sain kimia jan 2005

56
SAINS KIMIA Volume : 9, Nomor : 1, 2005 ISSN : 1410 – 5152 JURNAL (JOURNAL OF CHEMICAL SCIENCE) Daftar Isi 1. Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi Diikuti Reaksi Amidasi Daniel .................................................................................................................. 1-7 2. Peranan 2,6-Di-Tert-Butil-4-Metil Fenol Terhadap Stabilitas Panas dan Nyala Kayu Kelapa Sawit yang Terimpregnasi Polistirena Irfan Mustafa ...................................................................................................... 8-15 3. Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20 dengan Pengisi Pulp Tandan Kosong Sawit Lely Risnawaty.................................................................................................... 16-20 4. Pemanfaatan Ekstrak Biji Buah Pinang (Areca Catechu L) Sebagai Anti Oksidan Terhadap Minyak dan Lemak Pina Barus ........................................................................................................... 21-24 5. Analisa Kadar Ion Cu 2+ pada Gliserol dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom Zul Alfian............................................................................................................. 25-27 6. Estimasi Kandungan Kurkumin pada Sediaan Herbal Komersial Secara Spektrofotometri Derivatif Irmanida Batubara............................................................................................. 28-34 7. Analisa Keefektifan Kitosan dalam Pengujian Limbah Industri Koagulasi Karet Harry Agusnar .................................................................................................... 35-37 8. Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi Antara Selulosa Asetat dengan Metil Kaproat Misdawati ............................................................................................................ 38-45 9. Pengujian Terhadap Pengikatan dan Pelepasan Sefaleksin pada Eritrosit Secara In Vitro Matheus T Simanjuntak .................................................................................... 46-50

Upload: angkit-hokage

Post on 24-Jun-2015

912 views

Category:

Documents


8 download

TRANSCRIPT

Page 1: Sain Kimia Jan 2005

SAINS KIMIAVolume : 9, Nomor : 1, 2005 ISSN : 1410 – 5152

JURNAL

(JOURNAL OF CHEMICAL SCIENCE)

Daftar Isi

1. Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi DiikutiReaksi Amidasi

Daniel .................................................................................................................. 1-7

2. Peranan 2,6-Di-Tert-Butil-4-Metil Fenol Terhadap Stabilitas Panas dan Nyala Kayu Kelapa Sawit yang Terimpregnasi Polistirena

Irfan Mustafa ...................................................................................................... 8-15

3. Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20 dengan Pengisi Pulp Tandan Kosong Sawit

Lely Risnawaty.................................................................................................... 16-20

4. Pemanfaatan Ekstrak Biji Buah Pinang (Areca Catechu L) Sebagai Anti Oksidan Terhadap Minyak dan Lemak

Pina Barus ........................................................................................................... 21-24

5. Analisa Kadar Ion Cu2+ pada Gliserol dengan Metode SpektrofotometriSerapan Atom

Zul Alfian............................................................................................................. 25-27

6. Estimasi Kandungan Kurkumin pada Sediaan Herbal Komersial Secara Spektrofotometri Derivatif

Irmanida Batubara............................................................................................. 28-34

7. Analisa Keefektifan Kitosan dalam Pengujian Limbah Industri Koagulasi KaretHarry Agusnar.................................................................................................... 35-37

8. Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi Antara Selulosa Asetat dengan Metil Kaproat

Misdawati ............................................................................................................ 38-45

9. Pengujian Terhadap Pengikatan dan Pelepasan Sefaleksin pada Eritrosit Secara In VitroMatheus T Simanjuntak .................................................................................... 46-50

Page 2: Sain Kimia Jan 2005

SAINS KIMIAVolume : 9, Nomor : 1, 2005 ISSN : 1410 – 5152

JURNAL

(JOURNAL OF CHEMICAL SCIENCE)

Ucapan Terima Kasih

Kepada para mitra bestari Jurnal Sains Kimia yang telah mengevaluasi artikel-artikel Jurnal Sains Kimia Volume 9 Nomor 1 Tahun 2005, kami mengucapkan banyak terima kasih:

1) Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D 2 artikel(Bidang Kimia Polimer, Universitas Sumatera Utara)

2) Prof. Dr. Harlinah SPW, M.Sc 2 artikel(Bidang Biokimia, Universitas Sumatera Utara)

3) Prof. Dr. Harlem Marpaung 2 artikel(Bidang Kimia Sensor, Universitas Sumatera Utara)

4) Dr. Bastian Arifin, M.Sc 1 artikel(Bidang Kimia Fisika, Universitas Syiah Kuala-Banda Aceh)

5) Drs. Harry Agusnar, M.Sc, M.Phil 1 artikel(Bidang Kimia Lingkungan, Universitas Sumatera Utara)

Page 3: Sain Kimia Jan 2005

Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi Diikuti Reaksi Amidasi(Daniel)

Koleksi BPAD Prov SU 1

PEMBUATAN SURFAKTAN DARI MINYAK KEMIRI MELALUI REAKSI INTERESTERIFIKASI DIIKUTI REAKSI AMIDASI

DanielJurusan Kimia FMIPA

Universitas Mulawarman

Abstrak

Metil ester asam lemak campuran yang berasal dari minyak kemiri dibuat secara reaksi interesterifikasi trigliserida dengan menggunakan pereaksi methanol dan katalis H2SO4 dengan hasil reaksi sebesar 98-99%. Selanjutnya metil ester asam lemak campuran diubah kedalam bentuk alkanolamida campuran melalui reaksi amidasi. Reaksi dijalankan dengan mereaksikan metil ester asam lemak campuran dengan etanolamin pada suhu refluks yang akan menghasilkan alkanolamida campuran sebesar 64%. Harga HLB pengamatan alkanolamida campuran yang berasal dari minyak kemiri adalah sebesar 6,0 yang sesuai untuk digunakan sebagai bahan pengemulsi.

Kata Kunci: Surfaktan, Metil Ester Asam Lemak, Interesterifikasi.

PENDAHULUAN

Turunan asam lemak etanolamida banyak digunakan pada kosmetik, detergen (bentuk bubuk maupun cairan), pelunak pada pembuatan tekstil dan pencegah korosif. Pembuatan senyawa alkanolamida ini dilakukan dengan mereaksikan asam lemak dan amina pada suhu 120oC – 180oC. Sintesis senyawa etanolamida yang telah dilakukan adalah melalui reaksi antara asam lemak dengan etanolamina ataupun dietanolamina dengan asam lemak sering terjadi persaingan antara terbentuknya amida dan ester apabilakondisi reaksi tidak diatur dengan baik. (Maag, 1984). Reaksi ini juga dapat dilakukan dengan menggunakan pelarut xilen seperti reaksi yang dilakukan padaasam lemak dan dietilena triamin.

Reaksi antara monoetanolamina dengan metil ester asam lemak untuk membentuk alkanolamida juga telah dikembangkan untuk pembuatan seramida (amida asam lemak) yang banyak digunakan dalam kosmetik dan

sabun kecantikan, dalam hal ini ternyata reaksi amidasi lebih cepat terjadi daripada reaksi esterifikasi apalagi jika airnya tidak dipisahkan sehingga terjadi hidrolisis terhadap ester karena adanya amina yang bersifat basa (Urata dan Takaesi, 1998). Reaksi amidasi antara asam lemak dengan amina lebih baik dilakukan antara turunan metil ester asam lemak dengan amina sejauh tidak ada gugus hidroksil dari amina tersebut karena dapat terjadi reaksi interesterifikasi terhadap gugus ester tersebut.

Asam oleat, linoleat dan linolenat biasanya terdapat bersama dengan asam lemak lain seperti asam laurat, asam miristat, asam palmitat, asam stearat dan asam lemak lainnya. Asam lemak tersebut dapat diubah ke berbagai bentuk turunannya antara lain dalam pembentukan ester asam lemak denga poliol seperti gliserol, sorbitol, sukrosa, manitol dan sebagainya untuk membentuk surfaktan. Ester asam lemak dengan poliol tersebut

Page 4: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 1-7

Koleksi BPAD Prov SU2

memiliki sifat surfaktan karena disamping memiliki gugus ester juga masih memiliki gugus hidroksil sehingga terjadi keseimbangan antara gugus yang bersifat lipofil dengan gugus yang bersifat hidrofil .

Minyak kemiri yang mengandung asam lemak dengan rantai hidrokarbon panjang yang bersifat lipofil, jika diubah ke alkanolamida sehingga dapat bersifat hidrofil dan lifpofil. Dengan adanya rantai panjang hidrokarbon, akan terjadi gaya london sehingga ester minyak kemiri yang diubah ke bentuk alkanolamida dengan rantai panjang hidrokarbon diduga akan lebih bersifat lifofil dibandingkan dengan rantai pendek. Karena makin panjang rantai hidrokarbon, maka sifat lifofil akan semakin bertambah. Dengan demikian surfaktan nonionik yang dihasilkan akanlebih menguntungkan yaitu mudah bercampur dengan surfaktan yang lain seperti surfaktan ionik, amfoter dan yang bersifat biodegredable sehingga lebih aman.

Dalam hubungan tersebut sangat menarik untuk memanfaatkan minyak nabati dalam hal ini minyak kemiri yang mengandung asam oleat, linoleat dan linolenat (asam lemak C18) untuk digunakan sebagai bahan pereaksi dalam pembuatan berbagai surfaktan, zat aditif dan sebagainya.

Atas dasar pemikiran tersebut ingin dilakukan penelitian tentang pembuatan surfaktan campuran alkanolamida dari minyak kemiri, dimana dilakukan reaksi interesterifikasi dan selanjutnya reaksi amidasi, dengan demikian minyak kemiri dapat diubah menjadi surfaktan yang memiliki gugus lifofil dan gugus hidrofil tanpa memisahkan asam lemak yang terdapat pada minyak kemiri itu sendiri.

Hal ini tentunya menarik untuk di kaji apakah ada kaitan antara panjang rantai hidrokarbon serta ikatan sebagai gugus lifofil terhadap nilai keseimbangan lipofilik-hidrofilik (HLB) serta kestabilan bahan-bahan surfaktan tersebut. Nilai HLB masing-masing alkanolamida campuran dan alkanolamida dalam bentuk tunggal ditentukan berdasarkan nilai Konsentrasi Kritik Misel (KKM) yang dapat diukur dengan tensiometer De-Noay.

Metil ester asam lemak minyak kemiri tersebut disintesa melalui reaksi esterifikasi antara minyak kemiri dengan methanol dalam pelarut benzene dan katalis asam sulfat, yang menghasilkan ester asam lemak campuran, hasil reaksi 98-99 %. Komposisi metil ester asam lemak dari minyak kemiri tersebut ditentukan berdasarkan analisa Kromatografi GLC/FID. Kondisi GLC/FID yang menggunakan kolom DEGS 20%/Chromosorb W, Kecepatan aliran gas 25 ml/menit, suhu kolom 100-185oC yang diprogram 4oC/menit serta suhu injeksi 230oC. Berdasarkan analisaGLC/FID tersebut diperoleh komposisi asam lemak palmitat (7%), stearat (3%), oleat (24%), linoleat (40%), linolenat (26%).

Pemurnian metil ester asam lemak tersebut dapat dilakukan dengan preparative kromatografi lapisan tipis pasa terbalik dengan adsorbent silica gel tersalinasi, develover kloroform-metanol-air (7:2:1, V/V/V). Sedangkan alkanolamida yang diperoleh dimurnikan dengan cara yang sama, tetapi adsorben yang digunakan silica gel tersalinasi F-254 serta developer kloroform-metanol-air-asam asetat (70:20:5:5, V/V/V/V). Analisa hasil reaksi dilakukan berdasarkan prosedur analisa gravimetric dengan pembentukan endapan dan kristalisasi. Titik lebur alkanolamida

Page 5: Sain Kimia Jan 2005

Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi Diikuti Reaksi Amidasi(Daniel)

Koleksi BPAD Prov SU 3

61oC. Sedangkan analisa Kromatografi HPLC dengan defector infra merah, kolom devosil 60-3 serta system pelarut etanol-asetonitril (60:40, V/V).

Nilai HLB alkanolamida yang diperoleh ditentukan berdasarkan konsentrasi kritik missel (KKM) yang dapat diukur dengan menggunakan tensiometer De-Naoy, Nilai HLB pengamatan alkanolamida minyak kemiri adalah sebesar 6,0.

BAHAN DAN METODA

Minyak yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil buah kemiri.

Pembuatan Metil EsterPembuatan metil ester asam lemak

secara reaksi interesterifikasi dilakukan dengan prosedur yang terdahulu (Hamilton, 1990; Yamano dan Miyawake 1990; Brahmana 1991). Hanya basis perhitungan stoikiometris dalam reaksi interesterifikasi didasarkanpada dugaan prosentase mana yang terbesar pada minyak tersebut.

Kedalam labu leher tiga yang telah dilengkapi dengan pendingin bola dan tabung CaCl2 serta pengaduk mekanik, dimasukkan 80 gr sampel minyak kemiri, 40 ml metanol dan 80 ml benzen sambil diaduk dan didinginkan diteteskan H2SO4 2 ml secara perlahan. Kemudian direfluks selama 5 jam. Kelebihan metanol dan pelarut diuapkan dengan alat rotariepavorator. Residu yang diperoleh diekstraksi dengan 100 ml n-heksan dan dicuci dengan 25 ml aquades sebanyak 2 kali. Lapisan atas diambil lalu ditambahkan Na2SO4 anhidrous lalu disaring. Filtratnya dirotarievaporasi untuk menguapkan n-heksan sehingga diperoleh metil ester minyak kemiri

Campuran dan dianalisis dengan spektrofotometer Gas Chromatografi untuk menentukan komposisi asam lemaknya dan dilakukan pemisahan antara ester asam lemak jenuh dan ester asam lemak tak jenuhnya.

Untuk sample yang digunakan untuk analisis kromatografi gas cair dilakukan pemurnian secara rekromatografi pada kromatografi lapisan tipis. Kromatografi lapisantipis ini menggunakan silica gel G-60 dan developer kloroform/methanol/asam asetat (90;10;1. V/V/V) dan difiksasi secara cepat dengan uap Iodium tipis. Pita kromatogram metil ester dikerok untuk dielusi dengan kloroform-methanol (8:2). Seluruh pita metil ester lemak yang terjadi digabungkan sebelum dilakukan perlakuan elusi. Selanjutnya pelarut kloroform/methanol diuapkan dan dilakukan analisis secara kromatografi gas cair, yang menggunakan 20% DEGS/chromosorb W. suhu kolom 185oC dan kecepatan aliran gas pembawa nitrogen 25 ml/menit. Suhu injeksi dan detector 230oC. Jenis detector yang digunakan adalah Flame Ionization Detector (FID).

.Pembuatan Surfaktan Alkanolamida dari Metil Ester Minyak Kemiri

Sebanyak 97,6 gr (0,1 mol) ester minyak kemiri campurandimasukkan kedalam labu leher tiga yang sebelumnya telah dilengkapi dengan pendingin bola, termometer dan pengaduk magnet, kemudian ditambahkan 150 ml benzen kering. Metil ester minyak kemiri dan benzen diaduk hingga homogen. Selanjutnya ditambahkan 100 ml etanolamin dan katalis natrium metoksida, kemudian direfluks

Page 6: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 1-7

Koleksi BPAD Prov SU4

selama 4-6 jam. Hasil refluks kemudian didinginkan dan diuapkan pelarutnya dengan rotarievaporator. Selanjutnya dicuci dengan asam sitrat 10% untuk menghilangkan katalisnya. Amida yang diperoleh kemudian dicuci dengan diklorometan lalu disaring, residu yang diperoleh dicuci dengan petroleum eter sambil diaduk dan dibiarkan pada suhu kamar. Hasil yang diperoleh dikeringkan pada vakum desikator. Hasil dianalisis dengan spektroskopi FT-IR, dan selanjutnya dilakukan penentuan HLB.

Penentuan Nilai HLB Penentuan nilai HLB dari bahan

surfaktan alkanolamida yang terbentuk dilakukan secara perhitungan teoritis. Yang selanjutnya diuji secarapengamatan berdasarkan hargakonsentrasi kritik missel (KKM) yang dapat diukur dengan menggunakan Do-Naoy Tensiometer. Secara teoritis nilai HLB dapat dihitung berdasarkan rumus:HLB = ∑ (harga gugus hidrofil) – n (harga gugus lofofil) + 7HLB = 7 – 0,36 ln (Co/Cw) dimana Cw=harga KKM dan Co= 100 – Cw.

Selanjutnya untuk menetapkan kestabilan bahan tersebut dilakukan dengan metode penentuan volumepengendapan.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pembentukan metil ester asam lemak dari minyak kemiri pemisahannya secara kromatografi lapisan tipis akan memberikan harga Rf mulai dari metil Stearat (C18:0), palmitat (C16:0), Linoleat (C18;2). Sedangkan Oleat memiliki harga Rf sama dengan palmitat dan Linolenat Rf nya sama dengan harga Rf linoleat. Selanjutnya untuk

mengetahui berapa hasil pembentukan metil ester asam lemak berdasarkan reaksi interesterifikasi dilakukanpenimbangan, dan terlebih dahulu dilakukan pemisahan gliserol maupun senyawa kimia lainnya dari metil ester asam lemak yang terbentuk mengikutiprosedur yang biasa dilakukan. Pembentukan metil ester asam lemak campuran dari minyak kemiri memberikan hasil reaksi sebesar 98-99% Metil ester tersebut ditentukan kandungan asam lemak bebasnya yaitu berkisar antara 0,03-0,05%. Hasil analisis spektroskopi FT-IR memberikan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2923-2854; 1743; 1458; 1172 dan 725 cm-1

(Gambar 1).

Gambar 1. Spektrum FT-IR Metil ester asam lemak campuran dari miyak kemiri

Metil ester yang diperoleh dari reaksi antara methanol dengan minyak kemiri menggunakan pelarut benzene dan katalis asam sulfat dengan pemanasan pada temperature 80oC selama 4-6 jam. Spektrum FT-IR (gbr 1) menunjukkan puncak serapan pada daerah bilangan

Page 7: Sain Kimia Jan 2005

Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi Diikuti Reaksi Amidasi(Daniel)

Koleksi BPAD Prov SU 5

gelombang 2923 dan 2854 cm-1

merupakan serapan khas dari vibrasi stretching C-H sp3 yang didukung dengan vibrasi bending C-H sp3 pada daerah bilangan gelombang 1458 cm-1. Serapan pada daerah bilangan gelombang 1743 cm-1 adalah frekuensi regangan gugus karbonil (C=O) dari ester yang terbentuk dan didukung dengan puncak vibrasi C-O-C ester pada daerah bilangan gelombang 1172 cm-1. Spektrum yang menunjukkan puncak vibrasi pada daerah bilangan gelombang 725 cm-1 adalah vibrasi rocking (CH2)n

dari asam lemak. Dari spectrum FT-IR metil ester di atas maka senyawa yang terbentuk mengandung gugus C=O dan C-O-C yang merupakan karakteristik dari ester dan tidak mengandung OH.

Metil ester asam lemak campuran dari minyak kemiri tersebut selanjutnya dilakukan reaksi amidasi untuk membentuk amida asam lemak/alkanolamida. Pemurnian terhadap alkanolamida yang terbentuk dilakukan dengan work-up maupun destilasi secara pengurangan tekanan terhadap sisa metil ester asam lemak yang tidak ikut berekasi membentuk alkanolamida. Juga dilakukan analisa pengujian terhadap alkanolamida yang terbentuk secara kromatografi lapisan tipis maupun uji kualitatif secara gravimetric melalui pembentukan endapan dan uji titik lebur. Ternyata alkanolamida yang diperoleh sebesar 64%. Dari hasil analisa spektroskopi FT-IR memberikan spectrum dengan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3301; 2923; 2859; 1643, 1558; 1465; 1060 dan 721 cm-1

(Gambar 2). Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3301 cm-1

menunjukkan adanya gugus OH hal ini didukung dengan munculnya serapan pada daerah bilangan gelombang 1060 cm-1 menunjukkan adanya C=O dari

amida. Vibrasi CH sp3 muncul pada daerah bilangan gelombang 2923-2854 cm-1 yang didukung dengan munculnya serapan pada daerah bilangan gelombang 1465 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi bending C-H sp3. Vibrasi gugus C=O (karbonil) muncul pada daerah bilangan gelombang 1643 cm-1 merupakan gugus khas dari C=O amida.

