Pengertian Selulosa, Sifat, Jenis, Struktur, Manfaat, dan Contohnya

Selulosa sejatinya merupakan biopolimer paling melimpah yang tersedia di alam, hal ini karena selulosa merupakan salah satu komponen utama dinding sel dari sebagian besar tumbuhan. Misalnya saja seperti homopolimer anhydroglucose, dengan residu glukosa dihubungkan dengan cara ß-1,4. Dinding sel sel tumbuhan menghubungkan kekuatan mekanisnya dengan selulosa.

Oleh karena itulah selulosa berutang sifat strukturalnya pada kenyataan bahwa selulosa dapat mempertahankan keadaan agregasi semi-kristal bahkan dalam lingkungan berair, yang tidak biasa untuk polisakarida. Sejauh menyangkut produk berbasis selulosa, kertas karton dan kertas adalah yang paling umum digunakan. Jumlah selulosa yang lebih kecil ketika diproses dalam kondisi yang sesuai, dapat diubah menjadi berbagai macam turunan, ini dapat digunakan dalam pembuatan beberapa produk komersial seperti plastik dan rayon.

Selulosa

Selulosa merupakan jenis senyawa organik dengan rumus (C₆H₁₀O₅) n, polisakarida yang terdiri dari rantai linier dari beberapa ratus hingga ribuan unit D-glukosa terkait β (1→4). Selulosa merupakan sifat polimer organik dengan ketersediaan paling melimpah di Bumi. Kandungan selulosa dari serat kapas adalah 90%, kayu 40 sampai dengan 50%, dan rami kering sekitar 57%.

Selulosa ditemukan pada tahun 1838 oleh ahli kimia Prancis Anselme Payen, yang mengisolasinya dari materi tumbuhan dan menentukan rumus kimianya. Selulosa digunakan untuk memproduksi polimer termoplastik pertama yang berhasil, seluloid, oleh Hyatt Manufacturing Company pada tahun 1870.

Produksi rayon (“sutra buatan“) dari selulosa dimulai pada tahun 1890-an dan plastik ditemukan pada tahun 1912. Pada tahun 1920, Hermann Staudinger menentukan struktur polimer selulosa. Senyawa ini pertama kali disintesis secara kimiawi (tanpa menggunakan enzim turunan biologis) pada tahun 1992, oleh Kobayashi dan Shoda.

Pengertian Selulosa

Selulosa adalah senyawa organik yang yang berupa karbohidrat kompleks, atau polisakarida, yang terdiri dari 3.000 unit glukosa atau lebih. Selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia, tapi ini adalah makanan untuk hewan herbivora (misalnya sapi, kuda) karena mereka menyimpannya cukup lama untuk dicerna oleh mikroorganisme yang ada di saluran pencernaan; protozoa di usus serangga seperti rayap juga mencerna selulosa.

Selulosa juga diproduksi secara alami oleh organisme lain selain tumbuhan, yaitu diketahui diproduksi oleh bakteri, protista, alga, dan hewan tertentu (misalnya tunicata). Cyanobacteria dianggap sebagai organisme pertama yang menghasilkan selulosa.

Pada tumbuhan tingkat tinggi, selulosa diproduksi di luar sel, terutama di matriks ekstraseluler atau dinding sel. Ini disintesis oleh struktur protein yang disebut kompleks terminal roset yang mengambang di membran plasma.

Kompleks tersebut mengandung sintase selulosa, yang terlibat dalam sintesis rantai selulosa. Jalur biosintetik selulosa menggunakan glukosa sebagai prekursor. Langkah-langkah berbeda di jalur tersebut ditunjukkan di bawah ini:

1. Glukosa → Glukosa 6-fosfat (oleh heksokinase)
2. Glukosa 6-fosfat → Glukosa 1-fosfat (oleh fosfoglukomutase)
3. Glukosa 1-fosfat → UDP-glukosa (oleh pirofosforilase glukosa UDP)
4. UDP-glukosa → Rantai glukosa (oleh sintase selulosa)
5. Rantai glukan → Selulosa kristal (proses kristalisasi)

Rantai selulosa disusun seperti “kabel” yang tertanam dalam matriks. Matriks, pada gilirannya, mengandung berbagai glikoprotein dan polisakarida lainnya. Pada bakteri, selulosa diproduksi sebagai penyusun biofilm. Biofilm adalah komunitas mikroba yang distabilkan oleh matriks ekstraseluler polisakarida, protein, dan asam nukleat.

