogel. Pada

aplikasinya diperlukan suatu kondisi standar sifat permukaan hidrogel.

34

Sifat permukaan hidrogel dipengaruhi oleh sifat komponen utamanya yang

terdiri atas gugus hidrofilik dan hidrofobik.

Jika hidrofilisitas relatif dominan dalam hidrogel, maka hidrogel

dengan mudah dibasahi oleh air (sudut kontak=0), sukar dibasahi oleh

cairan non polar dan relatif sukar mengabsorpsi protein. Pada hidrogel

yang sifat permukaannya relatif hidrofob sukar dibasahi oleh air dan

mudah dibasahi oleh minyak. Sedangkan pada hidrogel yang terdiri dari

gugus hidrofilik dan hidrofobik yang terdistribusi secara heterogen, maka

permukaan hidrogel dapat dibasahi oleh air maupun minyak (Rosiak JM,

1995).

d. Fraksi gel

Fraksi gel merupakan sifat kimia yang terdapat pada hidrogel. Derajat

ikatan silang hidrogel dapat diketahui oleh adanya fraksi gel dalam

struktur hidrogel tersebut. Semakin besar fraksi gel berarti semakin banyak

ikatan silang yang terjadi antar rantai molekul polimer sehingga kekuatan

mekanik semakin besar. Fraksi gel ini juga secara tidak langsung

mencerminkan besar-kecilnya tingkat kerapatan ikatan silang yang terjadi

antar polimer. Fraksi gel dapat diukur dengan cara mengekstraksi hidrogel

menggunakan pelarut air pada suhu 90 - 1100C. Fraksi gel dapat dihitung

dengan persamaan berikut (Erizal, 1999) :

Fraksi gel (%) = (W1/W0) x 100%

Keterangan ;

W1 = bobot kering hidrogel setelah perendaman

W0 = bobot awal hidrogel sebelum perendaman

35

2.7 Masker (Dwikarya, M, 2002)

Masker adalah salah satu pembersih kulit wajah yang efektif. Selain itu

masker juga bermanfaat untuk memperlancar peredaran darah,

merangsang kembali kegiatan sel-sel kulit dan mengangkat sel-sel tanduk

yang telah mati. Hal ini disebabkan karena pada saat pemakaian masker,

kulit muka tertutup secara sempurna oleh masker dan menyebabkan suhu

kulit meningkat sehingga peredaran darah menjadi lancar dan

penghantaran zat-zat gizi ke lapisan permukaan kulit dipercepat sehingga

kulit muka terlihat lebih segar. Adanya peningkatan suhu menyebabkan

fungsi kelenjar kulit meningkat sehingga kotoran dan sisa-sisa

metabolisme dikeluarkan ke permukaan kulit yang kemudian dapat diserap

oleh lapisan masker.

2.7.1 Jenis-jenis masker

1. Masker gel, membentuk lapisan kulit tipis saat mengering. Masker gel

sangat ideal untuk kulit wajah usia belasan tahun sampai dua puluh

tahun.

2. Masker peel off, langsung membentuk lapisan begitu terpasang di

seluruh wajah. Masker ini menambah kelembaban kulit untuk

sementara.

3. Masker lumpur, masker dari lumpur ini dapat digunakan untuk

membersihkan kulit wajah secara total, karena mengandung bahan

aktif yang menyerap kotoran.

36

4. Masker exfoliate, biasanya berbentuk scrub (mengangkat sel kulit

mati, gunanya mengembalikan vitalitas kulit yang pudar dan kusam.

5. Masker sulfur, masker yang berbahan dari belerang ini, ideal untuk

kulit yang banyak noda flek, dan berjerawat.

6. Masker hidrating, masker ini banyak mengandung air dan digunakan

untuk mengatasi kulit-kulit yang kering dan halus.

7. Masker topeng (facial mask), dimaksudkan untuk pengelupasan kulit,

melembabkan kulit kering, mengisi kulit kusam, menyerap minyak,

mengencangkan kulit, menyembuhkan jerawat bekas luka,

mencerahkan kulit wajah, menyegarkan.

