Perubahan Morfologi dan Karakteristik Selulosa dan Lignin

Gambar 4.1 Perubahan komponen kimia bambu setelah pra-perlakuan biologis-gelombang mikro. Komponen: KI, konsentrasi inokulum; KB, kehilangan berat; LK, lignin klason; HC, hemiselulosa; AC, alfaselulosa; E, ekstraktif etanol-benzene; SD, selektivitas delignifikasi Kehilangan lignin cenderung meningkat dengan semakin lamanya iradiasi gelombang mikro pada pra-perlakuan biologis dengan inokulum 5. Energi panas dari gelombang mikro melingkupi substrat dengan efektif terkait dengan fenomena ini. Kadar alfa selulosa dari sampel setelah pra- perlakuan cenderung meningkat yang dihasilkan dari pemecahan hambatan struktural biomasa dengan terganggunya ikatan hidrogen intra dan inter molekul yang berikatan dengan lignin. Dalam aktifitas delignifikasi lignin, karbohidrat juga ikut terdegradasi seperti alfa selulosa dan hemiselulosa. Hal ini mungkin disebabkan oleh kerusakan sebagian ikatan hidrogen dalam LCC kompleks lignin karbohidrat Li et al. 2010. Pra-perlakuan biologis menyebabkan pembukaan struktur kompleks dari lignoselulosa melalui depolimerisasi lignin sehingga terjadi peningkatan asesibilitas terhadap bagian karbohidrat. Meskipun pra-perlakuan dengan waktu iradiasi 12.5 menit menyebabkan degradasi lignin yang lebih tinggi, namun kehilangan selulosanya juga cukup tinggi. Iradiasi gelombang mikro dapat merubah ultrasuktur selulosa; mendegradasi lignin dan hemiselulosa dalam bahan berlignoselulosa yang menyebabkan peningkatan suseptibilitas bahan berlignoselulosa Binod et al. 2012. Pemanasan gelombang mikro mentransfer dan menginduksi panas secara langsung dalam subtrat bambu, yang menyebabkan depolimerisasi struktur bangunan gula menjadi oligosakarida Ebringerova 2006. Untuk menghilangkan lebih banyak lignin dan hemiselulosa maka diperlukan penggunaan suhu diatas suhu Tg transisi gelas dari lignin 180-190 C. Nilai selektifitas delignifikasi tertinggi lebih dari 2 ditemukan setelah bambu diberikan pra-perlakuan dengan inokulum 5 dan kemudian 20 40 60 80 100 Kontrol 5 KI, 5 min 5 KI, 10 min 5 IL, 12.5 min 5 IL, 5 min 10 IL, 5 min 10 IL, 10 min 10 IL, 12.5 min 5 IL, 5 min K om p osi si k om p on en ki m ia WL AIL HC AC E 2.9 1 0.46 1.08 1.14 SD 0.77 0.59 1.14 diiradiasi selama 5 menit. Selektifitas delignifikasi yang lebih tinggi mengindikasikan bahwa pemecahan polimer lignin lebih efektif daripada aktivitas degradasi selulosa pada substrat.

4.3.2 Perubahan Struktur Selulosa dan Lignin Bambu Setelah Pra- perlakuan

Spektroskopi FTIR digunakan untuk menginvestigasi perubahan struktur kimia pada bambu setelah iradiasi seperti di tunjukkan oleh Gambar 4.2. Absorbansi yang luas dan lebar tampak pada bilangan gelombang sekitar 3340 cm -1 yang mengindikasikan serapan regangan gugus hidrogen O-H. Daerah pada 3000-2600 cm -1 identik dengan daerah regangan O-H dari selulosa I. Pita pada bilangan gelombang 2700-2901 cm -1 berhubungan dengan regangan C-H Pandey dan Pitman 2003. Pra-perlakuan biologis- gelombang mikro mempengaruhi luas dan tinggi puncak pada bilangan gelombang 3340 cm -1 uluran O-H Gambar 4.2A dan B. Hal ini mengindikasikan pelemahan ikatan hidrogen intra dan intermolekul Goshadrou et al. 2011. Gambar 4.2A. Spektra FTIR bambu setelah pra-perlakuan biologis inokulum 5 inkubasi 30 hari dilanjutkan dengan pra- perlakuan gelombang mikro Spektrum FTIR dengan frekuensi sekitar 1600 dan 1510 cm -1 vibrasi cincin aromatik, 1470 dan 1460 cm -1 deformasi C-H dan vibrasi cincin aromatik merupakan indikasi dari struktur lignin Fengel dan Wegener 1998. Lignin pada bambu terdiri dari unit guaiacyl G 1257 cm -1 dan syringyl 1327 cm -1 S propana yang mengandung satu dan dua gugus metoksil dapat diobservasi secara jelas pada semua pra-perlakuan. Penurunan absorbansi pada bilangan gelombang 1327 cm -1 dan 1257 cm -1 seiring dengan peningkatan waktu iradiasi menunjukkan penurunan kadar lignin. Hal ini sebagai indikasi efek delignifikasi yang terkait dengan pra- perlakuan yang dilakukan. Absorbansi syringyl lebih rendah daripada guiacy menunjukkan bahwa syringyl lebih mudah terlarut dibandingan guiacyl pada pra-perlakuan biologis-gelombang mikro. A Absor ba nsi un it