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

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Diajuk
iajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Mempe
emperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.)
Program Studi Farmasi

Oleh:
Anugerah Adhi Laksana
NIM: 098114097

!
i

PLAGIAT

PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

ii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

iii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN

TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Be the change that you wish to see in the world
,Mahatma Gandhi,

Laporan Skripsi ini penulis persembahkan untuk
Bapak (Tri Budi Santosa) & Ibu (Endang Trimariana)
Kakak – kakakku (Walesa Edho Prabowo & Anna Iritasari)
dan Yustisia Larassetyaningtyas

iv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI


Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata
Dharma :
Nama

: Anugerah Adhi Laksana

Nomor mahasiswa

: 098114097

Demi

ilmu

pengembangan

pengetahuan,

saya


memberikan

kepada

Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul
“Pengaruh Pemberiaan 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” berserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya
memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk
menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam
bentuk

pengkalan

data,

mendistribusikan


secara

terbatas

dan

mempublikasikannya dalam internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa meminta izin dari saya maupun meberikan royalti kepada saya
selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Yogyakarta, 13 Mei 2013
Yang menyatakan

Anugerah Adhi Laksana
v

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN

MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini
tidak memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan
dalam kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Apabila dikemudian hari ditemukan indikasi plagiarisme dalam naskah ini,
maka saya bersedia menanggung segala sanksi sesuai peraturan perudang,
undangan yang berlaku.

Yogyakarta, 13 Mei 2013
Penulis

Anugerah Adhi Laksana
(098114097)

vi


PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan
bimbinganNya penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul
"()"&*%#
*()%

"+*%%#

."," %

*, -%# -")%$%*

* (%,"&*%


" ' -%

%.,"&*

#
%,"&*%

"#','/

'.% /%+%

*.'-

"#$%&'
+%&*

+"#$%#

"#%()% %#


% '&

*-,%& %#,%#

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di
Program Studi Farmasi.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih
kepada pihak – pihak berikut (in no particular order) :
Dr. Eli Rohaeti selaku Dosen Pembimbing I atas bimbingan, pengarahan,
dan kesempatan yang telah diberikan kepada peneliti untuk bergabung dalam
penelitian payung berjudul “Pemanfaatan Biomaterial Selulosa Bakteri dari
Limbah Rumah Tangga dengan Penambahan Kitosan dan Bahan Pemlastis
sebagai Material Penutup Luka”. Phebe Hendra, Ph.D., Apt. selaku Dosen
Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, dan pengarahan selama proses
penelitian, Dr. Sri Hartati Yuliani, Apt. selaku Dosen Penguji III dan Yohanes
Dwiatmaka, M.Si. selaku Dosen Penguji IV yang telah memberikan masukan –
masukan dalam penelitian ini. Dra. Maria Margaretha Yetty Tjandrawati, M.Si.
selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah memberikan nasehat dan saran
selama ini.


vii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Pihak – pihak Laboratorium Fakutlas Farmasi Universitas Sanata Dharma
yang turut membantu dalam penelitian ini, atas diskusi dan saran – sarannya.
Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA UGM, Laboratorium Bioteknologi
Fakultas Teknik Pertanian UGM, Laboratorium XRD Fakultas Teknik Geologi
UGM, Laboratorium Akademi Teknik Kulit Yogyakarta, dan Laboratorium SEM
Balai Konservasi Borobudur, yang turut membantu dalam proses analisis.
Bapak, Ibu, atas kesabaran, kasih sayang, dan dukungannya yang tanpa
henti. Kakak – kakakku serta Yustisia Larassetyaningtyas yang telah memberikan
dukungan, semangat, saran, dan perhatian selama ini.
Rekan – rekan satu payung penelitian polimer biomaterial penutup luka,
David Chandra Putra, Michael Raharja Gani, Yustisia Larassetyaningtyas, Arvi

Mahendra, dan Haris Witantyo, yang mengajarkan arti kerjasama, pantang
menyerah, dan selalu giat mencari solusi dalam mengatasi permasalahan, serta
rekan – rekan angkatan 2009 atas bantuannya selama ini.
Peneliti juga ingin berterima kasih kepada seluruh pihak yang turut serta
membantu namun tidak tercantum di dalam naskah ini. Penulis menyampaikan
keterbukaan terhadap kekurangan penulisan dan permohonan maaf apabila
terdapat kesalahan dalam penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat
bermanfaat bagi kita semua.
Yogyakarta, 13 Mei 2013

Penulis
viii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

% %(%#
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING...................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iii
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. iv
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................... v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................. vi
PRAKATA ............................................................................................................ vii
DAFTAR ISI ......................................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xiv
DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................................... xvi
INTISARI .............................................................................................................. xviii
ABSTRACT ............................................................................................................ xix
I. PENDAHULUAN .............................................................................................. 1
A. Latar Belakang ...................................................................................... 1
1. Rumusan Masalah ....................................................................... 4
2. Keaslian Penelitian ..................................................................... 4
3. Manfaat ...................................................................................... 5
B. Tujuan ................................................................................................... 5
II. PENELAAHAN PUSTAKA ............................................................................. 7
ix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

A. Selulosa ................................................................................................. 7
B. Bakteri Acetobacter xylinum .................................................................. 8
C. Ketela Pohon (Manihot utilissima Pohl.) ................................................ 9
D. Kitosan .................................................................................................. 11
E. Karakterisasi Biomaterial ....................................................................... 12
1. Analisis Gugus (FT – IR) ........................................................... 12
2. Analisis Sifat Mekanik (Tensile strength dan Elongation) ........... 15
3. Analisis Sifat Termal (TGA/DTA) .............................................. 16
4. Analisis Kristalinias (XRD) ........................................................ 20
5. Pengamatan Morfologi Permukaan (SEM) .................................. 22
6. Interaksi dalam Pembentukan Biomaterial .................................. 23
F. Luka Terbuka dan Uji Penyembuhan Luka ............................................ 25
G. Landasan Teori ...................................................................................... 28
H. Hipotesis ............................................................................................... 29
III. METODE PENELITIAN ................................................................................. 30
A. Jenis Penelitian ...................................................................................... 30
B. Variabel Penelitian................................................................................. 30
C. Definisi Operasional .............................................................................. 31
D. Alat dan Bahan ...................................................................................... 33
E. Tata Cara Penelitian ............................................................................... 34
1. Determinasi Tanaman ................................................................. 34
2. Pemilihan Bahan ......................................................................... 34
3. Preparasi Limbah Cair ................................................................ 34
x

