SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTARALDEHIDA TERHADAP KARAKTERISTIK FILM BIOPLASTIK KITOSAN TERPLASTIS CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC)

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTARALDEHIDA TERHADAP

  

KARAKTERISTIK FILM BIOPLASTIK KITOSAN TERPLASTIS

CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC)

Oleh: MUHAMMAD ALI ROHMAN MASOHI – MALUKU TENGAH FAKULTAS PERIKANAN DAN KELAUTAN UNIVERSITAS AIRLANGGA SURABAYA 2016

  i SKRIPSI

  PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA Yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Muhammad Ali Rohman NIM : 141211132123 Tempat, tanggal lahir : Masohi, 31 Januari 1995 Alamat : Jalan Cempaka RT. 05 RW. 01 Raci Tengah Sidayu

  Gresik 61153 / 089601562038 Judul Skripsi : Pengaruh Penambahan Glutaraldehida Terhadap

  Karakteristik Film Bioplastik Kitosan Terplastis CMC Pembimbing : 1. Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP.

  2. Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet. Menyatakan dengan sebenarnya bahwa hasil tulisan laporan Skripsi yang saya buat adalah murni hasil karya saya sendiri (bukan plagiat) yang berasal dari Dana

  Penelitian : Mandiri / Proyek Dosen / Hibah / PKM (coret yang tidak perlu).

  Di dalam skripsi / karya tulis ini tidak terdapat keseluruhan atau sebagian tulisan atau gagasan orang lain yang saya ambil dengan cara menyalin atau meniru dalam bentuk rangkaian kalimat atau simbol yang saya aku seolah-olah sebagai tulisan saya sendiri tanpa memberikan pengakuan pada penulis aslinya, serta kami bersedia : 1.

  Dipublikasikan dalam Jurnal Ilmiah Perikanan dan Kelautan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga; 2. Memberikan ijin untuk mengganti susunan penulis pada hasil tulisan skripsi / karya tulis saya ini sesuai dengan peranan pembimbing skripsi;

  3. Diberikan sanksi akademik yang berlaku di Universitas Airlangga, termasuk pencabutan gelar kesarjanaan yang telah saya peroleh (sebagaimana diatur di dalam Pedoman Pendidikan Unair 2010/2011 Bab.

  XI pasal 38

• – 42), apabila dikemudian hari terbukti bahwa saya ternyata melakukan tindakan menyalin atau meniru tulisan orang lain yang seolah- olah hasil pemikiran saya sendiri

  Demikian surat pernyataan yang saya buat ini tanpa ada unsur paksaan dari siapapun dan dipergunakan sebagaimana mestinya.

  Surabaya, 24 Agustus 2016 Yang membuat pernyataan,

  Muhammad Ali Rohman NIM. 141211132123 ii

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA iii iii

SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTARALDEHIDA TERHADAP

  SKRIPSI PENGARUH PE NAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  

KARAKTERISTIK FILM BIOPLASTIK KITOSAN TERPLASTIS

CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC)

  Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Perikanan Pada Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga

  Oleh :

MUHAMMAD ALI ROHMAN NIM. 141211132123

  Menyetujui, Komisi Pembimbing

  Pembimbing Utama, Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP.

  NIP. 19720302 199702 2 001 Pembimbing Serta, Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet.

  NIP. 19831106 201012 1 003 ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  SKRIPSI

PENGARUH PENAMBAHAN GLUTARALDEHIDA TERHADAP

KARAKTERISTIK FILM BIOPLASTIK KITOSAN TERPLASTIS

CARBOXY METHYL CELLULOSE (CMC)

  Oleh :

MUHAMMAD ALI ROHMAN

  

NIM. 141211132123

  Telah diujikan pada Tanggal : 24 Agustus 2016 KOMISI PENGUJI SKRIPSI Ketua : Dr. Endang Dewi Masithah, Ir., MP.

  A n g g o t a : Dr. Rr. Juni Triastuti, S.Pi., M.Si. Ir Annur Ahadi Abdillah, S.Pi., M.Si.

  Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP.

  Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet.

  Surabaya, 24 Agustus 2016 Fakultas Perikanan dan Kelautan

  Universitas Airlangga Dekan, Dr. Mirni Lamid, drh., M.P.

  NIP. 19620116 199203 2 001 iv SKRIPSI

  PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  RINGKASAN

MUHAMMAD ALI ROHMAN. Pengaruh Penambahan Glutaraldehida

Terhadap Karakteristik Film Bioplastik Kitosan Terplastis Carboxy Methyl

Cellulose (CMC). Dosen Pembimbing : Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP.

dan Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet.

  Bioplastik merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui dan mudah terdegradasi oleh tanah (Stevens, 2002). Bioplastik berbahan dasar kitosan terplastis CMC memiliki hasil

  

Scanning Electron Microscope (SEM) yang penuh dengan pahatan (Saputra,

  2012). Hal ini menunjukan bahwa CMC tidak bisa membentuk ikatan silang pada

  

film kitosan, sehingga perlu ditambahkan crosslinking agent salah satunya adalah

  glutaraldehyde. Glutaraldehida dapat menimbulkan ikatan silang sehingga matriks makin rapat dan kuat tarik semakin tinggi (Purwatiningsih dkk., 2007).

