III. METODOLOGI PENELITIAN

Transkripsi

1 III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian ini dilaksanakan mulai bulan April 2009 sampai dengan bulan Juli Laboratorium Pengujian Hasil Hutan (Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan Bogor) untuk pengujian asap cair. Laboratorium Biomaterial dan Biodeteriorasi Pusat Penelitian Sumber Daya Hayati dan Bioteknologi (PPSDHB) IPB untuk pengujian rayap tanah Coptotermes curvignathus Bahan dan Alat Bahan baku yang digunakan adalah kayu karet yang berasal dari Subang- Jawa Barat dengan diameter kayu rata-rata cm dengan umur tebang 25 tahun. Kayu tersebut dipotong-potong menjadi bagian kecil dengan ukuran 2.5 x 2.5 x 0.5 cm yang diambil secara acak dari seluruh batang. Bahan pengawet yang digunakan adalah asap cair tempurung kelapa yang diperoleh dari industri kecil arang tempurung kelapa di Desa Cihideung Udik, Kecamatan Ciampea-Bogor. Bahan kimia yang digunakan adalah asap cair, aquadest, NaOH 1%, NaOH 0.2 N, Phenol Phthalien (PP), Sindur Methyl (SM), H2SO4 0.2 N, bromat bromida 0.2 N, asam klorida (HCL), Kalium Iodida (KI) 15%, Thiosulfat Na2S2O3 0.1 N, Asam asetat. Organisme penguji yang digunakan adalah rayap tanah dari kasta pekerja, dalam kondisi aktif dan sehat diperoleh dari (PPSDHB) IPB. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain Gas Chromatography Mass Spectroscopy (GCMS) Shimadzu QP2010, penggaris, gergaji, timbangan digital, oven, botol uji, tabung erlenmeyer, alumunium foil dan gelas ukur Metode Penelitian Tahap I: Identifikasi komponen asap cair Asap cair diperoleh dari industri kecil arang tempurung kelapa di desa Cihideung Udik, Kecamatan Ciampea Bogor. Bahan baku tempurung kelapa diperoleh dari pedagang kelapa dibeberapa pasar di wilayah Bogor. Asap cair 28

2 dihasilkan dari proses kondensasi asap pada proses pengarangan. Metode kondensasi ini dilakukan dengan menggunakan drum pembakaran yang berfungsi sebagai tempat pembakaran tempurung kelapa untuk menghasilkan asap. Asap ini ditangkap oleh sungkup dari alat penyuling untuk selanjutnya disalurkan melalui kondensor. Kemudian asap ini dikondensasikan pada kondensor dengan menggunakan media pendingin air. Selanjutnya dari proses tersebut keluar cairan berwarna coklat tua sampai hitam yang disebut asap cair (liquid smoke). Asap cair yang dihasilkan selanjutnya diidentifikasi komponen-komponen kimianya dengan menggunakan alat GCMS untuk mengetahui senyawa aktif di dalam asap cair seperti kadar asiditas dan kadar fenol. Salah satu komponen asap cair adalah asam organik yang mudah menguap akan mempengaruhi komponen kimia yang dihasilkan. Bila penyimpanan kurang baik, kadarnya cepat berkurang sehingga bila akan digunakan harus ditentukan kadarnya. Hal inilah yang menjadi dasar penelitian penggunaan asap cair sebagai bahan pengawet kayu diambil pada hari pertama setelah keluarnya asap cair. Komponen-komponen kimia asap cair memiliki senyawa toksik yang didifinisikan sebagai efek beracun yang ditimbulkan oleh suatu zat pada organisme yang menjadi sasaran. Informasi yang didapat dipergunakan untuk mengetahui kemampuan asap cair dalam menghambat perkembangan hama perusak kayu. Preparasi sampel (analisis GCMS) Asap cair sebanyak 30 ml dimasukkan dalam labu terpisah, kemudian ditambahkan 10 ml dichloromethane lalu dikocok sebentar. Sampel didiamkan selama 1 jam dan diambil fraksi bagian bawah ke dalam erlenmeyer. Tambahkan lagi 10 ml dichloromethane lalu dikocok dan didiamkan selama 1 jam. Selanjutnya diambil fraksi bagian bawah dan ditambahkan dengan yang pertama. Saring dengan kertas Whatman 42 dengan ditambahkan Na2SO4 hasil saringan siap diinjeksikan. Kondisi Pengoperasian GCMS (QP2010) GCMS-QP2010 dioptimalkan pada suhu oven 100 ºC yang dipertahankan selama 2 menit, suhu kemudian ditingkatkan menjadi 200 ºC dengan kenaikan 30 29

