KERAGAMAN NILAI LIGNIN TERLARUT ASAM (Acid Soluble Lignin) DALAM KAYU REAKSI Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn EDO NOFRIADI

Transkripsi

1 KERAGAMAN NILAI LIGNIN TERLARUT ASAM (Acid Soluble Lignin) DALAM KAYU REAKSI Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn EDO NOFRIADI DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

2 RINGKASAN EDO NOFRIADI. Keragaman Nilai Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Dalam Kayu Reaksi Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn. Di Bawah Bimbingan WASRIN SYAFII dan DEDED SARIP NAWAWI. Kayu reaksi memiliki sifat kimia yang berbeda dibandingkan dengan kayu normal. Dalam hal kandungan lignin, kayu tekan jenis kayu daun jarum memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dibandingkan kayu normal sedangkan pada kayu tarik jenis kayu daun lebar berlaku hal sebaliknya. Kayu reaksi adalah salah satu contoh kayu yang representatif untuk melihat keragaman kadar lignin dalam satu batang yang sama. Salah satu sifat kimia lignin yang terkait dengan reaktifitasnya adalah lignin terlarut asam (Acid Soluble Lignin). Namun penelitian dan data mengenai lignin terlarut asam untuk jenis kayu Indonesia masih sangat kurang. Metode klason digunakan dalam penentuan lignin dimana prosedur ini memisahkan lignin sebagai material yang tidak larut dengan depolimerisasi selulosa dan hemiselulosa dalam asam sulfat 72% yang diikuti dengan hidrolisis polisakarida pada asam sulfat 3% yang dipanaskan. Bagian yang terlarut menjadi filtrat disebut lignin terlarut asam (acid soluble lignin) yang ditentukan dengan menggunakan alat spectrophotometer pada panjang gelombang 205 nm dan absorban 110 lg -1 cm -1. Dalam penelitian ini diuji keragaman nilai lignin terlarut asam dalam kayu reaksi Pinus merkusii dan Gnetum gnemon. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar lignin pada kayu reaksi P. merkusii semakin meningkat dari bagian kayu oposit ke arah bagian kayu tekan. Kecenderungan yang sama juga terdapat pada kayu reaksi G. gnemon. Kecenderungan sebaliknya terjadi untuk kadar lignin terlarut asam. Nilai lignin terlarut asam menurun dari bagian kayu oposit ke arah bagian kayu tekan. Peningaktan kandungan lignin pada kayu tekan P. merkusii sejalan dengan peningkatan kandungan p-hidroksiphenil. Kandungan p-hidroksiphenil berkorelasi dengan pembentukan lignin terlarut asam. Semakin tinggi kandungan p- hidroksiphenil menghasilkan lignin terlarut asam yang semakin rendah. Pada kayu G. gnemon, kandungan lignin terlarut asam berkorelasi positif dengan proporsi siringil/guaiasil dimana semakin tinggi proporsi siringil/guaiasil maka lignin terlarut asam yang dihasilkan juga semakin tinggi. Kata kunci: kayu reaksi, lignin klason, lignin terlarut asam, siringil/guaiasil, p- hidroksiphenil

3 PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Keragaman Nilai Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Dalam Kayu Reaksi Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn adalah benar-benar hasil karya saya sendiri dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya ilmiah perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun yang tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini. Bogor, Januari 2009 Edo Nofriadi NRP E

4 KERAGAMAN NILAI LIGNIN TERLARUT ASAM (Acid Soluble Lignin) DALAM KAYU REAKSI Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn EDO NOFRIADI Skripsi Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Kehutanan Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor DEPARTEMEN HASIL HUTAN FAKULTAS KEHUTANAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR 2009

5 LEMBAR PENGESAHAN Judul Skripsi Nama Mahasiswa NRP : Keragaman Nilai Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Dalam Kayu Reaksi Pinus merkusii Jungh et de vriese dan Gnetum gnemon Linn : Edo Nofriadi : E Menyetujui: Dosen Pembimbing Pembimbing I Pembimbing II Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr NIP : Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc NIP : Mengetahui: Dekan Fakultas Kehutanan IPB, Dr. Ir. Hendrayanto, M.Agr NIP : Tanggal Lulus:

6 ii RIWAYAT HIDUP Penulis bernama Edo Nofriadi, lahir pada tanggal 21 November 1985 di Solok. Penulis merupakan anak ke 3 dari empat bersaudara pasangan Rusdi dan Kasmawati. Penulis memulai pendidikan formal pada tahun 1992 di SDN 07 Kp. Jawa Solok dan lulus pada tahun 1998, kemudian melanjutkan ke SLTPN 01 Solok dan lulus pada tahun Penulis melanjutkan ke SMUN 3 Solok dan lulus pada tahun Pada tahun yang sama penulis diterima sebagai mahasiswa Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI. Selama menjadi mahasiswa penulis pernah aktif di organisasi AFSA (ASEAN Forestry Students Association) LC IPB, Himasiltan IPB dan berbagai kepanitiaan kegiatan. Penulis mengikuti kegiatan praktek umum kehutanan (PUK) di Cilacap-Batur Raden, Jawa Tengah dan praktek umum pengelolaan hutan tanaman lestari (PUPHTL) di Getas Ngawi, Jawa Timur. Penulis juga telah melaksanakan praktek kerja lapang (PKL) di PT. Sari Bumi Kusuma, Pontianak-Kalimantan Barat pada bulan Febuari sampai April Pada bulan November 2008 penulis mengikuti kegiatan AFSA MEETING 2008 sebagai delegasi dari AFSA LC IPB yang diadakan di Bangkok, Thailand. Selama masa kuliah, penulis pernah menerima Beasiswa dari PPA dan Tanabe Foundation. Sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Kehutanan pada Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor, penulis melaksanakan kegiatan praktek khusus (skripsi) dalam bidang kimia kayu dengan judul Keragaman Nilai Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Dalam Kayu Reaksi Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr dan Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc.

7 iii KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan menyusunnya menjadi sebuah karya ilmiah dengan judul Keragaman Nilai Lignin Terlarut Asam (Acid Soluble Lignin) Dalam Kayu Reaksi Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn. Karya ilmiah ini sebagai salah satu syarat mendapatkan gelar Sarjana Kehutanan dari Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor. Lignin merupakan salah satu dari komponen makromolekul penyusun kayu selain selulosa dan hemiselulosa. Komponen lignin ini terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenilpropana. Salah satu sifat lignin yang terkait dengan reaktifitas lignin adalah lignin terlarut asam. Penelitian ini memberikan informasi mengenai kandungan lignin terlarut asam dalam kayu reaksi Pinus merkusii dan Gnetum gnemon. Keragaman kandungan lignin, lignin terlarut asam dari posisi berbeda pada batang pohon yang sama, komposisi cincin aromatik penyusun lignin dan hubungan antara lignin terlarut asam dengan cincin aromatik penyusun lignin menjadi bahasan dalam karya ilmiah ini. Penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu kelancaran penulisan karya ilmiah ini. Penulis menyadari bahwa tulisan ini jauh dari kesempurnaan. Untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan tulisan ini. Semoga bermanfaat. Bogor, Januari 2009 Penulis