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4. Pembuatan Membran Kitosan sebagai Kontrol Positif Uji
Penyembuhan Luka ........................................................................ 35
5. Pembuatan Material Selulosa sebagai Kontrol Karakterisasi
Polimer .......................................................................................... 35
6. Pembuatan Material Selulosa Gliserol sebagai Kontrol
Karakterisasi Polimer...................................................................... 36
7. Pembuatan Material Selulosa Gliserol Kitosan ............................ 37
8. Karakterisasi Biomaterial ............................................................ 38
a. Analisis Gugus (FT – IR) ................................................ 38
b. Analisis Sifat Mekanik .................................................... 39
c. Analisis Sifat Termal (TGA/DTA)................................... 39
d. Analisis Kristalinitas (XRD) ........................................... 40
e. Pengamatan Morfologi Permukaan (SEM) ...................... 40
9. Sterilisasi Produk ........................................................................ 41
10. Pengelompokkan Hewan Uji ..................................................... 41
11. Pembuatan Luka pada Hewan Uji ............................................. 41
12. Pemberian Biomaterial .............................................................. 42
13. Pengamatan Kecepatan Penyembuhan Luka .............................. 42
F. Analisis Data .......................................................................................... 43
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................................ 45
A. Proses Pembuatan Biomaterial ............................................................... 47
B. Analisis Karakteristik Biomaterial ......................................................... 51
1. Analisis Gugus Fungsi FT – IR ................................................... 51
xi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2. Analisis Mekanik ........................................................................ 56
3. Analisis Sifat Termal TGA/DTA................................................. 58
4. Analisis Kristalinitas XRD .......................................................... 62
5. Pengamatan Morfologi Permukaan SEM..................................... 64
C. Uji Penyembuhan Luka.......................................................................... 66
V. KESIMPULAN DAN SARAN ......................................................................... 77
A. KESIMPULAN ..................................................................................... 77
B. SARAN ................................................................................................. 77
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 78
LAMPIRAN .......................................................................................................... 85
BIOGRAFI PENULIS ........................................................................................... 113

xii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

% %(%#
%)"

Kandungan gizi akar Ketela pohon putih per 100 g bahan .............. 10

%)"

Rerata tensile strength dan elongation biomaterial selulosa
bakteri dan kitosan .......................................................................... 16

%)"

Variasi komposisi polimer biomaterial ............................................ 38

%)"

Bobot, % yield, dan hasil pengamatan organoleptis
sediaan biomaterial ......................................................................... 50

%)"

Interaksi yang terlibat pada ketiga kelompok biomaterial ................ 54

%)"

Perbandingan tingkat intensitas peak ketiga kelompok
(S, SG, dan SGK) ............................................................................ 55

%)"

Analisis sifat mekanik biomaterial ketiga kelompok ........................ 56

%)"

Pengamatan kualitatif makroskopis ketiga kelompok pada
periode perlakuan 1, 3, 5, dan 7 hari ................................................ 66

%)" 0

Penyembuhan luka pada pengamatan 3, 5, dan 7 hari ...................... 69

\

xiii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

% %(%#
%()%&

Struktur molekul selulosa ................................................................ 7

%()%&

Struktur Kitosan .............................................................................. 11

%()%& !

Spektogram biomaterial membran selulosa bakteri dan
membran kitosan ............................................................................. 14

%()%& 1

Termogram DTA (differential thermal analysis) dari selulosa,
kitosan, kitin pada laju pemanasan 10oC/menit ............................... 18

%()%& 2

Termogram TGA (thermogravimetric analysis) dari selulosa,
kitosan, kitin pada laju pemanasan 10oC/menit ............................... 19

%()%& 3

Pola difraksi sinar X pada polimer dengan kristalinitas tinggi
dan polimer amorf ........................................................................... 20

%()%& 4

Difraktogram kitosan dan oligomernya ........................................... 21

%()%& 5

Difraktogram

biomaterial bio!treatment cellulose dan selulosa

kontrol ........................................................................................... 22
%()%& 6

Foto permukaan biomaterial pada perbesaran 1000x : membran
selulosa bakteri dan membran kitosan.............................................. 23

%()%&

Luka pada setiap hewan uji : kontrol positif membran kitosan,
kontrol negatif kassa steril, perlakuan biomaterial selulosa ............. 41

%()%&

Identifikasi amilum pada limbah cair ketela pohon secara kualitatif
makroskopik dan mikroskopik perbesaran 1000x ........................... 46

%()%&

Spektrum FT – IR serbuk kitosan murni ......................................... 51

%()%& !

Spektrum FT – IR overlay (tumpang tindih) ketiga kelompok ......... 52
xiv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

%()%& 1

Rata – rata tensile strength (MPa) dan Elongasi/ Strain at Fmax
(%) dari ketiga kelompok (S, SG, SGK) .......................................... 58

%()%& 2

Thermogram TGA ketiga kelompok (S, SG, SGK) laju perubahan
massa terhadap peningkatan temperatur .......................................... 59

%()%& 3

Grafik % kehilangan massa vs. suhu setelah suhu 100o C ............... 60

%()%& 4

Thermogram DTA ketiga kelompok (S, SG, SGK) laju perubahan
entalpi terhadap peningkatan temperatur ........................................ 61

%()%& 5

Difraktogram kelompok S .............................................................. 62

%()%& 6

Difraktogram kelompok SGK ......................................................... 63

%()%&

Penampang melintang sampel S dan SGK pada perbesaran 100x..... 64

%()%&

Penampang permukaan sampel S dan SGK pada perbesaran 1000x . 65

%()%&

Pengamatan kualitatif luka ketiga kelompok (3 hari) ....................... 68

%()%& !

