SIFAT-SIFAT DASAR KAYU - Spada UNS

SIFAT-SIFAT DASAR KAYU

PERTEMUAN 14 Dosen :

Ana Agustina,S.Hut, M.Si

Pengelolaan Hutan Fakultas Pertanian UNS

Hemiselulosa

 Terdiri dari banyak jenis gula (Heteropolisakarida)

 Polimer relatif pendek (Derajat Polimerisasi (DP) 100-200)

 Rantai polimer bercabang

 Kandungan dalam kayu 20-30 %

Hemiselulosa Softwood dan hardwood berbeda dalam hal :

(1) Kandungan total hemiselulosa

(2) Kandungan individu penyusun hemiselulosa (3) Komposisi hemiselulosa

Unit Gula Penyusun Hemiselulosa

 Pentoses :

Xylosa, Arabynopyranosa, Arabinofuranosa

 Hexoses :

Glukosa, Mannosa, Galaktosa

 Hexuronic acid :

Glucuronic acid, 4-O-Methylglucuronic acid

 Deoxy-Hexose :

Rhamnose, Fucose

Kandungan Hemiselulosa (% dalam kayu normal) :

---

Hemicellulose Hardwoods Softwoods

======================================================

 Xylan 15 - 30 5 - 10

 (Galacto)Glucomannan 2 - 5 15 - 18

 Galactoglucomannan - 5 – 10

---

• Softwoods have a high proportion of mannose units and more galactose units.

• Hardwoods have a high proportion of xylose and more acetyl groups

Hemiselulosa Softwood

1. Galaktoglukomanan :

 Hemiselulosa utama dalam kayu daun jarum (20-25%)

 Rantai utama berupa rantai lurus atau sedikit bercabang

 Unit dasar β-D-Glukopiranosa dan β-D-Manopiranosa dengan ikatan 14

 Gugus samping berupa α-D-Glukopiranosa dengan ikatan 16

 Gugus hidroksi C-2 dan C-3 sebagian tersubstitusi oleh gugus O-asetil, rata-rata satu gugus setiap 3-4 unit heksosa.

2. Arabinoglukuronoksilan

 Jenis hemiselulosa minor dalam softwood dengan kandungan 5-10%

 Polimer utama berbentuk linier dengan ikatan 14 dari β-D-xylopiranosa

 Xylosa dapat tersubstitusi pada C-2 oleh 4-O-methyl-α-D-glucuronic acid dengan ikatan 12

 Terdapat rata-rata 2 unit glucuronic acid setiap 10 unit xylosa

 Polimer xylosa juga mengandung rantai cabang α-L-arabinosa dengan ikatan 13

 Terdapat rata-rata 1,3 unit arabinosa setiap 10 unit xylosa

Hemiselulosa Kayu Daun Jarum (Softwood)

---

Tipe Hemiselulosa Jumlah Unit Gula Nisbah Molar Ikatan DP

--- Galaktoglukomanan 5-8 % β-D-Manp 3 14 100

β-D-Glup 1 14

α-D-Galp 1 16

Acetyl

Glukomanan 10-15 % β-D-Manp 4 14 100

β-D-GLup 1 14

α-D-Galp 0,1 16 Acetyl 1

Arabinoglukuronoksilan 7-10 % β-D-Xylp 10 14 100 4-O-Me-α-D-GlupA 2 12

α-L-Araf 1,3 13

---

Hemiselulosa Kayu Daun Lebar (Hardwood)

1. Glukuronoxilan (O-Asetil-4-O-Metilglukurono-β-D-Xilan)

 Xylan merupakan hemiselulosa utama penyusun kayu hardwood (20-30%)

 Rantai utama terdiri dari polimer xylosa dengan ikatan 14 dari β- D-Xilopiranosa.

 Sebagian besar dari unit xylosa mengandung acetyl groups pada C-2 atau C-3 (atau keduanya)

 Terdapat rata-rata 7 unit acetyl groups setiap 10 unit xylosa

 Selain itu, setiap 10 unit xylosa mengandung 1 unit 4-o-methyl- glucuronic acid yang berikatan 12.

 Hardwood xylan mengandung lebih banyak acetyl groups dibanding xylan softwood, dan DP yang lebih tinggi (100-200) dibanding DP xylan softwood (71-130)

2. Glukomannan

 Merupakan hemiselulosa minor dalam kayu hardwood (2-5%)

 Rantai polimer utama terdiri dari β-D-glukopiranosa dan β-D- mannopiranosa dengan ikatan 14

 Rasio glukosa terhadap mannosa umumnya sekitar 1 : 1-2 (glukosa : mannosa)

 Glukomannan kayu hardwood tidak mengandung rantai samping arabinosa, dan tidak mengandung acetyl groups

O CH₂OH

OH OH

O OH OH CH₂OH

O CH₂OH

OH OH O

OH OH

CH₂OH O

OH OH CH₂OH

O

O

O

O

Hemiselulosa Kayu Daun Lebar (Hardwood)

---

Tipe Hemiselulosa Jumlah Unit Gula Nisbah Molar Ikatan DP ---

Glukuronoksilan 15-30 % β-D-Xylp 10 14 200 4-O-Me-α-D-GlupA 1 12

Acetyl 7

Glukomanan 2-5 % β-D-Manp 1-2 14 200

β-D-GLup 1 14

---

SUMMARY :

 Hemiselulosa hardwood terutama disusun oleh xylan

 Hemiselulosa softwood terdiri dari mannan dan xylan, walaupun mannan lebih banyak

