Pengertian dan fungsi Selulosa, struktur, manfaat

Selulosa, serat struktural tanaman dan pohon, ditemukan dalam kayu, rami atau kapas. Juga, selulosa dalam bentuk yang dimodifikasi, di atas kertas. Selulosa adalah senyawa organik paling melimpah di alam, karena muncul di semua struktur yang mendukung tanaman.

Sebuah polisakarida yang merupakan konstituen utama dari dinding sel di semua tumbuhan hijau dan sebagian besar bakteri. Selulosa adalah senyawa yang paling berlimpah di Bumi yang diproduksi oleh makhluk hidup. Selulosa dan pati keduanya terbuat dari monomer glukosa tetapi ada perbedaan penting antara mereka. Monomer dalam selulosa betaDglukosa dan tautan kimia antara monomer ini disebut linkage asetal beta.

Sebagai hasil dari ikatan sudut dalam hubungan asetal beta, selulosa adalah sebagian besar rantai linear. Sebaliknya, sudut ikatan hubungan alpha asetal ditemukan di pati menimbulkan struktur spiral seperti pegas melingkar. Perbedaan dalam hubungan asetal memiliki efek mendalam pada kecernaan.

Manusia tidak dapat mencerna selulosa karena enzim yang tepat untuk pemecahan hubungan asetal beta kurang dalam tubuh kita.

Selulosa dicerna adalah serat yang membantu kelancaran saluran usus. Hewan seperti sapi, kuda, domba, rayap, dan bakteri tanah, bagaimanapun, memiliki enzim yang diperlukan untuk mencerna selulosa.

Selulosa Bila diolah digunakan dalam berbagai cara: kayu untuk bangunan; produk kertas; katun, linen, rayon dan pakaian. Hal ini juga dalam plastik manufaktur, seluloid, dan plastik selulosa, terutama nitroselulosa (digunakan dalam bahan peledak), selulosa asetat untuk mainan, kotak, dan film, dan selulosa asetat butirat untuk kunci mesin tik.

Pengertian

Selulosa merupakan unsur struktural dan komponen utama dinding sel dari pohon dan tanaman tinggi lainnya. Selulosa ditemukan sebagai kulit bagian dalam yang terdapat pada kayu yang berserat (serat batang) dan sebagai komponen berserat dari beberapa tangkai daun (serat-serat daun).

Jumlah selulosa dalam serat bervariasi menurut sumbernya dan biasanya berkaitan dengan bahan-bahan lain seperti air, lilin, pektin, protein dan mineral-mineral pada tanaman. Selulosa bersifat tidak larut dalam air dan tidak dapat dicerna oleh tubuh manusia.

Beberapa tanaman yang telah diteliti dan diketahui mengandung kadar selulosa yang cukup tinggi antara lain kapas, umbi bit, tandan kosong dan pelepah kelapa sawit, serat tebu, kulit pisang, kulit kakao, dan enceng gondok.

Sebelum digunakan sebagai bahan dasar untuk berbagai keperluan, selulosa perlu diisolasi dari tanaman agar didapatkan selulosa yang bebas dari komponen lainnya seperti hemiselulosa dan lignin. Secara umum, isolasi selulosa dilakukan melalui proses ekstraksi dengan menggunakan larutan alkali (Abe, 2009).

Struktur selulosa

Selulosa biasanya digambarkan oleh ahli kimia dan ahli biologi sebagai karbohidrat kompleks. Karbohidrat adalah senyawa organik yang terbuat dari karbon, hidrogen, dan oksigen yang berfungsi sebagai sumber energi untuk makhluk hidup. Tumbuhan mampu membuat karbohidrat sendiri yang mereka gunakan untuk energi dan membangun dinding sel mereka.

Menurut berapa banyak atom yang mereka miliki, ada beberapa jenis karbohidrat, tetapi yang paling sederhana dan paling umum dalam tanaman adalah glukosa.

Tumbuhan membuat glukosa (dibentuk oleh fotosintesis) untuk digunakan sebagai energi atau disimpan sebagai pati untuk digunakan nanti. Tumbuhan menggunakan glukosa untuk membuat selulosa ketika ia menghubungkan banyak unit sederhana glukosa untuk membentuk rantai panjang.

Rantai panjang ini disebut polisakarida (artinya “banyak gula”), dan mereka membentuk molekul yang sangat panjang yang digunakan tanaman untuk membangun dinding mereka.

Fungsi selulosa

Selulosa memiliki banyak kegunaan, misalnya sebagai agen anticake, emulsifier, stabilizer, agen dispersi, thickener, dan agen gelling. Namun fungsi-fungsi ini biasanya adalah fungsi sampingan terhadap fungsi utamanya yang dapat menahan air.

