pembuatan material selulosa bakteri dalam

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DALAM

MEDIUM AIR KELAPA MELALUI PENAMBAHAN

SUKROSA, KITOSAN DAN GLISEROL

MENGGUNAKAN Acetobacter Xylinum

TESIS

Oleh

DEMSE PARDOSI

067006011/KM

SEKOLAH PASCASARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008

Demse Pardosi: Pembuatan Material Sewlulosa Bakteri Dalam Medium Air Kelapa Melalui Penambahan Sukrosa, Kitosan Dan Gliserol Menggunakan Acetobater Xytinum, 2008. USU e-Repository © 2008

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DALAM

MEDIUM AIR KELAPA MELALUI PENAMBAHAN

SUKROSA, KITOSAN DAN GLISEROL

MENGGUNAKAN Acetobacter Xylinum

TESIS

Untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Kimia pada Sekolah Pasca Sarjana Universitas Sumatera Utara

Oleh

DEMSE PARDOSI

067006011/KM

SEKOLAH PASCA SARJANA

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2008


Judul Tesis : PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DALAM MEDIUM AIR KELAPAMELALUI PENAMBAHAN SUKROSA,KITOSAN DAN GLISEROL MENGGUNAKAN Acetobacter xylinum

Nama Mahasiswa : Demse Pardosi Nomor Pokok : 067006011 Program Studi : Kimia

Menyetujui Komisi Pembimbing

(Dr. Rumondang Bulan, MS) ( Drs. Mimpin Ginting,MS) Ketua Anggota Ketua Program Studi, Direktur, (Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D) (Prof.Dr.Ir.T.Chairun Nisa B,MSc) Tanggal lulus : 13 Juni 2008


Telah diuji pada Tanggal 13 Juni 2008 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Dr. Rumondang Bulan, MS Anggota : 1. Drs. Mimpin Ginting, MS 2. Dr. Jamaran Kaban, MS 3. Drs. Firman Sebayang,MS 4. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D


ABSTRAK

Salah satu pemanfaatan air kelapa adalah untuk pembuatan nata de coco atau selulosa bakterial. Dengan modifikasi penambahan kitosan dan gliserol akan diperoleh material selulosa kitosan – gliserol bakterial yang dapat digunakan untuk keperluan medis. Penelitian dilakukan dengan menggunakan 100 g air kelapa, 10 g sukrosa, 0,5 g urea, lalu campuran diaduk dan ditambahkan asam cuka 25% hingga pH = 4 .Selanjutnya ditambah 1,5 g kitosan, lalu dimasukkan gliserol dengan variasi massa 0,5 g: 1g : 1,5 g dan 2g. Ke dalam campuran ditambah 20 ml Acetobacter xylinum kemudian difermentase hingga 12 hari .Hasil yang diperoleh berupa lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan media.Setelah lapisan pelikel dikeringkan maka terbentuk lapisan tipis.Dari hasil pengujian analisa SEM , FT-IR, dan Uji Tarik, hasil yang paling baik adalah dengan variasi massa 2 g gliserol karena memiliki permukaan yang paling halus dan kekuatan tarik terbesar yaitu 45,26 MPa dan kemuluran 30%.

Kata kunci : nata de coco, selulosa bakteri, kitosan, gliserol, Acetobacter xylinum.

i


ABSTRACT

One of the coconut liquid uses is for making nata de coco or bacterial cellulose. By the modification of both chitosan and glycerol addition, that is, they can be used for medical needs.

This experiment is performed by mixing 100 ml coconut liquid with 10 gr of sucrose, 0.5 gr of fertilizer then, the mixture is stirred and added with 25 % of vinegar acid. The mixture will become pH = 4. The following steps is 1.5 gr of chitosan is added, next glycerol with mass variation- 0.5 gr : 1.0 gr : 1.5 gr and 2.0 gr. 20 ml of Acetobacter xylinum is then added to the mixture, next fermented for 12 days. It resulted in floating pellycle fiberon the media. After the pellicle layer is dried, a thin layer is formed. By the SEM, FT-IR, and tensile strength analysis test, the best result is found, that is, the variations of 2.0 gr of glycerol which has the smoothest surface and the higher tensile strength as 42.46 Mpa and elongation is 30 %.

Keywords : nata de coco, bacterial cellulose, chitosan, glycerol, Acetobacter xylinum

ii


UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, yang telah

memberikan rahmat dan kasihNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis yang

berjudul : Pembuatan Selulosa Bakteri Dalam Medium Air Kelapa Melalui

Penambahan Sukrosa, Kitosan dan Gliserol Menggunakan Acetobacter xylinum.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada Pemerintah

Propinsi Sumatera Utara yang telah memberikan beasiswa kepada penulis sebagai

mahasiswa Sekolah Pascasarjana USU. Dengan selesainya tesis ini penulis

mengucapkan terimakasih yang sebesar – besarnya kepada Rektor Universitas

Sumatera Utara, Prof. Chairuddin, P. Lubis, DTM&H,Sp.(A)k atas kesempatan dan

fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti pendidikan. Kepada Direktur

Sekolah Pascasarjana Ibu Prof. Dr. Ir. T.Chairun Nisa B, MSc dan Ketua Program

Studi Kimia Prof.Basuki Wirjosentono, MS,Ph.D, terimakasih atas kesempatan yang

diberikan untuk menjadi mahasiswa program magister pada Sekolah Pascasarjana

Universitas Sumatera Utara.

Terimakasih dan penghargaan yang setinggi – tingginya ditujukan kepada :

1. Dr.Rumondang Bulan, MS selaku pembimbing utama , Drs. Mimpin Ginting,

MS, selaku anggota komisi pembimbing yang setiap saat dengan penuh

perhatian selalu memberikan bimbingan dan saran dalam penyusunan tesis ini.

Begitu juga kepada Bapak (Alm) Prof. Dr. Hemat R. Brahmana, MSc, yang

iii


2. semasa hidupnya telah banyak memberikan semangat dan dorongan sehingga

penulis dapat menyelesaikan studi dengan baik.

3. Kepala Laboratorium Kimia Organik, Mikrobiologi, dan Penelitian FMIPA

USU Medan beserta staf dan asisten atas fasilitas dan sarana yang diberikan.

4. Kepala SMA Negeri 3 Medan dan seluruh rekan – rekan guru serta staf tata

usaha yang telah banyak memberikan dukungan dan semangat selama

mengikuti perkuliahan di Universitas Sumatera Utara.

5. Rekan – rekan mahasiswa Sekolah Pascasarjana USU yang telah banyak

memberi semangat sampai penulis dapat menyelesaikan studi dengan baik.

Secara khusus kepada suami tercinta Drs. Orbin Tinambunan saya sampaikan

terimakasih yang tak terhingga untuk segala dukungan dan kesetiaan serta

kesabarannya dalam memacu penulis, agar dapat berjuang menyelesaikan perkuliahan

dengan baik. Buat anakku tersayang Irwan Chendra Tinambunan, trimakasih untuk

segala bantuannya dan juga putriku tersayang Eva Chistine Tinambunan yang telah

banyak mendukung selama ini.Akhirnya sembah sujud penulis dan terimakasih yang

tak terhingga kepada Ayahanda St. B. Pardosi dan Ibunda (Alm) S.br Pane juga

mertua saya St. L. Tinambunan dan M. br Sihotang yang telah memberikan doa restu

sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan. Juga terimakasih kepada keluarga

besar Tinambunan dan Pardosi atas dukungan dan perhatian kepada penulis selama

ini.

iv


Semoga segala bantuan dan perhatian yang telah diberikan kepada penulis

mendapat balasan yang setimpal dari Tuhan Yang Maha Kuasa , dan semoga hasil

penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.

Medan, Juni 2008 Penulis Demse Pardosi

v


RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir tanggal 21 Desember 1968 di Parsoburan, Kecamatan

Habinsaran Kabupaten Toba Samosir, anak keenam dari tujuh bersaudara dari St.

B.Pardosi dan (Alm) S. br Pane.

Penulis menjalani pendidikan Sekolah Dasar di SD Negeri 2 Parsoburan tahun

1975-1982, Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Parsoburan tahun 1982-1985,

Sekolah Menengah Atas Negeri Parsoburan tahun 1985-1988. Pada tahun 1988

penulis diterima pada jurusan kimia Fakultas FMIPA IKIP Medan dan lulus sebagai

sarjana pada tahun 1993. Penulis diterima mengajar di SMA Methodist 8 Medan pada

tahun 1993, pada tahun 1996 penulis lulus menjadi Pegawai Negeri Sipil sebagai

tenaga pengajar di SMA Negeri Hamparan Perak. Pada tahun 2000 penulis pindah

tugas ke SMA Negeri 3 Medan dan mengikuti Program Studi Kimia pada Sekolah

Pascasarjana di Universitas Sumatera Utara sejak tahun 2006 dan lulus sebagai

master pada tahun 2008.

vi


DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK ..................................................................................................................i

ABSTRACT ............................................................................................................. ii

UCAPAN TERIMA KASIH ...................................................................................... iii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... vii

DAFTAR TABEL ........................................................................................................x

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................xi

DAFTAR LAMPIRAN …………………………………………………………..... xii

BAB.I. PENDAHULUAN …………………………………………………………….1

1.1. Latar Belakang ..........................................................................................1

1.2. Permasalahan ...........................................................................................3

1.3. Tujuan Penelitian ……………………………………………………......3

1.4. Manfaat Penelitian …………………………………………………..…..3

1.5. Lokasi Penelitian ……………………………………………………..…3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA …………………………………………………….5