3 ºC/menit dan dipertahankan selama 2 menit, suhu ditingkatkan lagi menjadi 300 ºC dengan kenaikan suhu 20 ºC/menit dan dipertahankan selama 20 menit. Suhu pada sumber ion disetel pada 230 ºC sedangkan suhu injector diset pada 260 ºC. Pada analisa ini digunakan gas helium yang memiliki kemurnian 99.99% dengan tekanan gas 75.0 kpa. Sampel diinjeksikan dalam kromatografi gas sebanyak 1 µl, dianalisis dari berat molekul sampai dalam waktu 3 sampai menit (Modifikasi dari Guillen and Ibargoita, 1999). Diagram alir identifikasi komponen kimia asap cair tersaji pada Gambar 4. Tempurung kelapa Pembakaran/pirolisis Arang Asap Kondensasi Asap cair Gambar 4. Diagram alir identifikasi komponen kimia asap cair a. Kadar asiditas Metode (AOAC, 1990). Identifikasi komponen kimia (kadar asiditas dan kadar fenol) Prinsip: Penentuan keasaman didasarkan atas titrasi contoh dengan larutan standar basa kuat dengan adanya Phenol Phthalien (PP) Cara kerja: Sampel cair (asap cair), dipipet 50 ml contoh ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan 500 ml aquadest lalu dikocok hingga homogen, kemudian tambahkan 3 tetes indikator Phenol Phthalien (PP). Selanjutnya dititrasi dengan NaOH 0.02 N sampai berwarna merah muda. 30

4 ppm asiditas = Volume x N NaOH x bobot setara CH3COOH x 1000 x Fp ml contoh Dimana: Bobot setara CH3COOH = 60 Fp b. Kadar fenol-metode (AOAC, 1990). = Faktor pengenceran Prinsip: Penetapan kadar fenol total yang terdapat dalam asap cair dioksidasi oleh bromat bromida dan selanjutnya dititrasi dengan Na2S2O3 (Thio). Cara kerja: Timbang sebanyak gram sampel, lalu dimasukkan dalam labu (ukuran 250 ml). Kemudian tambahkan 5 ml larutan NaOH 0.2 N, dan encerkan dengan 30 ml aquadest sampai tanda tera. Dari larutan tersebut dipipet 25 ml dan masukkan ke dalam erlenmeyer (ukuran 300 ml), lalu ditambah (pipet) 25 ml bromat bromida 0.2 N, 50 ml aquadest; 5 ml HCL pekat, (goyang 1 menit) agar homogen. Tambahkan 5 ml larutan Kalium Iodida 15% (goyang 1 menit) dan 5 tetes amilum (indikator) goyang 1 menit. Selanjutnya titrasi dengan larutan (Na2S2O3) 0.1 N (a ml) sebagai indikator, sampai terjadi perubahan warna menjadi bening. Dilakukan juga terhadap blanko, yaitu dengan menggunakan prosedur diatas tetapi tidak menggunakan sampel (b ml) titrasi sampai bening. Kadar fenol = [(b-a) x N Thio x BM Fenol/Fp 6 x 1000] 0.1 x berat contoh Dimana: a = ml Thio 0.1 N untuk titrasi contoh b = ml Thio 0.1 N untuk titrasi blanko BM fenol = 94 Fp = Faktor pengenceran 6 = Jumlah atom brom yang dipakai pada proses bromisasi 5-30 menit Tahap II: Pengaruh konsentrasi bahan pengawet Pada tahap ini dilakukan pembuatan contoh uji kayu karet dengan ukuran 2.5 cm x 2.5 cm x 0.5 cm (Komisi Pestisida Departemen Pertanian, 1995). Kayu yang 31

