Isolasi Selulosa Ampas Sagu dengan Delignifikasi Menggunakan Hidrogen Peroksida
ISOLASI SELULOSA AMPAS SAGU DENGAN
DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN HIDROGEN PEROKSIDA
HISYAM
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
HISYAM. Isolasi Selulosa Ampas Sagu dengan Delignifikasi Menggunakan
Hidrogen Peroksida. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan HENNY
PURWANINGSIH.
Isolasi selulosa ampas sagu telah berhasil dilakukan dalam penelitian ini
dengan melalui beberapa tahap, yaitu penghilangan senyawa ekstraktif,
penghilangan pati, dan penghilangan hemiselulosa. Proses penghilangan pati
sampel bebas ekstraktif dengan ekstraksi menggunakan air pada suhu 80 oC
membutuhkan banyak air dan waktu yang lama. Dengan menggunakan HCl 3%
pada suhu 80 oC, waktu yang diperlukan lebih singkat. Rendemen sampel bebas
pati hasil ekstraksi dengan air panas sebesar 41.5%, lebih tinggi daripada hasil
ekstraksi dengan HCl 3%, yaitu 26.3%. Selulosa ikut terhidrolisis pada proses
ekstraksi dengan HCl 3%, dibuktikan dengan munculnya serapan C=O pada
spektrum inframerah transformasi fourier (FTIR). Kadar lignin hasil delignifikasi
dengan H2O2 0.75, 1, dan 1.5% berturut-turut 22.2, 18.7, dan 14.6%, sedangkan
rendemennya 43.6, 41.4, dan 39.4%. Spektrum FTIR hasil isolasi selulosa dengan
metode penghilangan pati menggunakan air lebih mirip dengan selulosa komersial
dibandingkan dengan yang metode penghilangan patinya menggunakan HCl 3%.
ABSTRACT
HISYAM. Isolation of Cellulose from Sago Waste by Using Hydrogen Peroxide
Delignification. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and HENNY
PURWANINGSIH.
Isolation of cellulose from sago waste has been successfully performed in this
research. Through several steps, namely removal of extractive compounds,
removal of starch, and removal of hemicellulose. The starch removal from freeextractive sample by extraction with water at 80 °C required a lot of water and
time. By using HCl 3% at 80 °C, less time was needed. The yield of free-starch
samples obtained from hot water extraction was 41.5%, higher than the product of
HCl 3% extraction, which was 26.3%. Cellulose was also hydrolized with HCl
3%, in accordance with the appearance of C=O absorption in the fourier transform
infrared (FTIR) spectrum. Lignin content after delignification with 0.75, 1, and
1.5% H2O2 were 22.2, 18.7, and 14.6% while the yield were 43.6, 41.4, and
39.4%, respectively. FTIR spectrum of cellulose isolated with starch removal
method using water was more similar to the commercial cellulose than cellulose
which starch removal method used HCl 3%............... ………………………… .
ISOLASI SELULOSA AMPAS SAGU DENGAN
DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN HIDROGEN PEROKSIDA
HISYAM
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Judul Skripsi
Nama
NIM
: Isolasi Selulosa Ampas Sagu
Menggunakan Hidrogen Peroksida
: Hisyam
: G44061225
dengan
Delignifikasi
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Henny Purwaningsih, SSi, MSi
NIP 19741201 200501 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Kimia
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tulisan ini disusun
berdasarkan hasil penelitian yang dilaksanakan pada bulan Desember 2010 hingga
Juli 2011 di Laboratorium Terpadu Departemen Kimia FMIPA IPB. Penelitian ini
dilakukan untuk mengisolasi selulosa dari ampas sagu.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi,
MS dan Henny Purwaningsih, SSi, MSi selaku pembimbing yang telah memberi
banyak arahan, inspirasi, dan saran selama penulis melaksanakan penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Mamah dan Abah yang telah
memberi banyak kasih sayang, semangat, dan doa selama penulis menempuh
studi, penelitian, dan penulisan karya ilmiah ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Kak Yono dan Indah yang
telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian ini. Tidak lupa, ungkapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan-rekan peneliti di Laboratorium
Terpadu Departemen Kimia FMIPA IPB (Roni, Muti, dan Irfan) dan teman-teman
Kimia angkatan 43 lainnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Februari 2012
Hisyam
RIWAYAT HIDUP
Penulis adalah anak tunggal dari Bapak Dede Achmad Rifa’i dan Ibu Euis
Yudi Sumiarsih yang dilahirkan di Bogor pada tanggal 30 April 1988. Penulis
lulus dari SMU Negeri 3 Bogor pada tahun 2006. Penulis kemudian diterima di
Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB
(USMI) pada tahun yang sama dan memilih Mayor Kimia di Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama menjalani masa perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten
praktikum berberapa mata kuliah S1 Kimia. Selain itu, penulis juga pernah
