Keragaman Kadar Lignin pada Kayu Reaksi Apiapi dan Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali.
KERAGAMAN KADAR LIGNIN PADA KAYU REAKSI
API-API DAN KELARUTANNYA DALAM DELIGNIFIKASI
ALKALI
DEWI FITROTUN NIKMAH
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Keragaman Kadar
Lignin pada Kayu Reaksi Api-api dan Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Dewi Fitrotun Nikmah
NIM E24110033
ABSTRAK
DEWI FITROTUN NIKMAH. Keragaman Kadar Lignin pada Kayu Reaksi Apiapi dan Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali. Dibimbing oleh ANNE
CAROLINA dan DEDED SARIP NAWAWI.
Kayu reaksi merupakan jaringan kayu yang dibentuk sebagai respon dari
pohon terhadap adanya gaya eksternal. Kayu reaksi memiliki karakteristik kimia
berbeda dibandingkan dengan kayu normal. Penelitian ini bertujuan untuk
menguji keragaman kadar lignin pada posisi yang berbeda pada kayu reaksi Apiapi (Avicennia sp.) dan kelarutan ligninnya dalam pemasakan alkali. Kadar lignin
klason dan lignin terlarut asam masing-masing ditentukan dengan metode Klason
dan UV-spectrophometry. Proses pemasakan dilakukan pada 150 C selama 45
menit dengan alkali aktif 20%. Kadar lignin klason bervariasi antar posisi sampel
berkisar 15.03-20.8%, dan kadar lignin terlarut asam berkisar 3.06-4.29%. Sampel
kayu yang berasal dari bagian kayu reaksi terparah memiliki kadar lignin klason
terendah dan kadar lignin terlarut asam tertinggi. Kelarutan lignin kayu Api-api
dalam pemasakan alkali bersuhu 150 oC selama 45 menit berkisar 46.13-54.47%.
Meskipun berdasarkan uji statistik tidak signifikan, namun, lignin kayu Avicennia
sp. relatif mudah didelignifikasi pada pemasakan alkali.
Kata kunci: Avicennia sp., kayu reaksi, lignin klason, lignin terlarut asam
ABSTRACT
DEWI FITROTUN NIKMAH. Variation of Lignin Content in the Reaction Wood
of Api-api and its Solubility in Alkaline Cooking. Supervised by ANNE
CAROLINA and DEDED SARIP NAWAWI.
Reaction wood is a wood xylem formed as a respons of tree to external
forces. Reaction wood has different chemical characteristics compared with
normal wood. This research aimed to examine the variation of lignin contents at
different positions in the reaction wood of Api-api (Avicennia sp.), and lignin
solubility in alkali cooking. Klason lignin and acid-soluble lignin contents were
determined using Klason method and UV-spectrophometry. Cooking experiment
was carried out in 20% alkali solution at 150 C for 45 min. Klason lignin content
varied between samples position was 15.03-20.8%, and acid-soluble lignin
content was 3.06-4.29%. Wood samples derived from severest reaction wood part
tend to have lowest Klason lignin content and highest acid-soluble lignin content.
The lignin solubility of Api-api wood in the alkaline cooking at 150 C for 45 min
was 46.13-54.47%. Although the statistical test was not significant, however, the
lignin Avicennia sp. wood was relatively easy to be delignified in alkali cooking.
Keywords: Avicennia sp., reaction wood, klason lignin, acid-soluble lignin
KERAGAMAN KADAR LIGNIN PADA KAYU REAKSI
API-API DAN KELARUTANNYA DALAM DELIGNIFIKASI
ALKALI
DEWI FITROTUN NIKMAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
I
Judul Skripsi : Keragaman Kadar Lignin pada Kayu
Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali
Nama
: Dewi Fitrotun Nikmah
NlM
: E24110033
Reaksi
Api-api
Disetujui oleh
ｾ＠
ｾＧＭｶ＠
Anne Carolina, SSi, MSi
Pembimbing 1
ｾＮ＠
Ｍｾ
. ＮＭ［ｾ＠
lr Deded Sarip Nawawi, MSc
Pembimbing ll
. ; . · ·....._ Diketahui oleh
ｾ＠
ｾＬｲＮＭ＠
...
C\... 1K"
ＮＬｾｯ＠
Ｏ ｾ ｾ ﾷ＠ 1-::J"'
ｾ＠
ｾ＠
ｾ ｾ＠
Tanggal Lulus:
Ｍ ｾ＠
ｾ＠
ＮＬＧＩＭ ｾ •｜Ｇ＠ c. 1
I·(
!Jl
'i, ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
.. α, maka perbedaan antar
variabel tidak memberikan pengaruh nyata atau signifikan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kayu Reaksi
Kayu reaksi Avicennia sp. termasuk tipe kayu tarik yang terbentuk pada
bagian sisi atas batang miring (Gambar 1) yang merupakan karakteristik jenis
kayu daun lebar pada umumnya (Haygreen dan Bowyer 1996). Berdasarkan posisi
sampel uji, terdapat perbedaan jarak antar lingkaran tumbuh pada setiap posisi
sampel (Tabel 1). Jika diasumsikan lebar jaringan kayu antar lingkaran tumbuh
menunjukkan tingkat keparahan pembentukan kayu reaksi, maka setiap posisi
kemungkinan memiliki sifat kimia berbeda. Hal ini ditunjukkan sebelumnya oleh
Timell (1986) bahwa pembentukan kayu reaksi ringan, sedang, dan berat memiliki
karakteristik kimia berbeda.
