BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.4 Spektrofotometri Infrared (FT-IR)
Pada tahun 1965, Cooley dan Turky mendemonstrasikan teknik Spektrofotometer Fourier Transform Infra Red (FT-IR). Pada dasarnya teknik ini sama dengan spektrofotometer infra merah biasa, kecuali dilengkapi dengan cara perhitungan Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi. Teknik ini dilakukan dengan penambahan peralatan interferometer yang telah lama ditemukan oleh Michelson pada akhir abad 19 (Muis, 2011).
Spektoskopi inframerah adalah suatu teknik yang didasarkan pada getaran dari atom-atom molekul. Spektrum inframerah umumnya diperoleh dengan melewatkan radiasi inframerah melalui sampel dan menentukan sebagian kecil dari energi radiasi tertentu yang diserap, yaitu energi dimana setiap puncak dalam spektrum absorbsi muncul sesuai dengan frekuensi getaran bagian tertentu dari suatu molekul sampel (Masfria, dkk., 2014).
Pada dasarnya, konfigurasi spektrofotometer inframerah ada dua macam yaitu: spektrofotometer inframerah sistem dispersi dan spektrofotometer transformasi fourier infra red (FT-IR). Menurut Harmita (2014), FT-IR
mempunyai beberapa keunggulan dibandingkan spektrofotometer inframerah dispersi, antara lain:
1. Semua frekuensi spektrum akan berkumpul secara stimulan dalam waktu yang sangat cepat (dalam hitungan detik) sehingga waktu analisis cepat.
2. Jumlah energi yang mencapai detektor jauh lebih besar karena tidak dibatasi oleh lebar celah (slit) seperti pada spektrofotometer inframerah sistem dispersi, tetapi FT-IR begantung pada ukuran cermin yang ada pada alat
interferometer sehingga mempunyai kepekaan pengukuran yang sangat tinggi (rasio S/N tinggi).
3. Spektrum yang dihasilkan dalam bentuk digital sehingga proses pengolahan seperti pengurangan, penambahan, pembentukan spektrum turunan, dan pembanding spektrum, mudah dilakukan oleh komputer. Hal ini sangat bermanfaat, baik untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif.
Pada daerah bilangan gelombang 1400-4000 yang berada di bagian kiri spektrum inframerah, merupakan daerah yang khusus yang berguna untuk identifikasi gugus-gusus fungsional. Daerah ini menunjukkan absorbsi yang disebabkan oleh modus uluran. Pada daerah sebelah kanan 1400 seringkali sangat rumit dibaca karena baik modus uluran maupun modus tekukan mengakibatkan absorbi. Dalam daerah ini biasanya korelasi antara suatu pita dan gugus fungsional spesifik tidak dapat ditarik dengan cermat, namun setiap senyawa organik mempunyai resapan yang unik disini. Oleh karena itu bagian spektrum ini disebut dengan daerah sidikjari (fingerprint region). Meskipun bagian kiri suatu spektrum nampaknya samauntuk senyawa-senyawa yang mirip, daerah sidikjari harus cocok antara dua spektra, agar dapat disimpulkan bahwa kedua senyawa itu sama (Fessenden dan Fessenden, 1982).
BAB III
METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan metode eksperimental yang meliputi pengambilan sampel, identifikasi sampel, pengolahan sampel, isolasi selulosa, pembuatan karboksimetil selulosa dan karakterisasi karboksimetil selulosa.
3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari 2018 sampai bulan Mei 2018 di Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 Alat dan Bahan Penelitian 3.2.1 Alat Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah neraca analitik (Boeco Germany), hot plate (Thermo Scientific), Fourier-Transform Infrared Spectrophotometer (Shimadzu), Viskometer (Brookfield), oven listrik (Fisher
Scientific), desikator, hotplate stirer, stopwach, termometer, pH indikator (Merck), pH meter (Hanna), ayakan mesh 20, blender (Philips), mortal dan stamfer, cawan porselin, pot plastik, wadah plastik , aluminium foil, kertas saring, alat-alat gelas laboratorium, spatula dan lemari pengering.
