26
sampai 358.2±30.4 grm
2
hari. Nilai WVP film biodegradabel kitosanPLA dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Data WVP film biodegradabel kitosanPLA
Pelarut Konsentrasi
PEG grm
2
hari Tanpa PEG grm
2
hari
Asam laktat 1000
191.5±11.8
a
123.7±3.4
a
Asam laktat 99.50.5
175.6±18.2
a
126.3±4.6
a
Asam laktat 991
207.4±36.7
a
111.8±21.2
a
Asam laktat 97.52.5
168.5±22.8
a
143.0±25.7
a
Asam laktat 955
208.9±9.7
a
144.8±9.3
a
Asam asetat 1000
342.2±32.4
cd
254.8±23.9
cd
Asam asetat 99.50.5
324.1±18.6
cd
261.8±0.6
cd
Asam asetat 991
328.5±70.3
b
233.3±36.7
b
Asam asetat 97.52.5
358.2±30.4
c
320±9.9
c
Asam asetat 955
285.6±37.6
b
277.4±21.3
b
Ket : Nilai yang diikuti dengan huruf yang berbeda menunjukkan perbedaan nyata pada taraf 5.
Hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa nilai WVP tidak berbeda nyata pada taraf 5 untuk ketiga jenis faktor yaitu perbedaan konsentrasi, perbedaan pelarut, dan
penambahan pemlastis, tapi untuk hubungan antara perbedaan konsentrasi dan perbedaan pelarut uji lanjut Duncan menunjukkan berbeda nyata pada taraf 5 Lampiran 7. Film
biodegradabel kitosanPLA dengan pelarut asam laktat mempunyai nilai WVP yang lebih kecil dibandingkan dengan pelarut asam asetat. Hal ini berbeda dengan penelitian yang
dilakukan oleh Canner et al. 1998 yang menyatakan bahwa nilai WPV dari edible film kitosan semakin menurun dengan pelarut berturut-turut dari laktat, format, propionat, dan
asetat. Hal ini dapat dijelaskan mungkin karena gugus reaktif OH pada asam laktat berikatan dengan kitosan sehingga lebih sedikit gugus OH yang akan berikatan dengan uap air di
udara. Hal ini menyebabkan lebih sedikitnya nilai WVP film dengan pelarut asam laktat dibandingkan dengan asam asetat.
Film biodegradabel kitosanPLA dengan penambahan pemlastis mempunyai nilai WVP yang lebih besar dibandingkan dengan film tanpa penambahan pemlastis PEG. Hal ini
dapat dijelaskan karena penambahan pemlastis akan meningkatkan fleksibilitas film biodegradabel kitosanPLA sehingga film mempunyai pori-pori yang lebih besar dan
memudahkan uap air untuk masuk. Suyatma et al. 2005 melaporkan bahwa pemlastis menurunkan gaya hidrofobik dari film, sehingga sifat higrokopisnya meningkat. Film
biodegradabel kitosanPLA dengan penambahan pemlastis sifat higrokopisnya lebih besar dibandingkan dengan film tanpa penambahan pemlastis sehingga uap air lebih mudah keluar
masuk.
6. Analisis dengan Differential Scanning Calorimeter DSC
Menurut Jandali dan Widmann 1995, suhu transisi gelas Tg dapat dianalisa dengan menggunakan DSC. Suhu transisi gelas terdeteksi oleh adanya perubahan garis fase
kapasitas panas yang berbentuk seperti anak tangga tanpa puncak yang menunjukkan terjadinya peralihan kondisi gelas ke termoplastik atau karet. Suhu transisi yang dianalisa
pada bioplastik meliputi suhu peralihan gelas Tg glass transition dan suhu pelelehan Tm melting point. Dengan diketahuinya sifat termal suatu polimer akan memudahkan dalam
menentukan kondisi proses yang sesuai untuk bahan tersebut.
27
Menurut Jackson dan Mantsch 1995, struktur kimia sangat mempengaruhi transisi gelas terutama dihubungkan dengan mobilitas. Peningkatan polaritas rantai utama
meningkatkan Tg. Demikian juga berat molekul mempengaruhi Tg dengan nyata dimana pada berat molekul yang lebih rendah terjadi kelebihan volume bebas, dan ketika berat
molekul meningkat, konsentrasi ujung rantai menurun sampai pada suatu keadaan dimana volume bebas menjadi dapat diabaikan. Slade dan Levine 1988 yang dikutip oleh
Tananuwong dan Reid 2004 menyatakan bahwa suhu transisi gelas Tg adalah spesifik untuk masing-masing senyawa dan tergantung dari volum bebas, derajat polimerisasi,
geometris molekuler, kristalinitas dan berat molekul dari polimer.
Metode DSC mengukur sejumlah energi yang diserap atau dilepaskan oleh suatu sampel ketika dipanaskan, didinginkan atau didiamkan pada suhu konstan dan bersama
fungsi waktu mengekspresikan perubahan entalpi dari material tersebut Jandali dan Widmann, 1995. Kurva hasil analisis DSC untuk film biodegradabel kitosanPLA dengan
perbandingan 1000 dapat dilihat pada Gambar 12.