Tabel 1. Jumlah lingkar tumbuh per sentimeter arah tegak lurus lingkaran tahun
pada masing-masing sampel uji
Nomor Sampel
1
2
3
4
5
Jumlah lingkar tumbuh
13
16
19
17
12
Berdasarkan Gambar 1 dan Tabel 1, pada posisi sampel uji nomor 1 dan 5
memiliki jarak antar lingkaran tumbuh terbesar sehingga diduga merupakan kayu
reaksi jika dibandingkan dengan posisi nomor 3 yang merupakan kayu oposit.
Sementara itu, posisi sampel kayu tepi (sampel nomor 2 dan 4) merupakan kayu
reaksi tetapi diduga karakteritik kimianya tidak jauh berbeda dibandingkan
dengan kayu oposit. Jika dibandingkan antara posisi sampel nomor 1 dan 5,
7
walaupun keduanya menunjukkan kayu reaksi tetapi memiliki tingkat keparahan
berbeda. Posisi sampel nomor 5 memiliki jarak antar lingkaran tumbuh lebih lebar
(diduga tingkat keparahan kayu reaksi lebih tinggi) dibandingkan dengan posisi
sampel nomor 1. Ketidakteraturan dalam pembentukan kayu reaksi pada kayu
daun lebar lebih sering terjadi dibandingkan dengan kayu daun jarum (Hoadley
2000). Kayu reaksi yang terbentuk sebagai respon pohon untuk kembali pada
posisi normal dari gangguan mekanis yang diterimanya selama pertumbuhan. Hal
ini dipengaruhi pula oleh besarnya tekanan maupun gangguan yang diterima.
Kadar Lignin
Kadar lignin kayu reaksi Avicennia sp. yang dinyatakan sebagai kadar
lignin klason dan lignin terlarut asam memiliki nilai yang berbeda antar posisi
sampel dalam satu batang pohon yang sama (Tabel 2). Besarnya kayu reaksi yang
terbentuk dapat diduga berdasarkan ukuran lebar dan jumlah lingkaran tumbuh
yang terbentuk. Pembentukan kayu reaksi terlihat jelas pada posisi sampel nomor
5, yang memiliki jaringan kayu antar lingkaran tumbuh yang lebih lebar
dibandingkan dengan sampel lain (Tabel 1).
Tabel 2. Rerata kadar lignin klason, lignin terlarut asam dan lignin total kayu
reaksi tarik Avicennia sp. dalam satu batang dengan posisi yang berbeda
Lignin
Nomor
Larut
Klason
Total
sampel
SD
Asam
SD
SD
(%)
(%)
(%)
1
20.58
0.07
3.06
0.30
23.64
0.25
2
18.85
0.72
3.18
0.41
22.03
0.75
3
18.03
1.02
3.34
0.22
21.37
1.15
4
20.55
1.38
3.33
0.25
23.88
1.27
5
15.03
2.25
4.29
0.23
19.32
2.03
Keterangan : Posisi nomor sampel merujuk pada Gambar 1
SD : Standar Deviasi
Berdasarkan kadar ligninnya, sampel berkadar lignin terendah pada sampel
nomor 5 dan diduga merupakan sampel kayu reaksi yang paling parah, sedangkan
posisi sampel nomor 1-4 memiliki kadar lignin yang tidak jauh berbeda. Hal
tersebut sejalan dengan indikasi visual bahwa posisi sampel nomor 5 diduga
merupakan kayu reaksi terberat yang ditunjukkan oleh jarak antar lingkaran
tumbuh yang terlebar, sedangkan sampel lainnya tidak jauh berbeda. Penelitian
Akiyama et al. (2003) menunjukkan bahwa kayu tarik pada jenis kayu daun lebar
memiliki kadar lignin lebih rendah dibandingkan dengan kayu oposit dan kayu
tepi.
Hasil penelitian menunjukkan pula adanya kecenderungan sampel
berkadar lignin klason lebih rendah memiliki kadar lignin terlarut asam lebih
tinggi. Sampel kayu reaksi (sampel nomor 5) berkadar lignin klason terendah dan
sebaliknya memiliki kadar lignin terlarut asam tertinggi, sedangkan sampel
lainnya tidak jauh berbeda. Pada Gambar 2 terlihat bahwa proporsi kadar lignin
terlarut asam akan meningkat dengan semakin rendahnya kadar lignin klason.
8
Adanya perbedaan proporsi lignin klason dan lignin terlarut asam dapat
menyebabkan perbedaan reaktivitas pada masing-masing posisi sampel. Hal ini
didasarkan pada adanya korelasi positif antara kadar lignin terlarut asam dengan
nisbah siringil-guaiasil lignin (Nawawi dan Sari 2011), dan unit siringil lignin
lebih reaktif dibandingkan dengan guaiasil (Tsutsumi et al. 1995, Shimizu et al.
2012).
Gambar 2 Hubungan lignin terlarut asam dengan kadar lignin klason dalam
kayu reaksi.
