Alginat merupakan polianionik dan kitosan merupakan polikationik, bila dilarutkan pada kondisi yang tepat, dapat berinteraksi satu sama lain melalui gugus karboksil dari alginat dan
gugus amino dari kitosan. Beberapa penelitian yang terdahulu telah dilakukan penelitian terhadap kitin dan
kitosan adalah penggunaan kitin sebagai membran hemodialisa Tarigan, 2005, kitosan sebagai membran hemodialisa Asteria, 2005 dan penelitian kitosan sebagai anti beku darah Natalia,
2005. Berdasarkan hal tersebut maka peneliti tertarik untuk membuat film kitosan sebagai anti mikroba, serta mengkarakterisasinya sekaligus diaplikasikan terhadap kandungan pati pada roti
tawar.
1.2 Permasalahan
Bagaimana pengaruh penggunaan film pelapis Ca-alginat kitosan dan pembungkus plastik pada roti tawar terhadap kadar pati dan jumlah isolat bakteri apabila disimpan pada selang
waktu tertentu.
1.3 Pembatasan Masalah
- Penelitian dilakukan mulai dari tahap pertumbuhan sampai karakterisasi mikroba pada roti
tawar. -
Pengujian dilakukan terhadap bakteri Staphylloccus aureus mewakili bakteri gram positif, Eschericha coli mewakili bakteri negative, Candida albicans mewakili jamur yang dilihat
dari diameter zona hambat film pelapis Ca-alginat kitosan.
1.4 Tujuan Penelitian
- Untuk melakukan pembuatan film pelapis Ca-alginat kitosan
- Untuk mengetahui efektivitas film pelapis Ca-alginat kitosan sebagai anti mikroba
terhadap pertumbuhan mikroorganisme dengan menguji kandungan pati pada roti tawar.
Universitas Sumatera Utara
- Untuk mengetahui pengaruh Ca-alginat kitosan dibandingkan dengan pembungkus pelastik
dan tanpa pembungkus.
1.5 Manfaat Penelitian
Memberikan informasi tentang pembuatan kemasan yang terbuat dari film Ca-alginat kitosan pada roti rawar dapat dimakan dan bersifat anti mikroba.
1.6 Lokasi Penelitian
- Pembuatan film pelapis Ca-alginat kitosan dan penentuan kadar pati dilakukan di
Laboratorium Kimia OrganikProses FMIPA – USU Medan. -
Penentuan efektivitas film pelapis Ca-alginat kitosan sebagai anti mikroba dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi FMIPA – USU Medan.
1.7 Metodologi Penelitian
Pembuatan film pelapis Ca-alginat kitosan dilakukan dengan mengintraksikan natrium alginat dengan kitosan, selanjutnya diberikan larutan CaCl
2
. Pengujian pengaruh film pelapis Ca- alginat kitosan digunakan dengan pengujian dengan pembungkusan roti tawar dan pengaruhnya
terhadap ketahanan pati pada pada roti tawar dalam tenggang waktu tertentu. Jumlah kadar patinya akan dihitung dengan menggunakan metode Lane-Eynon. Dan pengujian dengan bakteri
terhadap sifat anti mikroba film pelapis Ca-alginat kitosan.
Universitas Sumatera Utara
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Alginat
Alginat adalah polisakarida alam yang umunya terdapat pada dinding sel dari spesi ganggang coklat Phaeophyceae. Istilah alginat biasa digunakan untuk garam dari asam alginat, tapi bisa
juga berarti turunan asam alginat dan asam alginat itu sendiri. Asam alginat tidak larut dalam air, sehingga yang sering digunakan pada industri adalah natrium alginat yang larut dalam air Donati
dkk., 2004.
Alginat merupakan kopolimer linear yang terdiri atas β-D-Mannuronat dan α-L-
Guluronat yang dihubungkan dengan ikatan 1-4 membentuk homopolimer yang disebut dengan M atau G dan heteropilmer yang disebut dengan MG. Karena adanya kapasitas
gel pada kation divalent sehingga dapat digunakan dalam berbagai aplikasi seperti makanan,kosmetik,dan industri farmasi. Rantai kopolimer yang terdiri atas 3 segmen
polimer yang berbeda dapat dilihat seperti pada gambar 2.4., Asriana Cardenas, dkk.
Universitas Sumatera Utara
O O
H O
O H
O
H H
OH H
OH H
OH H
H H
O O
OH O
O
O O
H OH
H H
H HO
H O
H HO
O H
HO H
O O
-
H O
Gambar 2.1. Struktur Alginat
Alginat tidak dapat larut dalam air dan secara umum pada industri untuk melarutkannya dilakukan dengan penambahan Sodium ataupun kalsium. Kemampuan
mengikat air akan meningkat bila jumlah karboksilat semakin banyak dan jumlah residu Ca-alginat kurang dari 500 sedangkan pH dibawah 3 terjadi pengendapan. Secara umum
alginat dapat mengabsorbsi air dan bisa digunakan sebagai pengemulsi dengan viskositas yang rendah.
Salah satu sifat dari larutan natrium alginat adalah jika dicampurkan dengan larutan kalsium klorida akan membentuk gel kalsium alginat, yang tidak larut dalam air.
Ikatan antara kalsium dengan alginate adalah ikatan kelat yaitu antara kalsium dengan rantai L-Guluronatdari alginat Morris,1978.
Gel terbentuk melalui reaksi kimia diamana kalsium menggantikan natrium dengan alginat mengikat molekul molekul alginat yang panjang sehingga membentuk gel.
Tergantung dari jumlah kalsium yang memberikan assosiasi sementara dan meningkatkan viskositas larutan, sementara kandungan kalsium yang tinggi menghasilkan assosiasi
permanen yang menyebabkan pengendapan atau gelatin. Robinson, 1987.
2.1.1 Sumber Alginat
Universitas Sumatera Utara
Alginat dalam alga coklat pada umumnya terdapat sebagai garam dari natrium, magnesium dan kalsium. Tahap pertama pembuatan alginat adalah mengubah kalsium
dan magnesium alginat menjadi natrium alginat dengan pertukaran ion pada kondisi alkali Zhanjiang, 1990.
Proses pertukaran ion dari alginat dilakukan dengan asam mineral sebelum diekstraksi dengan alkali. Larutan natrium alginat kasar yang diperoleh disaring dan
diendapkan dengan Ca
2+
untuk membentuk garam kalsium yang tidak larut. Selanjutnya pemisahan dilakukan dengan proses asidifikasi untuk memisahkan
asam alginat dari ion-ion kalsium. Kemudian gel asam alginat didehidrasi dan dtambahkan natrium karbonat untuk membuat garam natrium alginat yang larut dalam air.
Maka diperoleh pasta natrium alginat yang kemudian dikeringkan dan digiling untuk memperoleh bubuk natrium alginat Zhanjiang, 1990.
2.1.2. Sifat-sifat Fisika dan Kimia 2.1.2.1 Sifat Fisika
Kelarutan alginat dan kemampuannya mengikat air bergantung pada jumlah ion karboksilat, berat molekul dan pH. Kemampuan mengikat air meningkat bila jumlah ion
karboksilat semakin banyak dan jumlah residu kalsium alginat kurang dari 500, sedangkan pada pH di bawah 3 terjadi pengendapan. Secara umum, alginat dapat
mengabsorpsi air dan bisa digunakan sebagai pengemulsi dengan viskositas yang rendah. Anonim, 2005.
Universitas Sumatera Utara
Asam alginat tidak larut dalam media berair, akan tetapi bila pH dinaikkan diatas 3 maka sebagian asam alginat diubah menjadi garam yang larut. Total netralisasi terjadi
pada pH sekitar 4, dimana asam alginat secara sempurna diubah menjadi garam yang sesuai ISP, 2001. Garam alginat yang larut dalam air adalah alginat yang mengandung
logam alkali, amonia dan amina dengan berat molekul rendah serta senyawa amonium kuartener. Garam alginat dengan logam polivalen bersifat tidak larut dalam air kecuali
magnesium alginat. Alginat tidak stabil terhadap panas, oksigen, ion logam dan sebagainya. Dalam
keadaan yang demikian, alginat akan mengalami degradasi. Selama penyimpanan, alginat cepat mengalami degradasi dengan adanya oksigen terutama dengan naiknya kelembaban
udara. Alginat dengan viskositas tinggi lebih cepat terdegradasi dibandingkan alginat dengan vicositas sedang atau rendah. Urutan stabilitas alginat selama penyimpanan
adalah : Natrium alginat amonium alginat asam alginat. Alginat komersial mudah terdegradasi oleh mikroorganisma yang terdapat di udara,
karena bahan tersebut mengadung partikel alga dan zat bernitrogen. Semua larutan alginat akan mengalami depolimerisasi dengan kenaikan suhu Zhanjiang, 1990.
Larutan natrium alginat stabil pada pH sekitar 4-10. Pembentukan gel atau pengendapan alginat dapat terjadi pada pH di bawah 4 , dengan berubahnya garam
alginat menjadi asan alginat yang tidak larut. Penyimpanan larutan alginat yang lama diluar batasan pH diatas tidak dianjurkan, karena dapat menyebabkan depolimerisasi
senyawa polimer akibat hidrolisis. Asam alginat tidak larut dalam air, sehingga yang biasa digunakan dalam industri
adalah garam natrium alginat atau kalium alginat.
Universitas Sumatera Utara
Natrium alginat adalah bubuk berwarna krem, larut dalam air dengan membentuk larutan koloid, kental, tidak larut dalam alkohol, kloroform, eter dan larutan asam jika pH
dibawah 3. Propilen glikol alginat menunjukkan stabilitas yang sangat baik dalam larutan asam
dan khususnya efektif pada batasan pH 2,5 – 4. Kondisi alkali harus dihindari karena efek pelindung dari gugus ester akan hilang secara cepat disebabkan terjadinya saponifikasi
ISP, 2001.
2.1.2.2 Sifat Kimia
Metil ester alginat dibuat dengan mereaksikan asam alginat dengan diazometan atau dengan asam klorida dalam metanol atau melalui reaksi antara dimetilsulfat dengan
natrium alginat yang tersuspensi dalam larutan tidak berair. Ester dapat dibentuk pada kondisi yang biasa dengan 1,2-alkilena oksida. Jika digunakan propilen oksida, dapat
dihasilkan propilen glikol eter yang dapat digunakan sebagai zat tambahan dalam makanan seperti jelly dalam bentuk garam kalsium.
Esterifikasi gugus hidroksil dari alginat dapat dilakukan melalui reaksi antara asetil klorida dengan adanya basa organik atau reaksi katalitik dengan anhidrida asetat.
Amonium diasetil alginat bersifat larut dalam air, tidak larut dalam pelarut organik dan mengembang dalam alkohol encer, membentuk gel atau mengendap dengan tembaga II,
timah II dan ion trivalen atau tetravalen. Tidak mengendap atau membentuk gel dengan kalsium, barium, besi II, mangan II atau seng. Ester alginat sulfat diperoleh dari reaksi
alginat dengan asam klorosulfonat menggunakan katalis piridin . Ester alginat dengan asam sulfat digunakan dalam bidang medis sebagai zat anti beku darah Muzzarelli,
1973.
