Biokimia Hemiselulosa

Indah Nur Khulillah*

Dosen : Dr. Ir. Moch. Dawam Maghfoer, MS.**

*Mahasiswi Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang

**Dosen Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya Malang

 

 

Abstrak

Hemiselulosa merujuk pada polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan. Secara biokimiawi, hemiselulosa adalah semua polisakarida yang dapat diekstraksi dalah larutan basa (alkalis). Hemiselulosa tersusun dari unit D-glukosa, D-manosa, L-arabiosa dan D-xilosa. Hemiselulosa yaitu polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal.

 1.   Pendahuluan

Hemiselulosa merupakan suatu polisakarida lain yang terdapat dalam tanaman dan tergolong senyawa organik (Simanjuntak,1994). Casey (1960) menyatakan bahwa hemiselulosa bersifat non-kristalin dan tidak bersifat serat, mudah mengembang karena itu hemiselulosa sangat berpengaruh terhadap bentuknya jalinan antara serat pada saat pembentukan lembaran, lebih mudah larut dalam pelarut alkali dan lebih mudah dihidrolisis dengan asam.

Degradasi hemiselulosa dalam asam lebih tinggi dibandingkan dengan delignifikasi, dan hidrolisis dalam suasana basa tidak semudah dalam suasana asam
(Achmadi , 1980). Mac Donal dan Franklin (1969) menyatakan bahwa adanya hemiselulosa mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat selama proses mekanis dalam air. Hemiselulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penjerap karena gugus OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat.

 2.   Biokimia Hemiselulosa

2.1   Struktur Hemiselulosa

Hemiselulosa merujuk pada polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan. Secara biokimiawi, hemiselulosa adalah semua polisakarida yang dapat diekstraksi dalah larutan basa (alkalis). Komponen utama hemiselulosa pada Dicotyledoneae didominasi oleh xiloglukan, sementara pada Monocotyledoneae komposisi hemiselulosa lebih bervariasi. Pada gandum, ia didominasi oleh arabinoksilan, sedangkan pada jelai dan haver didominasi oleh beta-glukan.

Hemiselulosa adalah polimer polisakarida heterogen tersusun dari unit D-glukosa, D-manosa, L-arabiosa dan D-xilosa. Hemiselulosa pada kayu berkisar antara 20-30%. Hasil hidrolisis hemiselulosa akan menghasilkan D-xilosa dan monosakarida lainnya (Winarno, 1984).

Menurut Hartoyo (1989 dalam Hidayati 2000), hemiselulosa tersusun dari gabungan gula-gula sederhana dengan lima atau enam atom karbon. Degradasi hemiselulosa dalam asam lebih tinggi dibandingkan dengan delignifikasi, dan hidrolisis dalam suasana basa tidak semudah dalam suasana asam

 

2.2   Fungsi dan Sifat Hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan senyawa prekursor (pembentuk) selulosa. Hemiselulosa berfungsi sebagai pendukung dinding sel dan berlaku sebagai perekat antar sel tunggal (perekat antar mikrofibril selulosa) yang terdapat didalam batang pisang dan tanaman lainnya. Hemiselulosa menyerupai selulosa. Dengan asam encer dihidrolisa menjadi mannose + galaktosa. Dapat dijumpai misal pada lendir tumbuhan. Hemiselulosa yaitu polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan.

Hemiselulosa memiliki sifat non-kristalin dan bukan serat, mudah mengembang, larut dalam air, sangat hidrofolik, serta mudah larut dalam alkali. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal. Pada saat proses pemasakan berlangsung, hemiselulosa akan melunak, dan pada saat hemiselulosa melunak, serat yang sudah terpisah akan lebih mudah menjadi berserabut (Indrainy, 2005).  Mac Donal dan Franklin (1969) menyatakan bahwa adanya hemiselulosa mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat selama proses mekanis dalam air.

