juga higroskopis. Bahkan dalam keadaan basah, serat selulosa alami tidak kehilangan kekuatannya Zugenmaier, 2008.
Turunan selulosa telah digunakan secara luas dalam sediaan farmasi seperti etil selulosa, metil selulosa, karboksimetil selulosa, dan dalam bentuk
lainnya yang digunakan dalam sediaan oral, topikal, dan injeksi. Sebagai contoh, karboksimetil selulosa merupakan bahan utama dari Seprafilm
TM
, yang digunakan untuk mencegah adesi setelah pembedahan. Baru-baru ini, penggunaan selulosa
mikrokristal dalam emulsi dan formulasi injeksi semipadat telah dijelaskan. Penggunaan bentuk-bentuk selulosa dalam sediaan disebabkan sifatnya yang inert
dan biokompatibilitas yang sangat baik pada manusia Jackson, dkk., 2011.
2.1.2 Sifat Fisika Kimia
Bahan berbasis selulosa sering digunakan karena memiliki sifat mekanik yang baik seperti kekuatan dan modulus regang yang tinggi, kemurnian tinggi,
kapasitas mengikat air tinggi, dan struktur jaringan yang sangat baik Gea, dkk., 2011. Pada Gambar 2.2 dapat dilihat lapisan-lapisan dinding sel kayu dan
selulosa mikrofibril. Dinding sel kayu dibagi dalam beberapa lapisan yaitu lamela tengah LT, dinding sel primer P, dan dinding sel sekunder S dinding
sekunder terbagi dalam lapisanS1, S2, dan S3. Lapisan-lapisan ini mempunyai struktur dan komposisi kimia yang berbeda.
Selulosa merupakan polimer yang relatif stabil dikarenakan adanya ikatan hidrogen. Selulosa tidak larut dalam pelarut air dan tidak memiliki titik leleh.
Serat selulosa juga memiliki fleksibilitas dan elastisitas yang baik sehingga dapat mempertahankan aspect ratio perbandingan panjang terhadap diameter Pd
yang tinggi selama proses produksi. Selulosa nanoserat memiliki beberapa
Universitas Sumatera Utara
Serat selulosa dalam dinding sel tanaman
Sel tanaman Dinding sel
Serat Mikroserat
Monomer-monomer glukosa Rantai selulosa
S S1
S2 S3
P LT
keuntungan seperti: densitas rendah, sumber yang dapat diperbaharui, biodegradable, mengurangi emisi karbondioksida di alam, kekuatan dan modulus
yang tinggi, permukaan yang relatif reaktif sehingga dapat digunakan untuk grafting beberapa gugus kimia, dan harga yang murah Frone, dkk., 2011.
Gambar 2.2. Kumpulan rantai selulosa dalam mikrofibril yang membentuk dinding sel tanaman Modifikasi dari Djerbi, 2005.
2.1.3 Sumber Selulosa
Selulosa diisolasi dari dinding sel tanaman, bahan berkayu, rambut biji, kulit pohon, dan tanaman laut. Serat kapas mengandung 95 selulosa, sedangkan
kayu 40-50 selulosa Tabel 2.1. Jumlah selulosa dalam serat bervariasi menurut sumbernya dan biasanya berkaitan dengan bahan-bahan seperti air, lilin, pektin,
protein, lignin dan substansi-substansi mineral. Selulosa yang diperoleh dari kayu memerlukan proses yang panjang untuk menghilangkan hemiselulosa dan lignin
Bhimte dan Tayade, 2007. Selulosa juga dapat dihasilkan dari serat tanaman
Universitas Sumatera Utara
seperti tongkol jagung Ohwoavworhua dan Adelakun, 2005b, rambut biji dari Cochlospermum planchonii Ohwoavworhua dan Adelakun, 2005a, ampas tebu
Sun, dkk., 2004, jerami Ilindra dan Dhake, 2008, lenan Leppanen,dkk., 2009.
Tabel 2.1. Senyawa kimia yang terdapat dalam beberapa bahan yang mengandung selulosa
Zugenmaier, 2008.
Proses pemisahan selulosa dari lignin dan hemiselulosa disebut juga dengan proses pulping. Pembuatan pulp ini dapat dilakukan secara mekanis,
semikimia, dan kimia. Metode secara mekanis dilakukan dengan groundwood process, dimana blok kayu ditekan dengan batu giling yang lembab dan kasar
yang berputar dengan kecepatan 1000-1200 mmenit. Proses pulping secara semikimia menggabungkan proses kimia dan mekanis. Pada proses ini kayu
dilunakkan dengan bahan kimia, kemudian pulp yang dihasilkan diperlakukan
Sumber Komposisi
Selulosa Hemiselulosa
Lignin Ekstrak
Hardwood 43-47
25-35 16-24
2-8 Softwood
40-44 25-29
25-31 1-5
Tebu 40
30 20
10 Coir
32-43 10-20
43-49 4
Tongkol jagung 45
35 15
5 Tangkai jagung
35 25
35 5
Kapas 95
2 1
0,4 Flax dibasahi
71 21
2 6
Flax tidak dibasahi 63
12 3
13 Hemp
70 22
6 2
Henequen 78
4-8 13
4 Istle
73 4-8
17 2
Jute 71
14 13
2 Kenaf
36 21
18 2
Rami 76
17 1
6 Sisal
73 14
11 2
Sunn 80
10 6
3 Jerami gandum
30 50
15 5
Universitas Sumatera Utara
secara mekanis. Secara kimia proses pulping dapat dilakukan dengan proses sulfit, basa, dan sulfat untuk melarutkan lignin dan hemiselulosa, dan meninggalkan
senyawa selulosa sebagai bentuk padatan. Proses sulfit menggunakan campuran asam sulfit H
2
SO
3
dan ion bisulfit HSO
3 -
untuk melarutkan lignin sebagai asam lignosulfonat yang dapat larut dalam larutan pemasak. Pada proses basa kayu
dimasak dengan larutan NaOH. Proses sulfat Kraft menggunakan larutan NaOH dan Na
2
S. Penggunaan kedua bahan ini akan meningkatkan delignifikasi dan kekuatan pulp Klemm, dkk., 1998a. Metode lain yang dapat digunakan untuk
delignifikasi adalah dengan metode ledakan uap steam explosion. Pada metode ini potongan kayu akan diberikan tekanan dan suhu yang tinggi dengan
menggunakan autoklaf Othmer, 1993. Sumber lain selulosa adalah hasil biosintesis selulosa oleh
mikroorganismeseperti bakteri, alga, dan jamur. Alga dan jamur menghasilkan selulosa melalui sintesis in vitro secara enzimatik dari selobiosil fluorida, dan
kemosintesis dari glukosa dengan pembukaan cincin polimerisasi turunan benzil dan pivaloyl. Dari ketiga mikroorganisme tersebut, hanya spesies Acetobacter
xylinum yang diketahui dapat menghasilkan selulosa dalam jumlah besar. Sumber selulosa lain adalah dari hewan, yang disebut tunicin atau selulosa hewan karena
diperoleh dari organisme bahari tertentu dari kelas Tunicata Gea, 2010.
2.1.4 Struktur Kristal dari Selulosa
