III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Bahan dan Alat
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tongkol jagung hasil limbah pertanian. Bahan yang digunakan untuk sintesis nanoselulosa adalah natrium hidroksida
NaOH, asam asetat CH
3
COOH, sodium hipoklorit, asam klorida HCl dan air destilata. Bahan yang digunakan untuk analisis proksimat dan analisis kimia lainnya
adalah asam sulfat H
2
SO
4
, asam borat H
2
BO
3
, asam klorida HCl, K
2
SO
4,
heksana, alkohol dan aseton.
Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah oven, timbangan analitik, autoclave
, kertas saring, pH meter, pompa vakum, Scanning Electron Microscope SEM type JSM-5000 Japan, ultraturrax, mikroskop cahaya, ChromatometerMinolta 300 dan
alat-alat laboratorium lainnya gelas piala, gelas ukur, erlenmeyer, pipet,labu lemak dan sebagainya.
B. Metode Penelitian
1. Persiapan Bahan Baku
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah tongkol jagung. Pada tahap persiapan bahan, tongkol jagung dikeringkan terlebih dahulu dengan oven bersuhu
72 C selama 48 jam. Setelah mengalami proses pengeringan, tongkol jagung tersebut
digiling dan diayak dengan saringan 100 mesh. Tepung tongkol jagung inilah yang nantinya akan digunakan sebagai bahan baku untuk sintesis nanoselulosa dari tongkol
jagung dengan perlakuan hidrolisis kimia dan homogenisasi.
2.
Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui faktor yang mempengaruhi proses sintesis nanoselulosa. Pada penelitian pendahuluan ini dilakukan dua kali trial and
error .Pada trial and error I dilakukan uji coba proses sintesis nanoselulosa dengan
metode kimia dan mekanik seperti pada Gambar 6, sedangkan pada trial and error II juga dilakukan uji coba sintesis nanoselulosa dengan metode hidrolisis kimia dan
homogenisasi seperti pada Gambar 7. Proses yang membedakan antara trial and error I dan trial and error II adalah perlakuan steam explosion dan proses homogenisasi dengan
menggunakan ultra-turrax. Pada trialand error I tidak dilakukan proses steam explosion dan proses homogenisasinya hanya 1 jam dengan menggunakan ultra-turrax kecepatan
11.000 rpm, sedangkan pada trial and error II dilakukan proses steam explosion dan proses homogenisasinya selama 3 jam dengan menggunakan ultra-turaax kecepatan
16.000 rpm. 11
Tepung tongkol jagung
Tambahkan 2 NaOH perbandingan serat larutan 1:10 Masukkan ke dalam autoclave selama 1 jam T = 121
o
C, P=1,2 atm
Gambar 6. Diagram alir metode trial-error I
Tambahkan HCl 1 N Tiriskan dengan pompa vakum
Cuci dengan air destilata Bleaching
dengan campuran NaOH 2,7 +as.asetat 7,9 kemudian NaOCl 1:3 masing-masing selama 1 jam
Cuci dengan air sampai tidak basa
Homogenisasi dengan ultra-turrax
kecepatan 11.000 rpm selama 1 jam
Larutkan dengan air destilata Cuci sampai pH netral
Masukkan ke dalam autoclave selama 2 jam T = 121
C, P=1,2 atm
Isolasi selulosa
Sintesis nanoselulosa
Nanoselulosa
12
Tepung tongkol jagung
Tambahkan 2 NaOH perbandingan bahan dan larutan 1:10
Masukkan ke dalam autoclave selama 1 jam T = 121
o
C, P=1,2 atm
Cuci dengan air sampai tidak basa
Bleaching dengan campuran NaOH 2,7 +as.asetat 7,9
kemudian NaOCl 1:3 masing-masing selama 1 jam
Cuci dengan air destilata
Tiriskan dengan pompa vakum
Tambahkan HCl 1 N
Masukkan ke dalam autoclave selama 15 menit, lepaskan tekanannya
tiba-tiba
Gambar 7. Diagram alir metode trial-error II
Homogenisasi dengan ultra-turrax
kecepatan 16.000 rpm selama 3 jam
Larutkan dengan air destilata
Cuci sampai pH netral
T = 121 C, P=1,2 atm, ulangi 8 kali
Sintesis nanoselulosa
Isolasi selulosa
Nanoselulosa
13
3. Penelitian Utama
a. Sintesis Nanoselulosa
Metode yang digunakan untuk sintesis nanoselulosa adalah metode campuran perlakuan kimia dan mekanik hidrolisis kimia dan homogenisasi.