Gambar 2. Spektrum FT-IR alkanolamida campuran dari minyak kemiri.

Untuk mengetahui komposisi asam lemak dari alkanolamida yang terbentuk dilakukan dilakukan analisis secara kromatografi gas sebagai basis perhitungan HLB teorotis.

Komposisi asam lemak dari alknolamida palmitat (7%), sterarat (3%), oleat (24%), linoleat (40%), linilenat (26%). Selanjutnya Harga HLB teoritis dari amida palmitat 6,1; amida stearat 4,6; amida oleat 6,5; amida linoleat 6,3; dan amida linolenat 5,9. Untuk menghitung HLB teoritis dari masing-masing amida asam lemak campuran diperhitungkan kembali berdasarkan komposisi asam lemak yang dikandungnya. Atas dasar tersebut diperoleh HLB teoritis dari masing-masing amida asam lemak campuran

Page 8: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 1-7

Koleksi BPAD Prov SU6

dari minyak kemirir. Secara teoritis sebesar 6,9 dan secara pengamatan 6,0 dengan KKM 6,39. Harga HLB pengamatan diperoleh dari memperhitungkan nilai KKM setara dengan Cw, sedangkan Co = adalah sama dengan 100 – KKM. Harga KKM amida asam lemak minyak kemiri 6,39%, maka Cw = 6,39 dan Co = 93,61. HLB pengamatan = 7-0,36 ln Co/Cw, maka diperoleh untuk amida asam lemak campuran dari minyak kemiri 6,0 yang diidentifikasi sebagai bahan pengemulsi.

Reaksi perubahan pada tahap esterifikasi dapat dijelaskan secara prinsip HSAB, dimana Hard Acid mengikat Hard Base dan Soft Acid mengikat Soft Base. Gugus Asil (R-C(+)

= O) biarpun elektrifilik yang hard acid, akan tetapi lebih lemah bila dibandingkan dengan elektrofilik H(+)

demikian juga nukleofilik HSO4- lebih

hard base bila dibandingkan dengan CH3O

(-).

48

50

52

54

56

58

60

62

64

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Konsentrasi (%) = CMC

Teg.

Per

muk

aan

(dyn

e/cm

)

Gambar 3. Harga KKM/CMC dari alkanolamida campuran minyak kemiri

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan1. Metil ester asam lemak campuran

dari minyak kemiri dibuat secarareaksi esterifikasi dari trigliserida minyak. Hasil reaksi esterifikasi metil ester minyak kemiri sebesar 98-99 %.

2. Nilai HLB teoritis untuk alkanolamida campuran yang diperoleh adalah sebesar 6,9 sedangkan HLB pengamatan sebesar 6,0 yang dapat digunakan sebagai bahan pengemulsi.

SaranDiharapkan untuk penelitian lanjutan

agar dapat diuji kestabilan bahan surfaktan tersebut.

UCAPAN TERIMA KASIH

Pada kesempatan ini kami ucapkan rasa terima kasih sebesar-besarnya kepada Rektor Universitas Sumatera Utara, Promotor dan Co Promotor saya, Kepala Laboratorium Kimia Organik/Proses KImia FMIPA USU atas persetujuan dan fasilitas yang digunakan dalam membantu kelancaran pelaksanaan penelitian ini. Tak lupa kami ucapkan terimakasih kepada semua asisten laboratorium kimia organik/proses kimia FMIPA USU serta semua pihak yang telah membantu terlaksananya penelitian ini. Penelitian ini merupakan penelitian pendahuluan bagi penulis dalam rangka penyelesaiandisertasi pada Program Pascasarjana S3 Ilmu Kimia USU pada saat ini.

DAFTAR PUSTAKA

Balakrishnan, S.. and D. Raghavan, (2003), “Synthesis of 13(140)-Hydroxy-cis-10-nonadecenyl Amine Hydrochloride”, J. Am. Oil. Chem. Soc., 80 (3), 503

Billenstein, S dan Blaschke, G., (1984), “Industrial Production of Fatty Amines and Their Derivatives”, J. Am. Oil. Soc., 61 (2), 354.

Brahmana, H.R., Laporan Hasil Penelitian Mengenai Sintesa Amida Sebagai Bahan Pemantap Lateks, Lembaga Penelitian USU, 1991.

Page 9: Sain Kimia Jan 2005

Pembuatan Surfaktan dari Minyak Kemiri Melalui Reaksi Interesterifikasi Diikuti Reaksi Amidasi(Daniel)

Koleksi BPAD Prov SU 7

Brahmana, H.R., “A Versatile Reaction to Synthesize Related Aldehydes From PKO for Perfumery Via Esterification, Amination and Selective Reduction”, dalam Proc. Of 1989 Int. P.O. Dev. Conference – Chemistry, Technology and Marketing, PORIM, Kuala Lumpur, 142 (1990)

Hamilton, R.J., “Esterification and Interesterification”, dalam Proc. Of 1989 Int. P.O. Dev. Conference Chemistry, Technologi & Marketing, PORIM, Kuala Lumpur, 67 (1990).

George J. Piazza., Alberto, N., and Thomas A. Foglia., (2003), “Hydrolysis of Mono- and Diepoxyoctadecanoates by Alumina’ , J. Am. Oil. Chem. Soc., 80 (9), 901.

Martin, N.A., Swarbrick, J., and Cammarata, A., “Physical Pharmacy”, LEA & FEBIGER, Phil., 1989.

Meffert, A., ‘ Technical Uses of Fatty Acid Ester”, dalam JAOCS, 61, 225 (1994)

Maag, H., (1984), "Fatty Acid Derivatives : Important Surfactants for Household, Cosmetic and Industrial Purposes", J. Am. Oil. Chem. Soc., 61 (2), 259 - 267.

Urata, K. and N. Takaishi., (1998), "Applications of Protecting Groups in the Synthesis of Surfactants, Lipids, and Related Compounds", J. Sur. & Det., 1 (1) 73 - 82.

Yamane, I and Y. Miyawaki., (1990), “Manufacturing Process of Sulfo Methyl Ester and Their Aplication to Detergen”, Proceeding of Palm Oil Development Conference Chemistry Tecnologi and Marketing, PORIM, Kuala Lumpur, Malaysia, 132

Yingui, W. dan Herrington., (1997),” Thermal Reaction of Fatty Acid With Dietilen Triamine”, J. Am. Oil. Chem. Soc. 74, 21

Page 10: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 8-15

8

PERANAN 2,6, Di-TERT-BUTIL-4-METIL FENOL TERHADAP STABILITAS PANAS DAN NYALA KAYU KELAPA SAWIT YANG

TERIMPREGNASI POLISTIRENA

Irfan MustafaJurusan Kimia FMIPA

Universitas Syiah Kuala, 23111

Abstrak

Impregnasi polistirena bekas yang dimodifikasi dengan asam akrilat dan benzoil peroksida sebagai inisiator, ke dalam Kayu Kelapa Sawit (KKS) walaupun telah memperbaiki sifat mekanik KKS, namun stabilitas termalnya masih rendah. Untuk meningkatkan stabilitas termal, khususnya stabilitas panas dan ketahanan nyala KKS, maka dilakukan pemantapan resin Polistirena dengan antioksidan 2,6, di-tert butil-4-metil fenol (BHT).Dalam penelitian ini perbaikan sifat-sifat termal, dilakukan dengan penggunaan BHT sebagai stabiliser pada resin pengimpregnasi. Proses pengimpregnasi dilakukan dalam impregnator dengan kondisi tekanan, suhu dan waktu yang optimum. Kinerja dari bahan stabiliser pada resin untuk impregnasi KKS tersebut diamati menggunakan Uji sifat mekanis, Mikroskop Elektron Payaran (SEM), Spektroskopi Infra Merah Fourier Transform (FT-IR) dan Analisa Termal Differensial (DTA) dari specimen KKS terimpregnasi.Hasil penelitian menunjukkan bahwa stabilitas panas dan nyala KKS terimpregnasi dengan penambahan 0,02 g BHT (10% dari resin) meningkat 5 sampai 8 kali dibandingkan tanpa antioksidan. Hal ini disebabkan oleh kemampuan Butil Hidroksi Toluena dalam berinteraksi dengan resin dan KKS serta kemampuannya dalam mendeaktifkan radikal makro yang terbentuk akibat adanya pengaruh termal.

Kata Kunci: Impregnasi, Stabilitas Termal, BHT, Antioksidan, Stabiliser

PENDAHULUAN

Perkebunan kelapa sawit di Indonesia menghasilkan limbah padat kayu kelapa sawit (KKS) yang cukup banyak sementara pemanfaatannya masih terbatas secara ekonomis karena kualitasnya yang rendah dan mudah rusak karena pengaruh cuaca dan serangga (Wirjosentono, dkk,2000). Limbah batang kelapa sawit yang dihasilkan pada waktu peremajaan tanaman menimbulkan pencemaran dan masalah lingkungan lainnya, sehingga mendorong untuk memanfaatkan limbah kayu kelapa sawit yang banyak dijumpai di Indonesia untuk mengganti kayu konvensional seperti Jati, Pinus, Meranti dan lain sebagainya.

Perkembangan perkebunan kelapa sawit yang banyak dijumpai di indonensia terus meningkat dengan laju

peremajaan tanaman sekitar 10% maka dapat menghasilkan batang kelapa sawit sebanyak 11,7 juta pohon per tahun, yang setara dengan 5,85 juta ton kayu per tahun. Pemanfaatan KKS untuk keperluan pertukangan sudah dilakukan hanya pada batang bagian bawah (sampai 4 m dari permukaan tanah) tetapi dalam jumlah terbatas karena kesulitan pada pengolahannya. Karena kebutuhan kayu di Indonesia pada tahun 2000 mencapai 80 juta m3 sementara kemampuan pasokannya hanya 49 juta m3 maka kemungkinan dari penggunaan KKS sebagai substitusi kayu konvensional perlu diteliti. (Prayitno,1995)

Kayu kelapa sawit harus mengalami pengolahan khusus sebelum digunakan untuk bahan bangunan atau perabotan karena struktur KKS tidak memiliki serat untuk fungsi mekanis, sehingga

Page 11: Sain Kimia Jan 2005

Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit(Irfan Mustafa)

9

rapuh dan tidak stabil. Untuk menjadi bahan yang potensial KKS dapat dimodifikasi agar mencapai kualitas yang baik melalui proses impregnasi. Penelitian tentang pemanfaatan limbah padat KKS untuk dijadikan produk yang mempunyai nilai ekonomis tinggi telah dilakukan oleh beberapa peneliti meskipun demikian tinjauan secara komersil masih sedikit. Zulkarnain dkk (1999) telah melakukan impregnasi larutan resin getah Pinus Merkusi ke dalam KKS, tetapi teknik ini membutuhkan pelarut organik yang banyak dan mahal. Sukatik (2001) juga telah melakukan impregnasi resin Polipropilena yang dimodifikasi dengan asam akrilat, impregnasi ini dilakukan pada suhu tinggi sehingga dapat menyebabkan kerusakan kayu. Demikian juga penelitian yang melakukan impregnasi KKS menggunakan resin Polistirena termodifikasi. Walaupun mampu memperbaiki sifat-sifat dari kayu kelapa sawit, namun belum adanya suatu bahasan khusus mengenai ketahanan termal dari kayu yang dihasilkan. Nurfajriani (2002).

Berdasarkan penelitian-penelitian diatas, khususnya impregnasi dengan menggunakan Polistirena termodifikasi, peneliti mencoba mengambil bahasan penting mengenai stabilitas termal dari KKS yang diimpregnasi mengunakan antioksidan Butil Hidroksi Toluena (BHT). Hasil yang diperoleh, diharapkan akan dapat memperbaiki sifat termal dari KKS yang telah diimpregnasi.

BAHAN DAN METODA

Bahan

Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang digunakan berumur + 25 tahun dari jenis Dura, ketinggian 10 meter dan diameter 35 cm. Polistirena bekas

diperoleh dari tempat pembuangan akhir (TPA) Kodya Medan.

Bahan Kimia yang digunakan pada penelitian ini adalah asam akrilat,benzoil peroksida, n-heksane (P.a.E.Merck), toluena dari Brataco Chemica. Polistirena murni dan daur ulang, BHT (2,6 di-tert-butil-4-metil fenol)

Alat

Pisau Pemotong, danImpregnatorAlat pencetak tekan di laboratorium Kimia Polimer FMIPA USU. Uji tarik dan kelenturan menggunakan alat uji tarik model MFG SC-2 DE.

Prosedur Kerja

Penyediaan Bahan Baku Kayu Kelapa Sawit (KKS)

Sampel Kayu Kelapa Sawit (KKS) yang digunakan diambil dari bagian luar batang, dikeringkan dalam udara terbuka selama 30 hari. Spesimen dipotong-potong dengan ukuran panjang sesuai dengan ASTM (American for Testing and Material) D 1324-60.

Penyediaan Resin Pengimpregnasi

Butiran polistirena bekas tersebut ditimbang sebanyak 20 gram dimasukkan ke dalam gelas ukur dilarutkan dengan toluena, dicampur selama 5 menit lalu ditambahkan dengan 0,1 gram benzoil peroksida dicampur lagi hingga tercampur rata, kemudian dimasukkan 3,6 gram asam akrilat, dan dicampur lagi sampai homogen. Setelah campuran benar-benar homogen, ditambahkan BHT dengan variasi 0; 0,005; 0,01; 0,015; 0,02; 0,025; 0,03.

Page 12: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1,

2005: 8-15

10

Pembuatan Specimen Polistirena Hasil Modifikasi

Resin sebanyak 3 gr diletakkan diantara 2 (Dua) lempengan stainless stell ukuran 15 x 15 cm yang sebelumnya sudah dilapisi dengan kertas aluminium foil. Lempengan kemudian diletakkan diantara pemanas mesin pencetak tekan pada suhu leleh dan diberi tekanan 100 KN, dibiarkan selama 3 menit. Setelah itu lempengan dikeluarkan dan didinginkan serta sampelnya diambil. Selanjutnya sampel dipotong dengan pemotong Dumbbel ASTM 638.

Impregnasi Reaktif KKS Menggunakan Resin Pengimpregnasi

KKS yang telah dibentuk menjadi specimen bersama dengan resin pengimpregnasi diatur sedemikian rupa di dalam chamber impregnator yang bertekanan dari tiga arah. Kemudian dipasang penutupnya pada keadaan kedap udara, chamber diletakkan di atas pemanas dan dijepit agar penutup tetap pada posisinya. Selanjutnya diatur kondisi operasi impregnasi Optimum (seperti yang telah dilaporkan oleh Nurfajriani (2002)

Karakterisasi bahan

Uji Kekuatan tarik

Pengujian kekuatan tarik dan kemuluran dilakukan dengan alat uji terik terhadap tiap spesimen dengan ketebalan 1 mm dan ukuran spesimen berdasarkan ASTM D 638. Data pengukuran tegangan regangan diubah menjadi kuat tarik (), dan kemuluiran ().

Uji stabilitas termal

Pengujian ini didasarkan pada waktu getas bahan dan untuk pengujian nyala ditetapkan dalam ASTM-D635-1974.

Karakterisasi lanjutan

Dilakukan dengan analisa SEM, FT-IR dan DTA.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi Awal Kayu Kelapa Sawit (KKS)

Sampel diambil pada ketinggian 10 meter dari bagian permukaan tanah dan bagian luar batang (periperal), kemudian dibentuk menjadi specimen, dikeringkan dalam udara terbuka, selanjutnya KKS dipotong-potong ASTM (American for Testing and Material) D 1324-60 Spesimen kemudian dikeringkan dalam oven pada suhu 40oC sampai diperoleh berat yang konstan (meer dan Menzies,1997). Kayu kelapa sawit hanya dikatagorikan pada kelas IV, sedangkan data MoR dan MoE KKS kering belum dapat diklarifikasikan kedalam mutu kayu kelas manapun menurut Standar Nasional Indonesia (SNI 03 3527-1994)

Modifikasi Resin Pengimpregnasi

Pemodifikasian resin Polistirena dilakukan dengan menambahkan bahan pemodifikasi asam akrilat yang berfungsi sebagai jembatan penghubung (coupling agent) antara polistirena dengan KKS dan Benzoil Peroksida sebagai inisiator terutama dalam Pembentukan radikal bebas. Penambahan asam akrilat ini menyebabkan rantai polistirena memiliki gugus polar sehingga diharapkan dapat berinteraksi dengan

Page 13: Sain Kimia Jan 2005

Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit(Irfan Mustafa)

11

senyawa yang bersifat polar. Penambahan asam akrilat juga meningkatkan sifat mekanis resin, sehingga terjadi peningkatan kompatibilitas kayu terimpregnasi. Pemantapan sifat resin yang termodifikasi dan kayu yang diimpregnasi, yaitu dengan menambahkan bahan antioksidan. Data

Uji tarik dan Uji getas getas menunjukkan terjadinya peningkatan setelah ditambahkan antioksidan. Peningkatan ini disebabkan oleh interaksi dari gugus asam akrilat (cangkokan) dengan gugus –OH dari Butil hidroksi Toluena yang ditambahkan.

Tabel 1. Data pengukuran sifat mekanis resin PS bekas modifikasi

No Komposisi Resin (gr) / 100 ml Toluena KekuatanTarik/ Kgf/mm2

Kemuluran(%)

Waktu Getas

(menit)PS As.Akr. BPO BHT

1.2.3.4.5.6.7.8.

2020202020202020

-3,63,63,63,63,63,63,6

-0,10,10,10,10,10,10,1

--

0,0050,01

0,0150,02

0,0250,03

0,350,510,680,7

0,740,820,790,62

2,380,561,192,33,13,6

2,382,17

5040

180210270330300300

Impregnasi resin Polistirena termodifikasi ke dalam KKS

Kayu Kelapa Sawit yang telah berbentuk spesimen dengan ukuran tertentu, diimpregnasi reaktif dengan resin Polistirena yang sudah dimodifikasi dengan asam akrilat dan BHT, berdasarkan kondisi optimum, Kayu Kelapa Sawit yang telah dimpregnasikan, kemudian dilakukan beberapa uji mekanis dan pengukuran harga MoE dan MoR. Tabel 2. menunjukkan penggunaan antioksidan Butil Hidroksi Toluena berpengaruh kepada sifat-sifat mekanik KKS yang diimpregnasi. Hal ini disebabkan adanya gugus polar pada BHT yang

mampu mengadakan interaksi dengan resin, sekaligus dengan gugus –OH (selulosa). Hasil terbaik yang didapatkan adalah pada penambahan antioksidan sebanyak 0,02 gr, yaitu harga MoR adalah 617,12 Kg/cm2 dan MoE sebesar 41,13 Kg/cm2.

Menurut data Standar Nasional Indonesia (SNI, 1994), jika ditinjau dari rapat massa, maka KKS hasil impregnasi mengalami peningkatan dari kelas IV (sebelum impregnasi) ke kelas III (setelah impregnasi). Sedangkan Modulus elastisitasnya KKS hasil impregnasi dikatagorikan pada kelas III dan dari harga MoE nya berada pada kelas IV.

