LIGNIN

LIGNIN

Lignin adalah suatu polimer yang komplek dengan bobot molekul tingi yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Lignin termasuk ke dalam kelompok bahan yang polimerisasinya merupakan polimerisasi cara ekor (endwisepolymerization), yaitu pertumbuhan polimer terjadi karena satu monomer bergabung dengan polimer yang sedang tumbuh. Polimer lignin merupakan polimer bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi.

Di alam keberadaan lignin pada kayu berkisar antara 25-30%, tergantung pada jenis kayu atau faktor lain yang mempengaruhi perkembangan kayu. Pada kayu, lignin umumnya terdapat di daerah lamela tengah dan berfungsi pengikat antar sel serta menguatkan dinding sel kayu. Kulit kayu, biji, bagian serabut kasar, batang dan daun mengandung lignin yang berupa substansi kompleks oleh adanya lignin dan polisakarida yang lain. Kadar lignin akan bertambah dengan bertambahnya umur tanaman.

Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik. Lignin yang melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojo et al., 1989).

Lignin mempunyai bobot molekul yang rendah di dalam kayu namun menjadi makromolekul yang mempunyai bobot molekul lebih tinggi ketika terlarut. Bobot molekul ini menjadi salah satu faktor penting yang mempengaruhi fungsi fisik dari lignin. Bobot molekul lignin tidak seragam, karena dipengaruhi oleh beberapa hal antara lain proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama proses isolasi, efek kondensasi dan ketidakteraturan sifat lignin dalam larutan.

Isolasi Lignin

Terdapat empat metode pemisahan lignin. Pertama yaitu lignin diekstrak dengan asam, lignin dihidrolisa dan diekstrak dari kayu, lignin diubah menjadi turunannya yang larut dan keempat menggunakan bantuan enzim.

Yang termasuk turunan lignin antara lain lignosulfonat, lignin kraft, lignin alkali, dan lignin etanol. Lignosulfonat dihasilkan dengan mereaksikan kayu pada suhu tinggi dengan larutan yang mengandung SO₂ dan ion hidrogen sulfit. Adapun lignin kraft dan lignin alkali dihasilkan dengan mereaksikan kayu dengan NaOH atau campuran NaOH dengan Na₂S pada suhu 170^oC. Lignin etanol adalah lignin yang dihasilkan dari pemanasan kayu dengan etanol pada suhu pengolahan pulp.

Lignin merupakan bahan yang tidak diinginkan dalam pembuatan pulp dan kertas karena menyebabkan masalah selama proses pembuatan pulp khususnya pada proses bleaching. Adapun metode pemisahan lignin dari lindi hitam adalah dengan cara penguapan, pengendapan, dan ultra filtrasi.

Aplikasi Lignin

Lignin disusun oleh unit-unit fenil propana. Sesuai dengan strukturnya sebagai polifenol, lignin sebagai perekat memiliki sifat-sifat seperti perekat fenol formaldehida. Dengan demikian fungsi perekat dari formaldehida dapat disubstitusi oleh lignin terutama lignosulfonat.

Lignin yang terkandung dalam limbah cair dapat dimanfaatkan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, dan bahan baku vanillin. Di laboratorium, lignin sering digunakan sebagai indikator di dalam eksperimen studi kecernaan pada ternak ruminansia karena sifatnya yang tidak larut.

Share

PROTEIN

PROTEIN

Protein merupakan senyawa organik komplek berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer asam-asam amino yang dihubungkan oleh ikataan peptida. Protein ini merupakan zat gizi yang sangat penting bagi tubuh, karena selain sebagai sumber energi, protein berfungsi juga sebagai zat pembangun tubuh dan zat pengatur. Sebagai zat pembangun fungsi utama protein adalah membentuk jaringan baru disamping memelihara jaringan yang telah ada.

Protein merupakan polimer asam amino. Asam amino merupakan senyawa organik yang mengandung gugus amino (NH₂) dan gugus karboksil (COOH). Di dalam tubuh manusia terdapat 20 jenis asam amino yang dikelompokkan menjadi dua, yaitu asam amino esensial dan asam amino non esensial.

Tabel 10. Jenis-jenis asam amino

Asam amino esensial	Asam amino non esensial
• Phenylalanine • Valine • Threonine • Tryptophan • Isoleucine • Methionine • Histidine • Arginine • Leucine • Lysine	• Alanine • Asparagine • Aspartic acid • Cysteine • Glutaminc acid • Gluatmine • Glycine • Proline • Serine • Tyrosine

Selain dua kelompok asam amino tersebut, dikenal juga asam amino yang bersifat esensial paad kondisi tertentu, yaitu Cysteine, Glutamine, dan Tyrosine.

Di dalam protein, selain mengandung unsur karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen, juga terdapat sulfur dan posfor dengan persentase yang lebih kecil. Komponen-komponen penyusun protein beserta persentasenya disajikan pada Tabel 11.

