Sifat-sifat Selulosa

Selulosa adalah polisakarida yang tersusun dari rantai linier unit β-1,4 terkait-d-glukosa dengan tingkat polimerisasi berkisar antara beberapa ratus hingga lebih dari sepuluh ribu, yang merupakan polimer organik paling melimpah di bumi. Selulosa tidak memiliki rasa, tidak berbau, bersifat hidrofilik dengan sudut kontak 20-30 derajat, tidak larut dalam air dan sebagian besar pelarut organik, bersifat kiral dan dapat terurai secara hayati. Itu terbukti mencair pada 467 ° C dalam tes pulsa yang dilakukan oleh Dauenhauer et al. (2016). Selulosa dapat dipecah secara kimia menjadi unit glukosa dengan memperlakukannya dengan asam mineral pekat pada suhu tinggi.

Selulosa berasal dari unit D-glukosa, yang berkondensasi melalui ikatan β (1 → 4) -glikosidik. Motif keterkaitan ini kontras dengan ikatan α (1 → 4) -glikosidik hadir dalam pati dan glikogen. Selulosa adalah polimer rantai lurus. Tidak seperti pati, tidak ada gulungan atau percabangan yang terjadi dan molekulnya mengadopsi konformasi batang yang diperpanjang dan agak kaku, dibantu oleh konformasi ekuatorial residu glukosa.

Beberapa gugus hidroksil pada glukosa dari satu rantai membentuk ikatan hidrogen dengan atom oksigen pada rantai yang sama atau pada rantai tetangga, menyatukan rantai dengan rapat bersama dan membentuk mikrofibril dengan kekuatan tarik tinggi. Ini memberi kekuatan tarik pada dinding sel di mana mikrofibril selulosa disatukan ke dalam matriks polisakarida.

Kekuatan tarik tinggi batang tumbuhan dan kayu pohon juga muncul dari susunan serat selulosa yang secara erat didistribusikan ke dalam matriks lignin. Peran mekanis serat selulosa dalam matriks kayu yang bertanggung jawab atas ketahanan strukturalnya yang kuat, agak dapat dibandingkan dengan batang penguat dalam beton, yang berperan di sini sebagai peran pasta semen yang dikeraskan yang bertindak sebagai “perekat” di antara selulosa. serat.

Dibandingkan dengan pati, selulosa juga jauh lebih kristal. Sedangkan pati mengalami transisi kristal ke amorf ketika dipanaskan melebihi 60-70 ° C dalam air (seperti pada memasak), selulosa membutuhkan suhu 320 ° C dan tekanan 25 MPa untuk menjadi amorf dalam air. [16]

Beberapa struktur kristal selulosa yang berbeda diketahui, sesuai dengan lokasi ikatan hidrogen antara dan di dalam untaian. Selulosa alami adalah selulosa I, dengan struktur Iα dan Iβ. Selulosa yang diproduksi oleh bakteri dan ganggang diperkaya dalam Iα sedangkan selulosa tumbuhan tingkat tinggi sebagian besar terdiri dari Iβ. Selulosa dalam serat selulosa yang diregenerasi adalah selulosa II. Konversi selulosa I menjadi selulosa II bersifat ireversibel, menunjukkan bahwa selulosa I bersifat metastabil dan selulosa II stabil. Dengan berbagai perawatan kimia, dimungkinkan untuk menghasilkan struktur selulosa III dan selulosa IV.

Banyak sifat selulosa tergantung pada panjang rantai atau tingkat polimerisasi, jumlah unit glukosa yang membentuk satu molekul polimer. Selulosa dari bubur kayu memiliki panjang rantai khas antara 300 dan 1700 unit; kapas dan serat tumbuhan lainnya serta selulosa bakteri memiliki panjang rantai mulai dari 800 hingga 10.000 unit.  Molekul dengan panjang rantai sangat kecil yang dihasilkan dari pemecahan selulosa dikenal sebagai cellodextrins; berbeda dengan selulosa rantai panjang, selodekstrin biasanya larut dalam air dan pelarut organik.

Selulosa mengandung 44,44% karbon, hidrogen 6,17%, dan oksigen 49,39%. Rumus kimia selulosa adalah (C6H10O5) n di mana n adalah derajat polimerisasi dan mewakili jumlah kelompok glukosa.

Selulosa turunan tanaman biasanya ditemukan dalam campuran dengan hemiselulosa, lignin, pektin dan zat lain, sedangkan selulosa bakteri cukup murni, memiliki kadar air yang jauh lebih tinggi dan kekuatan tarik yang lebih tinggi karena panjang rantai yang lebih tinggi.

Selulosa larut dalam pereaksi Schweizer, cupriethylenediamine (CED), cadmiumethylenediamine (Cadoxen), N-methylmorpholine N-oxide, dan lithium chloride / dimethylacetamide.  Ini digunakan dalam produksi selulosa yang diregenerasi (seperti viscose dan cellophane) dari bubur kertas. Selulosa juga larut dalam banyak jenis cairan ionik.

Selulosa terdiri dari daerah kristal dan amorf. Dengan memperlakukannya dengan asam kuat, daerah amorf dapat dipecah, sehingga menghasilkan nanokristalin selulosa, bahan baru dengan banyak sifat yang diinginkan. Baru-baru ini, selulosa nanokristalin digunakan sebagai fase pengisi dalam matriks polimer berbasis bio untuk menghasilkan nanokomposit dengan sifat termal dan mekanis yang unggul.

Tinggalkan Balasan