8 iv UCAPAN TERIMA KASIH 1. Bapak Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M.Agr dan Bapak Ir. Deded Sarip Nawawi, M.Sc atas bimbingan dan nasehat serta kesabaran selama membimbing penulis. 2. Bapak Ir. Nana Mulyana Arifjaya, M.Si dan Bapak Dr. Ir. Agus Priyono Kartono, M.Si atas kesediaan waktu menguji penulis serta nasehat dan masukan kepada penulis. 3. Ibunda tercinta yang telah memberikan perhatian, kasih sayang dan cinta serta pengorbanan tenaga dan materi untuk penulis I love you Mom. 4. Ayah yang telah memberikan pelajaran bahwa hidup tidak berjalan seperti apa yang kita inginkan. 5. Saudara-saudaraku Hendra Guswandi, Hirawati dan Muhammad Reza yang terus memberi semangat dan cinta pada penulis. 6. Tante, Om, Nenekku dan keluarga besar lainnya, Are, Alex, Soppi, Rezi, Resti dan Rival, semoga penulis dapat menjadi apa yang telah diharapkan. 7. Ahmad Zhillan Zhulila Alaf Lubis, makhluk kecil yang mungil sebagai anugerah dan inspirasi baru dalam kehidupan penulis. 8. Seluruh dosen dan staf pegawai Fahutan khususnya Departemen Hasil Hutan yang telah memberikan ilmu yang begitu banyaknya kepada penulis. 9. Teman-teman satu bimbingan (Ali dan Shandi) dan satu bagian Kimia Hasil Hutan (Puy, Bang Hotman, Rendra, AdiOk, Patria, Kiting, Ting-ting, Ipeh, Gokma dan Zee), terima kasih atas cerita yang telah terukir dan semua kenangan suka dan duka yang telah kita ciptakan bersama. 10. Teman-teman THH 41 Mona, Nining, Maya, Gendis, Ady, Ajo, Risqy (Ahong), Siska, Andre, Weni, Meita dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu, atas kebersamaan dan persahabatan selama menggali ilmu. 11. Fi-co, J-co, Si-co atas persahabatan dan pengalaman menakjubkan yang telah kita lewati dan terukir sendiri sebagai cerita kita. 12. Semua pihak yang telah membantu kelancaran selama penelitian dan penulisan karya ilmiah ini.

9 v DAFTAR ISI halaman DAFTAR ISI... v DAFTAR TABEL... vii DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR LAMPIRAN... ix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan Manfaat... 2 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Komponen Kimia Kayu Lignin Lignin Terlarut Asam Kayu Reaksi (Reaction Wood) Karakteristik Kayu Pinus ( Pinus merkusii Jungh et de Vriese) Melinjo (Gnetum gnemon Linn) BAB III METODE PENELITIAN Waktu dan Tempat Alat dan Bahan Tahapan Analisis Lignin Terlarut Asam Persiapan Contoh Uji Ekstraksi Ethanol Benzene ( 1:2 v/v) Penentuan Kadar Lignin Klason (Lignin Tidak Larut Asam) Penentuan Kadar Lignin Terlarut Asam Diagram Alir Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Lignin Klason dan Lignin Terlarut Asam Hubungan Lignin Klason, Lignin Terlarut Asam dan Total Lignin Hubungan Kadar Lignin dan Jenis Cincin Aromatik Penyusun Lignin... 24

10 vi ii BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 34

11 vii DAFTAR TABEL No. halaman 1. Komponen kimia kayu pinus (P. merkusii) Komposisi lignin beberapa jenis pinus pada bagian tekan dan normal Komponen kimia kayu melinjo (G. gnemon) Kandungan lignin kayu reaksi P. merkusii dan G. gnemon pada arah melingkar batang Perbandingan nilai lignin klason dan lignin terlarut asam terhadap total lignin kayu pada kayu P. merkusii dan G. gnemon Kandungan guaiasil dan p-hidroksiphenil pada lignin P. merkusii Kandungan siringil/guaiasil pada G. gnemon... 28

12 viii DAFTAR GAMBAR No. halaman 1. Bagan umum komponen kimia kayu Unit pembentuk lignin Pembentukan kayu reaksi pada pohon yang tumbuh miring Contoh uji Bagan diagram alir penelitian Kandungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi P. merkusii pada arah melingkar batang Kandungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi G. gnemon pada arah melingkar batang Hubungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi P.merkusii Hubungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi G. gnemon Hubungan kandungan Lignin klason dan p-hidroksiphenil pada kayu tekan P. merkusii Hubungan kandungan lignin terlarut asam dan p-hidroksiphenil pada kayu tekan P. merkusii Hubungan kandungan lignin terlarut asam dan siringil/guaiasil pada kayu reaksi G. gnemon... 29

13 ix DAFTAR LAMPIRAN No. halaman 1. Lignin klason dan lignin terlarut asam (Acid Soluble Lignin) pada kayu P. merkusii Lignin klason dan lignin terlarut asam (Acid Soluble Lignin) pada kayu G. gnemon... 36

14 1 BAB I PENDAHULUAN 1.2 Latar Belakang Kayu sebagai salah satu produk biologi mempunyai sifat yang sangat beragam dan kompleks, baik dalam jenis yang berbeda, jenis yang sama dari pohon yang berbeda, maupun dalam satu batang pohon yang sama. Faktor genetis dan lingkungan mempengaruhi pertumbuhan pohon yang akan berpengaruh pula pada kualitas kayu. Kayu yang biasanya dikehendaki untuk digunakan adalah kayu yang normal, walaupun penyimpangan dari bentuk normal bukanlah hal yang jarang terjadi. Penyimpangan dapat terjadi berupa terbentuknya kayu reaksi sebagai respon pertumbuhan kayu terhadap gangguan dari luar seperti angin atau gravitasi (Hoadley 2000). Telah diketahui sebelumnya bahwa kayu reaksi memiliki sifat kimia yang berbeda dibandingkan dengan kayu normal. Dalam hal kandungan lignin, kayu tekan jenis kayu daun jarum memiliki kadar lignin yang lebih tinggi dibandingkan kayu normal, sedangkan pada kayu tarik jenis kayu daun lebar berlaku hal sebaliknya. Banyak literatur yang memberikan informasi tentang lignin mulai dari manfaat, struktur lignin sampai pengaruhnya terhadap pengolahan dan penggunaan kayu (Akiyama et al. 2005, Fengel dan Wegener 1995, Sjostrom 1995). Salah satu sifat kimia lignin yang terkait dengan reaktifitasnya adalah lignin terlarut asam (Acid Soluble Lignin). Namun penelitian dan data mengenai lignin terlarut asam untuk jenis kayu Indonesia masih sangat kurang. Metode klason merupakan prosedur yang paling umum digunakan dalam penentuan lignin. Prosedur ini memisahkan lignin sebagai material yang tidak larut dengan depolimerisasi selulosa dan hemiselulosa dalam asam sulfat 72% yang diikuti dengan hidrolisis polisakarida pada asam sulfat 3% yang dipanaskan. Bagian yang terlarut menjadi filtrat disebut lignin terlarut asam (Yasuda et al. 2001). Dence (1992), Musha dan Goring (1974), Fuji et al. (1974) dalam Akiyama et al. (2005) menyatakan bahwa terdapat perbedaan yang nyata antara jenis softwood dan hardwood dalam hal kandungan lignin terlarut asam yang