Metode ini merupakan modifikasi dari metode sebelumnya yang dilakukan pada proses trial and error I. Modifikasi yang dilakukan adalah menambah proses
perendaman selama 1 jam dengan larutan penghidrolisis sebelum dimasukkan ke autoclave
dan meningkatkan suhu proses bleaching dari suhu ruang menjadi 60
o
C. Kedua hal tersebut dilakukan untuk mengoptimalkan proses hidrolisis hemiselulosa dan lignin dari bahan baku.
Secara garis besar terdapat empat tahapan perlakuan dalam sintesis nanoselulosa. Tahap pertama adalah perlakuan basa dengan menggunakan
NaOH disertai pemanasan. Tahapan tersebut bertujuan untuk menghidrolisis hemiselulosa dan depolimerisasi lignin pada tepung tongkol jagung menjadi
komponen gula dan fenolik yang larut air Cherian et al. 2010. Pada penelitian ini digunakan 3 taraf konsentrasi NaOH, yaitu NaOH 2, NaOH 4 dan NaOH
8. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui konsentrasi larutan NaOH yang terbaik untuk mengisolasi selulosa tanpa mendegradasinya.
Tahap kedua adalah perlakuan bleachingdengan menggunakan campuran NaOH 2,7 dan asam asetat 7,9 kemudian dilanjutkan dengan
NaOCl 1:3. Tahapan tersebut bertujuan untuk menghilangkan lignin yang masih tersisa. Lignin perlu dihilangkan dalam proses sintesis nanoselulosa
karena lignin jika teroksidasi struktur aromatiknya akan menghasilkan senyawa kuinon
berwarna coklat yang tidak diinginkan Hattaka 2001. Selain itu, lignin juga perlu dihilangkan agar selulosa pada bahan baku lebih mudah diisolasi
karena menghilangkan lignin yang menyelubungi selulosa. Tahap ketiga adalah perlakuan asam dengan menggunakan HCl 1 N disertai pemanasan. Tahapan
tersebut bertujuan untuk membantu menguraikan fibril-fibril selulosa yang masih saling berikatan dalam bentuk mikrofibril selulosa. Sampel yang telah
mengalami 3 tahapan tersebut akan diuji kadar selulosa dan lignin Tahap keempat adalah homogenisasi, tahapan ini bertujuan untuk
mereduksi ukuran lebih lanjut karena dengan adanya gaya gesek dan tekanan diharapkan mampu memutuskan ikatan hidrogen intramolekular antar fibril
selulosa. Pada penelitian ini proses homogenisasi dilakukan dengan menggunakan alat ultraturrax pada kecepatan 11.000 rpm . Proses homogenisasi
dilakukan dengan 3 taraf waktu homogenisasi, yaitu 2 jam, 3 jam dan 4 jam. Hal tersebut dilakukan untuk mengetahui waktu homogenisasi yang paling
optimal untuk mereduksi ukuran fibril selulosa. Metode yang digunakan pada penelitian ini merupakan metode yang telah diadaptasi dari penelitian yang telah
dilakukan Cherian et al. 2010 . Sampel yang telah dilarutkan 4 tahapan diatas merupakan produk akhir
dari penelitian ini. Produk akhir tersebut akan dikarakterisasi sifat fisik pengukuran waarna dengan Chromatometer Minolta 300 dan dilihat suspensi
yang terbentuk dan mikrostrukturalnya diamati strukturnya dengan mikroskop cahaya dan Scanning Electron Microscope type JSM-5000 Japan. Adapun
14
diagram alir metode sintesis nanoselulosa dari tepung tongkol jagung dapat dilihat di Gambar 8.