Grafik perubahan proses laju penyembuhan ketiga kelompok ......... 70

xv

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

% %(%#
%(/*&%#

Variasi komposisi biomaterial dan skema kerja penelitian .............. 85

%(/*&%# . Proses determinasi tanaman............................................................. 86
%(/*&%# ! Proses simulasi pembuatan limbah cair ........................................... 86
%(/*&%# 1 Bobot basah, bobot kering selulosa bakteri ...................................... 86
%(/*&%# 2 Pengamatan organoleptis dan kenampakan fisik biomaterial ........... 87
%(/*&%# 3 Perhitungan derajat deasetilasi kitosan ............................................ 88
%(/*&%# 4 Perhitungan intensitas FT – IR ketiga kelompok.............................. 88
%(/*&%# 5 Spektrum FT – IR ketiga kelompok................................................. 89
%(/*&%# 6 Hasil analisis sifat mekanis tensile strength dan elongation ............. 91
%(/*&%#

Uji statistik karakteristik mekanik biomaterial ................................. 92

%(/*&%#

Perhitungan % massa tersisa dan laju kehilangan massa .................. 95

%(/*&%#

Termogram TGA ketiga kelompok ................................................. 95

%(/*&%# ! Termogram DTA ketiga kelompok ................................................. 97
%(/*&%# 1 Perhitungan persentase kristalinitas ................................................. 98
%(/*&%# 2 Difraktogram XRD ......................................................................... 99
%(/*&%# 3 Pengamatan Morfologi SEM ........................................................... 100
%(/*&%# 4 Pengamatan kualitatif ketiga kelompok ........................................... 101
%(/*&%# 5 Pengamatan Diameter dan Luas Luka.............................................. 102
%(/*&%# 6 Analisis statistik laju penyembuhan luka antar hari masing –
masing kelompok ............................................................................ 104
%(/*&%#

Analisis statistik laju penyembuhan luka antar kelompok ............... 107
xvi

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

%(/*&%#

Foto pengamatan makroskopis luka eksisi ....................................... 109

%(/*&%#

Gambar alat yang digunakan dalam analisis karakteristik polimer ... 109

%(/*&%# ! Ethical Clearence Uji Penyembuhan Luka ...................................... 111
%(/*&%# 1 Surat Determinasi Tanaman Penelitian ............................................ 112

xvii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Selulosa bakteri dapat digunakan sebagai material penutup luka karena
dapat menjaga kelembaban dan melindungi luka, namun selulosa bakteri tidak
memiliki daya antimikroba. Kitosan merupakan senyawa yang memiliki aktivitas
antibakteri dan immunomodulator sehingga dapat digunakan sebagai material
penutup luka. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik dan
pengaruh pemberian biomaterial selulosa bakteri (Acetobacter xylinum) dari
limbah ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan
sebagai material penutup luka pada tikus galur wistar jantan.
Biomaterial selulosa bakteri gliserol kitosan (SGK) dipersiapkan melalui
proses fermentasi limbah ketela pohon oleh Acetobacter xylinum selama 7 hari.
Membran yang didapat kemudian direndam di dalam larutan kitosan 2 % pada
suhu 40o C selama 3 hari. Karakteristik biomaterial yang diamati melalui analisis
sifat mekanis, gugus fungsi, sifat termal, kristalinitas dan morfologi permukaan.
Analisis dilakukan dengan serangkaian alat universal tester, Fourier Transform
Infra Red Spectroscopy (FT – IR), Scanning Electron Microscopy (SEM),
Thermogravimetric Analysis/Differential Thermal Analysis (TGA/DTA), X!ray
Diffraction (XRD) sedangkan dalam pengamatan pengaruh pemberian dilakukan
dengan uji farmakologi terhadap kulit tikus yang dilukai dan ditutup dengan
biomaterial selama 1, 3, 5, dan 7 hari setelah pemberian, diamati secara kualitatif
dan kuantitatif makroskopik melalui uji penyembuhan luka. Hasil analisis sifat
mekanik dan uji penyembuhan luka kemudian diuji secara statistik.
Penambahan kitosan pada biomaterial selulosa bakteri menunjukkan
pengaruh berupa penurunan nilai tensile strength dari 12,79 + 1,17 MPa menjadi
sebesar 9,22 + 0,73 MPa, elongasi dari 22,01 + 2,53 % menjadi sebesar 3,72 +
0,59 %. Hasil XRD menunjukkan penurunan kristalinitas menjadi 34,96 % dari
semula sebesar 60,51 %. Hasil analisis FT , IR menunjukkan peningkatan
intensitas gugus fungsi. Hasil analisis TGA/ DTA menunjukkan peningkatan
stabilitas thermal dengan % massa tersisa 32,22 %. Morfologi permukaan
biomaterial menjadi lebih halus dan homogen. Hasil uji penyembuhan luka
menunjukkan potensi penyembuhan luka pada pengamatan 3 hari (fase inflamasi
akut), namun terjadi penurunan potensi pada pengamatan 5 dan 7 hari.
Kata kunci: Biomaterial selulosa bakteri, Acetobacter xylinum, Manihot utilissima
Pohl., kitosan, karakteristik biomaterial, pengaruh lama pemberian

xviii

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

Bacterial cellulose can be used as a wound dressing material because it can
retain moisture and protect the wound, but bacterial cellulose do not have
antimicrobial properties. Chitosan is a compound that has antibacterial activity
and an immunomodulator that can be used as a wound dressing material. The
study was conducted to determine the characteristics and influence of bacterial
cellulose Acetobacter xylinum biomaterial preparation from cassava waste
(Manihot utilissima Pohl.) with the addition of chitosan as a wound dressing
material in male wistar rats.
Bacterial cellulose prepared by Acetobacter xylinum fermentation of
cassava waste for 7 days. Film obtained from fermentation dipped into 2 %
chitosan solution at 40oC for 3 days. Biomaterial characteristics were observed
through the analysis of mechanical properties, functional groups, thermal
properties, crystallinity and surface morphology. The film were characterized by
several techniques, namely universal tester, Fourier Transform Infra Red
Spectroscopy (FT – IR), Scanning Electron Microscopy (SEM),
Thermogravimetric Analysis/Differential Thermal Analysis (TGA/DTA), X,ray
Diffraction (XRD). Observation of influence done on mice skin excised and
covered with biomaterials for 1, 3, 5, and 7 days after treatment, both qualitatively
and quantitatively observed macroscopically through wound healing assay. The
results of the mechanical properties analysis and wound healing assay were then
tested statistically.
The addition of chitosan in bacterial cellulose biomaterial preparation
caused a decrease in tensile strength values from 12.79 + 1.17 MPa to 9.22 + 0.73
MPa, elongation from 22.01 + 2.53 % to 3.72 + 0.59 %. XRD results showed a
decrease in crystallinity from 60.51 % to 34.96%. The results of the analysis of
FT , IR showed an increase in the intensity of the functional groups. The results of
the analysis of DTA/TGA showed an increase in thermal stability with the
remaining 32.22%% of the mass. The morphology of the biomaterial surface
becomes smooth and homogeneous. The wound healing assay results demonstrate
the potential wound healing process in 3 days (acute inflammation phase),
however the potential decline in 5 and 7 days observations.
Keywords: Bacterial cellulose biomaterials, Acetobacter xylinum, Manihot
utilissima Pohl., Chitosan, biomaterial characteristics, influence