2.7.2 Mekanisme kerja masker

Peredaran darah menjadi lebih lancar dan pengantaran zat-zat gizi ke

lapisan permukaan kulit di percepat, sehingga kulit muka terlihat lebih

segar. Karena terjadinya peningkatan suhu dan peredaran darah yang lebih

lancar, maka fungsi kelenjar kulit meningkat, kotoran dan sisa

metabolisme dikeluarkan ke permukaan kulit untuk kemudian diserap

oleh lapisan masker yang mengering dengan diangkatnya masker, zat-zat

tersebut turut terbuang dan kulit mengalami pembersihan secara sempurna.

Cairan yang berasal dari keringat dan sebagian cairan masker diserap oleh

lapisan tanduk, meskipun masker mengering, lapisan tanduk tetap kenyal,

bahkan sifat ini menjadi lebih baik setelah masker diangkat, terlihat

keriput kulit berkurang, sehingga kulit muka tidak saja halus tetapi juga

kencang. Setelah masker diangkat, bagian cairan yang telah diserap oleh

lapisan tanduk akan menguap akibatnya terjadi penurunan suhu kulit, yang

37

alami sehingga menyegarkan kulit. Jadi secara singkat dapat diambil

kesimpulan bahwa masker kecantikan pada kulit fungsinya ialah

menyehatkan, membersihkan, mengencangkan dan menyegarkan kulit.

2.8 Antioksidan

Antioksidan adalah substansi yang diperlukan tubuh menetralisir

radikal bebas dan mencegah kerusakan yang ditimbulkan oleh radikal

bebas dengan melengkapi kekurangan elektrolit yang dimiliki radikal

bebas dan menghambat terjadinya reaksi berantai dari pembentukan

radikal bebas yg dpt menimbulkan stres oksidatif.

Radikal bebas

Radikal bebas merupakan jenis oksigen yg memiliki tingkat reaktif yg

tinggi dan secara alami ada didalam tubuh sebagai hasil dari reaksi

biokimia tubuh. Radikal bebas juga terdapat di lingkungan sekitar kita yg

berasal dari polusi udara, asap tembakau, penguapan alkohol yg

berlebihan, bahan pengawet dan pupuk, sinar ultr violet, x-rays dan ozon.

Radikal bebas dapat merusak sel tubuh apabila tubuh kekurangan zat anti

oksidan atau saat tubuh kelebihan radikal bebas. Hal ini menyebabkan

berkembangnya sel kanker,penyakit hati, arthritis, katarak, dan penyakit

degeneratif lainnya, bahkan mempercepat proses penuaan. Radikal bebas

dapat merusak membran sel serta merusak dan merubah DNA. Merubah

zat kimia dlm tubuh dpt meningkatkan resiko terkena kanker serta

merusak dan menonaktifkan protein. Antioksidan : Vit A, Vit C, Vit E,

Karotenoid, Selenium

38

2.9 PVA (polivinil alkohol)

Gambar 7. Struktur Polivinil alkohol

PVA (polivinil alkohol) (DepKes RI, 1969, The United States

Pharmacopeia, 2007). Sinonim : Airvol, Alcotex, Celvol, Elvanol,

Gelvanol, Lemol, Mowiol, Polyviol, PVA, Vinyl alcohol, polimer. Nama

Kimia: Ethenol, homopolimer. Rumus Molekul : (C2H4O)n. Pemerian :

Serbuk putih. Kelarutan: Larut dalam air panas maupun air dingin,

kelarutannya dalam air meningkat dengan menurunnya bobot molekul,

sangat mudah larut dalam beberapa amina dan amida, praktis tidak larut

dalam senyawa alifatik, aromatic, dan hidrokarbon terklorinasi, ester,

keton, dan minyak. pH: 5,0 - 8,0 . Stabilitas : Polivinil alkohol didegradasi

lambat pada suhu 1100C dan didegradasi cepat pada 2000C, tahan terhadap

cahaya. Kegunaan : PVA dapat digunakan sebagai penyalut pada tablet,

surfaktan anionik, peningkat viskositas, dan lain-lain. Penerapannya dalam

bidang farmasi adalah untuk pemakaian topical, terkadang juga digunakan

dalam produk untuk mata karena fungsinya yang dapat meningkatkan

viskositas sehingga banyak dimanfaatkan dalam pembuatan lensa kontak.

