Pembuatan Material Selulosa Bakteri dari Limbah Air Kelapa Dengan Penambahan Ekstrak Buah Nanas Menggunakan Aacetobacter Xylinum

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM

TESIS

Oleh

LODDEN SILITONGA
097006025/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
2 0 1 1

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM

T E S I S

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains
dalam Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh

LODDEN SILITONGA
097006025/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2 0 1 1

Universitas Sumatera Utara

Judul Tesis

: PEMBUATAN MATERIAL
SELULOSA
BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN
PENAMBAHAN EKSTRAK BUAH
NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM

Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program studi

: LODDEN SILITONGA
: 097006025
: Ilmu Kimia

Menyetujui
Komisi Pembimbing,

Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D
Ketua

Ketua Program Studi,

Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D

Dr. Yugia Muis, M.Si
Anggota

Dekan,

Dr. Sutarman, M. Sc

Tanggal lulus : 21 juni 2011

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM

TESIS

Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah
hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah
dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 21 Juni 2011
Penulis,

LODDEN SILITONGA
NIM. 097006025

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
dibawah ini :
Nama
Nomor Pokok
Program Studi
Jenis karya Ilmiah

: Lodden Silitonga
: 097006025
: Magister Kimia
: Tesis

Demi pengembangan ilmu penetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Rotalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian ppernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 21 Juni 2011

Lodden Silitonga

Universitas Sumatera Utara

Telah diuji pada
Tanggal : 21 Juni 2011

PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua

:

Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D

Anggota

: 1.

Dr. Yugia Muis, M.Si

2.

Prof. Dr. Harlem Marpaung

3.

Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Si. M.Phil

4.

Dr. Marpongahtun, M.Si

5.

Prof. Dr. Yunazar Manjang

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
 

ABSTRAK

Salah satu manfaat air kelapa adalah untuk pembuatan material selulosa
bakteri. Dengan penambahan modifikasi ekstrak buah nanas akan diperoleh polimer
material selulosa bakteri ananas yang dapat digunakan untuk keperluan pelapis
elektronika. Penelitian dilakukan dengan menggunakan campuran 100 g air kelapa,
10 g sukrosa, 0,5 g urea, kemudian dipanaskan sambil diaduk hingga mendidih.
Selanjutnya ditambahkan asam asetat 25 % hingga mencapai pH = 4. Selanjutnya
ditambahkan sari buah nanas dengan variasi massa 0 g, 10 g, 20 g, 30 g, 40 g, 50 g.
Setelah dingin kedalam campuran ditambahkan 10 ml acetobacter xylinum
kemudian di fermentasi selama 7 hari. Material selulosa bakteri yang diperoleh
berupa lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan media, kemudian lapisan
material selulosa bakteri ananas dikeringkan hingga terbentuk lapisan tipis.
Kemudian hasil yang diperoleh dilakukan pengujian dengan analisa FT-IR dan Uji
tarik. Dari hasil penelitian ini dapat diperoleh hasil yang paling baik adalah dengan
variasi 30 g ekstrak buah nanas dengan 70 g limbah air kelapa karena memiliki
kekuatan tarik 14,95 MPa dan kemuluran 14,80 %.

Kata Kunci : nata de coco, selulosa bakteri, nanas, dan acetobacter xylinum.

i
Universitas Sumatera Utara

BACTERIA FROM MAKING MATERIAL CELLULOSE
WITH ADDITION COCONUT WATER WASTE
PINEAPPLE FRUIT EXTRACT USING
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTARCT

On of the coconut liquid uses is for making material bacterial cellulose. By
the modification of both pineaple and strach, that is, they can be used for medical
elktonic. This experiment is performed by mixing 100 ml coconut liquid with 10 gr
of sucrose, 0,5 gr of fertilizer then, the mixture is stirred and added with 25 % of
viniger acid. The mixture will be come pH = 4. The following steps is with massa
variation 0 gr, 10 gr, 20 gr, 30 gr, 40 gr, 50 gr. 10 ml of Acetobecter Xylinum is
the added o the mixture, nex fermented for 7 days. It resulted in floating pellicle
fiberon the media. After the pellicle layers is dried, athin layer is formed. By the
FT-IR, and tensile strength analysis test. The best result is found that is, the
variation of 30 gr of pineapple with 70 g coconut liquid has the smoothest serface
and the higher tensile strength as 14,95 MPa and engolation is 14,80 %.

Keywords : nata de coco, bacterial cellulose, ananas, and, Acetobacter xylinum

ii
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji Syukur ke hadirat Tuhan Maha Kuasa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya
sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis penelitian yang berjudul ” Pembuatan

Material Selulosa Bakteri dari Limbah Air Kelapa Dengan Penambahan
Ekstrak Buah Nanas Menggunakan Aacetobacter Xylinum ”.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Gubernur Sumatera Utara, H Gatot Pudjonogroho ST c.q. Ketua
Provinsi Sumatera Utara memberikan beasiswa kepada penulis

Bappeda

sebagai mahasiswa

Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr. dr. Syahril Pasaribu, DT &
H.MScz(CTM), Sp.A(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis
untuk memperoleh pendidikan.
3. Ketua Program Studi Kimia Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr
Hamonangan Nainggolan selaku Sekretaris Prodi Kimia yang senantiasa memberikan
bimbingan dalam perkuliahan.
4. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Pembimbing Utama dan Ibu Dr.
Yugia Muis, M.S , selaku anggota komisi pembimbing tesis yang setiap saat dengan
penuh perhatian selalu memberikan bimbingan dan saran dalam penyusunan tesis ini.
5.

Rekan- rekan mahasiswa Program Studi Kimia Sekolah Pascasarjana USU angkatan
2009 yang telah banyak membantu penulis selama menjalani perkuliahan dan
penelitian.

6. Kepada keluarga, yaitu Istri dan anak-anakku Tersanyang, yang memberikan semangat
dengan penuh perhatian, doa restu serta dorongan moril sehingga penulis dapat
menyelesaikan pendidikan di Sekolah Pascasarjana USU Medan.
Semoga Tuhan selalu menyertai dan melimpahkan berkat dan rahmatnya
kepada kita semua dan tesis ini dapat bermanfaat.

Medan,
Penulis

Juni 2011

Lodden Silitonga
iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
KATA PENGANTAR

i

ABSTRAK

iii

ABSTRACT

iv

DAFTAR ISI

v

DAFTAR GAMBAR

vii

DAFTAR TABEL

vii

DAFTAR LAMPIRAN

vii

BAB 1 PENDAHULUAN

1

1.1

Latar Belakang

1

1.2

Perumusan Masalah

4

1.3

Tujuan Penelitian

4

1.4

Manfaat Penelitian

4

1.5

Lokasi Penelitian

5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

6

2.1

Kelapa

6

2.2

Buah Nanas

7

2.3

Fermentasi

9

2.4

Selulosa

10

2.5

Selulosa bakteri

11

2.6

Spektrofotometer Fourier Transform Inframerah( FTIR)

12

Universitas Sumatera Utara

2.7

Kegunaan FTIR

13

2.8

Syarat-syarat FTIR

14

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

15

3.1

15

Alat-alat
3.2

Bahan

15

3.3

Prosedur Penelitian

15

iv

3.3.1

Persiapan Substat

15

3.3.2

Penyapan Starter

16

3.3.3

Pembuatan selulosa Bakteri

16

3.3.4

Pembuatan Material Selulosa Bakteri dengan
Variasi Sari Buah Nanas

16

3.3,5

Analisis FTIR

17

3.3.6

Uji Tarik

17

3.3.7

Bagan Penelitian sintesa selulosa Bakteri

19

3.3.8

Bagan Pembuatan Selulosa Bakteri Sari Buah
Nanas dengan A.Xylinum

20

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1

Hasil

21

4.1.1

Analisa Spektroskopi Inframerah (FTIR)

21

4.1.2

Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri Tanpa
Penambahan Ekstrak Buah Nanas

22

Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 30 ml Ekstrak Buah Nanas

23

4.1.3

4.2

21

Uji Tarik

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

24
31

5.1

Kesimpulan

31

5.2

Saran

31

DAFTAR PUSTAKA

32

LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Judul

No.