3.2.2 Bahan Penelitian
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit pisang barangan (Musa acuminata Colla) yang diperoleh dari Pasar Simpang Limun kota
Medan dan bahan kimia yang digunakan berkualitas pro analis produksi PT Smart-Lab adalah Isopropil alkohol, natrium hidroksida pellet, metanol, natrium monokloroasetat, asam asetat glasial, dan ethanol. Bahan kimia produksi PT Pentaza Multikarya adalah natrium hipoklorit. Karboksimetil selulosa (CMC) komersil produksi PT Merck. Bahan yang tidak berkualitas pro analis adalah akuades, eter, barium klorida.
3.3 Pengambilan, Identifikasi dan Pengolahan Sampel 3.3.1 Pengambilan sampel
Metode pengambilan sampel dilakukan secara purposif, artinya tanpa membandingkan sampel yang diambil dengan sampel yang sama dari daerah lain.
Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit pisang barangan yang diperoleh dari pasar Simpang Limun, kota Medan, Provinsi Sumatera Utara.
3.3.2 Identifikasi Sampel
Identifikasi sampel tumbuhan dilakukan di Herbarium Medanese (MEDA) Universitas Sumatera Utara.
3.3.3 Pengolahan sampel
Sampel yang digunakan adalah kulit pisang barangan. Kulit pisang barangan yang diperoleh, dibersihkan dari pengotor, dicuci, ditiriskan. Kemudian dipotong sehingga ukurannya menjadi lebih kecil (kurang lebih 0,5 cm x 3 cm).
Selanjutnya kulit pisang dikeringkan di lemari pengering dengan suhu ±40°C hingga diperoleh kulit pisang yang rapuh atau mudah untuk dipatahkan. Lalu dihaluskan menjadi bentuk serbuk. Sampel diayak dengan menggunakan ayakan
mesh 20 kemudian ditimbang dan disimpan dalam wadah plastik yang tertutup rapat.
3.4 Pembuatan Pereaksi
3.4.1 Larutan natrium hipoklorit 3,5%
Larutan pekat natrium hipoklorit (10%) sebanyak 35 mL, dilarutkan dengan air suling hingga volume 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.2 Larutan natrium hidroksida 4%
Natrium hidroksida sebanyak 4 g dilarutkan dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.3 Larutan natrium hidroksida 17,5%
Natrium hidroksida sebanyak 17,5 g dilarutkan dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.4 Larutan natrium hidroksida 10%
Natrium Hidroksida sebanyak 10 g dilarutkan dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.5 Larutan natrium hidroksida 15%
Natrium Hidroksida sebanyak 15 g dilarutkan ke dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.6 Larutan natrium hidroksida 20%
Natrium Hidroksida sebanyak 20 g dilarutkan ke dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.7 Larutan natrium hidroksida 25%
Natrium Hidroksida sebanyak 25 g dilarutkan ke dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.8 Larutan natrium hidroksida 30%
Natrium Hidroksida sebanyak 30 g dilarutkan ke dalam air bebas karbondioksida secukupnya hingga 100 mL (Ditjen POM, 1995).
3.4.9 Air suling bebas karbondioksida
Air suling dididihkan selama 5 menit atau lebih didiamkan sampai dingin dan tidak boleh menyerap karbondioksida dari udara (Ditjen POM, 1995).
3.5 Isolasi Selulosa dari Kulit Pisang Barangan
Serbuk kering kulit pisang barangan sebanyak 100 g dimasukkan ke dalam beaker glass, kemudian ditambahkan 1 L natrium hidroksida 4%. Dipanaskan di atas hot plate pada suhu 90°C selama 3 jam. Setelah itu disaring dan residu dicuci dengan akuades hingga diperoleh pH netral. Selanjutnya dilakukan pemutihan dengan cara direndam menggunakan 1 L larutan natrium hipoklorit 3,5% selama 24 jam pada suhu kamar. Disaring dan residu dicuci dengan akuades sampai pH netral. Sampel yang telah dihilangkan ligninnya diisolasi dengan menggunakan larutan natrium hidroksida 17,5% dipanaskan pada suhu 80°C selama 1 jam.
Disaring dan residu dicuci bersih dengan akuades hingga pH netral. Dilakukan pemutihan kembali dengan natrium hipoklorit 3,5% selama 5 menit pada suhu 100°C. Disaring dan residu dicuci hingga pH netral dan dikeringkan pada suhu 60°C dalam oven, hingga kering (Ohwoavworhua dan Adelakun, 2005).
