Pengaruh Penambahan Kitosan Terhadap Karakteristik Bioplastik Dari Pati Talas (Colocasia esculenta) Menggunakan Plasticizer Sorbitol

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

LATAR BELAKANG
Di dunia kehidupan modern tidak dapat dipungkiri penggunaan plastik

merupakan bagian dari kehidupan sehari-hari di sekeliling kita. Penggunaan di
tingkat rumah tangga, industri automobil, industri telekomunikasi, industri
pertanian, dan juga di bidang kesehatan. Plastik merupakan unsur utama atau
bagian besar untuk alat-alat seperti: peralatan kesehatan, peralatan dapur,
peralatan kantor, dan lain-lain. Material plastik yang umumnya digunakan adalah
turunan dari minyak bumi, dan seiring waktu terjadi permasalahan dalam bahan
baku serta kemampuan plastik menjadi limbah [1].
Konsumsi plastik dunia yang tercatat pada tahun 2014 adalah 311 juta ton
dan 45,6 persennya adalah konsumsi plastik di Asia [2]. Sedangkan konsumsi
plastik di Indonesia diproyeksikan mencapai 4,3 juta ton. Jumlah tersebut
meningkat atau tumbuh sekitar 5% hingga 6% dari realisasi konsumsi periode
yang sama tahun sebelumnya sebesar 4 juta ton [3].
Penggunaan bahan plastik ramah lingkungan yang dapat didegradasi oleh
mikroba (bioplastik) merupakan salah satu alternatif pemecahannya [4]. Pada

tahun 1925 para ilmuwan telah memulai penelitian untuk mendapatkan plastik
yang dapat didegradasi secara alami atau sering disebut dengan bioplastik [1].
Disamping

banyak keuntungan,

penggunaan bahan plastik telah

menimbulkan masalah lingkungan. Sampah plastik semakin lama semakin
menumpuk, sebab sampah plastik tidak mudah hancur karena lingkungan, baik
oleh cuaca hujan dan panas matahari atau pun mikroba yang hidup dalam tanah
[5]. Beberapa cara penanganan sampah plastik terus diupayakan, diantaranya
dengan membakar sampah dan daur ulang. Proses pembakaran ternyata
berdampak terhadap pencemaran lingkungan. Plastik yang dibakar selain abunya
tidak dapat dicerna oleh tanah asapnya ternyata dapat membangkitkan gas beracun
seperti CO, H2S, HCN yang berbahaya bagi makhluk hidup. Sedangkan proses
daur ulang plastik yang kini banyak dipasarkan pada dasarnya hanya berfungsi
untuk mengurangi bahan baku, artinya sampah-sampah yang bertumpuk yang

1

Universitas Sumatera Utara

akan dibuang ke alam, dikumpulkan, kemudian diolah untuk memproduksi jenisjenis barang-barang plastik yang baru, namun proses daur ulang ini terkendala
dengan kualitas produk, yaitu lebih rendah dari polimer asli dan sukar
memisahkan berdasarkan jenis polimer. Kualitas akhir yang kurang bersaing
menjadikan metode ini belum optimal dalam penanggulangan buangan sampah
plastik [5].
Talas termasuk dalam salah satu jenis umbi-umbian. Talas mudah tumbuh
di Indonesia. Talas memiliki potensi untuk dapat digunakan sebagai bahan baku
tepung karena memiliki kandungan pati yang tinggi, yaitu sekitar 70-80% [6].
Untuk membuat bioplastik yang memiliki karakteristik mekanik yang baik maka
diperlukan pengisi atau filler , dalam penelitian ini pengisi yang digunakan adalah
kitosan. Kitosan adalah hasil proses deasetilasi dari senyawa khitin yang banyak
terdapat dalam kulit luar hewan golongan Crustaceae seperti udang dan kepiting.
Khitin dan khitosan keduanya tidak bersifat toksik, berbentuk serbuk berwarna
putih dan semi transparan. Bahan dasar plastik berasal dari selulosa, khitin,
khitosan, atau tepung yang terkandung dalam tumbuhan, serta beberapa material
plastik atau polimer lain yang terdapat di sel tumbuhan dan hewan [7]. Dalam
pembuatan bioplastik diperlukan zat pemplastis yang sering disebut dengan
plasticizer . Platicizer sering digunakan untuk memperbaiki sifat elastisitas dan