Tambahkan NaOH konsentrasi 2,4,8 dengan perbandingan bahan dan larutan 1:10
Masukkan autoclave selama 1 jam T = 121
o
, P=1,2 atm
Cuci dengan air sampai tidak basa
Bleaching dengan campuran NaOH 2,7 + asam asetat 7,9 selama 1 jam T=60
C
Tiriskan dengan pompa vakum Cuci dengan air destilata
Tepung tongkol jagung
Rendam selama 1 jam Isolasi
selulosa
Bleaching dengan larutan NaOCl 1:3 selama 1 jam T=60
C
Nanoselulosa Homogenisasi dengan ultra-turraxkecepatan 11.000 rpm selama 2, 3, dan 4 jam
Tambahkan HCl 1 N Masukkan autoclave selama 2 jam T = 121
, P=1,2 atm Cuci sampai pH netral
Sintesis nanoselulosa
Larutkan dengan air sampai konsentrasi 1
Gambar 8. Diagram alir metode sintesis nanoselulosa dari tepung tongkol jagung
15
b. Analisis Kimia
1. Analisis Kadar Air Metode Oven SNI 01-2891-1992
Kadar air ditentukan secara langsung dengan menggunakan metode oven pada suhu 105
o
C. Sampel sejumlah 1-2 gram ditimbang dan dimasukkan dalam cawan yang telah dikeringkan dan diketahui bobotnya. Kemudian contoh dan
cawan dikeringkan dalam oven bersuhu 105
o
C selama 3 jam, lalu didinginkan dalam desikator dan ditimbang sampai diperoleh bobot tetap. Kadar air sampel
dapat dihitung dengan menggunakan rumu sebagai berikut : s
Keterangan : a = bobot sampel sebelum dikeringkan g
b = kehilangan bobot setelah dikeringkan g
2. Analisis Kadar Abu Metode Pengabuan Kering SNI 01-2891-1992
Cawan porselin kosong dikeringkan dalam oven bersuhu 105
o
C selama 15 menit, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Sampel sebanyak
2-3 gram dimasukkan dalam cawan dan ditimbang. Cawan berisi sampel dibakar sampai asapnya habis, kemudian dimasukkan ke dalam tanur listrik dengan suhu
550
o
C sampai pengabuan sempurna. Cawan berisi sampel dikeluarkan dari tanur, kemudian didingankan dalam desikator dan ditimbang sampai diperoleh
bobot tetap. Kadar abu sampel dapat di dengan menggunakan rumus
sebagai berikut : hitung
Keterangan : a = bobot sampel sebelum diabukan g
b = bobot sampel + cawan sesudah diabukan g c = bobot cawan g
3. Analisis Kadar Protein Metode Kjeldahl SNI 01-2891-1992
Sampel sebanyak 0,51 gram dimasukkan ke dalam labu kjeldahl 100ml, kemudian tambahkan 2 gram campuran Selenium dan 25 ml H
2
SO
4
pekat. Labu kjeldahl yang telah berisi sampel dan pereaksi dipanaskan di atas pembakar
listrik sampai mendidih dan larutan menjadi jernih kehijau-hijauan sekitar 2 jam. Biarkan dingin, kemudian encerkan dan masukkan ke dalam labu ukur 100
mL. Setelah itu, pipet 5 mL larutan dan masukkan ke dalam alat penyuling, lalu tambahkan 5 mL NaOH 30 dan beberapa tetes indikator PP. Lanjutkan dengan
proses penyulingan selama kurang lebih 10 menit dan sebagai penampung gunakan 10 mL larutan asam borat 2 yang telah dicampur dengan indikator.