Tabel 2. Data pengamatan Uji lentur

Specimen BHT

(gr)

MoR

(Kg/cm2)

MoE

(Kg/cm2)

M.jenis

(g/cm3)

Keterangan

KKS Kering - 119,8 12.372 0,36 Mampu nyala

Page 14: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1,

2005: 8-15

12

KKS + resin - 507,41 34.102 0,62 Habis terbakar sendiri

KKS + resin + BHT 0,015

0,02

0,025

604,57

617,12

611,54

39,61

41,13

40.41

0,61

0,64

0.62

Tak mampu nyala

Harga b = 2, d = 1, I = 12 dan y = 0,3

Sehingga dari hasil ini dapat disimpulkan, bahwa penggunaan antioksidan, dapat juga menaikkan harga MoE dan MoR kayu impregnasi, walaupun tidak terlalu signifikan.

Analisis Mikroskop Elektron Payaran (SEM)

Analisa mikroskop payaran (SEM) digunakan untuk melihat permukaan penampang melintang dan membujur specimen secara mikroskopis, sehingga topografi, tonjolan, lekukan dan pori-pori pada permukaan dapat terlihat.

Gambar 1. Foto SEM KKS sebelum diimpregnasi

Pada Gambar menunjukkan KKS memiliki banyak pori atau rongga-rongga dan mempunyai banyak serat ( fibril ) serta Vasculer bundle (bagian terang) yang mengelilingi parenkim (bagian yang gelap).

Gambar 2. Foto SEM Kayu Kelapa Sawit hasil impregnasi

Gambar bagian permukaan dari KKS yang telah diimpregnasikan, terlihat pori-pori dari KKS sebagian besar telah terisi oleh resin. Rongga-rongga KKS telah tertutupi dan distribusi resin pengimpregnasi merata, sehingga permukaannya lebih rata. Resin pengimpregnasi juga dapat memasuki bagian dalam KKS, namun hanya sebagian dari rongga kayu pori-pori yang terisi oleh resin tersebut. sehingga dapat dikatakan bahwa proses impregnasi telah terjadi dan menyebabkan kenaikan sifat mekanik KKS hasil impregnasi akibat pori-pori KKS telah terisi oleh resin.

Analisis FT-IR

Analisis FT-IR Resin ( PS bekas dan PS modifikasi )

Spektroskopi FT-IR membantu memberikan informasi tentang perubahan gugus fungsi dan adanya interaksi secara kimia.

Data spektrum FT-IR menunjukkan serapan yang khas untuk resin polistirena yaitu 3026,1; 2850,6;1600,8; 1492,8; 1452,3; 1373,2 cm-1 dan gugus asam akrilat ( C= O) yaitu disekitar 1724,2 cm-1. Dengan adanya penambahan antioksidan Butil Hidroksil Toluena ke dalam resin, ternyata spektrum FT-IR menunjukkan adanya gugus baru di serapan 3440,8 cm-1 yang

Page 15: Sain Kimia Jan 2005

Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit(Irfan Mustafa)

13

diperkuat dengan 1164,9 cm-1 adalah merupakan gugus OH dari fenol atau Ar C-OH. Kemudian adanya serapan di 1870–1725 cm-1 semakin mempertajam interaksi dari gugus C=O dengan

munculnya dua puncak. Data lainnya yang mendukung adalah serapan 3080–3030 cm-1 sebagai bentukan dari Ar C-H.

Tabel 3. Data FT-IR Resin Polistirena modifikasi (BHT)

Bil. Gel. (cm-1) pergeseran Gugus fungsi Keterangan

s3028 dan 2850,6

1625-1575

1492,8 - 1450,4

1300-1100

840

800-700

3026 dan 2850,6

1600,8

1492,8 - 1452,3

1373,2

CH (Aromatik)

Ar C-C

Uluran –CH2-

(CH2)n

Polistirena

1728,1 1728,1 C=O As.akrilat

3440,8

1164,9

O-H

Ar C-OHBHT

Dari data diatas, menunjukkan telah terjadinya interaksi antara resin dan antioksidan yang ditambahkan, karena gugus fenol yang dipunyai oleh BHT dapat terikat dengan resin polistirena termodifikasi.

Analisis FT-IR KKS awal dan KKS hasil Impregnasi

Spektroskopi FT-IR ini dilakukan untuk mengetahui informasi tentang perubahan gugus fungsi dan interaksi yang terjadi antara resin dengan selulosa KKS, dan untuk mengetahui adanya gugus karbonil serta serapan khas matriks dari resin polistirena. Analisa ini juga sangat penting dalam menginformasikan seberapajauh resin dapat masuk ke dalam KKS.

Data FT-IR dari KKS awal, menunjukkan beberapa gugus penting dari rangkaian kayu kelapa sawit, dimana kandungannya adalah selulosa. Hal ini dapat dilihat pada bilangan gelombang dan gugus fungsinya. Sedangkan spektrum KKS yang telah diimpregnasi, menginformasikan tentang keberadaan gugus dasar KKS dan gugus resin yang diimpregnasikan serta interaksi keduanya. Adanya serapan pada 1/� 3429,2 cm-1 yang merupakan gugus hidroksil (-OH) selulosa KKS dan diperkuat dengan serapan 1029,9 dan 1242,1 cm-1. Serapan pada daerah 1600,8 cm-1

merupakan gugus C-C selulosa serta serapan di 1242,1 cm-1 menunjukkan keberadaan C-O-C dalam selulosa. Sedangkan untuk bilangan gelombang 2920,0 cm-1 merupakan khas dari C-H yang diperkuat dengan serapan 1373,2 cm-1.

Tabel 4. Data FT-IR KKS hasil impregnasi (BHT )Bil. Gel. (cm-1) Pergeseran Gugus fungsi Keterangan

3429,2 dan 1029,92920,0 1600,81373,21242,1

3429,2 dan 1029,92920,0 1600,81373,21242,1

OHCHC-C

CH3, CH2

C-O-C (sel)

Kayu Kelapa Sawit

Page 16: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1,

2005: 8-15

14

3024,2 dan 2850,61600,8

1492,8 - 1450,41728

3024,2 dan 2850,61600,8

1492,8 - 1450,41728

CH (Aromatik)Ar C-C

Uluran –CH2-C = O

Resin Polistirena termodifikasi

3427,31164,9

OHAr C-OH BHT

Data di atas menunjukkan adanya pergeseran serapan pada daerah 3421,5 menjadi 3429,2 cm-1 setelah KKS diimpregnasi. Hal ini dimungkinkan dengan adanya ikatan hidrogen antar molekul yang bertambah akibat interaksi gugus hidroksil dari resin termodifikasi dengan gugus OH dalam selulosa KKS. Pergeseran lainnya adalah pada 3058,9 menjadi 2920 cm-1

yaitu gugus C-H selulosa.Demikian juga gugus fungsi dari resin

yaitu, dengan adanya serapan pada daerah 3024 dan 2850,6 cm-1 adalah khas dari Polistirena yang diperkuat pada serapan 1492,8-1450,4 cm-1 dan adanya serapan C=O pada daerah 1728 cm-1. serta serapan pada 1600,8 cm-1 yang memperkuat keberadaan resin didalam KKS yang diimpregnasi.

Spektrum FT-IR dari KKS yang diimpregnasikan resin dengan penambahan antioksidan ternyata menunjukkan hasil yang sedikit berbeda. Perbedaan yang sangat signifikan adalah dengan munculnya gugus fenol (senyawa BHT) pada bilangan gelombang 1166,9 cm-1. Perbedaan lainnya adalah serapan pada 987,5 yang merupakan bentukan dari benzena tersubstitusi. Sedangkan serapan pada bilangan gelombang yang lainnya hanyalah merupakan pergeseran yang terjadi akibat adanya interaksi antar molekul seperti 3421,5 menjadi 3427,3 cm-1 dengan munculnya beberapa puncak yang mewakili gugus –OH. Hal ini dimungkinkan dengan adanya ikatan hidrogen antar molekul yang bertambah akibat interaksi gugus hidroksil dari resin termodifikasi dengan gugus OH dalam selulosa KKS.

Analisis Termal (DTA)

DTA adalah merupakan salah satu metode untuk menetukan perubahan termal suatu bahan sebagai fungsi temperatur.

Hasil analisis termal untuk resin Polistirena modifikasi, dapat diketahui mempunyai suhu leleh 120 –140oC sedangkan Polistirena modifikasi dengan penambahan BHT, ternyata mengalami peningkatan sampai range suhu 150–190oC

DTA untuk KKS sebelum di impregnasi terlihat bahwa reaksi cenderung melepaskan kalor (reaksi eksoterm), ini terjadi karena KKS bersifat hidrofil dan banyak mempunyai susunan gugus –OH selulosa yang mudah terurai menjadi lebih sederhana. Dari kurva terlihat bahwa KKS sebelum impregnasi, terdekomposisi seluruhnya pada suhu 390oC. Penyusun KKS seperti lignin dan hemiselulosa meleleh di 110-150oC sedangkan pada suhu 210 – 230 merupakan lelehan selulosa yang berakhir di sekitar 260-280oC. Semakin besar temperatur tersebut, menunjukkan bahwa selulosa penyusun KKS adalah selulosa yang berupa kristalin.

Sedangkan data DTA untuk KKS setelah impregnasi resin modifikasi tanpa antioksidan mengalami banyak perubahan reaksi baik secara eksoterm atau endotermis, karena pengaruh dari resin yang telah memasukinya. Dari data diperoleh adanya puncak pelelehan pada suhu 110, 120, 150 dan 160oC yang bersifat eksotermis dari resin dan mengalami masa transisi dengan reaksi endotermis untuk temperatur glass yang dimulai dari range 225oC–335oC dengan puncak eksotermis pada 305oC. Reaksi ini berakhir dengan proses dekomposisi dari komponen yang terjadi pada temperatur 410–435oC.

Kayu Kelapa Sawit yang diimpregnasi resin modifikasi dengan penggunaan antioksidan, memperlihatkan adanya perbedaan dan kenaikan temperatur pada tingkat tertentu. Data yang didapatkan terlihat adanya kenaikan untuk fase leleh resin dari 110-120 menjadi 135oC dan berakhir di sekitar 190oC. Sedangkan

Page 17: Sain Kimia Jan 2005

Peranan 2,6,-Di-Tret-4-Butil-4- Metil Fenol Terhadap Stabilitas dan Panas Kayu Kelapa Sawit(Irfan Mustafa)

15

temperatur transisi mengalami kenaikan dari suhu sebelumnya menjadi 230-360 dengan puncak tertinggi pada 320oC bersifat eksotermis dan berakhir untuk proses dekomposisi pada suhu 425-450oC.

Dari data-data tersebut, ternyata dengan penggunaan metode impergnasi akan memberikan sejumlah pengaruh termal terhadap KKS, karena pengaruh masuknya resin dapat meningkatkan soliditas specimen sehingga lebih sukar terdekomposisi. Demikain juga penggunaan antioksidan akan dapat meningkatkan stabilitas termal KKS, sehingga memperjelas peranan dari Butil Hidroksi Toluena dalam mengatasi pengaruh termal yang diberikan terhadap Kayu Kelapa Sawit yang terimpregnasi.

KESIMPULAN

Berdasarkan penelitian ini dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. KKS dapat diimpregnasikan dengan resin polistirena termodifikasi asam akrilat dan Butil Hidroksi Toluena, serta dapat meningkatkan mutu KKS sehingga dapat digunakan untuk kayu pertukangan dengan interaksi fisik-kimia antara polistirena dengan selulosa KKS.

2. Penggunaan 2,6 di-tert-butil-4-metil fenol sebanyak 10 %, ternyata mampu meningkattkan stabilitas termal KKS yang diimpregnasi pada tekanan 1 kg/cm2, waktu 9 jam dan konsentrasi resin 20 %(b/v).

3. KKS setelah dimpregnasi dengan resin polistirena termodifikasi, kualitasnya meningkat. Harga MoR dan MoE KKS awal (119,8 dan 12.372,51) kg/cm2

setelah diimpregnasi menjadi (617,12 dan 41,13) kg/cm2. Menurut SNI tentang mutu kayu dari harga MoR-nya KKS terimpregnasi dikatagorikan pada kelas III dan dari harga MoE-nya berada pada kelas IV.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Bapak Prof.Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, Dr.Purboyo Guritno, MSc, Drs.Thamrin, MSc dan bapak Drs. Harry Agusnar, MSc, M.Phil atas bimbingan selama melakukan penelitian dan penulisan. Juga terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuannya. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmatNya danmemberikan balasan yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Andrew S, (2002),”Ordered Nanoporous Polymers from Polystyrene-Polylactide Block Copolymers”, Journal AM.Chem.Soc. Vol.124.

Al-Malaika, S, (1997),”Reaktive Modifiers For Polymers”, Blanckie Academic and professional, London.

Al-Malaika, S. and G. Scot, (1983), “Degradasi and Stabilisation of Polyoleofins”, App. Sci.Publ, Ltd. London

Billmeyer,W.F, (1984),”Textbook of Polymer Science”, 3ed, Johm Wiley and Sons, New York.

Cowd,.(1991),”Kimia Polimer”, ITB Bandung.Darwin. Y dan Thamrin, (2001), “Pembuatan

kayu termoplastis dari batang Kayu Kelapa Sawit”, FMIPA USU.

Dodd, J.W, (1987),”Termal Method : Analitical Chemistry by Open Learning”, John Wilwy and sons, New York.

Dodong,A,(1996),”Sistem Pengeringan Kayu”, Kanisius, Yogyakarta.

Dumanauw, J.F, (1993),”Mengenal Kayu”,Kanisius, Yogyakarta.

Fengel,D.G. Wegener, (1996),”Kayu,Kimia dan Ultra Struktur”, Gajah mada University Press, Yogyakarta.

Fernanda, (1997), “Modification of Wood with Coupling Agent”’ J.of.Apl.Polymer Science, 1227-1235.

Gerald scott,Norman G,(1985),”Polymer Degradation dan Stabilisation,” Melbourne Sydney.

Kirk-Orthmer, (1987),”Encyclopedia of Oil Palm solid Waste Based Industries in Indonesia”,Proceedings of The Third National Seminar, Malaysia.

Lubis,A., Guritno, P dan Darnoko, (1994), “Prospek Industri dengan bahan baku Limbah padat Kelapa Sawit di Indonesia”, Berita PPKS, 2, 203-208.

Norman,G dan Gerald,S,(1985),”Polymer Degradation dan Stabilisation”, Cambridge University Press.

Page 18: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1,

2005: 8-15

16

Prayitno, T.A dan Darnoko, (1994), “Karakterisasi papan Partikel dari pohon Kelapa Sawit”, Berita PPKS, 12, 65-71.

Rabek, F.J., (1980), “Experimental Methods in Polymer Chemistry”,JohnWiley and Sons,New York.

Sastrohamijoyo,H,(1995),”Kimia Kayu”,Gajahmada University Press, Yogyakarta.

Seymour,R.B.,(1984), ”Polymer Composites”, Utrecht, Nederland

Sukatik, (2001), “Impregnasi Kayu Kelapa Sawit dengan Polipropilena bekas yang dimodifikasi dengan asam akrilat”, Thesis Kimia PPs-USU, Medan

Surdia, T. and S. Saito, (1995), “Pengetahuan Bahan Teknik”,Pradanya Paramita, Jakarta.

Wirjosentono, B., A.N.Sitompul, Sumarno, T.A. Siregar dan S.B. Lubis, (1995), “Analisis dan Karakterisasi Polimer”, USU Press, Medan.

Page 19: Sain Kimia Jan 2005
Page 20: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 16-20

16

PERANAN ANHIDRIDA MALEAT TERHADAP KOMPATIBILITAS POLIETILENA DAN KARET ALAM SIR 20

DENGAN PENGISI PULP TANDAN KOSONG SAWIT

Lely Risnawaty Daulay Fakultas Tarbiyah

Institut Agama Islam Negeri Medan

Abstrak

Kompatibiitas antara bahan pengisi pulp tandan kosong sawit didalam matriks polietilena dan karet alam SIR 20 adalah sangat rendah. Untuk itu diselidiki pengaruh anhidrida maleat terhadap kompatibilitas dalam matriks pelietilena dan karet alam SIR 20 yang dibandingkan dengan tampa penambahan anhidrida maleat dengan menggunakan labu plastomil. Dilaporkan bahwa terlihat perubahan yang nyata dari kompatibilitas bahan pengisi dalam matriks polietilena dan karet alam SIR 20 dengan adanya penambahan anhidrida maleat.Pada uji mekanis terjadi peningkatan kuat tarik dan karakterisasi dari DTA terjadi interaksi yang positif antara pengisi dan matriks polietilena dan karet alam SIR 20. Dalam foto SEM terlihat bahwa pengisi pulp tandan kosong sawit menyebar secara merata dibandingkan dengan tampa anhidrida maleat. Hasil spektoskopi infra merah menunjukkan anhidrida maleat berikatan dengan matriks polietilena dan karet alam SIR 20 dan bahan pengisi pulp tandan kosong sawit.

Kata kunci: polietilena, karet alam, pulp, anhidrida maleat, kompatibilitas

PENDAHULUAN

Limbah padat tandan kosong sawit yang berasal dari perkebunan kelapa sawit merupakan sumber karbohidrat dan lignoselulosa tersedia melimpah ruah di Indonesia sampai saat ini belum dimamfaatkan secara optimal Dengan kandungan selulosa yang cukup tinggi , tandan kosong sawit dapat digunakan sebagai bahan baku pulp.Dalam hal lain , pulp tandan kosong sawit telah digunakan sebagai pengisi matriks polimer karena harganya murah dan tersedia dalam jumlah banyak, Wirjosentono menggunakan serbuk tandan kosong sawit sebagai pengisi matriks poliolefin untuk digunakan sebagai film kemasan, tetapi dapat terdegradasi oleh pengaruh mikroba dan cuaca.

Polietilena adalah salah satu polimer terbesar penggunaan. dan produksinya pada pasca pemakaian sukar

terdegradasi dalam alam sehingga menimbulkan masalah pencemaran. Pencampuran polietilena dengan pulp tandan kosong sawit cenderung untuk tidak berlangsung secara homogen dan mempunyai kompatibilitas yang rendah karena mempunyai sifat kepolaran yangberbeda.

Dalam penelitian ini dilakukan pencampuran antara polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit. Penambahan anhidra maleat diselidiki untuk mengetahui adanya peningkatan kompatibilitas antara matriks polimer dengan bahan pengisi. Anhidra maleat berfungsi sebagai penguat sehingga dapat meningkatkan interaksi antara bahan pengisi dan matriks polimer.

Untuk mengetahui adanya peningkatan kompatibilitas dengan penambahan anhidrida maleat dapat diselidiki melalui uji tarik dan permukaan campuran polimer. Teknik

Page 21: Sain Kimia Jan 2005

Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20(Lely Risnawaty Daulay)

17

mikroskopi elektro payaran (SEM) dan pengujian sifat mekanis seperti yang telah diselidiki Zaini et al,.Untuk melengkapi informasi antara pengisi dan matriks polimer interaksi yang terjadi antara polietilena/karet alam SIR20 dan pulp tandan kosong sawit serta anhidrida maleat juga diselidiki dengan cara yang telah dilaporkan oleh Yeh Wang yaitu dengan menggunakan FTIR dan pengukuran sifat termal.

BAHAN DAN METODA

Bahan

Bahan yang dipakai untuk penelitian ini adalah polietilena (PE) komersil dari Philips, karet alam SIR 20 dari Balai Pengujian & Sertifikasi Mutu Barang Medan, pulp tandan kosong sawit (PTKS) dari Balai Selulosa Bandung dihaluskan sampai ukuran 53 m dan anhidrida maleat.

