Perbandingan Metode Deproteinasi Lateks Karet Alam Secara Enzimatik dan Non Enzimatik

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  

Perbandingan Metode Deproteinasi Lateks Karet Alam Secara Enzimatik dan

_{1 2*}

Non Enzimatik

_{2 1* 1} Fathia Rahman , Dona Rahmawati , Muhammad Sholeh , Noviyan Darmawan Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Gedung Kimia Wing 1 Lantai 3, Jalan Tanjung Kampus IPB, Dramaga, Babakan, Dramaga, Bogor, Jawa Barat 16680, Indonesia ₂ Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik, Jalan Sukonandi 9, Semaki, Umbulhardjo, Daerah Istimewa Yo gyakarta

  55166, Indonesia

• *email: donna.rahma@gmail.com * e-mail: noviyandarmawan@apps.ipb.ac.id

  

ABSTRAK

  Lateks karet alam banyak digunakan sebagai peralatan medis yang kontak langsung dengan manusia, seperti sarung tangan. Kandungan protein dalam lateks karet alam menimbulkan reaksi alergi sehingga diperlukan tahap pemisahan protein dari lateks yang efisien. Dalam penelitian ini, kami membandingkan deproteinasi menggunakan enzim protease dan urea sebagai denaturan kimia. Hasilnya menunjukkan bahwa protein tereduksi sebanyak 40% dari penambahan 1 phr enzim protease, sedangkan penambahan 0.05 phr urea mereduksi 41% kandungan protein. Hasil ini mengindikasi bahwa deproteinasi lateks menggunakan urea lebih efisien dibandingkan dengan enzim protease. Selain itu, tahap deproteinasi menggunakan urea memberikan sifat mekanik yang lebih baik dari deproteinasi karet alam menggunakan enzim protease.

  Kata kunci:Deproteinasi, Enzim protease, Lateks, Urea

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  

Comparison of Two Deproteination Methods For Natural Rubber Latex Using

_{1 2*}

Protease and Urea

_{2 1* 1} Fathia Rahman , Dona Rahmawati , Muhammad Sholeh , Noviyan Darmawan Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, Gedung Kimia Wing 1 Lantai 3, Jalan Tanjung Kampus IPB, Dramaga, Babakan, Dramaga, Bogor, Jawa Barat 16680, Indonesia ₂ Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik, Jalan Sukonandi 9, Semaki, Umbulhardjo, Daerah Istimewa Yogyakarta 55166, Indonesia

• *donna.rahma@gmail.com * e-mail: noviyandarmawan@apps.ipb.ac.id

  

ABSTRACT

Natural rubber latex such as gloves is widely used as medical equipment that have direct human

contact. However, the natural rubber latex could induce an allergic reactions, thus an efficient

deproteination step is needed. In this study, we compared enzymatic process with protease and urea

as chemical denaturant. The result showed, protein content decreased by 40 % in the addition of 1

phr protease enzyme, while addition of 0.05 phr urea showed 41% decrease. These results indicate

that deproteination of latex using urea is more efficient in comparison to deproteination using

protease. In addition, deproteination step using urea gives better mechanical properties of the

corresponding deproteinazed natural rubber compound.

  Keywords: Deproteinization, Latex, Urea, Protease Enzyme

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017 PENDAHULUAN

  Karet merupakan bahan alam banyak digunakan dalam berbagai peralatan medis yang kontak langsung dengan manusia, seperti alat kontrasepsi, kateter dan sarung tangan. Karet alam sebagai bahan baku memiliki keunggulan dibandingkan dengan karet sintetik, yaitu harga yang lebih murah, memiliki daya elastisitas yang baik, daya tahan yang tinggi terhadap keretakan, daya tahan terhadap panas, dan memiliki fleksibilitas serta plastisitas yang baik(Astrid et al 2014). Karet alam didapatkan dari lateks Hevea brasiliensis pohon karet yang banyak tumbuh didaerah tropis termasuk Indonesia. Lateks Hevea brasiliensis merupakan cairan sitoplasma yang terdapat dalam semua pembuluh lateks pada seluruh bagian tanaman. Seperti tanaman lainnya, lateks karet alam mengandung protein, karbohidrat, dan komponen organik maupun anorganik. Kadar protein pada lateks karet alam menurut Ochigbo et al. (2011) adalah 2-3%. Kandungan protein dalam lateks karet alam menimbulkan reaksi alergi sehingga diperlukan tahap pemisahan protein dari lateks yang efisien. Reaksi alergi terindikasi disebabkan oleh protein hevamin b1 dan b3 (Pichayacorn et al.

