BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pembuatan Biomaterial Selulosa
Pada penelitian awal mulanya dipastikan bahwa yang digunakan adalah beras, karena bisa saja bahan yang digunakan tertukar dengan ketan. Atau beras yang digunakan tidak homogen (campuran dengan varietas-varietas lain). Dasar pemilihan menggunakan satu jenis beras untuk meminimalkan variabel-variabel yang mengganggu. Sebenarnya semua jenis beras dapat digunakan sebagai bahan dalam pembuatan limbah air cucian beras, karena pada umumnya masyarakat menggunakan berbagai macam jenis beras. Pembuktian bahan yang digunakan adalah beras dengan melihat keseragaman bentuk beras dan pengujian amilum beras. Hasil pengujian dapat dilihat pada Gambar 11.
a) b) c)
Gambar 11. Identifikasi beras yang digunakan (a) beras yang ditebarkan (b) limbah air cucian beras yang ditambahkan iodine (c) pengamatan amilum beras
secara mikroskopik perbesaran 1000x
Gambar 11a menunjukkan bahwa bahan yang digunakan merupakan beras yang homogen atau satu varietas, bukan campuran. Pada Gambar 11b, warna ungu pekat pada beras menunjukkan adanya amilum pada beras, jika bahan tersebut ketan seharusnya warna air cucian yang ditambahkan dengan iodin akan menjadi berwarna ungu kebiruan, sedangkan jika diamati dengan menggunakan mikroskop, terlihat adanya bentuk amilum pada beras yang tidak beraturan sisi-sisinya, ada yang elips, lingkaran, atau bahkan ada memiliki banyak sisi (Meyer, 1950; Ben, Zulianis, dan Halim, 2007).
Selanjutnya dilakukan orientasi untuk mendapatkan hasil selulosa yang optimal. Selulosa yang dibuat dibagi menjadi 4 yaitu selulosa bakteri, selulosa bakteri dengan penambahan gliserol, selulosa bakteri dengan penambahan gliserol dan kitosan, serta membran film kitosan. Orientasi pembuatan membran kitosan dilakukan dengan melarutkan 2 gram kitosan ke dalam 100 mL asam asetat 2%. Kitosan praktis tidak larut dalam asam asetat 2%, kemudian dilakukan pemanasan dan didapatkan hasil secara organoleptis kitosan yang larut dengan baik, larutan berwarna kuning, dan jernih. Hasil larutan yang didapat dimasukkan ke dalam cawan petri untuk diuapkan pelarutnya. Metode ini kurang praktis untuk
mendapatkan membran kitosan, karena jika cawan petri ditutup maka penguapan pelarut akan terhambat, selain itu hasil yang didapat juga terbatas atau sedikit dikarenakan luas penampang petri sangat kecil. Masalah ini dapat diatasi dengan memasukkan larutan ke dalam nampan plastik dan dibiarkan solven dibiarkan menguap. Hasil yang didapat adalah membran kitosan yang berwarna kuning transparan dengan bau cukup asam.
Pada orientasi pembuatan selulosa bakteri, metode yang dilakukan mengacu penelitian oleh Pardosi (2008) terkait pembuatan material selulosa bakteri dalam medium air kelapa. Pembuatan selulosa bakteri ini timbul masalah ketika difermentasikan selama 7 hari. Selulosa bakteri tidak terbentuk sama sekali di permukaan medium. Menurut Gama (2012) dalam bukunya, ia menuliskan bahwa pembentukan pelikel yang optimal adalah 7 hingga 14 hari, namun pada hari ke 7 tidak terlihat pembentukan pelikel sama sekali. Hal ini dapat terjadi karena sifat antibakteri kitosan menyebabkan efek bakteriostatik maupun bakteriosida yang menghambat pertumbuhan Acetobacter xylinum untuk membentuk pelikel. Hal ini diatasi dengan pengubahan metode mengacu Kuusipalo, Kaunisto, Laine, dan Kellomaki (2005) yaitu menjadi metode pencelupan selulosa yang sudah jadi ke dalam kitosan 2% b/v asam asetat 2%.
Proses pembuatan limbah air cucian beras dilakukan dengan mencuci menggunakan perbandingan antara air : beras (1:1), pada penelitian digunakan 200 mL air untuk 200 gram beras. Pencucian beras ini bertujuan untuk mengambil kandungan-kandungan pada beras yang larut ikut terambil oleh air. Senyawa-senyawa sudah terambil dibuktikan dengan warna air yang mula-mula bening
menjadi putih keruh dengan bau beras yang khas. Senyawa ini yang nantinya akan dimanfaatkan oleh Acetobacter xylinum sebagai bahan makanan untuk memproduksi selulosa.
Setelah air ditambahkan ke dalam beras, kemudian diaduk-aduk selama 2 menit hingga air menjadi berwarna putih keruh. Air disaring untuk memisahkan antara beras dengan air cucian beras yang sudah jadi. Hasil saringan air cucian beras kemudian dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang telah dilengkapi dengan
magnetic stirrer. Hasil air cucian beras dipanaskan dalam Erlenmeyer, kemudian ditambahkan dengan 10 gram gula pasir dan 0,5 gram urea sambil diaduk dengan
magnetic stirrer. Tujuan ditambahkannya gula pasir dan urea adalah sebagai sumber energi dan nitrogen bagi bakteri Acetobacter xylinum.