Metoda

Polietilena, karet alam SIR 20 dengan pulp TKS ynag sudah halus, benzoil peroksida dan anhidrida maleatdicampur. Pencampuran dilakukan dengan menggunakan labu plastomil computer pada temperatur 135 0C, kecepatan putar 60 rpm selama 10 menit. Variasi komposisi pencampuran seperti pada Tabel 1. Hasil

pencampuran dicetak tekan menjadi specimen pada suhu 135 0C selama menit dengan tebal 0,2 mm. Specimen uji mekanis dibentuk menurut ASTM 638-72 Type IV selanjutnya dikarakterisasi dengan mikroskopi elektro payaran (SEM), Spektroskop infra merah FTIR dan dynamic thermal analysis (DTA). Uji kuat tarik dan kemuluran dari specimen dilakukan dengan alat uji tarik Autograph (AGS 500) Shimadzu.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sifat MekanikCampuran polietilena, karet alam

SIR 20 dan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan penambahan anhidrida maleat lebih kompatibel daripada tampa anhidrida maleat..Kekuatan tarik (MPa) dan kemuluran (mm) dari specimen campuran terlihat pada Tabel 2. Terlihat perbedaan yang nyata dari pengaruh penambahan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat terhadap kekuatan tarik dari campuran polimer. Ini berarti adanya penambahan anhidrida maleat akan meningkatkan kuat tarik dan juga kemuluran. Ini disebabkan anhidrida maleat yang bersifat polar mengikat gugus non polar pada polietilena dan karet alam SIR 20 dengan gugus polar pulp tandan kosong sawit.

Tabel 1. Komposisi campuran polimer dalam labu plastomil

PolietilenaKaret alam SIR 20

PTKSBenzoil peroksida Anhidrida maleat

42 28 30 2 -42 28 30 2 3

Tabel 2. Kekuatan tarik (MPa) dan kemuluran (mm) dari campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat dan tanpa anhidrida maleat

PEKomposisi (%)

Kuat tarik KemuluranKaret Alam

SIR 20Pulp TKS BPO AM

42 28 30 - - 2,79 26,02

Page 22: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 16-20

18

42 28 30 0,25 - 2,82 30,9242 28 30 0,25 3,0 4,38 63,52

MorphologiMorphologi permukaan untuk

campuran polimer yang ditambah dengan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat didasarkan pada SEM terlihat pada Gambar 1a-1b. Permukaan antara matriks polietilena, karet alam SIR 20 dan pengisi pulp TKS tampa penambahan anhidrida maleat menunjukkan adhesi yang lemah. Pada permukaan specimen terlihat pengisi selulosa tidak menyebar secara merata dibandingkan dengan penambahan anhidrida maleat yang terdistribusi secara merata. Penambahan anhidrida maleat telah mengubah permukaan polimer sehingga matrik menjadi kompatibel karena adanya interaksi antara polietilena, karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit.

Pengukuran termal diffrensial (DTA)Hasil dari pengukuran termal

diffrensial (DTA) terlihat pada Gambar 2a- 2b. Puncak (Tg) dari polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp tandan kosog sawit pada suhu 149,05 0C dan puncak (Tg) dari polietilena, karet alam SIR 20, pulp tandan kosong sawit dan anhidrida maleat pada suhu 133,28 0C. Adanya perubahan puncak (Tg) disebabkan adanya anhidrida maleat sehingga terjadi interaksi yang kuat antara pengisi pulp tandan kosong sawit dan matriks polimer. Jadi kompatibilitas polietilena, karet alam SIR 20, pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleat lebih baik dibandingkan tanpa ada anhidrida maleat.

(1a) (1b)

Gambar 1a dan 1b. Fota SEM campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat dan tampa anhidrida maleat

Page 23: Sain Kimia Jan 2005

Peranan Anhidrida Maleat Terhadap Kompabilitas Polietilena dan Karet Alam SIR 20(Lely Risnawaty Daulay)

19

Gambar 2 a. Pengukuran termal diffrensial (DTA) campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat

Gambar 2 b. Pengukuran termal diffrensial (DTA) campuran polietilena, karet alam SIR 20, dan pulp TKS tanpa anhidrida maleat

Spektroskopi inframerah Spektroskopi inframerah yang

dihasilkan dari sampel film polietioenadan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleatdan tampa anhidrida maleat terlihat pada Gambar 3a – 3b. Absorbsi dengan panjang gelombang 3052 cm dan 3886 cm untuk pulp tandan kosong sawit adalah karakterisasi dari ikatan hidrogen atau sterching vibrasi untuk

OH. Absorbsi untuk panjang gelombang 2339-2923 cm untuk streching CH. Puncak 1701 karakterisasi untuk C=O dari anhidrida maleat. Munculnya pita serapan 1029 adanya gugus C-O-C menunjukkan adanya indikasi telah terjadi interaksi antara polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit dan anhidrida maleat alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat

Gambar 3 a. Spektra inframerah campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS dengan anhidrida maleat

Page 24: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 16-20

20

Gambar 3 b. Spektra inframerah campuran polietilena, karet alam SIR 20 dan pulp TKS tanpa anhidrida maleat

KESIMPULAN DAN SARAN

Peranan anhidrida maleat terhadap kompatibilitas polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dalam labu plastomil telah diselidiki. Campuran polietilena dan karet alam alam SIR 20 dengan pulp TKS dengan penambahan anhidrida maleat mempunyai kompatibilitas yang lebih tinggi bila dibandingkan tampa anhidrida maleat. Ini dapat dilihat dari penyelidikan sifat mekanis campuran polietilena dan karet alam SIR 20 dengan penambahan anhidrida maleat mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi aripada tampa adanya anhidrida maleat.

Penyelidikan SEM dan DTA terjadi interaksi yang positif melalui polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pengisi pulp tandan kosong sawit dengan adanya anhidrida maleat. Analisis spektroskopi FT inframerah menunjukkan bahwa anhidrida maleat berikatan dengan polietilena dan karet alam SIR 20 dengan pulp tandan kosong sawit.

DAFTAR PUSTAKA

Darnoko, Guritno, P. Sugiharto. A., and.,Sugesty, S, (1996), Pulping of Oil Palm Empty Fruit Bunches with Surfactant, in : Proc, Oil Pal Trunk and Palmwood

Wirjosentono, (1999), Pembuatan Poliblen Mampu Terdgradasi Menggunakan Teknik Pengolahan Reaktif Polyolefin dan Serat Limbah Kelapa Sawit, FMIPA, USU Medan

Sain, M . M, Kokta, 1994, Polyolefin Wood Filler Composites, I Performance of phenylene Bismaleide- modified Wood Fibre in Polypropylene Composites, J App, Polym, Sci. 54, 1545- 1559

Schut, J, H, 1997, Wood – Filled Thermoplastic Comercial Plas, World, 55, 10: 12-15

Laurent, M. Matuana, John. J. Balatimez, 1998, Effet of Surface Properties on the Adhesion between PVC and Wood Veneer Laminates, Polymer Engeenering and Science Brookfield Center, Vol, 38, Iss, 5, 765

Mishra, S, And Naik, J. B, 2000, The Compatibilising Effect of Maleic Anhidride and Swelling and Mechanical Properties of Plant Fiber- Reinforced NovolacComposites Science and Technology, 60, 1720- 1735

W. DALE ELLIS, J L. ODELL, 1999, Wood-Polymer Composites Made with Acrilic Monomers, Isocyanate, and Maleic Anhidride, USDA, Forest Products Laboratory, One Giffort Pinchot Drive, Madison, Wisconsin 53705-2398, USA

Zaini, M. J., Z. Ismail., M. Y. A. Fuad, and J. Mustafah, 1994, Application of oil Palm Wood Flour as Filler in PP. Polym. J. (Jap). 26, 5: 637-642

Wang, Yeh-C, Sum- M Lai, Hsun-C Chan, Hasiao-F Shen, 2003, Effectivenees of Functionalized Polyolefins as Compatibilizers for Polyethylene/Wood Flour Composites, Polym Engineering and Csience, Brookfield Center, 43, 933,13

Page 25: Sain Kimia Jan 2005

Pemanfaatan Ekstrak Biji Buah Pinang (Areca Catechu L) Sebagai Anti Oksidan(Pina Barus)

21

PEMANFAATAN EKSTRAK BIJI BUAH PINANG (Areca Catechu L) SEBAGAI ANTI OKSIDAN TERHADAP MINYAK DAN LEMAK

Pina BarusJurusan Kimia FMIPA

Universitas Sumatera UtaraJl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155

Abstrak

Ekstrak biji buah pinang (Areca catechu L) dapat digunakan sebagai antioksidan terhadap minyak/lemak. Dari 50 g bubuk biji buah pinang diekstraksi dengan etanol-air (4:1) v/v (ekstrak A); Aseton-air (4:1) v/v (ekstrak B) dan dengan air pada suhu 80 0C (ekstrak C). Total polifenol dari ekstrak A, B dan C ditentukan secara volumetris (AOAC). Uji aktivitas antioksidan ekstrak A, B dan C terhadap asam linoleat pada kosentrasi 200 dan 400 ppm. Aktivitas antioksidan ditentukan melalui pengukuran bilangan

peroksida dan absorbansi pada nmE cm 232%11 (Carotein Bleaching Method). Sebagai pembanding

digunakan BHT dalam kosentrasi yang sama. Dari hasil penelitian menyatakan bahwa ekstrak biji buah pinang dapat digunakan sebagai antioksidan terhadap minyak dan lemak, walaupun tidak sebaik BHT. Uji statistik menunjukkan bahwa ketiga ekstrak tidak begitu nyata dalam hal aktivitas antioksidannya.

Kata kunci: biji buah pinang, antioksidan, bilangan peroksida, absorbsi.

PENDAHULUAN

Pemanfaatan biji-bijian, daun, batang dan akar berbagai tanaman telah dicoba sebagai antioksidan terhadap minyak dan lemak menggantikan antioksidan sintetis. Hal ini dilakukan karena adanya dugaan bahwa pemanfaatan antioksidan sintetis seperti BHT dan BHA dapat menyebabkan kanker. Dalam penelitian ini dicobamenggunakan ekstrak biji buah pinang (Areca catechu L) sebagai antioksidan terhadap asam linoleat. Biji buah pinang disebutkan mengandung tannin yaitu senyawa polifenol dimana senyawa polifenol ini mempunyai aktivitas antioksidan terhadap minyak atau lemak. Ekstraksi dilakukan menggunakan tiga jenis pelarut yaitu : Etanal – air = (4:1) v/v; Aceton – Air = (4:1) v/v dan Air pada 80 0C. Ekstrak kasar dipekatkan ditentukan kadar polifenol secara volumetris (AOAC).

Selanjutnya digunakan sebagaiantioksidan terhadap asam linoleat pada kosentrasi 200 dan 400 ppm. Aktivitas antioksidan ditentukan dengan menentukan bilangan peroksida (PV) dan absorbsi pada nmE cm 232%1

1 (Metoda

Carotine Bleaching). Data selanjutnya diolah secara statistik sederhana untuk melihat perbedaan aktivitas antioksidan dari ketiga ekstrak kasar tersebut. Bandingkan dengan BHT.

BAHAN DAN METODA

Bahan

Biji buah pinang yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis pinang merah diambil dari daerah Pancur Batu Kab. Deli Serdang Propinsi Sumatera Utara. Bahan kimia yang digunakan adalah yang pro-analis (pa) dibeli dari

Page 26: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 21

22

agen penjualan bahan kimia di kota Medan.Metoda

Biji buah pinang dikeringkan pada panas matahari lalu ditumbuk halus 60 – 80 mesh.

Selanjutnya dilakukan ekstraksi menggunakan tiga jenis pelarut yaitu: Etanol – Air (4 : 1) v/v; Aceton – Air (4 : 1) v/v dan Air pada 80 0C. Filtrat yang diperoleh dibebaskan dari pelarut dengan menguapkannya pada rotatorievoporator. Kadar polifenol dalam masing-masing ekstrak ditentukan secara volumetris (AOAC). Selanjutnya dari masing-masing ekstrak diuji aktivitas antioksidannya terhadap asam linoleat. Kadar ekstrak kasar yang digunakan masing-masing 200 dan 400 ppm. Aktivitas anti oksidannya ditentukan pula dengan mengamati perubahan bilangan peroksida (PV) dan absorbansi pada nmE cm 232%1

1 .

PENENTUAN TOTAL POLIFENOL1. Metode volumetri

Penentuan polifenol dengan volumetris.

Reagen

1. KMnO4 0,04 N2. Larutan indigo carmine, larutkan

1,5 g indigo carmine (bebas dari biru) dalam 1 L air yang berisi 50 ml H2SO4(p).

3. Larutan gelatin, merendam 25 gr gelatin selama 1 jam dalam larutan NaCl jenuh dipanaskan sampai gelatin larut, didinginkan dan larutkan dengan larutan NaCl (jenuh) ke dalam 1 L.

4. Larutan asam NaClKe dalam 975 ml NaCl (jenuh), ditambahkan 25 ml H2SO4 (p)

Prosedur- Tempatkan aliquot juice yang telah

disaring (10-20 ml berisi 0,01 g tannin) dalam cawan porselin, tambahkan 20 ml indigo carmine dan + 500 – 700 ml air.

- Tambahkan KMnO4 dari buret 1 ml dan digoyang sampai warna menjadi hijau terang.

- Kemudian tambahkan setetes sampai warna menjadi pink. Catat ml KMnO4 (A).

- Ke dalam 50 ml filtrat juice dalam labu 250 ml, tambahkan 25 ml larutan gelatin dan sempurnakan volume dengan larutan asam NaCl.

- Pindahkan ke labu conikal, tambahkan sedikit penyaring (kaolin, kieselgur), biarkan 15 menit dan saring.

- Ke dalam 50 ml filtrat (10 ml juice), tambahkan 20 ml larutan indigo carmine, dan tambahkan kira-kira 50 – 70 ml air, dan titrasi dengan larutan KMnO4 (B).

% polifenol = titrat x 100 x g tannin/ml KMnO4

(as. gallotannic) ml yang diperoleh

A = Total polifenol dalam material B = Non fenol material A-B = Fenol sebenarnya1 ml KMnO4 0,1 N = 0,0042 g tannin

2. Metode kolorimetriDasar: Pembentukan warna biru oleh reduksi asam phosphotung-statmolybdic oleh tannin.

Page 27: Sain Kimia Jan 2005

Pemanfaatan Ekstrak Biji Buah Pinang (Areca Catechu L) Sebagai Anti Oksidan(Pina Barus)

23

Reagena) Folin – Denis Reagen

Ke 750 ml air, tambahkan 100 g Na-tungstate (Na2WO4 . 2H2O), 20 g phospho molybic dan 50 ml H3PO4 85%. Refluks campuran selama 2 jam, didinginkan pada 25 0C dan dilarutkan dengan 1000 ml air.

b) Na2CO3 jenuhKe dalam 100 ml air tambahkan 35 gr Na2CO3 anhidrat, larutkan pada 70 – 80 0C dan dinginkan 1 malam lebih.

c) Larutan standar asam tannatLarutkan 100 mg asam tannik dalam 1 l air. Siapkan larutan segar untuk masing-masing penetapan (1 ml = 0,1 mg asam tannik).

Preparasi Kurva Standar- Pipet 0 – 10 ml adiquot larutan

standar asam tannic ke dalam labu volumetrik 100 ml berisi 75 ml air. Tambahkan 5 ml Reagen Folin –Denis dan 10 ml Na2CO3 ke masing-masing labu volumetri dan buat ke 100 ml air. Campurkan dan ukur warna selama 30 menit pada 760 nm.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dari hasil percobaan diperoleh data sebagai berikut:

Total polifenol dalam ekstrak A =7,52 g; ekstrak B = 8,23 g dan ekstrak C = 9,24 g.

Pengujian aktivitas antioksidan dari ketiga ekstrak A, B dan C terhadap asam linoleat sebagai berikut:

Dari data yang diperoleh ternyata biji buah pinang dapat digunakan sebagai antioksidan terhadap minyak dan lemak, walaupun tidak sebaik BHT. Aktivitas antioksidan dan ketiga ekstrak A, B dan C ternyata tidak berbeda

nyata. Penggunaan antioksidan pada batas sampaio 600 ppm dalam minyak dan lemak masih dimungkinkan, apalagi antioksidan yang digunakan adalahbersumber dari alam (antioksidan alami).

Tabel Aktivitas antioksidan ekstrak A, B dan C dari biji buah pinang

Fraksinasi yang digunakan

PV(meg O2/kg

minyak)

nmE cm 232%11

Asam Linoleat (Kontrol)LO + 200 ppm BHTLO + 400 ppm BHTLO + 200 ppm Ekstrak ALO + 400 ppm Ekstrak ALO + 200 ppm Ekstrak BLO + 400 ppm Ekstrak BLO + 200 ppm Ekstrak CLO + 400 ppm Ekstrak C

298,7156,7136,9283,0268,0278,0245,3236,6216,0

27,0413,4610,2525,1222,0626,6123,7422,0620,13

Penggunaan antioksidan ini masih dalam bentuk ekstrak kasar, jadai akan lebih bermakna apabila ekstrak kasar itu dapat difraksinasi atau dalam keadaan lebih murni. Aktivitas antioksidan ini masih diamati pada waktu 1 minggu setelah diaplikasikan. Agar pemanfaatan antioksidan ini lebih dapar direkomendasi tentunya diamati paling sedikit tiga minggu setelah aplikasi.

KESIMPULAN DAN SARAN

Sebagai kesimpulan dari penelitian ini adalah:

Biji buah pinang dapat digunakan sebagai sumber antioksidan terhadap minyak dan lemak. Karena itu disarankan bahwa penelitian ini dilanjutkan agar diperoleh ekstrak biji buah pinang yang lebih murni atau menentukan komponen polifenol yang terdapat pada biji buah pinang yang berfungsi sebagai antioksidan.

Page 28: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 21

24

DAFTAR PUSTAKA

Dan E. Pratt and Paula M. Birac, (1989), "Source of Antioxidant Activity of Soybeans and Soy Products". J. of Food Science 44, 1720-1722.

Deiana M., A. Rosa., V. Casu., F. Cottiglia., L. Bonsigmore., and M.A. Dessi., (2003)., "Chemical Composition and Antioxidant Activity of Extract From Dephegnidium. L". JAOAC. 80. 1. 65-70.

Freidoon Shahidi, Cyril Desilva and Ryszard Amarowiz, (2003), "Antioxidant Activity of Extract of Defatted Seeds of Niger (Guizotia Abyssinica)". JAOAC. 80. 5. 443 – 450.

Jorma Matikainen., Matti Laantera., and Seppu Kaltia., "Determination of Degree of Oxidation Methyl Linolent and Linoleat by Weigting Method". JAOAC. 80 . 6. 591-593.

Naczk. M., T. Nicholas., R. Zadernowski., and F. Shahich., (1994)., "Antioxidan Activity of Condensed Tannin of Beach Pea, Canolla Hulls, Evening Prima Rose., and Faba Beans", J. Agric Food Chem. 42. 2196-2200.

Naczk, M., and T. Nicholas., (1996), "Protein Precipitation Capasity of Crude Canolla Tannins., Effect of pH., Tanin and Protein Consentrating", J. Agric. Food Chem. 44, 2144-2148.

Naczk, M; J. Pink; Amarowiez D.Pink; F. Shahidi, (2001), "Multivariate Model for The Prediction of Soluble Tannin in Crude Extracts of Poliphenols From Canolla and Repeseed Hulls", JAOAC. 78 . 4, 411-414.

Sihombing Toguan, (2000), "Pinang Budidaya dan Prospek Bisnis" Penebar Swadaya, Jakarta.

Silvia Taga M., E.E. Miller and D.E. Pratt, (1994), "Chia Seeds as a Source of Natural Lipid Antioxidant", JAOAC. 61. 5. 928 – 931.

Suna Kim., Jaebok Park., and In Kyeong Hwang., (2002)., "Changes of FA Composition and Antioxidan Activity of Pigmen Extracts From Korean Red Papper Powder (Capsicium annum. L) Due to Processing Conditions", JAOAC. 79 . 12. 1267-1269.