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan glutaraldehida terhadap karakteristik film bioplastik kitosan terplastis CMC. Penelitian ini menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 4 perlakuan dan 5 ulangan. Perlakuan yang digunakan dalam penelitian ini adalah konsentrasi glutaraldehida 0% (kontrol); 3,5%; 4% dan 4,5%.

  Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, didapatkan nilai rata-

  2

  rata ketebalan 0,1-0,3 mm; kuat tarik 37,24-120,04 KgF/cm ; persen pemanjangan

  2

  4,09-28,28 %; laju transmisi uap air 5,8-13,37 g/m /hari dan waktu degradasi sempurna 7-134 hari. Hasil analisis SEM menunjukan bahwa permukaan mikroskopis film bioplastik berbahan dasar kitosan terplastis CMC dengan penambahan glutaraldehida memiliki pori-pori yang rapat, kompak dan tidak ditemukan pahatan pada struktur mikroskopis film. Hal ini menunjukan bahwa glutaraldehyde berikatan silang dengan kitosan dan CMC. v

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  SUMMARY

MUHAMMAD ALI ROHMAN. The Effect of Glutaraldehyde Againts

Characteristics of Chitosan Bioplastic Film Plasticized With Carboxy Methyl

Cellulose (CMC). Academic Advisor : Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP. and

Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet.

  Bioplastic is one of plastic made from materials that can be degraded (Stevens, 2002). Bioplastic made from chitosan with the addition CMC as a plasticizer produce the result of SEM analysis which are resulting having fracture (Saputra, 2012). The fracture is induced by chitosan which is not crosslinked with CMC, therefore crosslinker agent is needed. Glutaraldehyde is one of crosslinker agent that capable to form a cross bond which it can increase in tensile strength film bioplastic (Purwatiningsih dkk, 2007).

  This study aims to determine the influence of the addition of glutaraldehyde against characteristics of chitosan film bioplastic plasticized with carboxy methyl cellulose (CMC). This study uses a Completely Randomized Design (CRD), which consists of four treatments and five replications. Treatment used in this study is use of concentration glutaraldehyde solution that is 0% (without glutaraldehyde /control), 3.5%, 4% and 4.5%.

  Based on research, it can be seen that the average thickness of the bioplastic film is range between 0.1-0.3 mm; tensile strenght 37.24-120.04

2 KgF/cm ; percent elongation 4.09-28.28 %; water vapour transmission rate 5.8-

  2

  13.37 g/m /day and complete degradability time 7-134 day. Microscopic structures of biplastic film observed by the scanning electron microscope (SEM) to know the internal structure of the bioplastic film. SEM analysis resulted that bioplastic film with addition glutaraldehyde having a compact and closed pore. Glutaraldehyde as a crosslinker agent capable to form a cross bond between chitosan and CMC. vi

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rakhmat, taufiq serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi tentang Pengaruh Penambahan Glutaraldehida Terhadap Karakteristik Film Bioplastik Kitosan Terplastis Carboxy Methyl Cellulose (CMC). Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Perikanan pada Program Studi Budidaya Perairan, Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya.

  Penulis berharap semoga Skripsi ini bermanfaat dan dapat memberikan informasi kepada semua pihak, khususnya bagi mahasiswa Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya guna kemajuan serta perkembangan ilmu dan teknologi dalam bidang perikanan, terutama teknologi industri hasil perikanan.

  Surabaya, 04 Agustus 2016 Penulis vii

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

UCAPAN TERIMAKASIH

  Pada kesempatan ini, dengan penuh rasa hormat penulis haturkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

  1. Ibu Dr. Mirni Lamid, drh., MP. selaku Dekan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya 2. Ibu Dr. Laksmi Sulmartiwi, S.Pi., MP. selaku Dosen Pembimbing Pertama dan Bapak Kustiawan Tri Pursetyo, S.Pi., M.Vet. selaku Dosen

  Pembimbing Kedua sekaligus Dosen Wali yang telah memberikan arahan, masukan serta bimbingan sejak penyusunan usulan hingga penyelesaian Skripsi ini 3. Ibu Dr. Endang Dewi Masithah, Ir., MP., Ibu Dr. Rr. Juni Triastuti, S.Pi.,

  M.Si. dan Bapak Annur Ahadi Abdillah, S.Pi., M.Si. sebagai Dosen Penguji yang telah memberikan masukan, kritik dan saran atas penyempurnaan Skripsi ini

  4. Bapak Agustono Ir., M.Kes. selaku koordinator Skripsi yang telah memberikan bimbingannya

  5. Bapak M Zakiyul Fikri, S.Pi., M.Si., dan Bapak Eka Saputra, S.Pi., M.Si., yang telah memberikan saran untuk penelitian ini

  6. Seluruh dosen dan staf Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyelesaian Skripsi ini 7. Bapak Abdurrahman Chozein, Ibu Husnul Khotimah, Kakak Elis Fathma

  Suryani, S.Pd.I., Adik Abdul Hakim Mubarok dan Adik Putri Asyiqotul Maula yang selalu memberikan dukungan dan semangat 8. Fajar Rasyid, Sabrina Dhimas, Nanik Setyorini, Donovan, Riantika dan

  Ined Rery yang senantiasa memberikan semangat dan dukungan untuk menyelesaikan penyusunan Skripsi ini.