3.6 Sintesis Karboksimetil Selulosa dari Selulosa Kulit Pisang Barangan Sintesis CMC dilakukan dengan menimbang 3 g berat kering selulosa dari kulit pisang barangan dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml, ditambahkan 30 ml isopropanol dan 10 ml NaOH dengan variasi konsentrasi masing-masing 10%, 15%, 20%, 25%, 30% diletakkan pada hotplate stirer dan diaduk pada suhu 30⁰C selama 60 menit. Selanjutnya ditambahkan 3 gram natrium monokloroasetat dan diaduk selama 3 jam pada suhu 50⁰C. Setelah proses karboksimetilasi selesai, hotplate stirer dimatikan kemudian campuran ini disaring dan residu
disuspensikan dalam methanol. Selanjutnya ditambah asam asetat glasial sampai pH netral dan disaring. Residu yang didapatkan dicuci dengan etanol sebanyak empat kali kemudian disaring. Dikeringkan dalam oven pada suhu 60⁰C selama 6 jam dan dihaluskan secara mekanik dan selanjutnya diperoleh karboksimetil selulosa (Tasaso, 2015).
3.7 Karakterisasi Karboksimetil Selulosa 3.7.1 Organoleptik
Pemeriksaan yang dilakukan meliputi pemeriksaan bentuk, warna, bau, kelarutan dan rasa sesuai dengan farmakope ke-IV.
3.7.2 Sifat Fisikokimia Karboksimetil Selulosa
Sifat fisikokimia karboksimetil selulosa meliputi penetapan pH, susut pengeringan, viskositas dan derajat substitusi.
3.7.2.1 Penetapan pH
Karboksimetil selulosa ditimbang sebanyak 1 g dan dilarutkan dalam akuades 100 mL dengan dipanaskan pada suhu 60°C dan diaduk sampai larut.
Setelah larut merata, didinginkan pada suhu ruang. Penetapan pH dilakukan dengan menggunakan pH meter (Ditjen POM, 1995).
3.7.2.2 Susut Pengeringan Sampel
Ditimbang sebanyak 1 g karboksimetil selulosa dalam botol timbang yang telah diketahui beratnya. Dikeringkan di dalam oven pada suhu 105°C sampai diperoleh bobot tetap. Pada waktu pemanasan di oven, tutup botol timbang dibuka, dan saat pengambilan botol timbang segera ditutup dan dimasukkan ke dalam desikator, didinginkan sampai mencapai suhu kamar lalu ditimbang (Ditjen POM, 1995).
3.7.2.3 Uji Identifikasi
Sebanyak 1 g karboksimetil selulosa dilarutkan pada 50 mL air sambil diaduk hingga homogen dan diperoleh larutan jernih, gunakan larutan ini untuk pengujian sebagai berikut:
a. Encerkan 1 mL larutan sampel dengan 1 mL air dalam tabung reaksi kecil, tambahkan 5 tetes 1-naftol LP. Kemudian miringkan tabung dan tuangkan hati-hati melalui dinding tabung 2 mL asam sulfat. Perhati-hatikan perubahan warna yang terjadi yaitu warna merah ungu pada bidang batas antara dua lapisan.
b. Pada 5 mL larutan sampel tambahkan 5 mL barium klorida LP. Perhatikan endapan halus putih yang terbentuk (Ditjen POM, 1995).
3.7.3 Penentuan Viskositas Larutan CMC 2%
Penentuan viskositas sediaan menggunakan viskometer Brookfield.
Caranya: Ditimbang 2 g berat kering karboksimetil selulosa, dimasukkan ke dalam lumpang kemudian ditambah dengan air panas secukupnya hingga mencapai volume 100 mL. Setelah air panas dimasukkan, campuran digerus
sampai homogen dan dituangkan ke dalam gelas kimia. Lalu spindle diturunkan hingga spindle tercelup ke dalam formulasi. Selanjutnya akan dihidupkan dengan menekan tombol ON. Kecepatan spindle diatur, kemudian dibaca skalanya (dial reading) dimana jarum merah yang bergerak telah stabil. Nilai viskositas (η) dalam centipoise (cps) diperoleh dari hasil perkalian skala baca (dial reading) dengan faktor koreksi (f) khusus untuk masing-masing kecepatan spindle. Nilai viskositas dapat dihitung dengan persamaan berikut ini (Dalimunthe, 2016) :
3.8 Penentuan derajat substitusi
Penentuan harga derajat (DS) yang dihasilkan berdasarkan analis spektrum infra merah. Harga derajat substitusi berkisar dari 0 sampai 3 dan bukan bilangan bulat karena angka tersebut menyatakan harga rata-rata dari keseluruhan sampel.
