Saat ini pangsa pasar komposit tepung kayu – termoplastik adalah yang paling besar. Jenis filler yang digunakan dalam komposit tersebut, diantaranya adalah hasil ayakan 20-80 mesh dari proses penghalusan kayu untuk kayu pallet, limbah gergajian kayu, limbah industri mebel, atau limbah konstruksi bangunan. Pada umumnya bahan ini tersedia di pasar secara komersial dengan kerapatan bulk sekitar 110-240 kg/m3. Predrying diperlukan untuk menurunkan kandungan moisture dari 6-10% menjadi kurang dari 1%. Tanpa venting, pembentukan uap pada proses compounding dapat menyebabkan komposit menjadi sangat rapuh.
Teknik compounding dengan Extruder Twin-Screw Intermeshing dilengkapi dengan venting zone yang dihubungkan dengan pompa vakum terbukti mampu menghasilkan komposit PP (polypropylene) dengan beban tepung kayu sampai 60% (Lu et al., 2000; Islam & Beg, 2010). Material komposit ini selanjutnya dapat diproses dengan profile extrusion maupun injection molding. Mesin lain yaitu, mesin extrusi profil yang memiliki counter-rotating twin srew dapat langsung diberi asupan bahan serat alam sampai 60% tanpa precompounding (Markarian, 2005). Hal ini karena mesin memiliki kemajuan rancangan screw, material mesin yang tahan korosif, adanya konfigurasi venting dan perbaikan piranti dosis.
Sebagian besar dari komposit jenis ini dikenal sebagai WPC, banyak dipakai pada selasar maupun penahan erosi (Gambar 5). Tepung kayu, seperti filler mineral, dapat menaikkan kekuatan tarik dan modulus fleksural, namun tidak menambah kekuatan lenturnya. Rasio aspeknya sekitar 10 sampai 20 (Rowell et al., 1997). Pemakaianya terbatas pada bagian konstruksi yang tidak menerima beban berarti.
18 B. Serat alam pada otomotif
Serat alam seperti kenaf memiliki rasio aspek yang tinggi, sekitar 100-200 (Rowell et al., 1997). Komposit serat dengan aspek rasio setinggi tersebut diharapkan memiliki ketangguhan yang dapat digunakan pada material struktur. Aspek rasio yang tinggi menjadi bermanfaat bila serat dapat terdispersi secara merata dan terikat pada matriks termoplastik, juga serat dapat terorientasi secara seragam pada matriks termoplastik.
Thermokinetic mixer dianggap paling memadai untuk mendispersi serat dari kertas koran dan
serat batang kayu pada polipropilena dan polietilena (Lu et al., 2000; Clemons et al., 2003; Sain et al., 2005). Thermokinetic mixer dilengkapi rotor yang dapat berputar sampai 5000 rpm. Hanya diperlukan waktu selama dua menit untuk mendispersikan serat tersebut sekaligus menaikan suhu sampai 190 0C. Uap air segera terlepas. Pada pendinginan, serat dapat terenkapsulasi. Selesai pencampuran, dapat dilanjutkan dengan granulasi, ataupun langsung dicetak untuk menjadi produk final. Untuk mencegah menurunnya panjang serat akibat shear, dapat ditambahkan aditif pelumas, seperti asam stearat. Dispersi dan ikatan serat-termoplastik dapat diperbaiki dengan coupling agent. Sedangkan pemilihan termoplastik dengan viskositas yang relatif rendah akan memfasilitasi keseragaman orientasi serat pada
die maupun mold. Bila aspek rasio serat mencukupi, dispersi merata, ikatan serat-polimer terbentuk dan
orientasi serat seragam, maka transfer stress dari polimer ke serat akan berlangsung sempurna. Serat akan menjalankan fungsinya sebagai penguat. Pada aplikasi industri otomotif, komposit serat alam-PP pada awalnya hanya dipakai pada bagian interior mobil.
