WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS.

(1)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia

Oleh

Asriyani Nurbayani 1001119

PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA

FAKULTAS PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA


(2)

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Oleh

Asriyani Nurbayani

Sebuah skripsi yang diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Sains pada

Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

© Asriyani Nurbayani 2014 Universitas Pendidikan Indonesia

Oktober 2014

Hak Cipta dilindungi undang-undang.

Skripsi ini tidak boleh diperbanyak seluruhnya atau sebagian, dengan dicetak ulang, difotokopi, atau cara lainnya tanpa ijin dari penulis.


(3)

ASRIYANI NURBAYANI

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

DISETUJUI DAN DISAHKAN OLEH :

Pembimbing I

H. Budiman Anwar, S.Si, M.Si NIP. 197003131997031004

Pembimbing II

Dr.rer.nat. Ahmad Mudzakir, M.Si NIP. 1966112111991031002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA UPI

Dr. rer. nat. Ahmad Mudzakir, M.Si. NIP. 196611211991031002


(4)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

ABSTRAK

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui waktu optimum isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas dan memperoleh nanokristalin selulosa bakterial serta karakterisasinya berdasarkan interpretasi data spektroskopi Fourier Transform InfraRed (FTIR), Transmission Electron Microscopy (TEM), dan X-Ray Diffraction (XRD). Sumber selulosa bakterial yang digunakan berasal dari hasil fermentasi bakteri Acetobacter xylinum. Metode yang digunakan untuk isolasi nanokristalin selulosa bakterial dengan cara hidrolisis menggunakan asam sulfat. Beberapa faktor yang mempengaruhi proses hidrolisis diantaranya konsentrasi asam, waktu hidrolisis, rasio selulosa bakterial/asam dan suhu. Variasi waktu hidrolisis selama yaitu 5; 15; 25; 35; dan 45 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa waktu hidrolisis optimum untuk isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas adalah 25 menit. Volume sol koloid nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan sebanyak 70,20 mL. Hasil FTIR nanokristalin selulosa bakterial menunjukkan kemiripan gugus fungsi dengan selulosa bakterial limbah kulit nanas serta adanya sedikit perubahan struktur akibat perlakuan hidrolisis yaitu munculnya puncak serapan gugus fungsi C=C pada bilangan gelombang 1656,85 – 1627,92 cm-1 dan diperkuat dengan munculnya puncak serapan C-H sp2 vibrasi ulur pada bilangan gelombang 3132,40 cm-1 karena terjadinya proses eliminasi. Hasil TEM menunjukkan ukuran nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan mempunyai dimensi rerata panjang 200 – 750 nm, lebar 10 – 25 nm dan aspek rasio 10 – 30 dengan bentuk partikel jarum. Besarnya aspek rasio yang didapatkan berpotensi untuk dijadikan reinforcing nanofiller pada polimer. Hasil pengukuran XRD diperoleh derajat kristalinitas sebesar 63,70%.

Kata Kunci : nanokristalin bakterial selulosa, bakterial selulosa, hidrolisis asam ABSTRACT

The aim of this study was to investigate the optimal time for isolation of bacterial cellulose nanocrystalline from pineapple peel waste and develop bacterial cellulose nanocrystalline along with characterization were determined by Fourier Transform Infra Red (FTIR), Transmission Electron Microscopy (TEM), and X-Ray Diffraction (XRD). Bacterial cellulose sources were produced by Acetobacter xylinum. Bacterial cellulose nanocrystalline were obtained by sulfuric acid hydrolysis method. Several parameters were important using the acid hydrolysis method: acid concentration, hydrolysis time, ratio of bacterial cellulose-to-acid, and temperature. Variations of hydrolysis time 5; 15; 25; 35; and 45 minutes. The optimum time for isolation of bacterial cellulose nanocrystalline from pineapple peel waste was 25 minutes. Total volume of colloid bacterial cellulose nanocrystalline was 70.20 mL. Result of FTIR characterization bacterial cellulose nanocrystalline showed the characteristic band functional group of bacterial cellulose from pineapple peel waste and have different structure between bacterial cellulose nanocrystalline and bacterial cellulose due to hydrolysis effect showed band at 1656,85 – 1627,92 cm-1 that C=C bond formation with strong band at 3132,40 cm-1 assigned to C-H sp2 stretching, functional group C=C bond arise due to from elimination. Result of TEM observations showed that the bacterial cellulose nanocrystalline have a size of 200 – 750 nm in length, 10 – 25 nm in width, aspect ratio 10 – 20, and have a rod-like particle. Due to have high aspect ratio these bacterial cellulose


(5)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

nanocrystalline can be use as a reinforcing nano-filler for various composite. Result of XRD pattern showed that degree of crystallinity bacterial cellulose nanocrystalline were 63.70%.

Keywords : bacterial cellulose nanocrystalline (BCNC), bacterial cellulose (BC), acid hydrolysis


(6)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

UCAPAN TERIMA KASIH ... iii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... ix

DAFTAR LAMPIRAN ... x

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 4

1.3. Tujuan Penelitian ... 4

1.4. Pembatasan Penelitian ... 4

1.5. Manfaat Penelitian. ... 5

1.6. Struktur Organisasi ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Limbah Kulit Nanas ... 6

2.2 . Selulosa ... 7

2.2.1. Selulosa Bakterial ... 8

2.2.2. Selulosa Bakterial Nata de Pina ... 11

2.3. Isolasi Nanokristalin Selulosa Bakterial ... 12

2.4. Uji Karakterisasi ... 16

2.4.1. Fourier Transform Infra Red (FTIR) ... 16

2.4.2. Scanning Electron Microscopy (SEM) dan Transmission Electron Microscopy (TEM) ... 17

2.4.3. X-Ray Diffraction (XRD) ... 17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian ... 19

3.2. Desain Penelitian ... 19

3.3. Alat dan Bahan ... 22

3.3.1. Alat ... 22


(7)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

3.4. Prosedur Penelitian ... 22

3.4.1. Sintesis Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas ... 22

3.4.1.1. Pembuatan Sari Limbah Kulit Nanas ... 22

3.4.1.2. Fermentasi Sari Limbah Kulit Nanas Menggunakan Bakterial (Susanto, et.al., 2000) ... 23

3.4.1.3. Pemurnian Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas 23 3.4.2. Karakterisasi Selulosa Bakterial Limbah Kulit Nanas ... 23

