PENINGKATAN MASA SIMPAN PRODUK KERTAS MELALUI CROSSLINKING SELULOSA DENGAN ASAM TRIKARBOKSILAT MENGGUNAKAN MOLECULAR DOCKING

Abstract

Selulosa merupakan senyawa organik yang paling melimpah di atas bumi. Pemakaian utama selulosa pada bidang industri adalah bahan baku pembuatan kertas. Salah satu produk kertas adalah corrugated carboard yang diaplikasikan dalam pengemasan produk holtikultura yang akan diekspor, seperti buah. Buah yang akan diekspor biasanya dikemas menggunakan kardus, ditumpuk dan disimpan pada tempat pendingin. Masa simpan kardus pada keadaan tersebut sangat singkat, karena dipengaruhi pula oleh kondisi tekanan dan tekukan yang mempercepat kerusakan kardus (Widsten et al., 2013). Sehingga, perlu dilakukan upaya peningkatan terhadap kualitas kertas. Strategi efektif untuk meningkatkan kualitas produk kertas adalah penambahan wax (lilin) atau cosslinking dengan formaldehid (Caulfield ,1994). Namun, menurut Widsten et al., (2013) penambahan keduanya tidak dianjurkan pada beberapa negara karena alasan keamanan bagi kesehatan dan lingkungan. Sehingga dilakukan crosslinking selulosa menggunakan asam sitrat yang dapat memberikan sifat kuat pada polimer dalam keadaan kelembaban tinggi. Terdapat turunan asam trikarboksilat selain asam sitrat, yaitu asam isositrat, asam akonitat, asam trikarbalillat, dan asam trimesat, maka penelitian ini bertujuan mengetahui interaksi antara selulosa dengan masing-masing asam trikarboksilat yang telah disebutkan melalui metode molecular docking menggunakan program AutoDock Vina dan AutoDock 4.2.6. Energi gibbs (gibbs energy of binding) yang paling rendah jika dibandingkan dengan energi interaksi selulosa dan asam sitrat akan dipilih sebagai crosslinker terbaik. Widsten et al., 2013 telah melakukan penelitian ini secara eksperimen. Perbedaan hasil penelitian antara eksperimen dan docking yaitu jenis ikatan. Hasil penelitian eksperimen berupa ikatan kimia, sedangkan secara docking adalah ikatan fisik. Molecular docking adalah metode yang digunakan untuk memprediksi model ikatan secara eksperimental dan afinitas molekul kecil di dalam sisi ikatan pada reseptor (makromolekul). Daerah docking dibatasi oleh gridbox dengan ukuran dan posisi yang ditentukan. Hasil docking selulosa dengan kelima Asam trikarboksilat menggunakan AutoDock Vina dan AutoDock 4.2.6 menghasilkan trend yang mirip. Hasil AutoDock Vina dari gibbs energy of binding yang paling rendah berturut-turut Asam trimesat, Asam sitrat, Asam isositrat, Asam akonitat, dan Asam trikarballilat. Sedangkan hasil dari AutoDock 4.2.6 dari gibbs energy of binding yang paling rendah berturut-turut Asam trimesat, Asam isositrat, Asam akonitat, Asam sitrat, dan Asam trikarballilat. Perbedaan hasil docking selulosa dengan kelima Asam trikarboksilat menggunakan AutoDock Vina dan AutoDock 4.2.6 dikarenakan perbedaan struktur dari kelima Asam tersebut, seperti letak gugus –OH dan ada atau tidaknya ikatan rangkap. Selain itu, faktor yang juga mempengaruhi nilai energi gibbs adalah jumlah rotatable bond atau TORSDOF (Torsional Degrees of Freedom). Semakin banyak jumlah rotatable bond pada ligan, maka semakin sulit untuk mendapatkan posisi interaksi yang stabil. Hal ini dikarenakan semakin banyak rotatable bond, maka akan semakin banyak pula kemungkinan konformasi. Sehingga sulit untuk mendapatkan energi yang rendah. Berdasarkan hasil docking pada kedua progam, Asam trikarboksilat yang menghasilkan gibbs energy of binding terendah adalah Asam trimesat dengan jumlah rotatable bond terendah, yaitu 6. Besarnya gibbs energy of binding yakni -4,2 kcal/mol pada AutoDock Vina dan -3,05 kcal/mol pada AutoDock 4.2.6. Selain itu, struktur Asam trimesat yang mengandung benzena juga mempengaruhi gibbs energy of binding. Struktur benzena yang dapat mengalami delokalisasi akan lebih stabil daripada struktur Asam trikarboksilat lainnya.