Kurva hasil analisis DSC untuk film kitosan murni kitosanPLA 1000 menunjukkan bahwa Tg film kitosan dengan pelarut asam asetat dan asam laktat sulit
ditentukan sebab tidak terdapat perubahan kapasitas panas yang terlihat jelas pada kurva. Menurut Kittur et al. 2002 tidak terdeteksinya Tg kitosan karena terletak pada suhu tinggi,
dimana degradasi menutup penentuan nilai tersebut. Kemungkinan lain tidak terdeteksinya Tg adalah kemampuan deteksi alat yang kurang sensitif sehingga tidak bisa menangkap
perubahan entalphi terkecil pada saat terjadi perubahan bentuk sampel dari gelas menjadi termoplastik.
Menurut Cervera et al., 2004 bervariasinya nilai Tg dari film kitosan yang terbentuk disebabkan karena adanya perbedaan dalam hal kristalinitas, jumlah air, derajat
deasitilasi, dan group OH atau amin dalam rantai makromolekul. Pada umumnya nilai Tg film akan turun dengan penambahan suatu pemlastis. Penambahan pemlastis akan
menurunkan gaya intermolekuler diantara rantai polimer dan akibatnya nilai Tg akan turun Guilbert dan Gontard, 1995. Umumnya, penggunaan bioplastik amorf dibatasi oleh
tingginya nilai Tg suatu polimer yang dipengaruhi oleh kelembaban relatif khususnya hidrofilik polimer. Di bawah Tg materi bersifat rigid, dan diatas Tg materi bersifat visko-
elastis atau mungkin cairan Guilbert dan Gontard 1995. Menurut Suyatma 2005 Tg kitosan berkisar antara 140-150
C dan tidak tergantung dari derajat deasetilasi. Ratto et al. 1995 mendeteksi T
g
kitosan pada suhu 30 ºC untuk kadar air berkisar antara 8 - 30. Lazaridou and Biliaderis 2005 menemukan T
g
kitosan berkisar antara -23 – 67 ºC,
tergantung pada kadar air, yang mengindikasikan efek plastifikasi air. Sakurai et al. 2000 mendeteksi T
g
kitosan pada suhu 203 ºC.
28
25 50
75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
E xo
th e
rm ic
Suhu C
kitosanPLA 1000, tanpa
PEG, asam laktat
kitosanPLA 1000, tanpa
PEG, asam asetat
25 50
75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325
E xo
th er
m ic
Suhu C
kitosanPLA 1000, PEG,
asam laktat
kitosanPLA 1000, PEG,
asam asetat
Gambar 12. Kurva hasil analisa sifat thermal film biodegradabel kitosanPLA 1000 a film tanpa PEG b film dengan PEG.
Pada Gambar 12 terlihat film kitosan dengan pelarut asam laktat mempunyai dua puncak baik pada film dengan penambahan PEG maupun tanpa penambahan PEG. Titik
puncak kurva yang mengarah ke bawah merupakan titik suhu perubahan material dari padat menjadi cairan, sehingga dapat dikatakan sebagai suhu pelelehan melting point, Tm. Untuk
film kitosan dengan pelarut asam laktat tanpa penambahan PEG titik leleh kitosan berkisar 153
C dan titik leleh film kitosan dengan pelarut asam laktat dengan penambahan PEG berkisar 147
C. Dari kedua nilai ini terlihat bahwa terjadi penurunan titik leleh dari film kitosan murni.
a
b
∆H = 244,96 Jg
Tm
∆H = 354.88 Jg
∆H=183.05 Jg
∆H=360.38 Jg Tm
29
100 200
300 400
E xot
h e
rm ic
Suhu C
kitosanPLA 97,52,5, tanpa
PEG, asam laktat kitosanPLA
97,52,5, tanpa PEG, asam asetat
100 200
300 400
E xot
h e
rm ic
Suhu C
kitosanPLA 97,52,5, PEG, asam
laktat kitosanPLA
97,52,5, PEG, asam asetat
∆H=160,92 Jg Tm
a
Gambar 13. Kurva hasil analisa sifat thermal film biodegradabel kitosanPLA 97.52.5: a film tanpa PEG b film dengan PEG.
Kurva hasil analisis DSC film biodegradabel kitosanPLA dengan konsentrasi 97.52.5 dengan pelarut asam laktat maupun asam asetat ditunjukkan pada Gambar 13. Hasil
analisis DSC ini sama seperti analisis pada film kitosan dimana nilai Tg film sulit ditentukan. Puncak kurva yang mengarah kebawah merupakan suhu pelelehan Tm dari film. Nilai Tm
untuk film biodegradabel kitosanPLA 97.52.5 pelarut asam laktat tanpa penambahan PEG sekitar 143
C dan film dengan pelarut asam asetat tanpa penambahan PEG sekitar 121 C.
Untuk film biodegradabel kitosanPLA 97.52.5 dengan penambahan PEG terlihat terdapat dua puncak pada setiap kurva. Puncak pertama pada setiap kurva diduga merupakan titik
leleh film dan diduga merupakan energi yang dibutuhkan untuk melepaskan interaksi antara molekul kitosanPLA dan PEG. Puncak kedua merupakan titik leleh dari film biodegradabel
kitosanPLA 97.52.5. Nilai Tm film biodegradabel kitosanPLA 97.52.5 pelarut asam laktat dengan penambahan PEG sekitar 167
C dan dengan pelarut asam asetat sekitar 151 C.
7. Pengamatan Mikrostruktur dengan SEM
