Pengertian hemiselulosa adalah merupakan sesuatu yang merujuk kepada polisakarida pada dinding sel tanaman yang larut dalam alkali dan menyatu dengan selulosa. Hemiselulosa terdiri atas unit D-glukosa, D-galaktosa,D-manosa, D-xylosa, dan L-arabinosa yang terbentuk bersamaan dalam kombinasi dan ikatan glikosilik yang bermacam-macam.
Hemiselulosa adalah berada bersama-sama dengan selulosa dalam struktur daun dan kayu dari semua bagian tanaman dan juga dalam biji tanaman tertentu. Hemiselulosa yang terhidrolisis akan menghasilkan heksosa, pentosa dan asam uronat. Hemiselulosa dihidrolisa oleh jasad renik dalam saluran pencernaan dengan enzim hemiselulase, hasil akhir fermentasinya adalah VFA.
Jumlah hemiselulosa adalah sekitar 15-30% dari berat kering bahan lignoselulosa. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel.
Hemiselulosa adalah juga berikatan silang dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat.
Struktur Hemiselulosa
Jumlah hemiselulosa biasanya antara 15-30% dari berat kering bahan lignoselulosa. Hemiselulosa mengikat lembaran serat selulosa membentuk mikrofibril yang meningkatkan stabilitas dinding sel. Hemiselulosa juga berikatan silang dengan lignin membentuk jaringan kompleks dan memberikan struktur yang kuat.
Hemiselulosa, Senyawa Penyusun Dinding Sel
Sel-sel yang hidup, dindingnya mengandung banyak air, karena itu dinding sel tampak menggelembung. Dinding sel tumbuhan yang telah dewasa terdiri dari banyak bahan penyusun seperti pektin, selulosa, hemiselulosa, mannan, galaktan, kitin, lignin, suberin, kutin, lilin, serta bahan-bahan atau senyawa anorganik lainnya.
Monomer penyusun hemiselulosa
Beberapa monomer penyusun selulosa adalah D-glukosa, ditambah dengan beberapa monosakarida yang terikat dengan rantai sebagai cabang atau mata rantai seperti D-mannosa, D-galaktosa, D-fruktosa, dan pentosa seperti D-xilosa dan D-arabinosa.
Senyawa hemiselulosa adalah berperan sebagai senyawa pengisi ruang antar serat-serat selulosa dan bersifat non-kristalin pada dinding sel tumbuhan. Perbedaan yang sangat tampak pada senyawa selulosa dengan senyawa hemiselulosa adalah bahwa hemiselulosa mudah sekali larut dalam asam, sedang selulosa sebaliknya.
Hemiselulosa terdiri dari molekul-molekul heksosan dan pentosan. Apabila kepada senyawa hemiselulosa diberi larutan ZnCl2, kemudian ditambahkan yodium (I), maka akan muncul warna biru. Selain sebagai penguat dinding sel, hemiselulosa juga dapat berfungsi sebagai makanan cadangan dalam sel tumbuh-tumbuhan.
Hemiselulosa merujuk pada polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan. Secara biokimiawi, hemiselulosa adalah semua polisakarida yang dapat diekstraksi dalah larutan basa (alkalis). Komponen utama hemiselulosa pada Dicotyledoneae didominasi oleh xiloglukan, sementara pada Monocotyledoneae komposisi hemiselulosa lebih bervariasi. Pada gandum, ia didominasi oleh arabinoksilan, sedangkan pada jelai dan haver didominasi oleh beta-glukan.
Hemiselulosa adalah polimer polisakarida heterogen tersusun dari unit D-glukosa, D-manosa, L-arabiosa dan D-xilosa. Hemiselulosa pada kayu berkisar antara 20-30%. Hasil hidrolisis hemiselulosa akan menghasilkan D-xilosa dan monosakarida lainnya (Winarno, 1984).