Universitas Sumatera Utara
Eter alginat seperti asam karboksimetil alginat diperoleh dalam bentuk garam natrium, melalui reaksi antara natrium alginat dengan asam kloroasetat dalam natrium
hidroksida. Garam basa organik dari alginat dapat mempengaruhi kelarutan asam alginat dalam
pelarut organik. Sebagai contoh, tributiamin, feniltrimetilamonium dan benziltrimetilamonium alginat larut dalam etanol absolut sedangkan trietanolamin alginat
larut dalam etanol 75 . Senyawa amonium kuartener dengan hidrokarbon seperti asetil trimetil amonium bromida bereaksi dengan asam alginat membentuk endapan asetil
trimetil amonium alginat Muzzarelli, 1973.
2.1.3 Kegunaan
Kegunaan alginat didasarkan pada tiga sifat utamanya yaitu kemampuan untuk : a.
larut dalam air serta meningkatkan viskositas larutan b.
membentuk gel c.
membentuk film dan serat Mc Hugh, 2003. Alginat dapat digunakan dalam berbagai bidang industri antara lain industri
makanan, tekstil, medisfarmasi dan kosmetika Mc Cormick, 2001. Dalam industri tekstil, alginat digunakan sebagai pengental pasta yang mengandung zat pewarna. Alginat
tidak bereaksi dengan zat pewarna dan dengan mudah dicuci dari tekstil sehingga alginat menjadi pengental yang terbaik untuk zat pewarna. Dalam bidang makanan, sifat
kekentalan alginat dapat digunakan dalam pembuatan saus serta sirup, sebagai penstabil dalam pembuatan es krim Mc Hugh, 2003. Film Ca alginat juga digunakan sebagai
pembungkus ikan, buah, daging dan makanan lain untuk pengawetan dan merupakan
Universitas Sumatera Utara
pengepak alternatif karena mudah terurai oleh mikroorganisme sehingga bersifat ramah lingkungan Mc Cormick, 2001.
Sebagai pembungkus yang dapat dimakan, alginat berperan sebagai komponen diet seperti serat karena hanya meningkatkan volume usus, tidak diabsorbsi dalam saluran
pencernaan, berkalori rendah dan tidak berpotensi untuk merusak Cancela, 2003. Film pelapis kalsium alginat dapat digunakan untuk membantu mengawetkan ikan beku. Jika
ikan dibekukan dengan jelli kalsium alginat maka ikan dilindungi dari udara sehingga proses oksidasi dihambat. Jika jelli mencair bersama ikan, dengan mudah dapat
dipisahkan. Potongan daging yang dibungkus dengan film kalsium alginat sebelum dibekukan menyebabkan jus daging akan diabsorbsi kembali kedalam daging selama
proses pencairan, sehingga pembungkusan dapat melindungi daging dari kontaminasi bakteri Mc Hugh, 2003.
Dalam bidang farmasi, alginat dapat digunakan sebagai pembalut luka yang dapat menyembuhkan luka karena dapat mengabsorpsi cairan dari luka, dimana Ca-alginat
dalam serat diubah oleh cairan tubuh menjadi natrium alginat yang larut Mc Hugh,2003. Alginat dalam bentuk garam dapat digunakan sendiri atau dikombinasikan dengan
polimer pembentuk gel lainnya untuk mengontrol pelepasan obat dari matriks tablet. Dalam cairan lambung, natrium alginat terhidrasi dan dikonversi menjadi bentuk asam
alginat yang tidak dapat larut, sehingga menekan pelepasan obat dalam perut ISP,2001; McHugh, 2003.
Alginat dapat dibuat menjadi membran dengan melarutkan natrium alginat dalam air kemudian dibiarkan satu malam. Larutan tersebut kemudian dituang kedalam cetakan
gelas dan dibiarkan selama 1 jam sampai ketebalannya homogen, lalu cetakan gelas diimersikan ke dalam larutan CaCl
2
0,1 M selama satu malam. Cetakan gelas yang berisi
Universitas Sumatera Utara
membran alginat kemudian dicuci dengan air dan selanjutnya dibiarkan pada suhu kamar hingga mengering, maka diperoleh lapisan tipis yaitu membran Ca-alginat Inukai dan
Masakatsu, 1999 ; Meriaty, 2005.
2.2. Kitosan