PVA ditambahkan pada pembuatan gel yang cepat kering ketika dioleskan

pada kulit, selain itu PVA juga dapat digunakan dalam pembuatan tablet

lepas lambat, produk transdermal, dan kosmetik.

39

3.0 Asam Askorbat (vitamin C) (Farmakope Indonesia edisi IV, 1995)

Gambar 8. Struktur Asam Askorbat (Vitamin C)

Mengandung tidak kurang dari 99,0% dan tidak lebih dari 100,5%

C6H8O6 Rumus Molekul : C6H8O6. Nama Kimia : L-(+)-asam askorbat,

asam 1,3 keto-threo heksuronat lakton, 3-okso L-gulofuranolakton

(bentuk enol). Bobot Molekul : 176,13. Pemerian : Hablur/serbuk

putih/agak kuning, praktis tidak berbau, rasa asam tajam. Oleh pengaruh

cahaya lambat laun menjadi berwarna gelap dalam keadaan kering stabil di

udara, dalam larutan cepat teroksidasi. Kelarutan : Mudah larut dalam air

(1:3 sampai 1:3,5), larut dalam methanol (1:10) dan dalam aceton, agak

sukar larut dalam etanol 95% P (1:25), propilenglikol (1:20), dalam

gliserol (1:100), praktis tidak larut dalam kloroform, eter, benzene, eter,

minyak, lemak, minyak tanah, pelarut lemak.

3.1 Radiasi

Teknologi radiasi (proses radiasi) merupakan bagian dari teknologi

nuklir yang berkembang cukup pesat. Beberapa proses radiasi telah

banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang industri bahkan produk-

produk hasil teknologi radiasi telah banyak dipasarkan. Iradiasi yang

banyak digunakan pada bidang industri adalah iradiasi ionisasi seperti

iradiasi sinar gamma dan berkas elektron. Radiasi ionisasi dapat

40

didefinisikan sebagai iradiasi yang mempunyai energi cukup tinggi (lebih

dari 50eV) yang dapat melepaskan elektron dari atom atau molekulnya

(ionisasi) dan merubahnya menjadi partikel-partikel yang bermuatan listrik

yang disebut ion. Reaksi selanjutnya dari ion dan elektron ini yang

menyebabkan terbentuknya radikal bebas yang sangat reaktif yang pada

akhirnya menyebabkan reaksi kimia. Studi perubahan kimia yang terjadi

dalam suatu sistem akibat absorbsi radiasi ionisasi dikenal dengan kimia

radiasi.

Secara umum ada dua jenis radiasi ionisasi yang banyak digunakan

dalam industri (Darmawan, 2002) :

1). Radiasi elektromagnetik

Radiasi elektromagnetik terdiri dari gelombang radio, gelombang

mikro, cahaya tampak, ultraviolet, sinar gamma, dan sinar X. Namun

hanya sinar X dan sinar gamma yang mempunyai panjang gelombang

rendah dan energi lebih besar dari 50eV yang mampu untuk mengionisasi

atom dan molekul.

2). Partikel berenergi tinggi

Partikel ini dihasilkan dari mesin seperti elektron dari akselerator

elektron dan H, He, Ar, dan positron dari akselerator ion beam. Namun

demikian, partikel ini dapat juga diperoleh dari radioisotop seperti beta

partikel dan alfa partikel.

