Pembuatan Film Hidrogel Galaktomanan Ikat Silang Borat dari Galaktomanan Kolang-Kaling (Arenga pinnata) dengan Asam Borat (H3BO3)
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Hidrogel pada umumnya terbentuk oleh molekul polimer hidrofilik yang saling
sambung silang melalui ikatan kimia atau gaya kohesi seperti interaksi ionik, ikatan
hidrogen atau interaksi hidrofobik (Lieberman et al., 1990). Hidrogel banyak
diaplikasikan pada bidang kedokteran, hidrogel dimanfaatkan sebagai matrik media
penyimpan-pengontrol pelepasan bahan aktif seperti obat dan sel, serta di bidang
tissue engineering (teknik jaringan tubuh). Hidrogel digunakan sebagai matriks
untuk memperbaiki dan meregenerasi berbagai macam jaringan dan organ tubuh
manusia (Hoffman, 2002).
Hidrogel dapat disintesis dari polimer sintetik maupun polimer alam. Polimer
sintetik seperti polyhydroxyethyl methacrylate (pHEMA), polyacrylamide, dan
polivinil alkohol berasal dari turunan minyak bumi sehingga hidrogel yang
dihasilkan cenderung sulit terurai di alam (Distantina, 2014). Penggunaan hidrogel
dari polimer sintetik lebih dari satu juta ton per tahun di dunia (Abd El-Mohdy et al.,
2009). Hal ini akan berdampak terhadap harga obat-obatan yang berbentuk hidrogel
semakin mahal sehingga akan menyebabkan dampak negatif terhadap kesehatan
masyarakat. Berdasarkan kondisi tersebut, maka upaya pengurangan penggunaan
hidrogel berbasis polimer sintetik harus segera dilakukan.
Hidrogel berbahan dasar polimer alam memiliki keunggulan seperti ramah
lingkungan (biodegradable), tidak bersifat racun (non toksik), dan bahan bakunya
cukup melimpah dibandingkan polimer sintetis sehingga harganya lebih murah
(Distantina, 2014). Polimer alam yang berasal dari karbohidrat memiliki potensi
sebagai bahan baku pembuatan hidrogel antara lain seperti alginate, karagenan,
tragakan, pectin, xanthan gum, gellan gum, dan guar gum (Lieberman et al., 1990).
Polisakarida merupakan suatu biopolimer yang pertama terbentuk di bumi.
Galaktomanan merupakan suatu kelompok polisakarida, yang secara khusus
Universitas Sumatera Utara
diproduksi dari kacang-kacangan (Mathur, 2012). Seperti namanya, galaktomanan
terdiri dari dua jenis unit monomer gula, yaitu mannosa dan galaktosa. Mannosa
merupakan komponen utama dan galaktosa merupakan komponen pelengkap
(minor). Jumlah unit galaktosa pada polisakarida selalu lebih kecil dari mannosa
(Mathur, 2012).
Salah satu sumber galaktomanan melimpah di alam adalah kolang-kaling.
Kolang-kaling merupakan endosperm biji buah aren yang berumur setengah masak
setelah melalui proses pengolahan. Kolang kaling adalah endosperm biji buah aren
yang berumur setengah masak setelah melalui proses pengolahan. Setelah diolah
menjadi kolang kaling, maka benda ini mejadi lunak, kenyal, dan berwarna putih
agak bening (Sunanto, 1993).
Karbohidrat di dalam biji aren (Arenga pinnata ) yang pada umumnya adalah
galaktomanan memiliki berat molekul beragam, yaitu dari 6000 sampai dengan
17000 (Kooiman, 1971). Galaktomanan telah diisolasi dari kolang-kaling
menggunakan air suling dan pemisahan dilakukan dengan cara sentrifugasi sehingga
diperoleh kadar galaktomanan sebesar 4,58 % (Tarigan, 2012).
Pezron et al., 1988, telah meneliti interaksi-interaksi yang terjadi pada
pembentukan gel reversible yang dipengaruhi oleh ion pengompleks borat dengan
galaktomanan guaran. Kesavan dan Prud'homme, 1992, telah meneliti pembuatan
hidrogel asam borat dan pengaruh dari reaksi ikat silang antara gum dengan senyawa
borat. Selain itu, Burruano et al., 2002, meneliti sintesis guar gum ikat silang borat
yang mengandung senyawa mucin dalam konsentrasi sama dengan lendir serviks
sebagai
pengganti
lendir
serviks
(lendir
leher
rahim)
segar.
Berdasarkan hal tersebut, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian
pembuatan hidrogel galaktomanan kolang-kaling yang diikat silang dengan senyawa
borat yang berasal dari asam borat kemudian akan dianalisis gugus fungsi
menggunakan FT-IR, morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning Electron
Microscopic), kemampuan mengembang (swelling), dan ketebalan rata-ratanya.
Universitas Sumatera Utara
1.2
Perumusan Masalah
1. Bagaimanakah pembuatan film hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari
galaktomanan kolang-kaling (Arenga pinnata ) dengan asam borat (H3BO3) ?