Page 29: Sain Kimia Jan 2005

Analisa Kadar Ion Cu2+ pada Glyserol dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom(Zul Alfian)

25

ANALISA KADAR ION CU2+ PADA GLYSEROL DENGANMETODE SPEKTROFOTOMETRI SERAPAN ATOM (SSA)

Zul AlfianJurusan Kimia FMIPA

Universitas Sumatera UtaraJl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155

Abstrak

Telah dilakukan analisa logam Cu didalam glyserol yang berperan sebagai katalis dalam bentuk Cupper Chromite. Sampel glyserol yang digunakan dalam pengujian diambil dari tangki penyimpanan sementara antar tiap proses.Kadar logam Cu dalam glyserol dapat ditentukan dengan menggunakan metode Spektrofotometri Serapan Atom (SSA), dimana serapan atom-atom yang teratomisasi kebentuk dasar sebanding dengan konsentrasi analit pada panjang gelombang tertentu.Kadar logam Cu dalam glyserol yang diperoleh adalah 0,777 ppm – 1,579 ppm sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI).

Kata Kunci: Analisa, glycerol, SSA.

PENDAHULUAN

Perkembangan industri di negara kita semakin pesat. Perkembangan ini mampu untuk meningkatkan taraf hidup rakyat. Kebanyakan industri menggunakan air sebagai kebutuhan primer, namun efek sampingnya adalah dihasilkannya limbah cair yang banyak mengandung logam berat. Terkadang industri masih mengabaikan suatu proses yang steril, sehingga pada produk yang dihasilkan masih terdapat logam-logam berat yang berbahaya bagi proses selanjutnya atau dikonsumsi manusia.

Pencemaran lingkungan oleh logam-logam berbahaya dapat terjadi jika orang atau pabrik yang menggunakan logam tersebut untuk proses produksinya tidak memperhatikan keselamatan lingkungan. Mereka tidak memantau buangan limbah pabriknya sehingga berbahaya bagi lingkungan hidup.

Pengawasan juga perlu dilakukan pada produk yang dihasilkan, dimana produk yang dihasilkan pasti terkontaminasi oleh logam sebagai katalis atau alat–alat produksi. Misalnya pada proses pengolahan oleochemical untuk menghasilkan glyserin dipakai Cupper Cromite sebagai katalis. Walaupun melalui proses pemurnian secara destilasi fraksinasi, tetap didapati logam katalis tersebut didalam produk akhir walaupun dalam jumlah yang sangat kecil. Oleh karena itu perlu dilakukan pengawasan terhadap hasil produksi tiap tahap untuk mengetahui jumlah logam katalis yang terkandung didalam hasil produksi yang dapat dilakukan dengan metode pengabuan suhu tinggi atau dengan menggunakan metode spektrofotometri serapan atom atau sinar UV-Visible. Pada analisa pengabuan persentase harga katalis dihitung dari jumlah abu yang dihasilkan dalam sejumlah sampel. Sedangkan pada metode spektofotometri serapan atom adalah

Page 30: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 25-27

26

berdasarkan serapan dari atom-atom yang teratomisasi kebentuk dasar oleh nyala gas pembakar. Pada metode spektrofotometri UV-Visible, logam didalam sampel dikomplekskan dengan senyawa pengkompleks sehingga dapat menyerap cahaya pada panjang gelombang tertentu.

BAHAN DAN METODA

BAHAN Sampel Glyserol water, Aquades

bebas CO2, HNO3 6N, Larutan standar Cu 1000 ppm, Aquabides.

ALAT Neraca analitis, Mettler AE

200,Karet penghisap,Corong ,Kertas saring,Whatman 41,Spektrrofotometer Serapan Atom Varian AA/55,Botol Aqua, Alat- alat gelas yang biasa digunakan di Lab. Kimia.

CARA KERJA

Pengambilan SampelSampel yang dianalisa, yaitu glyserol. Sampel tersebut diambil dari tangki penyimpanan sementara antar tiap tahap proses dan hasil produksi akhir.

Preparasi Sampel.a. Dipipet sebanyak 50 ml masing-

masing sampel glyserol ke dalam beaker glass 100 ml yang berbeda-beda.

b. Kemudian ditambahkan 5ml HNO3

6N dan dikocok, atur pH larutan hingga ± 3 dengan menambahkan Asam lalu disaring dengan kertas saring Whatman 41, filtratnya daimbil dan dipekatkan dengan cara dipanaskan sampai volumenya setengah dari volume awal. Setelah itu filtrat tersebut didinginkan dan sampel siap untuk dianalisa

Pembuatan Larutan Standar Mga. Pembuatan larutan standart Cu 100

ppm.Kedalam labu ukur 100 ml dipipet 10 ml larutan standart Cu 1000 ppm, kemudian diencerkan dengan aquadest sampai garis tanda, kemudian dikocok.

b. Pembuatan larutan standart Cu 10 ppm.Kedalam labu ukur 100 ml, dipipet 10 ml larutan standart Mg 100 ppm, kemudian diencerkan dengan aquadest sampai garis tanda, lalu dikocok.

c. Larutan standart Mg 0 (blanko): 0; 0,5; 1; 2; 3; ppm.

Kedalam 6 buah labu ukur 100 ml dipipet, masing-masing sebanyak 0; 5; 10; 20; dan 30 ml larutan standart Mg 10 ppm lalu diencerkan dengan aquadest sampai garis tanda, lalu dikocok

Pengukuran dengan SSA (Spektrofotometer Serapan Atom) Alat Spektrofotometer Serapan

Atom yang tersedia dihidupkan dan dibiarkan selama 15 menit untuk menstabilkan alat.

Penentuan Cu.- Masing-masing larutan standart

Cu (0; 0,5; 1; 2; 3; ppm). Dipipet ke dalam tabung yang berbeda-beda. Kemudian diaspirasikan secara berurutan kedalam nyala SSA untuk kurva kalibrasi.

- Setelah itu dilakukan pengukuran terhadap masing-masing sampel seperti halnya dengan pengukuran larutan standart Cu, lalu catat hasilnya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian yang dilakukan diperoleh data sebagimana dapat dilihat pada Tabel 1.

Page 31: Sain Kimia Jan 2005

Analisa Kadar Ion Cu2+ pada Glyserol dengan Metode Spektrofotometri Serapan Atom(Zul Alfian)

27

Tabel 1. Hasil pengukuran Cu pada air umpan boiler dengan menggunakan Spektrofotometer Serapan Atom Nyala = udara – asetilen.

Sampel(ppm)

Absorbansi(A)

Rata-rata

Konsentrasi(ppm)

Rata-Rata

Cu 0 0.0005 0

0.0007 0.0007 0 0

0.0009 0

Cu 0.5 0.0851 0.5

0.0857 0.0851 0.5 0.5

0.0845 0.5

Cu 1 0.1598 1

0.1598 0.1597 1 1

0.1595 1

Cu 2 0.3409 2

0.3406 0.3408 2 2

0.3409 2

Cu 3 0.5091 3

0.5095 0.5091 3 3

0.5087 3

Tabel 2. Hasil pengukuran Cu pada Glyserol dengan menggunakan Spektrofoto-meter Serapan Atom

Tanggal Sampel Absorbansi Konsentrasi(ppm)

25-02-2003 G2 0.1203 0.777

14-03-2003 G2 0.2512 1.597

PEMBAHASAN

Penetapan kadar logam Cu dalam glyserol yang berperan sebaga katalis dapat dilakukan dengan metode spektrofotometri serapan atom dengan cara destruksi kering.

Penetapan kadar logam Cu dalam glyserol yang berbentuk cupper chromite dapat dilakukan dengan berbagai metode, antara lain dengan metode pengabuan, atau cara spektrofotometri baik serapan atom maupun UV- Visible.

Kadar logam Cu pada Glyserol sebesar 0.777 ppm dan 1.597 ppm,

menurut dari hasil penelitian ini dapat dilihat bahwa kadar logam Cu tersebut tidak berbahaya untuk pembuatan bahan lain dari glyserin dan tidak akan berbahaya jika dikonsumsi manusia nantinya karena masih dibawah standar yang ditetapkan.

KESIMPULAN

Dari hasil analisis yang dilakukan terhadap glyserol dapat diambil kesimpulan bahwa kadar ion Cu2+ yang terdapat dalam glyserol dengan menggunakan metode Spektroskopi Serapan Atom (SSA) masih sesuai dengan Standar Nasional Indonesia (SNI).

SARAN

Perlu dianalisis logam-logam berat yang lain seperti ion Co2+, Ni2+, Fe2+, Al3+ dan lain-lain.

DAFTAR PUSTAKA

Walsh, A. The Application of Atomic Absorbtion Spectra to Chemicals Analysis Spectrochemicaln Acta. 1995

Pedoman Pengolahan Kelapa Sawit. Standart Analisa Laboratorium Dan Pengolahan Limbah PKS- PKS PTP Nusantara IV BAH JAMBI. Pabatu, 2001.

S. M. Khopkar, Konsep Dasar Kimia Analitik. UI-Press, Jakarta, 1990.

Naibaho Ponten, Teknologi Pengolahan Kelapa Sawit. Pusat Penelitian Kelapa Sawit, Medan, 1996.

M. Junus, Penanggulangan Permasalahan Yang Dipantau Secara Visual Dalam Pengoperasian Pabrik Kelapa Sawit. Pabatu, 1997.

Page 32: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 28-34

28

ESTIMASI KANDUNGAN KURKUMIN PADA SEDIAAN HERBAL KOMERSIAL SECARA SPEKTROFOTOMETRI DERIVATIF

Irmanida Batubara, Mohamad Rafi, Latifah K. DarusmanJurusan Kimia FMIPA

Institut Pertanian Bogor

Abstrak

Estimasi kadar kurkumin pada sediaan herbal komersial telah ditentukan dengan metode spektrofotometri derivatif tanpa adanya pemisahan dari sediaan awal. Metode ini didasarkan pada jarak antara dua puncak (amplitudo puncak ke puncak) pada derivat spektrum standar dan ekstrak contoh. Puncak 441,5 dan 477 nm derivat kedua dari ekstrak jamu Curmino dan puncak 452 nm derivat ketiga ekstrak Cursil®70 dipilih sebagai daerah kerja untuk estimasi kadar kurkumin.Kurva kalibrasi dari amplitudo puncak ke puncak (DL) derivat kedua ekstrak Curmino (r = 0,9992) maupun amplitudo puncak (DZ) derivat ketiga ekstrak Cursil®-70(r = 0,9938) linear pada konsentrasi 2 –10 ppm.

Kata kunci: Kurkumin, Spektrofotometri, Herbal.

PENDAHULUAN

Jaminan terhadap kualitas produk biofarmaka (sumberdaya alam baik tumbuhan, hewan, maupun mikroba yang memiliki manfaat sebagai obat, makanan fungsional dan suplemen diet (obat dan nutraceutical) bagi manusia, hewan, dan lingkungan) semakin meningkat dengan meningkatnya permintaan terhadap biofarmaka tersebut. Untuk itu perlu dilakukan standardisasi bahan baku maupun produk biofarmaka. Konsep penggunaan obat tradisional yang semula digunakan oleh masyarakat untuk swamedikasi seperti diakui WHO sudah mengarah untuk dapat dipergunakan pada sistem pelayanan kesehatan. Dengan demikian, tentunya persyaratan yang harus dipenuhi bukan lagi berdasarkan data empirik, namun harus sesuai dengan kaidah yang diterapkan pada sistem pelayanan kesehatan yaitu harus dapat dipertanggungjawabkan secara ilmiah,

baik mutu, keamanan, dan khasiatnya. Salah satu dari tiga konsep untuk menyusun parameter standar umum yang dapat dipertimbangkan dari suatu produk biofarmaka adalah simplisia sebagai bahan dengan kandungan kimia yang bertanggung jawab terhadap respons biologis harus mempunyai spesifikasi kimia yaitu informasi (jenis dan kadar) senyawa kandungan.

Sediaan herbal komersial yang banyak beredar di Indonesia ialah sediaan yang berasal dari temulawak dan kunyit. Baik temulawak maupun kunyit memiliki senyawa yang bertanggung jawab terhadap responsbiologis berupa zat warna yaitu kurkuminoid. Kurkuminoid di antaranyamerupakan campuran kurkumin, mono-desmetoksikurkumin, dan bisdesme-toksikurkumin.

Kontrol kualitas pada sediaan herbal komersial memerlukan suatu teknik analisis yang mudah dan cepat. Untuk analisis kuantitatif kurkumin, telah digunakan dua cara analisis yaitu

Page 33: Sain Kimia Jan 2005

Estimasi Kandungan Kurkumin pada Sediaan Herbal Komersial Secara Spektrofotometri Derivatif(Irmanida Batubara, Mohammad Rafi, Latifah K. Darusman)

29

dengan metode spektroskopi dan metode KCKT. Analisis spektroskopi yang selama ini telah digunakan ialah analisis menggunakan cara biasa. Untuk tujuan analisis kualitatif dan kuantitatif ini, dapat dikembangkan metode spektrofotometri derivatif. Spektrofotometri derivatif pada daerah UV-Vis merupakan teknik yang berguna untuk tujuan analisis kualitatif maupun kuantitatif pada absorpsi yang tumpang tindih dari analat dengan matriks yang ada di dalam sampel. Teknik spektrofotometri derivatif menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan dengan spektrofotometri konvensional seperti dapat memilih puncak yang tajam di antara spektrum yang lebar dan meningkatkan resolusi dari spektra yang tumpang tindih. Spektrofotometri derivatif juga dapat menghasilkan daerah sidik jari yang lebih baik dibandingkan dengan spektra absorpsi yang umum. Spektrofotometri derivatif yang dikombinasikan dengan teknik zero crossing, least square deconvolution, atau transformasi Fourier untuk teknik pemrosesan data telah banyak dikembangkan untuk analisis kuantitatif senyawa aktif pada formulasi obat.

BAHAN DAN METODA

Bahan

Bahan yang digunakan ialah standar kurkumin, metanol, dan tetrahidrofuran. Sedangkan peralatan yang digunakan adalah labu takar, pipet volumetrik, dan spektrofotometer UV-Vis HITACHI U-2800. Spektra contoh dan standar diukur dari panjang gelombang 370-700 nm dengan lebar celah 1,5 nm, kecepatan pengamatan 100 nm/menit, dan penghalusan spektra yang tinggi dengan menggunakan piranti lunak UV solutions versi 2.0 Hitachi

Sampel sediaan herbal komersial yang digunakan ialah Curmino dan Cursil®70. Sampel ini ditimbang dengan jumlah kurang lebih 0,5 gram lalu diekstraksi menggunakan

tetrahidrofuran (THF). Ekstrak THF kemudian diencerkan dengan metanol lalu dibaca menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 370-700 nm. Data yang diperoleh kemudian dianalisis untuk memperoleh spektrum derivatifnya dengan menggunakan piranti lunak UV solutions versi 2.0 Hitachi

Metode

Pembuatan Kurva Standar dan Analisis Sampel

Standar kurkumin ditimbang dengan teliti sekitar 2 mg, kemudian dilarutkan dengan metanol di dalam labu volumetrik 5 ml sampai batas dan dikocok hingga larut sempurna. Sebanyak 20, 40, 60, 80 mikroliter larutan tersebut dipindahkan ke dalam empat labu volumetrik 10 ml, masing-masing dilarutkan dengan metanol sampai batas volume labu, kemudian dikocok hingga larut sempurna.

Spektrum absorbsi standar kurkumin (2-10 ppm) dibuat dengan blanko metanol dari panjang gelombang 370-700 nm demikian pula untuk sampel. Spektrum derivatif kedua dan ketiga dibuat dari spektrum absorbsi yang diperoleh. Puncak 441,5 dan 477 nm derivat kedua spektra ekstrak jamu Curmino dan puncak 452 nm derivat spektra ketiga ekstrak Cursil®70 dipilih sebagai daerah kerja untuk estimasi kadar kurkumin setelah dibandingkan dengan derivat spektrum kedua dan ketiga dari standar kurkumin. Untuk estimasi kandungan kurkumin pada Curmino kurva kalibrasi dibuat dengan menghitung jarak antara puncak ke puncak (441,5-477 nm) sedangkan untuk Cursil®70 dibuat dengan menghitung amplitudo puncak pada panjang gelombang 452 nm. Estimasi kandungan kurkumin dapat ditentukan

Page 34: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 28-34

30

setelah diperoleh kurva kalibrasi untuk setiap sampel.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Dua sampel yang digunakan pada penelitian ini ialah sampel yang mengandung kurkumin dalam sediaan herbal komersialnya. Kedua sampel ini memiliki indikasi untuk mengobati gejala hepatitis atau penyakit kuning yaitu Curmino dan Cursil®70. Jenis ekstrak kurkumin yang terdapat dalam kedua sampel ini berbeda. Curmino di dalam kemasannya dinyatakan berguna untuk mencegah dan mengobati penyakit kuning juga gangguan pada hati. Kapsul ini mengandung curcumae xanthorrhizae rhizome extract yang ekivalen dengan 5 mg kurkumin. Oleh karena itu sampel Curmino mewakili jenis sampel yang hanya terdiri dari ekstrak satu jenis tumbuhan. Sedangkan Cursil70 merupakan ramuan ekstrak tumbuhan yang diolah, keseluruhan ramuan dalam obat ini terbuat dari bahan alam. Kandungan Cursil70 ialah PytoCur20 mg, oleum xanthorrhizae 30 mg, dan Silybum marianum extractum sicc setara silimarin 70 mg. Oleh karena itu Cursil®70 mewakili sampel yang terdiri dari ekstrak lebih dari satu jenis tanaman.

Kadar kurkumin pada sediaan herbal komersial perlu dianalisis karena kurkumin diketahui merupakan senyawa yang bertanggung jawab

terhadap aktivitas antihepatitis, antihiperlipidemia, antiinflamasi, antioksidan, antikarsinogenik, antimikroba, antiviral dan detoksifikasi5. Kurkumin sebagai bahan yang akan dianalisis menggunakan spektrofotometri sinar tampak secara konvensional dapat langsung dianalisis karena kurkumin merupakan salah satu komponen zat warna kuning yang tergolong dalam kurkuminoid.

Spektrum absorpsi dari standar kurkumin maupun ekstrak Curmino (Gambar 1) dan ekstrak Cursil®70 yang diperoleh hampir identik. Namun, spektra ekstrak Curmino menunjukkan nilai absorpsi yang lebih tinggi. Nilai absorpsi yang lebih tinggi ini terjadi akibat adanya efek matriks dari sampel yang dianalisis walaupun kedua spektrum ini dibuat dengan konsentrasi kurkumin yang sama. Hal ini akan menyebabkan kesalahan pembacaan kadar bila dilakukan pembacaan kadar kurkumin menggunakan spektrofotometri konvensional. Untuk spektra Cursil®70 dengan konsentrasi 10 ppm menunjukkan absorpsi yang tinggi pula walaupun tidak dapat dibandingkan dengan spektra standar kurkumin. Kedua spektra pada Cursil®70 dan standar kurkumin tak dapat dibandingkan karena dalam label kemasan tidak tertera jumlah kurkumin yang dikandung dalam setiap kapsulnya.

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

1 .31 .4

1 .5

1 .6

1 .7

1 .81 .9

2 .0

2 .1

2 .22 .3

2 .4

Page 35: Sain Kimia Jan 2005

Estimasi Kandungan Kurkumin pada Sediaan Herbal Komersial Secara Spektrofotometri Derivatif(Irmanida Batubara, Mohammad Rafi, Latifah K. Darusman)

31

Gambar 1. Spektra Absorpsi ( ) larutan standar kurkumin dan ( ) ekstrak Curmino. Konsentrasi 5

ppm

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

1 .3

1 .4

1 .5

1 .6

1 .7

1 .8

1 .9

2 .0

2 .1

Gambar 2. Spektra Absorpsi ( ) larutan standar kurkumin (C = 5 ppm) dan ( ) ekstrak Cursil70 (C

= 10 ppm)

Untuk menghilangkan pengaruh matrik pada sample, dilakukan derivatisasi spektra absorpsi sample. Dengan melakukan pengukuran jarak antara puncak ke puncak pada spectra absorbsi sample maka efek matrik

dapat dihilangkan. Penghilangan efek matrik terjadi karena absorpsi dari variabel lainnya yang tumpang tindih dengan analat akan lebih halus pada spektra derivatif.