Setelah itu, titrasi dengan larutan HCl 0,01 N. Kadar protein sampel dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
16
, 4
Keterangan: w = bobot sampel
V
1
= volume HCl 0,001 N yang digunakan untuk penitaran sampel V
2
= volume HCl yang digunakan untuk penitaran blanko N = normalitas HCl
fk = faktor konversi untuk protein dan makanan secara umum 6,25 fp = faktor pengenceran
4. Analisis Kadar Lemak Metode Soxhlet SNI 01-2891-1992
Labu lemak yang akan digunakan dikeringkan dalam oven kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Sebanyak 1-2 gram sampel
dimasukkan ke dalam selongsong kertas saring yang dialasi dengan kapas. Sumbat selongsong kertas yang berisi sampel dikeringkan dalam oven pada suhu
tidak lebih dari 80
o
C selama kurang lebih 1 jam, kemudian dimasukkan pada labu ekstraksi Soxhlet. Alat kondensor diletakkan di atasnya dan labu lemak
diletakkan di bawahnya. Pelarut heksana dimasukkan dalam labu lemak secukupnya, selanjutnya dilakukan ekstraksi selama 6 jam sampai pelarut yang
turun kembali ke labu berwarna jernih. Pelarut yang ada dalam labu lemak didestilasi dan pelarut ditampung kembali. Labu lemak yang berisi lemak hasil
ekstraksi dipanaskan dalam oven suhu 105
o
C hingga mencapai berat tetap, kemudian didinginkan dalam desikator dan timbang. Kadar lemak sampel dapat
dihitung dengan menggunakan rumus sebaga ut;
i berik
Keterangan: a = bobot sampel g
b = bobot labu lemak + lemak hasil ekstraksi g c = bobot labu lemak kosong g
5. Analisis Kadar Karbohidrat By Difference
Kadar karbohidrat sampel dianalisis dengan menggunakan metode by difference
. Kadar karbohidrat dihitung sebagai sisa dari kadar air, abu, protein dan lemak sampel. Kadar karbohidrat sampel dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
Kadar Karbohidrat = 100-kadar air + kadar abu +kadar protein +kadar lemak
6. Analisis Kadar
Acid Detergent Fiber ADF AOAC 973.18 1990
Prinsip dasar dari analisa ini mengukur bagian dinding sel tanaman yang tidak dapat larut dalam larutan detergen asam dengan komposit utama CTAB
Cetyl Trimethyl Ammonium Bromide pada pemanasan satu jam. Timbang
sampel sebanyak 1 gram a masukan kedalam gelas piala 600 ml, tambahkan 100 ml larutan ADS. Ekstrak selama 60 menit dari mulai mendidih. Saring
menggunakan cawan kaca masir yang telah ditimbang sebelumnya b. Bilas
17
residu menggunakan air panas dan aceton. Keringkan pada oven 105° C selama ± 4 jam sampai beratnya stabil, angkat dan dinginkan dalam desikator. Setelah
dingin, keluarkan cawan dari desikator dan timbang c. Kadar ADF sampel dapat dihitung dengan menggunaka
mus sebagai berikut: n ru
ADF = x 100
Hemiselullosa = NDF - ADF
Keterangan : a = bobot sampelg
b = bobot cawan kaca masir g c = bobot cawan+residu setelah dikeringkan g
7. Analisis Kadar Selulosa
AOAC 973.18 1990
Analisa selulosa merupakan lanjutan dari analisa ADF. Sampel analisa ADF yang sudah ditimbang c ditambah larutan asam sulfat H
2
SO
4
72 sampai terendam selama 3 jam. Setelah 3 jam, residu dibilas menggunakan air panas dan
aceton. Keringkan pada oven 105° C selama ± 4 jam sampai beratnya stabil, angkat dan dinginkan dalam desikator. Setelah dingin, keluarkan cawan dari
desikator dan timbang d. Kadar selulosa sampel dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai ber
: ikut
Selulosa = x 100
Keterangan: a = bobot sampel g
c = bobot cawan+sampel hasil analisis ADF g d = bobot cawan+residu akhir setelah dikeringkan g
8. Analisis Kadar Lignin
AOAC 973.18 1990
Analisa lignin merupakan kelanjutan dari analisa ADF dan selulosa. Sampel yang sudah dikeringkan d, selanjutnya dibakar dalam tanur dengan tempratur ±
600°C. Angkat dan dinginkan cawan dalam eksikator dan timbang e. Besarnya kandungan lignin dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut :
Lignin =
x 100
Keterangan : a = bobot sampel g
c = bobot cawan+sampel hasil analisis ADF g e = bobot cawan+residu akhir setelah diabukan g
18
c. Karakterisasi Produk Akhir Sintesis Nanoselulosa
1. Karakterisasi Kimia Produk Akhir
Karakterisasi kimia dilakukan pada sampel yang telah mengalami proses hidrolisis basa, bleaching dan hidrolisis asam namun belum dilarutkan dalam air
dan mengalami proses homogenisasi. Karakterisasi kimia yang dilakukan mencakup analisis kadar Acid Detergent Fiber ADF, selulosa, dan lignin
dengan metode Van Soest untuk metode lengkapnya dapat dilihat pada sub bab analisis kimia.