  

2012). Protein pada lateks terikat pada permukaan karet alam baik secara kimia maupun secara

fisika (Kawahara et al. 2004).

  Deproteinasi yang dapat dilakukan adalah metode saponifikasi dengan penambahan

basa(Amnuaypornsi et al. 2010), metode sentrifugasi dengan penambahan enzim protease(klinklai

et al. 2004), dan denaturasi menggunakan urea(Kawahara et al. 2004). Pada percobaan ini

dilakukan perbandingan metode deproteinasi menggunakan enzim protease dan urea. Pada tahap

deproteinasi, penambahan surfaktan anionik diberikan untuk menyetabilkan koloid lateks. Surfaktan

anionik yang banyak digunakan adalah sodium dodesilsulfat (SDS) dengan rumus kimia

  CH (CH2) OSO Na . Menurut Abdullah et al. (2015), SDS tidak hanya dapat menyetabilkan koloid

  3

  11

  3

lateks, namun dapat membantu agen denaturasi untuk mengikat protein melalui kelompok sulfat

dan rantai samping amino bermuatan positif, atau antara rantai alkil dan rantai samping hidrofobik

sehingga penambahan surfaktan dapat mempengaruhi hasil protein setelah deproteinasi.

  Faktor yang harus dipenuhi untuk membuat sarung tangan medis selain kadar protein adalah uji mekanik dari film karet yang dihasilkan. Sebelum diolah menjadi barang jadi lateks, lateks konsentrat dikompon menggunakan berbagai bahan kimia. Pada beberapa produksi, cetakan dicelupkan terlebih dahulu kedalam larutan dipping coagulant sehingga terbentuk lapisan film tipis (Yip dan Cacioli2002). Selanjutnya film karet dibuat menggunakan metode vulkanisasi pada suhu 100-120°C (Palosuo et al. 2011). Standar sarung tangan medis menurut ASTM (American Society

  ) D3578 adalah bebas dari gelembung, standar fisik, kandungan protein, for Testing and Material

  dan kandungan bubuk. Dalam memenuhi standar ini perlu dilakukan penambahan bahan kimia

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  yang dapat meningkatkan sifat fisik seperti uji daya tarik, uji ketahanan panas, uji sobek, dan ketebalan dari film karet. Penambahan bahan kimia banyak dilakukan pada saat kompon sebelum dilakukan vulkanisasi (Yip dan Cacioli2002).

  BAHAN DAN METODE Bahan Penelitian

  Bahan yang digunakan dalam percobaan adalah lateks karet alam 60%, air, enzim protease (Petrozymé 01, Petrosida Gresik), sodium dodesilsulfat, karboksimetil selulosa (CMC), H SO

  2

  4

  pekat, NaOH, potasium sulfat, tembaga sulfat, selenium, HCl, indikator merah metil, serbuk zink, batu didih, sulfur, CaCO

  3 (2000 mesh) 50%, ZnO 50%, ZDEC 50%, ionol 50%, KOH 10%, darvan,

  Ca

2 NO 3 , dan alkohol 96%.

  Peralatan Penelitian

  Alat yang digunakan dalam percobaan adalah mesin sentrifugasi (eppendorf Centrifuge

  

5810) , oven, mesin agitator (ball mill), neraca analitik (Mettler Toledo), waterbath, labu kjeldahl,

  pemanas spirtus, buret, labu destilasi, cetakan karet, jangka sorong (Mitutoyo), alat ukur ketebalan (Mitutoyo), alat pencetak dambel, alat uji daya tarik dan alat-alat kaca yang biasa digunakan di laboratorium.

