tanpa pemlastis Gambar 12, namun pada suhu yang lebih rendah. Penambahan pemlastis mengakibatkan berubahnya gaya antar molekul
polimer PHB. Meningkatnya mobilitas rantai molekul mengakibatkan menurunnya kristalinitas. Turunnya kristalinitas mengakibatkan gaya yang
mengikat antar molekul polimer PHB menjadi lebih kecil, akibatnya adalah menurunnya energi yang dibutuhkan untuk memisahkan ikatan
tersebut. Menurunnya energi tersebut terdeteksi sebagai penurunan titik leleh dari dua komponen utama dalam bioplastik tersebut.
Titik leleh pertama yang terdeteksi pada suhu 29,41 C diduga
merupakan energi yang dibutuhkan untuk melepaskan interaksi antara molekul PHB dan PEG, yaitu ikatan hidrogen antara kedua molekul
tersebut. Titik awal peak pada suhu -8,51 C dan berujung pada 47,92
C berupa lembah yang lebar namun dangkal. Jumlah energi yang diserap
adalah 86,63 Jg; cukup tinggi untuk memutuskan semua ikatan hidrogen yang ada. Menurut Companion 1991 ikatan hidrogen memiliki energi
antara 0,4 sampai 40 kJmol.
4. Derajat Kristalinitas
Analisa derajat kristalinitas dari bioplastik dilakukan dengan menggunakan pendekatan perubahan entalpi pada saat bioplastik
mengalami pelelehan. Menurut Hahn et al. 1994, PHA dengan derajat
kristalinitas 100 akan mempunyai perubahan entalpi sebesar 146 Jg pada saat mengalami pelelehan. Dengan membandingkan langsung
perubahan entalpi sampel dengan perubahan entalpi PHA yang 100 kristalin maka akan didapatkan nilai kristalinitas dari sampel tersebut.
Pada kurva DSC Gambar 12 diketahui bahwa perubahan entalpi bioplastik PHB tanpa pemlastis pada saat tercapai suhu pelelehan adalah
sebesar 73,76 Jg. Perubahan entalpi bioplastik PEG 400 30 seperti terlihat pada Gambar 13 adalah sebesar 65,09 Jg pada saat pelelehan,
lebih kecil daripada bioplastik PEG 400 0. Dengan metode perbandingan langsung antara perubahan entalpi bioplastik sampel dan PHA 100
kristalin, maka dapat diperoleh nilai derajat kristalinitas sampel. Bioplastik
PHB tanpa pemlastis mempunyai derajat kristalinitas sebesar 50,52. Sedangkan bioplastik PEG 400 30 memiliki derajat kristalinitas sebesar
44,58. Penambahan pemlastis telah menurunkan derajat kristalinitas dari
bioplastik. Pemlastis mengisi rongga-rongga antar polimer dan berfungsi sebagai pelumas internal Nur
et al., 2002, keberadaannya akan mengubah gaya antar molekul polimer sehingga mobilitasnya meningkat.
Dengan meningkatnya mobilitas molekul polimer, maka polimer akan menjadi lebih amorf. Billmeyer 1994 menambahkan bahwa keberadaan
pemlastis akan menyebabkan peningkatan jumlah fraksi amorf sehingga menurunkan suhu pelelehan dan derajat kristalinitas polimer tersebut.
5. Analisa Gugus Fungsi
Analisa gugus fungsi bioplastik dilakukan dengan menggunakan Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy FTIR dengan merek ATI
Mattson. Nur 1989 menyatakan bahwa senyawa organik dapat menyerap sinar infra merah, energi yang diserap tidak cukup untuk mengeksitasi
elektron, dan hanya menyebabkan senyawa organik mengalami rotasi dan vibrasi. Vibrasi molekul hanya terjadi bila molekul terdiri dari 2 atom atau
lebih. Spektroskopi infra merah disebut juga spektroskopi vibrasi. Untuk setiap ikatan kimia yang berbeda seperti C-C, C=C, O-H dan sebagainya
akan mempunyai frekuensi vibrasi yang berbeda. PHA merupakan suatu poliester dari asam 3-hidroksibutirat dengan
beberapa gugus fungsi dominan seperti karbonil ester C=O, ikatan polimerik -C-O-C-, -OH, -CH-, dan -CH
2
. Radiasi sinar infra merah dapat diserap oleh setiap ikatan dwiatom di dalam sampel bioplastik dan
menghasilkan frekuensi yang berbeda-beda untuk setiap ikatannya. Karena frekuensi yang dihasilkan berbeda maka kemungkinan dua senyawa yang
berbeda memiliki nilai absorbsi yang sama adalah kecil sekali. Hasil spektrum infra merah dari bioplastik PEG 400 30 dapat
dilihat pada Lampiran 13. Sebagai perbandingan adalah spektrum bioplastik PHB tanpa pemlastis Juari 2006 pada Lampiran 14. Dari
kedua gambar tersebut dapat dilihat adanya perbedaan yang nyata terutama spektrum pada bilangan gelombang 3539,28 – 3295,26 cm
-1
. Identifikasi ikatan kimia untuk masing-masing puncak serapan yang muncul pada
bilangan gelombang tertentu baik pada bioplastik PEG 400 30 dan bioplastik PHB tanpa pemlastis dapat dilihat pada Tabel 5. Cara
identifikasi gugus fungsi dari spektrum infra merah yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran 15, sedangkan nilai bilangan gelombang beberapa
gugus fungsi yang umum ditemui dapat dilihat pada Lampiran 16. Tabel 5. Hasil identifikasi spektrum infra merah bioplastik
No Bioplastik PHB tanpa
pemlastis
2
Bioplastik PEG 400 30
1
Bilangan Gelombang
cm
-1
Inten- sitas
Identifi- kasi
Bilangan Gelombang
cm
-1
Inten- sitas
Identifi- kasi
1 3440,38 Sedang NH amida
protein 3539,28
3478,69 3342,43
3295,26 Sedang
OH ikatan
hidrogen 2 -
- - 3432,67 Tajam
OH alkohol 3 2974,97 sedang
OH karboksilat 2987,16 Sedang
OH karboksilat
4 2931,13 Tajam CH
2954,36- 2884,98
Tajam CH 2854,13
Sedang 5
1751,04 Tajam
C=O ester 1750,08
Tajam C=O ester
6 1455,57 Sedang CH
2
1457,59 Tajam CH
2
7 1380,61 Tajam CH
3
1381,10 Tajam
CH
3
8 1310,87-
1064,10 Tajam
C-O-C polimer
1311,35- 1141,65
Tajam C-O-C
polimer 9
979,65 Tajam C-C 979,74
Tajam C-C 10
894,80- 462,83
sedang ttd
936,34- 462,83
Sedang- tajam ttd
Keterangan: Identifikasi berdasarkan
1
Nur 1989 dan
2
Juari 2006 ttd = tidak diketahui
Gugus fungsi PHB Gugus fungsi PEG 400
Hasil analisa FTIR untuk kurva bioplastik PHB tanpa pemlastis menunjukkan adanya puncak serapan lemah pada bilangan gelombang
3440,38 yang diduga merupakan vibrasi ikatan N-H dari amida protein Juari, 2006. Protein ini kemungkinan adalah pengotor dari sisa-sisa
ekstraksi massa sel. Lafferty et al. di dalam Rehm dan Reed 1988
menyatakan bahwa PHB dilapisi oleh satu lapisan membran yang mengandung protein sehingga dikatakan granula PHB terdiri dari 98
PHB dan 2 protein. Gugus fungsi molekul PHA dan ikatan atom penyusun lainnya
terdeteksi semuanya pada kurva spektra FTIR bioplastik PHB tanpa pemlastis. Gugus fungsi tersebut antara lain terdiri dari karbonil ester
C=O, -OH karboksilat, ikatan polimerik C-O-C, ikatan C-H, ikatan C- C, dan ikatan C-H
2
. Selain itu juga munculnya puncak serapan gugus metil CH
3
memperkuat dugaan sebelumnya bahwa bioplastik yang dipakai adalah jenis PHB poli 3-hidroksibutirat Juari, 2006.
Spektrum infra merah untuk bioplastik PEG 400 30 memperlihatkan adanya perbedaan puncak serapan yang mencolok,
terutama pada rentang bilangan gelombang 3539,28 cm
-1
sampai 3295,26 cm
-1
. Menurut Nur 1989 daerah pada bilangan gelombang 3300-3600 cm
-1
merupakan daerah absorbsi untuk gugus OH alkohol alkohol atau ikatan hidrogen. Puncak serapan dengan intensitas sedang pada bilangan
gelombang 3539,28; 3478,69; 3342,43; dan 3295,26 cm
-1
diduga merupakan puncak serapan untuk OH ikatan hidrogen. Sedangkan puncak
serapan dengan intensitas tajam pada bilangan gelombang 3432,67 cm
-1
merupakan puncak serapan gugus OH untuk gugus hidroksil yang dimiliki oleh molekul PEG. Selain gugus hidroksil, ikatan molekul PEG yang
terdeteksi antara lain C-H
2
, C-O-C polimereter, dan ikatan C-C yang secara berturut-turut terdeteksi pada bilangan gelombang 1457,59; 1311,35
- 1141,65; dan 979,74 cm
-1
. Ikatan hidrogen merupakan gaya lemah yang mengikat atom
hidrogen dengan atom yang memiliki nilai elektronegatifitas tinggi seperti O, N, dan F. Atom oksigen pada molekul PHB ada pada gugus karbonil,
hidroksil, dan karboksil. Dari ketiga gugus tersebut, atom oksigen yang memungkinkan untuk berikatan hidrogen dengan gugus hidroksil PEG 400
adalah atom oksigen pada gugus karboksil C=O. Proses pembentukkan
ikatan hidrogen antara molekul PEG dan PHB dapat dilihat pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Dari hasil penelitian didapatkan bahwa konsentrasi PEG 400 terbaik sebagai pemlastis poli-HB adalah sebesar 30 bb dari total bobot
bioplastik PHB+pemlastis. Bioplastik dengan konsentrasi PEG 400 30 memiliki nilai perpanjangan putus terbesar yaitu 0,881 ± 0,326; kuat
tarik 0,083 ± 0,058 MPa; densitas 0,7881 ± 0,1802 gcm
3
; titik leleh 158,95
C; dan kristalinitas 44,58 . Dari karakteristik tersebut, kemungkinan aplikasi yang bisa diterapkan untuk bioplastik tersebut
adalah sebagai drug carrier pembawa obat seperti kapsul atau selaput
kaplet. Jenis obat yang cocok merupakan jenis obat yang tercerna secara perlahan di dalam tubuh atau
slow release drugs. Aplikasi bioplastik PHB + PEG 400 sebagai pembawa obat ini didukung oleh sifat PEG 400 yang
aman untuk dikonsumsi dan tidak menimbulkan resiko penyakit kanker. Enzim di dalam tubuh terutama golongan esterase akan memutus ikatan
ester poli-HB dan secara perlahan-lahan kandungan zat aktif dalam obat akan terlepas dan diserap oleh tubuh.
Menurut Parra et al. 2006, PEG memiliki karakteristik yang
bagus seperti kelarutan yang baik di air dan pelarut organik, tidak beracun, tidak menimbulkan alergi, dan tidak menimbulkan penolakan oleh sel-sel
tubuh, sehingga cocok sekali digunakan dalam formulasi obat. Selain itu, PEG bersifat hidrofilik dan peningkatan konsentrasi di dalam bioplastik
PEG dapat meningkatkan laju degradasi enzimatiknya. Sampel bioplastik PHB dengan konsentrasi PEG 300 40 yang dikondisikan dengan enzim
α-amilase mengalami degradasi sampai 50 bobot awalnya pada jam ke 401 16 hari 17 jam. Peningkatan konsentrasi PEG 300 juga
menyebabkan peningkatan permeabilitas bioplastik terhadap uap air. Parra et al. 2005 juga menyebutkan bahwa PHB-PEG biofilm dapat
terbiodegradasi secara sempurna.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
