Nelson dan Michael, 2000. Polisakarida selulosa maupun hemiselulosa agar dapat digunakan sebagai sumber energi harus dirombak terlebih dahulu menjadi
senyawa sederhana. Selulosa sebagai fraksi serat kasar akan didegradasi oleh bakteri selulolitik selama proses fermentasi menjadi monomernya yang dapat
digunakan sebagai sumber energi. Waktu yang diperlukan mikrobia beradaptasi dengan substrat memperlihatkan kecenderungan dengan urutan selulosa lebih
rendah dan hemiselulosa Prayitno, 1997. Smith dan Aidoo 1988, menyatakan bahwa selulosa terdapat hampir di
semua material berkayu. Kandungan selulosa dalam bahan berkayu ini dapat mencapai 30-45 bahkan dapat mencapai 70-90 pada kapas. Kandungan selulosa
tersebut bervariasi tergantung dari jenis dan bagian tanaman tersebut. Selulosa dan hemiselulosa juga merupakan penyusun jaringan tumbuhan yang tersusun dari gula
yang berbeda. Selulosa adalah polimer liner yang tersusun dari D-glukosa yang diikat oleh β-1,4 glikosida membentuk celobiosa Sanchez, 2009. Senyawa ini
didegradasi oleh enzim mikroba menjadi oligosakarida kemudian menjadi glukosa. Pemecahan selulosa merupakan pemecahan polimer anhidrosa menjadi molekul-
molekul yang lebih kecil. Melalui hidrolisis tersebut dihasilkan oligosakarida, trisakarida dan disakarida seperti selotriosa, selobiosa serta monomer-monomer
glukosa atau pemecahan lainnya alkohol, aldiehid, asam-asam dan keton dan pada akhirnya menghasilkan CO2 dan air Hardjo et al, 1989.
2.2.2 Hemiselulosa sebagai faktor pembatas penggunaan limbah
Hemiselulosa merupakan kelompok polisakarida heterogen dengan berat molekul rendah. Komposisi hemiselulosa 15-30 dari berat kering bahan
lignoselulosa Perez et al., 2002. Hemiselulosa relatif lebih mudah dihidrolisis
dengan asam menjadi monomer yang mengandung glukosa, mannosa, galaktosa, xilosa dan arabinosa Gambar 2.4. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa
membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel. Hemiselulosa juga berikatan silang dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan
struktur yang kuat.
Gambar 2.4. Bangun molekul hemiselulosa
Morrison 1986 mendapatkan bahwa hemiselulosa lebih erat terikat dengan lignin dibandingkan dengan selulosa, sehingga selulosa lebih mudah dicerna
dibandingkan dengan hemiselulosa. Jung 1989 melaporkan bahwa perubahan kecernaan selulosa dan hemiselulosa diakibatkan oleh keberadaan lignin yang
berubah-ubah. Dikatakan pula bahwa kandungan lignin pada rumput lebih tinggi dibandingkan dengan legum.
Hemiselulosa rantainya pendek dibandingkan selulosa dan merupakan polimer campuran dari berbagal senyawa gula, seperti xilosa, arabinosa, dan
galaktosa. Selulosa alami umumnya kuat dan tidak mudah dihidrolisis karena rantai glukosanya dilapisi oleh hemiselulosa dan di dalam jaringan kayu selulosa
terbenam dalam lignin membentuk bahan yang kita kenal sebagai lignoselulosa.
2.2.3 Lignin sebagai faktor pembatas penggunaan limbah
Lignin adalah salah satu komponen penyusun tanaman yang bersama dengan sellulosa dan bahan-bahan serat Iainnya membentuk bagian struktural dan
sel tumbuhan. Pada batang tanaman, lignin berfungsi sebagai bahan pengikat komponen penyusun Iainnya, sehingga suatu pohon bisa berdiri tegak. Kalau
dianologikan dengan bangunan, lignin dan serat-serat tanaman itu mirip seperti beton dengan batang-batang besi penguat di dalamnya, yang memegang serat serat
yang berfungsi seperti batang besi, sehingga membentuk struktur yang kuat. Berbeda dengan sellulosa yang terutama terbentuk dari gugus karbohidrat, lignin
terbentuk dan gugus aromatik yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Pada proses pirolisa lignin, dihasilkan senyawa kimia
aromatis yang berupa fenol, terutama kresol Young, 1986. Lignin merupakan polimer dengan struktur aromatik yang terbentuk melalui
unit-unit penilpropan yang berhubungan secara bersama oleh beberapa jenis ikatan yang berbeda Perez et al. 2002. Lignin sulit didegradasi karena strukturnya yang
kompleks dan heterogen yang berikatan dengan selulosa dan hemiselulosa dalam jaringan tanaman. Lebih dari 30 persen tanaman tersusun atas lignin yang
memberikan bentuk yang kokoh dan memberikan proteksi terhadap serangga dan patogen. Disamping memberikan bentuk yang kokoh terhadap tanaman, lignin juga
membentuk ikatan yang kuat dengan polisakarida yang melindungi polisakarida dari degradasi mikroba dan membentuk struktur lignoselulosa. Lignin terutama
terkonsentrasi pada lamela tengah dan lapisan S2 dinding sel yang terbentuk selama proses lignifikasi jaringan tanaman. Lignin tidak hanya mengeraskan mikrofibril
selulosa, juga berikatan secara fisik dan kimia dengan hemiselulosa. Lignin yang
melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisis karena adanya ikatan arilalkil dan ikatan eter Gambar 2.6.
Para Kumaril Alkohol Koniferil Alkohol Sinapil Alkohol Model Kerangka C
Gambar 2.5 Satuan penyusun lignin Steffen, 2003
Gambar 2.6. Bangun struktur lignin
Pembentukan lignin terjadi secara intensif setelah proses penebalan dinding sel terhenti. Pembentukan dimulai dari dinding primer dan dilanjutkan ke dinding
sekunder. Faktor lignin dalam membatasi fermeabilitas dinding sel tanaman dapat dibedakan menjadi efek kimia dan efek fisik. Efek kimia, yaitu hubungan lignin-
karbohidrat dan asetilisasi hemiselulosa. Lignin secara fisik membungkus mikrofibril dalam suatu matriks hidrofobik dan terikat secara kovalen dengan
hemiselulosa. Hubungan antara lignin karbohidrat tersebut berperan dalam mencegah hidrolisis polimer selulosa. Kadar lignin akan bertambah dengan
bertambahnya umur tanaman. Tanaman pakan mengandung selulosa 20-30, hemisellulosa 14-20 dan pektin kurang dari 10 serta lignin 2-12 Young,
1986.
2.3 Degradasi Senyawa Ligoselulosa
