Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karboksimetil Selulosa- ZnSO4

(1)

ABSTRAK

ALFIAN HADI. Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karboksimetil Selulosa-ZnSO4. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan HENNY PURWANINGSIH.

Air kelapa dapat dimanfaatkan menjadi nata de coco yang terdiri atas selulosa. Selulosa tersebut dapat dimodifikasi secara kimia menjadi turunan selulosa lainnya, yaitu karboksimetil selulosa (CMC). CMC selanjutnya digunakan sebagai bahan baku hidrogel antibakteri dengan penambahan agen penaut silang berupa asam suksinat, dan ZnSO4 sebagai zat antibakteri. Pencirian CMC sintetis meliputi penentuan derajat substitusi, pH larutan CMC 1%, dan kadar air. CMC-asam suksinat dicirikan berdasarkan spektrum inframerah. Difraktogram dan mikrofotograf menunjukkan ZnSO4 belum membentuk logam oksida ZnO. Analisis morfologi hidrogel CMC-asam suksinat-ZnSO4 dengan kemampuan pembengkakan tertinggi menggunakan mikroskop payaran elektron. Kemampuan pembengkakan hidrogel meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi ZnSO4. Uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa hidrogel yang telah disintesis dapat menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli sehingga berpotensi sebagai hidrogel antibakteri.

Kata kunci: aktivitas antibakteri, CMC tertaut silang, hidrogel, modifikasi selulosa

ABSTRACT

ALFIAN HADI. Synthetis of Antibacterial Hydrogel Based on Carboxymethyl Cellulose-ZnSO4. Supervised by BETTY MARITA SOEBRATA and HENNY PURWANINGSIH.

Coconut water could be made into nata de coco that contain cellulose. The cellulose can be further chemically modified into cellulose derivates such as carboxymethyl cellulose (CMC). Then CMC was used as an antibacterial hydrogel materials using crosslinking agents such as succinic acid, and ZnSO4 as an antibacterial agent. The synthesized CMC was characterized for the degree of substitution, the pH of a CMC solution of 1%, and moisture content. The CMC-succinic acid was characterized based on infrared spectra. The difractogram and microphotograph showed that ZnSO4 was not converted into ZnO. The surface analysis of the highest swelling of CMC-succinic acid-ZnSO4 hydrogel using scanning electron microscopy. The swelling ability of the hydrogel increase with the increasing ZnSO4 concentration. The antibacterial test showed that the synthesized hydrogel inhibited Staphylococcus aureus and Escherichia coli growth and potentialy used as an antibacterial hydrogel.

(2)

2

ke dalam pembalut luka dapat memberikan hasil yang baik karena saat pembalut luka digunakan, zat antimikroba tersebut dapat dilepaskan secara perlahan-lahan ke tempat luka dan dapat membunuh mikroba yang ada pada luka tersebut (Darwis et al. 2005).

Berdasarkan uraian tersebut, maka pada penelitian ini dilakukan sintesis CMC dengan alternatif sumber selulosa dari nata de coco sebagai bahan baku. CMC kemudian dimodifikasi menjadi hidrogel antibakteri dengan asam suksinat sebagai penaut silang dan ZnSO4 yang akan berubah menjadi ZnO yang berperan sebagai zat antibakteri yang diuji dengan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR), pencirian keberadaan logam oksida menggunakan X-Ray difraction (XRD), analisis morfologi hidrogel menggunakan mikroskop payaran elektron (SEM), kemampuan pembengkakan (swelling), dan uji aktivitas antibakteri. Penelitian ini dilakukan dari bulan Maret hingga bulan Juli 2014 di Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, serta Pusat Studi Biofarmaka, Departemen Kimia, FMIPA, Institut Pertanian Bogor.

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan adalah akuadestilata, bakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus, 40 mL NaOH 35% (b/v), isopropanol, metanol, 18 gram asam monokloroasetat, metanol 80%, asam suksinat, ZnSO4, asam asetat glasial, Tryptone Soya Agar (TSA), Tryptone Soya Broth (TSB), Nutrient Agar (NA), Nutrient Broth (NB), Dimetil sulfoksida (DMSO), Kloramfenikol, Tetrasiklin, tissue dan plastic wrap. Alat-alat yang digunakan adalah neraca analitik, peralatan gelas, laminar flow, cawan petri, oven/tanur, penangas air, saringan 100 dan 400 mesh, pengaduk magnetik, peralatan, FTIR SHIMADZU IR Prestige-21, SEM JEOL JSM 836 OLA dan XRD SHIMADZU.

Metode

Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi pembuatan CMC dari nata de coco, pengujian CMC yang meliputi kadar air, penentuan derajat substitusi, pH larutan CMC 1% dan pencirian CMC-AS menggunakan spektofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR), pembuatan hidrogel antibakteri CMC-AS-ZnSO4 serta pengujian yang meliputi pencirian keberadaan logam oksida menggunakan X-Ray difraction (XRD), analisis morfologi hidrogel menggunakan mikroskop payaran elektron (SEM), kemampuan pembengkakan (swelling), dan uji aktivitas antibakteri (Lampiran 1).

Pencucian Selulosa Bakteri

(3)

3

Preparasi Selulosa (Awalludin 2004)

Selulosa bakteri yang berbentuk lembaran tipis dikeringkan di bawah sinar matahari, setelah kering lalu dihancurkan dengan blender, kemudian disaring dengan saringan 60 mesh hingga diperoleh serbuk padatan yang halus.

Pembuatan CMC (Awalludin 2004)

Sebanyak 5.5 gram selulosa bakteri yang sudah dihaluskan direndam dengan isopropanol, lalu ditambahkan 40 mL NaOH 35% (b/v) sedikit demi sedikit selama 30 menit. Setelah 1 jam, sebanyak 18 gram asam monokloroasetat ditambahkan sedikit demi sedikit selama 30 menit. Campuran diaduk selama 4 jam pada suhu 55°C, lalu disaring dan ditambahkan metanol 80%, kemudian dinetralkan dengan asam asetat pada suhu kamar. Setelah itu disaring kembali, lalu CMC dicuci dengan metanol absolut dan dikeringkan pada suhu 55 °C.

Sintesis Hidrogel CMC-asam suksinat-ZnSO4 (CMC-AS-ZnSO4)

CMC dan asam suksinat masing-masing dilarutkan dalam akuades dengan konsentrasi sebesar 15% : 7.5% (b/v) lalu dilakukan pengadukan terus-menerus hingga menghasilkan pasta CMC-AS yang homogen. Kemudian dibuat 3 macam pasta CMC-AS dengan menambahkan larutan ZnSO4 yang memiliki konsentrasi sebesar 0.1%, 0.3% dan 0.5% (b/v). Pasta yang terbentuk terlebih dahulu dilakukan ultrasonikasi untuk menghilangkan gelembung udara, kemudian pasta dicetak di atas plat kaca sehingga berbentuk lembaran dengan ukuran 20 x 10 x 0.2 cm, lalu CMC-AS-ZnSO4 dikeringkan di dalam oven pada suhu 55 °C.

Pencirian Hidrogel CMC-AS-ZnSO4

Penentuan Derajat Substitusi CMC (Hong 2013). Sebanyak 0.5 gram CMC ditimbang di dalam Erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan 100 mL akuades, kemudian diaduk hingga homogen. Sebanyak 25 mL NaOH 0.3 M ditambahkan dan dipanaskan di atas penangas air selama 15 menit. Setelah larutan homogen ditambahkan indikator fenolftalein sebanyak 3 tetes, selanjutnya larutan dititrasi menggunakan HCl 0.3 M. Titik akhir titrasi tercapai ketika terjadi perubahan warna larutan dari merah muda menjadi tidak berwarna. Titrasi dilakukan tiga kali ulangan. Derajat substitusi (DS) dari CMC dapat diketahui melalui persamaan berikut:

Kandungan karboksimetil (%CM) = .