Air tidak dapat memasuki kristal selulosa, namun selulosa amorf kering dapat menyerap air menjadi lebih lembut dan fleksibel. Beberapa air ini tidak dapat membeku, namun terperangkap. Sedikit air dapat terikat oleh ikatan hidrogen langsung jika selulosa memiliki kristalinitas (kemampuan mengkristal) tinggi.

Namun beberapa produk selulosa berserat dapat menahan air sampai jumlah yang tertentu dalam pori-pori dan biasanya dalam lubang berbentuk seperti sedotan. Selulosa dapat memberikan volume yang lebih besar dan tekstur khususnya sebagai pengganti lemak dalam saus namun ketidaklarutannya menyebabkan semua produk akan menjadi kelihatan seperti berawan.

Selulosa dan sel tumbuhan

Karena selulosa adalah bahan bangunan utama pembentuk tanaman, dan tanaman adalah penghubung utama atau pertama dalam apa yang dikenal sebagai rantai makanan (yang menggambarkan hubungan makan semua makhluk hidup), selulosa adalah zat yang sangat penting. Ini pertama kali diisolasi pada tahun 1834 oleh ahli kimia Prancis Anselme Payen (1795-1871), yang sebelumnya telah mengisolasi enzim pertama.

Saat mempelajari berbagai jenis kayu, Payen memperoleh zat yang ia tahu bukan pati (glukosa atau gula dalam bentuk simpanannya), tetapi masih dapat dipecah menjadi unit-unit dasar glukosa seperti halnya pati. Dia menamai zat baru ini “selulosa” karena dia telah mendapatkannya dari dinding sel tanaman.

Manfaat selulosa bagi Manusia

Selulosa adalah salah satu bahan alami yang paling banyak digunakan dan telah menjadi salah satu bahan baku komersial yang paling penting. Sumber utama selulosa adalah serat tanaman (kapas, rami, rami, dan rami hampir semuanya selulosa) dan, tentu saja, kayu (sekitar 42 persen selulosa). Karena selulosa tidak larut dalam air, ia mudah dipisahkan dari unsur-unsur tanaman lainnya.

Selulosa telah digunakan untuk membuat kertas sejak orang Cina pertama kali menemukan proses sekitar 100 SM. Selulosa dipisahkan dari kayu dengan proses pembuatan bubur yang menggiling kepingan kayu di bawah air yang mengalir. Bubur yang tersisa kemudian dicuci, diputihkan, dan dituangkan di atas jaring yang bergetar. Ketika air akhirnya mengalir dari bubur kertas, yang tersisa adalah jaringan serat yang saling terkait yang, ketika dikeringkan, ditekan, dan dihaluskan, menjadi selembar kertas.

Kapas mentah adalah selulosa 91 persen, dan sel-sel seratnya ditemukan di permukaan biji kapas. Ada ribuan serat pada setiap biji, dan saat kapas matang dan pecah terbuka, sel-sel serat ini mati. Karena sel-sel serat ini terutama selulosa, mereka dapat diputar untuk membentuk benang atau benang yang kemudian ditenun untuk membuat kain. Karena selulosa bereaksi dengan mudah terhadap basa dan asam yang kuat, proses kimia sering digunakan untuk membuat produk lain.

Misalnya, kain yang dikenal sebagai rayon dan lembaran transparan film yang disebut cellophane dibuat menggunakan proses banyak langkah yang melibatkan rendaman asam. Dalam campuran jika asam nitrat dan sulfur, selulosa dapat membentuk apa yang disebut guncotton atau selulosa nitrat yang digunakan untuk bahan peledak.

Namun, ketika dicampur dengan kapur barus, selulosa menghasilkan plastik yang dikenal sebagai seluloid, yang digunakan untuk film gerak awal. Namun, karena sangat mudah terbakar (artinya bisa dengan mudah terbakar), akhirnya diganti oleh bahan plastik yang lebih baru dan lebih stabil. Meskipun selulosa masih merupakan sumber daya alam yang penting, banyak produk yang dibuat darinya diproduksi lebih mudah dan lebih murah menggunakan bahan lain.

Plastik selulosa

Sebuah turunan termoplastik selulosa. Plastik selulosa termasuk nitroselulosa (selulosa nitrat), yang digunakan dalam bahan peledak dan propelan; berbagai asetat selulosa untuk membuat serat tekstil dan kemasan film; dan etil selulosa, digunakan dalam pembuatan bahan tahan goncangan.