  Metode Penelitian

  Deproteinasi menggunakan enzim protease dilakukan dengan menginkubasi lateks 30%, 2 phr SDS, dan variasi konsentrasi enzim protease. Inkubasi dilakukan selama 24 jam dengan suhu ruang. Setelah diinkubasi, sampel ditambahkan 0.1 gram CMC lalu diendapkan selama 3 hari. Sampel disentrifuse dengan kecepatan 3500 rpm selama 60 menit lalu krim lateks dipisahkan dengan airnya. Sentrifuse dilakukan sebanyak 5 kali ulangan. Krim lateks dikumpulkan lalu ditambahkan air hingga mencapai konsentrasi lateks 60%. Deproteinasi lateks menggunakan urea dilakukan dengan mengikubasi lateks 30%, 2 phr SDS, dan variasi konsentrasi urea. Inkubasi dilakukan selama 60 menit dengan suhu 30°C. Setelah itu, sampel disentrifuse menggunakan kecepatan 3500 rpm selama 60 menit dan dilakukan pemisahan antara krim lateks dengan air. Sentrifuse dilakukan sebanyak 5 kali ulangan. Krim lateks dikumpulkan lalu ditambah air hingga konsentrasi lateks menjadi 60%. Kadar protein dari masing-masing sampel dihitung menggunakan metode kjeldhal.

  Film karet dari lateks hasil deproteinasi dibuat dengan mendispersi bahan yang digunakan, yaitu sulfur, ZnO, ZDEC, ionol, dan CaCO3 (2000 mesh). Masing-masing bahan ditambahkan dengan darvan sebanyak 4% Lalu ditera dengan air. Kedalam tabung dispersi ditambahkan bola

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  keramik sampai memenuhi setengah tabung. Dispersi dilakukan didalam alat agitator selama 24 jam. Kompon sarung tangan dibuat sebanyak 100 gram. Bahan yang telah didispersi ditimbang sesuai dengan tabel 1. Semua bahan dicampurkan dalam wadah besar lalu diaduk menggunakan mixer menggunakan kecepatan rendah selama 15 menit. Kompon ditutup rapat lalu disimpan selama 3 hari.

  Tabel 1 komposisi bahan untuk membuat kompon sarung tangan.

  Bahan Konsentrasi (Part

  per hundred)

  Lateks hasil 100 deproteinasi KOH 10%

  0.3 Sulfur

  1.5 ZnO

  0.25 ZDEC

  1.5 Ionol

  1 CaCO3 (2000mesh)

  5 Ca-Nitrat ditimbang sebanyak 500 gram lalu ditambahkan 2000 gram alkohol 96%. Laturan diaduk sampai larut sempurna. CaCO3 (2000 mesh) ditimbang sebanyak 250 gram lalu di tambahkan kedalam larutan. Larutan diaduk, ditutup rapat, dan disimpan. Cetakan untuk membuat film lateks dicuci bersih lalu direndam air panas dan dikeringkan. Selanjutnya cetakan dimasukan kedalam larutan dipping coagulant yang telah dibuat. Cetakan disimpan hingga mengering. Setelah kering, cetakan dimasukan kedalam kompon lalu dikeringudarakan. Selanjutnya dilakukan proses vulkanisasi dengan suhu 90°C. Film karet didinginkan lali dicetak menggunakan mesin pemotong untuk uji kuat tarik. Cetakan dibuat 3 kali ulangan untuk setiap sampelnya. Panjang dan tebal masing-masing cetakan diukur. Selanjutnya dilakukan uji kuat tarik dari masing-masing sampel.

HASIL DAN PEMBAHASAN

  Menghilangkan protein dari lateks karet alam dilakukan dengan metode enzimatik dan non enzimatik. Interaksi antara lateks dan protein secara kimia diputus dengan penambahan enzim protease sebagai agen deproteinasi. Pemutusan ikatan ini menjadikan protein larut dalam air sehingga dapat dipisahkan dari lateks(Astrid et al. 2014). Kandungan protein dihitung

  .

  menggunakan metode kjeldhal Kadar protein lateks karet alam sebelum dideproteinasi adalah

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  1.6%. Deproteinasi menggunakan enzim protease dapat mereduksi 40% kandungan protein pada lateks. Konsentrasi enzim protease yang digunakan untuk deproteinasi tersebut adalah 1 phr. Peningkatan konsentrasi enzim protease setelah 1 phr tidak membuat penurunan signifikan terhadap kandungan protein melainkan terjadi fluktuasi(Gambar 1). Kecepatan putaran sentrifugasi juga

  

memiliki pengaruh terhadap pemisahan protein. Sentrifugasi yang dilakukan pada percobaan kali ini

adalah 3500 rpm, lebih rendah dari penelitian sebelumnya dengan kecepatan putaran yang

digunakan 6000-10000 rpm.