15 2 didasarkan pada prosedur lignin Klason. Proporsi lignin terlarut asam umumnya rendah pada softwood. Proporsi lignin terlarut asam pada hardwood yang tinggi terdapat pada jenis yang memiliki lignin klason kecil dan kandungan metoksil yang tinggi. Secara tidak langsung, terlihat bahwa kandungan metoksil berkorelasi positif dengan kandungan lignin terlarut asam (Obst 1982, Obst dan Ralph 1983, dalam Akiyama et al. 2005). Hubungan ini belum bisa digeneralisasi karena keragaman kadar lignin tidak hanya terdapat diantara jenis kayu yang berbeda tetapi ditemui juga pada jenis yang sama bahkan dalam satu batang yang sama. Kayu reaksi adalah salah satu contoh kayu yang sangat representatif untuk melihat keragaman lignin dalam satu batang yang sama. Hal ini didasarkan pada hasil penelitian Akiyama et al. (2003) yang menemukan bahwa kadar dan sifat kimia lignin berbeda pada posisi jaringan kayu reaksi tarik yang berbeda dan sejalan dengan besarnya tekanan selama pertumbuhan pohon. Semakin besar tekanan pertumbuhan semakin besar pula pembentukan kayu reaksi tarik yang diikuti oleh semakin rendahnya kadar lignin. 1.2 Tujuan Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui keragaman kandungan lignin klason dan acid soluble lignin pada batang yang sama tetapi pada posisi yang berbeda yang memiliki kandungan lignin yang berbeda, khususnya pada kayu reaksi. 1.3 Manfaat Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat kimia kayu berupa lignin klason dan lignin terlarut asam dari bagian reaksi kayu Pinus merkusii Jungh et de Vriese dan Gnetum gnemon Linn. Informasi ini dapat berkontribusi pada pengembangan ilmu pengetahuan mengenai sifat kimia kayu dan sebagai dasar dalam pemanfaatan kayu berbasis komponen kimianya.

16 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Komponen Kimia Kayu Komponen kimia kayu terdiri atas dua komponen utama yaitu komponen makromolekul yang terdiri dari selulosa, poliosa (hemiselulosa) dan lignin, dan komponen minor yang terdiri dari ekstraktif dan zat-zat mineral (Gambar 1). Perbandingan dan komposisi kimia selulosa, lignin dan poliosa berbeda pada kayu daun jarum dan kayu daun lebar (Fengel dan Wegener 1995). Komposisi kimia untuk serat kayu daun jarum terdiri dari 28±3% lignin, selulosa 42±2%, hemiselulosa 27±2% dan zat ekstraktif 3±2%, sedangkan untuk serat kayu daun lebar terdiri dari lignin 20±4%, selulosa 45±2%, hemiselulosa 30±5% dan zat ekstraktif 5±3%. Dalam kayu dari daerah iklim temperate, bagian senyawa polimer tinggi yang menyusun dinding sel mencapai 97-99% dari zat kayu. Untuk kayu tropika, angka tersebut dapat turun hingga angka rerata 90%. Selanjutnya Fengel dan Wegener (1995) menyebutkan bahwa komponen kayu zat-zat makromolekul, terdiri dari selulosa yang merupakan komponen kayu terbesar yang dalam kayu daun jarum dan kayu daun lebar jumlahnya mencapai hampir setengahnya, poliosa (hemiselulosa) yang sangat dekat asosiasinya dengan selulosa dalam dinding sel, lignin yang merupakan komponen makromolekul ketiga dan senyawa polimer minor yang terdapat dalam jumlah yang sedikit dalam kayu yaitu sebagai pati dan senyawa pektin. Zat-zat berat molekul rendah dapat berupa: 1. Senyawa aromatik; senyawa yang paling penting dari kelompok ini adalah senyawa tanin yang dapat dibagi menjadi tanin yang dapat dihidrolisis dan senyawa tanin terkondensasi. 2. Terpena; merupakan kelompok senyawa hidrokarbon alami yang tersebar luas.

17 4 3. Asam alifatik; asam lemak jenuh dan tak jenuh tinggi terdapat dalam kayu terutama dalam bentuk esternya dengan gliserol (lemak dan minyak) atau dengan alkohol tinggi (lilin). 4. Alkohol; kebanyakan alkohol alifatik dalam kayu terdapat sebagai komponen ester, sedangkan sterol aromatik, termasuk dalam steroid, terutama terdapat sebagai glikosida. 5. Senyawa anorganik; komponen mineral kayu dari daerah iklim sedang terutama adalah unsur-unsur kalium, kalsium dan magnesium. Unsurunsur lain dalam kayu tropika, misalnya silikon, dapat merupakan komponen anorganik utama. 6. Komponen lain; monosakrida dan disakarida terdapat dalam kayu hanya dalam jumlah yang sedikit tetapi mereka terdapat dalam persentase yang tinggi dalam kambium dan dalam kulit bagian dalam. Jumlah sedikit amina dan etena juga terdapat dalam kayu. Kayu Senyawa berat molekul kecil Senyawa makromolekul Bahan organik Bahan anorganik polisakarida lignin ekstraktif abu selulosa poliosa Gambar 1. Bagan umum komponen kimia kayu 2.2 Lignin Lignin merupakan polimer alami terbanyak kedua setelah selulosa dan berperan penting dalam dunia tumbuhan. Lignin meningkatkan sifat-sifat kekuatan mekanik sedemikian rupa sehingga tumbuhan yang besar seperti pohon yang tingginya lebih dari 15 m tetap dapat kokoh berdiri.

18 5 Lignin adalah suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan. Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat dan bahkan tidak ada hubungan dengan golongan senyawa tersebut, akan tetapi lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam, karenanya susunan lignin yang pasti di dalam kayu tetap tidak menentu (Haygreen dan Bowyer 1996). Banyak studi dengan karbon ( 14 C) radioaktif menegaskan bahwa p- hidroksisinamil alkohol; p-koumaril alkohol (I), koniferil alkohol (II) dan sinapil alkohol (III) merupakan senyawa induk (precursor) primer dan merupakan unit pembentuk semua lignin (Gambar 2). CH 2 OH CH CH CH 2 OH CH CH CH 2 OH CH CH OH OH OCH 3 H 3 CO OH OCH 3 (I) (II) (III) Gambar 2. Unit dasar pembentuk lignin; I (p-koumaril alkohol); II (koniferil alkohol); III (sinapil alkohol) Lignin terdapat diantara sel-sel dan di dalam dinding sel. Diantara sel-sel, lignin berfungsi sebagai perekat untuk mengikat sel-sel bersama-sama. Dalam dinding sel, lignin sangat erat hubungannya dengan selulosa dan berfungsi untuk memberikan ketegaran pada sel, berpengaruh dalam memperkecil perubahan dimensi sehubungan dengan perubahan kandungan air kayu dan lignin dapat mempertinggi ketahanan kayu terhadap serangan cendawan dan serangga melalui perannya sebagai physical barrier. Struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit

19 6 fenilpropana. Dalam kayu daun jarum kandungan lignin lebih banyak bila dibandingkan dengan kayu daun lebar dan juga terdapat beberapa perbedaan dalam strukturnya. Dari segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lamela tengah majemuk maupun dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel, lignin dimasukan sebagai komponen terakhir di dalam dinding sel, menembus diantara fibril-fibril sehingga memperkuat dinding sel (Fengel dan Wegener 1995). Sjostrom (1995) menyebutkan bahwa konsentrasi lignin adalah tinggi dalam lamela tengah dan rendah dalam dinding sekunder, tetapi karena ketebalannya paling tidak 70% lignin dalam kayu daun jarum terdapat dalam dinding sekunder. Lignin dapat dibagi ke dalam beberapa kelompok menurut unsur strukturalnya (Sjostrom 1995, Achmadi 1990), yaitu: 1. Lignin guaiasil : terdapat pada kayu daun jarum (26-32%), dengan prazat koniferil alkohol dan p-coumaryl alkohol. 2. Lignin guaiasil-siringil : merupakan ciri kayu daun lebar (20-28%, pada kayu tropis > 30%), dengan prazat koniferil alkohol : sinapil alkohol dengan nisbah 4:1 sampai 1:2. Proporsi senyawa induk (precursors) pada lignin bervariasi tergantung pada jenis tumbuhannya. Lignin pada softwood yang normal biasanya merujuk pada guaiacyl lignin karena elemen strukturalnya secara prinsip diturunkan dari trans-coniferil alkohol (lebih dari 90%), dan sisanya mengandung senyawa utama trans-p-coumaryl alkohol. Sebaliknya, lignin pada hardwood umumnya disebut lignin guaiacyl-syringyl dengan penyusun utamanya adalah unit-unit transconiferyl alkohol dan trans-sinapyl alkohol dengan rasio yang beragam (sekitar 50% trans-coniferyl alkohol dan 50% trans-sinapyl alkohol). Struktur bangun lignin adalah ikatan bersama dari rantai/ikatan eter (C-O-C) dan ikatan karbonkarbon (C-C). Ikatan antar unit tersebut (lebih dari dua per tiga adalah tipe ether) pada lignin hardwood dan softwood membentuk struktur β-o-4 (Gullichsen dan Paulapuro, 2004). Untuk struktur lignin pada Graminae, Nimz et al. (1981)

20 7 dalam Fengel dan Wegener (1995), mengklasifikasikan lignin kelompok ini sebagai lignin GSH (guaiasil, siringil, p-hidroksiphenil). Terdapat beberapa jenis lignin berdasarkan cara isolasinya, diantaranya: 1. Lignin klason. Isolasi dengan cara klason menggunakan asam sulfat dengan konsentrasi pada hidrolisis tahap pertama adalah antara 68% dan 78% (kebanyakan 72%), kemudian dilanjutkan dengan tahap pengenceran dan untuk menyempurnakan hidrolisis polisakarida digunakan asam dengan konsentrasi rendah (Fengel dan Wegener 1995). 2. Lignin Bjorkman. Lignin ini juga disebut lignin kayu yang digiling (Milled Wood Lignin). Struktur sel kayu dirusak dan bagian lignin dapat diperoleh dengan cara mengekstraksi dengan campuran dioksan-air (Sjostrom 1995). 3. Lignin enzimatik selulotik (Cellulolitic Enzime Lignin). Polisakarida dihilangkan dengan menggunakan enzim-enzim dan lignin yang dihasilkan tetap mempertahankan struktur aslinya tanpa perubahan (Sjostrom 1995). 4. Lignin Teknis, dimana lignin dirubah menjadi turunannya yang larut, antara lain: Lignosulfonat. Kayu direaksikan pada suhu tinggi dengan larutan yang mengandung belerang dioksida dan ion hidrogen sulfit. Lignin kraft dan lignin alkali. Hasil reaksi pada suhu 170 o C dengan NaOH atau campuran NaOH dan Na 2 S. Lignin etanol (lignin organosolv). Lignin yang diperoleh dari pemanasan kayu dengan ethanol pada suhu pengolahan pulp (Achmadi 1990). Secara kuantitatif, lignin dapat dihidrolisis dan diekstraksi dari kayu atau diubah menjadi turunan yang mudah larut. Sjostrom (1995) menyatakan bahwa lignin kayu dapat ditentukan secara gravimetri dengan metode klason. Kayu daun jarum normal mengandung 26 32% lignin, sedangkan kandungan lignin kayu tekan adalah 35 40%.

21 8 Penentuan kandungan lignin adalah penting untuk analisis kayu maupun untuk karakteristik pulp. Metoda-metoda penentuan lignin secara kuantitatif dapat dibagi sebagai berikut: 1. Metode langsung, yaitu lignin ditentukan sebagai sisa 2. Metode tidak langsung, dimana kandungan lignin: a. dihitung sesudah penentuan polisakarida b. ditentukan dengan metoda-metoda spektrofotometri c. merupakan hasil reaksi lignin dengan bahan kimia pengoksidasi Metoda langsung didasarkan pada prinsip isolasi dan penentuan secara gravimetri lignin yang tidak larut dalam asam. Metode yang paling mantap adalah penentuan lignin menurut Klason. Hidrolisis dilakukan dengan perlakuan kayu yang sudah diekstraksi lebih dahulu atau pulp tak dikelantang dengan asam sulfat 72% (Fengel dan Wegener 1995). 2.3 Lignin Terlarut Asam Kesalahan di dalam penentuan lignin dapat disebabkan oleh senyawasenyawa dan hasil-hasil reaksi yang tetap tinggal dengan lignin dalam sisa yang tidak dapat dihidrolisis dan menyebabkan seolah-olah angka lignin tinggi. Pada sisi lain sebagian lignin larut pada kondisi asam, memberikan hasil angka lignin yang lebih rendah. Sekitar 1% lignin larut asam terdapat dalam kayu daun jarum sedangkan yang terdapat dalam kayu daun lebar sampai 4% (Fengel dan Wegener 1995). Ada beberapa metode standar dalam penentuan jumlah total lignin dari kayu dan pulp. Metode yang diberikan pada awalnya oleh klason yang sering disebut penentuan lignin klason yang didasarkan pada hidrolisis dan kelarutan dari selulosa dan hemiselulosa yang berasal dari kayu atau pulp yang diekstrak dengan asam sulfat 72%. Hidrolisis akhir dibuat menjadi asam sulfat 3%. Residu yang tidak larut dicuci, dikeringkan dan ditimbang. Acid soluble lignin ditentukan dengan spektrofotometri UV, biasanya dengan panjang 205 nm. Residu lignin klason tidak dapat digunakan untuk mengetahui struktur lignin karena kondensasi dan reaksi lain yang terjadi pada kondisi asam kuat (Gullichsen dan Paulapuro 2004).

22 9 Hatfield dan Fukushima (2005) menyatakan bahwa sebagian kecil dari total lignin dapat terlarut didalam larutan asam pada tahap kedua prosedur lignin klason. Lignin yang larut dalam asam ini dapat ditentukan dengan pengukuran spektrofotometri ultraviolet pada panjang gelombang 280, 240 atau 205 nm dan absorbansi dibandingkan dengan sampel referensi lignin. Hasil degradasi polisakarida diketahui mempengaruhi absorbansi pada 280 nm, oleh karena itu pengukuran lebih baik dilakukan pada 200 hingga 208 nm (Fengel dan Wegener 1995). Ahli kimia kayu menyusun protokol standar untuk mengukur lignin terlarut asam dengan TAPPI UM-250. Inti dari prosedur ini adalah penentuan absorpsi sinar UV pada larutan asam terakhir didalam prosedur lignin klason. Ada dua masalah dalam penggunaan metode ini yaitu (1) koefisien tertentu yang digunakan sangat bervariasi tergantung tipe lignin dan harus ditentukan untuk tiap tipe lignin yang sampai sekarang masih dalam penelitian. Selama tidak ada perlakuan khusus, nilai ini dalam tiap literatur sebesar 110 L g -1 cm -1 dan dimungkinkan untuk memperkirakan nilai lignin, (2) pemilihan absorpsi maksimum yang digunakan untuk analisis perlu ditentukan. Seperti telah diutarakan, persentase kecil sisa lignin umumnya tetap tinggal dalam holoselulosa. Bagian-bagian sisa lignin ini berubah selama delignifikasi, yaitu menjadi larut selama penentuan sisa lignin yang tidak larut dalam asam dengan hidrolisis asam terhadap holoselulosa. Lignin yang larut dalam asam ini menyebabkan kesalahan hingga 9% dalam analisis kayu. Hanya jika lignin yang tidak larut dalam asam dan yang larut dalam asam telah ditentukan, maka hasil analisis mencapai 100%. Selain dengan cara spektrofotometri, lignin yang terlarut asam bisa juga ditentukan dengan cara penentuan sisa lignin total menggunakan metode asetil bromida (Fengel dan Wegener 1995).