Derajat substitusi (DS) = %C %C

Keterangan:

Vo = Volume HCl yang digunakan saat titrasi blangko (mL) Vn = Volume HCl yang digunakan saat titrasi sampel (mL) M = Molaritas HCl yang digunakan (M)

m = Bobot sampel (g)

(4)

4

Penentuan Kadar Air (SNI 06-3736-1995). Cawan porselin dikeringkan terlebih dahulu selama 1 jam dalam oven pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam desikator dan kemudian bobotnya ditimbang. CMC sintetis ditimbang sebanyak 1 gram lalu dimasukkan ke dalam cawan porselin, kemudian dipanaskan ke dalam oven selama 3 jam pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam desikator selama 15 menit dan ditimbang kembali. Penimbangan ini diulang sampai 3 kali, hingga dicapai bobot konstan. Adapun rumus penentuan kadar air sebagai berikut:

Kadar air = x 100% Keterangan:

x = Bobot cawan kosong (g)

y = Bobot cawan kosong + CMC (g)

z = Bobot cawan kosong + CMC yang sudah konstan (g)

Penentuan pH larutan CMC 1% (SNI 06-3736-1995). Sebanyak 1 gram CMC sintetis dilarutkan dengan akuades 100 mL dan dipanaskan pada suhu 70 _˚C sambil diaduk. Setelah homogen, larutan didinginkan pada suhu ruang lalu dilakukan penentuan nilai pH larutan dengan pH meter elektroda kaca.

Spektroskopi FTIR. Sampel yang dianalisis menggunakan spektroskopi FTIR adalah selulosa nata de coco yang telah dihaluskan menggunakan blender dan disaring menggunakan saringan berukuran 400 mesh, sampel CMC sintetis yang telah dihaluskan menggunakan mortar dan disaring dengan saringan berukuran 100 mesh, serta suspensi CMC-AS. Pelet disiapkan dengan mencampurkan sampel tersebut sebanyak 2 mg dan KBr sebanyak 45 mg menggunakan tekanan sebesar 400 kg/cm2 selama 10 menit. Pengujian sampel dianalisis pada lebar pita 500-4000 cm-1.

Pencirian Keberadaan Logam Oksida menggunakan X-Ray Difraction (XRD). CMC-AS-ZnSO4 yang telah disintesis diuji keberadaan logamnya menggunakan X-Ray Difraction (XRD) dengan sumber radiasi Cu (λ = 0.154056 nm), tegangan generator 40 kV dan arus 30 mA. Alat diatur pada metode step scan dengan ukuran step 0.02_˚ dan waktu step 0.40 detik pada rentang sudut 10_˚– 80_˚. Hasil difraktogram dibandingkan dengan database Joint Committee on Powder Difraction Standards (JCPDS) untuk memastikan jenis logam oksida yang terbentuk.

(5)

5

Kemampuan Pembengkakan Hidrogel (Swelling) (Darwis et al. 2010).

CMC-AS-ZnSO4 dengan konsentrasi ZnSO4 sebesar 0.1%, 0.3% dan 0.5% berukuran 1 x 1 cm ditimbang dengan teliti, kemudian masing-masing contoh CMC-AS-ZnSO4 tersebut direndam di dalam gelas piala yang berisi akuades hingga seluruh permukaannya terendam. CMC-AS-ZnSO4 direndam selama 24 jam, setelah itu dikeluarkan dari gelas piala dan air pada permukaan CMC-AS-ZnSO4 dihilangkan dengan kertas tissue, kemudian CMC-AS-ZnSO4 ditimbang kembali dengan teliti. Kemampuan pembengkakan dihitung dengan persamaan berikut:

Kemampuan pembengkakan (swelling) =

x 100% Keterangan:

W1 = Bobot CMC-AS-ZnSO4 sebelum direndam (g) W2 = Bobot CMC-AS-ZnSO4 setelah direndam (g)

Uji Aktivitas Antibakteri Hidrogel

Metode uji antibakteri diadaptasi dari metode Garriga et al. (1993) menggunakan teknik difusi agar yang telah dimodifikasi. Alat dan bahan yang akan digunakan seperti cawan petri, kertas cakram dan akuades disterilkan terlebih dahulu di dalam autoklaf pada suhu 121 ºC selama 15 menit.

Kultur mikroba uji disegarkan terlebih dahulu. Inokulasi bakteri dimulai dengan menyiapkan media cair berupa Nutrient Broth (NB) untuk bakteri Escherichia coli sebanyak 10 mL (30 g/1000 mL) dan Tryptone Soya Broth (TSB) untuk bakteri Staphylococcus aureus sebanyak 10 mL (30 g/1000 mL), bakteri disegarkan dengan menginokulasikan satu ose kultur murni S. aureus dari agar miring Tryptone Soya Agar (TSA) ke dalam medium cair TSB secara aseptik. Kultur uji kemudian diinkubasi selama 18 jam untuk bakteri E. coli dan 24 jam untuk bakteri S. aureus pada suhu 37 °C.

Pembuatan media agar dilakukan dengan melarutkan NA sebanyak 2 gram dalam 100 mL akuades (20 g/1000 mL) untuk media bakteri E. coli dan TSA sebanyak 4 gram dalam 100 mL (40 g/1000 mL) untuk media bakteri S. aureus, kedua larutan tersebut dilarutkan di dalam Erlenmeyer, lalu dihomogenkan dengan pengaduk magnetik di atas penangas air hingga larutan berubah menjadi bening. Media ini disterilkan menggunakan autoklaf pada suhu 121 ºC selama 15 menit. Media NA dan TSA steril didinginkan sampai suhu 45-50 ºC.

(6)

ALFIAN HADI

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

SINTESIS HIDROGEL ANTIBAKTERI BERBASIS

(7)

16

Saran

Perlu dilakukan pemurnian selulosa untuk menghasilkan CMC yang lebih baik berdasarkan sifat kelarutan, viskositas, pH dan nilai derajat substitusi. Selain itu, perlu dilakukan pemanasan dengan suhu yang tinggi untuk mengubah ZnSO4 menjadi logam oksida ZnO serta penentuan konsentrasi hambat minimum terhadap ZnSO4 sebagai zat antibakteri.

DAFTAR PUSTAKA

[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1995. SNI 06-3736-1995, Natrium karboksi metil selulosa teknis. Jakarta (ID): BSN

Abidin AZ, Susanto G, Sastra NMT, Puspasari T. 2012. Sintesis dan karakterisasi polimer superabsorben dari Akrilamida. Jurnal Teknik Kimia Indonesia. 11(2):87-93

Aprilia L. 2009. Preparasi produk nata de pina dan aplikasi penautannya terhadap logam kobalt (II) [skripsi]. Bogor (ID): Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor

Atkins PW. 1999. Kimia Fisik. Edisi ke-4. Kartohadiprojo II, penerjemah; Indarto PW, editor. Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Physical Chemistry

Awalludin A. 2004. Karboksimetilasi selulosa bakteri [Skripsi]. Bogor (ID): Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor

Azizah A, Irwan A, Sunardi. 2012. Sintesis dan karakterisasi polimer superabsorben berbasis selulosa dari tanaman purun tikus (Eleocharis dulcis) tercangkok akrilamida (AAM). Jurnal Sains dan Terapan Kimia. 1(6):59-70

Darwis D, Erlinda T, Hardiningsih L, Chosdu R. 2005. Uji daya antimikroba dan sifat fisiko-kimia pembalut luka hidrogel steril radiasi yang mengandung ekstrak buah mengkudu (Morinda citrifolia L.). Jurnal Ilmiah Aplikasi Isotop dan Radiasi. 1(1)

