BIOPLASTIK PATI Ibu Dr. Maulida, ST, M.Sc. dan Ibu Dr. Ir. Hamidah Harahap, M.Sc., selaku

7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIOPLASTIK

Plastik adalah polimer rantai-panjang dari atom yang mengikat satu sama lain. Rantai ini membentuk banyak unit molekul berulang, atau monomer. Istilah plastik mencakup produk polimerisasi sintetik atau semi-sintetik, namun ada beberapa polimer alami yang termasuk plastik yaitu bioplastik [9]. Menurut Chiellini, 2001 definisi dari bioplastik adalah: a. Bahan yang mempertahankan formulasi yang sama dengan plastik konvensional selama peggunaan. b. Bahan yang terdegradasi setelah digunakan dalam senyawa dengan berat molekul rendah oleh kombinasi aksi agen fisika-kimia dan mikroorganisme yang ada di alam [11]. Berdasarkan bahan baku yang dipakai, bioplastik dikelompokkan menjadi 2 kelompok utama: 1 kelompok agro-polimer, 2 kelompok biopoliester. Dibawah ini disajikan diagram klasifikasi bioplastik [11]. Gambar 2.1 Diagram Klasifikasi Plastik Biodegradabel Plastik biodegradebel Produk biomassa dari agro-polimer Agro-polimer Poliester biodegradebel Dari mikroorganisme dengan ekstraksi Dari bioteknologi sintesis konvensional dari bio-monomer Dari produk petrokimia sintesis konvensional dari sintesis monomer Poli kaprolakton PCL Poli ester amida Alifatik co-poliester Aromatik co-poliester poliaktida Poli asam laktat PLA Poli hidroksi alkanoat PHA Poli hidroksi butirat PHB Polihidrosibutirat co- Hidroksivalerat PHBV polisakarida Pati Lignin- selulosa Lainnya: Pektin kitosan Binatang: Kasein Kolagen gelatin Tanaman: Gluten Soya zein Protein dan lemak Universitas Sumatera Utara 8

2.2 PATI

Pati adalah bentuk penyimpanan energi yang dihasilkan oleh semua tanaman hijau. Pati disimpan di berbagai organ tanaman buah, biji, rimpang dan umbi-umbian. Pati, juga disebut amilum, yaitu polisakarida glukosa. Pati disimpan dalam tanaman sebagai butiran yang terdiri dari dua bentuk polimer glukosa, amilase dan amilopektin. Molekul pati yang dihasilkan oleh setiap tanaman memiliki struktur dan komposisi tertentu misalnya panjang rantai glukosa atau rasio amilase amilopektin, dan kadar protein dari organ penyimpanan dapat bervariasi secara signifikan [16]. Dalam sel tumbuhan hijau dan beberapa mikroorganisme, asimilasi CO 2 dan H 2 O membutuhkan tempat untuk membentuk sumber energi glukosa. Energi disimpan dalam amilosa dan amilopektin. Amilosa pada dasarnya adalah polimer linear di mana ikatan glukosa nya adalah amilosa α-D-14 , sedangkan amilopektin mengandung ikatan α-D-16, yang membuatnya menjadi polimer bercabang. Amilosa linier atau sedikit bercabang, memiliki derajat polimerisasi hingga DP 6000, dan massa molekul 105-106 gmol, rantainya dapat berbentuk tunggal atau heliks ganda. Amilopektin memiliki massa molekul 107-109 gmol dan sangat bercabang yang memiliki rata-rata DP 2.000.000, membuatnya menjadi salah satu molekul terbesar di alam. Panjang rantainya disusun oleh 20-25 unit molekul glukosa [17]. Amilosa dan amilopektin memiliki diameter dari 1-100 m. Butiran Amilosa dan amilopektin tersebut mengandung air dan sejumlah kecil lipid dan protein, dan kandungannya bervariasi untuk sumber pati yang berbeda. Granula pati ini memiliki tingkat organisasi radial yang tinggi dan dinyatakan dalam Maltese cross yang berupa gangguan cahaya terpolarisasi dalam mikroskop [17]. Pada gambar 2.2 dan 2.3 dibawah ini disajikan gambar struktur amilosa dan amilopektin. O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 OH H -1,4-linkage 1 2 3 4 4 3 2 1 Gambar 2.2 Struktur Amilosa Universitas Sumatera Utara 9 O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 H O O H H H OH H OH CH 2 OH H -1,6-linkage 1 2 3 4 O O H H H OH H OH CH 2 OH H O O H H H OH H OH CH 2 OH H 5 1 6 Gambar 2.3 Struktur Amilopektin Pati memiliki tingkat kristalinitas 15-45. Pemanfaatan pati dalam pembuatan plastik memiliki keunggulan dikarenakan, yakni sifatnya yang dapat diperbaharui, penahan yang baik untuk oksigen, ketersediaan yang melimpah, harga murah dan mampu terdegradasi. Pati memiliki stabilitas termal dan minimum interfance dengan sifat pencairan yang cukup untuk membentuk produk dengan kualitas yang baik. Campuran biopolimer hidrokarbon dan pati sering digunakan untuk menghasilkan lembaran dan film berkualitas tinggi untuk kemasan [18]. Bioplastik berbasiskan pati asli memiliki sifat mekanis yang lemah seperti kekuatan tarik, kekuatan lentur, kekakuan, perpanjangan putus, stabilitas kelembaban yang rendah serta melepaskan molekul pemlastis dalam jumlah kecil dari matriks pati [19]. Hal tersebut disebabkan oleh beberapa hal yaitu: a. Kebanyakan pati alami menghasilkan suspensi pati dengan viskositas dan kemampuan membentuk gel yang tidak seragam konsisten. b. Kebanyakan pati alami tidak tahan pada pemanasan suhu tinggi. Dalam proses gelatinisasi pati, biasanya akan terjadi penurunan kekentalan suspensi pati viscosity breakdown dengan meningkatnya suhu pemanasan. Apabila dalam proses pengolahan digunakan suhu tinggi c. Pati tidak tahan pada kondisi asam. Pati mudah mengalami hidrolisis pada kondisi asam yang mengurangi kemampuan gelatinisasinya. d. Pati alami tidak tahan proses mekanis, dimana viskositas pati akan menurun adanya proses pengadukan. e. Kelarutan pati yang terbatas di dalam air [20]. Universitas Sumatera Utara 10 Hasil penelitian Sriwidodo, dkk 2007 berdasarkan metode pengendapan dari 1 kg talas dapat menghasilkan pati talas sebesar 26,68. Sedangkan hasil penelitian Herudiyanto, dkk 2014 dengan metode yang sama menyatakan bahwa kadar protein pati talas yang diperoleh sebesar 5,21 dan kadar lemak sebesar 14,42 [56].

2.3 GELATINISASI DAN RETROGRADASI