BAB I PENDAHULUAN - Pengaruh Penambahan Kitosan Terhadap Karakteristik Bioplastik Dari Pati Umbi Talas Dengan Menggunakan Plasticizer Gliserol

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

  Di dunia modern penggunaan plastik tidak dapat dipungkiri merupakan bagian dari kehidupan sehari-hari. Penggunaan di tingkat rumah tangga, industri automobil, industri telekomunikasi, industri pertanian dan juga di bidang kesehatan. Material plastik umumnya digunakan adalah turunan dari minyak bumi, dengan seiringnya waktu terjadi permasalahan bahan baku yang terbatas [1] dan semakin meningkatnya penggunaan plastik menimbulkan limbah plastik yang sulit didegradasi secara biologis oleh mikroba tanah [2]. Hal tersebut memberikan peluang bagi pengembangan plastik biodegradable atau biasa disebut bioplastik. Penggunaan kemasan bioplastik dapat menjadi solusi bagi permasalahan bahan baku dan pengolahan limbah.

  Bioplastik merupakan salah satu jenis plastik yang hampir keseluruhannya terbuat dari bahan yang dapat diperbarui, seperti pati dan minyak nabati sehingga dapat melestarikan sumber daya alam yang terbatas. Ketersediaan bahan dasarnya di alam sangat melimpah dengan keragaman struktur [10].

  Beberapa bioplastik yang dikenal paling umum di dunia saat ini adalah poly

  

lactyt acid (PLA), poly hidroksi alkanoat (PHA), bioplastik berbahan dasar pati dan

  lain-lain (Pilla, 2011). Bioplastik berbahan dasar pati paling menguasai hingga 66% pasar bioplastik, diikuti 27% PLA dan PHA, dan 7% dengan bahan lain-lain [4].

Gambar 1.1 Konsumsi Bioplastik Global Berdasarkan Bahan Dasar Talas termasuk dalam salah satu jenis umbi-umbian. Talas mudah tumbuh di Indonesia. Produksi talas dapat dilakukan dalam 6-8 bulan ditandai dengan daunnya yang menguning. Talas memiliki potensi untuk dapat digunakan sebagai bahan baku bioplastik karena memiliki kandungan pati yang tinggi, yaitu sekitar 70-80% [5], dan bukan merupakan komoditas pangan penting [3]. Ditinjau dari harga talas dipasaran sangat ekonomis, hasil survei di pasar Melati, Medan, Sumatera Utara 2015 harga talas yaitu Rp. 5.000/Kg.

  Gliserol merupakan salah satu plasticizer yang banyak digunakan karena cukup efektif. P lastik edible yang dibentuk dari polimer murni bersifat rapuh

  

sehingga digunakan plasticizer untuk meningkatkan fleksibilitasnya. Plastik kitosan

dengan penambahan bahan plasticizer mempunyai sifat lebih fleksibel dari pada film

tanpa plasticizer [7] .

  Menurut Rinaldy, dkk (2014) dalam hasil penelitian yang berjudul Pengaruh Penambahan Gliserol Terhadap Sifat Kekuatan Tarik Dan Pemanjangan Saat Putus Bioplastik Dari Pati Talas menyatakan bahwa bioplastik terbaik yang dihasilkan

  o

  yaitu pada temperatur 70 C dengan nilai kekuatan tarik 18,4992 MPa dan nilai pamanjangan pada saat putus 2,1290%. Dari hasil penelitian tersebut perlu dilakukan pengembangan penelitian bioplastik berbahan dasar talas dengan variasi pengisi atau variasi pemalastis untuk menambah informasi dalam penelitian bioplastik [8].

  Kitosan memiliki kegunaan yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari.

Kitosan merupakan turunan kitin yang banyak terdapat di komoditas perikanan

seperti cangkang udang. Selain itu kitosan juga memiliki karakter fisiologis dan

teknis yang menarik, dengan sifat non-toksik, anti oksidan, pembentuk film dan

biodegradable . Oleh karena sifat pembentukan filmnya, kitosan telah dipakai sebagai

pembungkus makanan. Film kitosan juga memiliki nilai permeabilitas uap air

menengah dan dapat dipakai untuk meningkatkan umur simpan produk segar dan

pangan dengan aktivasi air tinggi [6].

