PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN ACETOBACTER XYLINUM
TESIS
Oleh
LODDEN SILITONGA 097006025/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
T E S I S
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika
dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Oleh
LODDEN SILITONGA 097006025/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Tesis
: PEMBUATAN MATERIAL
SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN
PENAMBAHAN EKSTRAK BUAH
NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
Nama Mahasiswa : LODDEN SILITONGA Nomor Pokok : 097006025
Program studi : Ilmu Kimia
Menyetujui Komisi Pembimbing,
Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Dr. Yugia Muis, M.Si
Ketua Anggota
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Dr. Sutarman, M. Sc
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
T E S I S
Dengan ini saya menyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 21 Juni 2011 Penulis,
LODDEN SILITONGA
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama : Lodden Silitonga Nomor Pokok : 097006025
Program Studi : Magister Kimia Jenis karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu penetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Rotalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :
PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian ppernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 21 Juni 2011
Telah diuji pada
Tanggal : 21 Juni 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Basuki Wirjosentono, M.S, Ph.D Anggota : 1. Dr. Yugia Muis, M.Si
2. Prof. Dr. Harlem Marpaung
3. Prof. Dr. Harry Agusnar, M.Si. M.Phil
4. Dr. Marpongahtun, M.Si
PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTRAK
Salah satu manfaat air kelapa adalah untuk pembuatan material selulosa bakteri. Dengan penambahan modifikasi ekstrak buah nanas akan diperoleh polimer material selulosa bakteri ananas yang dapat digunakan untuk keperluan pelapis elektronika. Penelitian dilakukan dengan menggunakan campuran 100 g air kelapa, 10 g sukrosa, 0,5 g urea, kemudian dipanaskan sambil diaduk hingga mendidih. Selanjutnya ditambahkan asam asetat 25 % hingga mencapai pH = 4. Selanjutnya ditambahkan sari buah nanas dengan variasi massa 0 g, 10 g, 20 g, 30 g, 40 g, 50 g. Setelah dingin kedalam campuran ditambahkan 10 ml acetobacter xylinum
kemudian di fermentasi selama 7 hari. Material selulosa bakteri yang diperoleh berupa lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan media, kemudian lapisan material selulosa bakteri ananas dikeringkan hingga terbentuk lapisan tipis. Kemudian hasil yang diperoleh dilakukan pengujian dengan analisa FT-IR dan Uji tarik. Dari hasil penelitian ini dapat diperoleh hasil yang paling baik adalah dengan variasi 30 g ekstrak buah nanas dengan 70 g limbah air kelapa karena memiliki kekuatan tarik 14,95 MPa dan kemuluran 14,80 %.
BACTERIA FROM MAKING MATERIAL CELLULOSE
WITH ADDITION COCONUT WATER WASTE
PINEAPPLE FRUIT EXTRACT USING
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTARCT
On of the coconut liquid uses is for making material bacterial cellulose. By the modification of both pineaple and strach, that is, they can be used for medical elktonic. This experiment is performed by mixing 100 ml coconut liquid with 10 gr of sucrose, 0,5 gr of fertilizer then, the mixture is stirred and added with 25 % of viniger acid. The mixture will be come pH = 4. The following steps is with massa variation 0 gr, 10 gr, 20 gr, 30 gr, 40 gr, 50 gr. 10 ml of Acetobecter Xylinum is the added o the mixture, nex fermented for 7 days. It resulted in floating pellicle fiberon the media. After the pellicle layers is dried, athin layer is formed. By the FT-IR, and tensile strength analysis test. The best result is found that is, the variation of 30 gr of pineapple with 70 g coconut liquid has the smoothest serface and the higher tensile strength as 14,95 MPa and engolation is 14,80 %.
KATA PENGANTAR
Puji Syukur ke hadirat Tuhan Maha Kuasa yang telah memberikan rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis penelitian yang berjudul ” Pembuatan Material Selulosa Bakteri dari Limbah Air Kelapa Dengan Penambahan Ekstrak Buah Nanas Menggunakan Aacetobacter Xylinum ”.
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Gubernur Sumatera Utara, H Gatot Pudjonogroho ST c.q. Ketua Bappeda Provinsi Sumatera Utara memberikan beasiswa kepada penulis sebagai mahasiswa Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof.Dr. dr. Syahril Pasaribu, DT & H.MScz(CTM), Sp.A(K) atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk memperoleh pendidikan.
3. Ketua Program Studi Kimia Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D dan Dr Hamonangan Nainggolan selaku Sekretaris Prodi Kimia yang senantiasa memberikan bimbingan dalam perkuliahan.
4. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Pembimbing Utama dan Ibu Dr. Yugia Muis, M.S , selaku anggota komisi pembimbing tesis yang setiap saat dengan penuh perhatian selalu memberikan bimbingan dan saran dalam penyusunan tesis ini. 5. Rekan- rekan mahasiswa Program Studi Kimia Sekolah Pascasarjana USU angkatan
2009 yang telah banyak membantu penulis selama menjalani perkuliahan dan penelitian.
6. Kepada keluarga, yaitu Istri dan anak-anakku Tersanyang, yang memberikan semangat dengan penuh perhatian, doa restu serta dorongan moril sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Sekolah Pascasarjana USU Medan.
Semoga Tuhan selalu menyertai dan melimpahkan berkat dan rahmatnya kepada kita semua dan tesis ini dapat bermanfaat.
Medan, Juni 2011 Penulis
2.7 Kegunaan FTIR 13
3.3.4 Pembuatan Material Selulosa Bakteri dengan
Variasi Sari Buah Nanas 16
3.3,5 Analisis FTIR 17
3.3.6 Uji Tarik 17
3.3.7 Bagan Penelitian sintesa selulosa Bakteri 19 3.3.8 Bagan Pembuatan Selulosa Bakteri Sari Buah
Nanas dengan A.Xylinum 20 4.1.3 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
DAFTAR GAMBAR
No. J u d u l Halaman
1 Struktur kimia Selulosa 11
v
2. Uju kekuatan tarik ASTM-D-638 17
3. Spektrum FT-IR Material Selulosa Bakteri Tanpa Penambahan
Ekstrak Buah Nanas 22
4. Spektrum FT-IR Material Selulosa Bakteri dengan Penambahan
30 ml Ekstrak Buah Nanas 23
DAFTAR TABEL
No. J u d u l Halaman
1 Komposisi Kimia Air Kelapa 7
2 Data pengukuran Sampel Pengujian Tarik 25
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor J u d u l Halaman
1 Perhitungan kemuluran ( ε ) dan Perhitungan kekuatan tarik ( σ ) L-1 2 Gambar Universal Testing Machine (UTM) adalah Uji Tarik
(tensile test) dan Uji Lentur (bending/flexural test) L-2 3 Gambar Buah Nanas yang Sudah Matang L-3 4. Gambar Selulosa Bakteri Setelah Fermentasi L-4 5. Gambar Selulosa Bakteri Sebelum Dikeringkan L-5 6. Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 10 ml Ekstrak Buah Nanas L-6
7. Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 20 ml Ekstrak Buah Nanas L-7
8. Gambar Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan
Penambahan 40 ml Ekstrak Buah Nanas L-8
9. Gambar Spektrum FTIR material Selulosa Bakteri dengan
PEMBUATAN MATERIAL SELULOSA BAKTERI DARI
LIMBAH AIR KELAPA DENGAN PENAMBAHAN
EKSTRAK BUAH NANAS MENGGUNAKAN
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTRAK
Salah satu manfaat air kelapa adalah untuk pembuatan material selulosa bakteri. Dengan penambahan modifikasi ekstrak buah nanas akan diperoleh polimer material selulosa bakteri ananas yang dapat digunakan untuk keperluan pelapis elektronika. Penelitian dilakukan dengan menggunakan campuran 100 g air kelapa, 10 g sukrosa, 0,5 g urea, kemudian dipanaskan sambil diaduk hingga mendidih. Selanjutnya ditambahkan asam asetat 25 % hingga mencapai pH = 4. Selanjutnya ditambahkan sari buah nanas dengan variasi massa 0 g, 10 g, 20 g, 30 g, 40 g, 50 g. Setelah dingin kedalam campuran ditambahkan 10 ml acetobacter xylinum
kemudian di fermentasi selama 7 hari. Material selulosa bakteri yang diperoleh berupa lapisan pelikel yang mengambang pada permukaan media, kemudian lapisan material selulosa bakteri ananas dikeringkan hingga terbentuk lapisan tipis. Kemudian hasil yang diperoleh dilakukan pengujian dengan analisa FT-IR dan Uji tarik. Dari hasil penelitian ini dapat diperoleh hasil yang paling baik adalah dengan variasi 30 g ekstrak buah nanas dengan 70 g limbah air kelapa karena memiliki kekuatan tarik 14,95 MPa dan kemuluran 14,80 %.