Darwis D, Nurlidar F, Warastuti Y, Hardiningsih L. 2010. Pengembangan hidrogel berbasis Polivinil Pirolidon (PVP) hasil iradiasi berkas elektron sebagai plester penurun demam. Jurnal Sains dan Teknologi Nuklir Indonesia. 11(2): 57-66

Garriga M, Aymerich T, Hugas M, Monfort JM. 1993. Bacteriocinogenic activity of Lactobacilli from fermenter sausages. Applied Bacteria Journal. 75: 142-148

Hashem M, Sharaf S, Abd El-Hady MM, Hebeish A. 2013. Synthesis and characterization of novel carboxymethylcellulose hydrogels and carboxymethylcellulolse-hydrogel-ZnO-nanocomposites. Carbohydrate Polymers Journal. 95:421-427. doi:10.1016/j.carbpol.2013.03.013

(8)

17 Hong KM. 2013. Preparation and characterization of carboxymethyl cellulose

from sugarcane bagasse [tesis]. Kuala Lumpur (ML): Fakultas Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Tunku Abdul Rahman

Iskandar, Zaki M, Mulyati S, Fathanah U, Sari I, Juchairawati. 2010. Pembuatan film selulosa dari nata de pina. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan. 7(3):105-111

Nisa D dan Putri S. 2014. Pemanfaatan selulosa dari kulit buah kakao (Teobroma cacao L.) sebagai bahan baku pembuatan CMC (Carboxymethyl Cellulose). Jurnal Pangan dan Agroindustri. 2(3): 34-42

Nonong YH dan Satari MH. 2011. Tetrasiklin sebagai salah satu antibiotik yang dapat menghambat pertumbuhan Staphylococcus aureus resisten-Metisilin (MRSA). [skripsi]. Bandung (ID): Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Padjajaran

Perangin-angin C. 2014. Sintesis hidrogel antibakteri berbasis karboksimetil selulosa-TiO2 [skripsi], siap terbit. Bogor (ID): Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor

Sari DP. 2014. Sintesis hidrogel antibakteri berbasis karboksimetil selulosa-AgNO3 [skripsi], siap terbit. Bogor (ID): Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor

Swantomo D, Megasari K, Saptaaji R. 2008. Pembuatan komposit polimer superabsorben dengan mesin berkas elektron. Jurnal Fisika Nuklir. 2(2):145 Wijayani A, Ummah K, Tjahjani S. 2005. Karakterisasi karboksimetil selulosa

(9)

ALFIAN HADI

DEPARTEMEN KIMIA

BOGOR

2014

(10)

(11)

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karboksimetil Selulosa-ZnSO4 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.

(12)

(13)

ABSTRAK

ALFIAN HADI. Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karboksimetil Selulosa-ZnSO4. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan HENNY PURWANINGSIH.

Air kelapa dapat dimanfaatkan menjadi nata de coco yang terdiri atas selulosa. Selulosa tersebut dapat dimodifikasi secara kimia menjadi turunan selulosa lainnya, yaitu karboksimetil selulosa (CMC). CMC selanjutnya digunakan sebagai bahan baku hidrogel antibakteri dengan penambahan agen penaut silang berupa asam suksinat, dan ZnSO4 sebagai zat antibakteri. Pencirian CMC sintetis meliputi penentuan derajat substitusi, pH larutan CMC 1%, dan kadar air. CMC-asam suksinat dicirikan berdasarkan spektrum inframerah. Difraktogram dan mikrofotograf menunjukkan ZnSO4 belum membentuk logam oksida ZnO. Analisis morfologi hidrogel CMC-asam suksinat-ZnSO4 dengan kemampuan pembengkakan tertinggi menggunakan mikroskop payaran elektron. Kemampuan pembengkakan hidrogel meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi ZnSO4. Uji aktivitas antibakteri menunjukkan bahwa hidrogel yang telah disintesis dapat menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus dan Escherichia coli sehingga berpotensi sebagai hidrogel antibakteri.

Kata kunci: aktivitas antibakteri, CMC tertaut silang, hidrogel, modifikasi selulosa

ABSTRACT

ALFIAN HADI. Synthetis of Antibacterial Hydrogel Based on Carboxymethyl Cellulose-ZnSO4. Supervised by BETTY MARITA SOEBRATA and HENNY PURWANINGSIH.

Coconut water could be made into nata de coco that contain cellulose. The cellulose can be further chemically modified into cellulose derivates such as carboxymethyl cellulose (CMC). Then CMC was used as an antibacterial hydrogel materials using crosslinking agents such as succinic acid, and ZnSO4 as an antibacterial agent. The synthesized CMC was characterized for the degree of substitution, the pH of a CMC solution of 1%, and moisture content. The CMC-succinic acid was characterized based on infrared spectra. The difractogram and microphotograph showed that ZnSO4 was not converted into ZnO. The surface analysis of the highest swelling of CMC-succinic acid-ZnSO4 hydrogel using scanning electron microscopy. The swelling ability of the hydrogel increase with the increasing ZnSO4 concentration. The antibacterial test showed that the synthesized hydrogel inhibited Staphylococcus aureus and Escherichia coli growth and potentialy used as an antibacterial hydrogel.

(14)

(15)

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

ALFIAN HADI

DEPARTEMEN KIMIA

BOGOR

2014

(16)

(17)

Judul Skripsi : Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karboksimetil Selulosa-ZnSO4

Nama : Alfian Hadi

NIM : G44100084

Disetujui oleh

Betty Marita Soebrata, SSi, MSi Pembimbing I

Dr Henny Purwaningsih, SSi, MSi Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Dra Purwantiningsih Sugita, MS Ketua Departemen Kimia

(18)

(19)

PRAKATA

Segala puji syukur penulis ucapkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa memberikan berkah, rahmat dan hidayah-Nya sehingga penelitian ini dapat diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini ialah polimer absorben, dengan judul Sintesis Hidrogel Antibakteri Berbasis Karbosimetil Selulosa-ZnSO4.

Terima kasih penulis ucapkan kepada Ibu Betty Marita Soebrata, SSi, MSi selaku pembimbing I dan Ibu Dr Henny Purwaningsih, SSi, MSi selaku pembimbing II. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Ayah dan Ibu atas segala doa dan kasih sayangnya, Ibu Ai dan Bapak Mail selaku staf Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, Ibu Nunuk selaku staf Laboratorium Mikrobiologi Pusat Studi Biofarmaka, Dyah Permata Sari, Candra Perangin-angin serta teman-teman kimia 47 yang selalu memberikan semangat dan motivasi kepada penulis.

Akhir kata, penulis berharap semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat dalam menambah wawasan dan ilmu pengetahuan bagi semua pihak yang berkepentingan.