3.4.2.1. Randemen ... 23

3.4.2.2. Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR ... 24

3.4.2.3. Kadar Selulosa (Chesson A, 1981) ... 24

3.4.2.4. Analisis Morfologi Permukaan dengan SEM ... 24

3.4.3. Isolasi Nanokristalin Bakterial Selulosa dari LimbahKulitNanas ... 25

3.4.3.1. Hidrolisi Selulosa Bakterial Menggunakan Asam ... 25

3.4.3.2. Proses Sentrifugasi ... 25

3.4.3.3. Dialisis ... 25

3.4.3.4. Sonikasi ... 25

3.4.3.5. Penentuan Kondisi Optimum ... 26

3.4.4. Karakterisasi Nanokristalin Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas ... 26

3.4.4.1. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR ... 26

3.4.4.2. Efek Tyndall ... 26

3.4.4.3. Analisis Morfologi Permukaan dan Ukuran Partikel dengan TEM ... 26

3.4.4.4. Analisis Penentuan Derajat Kristalinitas Menggunakan XRD ... 27

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Sintesis Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas ... 28

4.2. Karakterisasi Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas ... 31

4.2.1. Randemen ... 31

4.2.2. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR ... 32

4.2.3. Kadar Selulosa ... 33

4.2.4. Analisis Morfologi Permukaan Menggunakan SEM ... 33

4.3. Isolasi Nanokristalin Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas ... 33

4.3.1. Hidrolisis Selulosa Bakterial Menggunakan Asam ... 33

4.3.2. Sentrifugasi ... 34

4.3.3. Dialisis ... 35

4.3.4. Sonikasi ... 35

4.3.5. Penentuan Kondisi Optimum ... 35

4.4. Karakterisasi Selulosa Bakterial ... 36

4.4.1. Efek Tyndall... 36

4.4.2. Analisis Morfologi Permukaan dan Ukuran Partikel Menggunakan TEM ... 37


(8)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

4.4.3. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR ... 38

4.4.4. Analisis Penentuan Derajat Kristalinitas Menggunakan XRD .... 40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 41

5.2. Saran. ... 41

DAFTAR PUSTAKA ... 42


(9)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah

Polimer bahan baku berbasis petroleum semakin hari semakin dibatasi penggunaannya disebabkan polimer berbahan baku petroleum bersifat tidak terbarukan, tidak dapat terbiodegradasi, tidak berkelanjutan, dan mencemari lingkungan. Akhir-akhir ini kimiawan melakukan penelitian tentang pemanfaatan biomassa selulosa sebagai kandidat material biopolimer berbasis non-petroleum yang mempunyai kelebihan diantaranya terbarukan, dapat terbiodegradasi, tidak beracun, ramah lingkungan, berkelanjutan dan biocompatible (Eichhorn, 2010).

Indonesia merupakan paru-paru dunia karena hutannya yang begitu luas sehingga Indonesia memiliki tanaman tinggi sebagai sumber kekayaan alam selulosa yang melimpah, pengguaan tanaman tingkat tinggi sebagai sumber selulosa secara terus menerus berpotensi mengakibatkan kerusakan alam seperti pemanasan global, bencana banjir, dan tanah longsor. Upaya mengurangi dampak negatif tersebut diperlukan alternatif lain penghasil serat selulosa.

Buah nanas (Ananas comocus) merupakan salah satu tanaman buah yang banyak dibudidayakan di daerah tropis dan subtropis. Produksi buah nanas mengalami pertumbuhan yang sangat pesat untuk setiap tahunnya. Satu buah nanas yang dapat dikonsumsi hanya 53%-nya saja, sedangkan sisanya berupa limbah. Apabila limbah tersebut dibiarkan menumpuk begitu saja tanpa mengalami pengolahan lebih lanjut maka akan menimbulkan permasalahan terhadap lingkungan, sehingga diperlukan upaya pemanfaatan limbah kulit nanas.

Telah dilakukan berbagai usaha untuk mengolah limbah kulit nanas tersebut, seperti diolah menjadi pupuk organik dan pakan ternak. Limbah kulit nanas juga dapat diolah lebih lanjut menjadi produk nata de pina. Adanya kandungan gula dalam limbah kulit nanas dapat dimanfaatkan sebagai media pembuatan nata.


(10)

2

Nata merupakan biomassa selulosa yang berasal dari mikrobakterial, berbentuk agar, dan berwarna putih. Selulosa ini dikenal dengan istilah selulosa bakterial (Bacterial cellulose atau BC). Nata dihasilkan dari hasil sekresi Acetobacter xylinum sebagai metabolit sekunder. Selain itu, selulosa bakterial diproduksi untuk melindingi sel-sel bakteri dari sinar ultraviolet dan udara lembab. Penelitian produksi nata de pina telah dibahas tuntas sebelumnya oleh Susanto et al., (2000) dan Rulianah (2002). Bakterial selulosa mempunyai beberapa keunggulan antara lain : kemurnian dan kristalinitas yang tinggi, sifat mekanik dan termal yang baik, kapasitas penyerapan air yang tinggi, sifat hidrofilik yang sangat tinggi, dan dapat diproduksi dari berbagai macam susbstrat yang relatif mudah serta murah (Tresnawati, 2006). Bakterial selulosa juga mempunyai kelebihan yaitu mudah untuk dimurnikan, karena tidak melibatkan biomassa yang lain seperti lignin, pektin dan hemiselulosa.

Jika dibandingkan dengan selulosa, nanokristalin selulosa mempunyai beberapa kelebihan diantaranya: kekuatan tarik dan modulus yang tinggi, luas permukaan yang tinggi, sifat optik yang unik, dan lain-lain (Peng, B.L., et.al., 2011). Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan isolasi nanokristalin selulosa dengan cara hidrolisis asam dari berbagai sumber selulosa seperi kain katun (Chang, et.al., 2010), ramie (de Menezes, et.al., 2009), bambu (Brito, et.al., 2012), bakteri (Roman dan Winter, 2004), microcrystalline cellulose (Panger and Tannenbaum, 2008), tunicate (de Souza Lima, et.al., 2003). Pada penelitian sebelumnya Hestrin-Scharmm, et.al. (1954) telah mensintesis selulosa bakterial dengan medium yang mengandung peptone dan ekstrak ragi. Akan tetapi penggunaan medium tersebut dalam skala besar akan meningkatkan biaya produksi sehingga diperlukan medium yang mempunyai biaya produksi yang lebih murah untuk menghasilkan selulosa bakterial. Castro et.al (2010) telah berhasil membandingkan karakteristik struktur selulosa bakterial dari medium Hestrin-Scharmm, et.al. (1954) dengan medium limbah agroindustri yang bersumber dari media limbah tebu dan kulit nanas. Penelitian isolasi nanokristalin selulosa dari limbah kulit nanas belum dilakukan sehingga peneliti akan melakukan studi untuk mendapatkan nanokristalin selulosa bakterial.


