Penerapan Bioteknologi Dan Metode Enzimatik Pada Pengolahan Serat Rami (Bagian 3-Selesai)

Industri tekstil saat ini harus berkembang menjadi lebih efektif, efisien, biaya produksi rendah dengan menerapkan teknologi berkelanjutan untuk menghasilkan produk tekstil yang lebih higienis dan “eco-friendly”. Enzim sering digunakan pada proses tekstil seperti enzim amilase pada proses desizing serat kapas dan proses biopolising pada pencucian denim.

Bagian pertama tulisan ini membahas tentang penerapan metode enzimatik pada pembuatan kain berbahan dasar serat kapas. Metode ini diterapkan pada proses desizing dengan enzim amilase dan proses scouring menggunakan enzim pectinase, kutinase, selulase, protease, xylanase, lipase atau kombinasi dari semuanya. Di bagian kedua mengulas tentang pemanfaatan enzim sebagai alternatif pada proses biostoning dan biopolishing kain denim.

Bagian ketiga pada tulisan ini akan memberikan gambaran penggunaan enzim pada Bast Fiber atau serat kulit pohon dan pada proses degumming.

Ekstraksi serat selulosa dengan proses Retting

Serat kulit pohon ialah serat yang terkait dengan jaringan floem pada tanaman flax, hemp, rami, kenaf, jute, goni, dll. Dikutip dari Encyclopedia Britannica, floem adalah jaringan pembuluh tapis yang bertugas mengangkut makanan yang dibuat di daun selama fotosintesis dan didistribusikan ke bagian tumbuhan lainnya.

Serat floem diekstraksi dari batang melalui proses retting yang melibatkan fermentasi kimia maupun biologis. Tujuan dari retting yaitu memisahkan serat yang ada di floem dari inti xilem berkayu dan epidermis.

Pada dasarnya, proses retting dapat dilakukan dengan 2 metode yaitu “dew retting” dan “anaerobic retting”. “Dew retting” dilakukan dengan meletakkan batang pohon di tanah selama beberapa minggu untuk mempermudah degradasi mikroba pektin. Sedangkan “anaerobic retting” adalah teknik merendam serat kulit pohon di tangki air atau air yang mengalir.

Prinsip yang mendasari proses retting terletak pada aktivitas pektinolitik enzim oleh mikroba alami yang memecah lapisan pektin antara serat kulit pohon dan inti serat. Kemudian berlanjut ke proses pemisahan bundel serat dari inti serat. Pertumbuhan mikroba sangat tergantung pada faktor lingkungan sehingga proses retting berjalan tidak terkendali sehingga kualitas hasil seratnya tidak bisa konsisten. Bisa under-retting atau justru over-retting.

Kedua hal ini bisa terjadi karena mikroorganisme mendegradasi bundel serat secara berlebihan dan berakibat pada penurunan kekuatan serat. Salah satu upaya mengatasi hambatan ini dilakukan melalui pengembangan proses retting dengan bantuan mikroba dan enzim tertentu. Retting mikroba pada serat kulit pohon adalah proses bioteknologi pertama yang telah digunakan sebelum masehi.

Proses retting secara enzimatik

Retting dengan kultur mikroba dan enzim mampu memberikan kebebasan yang lebih banyak dalam proses dan kontrol kualitas serat. Untuk menerapkan metode ini, pengetahuan dan pemahaman tentang flora mikroba menjadi satu persyaratan mendasar dalam pemilihan kultur kerja cepat dan pengenalannya ke penggunaan praktis guna meningkatkan kualitas serat. Persyaratan lainnya yaitu bagaimana mencegah polusi yang kemungkinann akan ditimbulkan oleh aktivitas mikroba selama proses retting.

Inokulasi selektif mikroba membuat proses retting lebih efisien karena aktivitas pektinolitik tinggi dalam tangki air. Langkah ini terbukti mampu mempercepat proses dan meningkatkan kualitas berbagai serat kulit pohon seperti rami dan kenaf.

