Karakteristik dari Modifikasi Kimia Film Gelatin Dengan Formaldehida dan Glutaraldehida
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pengemasan merupakan suatu cara pembungkusan dengan bahan pengemas yang
sesuai untuk mempertahankan dan melindungi bahan yang dikemas hingga ke tangan
konsumen sehingga kualitas dan keamanannya dapat dipertahankan. Umumnya jenis
pengemas yang sering digunakan adalah plastik. Plastik yang biasa digunakan
merupakan polimer sintetis dengan minyak bumi sebagai bahan baku. Plastik dapat
menimbulkan pencemaran karena sulit diuraikan dan dapat membahayakan
kelangsungan makhluk hidup. Untuk mengurangi dari bahaya bahan kimia dan
pencemaran limbah bahan plastik, maka perlu pengembangan bahan kemasan
biodegradable film yang dapat diuraikan (Robertson, 1993).
Biodegradable film adalah kemasan yang mudah terurai oleh aktivitas
mikroorganisme menjadi hasil akhir berupa cairan dan gas karbondioksida setelah
habis terpakai dan dibuang ke lingkungan tanpa meninggalkan sisa yang beracun.
Karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, biodegradable film merupakan bahan
plastik yang ramah terhadap lingkungan (Evans, 2010). Salah satu alternatif untuk
menggantikan plastik adalah film gelatin karena sifatnya yang dapat diuraikan. Film
gelatin dapat memberikan penahanan yang selektif terhadap perpindahan panas, uap
air dan bahan terlarut serta dapat menjadi pelindung terhadap kerusakan mekanis.
Film gelatin mengandung protein yang paling atraktif dibandingkan dengan lipida
dan polisakarida. Film gelatin tersebut mempunyai effek penghambat gas yang paling
baik demikian juga sifat fisikanya ( Wahyuni,2001).
Gelatin merupakan salah satu jenis protein konversi yang diperoleh melalui
proses hidrolisis kolagen dari kulit dan tulang hewan. Gelatin termasuk protein yang
unik karena mampu membentuk gel yang thermo-reversible dengan suhu yang dekat
dengan suhu tubuh, serta larut dalam air ( Yi, 2006 ). Gelatin banyak digunakan
dalam industri farmasi sebagai pengemas makanan dan pembungkus obat. Namun
Universitas Sumatera Utara
2
kenyataannya film gelatin yang belum dimodifikasi secara kimia masih memiliki
kemampuan menyerap air yang tinggi dan dan kuat tarik yang belum memenuhi
sebagai pengemas (Sobral dkk, 2001).
Pembentukan ikat silang
film gelatin dapat menyebabkan penurunan
permeabilitas uap air melalui pengurangan difusivitas dan
meningkatkan
karakteristik mekaniknya (Cuq, 1996). Modifikasi kimia film gelatin bertujuan untuk
meningkatkan reaktivitas protein dengan agen pengikat silang (Wong dan Wong,
1992). Umumnya, reaktivitas kimia protein tergantung pada rantai samping.
Kelompok protein yang paling reaktif yaitu serin (-OH primer), hidrosiprolin (-OH
sekunder), tirosin, asam aspartat (COOH), asam glutamat (-COOH) dan lisin (-NH2)
(Finch,1984).
Modifikasi kimia film gelatin sangat penting untuk
meningkatkan
pembentukan permukaan film gelatin melalui interaksi reaktivitas protein dengan
agen pengikat silang sehingga akan meningkatkan kemampuan mekanik seperti
mengurangi permeabilitas air, keteguhan tarik dan pembengkakan permukaan.
Fraenkel (1947) menyatakan pembentukan gelatin ikat silang dapat dilakukan dengan
mereaksikan gelatin dengan formaldehida dan glioksal dimana reaksi rantai samping
asam amino terutama dengan lisin (-NH2) membentuk ikatan yang serupa dengan
pembentukan basa schiff.
Glutaraldehida salah satu agen pengikat silang
yang istimewa dan telah
banyak digunakan dengan reaktivitas yang lebih tinggi dibandingkan formaldehida.
Reaksi glutaraldehida dengan protein berdasarkan pembentukan basa schiff, dengan
adanya dua gugus aldehid akan terbentuk suatu jala panjang yang berkesinambungan
yang akan meningkatkan sifat mekanik edible film gelatin (Carvalho, 2005).
Moll (1974) menyatakan reaksi antara formaldehida pada gelatin dengan pH
dari 6 ke 7 akan meningkatkan berat molekul, viskositas dan penurunan permeabilitas
air. Marquei (1974) dalam penelitiannya modifikasi kimia formaldehida pada
pembuatan film dari gelatin menunjukkan penurunan yang signifikan dalam kelarutan
dan peningkatan kekuatan dengan struktur permukaan yang lebih baik. Carvalho
Universitas Sumatera Utara
3
(2005) telah menggunakan glioksal dan formaldehida untuk meningkatkan sifat
mekanik film gelatin, dalam hal ini dengan penambahan konsentrasi formaldehida
(6,3 mmol / 100 ml) menyebabkan pertambahan yang signifikan pada kekuatan tarik
film.