Kelarutan Lignin
Pemasakan dalam kondisi alkali dari sampel kayu menghasilkan kelarutan
lignin beragam walaupun perbedaannya relatif kecil. Lignin kayu Avicennia sp.
relatif mudah didelignifikasi karena dengan pemasakan 45 menit pada suhu 150 C,
sebanyak 46.13-54.47% lignin dapat terlarut (Tabel 3). Hal ini diduga karena
lignin kayu Avicennia sp. disusun oleh monomer dengan proporsi unit siringil
tinggi yang diterindikasi oleh tingginya nilai kadar lignin terlarut asam (3.164.30%). Matsushita et al. (2004) dan Yasuda et al. (2001) menyatakan bahwa
lignin terlarut asam terbentuk dari fragmen lignin siringil yang berikatan dengan
karbohidrat, dan unit siringil lignin lebih reaktif dibandingkan dengan guaiasil
dalam kondisi alkali (Tsutsumi et al. 1995, Shimizu et al. 2012).
Tabel 3. Rerata nilai kelarutan lignin dan kelarutan kayu reaksi tarik Avicennia sp.
dalam satu batang dengan posisi yang berbeda
Kelarutan
Kelarutan
Residu
Kayu
SD
Lignin
SD
SD
(%)
(%)
(%)
1
28.24
1.02
50.41
7.20
71.76
1.02
2
30.61
1.23
46.13
3.45
69.39
1.23
3
36.28
2.38
54.47
1.98
63.72
2.38
4
31.96
2.20
51.56
7.67
68.04
2.20
5
28.12
0.38
49.94
2.43
71.88
0.38
Keterangan : Nomor sampel merujuk pada posisi sampel dalam Gambar 1
SD: Standar Deviasi
Nomor
Sampel
9
Secara umum perbedaan kelarutan kayu dan kelarutan lignin antar sampel
relatif kecil. Residu hasil delignifikasi tertinggi diperoleh dari pemasakan sampel
kayu nomor 5. Sampel nomor 5 diduga merupakan sampel kayu reaksi, dan kayu
reaksi tarik pada kayu daun lebar umumnya memiliki kadar lignin rendah dan
kadar selulosa tinggi (Sjostrom 1991). Karakteristik kimia kayu reaksi tarik
tersebut selain menyebabkan sampel kayu mudah didelignifikasi juga berpotensi
menghasilkan rendemen tinggi.
Kadar lignin klason dan lignin terlarut asam pada masing-masing posisi
pengambilan sampel juga menunjukkan keragaman yang rendah. Gambar 3
menunjukkan bahwa nilai kelarutan lignin dalam kayu reaksi Avicennia sp. yang
dihubungkan dengan kadar lignin klason dan lignin terlarut asam tidak
menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pada masing-masing posisi
pengambilan sampel. Kadar lignin dalam kayu reaksi Avicennia sp. baik lignin
klason, lignin terlarut asam dan lignin total tidak mempengaruhi tingkat kelarutan
lignin yang disebabkan oleh keragaman kadar lignin antar posisi sampel yang
rendah.
Gambar 3 Hubungan kadar lignin klason dan lignin terlarut asam dengan
kelarutan lignin.
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa kadar lignin klason dan lignin
terlarut asam yang digunakan sebagai penduga nilai kelarutan lignin dalam kayu
reaksi Avicennia sp. tidak memiliki pengaruh yang signifikan. Pengujian yang
dilakukan pada taraf nyata 5% tersebut memiliki nilai p-value sebesar 0.834 (lebih
dari 0.05) sehingga hubungan antara kadar lignin klason dan lignin terlarut asam
dalam menentukan nilai kelarutan lignin tidak signifikan. Berdasarkan hasil
tersebut maka posisi dalam pengambilan sampel yang berbeda pada kayu reaksi
Avicennia sp. tidak berpengaruh secara signifikan dalam mempengaruhi tingkat
kelarutan lignin.
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kadar lignin kayu reaksi Avicennia sp. beragam untuk lignin klason, lignin
terlarut asam, dan lignin total pada posisi sampel berbeda. Kadar lignin klason
berkisar 15.03-20.58% dan kadar lignin terlarut asam 3.06-4.29%. Kadar lignin
berkaitan dengan tingkat keparahan kayu reaksi yang ditunjukkan oleh jarak antar
lingkaran tumbuh. Kelarutan lignin sampel kayu reaksi dalam kondisi alkali pada
suhu 150 C selama 45 menit berkisar 46.13-54.47% dan secara statistik tidak
berbeda signifikan.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap kayu reaksi dengan jenis yang
berbeda untuk membandingkan tingkat keragaman kadar ligninnya.
DAFTAR PUSTAKA
Akiyama T, Matsumoto Y, Okuyama T, Meshitsuka G. 2003. Erythro/threo ratio
of β-O-4 structures as an important structural characteristic of lignin. part
3:ratio of erythro and threo forms of β-O-4 structures in tension wood
lignin. Phytochemistry 64 (1): 157-1 162.
Akiyama T, Nawawi DS, Syafii W, Matsumoto Y, Meshitsuka G. 2005.
Erythro/threo ratio of ß-O-4 structures as an important structural
characteristic of lignin. Part 4: variation in the erythro/threo ratio in
hardwood lignins and its relation to aromatic ring types. Holzforschung 59
(3):276-281.
