HASIL DAN PEMBAHASAN
4.4 Implikasi Hubungan Lignin Terlarut Asam dengan Rasio Siringil Guaiasil Dalam Proses Pulping
Hasil penelitian yang menunjukkan adanya kecenderungan meningkatnya kadar lignin terlarut asam dengan semakin tingginya rasio siringil guaiasil, dapat memberikan implikasi terhadap sifat kimia kayu. Menurut Syafii dan Nawawi (2008), hubungan antara kandungan lignin terlarut asam dengan rasio siringil- guaiasil dapat dijadikan dasar pertimbangan dalam penilaian sifat kimia dan mutu kayu terkait dengan pengolahan dan penggunaan kayu khususnya pengolahan kimia.
Proses pulping merupakan salah satu proses pengolahan kayu yang berhubungan dengan lignin. Reaksi utama selama proses pulping adalah reaksi delignifikasi atau reaksi degradasi dan pelarutan lignin. Delignifikasi merupakan reaksi degradasi dan pelarutan lignin selama proses pulping. Reaksi delignifikasi terjadi karena adanya reaksi kimia antara larutan pemasak dengan komponen kimia penyusun kayu terutama lignin. Proses pulping yang baik adalah proses
yang selektifitas dan laju delignifikasinya tinggi dengan tingkat kerusakan selulosa yang kecil.
Pengetahuan tentang kadar lignin yang merupakan faktor penting dalam efisiensi proses pulping sudah diketahui secara luas. Kayu yang memiliki kandungan lignin yang lebih tinggi, lebih sulit untuk didelignifikasi daripada kayu dengan kandungan lignin yang lebih rendah (Panshin dan de Zeeuw 1970, Casey 1980). Kayu yang memiliki kandungan lignin yang rendah akan lebih mudah untuk diproses pulping dan kebutuhan bahan kimia akan relatif lebih sedikit. Akan tetapi kalau hanya berdasarkan kadar lignin, tidak bisa menjelaskan pada saat pembuatan pulp dari kayu daun lebar dengan kandungan lignin yang sama tetapi memiliki laju delignifikasi yang berbeda atau menghasilkan pulp dengan kadar lignin sisa yang berbeda.
Struktur kimia penyusun lignin juga ikut berperan penting dalam penentuan laju delignifikasi selain dari kandungan lignin dalam kayu yang rendah. Menurut Chiang (2006), kandungan lignin yang rendah dan kereaktifan lignin secara kimia dengan rasio S/G yang tinggi berhubungan dengan efisiensi proses pulping dan bleaching.
Struktur lignin pada kayu daun lebar (hardwood) berbeda dengan kayu daun jarum (softwood). Kayu yang memiliki unit siringil lebih mudah untuk didelignifikasi, sehingga proses pulping menjadi lebih mudah. Hal ini karena reaktifitas lignin siringil lebih tinggi dibandingkan dengan lignin guaiasil, pada proses pulping alkali (Chang dan Sarkanen 1973, Tsutsumi et al. 1995). Lignin guaiasil memiliki lebih banyak daerah ikatan (binding sites) per molekul. Peningkatan jumlah binding sites akan merefleksikan proporsi yang lebih tinggi dari struktur terkondensasi. Derajat kondensasi (degree of condensation) yang lebih tinggi menjadikan lignin lebih sulit untuk didegradasi secara kimia selama proses pulping (Rahmawati 1999). Penelitian lebih lanjut menunjukkan perbedaan laju delignifikasi pada jenis kayu Eukaliptus sangat terkait erat dengan rasio siringil-guaiasil lignin (Gonzales et al. 1999 dan del Rio et al. 2005). Semakin tinggi proporsi siringil penyusun lignin, semakin tinggi laju delignifikasinya. Proporsi siringil lignin yang lebih tinggi, diikuti dengan kemudahan larut selama
proses pulping mengakibatkan konsumsi alkali dan degradasi selulosa yang rendah.
Berdasarkan hasil-hasil penelitian tersebut kemudian memunculkan kesimpulan bahwa rasio siringil-guaiasil pada lignin kayu daun lebar merupakan faktor kunci terkait dengan laju delignifikasi. Oleh sebab itu, rasio siringil-guaiasil lignin sering dijadikan sebagai dasar penilaian mutu kayu untuk bahan baku pulp. Hal ini dapat dijelaskan bahwa kadar lignin secara kuantitatif lebih berpengaruh terhadap konsumsi bahan kimia pemasak dan rendemen pulp, sedangkan rasio siringil-guaiasil lebih menentukan pada kemudahan lignin untuk didegradasi atau laju delignifikasi. Akan tetapi walaupun parameter rasio siringil-guaiasil ini sangat penting untuk penilaian mutu bahan baku pulp, permasalahan utama yang dihadapi adalah prosedurnya yang kompleks dan sulit, bahan kimia yang mahal dan memerlukan peralatan yang tidak sederhana karena harus menggunakan Gas- Kromatografi.