xix

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB I
PENDAHULUAN

%,%& " %.%#$
Acetobacter xylinum merupakan bakteri asam asetat yang dapat
membentuk suatu metabolit sekunder berupa selulosa bakteri dengan adanya
karbohidrat. Selulosa bakteri memiliki sifat biokompatibilitas, dan kemampuan
mengabsorpsi cairan yang besar sehingga cocok digunakan sebagai material
penutup dalam proses penyembuhan luka (Czaja, Krystynowicz, Bielecki, Brown,
2006). Selulosa bakteri dapat digunakan sebagai biomaterial penyembuh luka
dengan memberikan lingkungan lembab pada permukaan kulit dan menutup dari
gangguan dari luar baik secara fisik maupun kimia (Ciechańska, 2004). Namun
demikian, selulosa bakteri tidak memiliki daya antimikroba, sehingga aplikasi
penggunaan

biomaterial

sebagai

material

penutup

luka

kurang

efektif

(Maneerung, Tokura, and Rujiravanit, 2008).
Efektivitas farmakologik selulosa bakteri dapat ditingkatkan dengan
menggunakan kitosan. Kitosan adalah biopolimer yang telah diketahui dapat
mempercepat penyembuhan luka (Kojima, Okamoto, Miyatake, Kitamura,
Minami, 1998). Telah dilaporkan bahwa kitosan menstimulasi migrasi
polymorphonuclear leukocytes (PMNL), dan juga sel mononuklear, serta
meningkatkan reepitelasi dan regenerasi kulit normal (Usami, Okamoto, Minami,
Matsuhashi, Kumazawa, Tanioka, 1994). Kitosan juga memiliki akvitias
antibakteri dengan spektrum luas baik terhadap bakteri Gram positif maupun
1

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

2

bakteri Gram negatif (Eldin, Soliman, Hashem, Tamer, 2008). Di samping itu,
dengan memanfaatkan kitosan yang merupakan derivat kitin yang diisolasi dari
limbah eksoskeleton filum Crustacea, maka dapat mengurangi masalah
pencemaran lingkungan dari industri pengolahan Crustacea.
Selulosa bakteri yang dimodifikasi dengan kitosan, memiliki kelebihan
yaitu terciptanya kombinasi dari sifat – sifat keduanya, sehingga tercipta suatu
peningkatan biokompatibilitas dan bioaktivitas. Penggabungan segmen kitosan
dalam selulosa dapat menciptakan suatu materi yang sesuai dengan pembuluh
darah, serta adanya polisakarida dapat menciptakan efek elastisitas dan
permukaan antitrombogenik yang baik (Ciechanska, Wietecha, Kazmierczak,
Kazimierczak, 2010).
Penambahan plasticizer dalam pembuatan polimer baik polimer alam
maupun sintesis secara umum bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik
polimer. Komponen utama dalam lapisan polimer biodegradable adalah polimer
pembentuk massa dan plasticizer. Penambahan plasticizer ini dibutuhkan untuk
menurunkan kerapuhan/ kekakuan polimer yang disebabkan oleh kuatnya gaya
intermolekular. Plasticizer yang digunakan adalah gliserol yang akan menyelingi
ruang antar rantai polimer, mengganggu ikatan hidrogen dan meregangkan rantai
polimer, sehingga kemampuan elongasi polimer akan meningkat (Gontard,
Guilbert, Cuq, 1992).
Proses pengolahan ketela pohon menjadi tepung tapioka di Indonesia akan
menghasilkan limbah dapat menyebabkan polusi lingkungan. Limbah ini biasanya
dibiarkan saja atau langsung dibuang ke lingkungan sehingga dapat mencemari

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

3

ekosistem. Padahal jika dilihat lebih lanjut, limbah cair dari produksi tapioka
memiliki potensi nilai ekonomi yang baik. Barana (2000) melaporkan bahwa
residu limbah ketela pohon masih mengandung nutrisi dan mineral seperti
karbohidrat, nitrogen, fosfor, potasium, kalsium, magnesium, zink, dan lain – lain.
Limbah cair ketela pohon yang masih memiliki komposisi nutrisi dan
mineral ini sangat cocok bila digunakan sebagai media pertumbuhan bakteri
pembentuk selulosa bakteri. Di samping itu selulosa bakteri selama ini banyak
diperoleh dari Acetobacter xylinum yang dikulturkan dalam media mikrobiologis,
misalnya media Hestrin,Schramm yang mahal. Selulosa sintetik juga tidak ramah
lingkungan karena lebih banyak menggunakan bahan,bahan kimia, namun
selulosa sintetik memiliki keuntungan yaitu dapat disintesis sesuai dengan
keinginan, baik dari segi elastisitas, hingga penambahan senyawa aktif secara
langsung pada polimer (Subyakto, Hermiati, Yanto, Fitria, Budiman, Ismadi,
2009). Penelitian ini mengangkat bentuk pemanfaatan limbah cair tapioka sebagai
substrat alami dalam pembentukan biomaterial yang dapat diaplikasikan sebagai
material penutup luka.
Luka terbuka di kulit disebabkan goresan, tekanan, atau benda tajam.
Waktu untuk proses penyembuhan luka terbuka ini dibagi atas tahap inflammasi
selama 0,3 hari, tahap proliferasi 3,24 hari dan tahap maturasi 24,365 hari
(Australian Wound Management Association, 2008). Waktu proses penyembuhan
luka yang relatif lama, menyebabkan rasa yang tidak nyaman pada pasien, dan
kulit menjadi rentan mengalami infeksi oleh mikroorganisme.