23 Kayu Reaksi (Reaction Wood) 180 o 180 o (Kayu Oposit) 0 o Softwood 0 o (Kayu Tekan) 180 o 180 o (Kayu Tarik) 0 o Hardwood 0 o (Kayu Oposit) Gambar 3. Pembentukan Kayu Reaksi Pada Pohon Yang Tumbuh Miring Kayu reaksi adalah sebuah istilah yang diberikan untuk kayu dari cabang dan batang yang tumbuh abnormal (tidak lurus). Kayu reaksi ini berhubungan dengan gaya gravitasi. Terbentuknya kayu reaksi dapat disebabkan karena tiupan angin, pertumbuhan pohon di bawah es atau salju yang mengarah ke matahari (Hoadley 2000). Kayu reaksi dapat terjadi pada jenis-jenis kayu yang berasal dari ordo coniferales gymnospermae (softwood) yang sering disebut kayu daun jarum maupun pada jenis-jenis kayu yang berasal dari kelas dikotiledon angiospermae (hardwood) yang sering disebut kayu daun lebar. Cacat kayu reaksi yang terjadi pada kayu daun jarum disebut kayu tekan (compression wood) dan bila terjadi pada kayu daun lebar disebut kayu tarik (Tsoumis,1991). Senada dengan ini, Haygreen dan Bowyer (1996) menyebutkan bahwa kayu reaksi yang dibentuk dalam kayu daun lebar berbeda dengan yang dibentuk dalam kayu daun jarum. Dalam kayu softwood, kayu reaksi disebut kayu tekan dan dalam kayu hardwood disebut dengan kayu tarik, tetapi dalam keduanya fungsi kayu reaksi sama yaitu untuk mengembalikan batang atau cabang ke posisi yang semula.

24 11 Kayu tekan pada batang ditandai dengan adanya cincin pertumbuhan yang eksentrik dimana muncul proporsi kandungan yang abnormal. Ketika kayu tekan dipotong, maka pada bagian yang dipotong melintang akan terlihat bahwa pada bagian cepat tumbuh akan berwarna lebih merah dibanding bagian normal, terutama pada kayu pinus (Panshin dan de Zeeuw 1970). Kayu tekan terbentuk pada kayu softwood dimana terdapat distribusi yang tidak merata dari auxin yang mengatur pertumbuhan di sekitar lingkar kayu. Oleh karena itu, jika bagian kayu softwood tumbuh tidak vertikal, maka kayu tekan akan berkembang pada bagian bawah, karena bagian tersebut tertekan dan pada bagian itu juga terdapat peningkatan jumlah auxin (Desch 1996). Jika dibandingkan dengan kayu normal, kayu tekan mempunyai kandungan lignin yang lebih tinggi dan kandungan selulosa yang rendah, serta membutuhkan konsumsi bahan kimia yang tinggi selama proses pulping dan hasil akhir pulp yang rendah (Yeh et al. 2005). Sontag (1904) dalam Timell (1986), memberikan nilai tingkat lignin pada kayu tekan dengan menggunakan Phloroglucinol-hydrochloric acid sebagai bahan pewarna untuk mendeteksi lignin. Kayu tekan mengandung lignin lebih besar 20% dibandingkan kayu normal. Panshin dan de Zeeuw (1970) menyebutkan nilai kandungan lignin berdasarkan berat kering meningkat sekitar 9%, tetapi persentase selulosa pada kayu tekan menurun 10% dari kayu normal dan kandungan galaktosa pada kayu tekan meningkat 7,8% dari kayu normal. Kayu tarik adalah kayu reaksi pada spesies kayu daun lebar. Kayu ini terbentuk pada sisi atas atau sisi tarikan batang yang miring (Haygreen dan Bowyer 1982), tetapi ada beberapa jenis pohon yang bagian kayu tarik tertarik di bagian bawah. Bagian ini membentuk cabang atau batang yang eksentrik (Panshin dan de Zeeuw 1970). Fengel dan Wegener (1995) menyebutkan bahwa kayu tarik lebih tinggi dari pada kayu normal dalam hal kandungan selulosa dan abu, tetapi rendah pada kandungan lignin dan fraksi hemiselulosa.

25 Karakteristik Kayu Pinus ( Pinus merkusii Jungh et de Vriese) Pinus (Pinus merkusii Jungh et de Vriese) termasuk famili Pinaceae. Jenis ini dikenal juga dengan nama damar batu, damar bunga, huyam, kayu sala, kayu sugi, tusam, uyam, pinus. Di Indonesia daerah penyebarannya meliputi Aceh, Sumatera Utara, Sumatera Barat dan seluruh Jawa (tanaman). Tinggi pohon dapat mencapai m dengan panjang batang bebas cabang 2-23 m, diameter sampai 100 cm dan tidak berbanir. Kulit luar kasar berwarna coklat kelabu sampai coklat tua, tidak mengelupas, beralur lebar dan dalam. dalam Tabel 1. Nilai komponen kimia kayu Pinus (P. merkusii Jungh et de Vriese) tersaji Tabel 1 Komponen kimia kayu pinus (P. merkusii) Komponen Kimia Nilai (%) Kelarutan Nilai (%) Selulosa 54.9 Alkohol-benzene 6.3 Lignin 24.3 Air dingin 0.4 Pentosan 14.0 Air panas 3.2 Abu 1.1 NaOH 1% 11.1 Silika 0.2 (Sumber : Martawijaya et al. 1989) Dalam pemanfaatannya tusam digunakan sebagai bahan untuk bangunan perumahan, lantai, mebel, kotak dan tangkai korek api, potlot (dengan pengolahan khusus), pulp, tiang listrik (diawetkan), papan wol kayu dan kayu lapis (Martawijaya et al. 1989). Tabel 2 menyajikan perbandingan kadar lignin kayu tekan dan kayu normal dalam beberapa jenis kayu Pinus. Tabel 2 Komposisi lignin beberapa jenis pinus pada bagian tekan dan normal Jenis Lignin (%) CW¹ NW² Pinus densiflora S, et Z Pinus radiata D.Don Pinus resinosa Ait Pinus rigida Mill Pinus strobus L Pinus sylvestris L Pinus taeda L Keterangan ¹ : Compression Wood; ² : Normal Wood (Sumber: Panshin dan de Zeeuw. 1970)