Serat selulosa

Selulosa adalah komponen struktural utama tumbuhan, jadi kita menyebut serat bahan tanaman dengan ‘serat selulosa’. Berikut adalah beberapa contoh serat selulosa:

  1. Kapas
  2. Linen
  3. Rayon
  4. Bambu
  5. Rami

Turunan Selulosa

Pengubahan selulosa menjadi bentuk yang larut dalam air sangat dibutuhkan dalam aplikasinya di bidang pangan. Proses pengubahan sifat selulosa dapat dilakukan melalui proses modifikasi kimia sehingga akan dihasilkan produk turunan selulosa yang mempunyai nilai fungsional lebih tinggi.

Carboxymethyl Cellulose (CMC) merupakan produk turunan selulosa yang mempunyai banyak manfaat dalam bidang teknologi pangan. CMC merupakan eter polimer selulosa linear dan berupa senyawa anion. Struktur CMC dasar adalah β–1,4-Glukopiranosa yang merupakan polimer selulosa.

Molekul CMC umumnya agak pendek dibandingkan selulosa alami. Proses pembuatan CMC meliputi tahapan proses alkalisasi, karboksimetilasi, pemanasan, netralisasi, pemurnian yang meliputi pencucian dan pengeringan. Proses alkalisasi, netralisasi, karboksimetilasi merupakan tahapan proses yang menentukan terhadap karakteristik CMC yang dihasilkan.

Pembuatan CMC meliputi tahap alkalisasi yaitu pereaksian antara selulosa dengan NaOH (alkali), yang dilanjutkan dengan reaksi karboksimetilasi antara alkali selulosa dengan garam sodium monokloroasetat (Heinze dan Pfeiffer, 1999).

CMC dimanfaatkan sebagai penstabil, pengental dan pengemulsi pada bahan pangan. Salah satu contoh penggunaan CMC adalah pada pembuatan es krim. CMC digunakan karena mudah larut dalam adonan es krim.

Menurut Winarno (1996), air yang sebelumnya berada di luar granula dan bebas bergerak dengan adanya CMC maka tidak dapat bergerak bebas lagi karena terserap dan terikat pada butiran-butiran CMC yang bersifat hidrofil dan terjadi pembengkakan sehingga keadaan larutan menjadi lebih mantap akibat terjadinya peningkatan kekentalan.

Pembentukan larutan yang lebih kental ini diharapkan dapat memperlambat melelehnya es krim. Partikel-partikel akan terperangkap dalam sistem tersebut atau tetap tinggal di tempatnya dan memperlambat proses pengendapan karena adanya pengaruh gaya gravitasi (Potter, 1986).

CMC juga dapat menstabilkan minuman berprotein pada pH rendah. Fermentasi menyebabkan terbentuknya asam yang justru akan menyebabkan penggumpalanprotein di susu atau susu kedelai. Kompleks CMC-protein akan meningkatkan stabilitas protein pada produk minuman susu asam atau kedelai sehingga akan menghasilkan minuman protein flavor buah dan menstabilkan yogurt.

Bentuk alami CMC menunjukan adanya suatu interaksi di bagian positif protein pada titik isoelektrinya atau dekat dengan titik isoelektriknya. Dari penjelasan tersebut diketahui bahwa penambahan CMC dapat meningkatkan kualitas beberapa produk pangan. Peningkatan kualitas tersebut tentunya akan berpengaruh terhadap peningkatan nilai ekonomi dari produk pangan yang dihasilkan.

Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa yang paling melimpah di alam; mereka mewakili kelompok yang lebih besar daripada sisa senyawa organik yang dikenal. Mereka disebut karbohidrat atau karbohidrat karena kebanyakan dari mereka memiliki rumus empiris Cn (H2O) n, seolah-olah mereka adalah karbon terhidrasi, padahal sebenarnya tidak. Mereka juga disebut karbohidrat, sakarida atau gula, karena rasa manis banyak dari mereka.

Mereka melakukan dua fungsi mendasar: di satu sisi, mereka bertindak sebagai sumber energi dalam sebagian besar proses biologis, dan di sisi lain, mereka beroperasi sebagai pendukung untuk dinding sel dan jaringan tanaman berserat dan kayu, yang pada dasarnya terdiri dari selulosa.

Karbohidrat dapat berupa monosakarida, oligosakarida atau polisakarida, tergantung pada kompleksitas molekulnya.

Yang pertama tidak dapat dipecah oleh hidrolisis menjadi senyawa sederhana lainnya. Oligosakarida hasil dari penyatuan unit molekul monosakarida, dan dapat dipecah menjadi mereka dengan hidrolisis. Untuk bagian mereka, polisakarida, termasuk selulosa, adalah makromolekul rantai yang sangat panjang, baik linier atau bercabang, dibentuk oleh kondensasi molekul monosakarida. Ini bisa sama, dalam hal ini mereka diulang sepanjang makromolekul, atau dari dua kelas yang berbeda, yang bergantian. Formula generiknya adalah (C6H10O5) n.

Leave a Comment