(20)

(21)

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

BAHAN DAN METODE 2

Bahan dan Alat 2

Metode 2

HASIL DAN PEMBAHASAN 6

Spektrum FTIR 8

Derajat Substitusi, Kadar Air, dan pH Larutan CMC 1% 9

Keberadaan Logam Oksida 10

Morfologi CMC-AS-ZnSO4 11 Kemampuan pembengkakan hidrogel (swelling) 12

Aktivitas Antibakteri Hidrogel 13

SIMPULAN DAN SARAN 15

Simpulan 15 Saran 16

DAFTAR PUSTAKA 16

LAMPIRAN 18

(22)

DAFTAR TABEL

1 Perbandingan CMC sintesis dengan standar baku CMC berdasarkan

SNI 06-3736-1995 9

2 Aktivitas antibakteri hidrogel CMC-AS-ZnSO4 14

3 Perbandingan rasio aktivitas antibakteri hidrogel terhadap logam oksida

ZnSO4, TiO2, dan AgNO3 15

DAFTAR GAMBAR

1 Mekanisme reaksi karboksimetil selulosa 6

2 Mekanisme esterifikasi CMC dengan penaut silang asam suksinat 7

3 Spektrum tumpuk FTIR 8

4 Difraktogram CMC-AS-ZnSO4 0.5% 10

5 Mikrofotograf CMC-AS-ZnSO4 0.5% 11

6 Kemampuan pembengkakan hidrogel (swelling) 12

7 Aktivitas antibakteri hidrogel 13

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 18

2 Hasil penentuan derajat substitusi CMC sintetis 19

3 Hasil uji kemampuan pembengkakan hidrogel (swelling) 20

4 Hasil uji kadar air CMC sintetis 20

5 Hasil uji pH larutan CMC sintetis 1% 21

6 DatabaseJoint Committee on Powder Difraction Standards (JCPDS)

(23)

PENDAHULUAN

Buah kelapa merupakan bagian paling penting dari tanaman kelapa karena mempunyai gizi yang tinggi dan berpotensi untuk dikembangkan menjadi produk-produk yang bernilai ekonomi tinggi, seperti arang tempurung, minuman penyegar, santan dan nata de coco. Nata de coco merupakan senyawa selulosa berupa serat yang bersifat tidak larut dalam air dan tidak dapat dicerna oleh manusia. Untuk mendapatkan senyawa turunan selulosa dengan karakteristik dan nilai ekonomi yang tinggi, dilakukan proses modifikasi senyawa selulosa yang berasal dari nata de coco. Salah satu turunan selulosa yang bernilai ekonomi tinggi serta memiliki peranan dalam berbagai aplikasi adalah karboksimetil selulosa. Proses modifikasi selulosa dapat dilakukan melalui reaksi eterifikasi dengan asam monokloroasetat. Hasil reaksi eterifikasi tersebut akan didapatkan senyawa turunan selulosa yang disebut dengan karboksimetil selulosa. Proses pembuatan karboksimetil selulosa meliputi proses alkalisasi, karboksimetilasi, pemanasan, netralisasi dan pemurnian yang meliputi pencucian dan pengeringan.

Modifikasi selulosa menjadi karboksimetil selulosa (CMC) dipilih karena CMC memiliki sifat fisik yang lebih baik, yaitu dapat larut dalam air dan aplikasi pemanfaatannya yang sangat luas (Heydarzadeh et al. 2009). Selain itu, CMC dapat digunakan sebagai bahan baku polimer superabsorben berbentuk hidrogel. Umumnya superabsorben dibuat dari polimer berbasis poliakrilamida yang mempunyai kelemahan dalam menyerap air dan kemampuan pembengkakan yang terbatas, kemampuan menahan air sangat lemah, tidak ramah lingkungan dan harganya mahal (Azizah et al. 2012). Kelebihan hidrogel jika dibandingkan dengan bahan absorben lainnya seperti kertas, selulosa dan kapas adalah kemampuan absorpsinya beberapa kali lipat dibandingkan beratnya, tahan terhadap tekanan dan 90% bahannya dapat diuraikan sehingga ramah lingkungan (Swantomo et al. 2008).

Asam suksinat dipilih sebagai agen penaut silang dalam pembuatan hidrogel karena asam suksinat memiliki dua gugus hidroksil (–OH) yang dapat mengalami reaksi esterifikasi dengan gugus polikarboksilat pada CMC sehingga menghasilkan taut silang yang lebih kuat (Hashem et al. 2013). Selain itu, asam suksinat dapat memberikan efek farmakologis, yaitu sebagai detoksifikasi racun kobra dan juga bersifat antibakteri.

(24)

2

ke dalam pembalut luka dapat memberikan hasil yang baik karena saat pembalut luka digunakan, zat antimikroba tersebut dapat dilepaskan secara perlahan-lahan ke tempat luka dan dapat membunuh mikroba yang ada pada luka tersebut (Darwis et al. 2005).

Berdasarkan uraian tersebut, maka pada penelitian ini dilakukan sintesis CMC dengan alternatif sumber selulosa dari nata de coco sebagai bahan baku. CMC kemudian dimodifikasi menjadi hidrogel antibakteri dengan asam suksinat sebagai penaut silang dan ZnSO4 yang akan berubah menjadi ZnO yang berperan sebagai zat antibakteri yang diuji dengan spektrofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR), pencirian keberadaan logam oksida menggunakan X-Ray difraction (XRD), analisis morfologi hidrogel menggunakan mikroskop payaran elektron (SEM), kemampuan pembengkakan (swelling), dan uji aktivitas antibakteri. Penelitian ini dilakukan dari bulan Maret hingga bulan Juli 2014 di Laboratorium Kimia Fisik dan Lingkungan, serta Pusat Studi Biofarmaka, Departemen Kimia, FMIPA, Institut Pertanian Bogor.

BAHAN DAN METODE

Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan adalah akuadestilata, bakteri Escherichia coli dan Staphylococcus aureus, 40 mL NaOH 35% (b/v), isopropanol, metanol, 18 gram asam monokloroasetat, metanol 80%, asam suksinat, ZnSO4, asam asetat glasial, Tryptone Soya Agar (TSA), Tryptone Soya Broth (TSB), Nutrient Agar (NA), Nutrient Broth (NB), Dimetil sulfoksida (DMSO), Kloramfenikol, Tetrasiklin, tissue dan plastic wrap. Alat-alat yang digunakan adalah neraca analitik, peralatan gelas, laminar flow, cawan petri, oven/tanur, penangas air, saringan 100 dan 400 mesh, pengaduk magnetik, peralatan, FTIR SHIMADZU IR Prestige-21, SEM JEOL JSM 836 OLA dan XRD SHIMADZU.

Metode

Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi pembuatan CMC dari nata de coco, pengujian CMC yang meliputi kadar air, penentuan derajat substitusi, pH larutan CMC 1% dan pencirian CMC-AS menggunakan spektofotometer inframerah transformasi Fourier (FTIR), pembuatan hidrogel antibakteri CMC-AS-ZnSO4 serta pengujian yang meliputi pencirian keberadaan logam oksida menggunakan X-Ray difraction (XRD), analisis morfologi hidrogel menggunakan mikroskop payaran elektron (SEM), kemampuan pembengkakan (swelling), dan uji aktivitas antibakteri (Lampiran 1).

Pencucian Selulosa Bakteri

(25)

3

Preparasi Selulosa (Awalludin 2004)

Selulosa bakteri yang berbentuk lembaran tipis dikeringkan di bawah sinar matahari, setelah kering lalu dihancurkan dengan blender, kemudian disaring dengan saringan 60 mesh hingga diperoleh serbuk padatan yang halus.

Pembuatan CMC (Awalludin 2004)

Sebanyak 5.5 gram selulosa bakteri yang sudah dihaluskan direndam dengan isopropanol, lalu ditambahkan 40 mL NaOH 35% (b/v) sedikit demi sedikit selama 30 menit. Setelah 1 jam, sebanyak 18 gram asam monokloroasetat ditambahkan sedikit demi sedikit selama 30 menit. Campuran diaduk selama 4 jam pada suhu 55°C, lalu disaring dan ditambahkan metanol 80%, kemudian dinetralkan dengan asam asetat pada suhu kamar. Setelah itu disaring kembali, lalu CMC dicuci dengan metanol absolut dan dikeringkan pada suhu 55 °C.

Sintesis Hidrogel CMC-asam suksinat-ZnSO4 (CMC-AS-ZnSO4)

CMC dan asam suksinat masing-masing dilarutkan dalam akuades dengan konsentrasi sebesar 15% : 7.5% (b/v) lalu dilakukan pengadukan terus-menerus hingga menghasilkan pasta CMC-AS yang homogen. Kemudian dibuat 3 macam pasta CMC-AS dengan menambahkan larutan ZnSO4 yang memiliki konsentrasi sebesar 0.1%, 0.3% dan 0.5% (b/v). Pasta yang terbentuk terlebih dahulu dilakukan ultrasonikasi untuk menghilangkan gelembung udara, kemudian pasta dicetak di atas plat kaca sehingga berbentuk lembaran dengan ukuran 20 x 10 x 0.2 cm, lalu CMC-AS-ZnSO4 dikeringkan di dalam oven pada suhu 55 °C.