Dence CW. 1992. The Determination of Lignin. In: Methodes in Lignin
Chemistry. Eds. Lin S.Y, Dence C.W. Berlin: Springer-Verlag, pp. 3361.Desch dan Woodie 1996.
Haygreen JG, Bowyer JL. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Hoadley RB. 2000. Understanding Wood: A Craftman’s guide To Wood
Technology. USA: The Taunton Press, Inc.
Matsushita Y, Kakehi A, Miyawaki S, Yasuda S. 2004. Formation and chemical
structures of acid-soluble lignin II. Reaction of aromatic nuclei model
compounds with xylan in the presence of a counterpart for condensation,
and behavior of lignin model compounds with guaiacyl and syringyl nuclei
in 72% sulfuric acid. Journal of Wood Science 50:133-141.
Nawawi SN, Sari DL. 2011. Keragaman kadar lignin pada jenis kayu daun lebar
tropis. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 4 (2) :65-69.
Shimizu S, Yokoyama T, Akiyama T, Matsumoto Y. 2012. Reactivity of lignin
with different composition of aromatic syringyl/guaiacyl structures and
11
erythro/threo side chain structures in β-O-4 type during alkaline
delignification: as a basis for the different degradability of hardwood and
softwood lignin. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60 (26):
6471–6476.
Sjostrom E. 1991. Kimia Kayu Dasar-dasar dan Penggunaan. Terjemahan.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Timell TE. 1986. Compression Wood in Gymnosperms Vol I, Bibliography,
Historical,
Background,
Determination,
Structure,
Chemistry,
Topochemistry, Physical Properties, Origin and Formation of Compression
Wood. Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Tomoda I, Uchida Y, Nawawi DS, Yokoyama T, Matsumoto Y. 2009.
Quantitative relationships between pulpability and lignin structure
established for genus of Acacias and Eucalyptus. 15th International
Symposium in Wood, Fiber and Pulping Chemistry, June 15-18, 2009, OsloNorway.
Tsutsumi Y, Kondo R, Sakai K, Imamura H. 1995. The difference of reactivity
between syringyl lignin and guaiacyl lignin in alkaline system.
Holzforschung 49: 423-428.
Yasuda S, Fukushima K, Kakehi A. 2001. Formation and chemical structures of
acid soluble lignin I: sulfuric acid treatment time and acid-soluble lignin
content of hardwood. Journal of Wood Science 47: 69-72.
LAMPIRAN
13
Lampiran 1 Analisis regresi lignin klason dan lignin terlarut asam (ASL) terhadap
tingkat kelarutan lignin.
14
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Dewi Fitrotun Nikmah. Penulis dilahirkan pada
tanggal 02 Januari 1993 di Kota Jepara, Jawa Tengah, yang merupakan anak
pertama dari pasangan Madyono dan Rofiatun.
Pendidikan formal penulis dimulai di MI Miftahul Ulum, Bondo dan lulus
pada tahun 2005. Tahun 2008 penulis menyelesaikan pendidikan sekolah
menengah pertama di SMP Negeri 3 Kembang. Pada tahun 2011, penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah menengah atas di SMA Negeri 1 Bangsri dan
pada tahun yang sama penulis diterima menjadi mahasiswi Institut Pertanian
Bogor melalui jalur Seleksi Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SMPTN) di
Fakultas Kehutanan, Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor (IPB).
Selama menjalani studi di Institut Pertanian Bogor (IPB) penulis aktif di kegiatan
kemahasiswaan maupun non kemahasiswaan diantaranya Sylva Indonesia,
Himasiltan, panitia Pekan Ilmiah Kehutanan Nasional (PIKNAS), panitia Gebyar
Nusantara (GENUS) serta kegiatan kemahasiswaan lainnya. Selama menempuh
pendidikan di IPB penulis juga mendapat berbagai penghargaan dari prestasi yang
berhasil diraih yaitu : delegasi konferensi Sustainable Energy and Environmental
Science (SEES) di Singapore pada tahun 2012, penerima dana hibah PKM bidang
Kewirausahaan pada tuhun 2012 dan 2013, serta peraih medali emas untuk
kategori presentasi PKM dan peraih medali perak untuk kategori poster PKM
bidang kewirausahaan yang diselenggarakan di Universitas Diponegoro,
Semarang.
Selain itu, penulis juga pernah melakukan Praktek Pengenalan Hutan di
BKPH Cilacap serta BKPH Baturaden, Jawa Tengah dan Praktek Pengelolaan
Hutan di Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW) Sukabumi, Jawa Barat pada
tahun 2014. Pada tahun 2014 penulis melakukan Praktek Kerja Lapang di PGT.
Paninggaran Pekalongan, Jawa Tengah. Selama masa kuliah, penulis menerima
beasiswa dari DIKTI yaitu BIDIKMISI.
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melakukan penyusunan
skripsi dengan judul ”Keragaman Kadar Lignin pada Kayu Reaksi Api-api dan
Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali” dibawah bimbingan Ibu Anne Carolina,
SSi, MSi dan Bapak Ir Deded Sarip Nawawi, MSc.
