Mengenal Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin

Lignoselulosa adalah suatu komponen penyusun dinding sel tanaman terutama pada bagian batang. Lignoselulosa terdiri dari nama yang digunakan untuk bahan yang mengandung lignin, selulosa, dan hemiselulosa.

Hemiselulosa dan selulosa adalah polisakarida yang mampu diurai menjadi monosakarida yang selanjutnya digunakan sebagai bahan utama pembuatan kimia, bahan bakar, biopolimer, bahan pakan, dan produksi enzim.

Ketersediaan bahan lignoselulosa yang melimpah di bumi menjadi kajian tentang pemanfaatan bahan tersebut. Hemiselulosa dan selulosa pada struktur bahan lignoselulosa terikat oleh lignin. Struktur lignin sangat rapat dan kuat sehingga menyulitkan bagi enzim pemecah hemiselulosa dan selulosa untuk bisa masuk ke dalam dan bekerja memecah hemiselulosa dan selulosa menjadi gula sederhana.

Selain lignin, ada juga faktor yang mampu menghambat kerja enzim tersebut adalah struktur selulosa itu sendiri. Dimana struktur selulosa adalah crystaline region dan amorphous region. Crystaline region adalah struktur selulosa lurus dan rapat sedangkan amorphous region adalah struktur selulosa lebih renggang.

Untuk lebih mengenal seperti apa itu selulosa, hemiselulosa, dan lignin, Berikut penjelasannya.


1. Selulosa

Sumber: https://www.kajianpustaka.com/

Selulosa merupakan senyawa seperti serabut, liat, tidak larut dalam air, dan ditemukan di dalam dinding sel pelindung tumbuhan terutama pada tangkai batang, dahan dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Selulosa disusun dari rantai glukosa dengan ikatan β(1-4). Selulosa sering disebut sebagai serat yang mempunyai polisakarida terbanyak. (Polisakarida merupakan polimer yang terdiri lebih dari 10 monomer monosakrida).

Polisakarida selulosa terdapat dalam jaringan berserat pada dinding sel. Selulosa merupakan polimer alam yang paling banyak dan tersebar di alam. Jumlah ribuan bahkan jutaan ton selulosa dimanfaatkan setiap tahun untuk membuat kertas, tekstil maupun untuk perabot kayu. Kayu adalah suatu sumber utama selulosa, dimana kebanyakan kayu mengandung 42% selolusa, hemiselulosa 28% dan lingnin 28%. Menurut Daulay (2009) menyatakan bahwa selain kayu, kapas merupakan sumber selulosa, hampir seluruhnya memang selulosa.

Unsur utama serat alam adalah selulosa dan lignin. Jumlah selulosa dalam serat alam sangat tergantung pada jenis serat, umur, dan tempat tumbuh tanaman serat tersebut. Walaupun struktur kimia selulosa dari berbagai jenis serat alam sama namun derjat polimerisasinya berbeda. Rumus molekul selulosa adalah (C6H10O5)n dan n adalah derajat polimerisasi yang bisa berupa angka ribuan. Dimana derajat polimerisasi akan mempengaruhi panjang rantai suatu rangkaian selulosa. Menurut Mohanty (2005) menyatakan bahwa sifat-sifat mekanil suatu serat sangat tergantung pada derajat polimerisasinya.

Baca juga: Mengenal Selulosa: Sifat, Jenis, dan Kegunaan


Dilihat dari struktur, dapat diharapkan bahwa selulosa mempunyai kelarutan yang besar dalam air, karena banyak kandungan gugus hidroksi yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan air. Tetapi kenyataanya tidak demikian, dan selulosa bukan hanya tidak larut dalam air tetapi juga dalam pelarut lain. Hal ini terjadi akibat kekuatan rantai dan tingginya gaya antar rantai akibat  ikatan hidrogen antara gugus hidroksil pada rantai yang berdekatan. Menurut Daulay (2009) menyatakan bahwa faktor ini dilihat menjadi penyebab kekristalan yang tinggi dari serat selulosa.

Sifat fisika selulosa adalah (Daulay, 2009),

  1. Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan lebih  baik jika dibandingkan dengan bentuk amorfnya.
  2. Keadaan kering, selulosa bersifat higroskopis (mudah menyerap dan melepaskan uap air), keras dan rapuh. Bila selulosa cukup banyak mengandung air maka akan bersifat lunak. Jadi fungsi air disini adalah  sebagai pelunak.
  3. Mampu terdegradasi oleh hirolisa, oksida, foto kimia maupun secara mekanis sehingga berat molekulnya menurun.
  4. Tidak larut dalam air maupun pelarut organk, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali.


