Pengertian Selulosa — struktur, fungsi, sifat, rumus

Selulosa adalah salah satu biopolimer alami paling berlimpah. Dinding sel tumbuhan sebagian besar terbuat dari selulosa, yang menyediakan dukungan struktural untuk sel. Kayu dan kertas sebagian besar bersifat selulosa. Selulosa terdiri dari monomer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan antara atom karbon tertentu dalam molekul glukosa.

Setiap monomer glukosa lain dalam selulosa dibalik dan dikemas rapat sebagai rantai panjang yang diperpanjang. Ini memberi selulosa kekakuan dan kekuatan tarik tinggi — yang sangat penting untuk menanam sel. Selulosa yang melewati sistem pencernaan kita disebut serat makanan. Sementara ikatan glukosa-glukosa dalam selulosa tidak dapat dipecah oleh enzim pencernaan manusia, herbivora seperti sapi, kerbau, dan kuda mampu mencerna rumput yang kaya akan selulosa dan menggunakannya sebagai sumber makanan. Pada hewan-hewan ini, spesies bakteri tertentu berada di rumen (bagian dari sistem pencernaan herbivora) dan mengeluarkan enzim selulase. Apendiks juga mengandung bakteri yang memecah selulosa, sehingga memberikan peran penting dalam sistem pencernaan ruminansia. Selulase dapat memecah selulosa menjadi monomer glukosa yang dapat digunakan sebagai sumber energi oleh hewan.

Karbohidrat melayani fungsi lain pada hewan yang berbeda. Arthropoda, seperti serangga, laba-laba, dan kepiting, memiliki kerangka luar, yang disebut eksoskeleton, yang melindungi bagian-bagian tubuh internal mereka. Eksoskeleton ini terbuat dari kitin makromolekul biologis, yang merupakan karbohidrat nitrogen. Itu terbuat dari unit berulang gula dimodifikasi yang mengandung nitrogen.

Dengan demikian, melalui perbedaan dalam struktur molekul, karbohidrat dapat melayani fungsi penyimpanan energi yang sangat berbeda (pati dan glikogen) dan dukungan struktural dan perlindungan (selulosa dan kitin).

Pengertian Selulosa

Selulosa adalah karbohidrat kompleks atau polisakarida yang ditemukan dalam struktur dinding sel semua tumbuhan. Selulosa terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen, dan dianggap sebagai senyawa organik (berbasis karbon) yang paling melimpah di dunia. Senyawa ini memberikan kekuatan dan struktur pada dinding sel tumbuhan, dan itu adalah sumber serat makanan.

Secara kimiawi, selulosa merupakan karbohidrat kompleks yang menyediakan sumber energi bagi organisme hidup. Selulosa memiliki sejumlah kegunaan karena strukturnya yang unik dan susunan kimianya. Karena selulosa merupakan karbohidrat kompleks yang membutuhkan waktu lebih lama untuk dibakar daripada karbohidrat sederhana (misalnya, gula), selulosa telah menjadi aditif yang sangat populer untuk sejumlah makanan yang berbeda.

Struktur Selulosa
Selulosa (molekul struktural) yang digunakan oleh tumbuhan untuk membangun dinding sel mereka. Selulosa juga komponen utama serat makanan.

Selulosa ditambahkan ke makanan sebagai pengawet. Banyak keju pra-paket mengandung selulosa karena berfungsi sebagai agen anti-penggumpalan. Selulosa ditambahkan ke makanan sebagai suplemen serat dan sebagai sarana untuk menambah volume resep tertentu tanpa meningkatkan nilai kalori secara signifikan. Makanan yang ditambahkan selulosa pada umumnya akan membuat Anda merasa kenyang tanpa makan lebih banyak kalori.

Ketika dikombinasikan dengan air, selulosa akan cenderung menebal menjadi gel, menjadikannya aditif yang baik untuk menstabilkan, mengentalkan, dan mengemulasikan makanan dan minuman pra-paket, seperti susu kocok yang sudah jadi, saus, krim kocok, dan produk lainnya. Selulosa juga digunakan dalam produksi produk kertas dan kertas karton, serta rayon, selofan, dan produk serupa lainnya. Ketika Anda melihat serat makanan pada daftar bahan makanan atau minuman, maka sangat mungkin bahwa mereka memiliki selulosa di dalamnya, baik secara alami atau sebagai aditif.

 

Rumus senyawa selulosa

Selulosa adalah senyawa misalnya seperti serabut, liat, yang tidak larut dalam air lalu ditemukan di dalamnya dinding sel pelindung tumbuhan khususnya pada tangkai batang, dahan serta semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan. Untuk penjelasan lengkap mengenai pengertian selulosa, simak ulasan dibawah ini.