  9. Teman-teman angkatan 2012 Program Studi Budidaya Perairan Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga viii

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  DAFTAR ISI Halaman

  HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................... iii RINGKASAN ....................................................................................................... iv SUMMARY .......................................................................................................... vi KATA PENGANTAR .......................................................................................... vi UCAPAN TERIMAKASIH................................................................................. vii DAFTAR ISI........................................................................................................ viii DAFTAR TABEL ................................................................................................. x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xi DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii

  BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang ....................................................................................... 1

  1.2 Rumusan Masalah .................................................................................. 3

  1.3 Tujuan ................................................................................................... 3

  1.4 Manfaat ................................................................................................. 3

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 4

  2.1 Kitosan ............................................................................................................ 4

  2.2 Film Bioplastik ...................................................................................... 6

  2.3 Carboxy Methyl Cellulose (CMC) ........................................................ 10

  2.4 Glutaraldehida ....................................................................................... 11

  BAB III KONSEPTUAL PENELITIAN DAN HIPOTESIS ............................... 12

  3.1 Kerangka Konseptual Penelitian............................................................ 12

  3.2 Hipotesis Penelitian ............................................................................... 14

  BAB IV METODOLOGI ...................................................................................... 16

  4.1 Tempat dan Waktu ................................................................................. 16

  4.2 Materi Penelitian .................................................................................... 16

  4.2.1 Peralatan Penelitian ..................................................................... 16 ix SKRIPSI

  PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  4.2.2 Bahan Peneltian ........................................................................... 16

  4.3 Prosedur Penelitian ................................................................................ 16

  4.3.1 Rancangan Peneltian.................................................................... 16

  4.3.2 Variabel Penelitian ...................................................................... 18

  4.3.2 Prosedur Kerja ............................................................................. 18

  A. Pembuatan Film Bioplastik ..................................................... 18

  B. Karakterisasi Film Bioplastik ................................................... 19

  4.4 Parameter Pengamatan........................................................................... 21

  4.5 Analisis Data .......................................................................................... 21

  BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................ 23

  5.1 Hasil ....................................................................................................... 23

  5.1.1 Ketebalan............................................................................ 24

  5.1.2 Kuat Tarik .................................................................................... 25

  5.1.3 Persen Pemanjangan .................................................................... 26

  5.1.4 Laju Transmisi Uap Air ............................................................... 27

  5.1.5 Waktu Degradasi Sempurna ........................................................ 28

  5.1.6 Pengamatan Scanning Electrone Microscope (SEM) ................. 29

  5.2 Pembahasan ........................................................................................... 30

  BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................ 40

  6.1 Kesimpulan ............................................................................................ 40

  6.2 Saran ...................................................................................................... 40 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 41 LAMPIRAN.......................................................................................................... 48 x

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

  2.1 Nilai Degree of Deacetilation (DD) dari berbagai sumber kitosan ................ 5

  5.1 Perbandingan karakteristik film bioplastik dengan standar. ............................ 24 xi

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman

  2.1. Perbedaan struktur kitin, kitosan dan selulosa .. .......................................... 4

  2.2 Struktur CMC ................................................................................................ 10

  2.3 Struktur glutaraldehida .................................................................................. 11

  3.1 Kerangka konseptual penelitian .................................................................... 15

  4.1 Diagram alir penelitian .................................................................................. 22

  5.1. Film bioplastik dengan penambahan 1 mL glutaraldehida 0% ; 3,5 %; 4 % dan 4,5 % .. ............................................................................................................ 23

  5.2 Grafik ketebalan ............................................................................................ 24

  5.3 Grafik kuat tarik ............................................................................................ 25

  5.4 Grafik persen pemanjangan........................................................................... 26

  5.5 Grafik laju transmisi uap air (WVTR) .......................................................... 27

  5.6 Grafik waktu degradasi sempurna ................................................................. 28

  5.7 Struktur mikroskopis film bioplastik ............................................................. 30

  5.8 Crosslinking kitosan dengan glutaraldehida ................................................. 31

  5.9 Ikatan silang CMC-glutaraldehida ................................................................ 33 xii SKRIPSI

  PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

  

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman 1.

  Data pengukuran ketebalan ............................................................................ 47 2. Analisis ragam (ANOVA) ketebalan ............................................................. 48

  2

  3. ) .............................................................................. 49 Data kuat tarik (KgF/cm 4.

  Analisis ragam (ANOVA) kuat tarik ............................................................. 50 5. Data persen pemanjangan (%) ....................................................................... 51 6. Analisis ragam (ANOVA) persen pemanjangan ............................................ 52 7. Data pengukuran laju transmisi uap air (WVTR) .......................................... 53 8. Analisis ragam (ANOVA) laju transmisi uap air ........................................... 54 9. Data uji waktu degradasi sempurna (hari) ..................................................... 55 10.