Halaman

v
1

Struktur kimia Selulosa

11

2.

Uju kekuatan tarik ASTM-D-638

17

3.

Spektrum FT-IR Material Selulosa Bakteri Tanpa Penambahan
Ekstrak Buah Nanas

22

Spektrum FT-IR Material Selulosa Bakteri dengan Penambahan
30 ml Ekstrak Buah Nanas

23

5.

Grafik Linier Stroke dan Regangan

26

6.

Grafik Kemuluran dan Kekuatan tarik

28

4.

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

No.

Judul

Halaman

1

Komposisi Kimia Air Kelapa

7

2

Data pengukuran Sampel Pengujian Tarik

25

3

Data Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik dan Kemuluran

28

vii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor

Judul

Halaman

1

Perhitungan kemuluran ( ε ) dan Perhitungan kekuatan tarik ( σ )

2

Gambar Universal Testing Machine (UTM) adalah Uji Tarik

L-1

(tensile test) dan Uji Lentur (bending/flexural test)

L-2

3

Gambar Buah Nanas yang Sudah Matang

L-3

4.

Gambar Selulosa Bakteri Setelah Fermentasi

L-4

5.

Gambar Selulosa Bakteri Sebelum Dikeringkan

L-5

6.

Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 10 ml Ekstrak Buah Nanas

L-6

Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 20 ml Ekstrak Buah Nanas

L-7

Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 40 ml Ekstrak Buah Nanas

L-8

Gambar Spektrum FTIR material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 50 ml Ekstrak Buah Nanas

L-9

7.
8.
9.

viii

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
 

ABSTRAK

Salah satu manfaat air kelapa adalah untuk pembuatan material selulosa
bakteri. Dengan penambahan modifikasi ekstrak buah nanas akan diperoleh polimer
material selulosa bakteri ananas yang dapat digunakan untuk keperluan pelapis
elektronika. Penelitian dilakukan dengan menggunakan campuran 100 g air kelapa,
10 g sukrosa, 0,5 g urea, kemudian dipanaskan sambil diaduk hingga mendidih.
Selanjutnya ditambahkan asam asetat 25 % hingga mencapai pH = 4. Selanjutnya
ditambahkan sari buah nanas dengan variasi massa 0 g, 10 g, 20 g, 30 g, 40 g, 50 g.
Setelah dingin kedalam campuran ditambahkan 10 ml acetobacter xylinum
kemudian di fermentasi selama 7 hari. Material selulosa bakteri yang diperoleh
berupa lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan media, kemudian lapisan
material selulosa bakteri ananas dikeringkan hingga terbentuk lapisan tipis.
Kemudian hasil yang diperoleh dilakukan pengujian dengan analisa FT-IR dan Uji
tarik. Dari hasil penelitian ini dapat diperoleh hasil yang paling baik adalah dengan
variasi 30 g ekstrak buah nanas dengan 70 g limbah air kelapa karena memiliki
kekuatan tarik 14,95 MPa dan kemuluran 14,80 %.

Kata Kunci : nata de coco, selulosa bakteri, nanas, dan acetobacter xylinum.

i
Universitas Sumatera Utara

BACTERIA FROM MAKING MATERIAL CELLULOSE
WITH ADDITION COCONUT WATER WASTE
PINEAPPLE FRUIT EXTRACT USING
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTARCT

On of the coconut liquid uses is for making material bacterial cellulose. By
the modification of both pineaple and strach, that is, they can be used for medical
elktonic. This experiment is performed by mixing 100 ml coconut liquid with 10 gr
of sucrose, 0,5 gr of fertilizer then, the mixture is stirred and added with 25 % of
viniger acid. The mixture will be come pH = 4. The following steps is with massa
variation 0 gr, 10 gr, 20 gr, 30 gr, 40 gr, 50 gr. 10 ml of Acetobecter Xylinum is
the added o the mixture, nex fermented for 7 days. It resulted in floating pellicle
fiberon the media. After the pellicle layers is dried, athin layer is formed. By the
FT-IR, and tensile strength analysis test. The best result is found that is, the
variation of 30 gr of pineapple with 70 g coconut liquid has the smoothest serface
and the higher tensile strength as 14,95 MPa and engolation is 14,80 %.

Keywords : nata de coco, bacterial cellulose, ananas, and, Acetobacter xylinum

ii
Universitas Sumatera Utara

BAB 1
PENDAHULUAN
1.1

Latar Belakang
Material selulosa bakteri adalah hasil proses fermentasi air kelapa dengan

menggunakan bakteri Acetobacter xylinum. Secara kimiawi, serat yang terkandung
di dalam nata de coco adalah serat selulosa, yang dikenal sebagai selulosa bakteri
(Yoshinaga et al., 1997).  Bakteri selulosa mempunyai beberapa keunggulan  antara
lain memiliki kemurnian yang tinggi tanpa adanya lignin, pektin dan  hemiselulosa,
dimana zat-zat tersebut biasa ditemukan pada selulosa tanaman (Lapuz, et al.,
1967). Selain itu serat selulosa yang diproduksi oleh bakteri Acetobacter xylinum,
memiliki sifat-sifat fisik tertentu yang berbeda dari selulosa tumbuhan. Sifat fisik
yang unik dari selulosa yang berasal dari bakteri ini antara lain adalah memiliki
kemurnian, kristalinitas, kekuatan mekanik, dan porositas yang tinggi serta
memiliki kapasitas dalam menyerap air yang cukup besar dan mudah terurai, hal ini
yang membuat serat selulosa bakteri berpotensi untuk dikembangkan lebih jauh
bukan hanya sebagai bahan olahan makanan atau minuman, tetapi juga dapat
digunakan untuk industri-industri penting seperti membrane separasi, bahan
pencampur dalam industri kertas, produksi  karbon film elektrokonduktif, alat optik
dan bahan-bahan untuk keperluan biomedis (Surdia, N. M., 2002).
Nata de coco atau bioselulosa merupakan salah satu produk pangan di negara
kita, dengan kualitas yang berbeda-beda. Di negara maju bioselulosa bukan hanya
sekedar untuk keperluan pangan, melainkan dapat digunakan untuk beberapa
macam keperluan. Salah satu produk yaitu kristalin murni sangat penting untuk
bahan baku industri, sebagai bahan material baru untuk digunakan dalam
memproduksi kertas berkualitas (Johnson dan Winslow., 1990). Uji coba lainnya,
selulosa bakteri dibuat sebagai kulit buatan (Fontana dkk., 1990), dan sebagai
membrane ultrafiltrasi (Takai dkk., 1991).