26 Melinjo (Gnetum gnemon Linn) Melinjo (Gnetum gnemon Linn) merupakan jenis tumbuhan yang sudah dikenal banyak oleh masyarakat Indonesia. Melinjo dikenal juga dengan nama lain belinjo dan bagoe. Selain di Indonesia jenis G. gnemon juga terdapat di Malaysia, Kamboja, Filipina, Thailand dan Vietnam. Melinjo berperawakan pohon yang ramping, berkelamin dua dan selalu hijau dengan batang yang lurus, tingginya 5-10 m, kulit batangnya berwarna kelabu ditandai oleh gelang-gelang menonjol secara nyata, cabang-cabangnya berbagai ukuran dan letaknya melingkari batang, terus sampai di pangkal batang. Cabang itu menebal dipangkalnya. Keragaman sifat kimia lignin kayu reaksi Melinjo disajikan pada Tabel 3. Tabel 3 Komponen kimia kayu melinjo (G. gnemon) Sampel Uji Komponen Kimia Struktural (%) Selulosa α-selulosa Holoselulosa Lignin 0 41,36 20,42 80,08 23, ,42 21,86 80,18 23, ,47 23,93 81,60 22, ,76 21,10 80,18 24,20 Rata-rata 42,00 21,83 80,19 23,41 Keterangan: 0 : Bagian kayu opposite; 180 : Bagian kayu reaksi (Sumber : Nugraheni 2008).

27 14 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus-Oktober 2008 di Bagian Kimia Hasil Hutan, Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan IPB dan di Laboratorium Kimia Bersama Departemen Kimia Fakultas MIPA IPB. 3.2 Alat dan Bahan Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain, golok, willey mill, gelas ukur, sokhlet, desikator, pemanas air, water bath, UV Visible Spectrophotometer SHIMADZU UV Pharma Spec. 1700, aluminium foil, kertas saring, pipet, erlenmeyer, tabung reaksi, pengaduk kaca, gelas piala, plastik, label dan saringan. Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bagian kayu reaksi (kayu tekan) dari jenis Pinus (Pinus merkusii Jungh et de Vrise) dan Melinjo (Gnetum gnemon Linn), ethanol-benzene, asam sulfat 72%, alkohol, aquadestilata. 3.3 Tahapan Analisis Lignin Terlarut Asam Persiapan Contoh Uji Contoh uji yang digunakan berasal dari batang pohon yang mengandung kayu reaksi. Jenis P. merkusii berumur sekitar 40 tahun yang diambil dari kawasan Gunung Bunder (Bogor) dan jenis G. gnemon berumur sekitar 20 tahun yang diambil dari kawasan Petir (Bogor). Contoh uji diambil dari enam posisi arah melingkar batang (Gambar 4). 0 contoh uji Gambar 4. Contoh uji

28 15 Contoh uji dipotong kecil-kecil dengan menggunakan golok kemudian digiling dengan willey mill agar menjadi serbuk dan disaring. Bagian yang diambil adalah partikel yang lolos saringan 40 mesh dan tertahan pada saringan 60 mesh Ekstraksi Ethanol/Benzene ( 1:2 v/v) Prosedur ini merujuk pada TAPPI T 204 om 88 yang pada akhirnya menghasilkan serbuk bebas zat ekstraktif. Serbuk kayu sebanyak 10 gram dimasukkan kedalam kertas saring yang dibuat seperti thimbel, yang telah diketahui beratnya. Thimbel dimasukkan kedalam sokhlet dan diekstraksi dengan 300 ml etanol-benzene (1:2) selama 8 jam. Selanjutnya thimbel dicuci dengan ethanol, hingga larutan bening dan diangin-anginkan Penentuan Kadar Lignin Klason (Lignin Tidak Larut Asam) Prosedur ini menggunakan standar TAPPI T 222 om 88. Sampel kayu bebas ekstraktif ekuivalen berat kering 1.0±0.1 gram dimasukan ke dalam gelas piala. Setelah itu ditambahkan larutan asam sulfat 72% sebanyak 15 ml. Penambahan asam dilakukan secara perlahan dan bertahap sambil diaduk dengan suhu dijaga pada 20±1 C. Setelah tercampur sempurna gelas piala disimpan pada suhu 20±1 C selama 2 jam sambil diaduk sesekali. Sebanyak ml air dimasukkan ke dalam erlenmeyer 1000 ml kemudian sampel dari gelas piala dipindahkan ke dalam erlenmeyer. Larutan dibilas dan diencerkan dengan air hingga dicapai konsentrasi asam sulfat 3% yaitu hingga total volume 575 ml. Larutan dididihkan selama 4 jam dan volume larutan dijaga tetap konstan dengan menambahkan air panas, kemudian lignin disaring dan dicuci dengan air panas hingga bebas asam. Sampel lignin dikeringkan dalam oven pada suhu 105±3 C hingga beratnya konstan untuk kemudian ditimbang. Kadar Lignin : A % Lignin = 100% B A = Berat Lignin (gram) B = Berat serbuk awal (gram)

29 Penentuan Kadar Lignin Terlarut Asam Pengujian kadar lignin terlarut asam dilakukan berdasarkan TAPPI T 250. Filtrat dari hasil penentuan lignin klason digenapkan volumenya menjadi 1000 ml, kemudian diambil 5 ml sampel uji untuk diuji dengan alat spectrophotometer. Selain itu, dibuat sampel blanko dari 15 ml asam sulfat yang diencerkan hingga volumenya menjadi 1000 ml yang juga diambil sampel uji sebanyak 5 ml untuk pengujian spectrophotometer. Panjang gelombang yang dipakai adalah 205 nm dan koefisien adsorbsi 110 L/g-cm. Kadar lignin terlarut asam dihitung dengan menggunakan rumus : Konsentrasi lignin terlarut asam C A 110 Vfinal Vinitial Kadar lignin terlarut asam CV ASL = 1000xBKT 100% C = konsentrasi filtrat lignin terlarut asam (g/l) V = volume total filtrat (ml) A = pembacaan pada panjang gelombang 205 nm V final V initial = volume akhir larutan (ml) = volume inisial blanko (ml) ASL = kadar lignin terlarut asam (%) BKT = berat kering tanur serbuk kayu (g)

30 Diagram Alir Penelitian Serbuk kayu mesh Ekstraksi dengan etanol/benzene (1:2); 8 jam Hidrolisis 1 gram serbuk dengan 15 ml asam sulfat 72% selama 2 jam pada suhu 20±1 C Hidrolisis dengan H 2 SO 4 3% selama 4 jam pada suhu ±100 C Padatan Filtrat Lignin Klason Volume larutan dijadikan 1000 ml Uji ASL dengan Spectrophotometer Gambar 5. Bagan diagram alir penelitian