melakukan praktik lapangan di Balai Penelitian Ternak di Bogor dengan tema
Perbandingan Aktivitas Enzim yang Dihasilkan oleh Eupenicillium javanicum
pada Kultur Terendam dan Fermentasi Substrat Padat.…………………………
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
BAHAN DAN METODE ....................................................................................... 2
Alat dan Bahan ................................................................................................... 2
Preparasi Contoh Ampas Sagu ........................................................................... 2
Penghilangan Senyawa Ekstraktif dan Pati ........................................................ 2
Delignifikasi dan Penghilangan Hemiselulosa ................................................... 2
Penentuan Kadar Lignin ..................................................................................... 2
Analisis FTIR ..................................................................................................... 3
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 3
Pengaruh Penghilangan Senyawa Ekstraktif dan Pati ........................................ 3
Delignifikasi dan Penghilangan Hemiselulosa ................................................... 4
Analisis FTIR ..................................................................................................... 5
SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 0
Simpulan ............................................................................................................. 6
Saran ................................................................................................................... 7
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 7
LAMPIRAN ............................................................................................................ 9
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Pengaruh konsentrasi H2O2 terhadap rendemen holoselulosa ......................... 4
2
Hasil analisis FTIR .......................................................................................... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
AS (ampas sagu), BE (AS bebas bahan ekstraktif), BPa (hasil ekstraksi BE
dengan air panas), dan BPc (hasil ekstraksi AS dengan HCl 3%) ................... 3
2
Pengaruh konsentrasi H2O2 terhadap kadar lignin ........................................... 4
3
Reaksi kesetimbangan hidrogen peroksida ...................................................... 4
4
Reaksi hidrogen peroksida dengan anion hidroperoksida................................ 4
5
Hasil delignifikasi ............................................................................................ 4
6
Holoselulosa (HSa) hasil delignifikasi BPa ..................................................... 5
7
Selulosa komersial, Sa, dan Sc......................................................................... 5
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Bagan alir penelitian ...................................................................................... 10
2
Kadar air, kadar abu, dan kadar lignin ampas sagu ....................................... 11
3
Rendemen BE, BPa, dan BPc ........................................................................ 12
4
Kadar lignin dan rendemen hasil delignifikasi .............................................. 13
5
Spektrum FTIR AS, BE, BPa, BPc, HSc, HSa, Sa, Sc, dan Sk ..................... 14
PENDAHULUAN
Tanaman sagu (Metroxylon sago) tumbuh
di daerah tropis seperti Malaysia, Indonesia,
dan Thailand. Sekitar 60 juta ton pati sagu
diproduksi di kawasan Asia Tenggara (Wang
et al. 1996 dalam Sun et al. 1999). Potensi
sagu di Indonesia saat ini telah mencapai lebih
dari 50% potensi sagu dunia. Areal
penanaman sagu di Indonesia tersebar di
banyak daerah seperti Papua, Maluku, Riau,
Sulawesi Utara, Sulawesi Selatan, dan
Sulawesi Tenggara (Susanto 2006). Industri
umumnya hanya memproses sagu untuk
menghasilkan pati, sedangkan limbahnya
berupa ampas sagu dibuang.
Industri ekstraksi pati sagu menghasilkan
3 jenis limbah, yaitu residu selular empulur
sagu berserat (ampas), kulit luar batang sagu
(bark), dan air buangan (wastewater). Jumlah
ampas sagu sekitar 14% berdasar bobot total
batang sagu (Kiat 2006). Semakin banyak
produksi pati sagu, semakin banyak pula
limbah ampas sagu yang dihasilkan. Hal
tersebut dapat mencemari lingkungan berupa
bau dan meningkatkan keasaman tanah
(pH
DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN HIDROGEN PEROKSIDA
HISYAM
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
ABSTRAK
HISYAM. Isolasi Selulosa Ampas Sagu dengan Delignifikasi Menggunakan
Hidrogen Peroksida. Dibimbing oleh TUN TEDJA IRAWADI dan HENNY
PURWANINGSIH.