BACTERIA FROM MAKING MATERIAL CELLULOSE
WITH ADDITION COCONUT WATER WASTE
PINEAPPLE FRUIT EXTRACT USING
ACETOBACTER XYLINUM
ABSTARCT
On of the coconut liquid uses is for making material bacterial cellulose. By the modification of both pineaple and strach, that is, they can be used for medical elktonic. This experiment is performed by mixing 100 ml coconut liquid with 10 gr of sucrose, 0,5 gr of fertilizer then, the mixture is stirred and added with 25 % of viniger acid. The mixture will be come pH = 4. The following steps is with massa variation 0 gr, 10 gr, 20 gr, 30 gr, 40 gr, 50 gr. 10 ml of Acetobecter Xylinum is the added o the mixture, nex fermented for 7 days. It resulted in floating pellicle fiberon the media. After the pellicle layers is dried, athin layer is formed. By the FT-IR, and tensile strength analysis test. The best result is found that is, the variation of 30 gr of pineapple with 70 g coconut liquid has the smoothest serface and the higher tensile strength as 14,95 MPa and engolation is 14,80 %.
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
Material selulosa bakteri adalah hasil proses fermentasi air kelapa dengan
menggunakan bakteri Acetobacter xylinum. Secara kimiawi, serat yang terkandung
di dalam nata de coco adalah serat selulosa, yang dikenal sebagai selulosa bakteri
(Yoshinaga et al., 1997). Bakteri selulosa mempunyai beberapa keunggulan antara
lain memiliki kemurnian yang tinggi tanpa adanya lignin, pektin dan hemiselulosa,
dimana zat-zat tersebut biasa ditemukan pada selulosa tanaman (Lapuz, et al.,
1967). Selain itu serat selulosa yang diproduksi oleh bakteri Acetobacter xylinum,
memiliki sifat-sifat fisik tertentu yang berbeda dari selulosa tumbuhan. Sifat fisik
yang unik dari selulosa yang berasal dari bakteri ini antara lain adalah memiliki
kemurnian, kristalinitas, kekuatan mekanik, dan porositas yang tinggi serta
memiliki kapasitas dalam menyerap air yang cukup besar dan mudah terurai, hal ini
yang membuat serat selulosa bakteri berpotensi untuk dikembangkan lebih jauh
bukan hanya sebagai bahan olahan makanan atau minuman, tetapi juga dapat
digunakan untuk industri-industri penting seperti membrane separasi, bahan
pencampur dalam industri kertas, produksi karbon film elektrokonduktif, alat optik
dan bahan-bahan untuk keperluan biomedis (Surdia, N. M., 2002).
Nata de coco atau bioselulosa merupakan salah satu produk pangan di negara
kita, dengan kualitas yang berbeda-beda. Di negara maju bioselulosa bukan hanya
sekedar untuk keperluan pangan, melainkan dapat digunakan untuk beberapa
macam keperluan. Salah satu produk yaitu kristalin murni sangat penting untuk
bahan baku industri, sebagai bahan material baru untuk digunakan dalam
memproduksi kertas berkualitas (Johnson dan Winslow., 1990). Uji coba lainnya,
selulosa bakteri dibuat sebagai kulit buatan (Fontana dkk., 1990), dan sebagai
2
Selulosa bakteri memiliki karakteristik yang lebih menguntungkan
dibanding selulosa dari tanaman. Karakteristik tersebut antara lain kemurniannya
tinggi, dapat terurai, seratnya halus (berdiameter 0.1 nm atau 300 kaIi lebih kecil
dibanding serat kayu), kekuatan tarik mekaniknya bagus, kapasitas pengikatan
airnya yang tinggi dan derajat kristalinitasnya yang tinggi (Ross ., 1991).
Istilah Nata diterjemahkan kedalam bahasa latin sebagai Natare yang berarti
terapung-apung. Nata dapat dibuat dari air kelapa, tetes tebu, limbah cair tahu,
maupun ekstrak buah nanas (Pambayun, R., 2002). Nata de coco merupakan selulosa bakterial yang diperoleh melalui fermentasi oleh bakteri Acetobacter
Xylinium, bakteri ini merupakan aerob gram negatip yang mampu menyusun
glukosa alami yang terkandung dalam sari buah nanas maupun yang sengaja
ditambahkan kedalamnya menjadi serat-serat selulosa yang sangat halus. Material
selulosa bakteri dibentuk oleh spesies bakteri asam asetat pada permukaan cairan
yang mengandung gula, sari buah, atau ekstrak tanaman lain (Lapuz, et al., 1967).
Beberapa spesies yang termasuk bakteri asam asetat dapat membentuk selulosa,
namun selama ini yang paling banyak dipelajari adalah A. xylinum (Swissa, et al.,
1980). Bakteri A. xylinum termasuk genus Acetobacter (Ley., 1974). Bakteri A.
xylinum bersifat gram negatip, aerob, berbentuk batang pendek atau kokus (Moat,
1986., Forng, et al., 1989).
