PEMBUATAN Carboxymethyl cellulose (CMC) DARI PELEPAH NANAS ( Ananas cosmosus Merr.)
PRODUCTION OF Carboxy methyl cellulose (CMC) FROM PINEAPPLE MIDRIB ( Ananas cosmosus Merr.)
Ripdayana 1* , Ahmad Ridhay 1 , Erwin Abdul Rahim 1
1) Jurusan Kimia, Fakultas MIPA, Universitas Tadulako, Palu Jl. Soekarno Hatta Km.9, Kampus Bumi Tadulako Tondo Palu, Telp. 0451- 422611
*)Coresponding author: ripdayana59@gmail.com (082280555077)
Diterima 27 Desember 2018, Disetujui 13 Juni 2019

## ABSTRACT
A  research  about  production  of Carboxymethyl  cellulose (CMC)    from  pineapple  midrib  ( Ananas cosmosus Merr.) has been conducted.  This research aims to determine the best cellulose ratio with sodium  monochloro  acetate  and  the  best  reaction  time  to  the  substitution    degree  of  carboxymethyl cellulose  from  pineapple  midrib  fibers.    This  study  used  a Completely  Randomized  Design method with two independent variables,  i.e. variations in the weight of sodium monochloroacetate (2.5 grams, 3 grams, 3.5 grams, 4 grams, and 4.5 grams) and variations in reaction time (1 hour, 2 hours, 3 hours, 4  hours  ,  and  5  hours),  each  treatment  was  done    duplo  using  20  treatment  units.  The  result  of  the study  showed  that  the  best  ratio  of  sodium  monochloroacetate  to  cellulose  which  produced carboxymethyl cellulose from pineapple midribs was 2.5: 2.5 with  substitution degree value of  1.93 and  optimum  reaction  time  which  produced  carboxymethyl  cellulose  from  pineapple  midribs  was  1 hour with substitution degree of 2.38.
Keywords : Carboxymethyl cellulose, Pineapple midrib

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  penelitian  tentang  pembuatan Carboxy  methyl  cellulose (CMC)  Dari  Pelepah  nanas ( Ananas cosmosus Merr.) Penelitian ini bertujuan untuk menentukan rasio selulosa dengan  natrium monokloroasetat  dan  waktu  reaksi  terbaik  terhadap  derajat  substitusi  karboksilmetil  selulosa  dari serat  pelepah  nanas.  Penelitian  ini  menggunakan  Rancangan  Acak  Lengkap    dengan  dua  variabel bebas  yaitu  variasi  bobot  natrium  monokloroasetat  (2.5  gram,  3  gram,  3.5  gram,  4  gram,  dan  4.5 gram ) dan variasi  waktu reaksi (1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam), setiap  perlakuan dilakukan secara duplo sehingga 20 unit perlakuan. Hasil penelitian pada rasio terbaik natrium monokloroasetat terhadap  selulosa  yang  menghasilkan  karboksimetil  selulosa  dari  pelepah  nanas  yaitu  2.5  :  2.5 dengan  nilai  derajat  substitusi  sebesar  1.93  dan  waktu  reaksi  optimum  yang  menghasilkan karboksimetil selulosa dari pelepah nanas yaitu 1 jam dengan nilai derajat substitusi sebesar 2.38.
Kata Kunci : Karboksimetil selulosa, pelepah nanas.

## LATAR BELAKANG
Tanaman  Nanas  termasuk  famili Bromeliaceae merupakan tumbuhan tropis dan  subtropis  yang  banyak  terdapat  di Filipina, Brasil, Hawai, India dan Indonesia.  Menurut  data  FAO  (2003), Indonesia  merupakan  salah  satu  negara penghasil  nanas  selain  beberapa  negara lainnya dengan produksi sebesar 467.395 ton. Di Indonesia, salah satu provinsi yang dikenal  sebagai  penghasil  nanas  adalah Provinsi  Kalimantan  Barat,  yang  pada tahun  2000,  dengan  luas  lahan  1500  Ha dapat dihasilkan sekitar 30.000 Ton nanas (Van, 2006).
Nanas  didaerah  Sulawesi  tengah banyak  tubuh  di  Morowali,  Parigi  dan Desa  Lero,  Kecamatan  sindue.  Tanaman ini  tumbuh  di  daerah  dataran  rendah  dan belum  dimanfaatkan  oleh  masyarakat sekitar.  Nanas  banyak  tumbuh  di  dataran rendah sampai 1000 m di permukaan laut, dengan suhu antara 25-35 0 C, sedangkan curah  hujannya  antara  300-500  mm perbulan  selama  periode  pertumbuhan (Muljohardjo, 2006).
Pelepah  nanas  merupakan  salah satu  bagian  tanaman  yang  memiliki kandungan  serat  yang  tinggi.  Wijayani et al .  (2005)  melaporkan  bahwa  terdapat 69,5-71,5%  selulosa  yang  terkandung dalam  serat  pelepah  nanas.  Adanya kandungan  selulosa  dalam  serat  pelepah nanas  yang  tinggi  ini  diharapkan  dapat dijadikan sumber selulosa sebagai carboxy methyl cellulose (CMC).
Faktor –faktor  yang  mempengaruhi proses  pembuatan  CMC  adalah  alkalisasi dan karboksimetilasi. Alkalisasi merupakan  langkah  untuk  mengaktifkan gugus-gugus  OH  pada  molekul  selulosa, dengan adanya proses alkalisasi ini maka struktur  selulosa  akan  mengembang  dan akan memudahkan reagen karboksimetilasi berdifusi didalamnya. Setelah  itu  dilanjutkan  dengan  proses karboksimetilasi merupakan langkah untuk melihat  jumlah  asam  monokloroasetat ataupun  natrium  monokloroasetat  akan berpengaruh  terhadap  substitusi  unit anhidroglukosa pada selulosa.
Dilihat dari fungsi Natrium Hidroksida dan Natrium Monokloroasetat maka komposisi  kedua  reagen  baik  reagen alkalisasi  maupun  karboksimetlilasi  dalam proses  ini  sangat  menentukan  kualitas CMC  yang  akan  dihasilkan.  Berdasarkan hasil  penelitian  Bidin  (2010),  pembuatan CMC dari jerami padi dengan nilai derajat subsitusi  terbaik  diperoleh  pada  rasio natrium monokloroasetat/selulosa 6:5 dengan 4 jam waktu reaksi dengan derajat subsitusi  karbosimetil  selulosa  sebesar 1,477.  Hasil  tersebut  lebih  baik  bila dibandikan dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Wijayani et al. (2005), yang  mendapatkan  nilai  derajat  subsitusi sebesar  0,85  yang  mengunakan  enceng gondok  sebesar  bahan  dasar  pembuatan karboksimetil selulosa.

## METODE PENELITIAN Bahan dan Peralatan
Bahan  dasar  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  adalah  pelepah  nanas  yang diporoleh  dari  desa  Lero.  Bahan  lainnya adalah natrium monokhloroasetat, natrium hidroksida,  hidrogen  peroksida,  asam asetat  glasial,  asam  nitrat,  asam  klorida, etanol, metanol, indikator PP dan akuades Peralatan  yang  digunakan  berupa Seperangkat alat
Spektrofotometer Fourier Transform Infra red (FTIR)
Prestige 21  Shimadzu,  sendok,  batang pengaduk,  sendok  zat,  toples,  baskom plastik,  neraca  digital  Kern  440-43N, desikator, oven analitik Memmert, penangas  air,  hot  plate  Cimarec,  Sieve shaker  AG-515,  ayakan  60  mesh,  kain saring,  kertas  saring,  kertas  pH,  gunting, blender.

## Prosedur Penelitian

## Persiapan Sampel Pelepah Nanas
Pelepa    nanas  dipisahkan  dari buahnya,  Kemudian pelepah nanas dicuci dengan  air  mengalir  hingga  bersih. Sampel  pelepah  nanas  terlebih  dahulu dipotong-potong kemudian dijemur dibawah  sinar  matahari  hingga  kering. Sampel  pelepah  nanas  yang  telah  kering ini  kemudian  digiling  dan  diayak  dengan ayakan  berukuran  60 mesh .  Tepung pelepah nanas dikeringkan kembali dengan menggunakan oven selama 1 jam pada suhu 60 o C.
Pengukuran  Kadar  Air  (Wijayani  et  al., 2005)
Sebanyak 10 gram sampel dimasukkan  ke  dalam  cawan  petri  yang telah  dibersihkan  dan  kering,  selanjutnya dimasukkan ke  dalam  oven  selama  3  jam pada  suhu  105 o C,  setelah  itu  didinginkan di  dalam  desikator  selama  30  menit kemudian  ditimbang.  Cawan  beserta sampel dipanaskan kembali selama 1 jam hingga diperoleh berat konstan.
Delignifikasi  Selulosa  ( Nur’ain  et  al.,
2016)
Serbuk  pelepah  nanas  direndam dengan  menggunakan  larutan  natrium hidroksida  10%  dengan  perbandingan pelarut  1  :  10  (b/v),  kemudian  diaduk dengan  rata  sampai  seluruh  serbuk pelepah nanas terendam sempurna. Perendaman  dilakukan  selama  24  jam. Setelah itu disaring dengan menggunakan kain  saring.  Residu  yang  diperoleh kemudian direndam  kembali dengan menggunakan  larutan  hidrogen  peroksida 10 % perendaman ini dilakukan selama 24 jam. Kemudian campuran tersebut disaring dan residu yang dihasilkan dicuci dengan  aquadest  yang  telah  dididihkan hingga  bau  hidrogen  peroksida  hilang. Residu  kemudian  dimasukkan  ke  dalam cawan  petri,  lalu  dikeringkan  di  dalam oven  dengan  suhu  60 o C  hingga  berat konstan.
Pengaruh rasio natrium
monokloroasetat  :  selulosa  terhadap rendemen cmc (Nur’ain et al., 2016)
2,5  gram  berat  kering  selulosa pelepah  nanas  dimasukkan  kedalam
erlenmeyer  250  ml  ditambahkan  50  mL aquadest.  Selanjutnya  ditambahkan  5  ml larutan  NaOH  30%  tetes  demi  tetes selama  1  jam.  Setelah  selesai  dilanjutkan proses karboksimetilasi dengan menambahkan  ClCH 2 COONa  sebanyak (2,5  g).  Campuran  kemudian  dipanaskan dengan suhu 60 o C selama 3 jam. Setelah itu  campuran  disaring  dan  residunya direndam  menggunakan  100  ml  metanol selama  24  jam.  Kemudian  campuran dinetralkan  menggunakan    larutan  asam asetat glasial. Campuran kemudian disaring kembali dan residunya dikeringkan  di  dalam  oven  dengan  suhu 60 o C hingga beratnya konstan.
Karboksimetil selulosa yang       dihasilkan ditentukan, rendemen dan derajat subtitusinya. Perlakuan yang sama dilakukan pada rasio ClCH 2 COONa terhadap  selulosa  2,5:3;  2,5:3,5;  2,5:4; dan 2,5:4,5 (w/w) .
Pengaruh waktu reaksi terhadap rendemen CMC (Nur’ain et al., 2016)
2,5  gram  berat  kering  selulosa pelepah  nanas  dimasukkan  kedalam erlenmeyer  250  ml  ditambahkan  50  mL aquadest.  Selanjutnya  ditambahkan  5  ml larutan  NaOH  30%  tetes  demi  tetes selama 1 jam. Untuk mengetahui kondidsi optimum waktu reaksi sintesis karboksimetil  selulosa,  digunakan  natrium monokloroasetat    yang  menghasilkan derajat  subtitusi  tertinggi  dengan  waku reaksi yaitu 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam dan 5  jam  yang  dipanaskan  pada  suhu  60 o C.
Campuran kemudian disaring dan residunya  direndam  menggunakan  50  ml metanol  selama  24  jam.  Kemudian campuran dinetralkan menggunakan larutan  asam  asetat  glasial.  Campuran kemudian  disaring  kembali  dan  residunya dikeringkan  di  dalam  oven  dengan  suhu 60 o C  hingga  beratnya  konstan.  Setelah itu, karboksimetil selulosa yang dihasilkan ditentukan derajat substitusinya.
Penentuan d erajat substitusi (Nur’ain et
al., 2016)
Satu  gram  karboksimetil  selulosa dicampurkan  dengan  30  ml  larutan  etanol 95%  sambil  diaduk  secara  merata. Kemudian ke dalamnya ditambahkan 5 ml larutan  asam  nitrat  2  M  dan  campuran diaduk kembali selama 2 menit. Campuran  dipanaskan  selama  5  menit dan  kembali  diaduk  selama  15  menit. Setelah  itu,  campuran  disaring  dan residunya  dicuci  menggunakan  15  ml larutan etanol 95% yang telah dipanaskan sampai  60 o C.  Residu  dicuci  kembali dengan metanol dan dikeringkan di dalam oven pada suhu 105 o C selama 3 jam. 0,5 g  residu  ditambahkan  100  ml  aquadest sambil di aduk, kemudian ditambahkan 25 ml  larutan  natrium  hidroksida  0,5  N  dan dipanaskan  selama  15  menit.  Dalam keadaan panas, campuran dititrasi dengan HCl 0,3 N.

## Pengukuran  Berat  molekul  (Habibah, 2013)
Ditimbang  0,025  gram  karboksimetil selulosa. Dimasukkan ke dalam  labu ukur
25  mL  dan  dilarutkan  sedikit  demi  sedikit dengan  aquadest  hingga  garis  batas  labu takar. Setelah larut dihomogenkan campuran.  Dimasukkan  larutan  ke  dalam viskometer Ostwald. Dicatat waktu alir dari campuran  tersebut.  Dilakukan  sebanyak tiga  kali.  Dilakukan  prosedur  yang  sama untuk setiap karboksimetil selulosa dengan variasi konsentrasi larutan (0,0375;  0,05;  0,0625;  0,075;  0,0875;  dan 0,1 g/25 mL).

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Rasio Natrium  Monokloasetat dan

## Selulosa Terbaik
Hasil proses dari delignifikasi serbuk pelepah  nanas  ini  diperoleh  senyawa selulosa  dengan rendemen  sebesar    22,1 % berwarna putih.  Penelitian yang dilakukan  oleh  Nur’ain et  al. (2016) dengan bahan yang berbeda yakni batang jagung sebesar 36,127%.
Rendemen  tertinggi  karboksimetil selulosa  terhadap  pada  rasio  natrium monokloroasetat  :  selulosa  2,5:4,5  (w/w) yaitu sebesar 41,14 % (Gambar 1).
Gambar 1  Pengaruh
jumlah natrium monokloroasetat
terhadap rendemen CMC pelepah nanas.
Rendemen  yang  diperoleh  pada penelitian ini lebih tinggi  jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya yang dilakukan  oleh  Bidin  (2010),  dengan bahan  pembuatan  karboksimetil  selulosa berasal dari selulosa jerami padi diperoleh rendemen  tertinngi  pada  penambahan  6 gram  nantrium  monokloroasetat  yaitu sebesar  67,52  %  dan  penelitian  dari Melisa  (2014),  dengan  bahan  pembuatan karboksimetil selulosa berasal dari tongkol jagung  manisan  diperoleh  rendemen tertinggi  pada  penambahan  7  gram natrium  monokloroasetat  yaitu  sebesar 69,73 %.
Gambar 2  Pengaruh jumlah natrium
monokloroasetat  terhadap  derajat substitusi CMC dari pelepah nanas
Hasil  terbaik  pada  pembuatan  CMC dari  pelepah  nenasyaitu  pada  rasio natrium monokloroasetat : selulosa 2,5:4,5 gram  dengan  rendemen  yang  didapatkan sebesar  41,14  %  dengan  nilai  derajat substitusi  sebesar  1,93  (Gambar  2).  Jika dibandingkan dengan penelitian sebelumnya  yang  dilakukan  oleh  Nur’ain et  al. (2016),  dengan  bahan  pembuatan karboksimetil selulosa berasal dari selulosa  tongkol  jagung  derajat  substitusi
30 32 34 36 38 40 42 2.5:2.5 2.5:3 2.5:3.5 2.5:4 2.5:4.5 Ren de m e n (CM C) % Rasio Natrium Monokloroasetat :
Selulosa (b/b)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 2.5:2.5 2.5:3 2.5:3.5 2.5:4 2.5:4.5 Der aja t S u b situ si Rasio Natrium Monokloroasetat :
Selulosa (b/b)
tertinggi  yaitu  sebesar  0,839.  Menurut Aambjornsson et  al. (2013),  nilai  derajat substitusi  maksimum  secara  teori  untuk CMC  adalah  3,  dengan  rata-rata  nilai derajat  substitusi  0,4-1,5.  Semakin  tinggi nilai  derajat  substitusi,  maka  kelarutan CMC  dalam  air  akan  meningkat.  Derajat substitusi  yang  dihasilkan  pada  penelitian ini berkisar antara 0,60-1,93.

## Waktu  Reaksi  Sntensis  Krboksimetil
Selulosa (CMC) Optimum
R endemen  tertinggi  terdapat  pada waktu  reaksi  selama  5  jam  yaitu  45,41  %
(Gambar  3) .  Jika  dibandikan  dengan penelitian  sebelumnya  yang  dilakukan oleh  Nur’ain et  al. (2016),  dengan  bahan pembuatan karboksimetil  selulosa  berasal dari  selulosa  tongkol  jagung  diperoleh rendemen  tertinggi  pada  penambahan  6 gram natrium monokloroasetat yaitu sebesar 91,95 %.
Gambar 3  Pengauh  waktu  reaksi  terhadap rendemen CMC dari pelepah nanas
Derajat subtitusi CMC pada waktu 5 jam  mampu  dihasilkan  pada  tingkat  2,38 (Gambar  4).  Tingginya  nilai  derajat subtitusi  dari  CMC  pelapah  nenas,
sehingga  diasumsikan  memiliki  kelarutan yang tinggi dalam air.
Gambar 4  Pengaruh  waktu  reaksi  terhadap derajat substitusi CMC dari pelepah nanas

## Berat Melekul CMC
Berat molekul karboksimetil selulosa (CMC)  yang  diperoleh  pada  waktu  reaksi optimum  adalah  6.120,962  g/mol.  Nilai berat  molekul  yang  didapatkan  jauh  lebih kecil  dari  berat  molekul  yang  disyaratkan yaitu  90000  g/mol. USP  (United  States Pharmacopeia) mendeskripsikan  sodium karboksimetil  selulosa  merupakan  garam sodium yang berasal dari sebuah polikarboksimetil  eter  selulosa.  Berat molekulnya  adalah  90000-700000  g/mol. Menurut  penelitian  yang  dilakukan  oleh Awaludin et  al .  (2004),  karboksimetil selulosa  (CMC)  dari  selulosa  bakteri memiliki  berat  molekul  48.885  g/mol, sedangkan  karboksimetil  selulosa  (CMC) dari  selulosa  tumbuhan  memiliki  berat molekul 34.235 g/mol.

## KESIMPULAN
Rasio terbaik antara natrium monokloroasetat  terhadap  selulosa  yang menghasilkan  karboksimetil  selulosa  dari pelepah  nanas,  yaitu  2,5  :  4,5  (w/w)
25 30 35 40 45 50 0 2 4 6 Rend emen (CM C) Waktu reaksi (jam)
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 1 2 3 4 5 Der aja t S u b situ si Waktu reaksi
selama  5  jam  dengan  nilai  derajat substitusi  sebesar  2,38  dan  rendemen 45,41%  serta  berat  molekul  6.120,962 g/mol.

## DAFTAR PUSTAKA
Aambjornsson, H.,K. Schenzel., U. Germgard.  2013.  Carboxymethyl Cellulose  Produced  at  Different Mercerization Condition and Caracterized  by  NIRFT  Raman Spectroscopy in Combination Multivariate Analytical Methods .
Bioresources 8: 1918-1932.
Bidin,  A.  2010.  Optimasi  Kondisi  Reaksi Sintesis  Karboksimetil  Selulosa  Dari Jerami  Padi  ( Oryza  sativa).  Skripsi.
Palu: Universitas Tadulako.
Habibah, Djati U. 2013. Konversi Selulosa dari Biomassa Batang Pisang Menjadi  Asam  Levulinat  Melalui Reaksi  Katalitik  Dengan  Katalis Kromium. Skripsi. Bandung: Universitas Pendidikan Indonesia. Melisa, 2014, Optimasi Sintesis Karboksimetil Selulosa Dari Tongkol  Jagung (Zea  Mays  L
Saccharata), Jurnal of natural
science, 3 (2): 70-78.
Muljohardjo. 2000. Potensi Investasi Subsektor  Tanaman  Pangan  dan Hortikultur  di  Kalimantan  Barat. Pontianak: Disperta Propinsi Kalimantan Barat.
Nur’ain.,  Nurhaeni.,  Ridhay,  A.  2016.
Optimasi  Kondisi  Reaksi  Untuk Sintesis Karboksimetil Selulosa (CMC)  Dari  Batang  Jagung  ( Zea mays L. ). KOVALEN, 3(2): 112-121.
Van,  A.  T.  2006. Chemical  Analysis  and
Pulping  Study  of  Pineapple  Crown
Leaves. Industrial Crops and
Products. An  International  Journal . 24:66-74
Wijayani,  A.,  Khoirul  U.,  Siti  T.  2005.
Karakterisasi Karboksimetil Selulosa CMC) dari Eceng Gondok (Eichornia crassipes (Mart)  Solms). Indo.  J. Chem. , 5 (3): 228 – 231.