PEMBUATAN HIDROGEL BERBASIS SELULOSA DARI TONGKOL JAGUNG (Zea Mays L) DENGAN METODE IKAT SILANG SKRIPSI MARLINA PURBA 130822002 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PEMBUATAN HIDROGEL BERBASIS SELULOSA DARI TONGKOL JAGUNG (Zea Mays L) DENGAN METODE IKAT SILANG SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains MARLINA PURBA 130822002 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015
PERSETUJUAN Judul :PEMBUATAN HIDROGEL BERBASIS SELULOSA DARI TONGKOL JAGUNG (Zea Mays L) DENGAN METODE IKAT SILANG Kategori : Skripsi Nama : Marlina Purba Nomor Induk Mahasiswa : 130822002 Program Studi : Sarjana (S1) Kimia Departemen Fakultas : Kimia : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara Disetujui di Medan, Juli 2015 Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dr. Darwin Yunus Nasution, MS Saharman Gea, Ph.D NIP. 195508101981031001 NIP. 196811101999031001 Diketahui / Disetujui oleh: Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan, MS NIP. 195408301985032001
PERNYATAAN PEMBUATAN HIDROGEL BERBASIS SELULOSA DARI TONGKOL JAGUNG (Zea Mays L) DENGAN METODE IKAT SILANG SKRIPSI Saya mengakui skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Juli 2015 MARLINA PURBA 130822002
PENGHARGAAN Puji dan syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi yang berjudul Pembuatan Hidrogel Berbasis Selulosa dari Tongkol Jagung (Zea Mays L) dengan Metode Ikat Silang. Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana sains di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara. Pada kesempatan ini ucapan terima kasih dan penghargaan penulis sampaikan kepada: 1. Bapak Saharman Gea, Ph.D selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Dr. Darwin Yunus Nasution, MS selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak memberikan arahan, bimbingan, masukan, dan saran sehingga skripsi ini dapat terselesaikan dengan baik. 2. Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU. 3. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya selama masa perkuliahan penulis di FMIPA USU. 4. Teristimewa untuk kedua orangtua tercinta, ayahanda Ir. Timbul Purba, M.Pd dan Ibunda Nyak Wati Arman yang telah memberikan segenap kasih sayang, perhatian, dukungan baik moril maupun materil dan doa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 5. Abang dan adik penulis yang selalu memberikan semangat selama penelitian berlangsung. 6. Teman-teman stambuk 2013 kimia ekstensi yang telah memberikan dukungan dan motivasi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu diharapkan kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua. Penulis
PEMBUATAN HIDROGEL BERBASIS SELULOSA DARI TONGKOL JAGUNG (Zea mays L) DENGAN METODE IKAT SILANG ABSTRAK Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan hidrogel berbasis selulosa dari tongkol jagung (Zea mays L) dengan metode ikat silang. Penelitian ini dilakukan dalam dua tahap, yaitu proses isolasi α-selulosa dari tongkol jagung dan proses pembuatan hidrogel dari α-selulosa. Tongkol jagung didelignifikasi dengan menggunakan HNO 3 3,5% dan NaNO 2, diendapkan dengan NaOH 17,5% serta diputihkan dengan H 2 O 2 10% dan akan menghasilkan α-selulosa. Hidrogel selulosa diperoleh dengan melarutkan α-selulosa dengan NaOH 8,5% dan kemudian dilakukan penambahan glutaraldehid sebagai agen pengikat silang. Hasil analisa gugus fungsi α-selulosa dan hidrogel selulosa menggunakan Fourier Transform Infra-Red menunjukkan adanya gugus O-H pada 3800-2700 cm -1, gugus C-H pada 3000-2850 cm -1, dan gugus C-O pada 1300-800 cm -1. Analisa morfologi dengan menggunakan Scanning Electron Microscopy (SEM) menunjukkan hasil yang rata dan homogen pada penambahan glutaraldehid 1 ml. Hasil uji swelling dan derajat ikat silang yang optimum terdapat pada penambahan glutaraldehid 1 ml yaitu 27% dan 63%. Kata kunci : Hidrogel, selulosa, tongkol jagung, ikat silang.