31 18 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Lignin Klason dan Lignin Terlarut Asam Lignin merupakan suatu polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi, tersusun atas unit-unit fenilpropan (Sjostrom 1995). Penentuan proporsi kandungan lignin dalam kayu sering ditentukan dengan menggunakan metode Klason. Metode ini memisahkan lignin sebagai material yang tidak larut dengan depolimerisasi selulosa dan hemiselulosa dalam asam sulfat 72% yang diikuti dengan hidrolisis polisakarida pada asam sulfat 3% yang dipanaskan. Bagian yang terlarut menjadi filtrat disebut lignin terlarut asam (acid soluble lignin) yang dapat ditentukan nilainya dengan menggunakan spectrophotometer (Fengel dan Wegener 1995). Perbedaan dalam hal kandungan lignin tidak hanya terjadi pada lignin klason tetapi juga pada nilai lignin terlarut asam yang berdampak pada perbedaan kandungan lignin total. Seperti halnya yang terjadi pada kayu tarik kayu Poplar (Akiyama et al. 2005), hasil penelitian ini menunjukkan bahwa keragaman kadar lignin terjadi juga pada kayu tekan dari jenis kayu kelompok gimnospermae (Tabel 4). Secara umum kayu P. merkusii memiliki kadar lignin yang lebih tinggi, dibanding kayu G. gnemon. Oleh karena kadar lignin terlarut asam kayu Melinjo lebih tinggi dibanding kayu Pinus, maka hal ini mendukung hubungan antara kadar lignin dengan lignin terlarut asam yang telah ditemukan pada beberapa jenis kayu yang berbeda (Akiyama et al. 2005, Mahmudi 2008). Satu hal yang menarik adalah tingginya kadar lignin terlarut asam dari kayu G. gnemon, padahal jenis kayu ini termasuk ke dalam kelompok gimnospermae yang umumnya memiliki kadar lignin terlarut asam yang relatif kecil (Fengel dan Wegener 1995). Hal ini mungkin berkaitan dengan struktur kimia lignin kayu Melinjo yang berbeda dari umumnya jenis kayu softwood. Kayu Melinjo walaupun termasuk ke dalam kelompok gimnospemae akan tetapi memiliki beberapa ciri yang menyerupai jenis kayu daun lebar dari kelompok angiospermae, seperti terdapatnya vessel dalam jaringan kayunya dan struktur ligninnya yang mengandung unit siringil (Syafii dan Nawawi 2008).

32 19 Tabel 4 Kandungan lignin kayu reaksi P. merkusii dan G. gnemon pada arah melingkar batang Jenis Kayu Pinus merkusii Gnetum gnemon Posisi Lignin (%) Sampel Klason ASL Total 0 o o o o o o o o o o o o (keterangan: 0 o : bagian kayu opposite; 180 o : bagian kayu tekan) Kayu P. merkusii seperti umumnya kayu jenis gimnospermae membentuk kayu tekan sebagai respon terhadap adanya gangguan dari luar seperti angin, gravitasi atau pohon tumbuh miring. Nilai lignin klason pada arah melingkar batang kayu menunjukkan suatu kecenderungan dimana terdapat peningkatan kadar lignin klason dari bagian kayu oposit ke arah bagian kayu tekan dan terjadi sebaliknya untuk lignin terlarut asam (Gambar 6). Kadar lignin tertinggi, baik lignin klason maupun total lignin, terdapat pada bagian kayu dengan proporsi jaringan kayu reaksi yang paling besar. Oleh karena pembentukan kayu reaksi merupakan respon pohon terhadap pengaruh mekanis dari luar, maka pada jenis kayu daun jarum semakin tinggi tekanan yang diterima pohon selama pertumbuhan, pohon akan membentuk jaringan kayu reaksi yang semakin besar dengan kadar lignin yang semakin tinggi. Kayu tekan P. merkusii memiliki kandungan lignin klason paling tinggi yaitu 32,44 % atau lebih tinggi dibanding bagian kayu oposit dengan kadar lignin klason 25,47 %. Hasil yang didapat ini sejalan dengan hasil penelitian yang telah disampaikan oleh Hagglund dan Ljnggren dalam Timell (1986) yang menyebutkan bahwa lignin kayu tekan dapat lebih tinggi hingga 36% dibandingkan pada kayu normal.

33 20 Gambar 6. Kandungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi P. merkusii pada arah melingkar batang (0 o : bagian kayu opposite; 180 o : bagian kayu tekan) Kandungan lignin terlarut asam (Acid soluble lignin) dari P. merkusii memperlihatkan kecenderungan yang berlawanan dengan kecenderungan yang terjadi pada kandungan lignin klason. Dengan meningkatnya kandungan lignin klason, lignin terlarut asam semakin menurun. Hal ini kemungkinan karena adanya keterkaitan antara reaksi pembentukan lignin terlarut asam dengan jenis dan komposisi struktur kimia penyusun lignin. Dalam kayu P. merkusii yang merupakan jenis softwood, pembentukan lignin terlarut asam dapat dipengaruhi oleh komposisi guaiasil dan p-hidroksiphenil yang menyusun lignin kayu daun jarum. Seperti halnya pada kayu P. merkusii, kayu reaksi yang terbentuk pada jenis G. gnemon juga merupakan kayu tekan karena bagian kayu reaksi terbentuk di bagian bawah batang yang miring yang merupakan ciri dari pembentukan kayu reaksi dari jenis gimnospermae. Namun melihat pada ciri anatominya jenis ini tidak seperti halnya pada jenis softwood umumnya, dimana jenis ini mempunyai pori pada jaringan kayunya yang merupakan salah satu ciri dari jenis hardwood (angiospermae). Pada kayu reaksi G. gnemon nilai kandungan lignin klason menunjukan kecenderungan yang sama dengan jenis P. merkusii. Nilai lignin klason meningkat sejalan dengan semakin besarnya pembentukan kayu tekan, sedangkan nilai lignin terlarut asam berlaku sebaliknya (Gambar 7). Kecenderungan nilai lignin terlarut

34 21 asam diduga berkaitan dengan komposisi struktur kimia lignin kayu G. gnemon. Berbeda dengan jenis softwood lainnya struktur kimia lignin G. gnemon terdiri dari siringil dan guaiasil yang merupakan ciri dari hardwood. Gambar 7. Kandungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi G. gnemon pada arah melingkar batang (0 o : bagian kayu opposite; 180 o : bagian kayu tekan) Kayu reaksi terbentuk sebagai akibat dari adanya pengaruh mekanis dari luar atau tekanan selama pertumbuhan pohon. Seperti telah diketahui, kayu daun jarum mempunyai susunan jaringan yang homogen yang terutama disusun oleh trakeida. Trakeida pada kayu daun jarum mempunyai peran ganda yakni sebagai penyalur zat makanan dan juga berfungsi sebagai kekuatan mekanis dari pohon. Pengaruh-pengaruh mekanis dari luar yang dialami pohon memaksa pohon memberikan reaksi dengan membentuk lignin lebih banyak dari normal sehingga pada kayu yang mengalami tekanan akan memiliki kandungan lignin yang lebih besar. 4.2 Hubungan Lignin Klason, Lignin Terlarut Asam dan Total Lignin Hasil penelitian menunjukan bahwa perubahan kandungan lignin akibat pembentukan kayu tekan berkorelasi dengan tinggi rendahnya pembentukan kayu reaksi yang merupakan respon terhadap perbedaan tekanan yang diterima pohon selama pertumbuhan. Pada kayu tekan P. merkusii nilai lignin klason meningkat ke arah bagian kayu yang semakin dekat dengan bagian kayu tekan dan kemudian