Tabel 11. Komponen-komponen penyusun protein

No.	Komponen	Jumlah (%)
1	Karbon	51.0-55.0
2	Hidrogen	6.5-7.3
3	Nitrogen	15.5-18
4	Oksigen	21.5-23.5
5	Sulfur	0.5-2.0
6	Fosfor	0-1.5

Struktur Protein

Struktur protein terdiri dari empat macam, yang ditentukan berdasarkan konfigurasi asam aminonya. Gabungan dua buah asam amino dinamakan dipeptida, tiga buah asam amino tripeptida sedangkan polipeptida merupakan gabungan beberapa asam amino. Pada umumnya protein mengandung 100 asam amino.

Struktur pertama protein adalah struktur primer yang terdiri dari asam-asam amino yang dihubungkan satu sama lain secara kovalen melalui ikatan peptida. Struktur yang kedua adalah struktur sekunder. Pada struktur sekunder, protein sudah mengalami interaksi intermolekul, melalui rantai samping asam amino. Ikatan yang membentuk struktur ini, didominasi oleh ikatan hidrogen antar rantai samping yang membentuk pola tertentu bergantung pada orientasi ikatan hidrogennya.

Struktur ketiga dinamakan struktur tersier. Struktur tersier merupakan pengembangan struktur sekunder yang membentuk struktur tiga dimensi, yaitu terjadi lipatan dan gulungan polipeptida. Struktur tersier protein ini disebabkan oleh adanya interaksi rantai sisinya dan adanya ikatan sulfida. Adapun struktur keempat (struktur kwaterner) merupakan interaksi intermolekul antar sub unit protein.

Pengelompokkan dan Fungsi Protein

Protein di alam ini terdapat dua macam, yaitu protein serabut dan protein globular. Protein serabut (fibrous protein) erat hubungannya dengan unsur-unsur yang membangun sel dan berkaitan dengan sifat-sifat khas sel. Fibrous protein ini terdiri dari peptida berantai panjang dan berupa serat-serat yang tersusun memanjang, dihubungkan secara lateral oleh beberapa ikatan silang. Yang termasuk fibrous protein antara lain keratin yang banyak terdapat pada rambut, kuku kulit dan kolagen yang berfungsi sebagai perekat yang banyak terdapat paa tulang rawan, tulang dan kulit.

Protein globular terdiri dari polipeptida yang bergabung satu sama lain melalui ikatan silang atau agregat. Bentuk agregat ini dihubungkan satu sama lain oleh ikatan non kovalen yang lebih lemah dengan struktur 3 dimensi. Yang termasuk protein globular adalah protein yang mempunyai aktivitas biologis seperti enzim.

Adapun berdasarkan kelarutannya, protein dikelompokkan sebagai berikut:

a. Albumin

Albumin larut dalam air dan mengendap dalam garam berkonsentrasi tinggi. Yang termasuk albumin adalah albumin telur dan albumin serum.

b. Globulin

Globulin bersifat tidak larut dalam air, larutan garam encer, garam pekat dengan kejenuhan 30-50%.

c. Glutelin

Glutelin bersifat larut dalam asam dan basa encer, tetapi tidak larut dalam larutan netral. Yang termasuk glutelin adalah protein gandum (glutenin) dan protein padi (orizenin).

d. Gliadin (Prolamin)

Gliadin dapat larut dalam 70-80% etanol, akan tetapi tidak larut dalam air dan dan etanol 100%.

e. Histon

Histon bersifat sangat basa dibandingkan dengan protein lainnya dan cenderung berikatan dengan nukleat di dalam sel.

f. Protamin

Protamin bersifat larut dalam air dan bersifat basa. Dibandingkan dengan protein lain, protamin relatif mempunyai bobot molekul rendah. Yang termasul protamin adalah salmin.

Selain pengelompokkan protein di atas dikenal juga protein majemuk, yaitu protein yang mengandung senyawa bukan protein. Yang termasuk protein majemuk adalah nukleoprotein, glikoprotein, fosfoprotein, kromoprotein, protein ko enzim, lipoprotein dan metaloprotein.

Protein memiliki peranan yang besar dalam makhluk hidup. Fungsi protein secara garis besar dibagi dalam dua kelompok, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagai mesin yang bekerja pada tingkat molekular. Fungsi-fungsi protein dapat dikelompokkan sebagai berikut :

1. Fungsi dan struktur membran sel, antara lain motor protein yang berfungsi untuk membuat otot bekerja, kolagen yang berfungsi sebagai perekat dan keratin sebagai pelindung.

2. Enzim, berfungsi sebagai katalisator baik fungsi anabolik ataupun katabolik. Sebagai contoh adalah enzim pencernaan, kelenjar ludah amilase

3. Hormon

4. Antibodi, protein khusus yang dapat mengenali dan mengendapkan atau menetralkan serangan bakteri, virus, atau protein asing.