Hasil penelitian ini yang menunjukkan adanya korelasi yang kuat antara rasio siringil-guaiasil dengan lignin terlarut asam diharapkan akan mengatasi hal tersebut di atas. Walaupun penelitian ini masih sangat terbatas dengan jumlah sampel yang masih sedikit, akan tetapi kalau korelasi tersebut kemudian terbukti benar adanya (dengan jumlah sampel uji yang cukup memadai) maka nilai kadar lignin terlarut asam bisa menjadi parameter yang akurat untuk merepresentasikan reaktifitas lignin yang berkaitan dengan proporsi siringil guaiasil penyusun lignin. Hal ini akan sangat memudahkan karena penentuan kadar lignin terlarut asam dapat dilakukan sekaligus dengan penentuan kadar lignin Klason dengan metoda yang relatif mudah dan simpel, bahan kimia yang relatif murah dengan peralatan yang lebih sederhana. Oleh sebab itu, pembuktian lebih lanjut yang diperlukan adalah eksplorasi hubungan lignin terlarut asam dengan rasio siringil-guaiasil pada berbagai jenis kayu dengan kisaran nilai rasio siringil-guaiasil yang sangat beragam dengan jenis kayu yang lebih banyak dan hubungannya dengan delignifikasi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Kadar lignin Klason dan lignin terlarut asam pada jenis kayu Eukaliptus beragam dengan kecenderungan kadar lignin Klason yang lebih rendah disertai kadar lignin terlarut asam yang lebih tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa walaupun kadar lignin total kayu jumlahnya sama akan tetapi bisa memiliki reaktifitas yang berbeda.
2. Lignin terlarut asam memiliki korelasi yang erat dengan rasio siringil- guaiasil penyusun lignin. Lignin terlarut asam yang lebih tinggi diperoleh dari lignin kayu yang memiliki rasio siringil-guaiasil yang tinggi.
3. Oleh karena laju delignifikasi dalam proses pulping terkait dengan rasio siringil-guaiasil lignin, maka lignin terlarut asam bisa menjadi parameter penduga kemudahan suatu jenis kayu untuk didelignifikasi selama proses pulping.
5.2 Saran
1. Perlu dilakukan penelitian dengan jenis kayu yang lebih beragam dan jumlah sampel yang lebih banyak sehingga bisa diperoleh korelasi yang lebih akurat.
2. Perlu penelitian korelasi antara rasio S/G dan kadar lignin terlarut asam dengan delignifikasi pada proses pulping.
DAFTAR PUSTAKA
Achmadi SS. 1990. Kimia Kayu. Bogor: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Pendidikan Tinggi Pusat Antar Universitas Ilmu Hayat IPB. Akiyama T, H Goto, DS Nawawi, W Syafii, Y Matsumoto, G Meshitsuka. 2005.
Erythro/threo Ratio of -O-4-Structures as an Important Structural Characteristic of Lignin. Part 4: Variation in The Erythro/threo Ratio in Softwood and Hardwood Lignin’s and Its Relation to Syringyl/Guaiacyl Ratio. Holzforschung 59: 276-281.
Anonim. 2009. Eucalyptus deglupta. Diakses melalui http://en.wikipedia.org/wiki/Eucalyptus_deglupta [17 Maret 2009].
Anonim. 2009. Eucalyptus nitens. Diakses melalui
http://en.wikipedia.org/wiki/Eucalyptus_nitens [17 Maret 2009].
Campbell MM, RR Sederoff. 1996. Variation in Lignin Content and Composition Mechanisms of Control and lmplications for the Genetic lmprovement of Plants. Plant Physiol 110: 3-13.
Casey JP. 1980. Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology. Volume ke-1. New York: Interscience Publisher.
Chang H-M, KV Sarkanen. 1973. Species Variation in Lignin. Effect of Species on The Rate of Kraft Delignification. Tappi 56:132-134.
Chiang VL. 2006. Monolignol Biosynthesis and genetic Engineering of Lignin in Trees, a Review. Environ. Chem. Lett. 4:143-146.
del Rio JC, A Guiterez, M Hernando, P Landin, J Romero, AT Martinez. 2005 Determining the Influence of Eucalyptus Lignin Composition in Paper Pulp Yield Using Py-GC/MS. J. Anal. Appl. Pyrolisis 74: 110-115.
Dence CW. 1992. Determination of Lignin. Di dalam. Lin SY & Dence CW. Methodes in Lignin Chemistry. Springer-Verlag. Berlin. Pp. 33-61.