  Gambar 1 Kurva hubungan antara konsentrasi nitrogen dengan konsentrasi enzim protease Agen denaturasi lain yang banyak digunakan adalah urea. Inkubasi antara urea dengan lateks dilakukan pada suhu 30°C karena suhu tinggi akan menurunkan kemampuan urea untuk membentuk ikatan hidrogen dengan protein (Kawahara et al. 2004). Urea sebagai agen deproteinasi bekerja dengan cara merubah konformasi protein dalam lateks( Chaikumpollert et al 2011). Deproteinasi menggunakan 0.05 phr urea dapat mereduksi kandungan protein sebesar 41% (Gambar 2). Dari hasil reduksi yang diperoleh dapat diketahui bahwa protein tidak hanya berikatan kimia dengan lateks, lateks juga berinteraksi secara fisika sehingga urea efektif dalam proses deproteinasi. Penambahan konsentrasi urea setelah 0.05 phr meningkatkan kandungan protein yang dapat diakibatkan oleh kesalahan positif pada uji protein.

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  Gambar 2 Kurva hubungan antara kosentrasi nitrogen dengan konsentrasi urea Lateks hasil deproteinasi digunakan sebagai bahan utama dalam membuat kompon.

  Konsentrasi lateks yang diperlukan adalah 60%. Bahan lain yang digunakan untuk sarung tangan adalah ZDEC sebagai akselerator, ZnO sebagai aktivator yang berperan meningkatkan keefektifan sistem vulkanisasi sulfur(Heideman et al. 2005), Ionol sebagai antioksidan, KOH stabilisator menjaga kondisi proses agar tetap dalam suasana basa agar tidak terjadi koagulasi saat vulkanisasi(Susanto 2015), dan sulfur. Bahan yang telah dicampur kemudian diperam selama 3 hari pada suhu kamar. Sebelum dilakukan pencetakan kompon, cetakan dicelupkan kedalam larutan

  

dipcal seperti yang ditunjukkan gambar 3. Larutan dipcal terdiri atas alkohol 96%, Ca-nitrat, dan

  CaCO

  3 . Larutan dipcal banyak digunakan sebagai barrier dari virus, bakteri, fluida, atau bahan

  kimia yang berbahaya pada kesehatan. Ca-nitrat besifat higroskopik sehingga perlahan akan terabsorb uap atmosfer setelah kering (Groves dan Routh 2016). Setelah pencelupan pada larutan

  dipping coagulant, cetakan dicelupkan kedalam larutan kompon untuk selanjutnya divulkanisasi.

  Larutan dipcal Lateks Kompon

  Gambar 3 Diagram proses pencelupan larutan dipcal untuk membuat film karet

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  Uji tarik pada film karet hasil deproteinasi dengan enzim protease dan urea ditunjukkan oleh gambar 4. Berdasarkan standar SNI 06-1301-1989, uji kuat tarik minimal untuk sarung tangan

  2

adalah 17 N/mm . Uji kuat tarik karet pada agen enzim protease menunjukkan hasil terbaiknya pada

konsentrasi penambahan enzim protease sebesar 2 phr, tetapi nilai tersebut masih berada dibawah

standar. Hasil ini dipengaruhi oleh gelembung yang berada dipermukaan film karet.

  Gambar 4 Hasil uji kuat tarik film lateks hasil deproteinasi menggunakan enzim protease ( ) dan urea ( )

  Karet hasil deproteinasi menggunakan urea memiliki kuat tarik yang lebih baik dengan nilai

melebihi ambang batas standar. Kuat tarik maksimal diberikan oleh karet dengan konsentrasi

penambahan urea sebesar 0.05 phr. Kemuluran film karet agen enzim mendapatkan hasil maksimal

  pada konsentrasi enzim 1% dengan nilai 800% (Gambar 5). Pada agen urea, kemuluran maksimal didapatkan pada konsentrasi urea 0.05 phr dengan nilai 886.4%. Kemuluran dari kedua agen deproteinasi memenuhi standar SNI 06-1301-1989.

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  Gambar 5 Hasil uji kemuluran film lateks hasil deproteinasi menggunakan enzim protease ( ) dan urea ( )

  KESIMPULAN Metode enzimatik menggunakan enzim protease dan non enzimatik menggunakan urea

memiliki efisiensi yang hampir sama. Enzim protease dapat mereduksi 40% kandungan protein dan

urea mereduksi 41%. Kemuluran keduanya memenuhi standar SNI 06-1301-1989, tetapi kuat tarik

film dengan enzim protease belum memenuhi standar yang dapat diakibatkan oleh gelembung yang

dihasilkan pada permukaan film. Penambahan urea terbaik pada konsentrasi 0.05 phr dan

penambahan terbaik enzim protease adalah pada penambahan konsentrasi 1 phr.