(11)

3

Penerapan nanokristalin selulosa pada umumnya digunakan dalam berbagai keperluan khususnya perkembangan ilmu pengetahuan nano teknologi. Hasil perkembangan ilmu pengetahuan nano teknologi dapat diaplikasi dibeberapa industri seperti industri cat, film, perekat, material penguat dalam biopolimer, sintetik fiber, kosmetik, obat-obatan, alat optik, katalis, hidrogel, dan lainnya.

Nanokristalin selulosa dapat diisolasi dengan menggunakan berbagai metode. Berbagai peneliti telah melakukan isolasi dengan metode mekanik maupun kimia. Metode mekanik seperti homogenizer (T. Zimmermann, et.al., 2010) penggiling (S. Iwamoto, et.al., 2009), cryocrushing (Chakraborty, et.al., 2005), high-pressure homogenization (Nikmatin, et.al., 2010), dan ultrasonikasi. Sementara, metode kimia meliputi hidrolisis menggunakan asam kuat (Roman, et.al., 2004; Wang, et.al., 2007), hidrolisis menggunakan enzim (George, et.al., 2010), dan hidrolisis menggunakan cairan ionik (Man, et.al., 2011). Sebagian peneliti menggabungkan beberapa metode seperti penggabungan antara metode kimia dengan mekanik yang dilakukan oleh Ioelovich (2010) dan Bondenson et.al., (2006).

Penggunaan metode mekanik memiliki kekurangan, untuk menghasilkan ukuran partikel kurang dari 100 nm membutuhkan frekuensi tinggi dan waktu yang cukup lama (Nikmatin, et.al., 2010). Hidrolisis menggunakan enzim memiliki kelemahan seperti sulitnya isolasi enzim yang sesuai, tidak dapat digunakan kembali, dan stabilitas termal yang rendah sehingga akan menaikan biaya produksi (Rodiansono, et.al., 2013). Sama halnya dengan hidrolisis menggunakan enzim, hidrolisis menggunakan cairan ionik memiliki kekurangan seperti mahalnya cairan ionik yang dapat meningkatkan biaya produksi. Maka, alternatif lain untuk isolasi nanokristalin selulosa dalam menyelesaikan permasalahan tersebut adalah hidrolisis menggunakan asam yang mempunyai biaya produksi yang lebih murah.

Isolasi nanokristalin selulosa dengan metode hidrolisis asam dipengaruhi beberapa faktor, seperti: konsentrasi asam, waktu hidrolisis, rasio bakterial selulosa/asam, suhu, dan kecepatan pengadukan (Pang, et.al., 2011). Pada penelitian ini dilaporkan pengaruh waktu hidrolisis pada isolasi nanokristalin


(12)

4

selulosa dari limbah kulit nanas dengan variasi waktu hidrolisis selama 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, dan 45 menit.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian yang telah dikemukan di atas, rumusan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Berapa waktu hidrolisis optimum untuk isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas dengan hidrolisis asam?

2. Bagaimana karakteristik nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas yang didapat berdasarkan interpretasi data FTIR, TEM, dan XRD?

1.3. Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah :

1. Mengetahui waktu hidrolisis optimum untuk isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas dengan hidrolisis asam.

2. Memperoleh nanokristalin selulosa bakterial beserta karakteristiknya berdasarkan interpretasi data FTIR, TEM, dan XRD.

1.4. Batasan Penelitian

Agar tujuan penelitian ini dapat tercapai maka perlu dijelaskan tentang pembatasan masalah yang akan diteliti. Pembatasan masalah yang terdapat dalam penelitian ini adalah:

1. Bakteri yang digunakan adalah Acetobakter xylinum untuk menghasilkan bahan baku selulosa bakterial.

2. Larutan asam yang digunakan yaitu H2SO4 dengan konsentrasi 50%, rasio bakterial selulosa/asam 1:50, dan suhu 50oC.

3. Variasi waktu hidrolisis yaitu 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, dan 45 menit

4. Waktu hidrolisis optimum ditentukan dari hasil nanokristalin selulosa yang diperoleh (volume) dan ukuran partikelnya.

5. Pada penelitian ini limbah kulit nanas yang digunakan berasal dari perkebunan di daerah Subang.


(13)

5

1.5. Manfaat Penelitian

1. Memperoleh nanomaterial dari sumber yang murah dan ramah lingkungan. 2. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan mampu memberikan

sumbangan pada perkembangan ilmu pengetahuan teknologi industri nanokomposit biopolimer di Indonesia khususnya dalam bidang nanoteknologi.

1.6. Struktur Organisasi Skripsi

Struktur organisasi skripsi terdiri dari lima bab yaitu bab I berisi tentang pendahuluan, bab II berisi tentang tinjauan pustaka, bab III berisi tentang metode penelitian, bab IV berisi tentang hasil dan pembahasan, dan bab V berisi tentang kesimpulan dan saran. Sistematika penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Terdiri dari latar belakang, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan penelitian, manfaat penelitian, dan struktur organisasi skripsi.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tinjauan pustaka yang membahas tentang limbah kulit nanas, selulosa, isolasi nanokristalin selulosa bakterial, dan uji karakterisasi.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Terdiri dari waktu dan lokasi penelitian, desain penelitian, alat dan bahan, serta prosedur penelitian.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Berisi hasil sintesis dan karakterisasi selulosa bakterial dari limbah kulit nanas, dan hasil isolasi dan karakterisasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas.


(14)

6

Berisi kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian serta saran-saran untuk pengembangan penelitian selanjutnya.


(15)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Lokasi Penelitian

Pelaksanaan penelitian dimulai dari bulan Februari sampai Juni 2014. Sintesis selulosa bakterial dan isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas di Laboratorium Riset Kimia Material dan Hayati Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia. Pengujian Fourier Transform Infra Red (FTIR), dan Scanning Electron Microscopy (SEM) dilakukan di Laboratorium Kimia Material Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Teknologi Bandung, X-ray Diffraction (XRD) dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, dan pengujian Transmission Electron Microscopy (TEM) dilakukan di Laboratorium Kimia Universitas Gajah Mada.

3.2. Desain Penelitian

Penelitian dibagi dalam empat tahap, yaitu sintesis dan karakterisasi selulosa bakterial dari limbah kulit nanas, isolasi nanokristalin selulosa bakterial dan karakterisasi nanokristalin selulosa bakterial.