2.1 Kelapa ....................................................................................................5

2.2 Gula Sebagai Sumber Karbon ................................................................6

2.3 Selulosa...................................................................................................7

2.3.1 Selulosa Bakteri ......................................................................................9

2.3.2 Karakteristik Selulosa Bakteri ...............................................................9

2.3.3 Aplikasi Selulosa Bakteri Dalam Bidang Medis .................................10

2.4 Enzim ...................................................................................................10

2.4.1 Eksoenzim dan Endoenzim ……………………………………...... 11

2.5 Acetobacter ………………………………………………………......12

vii


2.6 Kitin ………………………………………………………………..14

2.6.1 Sumber Kitin…………………………………………………………14

2.6.2 Karakteritik Kitin ……………………………………………..…….15

2.7 Kitosan……………….. ………………………………………..……16

2.7.1 Sumber Kitosan ………………………. ………………………..…..17

2.7.2 Karakteristik Kitosan…………………………………………..……..18

2.7.3 Aplikasi Kitosan dalam Bidang Medis…………………………..….. 19

2.8 Gliserol …………………………………………………………..…. 21

2.9 Interaksi dalam Pembentukan Material …………………………..…23

BAB III. METODE PENELITIAN ………………………………………………...25

3.1 Alat-Alat ……………………………………………………………...25

3.2 Bahan-Bahan …………………………………………………….…....25

3.3 Prosedur Penelitian ………………………………………………......25

3.3.1 Pembuatan Selulosa Bakteri …………………………………….....25

3.3.2 Pembuatan Material Selulosa Kitosan Bakteri ...................................26

3.3.3 Pembuatan Material Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri ………….…..27

3.3.4 Analisa SEM ....................................................................................... 27

3.3.5 Analisa FT-IR ......................................................................................28

3.3.6 Uji Tarik / Uji Kemuluran ……............................................................28

3.4 Bagan Penelitian …………………………………….……………….29

3.4.1 Sintesis Selulosa Bakteri ..... ………………………………………..29

3.4.2 Pembuatan Selulosa Kitosan Bakteri ……………………………....30

3.4.3 Pembuatan Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri.. ……………………...31

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................32

4.1 Pembentukan Selulosa Bakterial dan Material Selulosa

Kitosan Gliserol Bakteri……..……………………………………….32

viii


4.2 Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) ……………….........33

4.3 Analisis Spectroscopi Inframerah …………………………………....38

4.4 Uji Kemuluran / Uji Tarik ……………………………………….…..47

4.5 Material Selulosa Kitosan Bakteri ….. ……………………………..49

4.6 Material Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri …... ……………………51

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ……………………………………………52

5.1 Kesimpulan ………………………………………………………….. 52

5.2 Saran ……………………………………………………………......... 52

DAFTAR PUSTAKA …………………………………………………………..........53

ix


DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

1. Komposisi Kimia Air Buah Kelapa ………………………………………...6

2. Kandungan Kitin pada Berbagai Hewan dan Jamur………………………..15

3. Data Hasil Pengukuran Uji Kemuluran/Kekuatan Tarik…………………...48

4. Data Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik (σ) dan Kemuluran(ε) Pada Pembuatan Selulosa Kitosan Gliserol Bakterial ……………………..49

x


DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Halaman 1. Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D- 638-72………...….28

2. Jalur Pembentukan Selulosa dari Glukosa….......………………………….33

3. Foto SEM Selulosa Bakteri dari Bahan Sukrosa ........................................ 34

4. Foto SEM Selulosa Murni.......................................................................... 34

5. Foto SEM Selulosa Kitosan ....... ............................................................... 35

6. Foto SEM Selulosa Kitosan tanpa Gliserol ....... .........................................35

7. Foto SEM Selulosa Kitosan + 0,5 g Gliserol................................................36

8. Foto SEM Selulosa Kitosan + 1 g Gliserol ..................................................36

9. Foto SEM Selulosa Kitosan + 1,5 g Gliserol................................................37

10. Foto SEM Selulosa Kitosan + 2 g Gliserol ....... ........................................37

11. Spektrum FT-IR Selulosa Bakteri.................................................................38

12. Spektrum FT-IR Selulosa Murni..................................................................39

13. Spektrum FT-IR Kitosan..............................................................................40

14. Spektrum FT-IR Gliserol ............................................................................41

15. Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri tanpa Gliserol .........................42

16. Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri+ 0,5 g Gliserol......................... 43

17. Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri + 1 g Gliserol............................44

18. Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri +1,5 g Gliserol..........................45

19. Interaksi antara Selulosa Kitosan Bakteri + 2 g Gliserol ............................46

xi


20. Interaksi antara Selulosa Bakteri dengan Kitosan.........................................50

21. Interaksi Selulosa Kitosan Bakteri dengan Gliserol ....................................51

xii


DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

1. Perhitungan Kemuluran (ε)…..……………………………. ……………. 56

2. Perhitungan Kekuatan Tarik (σ)………………………………………… 56

3. Kurva Tegangan-Regangan Selulosa Kitosan Bakteri Tanpa Gliserol ………………………………………………………….... 57 4. Kurva Tegangan-Regangan Selulosa Kitosan Bakteri + 0,5 g Gliserol ………………………………………………….............. 57 5. Kurva Tegangan-Regangan Selulosa Kitosan Bakteri + 1 g Gliserol ……………………………………………………………...57 6. Kurva Tegangan-Regangan Selulosa Kitosan Bakteri + 1,5 g Gliserol …………………………………………………………...58 7. Kurva Tegangan-Regangan Selulosa Kitosan Bakteri + 2 g Gliserol …………………………………………………….............. 58

xiii


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Nata de coco adalah salah satu dari beberapa potensi air kelapa yang banyak

dikembangkan di Indonesia. Nata de coco merupakan produk komersial dalam

industri makanan yang sangat digemari karena bermanfaat dalam kesehatan untuk

memperlancar pencernaan disamping digunakan untuk menu diet, disebabkan oleh

kandungan seratnya yang tinggi. Secara kimiawi, ternyata serat yang terkandung

dalam nata de coco adalah selulosa .

Mikroorganisma yang dapat menghasilkan selulosa tersebut adalah Acetobacter.

Acetobacter merupakan bakteri yang digunakan untuk menghasilkan cuka. Dalam

proses produksi cuka , seringkali ditemukan membran yang menyerupai gel berupa

film pada permukaan media kultur.Setelah diidentifikasi material ini dikenal sebagai

selulosa bakteri ( Philips,and Williams, 2000 ).

Film selulosa yang diperoleh tersebut ternyata dapat digunakan untuk merawat

penderita gagal ginjal, dan juga sebagai kulit pengganti sementara untuk merawat

luka bakar. Mikrokapsul selulosa asetat dan butirat yang diturunkan dari bahan

selulosa tersebut telah digunakan untuk membuat kapsul sebagai media obat-obatan.

Selulosa juga dapat diimplantasikan kedalam tubuh manusia dalam bentuk benang

jahit yang digunakan dalam pembedahan (Hoenich, 2006).


Kitosan dalam bentuk larutan dan gel, dapat digunakan sebagai bakteriostatik,

fungistatik dan bahan untuk pelapis. Gel dan suspensi kitosan berperan sebagai

pengangkut untuk obat-obatan yang kinerjanya lambat dan harus dikontrol, juga

sebagai medium immobilisasi dan material untuk membentuk kapsul.

Film dan membran kitosan digunakan untuk dialisis, contact lens, bahan

penutup luka, dan mengkapsulkan sel mamalia, termasuk juga untuk kultur sel.Spons

kitosan berguna sebagai penutup luka yang dapat menghentikan pendarahan pada

selaput lendir.

Serat kitosan digunakan sebagai benang jahit dalam pembedahan yang dapat

diserap oleh tubuh manusia, sebagai perban penutup luka dan sebagai carrier obat-

obatan. Kitosan juga mempengaruhi proses pembekuan darah sehingga dapat

digunakan sebagai haemostatik (Niekraszewicz, 2005 ).

Kombinasi sifat-sifat selulosa bakteri dan kitosan suatu bahan komposit selulosa

bakteri yang telah diproduksi untuk keperluan medis di Institute of Chemical Fibers

(ICWH), Polandia.Modifikasi ini dilakukan dengan menambahkan polisakarida

bioaktif seperti kitosan ke dalam media kultur pembentukan selulosa dan dilaporkan

bahwa terjadi sesuatu material dimana unit glukosamin dan N-Asetil glukosamin dari

kitosan mengalami interaksi dengan rantai selulosa selulosa yang dihasilkan.

Ternyata bahan komposit ini dapat digunakan untuk pengobatan luka buring, kulit

bernanah, luka yang sukar sembuh dan luka-luka yang memerlukan penggantian

pembalut berulang kali.(Ciechanska,2004). Baik selulosa bakteri maupun kitosan

memiliki gugus hidroksil sehingga bahan pemlastis yang mempunyai gugus hidroksil


seperti gliserol yang diharapkan dapat berinteraksi dengan kedua bahan tersebut dapat

menghasilkan suatu material dari kedua bahan tersebut menjadi lebih fleksibel.Dalam

penelitian ini dipelajari pembuatan bahan material selulosa kitosan bakteri dalam

medium air kelapa menggunakan Acetobacter xylinum melalui penambahan sukrosa,

kitosan dan gliserol.

1.2. Permasalahan

Apakah Acetobacter xylinum dalam medium air kelapa yang diberi sukrosa dan

kitosan diikuti penambahan gliserol mampu melakukan interaksi untuk menghasilkan

material selulosa kitosan gliserol bakteri. Selanjutnya apakah melalui penambahan

variasi massa gliserol dapat memberikan pengaruh terhadap perubahan sifat-sifat

material yang dihasilkan.

1.3. Tujuan Penelitian

Untuk mendapatkan material selulosa kitosan gliserol bakteri dengan

membiakkan Acetobacter xylinum dalam media air kelapa melalui penambahan

sukrosa, kitosan diikuti modifikasi penambahan gliserol.

1.4. Manfaat Penelitian

Diharapkan Acetobacter xylinum dalam medium air kelapa bukan saja

penghasil selulosa bakteri tetapi juga dapat menghasilkan material selulosa kitosan

gliserol bakteri yang memiliki interaksi antara selulosa kitosan lebih baik.

1.5. Lokasi Penelitian

Pembuatan selulosa kitosan bakteri - gliserol dilakukan di Laboratorium Kimia

Organik FMIPA-USU, Medan dan Laboratorium Mikrobiologi FMIPA-USU,


Medan.Karakterisasi secara spektroskopi FT-IR dilakukan di Laboratorium Kimia

Organik FMIPA-UGM, Yogyakarta.Karakterisasi SEM dilakukan di Laboratorium

Microscope Electron PTKI, Medan. Sedangkan uji tarik dilakukan di Laboratorium

Penelitian FMIPA USU Medan.