UCAPAN TERIMA KASIH

  Terimakasih kepada Balai Besar Kulit, Karet, dan Plastik yang telah membiayai penelitian ini menggunakan dana DIPA 2017.

DAFTAR PUSTAKA

  Abdullah N, Manaf SNQ, Lang MK, Yatim AHM. 2015. Scrutinizing the characteristics of deproteinised natural rubber latex containing sodium dodecyl sufate. Journal Of Applied

  Sciences Research 11(9):1-7.

  Astrid D, Febrianti I, Mulyasari R, Hidayat AS, Hidayat AT, Rachman SD, Maksum IO, Rahayu I, Soedjanaatmadja RU. 2014. Proses deproteinasi karet alam (DPNR) dari lateks Hevea Muell Arg. Dengan cara enzimatik. Chimica et Natura Acta. 2(2): 105-114.

  brasiliensis

Chaikumpollert O, Yamamoto Y, Suchiva K, Kawahara S. 2011 . Protein-free natural rubber.

Colloid Polymer Science. 290:331

• –338

  Prosiding Seminar Nasional Kulit, Karet, dan Plastik ke-6 Yogyakarta, 25 Oktober 2017

  Groves R, Routh F. 2016. Film deposition and consolidation during thin glove coagulant dipping.

  00: 1-16.

  Journal of Polymer Science.

  Heideman G, Datta RN, Noordermeer JWM, Baarle BV. 2005. Influence of zinc oxide during different stages of sulfur vulcanization: Elucidated by model compound studies. Journal of

  Applied Polymer Science . 95: 1388 –1404.

  Kawahara S, Klinklai W, Kuroda H, Isono Y. 2004. Removal of proteins from natural rubber with urea. Polymers For Advanced Technologies. 15:1810184. Klinkai W, Saito T, Kawahara S, Tashiro K, Suzuki Y, Sakdapipanich JT, Isono Y. 2004.

  Hyperdeproteinized natural rubber prepared with urea. Journal of Applied Polymer Science. 93:555-559

  st

  Kysela G, Hudec I, Alexy P. 2010. Manufacturing & processing of rubber (1 Ed). Slovakia(SK): Slovak University of Technology Press. Magomya AM, Kubmarawa D, Ndahi JA, Yebpella GG. 2014. Determination of plant proteins via the kjeldahl method and amino acid analysis: A comparative study. International Journal of

  Scientific and Technology Research. 3(4): 68-72.

  Manaila E, Craciun G, Stelescu MD, Ighigeanu D, Ficai M. 2014. Radiation vulcanization of natural rubber with polyfunctional monomers. Polymer Bulletin. 71: 57

• –82. DOI: 10.1007/s00289-013-1045-6.

  Marinho JRD, Tanaka Y. 1999. Structural characterization of wild rubber: gel content.

  JournalRubberResearch . 2(4): 231-238.

  Ochigbo SS, Lafia-Araga RA, Suleiman MAT. 2011. Comparison of two creaming methods for preparation of natural rubber latex concentrates from field latex. African Journal of

  Agricultural Research 6(12): 2916-2619.

  Palosuo T, Antoniadou I, Gottrup F, Philips P. 2011. Latex medical gloves: Time for a reappraisal.

  Journal Allergy and Immunology. 156: 234-246.

  Susanto TD. 2015. Pembuatan dan karakterisasi kompon karet cair berbasis lateks pekat dan asap cair tempurung kelapa[disertasi]. Yogyakarta(ID): Universitas Gajah Mada. Qamarina SN, Nurulhuda A. 2015. Characterizing sodium dodecyl sulphate (SDS) in affecting the properties of deproteinized natural rubber latex. Proceedings of Thirteenth TheIIER

  International Conference; 1st March 2015; Dubai, UAE. ISBN: 978-93-84209-96-4. Vieyres A, Pérez-Aparicio R, Albouy PA, Sanseau O, Saalwáchter K, Long DR, Sotta P. Sulfur- cured natural rubber elastomer networks: correlating crosslink density, chain orientation, and mechanical response by combined techniques. Journal Macromolecules. 4:889-899. Yin E, Cacioli P. 2002. The manufacture of gloves from natural rubber latex. Journal Allergy Clin

  Immunol. 110(2): 3-15