Penelitian ini dilatarbelakangi berdasarkan penelitian sifat-sifat modifikasi
kimia film gelatin oleh Carvalho dan Grosso ( 2005 ). Pada penelitian ini ikat silang
yang digunakan formaldehida dan glioksal yang mempengaruhi sifat mekanik film
gelatin. Dari penelitian terdahulu belum ada dibandingkan sifat fisik dan mekanik
gelatin film yang diikat silang dengan formaldehida dan
glutaraldehida. Atas
pemikiran tersebut penulis ingin melakukan penelitian mengenai karakteristik dari
modifikasi kimia film gelatin dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.2
Perumusan Masalah
1.
Bagaimanakah perbedaan sifat fisik modifikasi kimia dari gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2.
Bagaimanakah perbedaan sifat mekanik film gelatin dengan penambahan
formaldehida dan glutaraldehida.
1.3
Hipotesa Penelitian
1. Ada perbedaan sifat fisik modifikasi kimia dari gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2. Ada perbedaan yang signifikan dari sifat mekanik film gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida
1.4
Tujuan Penelitian
1.
Mengetahui perbedaan sifat fisik modifikasi kimia film gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2.
Mengetahui perbedaan sifat mekanik film gelatin dengan penambahan
formaldehida dan glutaraldehida.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai sumber informasi terhadap bidang
kimia organik khususnya bidang bahan pelapis dan memberikan informasi tentang
perbedaan sifat fisik dan perbedaan sifat mekanik modifikasi film gelatin yang diikat
silang dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.6
Metodologi Penelitian
Gelatin dilakukan modifikasi kimia melalui reaksi ikat silang dengan
formaldehida dan glutaraldehida.
Gelatin yang sudah diikat silang dengan
formaldehida dan glutaraldehida dibuat dalam bentuk film. Selanjutnya film gelatin
yang didapatkan dilakukan pengujian sifat fisiknya yaitu ketebalan, swelling, SEM
dan uji FT-IR. Sifat mekanik dari film gelatin yang diuji adalah keteguhan tarik.
Selanjutnya dibandingkan sifat fisik dan sifat mekanik dari film gelatin yang diikat
silang dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.7
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik
FMIPA USU,
Laboratorium Penelitian FT USU, LIDA (Laboratorium Ilmu Dasar) USU dan
Laboratorium Penelitian Terpadu Fisika UNIMED .
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Pengemasan merupakan suatu cara pembungkusan dengan bahan pengemas yang
sesuai untuk mempertahankan dan melindungi bahan yang dikemas hingga ke tangan
konsumen sehingga kualitas dan keamanannya dapat dipertahankan. Umumnya jenis
pengemas yang sering digunakan adalah plastik. Plastik yang biasa digunakan
merupakan polimer sintetis dengan minyak bumi sebagai bahan baku. Plastik dapat
menimbulkan pencemaran karena sulit diuraikan dan dapat membahayakan
kelangsungan makhluk hidup. Untuk mengurangi dari bahaya bahan kimia dan
pencemaran limbah bahan plastik, maka perlu pengembangan bahan kemasan
biodegradable film yang dapat diuraikan (Robertson, 1993).
Biodegradable film adalah kemasan yang mudah terurai oleh aktivitas
mikroorganisme menjadi hasil akhir berupa cairan dan gas karbondioksida setelah
habis terpakai dan dibuang ke lingkungan tanpa meninggalkan sisa yang beracun.
Karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, biodegradable film merupakan bahan
plastik yang ramah terhadap lingkungan (Evans, 2010). Salah satu alternatif untuk
menggantikan plastik adalah film gelatin karena sifatnya yang dapat diuraikan. Film
gelatin dapat memberikan penahanan yang selektif terhadap perpindahan panas, uap
air dan bahan terlarut serta dapat menjadi pelindung terhadap kerusakan mekanis.
Film gelatin mengandung protein yang paling atraktif dibandingkan dengan lipida
dan polisakarida. Film gelatin tersebut mempunyai effek penghambat gas yang paling
baik demikian juga sifat fisikanya ( Wahyuni,2001).
Gelatin merupakan salah satu jenis protein konversi yang diperoleh melalui
proses hidrolisis kolagen dari kulit dan tulang hewan. Gelatin termasuk protein yang
unik karena mampu membentuk gel yang thermo-reversible dengan suhu yang dekat
dengan suhu tubuh, serta larut dalam air ( Yi, 2006 ). Gelatin banyak digunakan
dalam industri farmasi sebagai pengemas makanan dan pembungkus obat. Namun
Universitas Sumatera Utara
2
kenyataannya film gelatin yang belum dimodifikasi secara kimia masih memiliki
kemampuan menyerap air yang tinggi dan dan kuat tarik yang belum memenuhi
sebagai pengemas (Sobral dkk, 2001).