  Analisis ragam (ANOVA) waktu degradasi sempurna .................................. 56 11. Contoh perhitungan ........................................................................................ 57 12. Dokumentasi penelitian ................................................................................. 59

  13 Karakteristik bahan ........................................................................................ 62 xiii SKRIPSI

  PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  ADLN-PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA xiv

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN

  I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Plastik merupakan jenis pengemas yang sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari sebagai kemasan primer, sekunder maupun tersier. Kemasan plastik yang beredar dan dimanfaatkan dalam kegiatan sehari-hari umumnya merupakan plastik sintetik. Plastik sintetik tidak dapat terdegradasi oleh mikroorganisme sehingga disebut non-biodegradable (Borghei et al., 2010), dikarenakan plastik sintetik ini tersusun atas phthalate ester atau diethyl hexyl phthalate (DEHP) yang sukar diuraikan oleh mikroorganisme (Koswara, 2006).Pembakaran limbah plastik sintetik akan menghasilkan gas yang beracun dan berbahaya seperti hidrogen sianida (HCN) dan karbon monoksida (CO) sebagai hasil dari pembakaran tidak sempurna dan menjadi salah satu penyebab dari terjadinya pemanasan global (Ahmann and Dorgan, 2007).

  Berdasarkan data dari Kementrian Lingkungan Hidup tahun 2012, sampah yang dihasilkan penduduk Indonesia rata-rata sekitar 2,5 Liter/hari (Hendrawan, 2012) dan sampah plastik sekitar 5,4 juta ton/tahun (Khoriah, 2014). Berdasarkan data tersebut, perlu adanya solusi dalam mengurangi penggunaan plastik sintetik yakni salah satunya dengan meningkatkan produksi dan penggunaan plastik

  

biodegradable (bioplastik). Pemanfaatan bahan alam sebagai penyusun bioplastik

telah banyak dilakukan penelitian salah satunya adalah kitosan (Katili dkk., 2013).

  Pemanfaatan kitosan sebagai film bioplastik mengacu pada salah satu karakteristik kitosan yaitu Degree of Deacetilation (DD). Nilai DD menunjukan gugus asetil yang berhasil tereliminasi dari kitosan. Semakin rendah nilai DD maka gugus

  SKRIPSI PENGARUH PENAMBAHAN GLUTA… M. ALI ROHMAN asetil semakin sedikit sehingga ikatan hidrogen yang terbentuk semakin kuat. Derajat deasetilasi yang tinggi menunjukkan kemurnian dari kitosan yang dihasilkan (Suptijah dkk., 1992).

  Bioplastik merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui dan mudah terdegradasi oleh tanah (Stevens, 2002). Film berbahan dasar kitosan dapat dimanfaatkan sebagai pengawet daging (Miskiyah dkk., 2015) dan pelapis pada sosis ataupun dodol (Harris, 2001). Keuntungan film bioplastik sebagai kemasan primer produk pangan adalah dapat melindungi produk pangan, penampakan asli produk dapat dipertahankan serta aman bagi lingkungan (Kinzel, 1992). Fungsi dan penampilan bioplastik bergantung pada sifatnya yang ditentukan oleh komposisi bahan disamping proses pembuatan dan metode aplikasinya (Rodriguez et al., 2006). Bioplastik yang dihasilkan dari kitosan karapas udang memiliki tekstur yang kaku, sehingga perlu ditambahkan bahan pemlastis (plasticizer). merupakan bahan non volatil, bertitik didih tinggi yang jika

  Plasticizer

  ditambahkan pada material lain akan merubah sifat dari material tersebut dengan mengurangi kekakuan polimer sehingga diperoleh lapisan yang elastis dan fleksibel (Nurhayati dan Agusman, 2011). Carboxy Methyl Cellulose (CMC) aman dikonsumsi karena tidak beracun dan secara umum tidak menimbulkan alergi serta bersifat inert (Kamal, 2010). Berdasarkan penelitian yang telah dilaksanakan oleh Saputra (2012) mengenai penambahan Carboxy Methyl

  

Cellulose (CMC) sebagai plasticizer, hasil Scanning Electron Microscope (SEM)

  menunjukan bahwa CMC tidak bisa membentuk ikatan silang pada film kitosan, sehingga perlu ditambahkan crosslinking agent. Glutaraldehida merupakan salah satu crosslinking agent yang dapat menimbulkan ikatan silang sehingga matriks makin rapat dan kuat tarik semakin tinggi (Purwatiningsih dkk., 2007). Berdasarkan hal tersebut, dilakukan penelitian mengenai pengaruh penambahan glutaraldehida terhadap karakteristik film bioplastik kitosan terplastis CMC.

  1.2 Perumusan Masalah

  Apakah penambahan glutaraldehida berpengaruh terhadap karakteristik

  film bioplastik kitosan terplastis CMC ?

