D. Manfaat Penelitian
3. Aktivitas Antibakteri Kitosan
Kitosan merupakan senyawa polikationik alam unik yang memiliki aktivitas antibakteri (Liu et al., 2006). Kim et al. (1998) menyebutkan bahwa gugus amina terprotonasi dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan menahan muatan ion negatif mikroorganisme
Aktivitas antibakteri kitosan dipengaruhi oleh viskositas, derajat deasetilasi dan pH media (Jumaa et al., 2002). Konsentrasi hambatan minimum kitosan antara 0,005-0,1%, tergantung dari jenis bakteri dan berat molekul kitosan (No et al., 2002) serta variasi pH. Bakteri dengan perbedaan kondisi pertumbuhan mempunyai sensitivitas yang berbeda terhadap kitosan (Liu et al., 2006). Derajat deasetilasi yang semakin besar menunjukkan jumlah gugus amina dalam kitosan semakin banyak sehingga kelarutannya dalam asam semakin besar. Dari penelitian Rege dan Lawrence (1999) kitosan dengan derajat deasetilasi lebih dari 65% akan larut dalam asam.
Kitosan umumnya menunjukkan efek antibakteri yang besar pada bakteri Gram-positif dibanding Gram-negatif dengan konsentrasi kitosan 0,1% (No et al., 2002). Telah diteliti oleh Zhang et al. (2003) aktivitas antibakteri kitosan dengan derajat deasetilasi 69,10 sampai 92,52%, diperoleh laju reduksi Escherichia coli 62,14 sampai 84,98% dan Hay bacillus 33,96 sampai 82,53%. M enurut Liu et al. (2006) selain jenis bakteri, faktor lain yang mempengaruhi daya hambat pertumbuhan bakteri adalah berat molekul kitosan, di mana aktivitas antibakteri pada berat molekul rendah lebih besar daripada berat molekul tinggi. M enurunnya aktivitas antibakteri pada berat molekul tinggi karena kitosan dengan berat molekul tinggi memiliki viskositas besar sehingga lebih sulit untuk terdifusi pada agar yang mengandung organisme uji (Lim et al., 2002).
Kecenderungan meningkatnya aktivitas antibakteri kitosan dengan menurunnya berat molekul hanya berlaku pada bakteri Gram-negatif, dan tidak berlaku untuk Gram-positif (No et al., 2002). M enurut Zheng dan Zhu (2003) aktivitas antibakteri S. aureus (Gram-positif) meningkat ketika berat molekul kitosan meningkat, hal ini disebabkan kitosan dengan berat molekul besar akan membentuk lapisan yang menghambat absorbsi nutrisi dari luar sel. Aktivitas antibakteri terhadap E. coli (Gram-negatif) meningkat ketika berat molekul kitosan menurun, hal ini karena kitosan dengan berat molekul kecil lebih mudah masuk ke dalam sel dan mengganggu metabolisme sel. Pengaruh viskositas terhadap aktivitas antibakteri kitosan y ang diaplikasikan sebagai bahan pengisi pada kemasan palstik yaitu semakin besar viskositas maka aktivitas antibakteri menjadi turun. Jika konsentrasi kitosan kecil maka viskositas rendah. Konsentrasi kitosan yang mencapai harga yang cukup tinggi menyebabkan tingginya viskositas kitosan menjadi turun dan hanya sedikit sekali kitosan yang masuk. Oleh karena itu, jumlah gugus amino kuarterner akan turun ketika konsentrasi kitosan naik dan aktivitas antibakteri menjadi turun.
Prashant et al. (2007) menyebutkan bahwa kation dari molekul kitosan meningkatkan kekuatan ikatan di atas permukaan sel mikrobial, yang menyebabkan penyusutan membran sel secara perlahan dan akhirnya menyebabkan kematian sel. Beberapa kemungkinan lain tentang aktivitas antibakteri adalah polikation molekul kitosan berinteraksi dengan komponen anionik dinding sel mikrobial (lipopolisakarida dan protein) secara dominan, yang menghasilkan kerusakan komponen intraseluler karena perubahan permeabilitas, terjadi pencegahan masuknya nutrien kedalam sel; berikatan dengan DNA kemudian menghambat RNA dan sintesis protein; berikatan melalui interaksi hidrofobisitas. Zhang et al. (2003) menyebutkan bahwa aktivitas antibakteri oleh kitosan dapat melalui beberapa mekanisme, yaitu: pertama, polikation kit osan mengganggu metabolisme bakteri dengan melapisi permukaan sel bakteri. Kedua, kitosan mengikat DNA bakteri untuk menghambat sintesis RNA. Liu et al. (2006) menyebutkan bahwa aktivitas antibakteri kitosan melalui flokulasi sehingga membunuh bakteri. Aktivitas antibakteri dapat melalui cara membunuh
mikroorganisme (bakteriosidal) dan atau penghambat pertumbuhan mikroorganisme (bakteriostatik) dengan jalan menghancurkan atau menganggu dinding sel, menghambat sintesis dinding sel, menghambat sintesis protein dan asam nukleat, merusak DNA, denaturasi protein, menghambat aktivitas enzim.
4. Polipropilena
Polipropilena adalah polimer yang mempunyai satuan ulang atau monomer propilena dengan nama lain propena. Propilena merupakan salah satu produk utama dari pengolahan minyak bumi pada industri petrokimia. Secara industri, polimerisasi propilena dilakukan dengan menggunakan katalisasi koordinasi. PP adalah suatu rantai linier yang berbentuk –P-P-P-P- dengan P merupakan propilena. Gambar 3 menunjukkan struktur (a) propilena, (b) polipropilena, dan (c) Penampang bagian dasar limbah kemasan air minum berbentuk gelas.