Kesimpulan
Serat alam memiliki potensi untuk menggantikan serat gelas. Masalah yang perlu diatasi adalah mengendalikan kadar air pada serat, membuat permukaan serat menjadi lebih hidrofobik serta mendispersikan serat alam pada matriks termoplastik dengan seragam. Teknik pemrosesan dengan ekstrusi twin screw dapat digunakan jika kadar air dari serat sudah dapat ditekan dan lebih rendah dari 0,1%. Penggunaan venting pada twin screw dapat mengeliminasi kadar air tersebut. Pada situasi dimana pengeringan air pada serat menjadi beban biaya, maka thermokinetic mixer dapat dipertimbangkan. Pada kedua pemrosesan tersebut dispersi tetap menjadi tujuan keberhasilan proses. Bahan pembantu, baik berupa compatibiliser seperti poliolefin tercangkok maleat, maupun additif pendispersi seperti Ca- stearat diperlukan.
Daftar Pustaka
Clemons, C.M. & Caufield, D.F. (2005). In Functional Fillers for Plastic (ed: M. Xanthos), Wiley-VCH.
Clemons, C., Caulfield, D. and Giacomin, A.J. (2003). Impact toughness of cellulose-fiber reinforced polypropylene. Proceed. 7th International Conference on Wood fiber-Plastic Composites,
119-1125.
Islam, M.R. & Beg, M.D.H. (2010). Effect of coupling agent on mechanical properties of composite from kenaf and recycled polypropylene. National Conference in Mechanical Engineering Research
and Post graduate Studies UMP Kuantan Pahang Malaysia, 871-875.
Ku, H., Wang, H., Pattarachayakoop, N. and Trada, M. (2011). A review on tenile properties of natural fiber reinforced polymer composites. Composite Part B: Engineering, 42 (4): 856-873.
Lu, J.Z., Wu, Q. and Mac NabbMc, H.S. (2000). Chemical coupling in wood fiber and polymer composites: a review of coupling agents and treatments. Wood Fiber and Science, 32 (1): 88-104. Markarian (2005). Wood-Plastic composite: current trend in materials and processing. Plastic Additive
19 Rowell, R.M., Sanadi, A.R, Caoulfield, D.F. and Jacobson, R.E. (1997). In Lignocellulosic-Plastic
Composites (eds: A.L. Leao, F.X. Caravalho and E. Frollini). Brazil.
Saheb, D.N. and Jog, J.P. (1999). Natural fiber polymer composites: a review. Advances in Polymer
Technology, 18(4): 351-363.
Sain, M., Suhara, P., Law, S. and Bouilloux, A. (2005). Interface modification and mechanical properties of natural fiber-polyolefin composite product. Journal of Reinforced Plastics and Composites,
24(2): 121-130.
Saptorahardjo, A. (2015). Cassava starch-based bioplastic, a potential solution for the microplastic problem, In Microplastic in the Environment, Source, Impact & Solution, Cologne.
Thompson, R.C., Moore, C.J., Vom Saal, F.S. and Swan, S.H. (2009). Plastics, the environment and human health: current consensus and future trends. Philosophical Transactions of the Royal Society
20
Biopulping kayu mahang (Macaranga hypoleuca) menggunakan jamur
Phanerochaete chrysosporium
Yeni Aprianis* dan Siti Wahyuningsih
Balai Penelitian dan Pengembangan Teknologi Serat Tanaman Hutan Jln. Raya Bangkinang-Kuok, Km.9 Kotak Pos 4/BKN 28401 Riau
*Email: [email protected]
Abstrak
Biopulping merupakan perlakuan awal menggunakan jamur pendegradasi lignin sebelum dilakukan pengolahan pulp. Jamur pelapuk putih (FPP) Phanerochaete chrysosporium digunakan pada proses biopulping kayu mahang (Macaranga hypoleuca). Kayu mahang cocok digunakan untuk pulp mekanis dan mekanis. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui sifat kimia dan sifat pengolahan pulp semi-mekanis kayu mahang yang telah diinokulasi jamur P. chrysosporium. Parameter yang diamati adalah sifat kimia kayu, derajat kristalinitas dan sifat pengolahan pulp. Sifat kimia kayu meliputi selulosa, lignin dan hemiselulosa. Sifat pengolahan pulp yang dikaji adalah rendemen pulp dan tingkat kecerahan pulp. Pengolahan pulp semi-mekanis menggunakan aksi kimia (NaOH 8%, b/b) dan aksi mekanis berupa penguraian serat (refining). Hasil penelitian menunjukkan bahwa biopulping dengan jamur P.
