DIPHENYLMETHANE DIISOCYANATE AND CASTOR OIL
TINJAUAN PUSTAKA
2.4. Pati Polimer Biodegradable Alam
Polimer biodegradable adalah bidang yang masih baru. Sejumlah polimer biodegradable telah disintesa baru-baru ini dan beberapa mikroorganisme dan enzim yang mampu untuk menguraikannya telah diidentifikasi. Pada negara yang sedang berkembang, polusi lingkungan oleh polimer sintetik telah menjadi berbahaya. Sehingga usaha telah dilakukan untuk menyelesaikan masalah ini yaitu memodifikasi struktur polimer yang digunakan setiap hari sehingga dapat diuraikan. Biodegradasi adalah sebuah proses alami dimana bahan-bahan kimia organik didalam lingkungan diubah menjadi senyawa yang lebih sederhana, dimineralisasi dan didistribusikan kembali melalui lingkaran elemen seperti karbon, nitogen dan sulphur. Biodegradasi hanya dapat terjadi didalam biosphere dimana mikroorganisme memainkan peranan utama didalam proses biodegradasi.
Biopolimer adalah polimer yang terbentuk didalam alam selama lingkaran pertumbuhan semua organisme, sehingga disebut dengan polimer alami. Sintesanya melibatkan katalisa enzim, reaksi pertumbuhan rantai polimerisasi dari monomer aktif, yang biasanya terbentuk didalam sel oleh proses metabolik kompleks. (R Chandra and R. Rustgi, 1998)
Untuk aplikasi bahan, perhatian sering ditujukan terhadap polisakarida yaitu selulosa dan pati, tetapi selain itu juga pada polimer karbohidrat komplek yang dihasilkan oleh bakteria dan fungi, terutama polisakarida seperti xanthan, curdlan,
pullulan dan asam hyaluronik. Polimer terakhir ini mengandung lebih satu jenis unit karbohidrat, dan pada banyak kasus polimer ini secara teratur diatur struktur rantainya. Pati adalah kombinasi fisikal dari polimer bercabang (amilopektin) dan dan linear (amilase), tetapi hanya mengandung satu jenis karbohidrat yaitu glukosa.
Salah satu hasil perkebunan yang banyak terdapat di Nanggroe Aceh Darussalam (NAD) adalah Sagu. Batang sagu merupakan gudang penyimpanan pati atau karbohidrat, yang lingkup pemanfaatannya dalam industri sangat luas, seperti industri pangan, pakan, alkohol, dan bermacam-macam industri kimia lainnya (Haryanto dan Pangloli, 1992). Pati sagu mengandung sekitar 27% amilosa dan 73% amilopektin (Haryanto dan Pangloli, 1992). Untuk lebih meningkatkan nilai ekonomi dari batang sagu, pati sagu dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradable.
Selulosa dan pati terbentuk dari ratusan ribu unit berulang d-glucopyranoside. Unit-unit ini dihubungkan bersama-sama oleh ikatan asetal yang terbentuk antara karbon atom hemiasetal, C1 dari struktur siklik glukosa dalam satu unit dan sebuah gugus hidroksil pada atom C3 (untuk selulosa dan amilase) atau C6 (untuk unit cabang pada amilopektin) pada unit yang berdekatan. Jenis struktur ini terjadi karena didalam larutan aqeous. Glukosa dapat hadir baik didalam bentuk aldehid asiklik maupun hemisetal siklik, dimana bentuk yang terakhir adalah struktur yang dimasukkan kedalam polisakarida. Bentuk siklik juga dapat hadir sebagai satu dari dua isomer, isomer-a dengan gugus OH aksial pada cincin atau isomer-b dengan gugus OH equatorial. Pada pati, cincin glucopyranoside hadir dalam bentuk a sementara didalam selulosa unit berulang hadir dalam bentuk b. Karena perbedaan ini, enzim yang mengkatalis reaksi hidrolisa setal selama biodegradasi dari masing- masing kedua sakarida ini adalah berbeda dan tidak dapat dipertukarkan. Gambar Struktur beberapa polisakarida dapat dilihat dibawah ini. (R Chandra and R. Rustgi, 1998)
Gambar 2.2. Gambar struktur beberapa polisakarida
Table 2.3 menunjukkan berbagai bentuk granula berbagai jenis pati, sedangkan ringkasan perbedaan antara amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Tabel 2.4 dibawah ini.
Tabel 2.3. Bentuk granula berbagai jenis pati Sumber pati Diameter (μm) Rasio amilosa/ amilopektin
Bentuk granula Suhu gelatinisasi Jagung 3-26 26/74 Bulat, poligonal 62-72 Kentang 5-100 24/76 Oval, spherical 58-68 Gandum 2-35 25/75 Bulat, lencular 58-64 Tapioka 4-35 17/83 Oval, truncated 59-69 Beras 3-8 17/83 Polygonal,angular 68-78 Sagu 5-65 25/75 Oval, truncated 60-72 Ubi Jalar 5-25 18/82 Polygonal 58-72 Sumber : Swinkels, 1997
Tabel 2.4. Perbedaan antara amilosa dan amilopektin
Amilosa Amilopektin Struktur molekul Linier Bercabang Berat molekul 103 – 106 105 – 106 Film Kuat, fleksibel Kaku Pola difraksi sinar-
X
Kristalin Amorf Pembentukan
kompleks
Cepat Lambat, sukar Sifat larutan - Konfigurasi - Stabilitas Teratur Cepat teretrogradasi Tidak teratur Lambat teretrogradasi Sumber : Theresia, 2003 2.5. Karakteristik Pati
Karakteristik pati tidak hanya dapat dipelajari dari ukuran dan bentuk granula tetapi dapat juga dilihat dari viskositas, faktor retrogradasi dan sifat gelatinisasinya (Schenk dan Hebeda, 1992). Laju retrogradasi dipengaruhi oleh suhu, ukuran, bentuk, dan kepekatan molekul-molekul pati oleh keberadaan bahan lain (Dreher, dkk, 1984).
Gelatinisasi mula-mula terjadi pada daerah yang amorf. Perubahan yang paling mudah diamati selama pemanasan suspensi pati adalah kenaikan kejernihan dan kekentalannya. Kekentalan pasta berlanjut meningkat, karena
penggelembungan granula lebih lanjut. Kenaikan kekentalan ini akhirnya mencapai puncaknya, yaitu pada suhu yang dikenal dengan suhu pembentukan pasta. Kekentalan selanjutnya turun, pada saat terjadi perusakan granula yang terjadi karena pengadukan. Akhirnya keseimbangan tercapai antara granula yang utuh dan pecahan-pecahan granula yang tersebar berupa koloid (Haryadi, 1993).
2.6. Penggunaan Sagu Sebagai Sumber Pati
Tanaman sagu termasuk keluarga Palmae dari genus Metroxylon. Tanaman sagu menyerupai tanaman kelapa dengan ketinggian mencapai 25 m dengan diameter 70-100 cm. Panjang batang yang dapat dipanen mencapai 8-16 m dengan ciri memiliki kulit batang berwarna coklat dan daun berwarna hijau tua seperti terlihat pada gambar 2.2.(Rahayu dkk., 2000).
Batang sagu merupakan gudang penyimpanan pati atau karbohidrat, yang lingkup pemanfaatannya dalam industri sangat luas, seperti industri pangan, pakan, alkohol, dan bermacam-macam industri kimia lainnya. Komposisi komponen yang terkandung di dalam pati sagu dapat dilihat pada Tabel 2.5. Secara mikroskopis struktur batang sagu dari arah luar terdiri dari lapisan sisa-sisa pelepah daun, lapisan kulit luar yang tipis dan berwarna kemerah-merahan, lapisan kulit dalam yang keras dan padat berwarna coklat kehitam-hitaman, kemudian lapisan serat dan akhirnya empelur yang mengandung pati dan serat-serat (Haryanto dan Pangloli, 1992).
Gambar 2.3. Batang dan tepung sagu
Tabel 2.5. Komponen makronutrien pati sagu (100 gram) Komponen Pati Sagu
Kalori (kal) Protein (g) Lemak (%) Karbohidrat (%) Air (%) Natrium (mg) Kalsium (mg) Besi (mg) Fosfat (mg) Vitamin A (SI) Vitamin B (mg) 355,00 0,08 0 89,00 11,14 5,50 5,81 1,50 0,02 0 0,01 Sumber : Swinkles, 1997
2.7. Karakteristik Pati Sagu
Pati sagu biasanya terdapat dalam granula yang berbentuk oval atau bulat telur dan beberapa granula terpotong bagian atasnya. Ukuran granula pati sagu berkisar antara 50-60 μ (Rahayu dkk, 2000). Granula-granula tersebut bila dicampur dengan air dingin akan mengalami peristiwa hidrasi reversible, yaitu penyerapan air oleh molekul pati. Tapi bila molekul pati yang dicampur dengan air dingin kemudian dipanaskan maka akan terjadi gelatinisasi atau
pembentukan gel (hidrasi reversible). Suhu gelatinisasi pati sagu adalah 60- 72o
Pati sagu mengandung sekitar 27% amilosa dan 73% amilopektin. Rasio amilosa dan amilopektin akan mempengaruhi sifat pati. Apabila kadar amilosa tinggi maka pati akan bersifat kering, kurang lekat dan cenderung meresap air lebih banyak dan bersifat lebih higroskopis (Haryanto dan Pangloli, 1992).
C (Rahayu dkk, 2000).