  Berikut ini disajikan beberapa hasil penelitian yang terdahulu dalam tabel 4.1 rangkuman hasil penelitian pembuatan bioplastik.

• Tensile strength: 0.17 to 0.28
• Elongation at break 22% to
• Moisture content losing an
• Moisture content losing an
• Tensile strength : 40 MPa
• Modulus Young : 12 MPa J. Gonzalez - Gutierrez, P. Partal, M.Garcia- Morales, C. Gallegos [14]
• Tensile strength: 0.52 to 0.64
• Elongation at break 235.1 ±
• –2013
• Tensile strength: 7.12 to 16.43
• Elongation at break 2.48 to
• Moisture content losing an average between 5% to 20%
>Ash content: 4
• Protein content: 3.34%
• Carbohydrate content: 0.74%
• Dry matter: 85,32%
• Fat content: 0.18% Rinaldi sinaga, Gita Minawarisa, M. Hendra S Ginting, Rosdanelli Hasibuan [8]
• Tensile strength : 18,4992 MPa
• Elongation : 2,1290 % Senny Widyaningsih, Dwi Kartika, Yuni Tri Nurhayati [51]
>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
• Uji biodegradasi dalam tanah mengalami penurunan berat film antara 5,73-85,08%.
• Kadar pati: 76,39%
• Kadar amilosa: 26,76%
• Kadar amilopektin: 73,24%
• Suhu gelatinisasi pati: 73,98

  14.1% Piyada, K., Waranyou, S. and Thawien, W [15]

  Article in press (2014)

  Pengaruh penambahan gliserol terhadap sifat kekuatan Tarik dan pemanjangan saat putus bioplastik dari umbi talas. Jurnal Teknik Kimia USU,

  J Food Process Technol: 5, Vol: 4 (2013)

  It ’s Utilization in Food Products in Ghana

  TARO “Colocasia esculenta”:

  Darkwa S dan Darkwa AA [57]

  53.46%

  MPa

  Mechanical, thermal and structural properties of rice starch films reinforced with rice starch nanocrystals International Food Research Journal 20(1): 439-449 (2013)

  MPa

Tabel 1.1 Rangkuman Hasil Penelitian Pembuatan Bioplastik

  Development of highly transparent protein/starch-based bioplastics Jurnal Bioresource Technology 101 (2010) 2007

  average between 15% and 17%

  Athens, GA 30602, USA (2013)

  average between 53% to 54% Alexander Jones, Mark Ashton Zeller and Suraj Sharma [13] Thermal, mechanical, and moisture absorption properties of egg white protein bioplastics with natural rubber and glycerol Jurnal University of Georgia,

  33%

  MPa

  Journal of Cereal Science xxx (2014) 1-7

  Development of biodegradable films based on blue corn flour with potential applications in food packaging. Effects of plasticizers on mechanical, thermal, and microstructural properties of flour films.

  Andrea Carolina Valderrama Solano, Cecilia Rojas de Gante [12]

  Nama Peneliti Judul Hasil Penelitian

  Pengaruh penambahan sorbitol dan kalsium karbonat terhadap karakteristik dan sifat biodegradasi film dari pati kulit pisang Jurnal Molekul, Volume : 7, No.1

  C

  ISSN 1978-8193 (2013)

  o

  Wini Setiani, Tety Sudiarti, Lena Rahmidar [54]

  Preparasi dan Karakterisasi

  Edible Film Dari Poliblend Pati

  Sukun-Kitosan Jurnal Valensi, Vol: 3, No.2

• Kadar air: 22,38%
• Tensile strength: 16,34 MPa
• Elongation: 6% Wida Rahmawati, Yovita Asih Kusumastuti, Nita Aryanti [55]