1
Universitas Sumatera Utara

2

Selulosa bakteri memiliki karakteristik yang lebih menguntungkan
dibanding selulosa dari tanaman. Karakteristik tersebut antara lain kemurniannya
tinggi, dapat terurai, seratnya halus (berdiameter 0.1 nm atau 300 kaIi lebih kecil
dibanding serat kayu), kekuatan tarik mekaniknya bagus, kapasitas pengikatan
airnya yang tinggi dan derajat kristalinitasnya yang tinggi (Ross ., 1991).
Istilah Nata diterjemahkan kedalam bahasa latin sebagai Natare yang berarti
terapung-apung. Nata dapat dibuat dari air kelapa, tetes tebu, limbah cair tahu,
maupun ekstrak

buah nanas (Pambayun, R., 2002). Nata de coco merupakan

selulosa bakterial yang diperoleh melalui fermentasi oleh bakteri Acetobacter
Xylinium, bakteri ini merupakan aerob gram negatip

yang mampu menyusun

glukosa alami yang terkandung dalam sari buah nanas maupun yang sengaja
ditambahkan kedalamnya menjadi serat-serat selulosa yang sangat halus. Material
selulosa bakteri dibentuk oleh spesies bakteri asam asetat pada permukaan cairan
yang mengandung gula, sari buah, atau ekstrak tanaman lain (Lapuz, et al., 1967).
Beberapa spesies yang termasuk bakteri asam asetat dapat membentuk selulosa,
namun selama ini yang paling banyak dipelajari adalah A. xylinum (Swissa, et al.,
1980). Bakteri A. xylinum termasuk genus Acetobacter (Ley., 1974). Bakteri A.
xylinum bersifat gram negatip, aerob, berbentuk batang pendek atau kokus (Moat,
1986., Forng, et al., 1989).
Pemanfaatan limbah pengolahan kelapa berupa air kelapa merupakan cara
mengoptimalkan pemanfaatan buah kelapa. Dalam air kelapa terdapat berbagai
nutrisi yang bisa dimanfaatkan bakteri penghasil selulosa bakteri. Nutrisi yang
terkandung dalam air kelapa antara lain : gula sukrosa 1,28%, sumber mineral yang
beragam antara lain Mg+2

3,54 gr/l ( Pracaya., 1982), serta adanya faktor

pendukung pertumbuhan (growth promoting factor) merupakan senyawa yang
mampu meningkatkan pertumbuhan bakteri penghasil nata (Acetobakter xylinum)
(Lapus, et al., 1967). Adanya gula sukrosa dalam air kelapa akan dimanfaatkan oleh
A. xylinum sebagai sumber energi, maupun sumber karbon untuk membentuk

Universitas Sumatera Utara

3

senyawa metabolit diantaranya adalah selulosa. Senyawa peningkat pertumbuhan
mikroba (growth promoting factor) akan meningkatkan pertumbuhan mikroba,
sedangkan adanya mineral dalam substrat akan membantu meningkatkan aktifitas
enzim kinase dalam metabolisme di dalam sel A. xylinum untuk menghasilkan
material selulosa bakteri.
Menurut para peneliti dari Lab of Active Bio-based Material-Kyoto
University, selulosa bakteri dapat dijadikan komposit yang sangat kuat dengan
teknik pengolahan yang cukup sederhana. Lembar selulosa bakteri yang sudah
dihilangkan airnya dicelupkan terlebih dahulu ke dalam perekat polifenol
formaldehid dengan berat molekul rendah. Setelah melalui proses pengeringan
kemudian dipres panas pada suhu 1800C selama 10 menit sehingga akan dihasilkan
komposit yang sangat kuat ( l_suryanegara (at) yahoo.com)
Material komposit tersebut mempunyai keteguhan patah (bending strength)
450 MPa, dengan kerapatan 1.4 g/cm3. Bahkan kekuatan komposit tersebut dapat
disetarakan dengan kekuatan baja ringan SS400 (kerapatan 1,8 g/cm3) yang
mempunyai keteguhan patah sekitar 500 MPa. Sumber:  Layar  Monitor  Fleksibel 
Berbahan Dasar Nata de Coco?  http://www.indoforum.org  

Komposit material selulosa bakteri bisa memiliki kekuatan yang sangat baik
karena memiliki microfibrils yang seragam dengan ukuran fiber kurang dari 10
nm, lurus serta membentuk jaringan seperti jaring laba-laba. Kekuatan jaringan
inilah yang menjadikan komposit selulosa bakteri mendekati kekuatan baja ringan
namun dengan kerapatan yang jauh lebih rendah bila dibandingkan baja
ringan. Keunggulan tersebut memungkinkan komposit selulosa bakteri untuk
dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi seperti industri otomotif, elektronik, maupun
konstruksi. Selain keunggulannya yang ringan, kuat, murah dan mudah dalam
proses pembuatannya, keunggulan lainnya adalah komposit tersebut dibuat dari
bahan alami (renewable resources) yang ketersediaannya di alam sangat melimpah.

Universitas Sumatera Utara

4

Berdasarkan penemuan mutakhir dari para peneliti Kyoto University, ukuran
fiber dari selulosa bakteri

yang berskala nano, memungkinkannya untuk

mentransmisikan cahaya tanpa pembelokan. Sifatnya nyaris seperti kaca dengan
keunggulan lebih tahan terhadap panas dan memiliki kelenturan seperti plastic.
Hal ini menjadikan komposit selulosa bakteri sebagai material impian dengan
berbagai keunggulan.
Berdasarkan hal diatas dan merujuk pada penelitian sebelumnya, peneliti
ingin melakukan penelitian lanjutan tentang
Bakteri

“Pembuatan Material Sellulosa

Dari Limbah Air Kelapa Dengan Penambahan Ekstrak Buah Nanas

menggunakan Acetobacter Xylinum “
1.2

Perumusan masalah

1.

Bagaimana pengaruh penambahan limbah air kelapa dengan ekstrak buah
nanas dalam membentuk material selulosa baktreri dengan kekuatan tarik
melalui medium nata de coco dengan bantuan A. Xylinum.

2.

Apakah melalui penambahan variasi volume ekstrak buah nanas memberikan
pengaruh terhadap material selulosa bakteri yang dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian
1.

Memanfaatkan limbah air kelapa dengan ekstrak buah nanas, dan
membandingkan variasi penambahan ekstrak buah nanas dalam menghasilkan
material selulosa bakteri,

2.

Serta mencari perbandingan yang paling optimum antara limbah air kelapa
dengan ekstrak limbah buah nanas

sebagai substrat campuran untuk

menghasilkan material selulosa bakteri dengan kekuatan tarik dan kemuluran
yang optimum.

Universitas Sumatera Utara

5

1.4

Manfaat Penelitian

1.

Diharapkan dengan panambahan variasi limbah ekstrak buah nanas dapat
membentuk material selulosa bakteri

2.

Material selulosa bakteri dapat digunakan dengan baik sebagai kemasan
untuk elektronika, automotif dan pelapis kaca oleh masyarakat luas.

1.5

Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium Bio Kimia FMIPA USU Medan, dan

laboratorium Polimer FMIPA USU Medan. Karakterisasi secara spektroskopi FTIR di Laboratorium Organik FMIPA UGM Yogjakarta dan Uji Tarik dilakukan di
Laboratorium Penelitian FMIPA USU Medan.

