PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA
PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA DISERTASI OLEH ADIL GINTING 078103001/KIM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012
PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA DISERTASI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor Dalam Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara OLEH ADIL GINTING 078103001/KIM
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN 2012Judul Disertasi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA Nama Mahasiswa : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001/KIM Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Menyetujui, Komisi Pembimbing Prof. Dr. Tonel Barus Promotor Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc. Prof. Dr. Yunazar Manjang Co.Promotor Co.Promotor Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.) Tanggal Lulus : 12 Juli 2012
Telah diuji pada Tanggal : 12 Juli 2012
PANITIA PENGUJI DISERTASI
Ketua : Prof.Dr.Tonel Barus Anggota : 1. Prof.Dr.Jamaran Kaban,MSc.
2.Prof.Dr.Yunazar Manjang 3.Prof.Basuki Wirjosentono ,MS.,Ph.D.
4.Dr.M.Pandapotan Nasution,MPS.
5.Dr.Hamonangan Nainggolan,MSc.
PERNYATAAN ORISINALITAS
PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA
SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM
GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN
MINYAK ATSIRI KULITKAYU MANIS
(Cinnamomum burmanii) SEBAGAI
ANTIMIKROBA
DISERTASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapat karya Yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan Tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebut sumbernya dalam daftar pustaka. Medan, 12 Juli 2012 (Adil Ginting) 078103001
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001 Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Disertasi Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non- Exclusive Royalty Free Right) atas Disertasi yang berjudul:
PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA
SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM
GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN
MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS(Cinnamomum burmanii) SEBAGAI
ANTIMIKROBABeserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini.Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 12 Juli 2012 (Adil Ginting) 078103001
Judul Disertasi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA Nama Mahasiswa : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001/KIM Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Menyetujui, Komisi Pembimbing Prof. Dr. Tonel Barus Promotor Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc. Prof. Dr. Yunazar Manjang Co.Promotor Co.Promotor Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.) Tanggal Lulus : 12 Juli 2012
UCAPAN TERIMA KASIH
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan
anugrahNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan disertasi ini. Dengan selesainya disertasi ini, perkenankanlah saya dengan hati yang tulus menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang setinggi- tingginya kepada yang terhormat:1.Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu,DTM&H,MSc. (CTM).Sp.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara,yang telah memberi kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program S3 Ilmu Kimia pada Departemen Kimia FMIPA- USU.
2.Dr.Sutarman selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara atas
kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti program S3 Ilmu Kimia.
3.Prof.Basuki Wiryosentono.MS,PhD. Selaku Ketua Program S3 Kimia yang
Telah memberikan dorongan kepada saya untuk dapat segera menyelesaikan Program S3 Ilmu Kimia.4.Dr.Rumondang Bulan MS selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan, kerja sama yang baik serta fasilitas sehingga saya dapat mengikuti dan menyelesaikan program S3 Ilmu Kimia.
5.Prof.Dr.Tonel Barus selaku Promotor, Prof.Dr.Jamaran Kaban MSc. dan Prof.Dr.Yunazar Manjang, sebagai Co-promotor , yang dengan segala kesabaran dan tanpa bosan-bosannya telah banyak memberikan bimbingan sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini.
6.Dr.M.Pandapotan Nasution,MPS. Dan Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc.,selaku tim penguji, atas kesedian beliau untuk memberikan penilaian
maupun saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan disertasi saya.
7.Peserta program S3, stambuk 2007 Ilmu Kimia yang begitu banyak
membantu penulis sehingga disertasi ini dapat selesai.
8.Semua teman sejawat di Laboratorium Kimia Organik Sintesa & Proses
Departemen Kimia FMIPA-USU terutama Kep.Lab.Dr.Mimpin Ginting MS. beserta seluruh Staf dan Asisten yang banyak membantu penulis dalam penelitian maupun penulisan.
Pada kesempatan ini tak lupa saya mengenang alm. Ayah saya beserta Ibu
atas jasa-jasa mereka yang telah melahirkan, membesarkan dan mendidik saya
dengan sepenuh hati serta memberikan dorongan kepada saya untuk terus
belajar sehingga saya dapat mencapai tingkat pendidikan seperti sekarang ini.
Kepada Isteriku tercinta Dra.Lina Tarigan Apt.MS. dan anak-anakku tersayang
Maria Isabella A.Ginting.,Inda Sari Meilia A.Ginting.S.Sos.,Adli Reynaldo A.Gintingserta menantuku Rudi Astra Sinulingga MSc. serta cucuku tersayang Ibreina
Elisabeth br.Sinulingga yang telah memberikan bantuan moril dan semangat
sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini Akhirnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baiklangsung maupun tidak langsung, hanya Bapa disorgalah yang mampu
memberikan balasan terbaik.Mudah-mudahan disertasi ini dapat memberikan
sumbangan yang berharga bagi perkembangan Ilmu Kimia Khususnya Kimia
Organik sintesa dan aplikasinya.Semoga Tuhan selalu memberikan rahmat dan
kasih karuniaNya kepada kita semua.Medan, Juli 2012 Penulis Adil Ginting.
PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI
PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANGDIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI
KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum
burmanii)SEBAGAI ANTIMIKROBA
ABSTRAK
Dalam penelitian ini telah dilakukan pembuatan edible film gelatin yang diinkorporasi dengan minyak atsiri kulit kayu manis dengan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat.
Produk tersebut dikarakterisasi dengan SEM,FT-IR, ketebalan film, kekuatan tarik dan
kemuluran, aktivitas air(A w ), uji laju transmisi uap air,analisis termal difrensial(DTA),
analisis kalorimetri difrensial (DSC), swelling,,uji antimikrobanya serta aplikasi terhadapikan tongkol.Secara umum perbedaan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat
menambah ketebalan, kekuatan tarik, persentase pertambahan panjang, , dan mengurangi aktivitas air(A w ), laju transmisi uap air, swelling pada 30 menit, analisis termal difrensial,analisis kalorimetri difrensial dan aplikasi terhadap ikan tongkol. Pengujian morfologi
permukaan dengan SEM menunjukkan bahwa permukaan film dengan menggunakan
plasticizer gliserol permukaanya kasar dibandingkan dengan penggunaan plasticizer gliseril monooleat dikarenakan penambahan minyak atsiri kulit kayu manis yang bersifatnon polar tidak terjadi percampuran sempurna dari gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit
kayu manis.Dari spektrum FT-IR kedua film pelapis gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit
kayu manis dan gelatin-gliseril monooleat-minyak atsiri kulit kayu manis tidak
memperlihatkan terdapatnya penambahan gugus fungsi yang baru. Hal ini berarti tidak
terjadi reaksi antara gelatin, gliserol dan minyak atsiri kulit kayu manis, demikian juga gelatin, gliseril monooleat dan minyak atsiri kulit kayu manis.Kata Kunci: edible film, gelatin, plasticizer, minyak atsiri kulit kayu manis, antimikroba
THE UTILIZATION OF GLYCEROL AND DERIVATIVES AS A PLASTICIZER IN EDIBLE GELATIN FILM THAT
INCORPORATI0N WITH THE ESSENTIAL OIL OF CINNAMON BARK(Cinnamomum burmanii)AS AN ANTIMICROBIAL
ABSTRACT In this reseach has been conducted by making gelatin edible films incorporation with cinnamon bark essential oil with the plasticizer glycerol and glyceryl monooleate. Products are characterized by SEM, FT-IR, film thickness, tensile strength and elongation,water activity (Aw), water vapor transmission rate (WVTR), difrensial thermal analysis (DTA), analyze difrensial scanning calorimetry (DSC), Swelling, test, and application of the antimicrobial fish tuna. In general, the difference of plasticizer glycerol and glyceryl monooleate were the increase of thickness, tensile strength, percentage elongation of the length, and were the decrease of water activity (A w ), water vapor transmission rate, swelling at 30 min, difrensial thermal analysis, calorimetry analysis and application to fish tongkol difrensial cob. Testing of surface morphology by SEM showed that the surface of the film by using a surface glycerol plasticizer rough compared to the use of plasticizer glyceryl monooleate due to the addition of cinnamon bark essential oil is non-polar does not happen perfect mixture of gelatin-glycerol-bark essential oil.From FT-IR spectrum of both edible film gelatin-glycerol-cinnamon bark essential oil and gelatin-glyceryl monooleate-cinnamon bark essential oil did not show the presence of the addition of new functional group. This means that no reaction occurs between gelatin, glycerol and cinnamon bark essential oil, as well as gelatin, glyceryl monooleate and cinnamon bark essential oil.
