KARYA TULIS
KOMPOSISI KIMIA BEBERAPA JENIS KAYU TROPIS
Oleh :
Ridwanti Batubara, S.Hut., M.P.
NIP. 132 296 841
DEPARTEMEN KEHUTANAN
FAKULTAS PERTANIAN
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan Syukur Alhamdulillah ke Hadirat Alloh SWT. yang telah melimpahkan Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis ini.
Tulisan ini merupakan hasil penelitian beberapa peneliti yang dirangkul menjadi satu. Tulisan ini akan mengulas komposisi kimia beberapa kayu tropis, dimana masih terbatasnya literature tentang kimia kayu tropis mendorong penulis untuk merangkai dalam tulisan ini, walaupun yang dikulas masih sangat terbatas jumlah kayunya (31 jenis).
Sangat disadari, bahwa dalam penyusunan tulisan ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu saran-saran dan masukan-masukan positif sangat diharapkan demi penyempurnaan tulisan ini di masa-masa yang akan datang.
Akhir kata penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya jika dalam penulisan ini masih banyak kekurangan. Dan semoga paparan singkat dalam tulisan ini memberikan manfaat bagi kita semua. Amin…
Medan, Juni 2009
KOMPOSISI KIMIA BEBERAPA JENIS KAYU TROPIS
Ridwanti Batubara
Departemen Kehutanan Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara Jl. Tridharma Ujung No.1 Kampus USU Medan
Email: ridwantibb@yahoo.com
A. PENDAHULUAN
Komposisi kimia kayu dibedakan atas komponen–komponen makromolekul yang terdiri dari selulosa, poliosa (hemiselulosa), dan lignin. Komponen ini terdapat pada semua jenis kayu, umumnya dikenal dengan zat-zat makro molekul. Komposisi kimia kayu yang lainnya adalah komponen minor dengan bobot molekul yang rendah yaitu zat ekstraktif dan mineral-mineral, yang berbeda-beda pada tiap jenis kayu baik jumlah maupun komponen senyawanya (Fengel dan Wegener, 1995).
Indonesia sebagai negara tropis kaya akan berbagai jenis kayu, namun sayang informasi tentang kimia kayu tropis masih belum bayak diketahui dan dipublikasikan. Selama ini kuliah kimia kayu lebih bayak mengambil bahan dari teks books yang berasal dari luar, tentu saja kayu-kayu tersebut kurang dikenal. Padahal bayak sekali jenis kayu yang umum sudah kita kenal tapi publikasi sifat dasar terutama komponen kimia penyusunnya masih sangat terbatas.
Berdasarkan hal di atas penulis mencoba mengulas komposisi kimia beberapa jenis kayu tropis, yang merupakan rangkuman dari berbagai penelitian yang dilakukan peneliti sebelummya. Semoga tulisan ini sebagai langkah awal untuk membukukan komposisi kimia jenis-jenis kayu tropis, khususnya yang ada di Indonesia. Semoga tulisan ini bermanfaat bagi kita dalam rangka mendalami kimia kayu.
B. KOMPOSISI KIMIA DAN ANALISIS BEBERAPA KAYU TROPIS Kayu merupakan bahan alami yang sampai saat ini penggunaannya sangat luas di masyarakat. Kayu merupakan bahan dasar pulp dan kertas, serat, film dan produk-produk lainnya.
diketahuinya komposisi kimia kayu dapat digunakan sebagai dasar pertimbangan untuk menunjang industri pengolahan kayu seperti industri pulp dan kertas, rayon, papan serat, pengeringan dan pengerjaan kayu.
Analisis komponen kimia kayu umumnya meliputi penetapan kadar holoselulosa, selulosa, lignin, pentosan, kadar air, abu, silika, kelarutan dalam air dingin, kelarutan dalam air panas, kelarutan dalam alkohol-benzen dan kelarutan dalam NaOH 1%. Metode analisis yang umum digunakan berdasarkan ASTM dan TAPPI Standar. Kesemua komponen yang dianalisis tersebut dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu komponen zat-zat makromolekul dan zat-zat berat molekul rendah.
1. Komponen Zat-zat Makromolekul
Selulosa, merupakan komponen kayu yang terbesar, dalam kayu lunak dan kayu keras jumlahnya hampir mencapai setengahnya. Selulosa merupakan polimer linier dengan berat molekul tinggi yang tersususn seluruhnya oleh -D-glukosa. Karena sifat-sifat fisik dan struktur supramolekulnya maka selulosa dapat memenuhi fungsinya sebagai komponen struktur utama dinding sel tumbuhan (Fengel dan Wegener, 1995).