chrysosporium berhasil menurunkan kadar lignin sebesar 12,05% terhadap kontrol. Derajat kristalinitas
serpih kayu mahang meningkat sebesar 12,55%. Terdegradasinya komponen sel kayu mahang menyebabkan terjadinya penurunan rendemen pulp coklat dan tingkat kecerahan pulp.
Kata kunci: biopulping; kayu mahang; pemasakan semi-mekanis; Phanerochaete chrysosporium; selektivitas delignifikasi
Biopulping of mahang wood (Macaranga hypoleuca) pretreated by white rot fungi Phanerochaete chrysosporium
Biopulping is pulp processing with a pretreatment of lignin-degrading fungi. White rot fungi as one of lignin-degrading fungi, named Phanerochaete chrysosporium, was employed as biopulping agent for mahang (Macaranga hypoleuca). Mahang wood is normally used in mechanical and semi-mechanical pulping. The aim of this study was to determine the chemical properties and characteristics of semi-mechanical pulping of mahang after inoculated of P. chrysosporium. Parameters measured were the chemical properties, crystallinity degree and the pulping characteristics. The chemical properties examined in this study were cellulose, lignin and hemicellulose. Whereas, the investigated pulping characteristics were the pulp yield and brightness. The semi-mechanical and mechanical process were utilizing chemical reaction of NaOH (8%, b/b) and refining, respectively. The result showed the inoculation of white rot fungi, P. chrysosporium, has reduced the lignin content of the wood by 12.05% and has increased the crystallinity degree of the chips by 12.55%, compared to the control. Degradation of mahang wood cell components resulted in decreased brown pulp yield and pulp brightness.
Keywords: biopulping; chemi-mechanical pulping; delignification selectivity; mahang wood; Phanerochaete chrysosporium
Pendahuluan
Kayu mahang (Macaranga hypoleuca) merupakan salah satu alternatif penghasil pulp di lahan gambut. Berdasarkan berat jenisnya, kayu mahang tergolong berberat jenis ringan dengan kisaran 0,27-0,32. Hal ini menyebabkan kayu ini termasuk kayu yang tidak direkomendasikan bagi industri pulp
21 Pengolahan pulp semi-mekanis memiliki keunggulan antara lain rendemen relatif tinggi, biaya produksi rendah, ramah lingkungan, opasitas, brightness (tingkat kecerahan) dan daya cetaknya lebih tinggi dibandingkan dengan pulp kraft (Yang et al., 2008). Di sisi lain kelemahan dari pengolahan pulp semi-mekanis adalah penggunaan energi yang cukup tinggi untuk proses penguraian serat. Salah satu cara mengurangi kebutuhan energi pada pengolahan pulp semi-mekanis adalah dengan memberi perlakuan awal menggunakan jamur pelapuk putih (JPP) untuk mendegradasi lignin (biopulping) sebelum proses pemasakan. Tujuan biopulping adalah penghematan bahan kimia pemasak, penurunan bilangan kappa, penghematan energi dan meningkatkan sifat fisik pulp (Akhtar et al., 1997; Akhtar et al., 1998; Norhaslida et al., 2014). Selain biopulping, perlakuan jamur digunakan pada pemutihan pulp/biobleaching (Guerra et al., 2006). Pengukuran bilangan kappa pada pengolahan pulp semi-mekanis tidak begitu lazim. Berdasarkan ruang lingkup bilangan kappa bahwa uji bilangan kappa digunakan untuk menentukan tingkat kematangan pulp, daya terputihkan atau derajat delignifikasi pulp kimia dan semi-kimia baik pulp belum putih maupun setengah pulp putih (SNI 0494, 2008).