5. Penyeimbang cairan

6. Penyeimbang asam utama

7. Transpor, protein transpor di dalam plasma darah mengikat dan membawa molekul atau ion non spesifik dari datu organ ke organ lain. Sebagai contoh adalah lipoprotein yang mengangkut lipid dan hemoglobin untuk transpor oksigen dan CO₂.

8. Sumber energi dan glukosa Share

SELULOSA

SELULOSA

Selulosa mendominasi karbohidrat yang berasal dari tumbuh-tumbuhan hampir mencapai 50% karena selulosa merupakan bagian yang terpenting dari dinding sel tumbuh-tumbuhan. Selulose ditemukan dalam tanaman yang dikenal sebagai microfibril dengan diameter 2-20 nm dam panjang 100-40000 nm).

Selulosa adalah unsur struktural dan komponen utama dinding sel dari pohon dan tanaman tinggi lainnya. Senyawa ini juga dijumpai dalam tumbuhan rendah seperti paku, lumut, ganggang, dan jamur. Serat alami yang paling murni ialah serat kapas, yang terdiri dari sekitar 98% selulosa.

Selulosa merupakan β-1,4 poli glukosa, dengan berat molekul sangat besar. Unit ulangan dari polimer selulosa terikat melalui ikatan glikosida yang mengakibatkan struktur selulosa linier. Keteraturan struktur tersebut juga menimbulkan ikatan hidrogen secara intra dan intermolekul.

Beberapa molekul selulosa akan membentuk mikrofibril yang sebagian berupa daerah teratur (kristalin) dan diselingi daerah amorf yang kurang teratur. Beberapa mikrofibril membentuk fibril yang akhirnya menjadi serat selulosa. Selulosa memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan tidak larut dalam kebanyakan pelarut. Hal ini berkaitan dengan struktur serat dan kuatnya ikatan hidrogen.

Aplikasi Selulosa dan Produk Turunannya

Selulosa merupakan pembentuk struktur dinding sel tumbuhan. Selulosa bersifat tidak dapat dicerna oleh manusia sehingga berfungsi sebagai sumber serat yang membantu memperlancar defakasi. Bagi manusia, fungsi selulosa sebagai serat banyak sekali keuntungannya, antara lain memperlancar buang air besar, dan dapat menghindarkan dari berbagai penyakit seperti haemorrhoid (ambeyen), divertikulosis, kanker pada usus besar, appendicitis, diabetes, penyakit jantung koroner dan obesitas.

Penggunaan terbesar selulosa di dalam industri adalah berupa serat kayu dalam industri kertas dan produk kertas dan karton. Pengunaan lainnya adalah sebagai serat tekstil yang bersaing dengan serat sintetis. Untuk aplikasi lebih luas, selulosa dapat diturunkan menjadi beberapa produk, antara lain Microcrystalline Cellulose, Carboxymethyl cellulose, Methyl cellulose dan hydroxypropyl methyl cellulose. Produk-produk tersebut dimanfaatkan antara lain sebagai bahan antigumpal, emulsifier, stabilizer, dispersing agent, pengental, dan sebagai gelling agent. Aplikasi selulosa beserta produk turunannya disajikan pada Tabel 9.

Tabel 9. Aplikasi selulosa beserta produk turunannya

Aplikasi	Cellulose derivative*	Fungsi
Construction materials (plasters, filler, pastes)	MC, HEMC, HPMC, CMC, HEMCMC	water retention capacity, stability under load, adhesive strength
Paints	CMC, HEC, HEMC,HPMC, HEMCMC	stability of suspension, thickening, film formation, wetting
Paper manufacture	CMC, HEC, HEMC, HPMC	agents for binding and suspending, sizing aids and stabilizers
Textile industry (sizes, textile printing dyes)	CMC, MC, HPMC, CMSEC	adhesive and film-forming properties, thickening, soil release
Polymerization	HEC, HPC, HPMC	protective colloid, surface activity
Drilling industry ,mining (drilling fluids)	CMC, CMSEC, HEC, HPC, HPMC	water retention, flow characteristics, surface activity
Detergents	CMC, HEMC, HPMC	anti-redeposition power, wetting ability, suspending and emulsifying agents
Engineering (extrusion, electrode construction, ceramic sintering)	MC, HPC, HPMC	friction reduction, water retention, enhanced ignition processes
Cosmetics (creams, lotions, pharmaceuticals (ointments, gels, shampoos), tablets, coated tablets)	CMC, MC, HEC, HEMC, HPMC	thickeners, binding, emulsifying and stabilizing agents, film formation, tablet disintegrants
Foodstuffs (sauces, milkshakes, bakery products)	CMC, HPMC, MC	thickeners, binding agents, stabilizers and emulsifiers

Share