FORMAT TUGAS : Pribadi
MATA KULIAH : Kimia Polimer SEMESTER : 4 (empat) TUGAS KE- : 1 (satu) MINGGU KE- : 8 (delapan) TGL DIBAGI : 16 April 2024 TGL DIKUMPULKAN : 22 April 2024 A. Identitas Mahasiswa
Nama : Sarah Salsa Nabila NIM : 2203175
B. Soal
1. Tuliskan masing-masing 3 contoh polimer alam dari golongan tanaman, hewan dan mikroba berikut strukturnya
Jawab:
Polimer alam atau biopolimer dapat diklasifikasikan menjadi 3, yaitu golongan tanaman, hewan, dan mikroba. Berikut adalah contohnya:
a. Golongan tanaman 1) Selulosa (C6H10O5)n
Selulosa adalah polimer organik berantai lurus dari molekul cincin glukosa.
Selulosa terdapat dalam semua tanaman, baik pada batang, biji, ataupun daun. Selulosa juga dapat dihasilkan oleh bakteri, alga, dan jamur tertentu. Tetapi sumber utamanya adalah kayu dengan kandungan selulosa dalam kayu umumnya adalah 50%. Struktur dari selulosa adalah sebagai berikut:
Gambar 1.1 Struktur molekul selulosa
Selulosa memiliki unit ulang yang terdiri atas dua buah cincin glukosa anhidrat yang terhubung melalui atom oksigen pada atom C1 dan atom C4 sehingga disebut ikatan β-1,4-glikosidik.
2) Pati (C6H10O5)n
Pati merupakan polisakarida yang disusun oleh dua molekul, yaitu amilosa (20- 30%) dan amilopektin (70-80%). Pati umumnya berasal dari umbi-umbian, tanaman hijau, beras, gandum, jagung dan lain-lain.
Gambar 1.2 Struktur molekul amilosa dan amilopektin
3) Lignin
Lignin adalah polimer acak yang menyusun rangka tanaman. Lignin juga merupakan polimer alam yang paling banyak tersedia di dunia. Lignin tersusun dari jaringan polimer fenolik yang berfungsi untuk merekatkan serat selulosa dan hemilosa sehingga menjadi sangat kuat dan membentuk ikatan polimer yang kompleks. Gugus aromatik ditemukan pada lignin, yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Struktur dari senyawa Lignin adalah sebagai berikut:
Gambar 1.3 Struktur molekul Lignin
b. Golongan hewan 1) Kitin
Kitin merupakan gula amino dari selulosa. Kitin umumnya berasal dari hewan air yang berkulit keras (crustaceans), seperti kelompok moluska, arthropoda, dan annelids. Tetapi kitin juga terdapat dalam berbagai bakteri dan jamur. Kitin aman dikonsumsi ataupun disuntikkan ke dalam tubuh karena bukan merupakan senyawa antigen. Contoh struktur dari kitin, yaitu:
Gambar 1.4 Struktur molekul Kitin
2) Gelatin
Gelatin adalah polimer yang tersusun atas rantai polipeptida (susunan asam amino) yang terikat melalui ikatan peptide membentuk rantai alpha. Karakteristik gelatin
dengan berat molekul yang tinggi, tembus cahaya, tidak berwarna, dan larut dalam air.
Gelatin biasanya terdapat pada jaringan ikat, tulang, dan kulit binatang (elastin, albumin, dan fibrin). Contoh struktur dari gelatin, yaitu:
Gambar 1.5 Struktur molekul Gelatin
3) Kolagen
Kolagen merupakan komponen protein utama jaringan ikat pada hewan seperti pada kulit babi, kulit sapi, serta tulang babi dan sapi. Terdapat 27 jenis kolagen yang terdiri dari polipeptida yang berbeda yaitu dari glisin, proin, hidroksiprolin, dan lisin.