Aplikasi biopulping pada pengolahan pulp semi-mekanis ataupun mekanis dilaporkan dapat mengurangi kebutuhan energi refining (Hunt, 2006; Scott et al., 2002). Menurut Scott et al. (2002) aplikasi bio-mekanis pada kayu Picea abies berhasil menghemat energi refining sebesar 30%, namun pada penelitian ini tidak dibahas mengenai konsumsi energi. Kualitas kimia kayu mahang setelah diinokulasi dengan Phanerochaete chrysosporium dan sifat pengolahan pulp semi-mekanisnya menjadi fokus penelitian ini.
Biopulping menggunakan jamur P. chrysosporium telah dilakukan terhadap kayu Abies bornmulleriana, Fagus orientalis, sengon (Falcataria mollucana) dan randu (Ceiba pentandra) (Istek
et al., 2005; Pujirahayu dan Marsoem, 2006; Istikowati dan Marsoem 2009). Hasil penelitian tersebut menyatakan bahwa perlakuan jamur P. chrysosporium berpengaruh terhadap penurunan kadar lignin dengan peningkatan persentase kadar selulosa. Perbedaan penelitian ini dengan penelitian sebelumnya adalah pada penggunaan jenis kayu dan pengolahan pulp yang digunakan. Sebelumnya, pemasakan dengan proses kraft kayu mahang telah dilakukan dimana rendemen pulpnya sebesar 40,56% dan bilangan kappa 15,33. Sifat fisik pulp memenuhi persyaratan SNI sulfat putih (Aprianis, 2010). Dibandingkan dengan kayu Acacia mangium, kayu mahang memiliki berat jenis yang lebih ringan, sehingga volumenya besar. Hal ini berimplikasi terhadap kebutuhan biaya pengangkutan sampel yang juga besar.
Sejauh ini belum ditemukan laporan penelitian yang memanfaatkan kayu mahang untuk pulp mekanis dengan aplikasi jamur pelapuk putih P. chrysosporium sebelum diolah menjadi pulp semi-mekanis. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk mengetahui informasi pengaruh pra perlakuan jamur P. chrysosporium terhadap sifat kimia kayu mahang dan sifat pengolahan pulp semi-mekanisnya.
Bahan dan Metoda
Bahan
Bahan baku yang digunakan adalah sebanyak 3 pohon kayu mahang diperoleh dari hutan sekunder yang tidak diketahui umurnya, memiliki rerata diameter setinggi dada 18,58cm. Bahan untuk proses
biopulping dan analisa kimia kayu mahang adalah isolat jamur P. chrysosporium American Type Culture Collection (ATCC) 34541, Potato Dextro Agar (PDA), dextrose 1% b/v, akuades, spritus, alkohol,
etanol-toluena, H2SO4, CH3COOH. Bahan untuk pemasakan pulp adalah NaOH 8% (b/b). Peralatan yang digunakan adalah mesin chipper, autoclave, laminar, inkubator, alat ekstraksi dan peralatan gelas.
22 Metode penelitian
Perlakuan jamur pelapuk putih (FPP)
Serpih kayu mahang sebanyak 200 g BKT dimasukkan ke dalam plastik tahan panas dan direndam dengan air kran selama 16 jam, kemudian disterilisasi pada suhu 121 oC selama 30 menit untuk mematikan bakteri dan jamur pada kayu. Setelah itu, serpih diinokulasi dengan suspensi miselia P.
