Uji aktivitas antioksidan lignin dari tandan kosong kelapa sawit

UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN LIGNIN DARI TANDAN

KOSONG KELAPA SAWIT

VANNY PRATIWI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

VANNY PRATIWI.

Uji Aktivitas Antioksidan Lignin dari Tandan Kosong

Kelapa Sawit. Dibimbing oleh GUSTINI SYAHBIRIN dan SUMINAR SETIATI

ACHMADI.

Peningkatan luas areal tanam kelapa sawit akan menyebabkan penambahan

jumlah produksi minyak kelapa sawit. Salah satu limbah padat industri kelapa

sawit adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang mengandung

lignoselulosa. Penelitian ini memanfaatkan kandungan lignin dalam TKKS

sebagai antioksidan. Delignifikasi lignin dari TKKS dilakukan dengan metode

pulping

organosolv menggunakan etanol. Untuk mencirikan aktivitas antioksidan

lignin digunakan metode DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrazil) sebagai radikal

bebas, yang diukur sebagai IC

50

(konsentrasi inhibisi 50%). Rendemen lignin

9,09%; kadar lignin 76,57%; dan spektrum FTIR yang khas menunujukkan

senyawa lignin. Penentuan kadar hidroksifenolik dan bobot molekul lignin juga

dilakukan untuk mengukur aktivitas antioksidan lignin. Hasil uji menunjukkan

lignin memiliki tipe struktur fenolik 2 dan 3 masing-masing (0,4%) dan bobot

molekul lignin adalah 4005 g/mol. Butil hidroksitoluena (BHT), antioksidan

kimia komersial, digunakan sebagai kontrol positif. IC

50

lignin adalah 50,2 ppm,

sedangkan IC

50

BHT adalah 1883 ppm. Hasil ini menunjukkan bahwa aktivitas

ABSTRACT

VANNY PRATIWI. Antioxidant Activity Assay of Lignin From Empty Fruit

Bunch. Supervised by GUSTINI SYAHBIRIN and SUMINAR SETIATI

ACHMADI.

The increasing oil palm plantation will increase the amount of oil palm

production. One of the solid waste from oil palm industry is empty fruit bunch

(EFB) that contain lignocellulose. This research used lignin content in EFB as an

antioxidant. Lignin delignification from EFB was done by pulping organosolv

method using ethanol. Lignin antioxidant activity was characterized with DPPH

method (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl) as free radical, measured as IC

50

(inhibition concentration 50%). Lignin yield was 9,09%; lignin content 76,57%;

and fourier transform infrared (FTIR) spectrum indicated the lignin. Phenolic

hydroxyl and molecular weight lignin were also determine the lignin antioxidant

activity. This result pointed out that the lignin have phenolic structure of type 2

and 3 each 0,4% and the molecular weight is 4005 g/mol. Butylated

hydroxytoluene (BHT), a commercially chemical antioxidant, was used as a

positive control. The IC

50

of lignin

is 50,2 ppm, while IC

50

that of BHT is 1883

UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN LIGNIN DARI

TANDAN KOSONG KELAPA SAWIT

VANNY PRATIWI

Skripsi

sebagai salah satu syarat memperoleh gelar

Sarjana Sains pada

Departemen Kimia

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

Judul : Uji Aktivitas Antioksidan Lignin dari Tandan Kosong Kelapa

Sawit

Nama : Vanny Pratiwi

NIM : G44052723

Disetujui

Pembimbing I,

Pembimbing II,

Dr. Gustini Syahbirin, MS

Prof. Dr. Ir. Suminar S. Achmadi

NIP 19600819 198903 2 001 NIP 19480427 197412 2 001

Diketahui

Kepala Departemen Kimia

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Institut Pertanian Bogor,

Prof. Dr. Ir. Tun Tedja Irawadi, MS

NIP 19501227 197603 2 002

PRAKATA

Bismillahirrahmaanirrahiim...

Alhamdulillah

, p

uji syukur Penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala

berkah, rahmat, hidayah serta karunia yang diberikan kepada Penulis sehingga

dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Judul penelitian yang dilaksanakan sejak

bulan Mei hingga Agustus 2009 di Laboratorium Kimia Kayu, Departemen

Teknologi Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, IPB; Laboratorium Kimia Organik,

Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, IPB; dan

Pusat Studi Biofarmaka adalah Uji Aktivitas Antioksidan Lignin dari Tandan

Kosong Kelapa Sawit.

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Gustini Syahbirin, MS

dan Prof. Dr. Ir. Suminar S. Achmadi selaku pembimbing yang telah memberikan

bimbingan, arahan, dan waktu. Terima kasih yang tak terhingga kepada papa dan

mama tercinta, serta adik-adikku (Uci dan Kiki) atas nasihat, semangat, bantuan

materi, kesabaran, dan doa-doanya.

Ungkapan terima kasih juga penulis sampaikan kepada Bobby Alfian yang

selalu memberi dukungan dan setia menemani hari-hari Penulis; kepada Mitha,

Dian, Malia, Aulia, Ozi, Diah, Bayu, Akbar, Indah, Inka, dan Irma yang telah

memberi dukungan dan masukan yang membangun; dan kepada rekan

seperjuangan Ratih, Trisna, serta Kimia 42. Penulis juga mengucapkan terima

kasih kepada Pak Sobur, Pak Suprihatin, Mas Wawan, Mbak Siti, Mbak Tuti atas

bantuan dan masukan selama melakukan penelitian, serta pada keluarga besar

Wisma Nabila (Evi, Firda, Aulia, dan Rima) atas dukungannya.

Akhir kata, semoga karya ilmiah ini dapat bermanfaat.

Bogor, Desember 2009

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 1 Maret 1987 dari pasangan

Herry Agus Salim dan Titin Sriatin Pertiwi. Penulis merupakan putri pertama dari

tiga bersaudara.

Tahun 2005 penulis lulus dari SMA Negeri 90 Jakarta dan pada tahun

yang sama lulus seleksi masuk Insitut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur

Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI).

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL... ix

DAFTAR GAMBAR ... ix

DAFTAR LAMPIRAN... ix

PENDAHULUAN ... 1

TINJAUAN PUSTAKA ... 1

Tandan Kosong Kelapa Sawit... 1

Lignin dan Delignifikasi ... 2

Antioksidan ... 2

BHT... 3

Uji Aktivitas Antioksidan ... 3

BAHAN DAN METODE ... 4

Alat dan Bahan... 4

Lingkup Penelitian ... 4

HASIL DAN PEMBAHASAN... 5

Delignifikasi... 5

Isolat Lignin ... 6

Ciri-ciri Lignin ... 6

Aktivitas Antioksidan Lignin... 8

SIMPULAN DAN SARAN ... 10

Simpulan ... 10

Saran ... 10

DAFTAR PUSTAKA ... 10

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Pencirian lindi hitam organosolv ... 6

2 Pencirian lignin dengan FTIR ... 8

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Tandan kosong kelapa sawit ... 2

2 Senyawa induk lignin... 2

3 Struktur BHT... 3

4 Reaksi penangkapan H dari antioksidan oleh DPPH ... 3

5 Reaksi pengasaman gugus fenolat pada lignin... 6

6 Reaksi ionisasi gugus hidroksifenolik lignin ... 7

7 Struktur fenolik lignin tipe 2 dan 3 ... 7

8 Spektrum FTIR lignin aldrich dan organosolv TKKS ... 8

9 Stabilisasi radikal fenoksil oleh substitusi

orto

-metoksi... 9

10 Stabilisasi radikal fenoksil oleh konjugasi ikatan ganda dua... 9

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Diagram alir penelitian... 13

2 Pencirian lindi hitam ... 16

3 Tipe struktur fenolik lignin ... 17

4 Data pencirian lindi hitam organosolv ... 18

5 Data ciri-ciri lignin... 19

6 Penentuan panjang gelombang maksimum DPPH... 24

7 Uji antioksidan lignin... 25

PENDAHULUAN

Pada tahun 2008, luas areal kelapa sawit mencapai 6,6 juta ha dengan produksi kelapa sawit sekitar 17,3 juta ton (Ditjen Perkebunan 2008). Peningkatan luas areal tersebut akan menyebabkan penambahan jumlah produksi minyak kelapa sawit. Hal tersebut berimplikasi pada limbah yang dihasilkan industri minyak kelapa sawit. Salah satu jenis limbah padat dari industri ini adalah tandan kosong kelapa sawit (TKKS) yang mengandung lignoselulosa. Pemanfaatan TKKS yang umum dilakukan saat ini diantaranya adalah penggunaan TKKS sebagai mulsa di kebun kelapa sawit dan dibakar untuk dijadikan pupuk. Namun, biaya transportasi yang dikeluarkan per unit nutrisi untuk mulsa cukup tinggi serta dapat menimbulkan ledakan populasi hama kumbang yang dapat mematikan tanaman kelapa sawit. Selain itu, usaha pembakaran dilarang oleh pemerintah karena dapat menyebabkan pencemaran udara (Siswanto 2006). Salah satu arah pengembangan TKKS adalah pemanfaatan lignin.

Penggunaan lignin pada saat sekarang semakin meningkat kepentingannya. Lignin merupakan komponen makromolekul kayu ketiga yang berikatan secara kovalen dengan selulosa dan hemiselulosa. Lignin dapat dimanfaatkan secara komersial sebagai bahan pengikat, perekat, pengisi, surfaktan, makanan ternak, dispersan, dan antioksidan. Lignin merupakan senyawa polimer fenolik alami.

Gugus hidroksilfenolik tersebut

memungkinkan lignin dapat bertindak sebagai antioksidan (Gregorova et al. 2007). Beberapa

penelitian telah dilakukan untuk mengetahui aktivitas penangkapan radikal oleh lignin. Barclay et al. (1997) mencirikan aktivitas penangkapan radikal dari beberapa lignin yang dihubungkan dengan struktur monomernya terhadap radikal bebas DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrazil). Dizhbite et al.

(2004) mencirikan aktivitas penangkapan radikal lignin sebagai antioksidan alami. Pan

et al. (2006) menguji aktivitas antioksidan lignin organosolv etanol dari poplar hibrid sebagai penangkap radikal. Selain itu, Vinardell et al. (2008) menguji aktivitas antioksidan lignin dalam menghambat hemolisis dari berbagai sumber (bagas, lignosulfonat, steam explosion, dan curan 100)

pada sel darah manusia serta uji iritasi pada kulit dan mata kelinci.

Secara umum, efek antioksidan lignin bergantung pada aksi penangkapan dari

struktur fenolik lignin. Untuk mencirikan aktivitas antioksidan dari komponen fenolik alami digunakan DPPH sebagai radikal bebas. Metode ini memberikan berbagai keuntungan, yaitu antara lain sederhana, mudah, cepat, peka serta hanya menggunakan sedikit contoh (Apak et al. 2007). Senyawa antioksidan dalam bentuk tereduksi akan bereaksi dengan radikal bebas menjadi bentuk teroksidasinya yang stabil dan memiliki warna yang berbeda dengan bentuk tereduksinya. Perubahan warna

tersebut dapat dideteksi dengan

spektrofotometer pada panjang gelombang yang sesuai. Warna ungu pada radikal bebas DPPH dapat diamati dengan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 515 nm. Berkurangnya intensitas warna ungu pada DPPH setara dengan kemampuan lignin dalam menangkap radikal bebas DPPH.

Tujuan penelitian ini adalah menguji aktivitas antioksidan lignin dari TKKS menggunakan metode DPPH. Pengujian ini didasarkan pada kandungan hidroksilfenolik lignin yang memugkinkan lignin memilki aktivitas antioksidan. Hal ini dapat berguna sebagai upaya memperluas pemanfaatan limbah padat industri kelapa sawit dan ligninnya.

TINJAUAN PUSTAKA

Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS)

Tanaman kelapa sawit berbuah setelah berumur 2,5 tahun dan buahnya masak 5,5 bulan setelah penyerbukan. Suatu tandan dapat dipanen apabila sedikitnya terdapat 5 buah inti sawit yang jatuh dari tandan dan bobot rata-rata tandan sudah mencapai 3 kg. Jumlah buah per tandan mencapai 1600 buah. Pada tanaman normal, tandan yang dihasilkan sekitar 20 sampai dengan 22 tandan per tahun sedangkan tanaman yang tua menghasilkan 12 sampai dengan 14 tandan per tahun. Berat setiap tandan tersebut mencapai 25 sampai dengan 35 kg (Defrizal 2009).

TKKS (Gambar 1) dapat ditemukan di sekitar pabrik minyak kelapa sawit yang merupakan limbah berlignoselulosa dan pemanfaatannya belum optimum. Pada umumnya, TKKS hanya disebar di sekitar pohon kelapa sawit atau dibakar dalam insinerator yang dapat menyebabkan pencemaran udara. TKKS terdiri atas tiga

komponen utama, yaitu selulosa,

OH

OH OCH₃ pembuatan pulp dan kertas, serta produksi

etanol (Siswanto 2006).

Gambar 1 Tandan kosong kelapa sawit.

Lignin dan Delignifikasi

Lignin merupakan polimer dari unit-unit fenilpropana. Polimer lignin tidak linear tetapi cenderung bercabang dan membentuk struktur tiga dimensi. Sekitar dua pertiga bagian unit fenilpropana dalam lignin dihubungkan oleh ikatan eter (C-O-C), sedangkan sisanya dihubungkan oleh ikatan karbon (C-C) (Achmadi 1990). Secara fisik, lignin berwujud amorf dan berwarna cokelat. Lignin tidak larut dalam air, larutan asam dan larutan hidrokarbon. Lignin merupakan komponen makromolekul kayu yang ketiga. Struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Lignin dapat meningkatkan sifat-sifat kekuatan mekanik sehingga tumbuhan tetap kokoh berdiri. Menurut Fengel & Wegener (1995), senyawa induk (prekursor) primer atau unit pembentuk lignin adalah p-kumaril alkohol, koniferil

alkohol dan sinapil alkohol (Gambar 2). Menurut Achmadi (1990), lignin dapat dibagi menjadi beberapa kelas menurut unsur strukturnya, yaitu lignin guaiasil dan guaiasil-siringil. Lignin guaiasil terdapat pada kayu jarum dengan prekursor koniferil alkohol, sedangkan lignin guaiasil-siringil terdapat pada kayu berdaun lebar dengan prekursor koniferil alkohol dan sinapil alkohol. Menurut Lin & Dence (1992), lignin memiliki 6 tipe struktur fenolik, yaitu struktur dengan sisi cincin jenuh, struktur ikatan ganda dua terkonjugasi, struktur α-karbonil, p,p-stilbena,

o,p-stilbena, dan struktur bifenil yang tercantum pada Lampiran 3. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk menambah manfaat lignin dari tandan kosong kelapa sawit. Heradewi (2007) melakukan isolasi lignin dari lindi hitam proses pemasakan organosolv serat tandan kosong kelapa sawit. Anwar (2008) melakukan optimasi suhu dan

konsentrasi sodium bisulfit (NaHSO3) pada

proses pembuatan sodium lignosulfonat berbasis tandan kosong kelapa sawit. Ismiyati (2009) melakukan perancangan proses sulfonasi lignin isolat tandan kosong kelapa sawit menjadi surfaktan natrium lignosulfonat (NLS).

(a) (b) (c)

Gambar 2 Senyawa (a) p-kumaril alkohol, (b) koniferil alkohol, (c) sinapil alkohol (Fengel & Wegener 1995).

Proses delignifikasi adalah proses pelarutan lignin (pulping). Pulping secara

organosolv adalah proses delignifikasi

menggunakan pelarut organik sebagai media reaksi seperti metanol (organocell), etanol (alcell), aseton, asam asetat (acetocell), dan lain-lain. Proses organosolv tersebut

didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen kimia bahan baku pulp dimana lignin larut dalam pelarut organik sedangkan karbohidrat dengan bobot molekul rendah larut dalam air dan selulosa tidak larut dalam kedua pelarut tersebut (Bahar 1983). Delignifikasi pada proses organosolv

disebabkan oleh terputusnya ikatan eter, yaitu

α-aril eter (α-O-4) dan β-aril eter (β-O-4)

(McDonough 1992). Proses alcell dapat mengganti semua polusi sulfit sehingga lebih ramah terhadap lingkungan. Biaya proses

alcell dibandingkan dengan biaya pulping kimia lain juga dinilai lebih ekonomis.

Antioksidan

Antioksidan didefinisikan sebagai senyawa yang dalam konsentrasi rendah dibandingkan dengan substrat yang dapat teroksidasi sehingga secara signifikan menghambat dan mencegah oksidasi substrat. Antioksidan dalam tubuh bermanfaat untuk mencegah reaksi oksidasi yang ditimbulkan oleh radikal bebas baik berasal dari metabolisme tubuh maupun faktor eksternal lainnya. Berdasarkan asalnya, antioksidan terdiri atas antioksigen yang berasal dari dalam tubuh (endogen) dan dari luar tubuh (eksogen). Adakalnya sistem antioksidan

OH

OH

OH

OCH3 OH

H₃CO

endogen tidak cukup mampu mengatasi stres oksidatif yang berlebihan. Stres oksidatif merupakan keadaan saat mekanisme antioksidan tidak cukup untuk memecah spesies oksigen reaktif (ROS). Oleh karena itu, diperlukan antioksidan dari luar (eksogen) untuk mengatasinya (Percival 1998).

Komponen kimia yang berperan sebagai antioksidan dan aktivitas biologis lainnya adalah golongan polifenol. Senyawa polifenol mengandung cincin aromatik dengan satu atau lebih tersubstitusi oleh gugus –OH (Apak et al. 2007). Lignin merupakan polimer fenolik alami yang ditemukan pada dinding sel tumbuhan. Beberapa penelitian telah dilakukan untuk mempelajari aktivitas antioksidan dari lignin. Barclay et al. (1997) melaporkan bahwa substitusi orto-metoksi dapat meningkatkan efisiensi penangkapan radikal dari lignin. Dizhbite et al. (2004)

melaporkan bahwa aktivitas penangkapan radikal tidak hanya bergantung pada jumlah atom hidrogen tetapi juga stabilitas dari radikal yang dibentuk. Selain itu, bobot molekul lignin yang rendah dapat meningkatkan aktivitas antioksidan lignin. Pan et al. (2006) melaporkan bahwa kemampuan penangkapan radikal dari komponen fenolik lignin tidak hanya

bergantung pada kemampuan dalam

pembentukan radikal fenoksil tetapi juga pada stabilitas radikal fenoksil. Adanya substituen dapat menstabilkan radikal fenoksil sehingga akivitas antioksidan lignin semakin meningkat. Vinardell et al. (2008) juga melaporkan bahwa pada konsentrasi 0,1 sampai 0,5 gram, penggunaan lignin tidak menunjukkan iritasi pada mata dan kulit kelinci. Namun, diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengetahui formulasinya.

BHT

Butil hidroksitoluena (BHT) merupakan antioksidan yang biasa ditambahkan pada tingkat 0,01% sampai 0,02% dari kandungan

lemak pada produk makanan (Choe & Yang 1983). BHT (Gambar 3) mencegah ketengikan pada makanan yang mengandung lemak yang disebabkan oleh degradasi oksidatif lemak. Oksidasi tidak hanya menghasilkan perubahan rasa yang tidak diinginkan tetapi juga menghancurkan lemak yang larut vitamin dan asam lemak esensial serta menyebabkan produk yang beracun. BHT biasa digunakan untuk mentega, makanan sereal, dan makanan hewan.

CH₃

OH

(H3C)C C(CH3)

Gambar 3 Struktur BHT.

Uji Aktivitas Antioksidan

Salah satu metode yang digunakan untuk pengujian aktivitas antioksidan adalah metode DPPH. Metode DPPH didasarkan pada kemampuan antioksidan untuk menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atom hidrogen (Apak et al. 2007). Prinsip pengujian antioksidan ekstrak tanaman dengan DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrazil) adalah reaksi penangkapan hidrogen dari antioksidan oleh radikal bebas DPPH dan diubah menjadi 1,1-difenil-2-pikrilhidrazin (Gambar 4).

Pengukuran aktivitas antioksidan

menggunakan radikal DPPH merupakan metode yang cepat, mudah, dan murah. Pada keadaan radikal, DPPH akan memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 515 nm yang berwarna ungu tetapi setelah tereduksi oleh senyawa antioksidan serapannya akan menghilang. Warna ungu tersebut akan berubah menjadi kuning ketika elektron bebas radikal DPPH menjadi berpasangan dengan hidrogen, yaitu DPPH-H (Brand et al. 1995).

N O2 O2N

N

N

R H

N O2

N O2 O2N

N

N H

N O2

R

.

+ +

.

Gambar 4 Reaksi penangkapan H dari antioksidan oleh DPPH.

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Peralatan yang digunakan adalah spektrofotometer UV-VIS Hitachi U-2800 dan spektrofotometer FTIR Bruker dengan tipe tensor 37.

Bahan-bahan yang digunakan antara lain tandan kosong kelapa sawit (TKKS) dari PTP Nusantara VIII cabang kebun Sasungka, Jasinga Jawa Barat dan DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrazil).

Lingkup Penelitian

Persiapan Bahan (Sun et al. 1999)

TKKS mula-mula dibersihkan dari kulit buah sawit kemudian diuraikan menjadi bentuk serat dan dikeringkan di udara terbuka (sinar matahari) selama satu minggu. Serat TKKS tersebut kemudian dipotong dengan ukuran ± 30 mm.

Delignifikasi

Delignifikasi dilakukan berdasarkan metode terbaik hasil penelitian Heradewi (2007) yang mengacu pada metode Sun et al. (1999). Sebanyak 250 gram serat kering TKKS dimasak di dalam digester untuk memperoleh lindi hitam TKKS. Pemasakan dilakukan dengan dua tahap, yaitu pemasakan dari suhu kamar sampai suhu maksimum (waktu reaksi) dan pemasakan yang dipertahankan pada suhu maksimum (waktu pada suhu maksimum). Kondisi delignifikasi dilakukan dengan komposisi larutan pemasak 1:1 (etanol teknis 95%:air) dan komposisi larutan pemasak terhadap serat kering TKKS 10:1 (v/b). Komposisi NaOH yang digunakan adalah 10% terhadap serat kering TKKS dengan suhu maksimum sebesar 170°_{C, dan}

waktu reaksi selama 1,5 jam serta waktu pada suhu maksimum selama 1 jam.

Hasil delignifikasi terdiri atas dua bagian, yaitu lindi hitam dan serpihan (pulp) yang agak lunak. Serpihan yang dihasilkan tersebut dicuci dengan aseton teknis 95% kemudian dengan air. Sisa cairan yang diperoleh ditambahkan pada lindi hitam. Setelah itu, lindi hitam disaring dengan kain nilon 20 m untuk memisahkan bahan terlarut dalam lindi hitam (filtrat) dan tidak larut (endapan). Pencirian lindi hitam meliputi warna, bau, pH, kadar air, dan kadar padatan total yang tercantum pada Lampiran 2.

Isolasi Lignin

Isolasi lignin dilakukan berdasarkan metode terbaik hasil penelitian Heradewi (2007) yang mengacu pada metode yang dikembangkan Kim et al. (1987). Sebanyak 500 ml lindi hitam yang telah disaring (filtrat) dititrasi dengan H2SO4 20% untuk diendapkan

ligninnya. Titrasi dilakukan sampai pH 2 kemudian didiamkan selam 8 jam. Endapan lignin dipisahkan dari lindi hitam menggunakan sentrifuse dengan kecepatan 12000 rpm selama 20 menit. Setelah itu, endapan lignin dilarutkan dalam NaOH 1 N lalu diendapkan lagi dengan H2SO4 20%

(seperti tahap pertama). Endapan yang diperoleh kemudian dicuci kembali dengan H2SO4 0,01 N lalu dengan air suling dan

disaring menggunakan penyaring vakum. Endapan yang telah dicuci tersebut dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 50°_{C sehingga diperoleh tepung lignin.}

Pencirian Lignin

Rendemen. Rendemen lignin dihitung berdasarkan rasio bobot lignin kering terhadap bobot serpih TKKS yang digunakan. Rendemen dinyatakan dalam persen bobot per bobot serat TKKS (% b/b).

Kadar Lignin (TAPPI T 222 05-74).

Sebanyak 1 gram lignin hasil isolasi (A) dimasukkan ke dalam gelas piala 100 ml dan ditambahkan 15 ml H2SO4 72% pada suhu

10-15°C. Penambahan H2SO4 dilakukan

perlahan-lahan di dalam bak perendaman sambil diaduk dengan pengaduk kaca selama 2–3 menit kemudian gelas piala ditutup dengan kaca arloji dan dibiarkan pada suhu 20°C (dalam bak perendaman) selama 2 jam dengan sesekali diaduk.

% 100 A B lignin

Kadar = ×

Penentuan kadar hidroksilfenolik (Goldschmid 1957). Sebanyak 0,1 gram lignin dilarutkan dalam bufer pH 12 dan diencerkan sebagai larutan stok. Larutan alkali lignin dengan konsentrasi 0,15 g/l diperoleh dengan mengambil 7,5 ml larutan stok kemudian diencerkan sampai 50 ml dengan larutan bufer pH 12. Larutan netral lignin dengan konsentrasi yang sama diperoleh dengan mengambil 7,5 ml larutan stok kemudian ditambahkan 7,5 ml H2SO4 0,1 N

dan diencerkan dengan larutan bufer pH 6 sampai 50 ml. Perbedaan absorbans kedua larutan diukur pada panjang gelombang 280 sampai dengan 400 nm dengan larutan netral sebagai blanko. Kadar hidroksifenolik ditentukan dengan persamaan berikut:

% 100 4100 17 a enolik hidroksilf

Kadar =∆ _max× ×

Keterangan:

∆amax = Absorptivitas maksimum

17 = Bobot molekul OH 4100 = Absorptivitas molar lignin

Penentuan bobot molekul lignin (Beckman dalam Santoso 1995). Perhitungan bobot

molekul lignin dilakukan melalui perhitungan bobot ekuivalen, yaitu sebanyak 0,5 gram lignin dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml dan dibasahi dengan 5 ml etanol. Campuran tersebut dibubuhi dengan 1 gram NaCl kemudian ditambahkan 100 ml air suling. Larutan tersebut kemudian dititrasi dengan NaOH 0,1 N sampai pH 7,5. Bobot ekuivalen lignin ditentukan dengan persamaan berikut: NaOH N NaOH ml contoh gram 1000 BE × × =

Pencirian lignin menggunakan FTIR (Nada

et al. 2002). Sebanyak 1 mg tepung lignin dicampur dengan 150 mg KBr lalu dibuat menjadi pelet, kemudian dianalisis dengan FTIR.

Aktivitas Antioksidan Lignin (Pan et al. 2006)

Larutan lignin dibuat dengan konsentrasi 25; 50; 100; 150; 200 mg/l yang dilarutkan dalam 90% dioksana. Pelarutan lignin dilakukan sedikit demi sedikit. Sebanyak 1,12 ml larutan lignin dicampurkan dengan 4,13

ml larutan DPPH 6

×

10-5 M pada suhu 25°C selama 16 menit. BHT digunakan sebagai kontrol positif. Konsentrasi radikal DPPH pada 0 dan 16 menit diukur pada panjang gelombang 515 nm.

% 100 (0) A (16) A -(0) A (%)

IP = ×

Persentasi inhibisi diplot sebagai fungsi konsentrasi lignin. Dari grafik tersebut ditentukan konsentrasi lignin yang dibutuhkan untuk mencapai 50% IP yang diukur sebagai IC50. Diagram alir penelitian tercantum pada

Lampiran 1.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Delignifikasi

Perlakuan fisik TKKS dengan cara pemotongan dilakukan untuk memperluas permukaan bahan sehingga penetrasi larutan pemasak ke dalam serat lebih cepat. Selain itu, pengeringan dilakukan untuk menguapkan air dalam serat sehingga dapat mempercepat penetrasi larutan pemasak. Pada penelitian ini, delignifikasi dilakukan dengan proses organosolv. Proses delignifikasi atau pulping

merupakan proses pelarutan lignin. Proses tersebut dilakukan untuk memisahkan lignin dengan selulosa. Pemilihan proses ini didasarkan pada faktor lingkungan, biaya, dan daur ulang larutan pemasak. Proses organosolv lebih aman terhadap lingkungan karena tidak mengandung sulfur. Selain itu, proses organosolv lebih mudah dilakukan dan daur ulang larutan pemasak menghasilkan lignin sebagai bahan padat dan karbohidrat sebagai bahan gula sehingga proses ini dinilai lebih ekonomis. Pelarut organik yang digunakan pada proses organosolv tersebut adalah etanol atau yang disebut proses alcell.

Pemilihan pelarut tersebut didasarkan pada formulasi larutan pemasak yang tidak mengandung sulfur sehingga dapat mereduksi semua limbah sulfur akibat proses pulping

konvensional. Selain itu, proses alcell juga

dapat digunakan untuk suhu tinggi sehingga degradasi lignin-karbohidrat lebih sempurna (Schroeter 1991).

kondensasi serta polimerisasi kembali yang menyebabkan lignin tidak larut dalam larutan pemasak. Selama pemasakan terjadi reaksi cepat, yaitu terjadinya pemutusan ikatan lignin karbohidrat sehingga lignin yang lepas larut dalam larutan pemasak. Selain itu, juga terjadi reaksi lambat, yaitu reaksi kondensasi dan polimerisasi kembali yang menyebabkan lignin tidak larut dalam larutan pemasak (Bahar 1983). Pada proses delignifikasi ini digunakan katalis basa, yaitu NaOH. Penggunaan NaOH menyebabkan tingginya konsentrasi ion hidroksil dalam larutan pemasak yang dapat mempercepat pemutusan ikatan intramolekul lignin saat ekstraksi sehingga mempercepat proses delignifikasi (Rostika et al. 1995). Hasil delignifikasi terdiri atas dua bagian, yaitu lindi hitam dan serpihan (pulp) agak lunak. Serpihan yang diperoleh tersebut dicuci dengan aseton dan air. Fungsi pencucian tersebut adalah untuk melarutkan lignin yang masih menempel pada serat kayu. Pencirian lindi hitam yang diperoleh (Tabel 1).

Tabel 1 Pencirian lindi hitam organosolv.

Pencirian Pengamatan

Warna Hitam kecoklatan

Bau Bau etanol

pH 11,03

Kadar air (%) 97,56

Padatan total (%) 2,44

Lindi hitam dicirikan untuk mengetahui ciri bahan secara fisik dan kimia dari lindi hitam yang diperoleh. Warna lindi hitam diperoleh secara visual, yaitu hitam kecokelatan. Hal ini disebabkan oleh bahan organik dan anorganik yang larut ataupun yang tersuspensi dalam larutan setelah pemasakan bahan baku. Lindi hitam yang diperoleh pada penelitian ini berbau etanol. Selain itu, adanya degradasi asam lemak menjadi asam-asam lemak berantai pendek seperti asam butirat, senyawa hasil degradasi karbohidrat, dan terbentuknya asam format serta asam asetat dapat menyebabkan bau tidak sedap pada lindi hitam (Brongers & Mierzwa 2005).

Derajat keasaman (pH) lindi hitam yang diperoleh adalah 11,03. Lindi hitam cenderung bersifat basa kuat karena penggunaan soda (NaOH) sebagai katalis dalam larutan pemasak pada penelitian ini. Padatan total yang diperoleh pada penelitian

ini 2,44%. Padatan total dalam lindi hitam menunjukkan banyaknya kandungan senyawa organik dan anorganik yang terlarut dalam lindi hitam. Senyawa organik dan anorganik tersebut antara lain berupa zat ekstraktif, hemiselulosa, lignin yang terdegradasi, dan selulosa dengan bobot molekul rendah (Fengel & Wegener 1995). Data pencirian lindi hitam organosolv tercantum pada Lampiran 4.

Isolat Lignin

Lignin diisolasi dari lindi hitam dengan cara mengendapkan pada pH 2 menggunakan H2SO4 20%. Pada pH 2, gugus fenolat

menerima ion hidrogen secara maksimal menjadi fenol (Gambar 5).

HC OH

HC CH₂OH

R H+ O -OCH₃ HC OH HC CH₂OH

R

OH

OCH₃

Gambar 5 Reaksi pengasaman gugus fenolat pada lignin.

Hal tersebut menyebabkan kelarutan lignin dalam air berkurang sehingga lignin dapat dipisahkan dari senyawaan yang larut dalam air. Pengendapan dilakukan menggunakan H2SO4 20% yang didasarkan pada penelitian

Heradewi (2007). Pada kondisi tersebut diperoleh rendemen terbesar. Rendemen isolat lignin yang diperoleh pada konsentrasi dibawah 20% mengalami penurunan yang mungkin disebabkan belum maksimumnya reaksi kondensasi sedangkan pada konsentrasi diatas 20% juga terjadi penurunan rendemen yang disebabkan oleh lokalisasi pengasaman. Endapan lignin dilarutkan dalam NaOH 1 N untuk menghilangkan asam organik yang tidak larut bersama lignin ketika pH dinaikkan sehingga kemurnian lignin meningkat. Pengendapan dan pelarutan berulang menghasilkan ion natrium pada lignin yang dihasilkan. Pengotor ini dapat diminimumkan dengan pencucian menggunakan H2SO4.

Ciri-ciri Lignin

Rendemen. Rendemen lignin yang diperoleh

pada penelitian ini adalah 9,09%. Hasil ini lebih rendah dibandingkan dengan hasil

penelitian Heradewi (2007), yaitu 19,95%. Hal tersebut dapat disebabkan oleh masih banyaknya zat ekstraktif sehingga terjadi proses kondensasi dan polimerisasi kembali (Sjostrom 1995). Kondendsasi dan repolimerisasi tersebut menyebabkan lignin tidak larut dalam larutan pemasak dan menempel kembali pada permukaan serat sehingga kandungan lignin dalam lindi hitam lebih sedikit.

Kadar Lignin. Metode Klason digunakan

untuk menentukan kadar lignin. Ikatan eter antarlignin dan selulosa yang terdapat pada lignin dihidrolisis dengan H2SO4 72%.

Selulosa larut dalam H2SO4 72%, sedangkan

lignin tidak larut. Kadar lignin yang diperoleh pada penelitian ini adalah 76,57%. Hasil ini lebih rendah dibandingkan hasil penelitian Heradewi (2007) yang memperoleh kadar lignin 88,39%. Hal ini dapat disebabkan pencucian isolat lignin yang lebih banyak dibandingkan dengan yang dilakukan Heradewi (2007).

Kadar Hidroksilfenolik. Ionisasi gugus hidroksifenolik pada lignin menghasilkan perubahan batokromik dan hiperkromik dari spektrum absorpsi (Gambar 6). Perubahan spektrum tersebut dapat digunakan untuk mengukur tipe dan frekuensi unit hidroksifenolik pada lignin.

Gambar 6 Reaksi ionisasi gugus hidroksi-fenolik lignin.

Berdasarkan penelitian, diperoleh kadar hidroksilfenolik lignin organosolv dari TKKS untuk tipe struktur 2 dan 3 (Gambar 7) masing-masing sebesar 0,4%. Hasil tersebut

lebih kecil dibandingkan kadar

hidroksilfenolik Ardiansyah (2008) untuk lignin kraft eukaliptus dengan tipe struktur 1 dan 3, berturut-turut sebesar 2,73% dan 2,50%. Hal ini mungkin disebabkan jumlah gugus kromofor pada lignin organosolv TKKS lebih sedikit dibandingkan lignin kraft eukaliptus. Perbedaan jumlah kromofor tersebut kemungkinan disebabkan oleh perbedaan asal sampel.

(a) (b)

Gambar 7 Struktur fenolik lignin tipe 2 (a) dan tipe 3 (b).

Bobot Molekul Lignin. Lignin merupakan polimer kompleks yang memiliki distribusi bobot molekul. Beckman dalam Santoso (1995) mengemukakan bahwa lignin merupakan senyawa kimia bivalen sehingga bobot molekul lignin adalah dua kali bobot eukivalennya. Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh bobot molekul lignin organosolv sebesar 4005 g/mol. Hasil tersebut tidak berbeda secara signifikan dengan bobot molekul TKKS pada penelitian Heradewi (2007), yaitu sebesar 3943 g/mol. Rerata bobot molekul lignin tidak seragam yang disebabkan oleh beragamnya proses pembuatan pulp, proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, dan efek kondensasi terutama pada kondisi asam. Selain itu, ketidakseragaman bobot molekul lignin juga disebabkan oleh degradasi acak lignin pada dinding sel secara kimia selama isolasi sehingga menghasilkan fragmen-fragmen dengan ukuran yang berbeda yang dapat larut tetapi komposisi kimianya agak seragam (Fengel & Wegener 1995).

Spektrum FTIR Lignin. Analisis spektrum

inframerah dilakukan untuk menentukan sifat-sifat khas senyawa yang strukturnya sudah diketahui pasti. Spektrum FTIR lignin organosolv yang dibandingkan dengan model lignin Aldrich memperlihatkan beberapa pita serapan khas lignin (Gambar 8). Pita serapan pada bilangan gelombang 3409,74 cm-1 _pada

lignin organosolv TKKS dan 3409,74 cm-1

pada lignin Aldrich menunjukkan uluran O-H. Pita serapan pada bilangan gelombang 2919,26 cm-1 _{pada lignin organosolv TKKS}

dan 2933,34 cm-1 _{pada lignin Aldrich}

menunjukkan uluran C-H dari gugus metil. Dua pita serapan pada bilangan gelombang 1605,54 cm-1 dan 1507,85 cm-1 pada lignin organosolv TKKS serta 1596,20 cm-1 _dan

1508,29 cm-1 pada lignin Aldrich menunjukkan ciri vibrasi cincin aromatik. Pita H3CO

OH Lignin

OH

-OCH3 H3CO

O -Lignin

OCH₃ + H2O

CH2OH

CH

CH3

OCH3 OH CH2OH

CH

C O O

H3CO

OH

OCH3

serapan pada bilangan gelombang 1463,82 cm-1 pada lignin organosolv TKKS dan 1464,39 cm-1 _{pada lignin Aldrich}

menunjukkan deformasi C-H asimetri. Pita serapan lignin yang paling khas terdapat pada sekitar 1510 cm-1 dan 1600 cm-1 yang menunjukkan vibrasi cincin aromatik serta antara 1470 cm-1 _{dan 1460 cm}-1 _menunjukkan

deformasi C-H (Fengel & Wegener 1995). Pita serapan pada bilangan gelombang 1218,25 cm-1 _{pada lignin organosolv TKKS}

dan 1220,21 cm-1 _{pada lignin Aldrich}

menunjukkan vibrasi cincin guaiasil. Bilangan gelombang pada 1330 cm-1 sampai dengan 1320 cm-1 _{pada lignin organosolv TKKS dan}

Aldrich yang menunjukkan vibrasi cincin siringil tidak ada. Hal ini kemungkinan karena lignin Aldrich berasal dari kayu daun jarum, sedangkan lignin organosolv TKKS berasal dari non kayu. Cincin guaiasil merupakan struktur penyusun lignin dengan prekursor koniferil alkohol. Pita serapan pada 1116,58 cm-1 _{pada lignin organosolv TKKS dan}

1137,57 cm-1 _{pada lignin Aldrich}

menunjukkan uluran eter (Tabel 2). Berdasarkan spektrum FTIR lignin organosolv TKKS dan lignin aldrich yang digunakan sebagai pembanding menunjukkan bahwa secara kualitatif isolat lignin yang diperoleh adalah senyawa lignin. Pergeseran pita serapan mungkin disebabkan oleh sumber

lignin dan prosedur isolasi yang berbeda-beda. Data ciri-ciri lignin tercantum pada Lampiran 5.

Tabel 2 Pencirian lignin dengan FTIR.

Lignin Lignin Pita

aldrich organosolv serapan

3409,74* 3409,74* Ulur O-H

2933,34* 2919,26* Ulur C-H

pada metil 1596,20** 1605,54* Vibrasi

cincin aromatik 1508,29* 1507,85* Vibrasi

cincin aromatik

1464,39* 1463,82* Deformasi

C-H (asimetri)

- - Vibrasi

cincin siringil 1220,21* 1218,25* Vibrasi cincin guaisil 1137,57** 1116,58** Ulur eter

*Fengel & Wegener 1995 **Silverstein et al. 1981

Gambar 8 Spektrum FTIR lignin aldrich dan organosolv TKKS.

Aktivitas Antioksidan Lignin

Antioksidan lignin diuji menggunakan metode DPPH. Metode DPPH didasarkan

pada kemampuan antioksidan untuk menghambat radikal bebas dengan mendonorkan atom hidrogen. Metode DPPH dipilih karena dapat memberi pengukuran

yang mudah, cepat, peka, dan hanya membutuhkan sedikit contoh. BHT yang merupakan antioksidan kimia komersial digunakan sebagai kontrol positif pada penelitian ini. Pengukuran aktivitas antioksidan lignin dilakukan pada panjang gelombang 515,6 nm (Lampiran 6). Berdasarkan penelitian, diperoleh nilai IC50

lignin organosolv tepatnya 50,2 ppm, sedangkan nilai IC50 BHT tepatnya 1883

ppm. Hal tersebut menunjukkan bahwa aktivitas antioksidan lignin jauh lebih tinggi dibandingkan dengan BHT. Lignin yang merupakan polifenol memilki kandungan hidroksilfenolik lebih banyak dibandingkan BHT yang merupakan fenol sehingga aktivitas antioksidan lignin lebih tinggi. Adanya stabilisasi tambahan pada lignin kemungkinan juga dapat menyebabkan tingginya aktivitas antioksidan lignin. Atom hidrogen pada BHT lebih asam sehingga lebih mudah dilepaskan dibandingkan dengan lignin. Hal ini disebabkan karena gugus pendorong elektron pada lignin (metoksil) lebih kuat dibandingkan dengan BHT (metil) sehingga menurunkan keasaman lignin. Selain itu, lignin organosolv dari TKKS memiliki nilai IC50

yang hampir sama dengan nilai IC50 lignin

bagas pada penelitian Vinardell et al. (2008), yaitu 51,6 ppm. Lignin bagas menunjukkan aktivitas antioksidan paling besar dibandingkan dengan lignin curan 100,

steam explosion, dan lignosulfonat. Data IC50 lignin dan BHT tercantum pada

Lampiran 7 dan 8.

Aktivitas antioksidan lignin bergantung pada kandungan hidroksilfenolik lignin. Kecilnya kandungan hidroksilfenolik lignin pada penelitian ini, yaitu sebesar 0,4% dapat menyebabkan menurunnya aktivitas antioksidan lignin. Selain itu, aktivitas antioksidan lignin juga dipengaruhi oleh kestabilan radikal fenoksil yang terbentuk (Pan et al. 2006). Adanya substitusi orto

-metoksi menunjukkan semakin

meningkatnya aktivitas antioksidan lignin. Substitusi orto-metoksi dapat menstabilkan

radikal fenoksil dengan resonansi sehingga dapat menghalangi terjadinya tahap propagasi (Gambar 9). Selain itu, adanya konjugasi ikatan ganda dua dapat memberikan stabilisasi tambahan pada radikal fenoksil (Gambar 10), sedangkan adanya substitusi α-karbonil dapat

menurunkan aktivitas antioksidan lignin. Aktivitas antioksidan lignin juga dipengaruhi oleh besarnya bobot molekul lignin (Dizhbite et al. 2004). Rendahnya bobot molekul lignin dapat meningkatkan aktivitas antioksidan lignin. Hal ini disebabkan oleh lignin dengan bobot molekul rendah memiliki kandungan ArOH yang lebih banyak dibandingkan lignin dengan bobot molekul tinggi. Heterogenitas lignin merupakan salah satu faktor yang dapat mempengaruhi aktivitas antioksidan lignin. Adanya tambahan karbohidrat dapat menurunkan aktivitas antioksidan lignin yang kemungkinan disebabkan oleh ikatan hidrogen yang terbentuk antara gugus polar karbohidrat dengan gugus fenolik lignin (Dizhbite et al. 2004).

OH OCH3 Lignin O OCH3 Lignin O OCH3 Lignin O OCH3 Lignin

.

+

.

.

.

DPPH

Gambar 9 Stabilisasi radikal fenoksil oleh substitusi orto-metoksi.

OH OCH3 CH CH R DPPH O OCH3 CH CH R O OCH3 CH CH R O OCH3 CH CH R

.

.

.

.

Gambar 10 Stabilisasi radikal fenoksil oleh konjugasi ikatan ganda dua.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Lignin organosolv TKKS memilki rendemen berdasarkan bobot serat TKKS sebesar 9% (b/b). Kadar lignin TKKS yang diperoleh adalah 77% dan kadar hidroksifenolik untuk struktur 2 dan 3 masing-masing 0,4%. Bobot molekul lignin TKKS yang diperoleh adalah sekitar 4000 g/mol. Analisis spektrum FTIR lignin organosolv TKKS menunjukkan serapan yang khas untuk senyawa lignin.

Nilai IC50 lignin organosolv TKKS yang

diperoleh adalah sebesar 50 ppm sedangkan nilai IC50 BHT diperoleh sebesar 1880 ppm.

Berdasarkan nilai tersebut diketahui bahwa aktivitas antioksidan lignin organosolv TKKS jauh lebih tinggi dibandingkan BHT.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai uji antioksidan lignin secara in vitro maupun in vivo dan mempelajari formulasi lignin untuk aplikasi antioksidan. Selain itu, untuk penelitian lebih lanjut perlu dilakukan pengujian penambahan hasil pencucian serpihan pulp ke dalam lindi hitam.

DAFTAR PUSTAKA

Achmadi SS. 1990. Kimia Kayu. Bogor:

Departemen Pendidikan dan

Kebudayaan, Direktorat Pendidikan Tinggi, Pusat Antaruniversitas Bioteknologi, IPB.

[ASTM] American Society for Testing and Material. 1962. Water Content of Pulp and Wood. ASTM D2016-62T.

Anwar K. 2008. Optimasi suhu dan konsentrasi sodium bisulfit (NaHSO3)

pada proses pembuatan sodium lignosulfonat berbasis tandan kosong kelapa sawit (TKKS) [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor.

Apak R, Gőclő K, Özyőrek M, Çelik SE,

Karademir SE. 2007. Comparitive evaluation of various total antioxidant capacity assay applied to phenolic compounds with the CUPRAC assay.

Molecules 12:1496-1547.

Ardiansyah IP. 2008. Sintesis dan pencirian natrium hidroksimetilfenol(lignin klason) Sulfonat. [Skripsi]. Bogor: Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor.

Bahar N. 1983. Pembuatan pulp dengan pelarut organik. Berita Selulosa 19 (3):

104-108.

Barclay LRC, Xi F, Norris JQ. 1997. Antioxidant properties of phenolic lignin model compounds. Wood Chemistry and Technology 17 (1): 73-90.

Brand W, Cuvelier ME, Reset C. 1995. Use a free radical method to evaluate antioxidant activity. Lebensm Wiss Technology. 28(1): 25-30.

Brongers MPH, Mierzwa AJ. 2005. Pulp and paper. [terhubung berkala].http://www. corosioncost.com/pdf/pulppaper.pdf. [23 Nov 2009].

Choe SY, Yang KH. 1983. Effect of butylated hydroxytoluene (BHT) and butylated hydroxyanisole (BHA) on carbon tetrachloride and TCDD hepatotoxicity. Korean Biochemistry 16 (4): 315-321.

Defrizal W. 2009. Pemanenan kelapa sawit. [terhubung berkala]. http//mamaks-16.blogspot.com/2009/03/kegiatan-maga ng-d-pt-smart-tbk.html. [20 Apr 2009]. [Ditjen Perkebunan]. 2008. Pendataan

kelapa sawit tahun 2008 secara komprehensif dan objektif. [terhubung berkala]. http://ditjenbun.deptan.go.id/se kretbun/sekret/index.php?option=com_c ontent&task=view&id=171&Itemid=26. [24 Feb 2009].

Dizhbite T, Telysheva G, Jurkjane V, Viesturs U. 2004. Characterization of the Radical Scavenging Activity of Lignins-Natural Antioxidants. Bioresource Technology 95:309-317.

Fengel D, Wegener G. 1995. Kayu: Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Sastrohamidjojo H, penerjemah; Yogyakarta: UGM Pr. Terjemahan dari:

Wood: Chemical, Ultrastructure, Reactions.

Goldschmid O. 1957. Determination of phenolic hydroxyl content of lignin

preparations by ultraviolet

spectrophotometry. Analitycal Chemistry

26: 1421-1423.

Gregorova A, Košikovà B, Staško A. 2007. Radical scavenging capacity of lignin and its effect on processing stabilization of virgin and recycled polypropylene.

Applied Polymer Science 106: 1626-1631.

Heradewi. 2007. Isolasi lignin dari lindi hitam proses pemasakan organosolv serat

tandan kosong kelapa sawit (TKKS) [Skripsi]. Bogor: Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Ismiyati. 2009. Perancangan proses sulfonasi

lignin isolat tandan kosong kelapa sawit menjadi surfaktan natrium lignosulfonat (NLS) [Disertasi]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor. Kim H, Hill MK, Fricke AL. 1987.

Preparation of kraft lignin from black liquor. TAPPI J/ 12:112-115.

Lin SY, Dence CW. 1992. Methods in Lignin Chemistry. New York: State University of New York College of Enviromental Science and Foresty Syracuse.

McDonough TJ. 1992. The Chemistry of Organosolv Delignification. Georgia: Institute of Paper and Science Technology.

Nada AM, Sakhawi ME, Kamel SM. 1998. Infra-red spectroscopic study of lignin.

Polymer Degradation Stability 60:247-251.

Pan X, Kadla JF, Ehara K, Gilkes N, Saddler JN. 2006. Organosolv lignin from hybrid poplar as a radical scavenger: relationship between lignin structure, extraction conditions, and antioxidant activity. J Agricultural Food Chemistry

54: 5806-5813.

Percival M. 1998. Antioxidants. [terhubung berkala]. http://acudoc.com/Antioxidan ts.PDF. [29 Okt 2009].

Rostika I, Bastian T, Yuliani E, Elut D. 1995. Upaya peningkatan kualitas pulp organosolv. Berita Selulosa 31 (3):

15-18.

Santoso A. 1995. Pencirian isolat lignin dan upaya menjadikannya sebagai bahan

perekat kayu lapis [Tesis]. Bogor: Program Pascasarjana, Institut Pertanian Bogor.

Schroeter MC. 1991. Possible lignin reaction in the organocell pulping process. TAPPI J/ 74 (10): 197-200.

Silverstein RM, Bassler GC, Morril TC. 1981. Penyidikan Spektrometrik Senyawa Organik. Hartomo AJ, Purba AV, penerjemah; Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Spectrometric Identification of Organic Compounds.

Siswanto. 2006. Potensi dan kendala pemanfaatan limbah industri kelapa sawit untuk sumber energi hayati. Di dalam: Energi Hayati Sebagai Solusi Krisis Energi: Peluang dan Tantangannya di Indonesia. Prosiding Seminar Nasional; Surakarta, 8 Apr 2006. Surakarta: Pertamina. hlm 20-23. Sjostrom E. 1995. Kimia Kayu: Dasar-dasar

Penggunaan. Sastrohamidjojo H, penerjemah; Yogyakarta: UGM Pr. Terjemahan dari: Wood Chemistry: Fundamentals and Applications.

Sun RC, Fang JM, Tomkinson J, Bolton J. 1999. Physicochemical and structural characterization of alkali soluble lignin from oil palm trunk and empty fruit-bunch fibers. J Agricultural Food Chemistry 47: 2930-2936.

[TAPPI] Technical Association of the Pulp and Paper Industry. 1974. Lignin Content of Pulp and Paper. T 222 05-74.

Vinardell MP, Ugartondo V, Mijans M. 2008. Potential applications of antioxidant lignins from different sources. Industrial crops and products

27: 220-223.

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

TKKS

Dibersihkan dari kulit buah sawit, diuraikan menjadi

bentuk serat

Serat TKKS

Dikeringkan 1 minggu pada sinar matahari lau dipotong menjadi

ukuran ± 30 mm

Serat TKKS kering

Pemasakan organosolv dalam digester dengan komposisi larutan

pemasak etanol teknis 95%:air (1:1), NaOH 10%, suhu maksimum

170

°

C

Lindi hitam

Serpihan pulp

Penyaringan dengan kain nilon

20 m

Pencucian dengan aseton

teknis 95% lalu dengan air

Lindi hitam TKKS

Cairan sisa pencucian

Lanjutan Lampiran 1

Dititrasi dengan H

2

SO

4

20% sampai pH 2 lalu didiamkan selama 8 jam

Filtrat (lindi hitam)

Endapan lignin

Dipisahkan dengan sentrifuse dengan

kecepatan12000 rpm selama 20 menit

Dilarutkan dalam NaOH 1

Dititrasi kembali dengan H

2

SO

4

20% sampai

pH 2 lalu didiamkan selama 8 jam

Disaring dengan penyaring vakum

menggunakan H

2

SO

4

0,01 N lalu dengan air

suling

Endapan lignin

Filtrat (lindi hitam)

Dikeringkan dalam oven selama 24 jam

pada suhu 50

°

C

Tepung lignin

Lindi hitam TKKS

Lanjutan Lampiran 1

Tepung lignin

Pencirian lignin

Uji aktivitas antioksidan

Lignin

BHT

Konsentrasi radikal DPPH pada 0 dan 16 menit

diukur pada 515 nm

Persentase inhibisi diplot sebgai fungsi

konsentrasi lalu dihitung nilai IC50

Lampiran 2 Pencirian lindi hitam

1.

Uji warna, bau, pH

Lindi hitam dilihat warna dan dicium baunya serta ditentukan pH nya

menggunakan pH meter.

2.

Uji kadar air (ASTM D2016-62T)

Cawan porselen dikeringkan pada suhu 105 °C. Setelah didinginkan

dalam eksikator kemudian ditimbang. Sebanyak 2 gram sampel lindi hitam

dimasukkan dalam cawan, dan dikeringkan pada temperatur 105 °C. Setelah 3

jam, sampel diambil lalu didinginkan dalam eksikator, dan ditimbang. Hal

tersebut dilakukan beberapa kali hingga diperoleh bobot konstan.

%

100

a

b

-a

air

Kadar

=

×

Keterangan:

a = bobot sampel sebelum pemanasan (gram)

b = bobot sampel sesudah pemanasan (gram)

3.

Uji kadar padatan total

air

kadar

-1

tal

padatan to

Kadar

=

Lampiran 3 Tipe struktur fenolik lignin (Lin & Dence (1992))

Tipe 1 Struktur dengan sisi cincin jenuh

Tipe 2 Struktur ikatan ganda dua

terkonjugasi

Tipe 3 Struktur

α

-karbonil

Tipe 4 Struktur

p,p

-stilbena

Tipe 5 Struktur

o,p

-stilbena

Tipe 6 Struktur bifenil

CH2OH

CH

CH3

OCH3

OH CH2OH

CH2 O

CH2OH

OH

OCH3

OCH3

OH

H3CO

CH

OCH3

CH OH

OH

H3CO

CH CH

OH OCH3

CH2OH

OH

CH2OH

OH OCH3

CH3O

CH2OH

CH

C O

O

H3CO

OH

OCH3

Lampiran 4 Data pencirian lindi hitam organosolv

1.

pH

Ulangan 1 = 11.04

Ulangan 2 = 11.03

Ulangan 3 = 11.02

Rerata pH lindi hitam = 11.03

2. Kadar air

- Ulangan 1

Kadar air = a – b x 100%

a

Kadar air

=

(19.7374 gram – 17.7550 gram)-(17.8036 gram – 17.7550 gram)x 100%

(19.7374 gram – 17.7550 gram)

= 97.55%

- Ulangan 2

Kadar air

=

(20.4049 gram – 18.4221 gram)-(18.4706 gram – 18.4221 gram)x 100%

(20.4049 gram – 18.4221 gram)

= 97.55%

- Ulangan 3

Kadar air

=

(19.9087 gram – 17.8858 gram)-(17.9347 gram – 17.8858 gram)x 100%

(19.9087 gram – 17.8858 gram)

= 97.58%

▪

Rerata kadar air = 97.55% + 97.55% + 97.58%

3

= 97.56%

3. Kadar padatan total

- Kadar padatan total ulangan 1

= 100% - kadar air ulangan 1

= 100% - 97.55%

= 2.45%

- Kadar padatan total ulangan 2

= 100% - kadar air ulangan 2

= 100% - 97.55%

= 2.45%

- Kadar padatan total ulangan 3

= 100% - kadar air ulangan 3

= 100% - 97.58%

= 2.42%

▪

Rerata kadar padatan total

= 2.45%+ 2.45%+ 2.42%%

3

= 2.44%

Lampiran 5 Data ciri-ciri lignin

1.

Rendemen lignin

Rendemen

= bobot lignin x 100%

bobot serat TKKS

= 22.7314 gram x 100 %

250 gram

= 9.09 %

2.

Kadar lignin

1. Lignin Klason ulangan 1

Bobot lignin awal

= 1.0014 gram

Bobot kertas saring

= 0.7640 gram

Bobot lignin hasil klason (setelah konstan)

= 1.5265 gram

Kadar lignin = B (bobot konstan) x 100 %

A (bobot awal)

= 1.5265 gram – 0.7640 gram x 100 %

1.0014 gram

= 76.14 %

2. Lignin Klason ulangan 2

Bobot lignin awal

= 2.0005 gram

Bobot kertas saring

= 0.7932 gram

Bobot cawan petri

= 32.9104 gram

Bobot lignin hasil klason (setelah konstan)

= 35.2437 gram

Kadar lignin = B (bobot konstan) x 100 %

A (bobot awal)

= 35.2437 gram – 32.9104 gram – 0.7932 gram x 100 %

2.0005 gram

= 76.99 %

▪

Rerata kadar lignin = 76.14 % + 76.99 %

2

= 76.57 %

Lanjutan Lampiran 5

3.

Kadar hidroksifenolik

-

Ulangan 1

Spektrum lignin organosolv TKKS ulangan 1.

Penentuan absorbans maksimum lignin ulangan 1.

λ

(nm)

serapan

λ

(nm)

Serapan

λ

(nm)

serapan

307.7

0.166

341.3

0.141

359.9

0.149

309.6

0.159

342.6

0.147

361.1

0.147

312.7

0.156

343.6

0.146

362

0.148

317

0.147

345.2

0.148

362.9

0.148

321.2

0.145

347.6

0.149

366.4

0.143

322.4

0.144

351.4

0.151

369.4

0.14

329.8

0.135

352.6

0.152

372

0.135

333

0.139

354.2

0.15

373.8

0.133

335.2

0.137

355.2

0.15

374.5

0.131

336.3

0.139

357.5

0.15

339.7

0.137

359.1

0.15

Tipe 2: OH fenolik (pada 333 nm)

= a

max

x 17 x 100%

4100

a

max

L

g

cm

/

15

,

0

1

1

139

,

0

×

1

×

=

−

1 1

9267

,

0

− −

=

Lg

cm

OH fenolik (%)

= 0,9267 L g

-1

cm

-1

x 1 Eq cm L

-1

x 17 g x 100 %

4100

1 Eq

= 0.38 %

Lanjutan Lampiran 5

Tipe 3: OH fenolik (pada 352,6 nm)

= a

max

x 17 x 100%

4100

∆

a

max

L

g

cm

/

15

,

0

1

1

152

,

0

×

1

×

=

−

1 1

1013

,

1

− −

=

Lg

cm

OH fenolik (%)

= 1,1013 L g

-1

cm

-1

x 1 Eq cm L

-1

x 17 g x 100 %

4100

1 Eq

= 0.42 %

-

Ulangan 2

Spektrum lignin organosolv dari TKKS ulangan 2.

Penentuan absorbans maksimum lignin ulangan 2.

λ

(nm)

serapan

λ

(nm)

serapan

λ

(nm)

serapan

300.1

0.238

334.3

0.167

366.3

0.154

304.8

0.218

335.2

0.163

369.8

0.149

305.7

0.219

338.6

0.164

372.8

0.143

307.8

0.211

341.2

0.165

374.9

0.139

310.6

0.199

342.3

0.166

377.5

0.137

316.2

0.184

343.9

0.167

379.3

0.134

317.8

0.184

345

0.166

380.1

0.131

319.4

0.18

346.1

0.165

384.8

0.129

322.6

0.171

348.8

0.166

395.2

0.088

324

0.171

352.9

0.165

326.5

0.169

356.2

0.162

327.9

0.168

358.3

0.164

329

0.166

359.4

0.163

330.9

0.166

363.1

0.16

333

0.171

364.7

0.158

Lanjutan Lampiran 5

Tipe 2: OH fenolik (pada 333 nm)

= a

max

x 17 x 100%

4100

∆

a

max

L

g

cm

/

15

,

0

1

1

171

,

0

×

1

×

=

−

1 1

1400

,

1

− −

=

Lg

cm

OH fenolik (%)

= 1,1400 L g

-1

cm

-1

x 1 Eq cm L

-1

x 17 g x 100 %

4100

1 Eq

= 0.47 %

Tipe 3: OH fenolik (pada 358,3 nm)

= a

max

x 17 x 100%

4100

∆

a

max

L

g

cm

/

15

,

0

1

1

164

,

0

×

1

×

=

−

1 1

0933

,

1

− −

=

Lg

cm

OH fenolik (%)

= 1,0933 L g

-1

cm

-1

x 1 Eq cm L

-1

x 17 g x 100 %

4100

1 Eq

= 0.45 %

▪

Rerata kadar OH fenolik tipe 2 = 0,38 % + 0,47%

2

= 0,43 %

▪

Rerata kadar OH fenolik tipe 3 = 0,42 % + 0,45%

2

= 0,44 %

4.

Bobot molekul

Standardisasi NaOH dengan asam oksalat.

Ulangan

Volume

(ml)

Normalitas

awal

akhir

terpakai

NaOH

1

13,7

23,1

9,4

0,1064

2

23,1

32,5

9,4

0,1064

3

32,5

41,9

9,4

0,1064

Rerata

0.1064

Penentuan bobot molekul lignin.

Ulangan

Bobot

Volume

(ml)

BE

BM

contoh

(gram)

Awal

Akhir

Terpakai lignin(g/ekiv)

lignin

(g/mol)

1

0,5008

2,60

4,95

2,35

2002,88

4005

2

0,5005

4,95

7,30

2,35

2001,68

4003

3

0,5010

7,65

10,00

2,35

2003,68

4007

Rerata

4005

Lanjutan Lampiran 5

Contoh perhitungan

BE ulangan 1 = 1000 x 0,5008 gram

2,35 ml x 0,1064 N

= 2002,88 g/ekiv

BM lignin

= 2 x BE lignin

= 2 x 2002,880 g/ekiv

= 4005 g/mol

Lampiran 6 Penentuan panjang gelombang maksimum DPPH

Penentuan panjang gelombang maksimum DPPH.

Lampiran 7 Uji antioksidan lignin

Penentuan nilai IC

50

lignin ulangan 1.

Konsentrasi

Absorbans

Absorbans

Absorbans

% IP

ln [lignin]

lignin (ppm)

DPPH

(lignin + DPPH)

lignin

200

0.619

0.222

0.266

74.92

5.2983

150

0.619

0.238

0.186

70.43

5.0106

100

0.619

0.279

0.122

62.35

4.6052

50

0.619

0.347

0.062

49.05

3.9120

25

0.619

0.397

0.026

38.45

3.2189

Kurva penentuan nilai IC

50

lignin ulangan 1.

Perhitungan nilai IC

50

y

= 17,89x – 19,87

50 %

= 17,89x – 19,87

x

= 3,9055 = ln (x)

Anti ln (x)

= 49,68 ppm

Lanjutan Lampiran 7

Penentuan nilai IC

50

lignin ulangan 2.

Konsentrasi Absorbans

Absorbans

Absorbans

% IP

ln [lignin]

lignin (ppm)

DPPH

(lignin + DPPH)

lignin

200

0.619

0.202

0.224

76.04

5.2983

150

0.619

0.222

0.174

72.01

5.0106

100

0.619

0.276

0.114

62.35

4.6052

50

0.619

0.344

0.071

50.14

3.9120

25

0.619

0.410

0.023

36.14

3.2189

Kurva penentuan nilai IC

50

lignin ulangan 2.

Perhitungan nilai IC

50

y

= 19,35x – 25,98

50 %

= 19,35x – 25,98

x

= 3,9266 = ln (x)

Anti ln (x)

= 50,73 ppm

▪

Rerata nilai IC

50

lignin = 49,68 ppm + 50,73 ppm

2

= 50,2 ppm

Lampiran 8 Uji antioksidan BHT

Penentuan nilai IC

50

BHT ulangan 1.

Konsentrasi

Absorbans

Absorbans

% IP

ln [BHT]

BHT

DPPH

(BHT + DPPH)

5000

0.619

0.204

67.03

8.5172

4000

0.619

0.241

61.08

8.2940

3000

0.619

0.274

55.68

8.0064

2000

0.619

0.316

48.92

7.6009

1000

0.619

0.36

41.89

6.9078

Kurva penentuan nilai IC

50

BHT ulangan 1.

Perhitungan nilai IC

50

y

= 15,29x – 65,36

50 %

= 15,29x – 65,36

x

= 7,5448 = ln (x)

Anti ln (x)

= 1891 ppm

Lanjutan Lampiran 8

Penentuan nilai IC

50

BHT ulangan 2.

Konsentrasi

Absorbans

Absorbans

% IP

ln [BHT]

BHT

DPPH

(BHT + DPPH)

5000

0.619

0.199

67.84

8.5172

4000

0.619

0.238

61.62

8.2940

3000

0.619

0.269

56.49

8.0064

2000

0.619

0.321

48.11

7.6009

1000

0.619

0.358

42.16

6.9078

Kurva penentuan nilai IC

50

BHT ulangan 2.

Perhitungan nilai IC

50

y

= 15,80x – 69,07

50 %

= 15,80x – 69,07

x

= 7,5361 = ln (x)

Anti ln (x)

= 1874 ppm

▪

Rerata nilai IC

50

lignin = 1891 ppm + 1874 ppm

2

= 1883 ppm