Universitas Sumatera Utara

BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1

Kelapa
Tanaman kelapa (Cocos nucifera L.) merupakan tanaman serbaguna, baik

untuk keperluan pangan maupun nonpangan.
Klasifikasi Tanaman Kelapa
Kingdom
Subkingdom
Super Divisi
Divisi
Kelas
Sub Kelas
Ordo
Famili
Genus
Spesies

: Plantae (Tumbuhan)
: Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh)
: Spermatophyta (Menghasilkan biji)
: Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga)
: Liliopsida (berkeping satu / monokotil)
: Arecidae
: Arecales
: Arecaceae (suku pinang-pinangan)
: Cocos
: Cocos nucifera L

Air kelapa mengandung sejumlah zat gizi, yaitu protein, lemak, gula,
vitamin, asam amino, dan hormon pertumbuhan. Kandungan gula maksimal, yaitu 3
gram per 100 ml air kelapa, tercapai pada bulan keenam umur buah, kemudian
menurun dengan semakin tuanya kelapa. Jenis gula yang terkandung glukosa,
fruktosa, sukrosa, dan sorbitol. Selulosa bakteri merupakan hasil fermentasi air
kelapa dengan bantuan mikroba Acetobacter xylinum. Gula pada air kelapa diubah
menjadi asam asetat dan benang-benang selulosa (Philips., 2000).
Komposisi Kandungan Air Kelapa ditunjukkan pada Tabel 1.

Universitas Sumatera Utara

6

7

Tabel 1. Komposisi kandungan kimia air kelapa
No.

Komponen

Persentase (%)

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.

Air
Kalium
Zat padat total
Gula total
Gula reduksi
Kalium oksida
Mineral (abu)
Magnisium oksida
Asam fosfat
Zat besi
Nitrogen

95,50
6,60
4,71
2,08
0,80
0,69
0,62
0,59
0,56
0,50
0,05

Sumber : Sutarminingsih., (2004).
Air kelapa mempunyai potensi yang baik untuk di buat minuman fermentasi
karena kandungan zat gizinya yang kaya dan relatif lengkap, sehingga sesuai untuk
pertumbuhan mikroba. Komposisi gizi air kelapa tergantung pada umur kelapa dan
varietasnya. Air kelapa per 100 ml mengandung sejumlah zat gizi, yaitu protein 0,2
g, lemak 0,2 g, gula 3,8 g, vitamin C 1,0 mg, asam amino, dan hormon
pertumbuhan. Jenis gula yang terkandung pada air kelapa adalah : glukosa,
fruktosa, sukrosa, dan sorbitol (Astawan., 2004).

2.2

Buah Nanas
Buah Nanas (Ananas comosus) merupakan substrat pertama yang digunakan

untuk pembentukan nata, namun karena sifatnya yang musiman maka
dicarikan beberapa alternatif lain untuk memproduksi nata yang bisa tersedia
dengan mudah sepanjang tahun dan murah harganya. Ditinjau dari komposisinya
nanas terdiri atas sebagian besar air yang di dalamnya banyak mengandung gula
dan vitamin serta mineral penting (Muljohardjo., 1984). Kandungan kalori dari
nanas per 100 gram bahan dapat dimakan terdiri atas : air 80‐85%, gula 12‐15 %,

Universitas Sumatera Utara

8

asam 0,6%, protein 0,4%, abu 0,5% dan lemak 0,1% (Samson., 1986). Selain
karbohidrat, di dalam buah nanas juga terdapat lemak, nitrogen, asam‐asam
organik, pigmen, dan vitamin. Asam organik utama yang terkandung di dalam
nanas adalah asam sitrat, yang merupakan asam‐asam non volatil yang terbanyak
dalam buah nanas (Jacob., 1985).
Acetobbakter xylinum merupakan bakteri asam asetat yang bersifat gram
negatip, aerob, berbentuk batang, nonmotil, suhu optimumnya 25‐30 0C, dan
mampu mengoksidasi etanol menjadi asam aetat pada pH 4,5 (Madigan, et
al.,1997). Proses pembuatan selulosa bakteri oleh A. xylinum merupakan kegiatan
sintesa selulosa yang dikatalis oleh enzim pensintesis selulosa yang terikat pada
membran sel bakteri. Penguraian/fermentasi gula dilakukan melalui jalur heksosa
monofosfat dan siklus asam sitrat (Susilawati., 2002)
Nanas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah
Ananas comosus. Dalam

bahasa Inggris disebut pineapple dan orang-orang

Spanyol menyebutnya pina. Nanas berasal dari Brasilia (Amerika Selatan)
yang telah di domestikasi disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang
Spanyol membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia,masuk
ke Indonesia pada abad ke-15. Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman
pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering di seluruh wilayah nusantara.
Tanaman

ini

kini

dipelihara

di

daerah

tropik

dan

sub

tropik.

http://www.ristek.go.id.
Nanas (Ananas comosus) merupakan salah satu komoditi tanaman
hortikultura buah-buahan yang telah dikembangkan masyarakat secara turuntemurun di Kabupaten Tapanuli Utara dan merupakan komoditi andalan
masyarakat, dimana penanamannya tersebar di beberapa kecamatan, seperti:
Kecamatan Sipahutar, Pangaribuan, Siborongborong dan Tarutung. Namun
pertanaman nenas yang paling dominan berada di Kecamatan Sipahutar,

Universitas Sumatera Utara

9

Pangaribuan dan Siborongborong, yang merupakan sentra produksi tanaman nenas
di Kabupaten Tapanuli Utara.
Klasifikasi Tanaman Nanas adalah:
Kingdom

: Plantae (tumbuh-tumbuhan)

Divisi

: Spermatophyta (tumbuhan berbiji)

Kelas

: Angiospermae (berbiji tertutup)

Ordo

: Farinosae (Bromeliales)

Famili

: Bromiliaceae

Genus

: Ananas

Species

: Ananas Comosus (L) Merr

Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah
buahnya. Buah nanas bermanfaat bagi kesehatan tubuh, sebagai obat penyembuh
penyakit sembelit, gangguan saluran kencing, mual-mual, flu, wasir dan kurang
darah.

Buah nanas mengandung vitamin (A dan C), kalsium, fosfor, magnesium,
besi, natrium, kalium, dekstrosa, sukrosa (gula tebu), dan enzim bromelain.
Bromelain berkhasiat antiradang, membantu melunakkan makanan di lambung,
mengganggu pertumbuhan sel kanker, menghambat agregasi platelet, dan
mempunyai aktivitas fibrinolitik. Kandungan seratnya dapat mempermudah buang
air besar pada penderita sembelit (konstipasi).
2.3

Fermentasi
Fermentasi adalah suatu proses pengubahan senyawa yang terkandung

didalam substrat oleh mikroba (kulture). Fermentasi polisakarida mikrobial yang
tersusun oleh serat yang dihasilkan oleh strain xylinum dari Acetobacter aceti,
bakteri non patogen yang dinamakan sebagai selulosa bacterial yang diperoleh dari
hasil fermentasi. Struktur selulosa bakteri sama dengan struktur selulosa dari