mengurangi sifat barrier film dari pati [8]. Poliol seperti sorbitol dan gliserol
adalah plasticizer yang cukup baik untuk mengurangi ikatan hidrogen internal
sehingga akan meningkatkan jarak intermolekul.
Berikut ini menunjukkan rangkuman dari beberapa hasil penelitian lain
yang terdahulu.
Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Bioplastik
Nama Peneliti
Judul
Hasil Penelitian
(Tahun)
Andrea Carolina Development of biodegradable - Tensile strength: 0.17 to 0.28
Valderrama
films based on blue corn flour
MPa
Solano, Cecilia
with potential applications in - Elongation at break 22% to
Rojas de Gante
food packaging. Effects of
33%

(2014)
plasticizers
on
mechanical, - Moisture content losing an
thermal, and microstructural
average between 53% to 54%
properties of flour films.
Journal of Cereal Science xxx
(2014) 1-7

2
Universitas Sumatera Utara

Alexander Jones,
Mark Ashton
Zeller and Suraj
Sharma (2013)

Piyada, K.,
Waranyou, S.

and Thawien, W
(2013)

Darni and Yuli
(2011)

Rinaldi sinaga,
Gita Minawarisa,
M. Hendra S
Ginting,
Rosdanelli
Hasibuan (2014)
Senny
Widyaningsih,
Dwi Kartika,
Yuni Tri
Nurhayati (2012)

Nathiqoh
Al

Ummah (2013)

Sang Kompiang
Wirawan, Agus
Prasetya, Ernie
(2012)

Thermal,
mechanical,
and
moisture absorption properties of
egg white protein bioplastics
with natural rubber and glycerol
Jurnal University of Georgia,
Athens, GA 30602, USA
Mechanical,
thermal
and
structural properties of rice
starch films reinforced with rice

starch nanocrystals
International Food Research
Journal 20 (1): 439-449 (2013)
Penentuan Kondisi Optimum
Ukuran Partikel dan Bilangan
Reynold Pada Sintesis Bioplastik
Berbasis Sorgum, Jurnal
Rekayasa Kimia dan
Lingkungan, Vol. 8, No. 2, pp.
95-103, ISSN 1412-5064. 2011
Pengaruh penambahan gliserol
terhadap sifat kekuatan Tarik
dan pemanjangan saat putus
bioplastik dari umbi talas.
Jurnal Teknik Kimia USU,
Article in press
Pengaruh penambahan sorbitol
dan kalsium karbonat terhadap
karakteristik
dan

sifat
biodegradasi film dari pati kulit
pisang
Jurnal Molekul, Volume : 7,
No.1
Uji Ketahanan Biodegradable
Plastik Berbasis Tepung Biji
Durian (Durio zibethinus murr )
Terhadap Air Dan Pengukuran
Densitasnya.
Dalam
Skripsi
Universitas
Negeri Semarang, 2013
Pengaruh Plasticizer pada
Karakteristik Edible Film dari
Pektin. 2012. Vol. 14 (1) : 61-67,
2012

- Moisture content losing an

average between 15% and 17%
- Tensile strength : 40 MPa
- Modulus Young : 12 MPa

- Tensile strength: 7.12 to 16.43
MPa
- Elongation at break 2.48 to
53.46%
- Moisture content losing an
average between 5% to 20%
- Ukuran partikel pati 63 mikron
- Bilangan Reynold 959
- Kecepatan stirrer 375 rpm.
- Elongation at Break 19,27%
- Tensile Strength 757,046 Mpa
- Modulus Young 142,875
- Tensile strength : 18,4992 MPa
- Elongation : 2,1290 %

- Densitas : 3,11-6,12 g/cm

- Daya regang: 2,73-179,61 MPa
- Panjang putus: 1,95-19,81 MPa
- Ketahanan sobek: 26,32 MPa
- Uji biodegradasi dalam tanah
mengalami penurunan berat
film antara 5,73-85,08%.
- Penyerapan air terendah pada
fraksi kitosan 0,05%
- Film plastik terdegradasi oleh
mikroorganisme yang terdapat di
tanah dalam waktu rata - rata 8
hari

Nilai kekuatan tarik film dengan
plasticizer sorbitol lebih tinggi
daripada film dengan plasticizer
gliserol

3
Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan uraian di atas, maka peneliti melakukan penelitian pembuatan
bioplastik dari pati talas dengan bahan pengisi kitosan dan plasticizer sorbitol
untuk memperkuat sifat mekanis dari bioplastik dari pati talas.