Suatu sediaan

penutup luka (dressing) yang baik harus dapat digunakan untuk melindungi luka

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

4

dari kondisi lingkungan luar, mampu menarik kelembaban, memiliki elastisitas
dan pelekatan pada kulit yang baik, serta memiliki aktivitas bakteriostatik maupun
bakteriosida pada daerah luka terbuka, sehingga perlu dilakukan penelitian untuk
melihat karakteristik polimer biomaterial yang telah terbentuk dan melihat
pengaruh pemberian sediaan biomaterial penutup luka terhadap proses regenerasi
kulit.

'('-%#

%-% %

a. Bagaimana karakteristik biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela
pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan?
b. Bagaimana pengaruh pemberian

biomaterial selulosa bakteri dari

limbah ketela pohon (Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan
kitosan sebagai material penutup luka pada tikus galur Wistar jantan?

"%- *%# "#" *,*%#
Penelitian serupa yaitu Biosynthesis of Modified Bacterial Cellulose in
a Tubular Form (Ciechańska, et al., 2010) memiliki perbedaan antara
lain: Penelitian dilakukan dengan media mikrobiologis Hestrin,Schramm,
dilakukan uji sensitivitas kulit dengan marmot, dilakukan uji efek post,
implant dengan pengamatan histopatologi in vivo dengan waktu penelitian
yang berbeda. Penelitian terkait karakterisasi mekanik dan fisik
biomaterial (meliputi analisis sifat mekanik, gugus fungsi, kristalinitas,
sifat termal, dan pengamtan morfologi permukaan), serta pengaruh

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

5

pemberian (1, 3, 5, dan 7 hari) 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 sejauh yang peneliti ketahui ini belum pernah
dilakukan.

!

%#7%%, "#" *,*%#
a. Manfaat teoritis : Penelitian ini diharapkan dapat memperkaya ilmu
pengetahuan pembuatan biomaterial selulosa bakteri dari limbah
ketela pohon
b. Manfaat metodologis : Penelitian ini diharapkan dapat menjadi salah
satu metode pengembangan selulosa bakteri sebagai penutup luka dari
limbah yang tidak digunakan.
c. Manfaat praktis : Limbah ketela pohon diharapkan dapat menjadi
substrat alternatif dalam pembuatan biomaterial penutup luka yang
bersifat ramah lingkungan.

'8'%#
1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik biomaterial
selulosa bakteri dari limbah ketela pohon dengan penambahan kitosan
ditinjau dari sifat mekanik (tensile strength, elongation), gugus fungsi,
sifat termal, kristalinitas, dan morfologi permukaan polimer.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

6

2. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pemberian
biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon dengan
penambahan kitosan terhadap regenerasi sel kulit tikus galur Wistar
jantan.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

BAB II
PENELAAHAN PUSTAKA

" ' -% %.,"&*
Selulosa adalah homopolimer polidispers linier, yang terdiri dari
unit – unit D,glukopiranosa/ AGU yang terikat melalui ikatan β,1,4,
glikosida secara selektif (Gambar 1). Polimer ini memiliki gugus hidroksi
bebas pada atom karbon C,2, C,3, dan C,6 (Klemm, Schamuderz, Heinze,
2010).

Gambar 1. Struktur molekul selulosa (Klemm, et al., 2010).
Sebagai material yang diperoleh dari alam, selulosa dapat
mengandung produk sampingan yang dapat menyebabkan masalah ,
masalah aplikasi dan kesulitan dalam melakukan reaksi modifikasi kimia.
Proses isolasi dan purifikasi selulosa pada masa sekarang ini dapat
menghasilkan material yield dengan kemurnian dan variabilitas tinggi
(Kacurakova, Andrew, Michael, Reginald, 2002 ).
Pendekatan lainnya yang dilakukan untuk mendapatkan selulosa
dengan kemurnian tinggi adalah dengan produksi skala laboratorium dari
polimer oleh bakteri penghasil asam asetat misalnya Gluconacetobacter
xylinum dan Acanthamoeba castellani (Kacurakova, et al., 2002).
7

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

8

%.,"&*
Bakteri Acetobacter sp. bersifat Gram negatif, tidak membentuk
endospora, bersifat aerob obligat, tidak melakukan fermentasi alkohol,
berbentuk bulat lonjong sampai batang pendek, tumbuh baik pada pH 3,5
– 4,5 dan suhu 25 – 30 o C, dapat mengoksidasi etanol dan menghasilkan
asam asetat. Metabolisme bakteri ini menghasilkan enzim katalase, asam
5,ketoglukonik dari D,glukosa, ketogenesis, dan gliserol (Holt, Krieg,
Peter, James, Williams, 1994).
Adapun klasifikasi bakteri Acetobacter xylinum berdasarkan
taksonominya (Stang, 2012):
Kingdom

: Bacteria

Filum

: Proteobacteria

Kelas

: Alphaproteobacteria

Ordo

: Rhodospirillales

Famili

: Acetobacteraceae

Genus

: Acetobacter

Spesies

: Acetobacter xylinum

Secara fisik Acetobacter xylinum mampu mengoksidasi glukosa
menjadi rantai atau polimer panjang yang disebut dengan polisakarida atau
selulosa berupa serat – serat putih yamg secara bertahap dari lapisan tipis
pada awal fermentasi hingga mencapai ketebalan sekitar 12 mm pada akhir
fermentasi, kemudian disebut sebagai nata yang merupakan metabolit

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI

9

sekunder. Metabolit primer bakteri ini berupa asam asetat, air dan energi.
(Nainggolan, 2009)
Selulosa bakteri disintesis oleh banyak genus bakteri, yang mana
strain Acetobacter adalah yang paling banyak diketahui (Ross, Mayer,
Benziman, 1991). Aplikasi dari selulosa bakteri sangat luas, di antaranya
dalam bidang membran, elektronik, tekstil, dan terutama di bidang
biomedis. Hal ini dilatarbelakangi karena keunggulannya dalam hal
porositas, absorbsi terhadap air, sifat mekanik, dan biokompatibilitas
(Brown, 2007). Selulosa bakteri mirip dengan kulit manusia, sehingga
selulosa bakteri dapat digunakan sebagai kulit pengganti dalam luka bakar
(Ciechańska, 2004).