Sintesis selulosa bakterial terdiri dari pembuatan sari limbah kulit nanas, fermentasi sari limbah kulit nanas menggunakan bakteri, pemurnian selulosa bakterial limbah kulit nanas. Karakterisasi selulosa bakterial meliputi randemen dan kadar selulosa, gugus fungsi (FTIR), dan morfologi permukaan dan ukuran partikel (SEM). Isolasi nanokristalin selulosa bakterial limbah kulit nanas terdiri dari hidrolisis selulosa bakterial menggunakan asam, sentrifugasi, dialisis, dan sonikasi. Karakterisasi isolasi nanokristalin bakterial selulosa meliputi analisis gugus fungsi (FTIR), morfologi permukaan dan ukuran partikel (TEM), dan penentuan derajat kristalinitas (XRD).


(16)

20

Secara keseluruhan penelitian yang dilakukan berdasarkan desain pada bagan alir berikut :

 Dipotong menjadi bagian kecil  Direbus selama ± 20 menit

 Direndam dalam larutan NaOH 1% selama 24 jam

 Direndam dalam larutan CH3COOH 1% selama 24 jam  Direndam dalam aquades selama

24 jam

 Dkeringkan dengan oven pada suhu 50oC

 Dihancurkan hingga 100 mesh  Dicuci dengan air hingga bersih  Dipotong menjadi bagian kecil  Dihancurkan dengan blender  Diperas dan disaring

 Diencerkan 1:4 (sari nanas : air)  Dididihkan

 Ditambahkan gula pasir 7,5%, ammonium sulfat 0,5%

 Didinginkan pada suhu kamar selama 24 jam

 Ditambahkan starter Acetobacter xylinum 10%

 Difermentasi selama 10 hari Selulosa bakterial

Limbah kulit nanas

Sari kulit nanas

Uji randemen dan kadar selulosa Karakterisasi

FTIR, SEM

Serbuk selulosa bakterial


(17)

21

Gambar 3.1. Diagam Alir Sintesis Selulosa Bakterial Limbah Kulit Nanas

 Rasio 1:50 (selulosa bakterial : H2SO4)  Diaduk pada suhu 50oC

 Variasi waktu hidrolisis yaitu 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, dan 45 menit

 Disentrifugasi 3500 rpm  Didekantasi

 Didiamkan selama 24 jam  Didialisis selama 48 jam  Disonikasi selama 10 menit

 Ditambahkan air deionized 10 kali lipat volume awal(quenching)

 Disimpan selama 24 jam 

Koloid nanokristalin selulosa bakterial

Karakterisasi Efek Tyndall dan TEM

H2SO4 50% Selulosa bakterial 1

Campuran hasil hidrolisis

Endapan Supernatan

Endapan (bagian bawah) Cloudy

(bagian atas)

Casting diatas kaca

Karakterisasi FTIR dan XRD


(18)

22

Gambar 3.2. Diagam Alir Isolasi Nanokristalin Selulosa Bakterial dari Limbah Kullit Nanas


(19)

23

3.3. Alat dan Bahan 3.3.1. Alat

Peralatan yang digunakan untuk tahapan preparasi selulosa bakterial dan isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas antara lain: pisau, blender, panci aluminium, kompor listrik, wadah plastik ukuran 30 cm x 50 cm dan tinggi 5 cm, alat-alat gelas, kaca arloji, spatula, oven, neraca analitik, saringan 100 mesh, satu set alat refluks, corong buchner, pengaduk magnetik, botol vial, pemanas listrik, termometer raksa, wrapping plastic, satu set pompa vacuum, satu set sentrifugator, dan satu set reaktor hidrolisis. Instrumen untuk karakterisasi digunakan FTIR, SEM, TEM dan XRD.

3.3.2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan untuk tahapan preparasi selulosa bakterial dan isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas antara lain: limbah kulit nanas yang didapatkan dari pedagang di depan kampus Universitas Pendidikan Indonesia, gula pasir, amonium sulfat ((NH4)2SO4) (E. Merck), alkohol 95%, NaOH 1% (E. Merck), CH3COOH glasial (E. Merck), H2SO4 97% (E.Merck), biakan bakteri Acetobacter xylinum, kertas saring whatmann, pH indicator, air, aquades, air deionized (E.Merck), dan membran semipermeabel (Cellu-Sep®; MWCO 12,000-14,000. Membrane Filtration Products, Inc. TXS, USA).

3.4. Prosedur Penelitian

3.4.1. Sintesis Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas

Sintesis selulosa bakterial terdiri dari beberapa tahap diantaranya: pembuatan sari limbah kulit nanas, fermentasi dengan bakteri, serta pemurnian selulosa bakterial limbah kulit nanas.

3.4.1.1. Pembuatan Sari Limbah Kulit Nanas

Sebanyak 5 kg limbah kulit nanas dicuci menggunakan air bersih, dipotong menjadi bagian kecil, diblender, dan disaring menggunakan kain hingga diperoleh sari limbah kulit nanas.


(20)

24

3.4.1.2. Fermentasi Sari Limbah Kulit Nanas Menggunakan Bakteri (Susanto, et.al 2000)

Sari limbah kulit nanas yang diperoleh sebanyak 5 liter. Diencerkan hingga perbandingan sari kulit nanas: air (1:4). Larutan direbus sampai mendidih, kemudian ditambahkan gula pasir 7,5% (b/v) dan (NH4)2SO4 0,5% (b/v). Larutan medium nata ini dimasukkan ke dalam wadah plastik berukuran 30 cm x 50 cm dan tinggi 5 cm yang telah disterilkan terlebih dahulu dengan alkohol dan sinar UV. Larutan medium nata ini segera ditutup menggunakan koran yang telah disterilkan dan diikat dengan karet, kemudian disimpan selama 24 jam pada suhu ruangan dan ditambahkan starter Acetobacter xylinum sebanyak 10% (v//v) kedalam medium nata yang benar-benar telah dingin. Bakteri dibiarkan berfermentasi selama 10 hari.

3.4.1.3. Pemurnian Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas (Safriani, 2000)

Selulosa bakterial dipotong-potong menjadi bagian kecil kemudian direbus selama ±20 menit. Selulosa bakterial yang telah direbus kemudian direndam dalam larutan NaOH 1% (v/v) selama 24 jam. Setelah itu, direndam kembali menggunakan larutan CH3COOH 1% (v/v) selama 24 jam pada suhu ruangan, dan aquades selama 24 jam. Setelah proses perendaman selesai selulosa bakterial disaring menggunakan vacuum evaporator untuk menghilangkan air hingga diperoleh lembaran selulosa bakterial yang tipis. Lembaran tipis tersebut dikeringkan dalam oven pada suhu 50oC dan dihancurkan dengan blender, dan disaring dengan saringan 100 mesh hingga didapatkan serbuk selulosa bakterial.