Pemanfaatan limbah pengolahan kelapa berupa air kelapa merupakan cara
mengoptimalkan pemanfaatan buah kelapa. Dalam air kelapa terdapat berbagai
nutrisi yang bisa dimanfaatkan bakteri penghasil selulosa bakteri. Nutrisi yang
terkandung dalam air kelapa antara lain : gula sukrosa 1,28%, sumber mineral yang
beragam antara lain Mg+2 3,54 gr/l ( Pracaya., 1982), serta adanya faktor
pendukung pertumbuhan (growth promoting factor) merupakan senyawa yang
mampu meningkatkan pertumbuhan bakteri penghasil nata (Acetobakter xylinum)
(Lapus, et al., 1967). Adanya gula sukrosa dalam air kelapa akan dimanfaatkan oleh
3
senyawa metabolit diantaranya adalah selulosa. Senyawa peningkat pertumbuhan
mikroba (growth promoting factor) akan meningkatkan pertumbuhan mikroba,
sedangkan adanya mineral dalam substrat akan membantu meningkatkan aktifitas
enzim kinase dalam metabolisme di dalam sel A. xylinum untuk menghasilkan
material selulosa bakteri.
Menurut para peneliti dari Lab of Active Bio-based Material-Kyoto
University, selulosa bakteri dapat dijadikan komposit yang sangat kuat dengan
teknik pengolahan yang cukup sederhana. Lembar selulosa bakteri yang sudah
dihilangkan airnya dicelupkan terlebih dahulu ke dalam perekat polifenol
formaldehid dengan berat molekul rendah. Setelah melalui proses pengeringan
kemudian dipres panas pada suhu 1800C selama 10 menit sehingga akan dihasilkan
komposit yang sangat kuat ( l_suryanegara (at) yahoo.com)
Material komposit tersebut mempunyai keteguhan patah (bending strength)
450 MPa, dengan kerapatan 1.4 g/cm3. Bahkan kekuatan komposit tersebut dapat
disetarakan dengan kekuatan baja ringan SS400 (kerapatan 1,8 g/cm3) yang
mempunyai keteguhan patah sekitar 500 MPa. Sumber: Layar Monitor Fleksibel
Berbahan Dasar Nata de Coco? http://www.indoforum.org
Komposit material selulosa bakteri bisa memiliki kekuatan yang sangat baik
karena memiliki microfibrils yang seragam dengan ukuran fiber kurang dari 10
nm, lurus serta membentuk jaringan seperti jaring laba-laba. Kekuatan jaringan
inilah yang menjadikan komposit selulosa bakteri mendekati kekuatan baja ringan
namun dengan kerapatan yang jauh lebih rendah bila dibandingkan baja
ringan. Keunggulan tersebut memungkinkan komposit selulosa bakteri untuk
dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi seperti industri otomotif, elektronik, maupun
konstruksi. Selain keunggulannya yang ringan, kuat, murah dan mudah dalam
proses pembuatannya, keunggulan lainnya adalah komposit tersebut dibuat dari
4
Berdasarkan penemuan mutakhir dari para peneliti Kyoto University, ukuran
fiber dari selulosa bakteri yang berskala nano, memungkinkannya untuk
mentransmisikan cahaya tanpa pembelokan. Sifatnya nyaris seperti kaca dengan
keunggulan lebih tahan terhadap panas dan memiliki kelenturan seperti plastic.
Hal ini menjadikan komposit selulosa bakteri sebagai material impian dengan
berbagai keunggulan.
Berdasarkan hal diatas dan merujuk pada penelitian sebelumnya, peneliti
ingin melakukan penelitian lanjutan tentang “Pembuatan Material Sellulosa
Bakteri Dari Limbah Air Kelapa Dengan Penambahan Ekstrak Buah Nanas
menggunakan Acetobacter Xylinum “
1.2 Perumusan masalah
1. Bagaimana pengaruh penambahan limbah air kelapa dengan ekstrak buah
nanas dalam membentuk material selulosa baktreri dengan kekuatan tarik
melalui medium nata de coco dengan bantuan A. Xylinum.
2. Apakah melalui penambahan variasi volume ekstrak buah nanas memberikan
pengaruh terhadap material selulosa bakteri yang dihasilkan.
1.3 Tujuan Penelitian
1. Memanfaatkan limbah air kelapa dengan ekstrak buah nanas, dan
membandingkan variasi penambahan ekstrak buah nanas dalam menghasilkan
material selulosa bakteri,
2. Serta mencari perbandingan yang paling optimum antara limbah air kelapa
dengan ekstrak limbah buah nanas sebagai substrat campuran untuk
menghasilkan material selulosa bakteri dengan kekuatan tarik dan kemuluran
5
1.4 Manfaat Penelitian
1. Diharapkan dengan panambahan variasi limbah ekstrak buah nanas dapat
membentuk material selulosa bakteri
2. Material selulosa bakteri dapat digunakan dengan baik sebagai kemasan
untuk elektronika, automotif dan pelapis kaca oleh masyarakat luas.
1.5 Lokasi Penelitian
Penelitian dilakukan di laboratorium Bio Kimia FMIPA USU Medan, dan
laboratorium Polimer FMIPA USU Medan. Karakterisasi secara spektroskopi
FT-IR di Laboratorium Organik FMIPA UGM Yogjakarta dan Uji Tarik dilakukan di
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kelapa
Tanaman kelapa (Cocos nucifera L.) merupakan tanaman serbaguna, baik
untuk keperluan pangan maupun nonpangan.
Klasifikasi Tanaman Kelapa
Kingdom : Plantae (Tumbuhan)
Subkingdom : Tracheobionta (Tumbuhan berpembuluh) Super Divisi : Spermatophyta (Menghasilkan biji)
Divisi : Magnoliophyta (Tumbuhan berbunga) Kelas : Liliopsida (berkeping satu / monokotil) Sub Kelas : Arecidae
Ordo : Arecales
Famili : Arecaceae (suku pinang-pinangan) Genus : Cocos
Spesies : Cocos nucifera L
Air kelapa mengandung sejumlah zat gizi, yaitu protein, lemak, gula,
vitamin, asam amino, dan hormon pertumbuhan. Kandungan gula maksimal, yaitu 3
gram per 100 ml air kelapa, tercapai pada bulan keenam umur buah, kemudian
menurun dengan semakin tuanya kelapa. Jenis gula yang terkandung glukosa,
fruktosa, sukrosa, dan sorbitol. Selulosa bakteri merupakan hasil fermentasi air
kelapa dengan bantuan mikroba Acetobacter xylinum. Gula pada air kelapa diubah
menjadi asam asetat dan benang-benang selulosa (Philips., 2000).
7
Tabel 1. Komposisi kandungan kimia air kelapa
No. Komponen Persentase (%)
Sumber : Sutarminingsih., (2004).
Air kelapa mempunyai potensi yang baik untuk di buat minuman fermentasi
karena kandungan zat gizinya yang kaya dan relatif lengkap, sehingga sesuai untuk
pertumbuhan mikroba. Komposisi gizi air kelapa tergantung pada umur kelapa dan
varietasnya. Air kelapa per 100 ml mengandung sejumlah zat gizi, yaitu protein 0,2
g, lemak 0,2 g, gula 3,8 g, vitamin C 1,0 mg, asam amino, dan hormon
pertumbuhan. Jenis gula yang terkandung pada air kelapa adalah : glukosa,
fruktosa, sukrosa, dan sorbitol (Astawan., 2004).