9

"," % /

#

Ketela pohon nama lain dari singkong merupakan tanaman perenial
yang mirip semak yang dapat tumbuh sekitar 6, 8 kaki (1,83 – 2,44 meter).
Tanaman ini memiliki batang tegak yang halus dan kenampakan mirip
tanaman ganja. Daunnya besar, berwarna hijau tua, vena kemerahan, dan
berbentuk terbagi 7. Batang mengandung getah putih, dan memiliki nodus
yang merupakan tempat munculnya tanaman baru. Akarnya digunakan
sebagai bahan pangan, dan patinya digunakan dalam industri lem, laundri,
dan tapioka (Stephens, 2009).
Adapun klasifikasi dari ketela pohon berdasarkan taksonominya
(Mus, 2011):

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 10

Kingdom

: Plantae

Divisi

: Magnoliophyta

Kelas

: Magnoliopsida

Ordo

: Euphorbiales

Famili

: Euphorbiaceae

Genus

: Manihot

Spesies

: Manihot utilissima Pohl sin. Manihot Esculenta Crantz

Ketela pohon akan menghasilkan akar tuberous yang memiliki
kandungan pati yang tinggi, yang berperan sebagai sumber karbohidrat
utama. Akar ketela pohon mengandung kalori dalan jumlah tinggi,
vitamin, mineral, dan dietary fiber (Li, Zhu, Zeng, Zhang, Ye, Ou,
Rehman, 2010). Adapun kandungan gizi ketela pohon per 100 g bahan
adalah sebagai berikut :
Tabel I. Kandungan gizi akar Ketela pohon putih per 100 g bahan (Depkes
R.I., 1981).
No.
Kandungan unsur Gizi
Ketela pohon putih
1
Kalori (kal)
146,00
2
Protein (g)
1,20
3
Lemak (g)
0,30
4
Karbohidrat (g)
34,70
5
Kalsium (mg)
33,00
6
Fosfor (mg)
40,00
7
Zat Besi (mg)
0,70
8
Vitamin A (SI)
0,00
9
Vitamin B1 (mg)
0,06
10
Vitamin C (mg)
30,00
11
Air (g)
62,50
12
Bagian yang dapat dimakan (%)
75,00
Keterangan : kal = kalori; g = gram; mg = miligram; SI = satuan internasional

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 11

*, -%#
Kitosan adalah biopolimer yang telah diketahui dapat mempercepat
penyembuhan luka (Kojima, et al., 1998). Kitosan merupakan senyawa hasil
deasetilasi kitin, terdiri dari unit N,asetil glukosamin dan N glukosamin
(Gambar 2). Adanya gugus reaktif amino pada atom C,2 dan gugus hidroksil
pada atom C,3 dan C,6 pada kitosan bermanfaat dalam aplikasinya yang luas
yaitu sebagai pengawet hasil perikanan dan penstabil warna produk pangan,
sebagai flokulan dan membantu proses reverse osmosis dalam penjernihan
air, aditif untuk produk agrokimia dan pengawet benih (Muzzarelli, 1997).

Gambar 2. Struktur Kitosan (Muzzarelli, 1997).
Kitosan sebagai bahan yang dapat diperbarui secara alami
mempunyai sifat yang unik seperti biokompatibel, biodegradable, non,
toksik, dan kemampuan untuk pembentukan lembaran yang bagus (Jin,
Wang, Bai, 2009). Kitosan memiliki karakteristik implan biologis yang
baik yaitu dapat diterima jaringan biologis dan tidak menimbulkan efek
lokal/ sistemik yang tidak diinginkan. Kitosan dapat ditoleransi dengan
baik oleh jaringan hidup antara lain kulit, membran okuler, epitel nasal
(Fouad, 2008).
Penambahan kitosan ke dalam selulosa bakteri dengan cara
merendam lapisan selulosa bakteri ke dalam larutan kitosan dapat

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 12

meningkatkan biokompatibilitas selulosa bakteri. Kitosan dapat menembus
lapisan selulosa bakteri dan membentuk struktur multilayer tiga dimensi di
dalam rantai polimer (Kim, Cai, Lee, Ghoi, Lee, Jo, 2011). Kitosan juga
dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan air, dan laju pelepasan air
selulosa bakteri. Degradasi termal selulosa bakteri akan meningkat dari
263o menjadi 366o dengan penambahan konsenterasi kitosan dari 1,2 %
sampai 45 % (Ul,Islam, Shah, Ha, Park, 2011).

%&%.,"&*-%-* * (%,"&*%
#% *-*-

'$'- '#$-* +"#$%#
:

Spektrum infra merah pada dasarnya merupakan gambaran dari pita
absorpsi yang spesifik dari gugus fungsional yang mengalami vibrasi
karena pemberian energi. Analisis kualitatif dilakukan untuk mengetahui
ada atau tidaknya absorbsi pada frekuensi tertentu merupakan penanda ada
tidaknya gugus fungsional tertentu. Penggunaan spektrofotometri infra
merah pada bidang kimia organik dilakukan pada daerah bilangan
gelombang 650,4000 cm,1 (15,4,2,5 Rm) (Sastrohamidjojo, 2001).
Spektroskopi infra merah adalah teknik yang penting dalam proses
karakterisasi polimer. Teknik ini dapat dilakukan dalam analisis baik pada
polimer terlarut (soluble) maupun pada material polimer cross!link tidak
larut (insoluble). Teknik ini sensitif terhadap sifat struktural seperti gugus
fungsi (karbonil, aromatik, dan lainnya), konstitusi rantai polimer, gugus

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 13

akhir, serta komposisi kopolimer. Lebih lanjut lagi, teknik ini sangat
berguna dalam menentukan komponen dan komposisi komposit dan
polimer campuran, terisi, maupun termodifikasi, dan bahkan pada kasus
tertentu, dapat digunakan untuk menentukan kristalinitas sampel padatan
(Braun, Cherdron, Rehahn, Ritter, Voit, 2005).
Evaluasi intensitas sinyal yang didapatkan didasarkan pada hukum
Lambert Beer, seperti dinyatakan oleh persamaan berikut :
E = log

