KARAKTERISTIK KIMIA KAYU REAKSI ULIN
(Eusideroxylon zwageri T. et B.)
HENDRIYADI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Karakteristik Kimia Kayu Reaksi Ulin (Eusideroxylon zwageri T. et B.) adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
ABSTRAK
HENDRIYADI. Karakteristik Kimia Kayu Reaksi Ulin (Eusideroxylon zwageri T. et B.). Dibimbing oleh DEDED SARIP NAWAWI.
Kayu reaksi jenis kayu daun lebar umumnya mempunyai kadar lignin klason lebih rendah, lignin terlarut asam lebih tinggi dan unit siringil lebih tinggi dibandingkan dengan kayu opositnya. Kayu ulin mempunyai kadar lignin yang tinggi dan kadar lignin terlarut asam yang rendah sehingga mendekati sifat kimia lignin jenis kayu daun jarum. Untuk lebih memahami sifat kayu reaksi yang terbentuk pada kayu ulin, maka dilakukan penelitian sifat kimia kayu reaksi ulin dengan mengukur keragaman karakteristik kimia lignin (kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan monomer penyusun lignin) dan kadar polisakarida pada posisi kayu searah melingkar batang kayu reaksi. Secara visual, kayu reaksi terbentuk pada bagian sisi atas batang kayu ulin. Kadar lignin klason pada bagian kayu reaksi (32.71%) lebih rendah dibandingkan dengan kayu opositnya (33.74%), tetapi kadar lignin terendah terdapat pada kayu samping (28.15%). Lignin kayu ulin tersusun dari unit monomer siringil dan guaiasil dengan nisbah siringil terhadap guaiasil rata-rata sebesar 0,2. Kadar lignin terlarut asam pada kayu ulin sangat rendah (0.69%) yang berkorelasi positif dengan proporsi unit siringil dalam lignin. Kadar polisakarida kayu reaksi (63.66%) lebih tinggi dibandingkan dengan kayu opositnya (62.88%), tetapi kadar polisakarida tertinggi terdapat pada kayu samping (64.19%).
Kata kunci: kayu reaksi, ulin, lignin, polisakarida, nisbah siringil-guaiasil
ABSTRACT
HENDRIYADI. Chemical Characteristic of Reaction Wood of Ulin (Eusideroxylon zwageri T. et B.). Supervised by DEDED SARIP NAWAWI.
Reaction wood which formed in hardwood generally has a lower klason lignin content, higher acid soluble lignin content, and higher syringil unit than opposite wood. Ulin wood (E. zwageri) contains high klason lignin and low acid soluble lignin contents which closed to lignin characteristic of softwood. This experimental aimed to study the difference of chemical characteristic of reaction wood (klason lignin content, acid soluble lignin content, and lignin monomer composition) and polysaccharides content which formed in E. zwageri stem. Visually, the reaction wood part was formed in upper side of leaning stem. Klason lignin content in reaction wood part was lower (32.71%) than opposite wood part (33.74%). However, the lowest lignin content was found in the side wood part (28.15%). Lignin of E. zwageri was composed by syringyl and guaiacyl monomer with average of syringil to guaisyl ratio 0,2. Acid soluble lignin content in E. zwageri was very low (0.69%) that positively correlated with the proportion of syringil unit in lignin. Polysaccharide content of reaction wood part (63.66%) was higher than opposite wood part (62.88%), but the highest content polysaccharides presented in the side wood part (64.19%).
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
KARAKTERISTIK KIMIA KAYU REAKSI ULIN
(Eusideroxylon zwageri T. et B.)
HENDRIYADI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Karakteristik Kimia Kayu Reaksi Ulin (Eusideroxylon zwageri T. et B.)
Nama : Hendriyadi NIM : E24090081
Disetujui oleh
Ir Deded Sarip Nawawi, MSc Pembimbing
Diketahui oleh
Prof Dr Ir I Wayan Darmawan, MSc Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah kayu reaksi, dengan judul Karakteristik Kimia Kayu Reaksi Ulin (Eusideroxylon zwageri T. et B.).
Terima kasih penulis ucapkan kepada Bapak Ir Deded Sarip Nawawi, MSc selaku pembimbing. Di samping itu, penghargaan penulis sampaikan kepada PT. Pupuk Kalimantan Timur yang memberikan beasiswa selama masa studi dan Taman Nasional Kutai yang telah mengijinkan pengambilan sampel, serta Panji dan Ferdy yang membantu mencari dan mengambil sampel dilapangan. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada ayah, ibu, seluruh keluarga atas segala doa, motivasi, dukungan, dan kasih sayangnya, serta teman-teman selama kuliah atas saran dan masukannya dalam penulisan karya tulis ini.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat bagi semua pihak yang membacanya.