3.4.2. Karakterisasi Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas 3.4.2.1. Randemen

Randemen selulosa bakterial yang dihasilkan terhadap 5 kg kulit nanas dihitung dengan cara menimbang serbuk selulosa kering. Persen randemen yang diperoleh dihitung menggunakan persamaan berikut :


(21)

25

3.4.2.2. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR

Sampel selulosa bakterial yang dihasilkan dilakukan identifikasi gugus fungsi menggunakan instrumen FTIR. Sampel berbentuk padatan dibuat pelet. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan kristal KBr (0.1-2.0 % berdasar berat) sehingga merata kemudian ditekan (hingga 8 ton) sampai diperoleh pelet. Pelet siap untuk dianalisis.

3.4.2.3. Kadar Selulosa (Chesson A, 1981)

Disiapkan satu gram selulosa kering (Berat A) ditambahkan aquades 150 mL, direfluks pada suhu 100oC selama satu jam. Hasil refluks disaring menggunakan pompa vacuum dan dicuci menggunakan air panas 300 mL, dikeringkan menggunakan oven hingga diperoleh berat konstan (Berat B). Residu B ditambahkan H2SO4 1N sebanyak 150 mL direfluks selama satu jam pada suhu 100oC. Hasil refluks disaring menggunakan pompa vacuum dan dicuci menggunakan aquades hingga diperoleh pH netral, kemudian dikeringkan menggunakan oven hingga diperoleh berat konstan (Berat C). Residu C yang diperoleh ditambahkan H2SO4 72% sebanyak 100 mL dan direndam pada suhu ruangan selama 4 jam. Selanjutnya residu ditambahkan H2SO4 1N sebanyak 150 mL selama satu jam. Hasil refluks disaring menggunakan pompa vacuum dan dicuci menggunakan aquades hingga diperoleh pH netral, kemudian dikeringkan menggunakan oven pada suhu 60oC hingga diperoleh berat konstan (Berat D). Kadar selulosa yang dihasilkan dihitung menggunakan persamaan berikut :

3.4.2.4. Analisis Morfologi Permukaan Menggunakan SEM

Sampel yang akan dipelajari dan akan diambil gambarnya dengan SEM harus bersifat konduktif, dan arena pengoperasian SEM berlangsung dalam vacuum maka sampel harus bebas air dan lemak. Untuk sampel yang tidak konduktif, sampel harus di sputtering (dilapisi secara tipis) dengan Au atau Pt.


(22)

26

Prosedur sputtering sampel nonkonduktif ini adalah sebagai berikut: Sampel dibersihkan, dikeringkan dengan vacuum hingga bebas H2O, dan sampel ditempatkan pada sampel holder. Ukuran sampel holder adalah 12 mm atau 25 mm. Diperlukan double-side tape konduktif untuk menempelkan sampel dengan area sudut 45 derajat.

3.4.3. Isolasi Nanokristalin Bakterial Selulosa dari Limbah Kulit Nanas

Proses isolasi nanokristalin bakterial selulosa terdiri dari beberapa tahap diantarnya: proses hidrolisis menggunakan asam kuat H2SO4, sentrifugasi, dialisis, sonikasi, dan penentuan kondisi optimum

3.4.3.1. Hidrolisis Selulosa Bakterial Menggunakan Asam

Larutan H2SO4 50% dimasukan 50 mL kedalam reaktor, diaduk hingga campuran reaktor homogen pada suhu 50oC. Kemudian ditambahkan 1 gram serbuk selulosa hingga perbandingan selulosa bakterial/asam (1:50). Hasil hidrolisis dilakukan quenching menggunakan air deionized 500 mL dan disimpan dalam lemari pendingin selama 24 jam.

3.4.3.2. Proses Sentrifugasi

Hasil quenching terbentuk dua bagian yaitu cloudy (bagian atas) dan endapan (bagian bawah). Cloudy yang dihasilkan dipisahkan kemudian disentrifugasi dengan kecepatan 3500 rpm hingga diperoleh endapan. Endapan dicuci dengan aquades ditampung ke dalam gelas kimia.

3.4.3.3. Dialisis

Endapan yang telah disentrifugasi dibiarkan selama 24 jam. Endapan yang diperoleh didekantasi dan dimasukan ke dalam membran dialisis yang berisi air deionized. Proses dialisis dilakukan selama 48 jam pada suhu ruangan.

3.4.3.4. Sonikasi

Endapan hasil dialisis kemudian disonikasi selama 10 menit. Sonikasi dilakukan hingga diperoleh koloid nanokristalin selulosa bakterial.


(23)

27

3.4.3.5. Penentuan Kondisi Optimum

Penelitian isolasi nanokristalin selulosa bakterial dilakukan variasi wkatu hidrolisis. Variasi waktu hidrolisis yaitu 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, dan 45 menit.

3.4.4. Karakterisasi Nanokristalin Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas

3.4.4.1. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR

Sampel nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan dilakukan identifikasi gugus fungsi menggunakan instrumen FTIR. Sampel nanokristalin di-casting di atas kaca sehingga diperoleh serbuk nanokristalin selulosa bakterial. Sampel berbentuk padatan dibuat pelet. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan kristal KBr (0.1 - 2.0 % berdasar berat) sehingga merata kemudian ditekan (hingga 8 ton) sampai diperoleh pelet. Pelet siap untuk dianalisis.

3.4.4.2. Efek Tyndall

Sejumlah sampel koloid nanokristalin selulosa bakterial disimpan di tempat gelap, kemudian sampel disinari menggunakan laser dalam beberapa detik hingga terlihat adanya hamburan cahaya dari sampel koloid nanokristalin selulosa bakterial tersebut.

3.4.4.3. Analisis Morfologi Permukaan dan Ukuran Partikel dengan TEM

Morfologi permukaan dan bentuk nanokristalin selulosa bakterial dianalisis menggunakan TEM. Sampel yang akan dianalisis dan akan diambil gambarnya menggunakan TEM harus bersifat konduktif, dan arena pengoperasian TEM berlangsung dalam vakum maka sampel harus bebas air dan lemak. Untuk sampel yang tidak konduktif, sampel harus di sputtering (dilapisi secara tipis) dengan Au atau Pt. Prosedur sputtering sampel non konduktif ini adalah sebagai berikut: Sampel dibersihkan, dikeringkan dengan vakum hingga bebas H2O, dan sampel ditempatkan pada sampel holder. Ukuran sampel holder adalah 12 mm atau 25 mm. Diperlukan double-side tape konduktif untuk menempelkan sampel dengan area sudut 45 derajat.