2.2 Buah Nanas
Buah Nanas (Ananas comosus) merupakan substrat pertama yang digunakan
untuk pembentukan nata, namun karena sifatnya yang musiman maka
dicarikan beberapa alternatif lain untuk memproduksi nata yang bisa tersedia
dengan mudah sepanjang tahun dan murah harganya. Ditinjau dari komposisinya
nanas terdiri atas sebagian besar air yang di dalamnya banyak mengandung gula
dan vitamin serta mineral penting (Muljohardjo., 1984). Kandungan kalori dari
8
asam 0,6%, protein 0,4%, abu 0,5% dan lemak 0,1% (Samson., 1986). Selain
karbohidrat, di dalam buah nanas juga terdapat lemak, nitrogen, asam‐asam
organik, pigmen, dan vitamin. Asam organik utama yang terkandung di dalam
nanas adalah asam sitrat, yang merupakan asam‐asam non volatil yang terbanyak
dalam buah nanas (Jacob., 1985).
Acetobbakter xylinum merupakan bakteri asam asetat yang bersifat gram
negatip, aerob, berbentuk batang, nonmotil, suhu optimumnya 25‐30 0C, dan
mampu mengoksidasi etanol menjadi asam aetat pada pH 4,5 (Madigan, et
al.,1997). Proses pembuatan selulosa bakteri oleh A. xylinum merupakan kegiatan
sintesa selulosa yang dikatalis oleh enzim pensintesis selulosa yang terikat pada
membran sel bakteri. Penguraian/fermentasi gula dilakukan melalui jalur heksosa
monofosfat dan siklus asam sitrat (Susilawati., 2002)
Nanas merupakan tanaman buah berupa semak yang memiliki nama ilmiah
Ananas comosus. Dalam bahasa Inggris disebut pineapple dan orang-orang
Spanyol menyebutnya pina. Nanas berasal dari Brasilia (Amerika Selatan)
yang telah di domestikasi disana sebelum masa Colombus. Pada abad ke-16 orang
Spanyol membawa nanas ini ke Filipina dan Semenanjung Malaysia,masuk
ke Indonesia pada abad ke-15. Di Indonesia pada mulanya hanya sebagai tanaman
pekarangan, dan meluas dikebunkan di lahan kering di seluruh wilayah nusantara.
Tanaman ini kini dipelihara di daerah tropik dan sub tropik.
http://www.ristek.go.id.
Nanas (Ananas comosus) merupakan salah satu komoditi tanaman
hortikultura buah-buahan yang telah dikembangkan masyarakat secara
turun-temurun di Kabupaten Tapanuli Utara dan merupakan komoditi andalan
masyarakat, dimana penanamannya tersebar di beberapa kecamatan, seperti:
Kecamatan Sipahutar, Pangaribuan, Siborongborong dan Tarutung. Namun
9
Pangaribuan dan Siborongborong, yang merupakan sentra produksi tanaman nenas
di Kabupaten Tapanuli Utara.
Klasifikasi Tanaman Nanas adalah:
Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan)
Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah
buahnya. Buah nanas bermanfaat bagi kesehatan tubuh, sebagai obat penyembuh
penyakit sembelit, gangguan saluran kencing, mual-mual, flu, wasir dan kurang
darah.
Buah nanas mengandung vitamin (A dan C), kalsium, fosfor, magnesium,
besi, natrium, kalium, dekstrosa, sukrosa (gula tebu), dan enzim bromelain.
Bromelain berkhasiat antiradang, membantu melunakkan makanan di lambung,
mengganggu pertumbuhan sel kanker, menghambat agregasi platelet, dan
mempunyai aktivitas fibrinolitik. Kandungan seratnya dapat mempermudah buang
air besar pada penderita sembelit (konstipasi).
2.3 Fermentasi
Fermentasi adalah suatu proses pengubahan senyawa yang terkandung
didalam substrat oleh mikroba (kulture). Fermentasi polisakarida mikrobial yang
tersusun oleh serat yang dihasilkan oleh strain xylinum dari Acetobacter aceti,
bakteri non patogen yang dinamakan sebagai selulosa bacterial yang diperoleh dari
10
tumbuhan dan merupakan rantai lurus yang tersusun oleh D-glukosa melalui ikatan
- 1,4. Fermentasi bisa terjadi secara proses katabolisme maupun proses
anabolisme. prosesnya sebagai berikut; substrat air kelapa disterilkan dengan
menggunakan autoklaf atau dengan cara didihkan selama 15 menit. Substrat
didinginkan hingga suhu 40 0C. Substrat dimasukkan pada gelas kimia jenis pyrex
ukuran 500 ml yang telah distrerilkan melalui autoklav, dengan kedalaman substrat
kira-kira 5 cm, kemudian diinokulasi dengan menggunakan starter atau bibit
sebanyak 10 % (v/v). Substrat kemudian diaduk rata, ditutup dengan menggunakan
kain kasa. Substrat diinkubasi atau diperam dengan cara diletakan pada tempat yang
bersih, terhindar dari debu, ditutup dengan menggunakan kain bersih untuk
menghindari terjadinya kontaminasi. Inkubasi dilakukan selama 7-12 hari, pada
suhu kamar. Media starter di atur pada pH 4-4,5 dengan menambahkan asam asetat
glasial, kemudian disterilisasi selama 15 menit. Starter dapat dibuat dengan
menanamkan satu tabung biakan murni bakteri ke dalam 100 ml media starter
kemudian difermentasi selama 3 hari. Setelah itu, 100 ml stater tersebut
ditambahkan ke dalam media baru sebanyak 1 liter dan diperam lagi selama 3 hari.
Hasil pemeraman yang kedua ini merupakan starter yang siap ditambahkan pada
media fermentasi atau bahan induk untuk produksi nata de coco.
2.4 Selulosa
Merupakan material yang terdapat pada kayu, kapas dan tumbuhan lainnya.
Selulosa diisolasi oleh Charles F.Cross yang berkebangsaan Inggris. Selulosa
merupakan polimer dari -glukosa dengan ikatan -1-4 antara unit-unit glukosa.
Selulosa merupakan material penyusun jaringan tumbuhan dalam bentuk campuran
polimer homolog dan biasanya terdapat bersama-sama dengan polisakarida lainnya
serta lignin dalam jumlah bervariasi. Pemeriksaan dengan sinar X menunjukkan
bahwa pada selulosa terdapat rantai linier unit selobiosa yang oksigen cincinnya
11
5000 unit glukosa, beragregasi menghasilkan fibril yang terikat bersama oleh ikatan
hydrogen pada gugus OH, struktur selulosa ditunjukkan pada gambar 1.
Gambar 1. Struktur Kimia Selulosa
2.5 Selulosa Bakteri
Klasifikasi ilmiah Bakteri Acetobacter xylinum.
Kerajaan : Bacteria
Filum : Proteobacteria
Kelas : Alpha Proteobacteria
Ordo : Rhodospirillales
Familia : Psedomonadaceae
Genus :Acetobacter
Acetobacterxylinum merupakan bakteri yang menghasilkan serat‐serat
selulosa yang sangat halus. Serat‐serat ini dapat membentuk suatu jaringan pada
lapisan permukaan antara udara dan cairan yang disebut pelikel. Pelikel ini
memiliki ketebalan kira‐kira 10 mm bergantung pada masa pertumbuhan mikroba.