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR x
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 1
Tujuan Penelitian 1
Manfaat Penelitian 2
METODE 2
Waktu dan Tempat Penelitian 2
Bahan dan Alat 2
Prosedur Penelitian 2
HASIL DAN PEMBAHASAN 5
Pembentukan Kayu Reaksi 5
Kadar Lignin 6
Kadar Lignin Terlarut Asam 8
Proporsi Monomer Penyusun Lignin 8
Keragaman Kadar Polisakarida Kayu 10
SIMPULAN DAN SARAN 12
Simpulan 12
Saran 12
DAFTAR PUSTAKA 12
DAFTAR TABEL
1 Kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan total lignin pada batang
kayu reaksi ulin 6
2 Kadar holoselulosa dan alfa-selulosa pada kayu reaksi ulin 10
DAFTAR GAMBAR
1 Sampel kayu reaksi ulin 3
2 Penampang melintang kayu reaksi ulin 5
3 Nilai kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan lignin total pada
posisi melingkar batang kayu ulin 7
4 Nilai lignin terlarut asam dan rasio siringil pada posisi melingkar batang kayu
ulin 9
5 Korelasi antara lignin terlarut asam dan rasio siringil kayu reaksi ulin 9 6 Nilai kandungan holoselulosa, alfa-selulosa, dan lignin pada posisi melingkar
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kayu merupakan salah satu dari produk biologis yang mempunyai sifat beragam, baik antar jenis, antar pohon dalam satu jenis, maupun dalam satu pohon yang sama. Selama pertumbuhan pohon dapat terjadi penyimpangan dari pembentukan kayu normal akibat beban mekanis dari luar, yang disebut kayu reaksi. Kayu reaksi dapat terbentuk pada batang pohon bengkok, tumbuh miring atau pada bagian cabang sebagai akibat adanya gaya gravitasi atau tekanan seperti adanya tiupan angin dan tajuk yang berat ke salah satu sisi. Pada jenis kayu daun lebar, kayu reaksi ini disebut kayu tarik yang terbentuk pada bagian sisi atas cabang atau batang pohon miring. Pada jenis kayu daun jarum, kayu reaksi terbentuk pada bagian sisi bawah cabang atau batang pohon miring, dan disebut kayu tekan (Timell 1986; Fisher 1985).
Kayu reaksi memiliki sifat anatomi dan kimia yang berbeda dibandingkan dengan kayu normal. Salah satu perbedaan sifat kimia kayu reaksi yaitu kadar lignin dan struktur kimianya (Xu et al. 2006; Yeh et al. 2006; Yoshizawa et al. 2000; Timell 1986). Kayu tekan pada jenis kayu daun jarum memiliki kadar lignin lebih tinggi dibandingkan dengan kayu normal, sedangkan kayu tarik pada jenis kayu daun lebar memiliki kadar lignin lebih rendah dibandingkan dengan kayu normalnya. Selain itu, kayu reaksi mempunyai sifat-sifat yang lemah dan kurang baik bila dibandingkan dengan kayu normal. Kayu reaksi dapat menyebabkan permukaan papan kayu gergajian berserabut (woolly grain), dan pada saat pengeringan sering mengalami cacat collapse yang tidak dapat dikembalikan, sehingga papan menjadi melengkung ke arah luar sebagai akibat dari penyusutan longitudinal yang sangat besar (Panshin dan de Zeeuw 1980).
Jenis kayu daun jarum umumnya memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis kayu daun lebar, akan tetapi kayu daun jarum memiliki kadar lignin terlarut asam yang sangat rendah (Rowell 1984; Fengel dan Wegener 1984). Berdasarkan penelitian Akiyama et al. (2005), kadar lignin terlarut asam jenis kayu daun jarum sangat rendah (0.5%), sedangkan untuk jenis kayu daun lebar sangat bervariasi mulai dari 1-5% (Fengel dan Wegener 1984). Sementara itu, kayu ulin memiliki kadar lignin terlarut asam 0.65% dan kadar lignin klason sekitar 39% dengan proporsi unit guaiasil dominan (nisbah siringil terhadap guaiasil sebesar 0,2) yang memiliki sifat kimia lignin dekat dengan jenis kayu daun jarum. Oleh sebab itu, penelitian karakteristik kimia kayu reaksi ulin menjadi menarik karena adanya perbedaan karakteristik kimia kayu reaksi jenis kayu daun jarum dengan jenis kayu daun lebar.