Secara kualitatif, derajat substitusi diindikasikan sejumlah serapan dari gugus –OH gugus ester yang diperoleh dari nilai intensitas pada spektrum infra merah (%T). Rumus yang digunakan adalah (Dalimunthe, 2016) :
3.9 Analisa FT-IR (Gugus Fungsi )
Analisa gugus fungsi dilakukan menggunakan instrumen spektrofotometer FT-IR (Shimadzu) dengan teknik pellet KBr di Laboratorium Penelitian Fakultas
Viskositas (cps) = skala (dial reading) x faktor koreksi
Abs = LogT
Derajat substitusi = 𝐴𝑏𝑠 -𝑂𝐻
𝐴𝑏𝑠 𝐸𝑠𝑡𝑒𝑟
Farmasi Universitas Sumatera Utara. Karboksimetil selulosa komersil produksi PT Merck digunakan sebagai pembanding.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Identifikasi Sampel
Hasil identifikasi sampel dilakukan oleh Herbarium Medanese (MEDA) Universitas Sumatera Utara adalah tumbuhan pisang barangan (Musa acuminata Colla) dari suku Musaceae. Hasil identifikasi dari sampel dapat dilihat pada Lampiran 1.
4.2 Hasil Pembuatan Karboksimetil Selulosa Kulit Pisang Barangan
Hasil isolasi selulosa yang diperoleh dilakukan dengan metode delignifikasi yaitu sebesar 3,125 g atau 25% dari 12,5 g kulit pisang. Hasil dari hidrolisis selulosa kulit pisang barangan menjadi karboksimetil selulosa dengan variasi konsentrasi natrum hidroksida (NaOH) dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil Karboksimetilasi Selulosa Menjadi Karboksimetil Selulosa Variasi
Keterangan: * = % berat terhadap selulosa
A = Natrium karboksimetil selulosa kulit pisang barangan konsentrasiNaOH 10%
B = Natrium karboksimetil selulosa kulit pisang barangan konsentrasi NaOH 15%
C = Natrium karboksimetil selulosa kulit pisang barangan konsentrasi NaOH 20%
D = Natrium karboksimetil selulosa kulit pisang barangan konsentrasi NaOH 25%
E = Natrium karboksimetil selulosa kulit pisang barangan
Hasil selulosa yang diisolasi dari serbuk simplisia kulit pisang barangandan juga hasil sintesis karboksimetil selulosa (CMC) diukur berdasarkan berat kering. Tabel 4.1 menunjukkan hasil persentase CMC disintesis pada kondisi berbeda dimana terdapat variasi konsentrasi NaOH yang diberikan.
Persentase hasil CMC meningkat dengan meningkatnya konsentrasi NaOH karena reaksi selulosa dengan asam monokloroasetat (Na.MCA) dalam kondisi basa menyebabkan substitusi gugus hidroksil dari molekul selulosa dengan gugus karboksimetil dan menyebabkan massa yang lebih tinggi (Tasaso, 2015).
Hasil rendemen KSKPB A, B, C, dan D yang diperoleh dari seluruh konsentrasi memperlihatkan terjadinya peningatan berat KSKPB seiring dengan peningkatan konsentrasi NaOH yang diberikan. Hasil terbanyak yang diperoleh adalah KSKPB dengan variasi jenis D. Hasil rendemen yang diperoleh dari seluruh konsentrasi memperlihatkan bahwa semakin tinggi natrium hidroksida yang ditambahkan maka rendemen yang diperoleh pun semakin tinggi, akan tetapi terdapat batas optimum atau konsentrasi kritis dimana hasil rendemen tersebut mengalami penurunan. Hal ini terjadi karena konsentrasi kritis NaOH, jika NaOH telah diatas konsentrasi maksimal, peningkatan NaOH akan menurunkan berat CMC yang dihasilkan. Pada karboksimetil selulosa kulit pisang barangan (KSKPB) jenis variasi E terjadi penurunan berat CMC yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan semakin tinggi konsentrasi NaOH semakin besar kerusakan struktur selulosa sehingga selulosa akan lebih banyak yang menghilang (Pitaloka, dkk., 2015). Perbandingan NaOH dan natrium monokloroasetat yang tepat akan dapat mengembangkan selulosa dengan baik sehingga natrium monokloroasetat berdifusi dengan cepat dan mensubstitusikan gugus karboksimetil dengan gugus
OH. Dalam hal ini dapat dijelaskan bahwa semakin banyak gugus OH pada selulosa alkali yang digantikan oleh gugus karboksimetil dari natrium monokloroasetat maka semakin banyak CMC yang terbetuk sehingga rendemen yang dihasilkan semakin tinggi. Perbandingan NaOH dan natrium monokloroasetat yang ditambahkan penting untuk diperhatikan, karena jika salah satunya berlebih ataupun kurang maka dapat terjadi reaksi yang tidak diinginkan yaitu natrium monokloroasetat bereaksi dengan NaOH, bukan dengan selulosa alkali sehingga mengurangi rendemen CMC yang dihasilkan (Muzaifa, 2006). Hal ini juga berhubungan dengan derajat substitusi, dimana pada penelitian ini dapat dibuktikan bahwa perlakuan yang menghasilkan derajat substitusi tinggi pada umumnya menghasilkan rendemen yang tinggi juga.
4.3 Hasil Karakterisasi Karboksimetil Selulosa Kulit Pisang Barangan Karakterisasi Karboksimetil Selulosa Kulit Pisang Barangan (KSKPB) dilakukan dengan membandingkannya dengan Karboksimetil Selulosa Komersil (KSK) sesuai dengan syarat yang terdapat dalam Farmakope Indonesia Edisi IV, dan Handbook of Pharmaceutical Exipients. Hasil karakterisasi dari KSKPB dan KSK dapat dilihat pada Tabel 3.2 berikut:
Tabel 4.2 Sifat-sifat fisikokimia KSKPB dan KSK
No. Parameter KSKPB (konsentrasi NaOH %)* KSK Persyaratan
A B C D E
1. Organoleptik Serbuk putih, tidak berbau,
Terdispersi Terdispersi Terdispersi Terdispersi Terdispersi Terdispersi Terdispersi (Ditjen POM, 1995).
Kelarutan dalam alkohol
Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut (Ditjen POM, 1995).
Kelarutan dalam eter
Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut Tidak Larut (Ditjen POM, 1995).
Tabel 4.2 (Lanjutan)
No. Parameter KSKPB (Konsentrasi NaOH%)* KSK Persyaratan
A B C D E
Berdasarkan hasil uji organoleptik dari bentuk pemerian, warna, aroma dan rasa diperoleh bahwa semua KSKPB dan KSK berupa serbuk kasar, berwarna putih, tidak berbau dan tidak berasa. Hal ini menyatakan keduanya telah memenuhi persyaratan (Ditjen POM, 1995).
Pengujian kelarutan terhadap karboksimetil selulosa kulit pisang barangan diamati kelarutannya terhadap air, etanol dan eter.Berdasarkan hasil pengujian semuanya telah sesuai dengan karboksimetil selulosa komersil dan memenuhi persyaratan yaitu terdispersi dalam air, tidak larut dalam alkohol dan eter (Ditjen POM, 1995).
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, penetapan pH pada KSKPB semua variasi konsentrasi NaOH dan KSK telah memenuhi persyaratan, yaitu berada pada rentang 6,5-8,5(Rowe, dkk., 2009). Tingkat pH pada karboksimetil selulosa dapat ditentukan berdasarkan banyaknya asam asetat glasial diteteskan pada proses netralisasi dan juga pencucian residu menggunakan etanol menyebabkan pH akan semakin netral. Selain hal tersebut, hasil uji penetapan pH larutan CMC pada penelitian inijuga menunjukkan bahwa semua variasi konsentrasi NaOH tidak berpengaruh terhadap pH larutan CMC. Dari Tabel 4.2dapat dilihat bahwa nilai pH larutan CMC mulai dari yang terendah sampai tertinggi berdasarkan variasi natrium hidroksida secara berurutan adalah 15%, 20%, 30%, 25% dan 10%.
Uji susut pengeringan (loss on drying) berkaitan dengan kandungan air pada serbuk CMC. Uji in dilakukan untuk mengetahui persentase senyawa yang menghilang selama proses pemanasan dilakukan. Handbook of Pharmaceutical Excipients mempersyaratkan susut pengeringan tidak lebih dari 10%. Dari
KSKPB semua variasi konsentrasi dan KSK yang sudah dilakukan uji susut pengeringan, menunjukkan bahwa hasilnya memenuhi syarat, dimana semuanya berada dibawah 10% (Rowe, dkk., 2009).