  1.3 Tujuan

  Mengetahui pengaruh penambahan glutaraldehida terhadap karakteristik bioplastik kitosan terplastis CMC.

  film

  1.4 Manfaat

  Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang pengaruh penambahan glutaraldehida terhadap karakteristik film bioplastik kitosan terplastis CMC.

  II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Kitosan

  Kitosan merupakan senyawa golongan karbohidrat yang dapat dihasilkan dari limbah hasil laut (Harini dkk., 2004). Kitosan merupakan turunan dari kitin.

  Struktur kimia kitin mirip dengan selulosa, hanya dibedakan oleh gugus yang terikat pada atom C

  2 . Jika pada selulosa gugus yang terikat pada atom C 2 adalah OH, maka pada kitin yang terikat adalah gugus asetamida. (Muzzarelli, 1985).

  Kitosan merupakan senyawa dengan rumus kimia poli (2-amino-2-dioksi- β-D-

  Glukosa) yang dapat dihasilkan dengan proses hidrolisis kitin menggunakan basa kuat. Perbedaan struktur kitin, kitosan dan selulosa dapat dilihat pada Gambar 2.1.

  Kitosan Kitin

  Selulosa

Gambar 2.1. Perbedaan struktur kitin, kitosan dan selulosa

  (Kusumaningsih dkk., 2004) Proses utama dalam pembuatan kitosan, meliputi penghilangan protein dan kandungan mineral melalui proses deproteinasi dan demineralisasi yang masing- masing dilakukan dengan menggunakan larutan basa dan asam. Selanjutnya, kitosan diperoleh melalui proses deasetilasi dengan cara memanaskan dalam larutan basa (Tolaimatea et al., 2003; Rege and Lawrence, 1999).

  Tahap deproteinasi dilakukan dengan menambahkan NaOH. Protein ini akan larut dengan adanya NaOH (Kusumaningsih dkk., 2004). Deproteinasi bertujuan untuk memisahkan protein pada bahan dasar cangkang. Menurut Kurniasih dan Kartika (2011), deproteinasi adalah memisahkan atau melepaskan ikatan-ikatan antara protein dan kitin. Tahap demineralisasi yaitu penghilangan mineral (CaCO 3 ) dari cangkang kerang yang dilakukan dengan penambahan HCl. Asam klorida dalam proses demineralisasi akan melarutkan garam-garam kalsium. Tahap deasetilasi merupakan tahap dalam mereduksi gugus asetil dilakukan dengan menambahkan larutan NaOH pada kitin. Deasetilasi kitin akan menghilangkan gugus asetil dan menyisahkan gugus amino yang bermuatan positif sehingga kitosan bersifat polikationik (Fehragucci, 2012). Ornum (1992) menyatakan bahwa nilai derajat deasetilasi berbanding terbalik dengan jumlah gugus asetil dan berat molekul kitosan sehingga ikatan hidrogen yang terbentuk semakin kuat dan mutu kitosan semakin baik. Nilai DD kitosan dari berbagai sumber dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Tabel 2.1. Nilai Degree of Deacetilation (DD) dari berbagai sumber kitosan

  No Jenis DD Refrensi

  1 Cangkang kerang simping Amusium sp. 71,37% Cakasana dkk, 2014

  2 Cangkang kerang darah Anadara sp. 69,72% Cakasana dkk, 2014

• – 74,78 Kusumaningsih dkk,

  3 Cangkang bekicot Achatina fulica 77,99% 2004

  4 Cangkang rajungan Portunus pelagicus 70,7% Rochima, 2007 Karapas udang Macrobrachium Zulfikar dan Anak

  5 72,88%

  sintagense AIR, 2006

  6 Karapas udang Litopenaeus vannamei 88,19% Pamugkas, 2015

  Manfaat kitin dan kitosan di berbagai bidang industri diantaranya dalam industri farmasi, biokimia, bioteknologi, biomedikal, pangan, gizi, kertas, tekstil, pertanian, kosmetik, membran dan kesehatan (Sulistiyoningrum dkk., 2013). Saat ini terdapat lebih dari 200 aplikasi dari kitin dan kitosan serta turunannya di industri makanan, pemrosesan makanan, bioteknologi, pertanian, farmasi, kesehatan, dan lingkungan. (Balley and Ollis, 1977). Biopolimer kitosan potensial untuk diaplikasikan dalam pengolahan limbah, obat-obatan, pengolahan makanan dan bioteknologi (Savant et al., 2000). Kitosan juga dapat digunakan sebagai penjerat logam Zn, Cd, Cu, Pb, Mg dan Fe (Knorr, 1984).

2.2. Film Bioplastik

  Bioplastik merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui dan mudah terdegradasi oleh tanah (Stevens, 2002), dapat meningkatkan kualitas warna, aroma, dan tekstur produk, serta untuk mengontrol pertumbuhan mikroba pada produk yang dilapisinya (Krochta and Johnston, 1997) . Film bioplastik diklasifikasikan ke dalam tiga kategori berdasarkan sumbernya yaitu hidrokoloid (protein dan polisakarida), lemak (asam lemak, asilgliserol atau malam) dan komposit (campuran hidrokoloid dan lemak). Salah satu bahan dari golongan hidrokoloid adalah polisakarida yang memiliki beberapa kelebihan, diantaranya selektif terhadap oksigen dan karbondioksida serta penampilan tidak berminyak. Film bioplastik relatif tahan terhadap perpindahan oksigen dan karbondioksida, namun kurang tahan terhadap uap air (Pagella et al., 2002).