Isolasi selulosa ampas sagu telah berhasil dilakukan dalam penelitian ini
dengan melalui beberapa tahap, yaitu penghilangan senyawa ekstraktif,
penghilangan pati, dan penghilangan hemiselulosa. Proses penghilangan pati
sampel bebas ekstraktif dengan ekstraksi menggunakan air pada suhu 80 oC
membutuhkan banyak air dan waktu yang lama. Dengan menggunakan HCl 3%
pada suhu 80 oC, waktu yang diperlukan lebih singkat. Rendemen sampel bebas
pati hasil ekstraksi dengan air panas sebesar 41.5%, lebih tinggi daripada hasil
ekstraksi dengan HCl 3%, yaitu 26.3%. Selulosa ikut terhidrolisis pada proses
ekstraksi dengan HCl 3%, dibuktikan dengan munculnya serapan C=O pada
spektrum inframerah transformasi fourier (FTIR). Kadar lignin hasil delignifikasi
dengan H2O2 0.75, 1, dan 1.5% berturut-turut 22.2, 18.7, dan 14.6%, sedangkan
rendemennya 43.6, 41.4, dan 39.4%. Spektrum FTIR hasil isolasi selulosa dengan
metode penghilangan pati menggunakan air lebih mirip dengan selulosa komersial
dibandingkan dengan yang metode penghilangan patinya menggunakan HCl 3%.
ABSTRACT
HISYAM. Isolation of Cellulose from Sago Waste by Using Hydrogen Peroxide
Delignification. Supervised by TUN TEDJA IRAWADI and HENNY
PURWANINGSIH.
Isolation of cellulose from sago waste has been successfully performed in this
research. Through several steps, namely removal of extractive compounds,
removal of starch, and removal of hemicellulose. The starch removal from freeextractive sample by extraction with water at 80 °C required a lot of water and
time. By using HCl 3% at 80 °C, less time was needed. The yield of free-starch
samples obtained from hot water extraction was 41.5%, higher than the product of
HCl 3% extraction, which was 26.3%. Cellulose was also hydrolized with HCl
3%, in accordance with the appearance of C=O absorption in the fourier transform
infrared (FTIR) spectrum. Lignin content after delignification with 0.75, 1, and
1.5% H2O2 were 22.2, 18.7, and 14.6% while the yield were 43.6, 41.4, and
39.4%, respectively. FTIR spectrum of cellulose isolated with starch removal
method using water was more similar to the commercial cellulose than cellulose
which starch removal method used HCl 3%............... ………………………… .
ISOLASI SELULOSA AMPAS SAGU DENGAN
DELIGNIFIKASI MENGGUNAKAN HIDROGEN PEROKSIDA
HISYAM
Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Kimia
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2012
Judul Skripsi
Nama
NIM
: Isolasi Selulosa Ampas Sagu
Menggunakan Hidrogen Peroksida
: Hisyam
: G44061225
dengan
Delignifikasi
Disetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Henny Purwaningsih, SSi, MSi
NIP 19741201 200501 2 001
Diketahui
Ketua Departemen Kimia
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
NIP 19501227 197603 2 002
Tanggal Lulus :
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini dapat diselesaikan. Tulisan ini disusun
berdasarkan hasil penelitian yang dilaksanakan pada bulan Desember 2010 hingga
Juli 2011 di Laboratorium Terpadu Departemen Kimia FMIPA IPB. Penelitian ini
dilakukan untuk mengisolasi selulosa dari ampas sagu.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi,
MS dan Henny Purwaningsih, SSi, MSi selaku pembimbing yang telah memberi
banyak arahan, inspirasi, dan saran selama penulis melaksanakan penelitian ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Mamah dan Abah yang telah
memberi banyak kasih sayang, semangat, dan doa selama penulis menempuh
studi, penelitian, dan penulisan karya ilmiah ini.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Kak Yono dan Indah yang
telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian ini. Tidak lupa, ungkapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada rekan-rekan peneliti di Laboratorium
Terpadu Departemen Kimia FMIPA IPB (Roni, Muti, dan Irfan) dan teman-teman
Kimia angkatan 43 lainnya.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Februari 2012
Hisyam
RIWAYAT HIDUP
Penulis adalah anak tunggal dari Bapak Dede Achmad Rifa’i dan Ibu Euis
Yudi Sumiarsih yang dilahirkan di Bogor pada tanggal 30 April 1988. Penulis
lulus dari SMU Negeri 3 Bogor pada tahun 2006. Penulis kemudian diterima di
Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB
(USMI) pada tahun yang sama dan memilih Mayor Kimia di Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama menjalani masa perkuliahan, penulis pernah menjadi asisten
praktikum berberapa mata kuliah S1 Kimia. Selain itu, penulis juga pernah
melakukan praktik lapangan di Balai Penelitian Ternak di Bogor dengan tema
Perbandingan Aktivitas Enzim yang Dihasilkan oleh Eupenicillium javanicum
pada Kultur Terendam dan Fermentasi Substrat Padat.…………………………