  Karakterisasi Pati Talas (Colocasia Esculenta (L.) Schott) Sebagai Alternatif Sumber Pati Industri Di Indonesia Jurnal Teknologi Kimia Dan Industri, Vol. 1, No.1 (2012)

• Kadar air: 5,3-13,18%
• Kadar pati: 80%
• Kadar amilosa: 4,41%
• Kadar amilopektin: 60,88% Nelis Imanningsih [56]

  Profil Gelatinisasi Beberapa Formulasi Tepung - Tepungan Untuk Pendugaan Sifat Pemasakan Jurnal Penel Gizi Makan 2012, 35(1): 13-22

• Kadar air: 11,05-13,71%
• Kadar pati: 60,33-67,68%
• Kadar amilosa: 0,88-11,78%
• Kadar amilopektin: 88,22-

  99,11% Berdasarkan uraian diatas, perlu dilakukan penelitian Pengaruh Penambahan

  Kitosan Terhadap Karakteristik Bioplastik Pati Talas Dengan Menggunakan Plasticizer Gliserol.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

  Ada pun yang menjadi permasalahan dalam penelitian ini 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 penambahan kitosan dan temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada saat putus, sifat gugus fungsi, sifat morfologi dan ketahanan air yang dihasilkan?

3. Bagaimana sifat biodegradabilitas bioplastik bioplastik yang optimal?

1.3 TUJUAN PENELITIAN

  Ada pun yang menjadi bertujuan dari penelitian ini adalah untuk: 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 penambahan kitosan dan temperatur gelatinisasi terhadap karakteristik bioplastik yang meliputi sifat kekuatan tarik, sifat pemanjangan pada saat putus, sifat gugus fungsi, sifat morfologi dan ketahanan air yang dihasilkan.

3. Mengetahui sifat biodegradabilitas bioplastik bioplastik yang optimal.

1.4 MANFAAT PENELITIAN

  Ada pun yang menjadi manfaat dari penelitian ini adalah 1.

  Memanfaatkan sumber daya alam yang melimpah 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 gliserol terhadap kualitas bioplastik yang dihasilkan.

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 talas sebagai bahan baku, kitosan sebagai pengisi, gliserol sebagai plasticizer, asam asetat sebagai pelarut dan katalis parsial, aquadest sebagai pelarut dan air sebagai pencuci. Adapun variabel penilitian yaitu: a)

  Variabel Tetap Kondisi Operasi: 1. : 30 menit [9]

  Pengadukan kontinyu 2. : 20 rpm [9]

  Kecepatan pengadukan 3. : 2 %v [9]

  Asam asetat glasial 4. : 30 %w/v [9]

  Larutan pati b) Variabel Penelitian 1.

  Variasi pemanasan larutan pati : 60

  Analisa kadar amilosa (Spektrofotometer).

  7. Uji ketahanan air bioplastik.

  6. Analisa scanning electron microscopy (SEM).

  5. Analisa sifat perpanjangan saat putus (Elongation Break) berdasarkan ASTM D882.

  4. Analisa sifat kekuatan tarik (Tensile Strength) berdasarkan ASTM D882.

  3. Analisa fourier transform infra red (FTIR).

  2. Analisa sifat pasting (Rapid Visco Analyzer).

  Analisa kadar lemak berdasarkan metode ekstraksi.

  g.

  Analisa kadar protein berdasarkan metode Kjeldahl.

  f.

  Analisa kadar amilopektin (Spektrofotometer).

  e.

  d.

  o

  Analisa kadar abu berdasarkan AOAC (Official Methods of Analysis).

  c.

  Analisa kadar air berdasarkan AOAC (Official Methods of Analysis).

  b.

  Analisa kadar pati berdasarkan metode hidrolisis.

  Analisa karakteristik pati: a.

  : 1 %, 2 % dan 3 % [9] Analisa hasil penelitian : 1.

  : 1 %w/v; 1,5 %w/v dan 2 %w/v [65] 3. Variasi gliserol

  C 2. Variasi khitosan

  o

  C, 80

  o

  C, 70

  8. Uji biodegradasi dengan metode penanaman, bakteri EM-4 dan aerobik.