2. Karakterisasi Fisik Produk Akhir
2.1 Parameter Warna
Karakteristik warna produk akhir akan diukur dengan Chromatometer Minolta 300. Chromatometer
adalah suatu alat analisis warna secara trimulus untuk mengukur warna yang dipantulkan oleh suatu permukaan. Sistem notasi
warna yang digunakan pada penelitian ini adalah sistem notasi warna Hunter L a b. Ilustrasi sistem notasi warna Hunter L a b. Notasi L pada sistem hunter
menyatakan cahaya pantul yang menghasilkan warna akromatik putih, abu-abu dan hitam Notasi L : 0 menyatakan warna hitam dan L : 100 menyatakan
warna putih. Notasi a pada sistem hunter menyatakan warna kromatik campuran merah-hijau dengan nilai +a positif dari 0 sampai +80 untuk warna merah,
dan nilai –a negatif dari 0 sampai -80 untuk warna hijau. Notasi b pada sistem Hunter menyatakan warna kromatik campuran biru-kuning dengan nilai +b
positif dari 0 sampai +70 untuk warna kuning, dan nilai –bnegatif dari 0 sampai -70 untuk warna biru Hunter Lab 2008. Sementara itu nilai
o
Hue menunjukkan warna dari sampel. Nilai
o
Hue diperoleh dari perhitungan arc tan
ba. Warna sampel berdasarkan nilai
o
Hue ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Warna sampel berdasarkan nilai
o
Hue
Warna Nilai
o
Hue
Red purple 342 – 18
Red yellow 18 – 54
Yellow red 54 – 90
Yellow 90 – 126
Yellow green 126 – 162
Green 162 – 198
Blue green 198 – 234
Blue 234 – 270
Blue purple 270 – 306
Purple 306 – 342
Sumber : Hutching 2009
19
2.2Parameter Pembentukan Suspensi Produk akhir yang telah mengalami keseluran proses kemudian akan
diamati penampakan suspensinya secara kasat mata, apakah terdispersi sempurna atau terdapat fase lain yang mengendap. Penampakan suspensi produk
akhir sintesis nanoselulosa merupakan sebuah sifat fisik yang cukup penting karena produk nanoselulosa dengan kualitas baik memiliki suspensi yang
terdispersi sempurna.
3. Karakterisasi Mikrostruktural
3.1 Karakterisasi Mikrostruktural dengan Mikroskop Cahaya
Nanoselulosa yang dihasilkan diukur diameternya dengan menggunakan skala garis yang terdapat pada mikroskop cahaya. Skala pengukuran pada
mikroskop terdapat 2 skala yaitu skala okuler dan skala objektif. Pada perbesaran 1000 kali, jarak antara dua garis terkecil memiliki nilai 0,1
μm dan pada perbesaran 400 kali, jarak antara dua garis terkecil memiliki nilai 0,25
μm. 3.2
Karakterisasi Mikrostruktural dengan Scanning Electron Microscope SEM Nanoselulosa yang dihasilkan diamati dengan SEM untuk dianalisis
karakteristik mikrostrukturalnya dan untuk mengukur diameter nanoselulosa yang dihasilkan. Pada penelitian ini instrumen SEM yang digunakan adalah
SEM tipe JSM-5000. 3.3
Preparasi Sampel Preparasi sampel perlu dilakukan agar sampel dapat diamati dengan baik.