(24)

28

3.4.4.4. Analisis Penentuan Derajat Kristalinitas Menggunakan XRD

Derajat kristalinitas dari nanokristalin selulosa bakterial dapat diketahui dari hasil pengukuran menggunakan XRD. Sampel yang sudah terbebas dari pengotor yang tidak diinginkan disiapkan, kemudian sampel dihaluskan. Sampel yang telah dihaluskan diletakan pada sampel holder secara merata dengan permukaan yang mendatar. Sampel holder telah siap untuk dianalisis.


(25)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Waktu hidrolisis optimum isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari

limbah kulit nanas pada kondisi konsentrasi H2SO4 50%, rasio selulosa bakterial/asam 1:50, suhu 50oC adalah 25 menit.

2. Hasil FTIR nanokristalin selulosa bakterial menunjukan kemiripan gugus fungsi dengan selulosa bakterial limbah kulit nanas. Hasil TEM nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan mempunyai dimensi rerata panjang 200 – 750 nm, rerata lebar 10 – 25 nm, dan aspek rasio 10-30 dengan bentuk partikel jarum. Besarnya aspek rasio yang didaptkan berpotensi untuk dijadikan reinforcing nanofiller pada polimer. Hasil pengukuran XRD diperoleh harga derajat kristalinitas sebesar 63,70%.

5.2. Saran

1. Diperlukan studi lebih lanjut untuk mengetahui kondisi optimum isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas untuk berbagai faktor lainnya seperti konsentrasi, rasio, dan suhu.

2. Diperlukan studi lebih lanjut untuk mengaplikasikan nanokristalin selulosa bakterial limbah kulit nanas untuk berbagai keperluan.


(26)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu

DAFTAR PUSTAKA

[BPS] Biro Pusat Statistika. (2007). Productiction of Fruit per Province (Ton) 2007. Tersedia: [Online]. http://bps.go.id/sector/agri/horti/2006/table6.html. [21 Mei 2013].

AAK. (1998). Bertanam Pohon Buah-Buahan. Kanisius. Yogyakarta.

Brito B. S. L., Pereira F. V., Putaux J, dan Jean B. (2012). Preparation, Morphologr and Struture of Cellulose Nanocrystals From Bamboo fibers. Cellulose, 19 : 1527-1536.

Castro C, Robin Z, Jean-Luc P, Gloria C, Inaki M, dan Piedad G. (2011). Structural Characterization Of Bacterial Cellulose Produced by Gluconacetobacter Swingsii Sp. From Colombian Agroindustrial Wates. Carbohydrate Polumers, 84: 96-102.

Chakraborty, A., Sain, M., Kortschot, M. (2005). Cellulose microfibrils: A novel method of preparation using high shear refining and cryocrushing. Holzforschung, 59: 102-107.

Chang C, Wang I, Hung K, Perng Y. (2010). Preparation and Characterization of Nanocrystalline Cellulose by Acid Hydrolysis of Catton Linter. Taiwan J Dor Sci, 25(3): 251-64.

de Menezes A. Jr., G. Siqueira, A. A. S. Curvelo dan A. Dufresne. (2009). Extrusion and Characterisation of Functionalised Cellulose Whiskers Reinforced Polyethylene Nanocomposite. Polymer, 50: 4552-4563.

de Souza Lima, M. M., J. T. Wong, M. Paillet, R. Borsali dan R. Pecora. (2003). Tranlational and Rotational Dynamics of Rodlike Cellulose Whiskers. Langmuir, 19: 24-29.

Eichhorn, Stephen J. (2011). Cellulose nanowhiskes: promising materials for advanced application. The Royal Society of Chemistry, 7: 303-315.

Fessenden Ralp J. dan Fessenden Joan S. (1986). Kimia Organik Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

George Johnsy, Ramana K.V., Bawa A.S. Siddaramaiah. (2011). Bacterial Cellulose Nanocrystals Exihibiting High Thermal Stability and Their Polymer Nanocomposite. International Journal of Biological Macromolecules, 48: 50-57.


(27)

43

Hestrin, S., dan Schramm, M. (2002). Synthesis of cellulose by Acetobacter Xylinum. 2. Preparation of freeze-dried cells capable of polumerizing glucose to cellulose. Biochemical Jounal, 58(2): 345-352.

Iguchi M., Yamanaka S., dan Budhiono A. (2000). R eview Bacterial Cellulose–A Masterpiece of Nature’s Art. J. Mater. Sci, 35: 261-270

Ioelovich Michael. (2012). Optimal Conditions for Isolation of Nanocrystalline Cellulose Particles. Nanoscience and Nanotechnology, 2(2): 9-13.

Man, Z., Muhammad, N., Sarwono, A., Bustam, M. A., Kumar, M. V., Rafiq, S. (2011). Preparation of Cellulose Nanocrystals Using an Ionic Liquid. J. Polym. Environ., 19: 726–731.

Moon, J Robert, Ashlie Martini, John Nairn, John Simonsen dan Jeff Youngnlood. (2011). Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chem. Soc. Rev, 40: 3941-3994.

Nikmatin Siti, P. Setyo, M. Akhiruddin, M. Tieneke, dan P. Aris. (2010). Analisis Struktur Selulosa Kulit Rotan Sebagai Filler Bionanokomposit dengan Difraksi Sinar-X. Jurnal Sains Material Indonesia, 13(2): 97-102.

Park, S., Baker, J.O., Himmel, M. E., Parilla, P.A., dan Johnson, D. K. (2010). Cellulose Crystalinity Index : Measurement Techniques and Their Impact on Interpreting Cellulose Performance. Biotechnology for Biofuels, 3(10): 1-10. Peng B. L., Dhar, N., Liu, H. L., Tam, K. C. (2011). Chemistry and Applications of

Nanocrystalline Cellulose and its Derivatives: a Nanotechnology Perspective. chemical engineering, 9999: 1-16.

Phillips., G.O., dan Williams, P.A., 2000. Handbook of hidrocolloids. CRC Press. Poedjiadi Anna dan F.M. Titin Supriyanti. (2009). Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press.

Universitas Indonesia.

Pranger, L., dan R. Tannenbaum. (2008). Biobased Nanocomposite Prepared by In Situ Polymerisation of Furfuryl Alcohol with Cellulose Whiskers or Montmorillonite Clay. Macromolecules, 41: 86821-8687.