  Biodegradasi merupakan proses pemecahan struktur material oleh aktivitas mikroorganisme yang melibatkan serangkaian rekasi enzimatik (Krieg and Hall, 1984). Plastik sintetik membutuhkan waktu sekitar 100 tahun agar dapat terdekomposisi oleh alam, sementara bioplastik dapat terdekomposisi 10 hingga 20 kali lebih cepat. Bioplastik yang terbakar tidak menghasilkan senyawa kimia yang berbahaya (Huda dan Feris, 2007). Adapun faktor yang mempengaruhi kecepatan degradasi plastik antara lain faktor lingkungan, meliputi cuaca dan kelembaban udara. Faktor lainnya adalah temperatur, cahaya, pH, kandungan oksigen, kandungan air, keberadaan organisme pengurai dan kondisi plastik yang meliputi luas permukaan, titik leleh, elastisitas, dan kristalinitas mempunyai peranan penting dalam proses biodegradasi (Tokiwa et al., 2005).

  Pada pembuatan film bioplastik kitosan digunakan pelarut berkekuatan ion rendah. Pelarut yang biasa digunakan adalah asam asetat 1 - 2% (v/v) (Knorr, 1982). Kitosan akan lebih kompak sebagai membran polimer dengan pelarut berkekuatan ionik rendah disebabkan oleh densitas muatan yang tinggi sehingga apabila digunakan pelarut berkekuatan ionik tinggi, ikatan hidrogen pada molekul kitosan akan terganggu sehingga konformitas menjadi bentuk acak (Fehragucci, 2012).

  Perbedaan jenis asam berpengaruh pada perbedaan kuat tarik. Park et al. (2002) menyatakan bahwa penggunaan asam asetat menghasilkan kuat tarik terbesar, diikuti oleh asam malat, laktat, dan sitrat. Hal ini dikarenakan berat molekul kitosan lebih tinggi pada pelarut asam asetat dibandingkan pada ketiga larutan asam lainnya. Dalam larutan asam asetat, kitosan menunjukkan bentuk dimer sehingga menghasilkan interaksi antarmolekul yang relatif kuat (Nurhayati dan Agusman, 2011). Hal ini juga diperkuat oleh Kerch and Korkhov (2010), bahwa kitosan dengan berat molekul tinggi menghasilkan kuat tarik yang lebih tinggi dibandingkan dengan berat molekul rendah.

  Karakteristik dari film bioplastik yaitu kuat tarik (tensile strength), kuat tusuk (puncture srength), persen pemanjangan (% elongation), elastisitas dan biodegradabilitas (Skurtys et al., 2009). Kuat tarik adalah gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh sebuah film. Parameter ini menggambarkan gaya maksimum yang terjadi pada film. Hasil pengukuran ini berhubungan erat dengan jumlah plasticizer yang ditambahkan pada proses pembuatan film. Penambahan

  

plastisizer lebih dari jumlah tertentu akan menghasilkan film dengan kuat tarik

  yang lebih rendah (Lai et al., 1997). Nilai kuat tarik minimal film berdasarkan

  2 standar industri pengemas makanan adalah 0,39 MPa atau 4 kgf/cm .

  Menurut Isnawati (2008), bahwa nilai persen pemanjangan yang tinggi mengindikasikan film bioplastik yang dihasilkan tidak mudah putus karena mampu menahan beban dan gaya tarik yang diberikan. Hal ini didukung dengan pendapat Theresia (2003), bahwa semakin tinggi nilai persen pemanjangan maka akan semakin plastis, sebaliknya semakin rendah akan bersifat rapuh. Nilai persen pemanjangan minimum film berdasarkan standar industri pengemas makanan adalah 70%.

  Ketebalan merupakan salah satu karakteristik film bioplastik yang sangat penting. Ketebalan yang melebihi standar akan berpengaruh pada organoleptik produk dan jika ketebalan dibawah standar mengindikasikan bahwa film bioplastik tersebut mudah sobek. Nilai ketebalan maksimum film berdasarkan standar industri pengemas makanan adalah 0,25 mm.

  Laju transmisi uap air merupakan parameter yang juga harus diperhatikan pada penggunaan film bioplastik sebagai pengemas produk pangan (Nurhayati dan Agusman, 2011). Film dengan laju transmisi uap air rendah akan menahan terjadinya transmisi uap air dari lingkungan ke produk sehingga dapat menekan pertumbuhan mikroba. Nilai laju transmisi uap air maksimum film berdasarkan

  2

  standar industri pengemas makanan adalah 7,0 g/m /hari. Nilai laju transmisi uap air dipengaruhi oleh ketebalan film. Semakin tebal edible film yang dihasilkan maka semakin tinggi kemampuannya untuk menghambat laju gas dan uap air, namun, ketebalan yang tinggi akan berpengaruh terhadap organoleptik produk.