Retting biokimia dengan preparat enzim pectinase yang dimurnikan adalah cara yang relatif baru dan cukup menjanjikan untuk memaksimalkan proses retting tradisional. Hal ini karena kontrol yang lebih besar selama pemrosesan seperti rasio enzim terhadap serat, suhu, pH, dan variabel lain yang memengaruhi retting. Sebagian besar penelitian tentang retting enzimatik berfokus pada serat rami, meskipun laporan tentang retting enzimatik dari serat kulit kayu lainnya juga tersedia.

Enzim yang diekstraksi dari flora mikroba berbeda dengan enzim komersial seperti Flaxzyme, Ultrazym, Viscozyme, Texazym dll yang telah diuji dan berhasil digunakan dalam proses retting serat kulit kayu. Pra-perendaman rami sebelum aplikasi enzimatik dan penambahan chelators seperti EDTA untuk campuran enzim terbukti mampu meningkatkan efisiensi retting enzimatik.

Metode penyemprotan-enzim-retting yang dikombinasikan dengan gangguan mekanis pada tanaman, inklusi chelators dan campuran enzim pectinase. Proses ini diuji pada skala laboratorium dan ditemukan bahwa retting akan lebih efektif ketika menggunakan konsentrasi enzim yang lebih rendah.

Reaksi enzimatik pada pengolahan serat rami

Selain retting serat kulit pohon, reaksi enzimatik juga terbukti bermanfaat dalam proses degumming serat rami. Degumming merupakan proses penghilangan gum pada helaian serat rami kasar dengan bantuan bahan kimia. Rami dianggap sebagai serat tumbuhan terpanjang, terkuat dan paling halus, tetapi sangat sulit mendapatkan serat berkualitas tinggi melalui proses retting tradisional.

Pada dasarnya bahan rami ini sangat bergetah, disamping itu sisa getah antar serat sulit dihilangkan pada proses fermentasi alami. Serat rami diperoleh dengan pemisahan kulit pohon rami dari tangkainya yang dilakukan secara mekanis (dekortikasi). Hasil dekortikasi serat rami mengandung 20-35% gum yang sebagian besar terdiri dari pektin dan hemiselulosa.

Bahan bergetah ini bisa dihilangkan dengan proses degumming kimia menggunakan larutan alkali panas dengan atau tanpa penerapan tekanan. Proses tersebut membutuhkan energi yang tinggi, menghasilkan limbah berbahaya dan terkadang mengakibatkan kerusakan serat.

Proses Degumming Enzimatis

Biodegumming dengan mikroba dan enzim dapat menjadi alternatif potensial yang menawarkan penghematan energi, aman untuk lingkungan dan tidak menyebabkan kerusakan pada serat. Beberapa mikroorganisme berguna dalam biodegumming rami. Namun, efisiensi degumming yang rendah dari proses enzimatik dan biaya pemrosesan yang tinggi menjadi faktor penghambat penerapannya dalam skala industri.

Sebuah penelitian menunjukkan bahwa efisiensi biodegumming dapat ditingkatkan dengan pra-perawatan serat secara kimia dan mekanis dengan alkali dan/atau nanopartikel.

Belum lama ini, dilakukan pengembangan pada proses biodegumming dengan bantuan plasma oksigen menggunakan enzim pectinase. Hasilnya menunjukkan peningkatan yang signifikan pada penurunan berat kain dan keputihan kain rami menggunakan setengah dosis enzim, dibandingkan percobaan biodegumming konvensional.

Beberapa penelitian menggambarkan strategi sukses dalam skala percobaan laboratorium penggunaan gabungan pektinase dan lipase pada pra-perawatan kain rami. Prosedur ini mengurangi kerusakan serat secara signifikan sehingga menghasilkan sifat fisik yang lebih baik. Hal ini ditandai dengan derajat polimerisasi yang lebih tinggi dan meningkatnya kekuatan tarik serat. (Agung H)

Sumber: Buletin Tekstil Edisi 18