 

2.3   Reaksi Biokimia Hemiselulosa

 Dilihat dari strukturnya, hemiselulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penjerap karena gugus OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Adanya gugus OH, pada hemiselulosa menyebabkan terjadinya sifat polar pada adsorben tersebut. Dengan demikian hemiselulosa lebih kuat menjerap zat yang bersifat polar dari pada zat yang kurang polar. Mekanisme jerapan yang terjadi antara gugus -OH yang terikat pada permukaan dengan ion logam yang bermuatan positif (kation) merupakan mekanisme pertukaran ion sebagai berikut (Yantri 1998).

-Y- OH + M+ ↔ YO – M + H+

YO

-Y- OH + M2+ ↔         M + 2 H+

YO

M+ dan M2+ adalah ion logam, -OH adalah gugus hidroksil dan Y adalahmatriks tempat gugus -OH terikat. Interaksi antara gugus -OH dengan ion logam juga memungkinkan melalui mekanisme pembentukan kompleks koordinasi karena atom oksigen (O) pada gugus -OH mempunyai pasangan elektron bebas, sedangkan ion logam mempunyai orbital d kosong. Pasangan elektron bebas tersebut akan menempati orbital kosong yang dimiliki oleh ion logam, sehingga

terbentuk suatu senyawa atau ion kompleks.

Menurut Terada et al. (1983) ikatan kimia yang terjadi antara gugus aktif pada zat organik dengan molekul dapat dijelaskan sebagai perilaku interaksi asam-basa Lewis yang menghasilkan kompleks pada permukaan padatan. Pada sistem adsorpsi larutan ion logam, interaksi tersebut dalam bentuk umum ditulis:

[GH] + Mz+  ↔ [GM(z-1)]+ + H+

2[GH] + Mz+  ↔ [G2M(z-2)]+ + 2H+

dengan GH adalah gugus fungsional yang terdapat pada zat organik, dan M adalah ion bervalensi z.

 

Degradasi Hemiselulosa

Hemiselulosa mengalami biodegradasi menjadi monomer gula dan asam asetat dengan bantuan enzim hemiselulase. Hemiselulase seperti kebanyakan enzim lainnya yang dapat menghidrolisis dinding sel tanaman merupakan protein multi-domain. Xilan merupakan karbohidrat utama penyusun hemiselulosa dan Xylanase merupakan hemiselulase utama yang menghidrolisis ikatan β-1,4 rantai xilan. Kapang P. chrysosporium menghasilkan endoxylanase yang berperan dalam pemecahan xilan menjadi oligosakarida (Perez et al. 2002). Hidrolisis hemiselulosa juga membutuhkan enzim pelengkap yang bekerja secara sinergis dalam menguraikan xilan dan mannan (Tabel 2).

 

3.   Kesimpulan

Hemiselulosa merupakan polisakarida yang menyusun ruang antar serat-serat pada dinding sel tumbuhan. Hemiselulosa memiliki sifat non-kristalin dan bukan serat, mudah mengembang, larut dalam air, sangat hidrofolik, serta mudah larut dalam alkali. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal. Hemiselulosa mengalami biodegradasi menjadi monomer gula dan asam asetat dengan bantuan enzim hemiselulase.

 

Daftar Pustaka

Anonymous. 2009. Apa Itu Hemiselulosa. http://iepoktarina.blogspot.com/2009/11/apa-itu-hemiselulosa.html. Diakses tanggal  9 Maret 2012

Anonymous. 2012. Hemiselulosa. http://id.wikipedia.org/wiki/Hemiselulosa. Diakses tanggal  9 Maret 2012

Mochamad Saefulloh. 2011. Sifat Kimia Dinding Sel Tumbuhan. http://biosaefful.blogspot.com/2011/04/sifat-kimia-dinding-sel-tumbuhan.html. Diakses tanggal  9 Maret 2012

 

Rismijana,  Jenni; I.N. Indriani dan Tutus P. 2003. Penggunaan Enzim Selulase-Hemiselulase pada Proses Deinking Kertas Koran Bekas. Jurnal Matematika dan Sains Vol. 8 No. 2, hal 67 – 71