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ................................................................................................. vii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ vii
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... vii
PENDAHULUAN .................................................................................................. 1
BAHAN DAN METODE ....................................................................................... 2
Alat dan Bahan ................................................................................................... 2
Preparasi Contoh Ampas Sagu ........................................................................... 2
Penghilangan Senyawa Ekstraktif dan Pati ........................................................ 2
Delignifikasi dan Penghilangan Hemiselulosa ................................................... 2
Penentuan Kadar Lignin ..................................................................................... 2
Analisis FTIR ..................................................................................................... 3
HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................................... 3
Pengaruh Penghilangan Senyawa Ekstraktif dan Pati ........................................ 3
Delignifikasi dan Penghilangan Hemiselulosa ................................................... 4
Analisis FTIR ..................................................................................................... 5
SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................... 0
Simpulan ............................................................................................................. 6
Saran ................................................................................................................... 7
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 7
LAMPIRAN ............................................................................................................ 9
DAFTAR TABEL
Halaman
1
Pengaruh konsentrasi H2O2 terhadap rendemen holoselulosa ......................... 4
2
Hasil analisis FTIR .......................................................................................... 6
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1
AS (ampas sagu), BE (AS bebas bahan ekstraktif), BPa (hasil ekstraksi BE
dengan air panas), dan BPc (hasil ekstraksi AS dengan HCl 3%) ................... 3
2
Pengaruh konsentrasi H2O2 terhadap kadar lignin ........................................... 4
3
Reaksi kesetimbangan hidrogen peroksida ...................................................... 4
4
Reaksi hidrogen peroksida dengan anion hidroperoksida................................ 4
5
Hasil delignifikasi ............................................................................................ 4
6
Holoselulosa (HSa) hasil delignifikasi BPa ..................................................... 5
7
Selulosa komersial, Sa, dan Sc......................................................................... 5
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1
Bagan alir penelitian ...................................................................................... 10
2
Kadar air, kadar abu, dan kadar lignin ampas sagu ....................................... 11
3
Rendemen BE, BPa, dan BPc ........................................................................ 12
4
Kadar lignin dan rendemen hasil delignifikasi .............................................. 13
5
Spektrum FTIR AS, BE, BPa, BPc, HSc, HSa, Sa, Sc, dan Sk ..................... 14
PENDAHULUAN
Tanaman sagu (Metroxylon sago) tumbuh
di daerah tropis seperti Malaysia, Indonesia,
dan Thailand. Sekitar 60 juta ton pati sagu
diproduksi di kawasan Asia Tenggara (Wang
et al. 1996 dalam Sun et al. 1999). Potensi
sagu di Indonesia saat ini telah mencapai lebih
dari 50% potensi sagu dunia. Areal
penanaman sagu di Indonesia tersebar di
banyak daerah seperti Papua, Maluku, Riau,
Sulawesi Utara, Sulawesi Selatan, dan
Sulawesi Tenggara (Susanto 2006). Industri
umumnya hanya memproses sagu untuk
menghasilkan pati, sedangkan limbahnya
berupa ampas sagu dibuang.
Industri ekstraksi pati sagu menghasilkan
3 jenis limbah, yaitu residu selular empulur
sagu berserat (ampas), kulit luar batang sagu
(bark), dan air buangan (wastewater). Jumlah
ampas sagu sekitar 14% berdasar bobot total
batang sagu (Kiat 2006). Semakin banyak
produksi pati sagu, semakin banyak pula
limbah ampas sagu yang dihasilkan. Hal
tersebut dapat mencemari lingkungan berupa
bau dan meningkatkan keasaman tanah
(pH