Pembentukan ikat silang
film gelatin dapat menyebabkan penurunan
permeabilitas uap air melalui pengurangan difusivitas dan
meningkatkan
karakteristik mekaniknya (Cuq, 1996). Modifikasi kimia film gelatin bertujuan untuk
meningkatkan reaktivitas protein dengan agen pengikat silang (Wong dan Wong,
1992). Umumnya, reaktivitas kimia protein tergantung pada rantai samping.
Kelompok protein yang paling reaktif yaitu serin (-OH primer), hidrosiprolin (-OH
sekunder), tirosin, asam aspartat (COOH), asam glutamat (-COOH) dan lisin (-NH2)
(Finch,1984).
Modifikasi kimia film gelatin sangat penting untuk
meningkatkan
pembentukan permukaan film gelatin melalui interaksi reaktivitas protein dengan
agen pengikat silang sehingga akan meningkatkan kemampuan mekanik seperti
mengurangi permeabilitas air, keteguhan tarik dan pembengkakan permukaan.
Fraenkel (1947) menyatakan pembentukan gelatin ikat silang dapat dilakukan dengan
mereaksikan gelatin dengan formaldehida dan glioksal dimana reaksi rantai samping
asam amino terutama dengan lisin (-NH2) membentuk ikatan yang serupa dengan
pembentukan basa schiff.
Glutaraldehida salah satu agen pengikat silang
yang istimewa dan telah
banyak digunakan dengan reaktivitas yang lebih tinggi dibandingkan formaldehida.
Reaksi glutaraldehida dengan protein berdasarkan pembentukan basa schiff, dengan
adanya dua gugus aldehid akan terbentuk suatu jala panjang yang berkesinambungan
yang akan meningkatkan sifat mekanik edible film gelatin (Carvalho, 2005).
Moll (1974) menyatakan reaksi antara formaldehida pada gelatin dengan pH
dari 6 ke 7 akan meningkatkan berat molekul, viskositas dan penurunan permeabilitas
air. Marquei (1974) dalam penelitiannya modifikasi kimia formaldehida pada
pembuatan film dari gelatin menunjukkan penurunan yang signifikan dalam kelarutan
dan peningkatan kekuatan dengan struktur permukaan yang lebih baik. Carvalho
Universitas Sumatera Utara
3
(2005) telah menggunakan glioksal dan formaldehida untuk meningkatkan sifat
mekanik film gelatin, dalam hal ini dengan penambahan konsentrasi formaldehida
(6,3 mmol / 100 ml) menyebabkan pertambahan yang signifikan pada kekuatan tarik
film.
Penelitian ini dilatarbelakangi berdasarkan penelitian sifat-sifat modifikasi
kimia film gelatin oleh Carvalho dan Grosso ( 2005 ). Pada penelitian ini ikat silang
yang digunakan formaldehida dan glioksal yang mempengaruhi sifat mekanik film
gelatin. Dari penelitian terdahulu belum ada dibandingkan sifat fisik dan mekanik
gelatin film yang diikat silang dengan formaldehida dan
glutaraldehida. Atas
pemikiran tersebut penulis ingin melakukan penelitian mengenai karakteristik dari
modifikasi kimia film gelatin dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.2
Perumusan Masalah
1.
Bagaimanakah perbedaan sifat fisik modifikasi kimia dari gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2.
Bagaimanakah perbedaan sifat mekanik film gelatin dengan penambahan
formaldehida dan glutaraldehida.
1.3
Hipotesa Penelitian
1. Ada perbedaan sifat fisik modifikasi kimia dari gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2. Ada perbedaan yang signifikan dari sifat mekanik film gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida
1.4
Tujuan Penelitian
1.
Mengetahui perbedaan sifat fisik modifikasi kimia film gelatin dengan
penambahan formaldehida dan glutaraldehida.
2.
Mengetahui perbedaan sifat mekanik film gelatin dengan penambahan
formaldehida dan glutaraldehida.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5
Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini dapat dijadikan sebagai sumber informasi terhadap bidang
kimia organik khususnya bidang bahan pelapis dan memberikan informasi tentang
perbedaan sifat fisik dan perbedaan sifat mekanik modifikasi film gelatin yang diikat
silang dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.6
Metodologi Penelitian
Gelatin dilakukan modifikasi kimia melalui reaksi ikat silang dengan
formaldehida dan glutaraldehida.
Gelatin yang sudah diikat silang dengan
formaldehida dan glutaraldehida dibuat dalam bentuk film. Selanjutnya film gelatin
yang didapatkan dilakukan pengujian sifat fisiknya yaitu ketebalan, swelling, SEM
dan uji FT-IR. Sifat mekanik dari film gelatin yang diuji adalah keteguhan tarik.
Selanjutnya dibandingkan sifat fisik dan sifat mekanik dari film gelatin yang diikat
silang dengan formaldehida dan glutaraldehida.
1.7
Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Organik
FMIPA USU,
Laboratorium Penelitian FT USU, LIDA (Laboratorium Ilmu Dasar) USU dan
Laboratorium Penelitian Terpadu Fisika UNIMED .
Universitas Sumatera Utara