8.3 Pengaruh Pra-perlakuan terhadap Indeks Kristalinitas Bahan dan Ukuran Kristal Selulosa
Salah satu parameter penting untuk mengetahui pengaruh pra-perlakuan adalah perubahan indeks kristalinitas bahan. Relatif terhadap kontrol,semua pra-
perlakuan terindikasi meningkatkan indeks kristalinitas. Peningkatan kristalinitas terkait dengan kehilangan bagian amorf yaitu lignin dan hemiselulosa yang secara
akumulatif meningkatkan porsi selulosa dalam sampel. Indeks kristalinitas terendah diperoleh ketika bambu diberikan pra-perlakuan biologis dengan
konsentrasi inokulum 10 selama 30 hari. Peningkatan indeks kristalinitas yang lebih rendah pada pra-perlakuan ini kemungkinan disebabkan oleh pengembangan
sampel yang lebih rendah oleh jamur dibandingkan dengan pra-perlakuan gelombang mikro dan biologis-gelombang mikro yang melalui pemanasan pada
tempat tertutup. Pada kondisi ini selektifitas delignifikasinya paling tinggi dibandingkan dengan pra-perlakuan yang lain. Kristalinitas tertinggi diperoleh
dari pra-perlakuan biologis-gelombang mikro pada inokulum 10 selama 5 menit 770 W. Sampel yang mengalami pengeringan dapat mengalami hornifikasi
sehingga terjadi pembentukan ikatan hidrogen permanen yang menyebabkan peningkatan kristalinitas. Penggunaan daya sampai 770 W kemungkinan hanya
menyebabkan perubahan bagian amorf , sedangkan perubahan struktur selulosa memerlukan suhu diatas suhu Tg selulosa yaitu 230-250
C. Ukuran kristal pada bidang 002 tertinggi dalam sampel dengan pra-
perlakuan biologis adalah 5.59 nm. Ukuran kristal tidak dipengaruhi oleh kondisi perlakuan, kecuali pada konsentrasi inokulum 5 selama 45 hari. Pra-perlakuan
biologis menurunkan panjang daerah kristalin sampel, kecuali pada sampel dengan aplikasi inokulum 5 selama 45 hari inkubasi. Ukuran kristal selulosa
tertinggi dalam sampel dengan pra-perlakuan gelombang mikro selama 12.5 menit 550 dan 770 W adalah 6.19 nm. Panjang daerah kristalin bervariasi dengan
bertambahnya waktu iradiasi dan daya gelombang mikro. Ukuran kristal yang tertinggi dari sampel dengan pra-perlakuan kombinasi biologis-gelombang mikro
adalah 10.68 nm yang diperoleh dengan aplikasi inokulum 5 dan iradiasi gelombang mikro selama 12.5 menit 330 W. Peningkatan lama iradiasi
berpengaruh terhadap peningkatan ukuran kristal pada bidang 002. Tidak terdapat kecenderungan yang berpola dalam panjang daerah kristalin dengan
aplikasi inokulum 5 dan 10.
8.4 Pengaruh Pra-perlakuan terhadap Pola Degradasi Selulosa
Pada umumnya terjadi peningkatan nisbah antara lignin dan karbohidrat pada pra-perlakuan jamur dengan semakin meningkatnya waktu inkubasi. Hal ini
mengindikasikan jamur tidak selektif mendegrdasi lignin dengan bertambahnya waktu inkubasi. Hanya nisbah I
1512
I
897
yang mengindikasikan penurunan nisbah antara lignin dan karbohidrat dengan peningkatan waktu inkubasi.
Nisbah antara lignin dan karbohidrat pada pra-perlakuan gelombang mikro meningkat sampai iradiasi selama 7.5 menit 330 W, dan kemudian menurun
dengan perpanjangan waktu iradiasi.
Nisbah antara lignin dan karbohidrat pada pra-perlakuan biologis- gelombang mikro pada aplikasi inokulum 5 meningkat dengan meningkatnya
waktu iradiasi. Hal ini menunjukkan bahwa kemampuan degradasi lignin menurun dengan meningkatnya waktu iradiasi. Degradasi simultan karbohidrat dan lignin
dalam pra-perlakuan ini berkontribusi terhadap fenomena ini. Pada inokulum 10, degradasi lignin menjadi tidak selektif setelah iradiasi gelombang mikro
selama 10 menit.
8.5 Pengaruh Pra-perlakuan terhadap Perubahan Struktur Kristal Selulosa Alomorf
Strukur selulosa alomorf pada tumbuhan tingkat tinggi seperti bambu adalah monoklinik I
β
. Pra-perlakuan diharapkan menyebabkan transformasi struktur monoklinik I
β
menjadi triklinik I α agar proses hidrolisis menjadi lebih
mudah. Dalam pra-perlakuan biologis transformasi ini terjadi dengan aplikasi inokulum 5 maupun 10 selama 30 hari inkubasi. Pada pra-perlakuan
gelombang mikro transformasi struktur selulosa alomorf monoklinik ke triklinik terjadi pada iradiasi dengan daya 330 W selama 12.5 menit; dengan daya 550 W
selama 5 dan 10 menit; dan dengan daya 770 W selama 5 dan 7.5 menit. Transformasi juga dapat dilakukan melalui kombinasi pra-perlakuan biologis-
gelombang mikro dengan aplikasi inokulum 5 selama 10 menit iradiasi dan aplikasi inokulum 10 selama 5 menit iradiasi.
8.6 Pengaruh Pra-perlakuan terhadap Morfologi Serat dan Elemen
Penyusunnya Mikrograf SEM mengkonfirmasi pengaruh pra-perlakuan terhadap struktur
morfologi serat. Struktur serat bambu tanpa pra-perlakuan relatif masih kompak dan utuh. Delignifikasi serat bambu melalui penetrasi hifa ke dalam serat bambu
menyebabkan serat relatif terpisah dan strukturnya mengalami kerusakan. Kerusakan struktur ini meningkatkan aksesibilitas enzim ke dalam substrat.
Namun, aplikasi inokulum 5 dan 10 memberikan dampak yang sama terhadap tingkat kerusakan serat. Kerusakan struktur serat lebih intensif terjadi setelah
bambu diberikan pra-perlakuan gelombang mikro. Iradiasi gelombang mikro menyebabkan struktur serat menjadi lebih terbuka dan lunak. Iradiasi gelombang
mikro yang melingkupi seluruh substrat menyebabkan panas yang berlebihan tidak terjadi pada bagian permukaan serat dan kelayakan hidrolisis bahan yang
mengalami kerusakan struktur serat menjadi lebih tinggi. Pengaruh yang sama terjadi ketika hasil pra-perlakuan biologis 30 hari diiradiasi dengan gelombang
mikro. Kombinasi pra-perlakuan biologis dengan gelombang mikro dan peningkatan porositas serat menyebabkan pembukaan struktur serat yang lebih
intensif ini. Selain itu fragmentasi serat meningkatkan luas permukaan spesifik dari biomasa Chen et al. 2011.
Kategori