Komponen Kimia Kayu

Komponen kimia kayu di dalam kayu mempunyai arti yang penting, karena menentukan kegunaan sesuatu jenis kayu.  Juga dengan mengetahuinya, kita dapat membedakan jenis-jenis kayu.  Susunan kimia kayu digunakan sebagai pengenal ketahanan kayu terhadap serangan makhluk perusak kayu.  Selain itu dapat pula menentukan pengerjaan dan pengolahan kayu, sehingga didapat hasil yang maksimal.  Pada umumnya komponen kimia kayu daun lebar dan kayu daun jarum terdiri dari 3 unsur (Novianto, 2009) :

  • Unsur karbohidrat terdiri dari selulosa dan hemiselulosa
  • Unsur non- karbohidrat terdiri dari lignin
  • Unsur yang diendapkan dalam kayu selama proses pertumbuhan dinamakan zat ekstraktif (Novianto, 2009).

Distribusi komponen kimia tersebut dalam dinding sel kayu tidak merata. Kadar selulosa dan hemiselulosa banyak terdapat dalam dinding sekunder. Sedangkan lignin banyak terdapat dalam dinding primer dan lamella tengah.  Zat ekstraktif terdapat di luar dinding sel kayu (Novianto, 2009).

Komponen penyusun dinding  sel adalah komponen kimia yang menyatu dalam dinding sel.  Tersusun atas banyak komponen yang tergabung  dalam karbohidrat dan lignin.  Karbohidrat yang telah terbebas dari lignin dan ekstraktif disebut holoselulosa.  Holoselulosa sebagian besar tersusun atas selulosa dan hemiselulosa.  Selulosa  merupakan  komponen terbesar dan paling bermanfaat dari kayu.  Jumlah zat selulosa mayoritas 40 %, hemiselulosa sekitar 23% dan lignin kurang dari 34 % (Batubara, ­­­­2002).

1.  Selulosa

Selulosa merupakan komponen utama penyusun dinding sel tanaman dan hampir tidak pernah ditemui dalam keadaan murni di alam melainkan berkaitan dengan lignin dan hemiselulosa membentuk lignoselulosa (Lynd et al., 2002).   Ditambahkan oleh Lee et al. (2009) yang menerangkan bahwa Selulosa adalah polimer dari rantai unit α-D-1-4 anhidroglukosa (C6H12O6)n, sebanyak 40-60 % yang terdapat dalam dinding sel pada tumbuhan berkayu.  Beberapa ciri-ciri dari struktur selulosa yang berdasarkan pada karakteristik kimia yang dimiliki adalah dapat mengembang dalam air, berbentuk kristalin, adanya kelompok fungsional yang spesifik dan dapat bereaksi dengan enzim selulolitik (Sierra et al., 2007).

Selulosa sangat erat berasosiasi dengan hemiselulosa dan lignin dalam lignoselulosa.  Selulosa merupakan komponen utama penyusun dinding sel tanaman.  Kandungan selulosa pada dinding sel tanaman tingkat tinggi sekitar    35-50 % dari berat kering tanaman (Lynd et al., 2002).

Selulosa merupakan polimer glukosa dengan ikatan β -1,4 glukosida dalam rantai lurus.  Bangun dasar selulosa berupa suatu selobiosa yaitu dimer dari glukosa.  Selulosa terdiri atas 15-14.000 unit molekul glukosa Rantai panjang selulosa terhubung secara bersama melalui ikatan hidrogen dan gaya van der Waals (Coughlan, 1989).  Panjang molekul selulosa ditentukan oleh jumlah unit glukan di dalam polimer, disebut dengan derajat polimerisasi.  Derajat polimerasi (DP) selulosa tergantung pada jenis tanaman dan umumnya dalam kisaran      2.000-27.000 unit glukan.  Selulosa terdiri dari daerah kristalin dan daerah amorf (non- kristalin) yang membentuk suatu struktur dengan kekuatan tegangan tinggi, yang pada umumnya tahan terhadap hidrolisis enzimatik terutama pada daerah kristalin. Selulosa tidak larut dalam air dingin maupun air panas serta asam panas dan alkali panas.

Ikatan β-1,4 glukosida pada serat selulosa dapat dipecah menjadi monomer glukosa dengan cara hidrolisis asam atau enzimatis.  Selanjutnya glukosa yang dihasilkan dapat difermentasi menjadi etanol.

2.  Lignin

Lignin adalah zat yang bersama-sama dengan selulosa adalah salah satu sel yang terdapat dalam kayu.  Lignin merupakan suatu makromolekul kompleks, suatu polimer aromatik alami yang bercabang–cabang dan mempunyai struktur tiga dimensi yang terbuat dari fenil propanoid yang saling terhubung dengan ikatan yang bervariasi.  Lignin membentuk matriks yang mengelilingi selulosa dan hemiselulosa, penyedia kekuatan pohon dan pelindung dari biodegradasi. Lignin sangat resisten terhadap degradasi, baik secara biologi, enzimatis, maupun kimia (Isroi, 2008a).