Pelikel yang berada pada permukaan udara cairan ini terdiri atas pita‐pita yang
mengandung kristalin yang tinggi. Pita–pita tersebut memiliki lebar 40‐100 nm,
namun panjangnya sulit diukur karena membentuk jaringan yang berkaitan satu
dengan yang lainnya. Pita tersebut tersusun atas bagian mikrofibril yang
12
Menurut Krystinowicz selulosa bekteri mempunyai keunggulan, diantaranya :
kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300 –
900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, elastisitas dan terbiodegradasi (Krystinowicz.,
2001).
2.6 Spektrofotometer Fourier Transform Inframerah (FTIR)
Konsep radiasi infra merah diajukan pertama kali oleh Sir William Herschel
(1800) melalui percobaannya mendispersikan radiasi matahari dengan prisma.
Ternyata pada daerah sesudah sinar merah menunjukkan adanya kenaikan
temperatur tertinggi yang berarti pada daerah panjang gelombang radiasi tersebut
banyak kalori (energi tinggi). Daerah spektrum tersebut selanjutnya disebut
infrared. Spektroskopi inframerah ditujukan untuk maksud penentuan gugus-gugus
fungsi molekul pada analisa kualitatif, disamping untuk tujuan analisis kuantitatif
(Mulja., 1995 ). Spektrofotometer inframerah konfensional dikenal sebagai alat
dispersi. Dengan terhubung pada komputer dan mikroprosesor sebagai alat
dasarnya, hal ini telah tersebar luas dan dikenal dengan nama alat Fourier transform
infrared (FTIR) spektrometer, yang mana mempengaruhi sejumlah keuntungan.
Dibandingkan suatu kinerja pada monokromator, alat FTIR memakai suatu
interferometer untuk mendeteksi peak yang mengandung pengganggu yang
terdeteksi.
Pada alat interferometer. Radiasi dari sumber IR konfensional dibedakan
kedalam dua alur oleh suatu pemisah berkas cahaya , satu alur menuju posisi
cermin yang ditentukan, dan yang lainnya menjauhi cermin. Ketika berkas cahaya
dipantulkan, salah satu cahaya dipindahkan (keluar dari tahap) dari yang lainnya
sehingga menjadi lebih kecil ( ataupun lebih besar) tujuan jaraknya untuk menjauhi
cermin, dan mereka dikombinasikan kembali untuk menghasilkan suatu rumus
gangguan (semua panjang gelombang dalam berkas cahaya) sebelum melewati
13
menukar rumus gangguan dengan waktu seperti cermin yang terusmenerus diteliti
pada percepatan linier.Hasil penyerapan radiasi oleh sampel merupakan suatu
spectrum dalam daerah waktu, yang disebut suatu interferogram, yang menyerap
intensitas sebagai fungsi dari lintasan optis yang membedakannya dengan kedua
berkas cahaya tersebut (Cristian., 2005).
Ketebalan film merupakan parameter kritis dalam mempelajari IR dari
degradasi polimer. Suatu reaksi panas oksidatif mungkin menjadi kontrol difusi jika
film tebal lebih besar dari pada nilai tertentu. Dalam degradasi termal pada polimer,
tingkatan difusi pada produk yang mudah menguap menjadi lebih dominan dan sisi
reaksi diantara produk dan rantai radikal mungkin menjadi lebih besar luasnya
dengan meningkatnya ketebalan film, hal tersebut dicatat bahwa dalam film yang
benar-benar tipis tingkat degradasi dapat ditinggkatkan untuk
volatilisasi pada radikal-radikal dengan hasil pada reaksi radikal yang
non-steady-state. Ini merupakan awal tujuan dari Florin et all untuk menjelaskan peningkatan
tingkat degradasi pada polytetrafluoroetilena irradisi- dengan berkurangnya
ketebalan film (Allen., 1983).
2.7 Kegunaan Spektrofotometer
Spektrofotometer infra merah pada umumnya digunakan untuk :
1. Menentukan gugus fungsi suatu senyawa organik.
2. Mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik dengan membandingkan
daerah sidik jarinya.
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya
inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2,5 - 50 μm atau
bilangan gelombang. 4000 - 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorbsi inframerah sangat
14
Spektrum yang dihasilkan berupa grafik yang menunjukkan persentase transmitan
yang bervariasi pada setiap frekuensi radiasi inframerah (Dachriyanus., 2004).
2.8 Syarat – Syarat Interpretasi Spektrum
Tidak ada aturan yang pasti dalam menginterpretasikan spektrum IR. Tetapi
beberapa syarat harus dipenuhi dalam menginterpretasikan spektrum :
1. Spektrum harus tajam dan jelas serta memiliki intensitas yang tepat.
2. Spektrum harus berasal dari senyawa yang murni.
3. Spektrofotometer harus dikalibrasi sehingga akan menghasilkan pita atau
serapan pada bilangan gelombang yang tepat.
4. Metoda penyiapan sampel harus dinyatakan. Jika digunakan pelarut maka
jenis pelarut, konsentrasi dan tebal sel harus diketahui.
Karakteristik frekuensi vibrasi IR sangat dipengaruhi oleh perubahan yang
sangat kecil pada molekul sehingga sangat sukar untuk menentukan struktur
berdasarkan data IR saja. Spektrum IR sangat berguna untuk mengidentifikasikan
suatu senyawa dengan membandingkannya dengan spektrum senyawa standar
terutama pada daerah sidik jari. Secara praktikal, spektrum IR hanya dapat
BAB 3
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat-Alat
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini, gelas beaker, gelas ukur ,
gelas Erlenmeyer semuanya dalam bentuk pyrex, Neraca analitik, indicator
universal (Merck), autoklaf, oven, Bunsen, termometer, cawan porslen, tanur, statif
dan klem labu takar. Uji tarik dilakukan dilaboratorium polimer FMIPA USU,
sedangkan analisa spektrum FTIR dilakukan di laboratorium UGM Yogjakarta
3.2 Bahan-Bahan
Bahan-bahan yang digunakan terdiri dari Air kelapa yang sudah tua, urea (p.a
merck), gula pasir, asam cuka 25 %, ekstrak buah nanas, bibit A.Xylinum, dan
aquades, sedangkan Acetobacter Xylinium di peroleh dari Laboratorium IPB Bogor.
3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Persiapan Substrat
Substrat adalah media pertumbuhan bakteri A. xylinum, bentuk cair yang
didalamnya mengandung nutrisi yang diperlukan untuk pertumbuhan A. xylinum,
untuk menghasilkan material selulosa bakteri. Air kelapa yang diperoleh dari pasar
Tanjung Rejo Medan disaring dengan menggunakan penyaring kapas. Kedalam air
kelapa ditambahkan sukrosa (gula pasir) sebanyak 10% (b/v). penambahan gula
pasir dilakukan pemanasan sambil, diaduk hingga homogen. ZA (sebanyak 5 gram
untuk setiap 1 liter air kelapa bergula yang disiapkan) ditambahkan dan diaduk
sambil didihkan.
Substrat ini didinginkan, kemudian ditambah asam asetat sebanyak 2% atau
16
disterilkan dengan cara dimasukkan dalam autoklaf pada suhu 1210 C, tekanan 2
atm, selama 15 menit (atau didihkan selama 15 menit).
