Mengenal Pewarna Tekstil Yang Berkelanjutan (Bagian 2)

Pewarna tekstil yang berkelanjutan merupakan istilah lain penggunaan zat warna alam sebagai bahan pewarnaan kain. Kali ini kita akan membahas tentang cara memperoleh, kandungan senyawa serta aplikasi zat warna di bidang industri.

Pewarna alam dapat diperoleh dengan cara ekstraksi bagian tanaman menggunakan pelarut air pada suhu tinggi atau rendah. Ekstraksi merupakan proses pemisahan bahan dari campurannya dengan pelarut yang sesuai. Mekanisme dihentikan saat konsentrasi senyawa dalam pelarut dan sel tanaman mencapai titik kesetimbangan. Setelah itu, pelarut dipisahkan dari sampel melalui penyaringan.

Air yang digunakan sebaiknya adalah air sulingan atau air deionisasi. Jika air terkontaminasi mineral seperti zat besi, maka akan terjadi pergeseran warna.  Air tersebut dipanaskan sampai mendidih (98-100° C), sedangkan untuk zat warna yang sensitif panas (biasanya dari bunga) cukup dipanaskan sampai suhu 70 -80° C dan dipertahankan selama 1-2 jam.

Berikut ini berbagai Teknik ekstrasi untuk memperoleh zat warna alam, diantaranya ialah:

1.       Asam

Ekstraksi senyawa golongan flavonoid dianjurkan pada kondisi asam karena zat asam dapat mendenaturasi membran sel tanaman. Pigmen antosianin pun akan terlarut dan keluar dari sel sehingga flavonoid tidak teroksidari. Antosianin dapat terekstrak dengan baik dalam pelarut asam tartrat.

2.       Hidrolisis

Ekstraksi zat warna indigo dari daun tanaman nila dilakukan dengan cara hidrolisis selama 24 jam menggunakan katalis asam. Hasil hidrolisis dipisahkan antara filtrat dan rafinat. Kemudian filtrat dioksidasi dengan aerator selama 12 jam. Penggunaan katalis asam sulfat 0,01 M pada metode ini akan menghasilkan warna indigo berkonsentrasi tinggi.

Kandungan Senyawa Kimia

Molekul zat warna alami merupakan gabungan zat organik yang tidak jenuh. Khromofor sebagai pembawa warna seperti gugus azo, nitroso, nitro dan gugus karbonil. Sementara auksokrom berperan sebagai pengikat warna dengan serat seperti golongan kation dan anion.

Sekitar 2000 pigmen warna diperoleh dari tanaman, tergantung jenis dan bagian tanaman serta cara memperolehnya. Beberapa hasil ekstraksi tumbuhan dapat diklasifikasikan sebagai obat dan beberapa diantaranya menunjukkan aktivitas anti mikroba.

Senyawa kimia alami dengan pigmen berwana kuning-oranye-merah merupakan karotenoid. Golongan karotenoid yang penting diantaranya yaitu:

·         Karotene (ß-karoten (C40H56)

·         Lycopene (C40H56))

·         Xanthophyl (canthaxanthin (C40H52O2)

·         Zeaxanthin(C40H56O2)

·         Lutein (C40H56O2))

·         Capsanthin (C40H56O3)

ß-karoten merupakan pigmen berwarna oranye-kuning, lycopene memberikan warna merah. Xanthophyl adalah karoten oksigen yang dapat memberi warna oranye-kuning. Lutein juga karotenoid berwarna hijau-kekuningan yang sangat umum. Warna kuning-oranye pada annatto berasal dari lapisan kulit luar biji Bixa Orellana. Pigmen tersebut merupakan gabungan karatenoid, bixin dan nor-bixin.

Flavonoid termasuk kelompok senyawa polifenol yang berkontribusi pada warna kuning produk hortikultura. Kurang lebih 4000 struktur flavonoid unik telah diidentifikasi dari 53 sumber tanaman. Berdasarkan perbedaan struktur molekul, flavonoid dikelompokan menjadi enam kelas utama yaitu flavonol, flavanon, flavon, isoflavon, flavonol, dan antosianidin.

Pigmen penting flavon berupa apigenin, kaempferol, quercetin, myricetin, luteolin, tricin, izoramnetin. Quercetin adalah salah satu flavonoid paling penting yang memiliki rumus molekul C15H10O7. Luteolin merupakan senyawa flavonoid berwarna kuning dengan rumus C15H10O6.

Anthocyanidins adalah jenis flavonoids yang sangat berwarna. Salah satu jenis antosianidin kelas fenolik ialah anthocyanin jenis glikosida berwarna biru-merah-oranye-ungu. Tanin termasuk hydrolyzable tannin (pyrogallol tannin) dan condensed tannins (cathecol).

Condensed tannin atau proanthocyanidins merupakan polimer yang terdiri dari 2 sampai 50 atau lebih unit flavonoid dalam ikatan karbon-karbon yang tidak rentan terhadap hidrolisis. Hydrolyzable tannins (pyrogallol) dan condensed tannins (cathecol) atau flavonoid tannin adalah kelompok flavonol yang kerap digunakan sebagai bahan penyamak kulit. Masing-masing memberikan warna kuning kecoklatan dan coklat kemerahan.

Tetrapyrolle merupakan jenis klorofil pigmen hijau dimanfaatkan oleh semua tanaman untuk fotosintesis. Zat ini jarang dimanfaatkan sebagai pewarna karena labilnya magnesium dan perubahan warna. Anthracenes mengandung anthraquinones (kuinon) yang memberi warna tajam. Pewarna antrakuinon membutuhkan mordant (ion logam kompleks) pada proses pewarnaan kain.

Betacyanin (betalains) merupakan pigmen berwarna merah dari ekstrak bit merah (Beta vulgaris). Akar pohon bit mengandung pigmen merah, kuning dan merah kebiruan tergantung kandungan betanin yang stabil pada pH tinggi. Digunakan untuk pewarna minuman, kembang gula dan produk susu.

Ekstrak daun kering Indigofera spp menghawilkan warna biru indigo yang berisi glukosida indican, isatan B atau Indigotin. Pemanasan daun teh dalam lingkungan basah dan suasana asam bisa menyebabkan perubahan senyawa klorofil menjadi feofitin sehingga warnanya berubah jadi hijau kecoklatan.

Aplikasi pada Industri

Industri Tekstil

Para pengrajin batik dan tenun tradisional sudah banyak mengenal tumbuhan-tumbuhan yang dapat digunakan untuk mewarnai bahan tekstil. Beberapa diantaranya yaitu:

·         Daun nila (Indigofera sp.)

·         Kulit kayu soga tingi (Ceriops candolleana arn)

·         Kayu tegeran (Cudraina javanensis)

·         Kunyit (Curcuma sp.)

·         Teh (Camelia sp.)

·         Akar mengkudu (Morinda citrifolia)

·         Kulit kayu soga jambal (Pelthophorum ferruginum)

·         Kesumba (Bixa orellana)

·         Daun jambu biji (Psidiumguajava)

Agar warnanya cemerlang dan tidak mudah luntur, maka perlu ditambahakan bahan pengikat zat warna atau fiksator saat proses pencelupan/pewarnaan. Fiksator harus bersifat ramah lingkungan dan non-toksik supaya tidak mengancam kelestarian lingkungan. Bahan pengikat yang kerap digunakan dalam industri batik diantaranya yaitu jeruk sitrun, jeruk nipis, cuka, sendawa, boraks, tawas, gula batu, gula jawa, gula aren, tunjung, prusi, tetes, air kapur, tape, pisang klutuk, dan daun jambu klutuk.

Pembatikan kain katun menggunakan pewarna ekstrak kulit buah manggis tanpa atau dengan fiksasi kapur, tawas, atau tunjung. Ektrak kulit kayu nangka dengan tunjung ekstrak biji kesumba menggunakan tunjung atau tawas dan ektrak daun mangga (fiksasi tawas), dapat memberikan ketahanan luntur yang baik pada kain yang dibatik.