3.1.1 Sumber iradiasi ionisasi

Iradiasi ionisasi dapat diperoleh melalui dua sumber yang berbeda

seperti radioisotop dan mesin. Radioisotop yang paling umum digunakan

41

secara komersil adalah Co-60 dan Cs-137. Kedua radioisotop ini

merupakan pengemisi gamma. Sumber radiasi ionisasi yang lain adalah

akselerator elektron dan mesin sinar-X dan akselerator partikel bermuatan

positif atau akselerator ion beam.

a. Radioisotop

Radioisotop yang dikenal juga dengan radioaktif isotop atau

radionuklida terjadi secara alami, namun dapat juga diproduksi secara

buatan dalam suatu reaktor nuklir. Radioisotop adalah suatu elemen tidak

stabil yang mempunyai kelebihan neutron atau proton dalam intinya dan

mengemisikan radiasi dapat berupa , , dan secara spontan akan

meluruh ke keadaan stabil. Di antara sumber iradiasi gamma, Co-60 paling

banyak digunakan dalam industri karena mempunyai energi radiasi yang

lebih tinggi (2,506 MeV) dibandingkan dengan Cs-137 (0,662 MeV).

b. Akselerator elektron

Elektron beam mempunyai daya tembus yang terbatas maka elektron

beam hanya dapat digunakan untuk produk-produk yang mempunyai

ketebalan tertentu (

42

Berdasarkan energi yang dihasilkan, akselerator elektron dapat dibagi

menjadi tiga bagian :

1). Elektron beam energi rendah (80-500 KeV)

2). Elektron beam energi sedang (500 KeV-5 MeV)

3). Elektron beam energi tinggi (5-10MeV)

Radiasi berkas elektron yang banyak digunakan untuk tujuan

sterilisasi adalah yang mempunyai energi 2 hingga 10 MeV (MBE energi

sedang hingga tinggi). Mesin berkas elektron (MBE) dengan energi 5

MeV mempunyai kemampuan penetrasi elektron sekitar 2 cm pada produk

dengan densitas 1 gr/cm3 pada satu sisi permukaan produk dan 4 cm pada

dua sisi permukaan produk. Sedangkan MBE dengan energi 10 MeV dapat

meradiasi produk dengan densitas 0,15 g/cm3 setebal 60 cm dengan teknik

radiasi dari dua sisi. MBE energi yang tinggi sehingga dapat mensterilkan

produk dalam kemasan akhir, fleksibilitas perlakuan produk dan kecepatan

dosis yang tinggi (Darmawan, 2006).

Menurut Supandi (2007), mesin berkas elektron pada umumnya terdiri

dari beberapa komponen utama, yaitu : pembangkit tegangan tinggi,

sumber elektron, pemfokus berkas elektron, pengarah berkas elektron,

tabung akselerator, sistem pemayaran, sistem vakum, dan sistem

pengendali.

43

Gambar 9. Skema mesin berkas elektron (EBM)

3.1.2 Dosis radiasi

Dosis Radiasi sangat menentukan efektivitas hasil yang diperoleh.

Dalam proses iradiasi dikenal dua macam dosis, yaitu dosis terpancar dan

dosis serap. Dosis terpancar adalah besarnya energi yang dipancarkan oleh

sumber radiasi selama proses berlangsung. Sedangkan dosis serap adalah

besarnya energi yang diserap oleh sample selama iradiasi. Biasanya jika

hanya disebutkan dosis (radiasi), maka yang dimaksud adalah dosis serap,

dengan satuan lamanya adalah rad, dan satuan standarnya adalah Gray

(Darmawan, 2002).

Rata-rata dosis yang diserap adalah dosis yang diserap per satuan

waktu, contohnya Gy/detik atau Kgy/jam. Satuan dan besaran dosis radiasi

dinyatakan melalui energi dan massa bahan, yaitu joule/kg bahan. Satuan

dosis menurut S.I dinamakan Gray dan disingkat Gy. Secara numerik 1 Gy

= 1 joule/kg bahan. Dulu satuan dosis radiasi menggunakan Rad

(Radiation Absorbed Dose).