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

-0 .0 1 0

-0 .0 0 5

0 .0 0 0

0 .0 0 5

(a)

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

- 0 .0 0 0 2 0

- 0 .0 0 0 1 5

- 0 .0 0 0 1 0

- 0 .0 0 0 0 5

0 .0 0 0 0 0

0 .0 0 0 0 5

0 .0 0 0 1 0

0 .0 0 0 1 5

(b)

Page 36: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 28-34

32

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

0 .0 0 0 0 0

0 .0 0 0 0 1

(c)

Gambar 3. Derivat spektra standar kurkumin ( ) dan ekstrak Curmino ( ) (a) pertama, (b) kedua, dan

(c) ketiga

Spektra derivatif pertama, kedua, dan ketiga tiap sampel beserta standar ditunjukkan pada Gambar 3 untuk ekstrak Curmino dan Gambar 4 untuk ekstrak Cursil70. Derivatif kedua dari spektra Curmino dan standar kurkumin terlihat adanya tumpang tindih pada daerah dengan panjang gelombang 441,5-477,0 nm.

Untuk spektra derivatif Cursil70 tidak terdapat daerah yang tumpang tindih dengan standar kurkumin baik pada derivate pertama, kedua maupun ketiga sehingga dipilih suatu puncak identik dari kedua spektra tersebut yaitu pada panjang gelombang 452 nm.

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

-0 .0 1 0

-0 .0 0 5

0 .0 0 0

0 .0 0 5

(a)

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

- 0 .0 0 0 2 0

- 0 .0 0 0 1 5

- 0 .0 0 0 1 0

- 0 .0 0 0 0 5

0 .0 0 0 0 0

0 .0 0 0 0 5

0 .0 0 0 1 0

0 .0 0 0 1 5

(b)

Page 37: Sain Kimia Jan 2005

Estimasi Kandungan Kurkumin pada Sediaan Herbal Komersial Secara Spektrofotometri Derivatif(Irmanida Batubara, Mohammad Rafi, Latifah K. Darusman)

33

4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0n m

0 .0 0 0 0 0

0 .0 0 0 0 1

(c)

Gambar 4. Derivat spektra standar kurkumin ( ) dan ekstrak Cursil70 ( ) (a) pertama, (b) kedua, dan (c) ketiga

Perbedaan hasil pertumpangtindihan spectra pada kedua sample ini terjadi karena matriks yang terdapat dalam kedua sample ini berbeda. Curmino hanya mengandungsatu macam ekstrak yaitu hanya ekstrak temulawak, sehingga matrik lain pada sample sediaan herbal komersial ini hanya berupa bahan pengisi atau bahan pengikat ekstrak temulawak saja. Sedangkan sample Cursil®70 memiliki matriks yang lebih kompleks. Hal ini terjadi karena pada Cursil®70 selain mengandung ekstrak temulawak, juga terkandung ekstrak kunyit yang juga mengandung kurkumin dan ekstrak silimarin yang tidak mengandung kurkumin. Selain ketiga jenis ekstrak tersebut, dalam sediaan herbal komersial Cursil®70 juga masih mengandung bahan pengisi atau bahan pengikat ekstrak. Oleh karena itu pertumpangtindihan spectra pada sample Cursil®70 lebih sulit untuk didapatkan.

Derivat kedua dan ketiga dari spektrum deret standar kurkumin ditunjukkan pada Gambar 5. Hubungan yang linear diperoleh

dari spektrum standar kurkumin (2-10 ppm) dari jarak amplitudo puncak ke puncak (DL) 441,5-477,0 nm pada derivat kedua spektranya untuk estimasi kandungan kurkumin pada ekstrak Curmino. Sedangkan untuk estimasi kandungan kurkumin pada ekstrak Cursil70 hubungan yang linear diperoleh dari jarak amplitudo puncak (DZ) 452 nm pada derivat ketiga spektranya. Persamaan garis dari kurva standar yang diperoleh yaitu:

Curmino 2D 441,5-477,0 = 4 x 10-6 + 7,5 x 10-5 C (r = 0,9992)Cursil70 3D 452 = -1 x 10-8 + 1,955 x 10 -6 C (r = 0,9938)

Dari persamaan kurva standard tersebut diperoleh estimasi kandungan kurkumin pada sediaan herbal komersial Curmino dan Cursil70 masing-masing sebesar 4,6 mg/500 mg dan 166,5 mg/500 mg.

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0n m

-0 .0 0 0 4

-0 .0 0 0 3

-0 .0 0 0 2

-0 .0 0 0 1

0 .0 0 0 0

0 .0 0 0 1

0 .0 0 0 2

0 .0 0 0 3

0 .0 0 0 4

(a)

Page 38: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 28-34

34

4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0n m

-0 .0 0 0 0 1

0 .0 0 0 0 0

0 .0 0 0 0 1

0 .0 0 0 0 2

(b)

Gambar 5. Derivat spektrum deret standar kurkumin (2-10 pm) (a) kedua dan (b) ketiga

KESIMPULAN

Spektrofotometri derivatif dapat digunakan untuk estimasi kandungan kurkumin pada sediaan herbal komersial. Metode yang dikembangkan ini lebih mudah, cepat, dan murah karena tidak membutuhkan banyak pelarut maupun pereaksi. Selain itu, pengaruh matriks pada sample dapat dihilangkan bila menggunakan analisis ini dibandingkan dengan menggunakan metode spektrofotometri konvensional. Metode ini masih dalam pengembangan agar dapat digunakan sebagai sebuah teknik analisis yang akurat dalam menentukan kandungan kurkumin.

DAFTAR PUSTAKA

ASEAN. 1993. Standard of ASEAN herbal medicine. Vol 1. Jakarta: ASEAN Countries.

Dirjen POM. 2000. Parameter Standar Umum Ekstrak Tumbuhan Obat. Jakarta: Departemen Kesehatan Republik Indonesia.

El-Gindy A. 2000. First Derivative Spectrophotometric and LC Determination of Benoxinate HCl and its degradation Products. J Pharm Biomed Anal 22:215-234.

Hassan EM. 2000. Determination of Ipratropium bromide in Vials Using Kinetic and First-Derivative Spectrophotometric Methods. J Pharm Biomed Anal 22: 1183-1189.

Karpinska J, Mikoluc B, Piotrowska. 1998. Application of Derivative Spectrophotometry for Determination of Coenzyme Q10 in Pharmaceuticals and

Plasma. J Pharm Biomed Anal 17: 1345-1350.

Raggi MA et al. 2000. Quantitation of Olanzapine in Tablets by HPLC, CZE, Derivative Spectrometry and Linear Voltammetry. J Pharm Biomed Anal 23: 973-981.

Surekha A & Jain NK. 2000. Difference Spectrophotometric Estimation of Amlodipine besylate. Indian Drugs 37: 351-353.

Taylor SJ, McDowell IJ. 1992. Determination of Curcuminoid pigments in turmeric by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Chromatographia. 34:73-77.

Uslu B & Azkan SA. 2002. Determination of Lamivudine and Zidovudine in Binary Mixtures Using First Derivative Spectrophotometric, First Derivative of the Ratio-Spectra and High Performance Liquid Chromatography-UV Methods. Anal Chim Acta 466:175-185.

WHO. 1999. WHO monographs on selected medicinal plants-vol 1. ISBN 92 4 154517 8. Geneva: WHO.

Page 39: Sain Kimia Jan 2005

Analisa Keefektifan Kitosan dalam Pengujian Limbah(Harry Agusnar)

35

ANALISA KEEFEKTIFAN KITOSAN DALAM PENGUJIAN LIMBAH INDUSTRI KOAGULASI KARET

Harry AgusnarJurusan Kimia FMIPA

Universitas Sumatera UtaraJl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155

Abstrak

Telah dilakukan penelitian dengan pengujian limbah industri penggumpalan karet, dengan memakai kitosan pada beberapa pH. Adapun kondisi pengujian optimum adalah 20 ppm kitosan pada pH 4,8 –6,0. Diantara parameter yang diamati dan yang ditemukan adalah menurunnya turbiditas / kekeruhan dari 267 ke 5,5 NTU, warna dari 1605 ke 51 TCU, COD dari 2802 ke 2298 ppm, BOD dari 1400 ke 75 ppm. Limbah mengandung protein 0,01%.

Kata Kunci: Kitosan, Limbah Karet, Koagulasi.

PENDAHULUAN

Partikel karet dalam lateks distabilkan oleh protein dalam bentuk koloid. Asam protein amino memiliki dua muatan yang berlawanan, positif dan negatif. Jika ujung-ujung molekul protein yang lengket dengan partikel karet bermuatan positif, maka ujung yang lain akan membentuk lapisan yang bermuatan negatif yang akan mengganggu partikel karet dari saling mendekati. Fenomena ini menghindari koagulasi karet dalam lateks. Jika molekul protein diambil dari lateks, maka partikel karet saling mendekati dan terjadilah penggumpalan (koagulasi). Dengan demikian, dalam medium alkalin ‘Stabilizer” protein bermuatan negatif kemudian distabilkan oleh kelompok hidroksil yang bermuatan negatif. Dilapangan, lateks karet distabilkan dengan amonia. Pada sisi lain, didalam medium asam muatan negatif lapisan penstabil dinetralisir oleh proton asam, dengan lapisan yang runtuh (collap), partikel karet menggumpal. Pada beberapa pusat koagulasi dilapangan ini dilakukan dengan asam formik.

Limbah koagulasi karet dari perusahaan banyak mengandung jumlah

protein secara mendasar seperti yang diuraikan diatas. Jika limbah tidak diuji, protein menjadi rusak, dan kadang-kadang menimbulkan aroma yang tidak sedap. Limbah yang belum diuji mengakibatkan pencemaran terhadap lingkungan. Untuk menghindari ini makanya kitosan dipilih dengan alasan-alasan yang ramah lingkungan.

Kitosan adalah suatu turunan dari kitin polimer yang terjadi secara alami ataupun poly (N-acetylglucosamine). Kedua-duanya baik kitin maupun kitosan bisa dilihat sebagai turunan sellulosa, dimana perpaduan amina, acetamida dan kelompok acetyl menanamkan perbedaan sifat psikokimianya dari sellulosa, tetapi bukannya mengubah kedalam materi yang bernilai (Muzzareli, 1997). Kitin biasanya diperoleh dari cangkang udang yang dewasa ini diberbagai negara merupakan produk limbah pada industri-industri makanan laut (knorr, 1984). Kitin tidak larut dalam pelarut umum (solvent) dan bentuknya yang padat bisa merusak lingkungan.

Menurut struktur, kitosan adalah sebuah poly elektrolit kationik yang didasarkan pada polyamina. Itu adalah padatan amorfus putih yang tidak larut

Page 40: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 35-37

36

dalam air tetapi larut dalam asam cair, larutannya mengalami biodegradasi yang lambat. Kelompok amino bebas pada kitosan menimbulkan sifat-sifat polykationik dan asam anionik khelat chilating (Bough, 1982). Telah dilaporkan bahwa kitosan bisa dipakai untuk menguji limbah, dimana bertindak sebagai koagulan (penggumpal) aktif untuk menahan padatan (Bough, 1975, 1976). Kitosan bisa juga memisahkan protein dari limbah dan lumpur yang dibentuk bisa dipakai sebagai sumber protein pada makanan hewan (Oke, 1978)

Kitosan telah dilaporkan sangat efektif dalam pengujian limbah cair dan limbah industri. Namun demikian, tak satupun nampak untuk limbah perusahaan pengolahan karet. Keefektifan kitosan untuk limbah demikian dievaluasi dalam pengamataan ini. Sekarang, limbah dari perusahaan pengolahan lateks pada umumnya diuji secara tidak memuaskan, pengujian biologis biasa memakai kolom oksidasi terbuka yang besar.

BAHAN DAN METODA

Kitosan telah dibuat dalam laboratorium, terutama dari cangkang udang. Untuk pemakaian, kitosan dilarutkan dalam 1% asam asetat pada suatu konsentrasi 1000 ppm. Limbah penggumpalan karet (RCE) disuplai oleh perusahaan pengolahan karet perang besar estate, bukannya dari laboratorium. Sampel-sampel diambil pada titik outlet sebentar sebelum memasuki kolam pengujian perusahaan. Analisa COD, BOD dan kandungan protein telah dilakukan menurut metoda-metoda standar.

AnalisaPercobaan telah dilakukan oleh Jar

Tes standar pada model Hazen Floc Tester EFT 2-6 yang mempunyai enam beaker, bisa sekaligus diaduk pada kecepatan

yang sama. Kekeruhan (turbiditas) diukur oleh Hach turbidimeter model 2100A (dengan unit NTU). BOD dibaca secara langsung dari meter G.Vittadin BOD, dan COD dibaca dari COD SpectrophotometerDR 2000. Kandungan protein diukur dengan memakai Kjehdal standar dan akhirnya kation dan anion dianalisa pada instrumen Dionex 100 Ion Chromatografi.

Pengaruh pHTes ini melihat keefektifan penyerapan

pada beberapa pH dalam Tes Jar. Enam beaker telah diisi dengan 500 ml sampel dimana pH dan kekeruhan telah diukur. Konsentrasi larutan kitosan 1000 ppm kemudian ditambahkan dengan jumlah tertentu. pH disesuaikan dengan 1 M HCl ataupun 1 M NaOH pada nilai yang dibutuhkan. Campuran diaduk selama 40 menit yang diikuti oleh pengendapan 1 jam hingga lumpur berpisah dari supernatant. Akhirnya, turbiditas dan warna diukur.

Pengaruh Jumlah KitosanPenelitian ini bertujuan untuk

mendapatkan jumlah optimum kitosan yang dibutuhkan untuk penyerapan maksimum, dengan demikian dihindarilah limbah. Untuk mencapainya, prosedur diatas diikuti, tetapi pada kandungan enam beaker ditambahkan jumlah larutan kitosan yang berbeda, yakni 1, 3, 5, 7, 9, 11 ml masing-masing, seluruhnya berkonsentrasi 1000 ppm. Langkah yang lain menyusul.

Alum Sebagai Suatu Koagulan Alternatif

Alum sendiri (yang dipersiapkan pada konsentrasi 1000 ppm), serta campuraan alum dan kitosan telah diuji terhadap keefektifan koagulasi. Rasio (volume) untuk mendapatkan rasio yang dibutuhkan adalah 16:4, 12: 8 dan 4:16. pH disesuaikan pada nilai optimum.

Page 41: Sain Kimia Jan 2005

Analisa Keefektifan Kitosan dalam Pengujian Limbah(Harry Agusnar)

37

Analisa KinetikJumlah larutan kitosan tertentu (22

ppm) ditambahkan kedalam 500 ml sampel dalam beaker dan diaduk selama 20 menit, kemudian turbiditas diukur pada jarak/selang waktu 10 menit, dengan demikian kinetik penyerapan bisa diukur.Analisa Kebauan1. Analisa terdiri dari mencium kebauan

dari sampel yang diuji, diambil dari sampel besar, dan kemudian diencerkan dengan air suling hingga tidak ada lagi bau yang terdeteksi. Faktor dilusi telah dicatat.

2. Prosedur alternatif, sampel dilintaskan pada sebuah kolom sinter yang disertai dengan 2 gr kitosan yang ditutupi dengan wol kaca. 10 ml Eluen telah dikoleksi, kebauan diuji dan diencerkan sama seperti sebelumnya.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pengaruh pHpH sangat berpengaruh untuk

penyerapan parsial atau penyerapan menyeluruh dalam pengujian RCE. Dengan 22 ppm kitosan yang ditambahkan ke sampel 350 NTU turbiditas yang belum diuji, pH optimum untuk turbuditas minimum sampel yang telah diuji adalah 5-6. Diluar batasan ini, turbiditas yang lebih tinggi menunjukkan penyerapan yang tidak sempurna (Seperti pada tabel 1). Dengan tes lainnya, bilamana penyesuaian pH dibutuhkan, dilakukan untuk memenuhi nilai ini.

Pengaruh Jumlah KitosanGambar 33.2 menunjukkan bahwa

makin banyak kitosan yang dipakai, makin baiklah sampel yang diuji. Namun demikian, limbah nampak jika jumlah besar kitosan dipakai untuk reduksi turbiditas yang sangat kecil. Pada tabel ini menunjukkan bahwa 22 ppm dinyatakan optimum.

Kinetik KoagulasiKoagulasi tidak terjadi pada waktu

yang sangat lama, seperti yang ditunjukkan pada gambar 3. Setelah 40 menit turbiditas direduksi dari 200 NTUke 30 NTU. Proses mengikuti angka order pertama dengan angka konstan1,15 x 10-1

mol-1 .

Tabel 1. Nilai Turbiditi dan warna setelah perawa-tan dengan kitosan

Perbandingan Kitosan : Alum

Turbiditi / NTU

Warna / TCU

20 : 0 5.50 5116 : 4 4.30 5312 : 8 15.00 748 : 12 16.00 694 : 16 17.00 1330 : 20 36.00 172

Tabel 2. Kandungan Protein didalam limbah pengolahan koagulasi karet

Turbiditi / NTU Kandungan Protein

250 0.01125 0.00890 0.004

Tabel 3. Jumlah Kation dan Anion yang diserap oleh kitosan

IonLimbah sebelum

dirawatLimbah sesudah

dirawatNH4 27.6 27.3

K 31.1 30.9

Mg 97.6 96.1

F 41.8 14.9

SO4 78.2 41.4

KESIMPULAN

Pada kondisi kitosan 20 ppm didapati Turbiditas menunjukkan 5,50 NTU berarti hampir 90 % reduksi terjadi. Begitupun kandungan protein setelah perlakuan dengan kitosan didapati kadarnya menurun. Ini menunjukkan kitosan sangat efektif untuk digunakan sebagai koagulasi pada limbah karet.

Page 42: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains Kimia Vol 9, No.1, 2005: 35-37

38

DAFTAR PUSTAKA

Bough, W.A. 1975. J Food Sc. 40: 297.

Bough, W.A. 1976. Process Biochem. 11(1): 1976.Knorr, D. 1982, J. Food Sc, 47: 593.Knorr, D. 1984, Food Tech.: 85.Kobayashi, Y., nishiyama, M., Maturo, R.,Takura,

S. And Nishi, N. 1982. Proc. Second Inter. Conf. Chitin-Chitosan, Japan.

Mallete, W.G., Quigleg, H.J. and Adiches, D. 1985. Proc. Third Inter. Conf.chitin-Chitosan, Italy.

Muzzarelli, R.A.A. (Ed.) 1997. Chitin, Oxford: Pergamon Press.

Page 43: Sain Kimia Jan 2005
Page 44: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 38-45

38

SINTESIS SELULOSA KAPROAT MELALUI REAKSIINTERESTERIFIKASI ANTARA SELULOSA

ASETAT DENGAN METIL KAPROAT

MisdawatiJurusan Kimia FMIPA

Universitas Al-Washliyah

Abstrak

Selulosa telah diasetilasi dengan asetat anhidrid menggunakan asam sulfat pekat sebagai katalis dalam pelarut asam asetat-glasial.Interesterifikasi metil kaproat dengan selulosa asetat menggunakan pelarut metanol dan katalis natrium metoksida pada suhu refluks menghasilkan senyawa baru selulosa kaproat.Senyawa metil kaproat, selulosa asetat dan selulosa kaproat dikonfirmasikan melalui analisis spektroskopi FT-IR dan analis permukaan dengan Scanning Electron Microscopy.Hasil penelitian menunjukkan bahwa substitusi asetil mencapai 44,08% dengan derajat substitusi 2,95. Selulosa kaproat yang diperoleh dengan rendemen reaksi sebesar 60%.

Kata Kunci: Sintesis, Selulosa Kaproat, Interesterifikasi.