Universitas Sumatera Utara

10

tumbuhan dan merupakan rantai lurus yang tersusun oleh D-glukosa melalui ikatan
- 1,4. Fermentasi bisa terjadi secara proses katabolisme maupun proses
anabolisme. prosesnya sebagai berikut; substrat air kelapa disterilkan dengan
menggunakan autoklaf atau dengan cara didihkan selama 15 menit. Substrat
didinginkan hingga suhu 40 0C. Substrat dimasukkan pada gelas kimia jenis pyrex
ukuran 500 ml yang telah distrerilkan melalui autoklav, dengan kedalaman substrat
kira-kira 5 cm, kemudian diinokulasi dengan menggunakan starter atau bibit
sebanyak 10 % (v/v). Substrat kemudian diaduk rata, ditutup dengan menggunakan
kain kasa. Substrat diinkubasi atau diperam dengan cara diletakan pada tempat yang
bersih, terhindar dari debu, ditutup dengan menggunakan kain bersih untuk
menghindari terjadinya kontaminasi. Inkubasi dilakukan selama 7-12 hari, pada
suhu kamar. Media starter di atur pada pH 4-4,5 dengan menambahkan asam asetat
glasial, kemudian disterilisasi selama 15 menit. Starter dapat dibuat dengan
menanamkan satu tabung biakan murni bakteri ke dalam 100 ml media starter
kemudian difermentasi selama 3 hari. Setelah itu, 100 ml stater tersebut
ditambahkan ke dalam media baru sebanyak 1 liter dan diperam lagi selama 3 hari.
Hasil pemeraman yang kedua ini merupakan starter yang siap ditambahkan pada
media fermentasi atau bahan induk untuk produksi nata de coco.
2.4

Selulosa
Merupakan material yang terdapat pada kayu, kapas dan tumbuhan lainnya.

Selulosa diisolasi oleh Charles F.Cross yang berkebangsaan Inggris. Selulosa
merupakan polimer dari -glukosa dengan ikatan -1-4 antara unit-unit glukosa.
Selulosa merupakan material penyusun jaringan tumbuhan dalam bentuk campuran
polimer homolog dan biasanya terdapat bersama-sama dengan polisakarida lainnya
serta lignin dalam jumlah bervariasi. Pemeriksaan dengan sinar X menunjukkan
bahwa pada selulosa terdapat rantai linier unit selobiosa yang oksigen cincinnya
berselang-seling dengan posisi ke depan dan ke belakang. Molekul ini mengandung

Universitas Sumatera Utara

11

5000 unit glukosa, beragregasi menghasilkan fibril yang terikat bersama oleh ikatan
hydrogen pada gugus OH, struktur selulosa ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 1.

2.5

Struktur Kimia Selulosa

Selulosa Bakteri

Klasifikasi ilmiah Bakteri Acetobacter xylinum.
Kerajaan

: Bacteria

Filum

: Proteobacteria

Kelas

: Alpha Proteobacteria

Ordo

: Rhodospirillales

Familia

: Psedomonadaceae

Genus

:Acetobacter

Spesies

: Acetobacter xylinum

Universitas Sumatera Utara

Acetobacterxylinum merupakan bakteri yang menghasilkan serat‐serat

selulosa yang sangat halus. Serat‐serat ini dapat membentuk suatu jaringan pada

lapisan permukaan antara udara dan cairan yang disebut pelikel. Pelikel ini

memiliki ketebalan kira‐kira 10 mm bergantung pada masa pertumbuhan mikroba.

Pelikel yang berada pada permukaan udara cairan ini terdiri atas pita‐pita yang

mengandung kristalin yang tinggi. Pita–pita tersebut memiliki lebar 40‐100 nm,

namun panjangnya sulit diukur karena membentuk jaringan yang berkaitan satu
dengan yang lainnya. Pita tersebut tersusun atas bagian mikrofibril yang
berhubungan melalui ikatan hidrogen (Figini., 1982).

Universitas Sumatera Utara

12

Menurut Krystinowicz selulosa bekteri mempunyai keunggulan, diantaranya :
kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300 –
900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, elastisitas dan terbiodegradasi (Krystinowicz.,
2001).
2.6

Spektrofotometer Fourier Transform Inframerah (FTIR)
Konsep radiasi infra merah diajukan pertama kali oleh Sir William Herschel

(1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma.
Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan
temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut
banyak kalori (energi tinggi). Daerah spektrum tersebut selanjutnya disebut
infrared. Spektroskopi inframerah ditujukan untuk maksud penentuan gugus-gugus
fungsi molekul pada analisa kualitatif, disamping untuk tujuan analisis kuantitatif
(Mulja., 1995 ). Spektrofotometer inframerah konfensional dikenal sebagai alat
dispersi. Dengan terhubung pada komputer dan mikroprosesor sebagai alat
dasarnya, hal ini telah tersebar luas dan dikenal dengan nama alat Fourier transform
infrared (FTIR) spektrometer, yang mana mempengaruhi sejumlah keuntungan.
Dibandingkan suatu kinerja pada monokromator, alat FTIR memakai suatu
interferometer untuk mendeteksi peak yang mengandung pengganggu yang
terdeteksi.
Pada alat interferometer. Radiasi dari sumber IR konfensional dibedakan
kedalam dua alur oleh suatu pemisah berkas cahaya , satu alur menuju posisi
cermin yang ditentukan, dan yang lainnya menjauhi cermin. Ketika berkas cahaya
dipantulkan, salah satu cahaya dipindahkan (keluar dari tahap) dari yang lainnya
sehingga menjadi lebih kecil ( ataupun lebih besar) tujuan jaraknya untuk menjauhi
cermin, dan mereka dikombinasikan kembali untuk menghasilkan suatu rumus
gangguan (semua panjang gelombang dalam berkas cahaya) sebelum melewati
sampel. Sampel mendeteksi secara serentak semua panjang gelombang, dan

Universitas Sumatera Utara

13

menukar rumus gangguan dengan waktu seperti cermin yang terusmenerus diteliti
pada percepatan linier.Hasil penyerapan radiasi oleh sampel merupakan suatu
spectrum dalam daerah waktu, yang disebut suatu interferogram, yang menyerap
intensitas sebagai fungsi dari lintasan optis yang membedakannya dengan kedua
berkas cahaya tersebut (Cristian., 2005).
Ketebalan film merupakan parameter kritis dalam mempelajari IR dari
degradasi polimer. Suatu reaksi panas oksidatif mungkin menjadi kontrol difusi jika
film tebal lebih besar dari pada nilai tertentu. Dalam degradasi termal pada polimer,
tingkatan difusi pada produk yang mudah menguap menjadi lebih dominan dan sisi
reaksi diantara produk dan rantai radikal mungkin menjadi lebih besar luasnya
dengan meningkatnya ketebalan film, hal tersebut dicatat bahwa dalam film yang
benar-benar tipis tingkat degradasi dapat ditinggkatkan untuk
volatilisasi pada radikal-radikal dengan hasil pada reaksi radikal yang non-steadystate. Ini merupakan awal tujuan dari Florin et all untuk menjelaskan peningkatan
tingkat degradasi pada polytetrafluoroetilena irradisi- dengan berkurangnya
ketebalan film (Allen., 1983).

2.7

Kegunaan Spektrofotometer

Spektrofotometer infra merah pada umumnya digunakan untuk :
1. Menentukan gugus fungsi suatu senyawa organik.
2. Mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik dengan membandingkan
daerah sidik jarinya.
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya
inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5 - 50 μm atau
bilangan gelombang. 4000 - 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat
khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi.