chrysosporium sebanyak 10 ml selama 30 hari. Suspensi miselia jamur diperoleh dengan perbanyakan
jamur pada media PDA selama 10 hari. Lapisan pertumbuhan miselia yang diperoleh kemudian dihomogenkan dengan 300 ml akuades selama 15 detik menggunakan blender (Mendonca et al., 2004). Setelah serpih dan suspensi miselia dimasukkan dalam plastik, di ujung plastik dipasang kapas steril dan ditutup dengan kertas steril untuk menghambat bakteri ataupun jamur yang masuk. Pertumbuhan miselia jamur secara merata di serpih terlihat setelah 30 hari masa inkubasi. Selanjutnya serpih tersebut disterililisasi kembali untuk mematikan jamur dan kemudian dicuci dengan air kran, untuk membersihkan miselia yang masih menempel di kayu, walaupun miselia ini sudah tidak aktif lagi. Tahap selanjutnya adalah pengeringan serpih dengan sinar matahari sampai serpih kering udara (kadar air mencapai 11-12%). Sebagian serpih tersebut dilakukan analisa kandungan kimia, analisa morfologi, kristalinitas, guaiacyl. Sedangkan pengolahan serpih yang lain dimasak dengan proses pemasakan semi-mekanis. Serpih yang tidak diberikan jamur digunakan sebagai serpih kontrol.
Analisa morfologi, derajat kristalinitas dan quacyl
Morfologi permukaan serpih kontrol dan perlakuan secara melintang dilihat menggunakan SEM (Scanning electron microscopy) EVO.50-05-87 (Zeiss), dengan perbesaran 500 kali. Derajat kristalinitas menggunakan XRD-(X-ray diffractometer)-7000 (Shimadzu) dengan sumber sinar Cu (tembaga) dan menggunakan sudut 2ϴ = 0-40. Identifikasi senyawa kimia menggunakan Py-GC-MS (Pyrolisis-Gas
chromatography-mass spectroscopy) QP 2010 (Shimadzu). Kondisi pengujian menggunakan gas
Helium UHP, kolom rtxms (60 m x 0,25 mm x 0,25 μm), temperatur pirolisis 400 oC, temparatur sumber ion 200 oC, temperatur injeksi 280 oC, dan waktu program 50 menit. Pada penelitian ini senyawa kimia yang difokuskan adalah guaiacyl (guasil) dan syringaldehyde.
Analisis kimia kayu
Serpih kontrol dan perlakuan dibuat serbuk dengan ukuran 40-60 mesh, kemudian dibebas ekstraktif etanol- benzena (1:2) menurut SNI 14-1032-1989 (cara uji ekstrak alkohol benzena). Serbuk bebas ekstraktif dilakukan analisa kandungan kadar lignin Klason berdasarkan SNI 0492-2008, kadar holoselulosa dianalisa mengacu pada Browning (1967) dan kadar α-selulosa sesuai SNI 01-1309-1989. Hemiselulosa diperoleh dari selisih holoselulosa dengan α-selulosa. Pengujian analisa kimia kayu dilakukan sebanyak 3 kali ulangan. Selektivitas delignifikasi merupakan rasio degradasi lignin/degradasi selulosa (Yang et al., 2007)
Pemasakan pulp semi-mekanis
Serpih kontrol dan perlakuan sebanyak 200 g dimasak menjadi pulp semi-mekanis menggunakan digester, dengan kondisi pemasakan dapat dilihat pada Tabel 1. Serpih yang telah dimasak dicuci untuk memisahkan dengan lindi hitam, kemudian diuraikan seratnya dengan refiner sampai memiliki derajat giling 700-750 mL CSF. Pulp hasil refining kemudian disaring kemudian ditentukan rendemen sebagai pulp coklat menggunakan persamaan 1 berikut ini:
R (%) =௧௨௧௨
23 Pulp hasil pemasakan (coklat) yang belum diputihkan kemudian diputihkan menggunakan proses pemutihan dua tahap menggunakan hidrogen peroksida (H2O2) yang merupakan bahan kimia tanpa Cl2 (Tabel 1).
Tabel 1. Kondisi pemasakan dan pemutihan pulp semi-mekanis kayu mahang
Kondisi pemasakan pulp
1 NaOH, % (b/b) 8
2 Rasio serpih : larutan 1:5
3 Suhu, oC 165
4 Waktu, menit 30
Kondisi pemutihan pulp P1 P2
1 H2O2, % (b/b) 4 2 2 Na2SiO3, % (b/b) 3 3 3 EDTA, % (b/b) 1,5 1,5 4 NaOH, % (b/b) 2 2 5 Konsistensi, % 10 10 6 Suhu, oC 70 70
Pulp terputihkan kemudian ditentukan rendemennya yang disebut sebagai rendemen pulp putih. Suspensi pulp kemudian dibuat lembaran kertas menggunakan alat hand sheet former dengan target gramatur 80 g/m2. Hasil cetakan ditentukan tingkat kecerahan menggunakan spectrophotometer (Nippon densoku NF 333). Pada alat tersebut dipilih indikator ISO brightness.
Hasil dan Pembahasan
Morfologi, derajat kristalinitas dan kadar guaiacyl
Morfologi permukaan melintang kayu mahang sebelum dan setelah perlakuan JPP P.
chrysosporium dengan perbesaran 500 kali disajikan pada Gambar 1. Perlakuan jamur ini tidak
memberikan perubahan tebal dinding sel (garis warna merah), namun berdasarkan Gambar 1(a) permukaan serpih kontrol lebih halus dan utuh dibandingkan dengan permukaan serpih setelah perlakuan jamur (Gambar 1b). Perlakuan jamur pada serpih menyebabkan terjadinya kerusakan pada sebagian permukaan kayu (garis warna kuning), hal ini diduga terkait dengan aktivitas degradasi lignin pada dinding sel kayu.
Gambar 1. Morfologi permukaan kayu mahang (a) sebelum perlakuan dan (b) setelah perlakuan JPP P. chrysosporium
24 Kolonisasi antara sel kayu oleh miselia terjadi di atas permukaan kayu dan kemudian berpenetrasi ke dalam kayu, melalui noktah dan melalui lubang yang dibuatnya. Pertumbuhan miselia jamur diikuti dengan pengeluaran enzim pendegredasi lignin. Miselia masuk sel dari lumen sel dan mendegradasi dinding sel, sehingga menyebabkan penipisan dinding sel (Bowyer et al., 2007; Taleipour et al., 2010), namun tidak terjadi penyusutan kayu maupun collapse (Bowyer et al., 2007). Selain itu, perlakuan jamur pada serpih menyebabkan diameter lumen semakin besar (Taleipour et al., 2010).
Monomer penyusun polimer lignin umumnya tersusun dari syringil, guasil dan hidroksiphenol (para coumaryl alkohol). Kandungan monomer tersebut dapat dideteksi dengan GC-MS. Pada penelitian ini monomer guasil (guaicyl) diutamakan guaiacol saja, sedangkan turunan guasil lainnya tidak diperhitungkan. Monomer syringil yang diperhitungkan adalah syringaldehyde. Hasil analisis guasil dan derajat kristalinitas kayu mahang tersebut yang disajikan pada Tabel 2. Perlakuan JPP P. chrysosporium selama 30 hari meningkatkan kadar guasil sebesar 40,99%. Hal ini disebabkan oleh pengurangan kadar syringil yang ditandai dengan tidak ditemukannya syringalaldehid pada serpih dengan perlakuan jamur (Tabel 2). Monomer siringil lebih mudah terdegradasi P. chrysosporium dibandingkan dengan guasil (Sing dan Chen, 2008). Hubungan hilangnya monomer lignin yaitu syringildehyda karena degradasi jamur FPP diduga adanya proses delignifikasi berupa oksidasi. Peningkatan guasil ditandai dengan oksidasi yang besar pada rantai alkil propana di lignin (Arias et al., 2010).