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat kimia kayu berupa polisakarida, lignin klason, lignin terlarut asam, dan nisbah siringil-guaiasil dari bagian reaksi kayu ulin. Informasi ini dapat berkontribusi pada pengembangan ilmu pengetahuan mengenai sifat kimia kayu dan sebagai dasar dalam pemanfaatan kayu berbasis komponen kimianya.
METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Desember 2012–Februari 2013 di Laboratorium Kimia Hasil Hutan, Bagian Kimia Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Kimia Bersama, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor, dan Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Kementrian Kehutanan di Bogor.
Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan pada penelitian ini adalah pohon ulin (E. zwageri) family Lauraceae. Kayu ini diperoleh dari Taman Nasional Kutai, Kutai Timur, Kalimantan Timur. Contoh uji kayu berupa kayu reaksi pada batang utama (diameter 20-25 cm, panjang 1 m sebanyak 1 batang) dan kayu reaksi pada cabang (diameter 3-5 cm, panjang 15 cm sebanyak 1 batang). Bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini terdiri atas etanol, toluena, asam sulfat, akuades, natrium hidroksida, asam asetat, dan sodium hipoklorit.
Peralatan penelitian yang digunakan antara lain, willey mill, penyaring bertingkat, oven, spektrofotometer, Pirolisis Gas Kromatografi-Spektrometri Massa (Pyr-GC-MS), autoklaf, timbangan analitik, waterbath, soklet, gelas ukur, desikator, pemanas air, erlenmeyer, corong, tabung reaksi, pipet, kertas saring, kertas pH, alumunium foil, dan peralatan gelas.
Prosedur Penelitian
Penyiapan Sampel
3
Gambar 1 Sampel kayu reaksi ulin.
Analisis kimia lignin dan polisakarida kayu reaksi dilakukan pada empat posisi berbeda searah lingkaran batang. Untuk analisis kimia, sampel kayu dibuat serbuk ukuran 40-60 mesh dengan alat willey mill dan penyaring bertingkat. Kadar air serbuk kayu diukur sebagai faktor koreksi bobot sampel uji.
Ekstraksi Etanol-Toluena
Sebelum dilakukan analisis kimia, serbuk kayu dihilangkan zat ekstraktifnya menggunakan campuran pelarut etanol toluena (TAPPI T 204 om 88). Serbuk kayu sebanyak 10 g diekstraksi dengan 200 mL campuran etanol dan toluena (1:2, v/v) sampai bening. Setelah ekstraksi etanol-toluena, sampel kayu kemudian diekstraksi berturutan dengan etanol selama 24 jam, air panas selama 3 jam. Serbuk kayu dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 °C hingga beratnya konstan.
Penentuan Kadar Lignin Klason
Pengukuran kadar lignin dilakukan dengan metode klason yang dimodifikasi (Dence 1992). Serbuk kayu sebanyak 0.5 g dihidrolisis dengan 5 mL asam sulfat 72% selama 3 jam pada suhu ruangan. Hidrolisis dilanjutkan pada konsentrasi asam sulfat 3% pada suhu 121 °C selama 30 menit dengan menggunakan autoklaf. Padatan lignin disaring dan dicuci dengan akuades panas hingga bebas asam. Padatan lignin klason dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 °C selama 24 jam, didinginkan dan ditimbang hingga beratnya konstan. Kadar lignin klason dihitung dengan rumus:
Keterangan:
4
Penentuan Kadar Lignin Terlarut Asam (Acid-Soluble lignin)
Kadar lignin terlarut asam diukur dari filtrat pengukuran lignin klason. Filtrat hasil dari pengujian lignin klason digenapkan menjadi 500 mL. Lignin terlarut asam diuji dengan menggunakan alat spektrofotometer UV pada panjang gelombang 205 nm dengan koefisien absorbsi 110L/g.cm. Sebagai blanko digunakan larutan asam sulfat hasil pengenceran dari 5 mL asam sulfat 72% menjadi 500 mL. Konsentrasi lignin terlarut asam dihitung sebagai:
( ) ( )
Keterangan:
A = Nilai absorpsi pada alat spektrofotometer
= Faktor pengenceran larutan Kadar lignin terlarut asam dihitung:
( )
Keterangan:
CV = Konsentrasi lignin terlarut asam dalam liter BKT = Berat sampel kayu
Penentuan Nisbah Siringil-Guaisil Penyusun Lignin
Penentuan monomer siringil dan guaiasil lignin diuji dengan menggunakan alat Pirolisis Gas Kromatografi-Spektrometri Massa (Pyr-GC-MS). Proporsi monomer penyusun lignin dinyatakan sebagai nisbah siringil terhadap guaiasil (nisbah S/G).
Penentuan Kadar Holoselulosa
Serbuk kayu bebas ekstraktif sebanyak 2 g dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan secara berturut-turut 0.5 mL asam asetat glasial dan 1 g sodium hipoklorit. Sampel kemudian direaksikan pada suhu 70-80 °C dengan menggunakan waterbath. Setiap penambahan waktu reaksi selama satu jam, ditambahkan lagi 0.5 mL asam asetat glasial dan 1 g sodium hipoklorit. Penambahan asam asetat dan sodium hipoklorit dilakukan hingga total lima kali penambahan.
Sampel kemudian disaring dengan kertas saring yang telah dioven dan diketahui bobotnya. Holoselulosa dicuci dengan akuades panas dan ditambahkan 25 mL asam asetat 10% lalu dibilas dengan akuades panas hingga bebas asam. Sampel dioven dengan suhu 103±2 °C dan ditimbang hingga beratnya konstan.
5 Penentuan Kadar Alfa-Selulosa
Sebanyak 1 g serbuk holoselulosa ditempatkan dalam erlenmeyer 250 mL, kemudian 10 mL NaOH 17.5% dicampurkan pada serbuk holoselulosa tersebut dan direaksikan pada suhu 20 °C sambil diaduk. Pada waktu 5, 10, dan 15 menit ditambahkan 5 mL NaOH 17.5% kemudian ditutup dengan gelas arloji dan dibiarkan sampai 45 menit. Setelah itu, ditambahkan 33 mL akuades ke dalam sampel dan didiamkan selama 1 jam. Sampel disaring dengan kertas saring lalu dibilas dengan 100 mL NaOH 8.3%. Setelah itu, sampel dibilas dengan 15 mL asam asetat 10% kemudian dibilas dengan akuades hingga bebas asam. Sampel dioven pada suhu 103±2 °C dan ditimbang hingga beratnya konstan.
Analisis Data
Pengolahan data dilakukan menggunakan Microsoft Excel 2013 terhadap rata-rata nilai dari masing-masing dua ulangan.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembentukan Kayu Reaksi
6
Gambar 2 Penampang melintang kayu reaksi ulin. Kadar Lignin
Distribusi kadar lignin pada kayu reaksi ulin (Tabel 1) yang termasuk jenis angiospermae tidak sejelas distribusi lignin seperti pada kayu reaksi tekan dari kayu daun jarum. Pada batang kayu reaksi tekan dari jenis kayu daun jarum, kecenderungan kadar lignin sangat jelas dengan terbentuknya kayu reaksi (Timell 1984).
Tabel 1 Kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan total lignin pada kayu reaksi ulin
Dalam jenis kayu daun lebar, umumnya kadar lignin berkecenderungan menurun dari bagian kayu oposit ke arah bagian kayu reaksi sesuai arah melingkar batang. Berdasarkan Gambar 3, walaupun kadar lignin kayu reaksi (posisi 0o) lebih rendah dibandingkan dengan kayu oposit (posisi 180o) seperti umumnya kayu reaksi kayu daun lebar, akan tetapi kadar lignin terendah terdapat pada sampel kayu posisi 90o. Hal ini diduga bagian kayu dengan pembentukan kayu reaksi tarik tertinggi terdapat pada posisi 90o yang diasumsikan bahwa beban yang bekerja pada posisi 90o lebih tinggi dibandingkan dengan pada posisi 0°. Hal serupa juga ditemukan pada kayu tarik sengon (Hadi 2008), pada kayu tarik sengon terjadi ketidakteraturan dengan kandungan lignin terendah pada bagian kayu samping.
7 batang kayu, dan hal ini menyebabkan tidak adanya kecenderungan yang cukup jelas. Perbedaan kadar lignin ini dapat dipengaruhi oleh pembentukan kayu reaksi akibat kombinasi dari gaya gravitasi, arah angin, lahan tempat tumbuh yang miring, dan tajuk yang berat ke salah satu sisi (Bamber 2001). Bagian kayu yang mendapat beban lebih tinggi cenderung menjadi lebih lebar disertai pembentukan lapisan gelatin yang tidak mengandung lignin. Lapisan gelatin ini kaya akan selulosa serta polisakarida non selulosa tertentu, yang dilaporkan beragam terutama terdiri dari xyloglukan atau rhamnogalakturonan (Nishikubo et al. 2007).
Gambar 3 Nilai kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan total lignin pada posisi melingkar batang kayu ulin (0°: bagian kayu reaksi; 180°: bagian kayu oposit; 90° dan 270°: bagian kayu samping).