= ε . c . d

E merupakan kerapatan optis atau absorbansi. I0 dan I adalah intensitas
pada panjang gelombang tertentu dari sinar tereksitasi dan intensitas sinar
setelah melewati sampel. ε adalah koefisien molar ekstinksi, c adalah
konsenterasi polimer, dan d adalah ketebalan lapisan.
Nilai E dapat langsung diperoleh dari alat, namun demikian
evaluasi polimer membutuhkan pertimbangan lebih lanjut, pada umumnya
banyak pita pada spektrum IR mengalami overlapping dan berada pada
background kontinyu. Analisis bentuk pita harus dilakukan, dan intensitas
sinyal yang disebabkan oleh absorpsi tetangga dan background harus
dapat dipisahkan dari absorpsi pita yang dimaksud. Kemudian, baik
absorbansi pada serapan maksimal (Emax) maupun intensitas sinyal
maksimum (yang didapatkan dari integrasi seluruh sinyal) dapat
digunakan untuk informasi kuantitatif (Braun, et al., 2005)
Pada beberapa kasus, polimer kristalin akan menunjukkan pita
absorpsi pada spektrum IR, misalnya pita “kristalin” polyethylene pada

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 14

730 cm,1, atau pita “amoprhous” polyethylene pada 1300 cm,1. Dengan
adanya penentuan intensitas pita – pita ini dapat digunakan sebagai acuan
kemungkinan terjadinya perubahan derajat kristalinitas sampel akibat
pemanasan maupun perubahan kondisi sediaan (Davis, 2004)

a

b

Gambar 3. Spektogram biomaterial a) membran selulosa bakteri; b)
membran kitosan (Anicuta, Dobre, Stroescu, Jipa, 2010).

Puncak (peak) absorpsi karakteristik pada selulosa bakteri (Gambar
3) berada pada bilangan gelombang 3350 cm,1 karena adanya stretching
O,H dan pada 2916,81 cm,1 karena adanya stretching CH (Wonga,
Kasapis, Tan, 2009). Puncak absorpsi karakteristik kitosan terletak pada
bilangan gelombang 1559,17 cm,1, yang menunjukkan adanya vibrasi
stretching gugus amino kitosan dan 1333,5 cm,1 karena adanya vibrasi C,
H. Puncak karakteristik lainnya berada pada bilangan gelombang 3367,1
yang menunjukkan vibrasi amina NH simetrik, 2927,41 cm,1 yang
menunjukkan vibrasi C,H, dan dua puncak pada 896,73 cm,1 serta 115,19

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 15

cm,1 yang menunjukkan keberadaan struktur sakarida kitosan (Costa,
Junior, Pereira, Mansur, 2009).
#% *-*- *7%,

".%#*.

+%#

Sifat mekanik suatu bahan meliputi tegangan (kuat putus/ tensile
strength), regangan (elongasi), dan Modulus Young. Analisis sifat
mekanik dilakukan dengan cara meletakkan sampel dalam tegangan, yang
menyebabkan peningkatan panjang, dan penurunan cross!section, sampai
akhirnya sampel mengalami kerusakan. Pada pengukuran tegangan,
regangan ini, sampel diletakkan sedemikian rupa, agar kerusakan sampel
terjadi pada tempat yang diinginkan, yaitu pada posisi cross!section
terendah. Bagian terlebar sampel diletakkan pada klem mesin uji,
kemudian mesin akan menarik menjauh klem dengan kecepatan konstan,
yang mana akan menyalurkan gaya tarik mesin ke sampel. Tegangan
maksimum Pmax saat uji tidak selalu sama dengan tegangan saat sampel
putus. Gaya tarik (tensile strength) akhir (σB) didapatkan dengan membagi
beban maksimum (Pmax) dengan cross!section awal (Fo) diukur dalam
N/mm2 atau MPa, seperti yang dinyatakan dalam persamaan :
σB =
Elongasi didefinisikan sebagai pemanjangan dari panjang mula.
Elongasi ε pada hasil yang sesuai ekstensi, Ul = l – lo, pada beban
maksimum Pmax dibagi dengan panjang mula lo, yang dirumuskan :
Δl

εB = lo . 100 % ( Braun, et al., 2005).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 16

Modulus elastisitas, atau dikenal dengan sebutan Modulus Young
(E), adalah slope dari kurva stress!strain pada wilayah elastis. Hubungan
antara stress!strain pada wilayah elasits ini dikenal melalui Hukum
Hooke’s yaitu :
E=
S adalah tensile strength, dan e adalah tensile strain/ elongation.
Modulus sangat berkaitan dengan energi ikatan antar atom. Slope yang
curam pada suatu kurva mengindikasikan dibutuhkannya energi tinggi
untuk memisahkan atom – atom dan menyebabkan material tersebut
mengalami peregangan elastis (Askeland, Fulay, Wright, 2011). Sifat
mekanis berupa tensile strength dan elongation dari biomaterial membran
selulosa bakteri basah dan membran kitosan dapat dilihat pada Tabel II
Tabel II. Rerata tensile strength dan elongation biomaterial
Material
Tensile strength (MPa) Elongation (%)
CH
13,6 + 5,83
59,1 + 17,20
BC
198 + 10,6
6,4 + 0,6
Keterangan : CH = Kitosan (Kim, Son, Kim, Weller, Hanna, 2006), BC =
selulosa bakteri (Feng, Zhan, Sheng, Yoshino, Feng, 2012).
!