THE PREPARATION OF HYDROGEL BASED CELLULOSE FROM CORNCOBS (Zoa mays L.) USING CROSSLINK METHOD ABSTRACT Research on the preparation of hydrogel based cellulose from corncobs (Zea mays L) using crosslink method have been done. It was conducted in two stages: the process of isolating α-cellulose from corncobs and the process of preparation hydrogel from α-cellulose. The cornobs were in delignification by using 3.5% of HNO 3 and NaNO 2, precipitated with 17.5% of NaOH, and whitened with 10% of H 2 O 2 which would produce α-cellulose. Cellulose hydrogel was obtained by dissolving α-cellulose with 8.5% of NaOH and added with glutaraldehid as the crosslinker agent. The result of the analysis on the group of α-cellulose and cellulose hydrogel functions using Fourier Transform Infra-Red, showed that there were O-H group in 3800-2700 cm -1, C-H group in 3000-2850 cm -1, and C-O group in 1300-800 cm -1. Morphological analysis using Scanning Electron Microscopy (SEM), showed the average and homogenous result in the addition of 1 ml of glutaraldehid. The result of swelling test and the optimum degree of crosslinking in the addition of 1 ml of glutaraldehid was 27% and 63%. Keywords: Hydrogel, Cellulose, Corncobs, Crosslink
DAFTAR ISI Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar Daftar Lampiran Daftar Singkatan Halaman ii iii iv v vi vii ix x xi xii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Perumusan Masalah 3 1.3 Pembatasan Masalah 3 1.4 Tujuan Penelitian 4 1.5 Manfaat Penelitian 4 1.6 Lokasi Penelitian 4 1.7 Metodologi Penelitian 4 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Jagung 6 2.1.1 Taksonomi Jagung 7 2.1.2 Tongkol Jagung 7 2.2 Selulosa 8 2.2.1 Sumber-Sumber Selulosa 9 2.2.2 Struktur Molekul selulosa 10 2.2.3 Pembagian Selulosa 11 2.2.4 Sifat Kimia Selulosa 13 2.2.5 Kegunaan Selulosa 13 2.3 Hidrogel 14 2.3.1 Sifat-Sifat Hidrogel 15 2.3.2 Klasifikasi Hidrogel 16 2.3.3 Aplikasi Hidrogel 16 2.3.4 Metode Pembuatan Hidrogel 16 2.3.5 Ikat Silang 17 2.3.6 Agen Pengikat Silang 18 2.4 Uji Karakteristik 19 2.4.1 Fourier Transform Infrared 19 2.4.2 Scanning Electron Microscopy 20 2.4.3 Rasio Swelling 22 2.4.4 Derajat Ikat Silang 22
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.2 Alat Penelitian 23 3.2 Bahan Penelitian 24 3.3 Prosedur Penelitian 25 3.3.1 Pembuatan Larutan 25 3.3.1.1 Pembuatan Larutan HNO 3 3,5% 25 3.3.1.2 Pembuatan Larutan NaOH 2% 25 3.3.1.3 Pembuatan Larutan Na 2 SO 3 2% 25 3.3.1.4 Pembuatan Larutan NaOCl 17,5% 25 3.3.1.5 Pembuatan Larutan NaOH 17,5% 25 3.3.1.6 Pembuatan Larutan H 2 O 2 10% 25 3.3.1.7 Pembuatan Larutan Glutaraldehid 0,1M 26 3.3.1.8 Pembuatan Larutan ZnCl 2 72% 26 3.3.2 Preparasi Serbuk Tongkol Jagung 26 3.3.3 Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung 26 3.3.4 Pembuatan larutan α-selulosa 26 3.3.5 Pembuatan Hidrogel dari Larutan α-selulosa 27 3.3.6 Analisa Gugus Fungsi dengan FT-IR 27 3.3.7 Analisa Morfologi dengan SEM 27 3.3.8 Penentuan Rasio Swelling 28 3.3.9 Penentuan Derajat Ikat Silang 28 3.4 Bagan Penelitian 28 3.4.1 Bagan Preparasi Serbuk Tongkol Jagung 29 3.4.2 Bagan Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung 29 3.4.3 Bagan Pembuatan Hidrogel 31 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian 32 4.1.1 Hasil Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung 32 4.1.2 Hasil Hidrogel Selulosa dari Larutan α-selulosa 33 4.2 Pembahasan 33 4.2.1 Isolasi α-selulosa dari Tongkol Jagung 33 4.2.2 Pembuatan Hidrogel Selulosa dari Larutan α-selulosa 34 4.2.3 Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR 34 4.2.4 Analisa Morfologi Hidrogel 37 4.2.5 Penentuan Rasio Swelling 38 4.2.6 Penentuan Derajat Ikat Silang (degree of crosslinking) 39 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 41 5.2 Saran 41 Daftar Pustaka 42 Lampiran 46
DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1 Komposisi Kimia Tongkol Jagung 8 2.2 Komposisi Kimia dari Beberapa Tipe Selulosa Penyusun Material 10 4.1 Bilangan Gelombang dari Berbagai Gugus Fungsi pada α-selulosa 35 4.2 Bilangan Gelombang dari Berbagai Gugus Fungsi pada Hidrogel 36 Selulosa 4.3 Data Rasio Swelling Hidrogel Selulosa 39 4.4 Data Derajat Ikat Silang (degree of crosslinking) Hidrogel Selulosa 39
DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 2.1 Tanaman Jagung 6 2.2 Struktur Selulosa 10 2.3 Struktur α- Selulosa 12 2.4 Struktur β- Selulosa 12 2.5 Struktur Glutaraldehid 19 4.1 α- Selulosa yang Diisolasi dari Tongkol Jagung 32 4.2 Hidrogel Selulosa dari α-selulosa 33 4.3 Spektrum FTIR α-selulosa 35 4.4 Spektrum FTIR Hidrogel Selulosa 36 4.5 Hasil Analisis SEM Hidrogel Selulosa Tanpa Penambahan 37 Glutaraldehid 4.6 Hasil Analisis SEM Hidrogel Selulosa dengan Penambahan 38 Glutaraldehid 1 ml
DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran 1 Proses Pembuatan α-selulosa Hingga Hidrogel 47 2 Spektrum FTIR α-selulosa Tongkol Jagung 49 3 Spektrum FTIR Hidrogel Selulosa 50 4 Spektra FTIR Pembanding dari α-selulosa Tandan Kosong 51 Kelapa Sawit 5 Perhitungan Rasio Swelling Hidrogel Selulosa 52 6 Perhitungan Derajat Ikat Silang (Degree of Crosslinking) 53 Hidrogel Selulosa
DAFTAR SINGKATAN DP UV FTIR SEM = Derajat Polimerisasi = Ultra Violet = Fourier Transform Infrared = Scanning Electron Microscopy