Tabel 2. Derajat kristalinitas, guasil dan siringil kayu mahang
Komponen Perlakuan Perubahan (%) Kontrol 30 hari Derajat kristalinitas 29,47 33,70 12,55 Guaiacol Syringil aldehid 5,37 6,16 9,10 - 40,99 100
Derajat kristalinitas kayu mahang setelah perlakuan P. chrysosporium meningkat 12,55%. Hal ini disebabkan degradasi bagian amorf pada kayu yaitu hemiselulosa (Howel et al., 2009). Hal ini didukung dengan adanya degradasi hemiselulosa sebesar 12,28% sebagai salah satu faktor yang menyebabkan peningkatan derajat krisatalinitas kayu mahang setelah perlakuan JPP P.chrysosporium. Peningkatan derajat kristalinitas kayu mahang setelah perlakuan jamur P. chrysosporium serupa ditemukan pada kayu
red maple / Acer rubrum (Harstup et al., 2012), dimana derajat kristalinitas selulosa red maple
meningkat dari 3 sampai 9 minggu. Derajat kristalinitas selulosa kayu red maple imeningkat sebesar 2,5% pada lama inkubasi 4 minggu dengan jamur Pycnoporus sanguineus
Sifat kimia kayu
Jamur P. chrysosporium merupakan JPP yang sebagian besar berasal dari kelas Basidiomycetes. Jamur ini memiliki kemampuan untuk mendegradasi lignin (Hataka dan Hammel, 2010). Keunggulan
P. chrysosporium dibandingkan JPP jenis lainnya adalah jamur ini memiliki kemampuan hidup pada
kisaran suhu yang lebar yaitu 25– 40 oC (Singh dan Chen, 2008; Kasmani et al., 2012).
Perubahan kandungan kimia kayu mahang sebelum dan setelah perlakuan jamur P. chrysosporium dapat dilihat pada Tabel 3. Tingkat kehilangan selulosa setelah perlakuan JPP P.chrysosporium lebih besar dibandingkan kehilangan lignin, dengan selektivitas delignifikasi sebesar 0,71. Hal ini menunjukkan bahwa aktivitas enzim yang terkandung dalam P. chrysosporium lebih bersifat mendegradasi selulosa dibandingkan dengan aktivitas degradasi lignin. Jamur ini bersifat tidak selektif terhadap lignin. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yang melaporkan bahwa selain lignin, enzim yang terkandung dalam JPP ini juga dapat mendegradasi komponen kayu lainnya, seperti selulosa, hemiselulosa secara bersamaan (Eriksson, 1990). Selektivitas delegnifikasi kayu mahang lebih
25 rendah dibandingkan dengan pulp bambu dengan selektivitas delignifikasi pulp soda bambu yang diinokulasi P. chrysosporium selama 30 hari sebesar 10%. Hal ini dikarenakan adanya perbedaan bahan baku dan adanya penambahan corn steep liquor pada penelitian pulp bambu, sehingga aktivitas pendegradasi lignin lebih optimal (Falah et al., 2011).
Tabel 3. Sifat kandungan kimia kayu mahang kontrol dan perlakuan jamur
Kandungan kimia (%) Perlakuan Degradasi
(%) Selektifitas Delignifikasi Kontrol 30 hari
α-selulosa 52,49 ± 1,90 40,60 ± 0,43 -17,00 0,71 Lignin 31,33 ± 1,38 27,96 ± 2,64 -12,05
Hemiselulosa 25,88 ± 2,36 23,05 ± 3,19 -12,28
Keterangan : selektifitas delignifikasi = degradasi lignin/degradasi selulosa (Yang et al., 2007)
Penurunan kadar lignin kayu mahang setelah diinkubasi 30 hari sebesar 12,05% terhadap kontrol. Talaeipour et al. (2010) menyatakan bahwa kayu hornbeam diinkubasi dengan P. chrysosporium selama 4 minggu mengalami penurunan kadar lignin sebesar 18,56%. Inkubasi P. chrysosporium pada kayu terentang (Camnosperma auriculata) selama 4 minggu juga berhasil menurunkan kadar lignin sebesar 22,56% (Aprianis et al., 2016). Perbedaan jenis kayu (struktur anatomi dan struktur kimia) diduga berperan terhadap perbedaan nilai kehilangan lignin ini. Hasil senada juga disampaikan Hakala et al. (2004) dimana inokulasi P. chrysosporium F-1767 selama 10 minggu pada kayu P. abies menyebabkan penurunan kadar lignin sebesar 8,1%. Penurunan kadar lignin merupakan tujuan dalam pemasakan pulp untuk mendapatkan pulp dengan kandungan selulosa tinggi. Lignin yang rendah mengindikasikan semakin sedikitnya kebutuhan bahan kimia dalam pemasakan. Lignin dapat menghambat penetrasi bahan kimia pemasak pada serpih sehingga degradasi lignin pada dinding sel akan meningkatkan efektifitas proses pemasakan.
