Pemanfaatan Jerami Padi (Oryza sativa L.) sebagai Bahan Baku Pembuatan Karboksimetil Selulosa

PEMANFAATAN JERAMI PADI (Oryza sativa L.) SEBAGAI
BAHAN BAKU PEMBUATAN KARBOKSIMETIL SELULOSA
SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Fatera Utar

OLEH:
IRMA FITRI HASIBUAN
NIM 091501167

PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN JERAMI PADI (Oryza sativa L.) SEBAGAI
BAHAN BAKU PEMBUATAN KARBOKSIMETIL SELULOSA

SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh
Gelar Sarjana Farmasi pada Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara

OLEH:
IRMA FITRI HASIBUAN
NIM 091501167

PROGRAM STUDI SARJANA FARMASI
FAKULTAS FARMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

PENGESAHAN SKRIPSI

PEMANFAATAN JERAMI PADI (Oryza sativa L.) SEBAGAI

BAHAN BAKU PEMBUATAN KARBOKSIMETIL SELULOSA
OLEH:

IRMA FITRI HASIBUAN
NIM 091501167
Dipertahankan di Hadapan Panitia Penguji Skripsi
Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara
Pada Tanggal : 25 November 2015

Pembimbing I,

Panitia Penguji,

Dr. Sumaiyah, M.Si., Apt.
NIP 197712262008122002

Dr. Kasmirul R. Sinaga, M.S., Apt.
NIP 195504241983031003

Pembimbing II,

Dr. Sumaiyah, M.Si., Apt.
NIP 197712262008122002
Prof. Dr. Karsono, Apt.
NIP 195409091982011001
Drs. Suryanto, M.Si., Apt.
NIP 196106191991031001

Dra. Anayanti Arianto, M.Si., Apt.
NIP 195306251986012001

Medan, Januari 2016
Fakultas Farmasi
Universitas Sumatera Utara
Pejabat Dekan

Dr. Masfria, M.S., Apt
NIP 195707231986012001

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan
karunia kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul
Pemanfaatan Jerami Padi (Oryza sativa L.) Sebagai Bahan Baku Pembuatan
Carboxymethyl Cellulose (CMC). Skripsi ini diajukan untuk melengkapi salah satu
syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Farmasi di Fakultas Farmasi Universitas
Sumatera Utara.
Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati penulis

mengucapkan

terima kasih kepada Ibu Dr. Sumaiyah, M.Si., Apt., dan Bapak Prof. Dr. Karsono, Apt.,
yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran, memberikan petunjuk dan
saran-saran selama penelitian hingga selesainya skripsi ini. Penulis juga mengucapkan
terima kasih kepada Ibu Dr. Masfria, M.S., Apt selaku Pejabat Dekan yang telah
menyediakan fasilitas kepada penulis selama perkuliahan di Fakultas Farmasi. Selain
itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Bapak Dr. Kasmirul R. Sinaga,
M.S., Apt., selaku ketua penguji juga kepada Bapak Drs. Suryanto, M.Si., Apt., dan Ibu
Dra. Anayanti Arianto, M.Si., Apt., selaku anggota penguji yang telah memberikan

saran untuk menyempurnakan skripsi ini, dan Ibu Prof. Dr., Siti Morin Sinaga, M.Sc.,
Apt., selaku dosen penasehat akademik yang telah banyak membimbing penulis selama
masa perkuliahan hingga selesai. Bapak dan Ibu staf pengajar Fakultas Farmasi USU
Medan yang telah mendidik selama perkuliahan.
Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada keluarga tercinta,
Ayahanda Kompol. Nurhakim Hasibuan dan Ibunda Lilis Suryani siregar serta Abang
dan Adik tercinta Mhd. Akhyar Hsb S.Sos., M.SP., Brigadir. Azwar Anas Hsb dan

iv

Universitas Sumatera Utara

Rizky Yulia Hsb Amd., yang senantiasa memberikan doa, dukungan, semangat dan
kasih sayang yang tak ternilai dengan apapun. Penulis juga mengucapkan terima kasih
kepada teman-teman Emmy, Yusda, Yesica, Elisya, Grace, Pinta, Jesaya dan Reny yang
telah mendoakan, membantu dan memberi semangat.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penulisan skripsi ini masih belum
sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun
demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga Allah membalas segala budi baik dan penulis
berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang

farmasi.

Medan, 25 November 2015
Penulis,

Irma Fitri Hasibuan
NIM 091501167

v

Universitas Sumatera Utara

PEMANFAATAN JERAMI PADI (Oryza sativa L.) SEBAGAI
BAHAN BAKU PEMBUATAN KARBOKSIMETIL SELULOSA
ABSTRAK
Latar Belakang: Jerami padi (Oryza sativa L.) merupakan limbah pertanian yang dapat
dimanfaatkan sebagai sumber selulosa, mengandung selulosa 36%. Karboksimetil
selulosa merupakan eter polimer selulosa linier dan berupa senyawa anionik.
Tujuan: Untuk membuat Carboxymethyl Cellulose (CMC) dari jerami padi dan
membandingkan karakteristik CMC jerami padi dengan CMC komersial.