API-API DAN KELARUTANNYA DALAM DELIGNIFIKASI
ALKALI
DEWI FITROTUN NIKMAH
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA*
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Keragaman Kadar
Lignin pada Kayu Reaksi Api-api dan Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali
adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum
diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber
informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak
diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam
Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2015
Dewi Fitrotun Nikmah
NIM E24110033
ABSTRAK
DEWI FITROTUN NIKMAH. Keragaman Kadar Lignin pada Kayu Reaksi Apiapi dan Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali. Dibimbing oleh ANNE
CAROLINA dan DEDED SARIP NAWAWI.
Kayu reaksi merupakan jaringan kayu yang dibentuk sebagai respon dari
pohon terhadap adanya gaya eksternal. Kayu reaksi memiliki karakteristik kimia
berbeda dibandingkan dengan kayu normal. Penelitian ini bertujuan untuk
menguji keragaman kadar lignin pada posisi yang berbeda pada kayu reaksi Apiapi (Avicennia sp.) dan kelarutan ligninnya dalam pemasakan alkali. Kadar lignin
klason dan lignin terlarut asam masing-masing ditentukan dengan metode Klason
dan UV-spectrophometry. Proses pemasakan dilakukan pada 150 C selama 45
menit dengan alkali aktif 20%. Kadar lignin klason bervariasi antar posisi sampel
berkisar 15.03-20.8%, dan kadar lignin terlarut asam berkisar 3.06-4.29%. Sampel
kayu yang berasal dari bagian kayu reaksi terparah memiliki kadar lignin klason
terendah dan kadar lignin terlarut asam tertinggi. Kelarutan lignin kayu Api-api
dalam pemasakan alkali bersuhu 150 oC selama 45 menit berkisar 46.13-54.47%.
Meskipun berdasarkan uji statistik tidak signifikan, namun, lignin kayu Avicennia
sp. relatif mudah didelignifikasi pada pemasakan alkali.
Kata kunci: Avicennia sp., kayu reaksi, lignin klason, lignin terlarut asam
ABSTRACT
DEWI FITROTUN NIKMAH. Variation of Lignin Content in the Reaction Wood
of Api-api and its Solubility in Alkaline Cooking. Supervised by ANNE
CAROLINA and DEDED SARIP NAWAWI.
Reaction wood is a wood xylem formed as a respons of tree to external
forces. Reaction wood has different chemical characteristics compared with
normal wood. This research aimed to examine the variation of lignin contents at
different positions in the reaction wood of Api-api (Avicennia sp.), and lignin
solubility in alkali cooking. Klason lignin and acid-soluble lignin contents were
determined using Klason method and UV-spectrophometry. Cooking experiment
was carried out in 20% alkali solution at 150 C for 45 min. Klason lignin content
varied between samples position was 15.03-20.8%, and acid-soluble lignin
content was 3.06-4.29%. Wood samples derived from severest reaction wood part
tend to have lowest Klason lignin content and highest acid-soluble lignin content.
The lignin solubility of Api-api wood in the alkaline cooking at 150 C for 45 min
was 46.13-54.47%. Although the statistical test was not significant, however, the
lignin Avicennia sp. wood was relatively easy to be delignified in alkali cooking.
Keywords: Avicennia sp., reaction wood, klason lignin, acid-soluble lignin
KERAGAMAN KADAR LIGNIN PADA KAYU REAKSI
API-API DAN KELARUTANNYA DALAM DELIGNIFIKASI
ALKALI
DEWI FITROTUN NIKMAH
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2015
I
Judul Skripsi : Keragaman Kadar Lignin pada Kayu
Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali
Nama
: Dewi Fitrotun Nikmah
NlM
: E24110033
Reaksi
Api-api
Disetujui oleh
ｾ＠
ｾＧＭｶ＠
Anne Carolina, SSi, MSi
Pembimbing 1
ｾＮ＠
Ｍｾ
. ＮＭ［ｾ＠
lr Deded Sarip Nawawi, MSc
Pembimbing ll
. ; . · ·....._ Diketahui oleh
ｾ＠
ｾＬｲＮＭ＠
...
C\... 1K"
ＮＬｾｯ＠
Ｏ ｾ ｾ ﾷ＠ 1-::J"'
ｾ＠
ｾ＠
ｾ ｾ＠
Tanggal Lulus:
Ｍ ｾ＠
ｾ＠
ＮＬＧＩＭ ｾ •｜Ｇ＠ c. 1
I·(
!Jl
'i, ｾ＠
ｾ＠
ｾ＠
.. α, maka perbedaan antar
variabel tidak memberikan pengaruh nyata atau signifikan
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kayu Reaksi
Kayu reaksi Avicennia sp. termasuk tipe kayu tarik yang terbentuk pada
bagian sisi atas batang miring (Gambar 1) yang merupakan karakteristik jenis
kayu daun lebar pada umumnya (Haygreen dan Bowyer 1996). Berdasarkan posisi
sampel uji, terdapat perbedaan jarak antar lingkaran tumbuh pada setiap posisi
sampel (Tabel 1). Jika diasumsikan lebar jaringan kayu antar lingkaran tumbuh
menunjukkan tingkat keparahan pembentukan kayu reaksi, maka setiap posisi
kemungkinan memiliki sifat kimia berbeda. Hal ini ditunjukkan sebelumnya oleh
Timell (1986) bahwa pembentukan kayu reaksi ringan, sedang, dan berat memiliki
karakteristik kimia berbeda.