Rumus senyawa selulosa yaitu: (C6H10O5)n

Selulosa merupakan polimer glukosa yang berbentuk rantai linier dan terhubung oleh ikatan ß-1,4 glikosidik.
Selulosa ini merupakan senyawa organik yang juga termasuk komponen struktural utama dinding sel dari tanaman hijau, banyak bentuknya ganggang dan Oomycetes.

Selulosa tidak pernah ditemui dalam kondisi murni di alam, tetapi selalu berasosiasi dengan polisakarida lain misalnya seperti lignin, hemiselulosa, pectin, dan xilan. Pada tumbuhan, molekul selulosa menyusun dalam bentuk fibril yang terdiri dari beberapa molekul paralel yang terhubung oleh ikatan glikosidik jadi sulit diuraikan.

Penemuan Selulosa

Selulosa pertama kali dijabarkan oleh Anselme Payen (1838) sebagai serat padat yang tahan dan juga tersisa setelah pemurnian pada jaringan tanaman dengan asam serta amonia. Payen mengamati, bahwa bahan yang sedang dimurnikan ini mengandung satu jenis dari senyawa kimia yang seragam, yaitu karbohidrat. Hal tersebut berdasar residu glukosa yang hampir mirip dengan pati.

Struktur yang linier ini menyebabkan selulosa bersifat kristalin serta tidak mudah larut. Selulosa tidak mudah untuk didegradasi secara kimia ataupun mekanis. Di alam, terkadang selulosa berasosiasi bersama polisakarida lain seperti hemiselulosa ataupun lignin yang membentuk kerangka utama pada dinding sel tumbuhan. Selulosa mempunyai bobot molekul yang amat bervariasi berkisar antara 50.000 – 2,5 juta bergantung pada sumbernya. Ukuran panjangnya rantai molekul selulosa dinyatakan menjadi derajat polimerasi (DP).

Ester selulosa banyak dipakai sebagai serat dan plastik, sementara eter selulosa sebagai pengikat serta bahan tambahan guna mortir khusus ataupun kimia khusus guna bangunan dan konstruksi serta stabilisator viskositas pada cat, produk farmasetik, makanan, dan lain-lain. Selulosa juga termasuk bahan dasarnya pembuatan kertas.

Serat selulosa mempunyai kekuatan dan durabilitas tinggi. Apabila dibasahi menggunakan air, menunjukkan pengembangan waktu jenuh dan juga higroskopis. Bahkan dalam kondisi basah, serat selulosa alami tak kehilangan kekuatannya. Turunan selulosa telah banyak dipakai dalam sediaan farmasi antara lain seperti etil selulosa, karboksimetil selulosa, metil selulosa, dan dalam bentuk lain yang dipakai dalam sediaan oral, topikal, serta injeksi.

Sifat Selulosa

Selulosa bersifat biodegradable, tidak berbau, dan tidak memiliki rasa. Selulosa adalah polimer rantai lurus karbohidrat. Selulosa adalah senyawa organik sama seperti karbohidrat lainnya. Selulosa terdiri dari rantai linier residu glukosa berganda (mis. 300 hingga 1000 unit atau lebih) yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik β (1 → 4). Kelompok hidroksil pada glukosa dari pada satu rantai terhubung oleh ikatan hidrogen dengan atom oksigen pada glukosa pada rantai lain atau yang sama.

Tidak ada ikatan glikosidik terjadi di antara rantai. Ikatan hidrogen adalah ikatan yang menyatukan rantai, berdampingan. Dengan demikian, selulosa muncul sebagai mikrofibril. Ini memberikan kekuatan tarik ke dinding sel di mana ia berfungsi sebagai “sitoskeleton” tanaman. Sifat-sifat lain selulosa tergantung pada panjang rantai atau pada tingkat polimerisasi.Sifat selulosa

Sifat lain dari selulosa, antara lain yaitu:

  • Dapat terdegradasi oleh oksidasi, fotokimia, hidrolisa, maupun secara mekanis sehingga beratnya molekul menurun.
  • Tidak larut di dalam air ataupun pelarut organik, tetapi sebagian larut dalam larutan alkali.
  • Dalam kondisi kering, selulosa sifatnya higroskopis, keras dan juga rapuh.
  • Selulosa dalam kristal mempunyai kekuatan yang lebih baik dibanding dengan bentuk amorfnya.
  • Memiliki kekuatan tarik yang tinggi.
  • Bisa membentuk jaringan.
  • Tidak mudah larut di dalam air, alkali dan juga pelarut organik.
  • Relatif tak berwarna.
  • Memiliki kemampuan mengikat lebih kuat.

