Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin Penyusun Kayu

1. Selulosa

Selulosa adalah polimer yang tersusun dari unit-unit D-anhidro glukopyranosa yang terikat melalui ikatan glikosida β-1-O-4 yang terkait satu sama lain (Sjostrom, 1995). Jumlah unit-unit glukosa yang menyusun selulosa atau biasa disebut derajat polimerisasi (degree of polymeritation) sekitar 8000-10000 dalam setiap kayu (Eaton & Hale, 1993). 

Selulosa dibentuk dari hasil fotosintesis. Pada proses fotosintesis, air (H₂O) yang diperoleh dari dalam tanah diangkut oleh xylem bagian luar (kayu gubal) dan karbondioksida (CO₂) yang diperoleh dari udara dipadukan menjadi glukosa (C₆H₁₂O₆) dan oksigen (O₂) dengan bantuan sinar matahari.

Selanjutnya glukosa tersebut diangkut ke pusat-pusat pengolahan yang terletak pada pucuk cabang dan akar (meristem ujung) dan ke lapisan kambium yang menyelubungi batang utama, cabang dan akar. Kemudian dalam suatu proses kompleks, glukosa mengalami modifikasi kimia dengan dilepaskannya satu molekul air (H₂O), dan terbentuklah andhidrit glukosa (C₆H₁₀O₅).

Beberapa ciri-ciri dari struktur selulosa yang berdasarkan pada karakteristik kimia yang dimiliki yang dimiliki adalah dapat mengembang dalam air, berbentuk kristalin, adanya kelompok fungsional yang spesifik dan dapat bereaksi dengan enzim selulotik (Sierra et al., 2007).

Kadar serat kayu maupun bukan kayu dapat digunakan untuk menafsir besarnya rendemen pulp dan kertas yang dihasilkan (Soenardi, 1974). Fengel dan Wegener  (1995) menjelaskan bahwa selulosa merupakan bahan dasar dari banyak produksi teknologi (kertas, film, serat, aditif dan sebagainya).

2. Hemiselulosa

Hemiselulosa adalah polimer yang tersusun dari unit-unit glukosa, gula heksosa, gula pentosa. Hemiselulosa ini relatif berantai pendek dan bercabang. Derajat polimerisasinya jarang mencapai 200. Komponen hemiselulosa pada kayu daun lebar berbeda dengan kayu daun jarum.

Komponen monosakarida yang menyusun hemiselulosa terdiri atas glukosa, xilosa, galaktosa, mannosa, arabinosa, rhamnosa dan fukosa (Eaton & Hale, 1993). 

Menurut Fengel & Wegener (1995), perbedaan utama hemiselulosa kayu daun jarum dengan kayu daun lebar adalah jenis dan jumlah gula penyusun hemiselulosanya. Kayu daun jarum memiliki komponen mannan yang lebih tinggi sedangkan kayu daun lebar komponen xilan yang lebih tinggi.

Contoh hemiselulosa pada kayu daun jarum adalah O-asetil-galaktoglukomanan atau biasa disebut galaktoglukomanan. Sedangkan contoh hemiselulosa pada kayu daun lebar adalah O-asetil-4-O-metil-glukuronoxilan atau glukuronoxilan.

3. Lignin

Lignin adalah polimer yang kompleks dengan berat molekul tinggi yang tersusun substans yang tidak larut. Meskipun terdiri atas karbon, hidrogen, dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat tetapi suatu senyawa fenol.

Lignin yang berasal dari kayu daun jarum dan kayu daun lebar mempunyai beberapa sifat kimia yang sama yaitu mempunyai metoksil, hidroksil, dan gugus karbonil serta mempunyai inti fenil dalam rangka fenil propana (Haygreen & Bowyer, 1993).

Eaton & Hale (1993) mengatakan bahwa berdasarkan strukturnya dikenal tiga jenis unit dasar penyusun lignin yaitu p-kumaril alkohol, koniferil alkohol (guaiasil) dan sinapil alkohol (siringil). Dikatakan p-kumaril alkohol jika karbon nomor 3 dan 5 tidak mengikat metoksil.

Tipe lignin p-kumaril alkohol umumnya ditemukan pada rumput rumputan. Jika metoksil hanya terikat pada atom karbon nomor 3 (C3) cincin aromatik maka dikatakan guaiasil sedangkan jika karbon nomor 3 (C3) dan 5 (C5) mengikat metoksil maka disebut siringil.

Kunjungi juga : 5 Sifat Kimia Kayu

Struktur lignin terdiri atas tiga tipe yaitu lignin guaiasil, lignin guaiasil-siringil dan lignin rumput-rumputan. Lignin guaiasil terdapat pada kayu daun jarum. Kayu daun jarum tersusun dari sekitar 90% guaiasil dan 10% p-kumaril alkohol.

Lignin guaiasil-siringil terdapat pada kayu daun lebar yang tersusun dari guaisil dan siringil dengan rasio tertentu. Lignin rumput-rumputan terdapat pada rumput-rumputan (graminae) yang tersusun dari sekitar 40% guaiasil, 40% siringil dan 20% p-kumaril alkohol (Gullichsen & Paulapuro, 2000).

Pustaka:

Eaton RA & Hale MDC. 1993. Wood : Decay, Pests, and Protection. Chapman & Hall, London New York-Toronto-Melbourne-Madras.

Fengel D dan Wegener G. 1995. Kayu : Kimia, Ultrastruktur, Reaksi-Reaksi. Gadjah Mada Universty Press. Yogyakarta

Gullichsen J & H Paulapuro. 2000. Chemical Pulping. TAPPI Press. USA

Haygreen & Bowyer. 1993. Hasil Hutan dan Ilmu Kayu Suatu Pengantar. Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta

Sierra et al. 2007. Fungal bio-treatment of spruce wood with Trametes Versicolor for pitch control: Influence on extractive contents, pulping process parameters, paper quality, and effluent toxicity. Bioresource Technology. 98 (2) : 302–311

Sjostrom. 1995. Kimia Kayu, Dasar-Dasar dan Penggunaan. Terjemahan. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.

Soenardi. 1974. Hubungan Antara Sifat-sifat Kayu Dengan Kualitas Kertas. Yayasan Pembinaan Fakutas Kehutanan UGM. Yogyakarta.