Keywords: edible film, gelatin, plasticizer, cinnamon bark essential oil,
antimicrobialDAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xii
BAB 1. PENDAHULUAN
1
1.1.Latar Belakang
1
1.2.Perumusan Masalah
4
1.3.Hipotesa Penelitian
4
1.4.Tujuan Penelitian
4
1.5.Manfaat Penelitian
4 BAB 2 . TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Edible film dan Edible coating
6
2.1.1.Edible Film
6
2.1.2.Edible coating 7
2.1.3. Edible film dari gelatin
8
2.1.4.Edible film gelatin dan antimikroba
14
2.2.Plasticizer
15
2.2.1.Plasticizer Gliserol
16
2.2.2.Plasticizer Turunan Gliserol
17
2.2.2.1.Gliseril Monooleat
17
2.3.Minyak Atsiri
19
2.3.1.Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
19
2.3.2.Kandungan Kimia Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
20
2.4. Sifat -Sifat Edible Film
20
2.4.1.Aktivitas Air (A w )
21
2.4.2.Scanning Electron Microscope (SEM)
23
2.4.3.Uji Tarik dan Kemuluran
24
2.4.4.Permeabilitas Uap Air
25
2.4.5.Spektroskopi Infra Merah Fourier Transform (FT-IR)
25
2.4.6.Analisis Termal Difrensial (Difrential Thermal Analysis,DTA) 26
2.4.7.Kalorimetri Skening Difrensial (Diffrential Scanning
Calorimetry,DSC)
28 BAB 3. METODE PENELITIAN
29
3.1. Bahan-bahan
29
3.2. Alat-alat
29
3.3. Prosedur Penelitian
29
3.3.1.Penyedian sampel kulit sapi
29
3.3.1.1.Pemisahan senyawa Gelatin dari Kulit Sapi
29 3.3.2..Analisis Kadar Gelatin
30
3.3.2.1.Analisis Kadar Air
30
3.3.2.2.Analisis Kadar Abu
31
3.3.2.3.Analisis Kadar Protein
31
3.3.2.4.Analisis Spektroskopi FT-IR
32
3.3.3.Isolasi Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan Alat Destilasi Stahl
32
3.3.4.Analisis Hasil Isolasi
33
3.3.4.1.Analisis GC-MS
33
3.3.4.2.Analisis Spektroskopi FT-IR
33
3.3.4.3.Pengujian Sifat Antibakteri
33
3.3.5.Pembuatan Edible film
34
3.3.5.1.Pengaruh Gliserol terhadap edible film Gelatin
34
3.3.5.2.Pembuatan edible film EF1
34
3.3.5.3.Pembuatan edible film EF2
34
3.3.6.Karakteristik Edible film
35
3.3.6.1.Pengukuran Ketebalan
35
3.3.6.2.Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
35
3.3.6.3.Uji Aktivitas Air
35
3.3.6.4.Uji Laju Transmisi Uap Air
36
3.3.6.5.Analisis Spektroskopi FT-IR
36
3.3.6.6.Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM)
36
3.3.6.7.Analisis Termal Difrensial (DTA)
37
3.3.6.8.Analisis Kalorimetri Skenning Difrensial (DSC)
37
3.3.6.9.Analisis Swelling
37
3.3.6.10.Pengujian Sifat Antibakteri
37
3.3.7.Estimasi Kepadatan Sel Isolat Bakteri dengan Cara Standart Plate Count (SPC)
38 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
40
4.1.Gelatin dari Kulit Sapi
41
4.1.1.Analisis Kadar Air 42
4.1.2.Analisis Kadar Abu
42
4.1.3.Analisis Kadar Protein
43
4.1.4.Analisis Spektroskopi FT-IR dari Gelatin
44
4.2.Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis (Cinnamomum burmanii)
45
4.2.1.Komponen Kimia Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
45
4.2.2.Analisis Spektroskopi FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 57
4.2.3.Aktivitas Antimikroba Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
58
4.3.Pembuatan edible film
60
4.3.1.Pengaruh Perbandingan Volume Gelatin-Gliserol
60
4.3.2.Hasil edible film
60
4.3.2.1.Ketebalan Edible film
60
4.3.2.2.Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM)
61
4.3.2.3.Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran
64
4.3.2.4.Aktivitas air (A w )
65
4.3.2.5.Uji Laju Transmisi Uap Air
65
4.3.2.6.Analisis Spektroskopi FT-IR
66
4.3.2.7.Hasil Uji Aktivitas Antibakteri
68
4.3.2.8.Analisis Termal Difrensial (DTA)
70
4.3.2.9.Analisis Kalorimetri Difrensial (DSC)
71
4.3.2.10.Analisis Swelling
72
4.4.Hasil Uji Aplikasi Edible film terhadap ikan tongkol
73 BAB 5 .KESIMPULAN DAN SARAN
75
5.1.Kesimpulan
75
5.2.Saran
77 DAFTAR PUSTAKA 76 LAMPIRAN
89
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel 2.1. Komposisi Asam Amino Gelatin Beberapa Jenis Hewan11 Tabel 2.2. Standar Mutu Gelatin
12 Tabel 4.1. Hasil Analisa GC-MS Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
46 Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Zona Hambat Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 58
Tabel 4.3. Aktivitas Antimikroba69 Tabel 4.4. Sifat Termal Edible film
70 Tabel 4.5. Hasil Pertumbuhan Isolat Bakteri
73
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar 4.1. Transisi Rantai Helik-gulungan pada kolagen 41Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Gelatin44 Gambar 4.3. Kromatogram Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis
45 Gambar 4.4. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 6.608
47 Gambar 4.5. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 6.992
48 Gambar 4.6.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 7.708
49 Gambar 4.7.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 9.067
50 Gambar 4.8. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 11.983
51 Gambar 4.9. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 12.208
52 Gambar4.10.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 12.467
53 Gambar 4.11. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 14.408
54 Gambar 4.12.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 15.560
55 Gambar 4.13. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT 16.558
56
Gambar 4.14. Spektrum FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 57Gambar 4.15. Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF1 61Gambar 4.16. Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF2 62Gambar 4.17. Spektrum FT-IR Edible film EF1 67Gambar 4.18. Spektrum FT-IR Edible film EF1 67Gambar 4.19. Analisis DTA dari EF171 Gambar 4.20. Analisis DTA dari EF2
71 Gambar 4.21. Analisis DSC dari Gelatin
72 Gambar 4.22. Analisis DSC dari EF1
72 Gambar 4.23. Analisis DSC dari EF2
72