2. Hemiselulosa

Hemiselulosa
Sumber: http://repository.poliupg.ac.id

Hemiselulosa adalah suatu polisakarida lain yang terdapat dalam tanaman dan tergolong senyawa organik. Hemiselulosa bersifat nonkristalin dan tidak bersifat serat, mudah mengembang kerena itu hemiselulosa sangat berpengaruh terhadap terbentuknya jalinan antara serat pada saat pembentukan lembaran, lebih mudah larut dalam pelarut alkali dan lebih mudah dhidrolisis dengan asam menjadi komponen monomernya yang terdiri dari D-glukosa, D-manosa, D-galaktosa, D-silosa, dan L-arabinosa.

Hemiselulosa berfungsi sebagai bahan pendukung dalam dinding sel dan berlaku sebagai perekat antara sel tunggal yang terdapat didalam sel dan berlaku sebagai perekat antara sel tunggal yang terdapat didalam batang pisang dan tanaman lainnya.

Hemiselulosa mempunyai kemiripan dengan selulosa yaitu polimer semikristal yang terdiri dari gula pentosa dan heksosa. Awalnya hemiselulosa menjadi perantara dalam biosintesis selulosa, akan tetapi untuk sekarang diketahui bahwa hemiselulosa tergolong dalam kumpulan polisakarida heterogen yang terbentuk melalui biosintesis yang berbeda seperti biosintesis dalam selulosa.

Perbedaan hemiselolsa dan selulosa adalah

  1. Hemiselulosa mudah larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, sedangkan selulosa adalah sebaliknya.
  2. Hemiselulosa bukan serat-serat panjang seperti selulosa.
  3. Hasil hidrolisis selulosa akan menghasilkan D-glukosa, sedangkan hasil hidrolisis hemiselulosa menghasilkan D-xilosis dan monosakarida.
  4. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antara serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal.


Sifat hemiselulosa adalah (Daulay, 2009), 

  1. Hemiselulosa bersifat heteropolisakarida sedangkan sifat selulosa adalah homopolisakarida dimana selulosa dan hemiselulosa mempunyai fungsi yang sama sebagai penyokong dinding sel. 
  2. Hemiselulosa mudah dihidrolisis oleh asam yang monomernya terdiri dari D-glukosa, D-manosa, D-galaktosa, D-xilosa, L-arabinosa, dan sejumlah kecil ramnosa dan asam galaktonik.
  3. Kebanyakan hemiselulosa mempunyai derajat polimer sekitar 200.
  4. Hemiselulosa berhubungan erat dengan selulosa dan sebagai satu komponen struktur dalam tumbuh-tumbuhan. 
  5. Jumlah hemiselulosa dalam berat kering kayu biasanya antara 20-30%.
  6. Komposisi dan struktur hemiselulosa kayu lunak berbeda dengan kayu keras dimana perbedaan ini terlihat dalam kandungan hemiselulosa dan komposisinya pada batang, dahan akar dan kulit kayu.


Hemiselulosa sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding sel. Dimana 5 gula netral yaitu D-xilosa, D-mannosa, D-glukosa, D-galaktosa, dan L-arabinosa yang merupakan konsitituen utama penyusun hemiselulosa mengandung senyawa tambahan asam uronat. Secara struktrual, hemiselulosa memiliki sifat reaksi oksidasi dan degradasi terlebih dahulu daripada selulosa, karena rantai molekul hemiselulosa lebih pendek dan bercabang. Rumus molekul hemiselulosa adalah (C5H10O5)n.

Baca juga: 3 Bagian Dimensi Serat Kayu


3. Lignin

Sumber: https://www.sridianti.com/

Lignin merupakan suatu molekul kompleks yang terdiri dari unit phenylphropane yang terikat di dalam struktur tiga dimenesi. Lignin juga merupakan suatu material yang paling kuat di dalam biomassa. Lignin ini sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia. Hal ini disebabkan karena kandungan karbon yang relatif tinggi dibandingkan dengan selulosa dan hemiselulosa, lignin memiliki kandungan energi yang tinggi. 

Menurut Daulay (2009) lignin merupakan suatu jaringan polimer amorfus tiga dimensi yang dibentuk daripada unit-unit fenipropana serta mempunyai derajat polimer yang tinggi. Lignin dikenal dengan polimer berunit fenilpropana dan polimer terbanyak kedua setelah selulosa di dalam tumbuhan.

Lignin mempunyai fungsi sebagai bahan perekat atau semen sel-sel selulosa yang membuat kayu menjadi kuat. Lignin dapat mengurangi daya pengembangan serat serta ikatan antar serat. Rumus molekul lignin adalah (C9H10O2)n atau (C10H12O3)n atau (C11H14O4)n. Lignin terakumulasi pada batang tumbuhan berbentuk pohon dan semak. 


Sumber:

Daulay,  L.R.,  2009. Adhesi  Penguat  Serbuk  Pulp  Tandan Kosong  Sawit  Teresterifikasi Dengan  Matriks  Komposit Polietilena : Disertasi. Medan : Universitas Sumatera Utara.

Mohanty, Misra, M., Drzal, L.T., 2005. Natural fibers, biopolymers, and biocomposites: an introduction. In: Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites. pp. 1–36.


Salam Lestari,
Lamboris Pane

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel