Sifat Fisikokimia Serat Sutra Eri Galur Baru dan Pengembangan Metode Pewarnaannya secara Bioakumulasi dengan Auramina O

Abstract

Upaya peningkatan produktivitas serat sutra di Indonesia telah dilakukan melalui pengembangan empat galur baru ulat sutra Eri, yaitu galur Joglo, Pasopati, Jopati, dan Prasojo. Ulat sutra tersebut lebih tahan terhadap cekaman lingkungan terutama suhu tinggi dan kelembapan rendah, serta memiliki siklus hidup lebih cepat. Untuk mengetahui gambaran kualitas serat yang dihasilkan, dalam studi ini dianalisis sifat fisikokimia serat sutra dari galur baru meliputi sifat mekanik, karakteristik termal, struktur kristalinitas, morfologi, dan gugus fungsi. Selain itu, serat sutra yang diaplikasikan sebagai tekstil umumnya menggunakan serat berwarna. Pengembangan metode pewarnaan serat yang lebih ramah lingkungan berupa bioakumulasi zat pewarna pada ulat sutra Eri menjadi fokus penelitian ini. Pewarna yang dipilih ialah auramina O yang memiliki koefisien partisi sebesar 2,98 dan bersifat amfifilik sehingga zat warna berpotensi terakumulasi dalam fibroin pada serat sutra. Sifat fisikokimia serat sutra Eri galur baru dianalisis pada serat yang telah didegumming menggunakan natrium karbonat (Na2CO3). Morfologi permukaan tampak terdiri dari dua untai serat fibroin, tetapi masih terdapat serisin berupa granular. Nilai kuat tarik dan elongasi serat sutra galur baru tidak berbeda nyata (p>0,05), masing-masing berkisar 350 – 497 MPa dan 15% – 26%. Spektrum inframerah serat galur baru menunjukkan puncak serapan pada kisaran bilangan gelombang 1623 cm-1 , 1513 cm-1 , 1219 cm-1 , dan 703 cm-1 yang mengindikasikan vibrasi C=O (Amida I), N–H (Amida II), dan C–N (Amida III). Puncak tersebut diindikasikan sebagai struktur kristal lembaran β pada serat sutra. Hal ini divalidasi dengan pola difraksi sinar-X dengan puncak pada 16,54° dan 20,40° yang sesuai dengan struktur kristal lembaran β. Karakteristik termal serat sutra Eri galur baru juga serupa, dengan suhu penghilangan air sekitar 100 – 125 °C dan suhu degradasi sekitar 369 – 373 °C. Namun, serat galur Pasopati mempunyai peningkatan kapasitas panas (ΔCp) tertinggi yaitu sebesar 1,266 Jg-1 °C-1 . Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa struktural utama pada serat sutra galur baru tidak berbeda dibandingkan dengan serat sutra S. ricini pada umumnya. Selanjutnya galur Pasopati diwarnai secara bioakumulasi dengan pewarna auramina O menggunakan metode semprot pada pakan larva instar V. Serat sutra yang dihasilkan larva sutra Eri berwarna kuning dan menunjukkan pendaran berwarna hijau di bawah sinar UV 366 nm. Mortalitas ulat sutra Erisejak pemberian pakan termodifikasi sebesar 0% yang menunjukkan bahwa auramina O tidak beracun bagi ulat sutra Eri. Penambahan auramina O pada pakan ulat sutra tidak berpengaruh nyata terhadap sifat mekanik, sifat termal, dan struktur serat sutra berwarna. Hal ini menunjukkan bahwa metode bioakumulasi berpotensi sebagai metode alternatif pewarnaan yang berkelanjutan untuk menghasilkan serat sutra Eri yang berwarna dan berpendar.

Efforts to increase silk fiber productivity in Indonesia have been made through the development of four new strains of Eri silkworms, namely Joglo, Pasopati, Jopati, and Prasojo. These strains have been reported to be more resistant to environmental stresses, especially high temperatures and low humidity. Furthermore, they have a faster life cycle. To assess the quality of the resulting silk fibers, this study conducted an analysis of the physicochemical properties of silk from these new strains, including mechanical properties, thermal characteristics, crystallinity structure, morphology, and functional groups. Silk fibers that are used for textiles are often colored. The research primarily focused on the development of an environmentally friendly fiber dyeing method through bioaccumulation in Eri silkworms. The selected dye for this study was Auramine O, which has a partition coefficient of 2.98 and is amphiphilic. This characteristic makes it capable of accumulating within the fibroin of the silk fibers. The physicochemical properties of the new strains of Eri silk fibers were analyzed in degummed fibers using sodium carbonate (Na2CO3). The surface morphology revealed the presence of two fibroin fiber filaments, but sericin is still present in granular form. The tensile strength and elongation of the silk fibers from the new strains with no significant difference (p>0.05), around 350 – 497 MPa and 15% – 26% respectively. The infrared spectrum of the new strain fibers shows absorption bands at 1623 cm-1 , 1513 cm-1 , 1219 cm-1 , and 703 cm-1 indicating vibration of C=O (Amide I), N–H (Amide II), and C–N (Amide III) groups indicate the presence of β-sheet structures in the silk fibers. This was validated by the X-ray diffraction patterns with peaks at 16.54° and 20.40° that correspond to the β-sheet crystalline structure. These results show that there are no major structural disparities in the new strain fibers compared to the general Eri silk fibers. The thermal characteristics of the Eri silk fibers from the new strains are also similar, with water removal occurring at temperatures around 100 to 125 °C and degradation temperatures around 369 to 373 °C. However, the Pasopati strain exhibits the highest heat capacity increment (ΔCp), which was 1.266 Jg-1 °C-1 . Furthermore, the Pasopati strain was dyed through bioaccumulation using auramine O dye with a spray method on the Instar V larva feed. The resulting Eri silk fibers from the larvae were yellow and exhibited green fluorescence under UV light at 366 nm. Besides that, the Eri silkworm mortality rate was 0%, indicating that the auramine O is non-toxic to Eri silkworms. The addition of auramine O to the silkworm feed did not have any significant effects on the mechanical properties, thermal properties, and structure of colored silk fibers. This suggests that the bioaccumulation method has the potential as an alternative and sustainable dyeing method for producing colored and luminescent Eri silk fibers.