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Kelapa

Kelapa (Cocos nucifera L.) termasuk kedalam famili Palmae (palem), yang

merupakan salah satu famili utama tumbuhan monokotiledon. Famili falmae

mencakup beberapa jenis tumbuhan yang bermanfaat bagi manusia, seperti kurma,

kelapa, kelapa sawit, pinang, sagu, tebu, pohon ara, dan lainnya. Semuanya

dibedakan berdasarkan batangnya yang tidak bercabang dan dimahkotai oleh daun

menjarum yang bentuknya menyerupai kipas.

Kelapa termasuk kedalam suku “Cocoideae”, yang mempunyai lebih dari dua

puluh genera. Genus Cocos dikenal hanya memiliki satu anggota yaitu Cocos

nucifera ( Salunkhe, dan Desai, 1984).

Pada dekade 60-an penduduk asli Filipina bernama Nata memikirkan “nasib”

jutaan ton air kelapa yang terbuang percuma dari pabrik penghasil kopra di kampung

halamannya. Peluang ini digunakan untuk membuat suatu produk yang bermanfaat,

dan tercipta makanan segar bernama nata de coco. Kata coco berasal dari Cocos

nucifera, nama latin dari kelapa. Sementara nama nata diambil dari nama tuan Nata

yang telah berhasil menciptakan nata de coco.

Air kelapa mengandung air 91,5%; protein 0,14%; lemak 1,5%; karbohidrat

4,6%; serta abu 1,06%. Selain itu, air kelapa mengandung berbagai nutrisi seperti

sukrosa, dekstrosa, fruktosa, serta vitamin B kompleks yang terdiri dari asam


nikotinat,asam pantotenat, biotin, riboflavin, dan asam follat (tabel.2.1). Nutrisi

tersebut sangat berguna untuk pertumbuhan bakteri Acetobacter xylinum.

Tabel 2.1. Komposisi Kimia Air Buah Kelapa Sumber air Kelapa Muda Kelapa Tua

(dalam 100 g) (%) (%) Kalori 17,0 kal - Protein 0,2 g 0,14g Lemak 1,0 g 1,50 g Karbohidrat 3,8 g 4,60 g Kalsium 15,0 mg - Fosfor 8,0 mg 0,50 mg Besi 0,2 mg - Aktivitas vitamin A 0,0 IU - Asam askorbat 1,0 mg - Air 95,5 g 91,5 g Bagian yang dapat dimakan 100,0 g -

Sumber : Palungkun ,1992 2.2. Gula Sebagai Sumber Karbon

Jasad renik yang tumbuh pada makanan umumnya bersifat heterotrof yaitu

menggunakan karbohidrat sebagai sumber energi dan karbon, walaupun komponen

organik lainnya yang mengandung karbon mungkin juga bisa digunakan.

Meskipun mempunyai ciri-ciri yang sama dengan spesies lain namun bakteri

pembentuk nata apabila ditumbuhkan pada medium yang mengandung gula, bakteri

ini akan memecah komponen gula membentuk polisakarida yang dikenal dengan

selulosa ekstraseluler (Alamsyah,Wahyudi, 2002).


Selama pemeraman, Acetobacter xylinum akan memanfaatkan gula sebagai

bahan sumber tenaga. Gula ini disintesa menjadi selulosa atau nata yang diinginkan

dan sebagai hasil samping , terbentuk asam cuka yang dapat menurunkan pH medium

sampai 2,5. Pada pH ini Acetobacter xylinum lebih mendominasi terhadap bakteri lain

, terutama bakteri pembusuk yang dapat mengganggu pembentukan nata (Alamsyah,

Wahyudi, 2002).

2.3. Selulosa

Selulosa merupakan material yang yang secara alamiah terdapat pada kayu,

kapas, rami serta tumbuhan lainnya. Selulosa pertama kali diisolasi dari kayu pada

tahun 1885 oleh Charles F. Cross dan Edward Bevan di Jodrell Laboratory of Royal

Botanic Gardens, Kew, London.Proses untuk menghasilkan film selulosa dari bubur

ditemukan oleh tiga ahli kimia berkebangsaan Inggris, Charles Frederick Cross,

Edward John Bevan dan Clayton Beadle pada tahun 1898. Tetapi pada tahun 1913,

Dr Jacques Brandenberger yang mengembangkan film tipis selulosa transfaran

sebagai produk komersial di pabrik La Cellophane SA , Bezons, Prancis (Hoenich,

2006).

Selulosa merupakan polimer dari β- glukosa dengan ikatan β- 1-4 antara unit-

unit glukosa. Selulosa merupakan material penyusun jaringan tumbuhan dalam

bentuk campuran polimer homolog dan biasanya terdapat bersama-sama dengan

polisakarida lainnya serta lignin dalam jumlah bervariasi.


Pemeriksaan selulosa dengan sinar X menunjukkan bahwa selulosa terdiri dari

rantai linear unit selobiosa,yang oksigen cincinnya berselang-seling dengan posisi

“kedepan” dan “ke belakang”. Molekul linear ini, yang mengandung rata-rata 5000

unit glukosa, beragregasi menghasilkan fibril yang terikat bersama oleh ikatan

hidrogen diantara hidroksil-hidroksil pada rantai yang bersebelahan.

Walaupun manusia dan hewan lain dapat mencerna pati dan glikogen, mereka

tidak dapat mencerna selulosa. Ini merupakan contoh yang baik mengenai sfesifitas

reaksi biokimiawi. Satu-satunya perbedaan kimia antara pati dan selulosa ialah

stereokimia tautan glikosidik, tepatnya stereokimia pada C-1 dari setiap unit glukosa.

Sistem pencernaan manusia mengandung enzim yang dapat mengkatalisis

hidrolisis ikatan α - glikosidik, tetapi tidak mengandung enzim yang diperlukan untuk

menghidrolisis ikatan β – glikosidik. Namun banyak bakteri yang mengandung β-

glikosidase yang dapat menghidrolisis selulosa (Hart, dkk., 2003).

Adapun struktur dari selulosa adalah sebagai berikut :

Selulosa


2.3.1. Selulosa Bakteri

Selulosa yang diperoleh dari proses fermentasi adalah sejenis polisakarida

mikrobial yang tersusun oleh serat selulosa yang dihasilkan oleh strain xylinum,

subspesies dari Acetobacter aceti, bakteri nonpatogen, yang dinamakan sebagai

selulosa bakterial atau selulosa yang diperoleh dari fermentasi.

Selulosa bakteri mempunyai struktur kimia yang sama seperti selulosa yang

berasal dari tumbuhan , dan merupakan polisakarida berantai lurus yang tersusun oleh

molekul D-glukosa melalui ikatan β-1,4.

Menurut Krystinowicz, selulosa bakteri mempunyai beberapa keunggulan

antara lain : kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan

antara 300-900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, elastis dan terbiodegradasi

(Krystinowicz, 2001).

2.3.2. Karakteristik Selulosa Bakteri

Meskipun selulosa bakteri mempunyai struktur kimia yang sama seperti

selulosa yang berasal dari tumbuhan, selulosa bakteri tersusun oleh serat selulosa

yang lebih baik yang dihasilkan oleh bakteri. Setiap serat tunggal dari selulosa bakteri

mempunyai diameter 50 nm, dan selulosa bakteri terdapat dalam bentuk kumpulan

serat-serat tunggal yang berdiameter sekitar 0,1-0,2 nm. Panjang seratnya tidak dapat

ditentukan karena kumpulan serat-serat tunggal selulosa saling melilit satu sama lain


membentuk struktur jaringan. Dan sebagai pembandingnya diameter dari selulosa

bentuk kristalin adalah 10 – 30 nm (Philips,and Williams, 2000).

2.3.3. Aplikasi Selulosa dalam Bidang Medis

Jika luka ingin disembuhkan dengan efektif, luka tersebut harus dijaga agar

tetap dalam kondisi yang basah. Penutup luka yang baik adalah kulit dari pasien

tersebut, yang bersifat permeable terhadap uap dan melindungi jaringan tubuh bagian

dalam terhadap cidera mekanis dan infeksi.Untuk beberapa waktu penutup luka

biologis yang berasal dari kulit babi atau kulit dari jenazah manusia telah digunakan,

tetapi bahan tersebut mahal dan hanya dapat digunakan untuk waktu yang singkat.

Selulosa mikrobial yang disintesis oleh Acetobacter xylinum menunjukkan

kinerja yang cukup baik untuk dapat digunakan dalam penyembuhan luka.Selulosa

bakteri juga mempunyai kerangka jaringan yang sangat baik dan hidrofilisitas yang

tinggi sehingga dapat digunakan sebagai pembuluh darah buatan yang sesuai untuk

pembedahan mikro (Hoenich, 2006).

Selulosa bakteri merupakan polimer alam yang sifatnya menyerupai hidrogel

yang diperoleh dari polimer sintetik ; selulosa bakteri menunjukkan kandungan air

yang tinggi (98-99%), daya serap yang baik terhadap cairan, bersifat non-allergenik

dan dapat disterilisasi tanpa mempengaruhi karakteristik dari bahan tersebut. Karena

karakteristiknya yang mirip seperti kulit manusia, selulosa bakteri dapat digunakan

sebagai pengganti kulit untuk merawat luka bakar yang serius (Ciechanska, 2004).

2.4. Enzim


Enzim dikatakan sebagai suatu kelompok protein yang berperan sangat penting

dalam proses aktivitas biologis, dan berfungsi sebagai biokatalisator dalam sel dan

sifatnya sangat khas. Artinya suatu enzim hanya mampu menjadi biokatalisator untuk

reaksi tertentu saja. Dalam jumlah yang sangat kecil, enzim dapat mengatur reaksi

enzimatis tertentu sehingga pada organisma yang normal tidak terjadi penyimpangan-

penyimpangan hasil reaksinya.

Enzim dikatakan mempunyai sifat sangat khas, karena hanya bekerja pada

substrat tertentu dan bentuk reaksi tertentu. Misalnya enzim urase, substratnya ialah

urea dan bentuk reaksinya ialah mengubah substrat menjadi amonia dan

karbondioksida.

2.4.1. Eksoenzim dan Endoenzim

Perbedaan antara eksoenzim dan endoenzim dapat dilihat dari salah satu

contoh dari enzim hidrolase, yaitu enzim amilase. Amilase adalah enzim golongan

glikosida hidrolase yang paling penting. Enzim pengurai pati ini dapat dibagi

kedalam dua kelompok, yaitu enzim yang mengkatalis 1,6 antara rantai-rantai dan

enzim yang memutuskan ikatan 1,4 antara satuan glukosa pada rantai lurus. Golongan

terakhir terdiri atas endoenzim yang memutus ikatan-ikatan pada titik acak sepanjang

rantai, dan eksoenzim yang memutus ikatan pada titik khusus dekat ujung rantai.