Poliosa (hemiselulosa), sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding sel. Lima gula netral yaitu heksosa-heksosa, manosa, galaktosa, pentosa-pentosa xilosa dan arabinosa merupakan konstituen rantai utama poliosa . Sejumlah poliosa mengandung asam uronat. Rantai molekulnya jauh lebih pendek jika dibandingkan dengan selulosa dan dalam beberapa senyawa mempunyai rantai cabang. Kandungan poliosa dalam kayu keras lebih besara daripada dalam kayu lunak dan komposisis gulanya berbeda.
dimasukkkan sebagai kompone terakhir di dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat dinding sel.
Senyawa polimer minor, terdapat dalam kayu dalam kayu dalam jumlah sedikit sebagai pati dan pektin. Sel parenkim kayu mengandung protein sekitar 1%, tetapi terutama terdapat dalam batang bagian bukan kayu yaitu kambium dan kulit bagian dalam.
2. Zat-zat Berat Molekul Rendah
Disamping komponen-komponen dinding sel terdapat juga sejumlah zat-zat tambahan yang disebut bahan tambahan atau ekstraktif kayu. Meskipun komponen-komponen tersebut hanya memberikan saham beberapa persen pada masa kayu, mereka dapat memberikan pengaruh yang besar pada sifat-sifat dan kualitas pengolahan kayu. Beberapa komponen seperti ion-ion tertentu bahkan sangat penting untuk kehidupan pohon (Fengel dan Wegener, 1995).
Zat-zat berat molekul rendah berasal dari golongan senyawa kimia yang sangat berbeda sehingga sukar untuk membuat sistem klasifikasi yang jelas tetapi komprehensif. Klasifikasi yang mudah dibuat adalah mengelompokkkannya ke dalam zar organik dan anorganik. Bahan organik lazim disebut ekstraktif.
Senyawa aromatik (fenolat), senyawa yang paling penting dalam kelompok ini adalah tanin yang dibagi menjadi tanin tanin yang dapat dihidrolisis dan tanin terkondensasi. Senyawa fenolat yang lainnya adalah stilbena, lignan dan turunannya. Senyawa sederhana yang diturunkan dari metabolisme lignin juga termasuk dalam kelompok ini.
Terpena, merupakan kelompok senyawa alami yang tersebar luas. Secara kimia zat-zat ini dapat diturunkan dari isoprene. Dua satuan isoprena atau lebih membentuk mono-, sesqui-, di-, tri-, tetra- dan politerpena.
Alkohol, kebanyakan alkohol alifatik dalam kayu terdapat sebagai komponen ester, sedangkan sterol aromatik termasuk dalam steroid, terutama terdapat dalam glikosida.
Senyawa anorganik, komponen mineral kayu dari iklim sedang terutama adalah kalsium, kalium dan magnesium. Unsur-unsur lain dalam kayu tropika adalah silikon merupakan komponen anorganik utama.
Komponen lain mono- dan disakarida terdapat dalam kayu hanya dalam jumlah sedikit tetapi terdapat dalam persentase yang tinggi dalam kambium dan kulit bagaian dalam. Jumlah seddikit amina dan etena juga terdapat dalam kayu.
3. Metode Analisis Kimia Kayu
Analisis kayu mencakup penentuan komposisi kayu maupun isolasi, pemurnian , dan karakterisasi konstituen kayu. Karena kayu adalah bahan alam maka digunakan prosedur dan metoda analisis yang dimodifikasi untuk kayu dan senyawa-senyawa yang berkaitan dengan kayu disamping metode kimia analitik klasik.
Metode analisis kayu sudah sedikit banyak dibakukan. Pembedaan dapat dilakukan antara metode yang digunakan dalam penelitian ilmiah dan metode yang dipakai dalam produksi industri dan dalam pengendalian produk. Metode-metode tersebut dapat berbeda dalam hal ketepatan yang disyaratkan dan tujuan khusus analisis.
Kesukaran dalam analisis kayu terletak pada kenyataan bahwa ada hubungan ultrastruktur dan kimia anta komponen makromolekul dinding sel. Dalam analisis sebagaian lignin tetap tinggal dalam polisakarida.
C. HASIL ANALISIS KOMPOSISI KIMIA BEBERAPA JENIS KAYU TROPIS
diusahakan dam bentuk HTI (Hutan Tanaman Industri). Kayu-kayu yang dianalisis hutan di daerah Jawa, Kalimantan, dan Sumatera.