Menurut Batubara (2002) Lignin merupakan zat yang keras, lengket, kaku dan mudah mengalami oksidasi.  Ditambahkan pula oleh Ibrahim et al., (2005) dalam Misson et al., (2009) yang mengemukakan bahwa Lignin merupakan rantai dengan karbon-karbon terikat dan ikatan lainnya yang terdiri dari jaringan yang dihubungkan dengan polisakarida yang terdapat di dalam dinding sel.  Lignin banyak pada kelompok kayu daun jarum yaitu diatas 26 % sedangkan pada kayu daun lebar biasanya kurang dari 26 %.

3.  Hemiselulosa

Hemiselulosa mirip dengan selulosa yang merupakan polimer gula.  Namun, berbeda dengan selulosa yang hanya tersusun dari glukosa, hemiselulosa tersusun dari bermacam-macam jenis gula.  Monomer gula penyusun hemiselulosa terdiri dari monomer gula berkarbon 5 (C-5) dan 6 (C-6), misalnya: xylosa, mannose, glukosa, galaktosa, arabinosa, dan sejumlah kecil ramnosa, asam glukoroat, asam metal glukoronat, dan asam galaturonat.  Xylosa adalah salah satu gula C-5 dan merupakan gula terbanyak kedua di biosfer setelah glukosa.  Kandungan hemiselulosa di dalam biomassa lignoselulosa berkisar antara 11 % hingga 37 % (berat kering biomassa).

Struktur hemiselulosa dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan komposisi rantai utamanya yaitu (1) D- xilan yaitu 1-4β xilosa; (2) D- manan yaitu (1–4)β -D-mannosa; (3) D-xiloglukan dan (4) D-galaktan yaitu                    1-3β -D-galaktosa.  Hemiselulosa mudah disubtitusi dengan berbagai karbohidrat lain atau residu non karbohidrat.  Karena berbagai rantai cabang yang tidak seragam menyebabkan senyawa ini secara parsial larut air.  Perbedaan selulosa dengan hemiselulosa yaitu hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi rendah (50-200 unit) dan mudah larut dalam alkali, tetapi sukar larut dalam asam, sedangkan selulosa sebaliknya (Isroi, 2008b).

Kandungan hemiselulosa di dalam biomassa lignoselulosa berkisar antara    11 % hinga 37 % (berat kering tanur).  Hemiselulosa lebih mudah dihidrolisis daripada selulosa, tetapi gula C-5 lebih sulit difermentasi menjadi etanol daripada gula C-6 (Isroi, 2008b).

4.  Zat Ekstraktif

Zat ekstraktif terdiri dari berbagai jenis komponen senyawa organik seperti minyak yang mudah menguap, terpen, asam lemak dan esternya, lilin, alkohol polihidrik, mono dan polisakarida, alkaloid, dan komponen aromatik (asam, aldehid, alkohol, dimer fenilpropana, stilbene, flavanoid, tannin dan quinon).  Zat ekstraktif adalah komponen diluar dinding sel kayu yang dapat dipisahkan dari dinding sel yang tidak larut menggunakan pelarut air atau organik (Lewin dan Goldstein, 1991).  Kayu teras secara khas mengandung zat ekstraktif jauh lebih banyak dari pada kayu gubal.  Kandungan zat ekstraktif dalam kayu biasanya kurang dari 10 % (SjÖstrÖm, 1995).

Kandungan dan komposisi zat ekstraktif berubah-ubah diantara spesies kayu, dan bahkan terdapat juga variasi dalam satu spesies yang sama tergantung pada tapak geografi dan musim.  Sejumlah kayu mengandung senyawa-senyawa yang dapat diekstraksi yang bersifat racun atau mencegah bakteri, jamur dan rayap. Selain itu zat ekstraktif juga dapat memberikan warna dan bau pada kayu (Fengel dan Wegener, 1995).

5.  Abu

Kayu juga mengandung komponen-komponen anorganik.  Komponen ini diukur sebagai kadar abu yang jumlahnya jarang melebihi 1% dari berat kering kayu.  Abu ini berasal terutama dari berbagai garam yang diendapkan dalam dinding sel dan lumen (Sjostrom, 1995).  Fengel dan Wegener (1995) menyatakan bahwa komponen abu utama dalam kayu adalah Ca (hingga 50%), K dan Mg, yang diikuti oleh Mn, Na, P dan Cl.  Selain itu juga masih terdapat unsur-unsur lain yang disebut sebagai unsur runut dengan konsentrasi di dalam kayu tidak lebih dari 50 ppm.  Mineral tidak hanya terikat dalam diding sel tetapi juga diendapkan dalam rongga sel parenkim dan dalam serat libriform.  Endapan mineral kebanyakan terdiri atas kalsium karbonat, kalsium oksalat dan silikat yang mempunyai bentuk yang berbeda-beda.  Kristal yang muncul dalam kayu setelah terserang oleh jamur atau bakteri disebabkan oleh hasil metabolik mikroorganisme tersebut (Fengel dan Wegener, 1995).

Abu merupakan senyawa anorganik di dalam kayu yang dapat dianalisis dengan cara kayu dibakar pada suhu 600-850°C.  Komponen utama abu kayu adalah kalium, kalsium dan magnesium maupun silikon dalam beberapa kayu tropika (Fengel dan Wegener, 1995).  Diukur sebagai abu yang jarang melebihi 1% dari berat kayu kering

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s