Enzim amilase (α-1,4-glukan maltohidrolase) merupakan endoenzim dan

memutuskan satuan maltosa yang berurutan dari ujung yang tidak mereduksi pada

rantai glukosida. Sedangkan enzim glukoamilase (α-1,4-Glukan glukohidrolase)


merupakan eksoenzim yang memutus satuan glukosa secara berturut-turut dari ujung

tak mereduksi rantai substrat.Eksoenzim disekresikan oleh sel bakteri dan berdifusi

plasma melalui membran sel menuju medium disekelilingnya (Smith,1980).

Pada prinsipnya, ukuran molekul-molekul kompleks bakteri terlalu besar,

sehingga sel bakteri tidak mampu untuk menguraikan molekul tersebut secara

langsung. Sel-sel ini terlebih dahulu harus direduksi. Untuk menyelesaikan hal ini,

maka bakteri sangat bergantung pada enzim yang bersifat hidrolisa, yang dibebaskan

ke dalam medium untuk memisahkan molekul yang besarsecara proses kimia,

termasuk dengan penambahan air, atau yang sering disebut juga dengan proses

hidrolisis. Enzim-enzimhidrolisa merupakan contoh-contoh eksoenzim. Dapat

disimpulkan bahwa eksoenzim, mengkatalisa hidrolisis molekul besar menjadi

fragmen-fragmen yang kecil.

2.5 Acetobacter

Bakteri Acetobacter xylinum berbentuk elips atau tongkat yang melengkung.

Kultur yang masih muda merupakan bakteri gram negatif, sedangkan kultur yang

sudah agak tua merupakan bakteri dengan gram yang bervariasi. Acetobacter

merupakan bakteri aerob, yang memerlukan respirasi dalam metabolisme.

Acetobacter dapat mengoksidasi etanol menjadi asam asetat, juga dapat mengoksidasi

asetat dan laktat menjadi CO2 dan H2O.

Berbagai spesies Acetobacter dapat ditemukan pada buah-buahan dan sayur-

sayuran. Bakteri inilah yang menyebabkan pengasaman jus buah-buahan dan

minuman beralkohol (bir dan anggur) (Banwart, 1981).


Acetobacter xylinum berperan dalam pembuatan nata de coco. Acetobacter

xylinum mampu mensintesis selulosa dari gula yang dikonsumsi. Nata yang

dihasilkan berupa pelikel yang mengambang dipermukaan substrat. Acetobacter

xylinum dapat membentuk suatu lapisan yang mencapai beberapa sentimeter pada

permukaan substrat cair tempat hidupnya. Bakteri itu sendiri terperangkap di dalam

massa fibril yang dibuatnya. Untuk dapat menghasilkan massa yang kokoh, kenyal,

tebal,putih dan tembus pandang perlu diperhatikan suhu inkubasi, komposisi dan pH

medium.

Pembentukan nata de coco atau selulosa bakteri dapat dijelaskan sebagai

berikut: sel-sel Acetobacter xylinum mengambil glukosa dari larutan gula dan air

kelapa kemudian digabungkan dengan asam lemak membentuk precursor (penciri

nata), pada membrane sel precursor ini selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk

ekskresi dan bersama-sama dengan enzim mempolimerisasikan glukosa menjadi

selulosa di luar sel.

Selulosa yang terbentuk diduga berasal dari pelepasan lendir Acetobacter

xylinum yang merupakan hasil sekresi proses metabolisma gula yang ditambahkan

pada air kelapa dan berfungsi sebagai bahan peransang aktivitas bakteri Acetobacter

xylinum akan membentuk nata pada permukaan medium.

Defenisi nata adalah suatu zat yang merupai gel, tidak larut dalam air dan

terbentuk pada permukaan media fermentasi air kelapa dan beberapa sari buah

masam. Dibawah mikroskop, nata tampak sebagai massa benang melilit yang sangat

banyak seperti benang – benang kapas ( Hidayat, dkk., 2006 )


Bakteri Actobacter xylinum tumbuh baik dalam media yang memiliki pH 3 –

4. Jika pH lebih dari empat atau kurang dari tiga, proses fermentasi tidak akan bisa

berjalan sempurna. Suhu optimum untuk pertumbuhan. Acetobacter xylinum adalah

26 – 27o ( Warisno, 2004 ) .

2.6 . Kitin

Dari semua polisakarida yang melimpah di alam, hanya kitin yang telah

digunakan secara meluas dalam kuantitas yang besar. Kitin menempati urutan kedua

terbanyak sebagai polimer alami yang diperoleh dari eksoskeleton crustaceans dan

juga dinding sel dari fungi dan serangga. Setiap tahun, sekitar 5 hingga 100 miliar ton

kitin dihasilkan dari crustaceans, mollusca, serangga dan fungi. Kitin merupakan

sumber daya biologis yang paling dieksploitasi di bumi, meskipun setelah USDFA

mengumumkan kitin sebagai zat aditif makanan pada tahun 1983 (Warrand, 2006).

Selulosa dan kitin merupakan biopolimer senyawa organik yang jumlahnya

diperkirakan mencapai 1011 ton per tahun. Kitin sudah merupakan komponen

penyusun terbesar eksoskeleton hewan sejak periode Cambrian, lebih dari 550 juta

tahun yang lalu.Jumlah keseluruhan kitin yang dieksploitasi tanpa merusak ekosistem

perairan adalah sekitar 1,5 x 10 8 kg/tahun ( Zohuriaan, 2004).

2.6.1. Sumber Kitin

Kitin banyak terdapat dalam kulit luar hewan seperti crustacean, serangga dan

mollusca .Selain dalam kulit hewan tersebut, kitin juga terdapat dalam sel tumbuhan


kelas rendah seperti dalam sel jamur.Pada tahun 1992, Alimuniar dan rekannya

melakukan pemeriksaan kandungan kitin yang terdapat dalam hewan dan tumbuhan.

Walaupun penelitian dan pengembangan kitin lebih sedikit dibanding dengan

selulosa, akan tetapi belakangan ini kitin sudah mulai mendapat perhatian yang cukup

luas terhadap pengembangan dan aplikasi pemanfaatannya yang tidak hanya meliputi

biologi dan biokimia tetapi juga bidang kimia organik dan kimia polimer,

pharmakologi serta obat-obatan (Muzzarelli, 1986).

Beberapa kandungan kitin yang diperoleh dari tumbuhan dan hewan

ditunjukkan dalam tabel 2.2.

Tabel 2.2 Kandungan Kitin pada Berbagai Hewan dan Jamur

Jenis Kandungan Hewan (g) 1. Crustaceae - Kepiting 72,1 - Lobster: -Nephorus 69,8 -Homorus (60,8 – 77,0) 2. Serangga -Kecoa 18,4 -Lebah 27 - 35 -Ulat sutra 44,2 3. Mollusca - Kulit remis/kijing 6,1 - Kulit tiram 3,6 4. Jamur - Aspergillus niger 42,0 - Penicillium chrysogenium 20,1 - Saccharomyces cerevisae 2,9 - Lactarius Vellereus 19,0

(Alimuniar, dan Zainuddin, 1992). 2.6.2. Karakteristik Kitin


Kitin mempunyai rumus umum (C8H13NO5 )n dengan komposisi C = 47,29%,

H = 6,45%, N = 6,89%, dan O = 39,7%. Kitin adalah polisakarida yang tersusun

secara dominan oleh rantai tidak bercabang dari β -(1-4) -2-asetamido-2-deoksi-D-

glukosa (juga dapat disebut sebagai N-Asetil-D-glukosamina) (Anonim, 1976).

Kitin sama dengan selulosa dalam hal struktur kimia dan fungsi biologisnya sebagai

suatu polimer struktur. Struktur kriostal kitin sama dengan selulosa dalam rangkaian

ikatan hidrogen didalam rantainya dan antara rantai yang satu dengan rantai yang

lainnya.

Kitin merupakan padatan yang berbentuk amorf, tidak larut dalam air, asam

encer, alkali pekat maupun encer, alkohol dan pelarut-pelarut organik lainnya. Tetapi

kitin dapat larut dalam HCl dan H2SO4 pekat, H3PO4 78-97%, dan anhidrida asam

format(Anonim, 1976).

2.7. Kitosan

Kitosan merupakan senyawa turunan dari kitin yang memiliki struktur (1,4)-2-

amino-2-deoksi- β -D-glukosa. Sumber kitosan yang sangat potensial adalah

kerangka Crustaceae (Muzzarell, 1997).

Terdapatnya kitosan di alam tidak diketahui hingga tahun 1954, ketika

molekul tersebut ditemukan dalam jamur Phycomyces blakesleeanus. Kitosan

merupakan komponen mayoritas yang menyusun dinding sel dari jamur tertentu,

terutama spesies Zygomycetes.Namun sekarang ini kitosan telah diproduksi secara

komersial melalui deasetilasi alkalin molekul kitin yang diperoleh dari crustaceae


( Phillips, and Williams, 2000).

Kitosan mempunyai reaktifitas kimia yang baik karena mempunyai sejumlah

gugus hidroksil (OH) dan gugus amin( NH2) pada rantainya. Kebanyakan

polisakarida yang terdapat dialam bersifat netral dan asam seperti selulosa, dekstran,

peptin, asam alginat, agar, agarose dan carrageenan. Sedangkan kitin dan kitosan

adalah contoh polisakarida yang bersifat basa.Selulosa adalah suatu homopolimer

sedangkan kitin dan kitosan adalah heteropolimer (Kumar , 2000).

Kitosan adalah polimer polisakarida amina yang tersusun oleh unit

glukosamin dan N-Asetil glukosamin yang merupakan polimer hidrofilik tidak

beracun, cocok secara biologis (biocompatible) dan dapat didegradasi secara biologis

(Hosokawa, dkk., 1990).

Adapun struktur kitosan seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut :

2.7.1. Sumber Kitosan

Modifikasi kimia kitin yang paling sering dilakukan adalah deasetilasi dengan

penambahan basa pada kitin, dimana gugus asetamida akan terhidrolisis

menghasilkan asam amino bebas dan terbentuklah kitosan.


