hidroksil pada rantai di sebelahnya. Serat selulosa yang mempunyai kekuatan fisik yang tinggi terbentuk dari fibril-fibril ini, tergulung seperti
spiral dengan arah-arah yang berlawan menurut satu sumbu. Selulosa merupakan jenis polisakarida yang paling melimpah pada hampir setiap
struktur tanaman. Kandungan selulosa kayu berkisar 48
– 50, pada bagas berkisar antara 50
– 55 dan pada tandan kosong kelapa sawit sekitar 45. Selulosa dapat dihidrolisis dengan asam kuat maupun dengan enzim
selulase.
Selulosa adalah salah satu komponen utama dari ligniselulosa yang terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat pada ikatan 1,4-glikosidik.
Selulosa cenderung membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga memberikan struktur yang larut. Mikrofibril selulosa
terdiri dari 2 tipe, yaitu kristalin dan amorf Trisanti Anindyawati, 2009.
Adapun struktur selulosa dapat dilihat dibawah ini :
Gambar 2.3 Struktur Selulosa
Selulosa terdapat pada semua tanaman baik pohon tingkat tinggi hingga organisme primitif seperti rumput laut. Senyawa-senyawa seperti
lemak, lilin, protein, dan pektin dapat dihilangkan dengan cara ekstraksi dengan pelarut organik atau alkali encer Sastrohamidjojo dan
Prawirohatmojo, 1995.
2.5 Hemiselulosa
Hemiselulosa termasuk dalam kelompok polisakarida heterogen yang dibentuk melalui biosintesis yang berbeda dari selulosa. Bebbeda
dengan selulosa yang merupakan homopolisakarida, hemiselulosa merupakan heteropolisakarida. Derajat polimerisasi hemiselulosa dapat
mencapai 200 Sastrohamidjojo dan Prawirohatmojo, 1995.
Hemiselulosa merupakan polisakarida dengan bobot molekul lebih kecil dibandingkan selulosa. Molekul hemiselulosa lebih mudah menyerap
Universitas Sumatera Utara
air, bersifat plastis, dan mempunyai permukaan kontak antar molekul lebih luas dibandingkan dengan selulosa Judoamidjojo, et al., 1989; Winarno,
1997. Ikatan di dalam rantai hemiselulosa banyak bercabang karena gugus β-glukosida di dalam molekul yang satu berkaitan dengan gugus hidroksil
, , dan
dari molekul yang lain. Hemiselulosa berbentuk amorf, mempunyai derajat polimerisasi lebih rendah dan mudah larut dalam alkali
tetapi struktur larut dalam asam, sedangkan selulosa sebaliknya Tjokroadikoesoemo, 1986. Struktur hemiselulosa dapat dilihat pada
gambar 2.4.
Gambar 2.4 Struktur Hemiselulosa
2.6 Lignin
Lignin adalah polimer aromatik kompleks yang terbentuk melalui polimerisasi tiga dimensi dari sinamil alkohol dengan bobot molekul 11.000
Krisnawati, 2008. Lignin terbentuk dari fenil propana, unit-unit fenil propana terikat satu dengan lainnya dengan ikatan ester C-0-C maupun
ikatan karbon-karbon Sjostrom, 1985.
Lignin bersifat hidrofobik dan melindungi selulosa sehingga strukturnya bersifat kaku rigrid. Lignin dapat dioksidasi oleh larutan alkali
dan oksidator lain, Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan menjadi asam format, metanol, asam asetat, aseton dan vanilin
Judoamidjojo, et al,. 1989. Rumus struktur molekul lignin dapat dilihat pada gambar 2.5.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.5 Struktur molekul lignin
2.7 Hidrolisis
Hidrolisis merupakan proses pemecahan polisakarida dalam biomassa lignoselulosa, yaitu selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer
gula yang dapat dilakukan secara kimia ataupun enzimatis. Pada hidrolisis sempurna selulosa akan menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa
menghasilkan beberapa monomer gula pentose C5 dan heksosa C6. Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia asam atau enzimatik Trisanti,
2010. Hidrolisis ampas tebu adalah representasi dari proses delignifikasi yaitu memisahkan serat selulosa dan fragmentasinya yang terdapat dalam
kayu dari senyawa lignin.
Pada metode hidrolisis asam, biomassa lignoselulosa dihidrolisa dengan asam pada suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu, dan
menghasilkan monomer gula dari polimer selulosa dan hemiselulosa. Hidrolisis selulosa menjadi glukosa dapat dilakukan menggunakan cara
kimiawi dan hayati. Hidrolisis dengan cara kimiawi menggunakan asam kuat, sedangkan dengan cara hayati menggunakan enzim murni atau
mikroorganisme penghasil enzim selulase. Kendala yang dihadapi yaitu rendahnya laju hidrolisis karena adanya kandungan lignin dalam bahan
lignoselulosa. Oleh karena itu dilakukan proses delignifikasi sebelum dihidrolisis.
Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam antara lain adalah asam sulfat H
2
SO
4
, asam perklorat dan HCl. Asam sulfat merupakan asam yang paling banyak diteliti dan dimanfaatkan untuk
hidrolisis asam. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi hidrolisis asam pekat dan hidrolisis asam encer Isroi, 2008.
Aplikasi hidrolisis menggunakan enzim secara sederhana dilakukan dengan mengganti tahap hidrolisis asam dengan tahap hidrolisis enzim
selulosa. Hidrolisis enzimatik memiliki beberapa keuntungan dibandingkan
Universitas Sumatera Utara
hidrolisis asam, antara lain: tidak terjadi degradasi gula hasil hidrolisis, kondisi proses yang lebih rendah suhu rendah, berpotensi memberikan
hasil yang tinggi dan biaya pemeliharaan peralatan relatif rendah karena tidak ada bahan yang korosif. Beberapa kelemahan dari hidrolisis enzimatik
antara lain adalah membutuhkan waktu yang lebih lama, dan kerja enzim dihambat oleh produk. Di sisi lain harga enzim saat ini lebih mahal daripada
asam sulfat, namun demikian pengembangan terus dilakukan untuk menurunkan biaya dan meningkatkan efisiensi hidrolisis maupun fermentasi
Isroi, 2008.
Hidrolisis dalam suasana asam menghasilkan pemecahan ikatan glikosida dan berlangsung dalam tiga tahap. Tahap pertama proton yang
berkelakuan sebagai katalisator asam berinteraksi cepat dengan oksigen glikosida yang menghubungkan dua unit gula, yang akan membentuk asam
konjugat. Langkah ini akan diikuti dengan pemecahan yang lambat dari ikatan C-O, dalam kebanyakan hal menghasilkan zat antara kation
karbonium siklis. Protonasi dapat juga terjadi pada oksigen cincin , menghasilkan pembukaan cincin dan kation karbonium non siklis.
Mekanisme reaksi total hidrolisis selulosa secara asam ditampilkan dibawah ini :
C
6
H
10
O
5
n + nH
2
O katalis asamenzim nC
6
H
12
O
6
selulosa glukosa
2.8 Cairan Ionik Ionic Liquid