1. Komponen Zat-zat Makromolekul
Sebelum melakukan analisis kimia kayu terlebih dahulu dilakukan analisis kadar air, hal ini karena kayu merupakan bahan higroskopis sehingga hubungan kayu air sangat berpengaruh, begitu juga dengan hasil analisisnya. Hasil analisis senyawa makromolekul yang dianalisis adalah Holoselulosa, Selulosa, Lignin dan Pentosan dari 31 jenis kayu tropis dapat dilihat pada Tabel 1.
a. Kadar Holoselulosa
Kadar holoselulosa berkisar antara 50,29-67,9 %. Kadar holoselulosa dalam kayu menyatakan jumlah dari senyawa karbohidrat dan polisakarida. Apabila dilihat dari ke-31 jenis kayu tropis asal Indonesia tersebut maka semuanya tergolong dalam kelas yang mengandung kadar holoselulosa dan selulosa yang tinggi, yaitu lebih dari 45 %.
b. Kadar Selulosa
Apabila dilihat dari kadar selulosa maka semua jenis kayu tersebut masuk dalam kelas sedang sampai tinggi (Tabel. 3), yaitu mengandung lebih dari 40 % sampai 60 % selulosa. Melihat kadar selulosa saja maka semua jenis kayu baik untuk bahan baku pulp dan kertas. Salah satu keuntungan dengan besarnya kadar selulosa dalam kayu adalah dapat menghasilkan rendemen pulp yang besar.
Tabel 1. Komponen Zat-zat Makromolekul
17. Randuales (Gosssampinus malabarica 22. Mahang papan (Macaranga hipoleuca
Muell Arg)61,88
26,37 58,80 49,95 29,00 13,14
23. Markuyung (Shorea Johorneensis Foxw)
12,25 61,88 42,23 30,21 19,13
24. Tengkawang (Shorea stenoptera Burck)
12,32 61,37 53,43 29,46 12,00
25. Begantai (Shorea parfivoliaDyer) 13,09 60,70 54,16 27,85 12,04
26. Kuntai (Shorea smiteanaSym) 10,19 68,76 54,91 30,01 10,48
27. Damar mata kucing (Shorea javanica Ket. V)
26,37 57,80 49,95 29,00 13,83
28. Jeunjing (Paraserianthes falcataria) 11,15 59,41 46,31 25,14 16,75
29. Kuntui peti (Shorea sp) 10,21 58,87 48,42 32,42 11,26
30. Mahoni (Swietenia macrophyllaKing) 10,36 66,34 42,86 23,75 14,37
31. Sonokeling (Dalbergia latifoliaRoxb) 11,23 63,23 52,18 26,47 10,10
Sumber : No. 1-6 (Pari, G dan N. Hudaya, 1992), No. 7-22 (Pari, G dan S. B. Lestari, 1990), dan No. 23-31 (Pari, G dan Hartoyo, 1990).
c. Kadar lignin
Kadar lignin bervariasi antara 20,49-32,47 %. Kadar lignin ini apabila dihubungkan dengan klasifikasi komponen kimia kayu Indonesia ternyata semua mengandung kadar lignin yang sedang (18-33 %). Lignin merupakan senyawa aromatik yang terdiri dari unit phenil propana yang mempunyai gugus metoksil dan inti phenol, serta saling mengikat dengan ikatan eter atau karbon yang mempunyai berat molekul tinggi. Susunan senyawa lignin 61-65 % karbon, 5-6 % hidrogen dan 30% oksigen.
Dalam industri pulp dan kertas lignin mempunyai pengaruh buruk terhadap sifat kertas terutama pada ikatan antar serat, kekakuan, warna dan kilap kertas sehingga diperlukan kondisi pemasakan yang optimum yaitu sebanyak mkungkin lignin dapat dihilangkan tanpa merusak serat selulosa. Lignin dalam industri pulp merupakan limbah dalam bentuk larutan (lindi hitam).
d. Kadar Pentosan
Tingginya kadar pentosan dalam kayu menurunkan mutu pulp dan kerapatan pada benang rayon yang dihasilkan.
2. Zat-zat Berat Molekul Rendah
Zat-zat molekul rendah yang dianalisis adalah kadar silika dan kadar abu serta kelarutan zat ekstraktif. Komponen zat-zat molekul rendah 31 jenis kayu dapat dilihat pada Tabel. 2.