Rodiansono, Utami U. B. Lili, W. Nana, Wulandari P. Catur, dan R. Ina. (2013). Hidrolisis Lignoselulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Katalis Asam Karboksilat. Jurnal Sains dan Terapan Kimia, 7(1): 60-71. Roman, M. dan W. T. Winter. (2004). Effect of Sulfate Groups from Sulfuric Acid

Hydrolysis on the Thermal Degradation Behaviour of Bacterial Cellulose. Biomacromolecules, 5: 1671-1677.

Rulianah S. (2002). Studi Pemanfaatan Kulit Buah Nanas Sebagai Nata De Pina. Jurnal Bisnis dan Teknologi: 20-25.


(28)

44

S. Beck-Candanedo, M. Roman and D. G. Gray. (2005). Biomacromolecules, 6: 1048–1054.

S. Iwamoto, W.H. Kai, A, Isogai dan T.Iwatta. (2009). Biomacromolecules, 10: 2571-1576.

Susanto, et.al. (2000). Pembuatan Nata De Pina dari Kulit Nenas Kajian Dari Sumber Karbon dan Pengenceran Medium Fermentasi. Jurnal Teknologi Pertanian :58-66.

T. Zimmermann, N. Bordeanu dan E. Strub. (2010). Carbohydrate. Polymer, 76: 2080-2092.

Tresnawati Astika. (2006). Kajian Spektroskopi Infra Mera Transformasi Fourier dan Mikroskop Susuran Elektron Membran Selulosa Asetat dari Limbah Nanas. Skripsi Sarjana. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor: tidak diterbitkan.

Wang Neng, Ding Enyong dan Cheng Rongshi. (2008). Preparation and Liquid Crystalline Properties of Spherical Cellulose Nanocrystals. Langmuir, 24: 5-8. Yoshinaga S, Tonouchi N, Watanabe K. 1997. Research progress in production of

bacterial cellulose by aeration and agitation culture and its application as a new industrial material. Biosci. Biotech. Biochem. 6:119-224.


(1)

27

3.4.3.5. Penentuan Kondisi Optimum

Penelitian isolasi nanokristalin selulosa bakterial dilakukan variasi wkatu hidrolisis. Variasi waktu hidrolisis yaitu 5 menit, 15 menit, 25 menit, 35 menit, dan 45 menit.

3.4.4. Karakterisasi Nanokristalin Selulosa Bakterial dari Limbah Kulit Nanas

3.4.4.1. Analisis Gugus Fungsi Menggunakan FTIR

Sampel nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan dilakukan identifikasi gugus fungsi menggunakan instrumen FTIR. Sampel nanokristalin

di-casting di atas kaca sehingga diperoleh serbuk nanokristalin selulosa bakterial. Sampel berbentuk padatan dibuat pelet. Pelet KBr dibuat dengan menggerus sampel dan kristal KBr (0.1 - 2.0 % berdasar berat) sehingga merata kemudian ditekan (hingga 8 ton) sampai diperoleh pelet. Pelet siap untuk dianalisis.

3.4.4.2. Efek Tyndall

Sejumlah sampel koloid nanokristalin selulosa bakterial disimpan di tempat gelap, kemudian sampel disinari menggunakan laser dalam beberapa detik hingga terlihat adanya hamburan cahaya dari sampel koloid nanokristalin selulosa bakterial tersebut.

3.4.4.3. Analisis Morfologi Permukaan dan Ukuran Partikel dengan TEM Morfologi permukaan dan bentuk nanokristalin selulosa bakterial dianalisis menggunakan TEM. Sampel yang akan dianalisis dan akan diambil gambarnya menggunakan TEM harus bersifat konduktif, dan arena pengoperasian TEM berlangsung dalam vakum maka sampel harus bebas air dan lemak. Untuk sampel yang tidak konduktif, sampel harus di sputtering (dilapisi secara tipis) dengan Au atau Pt. Prosedur sputtering sampel non konduktif ini adalah sebagai berikut: Sampel dibersihkan, dikeringkan dengan vakum hingga bebas H2O, dan

sampel ditempatkan pada sampel holder. Ukuran sampel holder adalah 12 mm atau 25 mm. Diperlukan double-side tape konduktif untuk menempelkan sampel dengan area sudut 45 derajat.


(2)

28

3.4.4.4. Analisis Penentuan Derajat Kristalinitas Menggunakan XRD

Derajat kristalinitas dari nanokristalin selulosa bakterial dapat diketahui dari hasil pengukuran menggunakan XRD. Sampel yang sudah terbebas dari pengotor yang tidak diinginkan disiapkan, kemudian sampel dihaluskan. Sampel yang telah dihaluskan diletakan pada sampel holder secara merata dengan permukaan yang mendatar. Sampel holder telah siap untuk dianalisis.


(3)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa: 1. Waktu hidrolisis optimum isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari

limbah kulit nanas pada kondisi konsentrasi H2SO4 50%, rasio selulosa

bakterial/asam 1:50, suhu 50oC adalah 25 menit.

2. Hasil FTIR nanokristalin selulosa bakterial menunjukan kemiripan gugus fungsi dengan selulosa bakterial limbah kulit nanas. Hasil TEM nanokristalin selulosa bakterial yang dihasilkan mempunyai dimensi rerata panjang 200 – 750 nm, rerata lebar 10 – 25 nm, dan aspek rasio 10-30 dengan bentuk partikel jarum. Besarnya aspek rasio yang didaptkan berpotensi untuk dijadikan reinforcing nanofiller pada polimer. Hasil pengukuran XRD diperoleh harga derajat kristalinitas sebesar 63,70%.

5.2. Saran

1. Diperlukan studi lebih lanjut untuk mengetahui kondisi optimum isolasi nanokristalin selulosa bakterial dari limbah kulit nanas untuk berbagai faktor lainnya seperti konsentrasi, rasio, dan suhu.

2. Diperlukan studi lebih lanjut untuk mengaplikasikan nanokristalin selulosa bakterial limbah kulit nanas untuk berbagai keperluan.


(4)

Nurbayani, Asriyani. 2014

WAKTU OPTIMUM ISOLASI NANOKRISTALIN SELULOSA BAKTERIAL DARI LIMBAH KULIT NANAS

Universitas Pendidikan Indonesia | repository.upi.edu | perpustakaan.upi.edu DAFTAR PUSTAKA

[BPS] Biro Pusat Statistika. (2007). Productiction of Fruit per Province (Ton) 2007. Tersedia: [Online]. http://bps.go.id/sector/agri/horti/2006/table6.html. [21 Mei 2013].

