10 Secara umum ada 3 jenis bioplastik yang diproduksi [17]:
1. Biodegradable tapi bukan bio-based Contohnya: polyester sintetik, dan polivinil alkohol PVA
2. Biodegradable dan bio-based Contohnya: bahan yang berbasis pati, bahan yang berbasis selulosa, polilaktida
PLA, dan polihidroksialkanoat PHA 3. Bio-based tapi tidak biodegradable
Contohnya: PDO dari gliserol yang bio-based, PE dari bioetanol, PVC dari bioetanol, dan poliamida PA dari minyak.
2.2 PATI
Pati amilum mempunyai rumus molekul C
6
H
10
O
5 n
, banyak terdapat dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman [18]. Komponen-komponen yang
menyusun pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan komponen pati yang mempunyai rantai lurus dan larut dalam air. Amilosa terdiri dari satuan glukosa
yang bergabung melalui ikatan α-1,4-D-glukosa. Amilosa memberikan sifat keras, dan memiliki berat molekul rata-rata 10.000
– 60.000. Sedangkan amilopektin merupakan komponen pati yang mempunyai rantai cabang dan tidak larut dalam air,
tetapi larut dalam butanol. Amilopektin menyebabkan sifat lengket, tidak larut dalam air dingin, dan mempunyai berat molekul 60.000
– 100.000 [19]. Amilopektin terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan α-1,4-D-glukosa dan α-1,6-D-
glukosa [20]. Berikut adalah standar kandungan air, abu, pati, dan derajat putih pati menurut
Standar Industri Indonesia SII. Tabel 2.1 Standar Mutu Pati Menurut Standar Industri Indonesia [21]
Komponen Kadar
Kadar Air Maks 14
Kadar Abu Maks 15
Kadar Pati Min 75
Derajat Putih Min 85
Universitas Sumatera Utara
11 Menurut Guilbert dan Biquet 1990, kestabilan edible film dipengaruhi oleh
amilopektin, sedangkan amilosa berpengaruh terhadap kekompakannya [22]. Pati dengan kadar amilosa tinggi menghasilkan edible film yang lentur dan kuat [23],
karena struktur amilosa memungkinkan pembentukan ikatan hidrogen antar molekul glukosa penyusunnya dan selama pemanasan mampu membentuk jaringan tiga
dimensi yang dapat memerangkap air sehingga menghasilkan gel yang kuat [24]. Gambar 2.1 adalah gambar struktur molekul pati. Pati adalah salah satu jenis
polisakarida yang disimpan dalam tanaman sebagai cadangan makanan. Dapat dilihat adanya ikatan gugus OH yang menyatakan bahwa pati bersifat hidrofilik.
OH O
H O
H O
OH CH
2
OH
OH O
H O
H OH
CH
2
OH O
H O
H OH
CH
2
OH
OH O
H O
H OH
CH
2
OH
OH O
H O
H OH
CH
2
OH O
n
Gambar 2.1 Struktur Molekul Pati [25]
Gambar 2.1 adalah gambar amilosa dan amilopektin pada pati. Pada gambar 2.2 juga dapat diamati perbedaan ikatan
α-1,4-D-glukosa dan α- 1,6-D-glukosa.
Universitas Sumatera Utara
12 Gambar 2.2 Struktur molekul amilosa dan amilopektin [26]
Penelitian yang dilakukan oleh Senny Widyaningsih, dkk. 2012 tentang pengaruh penambahan sorbitol dan kalsium karbonat terhadap karakteristik dan sifat
biodegradasi film dari pati kulit pisang juga diuji untuk bioplastik dari pati tanpa penambahan sorbitol dan kalsium karbonat, diperoleh hasil tensile strength lebih
besar daripada dengan penambahan sorbitol, higroskopisitas, kelarutan dalam air, kelarutan dalam asam, dan densitas paling rendah. Dengan variasi kalsium karbonat
sebagai pengisi sebesar 0, 0,2, 0,4 dan variasi sorbitol sebagai plasticizer sebesar 0, 20, dan 40. Film yang dihasilkan pada penelitian ini berwarna putih
kecoklatan. Karakteristik yang pertama adalah densitas. Densitas merupakan nilai yang menunjukkan massa bahan per satuan volume gcm
3
. Penambahan kalsium karbonat dan sorbitol menghasilkan nilai densitas lebih besar. Densitas berbanding
lurus dengan massa suatu bahan , sehingga semakin besar massa suatu bahan maka nilai densitas semakin besar. Berdasarkan pengamatan dari berbagai variasi
komposisi penambahan kalsium karbonat dan sorbitol menghasilkan nilai densitas terbesar yaitu sebesar 6,12 gcm
3
. Higrokopisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk melakukan penyerapan uap air dari lingkungan. Semakin besar higrokopisitas,
maka akan mempengaruhi ketahanan dari bahan yang disimpan oleh film yang dihasilkan. Semakin banyak sorbitol dan kalsium karbonat yang ditambahkan, nilai
higrokopisitas film semakin besar. Persentase higroskopis film dari pati kulit pisang berkisar antara 3,55 -7,59. Pengukuran laju transmisi uap air suatu bahan
Universitas Sumatera Utara
13 merupakan faktor yang penting dalam menilai permeabilitas film terhadap uap air.
Laju transmisi uap air yang dihasilkan berkisar antara 0,00167-0,00214 g jam cm
2
[27]. Menurut McHugh dan Krochta 1994, laju transmisi uap air suatu bahan dipengaruhi oleh sifat kimia dan struktur bahan pembentuk, konsentrasi plasticizer,
dan kondisi lingkungan seperti kelembaban dan temperatur. Gelembung udara yang terdapat pada lapisan dapat meningkatkan laju transmisi uap air. Peningkatan nilai
laju transmisi uap air dapat juga disebabkan oleh bertambahnya komponen hidrofilik yang terdapat pada film sehingga memudahkan uap air melewatinya [28].
Kelarutan dalam air yaitu untuk memprediksi kestabilan bioplastik terhadap pengaruh air. Menurut Thirathumthavorn dan Charoenrein 2006, menurunnya daya
larut juga disebabkan karena amilosa dengan gugus substituen membentuk ikatan yang sangat kuat sehingga menyebabkan terjadi pemerangkapan molekul air di
dalam molekul pati, yang mengakibatkan swelling power meningkat dan mencegah molekul amilosa untuk terlarut dalam sistem yang menyebabkan daya larut pati
menurun. Penambahan kalsium karbonat meningkatkan kelarutan dalam air walaupun tidak begitu signifikan dan penambahan sorbitol pada film meningkatkan
kelarutan dalam air karena sorbitol memiliki sifat hidrofil [23]. Kelarutan dalam asam yaitu untuk memprediksi kestabilan bioplastik
terhadap hidrolisis oleh senyawa asam yang kemungkinan keluar dari bahan pangan selama penyimpanan. Hasil persentase kelarutan dalam asam terbesar yaitu pada
penambahan 0,4 kalsium karbonat dan 40 sorbitol yaitu sebesar 87,86. Penentuan daya regang tensile strength merupakan gaya maksimum yang terjadi
pada film selama pengukuran berlangsung. Hasil pengukuran berhubungan eraat dengan jumlah plasticizer yang ditambahkan pada proses pembuatan film.
Berdasarkan penelitian, nilai daya regang tanpa penambahan sorbitol memiliki nilai lebih besar dibandingkan dengan adanya penambahan sorbitol. Penambahan sorbitol
dan kalsium karbonat menurunkan daya regang film. Panjang putus elongation at break merupakan perubahan panjang
maksimum pada saat terjadi peregangan hingga sampel film terputus. Pada umumnya adanya penambahan plasticizer dalam jumlah yang lebih besar akan menghasilkan
nilai persen pemanjangan suatu film semakin lebih besar. Persentase elongation terbesar pada film bioplastik berbahan dasar pati dari kulit pisang pada berbagai
Universitas Sumatera Utara
14 variasi komposisi yaitu penambahan 0,4 kalsium karbonat dan 40 sorbitol
sebesar 19,81. Ketahanan sobek merupakan gaya tarik maksimum yang dapat dicapai
sampai film tetap bertahan sebelum film kemudian putus atau sobek. Hasil penelitian menunjukkan bahwa ketahanan sobek pada film bioplastik dari berbagai variasi
komposisi kalsium karbonat dan sorbitol berkisar antara 2,50-26,32 MPa.
2.3 BIJI ALPUKAT