Pencirian Hidrogel CMC-AS-ZnSO4

Penentuan Derajat Substitusi CMC (Hong 2013). Sebanyak 0.5 gram CMC ditimbang di dalam Erlenmeyer 250 mL dan ditambahkan 100 mL akuades, kemudian diaduk hingga homogen. Sebanyak 25 mL NaOH 0.3 M ditambahkan dan dipanaskan di atas penangas air selama 15 menit. Setelah larutan homogen ditambahkan indikator fenolftalein sebanyak 3 tetes, selanjutnya larutan dititrasi menggunakan HCl 0.3 M. Titik akhir titrasi tercapai ketika terjadi perubahan warna larutan dari merah muda menjadi tidak berwarna. Titrasi dilakukan tiga kali ulangan. Derajat substitusi (DS) dari CMC dapat diketahui melalui persamaan berikut:

Derajat substitusi (DS) = %C %C

Keterangan:

(26)

4

Penentuan Kadar Air (SNI 06-3736-1995). Cawan porselin dikeringkan terlebih dahulu selama 1 jam dalam oven pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam desikator dan kemudian bobotnya ditimbang. CMC sintetis ditimbang sebanyak 1 gram lalu dimasukkan ke dalam cawan porselin, kemudian dipanaskan ke dalam oven selama 3 jam pada suhu 105 °C, lalu didinginkan dalam desikator selama 15 menit dan ditimbang kembali. Penimbangan ini diulang sampai 3 kali, hingga dicapai bobot konstan. Adapun rumus penentuan kadar air sebagai berikut:

Kadar air = x 100% Keterangan:

x = Bobot cawan kosong (g)

y = Bobot cawan kosong + CMC (g)

z = Bobot cawan kosong + CMC yang sudah konstan (g)

Penentuan pH larutan CMC 1% (SNI 06-3736-1995). Sebanyak 1 gram CMC sintetis dilarutkan dengan akuades 100 mL dan dipanaskan pada suhu 70 _˚C sambil diaduk. Setelah homogen, larutan didinginkan pada suhu ruang lalu dilakukan penentuan nilai pH larutan dengan pH meter elektroda kaca.

Spektroskopi FTIR. Sampel yang dianalisis menggunakan spektroskopi FTIR adalah selulosa nata de coco yang telah dihaluskan menggunakan blender dan disaring menggunakan saringan berukuran 400 mesh, sampel CMC sintetis yang telah dihaluskan menggunakan mortar dan disaring dengan saringan berukuran 100 mesh, serta suspensi CMC-AS. Pelet disiapkan dengan mencampurkan sampel tersebut sebanyak 2 mg dan KBr sebanyak 45 mg menggunakan tekanan sebesar 400 kg/cm2 selama 10 menit. Pengujian sampel dianalisis pada lebar pita 500-4000 cm-1.

Pencirian Keberadaan Logam Oksida menggunakan X-Ray Difraction (XRD). CMC-AS-ZnSO4 yang telah disintesis diuji keberadaan logamnya menggunakan X-Ray Difraction (XRD) dengan sumber radiasi Cu (λ = 0.154056 nm), tegangan generator 40 kV dan arus 30 mA. Alat diatur pada metode step scan dengan ukuran step 0.02_˚ dan waktu step 0.40 detik pada rentang sudut 10_˚– 80_˚. Hasil difraktogram dibandingkan dengan database Joint Committee on Powder Difraction Standards (JCPDS) untuk memastikan jenis logam oksida yang terbentuk.

(27)

5

Kemampuan Pembengkakan Hidrogel (Swelling) (Darwis et al. 2010).

CMC-AS-ZnSO4 dengan konsentrasi ZnSO4 sebesar 0.1%, 0.3% dan 0.5% berukuran 1 x 1 cm ditimbang dengan teliti, kemudian masing-masing contoh CMC-AS-ZnSO4 tersebut direndam di dalam gelas piala yang berisi akuades hingga seluruh permukaannya terendam. CMC-AS-ZnSO4 direndam selama 24 jam, setelah itu dikeluarkan dari gelas piala dan air pada permukaan CMC-AS-ZnSO4 dihilangkan dengan kertas tissue, kemudian CMC-AS-ZnSO4 ditimbang kembali dengan teliti. Kemampuan pembengkakan dihitung dengan persamaan berikut:

Kemampuan pembengkakan (swelling) =

x 100% Keterangan:

W1 = Bobot CMC-AS-ZnSO4 sebelum direndam (g) W2 = Bobot CMC-AS-ZnSO4 setelah direndam (g)

Uji Aktivitas Antibakteri Hidrogel

Metode uji antibakteri diadaptasi dari metode Garriga et al. (1993) menggunakan teknik difusi agar yang telah dimodifikasi. Alat dan bahan yang akan digunakan seperti cawan petri, kertas cakram dan akuades disterilkan terlebih dahulu di dalam autoklaf pada suhu 121 ºC selama 15 menit.

Kultur mikroba uji disegarkan terlebih dahulu. Inokulasi bakteri dimulai dengan menyiapkan media cair berupa Nutrient Broth (NB) untuk bakteri Escherichia coli sebanyak 10 mL (30 g/1000 mL) dan Tryptone Soya Broth (TSB) untuk bakteri Staphylococcus aureus sebanyak 10 mL (30 g/1000 mL), bakteri disegarkan dengan menginokulasikan satu ose kultur murni S. aureus dari agar miring Tryptone Soya Agar (TSA) ke dalam medium cair TSB secara aseptik. Kultur uji kemudian diinkubasi selama 18 jam untuk bakteri E. coli dan 24 jam untuk bakteri S. aureus pada suhu 37 °C.

Pembuatan media agar dilakukan dengan melarutkan NA sebanyak 2 gram dalam 100 mL akuades (20 g/1000 mL) untuk media bakteri E. coli dan TSA sebanyak 4 gram dalam 100 mL (40 g/1000 mL) untuk media bakteri S. aureus, kedua larutan tersebut dilarutkan di dalam Erlenmeyer, lalu dihomogenkan dengan pengaduk magnetik di atas penangas air hingga larutan berubah menjadi bening. Media ini disterilkan menggunakan autoklaf pada suhu 121 ºC selama 15 menit. Media NA dan TSA steril didinginkan sampai suhu 45-50 ºC.

(28)

6

HASIL DAN PEMBAHASAN

Beberapa jenis polimer superabsorben mempunyai beberapa kelemahan, yaitu kapasitas absorpsi yang kecil, kurang stabil terhadap perubahan pH, suhu dan sifat fisik yang kurang baik. Salah satu pengembangan polimer superabsorben dapat dibuat dari polimer alam yang dimodifikasi dengan agen penaut silang seperti asam suksinat. Dengan demikian, modifikasi polimer superabsorben diharapkan mempunyai sifat fisik dan kimia yang jauh lebih baik berdasarkan kemampuan kapasitas absorpsi, kuat tarik, dan biokompatibilitas.

Nata de coco merupakan serat selulosa dari hasil metabolisme bakteri Acetobacter xylinum yang mempunyai aktivitas dapat memecah gula untuk mensintesis selulosa ekstra seluler dari air kelapa. Jika dibandingkan dengan sumber selulosa alami lainnya, nata de coco memiliki beberapa keunggulan, yaitu memiliki sifat fisik mekanik yang tinggi, dan kemurniannya lebih unggul dibandingkan selulosa kayu (Iskandar et al. 2010). Karena kemurnian selulosa bakterial yang baik itulah maka nata de coco pada penelitian ini dimodifikasi secara kimia menjadi turunan selulosa lainnya, yaitu karboksimetil selulosa (Gambar 1) yang merupakan eter polimer selulosa linear yang dapat dimanfaatkan menjadi bahan baku pembuatan hidrogel.