35 22 kembali menurun dengan semakin jauhnya posisi sampel dari bagian tekan. Nilai lignin terlarut asam terjadi sebaliknya dimana nilainya semakin menurun dengan semakin dekatnya posisi sampel dengan bagian tekan (Tabel 5). Tabel 5 Perbandingan nilai lignin klason dan lignin terlarut asam terhadap total lignin kayu pada kayu P. merkusii dan G. gnemon Jenis Kayu Posisi Sampel Klason/Total (%) ASL/Total (%) Pinus merkusii Gnetum Gnemon 0 o o o o o o o o o o o o (keterangan: 0 o : bagian kayu opposite; 180 o : bagian kayu tekan) Nilai lignin klason dari kayu tekan P. merkusii sekitar 96% dan nilai lignin terlarut asam sekitar 4% dari total lignin. Semakin tinggi nilai lignin klason atau kadar lignin, semakin rendah nilai lignin terlarut asam (Gambar 8). Hal ini diduga dipengaruhi oleh jenis dan komposisi dari komponen penyusun molekul lignin yaitu kandungan unit guaiasil dan p-hidroksiphenil. Sebagaimana telah diketahui bahwa jenis kayu daun jarum disusun oleh lignin dari unit guaiasil dan p- hidroksiphenil (Fengel dan Wegener 1985, Sjostrom 1995), sehingga karakteristik kimia molekul lignin kayu daun jarum sangat ditentukan oleh proporsi dan reaktifitas kedua jenis unit penyusun lignin tersebut. Berdasarkan hal tersebut mengindikasikan bahwa lignin pada bagian kayu tekan selain secara kuatitatif lebih tinggi juga lebih mudah berkondensasi selama proses penentuan lignin klason, yang berakibat tingginya fraksi lignin yang tidak larut asam (lignin klason) dan rendahnya pembentukan fraksi lignin yang terlarut asam.

36 23 Gambar 8. Hubungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi P.merkusii Pada kayu reaksi G. gnemon rata-rata proporsi nilai lignin klason adalah sekitar 92% dan nilai lignin terlarut asam sekitar 8% dari total lignin (Tabel 5). Kadar lignin yang semakin tinggi diikuti oleh semakin rendahnya nilai lignin terlarut asam (Gambar 9). Sifat kimia lignin pada kayu G. gnemon ini dipengaruhi oleh struktur kimianya yang terutama disusun oleh unit siringil dan guaiasil. Proporsi siringil dan guaiasil diduga mempengaruhi nilai lignin terlarut asam yang dihasilkan setelah terjadinya proses hidrolisis pada saat penentuan lignin klason. Gambar 9. Hubungan lignin klason dan lignin terlarut asam kayu reaksi G. gnemon Pengaruh dari struktur kimia lignin terhadap kandungan lignin terlarut asam dan lignin klason tidak terlepas dari reaktifitas struktur kimia lignin tersebut.

37 24 Hubungan yang tergambar mengindikasikan bahwa struktur kimia lignin G. gnemon berperan dalam pembentukan lignin selama proses kondensasi dalam larutan asam sulfat. Reaksi kondensasi ini seperti halnya pada kayu P. merkusii menyebabkan lignin tidak larut dan memadat sehingga kandungan lignin klason yang dihasilkan tinggi sedangkan lignin terlarut asamnya rendah. Dalam pembentukan lignin terlarut asam selama proses penentuan lignin klason terdapat perbedaan faktor penentu dalam lignin kayu G. gnemon dan kayu P. merkusii. Hal ini didasarkan pada perbedaan jenis unit lignin yang menyusunnya, terutama p-hidroksiphenil pada lignin kayu Pinus dan keberadaan unit siringil pada lignin kayu Melinjo selain unit guaiasil yang dimiliki masingmasing jenis. Pada kayu Melinjo nilai lignin terlarut asam memberikan pengaruh cukup besar terhadap jumlah total lignin dalam kayu. Nilai lignin terlarut asam rata-rata 2,14%, sehingga pada penentuan total lignin, nilai lignin terlarut asam tidak bisa diabaikan. 4.3 Hubungan Kadar Lignin dan Jenis Cincin Aromatik Penyusun Lignin Lignin dapat dibagi menjadi beberapa kelas menurut unsur-unsur strukturalnya. Disebut Lignin Guaiasil yang terdapat di hampir semua kayu softwood sebagian besar merupakan produk polimerisasi dari koniferil alkohol dengan sedikit tambahan proporsi unit p-hidroksiphenil. Lignin Guaiasil- Siringil yang merupakan khas hardwood adalah kopolimer dari koniferil dan sinapil alkohol dengan nisbah bervariasi. Lignin kayu daun jarum (gimnospermae), kayu daun lebar (angiospermae) dan rerumputan berbeda dalam hal kandungan unit-unit guaiasil (G), siringil (S) dan p-hidroksiphenil (H). Hal ini dapat dibuktikan dengan metode oksidasi nitrobenzene yang menghasilkan jumlah yang berbeda dari aldehida yang dihasilkan (sebagai produk vanilin, siringaldehida, p-hidroksibenzaldehida). Metode kimia lain yang dapat digunakan adalah asidolisis, oksidasi permanganat dan penentuan metoksil (Fengel dan Wegener 1995) Penentuan komposisi jenis komponen aromatik penyusun lignin dengan menggunakan metode oksidasi nitrobenzene telah dipaparkan oleh Syafii dan Nawawi (2008). Produk utama hasil degradasi oksidasi nitrobenzene alkali adalah

38 25 monomer p-hydroxybenzaldehyde (H), p-hydroxybenzoic acid (HA), vanillin (V), vanillic acid (VA), syringaldehyde (S) dan syringic acid (SA). Jenis kayu tekan P. merkusii terutama mengandung cincin aromatik vanilin (guaiasil) dan sejumlah kecil p-hidroksiphenil. Hasil ini sesuai dengan Fengel dan Wegener (1995), bahwa kebanyakan lignin gimnospermae adalah jenis lignin guaiasil dengan jumlah kecil p-hidroksiphenil propana. Tabel 6 Kandungan guaiasil dan p-hidroksiphenil pada lignin P. merkusii Posisi Sampel Klason Lignin (%) ASL (%) G (mmol/gram kayu) 1 H (mmol/gram kayu) 2 0 o o o o o o Keterangan: 0 o : opposite; 180 o : kayu tekan ; 1 : Guaiasil; 2 : p-hidroksiphenil (Sumber: Syaffi dan Nawawi, 2008) Kandungan unit guaiasil dan p-hidroksiphenil penyusun lignin kayu Pinus beragam berdasarkan perbedaan posisi sampel kayu. Khususnya untuk p- hidroksiphenil terdapat kecenderungan semakin meningkat dari arah bagian kayu oposit ke arah bagian tekan (Tabel 6). Hal ini sejalan dengan apa yang dikemukakan oleh Fengel dan Wegener (1995) bahwa kayu reaksi kayu daun jarum tidak hanya mempunyai kandungan lignin yang lebih tinggi daripada kayu normal tetapi juga persentase unit p-hidroksiphenil yang lebih tinggi. Hal ini mengindikasikan bahwa selama pembentukan kayu tekan, proporsi p- hidroksiphenil semakin tinggi. Kandungan unit guaiasil dalam lignin kayu relatif hampir sama, sehingga kecenderungan peningkatan kadar lignin selama pembentukan kayu tekan pada jenis P. merkusii bukan disebabkan oleh peningkatan unit guaiasil, akan tetapi disebabkan oleh peningkatan proporsi p-hidroksiphenil (Gambar 10). Dengan kata lain, jenis kayu Pinus merespon pengaruh mekanis eksternal dengan membentuk molekul lignin dengan kandungan p-hidroksiphenil lebih banyak. Sebagai akibatnya, sangat logis kayu reaksi tekan memiliki kerapatan dan