Universitas Sumatera Utara

14

Spektrum yang dihasilkan berupa grafik yang menunjukkan persentase transmitan
yang bervariasi pada setiap frekuensi radiasi inframerah (Dachriyanus., 2004).

2.8

Syarat – Syarat Interpretasi Spektrum

Tidak ada aturan yang pasti dalam menginterpretasikan spektrum IR. Tetapi
beberapa syarat harus dipenuhi dalam menginterpretasikan spektrum :
1.

Spektrum harus tajam dan jelas serta memiliki intensitas yang tepat.

2.

Spektrum harus berasal dari senyawa yang murni.

3.

Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga akan menghasilkan pita atau
serapan pada bilangan gelombang yang tepat.

4.

Metoda penyiapan sampel harus dinyatakan. Jika digunakan pelarut maka
jenis pelarut, konsentrasi dan tebal sel harus diketahui.
Karakteristik frekuensi vibrasi IR sangat dipengaruhi oleh perubahan yang

sangat kecil pada molekul sehingga sangat sukar untuk menentukan struktur
berdasarkan data IR saja. Spektrum IR sangat berguna untuk mengidentifikasikan
suatu senyawa dengan membandingkannya dengan spektrum senyawa standar
terutama pada daerah sidik jari. Secara praktikal, spektrum IR hanya dapat
digunakan untuk menentukan gugus fungsi (Dachriyanus., 2004).

Universitas Sumatera Utara

BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN

3.1

Alat-Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini, gelas beaker, gelas ukur ,

gelas Erlenmeyer semuanya dalam bentuk pyrex, Neraca analitik, indicator
universal (Merck), autoklaf, oven, Bunsen, termometer, cawan porslen, tanur, statif
dan klem labu takar. Uji tarik dilakukan dilaboratorium polimer FMIPA USU,
sedangkan analisa spektrum FTIR dilakukan di laboratorium UGM Yogjakarta

3.2

Bahan-Bahan
Bahan-bahan yang digunakan terdiri dari Air kelapa yang sudah tua, urea (p.a

merck), gula pasir, asam cuka 25 %, ekstrak buah nanas, bibit A.Xylinum, dan
aquades, sedangkan Acetobacter Xylinium di peroleh dari Laboratorium IPB Bogor.
3.3

Prosedur Penelitian

3.3.1 Persiapan Substrat
Substrat adalah media pertumbuhan bakteri A. xylinum, bentuk cair yang
didalamnya mengandung nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan A. xylinum,
untuk menghasilkan material selulosa bakteri. Air kelapa yang diperoleh dari pasar
Tanjung Rejo Medan disaring dengan menggunakan penyaring kapas. Kedalam air
kelapa ditambahkan sukrosa (gula pasir) sebanyak 10% (b/v). penambahan gula
pasir dilakukan pemanasan sambil, diaduk hingga homogen. ZA (sebanyak 5 gram
untuk setiap 1 liter air kelapa bergula yang disiapkan) ditambahkan dan diaduk
sambil didihkan.
Substrat ini didinginkan, kemudian ditambah asam asetat sebanyak 2% atau
asam cuka dapur 25% (16 ml asam asetat untuk setiap 1 liter air kelapa). Substrat

Universitas Sumatera Utara

15

16

disterilkan dengan cara dimasukkan dalam autoklaf pada suhu 1210 C, tekanan 2
atm, selama 15 menit (atau didihkan selama 15 menit).
3.3.2 Penyiapan Starter
Starter adalah bibit A. xylinum yang telah ditumbuhkan dalam substrat
pertumbuhan kultur tersebut sehingga populasi bakteri A. xylinum mencapai
karapatan optimal untuk proses pembuatan nata , yaitu 1 x 109 sel/ml. substrat
disterilkan dengan autoklaf atau dengan cara didihkan selama 15 menit. Setelah
dingin kira-kira suhu 400 C, sebanyak 200 ml dimasukkan kedalam botol steril
volume 400 ml. Substrat dalam botol steril diinokulasi (ditanami bibit bakteri A.
xylinum) sebanyak 10 %,

bibit A. xylinum. Substrat digojog, sebaiknya

menggunakan shaker dengan kecepatan 140 rpm (Masaoka, et al., 1993)
Starter ditumbuhkan selama 2 hari, pada suhu kamar, dimana faktor yang
mempengaruhi perkembangan bakteri axetobacter xylinum adalah tingkat keasaman
medium, lama fermentasi, sumber karbon, sumber nitrogen, suhu dan konsentrasi
bibit (starter). Pada dasarnya proses pembuatan biakan murni bakteri axetobacter
xylinum

dapat

dilakukan

secara

laboratories

maupun

secara

sederhana

(Sutarminingsih., 2004).
3.3.3 Pembuatan Selulosa Bakteri
Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan kedalam gelas
beaker dengan pengaduk magnet, lalu ditambah 10 gram gula pasir dan 0,5 gram
urea, diaduk hingga larut. Kemudian di asamkan dengan CH3COOH 25 % hingga
pH = 4 sambil dipanaskan hingga suhu 1210 C, selanjutnya dituang kedalam gelas
kimia 250 ml yang telah disterilkan. Setelah media dingin, diinokulasi dengan
biakan A.Xylinum dan dibiarkan selama 1 minggu didalam ruangan yang steril.
Lapisan material selulosa

yang terbentuk dicuci dengan aquadest, kemudian

dikeringkan dalam oven hingga suhu 700C– 800C. Produk yang dihasilkan
dikarakterisasi dengan FT-IR lalu dilakukan Uji Tarik.

Universitas Sumatera Utara

17

3.3.4 Pembuatan Material Selulosa dengan Variasi Sari Buah Nanas
Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan ke dalam beaker
gelas, ditambahkan 10 gram gula pasir dan 0,5 gram urea, selanjutnya diaduk
hingga larut. Kemudian diasamkan dengan CH3COOH 25 % sampai pH 4 dan
ditambahkan buffer asetat 0,2 M sebanyak 1 ml untuk mempertahankan pH 4.
selanjutnya ditambahkan ekstrak buah nanas dengan variasi 0 g, 10 g, 20 g, 30 g,
40 g, 50 g kemudian diangkat dan didinginkan pada suhu kamar, lalu ditambahkan
starter air kelapa yang mengandung bakteri A.Xylinum 10 %, kemudian di
fermentasikan selama 7 hari. Lapisan material selulosa bakteri yang terbentuk
dicuci dengan aquades lalu dikeringkan di dalam oven dengan suhu 700C– 800 C.
Hasil yang diperoleh dikarakterisasi secara spektroscopi FTIR dan dilakukan Uji
Tarik.
3.3.5 Analisis FTIR
Material selulosa bakteri yang dihasilkan di pres dengan kekuatan 5 ton,
kemudian dilakukan pengeringan dengan suhu 300C– 500C.