(29)

7 Karboksimetil selulosa (CMC) diperoleh dari proses sintesis yang meliputi tahapan proses alkalisasi, karboksimetilasi, pemanasan, netralisasi, serta pemurnian, yaitu pencucian dan pengeringan. Proses alkalisasi menggunakan NaOH 35% (b/v), kemudian proses karboksimetilasi menggunakan asam monokloroasetat dengan katalis isopropanol, lalu proses pemanasan selama 4 jam pada suhu 55 _˚C untuk membantu proses reaksi. Menurut Awalludin (2004), CMC yang diperoleh masih mengandung campuran NaCl dan asam glikolat seperti pada Gambar 1, maka campuran tersebut harus dipisahkan melalui proses netralisasi, yaitu pencucian dengan metanol 80% dan asam asetat untuk menetralkan pH. Proses pemurnian CMC melalui pencucian menggunakan metanol absolut untuk menghilangkan asam glikolat sebagai produk samping dan pengotor-pengotor lainnya kemudian dilakukan pengeringan untuk mengurangi kadar air.

Karboksimetil selulosa (CMC) adalah bahan serbaguna yang digunakan secara luas dalam berbagai bidang karena gugus karboksimetil yang berfungsi sebagai hidrokoloid memiliki kemampuan untuk mengentalkan air, menangguhkan padatan dalam media cair, menstabilkan emulsi, menyerap kelembaban dari atmosfer, dan bahan baku pembentuk film. CMC juga banyak digunakan pada berbagai industri seperti: detergen, cat, keramik, tekstil, kertas, dan makanan yang berfungsi sebagai pengental, penstabil emulsi atau suspensi, dan bahan penaut silang (Wijayani et al. 2005). CMC memiliki sifat penting seperti kelarutan dan absorpsi di permukaan. Selain sifat-sifat tersebut, viskositas dan derajat substitusi merupakan dua faktor terpenting dari CMC (Aprilia 2009).

Asam suksinat dengan dua gugus karboksilat dapat digunakan sebagai agen penaut silang pada pembuatan hidrogel dari CMC sintetis melalui reaksi esterifikasi antara gugus karboksilat dari asam suksinat dengan gugus –OH dari CMC seperti pada Gambar 2 sehingga menghasilkan taut silang yang kuat.

(30)

8

Berdasarkan morfologinya, polimer pada penelitian ini termasuk polimer absorben jenis lembaran, jika ditinjau dari jenis bahan penyusunnya termasuk polimer absorben makromolekul alam, sedangkan dilihat dari proses pembuatannya termasuk polimer ikatan silang. Ikatan utama polimer absorben adalah gugus hidrofilik karena terdiri atas gugus karboksilat (COO-) yang mudah menyerap air. Ketika polimer absorben dimasukkan dalam air atau pelarut akan terjadi interaksi hidrasi antara polimer dengan molekul air. Mekanisme hidrasi yang terjadi adalah ion karboksilat dari zat terlarut dalam polimer akan terikat dengan molekul polar air. Adanya ikatan silang dalam polimer absorben menyebabkan polimer tidak larut dalam air (Swantomo et al. 2008).

Spektrum FTIR

[image:30.595.77.491.122.807.2]

Spektroskopi FTIR merupakan suatu metode yang baik untuk pencirian polimer karena dapat dilakukan dengan cepat dengan hanya sedikit sampel. Prinsip dari teknik ini melibatkan deteksi dari absorpsi IR oleh monomer dari suatu polimer. Spektrum FTIR (Gambar 3) digunakan untuk membuktikan terbentuknya ikatan silang pada polimer induk. Dengan membandingkan spektrum selulosa nata de coco dengan spektrum CMC sintetis dan spektrum CMC-AS yang telah tertaut silang, maka akan terlihat perbedaan serapan di antara ketiganya.

Gambar 3 Spekrtum tumpuk FTIR pada sampel: (a) Selulosa nata de coco 400 mesh, (b) CMC sintetis 100 mesh, dan (c) Suspensi CMC-AS

Spektrum a memperlihatkan spektum dari selulosa nata de coco dengan adanya vibrasi ulur dan tekuk C–H pada bilangan gelombang 2890 cm-1 dan 1334 cm-1. Vibrasi ulur –OH terdeteksi pada bilangan gelombang 3271 cm-1 sedangkan vibrasi ulur C–O pada unit glukosa rantai terbuka muncul pada bilangan

─OH

(31)

9 gelombang 1111 cm-1. Spektrum b merupakan spektrum dari CMC sintetis yang dicirikan dengan adanya vibrasi tekuk –OH pada bilangan gelombang 1415 cm-1, gugus eter (CH–O–CH2) pada bilangan gelombang 1060 cm-1 dan vibrasi ulur C=O pada bilangan gelombang 1593 cm-1 yang mengindikasikan adanya gugus karbonil dengan serapan yang lebih kuat dan tajam daripada serapan karbonil di spektrum a pada bilangan gelombang 1535 cm-1 sehingga selulosa nata de coco telah termodifikasi menjadi CMC. Spektrum c merupakan spektrum dari suspensi CMC-AS yang telah tertaut silang oleh asam suksinat yang menunjukkan serapan karboksil pada bilangan gelombang 1701 cm-1 dengan intensitas yang tinggi serta vibrasi ulur –OH pada bilangan gelombang 3387 cm-1.

Derajat Substitusi, Kadar Air, dan pH Larutan CMC 1%

[image:31.595.113.514.498.554.2]

Struktur karboksimetil selulosa mempunyai kerangka dasar 1,4-β -D-glukopiranosa dari polimer selulosa. Setiap unit anhidroglukosa (C6H10O5) pada struktur selulosa memiliki tiga gugus hidroksil (–OH) yang dapat diganti oleh senyawa lain. Derajat Substitusi (DS) adalah jumlah rata-rata gugus per unit anhidroglukosa yang disubstitusikan oleh gugus lain. Akibat dari masuknya senyawa pengganti tersebut ke dalam rantai selulosa, maka susunan unit anhidroglukosa berubah sehingga molekul air atau senyawa pelarut lain dapat masuk ke dalam polimer selulosa sehingga nilai DS menentukan kelarutan CMC. Penentuan jumlah asam monokloroasetat yang mampu menempel pada permukaan selulosa dapat dilakukan dengan analisis semikuantitatif melalui DS berdasarkan banyaknya jumlah gugus hidroksil yang tersubstitusi oleh asam monokloroasetat terhadap selulosa dengan harapan jumlah, distribusi dan penataan asam monoklorosetat yang menempel pada permukaan selulosa dapat ditentukan.

Tabel 1 Perbandingan CMC sintetis dengan standar baku CMC berdasarkan SNI 06-3736-1995

Uraian Mutu I Mutu II CMC sintetis

Kadar air (% maks) 10.00 12.50 8.99

Derajat substitusi 0.70 - 1.20 0.40 - 1.00 0.24 pH larutan CMC 1% 6.00 - 8.00 6.00 - 8.50 4.57

Berdasarkan Tabel 1 diperoleh rerata DS sebesar 0.24 dan belum memenuhi standar baku SNI 06-3736-1995 dengan kisaran nilai DS antara 0.40–1.00 untuk CMC mutu II. Nilai DS yang rendah ini sangat mempengaruhi sifat kelarutan, kekentalan dan pH dari CMC yang telah disintesis karena semakin besar nilai derajat substitusi maka kualitas CMC semakin baik dan kelarutan dalam air semakin besar. Hal ini disebabkan oleh banyaknya gugus hidroksil (–OH) yang tersubstitusi oleh asam monokloroasetat pada reaksi karboksimetilasi selulosa sehingga mempengaruhi DS pada CMC sintetis yang tidak lebih baik jika dibandingkan dengan CMC komersial.