  Nilai ketebalan maksimum film berdasarkan standar industri pengemas makanan adalah 0,25 mm.

  Waktu degradasi sempurna merupakan waktu yang diperlukan untuk terurai di dalam tanah secara keseluruhan (100%). Perhitungan waktu degradasi sempurna film bioplastik merupakan hal yang penting untuk mengetahui sifat biodagradable yang dimiliki film bioplastik. Berdasarkan standar ASTM D-6002 untuk biodegradasi film bioplastik membutuhkan 60 hari untuk terurai secara keseluruhan (100%).

  Film bioplastik berbahan dasar kitosan dapat dimanfaatkan sebagai

  pengawet daging (Miskiyah dkk., 2015) dan pelapis pada sosis ataupun dodol (Harris, 2001), sehingga dapat mengurangi produksi sampah non-biodegradable.

2.3. Carboxy Methyl Cellulose (CMC)

  Menurut Damat (2008), karakteristik fisik film bioplastik dipengaruhi oleh

jenis bahan serta jenis dan konsentrasi plasticizer yang dapat meningkatkan

fleksibilitas dengan mengurangi gaya intermolekul sepanjang rantai polimer

(Septiana, 2009). Plasticizer secara umum meningkatkan permeabilitas film

terhadap gas, uap air dan zat-zat terlarut (Caner et al., 1998).

  Carboxy Methyl Cellulose (CMC) merupakan rantai polimer yang terdiri dari unit molekul selulosa. Setiap unit anhidroglukosa memiliki tiga gugus hidroksil dan beberapa atom hidrogen dari gugus hidroksil tersebut disubstitusi oleh carboxymethyl (Kamal, 2010). Struktur CMC dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2. Struktur CMC (Kamal, 2010)

  Sifat CMC antara lain mudah larut dalam air dingin maupun air panas, dapat membentuk lapisan dan bersifat stabil terhadap lemak. Berdasarkan sifat hidrofilik CMC, maka penambahan CMC akan memperbaiki sifat mekanik film bioplastik.

  Hal ini disampaikan oleh Katili dkk. (2013) yang menggunakan gliserol sebagai plasticizer, dimana sifat gliserol dan CMC adalah sama yakni hidrofilik.

  Menurut Katili dkk. (2013) penambahan plasticizer akan mengurangi gaya intermolekul sehingga mobilitas antar rantai molekul polimer meningkat dan menyebabkan film menjadi elastis.

2.4. Glutaraldehida

  Glutaraldehida adalah suatu senyawa organik dengan rumus molekul C H O / CH (CH CHO) . Struktur glutaraldehida dapat dilihat pada Gambar 2.3.

  5

  8

  2

  2

  2

  2 Gambar 2.3. Struktur glutaraldehida (Anitha et al., 2012)

  Menurut New Jersey Department of Health and Senior Services (1997), glutaraldehida dapat dimanfaatkan dalam penyamakan kulit, komposisi dalam sinar X-ray dan sebagai agen crosslinking. Purwatiningsih (2007) menyatakan bahwa penambahan glutaraldehida menimbulkan ikatan silang sehingga matriks makin rapat. Asto dkk. (2015) menjelaskan bahwa penambahan NaOH (deasetilasi) dan glutaraldehid pada kitin akan menimbulkan ikatan silang antara gugus amina (NH ) dengan glutaraldehid. Ikatan silang terjadi antara gugus

  2 aldehid dari glutaraldehida berikatan dengan gugus amino bebas pada kitosan.

  Gugus aldehid tersebut sangat reaktif terhadap gugus amina pada kitosan sehingga apabila direaksikan, gugus aldehida akan berikatan kovalen dengan gugus amina dan menghubungkan antara polimer kitosan.

III KERANGKA KONSEPTUAL PENELITIAN DAN HIPOTESIS

3.1 Kerangka Konseptual

  Film bioplastik merupakan plastik yang bersifat mudah terurai

  (biodegradable) sehingga ramah lingkungan. Bahan dasar pembuatan film bioplastik terdiri dari lipid (asam lemak dan asil gliserol), hidrokoloid (protein dan polisakarida) dan komposit. Kitosan dipilih sebagai bahan dasar pembuatan film bioplastik karena kitosan merupakan salah satu bagian dari polisakarida yang memiliki beberapa kelebihan, diantaranya selektif terhadap oksigen dan karbondioksida serta penampilan tidak berminyak. Film bioplastik relatif tahan terhadap perpindahan oksigen dan karbondioksida, namun kurang tahan terhadap uap air (Pagella et al., 2002).