Pengertian Selulosa Menurut Para Ahli

Adapun definisi selulosa menurut para ahli, antara lain:

1. Biology Online, Selulosa adalah polisakarida yang terdiri dari rantai linier unit D-glukosa terkait β (1→4) (C₆H₁₀O₅)n; (2) Karbohidrat berserat ditemukan di dinding sel tumbuhan hijau, beberapa alga dan oomycetes. Ini memberikan kekuatan dan kekakuan pada sel tumbuhan.
2. Collins Dictionary, Pengertian selulosa adalah zat yang ada di dinding sel tumbuhan dan digunakan untuk membuat kertas, plastik, dan berbagai kain dan serat.
3. Merriam Webster, Arti selulosa adalah polisakarida (C₆H₁₀O₅)n unit glukosa yang merupakan bagian utama dari dinding sel tumbuhan, terjadi secara alami dalam produk berserat seperti kapas dan kapuk, dan merupakan bahan mentah dari banyak barang manufaktur (seperti kertas, rayon, dan plastik )

Sifat Selulosa

Selulosa berbeda dari polisakarida lainnya dalam sifat-sifatnya. Sifat unik selulosa disebabkan karena strukturnya yang unik. Selain itu, sifat tersebut juga bergantung pada jumlah subunit glukosa yang ada dalam selulosa. Sifat-sifat selulosa tersebut, diantaranya yaitu:

1. Selulosa adalah karbohidrat paling melimpah yang ada di alam
2. Itu tidak larut dalam air
3. Selulosa adalah padatan kristal yang memiliki tampilan seperti bubuk putih
4. Ini memiliki kekuatan tarik tinggi karena ikatan hidrogen yang kuat antara rantai individu dalam mikrofibril selulosa. Kekuatan tarik mikrofibril selulosa sebanding dengan baja
5. Pengaturan alternatif molekul glukosa dalam selulosa juga berkontribusi pada kekuatan tarik selulosa yang tinggi
6. Ini larut dalam pelarut organik
7. Selulosa bersifat biodegradable, tidak berbau, dan tidak memiliki rasa

Jenis Selulosa

Macam-macam dari bentuk selulosa, antara lain:

1. Bakteri

Meskipun selulosa terutama diproduksi oleh tumbuhan, banyak bakteri, terutama yang termasuk dalam genus Gluconacetobacter yang terlibat dalam produksi bentuk selulosa yang sangat aneh dengan sifat mekanis dan struktural yang dapat dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. Selulosa bakteri biasanya diproduksi oleh Gluconacetobacter hansenii UCP1619 menggunakan media Hestrin-Schramm (HS).

Namun terdapat beberapa keterbatasan yang terkait dengan selulosa bakteri seperti biaya produksi yang tinggi, penggunaan media kultur yang mahal, hasil yang buruk, proses hilir, dan biaya operasional. Selulosa bakteri juga dapat diproduksi oleh bakteri dari genera Sarcina, dan Agrobacterium. Selulosa bakteri yang dihasilkan oleh bakteri aerob memiliki sifat fisiokimia yang unik dibandingkan dengan selulosa tumbuhan.

2. Asetat

Selulosa asetat adalah ester penting dari selulosa. Selulosa asetat dapat digunakan untuk berbagai aplikasi seperti untuk film, membran atau serat, tergantung pada cara pemrosesannya. Bidang khusus untuk menggunakan selulosa asetat adalah sintesis partikel bola berpori, yang disebut manik-manik selulosa.

3. Etilselulosa

Etilselulosa (EC) adalah turunan dari selulosa di mana beberapa gugus hidroksil pada unit anhidroglukosa berulang dimodifikasi menjadi gugus etil eter, sebagian besar disebut sebagai etil eter non-ionik selulosa. Sistem pengiriman obat mikroenkapsulasi berbasis etilselulosa (EC) sedang dipelajari untuk mencapai pelepasan obat yang diperpanjang dan untuk melindungi substansi inti dari degradasi.

4. Hidroksipropil selulosa (HPC)

Hidroksipropil selulosa (HPC) merupakan salah satu turunan selulosa yang larut dalam air dan pelarut organik. Ini bisa digunakan sebagai pelumas. Ini juga dapat digunakan untuk pengobatan keratoconjunctivitis sicca, erosi kornea neuroparalitik keratitis dan lain-lain. Ini juga digunakan sebagai pelumas untuk pasien yang memiliki mata buatan.

Struktur Selulosa

Selulosa terdiri dari ribuan subunit D-glukosa. Subunit glukosa dalam selulosa dihubungkan melalui ikatan beta 1-4 glikosidik. Berlawanan dengan polisakarida lainnya, orientasi molekul glukosa dalam selulosa dibalik.

Selulosa memiliki orientasi beta di mana gugus hidroksil dari karbon anomerik atau karbon nomor satu diarahkan di atas bidang cincin glukosa. Gugus hidroksil dari atom karbon lainnya diarahkan di bawah bidang cincin.

Untuk membuat ikatan beta 1 sampai dengan 4 glikosidik, setiap molekul glukosa alternatif dalam selulosa dibalik. Gugus hidroksil karbon 1 diarahkan ke atas, dan karbon 4 diarahkan ke bawah. Sekarang, untuk membuat ikatan beta 1-4 glikosidik, salah satu molekul ini harus dibalik sehingga kedua gugus hidroksil berada pada bidang yang sama. Inilah alasan terjadinya inversi setiap molekul glukosa alternatif dalam selulosa.