Industri Makanan

Zat pewarna alam yang kerap digunakan sebagai bahan tambahan makanan antara lain:

·         Ekstrak annatto

·         Bit merah

·         Canthaxanthin

·         Karoten

·         Ekstrak Dactylopuis coccus

·         Biji kapas

·         Ekstrak kulit anggur

·         Ekstrak Tagetes

·         Minyak wortel

·         Minyak endosperm jagung

·         Paprika dan paprika oleoresin

·         Riboflavin

·         Kunyit

·         Oleoresin kunyit

·         Xanthophylls (flavoxanthins, rubiaxanthins, zeaxanthin), dan

·         Klorofil

Annato telah digunakan sebagai pewarna makanan dan produk susu khususnya keju lebih dari 200 tahun silam. Warna kuning-oranye pada Annatto berasal dari lapisan luar biji tropis pohon Bixaorellana yang mengandung karotenoid, bixin, dan norbixin.

Pigmen yang paling umum dipakai dalam industri makanan adalah beta karoten dari mikroalga dan cyanobacteria. Canthaxanthin merupakan pigmen berwarna oranye-pink sampai merah gelap golongan karotenoid untuk mewarnai keju (produk dairy), kembang gula/permen, ikan serta olahan daging, buah-buahan, minuman, makanan ringan, bir dan anggur.

Sayangnya, peraturan Uni Eropa tidak memasukkan canthaxanthin sebagai pewarna makanan aditif. Lutein tidak diperbolehkan untuk mewarnai makanan di Amerika Serikat kecuali bahan makanan unggas/ayam.

Industri Farmasi

Pewarna alam juga memegang peranan penting dalam kesehatan manusia karena mengandung senyawa biologis aktif yang bersifat farmakologi. Contohnya yaitu antioksidan, antimutagenik, anti-inflamasi dan efek antiarthritic.

Karotenoid sebagai antioksidan biologis yang melindungi sel dan jaringan dari kerusakan akibat radikal bebas, oksigen bebas dan sumber antitumor. Ekstrak biji anggur menjadi sumber utama kelompok antioksidan kuat serta pewarna bio untuk tablet/pil dan tonik.

Industri Kosmetik

Zat warna dari Bixa orellana dan Lithospermum erythrorhizon menjadi sumber pewarna alami untuk produk lipstik dan eye shadow liners. Bubuk pigmen antosianin pada mahkota bunga mawar 4 hari pasca potong, memiliki kualitas pigmen terbaik. Pigmen antosianin bunga mawar 2-4% menyumbangkan warna kemerahan dan kekuningan (yellowness) pada body lotion. Pigmen polifenol pada biji pinang (Areca catechu L.) mengandung katekin, epikatekin, leukosianidin dan flavonoid kompleks yang memberikan warna merah kuning pada sabun trasparan.

Industri Kerajinan

Barang barang kerajinan yang menggunakan bahan berselulosa atau serat alam dapat diwarnai dengan bahan pewarna alam yang dapat digunakan untuk pewarna kain yang terbuat dari serat alam. Luteolin merupakan salah satu senyawa pewarna kuning, yang menghasilkan gemerlap (vibrant) dan tahan luntur cahaya, digunakan dalam proses pencelupan emas.

Pewarnaan serat alam non tekstil seperti; agel, serat nanas, rotan hati dan iratan bambu menggunakan gambir untuk menghasilkan warna coklat kemerahan. Kulit buah kakao memberi warna coklat, sedangkan cangkang sawit dan rumput laut memberi warna coklat abu-abu.

Industri Penyamakan Kulit

Tanin yang diekstrak dari kulit walnut, kulit kayu putih, rimpang kunyit dan daun teh sudah kerap diaplikasikan pada penyamakan kulit berskala kecil. Sedangkan pada industri besar menggunakan bahan penyamak krom. Tanin pada daun gambir sebagian besar terdiri dari monomer flavonol seperti catechin, epicatechin dan alkaloid.

Beberapa penelitian melaporkan bahwa pewarnaan kulit dengan zat warna alam jenis carminic acid dan laccaic acid konsentrasi 5%, waktu pencelupan 100 menit menghasilkan kulit berwarna merah yang stabil. Sedangkan pewarna monascorubrin dan betanine menciptakan ketahan luntur cahaya yang jelek, sehingga tidak cocok untuk mewarnai kulit.

Sumber: 

Buletin Tekstil Edisi 32