Selulosa merupakan salah satu polimer alam yang melimpah dan dapat dimodifikasi dimana kegunaannya sangat luas mulai dari bidang industri kertas, film transparant, film fotografi, plastik biodegradable, sampai untuk membran yang digunakan diberbagai bidang industri (Whistler, 1993).

Turunan selulosa dikembangkan pada awal tahun 1883, pada saat Braconnot mensintesis selulosa nitrat dari berbagai material selulosa dan memperoleh bubuk yang mudah meledak (xyloidines), yang dapat dilarutkan dalam asam asetat.Pada tahun 1985 turunan ester yang beredar diperdagangkan dijumpai sekitar 815 ribu ton berupa selulosa ester organik. Seiring perkembangan industri pulp, saat ini lebih kurang 13% dari produksi pulp di dunia diubah menjadi turunan selulosa. Dari segi teknis turunan selulosa yang paling penting adalah ester dan eter selulosa yang lingkup penggunaannya sangat luas.

Selulosa dapat dimodifikasi melalui reaksi esterifikasi menghasilkan suatu ester organik dan salah satu diantaranya

yang dikenal dengan nama selulosa asetat.

Selulosa asetat merupakan selulosa terpenting dalam industri serat dan tekstil yang banyak diproduksi dalam skala besar, biasanya dibuat dari serat kapas dan pulp kayu kualitas tinggi (Ueda dan Saka, 1988). Hal ini disebabkan karena pulp kualitas rendah memiliki derajat polimerisasi rendah yang mengandung hemiselulosa, dimana hemiselulosa terpisah dalam larutan, yang menjadi permasalahan dalam industri seperti kemampuan penyaringan, kekeruhan dan perubahan viskositas (Matsumura dan Saka 1992). Modifikasi selulosa untuk menghasilkan selulosa asetat dapat dilakukan dengan menggunakan asam asetat anhidrid sebagai zat pengasetilasi dalam pelarut asam asetat glasial dan asam sulfat pekat sebagai katalisator. Untuk memperoleh pembentukan ester yang lebih cepat dan sama maka perlu perlakuan awal selulosa dengan air atau asam asetat. Kecepatan asetilasi selulosa yang membengkak tiga kali lebih tinggi dari pada selulosa yang

Page 45: Sain Kimia Jan 2005

Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi(Misdawati)

39

tidak membengkak (Wegener,1995). Selulosa ini umumnya diperlukan untuk mengurangi kristalinitas dan membuatnya lebih reaktif (Rich,1986). Selulosa kaproat merupakan ester asam lemak dengan rantai atom C yang lebih panjang dari selulosa asetat. Selulosa kaproat merupakan salah satu ester organik yang mempunyai sifat-sifat yang diinginkan seperti titik lebur rendah, ketahanan air tinggi, stabilitas panas dan kesesuaian dengan resin dan pembuat plastis. Senyawa ester selulosa asam lemak seperti selulosa kaproat umumnya diperoleh melalui esterifikasi antara selulosa dengan anhidrida kaproat menggunakan asam sulfat sebagai katalisator (Garcia, 1998).

BAHAN DAN METODA

BahanBahan – bahan yang digunakan dalam

penelitian ini adalah : asam asetat glasial, asetat anhidrid, asam kaproat, aquadest, metanol, n–heksan, etanol., Semuanya diperoleh dari E’Merck, sebagai penyaring digunakan kertas saring whatman., pulp kraft dari PT. Toba Pulp Lestari.

AlatLabu leher tiga, pendingin bola,

pengaduk magnet, hot plat, gelas ukur, gelas beaker, kertas saring, oven pompa vakum, alat destilasi vakum dan rotary evaporator, penangas air, labu alas, thermometer, neraca analitik, spatula, rotary evaporator, statif dan klem, corong buchner, pipet tetes, pipet volum, biuret.dan desikator.

MetodePada penelitian ini dilakukan tiga

tahapan reaksi yaitu asetilasi antara selulosa dengan asetat anhidrid, esterifikasi antara asam kaproat dengan metanol dan interesterifikasi antara selulosa asetat dengan metil kaproat.

Sintesis Selulosa Asetat

Selulosa ditimbang sebanyak 3,0 gram kemudian dimasukkan kedalam labu leher tiga lalu ditambahkan asam asetat glasial sebanyak 150 ml lalu diaduk selama 20 menit pada suhu 40 0C untuk mengaktivasi serat pulp. Kemudian campuran larutan 0,15 ml asam sulfat pekat dan 20 ml asam asetat glasial dimasukkan kedalam campuran pertama tetes demi tetes melalui sebuah corong penetes (droping funnel) dan diaduk kontiniu selama 2 jam pada suhu 50 0C, lalu didinginkan sampai suhu kamar. Campuran kemudian diasetilasii dengan asetat anhidrid sebanyak 20 ml diaduk selama 6 jam lagi pada suhu 50 0C dan dilanjutkan dengan pengadukan selama 12 jam pada suhu kamar. Hasil reaksi kemudian disaring, residu yang tidak larut dicuci berulangkalii dengan aquades, kemudian dicuci dengan etanol berulangkali terakhir dikeringkan dengan vakum, selanjutnya disimpan dalam desikator. Hasil diidentifikasi secara spektroskopi FT-IR dan analisis permukaan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM).

Penentuan Derajat Substitusi (DS)Disiapkan dua buah gelas erlenmeyer,

kemudian hasil asetilasi ditimbang sebanyak 0,1542 gram didalam gelas erlenmeyer yang sudah diketahui berat kosongnya. Kemudian ditambahkan larutan campuran dikhlorometana : etanol (4 : 1) sebanyak 20 ml. Lalu diaduk selama 1 jam, setelah itu ditambahkan 25 mll larutan KOH 0,3978 N. Demikian juga halnya dengan gelas erlenmeyer kedua dimasukkan 25 ml larutan KOH 0,3978 N. Kedua gelas erlenmeyer dilengakapii dengan pendingin bola dan dipanaskan bersamaan diatas penangas air selama 60 menit, setelah itu didinginkan. Kedalam masing-masing larutan ditambahkan larutan indikator phenolpthalein sebanyak 3 tetes sehingga warna larutan menjadi merah muda dan dititrasi dengan larutan HCl 0,5314 N.

Page 46: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 38-45

40

Titrasii dihentikan tepat saat warna merahnya hilang kemudian dicatat volume titrasinya. Volume titrasi pada larutan yang terdapat pada erlenmeyer pertama dicatat sebagai volume titrasi sampel (V1). Sedangkan volume titrasi larutan pada erlenmeyer kedua dicatat sebagai volume titrasi blanko (V0). Sehingga dapat diperoleh bilangan penyabunan. Dari bilangan penyabunan dapat ditentukan % asetilasinya dengan menggunakan persamaan 2. Dengan mengetahui % asetilasinya maka dapat ditentukan derajat substitusinya menggunakan persamaan 1.

Sintesis Metil Kaproat

Sebanyak 125 ml asam kaproat dimasukkan kedalam labu lehar tiga volume 500 ml kemudian ditambahkan 60 ml metanol dan 120 ml benzena. Lalu dihubungkan dengan pengaduk magnet, penangas air yang diberi es, kondensor yang ujungnya dihubungkan dengan tabung yang berisi natrium sulfat anhidrous dan kapas. Melalui corong penetes sambil diaduk ditambahkan secara pelan-pelan 1 ml asam sulfat pekat. Campuran direfluks selama 5jam. Hasil reaksi yang diperoleh diuapkan melalui rotary evaporator untuk menghilangkan benzena serta kelebihan methanol. Residu yang tertinggal dalam labu dilarutkan dengan 120 ml n- heksan kemudian dicuci berturut-turut sebanyak dua kali dengan masing-masing 25 ml aquadest. Hasil cucian dikeringkan dengan natrium

sulfat anhydrous. Selanjutnya hasil yang telah dikeringkan diuapkan melalui rotary evaporator untuk menghilangkan n-heksana dan dilanjutkan dengan destilasi vakum pada suhu 400C dan tekanan 17 mmHg. Destilat yang diperoleh diidentifikasi secara spektroskopi FT-IR.

Sintesis Selulosa KaproatKedalam labu leher tiga dimasukkan

2 gram selulosa asetat kemudian labu dihubungkan dengan pendingin bola yang ujungnya bagian atas dengan tabung kaca yang berisi CaCl2 dan kapas. Selanjutnya ditambah 100 ml metanol kering dan 0.02 gram natrium metoksida sambil diaduk. Secara perlahan-lahan melalui corong penetes ditambahkan metil kaproat 13 ml tetes demi tetes kemudian direfluks selama 30 jam. Kemudian hasil reaksi diuapkan melalui rotary evaporator untuk memisahkan methanol dan metil asetat yang terbentuk., residunya berupa selulosa kaproat dicuci berulang kali dengan metanol. Hasil dikeringkan dengan vakum setelah itu disimpan dalam desikator kemudian diidentifikasi secara spektroskopi FT – IR, dan analisis permukaan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM).Pembuatan Metil Kaproat

Metil kaproat yang dihasilkan dengan rendemen reaksi sebesar 90% diperoleh dari reaksi sebagai berikut:

CH3 – (CH2)3CH2C + CH3OH H2SO4 CH3 (CH2 )3CH2C + H2O

OH 800C

Hasil analisis spektroskopi FT-IR metil kaproat memberikan spektrum dengan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2929 –2856; 1458– 1436 720 – 1743; 1247 –1170 dan 725 (Gambar 1).

Spektrum FT-IR (Gambar 1)menunjukkan puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2929 dan 2856 cm-1 merupakan serapan khas dari vibrasi stretching C-H sp3 yang didukung dengan vibrasi bending C-H

O Benzena

metil kaproat OCH3as. kaproat metanol

O

Page 47: Sain Kimia Jan 2005

Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi(Misdawati)

41

O

O

sp3 pada daerah bilangan gelombang 1458 dan 1437cm-1. Serapan pada daerah bilangan gelombang 1744 cm-1

adalah frekuensi regangan gugus karbonil (C=0) dari ester yang terbentuk dan didukung dengan puncak vibrasi C-O-C ester pada daerah bilangan gelombang 1170 cm-1. Serapan pada daerah bilangan gelombang 1720 cm-1-

adalah frekuensi regangan gugus karbonil (C=O) dari ester C8 yang masih bercampur dengan C6 tetapi secara signifikan tidak mengganggu untuk reaksi selanjutnya. Spektrum yang menunjukkan puncak vibrasi pada daerah bilangan gelombang 725cm-1

adalah vibrasi rocking dari (CH2)n pada (CH2)4. Dari spektrum FT-IR metil kaproat diatas maka senyawa yang terbentuk mengandung gugus C=O dan

C-O-C yang merupakan karakteristikdari ester.

Pembuatan Selulosa Asetat Asetilasi selulosa dengan asetat

anhidrid menggunakan pelarut asetat glasial dan katalisator asam sulfat pekat menghasilkan selulosa asetat dengan kandungan asetil 44,08 % dan mempunyai derajat substitusi (DS) 2,92. Penggunaan asetat anhidrid dengan perbandingan moll (selulosa:asetat anhidrid 1 : 3 ) diharapkan agar ketiga gugus hikrosksill pada setiap monomer dapat terasetilasi secara sempurna membentuk triester dengan waktu pengadukan selama 5 jam pada suhu 50 0C. Reaksi asetilasi selulosa dengan menggunakan katalis asam sulfat pekat berlangsung menurut reaksi berikut:

CH2OH OH O CH3C

H O + O H2SO4

CH3COH H H O

H OH asetat anhidridn

Selulosa

O

CH2 – O – C – CH3 O

H H O O O + CH3C

O–C–CH3 H OH O H

H O - C – CH3 n

Pada spektrum ini dapat dilihat bahwa puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3382 cm-1

merupakan pita serapan gugus hidroksil (OH) pada unit anhidroglukosa, sedangkan puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1164 merupakan serapan dari ikatan C-O-C dari bentuk

glikosida. Kemudian puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1033 cm-1 merupakan rentangan C-O gugus hidroksil (OH) pada unit anhidroglukosa dan puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 898 cm-1 khas untuk piranosa (Hendri, J, 1999; Silvestrein,1986). Puncak-puncak

Page 48: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 38-45

42

diatas merupakan puncak yang menunjukkan gugus penyusun dari selulosa

Dengan membandingkan spektrum selulosa tanpa asetilasi dengan spektrum selulosa yang terasetilasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar.

Gambar 1. Spektrum FT-IR Selulosa Asetat

Pada Gambar 1 selulosa terasetilasi dapat dilihat bahwa puncak serapanpada daerah bilangan gelombang 1033 hilang dari spektrum FT-IR selulosa (Gambar 2) dan muncul puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1751 cm-1 tumpul agak lebar yang merupakan pita serapan gugus karbonil (C=0) ester, dan terbentuknya ester ini didukung dengan munculnya pita serapan pada daerah bilangan gelombang 1242 cm-1

yang merupakan pita serapan yang khas C-O ester dari asetat (Bilmann, 1983). Pita serapan pada daerah bilangan gelombang 1161 cm–1 merupakan serapan dari ikatan C-O-C glikosida triasetil selulosa. Pita serapan pada daerah bilangan gelombang 1045 cm-1 adalah ikatan C-O-C siklik pada selulosa tri asetat.

Adanya puncak-puncak ini membuktikan bahwa telah terjadi

asetilasi pada gugus hidroksil selulosa, namun serapan pada daerah bilangan gelombang 3483 cm-1 menunjukkan bahwa selulosa masih memiliki gugus hidroksil yang belum terasetilasi. Walaupun demikian selulosa tri asetat sudah benar-benar terbentuk, karena selulosa tri asetat adalah residu yang tidak terlarut dalam medium asetilasi(Saka dan Takanishi, 1998), kalau yang terbentuk mono dan diester maka produk ini akan larut dalam medium asetilasi. Terbentuknya selulosa tri asetat juga didukung dengan diperolehnya DS = 2,92 dengan persen asetil 44,08 %. Esterifikasi pada tiga gugus hidroksil pada masing-masing unit anhidroglukosa didalam rantai selulosa menghasilkan selulosa tri-asetat yang memiliki DS=3, tetapi dalam prakteknya tri asetat DS mendekati 3 yaitu sekitar 2,8 - 2,95 (Shapped, 1984 dan Rich, 1984). Dalam hal ini produk selulosa tri asetat dengan DS yang sama tingginya dengan 2,8, 43,5% asetil (92% gugus hidroksil terasetilasi) sudah dapat diterima (Kluk, 1964; Austin, 1984).

Hasil analisis SEM dengan pembesaran 200 kali dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2 dan Gambar 3. Foto SEM Selulosa dan Foto SEM Selulosa Asetat

Page 49: Sain Kimia Jan 2005

Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi(Misdawati)

43

CH3OH

Analisis permukaan dengan SEM menunjukkan bahwa selulosa menunjukkan serat yang baik dengan ukuran yang sama, sedangkan pada selulosa tri asetat (yang terasetilasi) menunjukkan permukaan mengalami perubahan. seratnya menjadi berubah sehingga pori-porinya menjadi lebih

kecil dan rapat yang mengakibatkan daya serap terhadap air berkurang.Pembuatan Selulosa Kaproat

Selulosa kaproat yang diperoleh dengan rendemen reaksi sebesar 65% dengan reaksi sebagai berikut:

O OSel – O – C + CH3 (CH2)3 CH2C NaOCH3

CH3 OCH3

selulosa asetat metil kaproat

O OSel – O - C + CH3 – C

C5H11 OCH3 selulosa kaproat metil asetat

Dalam reaksi interesterifikasi ini adanya katalis NaOCH3 berdasarkan prinsip HSAB (Hard Soft Acid Base) maka gugus asetil (-CO-CH3) dari selulosa asetat yang merupakan hard acid segera bereaksi dengan gugus metoksi (-OCH3) dari metil kaproat yang hard base membentuk metil asetat. Selanjutnya gugus alkoksi dari selulosa yang soft base akan bereaksi dengan gugus kaprosil yang soft acid membentuk selulosa kaproat.

Hasil analisis spektroskopii FT-IR selulosa kaproat memberikan spektrum dengan puncak-puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 3448; 2935 – 2877; 1751; 1373; 1242; 1049 dan 721 (Gambar 4).

Spektrum FT-IR senyawa selulosa kaproat memberikan puncak serapan pada daerah gelombang bilangan 3448 cm-1 yang merupakan serapan khas untuk gugus hidroksil (OH-), puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 1751 cm-1 adalah regangan gugus karbonill (C=0) dan didukung puncak vibrasi C-O-C pada daerah bilangan gelombang 1242 cm-1. Puncak serapan pada daerah bilangan gelombang 2935 cm-1 merupakan serapan khas dari vibrasi stretching C-H

sp3 yang didukung dengan vibrasi bending C-H sp3 pada daerah bilangan gelombang 721 cm-1 yang tajam adalah vibrasi rocking dari (CH2)n pada (CH2)4

Spektrum ini bila dibandingkan dengan spectrum FT-IR selulosa asetat yang belum di interesterifikasi (gambar 4.2.2) tampak perbedaan yang jelas pada daerah bilangan gelombang sekitar 3448 cm-1 yaitu serapan gugus OH yang lebih lebar dan besar. Juga tampak perbedaan yang jelas pada daerah bilangan gelombang 721 cm-1 dimana pada selulosa asetat tidak terdapat puncak tersebut yang menandakan serapan.gugus (CH2)n.

Hasil analisis SEM pada Gambar 4adalah sebagai berikut:

Gambar 4. Foto SEM Selulosa Kaproat

Dari analisis SEM pada Gambar 4dapat dilihat perbedaan dimana

Page 50: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 38-45

44

permukaan selulosa kaproat mengalami perubahan dimana pori-porinya jauh lebih rapat dan padat sehingga menjadi kurang menyerap air jika dibandingkan dengan selulosa asetat.

Berdasarkan uraian diatas maka dapat disimpulkan bahwa senyawa yang terbentuk adalah selulosa kaproat.KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut:1. Selulosa asetat yang terbentuk

merupakan residu yang tidak larut dalam medium asetilasi dan mempunyai derajat substitusi (DS) = 2,92 dengan kandungan asetil 44,08%.

2. Selulosa kaproat dapat disintesis melalui reaksi interesterifikasi antara selulosa asetat dengan metil kaproat menggunakan katalis NaOCH 3 dan pelarut metanol pada

suhu refluks.

DAFTAR PUSTAKA

Austin, G.T., (1984),” Man made and Film Industries, in Shreve’s Chemical Process Industries”, 8th Ed., Mc Graw- Hill Book Company, New York.

Barsha, J and Wyck, P.V., (1996).” Cellulose in, Krik-othmer Encyclopedia of Chemical Technologic”, 2nd Ed., 4, 593-614, john Wiley & Sons, Inc. New York.

Biemen, K., (1983).” Tables of Spectral Data for Structure Dtermination of Organic compounds”, Springer Verlag Berlin Heidelberg.

Billmeyer, W.F., (1984), “Textbook of Polymer Science” , 3rd Ed., John Willey & Sons, New York.

Brahmana, H.R., (1994), “Sintesa Alkil Eter dan Ester Selulosa Turunan Asam Lemak Kelapa Sawit (CPO) dan Inti Sawit (CPOK) dengan Natrium Selulosa Pinus Merkusii”, Laporan Penelitian Hibah

Bersaing 1/3, Universitas Sumatera Utara, Medan.

Fengel, D dan Wegener, G., (1995), “Kayu”, Gajah Mada University Press, , Yogyakarta.

Fringant,C., Rinudo, M., Foray, M.F., Bardet, M., (1998), “Preparation of Mixed Esters of Starch or Use of An External Plasticizer: Two Different Ways to Change The Properties of Starch Acetate Films”, Carbohydrate polymers, 35, 97 –106.

Funaki, Y., Ueda, K., Saka, S., (1993),” Characterizing of Cellulose Acetate in Aceton Selution. Studies on Prehump (II) in GPC Pattern” , J. Appl. Polym. Sci., 48, 419 – 423.