 Hemiselulosa hardwood umumnya memiliki DP yang lebih tinggi

 Hemiselulosa hardwood mengandung lebih banyak gugus acetyl groups

 Hemiselulosa softwood mengandung arabinosa

Selulosa vs Hemiselulosa

Selulosa

 Polimer tersusun dari satu

jenis monomer (Homopolimer)

 Disusun oleh unit glukosa

 Polimer linier tidak bercabang

 Derajat polimerisasi tinggi (DP 5000-10000)

 Strukturnya sama untuk kayu softwood dan hardwood

Hemiselulosa

 Polimer disusun dari banyak jenis gula (Heteropolimer)

 Disusun dari unit gula heksosa, pentosa, asam glukuronat, asetil group

 Polimer bercabang

 Derajat polimerisasi lebih rendah dibanding selulosa (DP 100-200)

 Strukturnya berbeda untuk kayu softwood dan hardwood

Polisakarida Lain

Pati (Starch) :

Terdapat dalam buah, biji dan jaringan penyimpanan dalam tumbuhan, termasuk sel parenkim dari sel kayu

Starch – storage form of glucose in plants Two forms of starch

• Amylose : unbranched

glucose units linked by -1,4 glycosidic bonds

• Amylopectin : branched

1 -1,6 glycosidic bond per 30 -1,4 glycosidic bonds lower degree of branching compared to glycogen

Struktur Molekul Amylosa

Amyloses

Amylopectin

Lignin

 Polimer kompleks yang memiliki bobot molekul tinggi

 Tersusun atas unit fenilpropana

 Lignin berfungsi sebagai perekat agar sel-sel tetap terhubung, memberikan ketegaran pada sel, dan berpengaruh terhadap stabilitas dimensi

 Komposisinya : 20-30% pada kayu

 P-koumaril alkohol

 Koniferil alkohol

 Sinapil alkohol

Unit Pembentuk lignin

 Lignin guaiasil

Terdapat pada kayu daun jarum (23-32%)

Elemen strukturnya turunan dari koniferil alkohol (>90%)

Sisanya adalah p-koumaril alkohol

 Lignin guaiasil-siringil

Kayu daun lebar (20-28%)

Pada kayu tropis jumlahnya > 30%

Tersusun atas koniferil alkohol dan sinapil alkohol Jenis lignin

Komposisi Komponen Kimia Kayu Compression Wood

Extractives

Lignin

Others polysaccharides Xylan

Glucomannan

Cellulose 0

20 40 60 80 100

Normal Wood Compression Wood

Komposisi Komponen Kimia Kayu Tension Wood

Extractives Lignin

Others polysaccharides Xylan

Glucomannan

Cellulose

0 20 40 60 80 100

Normal Wood Tension Wood

Komponen kimia kayu non- struktural

 Zat ekstraktif

Senyawa/metabolit sekunder yang terdapat di dalam kayu, dapat diekstrak dengan pelarut polar atau non polar

Zat pengisi (rongga sel, dinding sel, parenkim, jari- jari kayu)

Jumlahnya 0-10 % dari komposisi kayu

Konsentrasi bervariasi antar spesies maupun antar jaringan

Konsentrasi tertinggi berada di kayu teras, kulit, akar, pangkal percabangan, dan jaringan luka

Kelompok zat ekstraktif

Dapat dikelompokkan menjadi 3 sub grup:

1. Komponen alifatik (lemak & lilin)

yang termasuk kelompok alifatik : alkena, alkohol lemak, asam lemak, lemak (ester

gliserol), lilin, dan suberin (poliestolides) 2. Terpen & terpenoid

rumus umum terpene adalah (C₁₀H₁₆)n o Monoterpen (n=1)

o Seskuiterpen (n=1,5) o Diterpen (n=2)

o Triterpen (n=3) o Politerpen (n>5)

Kelompok zat ekstraktif (1)

2. Terpen & terpenoid

terpenoid dapat mengandung gugus fungsi hidroksil, karbonil, karboksil, dan ester.

contoh terpenoid : polifenol

3. Senyawa fenolik

senyawa yang sangat heterogen o Tanin terhidrolisis : dalam prosesnya

menghasilkan asam galat dan glukosa o Tanin terkondensasi (flavonoid) : polifenol

yang mempunyai rantai karbon C₆C₃C₆, misalnya krisin & taksifolin

Kelompok zat ekstraktif (2)

3. Senyawa fenolik

o Lignan : mempunyai dimer 2 unit fenilpropan C₆C₃, contoh : asam plikatat, pinoresinol

o Stilbena : bersifat reaktif, karena memiliki konjugasi ikatan rangkap dua, contoh : pinosilvin

o Tropolon : memiliki 7 karbon

Peranan zat ekstraktif

 Sistem pertahanan kayu terhadap serangan organisme

 Memberikan pengaruh terhadap warna, bau, dan ketahanan terhadap pelapukan

Nama Senyawa Jenis kayu Eusiderin Kayu ulin Angolensin Kayu angsana Teqtoquinon Kayu jati

Latifolin Kayu sonokeling

Senyawa Inorganik

 Residu dari kayu melalui proses pembakaran dengan suhu tinggi (± 500^oC)

 Kadar abu terdapat di bagian dinding sel dan lumen

 Kadar abu mengandung unsur kalsium, kalium, magnesium, mangan, dan silica

 Kadar abu > 6%  tinggi; 0,2-6  sedang;

< 0,2  rendah

 Kadar silika diperoleh dari kadar abu yang tidak larut HCl 6 M

Jenis Kayu Kadar Abu (%) Kadar silika (%)

Kayu Akasia 0,31-0,83 0,06-0,46

Kayu Jati 1,4 0,4

Kayu Angsana 0,9 0,3

Kayu Mahoni 0,6 0,1

RasamalaKayu 1,4 0,7