1.2

PERUMUSAN MASALAH
Dalam penelitian ini yang menjadi permasalahan adalah:
1. Bagaimana karakteristik pati talas meliputi kadar pati, kadar air, kadar
abu, kadar amilosa, kadar amilopektin, kadar protein, kadar lemak dan
profil gelatinisasi pati talas?
2. Bagaimana pengaruh temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik
bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada
saat putus, sifat gugus fungsi dan sifat morfologi yang dihasilkan?
3. Bagaimana sifat biodegradabilitas bioplastik yang optimal?

1.3

TUJUAN PENELITIAN
1. Mengetahui karakteristik pati talas meliputi kadar pati, kadar air, kadar
abu, kadar amilosa, kadar amilopektin, kadar protein, kadar lemak dan
profil gelatinisasi pati talas.
2. Mengetahui pengaruh temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik
bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada
saat putus, sifat gugus fungsi dan sifat morfologi yang dihasilkan.
3. Mengetahui sifat biodegradabilitas bioplastik yang optimal.

1.4

MANFAAT PENELITIAN
Ada pun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memanfaatkan sumber daya alam dengan pemanfaatan pati talas
sabagai bahan baku pembuatan bioplastik.
2. Memberikan informasi untuk penelitian selanjutnya dalam bidang
bioplastik.
3. Memberikan informasi pengaruh profil gelatinisasi, penambahan
kitosan dan sorbitol terhadap kualitas bioplastik yang dihasilkan.

4
Universitas Sumatera Utara

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika, Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan yang
digunakan pada penelitian ini yaitu pati talas banten dan kitosan sebagai bahan
baku, sorbitol 99% sebagai plasticizer , asam asetat 100% sebagai katalis, aquadest
sebagai pelarut dan air sebagai pencuci. Variabel yang digunakan adalah:

a). Variabel Tetap:
Kondisi Operasi :
1. Pengadukan kontinu

: 30 menit

[61]

2. Kecepatan pengadukan

: 375 rpm

[9]

3. Asam Asetat Glasial

:2%v

[61]

4. Temperatur gelatinisasi

: 75 oC

[61]

b). Variabel Penelitian :
1. Variasi kitosan

: 0,5 ; 1 ; 1,5 ; 2 ; 2,5 % w/w

[61]

2. Variasi sorbitol

: 10 ; 20 ; 30, 40 ; 50 % w/w

[35]

3. Variasi massa pati

: 20 ; 30 ; 40 % w/v

[35]

Analisa hasil penelitian :
1. Analisa karakteristik pati:
a. Analisa kadar pati berdasarkan metode hidrolisis.
b. Analisa kadar air berdasarkan AOAC (Association of Analytical
Communities).

c. Analisa kadar abu berdasarkan AOAC (Association of Analytical
Communities).

d. Analisa kadar amilosa (Spektrofotometer).
e. Analisa kadar amilopektin (Spektrofotometer).
f. Analisa kadar protein berdasarkan metode Kjeldahl.
g. Analisa kadar lemak berdasarkan metode ekstraksi.
2. Analisa sifat pasting (Rapid Visco Analyzer ).
3. Analisa fourier transform infra red (FTIR).

5
Universitas Sumatera Utara

4. Analisa sifat kekuatan tarik (Tensile Strength) berdasarkan ASTM D882.
5. Analisa sifat perpanjangan saat putus (Elongation Break) berdasarkan
ASTM D882.
6. Analisa scanning electron microscopy (SEM).
7. Uji ketahanan air bioplastik.
8. Uji biodegradasi dengan metode penanaman, bakteri EM-4 dan aerobik.

6
Universitas Sumatera Utara