Tabel 1. Jumlah lingkar tumbuh per sentimeter arah tegak lurus lingkaran tahun
pada masing-masing sampel uji
Nomor Sampel
1
2
3
4
5
Jumlah lingkar tumbuh
13
16
19
17
12
Berdasarkan Gambar 1 dan Tabel 1, pada posisi sampel uji nomor 1 dan 5
memiliki jarak antar lingkaran tumbuh terbesar sehingga diduga merupakan kayu
reaksi jika dibandingkan dengan posisi nomor 3 yang merupakan kayu oposit.
Sementara itu, posisi sampel kayu tepi (sampel nomor 2 dan 4) merupakan kayu
reaksi tetapi diduga karakteritik kimianya tidak jauh berbeda dibandingkan
dengan kayu oposit. Jika dibandingkan antara posisi sampel nomor 1 dan 5,
7
walaupun keduanya menunjukkan kayu reaksi tetapi memiliki tingkat keparahan
berbeda. Posisi sampel nomor 5 memiliki jarak antar lingkaran tumbuh lebih lebar
(diduga tingkat keparahan kayu reaksi lebih tinggi) dibandingkan dengan posisi
sampel nomor 1. Ketidakteraturan dalam pembentukan kayu reaksi pada kayu
daun lebar lebih sering terjadi dibandingkan dengan kayu daun jarum (Hoadley
2000). Kayu reaksi yang terbentuk sebagai respon pohon untuk kembali pada
posisi normal dari gangguan mekanis yang diterimanya selama pertumbuhan. Hal
ini dipengaruhi pula oleh besarnya tekanan maupun gangguan yang diterima.
Kadar Lignin
Kadar lignin kayu reaksi Avicennia sp. yang dinyatakan sebagai kadar
lignin klason dan lignin terlarut asam memiliki nilai yang berbeda antar posisi
sampel dalam satu batang pohon yang sama (Tabel 2). Besarnya kayu reaksi yang
terbentuk dapat diduga berdasarkan ukuran lebar dan jumlah lingkaran tumbuh
yang terbentuk. Pembentukan kayu reaksi terlihat jelas pada posisi sampel nomor
5, yang memiliki jaringan kayu antar lingkaran tumbuh yang lebih lebar
dibandingkan dengan sampel lain (Tabel 1).
Tabel 2. Rerata kadar lignin klason, lignin terlarut asam dan lignin total kayu
reaksi tarik Avicennia sp. dalam satu batang dengan posisi yang berbeda
Lignin
Nomor
Larut
Klason
Total
sampel
SD
Asam
SD
SD
(%)
(%)
(%)
1
20.58
0.07
3.06
0.30
23.64
0.25
2
18.85
0.72
3.18
0.41
22.03
0.75
3
18.03
1.02
3.34
0.22
21.37
1.15
4
20.55
1.38
3.33
0.25
23.88
1.27
5
15.03
2.25
4.29
0.23
19.32
2.03
Keterangan : Posisi nomor sampel merujuk pada Gambar 1
SD : Standar Deviasi
Berdasarkan kadar ligninnya, sampel berkadar lignin terendah pada sampel
nomor 5 dan diduga merupakan sampel kayu reaksi yang paling parah, sedangkan
posisi sampel nomor 1-4 memiliki kadar lignin yang tidak jauh berbeda. Hal
tersebut sejalan dengan indikasi visual bahwa posisi sampel nomor 5 diduga
merupakan kayu reaksi terberat yang ditunjukkan oleh jarak antar lingkaran
tumbuh yang terlebar, sedangkan sampel lainnya tidak jauh berbeda. Penelitian
Akiyama et al. (2003) menunjukkan bahwa kayu tarik pada jenis kayu daun lebar
memiliki kadar lignin lebih rendah dibandingkan dengan kayu oposit dan kayu
tepi.
Hasil penelitian menunjukkan pula adanya kecenderungan sampel
berkadar lignin klason lebih rendah memiliki kadar lignin terlarut asam lebih
tinggi. Sampel kayu reaksi (sampel nomor 5) berkadar lignin klason terendah dan
sebaliknya memiliki kadar lignin terlarut asam tertinggi, sedangkan sampel
lainnya tidak jauh berbeda. Pada Gambar 2 terlihat bahwa proporsi kadar lignin
terlarut asam akan meningkat dengan semakin rendahnya kadar lignin klason.
8
Adanya perbedaan proporsi lignin klason dan lignin terlarut asam dapat
menyebabkan perbedaan reaktivitas pada masing-masing posisi sampel. Hal ini
didasarkan pada adanya korelasi positif antara kadar lignin terlarut asam dengan
nisbah siringil-guaiasil lignin (Nawawi dan Sari 2011), dan unit siringil lignin
lebih reaktif dibandingkan dengan guaiasil (Tsutsumi et al. 1995, Shimizu et al.
2012).
Gambar 2 Hubungan lignin terlarut asam dengan kadar lignin klason dalam
kayu reaksi.