Metode: Karboksimetil selulosa jerami padi (KSJP) dibuat dengan proses delignifikasi
untuk mendapatkan α-selulosa. Alfa selulosa yang diperoleh kemudian disintesis
menjadi karboksimetil selulosa dengan cara alkalisasi dan karboksimetilasi. CMC yang
diperoleh dikarakterisasi meliputi organoleptik, pH, susut pengeringan, kadar abu total,
kelarutan zat dalam air, derajat substitusi, viskositas dengan viskometer, morfologi
dengan Scanning Electron Microscopy (SEM), dan gugus fungsi dengan Fourier
Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR).
Hasil: Karboksimetil selulosa jerami padi (KSJP) yang diperoleh dari bahan awal
jerami padi sebesar 7,12%. Hasil karakterisasi KSJP dan CMC komersial berturut-turut
meliputi organoleptik yaitu keduanya berwarna putih, tidak berbau dan tidak berasa; pH
7,2 dan 7,7; susut pengeringan 5,07 dan 4,75%; kadar abu total 0,47 dan 0,01%; zat
larut dalam air 0,03 dan 0,08%. Nilai viskositas 40 cps dan 2800 cps. hasil uji derajat
substitusi KSJP dan karboksimetil selulosa komersial berturut-turut 74,17% dan 121%.
Analisis FTIR KSJP dan CMC komersial yaitu keduanya memiliki gugus fungsi yang
sama dan analisis morfologi menunjukkan bentuk halus panjang dan membentuk sudut
yang tumpul.
Kesimpulan: Hasil penelitian ini menyimpulkan bahwa karboksimetil selulosa dapat
dibuat dari jerami padi dengan karakteristik yang memenuhi persyaratan USP 32-NF 27.

Kata kunci: α-selulosa, karboksimetil selulosa, jerami padi, karakteristik

vi

Universitas Sumatera Utara

THE USE OF PADDY STRAW (Oryza sativa L.) AS RAW MATERIAL TO
PREPARE CARBOXYMETHYL CELLULOSE
ABSTRACT
Background: Paddy straw (Oryza sativa L.) is agricultural waste which can be used as
the source of cellulose since it contains 36 % of cellulose. Carboxymeythyl cellulose is
a linear polymear cellulose ether and anionic compoud.
Objective: To make carboxymethyl cellulose (CMC) from paddy straw and to compare
the CMC characteristic of paddy straw with commercial CMC.
Method: Carboxymethyl cellulose of paddy straw (KSJP) was made by processing
delignifacation in order to obtain a-cellulose. The Alpha cellulose was synthesized to
carboxymethyl cellulose by alkalization method and the carboxymethyl. The CMC was
characterized with some parameter like an organoleptic, pH, drying contraction, total
ash content, substance solubility in water viscometer, morphology with Scanning
Electron Microscopy (SEM), and function cluser with Fourier Transform Infrared
Spectrophotometer (FTIR).

Result: Carboxylmethyl cellulose of paddy straw (KSJP) which had been obtained from
the initial material of paddy straw was 7.12%. The Result of the characteristics of KSJP
and CMC respectively included organoleptic, both of them were white, odorless, and
tasteless; pH was 7.2 and 7.7; drying contractions was 5.07 and 4.75% ; total ash
content was 0.47 and 0.01% ; substance solubility in water was 0.03 and 0.08. Viscosity
value was 40 cps and 2,800 cps; the result of the subsitutions degree test of KSJP and
commercial carboxymethyl cellulose was 74.17% and 121% respectively. The result of
the analysis on FTIR, KSJP, and commercial CMC showed that both of them had the
same functional cluster, and the analysis on morphology indicated long and fine formed
obtuse angle.
Conclusion: The conclusions of the research was that Carboxymethyl Cellulose, could
be made from paddy straw with the characteristic of USP 32-NF 27.

Keywords: a-Cellulose, Carboxymethyl Cellulose, Paddy Staw, Characteristic.

vii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halaman
JUDUL .....................................................................................................

i

LEMBAR PENGESAHAN ...................................................................

iii

KATA PENGANTAR .............................................................................

iv

ABSTRAK ...............................................................................................

vi

ABSTRACT .............................................................................................

vii

DAFTAR ISI ............................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ....................................................................................

xii

DAFTAR GAMBAR ...............................................................................

xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................

xiv

BAB I

PENDAHULUAN ....................................................................

1

1.1 Latar Belakang ....................................................................

1

1.2 Perumusan Masalah ............................................................

4

1.3 Hipotesis ..............................................................................

4

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................

4

1.5 Manfaat Penelitian ..............................................................

4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...........................................................