Pada uji identifikasi dari karboksimetil selulosa, menurut farmakope edisi IV, uji identifikasi dapat dilakukan dengan uji pembentukan endapan dan uji identifikasi pembentukan warna. Pada uji pembentukan endapan yang sudah dilakukan diperoleh bahwa KSKPB menghasilkan endapan putih halus berwarna putih setelah ditambahkan reagen BaCl2. Hal ini sesuai dengan persyaratan Farmakope Indonesia Edisi IV (1995). Pada uji identifikasi warna, seluruh larutan KSKPB yang telah ditambahkan 1-naftol dan asam sulfat pekat, memberikan pembentukan warna merah ungu pada bidang batas antara dua lapisan. Hal ini juga sesuai dengan persyaratanpada Farmakope Indonesia edisi IV (1995).
4.4 Hasil Pengukuran Viskositas
Viskositas larutan merupakan salah satu parameter dalam menentukan kualitas CMC. Viskositas dilakukan untuk mengetahui dan membandingkan apakah KSKPB dan KSK memenuhi persyaratan. Pengukuran viskositas menggunakan larutan CMC 2% dan alat viskometer Brookfield dibandingkan dengan persyaratan pada konsentrasi larutan dan alat viskometer yang sama dengan persyaratan. Persyaratan viskositas CMCdapat dilihat pada Tabel 4.3.
Tabel 4.3 Syarat Viskositas Karboksimetil Selulosa (CMC)
(Wüstenberg, 2015).
CMC – viscosity (2%, Brookfield) Nilai viskositas (cP)
Rendah (<100)
Medium (<5000)
Tinggi (>20000)
Hasil viskositas yang diperoleh pada larutan karboksimetil selulosa 2%
baik pada KSKPB dengan variasi NaOH dan KSK dapat dilihat pada Tabel 4.4.
Tabel 4.4 Hasil Viskositas Larutan CMC 2%
No. CMC Nilai Viskositas diperoleh dari KSKPB dengan variasi NaOH dan karboksimetil KSK walaupun terlihat jauh berbeda tapi masih berada pada golongan viskositas medium secara keseluruhan sesuai dengan persyaratan viskositas CMC pada Tabel 4.3. Perbedaan nilai viskositas dapat dipengaruhi oleh kemurnian, derajat substitusi dan konsentrasi NaOH yang diberikan. Penambahan NaOH dengan variasi konsentrasi berpengaruh langsung terhadap viskositas. Nilai Viskositas meningkat pada KSKPB A, B, C, dan D, dan puncak viskositas terdapat pada KSKPB C dan D.
Nilai viskositas semakin menurun dan menjadi nilai viskositas terendah pada KSKPB E. Menurut Coniwanti, dkk., (2015), nilai viskositas CMC tergantung pada kemampuan CMC untuk mengikat air. Gugus-gugus yang sudah tersubstitusi dengan gugus metil maka CMC akan lebih reaktif terhadap air sehingga CMC akan terdispersi dalam air, kemudian butir-butir CMC yang bersifat hidrofilik akan menyerap air dan terjadi pembengkakan. Air yang sebelumnya bebas bergerak, tidak dapat bergerak lagi dengan bebas sehingga keadaan larutan lebih mantap dan terjadi peningkatan viskositas. Secara umum viskositas yang diperoleh masuk kedalam CMC dengan viskositas medium. Viskositas terbesar
yaitu 200 cP yang diperoleh pada KSKPB C dan D, dan viskositas KSK memiliki nilai yang lebih tinggi dibandingkan KSKPB.
CMC yang diperoleh pada KSKPB E memiliki nilai viskositas yang paling rendah. Hal ini disebabkan karena KSKPB E tidak larut sempurna di dalam air sehingga KSKPB E tidak terlalu berpengaruh terhadap viskositas larutan CMC.
Tabel 4.4 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan viskositas larutan CMC pada KSKPB A, B, C, dan D, namun viskositas larutan CMC cenderung menurun jika konsentrasi NaOH yang digunakan lebih dari konsentrasi dari KSKPB E. Hasil ini memiliki kesamaan dengan hasil penelitian oleh Coniwanti, dkk., (2015).