Kelarutan Lignin
Pemasakan dalam kondisi alkali dari sampel kayu menghasilkan kelarutan
lignin beragam walaupun perbedaannya relatif kecil. Lignin kayu Avicennia sp.
relatif mudah didelignifikasi karena dengan pemasakan 45 menit pada suhu 150 C,
sebanyak 46.13-54.47% lignin dapat terlarut (Tabel 3). Hal ini diduga karena
lignin kayu Avicennia sp. disusun oleh monomer dengan proporsi unit siringil
tinggi yang diterindikasi oleh tingginya nilai kadar lignin terlarut asam (3.164.30%). Matsushita et al. (2004) dan Yasuda et al. (2001) menyatakan bahwa
lignin terlarut asam terbentuk dari fragmen lignin siringil yang berikatan dengan
karbohidrat, dan unit siringil lignin lebih reaktif dibandingkan dengan guaiasil
dalam kondisi alkali (Tsutsumi et al. 1995, Shimizu et al. 2012).
Tabel 3. Rerata nilai kelarutan lignin dan kelarutan kayu reaksi tarik Avicennia sp.
dalam satu batang dengan posisi yang berbeda
Kelarutan
Kelarutan
Residu
Kayu
SD
Lignin
SD
SD
(%)
(%)
(%)
1
28.24
1.02
50.41
7.20
71.76
1.02
2
30.61
1.23
46.13
3.45
69.39
1.23
3
36.28
2.38
54.47
1.98
63.72
2.38
4
31.96
2.20
51.56
7.67
68.04
2.20
5
28.12
0.38
49.94
2.43
71.88
0.38
Keterangan : Nomor sampel merujuk pada posisi sampel dalam Gambar 1
SD: Standar Deviasi
Nomor
Sampel
9
Secara umum perbedaan kelarutan kayu dan kelarutan lignin antar sampel
relatif kecil. Residu hasil delignifikasi tertinggi diperoleh dari pemasakan sampel
kayu nomor 5. Sampel nomor 5 diduga merupakan sampel kayu reaksi, dan kayu
reaksi tarik pada kayu daun lebar umumnya memiliki kadar lignin rendah dan
kadar selulosa tinggi (Sjostrom 1991). Karakteristik kimia kayu reaksi tarik
tersebut selain menyebabkan sampel kayu mudah didelignifikasi juga berpotensi
menghasilkan rendemen tinggi.
Kadar lignin klason dan lignin terlarut asam pada masing-masing posisi
pengambilan sampel juga menunjukkan keragaman yang rendah. Gambar 3
menunjukkan bahwa nilai kelarutan lignin dalam kayu reaksi Avicennia sp. yang
dihubungkan dengan kadar lignin klason dan lignin terlarut asam tidak
menunjukkan adanya perbedaan yang signifikan pada masing-masing posisi
pengambilan sampel. Kadar lignin dalam kayu reaksi Avicennia sp. baik lignin
klason, lignin terlarut asam dan lignin total tidak mempengaruhi tingkat kelarutan
lignin yang disebabkan oleh keragaman kadar lignin antar posisi sampel yang
rendah.
Gambar 3 Hubungan kadar lignin klason dan lignin terlarut asam dengan
kelarutan lignin.
Hasil uji statistik menunjukkan bahwa kadar lignin klason dan lignin
terlarut asam yang digunakan sebagai penduga nilai kelarutan lignin dalam kayu
reaksi Avicennia sp. tidak memiliki pengaruh yang signifikan. Pengujian yang
dilakukan pada taraf nyata 5% tersebut memiliki nilai p-value sebesar 0.834 (lebih
dari 0.05) sehingga hubungan antara kadar lignin klason dan lignin terlarut asam
dalam menentukan nilai kelarutan lignin tidak signifikan. Berdasarkan hasil
tersebut maka posisi dalam pengambilan sampel yang berbeda pada kayu reaksi
Avicennia sp. tidak berpengaruh secara signifikan dalam mempengaruhi tingkat
kelarutan lignin.
10
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kadar lignin kayu reaksi Avicennia sp. beragam untuk lignin klason, lignin
terlarut asam, dan lignin total pada posisi sampel berbeda. Kadar lignin klason
berkisar 15.03-20.58% dan kadar lignin terlarut asam 3.06-4.29%. Kadar lignin
berkaitan dengan tingkat keparahan kayu reaksi yang ditunjukkan oleh jarak antar
lingkaran tumbuh. Kelarutan lignin sampel kayu reaksi dalam kondisi alkali pada
suhu 150 C selama 45 menit berkisar 46.13-54.47% dan secara statistik tidak
berbeda signifikan.
Saran
Perlu dilakukan penelitian lanjutan terhadap kayu reaksi dengan jenis yang
berbeda untuk membandingkan tingkat keragaman kadar ligninnya.
DAFTAR PUSTAKA
Akiyama T, Matsumoto Y, Okuyama T, Meshitsuka G. 2003. Erythro/threo ratio
of β-O-4 structures as an important structural characteristic of lignin. part
3:ratio of erythro and threo forms of β-O-4 structures in tension wood
lignin. Phytochemistry 64 (1): 157-1 162.
Akiyama T, Nawawi DS, Syafii W, Matsumoto Y, Meshitsuka G. 2005.
Erythro/threo ratio of ß-O-4 structures as an important structural
characteristic of lignin. Part 4: variation in the erythro/threo ratio in
hardwood lignins and its relation to aromatic ring types. Holzforschung 59
(3):276-281.