5 akan diawetkan harus dalam keadaan kering udara, yaitu kadar air maksimal 15% untuk proses rendaman dingin. Kayu yang akan diawetkan dimasukkan ke dalam botol gelas yang berisi bahan pengawet dan palang penahan agar supaya contoh uji tidak terapung. Contoh uji yang akan diawetkan dipilih 3 sampel kayu yang mewakili seluruh contoh uji untuk mengukur kadar air kayu. Pengukuran kadar air menggunakan oven (metode gravimetri) pada metode ini contoh uji kayu yang telah dibuat ditimbang dan kemudian dimasukkan dalam oven dengan suhu 100±3 ºC sampai mencapai berat konstan. Kadar air kayu dihitung berdasarkan selisih berat kayu awal dan akhir sesudah kering oven. Pengawetan kayu dilakukan dengan cara merendam contoh uji kayu ke dalam larutan bahan pengawet pada konsentrasi yang telah ditetapkan selama 24 jam. Perpanjangan pereode rendaman dingin satu sampai tujuh hari pada pengawetan kayu sengon dengan menggunakan asam borat tidak menyebabkan kenaikan jumlah retensi (Martawijaya dan Barley, 1982). Pencampuran borax dan asam borat dengan perbandingan 1.54 bagian borax dan 1 bagian asam borat. Konsentrasi larutan dinyatakan dalam satuan persentase berdasarkan perhitungan berat bahan aktif dibagi berat larutan. Seperti contoh bila berat bahan pengawet borax 4% sama dengan 4 gram bahan untuk 100 gram larutan atau setiap 4 gram bahan ditambahkan 96 ml air. Penentuan konsentrasi ini berdasarkan (Petunjuk Teknis Pengawetan Kayu, 1996). Contoh uji tersebut dibuat perlakuan bahan pengawet dengan konsentrasi asap cair 10%, 20%, 30% dan bahan pengawet borax 2%, 4% dan 6%. Selain itu ada kontrol untuk mengetahui respon bahan pengawet tanpa perlakuan. Setiap perlakuan dilakukan pengulangan sebanyak tiga kali. Kebutuhan bahan pengawet yang diperlukan untuk membuat zat terlarut pada asap cair sebesar 720 ml dan bahan pengawet borax sebesar 144 gram pada berbagai konsentrasi perlakuan bahan pengawet. Pelarut yang digunakan untuk membuat konsentrasi larutan adalah aquades sebesar ml. Konsentrasi larutan (bahan pengawet), yang telah disiapkan digunakan untuk merendam contoh uji kayu karet sebanyak 48 buah. Setelah diawetkan contoh uji yang telah diberi perlakuan tersebut dikeringanginkan pada suhu ruang sampai mencapai berat konstan. Untuk mencapai berat 32

6 konstan contoh uji kayu seberat 20 gram membutuhkan waktu 5-20 jam. Selanjutnya contoh uji ditimbang untuk mendapatkan berat akhir yang digunakan dalam pengukuran retensi. Retensi bahan pengawet dihitung berdasarkan penimbangan selisih berat masing-masing contoh uji sebelum dan sesudah diawetkan. Contoh uji yang telah diawetkan dimasukkan kedalam botol dengan cara meletakkan berdiri pada dasar botol dan disandarkan sedemikian rupa sehingga salah satu bidang terlebar kayu tersebut menyentuh dinding botol. Botol gelas tersebut dimasukkan campuran pasir dan tanah steril sebanyak 200 gram dengan kadar air 7%. Selanjutnya di dalam setiap botol dimasukkan 220 ekor rayap tanah (terdiri dari 200 ekor rayap pekerja dan 20 ekor rayap prajurit) yang sehat dan aktif (Komisi Pestisida Departemen Pertanian, 1995). Bagian mulut setiap botol ditutup dengan almunium foil dan diberi lubang kecil di bagian atasnya. Jika kadar air tanah turun atau menjadi kering, maka di dalam botol tersebut ditambahkan air secukupnya sehingga kadar air kembali seperti semula. Uji efikasi bahan pengawet merupakan salah satu upaya untuk mengetahui keefektifan bahan pengawet dari serangan rayap tanah. Pengujian tersebut memberikan gambaran reaksi hama perusak kayu terhadap bahan pengawet yang diuji. Prinsip kerja bahan pengawet kayu adalah merusak bagian dalam tubuh serangga setelah masuk melalui mulut menembus dinding pencernaan, menghambat kerja enzim dan terganggunya proses metabolisme protozoa yang hidup pada usus belakang rayap selanjutnya rayap akan mengalami kematian. Kematian diduga karena adanya senyawa dalam asap cair beracun bagi rayap. Setiap minggu aktifitas rayap dalam botol diamati dan dicatat kemudian disimpan ditempat yang gelap dengan temperatur 27 ± 3 ºC selama 3 minggu. Setelah dilakukan pemaparan pada rayap pengukuran dilakukan dengan cara menimbang contoh uji untuk melihat kehilangan berat. Pengukuran kehilangan berat dihitung berdasarkan selisih berat contoh uji sebelum dan sesudah akhir pengujian. Selain itu juga dilakukan pengamatan terhadap kadar air, retensi, kematian rayap, penurunan berat dan derajat proteksi. Secara umum, prosedur penelitian tersaji pada Gambar 5. 33

7 Contoh uji kayu karet 2.5 cm x 2.5 cm x 0.5 cm Penimbangan Pengukuran kadar air Pengawetan 1. Asap cair: 0%, 10%, 20%, 30% 2. Borax: 0%, 2%, 4%, 6% Perendaman contoh uji Penirisan suhu ruang Penimbangan Uji efikasi Pemasukan contoh uji ke dalam botol gelas Pengukuran retensi Penambahan pasir Pemasukan rayap tanah Inkubasi (3 minggu) Penutupan Pengukuran dan pengamatan: - Kadar air kayu - Retensi bahan pengawet - Kematian rayap (mortalitas) - Kehilangan berat (weight lost) - Derajat proteksi Gambar 5. Diagram alir penelitian 34

8 3.4. Pengamatan dan Pengukuran a. Kadar air kayu Pengukuran kadar air menggunakan metode oven (metode gravimetri). Pengukuran kadar air kayu dihitung berdasarkan selisih berat kayu awal dan akhir sesudah kering oven. Perlakuan pengeringan dengan menggunakan oven dapat mempercepat penurunan kadar air sehingga pengeringan dapat berjalan lebih cepat. Keuntungan lain adalah terhindarnya serangan jamur biru (blue stain) sehingga kayu menjadi ulet dan tidak rapuh. Pemanasan harus dilakukan dalam waktu dan suhu yang cukup sehingga temperatur inti kayu (wood core temperature) mencapai suhu 100±3 ºC sampai mencapai berat konstan. Pada kondisi ini dimensi kayu dalam keadaan stabil artinya volume kayu tidak dipengaruhi oleh kadar air dimana kayu telah menyesuaikan dengan lingkungan sekitarnya. Kadar air kayu sangat bervariasi tergantung kepada jenis dan lokasi dimana kayu berasal. Kayu akan menyusut bila air terdesorpsi keluar dari dinding sel dan mengembang lagi bila air teradsorpsi ke dalam dinding sel kayu. Sifat lain dari kayu adalah mudah mengikat atau melepas uap air dari udara sekitarnya sampai kayu mengalami kadar air kesetimbangan pada gugus OH di selulosa, hemiselulosa dan lignin. Nilai kadar air dihitung dengan menggunakan rumus: Kadar air (%) = (Bo - BKO) x 100% BKO Dimana: Bo = Berat kayu awal (g) BKO = Berat kayu kering oven (g) b. Retensi bahan pengawet (banyaknya pengawet kering masuk ke dalam kayu) Retensi bahan pengawet diukur berdasarkan penimbangan contoh uji. Nilai retensinya dihitung berdasarkan selisih berat masing-masing contoh uji sebelum dan sesudah diawetkan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Retensi (kg/m³) = B1 - B2 x K V 35