Menurut Hartoyo (1989 dalam Hidayati 2000), hemiselulosa tersusun dari gabungan gula-gula sederhana dengan lima atau enam atom karbon. Degradasi hemiselulosa dalam asam lebih tinggi dibandingkan dengan delignifikasi, dan hidrolisis dalam suasana basa tidak semudah dalam suasana asam.
Fungsi dan Sifat Hemiselulosa
Hemiselulosa adalah merupakan senyawa prekursor (pembentuk) selulosa. Hemiselulosa berfungsi sebagai pendukung dinding sel dan berlaku sebagai perekat antar sel tunggal (perekat antar mikrofibril selulosa) yang terdapat didalam batang pisang dan tanaman lainnya. Hemiselulosa menyerupai selulosa. Dengan asam encer dihidrolisa menjadi mannose + galaktosa. Dapat dijumpai misal pada lendir tumbuhan. Hemiselulosa yaitu polisakarida yang mengisi ruang antara serat-serat selulosa dalam dinding sel tumbuhan.
Hemiselulosa memiliki sifat non-kristalin dan bukan serat, mudah mengembang, larut dalam air, sangat hidrofolik, serta mudah larut dalam alkali. Kandungan hemiselulosa yang tinggi memberikan kontribusi pada ikatan antar serat, karena hemiselulosa bertindak sebagai perekat dalam setiap serat tunggal.
Pada saat proses pemasakan berlangsung, hemiselulosa akan melunak, dan pada saat hemiselulosa melunak, serat yang sudah terpisah akan lebih mudah menjadi berserabut (Indrainy, 2005). Mac Donal dan Franklin (1969) menyatakan bahwa adanya hemiselulosa mengurangi waktu dan tenaga yang diperlukan untuk melunakkan serat selama proses mekanis dalam air.
Reaksi Biokimia Hemiselulosa
Dilihat dari strukturnya, hemiselulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penjerap karena gugus OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Adanya gugus OH, pada hemiselulosa menyebabkan terjadinya sifat polar pada adsorben tersebut. Dengan demikian hemiselulosa lebih kuat menjerap zat yang bersifat polar dari pada zat yang kurang polar. Mekanisme jerapan yang terjadi antara gugus -OH yang terikat pada permukaan dengan ion logam yang bermuatan positif (kation) merupakan mekanisme pertukaran ion sebagai berikut (Yantri 1998).
-Y- OH + M+ ↔ YO – M + H+
YO
-Y- OH + M2+ ↔ M + 2 H+
YO
M+ dan M2+ adalah ion logam, -OH adalah gugus hidroksil dan Y adalahmatriks tempat gugus -OH terikat. Interaksi antara gugus -OH dengan ion logam juga memungkinkan melalui mekanisme pembentukan kompleks koordinasi karena atom oksigen (O) pada gugus -OH mempunyai pasangan elektron bebas, sedangkan ion logam mempunyai orbital d kosong. Pasangan elektron bebas tersebut akan menempati orbital kosong yang dimiliki oleh ion logam, sehingga
terbentuk suatu senyawa atau ion kompleks.
Menurut Terada et al. (1983) ikatan kimia yang terjadi antara gugus aktif pada zat organik dengan molekul dapat dijelaskan sebagai perilaku interaksi asam-basa Lewis yang menghasilkan kompleks pada permukaan padatan. Pada sistem adsorpsi larutan ion logam, interaksi tersebut dalam bentuk umum ditulis:
[GH] + Mz+ ↔ [GM(z-1)]+ + H+
2[GH] + Mz+ ↔ [G2M(z-2)]+ + 2H+
dengan GH adalah gugus fungsional yang terdapat pada zat organik, dan M adalah ion bervalensi z.
Perbedaan selulosa dan hemiselulosa adalah :
- Selulosa dibuat dengan polimerisasi β-glukosa, sedangkan Hemiselulosa terdiri dari xilosa, Galactose, mannose, rhamnose, dan arabinose.
- Selulosa adalah polimer kristalin dan polimer kuat, sedangkan Hemiselulosa memiliki polimer amorf dengan sedikit kekuatan.