Hidrolisis dapat dilakukan dengan penambahan NaOH 40%, dimana apabila

derajat deasetilasi >60% atau <40% bersifat tidak dapat larut dalam air (Muzzarelli,

1986).

Penambahan asam dilakukan untuk menghilangkan mineral sehingga

kandungan abu dalam kitosan adalah kurang dari 0,1%. Perlakuan ini juga

memungkinkan penghilangan protein yang terikat dalam matriks kitin-mineral.

Kemudian kitin ditambahkan dengan larutan basa pekat yang panas.

2.7.2. Karakteristik Kitosan

Kitosan merupakan padatan putih yang tidak larut dalam air, pelarut organik,

alkali, dan asam mineral, dalam berbagai kondisi. Kitosan larut dalam asam formiat,

asam asetat, dan asam organik lainnya dalam keadaan dipanaskan sambil diaduk.

Kitosan larut dalam asam mineral pekat, apabila dalam kondisi yang bagus diperoleh

dalam bentuk endapan. Namun dengan asam nitrat, kitosan yang terbentuk adalah

kitosan nitrat yang sukar larut (Manskaya, dan Drodzora, 1968). Pelarut yang

paling sering digunakan adalah CH3COOH 1%. Kelarutan kitosan dalam pelarut asam

anorganik adalah terbatas.Kitosan dapat larut dalam HCl 1% tetapi tidak larut dalam

asam sulfat dan asam fosfat. Stabilitas larutan kitosan pada pH diatas 7 adalah rendah

akibat dari pengendapan ataupun pembentukan gel yang terjadi pada range pH alkali.

Larutan kitosan membentuk kompleks poli-ion dengan hidrokoloid anionik dan

menghasilkan gel (Nadarajah, 2005).


2.7.3. Aplikasi Kitosan dalam bidang medis

Kitin dan kitosan menunjukkan aktivitas antibakteri, antimetastatik,

antiurikemik, antiosteporotik dan imunoadjuvant, menunjukkan potensi umum yang

besar dari polisakarida dalam penyakit alleviasi (alleviating disease), mencegah

penyakit atau kontribusi terhadap kesehatan yang baik (Muzzarelli, 1996).

Kitosan bersifat antimikroba terhadap berbagai organisma target. Aktifitasnya

sangat bervariasi tergantung pada jenis kitosan yang digunakan, organisme target dan

lingkungan dimana eksperimen dilakukan . Secara umum dicatat bahwa jamur dan

kapang merupakan kelompok yang paling terpengaruhi, diikuti dengan bakteri gram

positif dan yang terakhir adalah bakteri gram negatif (Rhoades,Rastall ).

Kitin dan kitosan tidak terdapat dalam jaringan tubuh manusia, tetapi

asetilglukosamin dan kitobiosa ditemukan dalam glikoprotein dan glikosaminoglikan.

Karena kitosan bersifat dapat didegradasi secara biologis, tidak beracun,

nonimmunogenik dan cocok secara biologis dengan jaringan tubuh hewan, banyak

penelitian dilakukan untuk mengaplikasikankitosan dalam bidang medis, seperti kulit

buatan dan antikoagulan darah (Phillips,and Williams, 2000).

Salah satu keunggulan dari kitosan adalah ketahanannya terhadap enzim

hidrolitik tertentu. Sewaktu terjadinya degradasi kitosan secara enzimatik, mono dan

oligosakarida yang bioaktif pada molekul kitosan terlepas, yang menstimulasi

terjadinya angiogenesis dan regenerasi jaringan (Ciechanska, 2004).

Setiap tubuh makhluk hidup mempunyai fungsi proteksi diri secara biologis

terhadap infeksi penyakit. Dalam kultur in vitro sel otot polos vascular tikus,


perkembangbiakan sel dan aktivitas lysozim ekstraselular meningkat karena adanya

oligosakarida kitin dan oligosakarida kitosan. Luka pada jaringan dapat ditutup atau

dirawat dengan menggunakan membran, lembaran spons, kapas, bubuk halus, larutan

serta balsam, yang terbuat dari kitin, kitosan ataupun senyawa turunannya. Pada luka,

aktivitas kitinase meningkat (Hirano, 1993), terjadi ransangan terhadap pertumbuhan

jaringan dan penyembuhan luka dipercepat karena terhambatnya infeksi oleh mikroba

(Hirano,dkk, 1994).

Beberapa penutup luka seperti kulit buatan telah diproduksi dari kitin dan

kitosan, dan telah dijual sebagai penyembuh luka pada manusia maupun hewan

(Goosen., 1997).

Penutup luka sementara yang konvensional tidak dapat digunakan bersamaan

dengan penggunaan krim antimikroba dan balsam obat. Dalam hal ini, penutup luka

sulit untukmenempel pada permukaan luka sehingga memperlambat penyembuhan

luka. Pasien merasakan sakit karena penggantian penutup luka yang dilakukan secara

rutin. Oleh karena itu, metode untuk mengobati luka dilakukan dengan menggunakan

perban luka untuk kulit dengan ketebalan yang sesuai dan menggunakan penutup luka

yang telah dilapisi dengan bahan antimikroba dan telah terbukti efektif dalam

mengendalikan invasi bakteri melalui matriks yang berpori. Karena alasan ini, maka

dibuat suatu penutup luka polielektrolit yang dilapisi dengan obat dalam bentuk spons

yang terbuat dari kitosan dan sodium alginat. Keuntungan dari penggunaan bahan ini

adalah karena sifat dari kitosan yang tidak beracun dan kemampuannya untuk

mempercepat proses penyembuhan luka.


Produk yang dikomersialkan merupakan benang jahit untuk pembedahan yang

terbuat dari kitin dan dapat diserap oleh jaringan tubuh manusia dan hewan. Benang

tersebut tidak perlu dibuka sesudah pembedahan karena benang dapat diuraikan oleh

lysozim dalam jaringan tubuh (Goosen, 1997).

Kitosan juga dapat digunakan secara meluas sebagai membran sistem

transfortasi obat-obatan transdermal (Thacharodi and Rao ,1995) , membran

pemisahan, matriks untuk imobilisasi biomolekul seperti peptida (Bernkop-Schnurch

and Kast , 2001) dan gen (Borchard,2001), dan bioseperasi, pendukung untuk bio

sensor dan bioadhesif untuk meningkatkan retensi pada bidang penggunaannya

(Nadarajah, 2005).

2.8. Gliserol

Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa manis, tidak berwarna,

cairan kental dengan titik lebur 200C dan memiliki titik didih yang tinggi yaitu 2900C.

Gliserol dapat larut sempurna dalam air dan alkohol, tetapi tidak dalam minyak.

Sebaliknya banyak zat dapat lebih mudah larut dalam gliserol dibanding dalam air

maupun alkohol. Oleh karena itu gliserol merupakan pelarut yang baik (Anonymous

II, 2006).

Senyawa ini bermanfaat sebagai anti beku (anti freeze) dan juga merupakan

senyawa yang higroskopis sehingga banyak digunakan untuk mencegah kekeringan

pada tembakau, pembuatan farfum, tinta, kosmetik, makanan dan minuman lainnya

(Austin, 1985).


Dewasa ini, sumber utama gliserol komersil diperoleh dari pengolahan

minyak nabati, sebagai produk samping industri oleokimia dan juga dari industri

petrokimia. Gliserol umumnya digunakan pada pembuatan bahan peledak, sebagai

bahan anti pembeku, bahan pembasah atau pengemulsi produk kosmetika.

Secara umum senyawa poliol (polihidroksi termasuk gliserol) dari berbagai

sumber banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan industri seperti halnya ester

poliol dari senyawa sakarida dengan asam lemak yang digunakan sebagai bahan

surfaktan dalam formulasi bahan makanan, kosmetika maupun obat-obatan.

Demikian juga dalam industri polimer, senyawa poliol banyak digunakan

sebagai plastisiser maupun pemantap. Senyawa poliol ini dapat diperoleh dari hasil

industri petrokimia, maupun langsung dari transformasi minyak nabati dan olahan

industri oleokimia. Dibandingkan dengan hasil industri petrokimia, senyawa poliol

dari minyak nabati dan industri oleokimia dapat diperbaharui, sumbernya mudah

diperoleh, dan juga akrab dengan lingkungan karena mudah terdegradasi dalam alam

(Goudung,dkk.,2004).

Proses plastisasi polimer pada prinsipnya adalah dispersi molekul pemlastis ke

dalam fase polimer. Jika pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer, proses

dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer-

pemlastis yang disebut kompatibel.Suatu pemlastis akan mempengaruhi semua sifat

fisik dan mekanis polimer seperti kekuatan tarik, elastisitas kekerasan, sifat listrik,

suhu liat, suhu transisi kaca dan sebagainya .


2.9. Interaksi dalam Pembentukan Material

Gaya tarik antar molekul yang satu dengan yang lainnya disebut juga dengan

gaya antarmolekul (intermolecular forces) atau ikatan antarmolekul. Ada beberapa

jenis gaya antarmolekul yaitu :

1. Gaya Dipol-dipol

Molekul yang sebaran muatannya tidak simetris adalah bersifat polar dan

mempunyai dua ujung yang berbeda muatan (dipol). Dalam zat polar,molekul-

molekulnya cenderung menyusun diri dengan ujung polar (pol) positif berdekatan

dengan ujung (pol) negatif dari molekul di dekatnya. Saat molekul-molekul yang

memiliki dipol berdekatan satu sama lain ujung positif satu molekul akan tertarik ke

ujung negatif molekul lainnya. Gaya tarik inilah yang disebut gaya tarik dipol-dipol.

Contoh ikatan ini terdapat pada HCl, HBr, HI, CH3Cl, CH3CHCN dan sebagainya.

2. Gaya Tarik-menarik Dipol Sesaat – Dipol Terimbas (Gaya London)

Antarmolekul nonpolar terjadi tarik menarik yang lemah akibat terbentuknya

dipol sesaat yang disebut gaya London. Gaya London timbul dari dipol yang

diinduksi dalam satu molekul oleh molekul yang lain. Dalam hal ini, elektron dari

satu molekul ditarik ke inti dari molekul kedua secara lemah, maka elektron dari

molekul kedua ditolak oleh elektron dari yang pertama. Hasilnya adalah distribusi

elektron yang tidak merata dan suatu dipol terinduksi. Akibatnya terjadi gaya tarik-

menarik yang disebut gaya dispersi London atau gaya dispersi. Gaya tarik dipol-dipol

dan gaya London disebut juga gaya Van der Waals.