Sampel yang akan diamati merupakan sampel cair, dan untuk mengamatinya diperlukan preparasi khusus. Preparasi sampel yang digunakan untuk sampel
produk akhir sintesis nanoselulosa yaitu, teteskan saru droplet suspensi nanoselulosa ke atas stub yang telah dilapisi dengan cover glass, kemudian
keringkan dalam oven vakum bersuhu 75
o
C selama kurang lebih 15 menit Zhou 2012
3.4 Pelapisan Sampel
Pelapisan coating sampel perlu dilakukan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan
sampel dapat menggunakan logam mulia seperti emas. Proses coating dilakukan oleh alat yang bernama ion coater. Proses coating in dilakukan dalam keadaan
vakum selama 20 menit. 3.5
Pengamatan Sampel Produk yang telah dipreparasi dan dilapis emas kemudian diamati dengan
SEM pada perbesaran 100 kali dan 10000 kali dengan voltase 20 kV. Adapun prinsip kerja SEM adalah sebuah pistol elektron memproduksi sinar elektron
yang akan ditembakkan ke sampel dengan bantuan lensa magnetik untuk memfokuskan elektron menuju sampel dan ketika elektron mengenai sampel,
20
maka sampel akan mengeluarkan elektron baru yang akan diterima oleh detektor dan dikirim ke monitor CRT. Diamater gambar pada sampel diukur dengan
menggunakan software image type J version 3.7
d. Analisis Statistik
Rancangan percobaan yang digunakan untuk analisis data formula sintesis nanoselulosa adalah rancangan acak lengkap dan dua kali ulangan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi kadar selulosa dan ukuran nanoselulosa adalah konsentrasi bahan penghidrolisis NaOH pada 3 taraf konsentrasi 2,
4, dan 8 dan waktu homogenisasi dengan ultraturrax pada 3 taraf waktu 2 jam, 3 jam, dan 4 jam . Analisis statistik ini akan dilakukan pada data
pengukuran warna, kadar selulosa, dan lignin produk akhir. Uji yang dilakukan adalah uji F dan uji lanjut Duncan jika faktor yang diuji berpengaruh. Adapun
software yang digunakan untuk analisis statistik ini adalah The SAS System for Windows 9.0.
21
IV.HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Penelitian Pendahuluan
Pada penelitian pendahuluan dilakukan dua kali proses trial and error sintesis nanoselulosa dengan menggunakan metode hidrolisis kimia dan homogenisasi Secara
garis besar terdapat empat tahapan perlakuan dalam medote sintesis nanoselulosa yang digunakan yaitu, hidrolisis basa, bleaching, hidrolisis asam dan homogenisasi.Melalui
proses trial dan error akan dilihat faktor yang mempengaruhi sintesis nanoselulosa. Terdapat dua faktor yang telah diuji pengaruhnya, yaitu banyaknya siklus steam
explosion serta waktu dan kecepatan homogenisasi. Alat yang digunakan untuk proses
steam explosion adalah autoclave, sedangkan alat yang digunakan untuk proses
homogenisasi adalah ultra-turrax.. Adapun penampakan bahan baku dan setengah jadi dalam proses sintesis nanoselulosa dapat dilihat pada Gambar 9.
A B
C D
Gambar 9. Bahan baku dan bahan setengah jadi dalam proses sintesis nanoselulosa dari tepung tongkol jagung
Keterangan: A: Tepung tongkol jagung
B: Tepung tongkol jagung setelah perlakuan basa C : Tepung tongkol jagung setelah bleaching
D : Tepung tongkol jagung setelah perlakuan asam Gambar 9A menunjukkan bahan baku yang digunakan, yaitu tepung tongkol
jagung ukuran 100 mesh. Gambar 9B menunjukkan tepung tongkol jagung yang telah ditambahkan dengan NaOH 2 kemudian dimasukkan ke dalam autoclave dengan suhu
121 C, tekanan 1,2 atm selama 1 jam. Fungsi dari perlakuan basa yang diikuti dengan
pemanasan adalah untuk menghidrolisis hemiselulosa dan depolimerasi lignin menjadi komponen gula dan fenolic yang larut air Fernfindez et al. 1999. Gambar 9C
menunjukkan sampel dari gambar 9B yang telah mengalami proses selanjutnya, yaitu bleaching
. Proses bleaching ini berfungsi untuk menghilangkan sebagian besar lignin yang masih tersisa pada sampel Cherian et al. 2008. Gambar 9D menunjukkan sampel
dari gambar 9C yang telah mengalami proses selanjutnya, yaitu penambahan HCl 1 N dan pemanasan pada autoclave 121
C selama 2 jam. Penambahan HCl dan pemanasan tersebut berfungsi untuk memisahkan nanofibril dari dinding sel tongkol jagung Cherian
et al. 2010. Setelah itu, sampel kemudian dihomogenisasi dengan menggunakan ultra-
turrax.
