Modifikasi Permukaan Selulosa Limbah Serat Kulit Durian (Durio zubintinus, Murr) Melalui Reaksi Kopolimerisasi Cangkok dengan Monomer Ammonium Quartener dan Kitosan Bahan Antimikroba dan Antifungal

Abstract

Bahan antimikroba dan antifungal merupakan senyawa yang berfungsi untuk menginhibisi aktivitas bakteri dan jamur. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mensintesis bahan antimikroba dan antifungal melalui modifikasi selulosa serat limbah kulit durian dengan reaksi kopolimeriasi pencangkokan antara selulosa dari serat limbah kulit durian dengan senyawa 2-acryl-oyl-trimethylammonium chlorida (CIAETA) dan kitosan. Penelitian diawali dengan proses ekstraksi selulosa (DRC : durian rind cellulose) dari serat limbah kulit durian. Reaktivitas selulosa ditingkatkan dengan mentransformasi selulosa menjadi dialdehida selulosa (DAC) melalui oksidasi selulosa dengan garam metaperiodate, NaIO4. Tahap berikutnya adalah proses pencangkokan DAC dengan senyawa antimikroba CIAETA dan kitosan. Proses pencangkokan dilakukan menggunakan metode radikal bebas dan inisiator kalium peroksidisulfat (KPS). Optimalisasi reaksi pencangkokan terdiri dari variasi perlakuan suhu reaksi, waktu reaksi, dan konsentrasi. Karakterisasi dilakukan dengan metode FTIR, SEM, XRD, TGA, sudut kontak (contact angle). Derajat aktivitas antibakteri dan antifungal dianalisis menggunakan metode Disk Difusi atau metode Kirby- Baauer terhadap strain bakteri S.aureus, S. epidermis, dan Candida albicans. Kopolimerisasi cangkok radikal bebas antara DRC dengan monomer CIAETA diperoleh kondisi optimum reaksi pada suhu 800C, waktu reaksi 180 menit, konsentrasi monomer CIAETA 50% dan persentase pencangkokan sekitar 30,4%. Karakteristik dari DRC-g-CIAETA adalah : memilki derajat kristalinitas yang rendah, hanya sekitar 21,5%, memilki daya serap air yang tinggi, hingga tiga kali lebih tinggi dari DRC, memilki kestabilan thermal berkisar antara suhu 240-3000C, Permukaan serat bersifat hidrofilik (sudut kontak : 28±20). Kondisi optimum untuk reaksi pencangkokan antara DRC dengan monomer CIAETA dan kitosan adalah pada suhu reaksi 800C, waktu reaksi 120 menit dan persentase pencangkokan 21,9%. Karakteristik dari DRC-g-CIAETA-g-kitosan adalah memilki derajat kristalinitas yang rendah, hanya sekitar 19,3%, memilki daya serap air yang tinggi, hingga dua kali lebih tinggi dari DRC, memilki kestabilan thermal berkisar antara suhu 230-3000C, dan permukaan serat bersifat hidrofobik (sudut kontak : 112±80). DRC-g-CIAETA dan DRC-CIAETA-g-Kitosan berpotensi sebagai bahan antimikroba dan antifungal dengan standard antibiotik chloramphenicol.

Antimicrobial and antifungal materials are compounds that serve to inhibit the activity of bacteria and fungi. The purpose of this study was to synthesize antimicrobial and antifungal materials through modification of cellulose fibers of durian skin waste fibers with a copolymeriation reaction of grafting between cellulose from durian skin waste fibers with compounds 2-acryl-oyl-trimethylammonium chloride (CIAETA) and chitosan. The research began with the extraction process of cellulose (DRC : durian rind cellulose) from durian rind waste fibers. Cellulose reactivity is enhanced by transforming cellulose into cellulose dialdehyde (DAC) through cellulose oxidation with metaperiodate salt, NaIO4. The next stage is the process of grafting DAC with CIAETA and chitosan antimicrobial compounds. The grafting process is carried out using free radical method and initiator of potassium persulfate (KPS). Optimization of grafting reactions consists of variations in reaction temperature treatment, reaction time, and concentration. Characterization is done by FT-IR, SEM, XRD, TGA, contact angle. Degrees of antibacterial and antifungal activity were analyzed using the diffusion disk method or Kirby-Baauer method against bacterial strains S.aureus, S. epidermis, and Candida albicans. Copolymerization of free radical grafts between DRC and CIAETA monomers obtained optimum reaction conditions at a temperature of 800C, reaction time of 180 minutes, concentration of CIAETA monomers of 50% and graft percentage of about 30.4%. Characteristics of DRC-g-CIAETA are: have a low degree of crystallization, only about 21.5%, have a high water absorption, up to three times higher than DRC, have thermal stability ranging from 240-3000C, Fiber surface is hydrophilic (contact angle: 28±20). The optimum conditions for grafting reactions between DRC and CIAETA and chitosan monomers are at a reaction temperature of 800C, reaction time of 120 minutes and graft percentage of 21.9%. The characteristic of DRC-g-CIAETA-g-chitosan is that it has a low degree of crystallization, only about 19.3%, has high water absorption, up to twice as high as DRC, has thermal stability ranging from 230-3000C, and fiber surface is hydrophobic (contact angle: 112±80). DRC-g-CIAETA and DRC-CIAETA-g- Chitosan have the potential to be antimicrobial and antifungal ingredients with antibiotic-standard chloramphenicol.