Tabel 2. Komponen Zat-zat Berat Molekul Rendah
No. Jenis Kayu 1. Keruing (Diptercarpus
halestii)
0,46 0,09 2,38 3,56 9,06 13,49
2. Meranti (Para Shorea) 1,86 0,26 2,07 5,07 8,80 17,62
3. Kapur (Dryobalanops lanceolate)
9. Kemenyan (Dacryodes rostata H. J. L)
1,53 1,08 1,76 4,95 4,40 12,85
10. Medang piawet (Litsea firma Hook F)
0,67 0,51 2,78 4,02 4,04 13,22
11. Selangiran (Shorea balangeran Burck) 12. Johar (Cassia siamea
Lamk)
3,29 2,10 0,66 3,12 2,46 12,26
13. Kihujan (Samania saman Merr)
2,99 2,84 3,59 9,48 5,43 23,53
19. Balsa (Ochroma bicolor Rowlee)
1,57 1,10 2,35 6,07 2,60 15,31
20. Kundog (Xantophyllum excelcium Miq)
24. Tengkawang (Shorea stenoptera Burck)
0,25 0,07 0,94 6,52 2,40 13,92
25. Begantai (Shorea parfivolia Dyer)
0,73 0,14 1,36 6,17 4,55 15,41
26. Kuntai (Shorea smiteana Sym)
0,95 0,45 1,74 4,73 5,55 12,76
27. Damar mata kucing (Shorea javanica Ket. V)
3,08 2,47 3,57 4,71 5,41 10,72
28. Jeunjing (Paraserianthes falcataria)
31. Sonokeling (Dalbergia latifolia Roxb)
0,83 0,52 3,58 6,04 2,43 17,87
Sumber : No. 1-6 (Pari, G dan N. Hudaya, 1992), No. 7-22 (Pari, G dan S. B. Lestari, 1990), dan No. 23-31 (Pari, G dan Hartoyo, 1990).
a. Kadar Abu dan Kadar Silika
Kadar abu berkisar antara 0,18-3,64 %. Kadar silika 0,05-2,72%. Baik kadar abu maupun kadar silika termasuk dalam kategori sedang (0,2-6 %), kecuali kenari I kurang dari 0,25 (kelas rendah).
Komponen utama abu adalah kalium, kalsium, magnesium, natrium, silika, alumanium, mangan, besi dan titanium. Terdapatnya unsur tersebut maka abu dalam kayu dapat digunakan untuk menaikkan pH tanah dan apabila abu kayu dicampur dengan nitrogen akan menghasilkan pupuk yang baik.
b. Kadar Zat Ekstraktif
Kelarutan zat e3kstraktif berkisar antara 0,38-7,20%. Kelarutan dalam air panas berkisar antara 0,56-9,48%. Kelarutan dalam alkohol benzen (1:2) berkisar antara 0,95-9,80%. Apabila kita rujuk pada klasifikasi komponen kimia kayu maka termasuk ke dalam selang rendah-sedang.
penting dalam memberikan sifat pada kayu seperti awet, warna, bau, rasa dan toksitas.
Kelarutan dalam NaOH 1 % berkisar antara 6,85-31,68 %. Kelarutan dalam NaOH ini merupakan petunjuk tentang adanya kerusakan kayu yang disebabkan oleh organisme perusak kayu. Komponen yang terlarut di dalamnya adalah ligni, pentosan dan heksosa.
Tabel. 3. Klasifikasi Komponen Kimia Kayu Indonesia. Komponen Kimia Kelas Komponen
Tinggi Sedang Rendah
Kayu Daun Lebar
Selulosa 45 40-45 40
Lignin 33 18-33 18
Pentosan 24 21-24 21
Zat Ekstraktif 4 2-4 2
Abu 6 0,2-6 0,2
Kayu Daun Jarum
Selulosa 44 41-44 41
Lignin 32 28-32 28
Pentosan 13 8-13 8
Zat Ekstraktif 7 5-7 5
Abu > 0,89 0,89 < 0,89
Sumber : Departemen Pertanian (1976)
D. KESIMPULAN
DAFTAR PUSTAKA
Departemen Pertanian. 1976. Vademecum Kehutanan Indonesia.
Fengel, D dan G. Wegener. 1995. Kimia Kayu: Ultra Struktur, Reaksi – reaksi (Terjemahan). Gajahmada University, Yogyakarta.
Pari, G dan Hartoyo. 1990. Analisis Kimia 9 Jenis Kayu Indonesia. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. Volume 7 No. 4.
Pari, G dan N. Hudaya. 1992. Analisis Kimia 6 Jenis Kayu untuk Hutan Tanaman Industri. Jurnal Penelitian Hasil Hutan. Volume 10 No. 1.