2. Bagaimanakah karakteristik film hidrogel galaktomanan ikat silang borat yang
dihasilkan yakni perubahan gugus fungsi, sifat morfologi, derajat swelling dan
ketebalan ?
1.3
Pembatasan Masalah
Penelitian ini mengambil batasan-batasan sebagai berikut :
1. Kolang-kaling (Arenga pinnata ) yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh
dari pasar tradisional pasar V Padang Bulan, Medan.
2. Agen pengikat silang yang digunakan adalah asam borat (H3BO3).
1.4
Tujuan Penelitian
1. Untuk membuat film hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari galaktomanan
kolang-kaling (Arenga pinnata ) dengan asam borat (H3BO3).
2. Untuk menentukan karakteristik film hidrogel galaktomanan ikat silang borat
yang dihasilkan yakni perubahan gugus fungsi, sifat morfologi permukaan, derajat
swelling dan ketebalan.
1.5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pembuatan film
hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari galaktomanan kolang-kaling (Arenga
pinnata ) dengan asam borat (H3BO3) dan karakteristik galaktomanan ikat silang
borat yang dihasilkan.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA - USU
Medan. Proses sentrifugasi dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU Medan. Analisis morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning Electron
Microscopic) dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri
Lhokseumawe Aceh. Analisis perubahan gugus fungsi menggunakan FT-IR
dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU Medan dan
Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA - UGM Yogyakarta.
1.7
Metode Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium dimana pada tahap pertama
dilakukan pemisahan galaktomanan dari kolang-kaling (Arenga pinnata ) melalui
proses ekstraksi menggunakan pelarut air suling dengan perbandingan kolang-kaling
banding air suling sebesar 1 : 10, kemudian disentrifugasi pada kecepatan 7000 rpm
selama 60 menit. Endapan terbentuk dengan penambahan etanol pada perbandingan
etanol banding supernatan sebesar 2 : 1 kemudian disaring dan dikeringkan didalam
desikator.
Pada tahap kedua, galaktomanan yang diperoleh diikat silang dengan asam
borat pada kondisi pH 9 sambil diaduk menggunakan hotplate stirrer , kemudian
dituang kedalam cetakan berukuran 13x13 cm, dan dimasukkan kedalam desikator.
Film hidrogel galaktomanan ikat silang borat yang diperoleh diuji ketebalan rata-rata
dan indeks swelling kemudian dianalisis perubahan gugus fungsi menggunakan
spektrofotometer FT-IR dan morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning
Electron Microscopic).
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Hidrogel pada umumnya terbentuk oleh molekul polimer hidrofilik yang saling
sambung silang melalui ikatan kimia atau gaya kohesi seperti interaksi ionik, ikatan
hidrogen atau interaksi hidrofobik (Lieberman et al., 1990). Hidrogel banyak
diaplikasikan pada bidang kedokteran, hidrogel dimanfaatkan sebagai matrik media
penyimpan-pengontrol pelepasan bahan aktif seperti obat dan sel, serta di bidang
tissue engineering (teknik jaringan tubuh). Hidrogel digunakan sebagai matriks
untuk memperbaiki dan meregenerasi berbagai macam jaringan dan organ tubuh
manusia (Hoffman, 2002).
Hidrogel dapat disintesis dari polimer sintetik maupun polimer alam. Polimer
sintetik seperti polyhydroxyethyl methacrylate (pHEMA), polyacrylamide, dan
polivinil alkohol berasal dari turunan minyak bumi sehingga hidrogel yang
dihasilkan cenderung sulit terurai di alam (Distantina, 2014). Penggunaan hidrogel
dari polimer sintetik lebih dari satu juta ton per tahun di dunia (Abd El-Mohdy et al.,
2009). Hal ini akan berdampak terhadap harga obat-obatan yang berbentuk hidrogel
semakin mahal sehingga akan menyebabkan dampak negatif terhadap kesehatan
masyarakat. Berdasarkan kondisi tersebut, maka upaya pengurangan penggunaan
hidrogel berbasis polimer sintetik harus segera dilakukan.
Hidrogel berbahan dasar polimer alam memiliki keunggulan seperti ramah
lingkungan (biodegradable), tidak bersifat racun (non toksik), dan bahan bakunya
cukup melimpah dibandingkan polimer sintetis sehingga harganya lebih murah
(Distantina, 2014). Polimer alam yang berasal dari karbohidrat memiliki potensi
sebagai bahan baku pembuatan hidrogel antara lain seperti alginate, karagenan,
tragakan, pectin, xanthan gum, gellan gum, dan guar gum (Lieberman et al., 1990).
Polisakarida merupakan suatu biopolimer yang pertama terbentuk di bumi.
Galaktomanan merupakan suatu kelompok polisakarida, yang secara khusus
Universitas Sumatera Utara
diproduksi dari kacang-kacangan (Mathur, 2012). Seperti namanya, galaktomanan
terdiri dari dua jenis unit monomer gula, yaitu mannosa dan galaktosa. Mannosa
merupakan komponen utama dan galaktosa merupakan komponen pelengkap
(minor). Jumlah unit galaktosa pada polisakarida selalu lebih kecil dari mannosa
(Mathur, 2012).