3.3.2 Penyiapan Starter
Starter adalah bibit A. xylinum yang telah ditumbuhkan dalam substrat
pertumbuhan kultur tersebut sehingga populasi bakteri A. xylinum mencapai
karapatan optimal untuk proses pembuatan nata , yaitu 1 x 109 sel/ml. substrat
disterilkan dengan autoklaf atau dengan cara didihkan selama 15 menit. Setelah
dingin kira-kira suhu 400 C, sebanyak 200 ml dimasukkan kedalam botol steril
volume 400 ml. Substrat dalam botol steril diinokulasi (ditanami bibit bakteri A.
xylinum) sebanyak 10 %, bibit A. xylinum. Substrat digojog, sebaiknya
menggunakan shaker dengan kecepatan 140 rpm (Masaoka, et al., 1993)
Starter ditumbuhkan selama 2 hari, pada suhu kamar, dimana faktor yang
mempengaruhi perkembangan bakteri axetobacter xylinum adalah tingkat keasaman
medium, lama fermentasi, sumber karbon, sumber nitrogen, suhu dan konsentrasi
bibit (starter). Pada dasarnya proses pembuatan biakan murni bakteri axetobacter
xylinum dapat dilakukan secara laboratories maupun secara sederhana
(Sutarminingsih., 2004).
3.3.3 Pembuatan Selulosa Bakteri
Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan kedalam gelas
beaker dengan pengaduk magnet, lalu ditambah 10 gram gula pasir dan 0,5 gram
urea, diaduk hingga larut. Kemudian di asamkan dengan CH3COOH 25 % hingga
pH = 4 sambil dipanaskan hingga suhu 1210 C, selanjutnya dituang kedalam gelas
kimia 250 ml yang telah disterilkan. Setelah media dingin, diinokulasi dengan
biakan A.Xylinum dan dibiarkan selama 1 minggu didalam ruangan yang steril.
Lapisan material selulosa yang terbentuk dicuci dengan aquadest, kemudian
dikeringkan dalam oven hingga suhu 700C– 800C. Produk yang dihasilkan
17
3.3.4 Pembuatan Material Selulosa dengan Variasi Sari Buah Nanas
Sebanyak 100 ml air kelapa hasil penyaringan dituangkan ke dalam beaker
gelas, ditambahkan 10 gram gula pasir dan 0,5 gram urea, selanjutnya diaduk
hingga larut. Kemudian diasamkan dengan CH3COOH 25 % sampai pH 4 dan
ditambahkan buffer asetat 0,2 M sebanyak 1 ml untuk mempertahankan pH 4.
selanjutnya ditambahkan ekstrak buah nanas dengan variasi 0 g, 10 g, 20 g, 30 g,
40 g, 50 g kemudian diangkat dan didinginkan pada suhu kamar, lalu ditambahkan
starter air kelapa yang mengandung bakteri A.Xylinum 10 %, kemudian di
fermentasikan selama 7 hari. Lapisan material selulosa bakteri yang terbentuk
dicuci dengan aquades lalu dikeringkan di dalam oven dengan suhu 700C– 800 C.
Hasil yang diperoleh dikarakterisasi secara spektroscopi FTIR dan dilakukan Uji
Tarik.
3.3.5 Analisis FTIR
Material selulosa bakteri yang dihasilkan di pres dengan kekuatan 5 ton,
kemudian dilakukan pengeringan dengan suhu 300C– 500C. Setelah diperoleh
lapisan tipis atau pelikel dijepit pada tempat sampel kemudian diletakkan pada alat
ke arah sinar Infra Red. Hasilnya akan direkam kedalam kertas berskala berupa
aliran kurva bilangan gelombang terhadap intensitas.
3.3.6 Uji Tarik
Pengujian kekuatan tarik dilakukan dengan alat uji tarik terhadap tiap
specimen dengan ketebalan 0,5 mm dan ukuran specimen berdasrakan
ASTM-D-638. Material yang akan diuji dipotong dalam bentuk dumb bell seperti gambar
18
Lebar 1,5 cm Tebal
0,5 mm
2 cm 7 cm
Gbr. 2 Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM-D-638
Material selulosa bakteri dipotong sesuai dengan ukuran lalu diletakkan pada
kedua penjepit (grip) yang posisinya tegak lurus pada alat tarik. Sebelum dilakukan
pengujian alat sudah dikondisikan dengan beban 100 Kgf dengan kecepatan 20
mm/menit, dengan ketebalan merata 0,5 mm, lalu specimen ditarik keatas,
kemudian diamati hingga putus, lalu dicatat gaya dengan maximum (Fmaks) dan
19
Bagan Penelitian Sintesa Material Selulosa Bakteri
◄ Ditambahkan 10 g gula pasir
◄ Ditambah 0,5 g Urea
◄ Distarter hingga larut
20
3.3.8 Bagan Pembuatan Pembuatan Material Selulosa Bakteri Ekstrak Buah Nanas dengan A.Xylinum
◄ Distarter hingga larut dan di panaskan
◄ Dituang kedalam wadah fermetasi dalam keadaan panas dan ditutup
◄ Dibiarkan hingga suhu kamar
◄ Ditambah 10 ml media strarter A.Xylinium
◄ Difermentasi hingga 7 hari pada suhu kamar.
◄ dicuci dengan aquadest
◄ dikeringkan dalam oven pd suhu 70-800C
FT‐IR Uji Tarik
Lapisan Filtrat
Lapisan
Media Fermentasi
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Analisa Spektroskopi Inframerah (FTIR)
Material selulosa bakteri merupakan salah satu turunan selulosa yang dibuat
dengan mengganti gugus hidroksil (OH-) selulosa dengan gugus asil. Penelitian
sebelumnya dalam pembuatan selulosa asetat diperoleh hasil yang kurang baik
karena penggunaan katalis asam (H2SO4) dan reaktor dengan keadaan terbuka.
Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan membran selulosa asetat dari
bioselulosa nata de coco (BNC) dengan katalis basa (piridina) dan reaktor inert,
menentukan karakter membran yang dihasilkan serta menguji kemampuan
membran untuk melewatkan ion Mg+2.
Selulosa bakteri dibuat melalui bioselulosa nata de coco (BNC) dengan
menggunakan pereaksi asam asetat anhidrida dan katalis basa (piridina) dalam
reaktor inert. Produk selulosa asetat dibuktikan dengan analisis spektroskopi FTIR.
Karakterisasi membran yang meliputi permeabilitas, selektivitas, diameter pori
maksimum masing-masing dilakukan dengan alat mikrofiltrasi. Ketebalan membran
diukur dengan mikrometer sekrup sedangkan kelarutan membran dilakukan dengan
22
21
Gambar . 3 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri Tanpa Penambahan Ekstrak Buah Nanas
Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa puncak serapan karakteristik dari material
selulosa bakteri adalah gugus OH terjadi pada bilangan gelombang 3379,34 cm-1;
2900,99 cm -1 menunjukkan adanya rentangan C-H ; 1651,09 cm -1 menunjukkan
adanya gugus C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan
adanya vibrasi tekuk C-H ; 1365,63 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O-H
bengkok ; 1026,15cm -1 menunjukkan adanya pita serapan cukup kuat untuk gugus
lain. Serapan dengan intensitas medium pada 894,99 – 324,05 cm -1 menunjukkan
adanya vibrasi dari lentur C-H untuk -CH2 luar bidang.