Setelah diperoleh

lapisan tipis atau pelikel dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat
ke arah sinar Infra Red. Hasilnya akan direkam kedalam kertas berskala berupa
aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.
3.3.6 Uji Tarik
Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan alat uji tarik terhadap tiap
specimen dengan ketebalan 0,5 mm dan ukuran specimen berdasrakan ASTM-D638. Material yang akan diuji dipotong dalam bentuk dumb bell seperti gambar
dibawah ini:

Universitas Sumatera Utara

18

Lebar 1,5 cm

Tebal

0,5 mm

Gbr. 2

2 cm
7 cm
Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM-D-638

Material selulosa bakteri dipotong sesuai dengan ukuran lalu diletakkan pada
kedua penjepit (grip) yang posisinya tegak lurus pada alat tarik. Sebelum dilakukan
pengujian alat sudah dikondisikan dengan beban 100 Kgf dengan kecepatan 20
mm/menit, dengan ketebalan merata 0,5 mm, lalu specimen ditarik keatas,
kemudian diamati hingga putus, lalu dicatat gaya dengan maximum (Fmaks) dan
regangannya.

Universitas Sumatera Utara

19

Bagan Penelitian Sintesa Material Selulosa Bakteri

100 ml Air Kelapa hasil penyaringan

◄ Ditambahkan 10 g gula pasir
◄ Ditambah 0,5 g Urea
◄ Distarter hingga larut
◄ Diasamkan dengan CH3COOH 25
% hingga pH=4
Media Fermentasi

◄ Dituang kedalam wadah
fermentasi dalam keadaan panas
dan ditutup
◄ Dibiarkan hingga suhu kamar
◄ Ditambah 10 ml media starter ..
A.Xylinum
◄ Difermentasi hingga 7 hari pada .
suhu kamar

.

.
..
..
.
.

Lapisan
Filtra t

◄ dicuci dengan aquadest
◄ dikeringkan dalam oven dengan suhu 70 – 800C
Lapisan Ttipis

FT-IR
Uji Tarik

Universitas Sumatera Utara

20

3.3.8 Bagan Pembuatan Pembuatan Material Selulosa Bakteri Ekstrak Buah
Nanas dengan A.Xylinum

100 ml Air kelapa hasil penyaringan





Ditambah 10 g gula pasir
Ditambah 0,5 g Urea
Distarter hingga larut
Ditambahkan : 10 ml; 20 ml; 30 ml ; 40
ml ; 50 ml ekstrak buah nanas
◄ Diasamkan dengan CH3COOH 25 %
hingga pH=4
◄ Distarter hingga larut dan di panaskan

Media Fermentasi

◄ Dituang kedalam wadah fermetasi dalam
keadaan panas dan ditutup
◄ Dibiarkan hingga suhu kamar
◄ Ditambah 10 ml media strarter A.Xylinium
◄ Difermentasi hingga 7 hari pada suhu
kamar.

Lapisan

Filtrat

◄ dicuci dengan aquadest
◄ dikeringkan dalam oven pd suhu 70-800C
Lapisan

FT‐IR

Uji Tarik

Universitas Sumatera Utara

BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Analisa Spektroskopi Inframerah (FTIR)
Material selulosa bakteri merupakan salah satu turunan selulosa yang dibuat
dengan mengganti gugus hidroksil (OH-) selulosa dengan gugus asil. Penelitian
sebelumnya dalam pembuatan selulosa asetat diperoleh hasil yang kurang baik
karena penggunaan katalis asam (H2SO4) dan reaktor dengan keadaan terbuka.
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan membran selulosa asetat dari
bioselulosa nata de coco (BNC) dengan katalis basa (piridina) dan reaktor inert,
menentukan karakter membran yang dihasilkan serta menguji kemampuan
membran untuk melewatkan ion Mg+2.
Selulosa bakteri dibuat melalui bioselulosa nata de coco (BNC) dengan
menggunakan pereaksi asam asetat anhidrida dan katalis basa (piridina) dalam
reaktor inert. Produk selulosa asetat dibuktikan dengan analisis spektroskopi FTIR.
Karakterisasi membran yang meliputi permeabilitas, selektivitas, diameter pori
maksimum masing-masing dilakukan dengan alat mikrofiltrasi. Ketebalan membran
diukur dengan mikrometer sekrup sedangkan kelarutan membran dilakukan dengan
melarutkan membran dalam pelarut aseton, air dan n-heksana.

Universitas Sumatera Utara

22

21

Gambar . 3 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri Tanpa Penambahan
Ekstrak Buah Nanas
Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa puncak serapan karakteristik dari material
-1

selulosa bakteri adalah gugus OH terjadi pada bilangan gelombang 3379,34 cm ;
menunjukkan adanya rentangan C-H ; 1651,09 cm

-1

menunjukkan

adanya gugus C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm

-1

menunjukkan

2900,99 cm

-1

adanya vibrasi tekuk C-H ; 1365,63 cm

-1

menunjukkan adanya gugus C-O-H

bengkok ; 1026,15cm -1 menunjukkan adanya pita serapan cukup kuat untuk gugus
eter C-O-C dari ikatan glikosida antara monomer glukosa yang terpaut satu sama

Universitas Sumatera Utara

lain. Serapan dengan intensitas medium pada 894,99 – 324,05 cm

-1

23
menunjukkan

adanya vibrasi dari lentur C-H untuk -CH2 luar bidang.

Gambar. 4 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri Dengan
Penambahan 30 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan serapan puncak-puncak pada bilangan
gelombang : 3410,20 cm

-1

menunjukkan adanya gugus –OH ; 2924,13 cm

-1

menunjukkan adanya gugus C-H alifatis ; 1651,09 cm

-1

menunjukkan adanya

gugus C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm

-1

menunjukkan adanya

gugus/vibrasi tekuk C-H ; 1334,76 cm

-1

menunjukkan adanya gugus C-O-H

Universitas Sumatera Utara

24

bengkok ; 1057,01cm-1 menunjukkan adanya gugus eter C-O-C dan serapan pada
925,85 – 300,90cm -1 menunjukkan adanya gugus lentur C-H pada luar bidang.

4.2

UJI TARIK
Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan adalah dengan menggunakan

pengujian tarik. Beban dikenakan pada spesimen yang ditarik dengan tarikan
konstan. Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan adalah dengan
menggunakan pengujian tarik. Beban dikenakan pada spesimen yang ditarik dengan
tarikan konstan.
Analisa kekuatan tarik dan kemuluran campuran air kelapa dengan variasi
massa ekstrak buah nanas merupakan faktor penting untuk menetukan sifat mekanis
suatu bahan yang diteliti. Hasil pengujian didapat Load (Kgf) dan Stroke (mm) .
Hasil pengujian untuk mendapatkan kekuatan tarik dan kemuluran.
Harga kemuluran ( % ) dihitung dengan rumus dibawah ini ;

X 100 %
Harga kekuatan tarik dapat dihitung dengan rumus:

Contoh perhitungan kemuluran dan kekuatan tarik untuk sampel material selulosa
1a.

Perhitungan kemuluran

x 100 %

= 14,80 %

Universitas Sumatera Utara

1b.

Kekuatan tarik ( σ )
F maks
σ =
tebal (mm) x lebar (mm)

25

48,61

σ

=
0,5 x 6,5
= 14,95

Penentuan kekuatan tarik

(σ ) dan kemuluran ( ε )

dapat dilakukan dengan

pemberian beban pada specimen sehingga terjadi perubahan panjang (regangan )
yang menyebabkan specimen menjadi putus.
Tabel. 2 Data Hasil Pengukuran Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
No.

Air
Kelapa
(ml)

Sari
Buah
Nanas
(ml)

Panjang
Awal(cm)

Load
(Y)

Stroke Panjang
(X)
Akhir
(cm)

1.