Hemiselulosa sangat dibutuhkan dalam pembuatan pulp dan kertas. Hemiselulosa yang masih tertinggal dalam pulp memegang peranan penting dalam ikatan antar serat pada pembuatan kertas (Prawirohatmodho, 1996). Namun perlakuan jamur pada kayu mahang menurunkan kadar hemiselulosa sebesar 12,28%. Penurunan kadar hemiselulosa kayu mahang akibat inokulasi P. chrysosporium serupa ditemukan pada kayu sengon yang dilaporkan Widjaya et al. (2000), dimana kayu sengon yang diinkubasi dengan P. chrysosporium selama 30 hari memiliki pengurangan kadar hemiselulosa sebesar 25%.
Sifat pengolahan pulp
Karakteristik sifat pulp yang diobservasi dalam penelitian ini meliputi rendemen pulp (pemasakan dan pemutihan) dan tingkat kecerahan pulp (Tabel 4). Perlakuan JPP P. chrysosporium menyebabkan terjadinya penurunan rendemen pulp setelah pemasakan (pulp coklat). Hal ini disebabkan adanya degradasi lignin, hemiselulosa dan selulosa setelah perlakuan jamur, sehingga mengakibatkan penurunan rendemen pulp setelah pemasakan. Di sisi lain serpih kayu dengan perlakuan jamur teksturnya lebih rusak/terdegradasi dibandingkan kontrol (Gambar 1), sehingga sifat pengolahan pulp semi-mekanis menggunakan bahan kimia pemasak lebih mudah dalam mendegradasi lignin. Rendemen pulp coklat kayu mahang lebih rendah dibandingkan dengan rendemen pulp coklat kayu terentang yaitu 68% (Aprianis, 2015). Namun setelah pemutihan rendemen pulp kayu mahang setelah perlakuan jamur meningkat sebesar 27,48%. Hal ini disebabkan degradasi lignin oleh bahan pemutih, sehingga selulosa meningkat sebagai rendemen. Rendahnya rendemen pulp semi-mekanis pada kayu mahang diduga disebabkan oleh berat jenis kayu mahang yang ringan.
26
Tabel 4. Sifat pulp kayu mahang setelah pemasakan dan pemutihan semimekanis
Sifat Pulp Perlakuan Perubahan (%) Kontrol 30 hari
Rendemen pulp (%) Coklat 37,92 31,99 -18,54 Pemutihan 32,28 44,51 27,48 Tingkat kecerahan (ISO) 38,79 34,78 -11,53
Tingkat kecerahan pulp dengan perlakuan jamur semakin berkurang dibandingkan kontrol. Hasil penelitian serupa juga ditemukan pada penelitian sebelumnya (Scott et al., 2002; Guerra et al., 2006; Yang et al., 2007). Pada penelitian tersebut dilaporkan bahwa penurunan tingkat kecerahan diduga disebabkan oleh sintesis melanin selama pertumbuhan dan modifikasi lignin oleh enzim. Namun bila