(32)

10

mengetahui sifat CMC yang telah disintesis. CMC bersifat higroskopis sehingga dapat menyerap air dari udara. Jumlah air yang dapat diabsorbsi bergantung pada kadar air CMC, kelembaban relatif, suhu, dan derajat substitusi. CMC dengan derajat substitusi yang tinggi lebih efektif mengikat air (Nisa dan Putri 2014).

Berdasarkan data yang diperoleh pada Tabel 1, CMC sintetis memiliki rerata kadar air sebesar 8.99 % dan telah memenuhi standar baku SNI 06-3736-1995 dengan kadar air maksimal 10% untuk CMC mutu I dan 12.50 % untuk CMC mutu II. Namun hasil pengujian pH larutan CMC sintetis 1% seperti pada Tabel 1 sebesar 4.57 masih jauh dari standar mutu II dengan kisaran pH 6.0 – 8.5. Menurunnya pH dapat menurunkan viskositas karboksimetil selulosa akibat polimernya yang bergulung (Aprilia 2009). Sifat asam pada CMC sintetis dapat disebabkan oleh proses pencucian dan perebusan nata de coco yang belum sempurna sehingga sisa asam asetat dari hasil pembuatan nata de coco masih ada.

Keberadaan Logam Oksida

Difraksi sinar-X digunakan untuk mengidentifikasi struktur kristal suatu sampel dengan membandingkan intensitas puncak difraksi dan sudut 2θ dengan data standar. Identifikasi keberadaan logam oksida yang diduga berupa ZnO dapat dilakukan dengan membandingkan difraktogram sampel uji dengan difraktogram referensi dalam database yang telah ditetapkan oleh Joint Committee on Powder Difraction Standards (JCPDS) (Lampiran 6). Melalui pengujian ini diharapkan hasil analisis memiliki difraktogram yang sama dengan referensi sehingga dapat membuktikan keberadaan logam oksida yang terbentuk.

(a)

[image:32.595.96.459.403.764.2]

(b)

Gambar 4 Difraktogram dari (a) CMC-AS-ZnSO4 0.5%, dan (b) CMC-AS

0 100 200 300 400

10 20 30 40 50 60 70 80

Int e nsi ta s 2θ 0 100 200 300 400

10 20 30 40 50 60 70 80

(33)

11 Berdasarkan difraktogram yang diperoleh seperti pada Gambar 4, terdapat banyak puncak serapan tajam yang mengindikasikan keberadaan logam dan juga polimer dari CMC-AS. Hal tersebut ditandai dengan adanya puncak serapan logam oksida pada sudut 2θ di posisi 27.57, 31.83, dan 45.59, sedangkan untuk polimer CMC-AS terdeteksi pada sudut 2θ di posisi 14.14, 56.53, 66.24, dan 75.37. Jika dibandingkan dengan database JCPDS (Lampiran 6), maka ketiga puncak serapan tersebut cenderung mendekati difraktogram ZnSO4 sehingga logam oksida ZnO yang diharapkan belum terbentuk. Hal ini disebabkan oleh proses pengeringan CMC-AS-ZnSO4 dengan suhu pemanasan yang rendah yaitu 55 _˚C, sedangkan logam oksida ZnO akan terbentuk dengan suhu pemanasan yang tinggi yaitu 120 – 140 _˚C (Hashem et al. 2013).

Morfologi CMC-AS-ZnSO4

[image:33.595.101.513.104.778.2]

Morfologi permukaan CMC-AS-ZnSO4 dianalisis menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM). Mikrofotograf yang dihasilkan menunjukkan bentuk permukaan CMC-AS-ZnSO4, porositas serta banyaknya mikropori yang terbentuk pada masing-masing perbesaran. Melalui mikrofotograf, bentuk permukaan CMC-AS-ZnSO4 akan terlihat struktur fisik misalnya memiliki struktur berombak, berpori, membentuk agregat, tidak beraturan, dan sebagainya. Porositas diketahui berdasarkan mikropori yang terbentuk, mikropori inilah yang akan mempengaruhi kemampuan pembengkakan dari hidrogel. Analisis morfologi CMC-AS-ZnSO4 dilakukan berdasarkan sampel yang menghasilkan kemampuan pembengkakan tertinggi, yaitu dengan komposisi ZnSO4 0.5%.

Gambar 5 Mikrofotograf hidrogel CMC-AS-ZnSO4 0.5% pada (a) Perbesaran 100 kali, (b) Perbesaran 750 kali, (c) Perbesaran 1000 kali, (d) Perbesaran 3500 kali, (e) Perbesaran 50 kali pada hidrogel CMC-AS oleh Hashem et al. (2013), dan (f) Perbesaran 1000 kali pada hidrogel CMC-AS-ZnO oleh Hashem et al. (2013)

a b c

(34)

12

Hasil mikrofotograf mengunakan SEM pada perbesaran 100 kali (Gambar 5a) terlihat bahwa morfologi CMC-AS-ZnSO4 membentuk serat-serat halus yang homogen. Permukaan yang kasar pada CMC-AS-ZnSO4 terlihat pada perbesaran 750 dan 1000 kali (Gambar 5b dan 5c) yang membentuk guratan berongga. Pada perbesaran 3500 kali (Gambar 5d) terlihat mikropori berupa titik hitam pada CMC-AS-ZnSO4 yang berfungsi untuk menjerap air. Mikropori tersebut merupakan tempat berinteraksi antara air dengan gugus hidrofilik (–OH, –COOH) pada hidrogel yang mempengaruhi kemampuan pembengkakan karena dapat meningkatkan luas permukaan kontak antara CMC-AS-ZnSO4 dengan air. Luas permukaan kontak yang besar mengakibatkan tempat interaksi antara gugus hidrofilik dengan air menjadi besar. Menurut Abidin et al. (2012), kapasitas absorpsi hidrogel dapat dinaikkan dengan memperbesar luas kontak baik melalui permukaan bergelombang maupun jumlah dan ukuran pori. Hal ini dapat dilakukan baik secara perlakukan fisik maupun secara perlakuan kimia.

Berdasarkan mikrofotograf CMC-AS-ZnSO4 pada Gambar 5a, b, c, dan d membuktikan bahwa logam oksida ZnO memang belum terbentuk dan jika dibandingkan dengan penelitian yang dilakukan oleh Hashem et al. (2013), pada Gambar 5e menunjukkan bahwa permukaan CMC-AS-ZnSO4 membentuk mikropori yang tidak seragam. Gambar 5f menunjukkan adanya nanopartikel ZnO yang tidak terikat secara kimia dengan CMC-AS sehingga berbentuk kristal padat yang menempel pada permukaan hidrogel.

Kemampuan pembengkakan hidrogel (swelling)

[image:34.595.84.473.547.729.2]

Hasil optimalisasi pembuatan hidrogel dari pasta CMC sintetis dengan asam suksinat sebagai penaut silang diperoleh pada komposisi 15% : 7.5% (b/v) dengan penambahan larutan ZnSO4 sebagai zat antibakteri membentuk CMC-AS-ZnSO4 pada konsentrasi 0.1%, 0.3% dan 0.5% (b/v). CMC-AS tanpa penambahan ZnSO4 menghasilkan kemampuan pembengkakan hidrogel sebesar 64.84% dan kemampuan pembengkakan hidrogel meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi ZnSO4 seperti pada Gambar 6. Kemampuan pembengkakan hidrogel meningkat karena adanya interaksi molekul air dengan partikel ZnSO4 yang bersifat higroskopis.