4.5 Hasil Analisis Spektrofotometer FT-IR
Pengujian FT-IR digunakan untuk mengidentifikasi gugus-gugus yang terdapat dalam karboksimetil selulosa. Parameter kualitatif pada spektrofotometer FT-IR adalah bilangan gelombang, dimana bilangan gelombang muncul akibat adanya serapan oleh gugus fungsi yang khas spektrum inframerah dari KSKPB untuk semua konsentrasi NaOH dibandingkan dengan KSK. Pada gambar dapat dilihat bahwa spektrum inframerah dari KSKPB untuk semua konsentrasi NaOH memiliki kemiripan dengan karboksimetil selulosa komersil.
Pada lampiran 12 sampai lampiran 16 dapat dilihat hasil spektroskopi FTIR KSKPB untuk semua konsentrasi NaOH. Munculnya bilangan gelombang untuk gugus-gugus yang terdapat dalam CMC yaitu yang terdiri dari gugus hidroksil (-OH), gugus hidrokarbon (-CH), ikatan -CH2, gugus karboksil (COO-), dan gugus eter (-O-) dari KSKPB seluruh konsentrasi dapat dilihat pada Tabel 4.5.
Tabel 4.5 Hasil pembacaan gugus fungsi pada KSKPB dari spektroskopi FT-IR
No. Gugus
Fungsi
Frekuensi (Bilangan Gelombang) yang dihasilkan
A B C D E merupakan ciri khas dari selulosa. Pada bilangan gelombang 3500-3000 cm-1 merupakan gugus OH yang menunjukkan terbentuknya kelompok ikatan hidrogen antara atom hidrogen dalam satu kelompok gugus hidroksil lain monomer glukosa pada rantai polimer selulosa. Gugus hidrokarbon (-CH) dapat dilihat di rentang bilangan 3000-2850 cm-1, ikatan -CH2 berada pada bilangan gelombang 1330-1465, dan tabel hasil spektrum juga menunjukkan adanya ikatan karboksil (COO-) pada KSKPB A, B, C, D dan E yang berada pada bilangan gelombang sekitaran 1600 cm-1. CMC teridentifikasi mempunyai gugus karboksil dan berdasarkan identifikasi tersebut terbukti bahwa CMC yang dihasilkan mempunyai kemiripan gugus fungsi dengan CMC komersial dan mempunyai bilangan gelombang yang menunjukkan gugus konstituen pada CMC yaitu gugus karboksil dan -CH2
(Lestari, dkk., 2014).
Pada Tabel 4.5 juga dapat dilihat bahwa KSKPB A, B, C, D, dan E muncul spektrum pada bilangan gelombang 1000 – 1300 cm-1 yang menunjukkan
adanya gugus eter yang terbentuk yaitu gugus C-O-C. Dari hasil gugus fungsional yang terukur dari spektrum FT-IR dengan masing-masing serapan pada daerah bilangan gelombang tertentu menunjukkan kesesuaian dengan struktur karboksimetil selulosa. Hal ini ditandai dengan terdapatnya vibrasi -OH, ikatan – CH, gugus karboksil (COO-), ikatan -CH2, dan gugus eter (-O-) (Safitri, dkk., 2017).
4.6 Penentuan Derajat Substitusi
Derajat substitusi (DS) merupakan nilai rata rata dari gugus karboksil yang bertukar dengan gugus hidroksil yang ada di setiap unit monomer anhidroglukosa.
Uji derajat substitusi dilakukan untuk mengetahui jumlah senyawa karboksil yang ada dalam setiap monomer selulosa. Derajat substitusi menggambarkan kualitas CMC yang dihasilkan. Gugus karboksimetil berperan sebagai gugus hidrofilik yang dapat meningkatkan kemampuan karboksimetil selulosa untuk imobilisasi air di dalam sistem larutan.
Derajat substitusi dilakukan untuk mengetahui jumlah dari hidroksil yaitu (-OH) yang tergantikan oleh natrium monokloroasetat sebagai penanda terbentuknya natrium karboksimetil selulosa. Dalam hal ini, terjadi proses esterifikasi antara alkali selulosa dengan natrium monokloroasetat. Hasil dari perhitungan derajat substitusi dapat dilihat dalam Tabel 4.6.
Tabel 4.6 Data Derajat Substitusi KSKPB
Tabel 4.6 Data Derajat Substitusi KSKPB