Garcia, C.V., Thiebaud, S.S.,. Borredon, M.E., Ghozzelino, G., (1998), “Cellulose Esterification Wiyh Fatty Acid and Anhydride in Lithium Chloride / N,N-Dimethylacetomide Medium”, J. Am. Oil. Chem. Soc., 75, 315.

Gupta, B.S., (1992), “Manufactured Textile Fiber’s, in Riegel’s Hand book of Indusrtial Chemistry”, 9 th Ed., 735 –758, Van Nostran Reinhold, New York.

Inagaki, H., and Philips, G.O., (1989), “ Cellulosuc Utilization, Reearch and Rewards in Cellulosics”, Elsevier Science Publisher Ltd, London.

Klug, E.D., (1964), “Cellulosa Derivates in Kirk – Othmer Encyclopedia of Chemical Technology”, 2nd Ed., 4, 679 – 684, John Wiley & Sons, Inc. New York.

Kumar S., and Kohli K., (1985), “Chemical Modification of Wood : Reaction swith Thiocetic Acid and Its Effect on Physical and Mechanical Properties and Biological Resistence”, Proceeding of The Second Internastional Symposium on Polimeric Reniewable Resources Materials, Florida.

Leyes, C. E., (1986), “Hawley’s Condensed Chemical Dictionary”, 12th Ed., Van Nostrand Reinhold, New York.

March, J., (1992), “ Advance organic Chemistry “, fourth edition, A Wiley Interscience publication, John Wiley & Sons, New York.

Page 51: Sain Kimia Jan 2005

Sintesis Selulosa Kaproat Melalui Reaksi Interesterifikasi(Misdawati)

45

Mark, F.h., and J.J. Mc. Ketta., (1987), “Encyclopedia of Chemical Technology ”, Vol. 1, 2nd Ed., Completely Revised.

Matsumura H., and Saka S., (1992), “Cellulosa Triacetate Prepared from Low –Grade Pulp (I). Insoluble in Acetilatyion Solution”, Mokkuzai Gakkashi, 38 (3), 270-276.

Matsumura H., and Saka S., (1992), “Cellulosa Triacetate prepared from Low-Grade Pulp (II). Insoluble in Acetilatyion Solution”, Mokkuzai Gakkashi, 38(9), 862-868.

Saka, S., and Takanishi, K., (1998), “ Celulosa Triacetat Prepared from Low – Grade Hardwood Dissolving Pulp and Its Insoluble Residues in Acetylation Mediums “, J.Appl. Polym. Sci., Vol. 67, 289 – 297.

Journal of Pulp and Paper Science : Vol 28 No. 5 May 2002.

Page 52: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 46-50

46

PENGUJIAN TERHADAP PENGIKATAN DAN PELEPASAN SEFALEKSIN PADA ERITROSIT SECARA IN VITRO

Matheus Timbul SimanjuntakJurusan Farmasi FMIPA

Universitas Sumatera UtaraJl. Bioteknologi No. 1 Kampus USU Medan 20155

Abstrak

Telah dilakukan penelitian mengenai pengujian terhadap pengikatan dan pelepasan sefaleksin pada eritrosit manusia secara in vitro. Pengikatan dan pelepasan sefaleksin terhadap eritrosit manusia dilakukan pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4. Hasil percobaan pengikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia menunjukkan adanya kenaikan konsentrasi obat terikat dengan menaiknya konsentrasi sefaleksin dan pada konsentrasi di atas 1 mM terjadi peningkatan yang lebih tajam dan pelepasan sefaleksin dari ikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia berlangsung dengan cepat.

Kata Kunci: Sefaleksin, eritrosit, ikatan protein, in vitro

PENDAHULUAN

Eritrosit dapat berfungsi sebagai pembawa obat karena mempunyai sifat biodegradasi, nonimunogenik dan dapat ditargetkan secara selektif pada hati atau limpa tergantung pada karakteristik membran, sehingga dapatdiaplikasikan untuk penyampaian secara target terbatas terutama untuk pengobatan penyakit yang terjadi pada lisosom dan toksisitas logam. (Gennaro, 2000)

Sefaleksin merupakan suatu antimikroba turunan amino sefalosporin yang bersifat lipofilik dan sukar diabsorbsi pada usus halus dari kelinci percobaan (Kimura T. dkk, 1985) dengan pKa 1 = 2,5, pKa2 = 5,2, dan pKa3 = 7,3 dan luas digunakan untuk pengobatan (Moffat, 1986).

Berbagai penelitian tentang ikatan protein terhadap obat pada eritosit manusia telahdilakukan antara lain untuk; golongan sulfonamid (Matsumoto, et al., 1989), zonisamid dengan metode sentrifugasi dan ultrafiltrasi menyatakan bahwa sel utuh dan karbonik anhidrase mempunyai afinitas yang tinggi untuk berikatan (Matsumoto, et al.,1989), sulfadimetoksin dan metabolit utamanya (Otagiri, et al., 1989), pentosifilin

dengan metode spektroskopi spin resonansi yang menyatakan bahwa fluiditas pada daerah posfolipid dalam eritrosit meningkat dengan peningkatan konsentrasi obat dan adanya interaksi liposom dengan eritrosit menyebabkan perubahan dalam molekul membran sel di sekitar Band 3 yang menghasilkan pelepasan protein dari membran eritrosit (Sato, et al., 1990), terhadap metabolit hidroklotiazid ditemukan adanya dua ikatan dan salah satu adalah pada karbonik anhidrase (Yamazaki, et al., 1990), modifikasi liposom dengan glisirrhizin (Tsuji, et al., 1991), karprofen (Kohita, et al., 1994), glisirrhizin (Ishida, et al., 2001) dan KE –298 (Endo, et al., 2001). Namun bagaimana hubungan antara sefaleksin dengan eritrosit belum banyak diteliti sampai saat ini.

Berdasarkan hal tersebut di atas, maka dilakukan penelitian terhadap pengikatan dan pelepasan sefaleksin pada eritrosit manusia secara in vitro.

Page 53: Sain Kimia Jan 2005

Pengujian Terhadap Pengikatan dan Pelepasan Sefaleksin pada Eritrosit Secara In Vitro(Matheus T Simanjuntak)

47

BAHAN DAN METODA

BahanSefaleksin (Sigma, St.Louis, M.O), darah

manusia (PMI), Natrium Klorida (Widatra Bhakti, Pandaan), membran selulosa (Cellophan Tubing Seamless).

Pembuatan Kurva Serapan Sefaleksin Ditimbang seksama 50 mg sefaleksin dan

dimasukkan ke dalam labu tentukur 100 ml, dilarutkan dengan larutan natrium klorida fisiologis dan dicukupkan volume sampai garis tanda. Larutan ini dipipet 3,4 ml dan dimasukkan ke dalam labu tentukur 100 ml kemudian dicukupkan volume dengan penambahan larutan natrium klorida fisiologis sampai garis tanda, konsentrasi sefaleksin = 17 mcg/ml. Ukur serapan larutan dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 220-320 nm.

Pembuatan Larutan Induk BakuDitimbang seksama 35 mg sefaleksin,

dimasukkan dalam labu tentukur 100 ml dilarutkan dalam larutan natrium klorida fisiologis dan dicukupkan volumenya hingga garis tanda.

Pembuatan Kurva KalibrasiDari larutan induk baku dibuat larutan

sefaleksin dengan berbagai konsentrasi yaitu: 0,002; 0,006; 0,01; 0,02; 0,03; 0,04; 0,05; 0,06; 0,07; 0,08; 0,09; 0,1 mM dengan cara memipet larutan induk baku 0; 0,1; 0,3; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 ml ke dalam labu tentukur 50 ml, kemudian ditambahkan larutan natrium klorida fisiologis sampai garis tanda. Ukur serapan pada panjang gelombang 263 nm.

Pencucian Membran SelulosaMembran selulosa dengan panjang 12 cm

dimasukkan dalam wadah yang telah berisi aquadest, kemudian dipanaskan selama 3 jam sampai transparan.Penyediaan Media Eritrosit

Ke dalam 5 ml eritrosit yang bercampur dengan antikoagulansia ditambahkan 5 ml larutan natrium klorida

fisiologis dingin, campur sampai homogen dengan bantuan pencampur sentuh (touch-mixer). Disentrifuge dengan kecepatan 3000 rpm selama 5 menit. Pisahkan supernatan dari endapan. Endapan (eritrosit) ditambah kembali dengan 5 ml larutan natrium klorida fisiologis dingin campur sampai homogen dengan bantuan touch-mixer. Kemudian disentrifuge pada 3000 rpm selama 5 menit dan kembali dilakukan pemisahan supernatan dari endapan. Percobaan diulangi sampai diperoleh supernatan yang jernih. Eritrosit yang telah bersih disimpan pada temperatur dingin.

Percobaan Pengikatan Sefaleksin Terhadap Eritrosit

1. Untuk Blanko 1 Masukkan 10 ml larutan natrium klorida fisiologis ke dalam membran selulosa dengan panjang 12 cm, ikat ke 2 ujung membran dengan benang bedah dan dilakukan uji kebocoran, kemudian masukkan ke dalam beakerglass 250 ml yang telah berisi medium berupa 50 ml larutan natrium klorida fisiologis. Setiap 15 menit aduk perlahan-lahan, dan lakukan percobaan selama 1 jam. Ukur absorbansi dari larutan medium pada λ = 263 nm.

2. Untuk Blanko 2 2 ml darah yang telah dicuci dicampur dengan 8 ml larutan natrium klorida fisiologis didalam membran selulosa dengan panjang 12 cm, ikat ke 2 ujung membran dengan benang bedah dan dilakukan uji kebocoran, kemudian masukkan ke dalam beaker glass 250 ml yang telah berisi medium 50 ml larutan natrium klorida fisiologis. Setiap 15 menit aduk perlahan-lahan, dan lakukan percobaan selama 1 jam. Ukur absorbansi dari larutan medium pada λ = 263 nm.

3. Untuk Blanko 3

Page 54: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 46-50

48

Masukkan 10 ml larutan natrium klorida fisiologis ke dalam membran selulosa dengan panjang 12 cm, ikat ke 2 ujung membran dengan benang bedah dan dilakukan uji kebocoran, kemudian masukkan ke dalam beakerglass 250 ml yang berisi medium 50 ml larutan sefaleksin dalam larutan natrium klorida fisiologis dengan konsentrasi 0,02 mM. Setiap 15 menit aduk perlahan-lahan, dan lakukan percobaan selama 1 jam. Ukur absorbansi dari larutan medium pada λ = 263 nm.

4. Untuk Sampel 2 ml darah yang telah dicuci dicampur dengan 8 ml larutan natrium klorida fisiologis didalam membran selulosa dengan panjang 12 cm, ikat ke 2 ujung membran dengan benang bedah dan dilakukan uji kebocoran, kemudian masukkan ke dalam beaker glass 250 ml yang berisi medium 50 ml larutan sefaleksin dalam larutan natrium klorida fisiologis dengan konsentrasi 0,02 mM. Setiap 15 menit aduk perlahan-lahan, dan lakukan percobaan selama 1 jam. Ukur absorbansi dari larutan medium pada λ = 263 nm. Lakukan percobaan sama seperti prosedur di atas dengan variasi konsentrassi 0,02 mM – 1,5 mM.

Percobaan Pelepasan Sefaleksin dari pengikatan dengan eritrosit

1) Untuk sampel 1 2 ml darah yang telah dicuci dicampur dengan 8 ml larutan natrium klorida fisiologis didalam membran selulosa dengan panjang 12 cm, ikat ke 2 ujung membran dengan benang bedah dan dilakukan uji kebocoran, kemudian masukkan ke dalam beakerglass 250 ml yang berisi larutan sefaleksin 0,5 mM didiamkan selama 1 jam. Dilakukan uji pelepasan terhadap hasil pengikatan di atas dengan menggunakan medium 200 ml larutan natrium klorida fisiologis. Dilakukan variasi waktu sampling sampai dengan setengah jam. Volume 10 ml medium yang digunakan segera diganti dengan

10 ml larutan natrium klorida fisiologis. Larutan medium yang diperoleh diukur dengan menggunakan spektrofotometer ultraviolet pada λ = 263 nm

HASIL DAN PEMBAHASAN

Kurva serapan sefaleksin dalam larutan natrium klorida fisiologisSerapan maksimum larutan sefaleksin dengan konsentrasi 17 mcg/ml dalam larutan natrium klorida fisiologis dengan metode spektrofotometer ultraviolet diperoleh pada panjang gelombang 263 nm. Hasil ini hampir sesuai dengan Farmakope Indonesia Edisi IV yang menyatakan bahwa λ maks sefaleksin adalah 262 nm.

Kurva kalibrasi sefaleksin dalam larutan natrium klorida fisiologis Kurva kalibrasi dari larutan sefaleksin dibuat dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang 263 nm dengan metode spektrofotometri dari suatu seri larutan sefaleksin dalam larutan natrium klorida fisiologis dengan interval konsentrasi pengukuran yaitu 0,002 mM; 0,006 mM; 0,01 mM; 0,02 mM; 0,03 mM; 0,04 mM; 0,05 mM; 0,06 mM; 0,07 mM; 0,08 mM; 0,09 mM; 0,1 mM. Dari grafik absorbansi vs konsentrasi diperoleh harga persamaan garis regresi Y = 9,2408X + 0,0062 dengan koefisien korelasi (r) = 0,9989 yang memperlihatkan adanya korelasi liner antara peningkatan konsentrasi dengan absorbsi dalam inerval 0,002 mM – 0,1 mM.Pengikatan sefaleksin terhadap eritrosit

Percobaan ini dilakukan untuk menge-tahui kemampuan dari sefaleksin untuk berikatan dengan eritrosit manusia.

Rancangan urutan percobaan pengi-katan sefaleksin terhadap eritrosit seperti yang tercantum pada metodologi dilakukan dengan maksud :1. Prosedur a: untuk mengetahui penga-

ruh membran selulosa terhadap larutan.

Page 55: Sain Kimia Jan 2005

Pengujian Terhadap Pengikatan dan Pelepasan Sefaleksin pada Eritrosit Secara In Vitro(Matheus T Simanjuntak)

49

2. Prosedur b: untuk mengetahui pengaruh eritrosit terhadap membran selulosa.

3. Prosedur c: untuk mengetahui pengaruh membran selulosa terhadap obat.

4. Prosedur d: untuk mengetahui pengaruh eritrosit terhadap obat.

Gambar 1. Grafik konsentrasi obat bebas vs konsentrasi awal dari pengikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4

Hasil gambar 1 yaitu grafik konsentrasi obat bebas versus konsentrasi awal sefaleksin terlihat bahwa adanya peningkatan secara bertahap konsentrasi obat bebas dengan meningkatnya konsentrasi awal sefaleksin sampai 0,8 mM namun pada konsentrasi awal sefaleksin lebih besar dari 0,8 mM hampir tidak mengalami kenaikan, hal ini mungkin karena kapasitas pengikatan obat terhadap eritrosit telah maksimum (jenuh).

Gambar 2. Grafik konsentrasi obat terikat vs konsentrasi awal dari pengikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4

Pada grafik konsentrasi obat terikat versus konsentrasi awal sefaleksin menunjukkan adanya peningkatan secara linier pada jarak konsentrasi awal konsentrasi 0 – 1,5 mM.

Gambar 3. Grafik obat terikat vs obat bebas dari sefaleksin terhadap eritrosit manusia pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4

Dari hasil grafik obat yang terikat vs obat bebas, didapat bahwa semakin tinggi konsentrasi obat bebas, dengan kata lain konsentrasi sefaleksin tinggi, maka makin tinggi konsentrasi obat terikat. Di atas konsentrasi 1 mM, terjadi peningkatan yang sangat tajam pada konsentrasi obat terikat, hal ini diduga kemungkinan diakibatkan oleh karena eritrosit pecah

sehingga permukaan eritrosit akan bertambah luas untuk tempat berikatan dengan sefaleksin. Dalam penelitian ini juga telah dilakukan pengamatan dengan mikroskop terhadap eritrosit pada berbagai konsentrasi awal sefaleksin yaitu 0,2 mM; 0,6 mM; 1,2 mM; 1,5 mM.

Dari pengamatan secara makroskopis dari eritrosit (gambar tidak diperlihatkan) diketahui bahwa semakin meningkat konsentrasi awal sefaleksin, maka bentuk eritrosit semakin tidak beraturan terutama pada konsentrasi sefaleksin lebih besar dari 1 mM.

Dengan mempergunakan Scatchard Plot dari rasio obat yang terikat dan obat bebas vs obat yang terikat (Shargel, 1988), diperoleh tetapan ikatan (Ka) dan tempat

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0.05

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Konsentrasi Awal (mM)

Ob

at b

ebas

(m

M/m

L e

ritr

osi

t)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Konsentrasi Awal (mM)

Ob

at t

erik

at (

mM

/mL

eri

tro

sit)

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

Obat Bebas (mM/mL eritrosit)

Ob

at t

erik

at (

mM

/mL

eri

tro

sit)

Page 56: Sain Kimia Jan 2005

Jurnal Sains KimiaVol 9, No.1, 2005: 46-50

50

berikatan (n) dari sefaleksin terhadap eritrosit. (grafik tidak diperlihatkan)

Pelepasan sefaleksin dari eritrosit manusiaUrutan percobaan pelepasan sefaleksin dari

ikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia seperti yang tercantum pada metodologi dilakukan dengan maksud :

1. Prosedur a : untuk mengetahui pengaruh eritrosit terhadap obat.

2. Prosedur b : untuk mengetahui pengaruh eritrosit terhadap membran selulosa.

3. Prosedur c : untuk mengetahui pengaruh memban selulosa terhadap larutan.

Gambar 4. Grafik % kumulatif obat terlepas vs waktu pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4

Gambar 4 yaitu % kumulatif sefaleksin yang terlepas dari ikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia terlihat bahwa sefaleksin dilepas dengan cepat, yaitu:Pada menit ke – 1 sefaleksin dilepas sebanyak 63,548 %Pada menit ke – 26 sefaleksin dilepas sebanyak 82,561 %Pada menit ke – 126 sefaleksin dilepas sebanyak 98,830 %

KESIMPULAN

1. Percobaan pengikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia dilakukan pada temperatur kamar, pHin = pHout = 7,4 yang menunjukkan adanya kenaikan konsentrasi obat terikat dengan menaiknya konsentrasi sefaleksin dan pada konsentrasi di atas 1 mM terjadi peningkatan yang lebih tajam.

2. Pelepasan sefaleksin dari ikatan sefaleksin terhadap eritrosit manusia berlangsung dengan cepat.

DAFTAR PUSTAKA

DitJen POM, 1995, Farmakope Indonesia. Edisi Ke IV, Departemen Kesehatan RI, Jakarta, hal. 179-181.

Endo, H. , Yoshida, H., Hasegawa, M., Ohmi, N., Horiuchi, N., Hamada, Y., Higuchi, S., 2001, Stereo and Selectivity and Species difference in Plasma Protein Binding of KE-298 and Its Metabolits, Biology Pharmacetical Bulletin, Japan, Vol. 24 : 800-805.

Gennaro, R.A., 2000, Remington. The Science and Pactice Pharmacyl, 20th Edition,University of The Sciences in Philadelphia, p.903-920.

Ishida, S., Sakiya, Y., Ichikawa, T., Kinoshita, M., Awazu, S., 1989, Binding of Glycyrrhizin to Human Serum and Human Serum Albumin,Chemical Pharmaceutical Bulletin, Tokyo, Japan, Vol. 37 : 226-228.

Kimura, T., Yamamoto, T., Ishizuka, R., 1985, Transport of Cefadroxil, an Amino Cephalosporine Across Artificial Membrane and Rabbit Ileum, Biochemistry Pharmacology, 34 (1) : 81-84.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140

Waktu (menit)

% K

um

ula

tif

Ob

at

Te

rle

pa

s