  Aplikasi kitosan sebagai pengganti plastik sintetik telah banyak dilakukan penelitian. Kitosan mengandung gugus amida dan gugus hidroksil yang bersifat kereaktifan tinggi sehingga ikatan hidrogen terbentuk kuat. Kitosan sebagai film bioplastik didasarkan atas sifat kitosan yang mudah terurai, tidak beracun (LD

  50

  16 gr/kg BB), dapat membentuk film yang kuat dan merupakan penghalang yang baik terhadap oksigen (Butler et al., 1996). Dasar terbentuknya tekstur film adalah terbentuknya ikatan hidrogen sehingga film yang dihasilkan memiliki tekstur yang kaku. Untuk mengurangi sifat kaku maka perlu ditambahkan plasticizer dengan konsentrasi yang tepat sehingga didapatkan karakteristik yang elastis. Plasticizer akan melemahkan ikatan hidrogen internal (intermolekul dan intramolekul kitosan) sehingga mobilitas polimer meningkat sehingga film yang dihasilkan memiliki karakteristik yang elastis (Kester dan Fennema, 1989).

  Jenis plasticizer antara lain gliserol, sorbitol dan carboxy methyl cellulose (CMC). Pemilihan CMC sebagai plasticizer didasarkan atas sifat homogenisasi yang cepat dibandingkan dengan jenis plasticizer lainnya yakni 15 menit. Penambahan CMC sebagai plasticizer telah dilaporkan oleh Saputra (2012) bahwa CMC menurunkan nilai kuat tarik pada film bioplastik dikarenakan CMC tidak berikatan dengan kitosan sehingga perlu ditambahkan crosslinking agent sebagai pengikat antara CMC dan kitosan. Terdapat tiga jenis agen penaut silang (crosslinking agent) yakni heksametilenadisosianat, glutaraldehida dan epiklorohidrin. Penggunaan glutaraldehida sebagai agen penaut silang pada film kitosan adalah karena glutaraldehida sebagai crosslinking agent akan bereaksi dengan gugus amida (NH

  2 ) pada kitosan, sedangkan heksametilenadisosianat dan epiklorohidrin hanya

  akan bereaksi dengan gugus hidroksil (OH), dimana gugus hidroksil pada kitosan telah bereaksi sebelumnya dengan asam asetat (CH COOH).

  3 Penambahan glutaraldehida sebagai bahan pembentuk ikatan silang telah

  banyak dilakukan penelitian. Makin tinggi konsentrasi glutaraldehida yang ditambahkan, maka kekuatan gel akan makin besar. Hal ini jelas terlihat mengingat fungsi glutaraldehida dalam pembuatan gel adalah sebagai pembentuk ikatan silang (Sugita dkk., 2007).

  Glutaraldehida sebagai crosslinking agent berperan dalam mengikat kitosan dan CMC dengan adanya ikatan silang yang terjadi antara gugus karbooksil (C=O) pada glutaraldehida dengan gugus amin (NH

  2 ) pada kitosan

  (Leceta and Guerrero, 2012) dan gugus hidroksil (OH) pada CMC (Asma et al., 2013). Adanya ikatan silang antara kitosan dan glutaraldehida akan meningkatkan kekuatan mekanik matriks gel (Rohindra et al., 2004) sehingga film yang dihasilkan akan sesuai dengan standar industri pengemas makanan. Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan oleh Saputra (2012), film kitosan terplastis CMC

• – memiliki karakteristik ketebalan berkisar antara 0,10-0,22 mm, kuat tarik 12,90

  2

  25,50 kgf/cm dan persen pemanjangan 16,95 –20,45%.

3.2 Hipotesis

  H0 : Penambahan glutaraldehida tidak berpengaruh terhadap karakteristik film bioplastik kitosan terplastis CMC.

  H1 : Penambahan glutaraldehida berpengaruh terhadap karakteristik film bioplastik kitosan terplastis CMC.

Gambar 3.1. Kerangka konseptual penelitian

  

Ikatan silang antara gugus karboksil pada

glutaraldehida dengan gugus amin pada kitosan dan

gugus hidroksil pada CMC

Matriks film makin rapat

  

Film bioplastik sesuai standar industri pengemas

makanan

Keterangan :

  : aspek yang diteliti : aspek yang tidak diteliti CMC

  Plasticizer Sorbitol Gliserol

  

Melemahkan gaya tarik

ikatan hidrogen

Mobilitas polimer

meningkat

  

CMC tidak berikatan

silang dengan kitosan

Crosslinking agent

  Epiklorohidrin Glutaraldehida Heksametilenadisosianat Kitosan

  Gugus amida (-NH ^{2 )}

Gugus hidroksil

(-OH)

Asam asetat (CH ₃ COOH)

  

Film bersifat kaku

Ikatan hidrogen

  Film bioplastik Hidrokoloid Lipid Komposit Asil gliserol

  (malam) Asam Lemak Polisakarida Protein

IV METODOLOGI

  4.1 Tempat dan Waktu

  Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kering Fakultas Perikanan dan Kelautan Universitas Airlangga Surabaya. Karakterisasi film bioplastik dilaksanakan di Unit Layanan Pengujian (ULP) Fakultas Farmasi Universitas Airlangga Surabaya dan Laboratorium Energi Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Februari – Mei 2016.

  4.2 Materi Penelitian

  4.2.1 Peralatan Penelitian