Doran JC. 2008. Eucalyptus camaldulensis Dehnh. Kehati Perkumpulan Prosea. Diakses melalui http://www.kehati.or.id/florakita/browser.php?docsid=918 [23 Desember 2008].
Fengel D, G Wegener. 1995. Kimia Kayu, Ultrastruktur dan Reaksi-reaksi. Terjemahan. Yogyakarta: Gajah Mada University Press.
Fukushima K. 2001. Regulation of Syringyl to Guaiacyl Ratio in Lignin Biosynthesis. Journal of Plant Research 114: 499-508.
Gonzalez-Vila FJ, G Almendros, JC del Rio, F Martin, A Gutierez, J Romero. 1999. Ease of Delignification Assessment of Wood from Different Eucalyptus Species by Pyrolisis (TMAH)-GC/MS and CP/MAS 13C- NMR Spectrometry. J. Anal. Appl. Pyrolisis 49: 295-305.
Hatfield R, RS Fukushima. 2005. Can Lignin Be Accurately Measured. Crop Science Society Journal 45: 832-838.
Haygreen JG, JL Bowyer. 1996. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar. Terjemahan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Latifah S. 2004. Pertumbuhan dan Hasil Tegakan Eucalyptus grandis Di Hutan Tanaman Industri. Jurusan Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas
Sumatera Utara. Diakses melalui
http://library.usu.ac.id/download/fp/hutan-siti9.pdf [23 Desember 2008]. Mahmudi A. 2008. Keragaman Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Pada
Empat Jenis Kayu Cepat Tumbuh [Skripsi]. Bogor: Fakultas Kehutanan. Institut Pertanian Bogor.
Matsushita Y, A Kakehi, S Miyawaki, S Yasuda. 2004. Formation and Chemical Structures of Acid-Soluble Lignin II: Reaction of Aromatic Nuclei Model Compounds with Xylan in the Presence of a Counterpart for Condensation, and Behavior of Lignin Model Compounds with Guaiacyl and Syringyl Nuclei in 72% Sulfuric Acid. Journal of Wood Science 50: 136-141.
Musha Y, DAI Goring. 1974. Klason and Acid Soluble Lignin Content of Hardwood. Wood Science 7: 133-134.
Nieto VM, J Rodriguez. 2003. Eucalyptus urophylla S.T. Blake. Corporacion Nacional de Investigacion of Forestal Santafé de Bogotá, Colombia. Diakses melalui http://www.rngr.net/Publications/ttsm/Folder.2003- 07-11.4726/PDF.2004-03-03.1423/file [23 Desember 2008].
Panshin AJ, C de Zeeuw. 1970. Textbook of Wood Technology. New York: Mcgrow-hill Book Company.
Rahmawati N. 1999. Struktur Lignin Kayu Daun Lebar dan Pengaruhnya Terhadap Laju Delignifikasi [Tesis]. Bogor: Sekolah Pascasarjana. Institut Pertanian Bogor.
Sjostrom E. 1998. Kimia Kayu, Ultrastruktur dan Reaksi-reaksi. Terjemahan. Yogjakarta: Gajah Mada University Press.
Syafii W, DS Nawawi. 2008. Rasio Stereoisomer Erythro dan Threo Struktur β-O- 4 dan Hubungan Dengan Jenis Cincin Aromatik Penyusun Makromolekul Lignin. Laporan Penelitian Fundamental. Bogor: Lembaga Penelitian dan Pengabdian Kepada Masyarakat IPB.
Swan B. 1965. Isolation of Acid-Soluble Lignin from the Klason Lignin Determination. Svensk Papperstidning 22: 791-795.
Tsutsumi Y, R Kondo, K Sakai, H Imamura. The Difference of Reactivity between Syringyl Lignin and Guaiacyl in Alkaline System. Holzforschung 49: 423-428.
Turnbull JW, LD Pryor. 1978. Eucalypts For Wood Production. Di dalam: WE Hillis dan AG Brown, editor. Adelaide: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization.
Yasuda S, K Fukushima, A Kakehi. 2001. Formation and Chemical Structures of Acid Soluble Lignin 1: Sulfuric Acid Treatment Time and Acid-Soluble Lignin Content of Hardwood. Journal of Wood Science 47: 69-72.