9 Dimana: B1 = Berat sesudah diawetkan (kg) B2 = Berat sebelum diawetkan (kg) V = Volume contoh uji (m³) K = Konsentrasi bahan pengawet (% b/b) c. Kematian rayap (mortalitas) Kematian rayap dihitung pada saat akhir pemaparan setelah hari ke 21 Mortalitas rayap dihitung berdasarkan jumlah rayap awal dibagi dengan jumlah rayap yang mati dengan menggunakan rumus: Mortalitas (%) = N2 x 100% N1 Dimana: N1 = Jumlah rayap awal N2 = Jumlah rayap yang mati pada akhir masa pemaparan c. Kehilangan berat (weight lost) Kehilangan berat kayu dihitung berdasarkan selisih berat contoh uji sebelum dan sesudah akhir pengujian pada setiap contoh uji digunakan rumus: Weight Lost (%) = W1 - W2 x 100% W1 Dimana: W1 = Berat contoh uji sebelum pengujian (g) W2 = Berat contoh uji sesudah pengujian (g) e. Derajat proteksi Penentuan derajat proteksi setiap contoh uji ditentukan dengan cara penentuan nilai dengan menggunakan skala sesuai dengan Metode Standar Pengujian Efikasi Pestisida (1995) yaitu: 36

10 Tabel 9. Derajat proteksi contoh uji kayu Derajat proteksi Utuh, tidak ada serangan Sedikit (nyata dipermukaan) Sedang (masuk belum meluas) Hebat (masuk sudah meluas) Kayu hancur (kurang lebih 50% kayu habis) Nilai (Sumber: Metode Standar Pengujian Efikasi Pestisida, 1995) Keterangan: Bekas gigitan tipis pada permukaan kayu dinilai sebagai utuh Rancangan Percobaan Rancangan percobaannya menggunakaan dua faktor dalam rancangan acak lengkap. Faktor pertama adalah konsentrasi asap cair dengan empat taraf yaitu 0%, 10%, 20% dan 30%. Sedangkan faktor kedua adalah konsentrasi bahan pengawet borax dengan empat taraf 0%, 2%, 4% dan 6%. Setiap perlakuan diulang sebanyak 3 kali. Model matematikanya adalah sebagai berikut: Yijk = µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk Yijk = hasil pengamatan perlakuan pada faktor ke-i dan ke-j pada ulangan ke-k µ = nilai rataan umum αi = pengaruh faktor konsentrasi asap cair pada taraf ke-i βj = pengaruh faktor konsentrasi bahan pengawet borak pada taraf ke-j (αβ)ij = pengaruh interaksi antara pengaruh faktor konsentrasi asap cair pada taraf ke-i dan konsentrasi bahan pengawet borak pada taraf ke-j = galat percobaan perlakuan ke-i dan ke-j pada ulangan ke-k εijk Untuk melihat pengaruh perlakuan terhadap respon yang diukur maka dilakukan analisis Sidik Ragam (ANOVA). Jika terdapat perbedaan dilanjutkan dengan uji lanjut Duncan. Penambahan konsentrasi bahan pengawet tersaji pada Tabel

11 Tabel 10. Penambahan konsentrasi bahan pengawet Borax Perlakuan Asap cair Bahan pengawet A1 A1 A1 A1 A2 A2 A2 A2 A3 A3 A3 A3 A4 A4 A4 A4 B1 B2 B3 B4 B1 B2 B3 B4 B1 B2 B3 B4 B1 B2 B3 B4 Tanpa penambahan bahan pengawet Asap cair 10% Asap cair 20% Asap cair 30% Borax 2% Borak 2% ditambahkan asap cair 10% Borak 2% ditambahkan asap cair 20% Borak 2% ditambahkan asap cair 30% Borax 4% Borak 4% ditambahkan asap cair 10% Borak 4% ditambahkan asap cair 20% Borak 4% ditambahkan asap cair 30% Borax 6% Borak 6% ditambahkan asap cair 10% Borak 6% ditambahkan asap cair 20% Borak 6% ditambahkan asap cair 30% 38