Gambar 6 Kemampuan pembengkakan hidrogel (swelling) 64.84 80.66 107.08 117.40 0 20 40 60 80 100 120 140

CMC-AS CSZ 0.1% CSZ 0.3% CSZ 0.5%

Rer a ta sw elling (% ) Komposisi CMC-AS-ZnSO4 0.1%

CMC-AS-ZnSO4 0.3%

(35)

13 Adsorpsi yang terjadi tidak hanya secara kimia, tetapi adsorpsi juga dapat terjadi secara fisika. Adsorbat menempel pada permukaan absorben melalui interaksi antarmolekul yang lemah (ikatan Van der Waals), yaitu saat molekul air terjerap di antara mikropori yang terbentuk. Faktor-faktor yang memengaruhi proses adsorpsi, yaitu sifat fisik dan kimia absorben seperti luas permukaan, ukuran partikel, dan komposisi kimia. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin besar luas permukaannya per satuan volume tertentu, sehingga akan semakin banyak zat yang diadsorpsi. Faktor lainnya adalah sifat fisis dan kimia adsorbat, seperti ukuran molekul dan komposisi kimia serta konsentrasi adsorbat dalam fase cairan (Atkins 1999). Berdasarkan pengamatan, hidrogel ini memiliki kekenyalan yang baik dan tidak mudah putus walaupun pada kondisi menyerap air yang maksimum. Namun kemampuan pembengkakan dari hidrogel pada penelitian ini masih lebih rendah jika dibandingkan dengan penelitian Hashem et al. (2013) dengan swelling ratio yang mencapai 45 kali bobot awalnya.

Aktivitas Antibakteri Hidrogel

Pengujian antibakteri E. coli dan S. aureus menggunakan metode cakram padat dengan kontrol positif larutan Kloramfenikol 1000 ppm untuk bakteri S. aureus sedangkan untuk bakteri E. coli menggunakan larutan Tetrasiklin 1000 ppm. Untuk kontrol negatif menggunakan DMSO dan CMC-AS tanpa penambahan ZnSO4. Indikasi aktivitas positif dari senyawa antibakteri tersebut ditandai oleh adanya zona bening di sekitar koloni. Untuk kontrol negatif ditandai dengan tidak terbentuknya zona bening di sekitar cakram.

Gambar 7 Aktivitas antibakteri hidrogel terhadap (a) Escherichia coli, (b) Staphylococcus aureus dengan (A) CMC-AS-ZnSO4 0.1% ; (B) CMC-AS-ZnSO4 0.3% ; (C) CMC-AS-ZnSO4 0.5% ; (+) Kontrol positif ; dan (-) Kontrol negatif DMSO ; dan (-CMC) CMC-AS

Berdasarkan hasil yang diperoleh seperti pada Gambar 7, terlihat bahwa hidrogel CMC-AS tanpa penambahan ZnSO4 memberikan respon positif sebagai antibakteri dengan adanya zona bening. Hal tersebut disebabkan oleh adanya sisa metanol yang tertinggal setelah proses pencucian CMC dan metanol tersebut juga merupakan zat antibakteri. Zona bening tersebut menandai bahwa bakteri uji tidak

(36)

14

dapat tumbuh dan mendegradasi hidrogel. Diameter zona bening pada hidrogel meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi ZnSO4 seperti yang terjadi pada bakteri E. coli dengan diameter zona bening terbesar pada konsentrasi CMC-AS-ZnSO4 0.5% sebesar 16.63 mm, namun hal ini tidak terjadi pada bakteri S. aureus, hal ini mungkin disebabkan oleh sifat resistensi yang berbeda pada bakteri uji terhadap senyawa ZnSO4 dan juga dipengaruhi oleh jenis bakteri yang digunakan, yaitu bakteri gram positif dan negatif.

Tabel 2 Aktivitas antibakteri hidrogel CMC-AS-ZnSO4

Komposisi

Escherichia coli Staphylococcus aureus Zona inhibisi (mm) Rasio aktivitas inhibisi Zona inhibisi (mm) Rasio aktivitas inhibisi

Kontrol positif 1000 ppm 20.33* - 17.41# _-

Kontrol negatif DMSO 0.00 - 0.00 -

CMC-AS 15.05 0.74 10.31 0.59

CMC-AS-ZnSO4 0.1% 15.81 0.78 10.47 0.60 CMC-AS-ZnSO4 0.3% 16.13 0.79 11.21 0.64 CMC-AS-ZnSO4 0.5% 16.63 0.82 10.16 0.58

Keterangan: (*) Tetrasiklin 1000 ppm, (#) Kloramfenikol 1000 ppm

Adanya perbedaan diameter zona bening pada S. aureus dan E. coli seperti pada Tabel 2 disebabkan oleh perbedaan komponen penyusun dinding sel antara bakteri gram positif dan gram negatif. Dinding sel bakteri gram positif seperti S. aureus banyak mengandung molekul polisakarida, sedangkandinding sel bakteri gram negatif seperti E. coli berisi tiga komponen, yaitu lipoprotein pada membran terluar yang mengandung molekul protein yang disebut lipopolisakarida dan porin yang bersifat hidrofilik (Iskandar et al. 2010). Hal tersebut mempengaruhi seberapa banyak senyawa antibakteri yang dapat masuk ke dalam membran sel sehingga dapat mengganggu pertumbuhan bakteri dan bahkan membunuh bakteri uji.

Kloramfenikol dapat menghambat proses sintesis protein dengan cara

(37)

[image:37.595.113.507.115.281.2]

15 Tabel 3 Perbandingan rasio aktivitas antibakteri hidrogel terhadap logam oksida

ZnSO4, TiO2, dan AgNO3

Sampel Zona inhibisi sampel (mm) Zona inhibisi kontrol positif (mm) Rasio aktivitas antibakteri

E. coli S.

aureus E. coli

* S.

aureus# E. coli

S. aureus

CMC-AS-ZnSO4

0.5% 16.63 10.16 20.33 17.41 0.82 0.58

CMC-AS-TiO2 0.5%

(Perangin-angin 2014)

15.87 16.10 19.50 21.21 0.81 0.76 CMC-AS-AgNO3

0.6% (Sari 2014) 17.27 11.94 21.91 16.72 0.79 0.71

Keterangan: (*) Tetrasiklin 1000 ppm, (#) Kloramfenikol 1000 ppm

Penelitian serupa dilakukan juga oleh Sari (2014) menggunakan AgNO3 0.6% sebagai logam oksida antibakteri yang menghasilkan rasio aktivitas inhibisi sebesar 0.79 terhadap bakteri E. coli dan 0.71 terhadap bakteri S. aureus. Selain itu, Perangin-angin (2014) juga melakukan hal yang sama menggunakan TiO2 0.5% sebagai logam oksida antibakteri yang menghasilkan rasio aktivitas inhibisi sebesar 0.81 terhadap bakteri E. coli dan 0.76 terhadap bakteri S. aureus. Berdasarkan rasio aktivitas antibakteri yang diperoleh seperti pada Tabel 3, maka penggunaan ZnSO4 menunjukkan kemampuan penghambatan yang terbesar terhadap bakteri E. coli dibandingkan dengan senyawa TiO2 dan AgNO3. Namun TiO2 memiliki kemampuan penghambatan yang terbesar terhadap bakteri S.aureus jika dibandingkan dengan senyawa ZnSO4 dan AgNO3. Berdasarkan hasil dari penelitian yang diperoleh, hidrogel antibakteri yang telah disintesis berpotensi sebagai zat antibakteri yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri E. coli dan S. aureus dan dapat dikembangkan menjadi produk pembalut luka.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

(38)

16

Saran