23
Gambar. 4 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri Dengan Penambahan 30 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan serapan puncak-puncak pada bilangan
gelombang : 3410,20 cm -1 menunjukkan adanya gugus –OH ; 2924,13 cm -1
menunjukkan adanya gugus C-H alifatis ; 1651,09 cm -1 menunjukkan adanya
gugus C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan adanya
bengkok ; 1057,01cm-1 menunjukkan adanya gugus eter C-O-C dan serapan pada
925,85 – 300,90cm -1 menunjukkan adanya gugus lentur C-H pada luar bidang. 24
4.2 UJI TARIK
Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan adalah dengan menggunakan
pengujian tarik. Beban dikenakan pada spesimen yang ditarik dengan tarikan
konstan. Untuk mengetahui kekuatan tarik suatu bahan adalah dengan
menggunakan pengujian tarik. Beban dikenakan pada spesimen yang ditarik dengan
tarikan konstan.
Analisa kekuatan tarik dan kemuluran campuran air kelapa dengan variasi
massa ekstrak buah nanas merupakan faktor penting untuk menetukan sifat mekanis
suatu bahan yang diteliti. Hasil pengujian didapat Load (Kgf) dan Stroke (mm) .
Hasil pengujian untuk mendapatkan kekuatan tarik dan kemuluran.
Harga kemuluran ( % ) dihitung dengan rumus dibawah ini ;
X 100 % Harga kekuatan tarik dapat dihitung dengan rumus:
Contoh perhitungan kemuluran dan kekuatan tarik untuk sampel material selulosa
1a. Perhitungan kemuluran
x 100 %
1b. Kekuatan tarik ( σ ) 25
pemberian beban pada specimen sehingga terjadi perubahan panjang (regangan )
yang menyebabkan specimen menjadi putus.
26
Gambar. 5 Grafik Linier Stroke dan Regangan
Model Summaryb Model
R
R Square
Adjusted R Square
Std. Error of the Estimate
Durbin -Watson dimension0 1 0,345a 0,119 -,102 735,397 1,338
a. Predictors: (Constant), X = Stroke /Regangan ( mm/menit )
b. Dependent Variable: Y = Load /Tegangan ( Kgf )
R = 0,345 : menyatakan bahwa keeratan hubungan (korelasi) variabel bebas
27
berarti “terdapat hubungan yang positif dan korelasi lemah antara Stroke terhadap
Load”.
Korelasi positif menunjukkan bahwa hubungan antara variabel-variabel bebas
dengan variabel terikat berlangsung searah, artinya semakin besar variable bebas,
maka semakin besar pula variabel terikatnya.
R2 atau R Square = 0,119 gunanya untuk mengetahui besarnya kontribusi
variabel bebas regangan (Stroke) dalam menjelaskan variabel terikat tegangan
(Load) : menyatakan bahwa hanya 11,9 % perubahan pada variabel terikat tegangan
(Load) dapat dijelaskan oleh variabel bebas regangan (Stroke), sisanya dijelaskan
oleh variabel yang tidak dimasukkan dalam model ini.
X = Stroke /Regangan ( mm/menit )
,512 ,697 ,345 ,734 ,504
a. Dependent Variable: Y = Load /Tegangan ( Kgf )
28
Y = 923,217 + 0, 512 X
Data hasil kekuatan tarik dan kemuluran pada campuran selulosa bakteri dengan
penambahan variasi volume sari buah nanas dapat dilihat pada tabel Tabel 4.2
Tabel. 3 Data Hasil Perhitungan Kekuatan Tarik (σ) dan Kemuluran (ε) pada Pembuatan Selulosa Sari Buah Nanas.
No. Air Kelapa
Gambar 4.9 Grafik Linier
Gambar .6 Grafik Kemuluran dan Kekuatan tarik
29
Model Summaryb Model
R
R Square
Adjusted R Square
Std. Error of the Estimate
Durbin-Watson
dimension0 1 ,066a ,004 -,245 ,71195 1,368
a. Predictors: (Constant), X = Kemuluran ( % )
b. Dependent Variable: Y = Kekuatan Tarik ( Mpa )
R = 0,066 : menyatakan bahwa keeratan hubungan (korelasi) variabel bebas
kemuluran terhadap variabel terikat kekuatan-tarik sebesar 6,6% yang berarti
“terdapat hubungan yang positif tetapi korelasi lemah antara kemuluran terhadap
kekuatan-tarik”.
0 Tidak ada Hubungan
0 - 0.5 Korelasi Lemah
0.5 - 0.8 Korelasi
Sedang/Cukup Kuat
0.8 - 1 Korelasi Kuat
1 Korelasi Sempurna
Korelasi positif menunjukkan bahwa hubungan antara variabel-variabel
bebas dengan variabel terikat berlangsung searah, artinya semakin besar variable
bebas, maka semakin besar pula variabel terikatnya. R2 atau R Square = 0,004
gunanya untuk mengetahui besarnya kontribusi variabel bebas regangan (Stroke)
dalam menjelaskan variabel terikat tegangan (Load) : menyatakan bahwa hanya 0,4
% perubahan pada variabel terikat tegangan (Load) dapat dijelaskan oleh variabel
bebas regangan (Stroke, sedangkan sisanya dijelaskan oleh variabel yang tidak
dimasukkan dalam model ini. Pada table 4.2 memberikan informasi bahwa sifat
mekanis film dari selulosa bakteri dengan penambahan nana optimum 30 ml,
dimana kekuatan tarik 14,95 dan kemuluran 14,80 %.
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
1. Dengan adanya variasi penambahan sari buah nanas pada air kelapa
diperoleh tekstur permukaan yang berbeda
2. Dari variasi penelitian yang dilakukan diperoleh spesimen yang memiliki
tekstur permukaan paling baik dengan kekuatan tarik 14,95 MPa dan
kemuluran 14,80 % yang dihasilkan dengan variasi penambahan 30 g
ekstrak buah nanas dan 70 g air kelapa.
5.2 Saran
Produk yang dihasilkan dalam penelitian ini diharapkan dapat digunakan
dalam pelapis komponen elektronika, sehingga perlu dilakukan penelitian
lanjutan untuk mendapatkan informasi aplikasi dari material selulosa
tersebut.
32
DAFTAR PUSTAKA
Astawan. M; 2004. Nata De Coco yang Kaya Serat. Kompas.
http://www.ristek.go.id
Fessenden. R. J; and Fessenden. J. S. A; 1999. Kimia Organik. Edisi ketiga, jilid kedua Erlangga, Jakarta
Figini. M; 1982. Cellulose and Other Nature Polymer System. Plenum, New York.
Fontana, J.D., A.M. Souza, C.K. Fontana, I.L. Torriani, J.C. Moreschi, B.J.
Gallotti, S.J. Souza, G.P. Narcisco, J.A. Bichara, and L.F.X. Farah, 1990. Acetobacter cellulose pellicle as a temporary skin substitute.
Applied Biochemistry and. Biotechnology 24-25: 253-264
Forng, E. R., Anderson, S .M., and Cannon, R. E; 1989. Synthetic Medium for Acetobacter xylinum That Can Be Used for Isolation of Auxotrophic
Mutan and Study of Cellulose Biosynthesis. App. and Environ.
Microbiol.
Jacobs, M. B; 1985. The Chemical Analysis of Food and Food Product. Van Nostrand Company. Inc. Princenton, New York.
Johnson, D.C. and A.R. Winslow. 1990. Bacterial cellulose has potential application as new paper coating. Pulp and Paper News: 105-107
Lapuz, M. M., Gollardo E.G., and Palo M .A; 1967. The Organism and Culture Requirements, Characteristics and Identity. The Philippine J. Science.
Ley, J. D.; and Frateur, J; 1974. Genus Acetobacter. Bejering.
Dalam R.E; Buchanan and N. E; Gibson (Ed) Bergeys Manual of DeterminatifBacteriology, Eight Edition. The Williams & Wilkins Co. Baltimore.
Madigan M. T; Martinko J. M; Parker .J; 1997. Brock Biology of Microorganism.
33
Moat, A.G; 1979. Microbial Physiology. Jhon Willey & Sons, New York.
Muljohardjo, M; 1984. Nanas dan Teknologi Pengolahannya: Ananas comosus
(L) Merr. Liberty. Yogyakarta
Pambayun, R., 2002, Teknologi Pengolahan Nata de Coco, Kanisius, Yogyakarta.
Philip, G .O; and Williams, P. A; 2000, Handbook of Hydrocolloids, Cambridge, Woodhead Publishing Limited.
Pracaya. Bertanam Nanas. Penebar Swadaya. Salatiga.
Ross, P., M. Raphael, B. Moshe. 1991. Cellulose of Biosynthetic and Function in bacteria. Microbiological Review. 55: 35
Samson J.A; 1986. Tropical Fruits. Second Edition. Longman Scientific & Technical. England.
Surdia, N.M., N. Hayati dan W. Master, 2002, Pembuatan dan Karakterisasi Film Selulosa dari Air Buah-buahan, di dalam Prosiding Seminar Kimia Bersama UKM-ITB Ke-5, Universitas Kebangsaan Selangor, Malasia.
Susilawati. L; Mubarik. N. R; 2002. Pembuatan Nata de Coco dan Nata de Radia. Laboratorium mikrobiologi, Jurusan Biologi FMIPA IPB, Bogor.
Swissa. M., Aloni. Y., Weinhouse. H; and Benziman. M; 1980. Intermediary step in Acetobacter xylinum Cellulose Synthesis” Studies whit whole Cells and Cell Free Preparation of the Wild Type and A Celluloses Mutant. J. Bacteriol. 143: 1142 – 1150.
Takai, M., F. Nonomura, T. Inukai, M. Fujiwara, and J. Hayashi. 1991.
Filtration and permeation characteristics of bacterial cellulose composite.
Sen”i Kaghaishi 47: 119-129.
Uning. S. B., 1974. Studi Mengenai Penggunaan Berbagai Umur Bakteri Acetobacter xylinum pada Pembentukan Nata de Coco secara
Fermentasi dari Medium air Kelapa. Jurusan Pengolahan Hasil
34
Woodroof. J. G; 1970. Coconuts: Production, Processing Product, The AVI Publishing Company, Inc. Conecticut.
Yoshinaga. F; Tonouchi. N; Watanabe. K; 1997. Research Progress in Production of Bacterial Cellulose by Aeration and Agitation Culture and Its Application as a New Industrial Material. Biosci. Biotech. Biochem.,
61:219‐224
LAMPIRAN
Lampiran :
Contoh perhitungan kemuluran dan kekuatan tarik untuk sampel material selulosa
1a. Perhitungan kemuluran ( ε )
x 100 %
= 14,80 %
1b. Kekuatan tarik ( σ ) F maks
σ =
tebal (mm) x lebar (mm)
48,61
σ =
0,5 x 6,5
= 14,95
Gambar 1. Universal Testing Machine (UTM) adalah Uji Tarik (tensile test) dan Uji Lentur (bending/flexural test)
Gambar 2. Buah Nanas yang Sudah Matang
Gambar 3. Selulosa Bakteri Setelah Fermentasi
Gambar 4. Selulosa Bakteri Setelah Fermentasi
Gambar 5. Selulosa Bakteri Sebelum Dikeringkan
Gambar 6. Selulosa Bakteri Sebelum Dikeringkan
Gambar 4.3 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan Penambahan 10 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan serapan puncak-puncak pada bilangan
gelombang : 3379,34 cm -1 menunjukkan adanya gugus –OH ; 2924,13cm -1
menunjukkan adanya rentangan C-H ; 1651,09 cm -1 menunjukkan adanya gugus
C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan adanya vibrasi
tekuk C-H ; 1365,63 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O-H bengkok ; 1111,02 –
1026,15 cm -1 menunjukkan adanya gugus eter C-O-C ; serapan pada 933,56 –
316,33 cm -1 menunjukkan adanya gugus lentur C-H luar bidang.
Gambar 4.4 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan Penambahan 20 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan serapan puncak-puncak pada bilangan
gelombang : 3379,34 menunjukkan adanya gugus –OH ; 2900,99 cm -1
menunjukkan adanya rentangan C-H ; 1651,09 cm -1 menunjukkan adanya gugus
C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan adanya gugus
vibrasi tekuk C-H ; 1334,76 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O-H bengkok ;
1057,01 cm -1 menunjukkan adanya gugus eter C-O-C ; serapan pada 925,85 –
300,90 cm -1 menunjukkan adanya gugus lentur C-H pada luar bidang.
Gambar 4.6 Spektrum FTIR Material Selulosa Bakteri dengan Penambahan 40 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan serapan puncak-puncak pada bilangan
gelombang : 3379,34 cm -1 menunjukkan adanya gugus –OH ; 2924,13 cm -1
menunjukkan adanya gugus C-H alifatis ; 1651,09 cm -1 menunjukkan adanya
gugus C=O aldehid pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan adanya
gugus/vibrasi tekuk C-H ; 1334,76 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O-H
bengkok ; 1057,01 cm -1 menunjukkan adanya gugus eter C-O-C dan serapan pada
933,56 – 308,62 cm -1 menunjukkan adanya gugus lentur C-H pada luar bidang
Gambar 4.7 Spektrum FTIR material Selulosa Bakteri dengan Penambahan 50 ml Ekstrak Buah Nanas
Pada gambar menunjukkan spektrum FT-IR selulosa bakteri dengan
penambahan sari buah nanas dengan puncak-puncak pada bilangan gelombang
3379,34 cm -1 menunjukkan adanya gugus –OH ; 2924,13 cm -1 menunjukkan
adanya gugus C-H alifatis ; 1651,09 cm -1 menunjukkan adanya gugus C=O aldehid
pada ujung monomer ; 1427,35 cm -1 menunjukkan adanya gugus / vibrasi tekuk
C-H ; 1334,76 cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O-H bengkok ; 1057,01 cm -1
menunjukkan adanya gugus eter C-O-C ; dan serapan pada 925,85 – 300,90 cm -1