22
Sampel yang telah mengalami proses hidrolisis kimia, bleaching, hidrolisis asam, dan homogenisasi kemudian diamati karakteristik mikrostrukturalnya dengan
menggunakan mikroskop cahaya. Pengamatan dengan mikroskop cahaya dilakukan pada perbesaran 400 kali dan 1000 kali. Penampakan mikrostruktural tepung tongkol jagung
dapat dilihat pada Gambar 10, penampakan mikrostruktural produk akhir trial and error I dapat dilihat pada Gambar 11, sedangkan penampakan mikrostruktural produk akhir trial
and error II dapat dilihat pada Gambar 12 dan 13.
Gambar 10. Tepung tongkol jagung pada perbesaran 400 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya
Gambar 11. Produk akhir trial and error I sintesis nanoselulosa pada perbesaran 400 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya
B A
Gambar 10 menunjukkan tepung tongkol jagung yang masih terdiri dari struktur kompleks, yang merupakan gabungan lignin, selulosa, hemiselulosa dan lain-lain.
Gambar 11 merupakan penampakan produk akhir trial-error I sintesis nanoselulosa pada perbesaran 400 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya. Gambar 11 menunjukkan
selulosa yang sudah mulai terpisah dari dinding sel tongkol jagung . Gambar 11A menunjukkan mikrofibril selulosa yang diameternya masih cukup besar sekitar 1µm,
sedangkan gambar 11B menunjukkan selulosa yang diameternya sudah cukup kecil, sekitar 300-400 nm.
23
Gambar 12. Selulosa pada produk akhir trial and error II sintesis nanoselulosa pada perbesaran 400 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya
Gambar 13. Selulosa pada produk akhir trial and error II sintesis nanoselulosa pada perbesaran 1000 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya
B A
A B
Gambar 12 merupakan penampakan produk akhir trial-error II sintesis nanoselulosa pada perbesaran 400 kali dengan menggunakan mikroskop cahaya. Gambar
12A menunjukkan nanofibril selulosa dengan ukuran diameter yang sudah cukup kecil sekitar 300nm. Gambar 12B menujukkan campuran antara selulosa yang berdiameter
kecil dan besar, lingkaran merah pada kedua gambar tersebut menunjukkan proses defibrillation
mikrofibril selulosa menjadi nanofibril selulosa. Gambar 13 menunjukkan penampakan produk akhir trialerror II sintesis nanoselulosa pada perbesaran 1.000 kali
dengan menggunakan mikroskop cahaya, gambar 13A menunjukkan nanoselulosa dengan diamater sekitar 200-250 nm, sedangkan gambar 13B menunjukkan nanofibril selulosa
dengan diameter 250-350 nm. Produk akhir yang diinginkan dari penelitian ini adalah nanofibril selulosa dengan diameter sekitar 100-300 nm sehingga dapat disebut
nanoselulosa Winarno dan Fernandez 2010 . Oleh karena itu, dapat ditarik kesimpulan bahwa metode trial-error II lebih baik daripada metode trial-error I untuk mensintesis
nanoselulosa. Perbedaan antara metode trial-error I dan metode trial-error II terletak pada
proses steam explosion dan homogenisasi. Pada metode trial-error II diuji coba proses steam explosion
dengan autoclave, namun mekanisme steam explosiontidak berjalan dengan lancar karena autoclave yang digunakan tidak dapat menurunkan tekanan secara
tiba-tiba dari tekanan tinggi ke tekanan rendah. Selain itu, pada metodetrial-error II proses homogenisasinya lebih lama dan kecepatannya lebih tinggi yaitu, 16000 rpm
selama 3 jam, sedangkan pada metode trial-errorI hanya 11000 rpm selama 1 jam. Hal ini menunjukkan bahwa waktu dan kecepatan homogenisasi mempengaruhi sintesis
nanoselulosa.
24
B. Penelitian Utama