5 Bab II Tinjauan Pustaka II.1 Jagung Jagung merupakan tanaman yang termasuk dalam jenis rumputan/graminae yang berbatang tunggal. Klafisikasi dari jagung dapat dilihat pada Tabel II.1 Tabel II.1 Klasifikasi jagung Kingdom Plantae Divisi Spermatophyta Subsidi Angiospermae Kelas Monocotyledoneae Famili Graminae Genus Zea Spesies Zea mays Tanaman jagung memiliki batang yang tidak bercabang, berbentuk silindris yang terdiri dari sejumlah ruas. Batang jagung memiliki tiga komponen jaringan utama, yaitu kulit, jaringan pembuluh dan korteks. Jagung memiliki akar serabut dengan empat macam akar yaitu akar utama, akar lateral, akar seminal dan akar mahkota. Jagung merupakan tanaman berbiji tunggal (monokotil), biji jagung terdiri atas tiga bagian utama yaitu kulit, endosperm, dan embrio. Bagian lain dari jagung yang jarang dimanfaatkan adalah tongkol jagung. Gambar II.1 Bagian-bagian dari tanaman jagung (Ibrahim et al., 2020) (Kiesselbach, 2001) (Zou et al., 2021) (Hochholdinger, 2009) 6 Tongkol jagung biasanya digunakan sebagai bahan pakan ternak namun pemanfaatannya masih belum optimum. Hal tersebut menjadikan tongkol jagung dibuang begitu saja dan menjadi limbah lingkungan. Tongkol jagung merupakan limbah pertanian biomassa yang berpotensi untuk dapat diolah lebih lanjut. Tongkol jagung memiliki beberapa kandungan yaitu lignin (15,08%), selulosa (34,33%) dan hemiselulosa (20,17%) (Harini and Chandra Mohan, 2020). Kandungan selulosa yang cukup tinggi memiliki potensi untuk dimanfaatkan kembali sebagai bahan dalam pembuatan matrik hidrogel untuk aplikasi di bidang biomedis atau pangan fungsional. II.2 Selulosa Selulosa merupakan polimer alami yang melimpah, biokompatibel, ramah lingkungan karena tidak bersifat toksik dan mudah terdegradasi. Keberadaan selulosa di alam tidak dalam bentuk murni tetapi masih dalam bentuk lignoselulosa. Lignoselulosa merupakan gabungan antara selulosa, hemiselulosa dan lignin (Rowell and Service, 2005). Untuk memurnikan selulosa, diperlukan proses untuk menghilangkan lignin dan hemiselulosa yang disebut sebagai proses delignifikasi dan hidrolisis asam. Struktur dari selulosa dapat dilihat pada Gambar II.1 Gambar II.2 Struktur kimia selulosa (Husnaini et al., 2020) Selulosa merupakan polimer hidrofilik dengan rumus kimia (C 6H10O5)n yang terdiri dari rantai linear memanjang dan tidak bercabang (Darojati, 2017). Rantai linear tersebut tersusun atas ribuan gugus anhidroglukosa yang tersambung melalui ikatan 1,4-β-glukosida (Mulyadi, 2019). Selain itu selulosa juga tersusun dari tiga gugus hidroksil reaktif yang memiliki kemampuan untuk menyerap air karena strukturnya cenderung berikatan dengan hidrogen. Dengan adanya ikatan 7 hidrogen yang terbentuk maka struktur selulosa menjadi stabil dan dapat tersusun secara teratur membentuk daerah kristalin. Kekuatan ikatan ini membuatnya sulit larut dalam pelarut (Luo and Zhang, 2013). Sulitnya kelarutan selulosa tersebut menjadi sebuah tantangan, beberapa eksperimen telah dilakukan untuk melarutkan selulosa menggunakan sistem pelarut yang berbeda seperti cairan ionik (ILs), NaOH/urea, dan NaOH/thiourea. Salah satu sistem pelarut yang paling umum digunakan adalah sistem pelarut NaOH/urea, karena mudah digunakan, murah, praktis, dan dapat meningkatkan laju pelarutan selulosa pada suhu rendah (Piltonen et al., 2016). Pada suhu yang lebih rendah, ion OH- memutus ikatan hidrogen antara rantai polimer selulosa. Pada saat yang sama, ion Na + membantu dalam proses pemutusan ikatan dan membentuk struktur air di sekitarnya untuk mencegah penggumpalan ulang rantai-rantai selulosa (Dormanns et al., 2016). Hal ini terjadi karena NaOH yang terhidrasi lebih menarik bagi rantai-rantai selulosa dengan membentuk ikatan hidrogen baru dalam bentuk kompleks inklusi, yang mengarah pada pelarutan selulosa. Namun, kompleks inklusi selulosa tidak stabil dan dapat hancur akibat penggumpalan. Oleh karena itu, NaOH yang membentuk hidrat dengan air dapat memutus ikatan antar dan intra molekul dari gugus OH dalam molekul selulosa (X. Qin et al., 2013) (Medronho and Lindman, 2015). II.3 Hidrogel Hidrogel merupakan salah satu jenis makro molekul polimer hidrofilik yang berbentuk jaringan berikat silang yang mempunyai kemampuan mengembang dalam air serta memiliki daya difusi air yang tinggi. Material ini pertama kali diperkenalkan di Amerika sebagai agen penahan air dalam agrikultur, kemudian dikembangkan di Jepang sebagai produk pembalut luka, diaper dan lainnya. Selain itu, hidrogel juga digunakan sebagai media tanam bagi tumbuhan hidrofibik serta sebagai agen control release dalam bidang agrokimia (Permatasari, 2016). Hidrogel memiliki sifat mekanik yang bergantung pada jenis polimer yang digunakan. Sifat mekanik yang dimiliki hidrogel terdiri dari kuat tekan, kuat tarik, dan modulus Young. Sifat mekanik dari hidrogel meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi polimer serta kepadatan ikatan silang (Shen et al., 2015). Hidrogel dapat dibuat menggunakan polimer sintesis maupun polimer 8 alami.