3. Ikatan Hidrogen

Ikatan Hidrogen adalah gaya tarik dipol-dipol yang sangat khusus di antara

atom hidrogen pada suatu ikatan polar, terutama pada N-H, O-H atau F-H. Atom N,F

dan O sangat elektrogegatif sehingga ikatan kovalen yang terbentuk sangat polar,

dengan muatan parsial positif pada hidrogen.Sisi positif ini akan saling tarik-menarik

dengan atom yang elektronegatif dari molekul lain didekatnya.Oleh karena ukuran

hidrogen sangat kecil, maka jaraknya akan sangat dekat dengan atom yang

elektronegatif dari molekul tetangganya tadi. Akibatnya akan terjadi gaya tarik-

menarik yang sangat kuat, ikatan hidrogen ini lebih kuat dari gaya Van der

Waals.Itulah sebabnya mengapa zat yang memiliki ikatan hidrogen mempunyai titik

cair dan titik didih relatif tinggi. Ikatan hidrogen terdapat pada HF, NH3, H2O, etanol

,gliserol, asam asetat dan sebagainya(Fessenden & Fessenden, 1986).


BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Alat – Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi neraca analitik model

Metter PM480, hot plate stirrer model Ika – Ret BC, termometer model Ika - Ret BC,

pengaduk magnet model Fisher, oven model Memmert, bunsen, Indikator universal

model Merck, pinset, cawan penguap model pyrex, dan sejumlah alat – alat gelas.Uji

tarik dilakukan di Laboratorium Penelitian FMIPA USU menggunakan seperangkat

alat uji tarik model MFG SC – 2DE. Pengujian gugus fungsi dilakukan di

Laboratorium Kimia Organik Universitas Gajah Mada (UGM) menggunakan

seperangkat alat FT-IR model Shimadzu FT-IR – 8201PC. Sedangkan pengujian

SEM dilakukan di PTKI Medan menggunakan alat model Shimadzu .

3.2 Bahan – Bahan

Bahan - bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah air kelapa yang

sudah tua, urea dari p.a.E.Merck, gula pasir, asam cuka 25% dari p.a.E.Merck,

kitosan dari p.a.E.Merck, gliserol dari p.a.E.Merck dan aquades. Sedangkan starter

Acetobacter xylinum diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi FMIPA USU Medan.

3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Pembuatan Selulosa Bakteri

Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan ke dalam gelas

Beaker yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnet, ditambahkan 10 gram gula


pasir dan 0,5 gram urea, selanjutnya diaduk hingga larut. Campuran diasamkan

dengan penambahan CH3COOH 25 % hingga pH = 4 sambil dipanaskan. Kemudian

dituangkan dalam keadaan panas di dalam wadah fermentasi yang telah disterilkan

dan ditutup.Dibiarkan hingga suhu kamar , lalu ditambahkan 20 ml media starter

Acetobacter xylinum .Difermentasi hingga 12 hari pada suhu kamar.Lapisan pelikel

yang terbentuk dicuci dengan akuades kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu

70 – 80 0C.Produk yang diperoleh dikarakterisasi secara spektroskopi FT-IR dan

SEM,lalu dilakukan Uji Tarik.

3.3.2 Pembuatan Material Selulosa Kitosan bakteri

Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan kedalam gelas

beaker yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnet, ditambahkan 10 gram gula


dengan penambahan CH3COOH 25% hingga pH = 4. Ditambahkan 1,5 gram kitosan,

diaduk hingga larut sambil dipanaskan.Selanjutnya dituangkan dalam keadaan panas

kedalam wadah fermentasi yang telah disterilkan dan ditutup. Dibiarkan hingga suhu

kamar , lalu ditambahkan 20 ml Acetobacter xylinum . Difermentasi selama 12 hari

pada suhu kamar. Lapisan pelikel yang terbentuk dicuci dengan akuades kemudian

dikeringkan dalam oven pada suhu 70 – 800C.Produk yang diperoleh dikarakterisasi

secara spektroskopi FT-IR dan SEM, lalu dilakukan Uji Tarik.


3.3.3 Pembuatan Material Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri

Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan kedalam gelas

beaker yang telah dilengkapi dengan pengaduk magnet, ditambahkan 10 gram gula


dengan penambahan CH3COOH 25% hingga pH = 4. Ditambahkan 1,5 gram kitosan ,

diaduk hingga larut kemudian ditambahkan 0,5 gram gliserol , diaduk sambil

dipanaskan. Selanjutnya dituangkan dalam keadaan panas kedalam wadah fermentasi

yang telah disterilkan dan ditutup. Dibiarkan hingga suhu kamar , lalu ditambahkan

20 ml Acetobacter Xylinum.

Difermentasi selama 12 pada suhu kamar. Diulangi perlakuan yang sama

untuk masing-masing penambahan gliserol 1 g, 1,5g, dan 2g. Lapisan pelikel yang

terbentuk dicuci dengan akuades kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 70 –

800C. Produk yang diperoleh dikarakterisasi secara spektroskopi FT – IR dan SEM,

lalu dilakukan Uji Tarik.

3.3.4. Analisa SEM

Material selulosa kitosan bakteri dipotong sedemikian rupa, kemudian

ditempatkan di atas tempat sampel yang terbuat dari kuningan .Sampel disepuh

dengan dengan emas (coating) dengan alat ion coater selama kurang lebih 5 menit.

Selanjutnya sampel dimasukkan ke unit elektron gun melalui bilik pergantian

sampel.Kemudian sampel diset dengan bantuan mikrostage sampai mendapatkan

focus yang tepat. Tombol utama pada posisi ON dan diset detector Acceleratevoltage

set, 20 kilo volt.


3.3.5. Analisa FT – IR

Lapisan tipis atau pelikel yang diperoleh dari hasil fermentase dijepit pada

tempat sampel kemudian diletakkan pada alat ke arah sinar Infra Red. Hasilnya akan

direkam ke dalam kertas berskala berupa aliran kurva bilangan gelombang terhadap

intensitas.

3.3.5. Uji Tarik / Uji Kemuluran

Pengujian kekuatan tarik dan kemuluran dilakukan dengan alat uji tarik

terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 0,1 mm dan ukuran spesimen berdasarkan

ASTM-D-638-72.Material yang akan diuji dipotong dalam bentuk dumb bell seperti

pada gambar dibawah ini :

Gambar 3.1. Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D-638-72 Type IV `

Alat terlebih dahulu dikondisikan pada beban 100 kgf dengan kecepatan 50

mm/menit, kemudian spesimen akan ditarik ke atas. Spesimen diamati sampai putus ,

lalu dicatat dengan maksimum (Fmaks ) dan regangannya. Data pengukuran tegangan

dan regangan diubah menjadi kuat tarik (σ ) dan kemuluran (ε).


3.4 Bagan Penelitian

3.4.1 Sintesis Selulosa Bakteri

Ditambahkan 10g gula pasir

Ditambahkan 0,5 g urea

Distirrer hingga larut

Diasamkan dengan CH3COOH 25%

hingga pH = 4

Distirrer sambil dipanaskan

Dituangkan kedalam wadah

fermentasi dalam keadaan panas dan

ditutup

Dibiarkan hingga suhu kamar

Ditambahkan 20 ml media starter

Acetobacter xylinum

Difermentasi hingga 12 hari pada

suhu kamar

Media fermentasi

100 ml Air kelapa hasil penyaringan

dicuci dengan akuades

Dikeringkan dalam oven pada suhu 70 – 80oC

3.4.2

Lapisan pelikel

FT - IR Uji Tarik SEM

Lapisan tipis

Filtrat


3.4.2 Pembuatan Selulosa Kitosan Bakteri





hingga pH = 4

Ditam bahkan 1,5 g kitosan

Distirrer sampai larut sambil

dipanaskan



ditutup



Acetobacter xylinum


suhu kamar

Media fermentasi




3.4.3. 3.4.3. Pembuatan Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri

Lapisan pelikel


Lapisan tipis

Filtrat







hingga pH = 4

Ditam bahkan 1,5 g kitosan

Ditambahkan 0,5 g ;1 g ; 1,5 g dan 2 g

Gliserol

Distirrer sampai larut sambil

dipanaskan



ditutup



Acetobacter xylinum


suhu kamar

Media fermentasi




Lapisan tipis

Filtrat Lapisan pelikel


BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pembentukan Selulosa Bakteri dan Material Selulosa Kitosan Gliserol

Bakteri

Air kelapa yang ditambah starter Acetobacter xylinum dan difermentasi

hingga 12 hari akan terbentuk lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan

media yaitu selulosa bakteri.

Dalam medium air kelapa setelah penambahan sukrosa, starter Acetobacter

xylinum dan difermentase hingga 12 hari juga membentuk lapisan pelikel yang

mengambang pada permukaan media, dan lapisan ini lebih tebal dibanding tanpa

penambahan sukrosa.Demikian juga air kelapa yang ditambah dengan sukrosa,

kitosan dan gliserol lalu difermentase hingga 12 hari akan menghasilkan lapisan

pelikel yang mengambang pada permukaan media. Masing – masing perlakuan dapat

membentuk pelikel mulai terlihat pada hari ke-3 hari dan setelah 12 hari fermentase

dihentikan karena lapisan pelikel tidak mengalami pertambahan lagi.

Jalur biosintesis selulosa menurut Ross (1991) dapat ditunjukkan pada bagan

berikut. Fosforilasi glukosa menggunakan enzim glukokinase, isomerisasi glukosa-6-

fosfat menjadi glukosa-1-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase, sintesis UDP-glukosa

oleh enzim UDPG-pirofosforilase, dan sintesis selulosa oleh enzim selulosa sintase

(Holmes, 2004 ).


UDP – Glukosa Glukosa – 1 – fosfat

Glukosa – 6 – fosfat Asam Fosfoglukonat

Fruktosa – 1,6 - disfosfat

Fruktosa – 1 – fosfat Fruktosa – 6 – fosfat

SELULOSA

GLUKOSA

FRUKTOSA

Siklus TCA

Gambar 4.1. Jalur Pembentukan Selulosa dari Glukosa Dalam penelitian ini digunakan bahan sebagai sumber glukosa adalah sukrosa

dimana tahap awal tentunya sukrosa dimana tahap awal tentunya sukrosa mengalami

hidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa.

C12H22O11 + 2H2O → C6H12O6 + C6H12O6

Sukrosa glukosa fruktosa

4.2. Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM).

Dalam analisis foto SEM dapat diketahui bentuk dan perubahan permukaan

dari suatu bahan. Pada prinsipnya bila terjadi perubahan pada suatu bahan misalnya

patahan, lekukan dan perubahan struktur dari permukaan, maka bahan tersebut


cenderung mengalami perubahan energi. Energi yang berubah tersebut dapat

dipancarkan , dipantulkan dan diserap serta diubah bentuknya menjadi fungsi

gelombang elektron yang dapat ditangkap dan dibaca hasilnya pada foto SEM.

Pada gambar 4.2 menunjukkan permukaan dari selulosa bakteri dengan

menggunakan bahan sukrosa. Dapat dilihat bahwa permukaan dari produk tidak rata

dan membentuk kerutan-kerutan.

Gambar 4.2 Foto SEM Selulosa Bakteri dari Bahan Sukrosa

Gambar 4.3 menunjukkan photo SEM dari selulosa murni yang memberikan

morfologi permukaan yang tidak merata dan berongga.

Gambar 4.3 Foto SEM Selulosa Murni


Pada gambar 4.4 menunjukkan permukaan dari kitosan. Bagian yang putih

menunjukkan permukaan dari kitosan yang tidak teratur.

Gambar 4.4 Foto SEM Kitosan

Gambar 4.5 Permukaan selulosa kitosan bakteri tanpa penambahan gliserol.

Pada gambar ini terlihat permukaan yang tidak rata dengan terdapatnya lekukan –

lekukan pada bagian tertentu.

Gambar 4.5 Foto SEM Selulosa Kitosan tanpa Gliserol

Gambar 4.6 menunjukkan bentuk permukaan selulosa kitosan bakteri dengan

penambahan 0.5 gram gliserol. Gambar ini menunjukkan adanya bagian yang putih


dan terjadi interaksi secara homogen antara selulosa dengan kitosan, warna putih ini

adalah gliserol yang tidak bercampur homogen dengan selulosa bakteri.

Gambar 4.6Foto SEM Selulosa Kitosan + 0,5 g Gliserol

Gambar 4.7 Permukaan selulosa kitosan bakteri dengan penambahan 1 gram

gliserol.Gambar ini menunjukkan permukaan yang tidak merata juga disebabkan

gliserol belum dapat melakukan interaksi selulosa dengan kitosan..

Gambar 4.7 Foto SEM Selulosa Kitosan + 1 g Gliserol


Gambar 4.8 permukaan selulosa kitosan bakteri dengan penambahan 1,5

gram gliserol.Dapat terlihat bagian gliserol yang belum dapat melakukan interaksi

secara sempurna antara selulosa bakteri dengan kitosan.

Gambar 4.8 Foto SEM Selulosa Kitosan +1,5 g Gliserol

Gambar 4.9 bentuk permukaan selulosa kitosan bakteri dengan penambahan 2

gram gliserol.Menunjukkan permukaan yang makin halus karena gliserol terlihat

menyatu dengan campuran.Dari hasil ini menunjukkan bahwa gliserol dapat

melakukan interaksi dengan selulosa bakteri maupun kitosan membentuk komposit

selulosa kitosan-gliserol bakteri.

Gambar 4.9 Foto SEM Selulosa Kitosan + 2 g Gliserol


4.3. Analisis Spektroskopi Inframerah

Analisa ini bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi komponen pada

pembuatan selulosa kitosan bakteri dengan penambahan massa gliserol yang

bervariasi.

Gambar 4.10 Spektrum FT-IR Selulosa Bakteri

Dari gambar 4.10 memberikan spektrum dengan serapan pada daerah bilangan

gelombang 3364,26cm-1 menunjukkan adanya gugus hidroksil (OH) yang berasal dari


unit β-glukosa. Serapan pada bilangan gelombang 1655,26cm-1 menunjukkan gugus

karbonil (C=O) pada ujung terminal dari selulosa bakteri. Serapan pada bilangan

gelombang 1034,54cm-1 menunjukkan adanya cincin piranosa dan ikatan glikosida.

Pada gambar 4.11 menunjukkan spektrum FT-IR selulosa dengan serapan

puncak-puncak bilangan gelombang (cm-1): 3382,9 yang menunjukkan adanya gugus

OH; 2904,6 merupakan serapan C-H; 1164,9 menunjukkan adanya serapan dari

ikatan C-O-C dari bentuk glikosida; 1033,8 menunjukkan adanya rentangan C-O

gugus hidroksil pada unit anhidroglukosa; dan bilangan gelombang 898,8 cm-1 khas

untuk piranosa .

Gambar 4.11. Spektrum FT-IR Selulosa Murni


Gambar 4.12 Spektrum FT-IR Kitosan

Pada gambar 4.12 yang menunjukkan bahwa pita serapan pada daerah

bilangan gelombang 3386,8cm-1menunjukkan adanya gugus –OH,-NH2 dari

glukosamin dan –NH- amida dari N-asetil glukosamin. Serapan pada bilangan

gelombang 1654,8cm-1 dan 1596,9cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O)

khas amida dari N-Asetil glukosamin . Serapan pada gelombang 1419,5cm-1

menunjukkan adanya gugus –C-N- amida. Serapan pada gelombang 1072,3cm-


1menunjukkan adanya cincin piranosa dan ikatan glikosida. Serapan pada bilangan

gelombang 898,8cm-1 menunjukkan adanya kibasan –NH- amida.

Gambar 4.13 Spektrum FT-IR Gliserol

Dari gambar 4.13 yang menunjukkan bahwa serapan pada daerah bilangan

gelombang 3355,9cm-1 menunjukkan adanya gugus –OH, serapan pada daerah

bilangan gelombang 2939,3cm-1 menunjukkan adanya gugus –CH yang didukung

oleh sidik jari 1419,5cm-1 menunjukkan adanya CH2. Bilangan gelombang 1212cm-1

menunjukkan adanya C-O.


Gambar 4.14 Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri tanpa Gliserol

Pada gambar 4.14 menunjukkan bahwa pita serapan pada daerah bilangan

gelombang 3391,73cm-1 menandakan adanya gugus –OH dari unit β-glukosa, gugus –

NH2 dari glukosamin dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling

bertumpang tindih.Serapan pada bilangan gelombang 1653,26cm-1 memperkuat

adanya gugus karbonil (C=O) khas amida dari N-Asetil glukosamin.Dari hasil

spektrum ini menunjukkan bahwa dalam pembentukan material ini terjadi interaksi

antara selulosa bakteri dengan kitosan.


Gambar 4.15 Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri + 0,5g Gliserol

Pada gambar 4.15 menunjukkan spektrum selulosa kitosan bakteri tanpa

penambahan gliserol menunjukkan adanya pita serapan pada daerah bilangan

gelombang 3391,73cm-1 menandakan adanya gugus –OH dari unit β-glukosa, gugus –

NH2 dari glukosamin dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling

bertumpang tindih.Serapan pada bilangan gelombang 1653,26cm-1 memperkuat

adanya gugus karbonil (C=O) khas amida dari N-Asetil glukosamin.


Gambar 4.16 Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri +1g Gliserol

Pada gambar 4.16 yang menunjukkan spektrum FT-IR selulosa kitosan bakteri

dengan penambahan 1 g gliserol , serapan pada bilangan gelombang 3409,91cm-1

menunjukkan adanya gugus –OH dari unit β-glukosa , gugus –NH2 dari glukosamin

dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling bertumpang tindih. Serapan

pada bilangan gelombang 1713,72cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O)

khas amida dari N-Asetil glukosamin. Serapan pada bilangan gelombang 1061,78cm-

1 menunjukkan adanya cincin piranosa dan ikatan glikosida.


Gambar 4.17 Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri +1,5g Gliserol

Pada gambar 4.17 yang menunjukkan spektrum FT-IR selulosa kitosan bakterial

dengan penambahan 1,5 g gliserol, serapan pada bilangan gelombang 3376,27cm-1

menunjukkan adanya gugus –OH dari unit β-glukosa, gugus –NH2 dari glukosamin

dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling bertumpang tindih.

Serapan pada bilangan gelombang 1652,73cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil

(C=O) khas amida dari N-Asetil glukosamin. Serapan pada bilangan gelombang

1060,10cm-1 menunjukkan cincin piranosa dan ikatan glikosida.


Gambar 4.18 Spektrum FT-IR Selulosa Kitosan Bakteri + 2g Gliserol

Pada gambar 4.18 yang menunjukkan spektrum FT-IR selulosa kitosan bakteri

dengan penambahan 2 g gliserol , serapan pada bilangan gelombang 3391,14cm-1

menunjukkan adanya gugus –OH dari unit β-glukosa, gugus –NH2 dari glukosamin

dan –NH- amida dari N-Asetil glukosamin yang saling bertumpang tindih. Serapan

pada bilangan gelombang 1634,93cm-1 menunjukkan adanya gugus karbonil (C=O)

khas amida dari N-Asetil glukosamin. Serapan pada bilangan gelombang 1059,77cm-

1 menunjukkan cincin piranosa dan ikatan glikosida.


Hal ini sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa gugus hidroksil (-OH)

dalam polimer menunjukkan serapan pada daerah bilangan gelombang sekitar 3520-

3200cm-1, gugus amina (-NH2) menunjukkan serapan pada daerah bilangan

gelombang 3500-3300cm-1, gugus –NH- amida menunjukkan serapan pada daerah

bilangan gelombang 3500-3100cm-1. Ketiga gugus tersebut menunjukkan serapan

pada daerah bilangan gelombang yang berdekatan sehingga menunjukkan spektrum

yang bertumpang tindih. Selain itu, adanya serapan pada daerah bilangan gelombang

1740-1630cm-1 memperkuat adanya gugus karbonil (C=O) amida. Pita serapan pada

bilangan gelombang 1400cm-1 menunjukkan adanya gugus C-N amida. Pita serapan

pada daerah bilangan gelombang sekitar 1310-1000 cm-1 menunjukkan adanya cincin

eter siklik (piranosa) dan ikatan eter (glikosida). Pita serapan pada bilangan

gelombang 800-666 cm-1 dihasilkan oleh kibasan gugus N-H (Biemann, 1983;

Silverstein, dkk., 1981).