Struktur dari kolagen adalah sebagai berikut:
Gambar 1.6 Struktur molekul Kolagen
c. Golongan mikroba
1) Poli (asam laktat) (PLA)
Poli (asam laktat) (PLA) merupakan polimer yang termasuk kedalam golongan polyester alifatik yang dapat dengan mudah untuk terbiodegradasi. PLA dapat dijadikan alternatif plastik yang berbasis petrokimia, karena PLA berasal dari bahan yang terbarukan. PLA juga digunakan dalam aplikasi medis seperti benang jahit dan media dialysis. Struktur dari PLA adalah sebagai berikut:
Gambar 1.7 Struktur molekul Poli (asam laktat) (PLA)
2) Poli (Hidroksi Alkanoat) (PLA)
Poli (Hidroksi Alkanoat) (PLA) merupakan poliester linear yang dihasilkan melalui fermentasi gula atau lipida oleh suatu bakteri. Lebih dari 150 macam monomer dapat bergabung dan membentuk polimer ini serta dengan sifat-sifat yang berbeda.
Salah satu kelompok PHA yang pertama kali ditemukan adalah Poli (Hidroksi Butirat).
Strukturnya adalah sebagai berikut:
Gambar 1.8 Struktur molekul Poli (Hidroksi Butirat)
3) Hyaluronan (HA)
Hialuronat (HA) merupakan polisakarida linear yang terdiri atas residu alternatif dari monosakarida adalah asam D-glukoronat dan N-asetil-D-glukosamin. Polimer ini merupakan komponen utama pada matriks ekstraseluler dan ditemukan di berbagai jaringan tubuh, termasuk mata, jaringan ikat, kulit, dan membran sinovial. Struktur dari HA adalah sebagai berikut:
Gambar 1.9 Struktur molekul Hyaluronan (HA)
2. Jelaskan berbagai kelebihan dari polimer alam dibandingkan polimer sintetik Jawab:
Kelebihan dari polimer alam dibandingkan polimer sintetik adalah:
a. Biodegradable: dapat dimakan atau dapat terurai oleh berbagai jenis makhluk hidup, seperti bakteri dan jamur,
b. Biocompatible dan non-toxic: Biocompatible berarti dapat ditempatkan dalam organisme hidup tanpa menghasilkan efek merusak dan penolakan. Non-toxic berarti tidak berbahaya bagi makhluk hidup,
c. Low cost: memiliki biaya yang lebih rendah, karena polimer alam dapat ditemukan di alam dan lebih murah dibandingkan bahan sintetis yang proses produksinya lebih rumit,
d. Environmental: ramah terhadap lingkungan, karena polimer alam sepenuhnya dapat terurai secara alami, dan terbuat dari bahan baku terbarukan,
e. Local availability: keberadaan polimer alami sangat penting, terutama untuk negara berkembang karena dapat mengurangi ketergantungan penduduk lokal pada bahan baku impor sehingga ekonomi lokal dapat meningkat.
3. Jelaskan berbagai kekurangan dari polimer alam dibandingkan polimer sintetik Jawab:
Kekurangan dari polimer alam dibandingkan polimer sintetik:
a. Microbial contamination: polimer alam lebih rentan terhadap kontaminasi mikroba jika dibandingkan polimer sintesis,
b. Batch to batch variation: polimer alam sering mengalami perbedaan diantara batch yang dihasilkan secara berurutan atau berulang. Sehingga polimer bisa saja memiliki karakteristik yang sedikit berbeda dari batch sebelumnya, maka konsistensi produk akhir dari polimer dapat terganggu,
c. Uncontrolled rate of hydration: beberapa polimer alami mengalami hidrasi laju yang sulit dikendalikan, misalnya selulosa. Sehingga stabilitas dan kinerja produk dapat menurun,
d. Slow process: polimer alam memerlukan proses yang lebih lambat dibanding polimer sintesis, sehingga efisiensi produksi dapat menurun,
e. Heavy metal contamination: beberapa dari polimer alam dapat terkontaminasi oleh logam berat karena berasal dari sumber alam yang sudah terkontaminasi.
4. Sebutkan contoh polimer alam yang dimodifikasi menjadi produk baru, dan jelaskan fungsi dari modifikasi yang dilakukan.