1 Rad = 10-2 Gy

44

Tabel 3. Berdasarkan tingkat dosis radiasi, aplikasi teknik radiasi yaitu:

3.1.3 Efek radiasi pada polimer

Apabila suatu radiasi ionisasi mengenai molekul polimer maka akan

terjadi reaksi kimia yang pada akhirnya akan menentukan sifat polimer

tersebut. Secara garis besar reaksi yang terjadi dapat diklasifikasikan

menjadi dua yaitu reaksi pembentukan ikatan silang (crosslinking) dan

reaksi pemutusan rantai polimer (degradasi) (Woods, et al, 1994).

Crosslinking suatu polimer terjadi melalui ikatan dua rantai polimer

yang berdekatan yang pada akhirnya membentuk suatu network tiga

dimensi. Crosslinking dapat mengakibatkan suatu polimer mempunyai

sifat viskositas bertambah, berat molekul bertambah, sifat mekanik

bertambah (Woods, et al, 1994).

Sebaliknya degradasi merupakan suatu reaksi pemutusan rantai

polimer sehingga menyebabkan berkurangnya berat molekul, viskositas,

dan menurunnya sifat mekanik.

No. Dosis rendah (0 - 1 kGy)

Dosis sedang (1 - 10 kGy)

Dosis tinggi

1 Mencegah pertunasan (0,05 - 0,15 kGy)

Menurunkan kandungan mikroba (pasteurisasi) (0,5 - 10 kGy)

Sterilisasi (10 - 50 kGy)

2 Menunda pematangan buah (0,1 - 1,15 kGy)

Membunuh bakteri patogen (3 - 10 kGy)

-

3 Membunuh serangga (0,2 - 1 kGy)

- -

4 Membunuh parasit daging (0,1 - 0,3 kGy)

- -

45

Beberapa polimer dalam larutan mengalami reaksi crosslinking dan

degradasi secara simultan jika diradiasi dengan sinar gamma atau elektron

beam. Jika ikatan silang yang terjadi lebih banyak dibandingkan dengan

pemutusan ikatan maka polimer disebut sebagai tipe crosslinking,

sebaliknya jika degradasi lebih banyak terjadi dibandingkan ikatan silang

maka polimer tersebut dikategorikan sebagai polimer bertipe degradasi

(Darmawan, 2002). Tergantung dari reaksi mana yang lebih dominan akan

menentukan sifat akhir dari polimer tersebut (Darmawan, 2002).

Reaksi ikatan silang

Gambar 10. Reaksi ikatan silang

3.1.4 Keunggulan menggunakan EBM (Woods, et al, 1994)

a. Dalam pelaksanaan iradiasi lebih cepat.

b. Pemilihan bahan pengemas menjadi lebih leluasa karena tidak harus

bahan yang tahan panas.

c. Iradiasi merupakan teknologi yang ramah lingkungan karena tidak ada

limbah proses yang dibuang ke lingkungan.

d. Teknik ini dapat dilakukan pada bahan/produk yang sudah dikemas

(kemasan akhir).

e. Iradiasi berkas elektron bukan merupakan radioisotop sehingga tidak

berbahaya.

46

f. Dapat digunakan untuk produk-produk yang tipis karena daya

tembusnya yang terbatas.

3.2 Radiofarmasi

Penggunaan radioaktif melalui aliran darah disebut radiofarmasi.

Dalam terapi ini, obat dimasukkan ke dalam sirkulasi darah. Obat itu

menggunakan molekul atom radioaktif. Atom yang membentuknya adalah

radioaktif. Radioaktif gamma dalam teknologi radiofarmasi adalah untuk

diagnosis. Ada dua sinar gamma yang digunakan untuk diagnosis. Yakni,

single photon emisien computerized tomography (emisi dari photon

tunggal yang dapat ditelusuri komputer). Yang terbaru disebut PET-

positron emission tomography (radioaktif yang memancarkan positron).

Teknologi ini digunakan agar sinar gamma yang masuk ke dalam aliran

darah bisa menembus sasaran. Setelah mencapai sasaran, dalam kurun

waktu tertentu bisa ditelusuri dengan kamera gama atau komputer.

Radiofarmasi adalah penggunaan senyawa radioaktif dalam

pengobatan penyakit. Salah satu aplikasi radiofarmasi adalah sebagai

ra