Selulosa adalah molekul yang tidak bercabang. Rantai polimerik glukosa diatur dalam pola linier. Tidak seperti pati atau glikogen, rantai ini tidak mengalami lilitan, pembentukan heliks, atau percabangan. Sebaliknya, rantai-rantai ini disusun sejajar satu sama lain.

Ikatan hidrogen terbentuk antara rantai-rantai tersebut karena atom hidrogen dan gugus hidroksil yang mengikat kuat rantai bersama. Hal ini menghasilkan pembentukan mikrofibril selulosa yang kokoh dan kuat. Selulosa hadir di sel tumbuhan dalam bentuk mikrofibril selulosa. Mikrofibril ini bersama-sama membentuk matriks polisakarida atau selulosa.

Manfaat Selulosa

Manfaat selulosa diantaranya yaitu:

1. Produk kertas: Selulosa adalah penyusun utama berbagai benda dari kertas, baik kertas karton dan stok kartu, serta kertas isolasi listrik (selulosa digunakan dalam berbagai bentuk sebagai isolasi pada trafo, kabel, dan peralatan listrik lainnya).
2. Serat: Selulosa adalah bahan utama tekstil. Kapas dan sintetis (nilon) masing-masing memiliki sekitar 40% kandungan selulosa berdasarkan volumenya. Serat tanaman lainnya (rami, sisal, rami) mewakili sekitar 20% kandungan selulosa. Rayon, selofan dan “serat selulosa regenerasi” lainnya hanya mengandung sebagian kecil selulosa yaitu sekitar 5%.
3. Bahan habis pakai: Selulosa mikrokristalin (E460i) dan selulosa bubuk (E460ii) digunakan sebagai pengisi tidak aktif dalam tablet obat dan berbagai turunan selulosa terlarut, nomor E461 hingga E469, dimanfaatkan sebagai pengental, pengemulsi, dan penstabil dalam membuat makanan olahan. Bubuk selulosa, misalnya, digunakan dalam keju olahan untuk mencegah penggumpalan di dalam kemasan. Selulosa terjadi secara alami di beberapa makanan dan merupakan aditif dalam makanan yang diproduksi, memberikan kontribusi komponen yang tidak dapat dicerna yang digunakan untuk tekstur dan curah, berpotensi membantu buang air besar.
4. Bahan bangunan: Ikatan hidroksil selulosa dalam air menghasilkan bahan yang dapat disemprotkan dan dapat dicetak sebagai alternatif dari penggunaan plastik dan resin. Bahan yang dapat didaur ulang dapat dibuat tahan air dan api. Itu memberikan kekuatan yang cukup untuk dimanfaatkan sebagai bahan bangunan. Isolasi selulosa yang terbuat dari kertas daur ulang menjadi populer sebagai bahan yang ramah lingkungan untuk insulasi bangunan. Ini dapat diolah dengan asam borat sebagai penghambat api.
5. Miscellaneous: Selulosa dapat diubah menjadi plastik, film transparan tipis. Ini adalah bahan dasar untuk seluloid yang digunakan untuk fotografi dan film film hingga pertengahan 1930-an. Selulosa bermanfaat untuk membuat perekat dan pengikat yang dapat larut dalam air, misalnya metil selulosa dan karboksimetil selulosa yang berguna dalam pembuatan pasta kertas dinding. Selulosa juga digunakan untuk membuat spons hidrofilik. Selulosa adalah bahan mentah dalam pembuatan nitroselulosa (selulosa nitrat) yang digunakan dalam bubuk mesiu tanpa asap.
6. Obat-obatan: Turunan selulosa, seperti selulosa mikrokristalin (MCC), memiliki keuntungan dalam menahan air, menjadi zat penstabil dan pengental, dan dalam penguatan tablet obat.

Contoh Selulosa

Serat selulosa adalah serat yang terstruktur dari selulosa. Serat selulosa dibuat dengan melarutkan bahan alami seperti selulosa atau bubur kayu, yang kemudian dibuat ulang dengan ekstrusi dan pengendapan. Serat selulosa dapat digunakan untuk membuat berbagai macam kain, dari denim tebal atau korduroi hingga muslin atau organza ringan. Contoh serat selulosa meliputi;

1. Kapas
2. Rayon
3. Rami
4. Linen
5. Katun
6. Sisal
7. Dan lain-lain

Demikinalah artikel yang bisa kami kemukakan pada segenap pembaca berkenaan dengan pengertian selulosa menurut para ahli, sifat, macam, struktur, manfaat, dan contoh produknya yang mudah ditemukan dalam kehidupan sehari-hari.