Lompat ke konten

Biopolimer: Pengertian, Penggolongan, dan Contoh Biopolimer [Lengkap+Referensi]

Print Friendly, PDF & Email

Polimer adalah material yang dibentuk oleh satuan struktur berupa monomer yang berulang. Berdasarkan asalnya, polimer dibedakan menjadi polimer sintetis, semisintesis, dan polimer yang tersedia di alam atau polimer alami. Polimer sintesis adalah polimer yang banyak dan umum digunakan, namun permasalahan muncul berkaitan dengan produk habis pakai (limbah) maupun dengan sumber bahan baku untuk sintesis polimer itu sendiri.

Limbah polimer sintesis menimbulkan pencemaran lingkungan yang sulit diurai, sedangkan bahan baku polimer sintesis berasal dari minyak bumi yang merupakan sumber tak terbarukan yang dapat habis sewaktu-waktu. Maka dari itu, banyak aplikasi dan penelitian tentang polimer beralih pada polimer alami.

Pengertian

Polimer alami atau disebut juga sebagai biopolimer adalah material polimer yang berasal dari alam. Lebih lanjut biopolimer adalah polimer biodegradable alami yang diakumulasikan oleh mikroorganisme. Polimer merupakan makromolekul besar yang terbentuk dari unit-unit atau monomer berulang sederhana. Salah satu kelompok polimer ini adalah plastik (Djamaan dan Dewi, 2014). Sementara biodegradable berarti dapat diuraikan secara kimia oleh mikroorganisme (Gill, 2014).

Penggolongan Biopolimer

Awalan kata bio memiliki arti bahwa mereka diproduksi oleh organisme hidup dan dengan demikian dapat terurai secara alami. Biopolimer berdasarkan asalnya dapat digolongkan ke dalam dua jenis, yaitu:

  • Polimer yang diproduksi oleh sistem biologi seperti oleh hewan, tumbuhan, dan mikroorganisme
  • Polimer yang disintesis secara kimia tetapi merupakan turunan dari senyawa alami yang diproduksi oleh sistem biologi seperti gula dan asam amino (Allan, 1993).

blank

Sementara itu, berdasarkan penyusunnya biopolimer terbagi kedalam tiga kelompok besar yaitu:

  1. Polisakarida (juga sering disebut karbohidrat, pati, gula, selulosa, amilum) tersusun dari monomer glukosa dengan rumus Cn(H2O)n-1 atau (C6H10O5)n dengan n adalah jumlah unit monomer. Selulosa terdiri dari 3000 atau lebih glukosa, memiliki rantai polimer yang lurus dan tidak bercabang, karena itu selulosa sangat kaku. Selulosa adalah penyusun dari dinding sel tumbuhan hijau. Kapas tersusun dari 90% selulosa. Ada juga kitin penyusun dari eksoskeleton serangga.
  2. Protein (juga sering disebut polipeptida) tersusun dari monomer asam amino. Di alam terdapat pada sutra, dibuat oleh ulat sutra. Keratin dihasilkan oleh rambut berguna sebagai panahan panas. Kolagen terdapat pada kulit maupun pada tendon sebagai jaringan penghubung, gelatin yang dihasilkan dari dunia industri sebagian besar adalah kolagen dalam bentuk amorf.
  3. Asam nukleat tersusun dari monomer nukleotida contohnya adalah DNA dan RNA yang berfungsi baik dalam tubuh hewan ataupun tumbuhan untuk sintesis protein.
  4. Polihidroksi alkanoat tersusun dari monomer asam lemak dan berfungsi sebagai penyimpan energi (Breithhaupt, 2009)

Biopolimer berdasarkan penyusunnya

blank

Sifat Fisika Biopolimer

Sifat fisika adalah sifat suatu zat yang dapat diamati atau diukur tanpa mengubah zat-zat penyusunnya yakni antara lain: wujud zat, warna, bau, titik leleh, titik didih, massa jenis, kekerasan, elastisitas, keuletan, kerapuhan, kekakuan, kalor laten, konduktivitas termal,  kelarutan, kekeruhan, daya hantar listrik, kemagnetan dan kekentalan. Sifat-sifat fisika dari suatu unsur akan berbeda dengan sifat-sifat fisika dari molekul yang tersusun dari unsur-unsur tersebut, sebagai contoh atom Hidrogen memiliki titik didih pada -2530 C, pada suhu kamar atom Hidrogen berupa gas. Juga atom Oksigen memiliki titik didih pada -1830 C juga berbentuk gas pada suhu kamar. Tapi bila kedua atom tersebut membentuk molekul H2O, molekul H2O memiliki titik didih 1000 C dan berwujud cair pada suhu kamar. Begitu juga dalam biopolimer, sifat-sifat fisika dari monomer penyusunnya berbeda dari sifat-sifat biopolimernya (Tro, 2016).