Campuran kemudian ditambahkan dengan gliserol sebanyak 0,5 gram, tujuannya untuk menghasilkan nata yang memiliki elastistitas yang baik, karena gliserol berfungsi sebagai plastisizer. Pemilihan gliserol sebagai plasticizer
dikarenakan sifat gliserol yang ramah lingkungan. Selain gliserol, sebenarnya ada banyak plasticizer bersifat ramah lingkungan yang telah dibuktikan Orliac, Rouilly, Silvestre, dan Rigal (2003), seperti poly(lactic acid), polikaprolakton, polihidroksibutirat, propilen glikol, dan etilen glikol. Selanjutnya, air cucian beras dimasukkan ke dalam wadah fermentasi yang telah disterilkan. Hasil penuangan didinginkan terlebih dahulu, setelah cukup dingin lalu ditambahkan dengan 20 mL
starter Acetobacter xylinum. Wadah digoyang-goyang untuk menghomogenkan bakteri ke dalam campuran air limbah, kemudian difermentasikan dengan menutup wadah menggunakan kertas koran selama 7 hari. Penutupan dengan
kertas berpori dikarenakan kertas ini memiliki pori-pori yang cukup untuk pertukaran sedikit udara dikarenakan bakteri Acetobacter xylinum memiliki sifat fakultatif anaerob yang dapat hidup pada kondisi sedikit udara.
Setelah 7 hari, akan didapatkan suatu bentuk pelikel berwarna putih seperti lembaran. Lembaran pelikel ini dicuci dengan aquadest panas, sodium hidroksida 3% 2 kali selama masing-masing 24 jam, Asam klorida 3% selama 10 menit, kemudian aquadest sesuai metode Chawla, et al (2009). Tujuan pencucian adalah untuk menghilangkan sel bakteri, toksin, dan pirogen. Setelah pencucian, dilakukan penimbangan untuk mendapatkan berat pelikel basah yang terbentuk. Pelikel yang telah dicuci dicampur dengan larutan kitosan 2% dan diangin-anginkan, sedangkan pelikel sebagai kontrol tanpa kitosan langsung dapat disimpan dalam oven pada suhu 40oC untuk menguapkan air dalam pelikel. Pelikel yang ditambah larutan kitosan 2% juga dapat dimasukkan ke dalam oven dengan suhu 40oC ketika larutan kitosan 2% sudah mengering, diasumsikan bahwa sebagian kitosan sudah masuk ke dalam pelikel dan sebagian melapisi permukaan kitosan. Suhu dijaga antara 40oC karena Umemura dan Kawai (2008) pada penelitiannya mengeringkan pada suhu 50oC dan terjadi Maillard reaction
(reaksi terjadi bila tidak ada air) antara kitosan dengan glukosa menyebabkan perubahan warna menjadi kecoklatan. Pada orientasi juga telah dibuktikan bahwa pengeringan di atas suhu 45oC akan menyebabkan perubahan warna membran menjadi coklat. Reaksi ini harus dihindari agar analisis membran selulosa tidak terganggu akibat munculnya Maillard reaction. Hasil yang didapat dari seluruh proses dapat dilihat pada Tabel IV.
Tabel IV. Beberapa parameter membran selulosa yang dihasilkan Parameter S SG SGK Berat basah 132,25±11,74 140,86±20,25 122,40±25,68 Berat kering 7,26±0,36 7,48±1,04 4,58±0,72 % Yield Basah 66,13 70,43 61,20 % Yield Kering 3,63 3,47 2,29
Transparansi Transparan Transparan Transparan
Warna Putih Putih kekuningan Kuning muda
Bau Tidak berbau Tidak berbau Asam
Tekstur Lembek, berair Lembek,berair Kaku,kering
Keterangan: S = Selulosa; SG= Selulosa gliserol; SGK= Selulosa gliserol kitosan
Hasil berat masing-masing selulosa memang bervariasi, disebabkan karena pembentukan polimer yang dilakukan bakteri tidak dapat dikontrol. Segi fisik produk polimerisasi selulosa kontrol (S dan SG) memiliki kesamaan dari warna, transaparansi, bau, dan tekstur. Selulosa perlakuan yang ditambahkan gliserol dan kitosan cenderung memiliki warna kuning muda yang berasal dari kitosan. Bau yang ditimbulkan juga cukup asam dikarenakan pelarut yang digunakan oleh kitosan adalah asam asetat.
Hasil % yield kering yang didapatkan yaitu 3,63%, 3,47%, dan 2,29% pada Tabel IV menunjukkan bahwa selulosa bakteri mampu mengikat air hampir 99% sesuai yang dilaporkan Lina, et al. (2011). Berat kering semua selulosa kontrol(S dan SG) jauh lebih tinggi daripada selulosa yang ditambahkan kitosan dan gliserol. Hal tersebut disebabkan karena selulosa kontrol mampu menyerap air lebih banyak dibandingkan dengan selulosa yang telah ditambahkan kitosan. Jika diamati dari teksturnya, selulosa kontrol lebih lembek dan berair. Dalam penelitian Kuusipalo, et al. (2005), dilaporkan bahwa kitosan yang ditambahkan akan membuat absorpsi air oleh kertas menurun. Peristiwa tersebut dapat dijelaskan karena kitosan yang ditambahkan mampu untuk masuk ke dalam pori-pori selulosa bakteri dan melapisi permukaan selulosa bakteri sehingga air yang
berada di udara tidak dapat masuk. Kemungkinan lain disebabkan karena kitosan berinteraksi hidrogen dengan gugus –OH pada selulosa sehingga air yang ada di lingkungan tidak dapat membentuk ikatan hidrogen, namun tidak sepenuhnya selulosa kitosan gliserol kering karena air juga masih mampu berinteraksi dengan kitosan melalui ikatan hidrogen.