Dence CW. 1992. The Determination of Lignin. In: Methodes in Lignin
Chemistry. Eds. Lin S.Y, Dence C.W. Berlin: Springer-Verlag, pp. 3361.Desch dan Woodie 1996.
Haygreen JG, Bowyer JL. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Hoadley RB. 2000. Understanding Wood: A Craftman’s guide To Wood
Technology. USA: The Taunton Press, Inc.
Matsushita Y, Kakehi A, Miyawaki S, Yasuda S. 2004. Formation and chemical
structures of acid-soluble lignin II. Reaction of aromatic nuclei model
compounds with xylan in the presence of a counterpart for condensation,
and behavior of lignin model compounds with guaiacyl and syringyl nuclei
in 72% sulfuric acid. Journal of Wood Science 50:133-141.
Nawawi SN, Sari DL. 2011. Keragaman kadar lignin pada jenis kayu daun lebar
tropis. Jurnal Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan 4 (2) :65-69.
Shimizu S, Yokoyama T, Akiyama T, Matsumoto Y. 2012. Reactivity of lignin
with different composition of aromatic syringyl/guaiacyl structures and
11
erythro/threo side chain structures in β-O-4 type during alkaline
delignification: as a basis for the different degradability of hardwood and
softwood lignin. Journal of Agricultural and Food Chemistry 60 (26):
6471–6476.
Sjostrom E. 1991. Kimia Kayu Dasar-dasar dan Penggunaan. Terjemahan.
Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Timell TE. 1986. Compression Wood in Gymnosperms Vol I, Bibliography,
Historical,
Background,
Determination,
Structure,
Chemistry,
Topochemistry, Physical Properties, Origin and Formation of Compression
Wood. Germany: Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Tomoda I, Uchida Y, Nawawi DS, Yokoyama T, Matsumoto Y. 2009.
Quantitative relationships between pulpability and lignin structure
established for genus of Acacias and Eucalyptus. 15th International
Symposium in Wood, Fiber and Pulping Chemistry, June 15-18, 2009, OsloNorway.
Tsutsumi Y, Kondo R, Sakai K, Imamura H. 1995. The difference of reactivity
between syringyl lignin and guaiacyl lignin in alkaline system.
Holzforschung 49: 423-428.
Yasuda S, Fukushima K, Kakehi A. 2001. Formation and chemical structures of
acid soluble lignin I: sulfuric acid treatment time and acid-soluble lignin
content of hardwood. Journal of Wood Science 47: 69-72.
LAMPIRAN
13
Lampiran 1 Analisis regresi lignin klason dan lignin terlarut asam (ASL) terhadap
tingkat kelarutan lignin.
14
RIWAYAT HIDUP
Penulis bernama lengkap Dewi Fitrotun Nikmah. Penulis dilahirkan pada
tanggal 02 Januari 1993 di Kota Jepara, Jawa Tengah, yang merupakan anak
pertama dari pasangan Madyono dan Rofiatun.
Pendidikan formal penulis dimulai di MI Miftahul Ulum, Bondo dan lulus
pada tahun 2005. Tahun 2008 penulis menyelesaikan pendidikan sekolah
menengah pertama di SMP Negeri 3 Kembang. Pada tahun 2011, penulis
menyelesaikan pendidikan sekolah menengah atas di SMA Negeri 1 Bangsri dan
pada tahun yang sama penulis diterima menjadi mahasiswi Institut Pertanian
Bogor melalui jalur Seleksi Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SMPTN) di
Fakultas Kehutanan, Departemen Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor (IPB).
Selama menjalani studi di Institut Pertanian Bogor (IPB) penulis aktif di kegiatan
kemahasiswaan maupun non kemahasiswaan diantaranya Sylva Indonesia,
Himasiltan, panitia Pekan Ilmiah Kehutanan Nasional (PIKNAS), panitia Gebyar
Nusantara (GENUS) serta kegiatan kemahasiswaan lainnya. Selama menempuh
pendidikan di IPB penulis juga mendapat berbagai penghargaan dari prestasi yang
berhasil diraih yaitu : delegasi konferensi Sustainable Energy and Environmental
Science (SEES) di Singapore pada tahun 2012, penerima dana hibah PKM bidang
Kewirausahaan pada tuhun 2012 dan 2013, serta peraih medali emas untuk
kategori presentasi PKM dan peraih medali perak untuk kategori poster PKM
bidang kewirausahaan yang diselenggarakan di Universitas Diponegoro,
Semarang.
Selain itu, penulis juga pernah melakukan Praktek Pengenalan Hutan di
BKPH Cilacap serta BKPH Baturaden, Jawa Tengah dan Praktek Pengelolaan
Hutan di Hutan Pendidikan Gunung Walat (HPGW) Sukabumi, Jawa Barat pada
tahun 2014. Pada tahun 2014 penulis melakukan Praktek Kerja Lapang di PGT.
Paninggaran Pekalongan, Jawa Tengah. Selama masa kuliah, penulis menerima
beasiswa dari DIKTI yaitu BIDIKMISI.
Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melakukan penyusunan
skripsi dengan judul ”Keragaman Kadar Lignin pada Kayu Reaksi Api-api dan
Kelarutannya dalam Delignifikasi Alkali” dibawah bimbingan Ibu Anne Carolina,
SSi, MSi dan Bapak Ir Deded Sarip Nawawi, MSc.