AAK. (1998). Bertanam Pohon Buah-Buahan. Kanisius. Yogyakarta.

Brito B. S. L., Pereira F. V., Putaux J, dan Jean B. (2012). Preparation, Morphologr and Struture of Cellulose Nanocrystals From Bamboo fibers. Cellulose, 19 : 1527-1536.

Castro C, Robin Z, Jean-Luc P, Gloria C, Inaki M, dan Piedad G. (2011). Structural Characterization Of Bacterial Cellulose Produced by Gluconacetobacter Swingsii Sp. From Colombian Agroindustrial Wates. Carbohydrate Polumers, 84: 96-102.

Chakraborty, A., Sain, M., Kortschot, M. (2005). Cellulose microfibrils: A novel method of preparation using high shear refining and cryocrushing.

Holzforschung, 59: 102-107.

Chang C, Wang I, Hung K, Perng Y. (2010). Preparation and Characterization of Nanocrystalline Cellulose by Acid Hydrolysis of Catton Linter. Taiwan J Dor Sci, 25(3): 251-64.

de Menezes A. Jr., G. Siqueira, A. A. S. Curvelo dan A. Dufresne. (2009). Extrusion and Characterisation of Functionalised Cellulose Whiskers Reinforced Polyethylene Nanocomposite. Polymer, 50: 4552-4563.

de Souza Lima, M. M., J. T. Wong, M. Paillet, R. Borsali dan R. Pecora. (2003). Tranlational and Rotational Dynamics of Rodlike Cellulose Whiskers.

Langmuir, 19: 24-29.

Eichhorn, Stephen J. (2011). Cellulose nanowhiskes: promising materials for advanced application. The Royal Society of Chemistry, 7: 303-315.

Fessenden Ralp J. dan Fessenden Joan S. (1986). Kimia Organik Edisi Ketiga. Jakarta: Erlangga.

George Johnsy, Ramana K.V., Bawa A.S. Siddaramaiah. (2011). Bacterial Cellulose Nanocrystals Exihibiting High Thermal Stability and Their Polymer Nanocomposite. International Journal of Biological Macromolecules, 48: 50-57.


(5)

43

Hestrin, S., dan Schramm, M. (2002). Synthesis of cellulose by Acetobacter Xylinum. 2. Preparation of freeze-dried cells capable of polumerizing glucose to cellulose. Biochemical Jounal, 58(2): 345-352.

Iguchi M., Yamanaka S., dan Budhiono A. (2000). R eview Bacterial Cellulose–A

Masterpiece of Nature’s Art. J. Mater. Sci, 35: 261-270

Ioelovich Michael. (2012). Optimal Conditions for Isolation of Nanocrystalline Cellulose Particles. Nanoscience and Nanotechnology, 2(2): 9-13.

Man, Z., Muhammad, N., Sarwono, A., Bustam, M. A., Kumar, M. V., Rafiq, S. (2011). Preparation of Cellulose Nanocrystals Using an Ionic Liquid. J. Polym. Environ., 19: 726–731.

Moon, J Robert, Ashlie Martini, John Nairn, John Simonsen dan Jeff Youngnlood. (2011). Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites. Chem. Soc. Rev, 40: 3941-3994.

Nikmatin Siti, P. Setyo, M. Akhiruddin, M. Tieneke, dan P. Aris. (2010). Analisis Struktur Selulosa Kulit Rotan Sebagai Filler Bionanokomposit dengan Difraksi Sinar-X. Jurnal Sains Material Indonesia, 13(2): 97-102.

Park, S., Baker, J.O., Himmel, M. E., Parilla, P.A., dan Johnson, D. K. (2010). Cellulose Crystalinity Index : Measurement Techniques and Their Impact on Interpreting Cellulose Performance. Biotechnology for Biofuels, 3(10): 1-10. Peng B. L., Dhar, N., Liu, H. L., Tam, K. C. (2011). Chemistry and Applications of

Nanocrystalline Cellulose and its Derivatives: a Nanotechnology Perspective.

chemical engineering, 9999: 1-16.

Phillips., G.O., dan Williams, P.A., 2000. Handbook of hidrocolloids. CRC Press. Poedjiadi Anna dan F.M. Titin Supriyanti. (2009). Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press.

Universitas Indonesia.

Pranger, L., dan R. Tannenbaum. (2008). Biobased Nanocomposite Prepared by In Situ Polymerisation of Furfuryl Alcohol with Cellulose Whiskers or Montmorillonite Clay. Macromolecules, 41: 86821-8687.

Rodiansono, Utami U. B. Lili, W. Nana, Wulandari P. Catur, dan R. Ina. (2013). Hidrolisis Lignoselulosa Dari Tandan Kosong Kelapa Sawit Menggunakan Katalis Asam Karboksilat. Jurnal Sains dan Terapan Kimia, 7(1): 60-71. Roman, M. dan W. T. Winter. (2004). Effect of Sulfate Groups from Sulfuric Acid

Hydrolysis on the Thermal Degradation Behaviour of Bacterial Cellulose.

Biomacromolecules, 5: 1671-1677.

Rulianah S. (2002). Studi Pemanfaatan Kulit Buah Nanas Sebagai Nata De Pina.


(6)

44

S. Beck-Candanedo, M. Roman and D. G. Gray. (2005). Biomacromolecules, 6: 1048–1054.

S. Iwamoto, W.H. Kai, A, Isogai dan T.Iwatta. (2009). Biomacromolecules, 10: 2571-1576.

Susanto, et.al. (2000). Pembuatan Nata De Pina dari Kulit Nenas Kajian Dari Sumber Karbon dan Pengenceran Medium Fermentasi. Jurnal Teknologi Pertanian

:58-66.

T. Zimmermann, N. Bordeanu dan E. Strub. (2010). Carbohydrate. Polymer, 76: 2080-2092.

Tresnawati Astika. (2006). Kajian Spektroskopi Infra Mera Transformasi Fourier dan Mikroskop Susuran Elektron Membran Selulosa Asetat dari Limbah Nanas.

Skripsi Sarjana. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Institut Pertanian Bogor: tidak diterbitkan.

Wang Neng, Ding Enyong dan Cheng Rongshi. (2008). Preparation and Liquid Crystalline Properties of Spherical Cellulose Nanocrystals. Langmuir, 24: 5-8. Yoshinaga S, Tonouchi N, Watanabe K. 1997. Research progress in production of

bacterial cellulose by aeration and agitation culture and its application as a new industrial material. Biosci. Biotech. Biochem. 6:119-224.