Jawab:
1) Selulosa nitrat
Selulosa nitrat (nitroselulososa) dibuat dengan merendam satu bagian kapas (selulosa) kedalam lima belas bagian campuran asam sulfat dan asam nitrat. Kemudian kapas dicuci dengan air dingin, dan dikeringkan perlahan dibawah suhu 100˚C. Modifikasi ini menghasilkan polimer yang tahan akan benturan, walaupun memiliki kekurangan yaitu mudah terbakar, tidak stabil, dan mudah lapuk.
2) Selulosa Asetat
Selulosa asetat dibuat dari bahan baku bubur kayu (pulp) dan diproses dengan asetat anhidrat. Modifikasi ini menghasilkan polimer yang larut dalam aseton atau pelarut polar.
Sehingga selama Perang Dunia 1, polimer ini dapat digunakan untuk membuat lapisan anti air dan anti pengerasan pada sayap pesawat terbang.
3) Selofan
Selofan adalah selulosa yang teregenerasi yang dibentuk menjadi sebuah film. Selulosa tersebut diolah melalui reaksi kimia tertentu sehingga menghasilkan turunan selulosa yang larut dan kemudian diendapkan kembali dalam bentuk selulosa murni. Modifikasi ini menghasilkan suatu film tipis yang memiliki kekuatan Tarik yang sangat baik, tetapi kekuatan sobek dan kelenturannya masih buruk jika dibandingkan bahan film lain yang lebih modern. Selofan biasanya digunakan sebagai bahan pembungkus dan bahan kantong pengemas.
5. Ceritakan contoh aplikasi polimer alam di dunia Kesehatan Jawab:
Polimer alam memiliki banyak kelebihan, salah satunya adalah biodegradable. Polimer biodegradable adalah polimer yang dapat terurai melalui reaksi hidrolisis enzimatik di dalam tubuh, sehingga polimer ini cocok untuk dimanfaatkan dalam bidang farmasi, karena tidak membutuhkan waktu yang lama ataupun cara khusus untuk mengeluarkan sisa polimer dalam tubuh. Sehingga penghantaran dan pelepasan obat dapat lebih terkontrol dan mampu menargetkan obat ke situs yang diinginkan. Kemampuannya mengontrol pelepasan berdasarkan mekanisme pelepasan obat yang secara perlahan dengan proses erosi pada permukaan polimer, sehingga proses difusi obat akan terjadi secara perlahan.
Beberapa contoh polimer alam yang bersifat biodegradable adalah kolagen, gelatin, kitosan, dan selulosa. Kolagen adalah protein berserat yang ditemukan di jaringan ikat, merupakan bahan matriks yang ideal untuk rekayasa genetika dan penyembuhan luka.
Gelatin adalah polimer alami termodifikasi yang dibentuk oleh hidrolisis dari kolagen tidak larut berserat. Telah banyak digunakan sebagai ekspander plasma, basis vaksin dan
spons absorbable. Kitosan adalah produk deasetilasi kitin yang merupakan polimer rantai panjang glukosamin (β-1,4-2 amino-2-deoksi-D- Glukosa). Kitosan telah banyak digunakan sebagai polimer, namun produk dari polimer ini kurang karena keterbatasan kelarutannya. Kitosan banyak digunakan dalam kosmetik, penanganan luka, mikrosfer dan mikrokapsul, penghantaran vaksin, penghantaran DNA, adsorben logam berat, dan lainnya. Selain sebagai eksipien, kitosan juga memiliki aktivitas farmakologi, yaitu sebagai agen antimikroba, antioksidan dan lainnya.
6. Jelaskan contoh aplikasi polimer alam di industri makanan Jawab:
Poli (asam laktat) mempunyai biokompatibilitas yang baik, dan sebagian besar terbiodegradasi melalui hidrolisis sederhana. Sehingga mudah untuk diproses sebagai polimer termoplastik lainnya. Salah satu aplikasi PLA adalah sebagai alternatif pelindung makanan (kemasan) dari plastik. Dengan sumbernya yang berasal dari bahan terbarukan, kemasan plastic PLA juga dapat terbiodegrasi kembali ke bahan asalnya dalam waktu kurang dari 60 hari dalam suatu instalasi kompos. Namun kekurangannya adalah harganya yang masih terbilang cukup mahal jika dibandingkan plastic komoditas yang berbasis petrokimia.