CH2 C CH3 H Propilena Polipropilena CH2 C CH3 H
Gambar 3. (a) Struktur Propilena; (b) Polipropilena (Sopyan, 2001); (c) Penampang Bagian Dasar Limbah Kemasan Air M inum Berbentuk Gelas
Setiap unit propilena mempunyai gugus metin yang reaktif. Kereaktifan atom H metin disebabkan oleh efek sterik dari gugus besar di sekitar karbon tersier. Bila suatu radikal menyerang PP, maka hidrogen yang lepas adalah atom H metin yang terikat pada atom C tersier. M enurut Pudjaatmaka (1986) posisi radikal pada karbon C tersier bersifat sangat stabil, sehingga atom H yang terikat pada karbon tersebut sangat reaktif dan bersifat non polar. Suharty dan Wirjosentono (2005) telah membuat biokomposit secara reaktif dengan inisiator benzoil peroksida (BPO). Struktur Struktur Benzoil Peroksida (BPO) dapat dilihat pada Gambar 4.
.
C O O
O C O
Gambar 4. Struktur Benzoil Peroksida (BPO) (Sopyan, 2001) Senyawa Struktur Benzoil Peroksida (BPO) tidak stabil terhadap panas dan terurai menjadi radikal-radikal benzoiloksi pada suhu tertentu sehingga dapat mengganggu senyawa lain untuk membentuk radikal pula. Keuntungan benzoil peroksida adalah radikal benzoiloksi cukup stabil sehingga cenderung bereaksi dengan molekul-molekul monomer yang lebih reaktif sebelum mengeliminasi karbon dioksida sehingga mengurangi pemborosan inisiator (Sopyan, 2001).
M ekanisme pembentukan radikal dari BPO dimulai dengan terjadinya peruraian unimolekul Struktur Benzoil Peroksida (BPO) menjadi 2 radikal benzoiloksi (R1 dan R2). Radikal-radikal ini bereaksi dengan atom hidrogen dari polipropilena maupun selulosa membentuk senyawa radikal, dan selanjutnya menyebabkan senyawa lain menjadi radikal. Dalam penelitian ini, Pembentukan senyawa radikal dan reaksinya dapat dilihat pada Gambar 5.
C O O C O C O O. 2 (a)
R.
+ PP RH.
+ PP.
(b)Gambar 5. (a) Reaksi Pemecahan Senyawa BPO M enjadi Senyawa Radikal (b) Reaksi Radikal dari BPO M enyerang PP
M enurut Iskasari, dkk (2009) penggunaan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,03% mampu memaksimalkan pembentukan ikatan tanpa terjadi degradasi oleh inisiator sendiri sehingga biokomposit memiliki berat molekul lebih besar dari pada biokomposit dengan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,08%. Berdasarkan penelitian Suharty, dkk (2007) reaksi antara PP dan serat tumbuhan adalah terjadi ikatan antara gugus metin pada PP yang bersifat non polar dengan gugus vinil pada asam akrilat (AA) yang bersifat non polar, serta
terjadinya ikatan antara gugus hidroksil dari selulosa yang bersifat polar dengan gugus karbonil asam karboksilat dari asam akrilat (AA) yang bersifat polar membentuk ester. Konsentrasi inisiator 0,03% diharapkan agar ikatan biokomposit tidak terdegradasi oleh radikal inisiator yang berlebih. Oleh karena itu kenaikan kuat tarik biokomposit dengan Struktur Benzoil Peroksida (BPO) 0,03% lebih baik dari pada biokomposit dengan inisiator 0,08%. Polipropilena digunakan sebagai kemasan air minum karena bersifat transparan. Polipropilena memiliki sifat-sifat fisik seperti dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Sifat-Sifat Fisik Polipropilena (Othmer, 1985)
S ifat-sifat Nilai
T dekomposisi (°C) 380
Titik leleh (°C) 165 - 175
Kuat tarik (M Pa) 29,3 – 38,6
Umumnya setiap kemasan plastik dicantumi logo dan kode angka yang menandakan bahan pembuatan kemasan plastik. Kode angka yang berada di dalam logo daur ulang yang berbentuk segitiga bisa ditemukan di bagian dasar kemasan. Logo segitiga dengan angka 5 didalamnya serta tulisan PP dibawahnya ditemukan di bagian dasar limbah kemasan air minum berbentuk gelas. PP merupakan plastik yang sulit terdegradasi secara alami. Hal ini mengakibatkan limbah PP dapat mencemari lingkungan. M enurut Suharty, dkk. (2007), spektra IR PP murni menunjukkan serapan ciri khas PP pada 2723 cm-1, serapan gugus CH2 pada 1458 cm-1, dan gugus CH3 pada 1373 cm-1. Spektra IR PPDU menunjukkan serapan ciri khas PP pada 2723 cm-1, serapan gugus CH2 pada 1454 cm-1, serapan gugus CH3 pada 1373 cm-1, dan senyawa pengotor pada 1639 cm-1 . Wirjosentono dkk. (2001) telah membuat biokomposit dari PP dan kayu kelapa sawit. Selain itu, PP juga bisa ditambahkan serbuk sekam padi (SSP) membentuk biokomposit sehingga mempunyai sifat mekanik yang baik dan dapat terdegradasi secara alami (Suharty, dkk. 2007).