8
Kadar Lignin Terlarut Asam
Kadar lignin ditentukan dengan metode klason yang menghasilkan fraksi padat dan fraksi terlarut. Fraksi yang terlarut ini selanjutnya diukur dengan spektrofotometer dan disebut sebagai lignin terlarut asam (Matsushita et al. 2004; Yasuda et al. 2001). Lignin terlarut asam terkadang diabaikan dalam penentuan kandungan lignin karena nilainya yang sangat kecil, akan tetapi pada jenis kayu daun lebar nilai lignin terlarut asam tidak bisa diabaikan karena nilai ini berkontribusi cukup besar bahkan dalam kayu api-api kadar lignin terlarut asam mencapai 25% dari lignin total (Akiyama et al. 2005).
Lignin terlarut asam pada komponen kimia kayu terbentuk dari lignin yang terikat pada polisakarida dengan ikatan benzilik eter, benzilik ester, dan glikosida (Matsushita et al. 2004). Lignin yang berikatan dengan polisakarida ini dikenal dengan lignin-carbohydrate complex (LCC). LCC tersebut pada perlakuan asam 3% akan memecah polisakarida menjadi monosakarida yang dapat larut (Yasuda et al. 2001).
Kadar lignin terlarut asam kayu ulin sebesar 0.69%. Nilai ini hampir sama dengan nilai lignin terlarut asam kayu ulin hasil penelitian sebelumnya (Akiyama et al. 2005) yaitu 0.65%. Nilai lignin terlarut asam yang sangat rendah ini mirip dengan lignin terlarut asam pada jenis kayu daun jarum dan juga diikuti dengan kadar lignin yang tinggi (Akiyama et al. 2005; Fengel dan Weneger 1984; Timell 1986). Namun dari posisi melingkar batang kadar lignin terlarut asam sangat beragam dan tidak konsisten. Bahkan antar bagian kayu gubal dan teras pun terjadi perbedaan pada kandungan lignin terlarut asam (Nawawi dan Sari 2011).
Proporsi Monomer Penyusun Lignin
Lignin pada kayu ulin terutama disusun oleh unit siringil dan unit guaiasil. Sjostrom (1993) mengatakan lignin kayu daun lebar yang terdiri dari unit siringil dan guaiasil disebut siringil-guaiasil (S-G) lignin. Pada jenis kayu daun lebar unit siringil mendominasi monomer penyusun lignin seperti yang ditemukan pada beberapa jenis kayu daun lebar (Akiyama et al. 2005; Bailleres et al. 1997; Hadi 2008; Nawawi dan Sari 2011). Hal yang berbeda ditemukan pada monomer penyusun lignin kayu ulin. Pada kayu ulin unit guaiasil lebih mendominasi dibandingkan unit siringil dengan nilai nisbah rata-rata pada posisi melingkar batang adalah 0,2. Nilai ini memperkuat temuan Akiyama et al. (2005).
Unit siringil dan unit guaiasil berperan besar terhadap reaktivitas lignin dan pembentukan lignin terlarut asam. Pada saat proses hidrolisis lignin guaiasil dan lignin siringil akan terdegradasi, kemudian lignin guaiasil akan berkondensasi kembali membentuk ikatan yang stabil dan tidak larut pada perlakuan asam sulfat 72% yang kemudian disebut lignin klason. Lignin siringil juga akan terhidrolisis, tetapi akan terlarut pada perlakuan asam sulfat 3%, kemudian akan terkondensasi dengan unit yang sama dan karbohidrat lain, serta reaksi-reaksi lainnya yang kemudian menghasilkan lignin terlarut asam dan lignin klason yang tidak terlarut (Matsushita et al. 2004).
9 mengindikasikan adanya lignin siringil yang terlarut dengan jumlah yang besar pada saat hidrolisis pada perlakuan asam 72% dan 3%. Ini juga ditunjukkan oleh nilai R2=0,5601 yang menunjukkan adanya korelasi cukup erat antara lignin terlarut asam dan proporsi siringil pada kayu reaksi ulin. Unit siringil ini selain berkondensasi kembali dengan sesama unit monomer yang lain, juga berkondensasi dengan polisakarida dan telah dibuktikan pada penelitian yang dilakukan Matsushita et al. (2004). Selain itu, Akiyama et al. (2005) menemukan bahwa kayu daun lebar dengan kandungan metoksil yang tinggi, menghasilkan kandungan lignin terlarut asam yang tinggi. Kadar lignin terlarut asam dari kayu reaksi ulin beragam pada posisi melingkar batang (Gambar 4), yang diikuti oleh rasio siringil-guaiasil.
Gambar 4 Nilai lignin terlarut asam dan rasio siringil-guaiasil pada posisi melingkar batang kayu ulin (0°: bagian kayu reaksi; 180°: bagian kayu oposit; 90° dan 270°: bagian kayu samping).
Gambar 5 Korelasi antara lignin terlarut asam dan rasio siringil-guaiasil kayu reaksi ulin.
Dari Gambar 5 terlihat bahwa semakin meningkatnya rasio siringil-guaiasil, lignin terlarut asam juga meningkat dan terjadi sebaliknya. Hal yang sama
0,15 0,17 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27
10
ditemukan pada pada kayu tarik api-api dan sengon (Kusudiandaru 2009). Hal ini memperkuat dugaan bahwa lignin terlarut asam mempunyai hubungan yang erat dengan reaktivitas molekul lignin dalam kondisi asam. Seperti yang dikatakan Yasuda et al. (2001) bahwa unit siringil memiliki reaktivitas yang tinggi selama reaksi kondensasi dalam perlakuan asam sulfat 72% dan berikatan dengan karbohidrat menghasilkan glikosida dengan ikatan karbon-karbon (C-C). Akiyama et al. (2005) juga menemukan adanya korelasi positif antara lignin terlarut asam dan kandungan metoksil. Kandungan metoksil ini sangat dipengaruhi oleh jumlah dari unit siringil dan guaisil. Unit siringil mempunyai peran yang besar dalam pembentukan lignin terlarut asam karena lignin pada kayu daun lebar proporsi monomer penyusun lignin sebagian besar tersusun oleh monomer siringil. Hal ini dapat disebabkan oleh unit siringil sendiri yang mempunyai 2 unit gugus fungsi metoksil pada C-3 dan C-5, sedangkan unit guaiasil hanya memiliki 1 unit gugus fungsi pada C-3 yang menyebabkan reaktivitas unit siringil menjadi lebih besar.
Keragaman Kadar Polisakarida Kayu
Bamber (2001) mengemukakan teori dasar untuk menjelaskan perkembangan tegangan p t m p y t , y t “cellulose tension theory”. D m t ori ini menyatakan bahwa tegangan pertumbuhan kayu tarik berasal dari sifat kontraksi kristalit selulosa dan lignin tidak mempunyai bagian dalam pembentukan tegangan pertumbuhan. Satu-satunya peran lignin adalah pada ikatan mikrofibril dan sel-sel yang menjadi massa kohesif sehingga tegangan disebarkan melalui kayu.
Tabel 2 Kadar holoselulosa dan alfa-selulosa pada kayu reaksi ulin Jenis kayu Posisi sampel Holoselulosa
11 adanya xyloglukan dalam kayu tarik poplar. Bowling dan Vaughn (2008) juga menemukan adanya rhamnogalakturonan I (RG I), arabinogalaktan (AG), dan protein-protein arabinogalaktan (AGP) dalam kayu tarik sweetgum dan hackberry, kemudian RG I ini diyakini oleh Bowling dan Vaughn (2008) memberi ketegangan yang ditimbulkan dari lapisan gelatin, bukan dari selulosa. Temuan-temuan ini juga memperkuat penelitian yang dilakukan oleh Clair et al. (2006) bahwa lapisan gelatin bukanlah faktor utama dalam pembentukan kayu reaksi yang digunakan untuk mengembalikan posisi batang yang miring ke arah vertikal.
Dalam kayu reaksi ulin terlihat tidak ada keteraturan kadar polisakarida yang jelas (Gambar 6). Pada kayu samping memiliki kadar polisakarida yang lebih tinggi dibandingkan dengan kayu tarik. Ketidakteraturan kadar polisakarida kayu pada arah melingkar batang kayu reaksi juga terjadi pada kayu sengon (Hadi 2008). Tidak adanya konsistensi komponen kimia pada kayu reaksi dapat disebabkan kesalahan dari identifikasi kayu reaksi secara detail ataupun purubahan kadar komponen kimia yang beragam dari setiap sisi pada batang kayu reaksi yang disebabkan oleh berbagai hal, misalnya dipengaruhi oleh gen yang diteliti pada cabang eukaliptus (Qiu et al. 2008).
Gambar 6 Nilai kandungan holoselulosa, alfa-selulosa, dan lignin pada posisi melingkar batang kayu ulin (0°: bagian kayu reaksi; 180°: bagian kayu oposit; 90°dan 270°: bagian kayu samping).
Pada bagian cabang ditemukan kadar polisakarida pada kayu reaksi tidak jauh berbeda dibandingkan dengan kayu opositnya. Hal ini diperkirakan lapisan gelatin tidak terbentuk atau lapisan gelatin masih sedikit. Fisher dan Stevenson (1981) menunjukkan bahwa serat xylem dalam cabang bagian atas yang diambil pada 122 jenis dikotil, 56 jenis diantaranya tidak ditemukan adanya lapisan gelatin. Hal serupa juga ditemukan oleh Clair et al. (2006) yang tidak menemukan lapisan gelatin pada 13 jenis dari 21 jenis kayu tropis yang diteliti. Pada beberapa jenis kayu daun lebar, selulosa merupakan faktor utama yang memberikan tekanan tarik untuk mengembalikan batang yang miring atau bengkok ke arah vertikal (Ruelle
12
et al. 2007). Namun ada beberapa kasus pada jenis kayu daun lebar dimana selulosa tidak menjadi faktor utama dalam pembentukan tekanan tarik (Fisher dan Stevenson 1981; Clair et al. 2007). Oleh sebab itu, identifikasi kayu reaksi kelihatannya akan lebih lengkap jika dikombinasikan antara karakteristik kimia dengan tekanan pertumbuhan dalam jaringan kayu.
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kadar lignin klason, lignin terlarut asam, dan polisakarida kayu ulin tidak menunjukkan keteraturan yang jelas pada posisi arah melingkar batang. Kadar lignin klason pada kayu reaksi (32.71%) lebih rendah dibandingkan dengan kayu opositnya (33.74%), tetapi kadar lignin terendah terdapat pada bagian kayu samping. Lignin kayu ulin tersusun dari unit siringil dan unit guaiasil dengan unit guaiasil lebih dominan (nisbah siringil terhadap guaiasil rata-rata sebesar 0,2). Kadar lignin terlarut asam pada kayu ulin sangat rendah (0.69%) yang berkorelasi positif dengan proporsi unit siringil dalam lignin. Kadar polisakarida pada kayu reaksi (63.66%) lebih tinggi dibandingkan kayu opositnya (62.68%), tetapi kadar polisakarida tertinggi terdapat pada kayu samping.
Saran
Penelitian tentang karakteristik kayu reaksi jenis kayu daun lebar memerlukan penelitian sinergis antara sifat kimia dan tegangan pertumbuhan dalam penentuan kayu reaksi.
DAFTAR PUSTAKA
Akiyama T, Goto H, Nawawi DS, Syafii W, Matsumoto Y, Meshitsuka G. 2005. Erythro/threo ratio β-O-4 structures as an important structural characteristic of lignin. Part 4: Variation in the erythro/threo ratio in softwood and hardwood lignins and its relation to syringyl/guaiacyl ratio. Holzforschung. 59:276-281.doi:10.1515/HF.2005.045.
Bailleres H, Castan M, Monties B, Pollet B, Lapierre C. 1997. Lignin structure in Buxus sempervirens reaction wood. Phytochemistry. 44:35-39
Bamber RK. 2001. A general theory for the origin of growth stresses in reaction wood: how trees stay upright. IAWA J. 22:205–212.
Bowling AJ, Vaughn KC. 2008. Immunocytochemical characterization of tension wood: gelatinous fibers contain more than just cellulose. American J Botany. 95(6):655-663.
13
Dence CW. 1992. The Determination of Lignin. In; Lin SY, Dence CW (Eds).
Method in Lignin Chemistry. Berlin (DE): Spinger-Verlag.
Fengel D, Weneger G. 1984. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Berlin (DE): Walter de Gruyter & Co.
Fisher JB. 1985. Induction of reaction wood in Terminalia (Combretaceae): roles of gravity and stress. Annals of Botany. 55:237-248.
Fisher JB, Stevenson JW. 1981. Occurrence of reaction wood in branches of dicotyledons and its role in tree architecture. Bot Gaz. 142:82–95.
Hadi TG. 2008. Sifat kimia kayu tarik sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Haygreen JG, Bowyer JL. 1989. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu, Suatu Pengantar. Ed ke-3. Hadikusumo SA, penerjemah. Yogyakarta (ID): UGM Press. Terjemahan dari: Forest Produt and Wood Science, an Introduction.
Kusudiandaru S. 2009. Lignin terlarut asam (acid soluble lignin) dalam kayu tarik api-api (Avicennia sp.) dan sengon (Paraserianthes falcataria L. Nielsen) [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Kojima M, Becker VK, Altaner CM. 2012. An unusual form of reaction wood in koromiko [Hebe salicifolia G. Forst. (Pennell)], a southern hemisphere angiosperm. Planta. 235:289–297.doi:10.1007/s00425-011-1503-z.
Matsushita Y, Kakehi A, Miyawaki S, Yasuda S. 2004. Formation and chemical structures of acid-soluble lignin II: reaction of aromatic nuclei model compounds with xylan in the presence of a counterpart for condensation, and behavior of lignin model compounds with guaiacyl and syringyl nuclei in 72% sulfuric acid. J Wood Sci. 50:136– 141.doi:10.1007/s10086-003-0543-9.
Nawawi DS, Sari DL. 2011. Keragaman kadar lignin pada jenis kayu daun lebar tropis. J Ilmu dan Teknologi Hasil Hutan. 4(2):65-69.
Meylan BA .1981. Reaction wood in Pseudowintera colorata – a vessel-less dicotyledon. Wood Sci Technol. 15:81–92.
Nishikubo N, Awano T, Banasiak A, Bourquin V, Ibatullin F, Funada R, Brumer H, Teeri TT, Hayashi T, Sundberg B et al. 2007. Xyloglucan endo-transglycosylase (XET) functions in gelatinous layers of tension wood fibers in poplar – a glimpse into the mechanism of the balancing act of trees. Plant & Cell Physiology.48: 843–855.doi:10.1093/pcp/pcm055.
Panshin AJ, Carl de Zeeuw. 1980. Textbook of Wood Technology. 3rd Ed. New York (US): McGrow-Hill Book Company.
Qiu D, Wilson IW, Gan S, Washusen R, Moran GF, Southern SG. 2008. Gene expression in Eucalyptus branch wood with marked variation in cellulose microfibril orientation and lacking g-layers. New Phytologist. 179:94-103.doi:10.1111/j.1469-8137.2008.02439.x.
Rowell RM. 1984. The Chemistry of Solid Wood. Washington (US): American Chemical Society.
Ruelle J, Yamamoto H, Thibaut B. 2007. Growth stress and cellulose structural parameters in tension and normal wood from three tropical rainforest angiosperms species. BioResources. 2(2):235-251.
Sjostrom, E. 1993. Wood Chemistry Fundamentals and Applications. 2nd ed. Academic press, San Diego. pp. 86–87; 7–11.
14
Timell TE. 1986. Compression Wood in Gymnosperms. Berlin (DE): Springer Verlag.
Wang Y, Gril J, Sugiyama J. 2009. Variation in xylem formation of Viburnum odoratissimum var. awabuki: growth strain and related anatomical features of branches exhibiting unusual eccentric growth. Tree Physiology. 29:707– 713.doi:10.1093/treephys/tpp007.
Wang Y, Gril J, Clair B, Minato K, Sugiyama J. 2010.Wood properties and chemical composition of the eccentric growth branch of Viburnum odoratissum var. awabuki. Tree Struct Funct. 24:541-549.doi:10.1007/s00468-010-0425-x.
Xu F, Sun RC, Lu Q, Jones GL. 2006. Comparative study of anatomy and lignin distribution in normal and tension wood of Salix gordejecii. Wood Sci Technol. 40: 358–370.doi:10.1007/s00226-005-0049-2.
Yeh TF, Braun JL, Goldfrab B, Chang HM, Kadla JF. 2006. Morphological and chemical variations between juvenile wood, mature wood, and compression wood of loblolly pine (Pinus taeda L.). Holzforschung. 60:1-8.doi:10.1515/HF.2006.001.
Yoshizawa N, Satoh M, Yokota S, Idei T .1993. Formation and structure of reaction wood in Buxus microphylla var. insularis Nakai. Wood Sci Technol. 27:1–10.
15
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bontang tanggal 29 Juli 1991 yang merupakan putra ke tiga dari lima bersaudara pasangan bapak Hermansyah dan ibu Masrana. Tahun 2009 penulis lulus dari SMK Negeri 1 Bontang dan pada tahun yang sama diterima sebagai mahasiswa Institut Pertanian Bogor melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah IPB (BUD). Penulis memilih Mayor Teknologi Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan.
Selama menempuh pendidikan di Fakultas Kehutanan, penulis telah mengikuti beberapa kegiatan praktik lapang antara lain Praktik Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) di Hutan Mangrove Sancang Timur dan Gunung Papandayan pada tahun 2011, Praktik Pengelolaan Hutan (PPH) di Hutan Pendidikan Gunung Walat, KPH Cianjur, Taman Nasional Halimun Salak, dan PGT Sindangwangi pada tahun 2012, dan Praktik Kerja Lapang (PKL) pada tahun 2013 di PT Riau Andalan Pulp and Paper, Riau.
Selain aktif mengikuti perkuliahan, penulis juga aktif berorganisasi dan pernah menjadi anggota Divisi Kelompok Minat Kimia Hasil Hutan Mahasiswa Hasil Hutan pada tahun 2010, anggota divisi eksternal Dewan Perwakilan Mahasiswa Fakultas Kehutanan IPB pada tahun 2010, dan berbagai kegiatan kepanitiaan.
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan dari Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan penelitian dan menyelesaikan