Salah satu sumber galaktomanan melimpah di alam adalah kolang-kaling.
Kolang-kaling merupakan endosperm biji buah aren yang berumur setengah masak
setelah melalui proses pengolahan. Kolang kaling adalah endosperm biji buah aren
yang berumur setengah masak setelah melalui proses pengolahan. Setelah diolah
menjadi kolang kaling, maka benda ini mejadi lunak, kenyal, dan berwarna putih
agak bening (Sunanto, 1993).
Karbohidrat di dalam biji aren (Arenga pinnata ) yang pada umumnya adalah
galaktomanan memiliki berat molekul beragam, yaitu dari 6000 sampai dengan
17000 (Kooiman, 1971). Galaktomanan telah diisolasi dari kolang-kaling
menggunakan air suling dan pemisahan dilakukan dengan cara sentrifugasi sehingga
diperoleh kadar galaktomanan sebesar 4,58 % (Tarigan, 2012).
Pezron et al., 1988, telah meneliti interaksi-interaksi yang terjadi pada
pembentukan gel reversible yang dipengaruhi oleh ion pengompleks borat dengan
galaktomanan guaran. Kesavan dan Prud'homme, 1992, telah meneliti pembuatan
hidrogel asam borat dan pengaruh dari reaksi ikat silang antara gum dengan senyawa
borat. Selain itu, Burruano et al., 2002, meneliti sintesis guar gum ikat silang borat
yang mengandung senyawa mucin dalam konsentrasi sama dengan lendir serviks
sebagai
pengganti
lendir
serviks
(lendir
leher
rahim)
segar.
Berdasarkan hal tersebut, peneliti tertarik untuk melakukan penelitian
pembuatan hidrogel galaktomanan kolang-kaling yang diikat silang dengan senyawa
borat yang berasal dari asam borat kemudian akan dianalisis gugus fungsi
menggunakan FT-IR, morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning Electron
Microscopic), kemampuan mengembang (swelling), dan ketebalan rata-ratanya.
Universitas Sumatera Utara
1.2
Perumusan Masalah
1. Bagaimanakah pembuatan film hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari
galaktomanan kolang-kaling (Arenga pinnata ) dengan asam borat (H3BO3) ?
2. Bagaimanakah karakteristik film hidrogel galaktomanan ikat silang borat yang
dihasilkan yakni perubahan gugus fungsi, sifat morfologi, derajat swelling dan
ketebalan ?
1.3
Pembatasan Masalah
Penelitian ini mengambil batasan-batasan sebagai berikut :
1. Kolang-kaling (Arenga pinnata ) yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh
dari pasar tradisional pasar V Padang Bulan, Medan.
2. Agen pengikat silang yang digunakan adalah asam borat (H3BO3).
1.4
Tujuan Penelitian
1. Untuk membuat film hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari galaktomanan
kolang-kaling (Arenga pinnata ) dengan asam borat (H3BO3).
2. Untuk menentukan karakteristik film hidrogel galaktomanan ikat silang borat
yang dihasilkan yakni perubahan gugus fungsi, sifat morfologi permukaan, derajat
swelling dan ketebalan.
1.5
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai pembuatan film
hidrogel galaktomanan ikat silang borat dari galaktomanan kolang-kaling (Arenga
pinnata ) dengan asam borat (H3BO3) dan karakteristik galaktomanan ikat silang
borat yang dihasilkan.
Universitas Sumatera Utara
1.6
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA - USU
Medan. Proses sentrifugasi dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU Medan. Analisis morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning Electron
Microscopic) dilakukan di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri
Lhokseumawe Aceh. Analisis perubahan gugus fungsi menggunakan FT-IR
dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi USU Medan dan
Laboratorium Kimia Organik Fakultas MIPA - UGM Yogyakarta.
1.7
Metode Penelitian
Penelitian ini bersifat eksperimen laboratorium dimana pada tahap pertama
dilakukan pemisahan galaktomanan dari kolang-kaling (Arenga pinnata ) melalui
proses ekstraksi menggunakan pelarut air suling dengan perbandingan kolang-kaling
banding air suling sebesar 1 : 10, kemudian disentrifugasi pada kecepatan 7000 rpm
selama 60 menit. Endapan terbentuk dengan penambahan etanol pada perbandingan
etanol banding supernatan sebesar 2 : 1 kemudian disaring dan dikeringkan didalam
desikator.
Pada tahap kedua, galaktomanan yang diperoleh diikat silang dengan asam
borat pada kondisi pH 9 sambil diaduk menggunakan hotplate stirrer , kemudian
dituang kedalam cetakan berukuran 13x13 cm, dan dimasukkan kedalam desikator.
Film hidrogel galaktomanan ikat silang borat yang diperoleh diuji ketebalan rata-rata
dan indeks swelling kemudian dianalisis perubahan gugus fungsi menggunakan
spektrofotometer FT-IR dan morfologi permukaan menggunakan SEM (Scanning
Electron Microscopic).
Universitas Sumatera Utara