#% *-*- *7%, "&(% +"#$%#
"

!
;

Pada teknik ini temperatur sampel dibandingkan dengan standar
inert tertentu. Kemudian, panas akan diberikan baik pada sampel dan
standar, dan sebagai konsekuensinya, keduanya akan mengalami
peningkatan temperatur. Ketika sampel meleleh, energi termal yang
diberikan oleh alat tidak akan meningkat lagi temperaturnya, melainkan

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 17

alat akan menyediakan entalpi yang sesuai untuk terjadinya fusi. Karena
temperatur standar inert akan terus meningkat dalam proses ini, perbedaan
temperatur antara sampel dan standar akan berubah dan menghasilkan
puncak dalam sinyal output. Pada alat, sinyal output yang diperoleh dari
perbedaan temperatur sebagai fungsi dari waktu, dan dapat diperoleh
temperatur transisi sampel (Davis, 2004).
Teknik DTA ini dapat digunakan untuk melakukan analisis Tg
(glass transition temperature). Tg adalah temperatur dimana suatu polimer
amorf yang memiliki sifat keras seperti kaca, mengalami perubahan sifat
menjadi lunak dan elastis, akibat adanya pemanasan yang menyebabkan
peningkatan mobilitas (gerakan Brownian) dari segmen makromolekul
penyusun polimer. Data temperatur sangat penting dalam aplikasi teknis
polimer untuk menentukan konfigurasi, derajat kristalinitas, panjang rantai
samping, dan derajat percabangan polimer (Braun, et al., 2005).
Dekomposisi kitosan berlangsung dalam suatu reaksi eksotermik
dengan puncak reaksi pada suhu 303oC dan berlangsung pada range
temperatur 270o – 337oC yang menunjukkan adanya dekomposisi residu
amino dan N,asetil (GlcNAc) (Nam, Park, Hudson, 2010). Dekomposisi
kitin merupakan suatu reaksi endotermik yang terjadi pada range
temperatur 341o – 406o C (puncak 380,4oC) karena adanya depolimerasi
rantai dan pembentukkan produk volatile dengan BM rendah (Wanjun,
Cunxin, Donghua, 2005). Dekomposisi selulosa (Gambar 4) juga
merupakan reaksi endotermik range temperatur 296o – 365o C (puncak

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 18

335,5oC) yang disebabkan oleh adanya pyrolisis dan pemotongan rantai
molekul selulosa secara random (Gan, dan Sun, 2007).

Gambar 4. Termogram DTA (differential thermal analysis) dari selulosa
(_____), kitosan (,,,,,,,), kitin (........) pada laju pemanasan 10oC/menit
(Arora, Lal, Kumar, Kumar, Kumar, 2000).

Karakterisasi bulk polimer juga meliputi stabilitas termal pada
kondisi inert (degradasi spontan rantai, karbonisasi, dehidrasi, dan lain –
lain) dan juga pada kondisi adanya oksigen (oksidasi). Aktivitas stabilizer
dan juga keberadaan filler inorganik dan aspek – aspek lainnya dapat
dipelajari dengan teknik analisis termogravimetri (TG/TGA). Teknik ini
memonitor kehilangan massa sampel pada atmosfer tertentu sebagai fungsi
temperatur.

Program

temperatur

secara

umum

akan

mengalami

peningkatan linier, tetapi studi isotermal juga dapat dilakukan.
Peralatan yang dibutuhkan dalam TGA adalah thermobalance. Alat
ini terdiri dari timbangan perekam, furnace, pemogram temperatur,
pemegang sampel,

wadah penutup untuk mempertahankan kondisi

atmosfer tertentu, dan sarana untuk merekam dan menampilkan data.

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 19

Sensitivitas timbangan dapat mencapai 1 mikrogram, dengan kapasitas
total beberapa ratus miligram. Range operasi dari furnace mencapai 10000
C dengan laju pemanasan mencapai 100 K/menit. Temperatur sampel
diukur melalui thermocouple yang berada di dekat sampel.
Banyak faktor yang dapat mempengaruhi kurva TGA. Faktor
primer yang mempengaruhi adalah laju pemanasan dan ukuran sampel.
Ukuran partikel dari material sampel, morfologi sampel, dan laju alir gas
dapat mempengaruhi proses reaksi termal (Braun, et al., 2005).

Gambar 5. Termogram TGA (thermogravimetric analysis) dari tiga
sampel yaitu selulosa (_____), kitosan (,,,,,,,), dan kitin (.........) pada laju
pemanasan 10oC/menit (Arora, et al., 2011).
Temperatur dekomposisi inisial untuk kitin, kitosan, dan selulosa
berturut – turut adalah 276,4 o, 254,6 o, dan 312,9o C (Gambar 5). Char
yield (% bobot akhir) untuk ketiga polimer tersebut berturut – turut adalah
sebesar 20,4 %, 38,4 %, dan 9,1 % pada temperatur 600oC. Jika dilihat
dari nilai Ti maka dapat diketahui bahwa stabilitas selulosa > kitin >
kitosan (Arora, et al., 2011).

PLAGIAT
PLAGIATMERUPAKAN
MERUPAKANTINDAKAN
TINDAKANTIDAK
TIDAKTERPUJI
TERPUJI 20

1

#% *-*-

&*-,% *#*,%- +"#$%# # $

X!Ray difraction (difraksi sinar X) digunakan dalam analisis
kristalinitas polimer. Teknik ini memungkinkan determinasi derajat
kristalinitas sampel beserta data kristalografik lainnya (Braun, et al.,
2005).

Gambar 6. Pola difraksi sinar X pada (a) polimer dengan
kristalinitas tinggi; (b) po

Dokumen yang terkait

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

Aktivitas antimikroba sediaan biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon ( Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan terhadap Staphylococcus aureus.

2 3 114

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

0 11 181

PENGARUH VARIASI BIOMATERIAL SELULOSA BAKTERI Acetobacter xylinum DARI LIMBAH AIR CUCIAN BERAS TERHADAP PENYEMBUHAN LUKA PADA KULIT TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR.

0 0 1

PENGARUH VARIASI BIOMATERIAL SELULOSA BAKTERI Acetobacter xylinum DARI SUBSTRAT UBI JALAR (Ipomoea batatas) TERHADAP PENYEMBUHAN LUKA PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR.

0 0 1

PENGARUH VARIASI BIOMATERIAL SELULOSA BAKTERI Acetobacter xylinum DARI LIMBAH CAIR KETELA POHON (Manihot utilissima Pohl) TERHADAP PENYEMBUHAN LUKA PADA TIKUS PUTIH (Rattus norvegicus) GALUR WISTAR.

0 0 1

Aktivitas antimikroba sediaan biomaterial selulosa bakteri dari limbah ketela pohon ( Manihot utilissima Pohl.) dengan penambahan kitosan terhadap Staphylococcus aureus - USD Repository

0 1 112

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