Fungsi biologis selulosa

Pada tanaman, selulosa merupakan komponen dinding sel yang penting. Selulosa menstabilkan dan membuat dinding sel kaku dan tangguh. Hewan yang mampu mencerna selulosa dapat memperoleh energi dari polisakarida ini. Manusia tidak dapat mencerna selulosa karena kurangnya enzim yang diperlukan. Namun, selulosa mungkin masih dimasukkan ke dalam makanan yang berfungsi sebagai serat makanan.

Selulosa secara alami ada dalam kubis, kacang-kacangan, kacang-kacangan, alpukat, berry, apel, biji labu, dll. Selulosa juga dapat diproses secara kimia untuk digunakan dalam industri makanan sebagai bahan pembuat atau pengental untuk keju parmesan, es krim, dan lainnya makanan komersial.  Saat dikonsumsi, selulosa dalam makanan ini berfungsi sebagai serat yang tidak larut yang menyerap air dan meningkatkan kotoran. Mikrobiota yang berada secara normal di usus besar manusia mampu memfermentasi selulosa, menghasilkan asam lemak dan gas rantai pendek. Asam lemak rantai pendek diserap dan dimetabolisme oleh tubuh.Fungsi selulosa

Selulosa juga memiliki berbagai aplikasi industri. Misalnya, tanaman kapas menghasilkan serat kapas yang terdiri dari lebih dari 90% selulosa. Mereka dapat dipanen untuk menghasilkan pakaian, kertas, rayon, selofan, dan bahan bangunan. Bahan selulosa dari tanaman energi juga telah digunakan untuk konversi menjadi biofuel (mis. Etanol selulosa).

Jenis macam Selulosa

Menurut Nuringtyas (2010), berdasar derajat polimerisasinya dan juga kelarutan dalam senyawa natrium hidroksida (NaOH), terdapat 3 (tiga) jenis selulosa antara lain yaitu:

Selulosa α (Alpha Cellulose)

Selulosa α ialah jenis selulosa yang berantai panjang, tak larut dalam larutan NaOH 17,5% ataupun larutan basa kuat yang derajat polimerisasinya 600 – 1500. Selulosa α digunakan sebagai penduga dan ataupun penentu tingkat kemurnian selulosa. Selulosa α adalah kualitas selulosa yang sangat tinggi (murni).

Selulosa α > 92% sudah memenuhi syarat untuk dipakai sebagai bahan baku utama untuk pembuatan propelan dan atau bahan peledak, sementara selulosa kualitas dibawahnya dipakai sebagai bahan baku oleh industri kertas dan industri kain. Semakin tinggi dari kadar alfa selulosa, maka akan semakin baik mutu bahannya.

Selulosa ß (Betha Cellulose)

Selulosa ß ialah jenis selulosa yang berantai pendek, lalu larut dalam larutan NaOH 17,5% atau pada basa kuat dengan derajat polimerisasinya 15-90, bisa mengendap bila dinetralkan.

Selulosa γ (Gamma cellulose)

Selulosa γ ialah Selulosa yang sama pada selulosa ß, namun derajat polimerisasinya < 15.

Struktur Selulosa

Selulosa mempunyai struktur yang unik sebab kecenderungannya membentuk sebuah ikatan hidrogen yang kuat. Ikatan hidrogen intramolekular berbentuk antara:

  • Gugus hidroksil C3 di unit glukosa dan juga atom O cincin piranosa yang ada di unit glukosa terdekat.
  • Gugus hidroksil di C2 dan atom O di C6 unit glukosa tetangganya. Ikatan hidrogen antarmolekul berbentuk antara gugus hidroksil C6 serta atom O di C3 sepanjang sumbu b.
  • Dengan adanya sebuah ikatan hidrogen dan gaya van der Waals yang dibentuk, maka struktur selulosa dapat tersusun secara teratur serta membentuk daerah kristalin. Di samping itu, di bentuk juga rangkaian struktur yang tak tersusun secara teratur yang nantinya membentuk daerah nonkristalin ataupun amorf. Semakin tinggi dari packing densitynya maka selulosanya akan berbentuk kristal, sementara semakin rendah packing density maka selulosanya akan berbentuk amorf.

Derajat kristalinitas dari selulosa dipengaruhi dari sumber dan perlakuan yang diberikan. Rantai selulosa ini akan bergabung jadi satu kesatuan dan membentuk mikrofibril, serta bagian kristalin akan bergabung dengan beberapa bagian nonkristalin. Mikrofibril akan bergabung dan membentuk fibril, kemudian gabungan fibril akan membentuk serat.

Jadi, selulosa ini adalah senyawa yang ditemukan dalam dinding sel pelindung tumbuhan. Demikian artikel mengenai Pengertian Selulosa. Semoga bermanfaat.