Lampiran 1 Data lignin terlarut asam dan rasio siringil guaiasil
Jenis kayu Asal Sampel
Lignin
Klason ASL Total Lignin S/G
E. deglupta
Papua New Guinea 29,47 2,52 31,99 1,92 29,50 2,67 32,17 Rataan 29,49 2,60 32,08 E. urophylla Vietnam 26,70 3,08 29,78 2,57 26,52 3,42 29,94 Rataan 26,61 3,25 29,86 E. camaldulensis Thailand 26,94 3,48 30,42 2,94 26,96 3,52 30,48 Rataan 26,95 3,50 30,45 E. grandis Afrika Selatan 25,12 3,27 28,39 2,93 25,09 3,35 28,44 Rataan 25,11 3,31 28,42 E. nitens Australia 22,97 4,01 26,98 3,39 23,21 4,24 27,45 Rataan 23,09 4,13 27,22 E hybrid
(Hibrid dari E. camaldulensis dan E. deglupta) Laos 29,01 2,48 31,49 2,26 28,58 2,52 31,10 Rataan 28,80 2,50 31,30
Lampiran 2 Kromatogram pengujian jenis cincin aromatik penyusun lignin dengan menggunakan Gas-Kromatografi
Lampiran 1 Data lignin terlarut asam dan rasio siringil guaiasil
Jenis kayu Asal Sampel
Lignin
Klason ASL Total Lignin S/G
E. deglupta
Papua New Guinea 29,47 2,52 31,99 1,92 29,50 2,67 32,17 Rataan 29,49 2,60 32,08 E. urophylla Vietnam 26,70 3,08 29,78 2,57 26,52 3,42 29,94 Rataan 26,61 3,25 29,86 E. camaldulensis Thailand 26,94 3,48 30,42 2,94 26,96 3,52 30,48 Rataan 26,95 3,50 30,45 E. grandis Afrika Selatan 25,12 3,27 28,39 2,93 25,09 3,35 28,44 Rataan 25,11 3,31 28,42 E. nitens Australia 22,97 4,01 26,98 3,39 23,21 4,24 27,45 Rataan 23,09 4,13 27,22 E hybrid
(Hibrid dari E. camaldulensis dan E. deglupta) Laos 29,01 2,48 31,49 2,26 28,58 2,52 31,10 Rataan 28,80 2,50 31,30
Lampiran 2 Kromatogram pengujian jenis cincin aromatik penyusun lignin dengan menggunakan Gas-Kromatografi
RINGKASAN
Rissa Rachmalia. Lignin Terlarut Asam dan Rasio Siringil-Guaiasil Pada Enam Jenis Kayu Eukaliptus. Di bawah bimbingan Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc.
Lignin merupakan salah satu komponen kimia penyusun kayu selain dari selulosa, hemiselulosa dan ekstraktif. Sifat kimia lignin yang penting untuk diketahui diantaranya adalah kadar lignin dan reaktivitasnya. Pada penentuan kadar lignin dengan metode Klason, bisa diperoleh informasi kadar lignin Klason (lignin tidak larut asam) dan lignin terlarut asam. Sifat reaktivitas lignin dinyatakan dalam rasio siringil-guaiasil (rasio S/G) yang merupakan komposisi penyusun lignin. Berdasarkan penelitian terdahulu, lignin terlarut asam berkorelasi positif dengan kandungan metoksil. Sementara itu, kandungan metoksil juga berkorelasi positif dengan rasio siringil-guaiasil. Berdasarkan hal tersebut, proporsi siringil guaiasil diduga merupakan faktor penting dalam pembentukan lignin terlarut asam. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kadar lignin terlarut asam dan rasio siringil-guaiasil enam jenis kayu Eukaliptus dan korelasi antara keduanya, serta kemungkinan implikasinya terhadap sifat kayu, pengolahan dan penggunaannya sebagai bahan baku pulp.
Penentuan kandungan lignin terlarut asam diukur dari filtrat penentuan lignin Klason. Lignin Klason merupakan fraksi padatan setelah penyaringan sedangkan lignin terlarut asam ditentukan dengan pengukuran penyerapan UV dari filtrat pada panjang gelombang 205 nm menggunakan koefisien absorpsi 110 lg-1 cm-1. Pengujian rasio siringil dan guaiasil penyusun molekul lignin dilakukan dengan metode Alkaline Nitrobenzene Oxidation seperti yang dilakukan oleh Chen (1992). Rasio siringil terhadap guaiasil dinyatakan sebagai perbandingan antara (siringaldehida+siringic acid)/(vanilin+vanilic acid).
Hasil penelitian menunjukkan kadar lignin beragam antar jenis kayu yang berbeda dalam satu genus kayu Eukaliptus. Terdapat kecenderungan kadar lignin Klason yang lebih rendah diikuti oleh kadar lignin terlarut asam yang lebih tinggi. Lignin terlarut asam mempunyai korelasi yang kuat dengan rasio siringil-guaiasil. Lignin terlarut asam yang tinggi diperoleh dari lignin kayu yang memiliki rasio siringil guaiasil yang tinggi pula. Hubungan antara lignin terlarut asam dan rasio siringil-guaiasil dapat menjadi parameter penduga kemudahan suatu jenis kayu untuk didelignifikasi selama proses pulping.