100

0

7.0

5.71

14.28

8.036

2.

90

10

6.9

18.34

12.72

7.790

3.

80

20

7.3

19.59

11.15

7.777

4.

70

30

6.9

22.57

10.74

7.669

5.

60

40

6.9

9.51

4.22

7.086

6.

50

50

6.5

8.25

2.71

6.774

Universitas Sumatera Utara

26

Gambar. 5 Grafik Linier Stroke dan Regangan

Model
dimension0 1

R
0,345a

Model Summaryb
R
Adjusted R Std. Error of
Square
Square
the Estimate
0,119
-,102
735,397

Durbin Watson
1,338

a. Predictors: (Constant), X = Stroke /Regangan ( mm/menit )
b. Dependent Variable: Y = Load /Tegangan ( Kgf )
R = 0,345 : menyatakan bahwa keeratan hubungan (korelasi) variabel bebas
regangan (Stroke) terhadap variabel terikat tegangan (Load) sebesar 34,5% yang

Universitas Sumatera Utara

27
berarti “terdapat hubungan yang positif dan korelasi lemah antara Stroke terhadap
Load”.

Nilai R korelasi

Kriteria hubungan

0

Tidak ada Hubungan

0 - 0.5

Korelasi Lemah

0.5 - 0.8

Korelasi
Sedang/Cukup Kuat

0.8 - 1

Korelasi Kuat

1

Korelasi Sempurna

Korelasi positif menunjukkan bahwa hubungan antara variabel-variabel bebas
dengan variabel terikat berlangsung searah, artinya semakin besar variable bebas,
maka semakin besar pula variabel terikatnya.
R2 atau R Square = 0,119 gunanya untuk mengetahui besarnya kontribusi
variabel bebas regangan (Stroke) dalam menjelaskan variabel terikat tegangan
(Load) : menyatakan bahwa hanya 11,9 % perubahan pada variabel terikat tegangan
(Load) dapat dijelaskan oleh variabel bebas regangan (Stroke), sisanya dijelaskan
oleh variabel yang tidak dimasukkan dalam model ini.
Persamaan Regresi Linier: 

Coefficientsa
Model

1

(Constant)

Unstandardized
Coefficients
Std.
B
Error
923,217 714,820

Standardize
d
Coefficients
Beta

T
1,292

Sig.
,266

Universitas Sumatera Utara

X = Stroke
/Regangan (
mm/menit )

,512

,697

,345

,734

,504

28

a. Dependent Variable: Y = Load /Tegangan ( Kgf )
Y = 923,217 + 0, 512 X
Data hasil kekuatan tarik dan kemuluran pada campuran selulosa bakteri dengan
penambahan variasi volume sari buah nanas dapat dilihat pada tabel Tabel 4.2
Tabel. 3

Data Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik (σ) dan Kemuluran (ε)
pada Pembuatan Selulosa Sari Buah Nanas.

No.

Air Kelapa
(ml)

Sari Buah
Nanas (ml)

1.

100

0

Kekuatan
Tarik (σ)
( Mpa ) ( Y )
13.31

Kemuluran (ε)
(%)(X)

2.

90

10

14.7

12.89

3.

80

20

14.80

6.53

4.

70

30

14.95

11.14

5.

60

40

14.08

2.69

6.

50

50

13.88

3.69

14.8

Gambar 4.9 Grafik Linier
Kemuluran

Universitas Sumatera Utara

29

Gambar .6

Model
R
dimension0 1

,066a

Grafik Kemuluran dan Kekuatan tarik
Model Summaryb
R
Adjusted R
Square
Square
,004

-,245

Std. Error of
the Estimate

DurbinWatson

,71195

1,368

a. Predictors: (Constant), X = Kemuluran ( % )
b. Dependent Variable: Y = Kekuatan Tarik ( Mpa )

R = 0,066 : menyatakan bahwa keeratan hubungan (korelasi) variabel bebas
kemuluran

terhadap variabel terikat kekuatan-tarik sebesar 6,6% yang berarti

“terdapat hubungan yang positif tetapi korelasi lemah antara kemuluran terhadap
kekuatan-tarik”. 
Nilai R korelasi

Kriteria hubungan

Universitas Sumatera Utara

0

Tidak ada Hubungan

0 - 0.5

Korelasi Lemah

0.5 - 0.8

Korelasi
Sedang/Cukup Kuat

0.8 - 1

Korelasi Kuat

1

Korelasi Sempurna

Korelasi positif menunjukkan bahwa hubungan antara variabel-variabel
bebas dengan variabel terikat berlangsung searah, artinya semakin besar variable
bebas, maka semakin besar pula variabel terikatnya. R2 atau R Square = 0,004
gunanya untuk mengetahui besarnya kontribusi variabel bebas regangan (Stroke)
30

dalam menjelaskan variabel terikat tegangan (Load) : menyatakan bahwa hanya 0,4

% perubahan pada variabel terikat tegangan (Load) dapat dijelaskan oleh variabel
bebas regangan (Stroke, sedangkan sisanya dijelaskan oleh variabel yang tidak
dimasukkan dalam model ini. Pada table 4.2 memberikan informasi bahwa sifat
mekanis film dari selulosa bakteri dengan penambahan nana optimum 30 ml,
dimana kekuatan tarik 14,95 dan kemuluran 14,80 %. 

Universitas Sumatera Utara

BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan
1. Dengan adanya variasi penambahan sari b

Dokumen yang terkait

Pengaruh Penambahan Vitamin C Terhadap Kandungan Selulosa Bakterial Hasil Fermentasi Air Kelapa Oleh Bakteri Acetobacter xylinum

4 49 79

Pencirian membran selulosa asetat berbahan dasar selulosa bakteri dari limbah nanas

1 21 32

Pencirian membran selulosa asetat berbahan dasar selulosa bakteri dari limbah nanas

0 1 14

BIOSINTESIS SELULOSA OLEH Acetobacter xylinum MENGGUNAKAN LIMBAH CAIR TAHU SEBAGAI MEDIA PERTUMBUHAN DENGAN PENAMBAHAN MOLASE

0 6 5

PEMBUATAN NATA DE PHINA DARI LIMBAH BONGGOL BUAH NANAS MENGGUNAKAN SUMBER NITROGEN EKSTRAK KACANG HIJAU.

7 14 31

Pengaruh pemberian sediaan biomaterial selulosa bakteri acetobacter xylinum dari limbah ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan sebagai material penutup luka pada tikus galur wistar jantan.

1 1 136

Pengaruh pemberian sediaan biomaterial selulosa bakteri Acetobacter xylinum dari limbah ketela rambat (Ipomea batatas Poir) dengan penambahan chitosan sebagai material penutup luka pada tikus galur wistar jantan.

1 4 183

Pengaruh pemberian sediaan biomaterial selulosa bakteri Acetobacter xylinum dari limbah air cucian beras dengan penambahan kitosan sebagai material penutup luka pada tikus galur wistar jantan.

0 2 133

Fermentasi Sampah Buah Nanas menggunakan Sistem Kontinu dengan bantuan Bakteri Acetobacter Xylinum

0 0 11

Pengaruh pemberian sediaan biomaterial selulosa bakteri Acetobacter xylinum dari limbah air cucian beras dengan penambahan kitosan sebagai material penutup luka pada tikus galur wistar jantan - USD Repository

0 0 131