5

2.1 Jerami Padi ..........................................................................

5

2.1.1 Sinonim dan nama daerah tumbuhan .........................

5

2.1.2 Sistematika tumbuhan ................................................

6

2.1.3 Morfologi tumbuhan ..................................................

6

2.1.4 Kandungan kimia tumbuhan .......................................

7

viii

Universitas Sumatera Utara

2.2 Komponen Jerami Padi .......................................................

7

2.2.1 Selulosa ......................................................................

7

2.2.2 Lignin .........................................................................

11

2.2.3 Hemiselulosa ...............................................................

12

2.3 Sumber Selulosa ................................................................

13

2.4 Karboksimetil Selulosa (CMC) .........................................

14

BAB III METODE PENELITIAN ..........................................................

18

3.1 Alat-alat ..............................................................................

18

3.2 Bahan-bahan ........................................................................

18

3.3 Pengambilan, Identifikasi dan Pengolahan Sampel ............

19

3.3.1 Pengambilan Sampel ..................................................

19

3.3.2 Identifikasi Sampel .....................................................

19

3.3.3 Pengolahan Sampel ....................................................

19

3.4 Pembuatan Pereaksi ............................................................

19

3.4.1 Larutan asam nitrat 3,5% ............................................

19

3.4.2 Larutan Natrium Hidroksida 2% ................................

20

3.4.3 Larutan Natrium Hidroksida 17,5% ..........................

20

3.4.4 Larutan Natrium Hidroksida 40% .............................

20

3.4.5 Larutan Natrium Sulfit 2% .........................................

20

3.4.6 Pereaksi Natrium Hipoklorit 1,75% ...........................

20

3.4.7 Pereaksi Hidrogen Peroksida 10% .............................

20

3.4.8 Air Bebas Karbondioksida .........................................

20

3.5 Isolasi α-selulosa Jerami Padi ...............................................

21

3.6 Pembuatan CMC Jerami Padi ........................................ ......

21

ix

Universitas Sumatera Utara

3.7 Karakterisasi Karboksimetil Selulosa .................................

22

3.7.1 Organoleptik ...............................................................

22

3.7.2 Sifat Fisikokimia Karboksimetil Selulosa ...................

22

3.7.2.1 Penetapan pH .................................................

22

3.7.2.2 Susut Pengeringan ..........................................

22

3.7.2.3 Penentuan kadar abu total ..............................

23

3.7.2.4 Kelarutan zat dalam air ..................................

23

3.7.3 Penentuan Derajat Subtitusi ................................. ......

24

3.7.4 Pengukuran Viskositas Larutan CMC 2% .............. ...

24

3.7.5 Morfologi Selulosa ....................................................

24

3.7.6 Analisis FT-IR ............................................................

25

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................

26

4.1 Identifikasi Sampel ..............................................................

26

4.2 Hasil Pembuatan Karboksimetil selulosa Jerami Padi
(KSJP) ................. ................................................................

26

4.3 Hasil Karakterisasi KSJP ....................................................

26

4.3.1 Sifat-sifat fisikokimia KSJP ......................................

26

4.4 Hasil Penentuan Derajat Subtitusi ......................................

27

4.5 Hasil Pengukuran Viskositas Larutan CMC ................. ......

28

4.6 Hasil Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM)
KSJP ...................................................................................

28

4.7 Hasil Analisis Gugus Fungsi KSJP .....................................

29

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................

32

5.1 Kesimpulan .........................................................................

32

x

Universitas Sumatera Utara

5.2 Saran ....................................................................................

32

DAFTAR PUSTAKA .............................................................................

33

LAMPIRAN .............................................................................................

36

xi

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel

Halaman

2.1

Tumbuhan dan bagian tumbuhan yang mengandung selulosa

14

4.1

Sifat-sifat fisikokimia KSJP ....................................................

27

4.2

Bilangan gelombang FTIR KSJP dan CMC komersial ............

31

xii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar

Halaman

2.1

Struktur Selulosa ......................................................................

9

2.2

Reaksi Pembentuk CMC ... ......................................................

17

4.1

SEM dari KSJP dan SEM dari karboksimetil selulosa
komersial ... ..............................................................................

29

Grafik spektrum IR KSJP dan karboksimetil selulosa
komersial .................................................................................

30

4.1

xiii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

Halaman

1

Hasil identifikasi sampel .........................................................

37

2

Gambar tumbuhan jerami padi (Oryza sativa L.) ....................

38

3

Gambar serbuk, α-selulosa, dan karboksimetil selulosa jerami
padi (Oryza sativa L.) ...............................................................

39

4

Flowsheet prosedur kerja .........................................................

40

5

Perhitungan rendemen α-selulosa dan KSJP ...........................

42

6

Perhitungan hasil karakterisasi KSJP ......................................

43

7

Perhitungan hasil derajat subtitusi ....................................... ....

45

8

Perhitungan hasil viskositas .....................................................

46

9

Gambar alat-alat uji karakteristik karboksimetil selulosa .......

47

xiv

Universitas Sumatera Utara