4.4. Uji Kemuluran / Uji Tarik

Sifat mekanis yang diuji disini adalah kekuatan tarik dan kemuluran. Analisa

kekuatan tarik dan kemuluran campuran selulosa kitosan bakteri dengan variasi

massa gliserol yang berbeda merupakan faktor penting untuk menentukan sifat

mekanis bahan yang diinginkan. Hasil dari pengujian didapatkan load dan stroke.

Harga load dalam satuan Kgf dan stroke dalam satuan mm. Hasil pengujian ini diolah

kembali untuk mendapatkan kekuatan tarik dan kemuluran.


Harga kemuluran (%) dihitung dengan rumus di bawah ini :

Panjang akhir (l) – Panjang mula-mula (lo)

Kemuluran = ----------------------------------------------------- x 100%

Panjang mula – mula ( lo )

Harga kekuatan tarik dapat dihitung dengan rumus :

Fmaks

Kuat tarik = -----------------------

Luas permukaan ( A0 )

load

= --------

Ao

Penentuan kekuatan tarik (σ) dan kemuluran (ω) dapat dilakukan dengan

pemberian beban tertentu pada spesimen sehingga terjadi perubahan panjang

(regangan) yang menyebabkan spesimen menjadi putus.

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran uji kemuluran/ kekuatan tarik

No. Sukrosa

( g )

Kitosan

( g )

Gliserol

( g )

Panjang

awal

Loud Stroke

Panjang

akhir

1 10 0 0 3,0 0,40 10,20 3,6

2 10 1,5 0 3,0 0,43 12,14 3,6

3 10 1,5 0,5 3,0 0,83 15,50 3,7

4 10 1,5 1 3,0 1,80 10,10 3,5

5 10 1,5 1,5 3,0 1,50 9,86 3,75

6 10 1,5 2 3,0 2,31 17,31 3,9


Data hasil kekuatan tarik dan kemuluran pada campuran selulosa kitosan bakteri

dengan variasi massa gliserol dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik (σ) dan Kemuluran (ε) pada

pembuatan Selulosa Kitosan Gliserol Bakteri.

No.

Sukrosa

( g )

Kitosan

( g )

Gliserol

( g )

σ

( Mpa )

ε ( % )

1 10 0 0 7,84 20,00

2 10 1,5 0 8,43 20,00

3 10 1,5 0,5 16.27 30

4 10 1,5 1 35,28 16,67

5 10 1,5 1,5 29,4 25

6 10 1,5 2 45,26 30

Tabel 4.2 memberikan informasi bahwa pada campuran selulosa bakteri

dengan variasi massa 2 g gliserol diperoleh harga kekuatan tarik maksimum 45,26

Mpa dan kemuluran maksimum sebesar 30 %.

Dari hasil analisis pada tabel di atas menunjukkan campuran variasi yang

paling baik adalah 10 g sukrosa, 1,5 g kitosan dan 2 g gliserol. Hal ini dibuktikan

dengan besarnya kekuatan tarik dan kemuluran campuran yang dihasilkan. Ini dapat

membuktikan adanya interaksi antara selulosa kitosan bakteri dengan gliserol melalui

ikatan hidrogen.

4.5. Material Selulosa Kitosan Bakteri

Dalam media air kelapa asam bergula dengan penambahan kitosan, setelah

ditambahkan starter Acetobacter xylinum dan difermentasi hingga 12 hari , akan

terbentuk pelikel yang mengambang pada permukaan media. Selama terjadinya


fermentasi, kitosan yang ditambahkan ke dalam media, akan membentuk selulosa-

kitosan dimana terjadi interaksi antara selulosa bakteri dengan kitosan.

4.19. Interaksi Selulosa Bakteri dengan Kitosan

Gugus NH2 dari kitosan melalui ikatan hidrogen dan dipol-dipol berinteraksi

dengan gugus –OH pada molekul selulosa kitosan bakteri yang dibuktikan melalui

karakterisasi FT-IR,SEM dan Uji Tarik.


4.6 Material Selulosa Kitosan – Gliserol Bakteri

Dalam media air kelapa asam bergula yang telah mengalami penambahan

kitosan kemudian dimodifikasi dengan penambahan massa gliserol yang bervariasi ,

setelah ditambah starter Acetobacter xylinum dan difermentasi hingga 12 hari, akan

terbentuk lapisan pelikel pada permukaan media. Selama terjadi fermentasi terjadi

interaksi antara gliserol dengan selulosa kitosan bakterial melalui ikatan hidrogen dan

ikatan dipol-dipol.

Gambar. 4.20. Interaksi antara Selulosa Kitosan Bakteri dengan Gliserol


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan

1. Dalam media yang telah dimodifikasi dengan penambahan variasi massa

gliserol , Acetobacter xylinum mampu menghasilkan selulosa kitosan –

gliserol bakteri melalui interaksi antara selulosa kitosan bakteri dengan

gliserol.

2. Dengan adanya variasi penambahan massa gliserol dihasilkan selulosa kitosan

– gliserol bakteri dengan tekstur permukaan yang berbeda.

3. Dari penelitian yang dilakukan, diperoleh produk yang memiliki tekstur

permukaan paling baik dan kekuatan tarik paling baik dihasilkan dari

modifikasi dengan penambahan 10 g sukrosa, 1,5 g kitosan dan 2 gram

gliserol.

5.2 Saran

Produk yang dihasilkan belum diuji aplikasinya dalam bidang medis sehingga

perlu dilakukan pengujian yang lain untuk mendapatkan informasi lebih lanjut

tentang penggunaan bahan tersebut.


DAFTAR PUSTAKA

Alamsyah, Wahyudi.2002. Laporan Penelitian : Pengaruh Jumlah Gula dan Junlah Starter pada Pembuatan Nata De Soya. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian . Fakultas Pertanian USU.Medan.

Alimuniar, A. Dan Zainuddin, R. 1992. An Economical Technique For Producing

Chitosan, London: Elsevier. Anonim. 1976. The Merck Index. Ninth Edition. New Jersey: Merck and Co.Inc Austin. 1985. Shereve”s Chemical Proses Industries, Mc. Graw. Hill Book Co.

Tokyo. Banwart, G.K. 1981. Basic Food Microbiology. New York: Van Nostrand Reinhold

Company Biemann, K. 1983.Table of Spectral Data for Structure Determination of Organic

Compounds.Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg . Ciechanska, D. 2004. Multifungsional Bacterial Cellulose/Chitosan Composite

Materials for Medical Applications. Fibres & Textiles in Eastern Europe . Fessenden & Fessenden. 1986.Kimia Organik. Edisi ketiga.Jakarta: Erlangga Goosen, M.F.A. 1997. Applications of Chitin and Chitosan. Lansaster. Technomic

Publishing Co.Inc . Goudung,D.U.,2004. Catalytic Epoksidation Ot Methyl Lindeate, J,Am.

Oil.Chem.Soes. Holmes. D. 2004. Bacterial Cellulose . Disertation. Christchurch, New Zealand:

Department of Chemical and Process Engineering University of Canterbury. Hart, H.,Craine, L.E., and Hart, D.J.2003. Kimia Organik. Edisi kesebelas. Jakarta:

Erlangga. Hidayat. N., Padaga, M.C., dan Suhartini.S.2006. Mikrobiologi Industri. Yogyakarta:

Penerbit ANDI. Hoenich, N. 2006. Cellulose for Medical Applications. Bioresources.


Hosokawa,J.,Nishiyama,M., Yoshihara,K., and Kubo,T.1990.Biodegradable Film Derived from Chitosan and Homogenized Cellulose. Ind.Eng.Chem.Res.

Kumar,M.N.V.R. 2000. Review of Chitin and Chitosan Application. Reactive %

Fungtional Polymers. Muzzarelli, R.A.A., Ch. Jeuniawe, Gooday, G.W.1986. Chitin ann Nature and

Technology. New York.Plennum Press. Muzzarelli, R.A.A. 1996. Chitosan Based Dietary Foods. Carbohydrate Polymers . Muzzarelli, R.A.A. 1997. Chitin. Oxford: Pergamon Press. Nadarajah, K. 2005. Development and Characterization of Antimicrobial Edible

Films from Crawfish Chitosan. Disertation. Lousiana, USA: Lousiana State University and Agricultural and Mechanical College.

Palungkun. 1996. Aneka Produk Olahan Kelapa . Cetakan IX.Penerbit Penebar

Swadaya . Jakarta . Philips, G.O. and Williams, P.A. 2000. Handbook of Hydrocolloids. Cambridge:

Woodhead Publishing Limited. Pisesidharta,E.,Kuswandi,B., dan Zulfikar, Preparasi Membran Nata de Coco-

Etilendiamin dan Studi Karakteristik Pengikatannya Terhadap Ion Cu+2 . Jurusan Kimia FMIPA Universitas Jember

Rhoades, J., Rastall,B.Chitosan as an Antimicrobial Agent . Ingredients & Additives,

Food Technology Internatmional. Roberts. G.A.F.1992. Chitin Chemistry. Indiana polis: Macmilian. Smith,A.L. 1980.Mikrobiology and Pathology.Twelfth Edition, The C.V.Mosby

Company, London . Warisno. 2004. Mudah & Praktis Membuat Nata de Coco. Cetakan kedua. Depok:

Agromedia Pustaka. Warrand, J. 2006.Healthy Polysaccarides The Next Chapter in Food Product.Food

Technol. Biotechnol . Yazdani.G.2000,Tensile Properties Of Polyethylene Geomembranes. Issue

No.12.http://www.poly-flex.com/news12.html.


Zohuriaan-Mehr, M.J.2004. Advances in Chitin and Chitosan Modification Through Graft Copolymrization: A Comprehensive Review. Iranian Polymer Journal.


Lampiran 1.a. Perhitungan Kemuluran (ε) :

σ =0

0

ll - l x 100 %

= 3,0

3,0 - 6,3 x 100 %

= 20 %

1.b. Kekuatan tarik ( σ ) :

σ = 0A

maks F.

= 5 x 0,1

40,0 = 5,040,0

= 0,8 Kgf/mm2

= 7,84 MPa


3 9 27 28


pembuatan material selulosa bakteri dalam

Documents