Contoh Biopolimer (Pati)

Polimer alami salah satu contohnya adalah pati, yang merupakan bentuk polimer sebagai penyimpan energi. Pati termasuk dalam jenis polisakarida dan merupakan kopolimer yang tersusun atas dua jenis unit penyusun yang berbeda, yaitu amilosa dan amilopektin yang bisa dipisahkan menurut kelarutan.

Amilosa memiliki berat molekul 30.000 sampai 1 juta yang berarti memiliki DP (degree of polymerization atau derajat polumerisasi) 295 sampai 9804, sedangkan amilopektin memiliki berat molekul diatas 1 juta yang berarti memiliki DP minimum sebesar 3610, namun tentu masih dibawah polimer sintesis. Derajat polimerisasi ini termasuk bernilai kecil, bila dibandingkan dengan polietilen. Dengan berat molekul terendah 100.000 dan tertinggi hingga 6.000.000, DP yang dimiliki polietilen mencapai 3572 hingga 214.286. Besar berat molekul tersebut masih jauh diatas DP selulosa yang mempunyai DP yang cukup besar diantara polimer alami hingga 15.000 (Stevens, 2001).

Kecilnya DP mengindikasikan bahwa polimer alami mempunyai rantai yang pendek. Pendeknya rantai ikatan ini menjadikan kelemahan bagi polimer alami dalam hal ketahan (durabilitas), namun menjadikan kebihan dalam hal mampu urai (degradabilitas), dimana semakin rendah berat molekul dan derajat polimerisasi, maka polimer akan semakin cepat terdegradasi.

Gambar 1 Gugus penyusun pati: (a) amilosa, (b) amilopektin (Stevens, 2001)
Gugus penyusun pati: (a) amilosa, (b) amilopektin (Stevens, 2001)

Polimer alami terutama pati, memerlukan suatu proses dengan kondisi khusus untuk mengubahnya ke dalam struktur material plastik biopolimer. Proses tersebut adalah gelatinisasi. Gelatinisasi merupakan proses yang melibatkan air dan pemanasan hingga tercapai suhu tertentu, yang merupakan suhu gelatinisasi dimana suhu gelatinisasi ini biasanya berada diatas temperatur transisi gelas (Tg). Gelatinisasi bertujuan untuk mengubah struktur pati yang berupa polimer semi-kristalin menjadi amorf. Pengubahan itu diawali dengan terputusnya ikatan hidrogen pada molekul pembentuk pati (amilosa dan amilopektin), dimana pemutusan ikatan tersebut terjadi karena pemanasan. Setelah ikatan hidrogen putus, air dapat masuk ke granula pati sehingga pati mengalami penggembungan (swelling). Kemudian terjadi peningkatan ikatan hidrogen antara air dengan molekul penyusun pati. Pada tahap ini dapat dikatakan bahwa pati telah terplastisasi oleh air. Penambahan sejumlah plasticizer akan meningkatkan mobilitas segmental dan ruang bebas (free volume) polimer serta menurunkan atau melemahkan ikatan intermolekular.(Pradipta, 2012)

Lebih lanjut, silakan menonton video berikut mengenai Ikatan Glikosida (Disakarida dan Polisakarida)Ikatan Glikosida (Disakarida dan Polisakarida).

Referensi

  • Breithhaupt, Jim.2009.Swadidik FISIKA. Alih Bahasa: Evi Janu. Pakar Raya. Bandung
  • Steven, Malcolm. P. 2001. “Kimia Polimer”. Diterjemahkan oleh Dr. Ir. Iis S. Jakarta: Pradnya Paramita.
  • Pradipta, I Made D. dan Mawarani, Lizda J. 2012. “Pembuatan dan Karakterisasi Polimer Ramah Lingkungan Berbahan Dasar Glukomanan Umbi Porang”. Tugas Akhir Jurusan Teknik Fisika, FTI, ITS
  • Tro, Nivaldo J.2014.Chemistry:A Molecular Approach Third Edition.Pearson Education.New Jersey

Baca juga Kupas Tuntas Polimer

Setelah selesai membaca, yuk berikan artikel ini penilaian!

Klik berdasarkan jumlah bintang untuk menilai!

Rata-rata nilai 4.7 / 5. Banyaknya vote: 3

Belum ada yang menilai! Yuk jadi yang pertama kali menilai!

Nur Abdillah Siddiq
Sosial Media
Cari artikel lain: Baca artikel lain:

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan.