Karakterisasi Edible Film dari Campuran Ekstraksi Keratin limbah bulu Ayam dan Pati jagung Sebagai Kemasan Layak Makan
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Oleh
RINA MIRDAYANTI
117026017
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Diajukan sebagai adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelas Magister
Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program
Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
RINA MIRDAYANTI
117026017/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk
Program Studi
Fakultas
:KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI
CAMPURAN
EKSTRAKSI
KERATIN
LIMBAH BULU AYAM DAN PATI JAGUNG
SEBAGAI KEMASAN
: Rina Mirdayanti
: 117026017
: Ilmu Fisika
: Matematika Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS. P.h.D)
Ketua
Ketua Program Studi
Dr.Nasruddin MN, M. Eng., Sc
(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc)
Anggota
Dekan,
Dr. Sutarman, M.SC,
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di
jelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 29 Juli 2013
Penulis,
(Rina Mirdayanti)
Nim. 117026017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, Saya yang bertanda
tangan di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Rina Mirdayanti
: 117026017
: Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
Karakterisasi Edible Film dari Campuran Ekstraksi Keratin limbah
bulu Ayam dan Pati jagung Sebagai Kemasan Layak Makan
Beserta 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 mempublikasi
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 29 Juli 2013
RINA MIRDAYANTI
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji Pada
Tanggal : 25 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Prof. Basuki Wirjosentono, MSc, PhD
Anggota
: 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc
2. Dr. Kerista Sebayang, MS
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS
4. Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap
: Rina Mirdayanti, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Tapaktuan, 05 Agustus 1983
Alamat Rumah
: Jl. Seulawah Agam No 232 Komplek BPD Jantho
Aceh besar
Telepon/faks/HP
: 082361154637
e-mail
: [email protected]
Instansi Tempat Bekerja
: Politeknik Aceh Selatan
Alamat Kantor
:
Telepon /Faks/HP
:
DATA PENDIDIKAN
SD
: SD Neg 1 Jantho Baru
Tamat :
1996
SMP
: SMP Negeri -1 Jantho
Tamat :
1999
SMA
: SMA Negeri -1 Jantho
Tamat :
2002
Strata-1
: FMIPA Unsyiah
Tamat :
2007
Strata-2
: FMIPA USU
Tamat :
2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT
Tuhan yang maha esa atas segala limpahan rahmat dan karunianya sehingga dapat
menyelesaikan tesis ini yang berjudul : “ Karakterisasi Edible Film dari
Campuran Ekstraksi Keratin limbah bulu Ayam dan Pati jagung Sebagai
Kemasan Layak Makan”.
Dengan selesainya tesis ini, izinkan saya mengucapkan terima kasih
yang sebesar besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof atas kesempatan yang
diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program
Magister.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
PascaSarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara,
Dr. Naruddin MN, M.Eng, Sc. Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar
Dharma Sembiring, MS. Beserta seluruh staf Pengajar pada Program Studi
Magisviiiter Ilmu Fisika Program PascaSarjana Fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi tingginya
saya ucapka kepada :
1. Bapak Prof. Basuki Wirjosenton, MSc, PhD selaku pembimbing utama dan
Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc selaku anggota komisi yang setiap saat
dengan penuh perhatian selalu memberikan bimbingan dan saran dalam
penyusunan tesis ini.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS dan Dr.
Nasruddin MN, M. Eng,Sc selaku dosen Penguji atas saran-saran yang
diberikan.
3. Kepada Ayahanda Amir Husin, BSc dan Bunda Hamna serta saudarasaudaraku tercinta, Imam mustaqim, Yenny sri wahyuni, Fitri aria nanda, fitri
aria nita dan Uswatun Hasanah. Terima kasih untuk segala doa dan
pengorbanannya baik berupa moril maupun materil, Segala kebaikan ini tidak
dapat terbalas hanya Allah SWT yang akan membalasnya.
4. Kepala dan staf Laboratorium polimer, laboratorium penelitian dan
laboratorium Lida FMIPA Universitas Sumatera Utara medan atas fasilitas
dan sarana yang diberikan.
Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Ediyanto, yang telah banyak membantu memberikan saran selama
penelitian.
6. Bang Edi pegawai di laboratorium kimia polimer yang membantu penulis
selama penelitian.
7. Staf administrasi program studi Ilmu Fisika, Kak windi yang telah banyak
membantu penulis selama perkuliahan.
8. Seluruh teman-teman Mahasiswa Program Studi Ilmu Fisika sekolah
PascaSarjana USU Medan angkatan 2011 yang telah banyak membantu
penulis selama menjalankan perkuliahan.
Semoga segala bantuan dan perhatian yang telah diberikan kepada
penulis menjadi amal kebaikan dan senantiasa diberkahi Allah SWT dan
semoga penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.
Medan, 29 Juli 2013
Penulis
RINA MIRDAYANTI
Universitas Sumatera Utara
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan film layak makan dari pati jagung
dengan pengisi keratin hasil ekstraksi limbah bulu ayam dan sorbitol sebagai
bahan plasticizer. Dalam penelitian ini film kemasan paduan pati jagung dan
sorbitol telah di buat dengan komposisi 10 : 2 dan variasi konsentrasi keratin 0, 3,
5, 7 dan 9%. Fllm yang dihasilkan di analisis sifat mekanik dengan uji kuat tarik,
gugus fungsi dengan spektrometer inframerah, sifat termal deferensial thermal
analysis, laju transmisi uap air (WVTR) dan sifat serapan air. Data yang di
peroleh dari hasil penelitian di analisa untuk melihat sifat layak makan untuk
kemasan makanan dengan laju transmisi uap air yang rendah dengan nilai sebesar
0,00334 g/cm2/hari. Dari pengujian sifat mekanik untuk kuat tarik dan kemuluran,
persentase optimum penambahan keratin adalah sebesar 9% dengan nilainya
masing-masing adalah 25,02 MPa dan 3,64%. Analisa termal dan gugus fungsi
dengan penambahan keratin menaikkan temperatur leleh dan temperatur
dekomposisi dan pencampuran terjadi secara fisik. Dari keseluruhan pengujian,
persentase penambahan keratin terbaik terdapat pada komposisi keratin 9%.
Penambahan keratin terbukti dapat meningkatkan sifat mekanik film dan juga
layak makan.
Kata kunci : Pati Jagung, Pemblastis, Sorbitol, Keratin.
Universitas Sumatera Utara
THE CHARACTERIZATION OF EDIBLE FILM FROM THE MIXTURE OF
CHICKEN FEATHER KERATIN AND CORN EXTRACT AS PACKAGING
WORTHY LIFE
ABSTRACT
The experiment about edible film from starch of corn with filler keratin extracted
waste chicken feathers as filler and sorbitol as plasticizer has done. In this
research, packaging films blend corn starch and sorbitol have been made with the
composition of 10:2 and variation in keratin concentration of 0,3,5,7 and 9%.Fllm
resulting in mechanical properties with tensile strength test, functional groups
with an infrared spectrometer, deferensial thermal analysis, thermal properties,
water vapor transmission rate (WVTR) and water absorption properties. The result
in analysis of research to look at nature to decent meal food packaging with water
vapor transmission rate is low with a value of 0.00334 g/cm2/hari. For testing the
mechanical properties of tensile strength and elongation, the addition of keratin is
the optimum percentage of 9% with their respective values are 25.02 MPa and
3.64%. Thermal analysis and functional group with the addition of keratin raise
the melting temperature and the decomposition temperature and mixing occurs
physically. Of the entire test, the best percentage improvement in keratin found in
keratin composition of 9%. The addition of keratin proven to improve the
mechanical properties of the film and a well deserved meal.
Key words : Films, Keratin, corn starch, plasticizer
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ........................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... v
DAFTAR ISI .................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5
2.1. Edible Film ............................................................................................ 5
2.1.1. Pembuatan Edible Film ................................................................ 6
2.2. Bahan-Bahan Kemasan Layak Makan .................................................... 7
2.3. Kemasan Layak Makan (Edible) ............................................................ 9
2.4. Zat Adiktif ........................................................................................... 10
2.5. Protein Berserat .................................................................................... 11
2.5.1. Keratin ....................................................................................... 12
2.5.2. Bulu Ayam dan Karakterisasi Keratin ........................................ 13
2.6. Pati ....................................................................................................... 14
2.6.1. Pati jagung ................................................................................. 15
2.6.2. Kandungan Kimia Jagung .......................................................... 16
2.7. Plastisisasi Polimer ............................................................................... 17
Universitas Sumatera Utara
2.7.1. Sorbitol ...................................................................................... 18
2.8. Sentrifugasi .......................................................................................... 19
2.8.1. Identifikasi Protein dengan Uji Biuret ........................................ 20
2.9. Karakterisasi Edible Film ..................................................................... 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 26
3.1. Tempat Penelitian ................................................................................ 26
3.2. Alat-alat ............................................................................................... 26
3.3. Bahan ................................................................................................... 26
3.4. Prosedur Penelitian ............................................................................... 27
3.4.1.
Persiapan Bahan ....................................................................... 27
3.4.2.
Pembuatan Sampel Edible Film ................................................ 28
3.5. Karakterisasi Sampel ............................................................................ 28
3.5.1.
Uji Tarik dan Kemuluran .......................................................... 28
3.5.2.
Deferensial Thermal Analisis (DTA) ......................................... 29
3.5.3.
Analisa FTIR ............................................................................ 29
3.5.4.
Analisa Biodegradabel .............................................................. 29
3.5.5.
Analisa Transmisi Uap Air (WVTR) ......................................... 29
3.5.6.
Analisa Serapan Air ................................................................. 29
3.6. Bagan Penelitian .................................................................................. 31
3.6.1.
Bagan Alir Proses Ekstraksi Keratin ......................................... 31
3.6.2. Bagan Alir Proses Pembuatan Edible Film ................................. 32
3.7. Tahapan Penelitian ............................................................................... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 35
4.1. Analisa Visual Edible Film ................................................................... 35
4.2. Hasil Optimasi Konsentrasi Keratin Pada pembuatan Edible Film ....... 35
4.2.1.
Hasil Pembuatan Edible Film dengan Variasi Konsentrasi Penguat
Keratin .......................................................................................... 35
4.2.1.1. Film Dengan Penguat 0% Keratin ........................................ 36
4.2.1.2. Film Dengan Penguat 3% Keratin ........................................ 37
Universitas Sumatera Utara
4.2.1.3. Film Dengan Penguat 5% Keratin ........................................ 37
4.2.1.4. Film Dengan Penguat 7% Keratin ........................................ 37
4.2.1.5. Film Dengan Penguat 9% Keratin ........................................ 38
4.3. Hasil Karakterisasi Edible Film ............................................................ 39
4.3.1.
Hasil Uji Sifat Mekanik ............................................................ 39
4.3.2.
Hasil Uji Termal ....................................................................... 43
4.3.3.
Hasil Uji Morfologi .................................................................. 45
4.3.4.
Hasil Uji Transmisi Uap Air ..................................................... 48
4.3.5.
Hasil Uji Serapan Air ................................................................ 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 52
5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 52
5.2. Saran .................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No
Judul
Halaman
2.4. Kandungan Komponen Dalam 100 gram Jagung Kuning ......................... 16
2.2. Kandungan Komponen Dalam 100 gran Jagung Putih .............................. 17
3.1. Komposisi Bahan ..................................................................................... 33
4.1. Hasil Uji Kuat Tarik dengan Variasi Konsentrasi Penguat Keratin ........... 41
4.2. Perbandingan Sifat Mekanik Plastik Biodegradabel Komersial dengan
Plastik Berbahan Pengisi Keratin ............................................................. 43
4.3. Hasil Analisis Sifat Termal Spesimen Edible Film .................................... 44
4.4. Perbandingan Plastik Biodegradabel dan Film campuran Pati Jagung dan
Keratin Terhadap Sifat Termal ................................................................. 45
4.5. Hasil Analisa Gugus Fungsi Spesimen Campuran dari Spektrum FTIR .... 47
4.6. Hasil Uji Laju Transmisi uap air setiap 24 jam selama 4 hari .................... 48
4.7. Hasil Uji WVTR Edible film dengan pengisi 9% dan 0% keratin ............. 48
4.8. Nilai Serapan Air Terhadap Konsentrasi Keratin ...................................... 50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No
Judul
Halaman
2.1. Stuktur Keratin ........................................................................................ 13
2.1. Bagian dari Bulu Ayam dan Struktur Kimia αHelik dan β Sheet ............... 14
2.2. Rumus Truktur Amilosa ............................................................................ 15
2.3. Rumus Molekul Amilopektin ................................................................... 15
2.4. Rumus Kimia Sorbitol ............................................................................. 19
2.5. Metode DTA ............................................................................................ 24
3.1. Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D- 638-72Type IV ..... 28
3.2. Diagram Alir Proses Ekstraksi Keratin ..................................................... 31
3.3. Diagram Alir Proses Pembuatan Edible Film ........................................... 32
4.1. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin (0; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9) 35
4.2. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 0 % keratin ............ 36
4.3. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 3 % keratin ............ 37
4.4. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 5 % keratin ............ 37
4.5. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 7 % keratin ............ 38
4.6. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 9 % keratin ............ 38
4.7. Pengaruh konsentrasi keratin sebagai penguat terhadap kuat tarik dan
kemuluran edible film .............................................................................. 41
4.8. Pengaruh waktu terhadap Transmisi uap air edible film ............................ 49
4.9. Nilai Transmisi Uap Air Terhadap Konsentrasi Keratin .......................... 49
4.10. Pengaruh Preparasi KeratinTerhadap Serapan Air Edible Film ................ 51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No
Judul
Halaman
1. Kekuatan Tarik dan Kemuluran Spesimen ............................................................. L-1
2. Film Campuran Pati Jagung dengan Pemblastis Sorbitol dan Film campuran Pati
Jagung dengan Sorbitol dan Keratin ...................................................................... L-2
3. Gambar Kurva DTA Bahan Keratin, Campuran Pati Jagung dan Sorbitol, dan
Campuran Pati Jagung, Sorbitol dan Keratin ......................................................... L-3
4. Gambar Spektrum FTIR Keratin, Campuran Pati Jagung dan Sorbitol dan
Campuran Pati Jagung , Sorbitol dan Keratin ........................................................ L-5
5. Alat Deferensial Thermal Analysis ........................................................................ L-7
6. Hasil Ekstraksi Keratin ......................................................................................... L-8
7. Tabel hasil data pengukuran laju transmisi uap air edible film untuk variasi
preparasi 0% keratin dan 9% keratin ..................................................................... L-9
8. Spesimen Pengujian Uji Transmisi Uap Air .......................................................... L-10
9. Perhitungan Uji Serapan Air ................................................................................. L-11
10. Spesimen Uji Serapan Air dan proses pengujian serapan air ................................... L-12
Universitas Sumatera Utara
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Oleh
RINA MIRDAYANTI
117026017
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Diajukan sebagai adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelas Magister
Sains dalam Program Studi Magister Ilmu Fisika pada Program
Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
RINA MIRDAYANTI
117026017/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universitas Sumatera Utara
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis
Nama Mahasiswa
Nomor Induk
Program Studi
Fakultas
:KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI
CAMPURAN
EKSTRAKSI
KERATIN
LIMBAH BULU AYAM DAN PATI JAGUNG
SEBAGAI KEMASAN
: Rina Mirdayanti
: 117026017
: Ilmu Fisika
: Matematika Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sumatera Utara
Menyetujui
Komisi Pembimbing
(Prof. Basuki Wirjosentono, MS. P.h.D)
Ketua
Ketua Program Studi
Dr.Nasruddin MN, M. Eng., Sc
(Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc)
Anggota
Dekan,
Dr. Sutarman, M.SC,
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil
karya saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah di
jelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, 29 Juli 2013
Penulis,
(Rina Mirdayanti)
Nim. 117026017
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, Saya yang bertanda
tangan di bawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Rina Mirdayanti
: 117026017
: Ilmu Fisika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas Tesis saya yang berjudul:
Karakterisasi Edible Film dari Campuran Ekstraksi Keratin limbah
bulu Ayam dan Pati jagung Sebagai Kemasan Layak Makan
Beserta 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 mempublikasi
Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya
sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 29 Juli 2013
RINA MIRDAYANTI
Universitas Sumatera Utara
Telah diuji Pada
Tanggal : 25 Juli 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Prof. Basuki Wirjosentono, MSc, PhD
Anggota
: 1. Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc
2. Dr. Kerista Sebayang, MS
3. Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS
4. Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc
Universitas Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama lengkap
: Rina Mirdayanti, S.Si
Tempat dan Tanggal Lahir
: Tapaktuan, 05 Agustus 1983
Alamat Rumah
: Jl. Seulawah Agam No 232 Komplek BPD Jantho
Aceh besar
Telepon/faks/HP
: 082361154637
: [email protected]
Instansi Tempat Bekerja
: Politeknik Aceh Selatan
Alamat Kantor
:
Telepon /Faks/HP
:
DATA PENDIDIKAN
SD
: SD Neg 1 Jantho Baru
Tamat :
1996
SMP
: SMP Negeri -1 Jantho
Tamat :
1999
SMA
: SMA Negeri -1 Jantho
Tamat :
2002
Strata-1
: FMIPA Unsyiah
Tamat :
2007
Strata-2
: FMIPA USU
Tamat :
2013
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT
Tuhan yang maha esa atas segala limpahan rahmat dan karunianya sehingga dapat
menyelesaikan tesis ini yang berjudul : “ Karakterisasi Edible Film dari
Campuran Ekstraksi Keratin limbah bulu Ayam dan Pati jagung Sebagai
Kemasan Layak Makan”.
Dengan selesainya tesis ini, izinkan saya mengucapkan terima kasih
yang sebesar besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof atas kesempatan yang
diberikan kepada saya untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program
Magister.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara, Dr. Sutarman, M.Sc
atas kesempatan menjadi mahasiswa Program Magister pada Program
PascaSarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.
Ketua Program Studi Magister Ilmu Fisika Universitas Sumatera Utara,
Dr. Naruddin MN, M.Eng, Sc. Sekretaris Program Studi Ilmu Fisika, Dr. Anwar
Dharma Sembiring, MS. Beserta seluruh staf Pengajar pada Program Studi
Magisviiiter Ilmu Fisika Program PascaSarjana Fakultas MIPA Universitas
Sumatera Utara.
Terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan setinggi tingginya
saya ucapka kepada :
1. Bapak Prof. Basuki Wirjosenton, MSc, PhD selaku pembimbing utama dan
Bapak Prof. Dr. Eddy Marlianto, MSc selaku anggota komisi yang setiap saat
dengan penuh perhatian selalu memberikan bimbingan dan saran dalam
penyusunan tesis ini.
2. Bapak Dr. Kerista Sebayang, MS, Dr. Anwar Dharma Sembiring, MS dan Dr.
Nasruddin MN, M. Eng,Sc selaku dosen Penguji atas saran-saran yang
diberikan.
3. Kepada Ayahanda Amir Husin, BSc dan Bunda Hamna serta saudarasaudaraku tercinta, Imam mustaqim, Yenny sri wahyuni, Fitri aria nanda, fitri
aria nita dan Uswatun Hasanah. Terima kasih untuk segala doa dan
pengorbanannya baik berupa moril maupun materil, Segala kebaikan ini tidak
dapat terbalas hanya Allah SWT yang akan membalasnya.
4. Kepala dan staf Laboratorium polimer, laboratorium penelitian dan
laboratorium Lida FMIPA Universitas Sumatera Utara medan atas fasilitas
dan sarana yang diberikan.
Universitas Sumatera Utara
5. Bapak Ediyanto, yang telah banyak membantu memberikan saran selama
penelitian.
6. Bang Edi pegawai di laboratorium kimia polimer yang membantu penulis
selama penelitian.
7. Staf administrasi program studi Ilmu Fisika, Kak windi yang telah banyak
membantu penulis selama perkuliahan.
8. Seluruh teman-teman Mahasiswa Program Studi Ilmu Fisika sekolah
PascaSarjana USU Medan angkatan 2011 yang telah banyak membantu
penulis selama menjalankan perkuliahan.
Semoga segala bantuan dan perhatian yang telah diberikan kepada
penulis menjadi amal kebaikan dan senantiasa diberkahi Allah SWT dan
semoga penelitian ini bermanfaat bagi yang memerlukan.
Medan, 29 Juli 2013
Penulis
RINA MIRDAYANTI
Universitas Sumatera Utara
KARAKTERISASI EDIBLE FILM DARI CAMPURAN
EKSTRAKSI KERATIN LIMBAH BULU AYAM DAN PATI
JAGUNG SEBAGAI KEMASAN LAYAK MAKAN
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan film layak makan dari pati jagung
dengan pengisi keratin hasil ekstraksi limbah bulu ayam dan sorbitol sebagai
bahan plasticizer. Dalam penelitian ini film kemasan paduan pati jagung dan
sorbitol telah di buat dengan komposisi 10 : 2 dan variasi konsentrasi keratin 0, 3,
5, 7 dan 9%. Fllm yang dihasilkan di analisis sifat mekanik dengan uji kuat tarik,
gugus fungsi dengan spektrometer inframerah, sifat termal deferensial thermal
analysis, laju transmisi uap air (WVTR) dan sifat serapan air. Data yang di
peroleh dari hasil penelitian di analisa untuk melihat sifat layak makan untuk
kemasan makanan dengan laju transmisi uap air yang rendah dengan nilai sebesar
0,00334 g/cm2/hari. Dari pengujian sifat mekanik untuk kuat tarik dan kemuluran,
persentase optimum penambahan keratin adalah sebesar 9% dengan nilainya
masing-masing adalah 25,02 MPa dan 3,64%. Analisa termal dan gugus fungsi
dengan penambahan keratin menaikkan temperatur leleh dan temperatur
dekomposisi dan pencampuran terjadi secara fisik. Dari keseluruhan pengujian,
persentase penambahan keratin terbaik terdapat pada komposisi keratin 9%.
Penambahan keratin terbukti dapat meningkatkan sifat mekanik film dan juga
layak makan.
Kata kunci : Pati Jagung, Pemblastis, Sorbitol, Keratin.
Universitas Sumatera Utara
THE CHARACTERIZATION OF EDIBLE FILM FROM THE MIXTURE OF
CHICKEN FEATHER KERATIN AND CORN EXTRACT AS PACKAGING
WORTHY LIFE
ABSTRACT
The experiment about edible film from starch of corn with filler keratin extracted
waste chicken feathers as filler and sorbitol as plasticizer has done. In this
research, packaging films blend corn starch and sorbitol have been made with the
composition of 10:2 and variation in keratin concentration of 0,3,5,7 and 9%.Fllm
resulting in mechanical properties with tensile strength test, functional groups
with an infrared spectrometer, deferensial thermal analysis, thermal properties,
water vapor transmission rate (WVTR) and water absorption properties. The result
in analysis of research to look at nature to decent meal food packaging with water
vapor transmission rate is low with a value of 0.00334 g/cm2/hari. For testing the
mechanical properties of tensile strength and elongation, the addition of keratin is
the optimum percentage of 9% with their respective values are 25.02 MPa and
3.64%. Thermal analysis and functional group with the addition of keratin raise
the melting temperature and the decomposition temperature and mixing occurs
physically. Of the entire test, the best percentage improvement in keratin found in
keratin composition of 9%. The addition of keratin proven to improve the
mechanical properties of the film and a well deserved meal.
Key words : Films, Keratin, corn starch, plasticizer
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ........................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... ii
KATA PENGANTAR ...................................................................................... iii
RIWAYAT HIDUP ........................................................................................... v
DAFTAR ISI .................................................................................................... vi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ ix
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... x
DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xi
BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1
1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1
1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 3
1.3. Batasan Masalah .................................................................................... 3
1.4. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4
1.5. Manfaat Penelitian ................................................................................. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5
2.1. Edible Film ............................................................................................ 5
2.1.1. Pembuatan Edible Film ................................................................ 6
2.2. Bahan-Bahan Kemasan Layak Makan .................................................... 7
2.3. Kemasan Layak Makan (Edible) ............................................................ 9
2.4. Zat Adiktif ........................................................................................... 10
2.5. Protein Berserat .................................................................................... 11
2.5.1. Keratin ....................................................................................... 12
2.5.2. Bulu Ayam dan Karakterisasi Keratin ........................................ 13
2.6. Pati ....................................................................................................... 14
2.6.1. Pati jagung ................................................................................. 15
2.6.2. Kandungan Kimia Jagung .......................................................... 16
2.7. Plastisisasi Polimer ............................................................................... 17
Universitas Sumatera Utara
2.7.1. Sorbitol ...................................................................................... 18
2.8. Sentrifugasi .......................................................................................... 19
2.8.1. Identifikasi Protein dengan Uji Biuret ........................................ 20
2.9. Karakterisasi Edible Film ..................................................................... 21
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...................................................... 26
3.1. Tempat Penelitian ................................................................................ 26
3.2. Alat-alat ............................................................................................... 26
3.3. Bahan ................................................................................................... 26
3.4. Prosedur Penelitian ............................................................................... 27
3.4.1.
Persiapan Bahan ....................................................................... 27
3.4.2.
Pembuatan Sampel Edible Film ................................................ 28
3.5. Karakterisasi Sampel ............................................................................ 28
3.5.1.
Uji Tarik dan Kemuluran .......................................................... 28
3.5.2.
Deferensial Thermal Analisis (DTA) ......................................... 29
3.5.3.
Analisa FTIR ............................................................................ 29
3.5.4.
Analisa Biodegradabel .............................................................. 29
3.5.5.
Analisa Transmisi Uap Air (WVTR) ......................................... 29
3.5.6.
Analisa Serapan Air ................................................................. 29
3.6. Bagan Penelitian .................................................................................. 31
3.6.1.
Bagan Alir Proses Ekstraksi Keratin ......................................... 31
3.6.2. Bagan Alir Proses Pembuatan Edible Film ................................. 32
3.7. Tahapan Penelitian ............................................................................... 33
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................... 35
4.1. Analisa Visual Edible Film ................................................................... 35
4.2. Hasil Optimasi Konsentrasi Keratin Pada pembuatan Edible Film ....... 35
4.2.1.
Hasil Pembuatan Edible Film dengan Variasi Konsentrasi Penguat
Keratin .......................................................................................... 35
4.2.1.1. Film Dengan Penguat 0% Keratin ........................................ 36
4.2.1.2. Film Dengan Penguat 3% Keratin ........................................ 37
Universitas Sumatera Utara
4.2.1.3. Film Dengan Penguat 5% Keratin ........................................ 37
4.2.1.4. Film Dengan Penguat 7% Keratin ........................................ 37
4.2.1.5. Film Dengan Penguat 9% Keratin ........................................ 38
4.3. Hasil Karakterisasi Edible Film ............................................................ 39
4.3.1.
Hasil Uji Sifat Mekanik ............................................................ 39
4.3.2.
Hasil Uji Termal ....................................................................... 43
4.3.3.
Hasil Uji Morfologi .................................................................. 45
4.3.4.
Hasil Uji Transmisi Uap Air ..................................................... 48
4.3.5.
Hasil Uji Serapan Air ................................................................ 50
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................... 52
5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 52
5.2. Saran .................................................................................................... 53
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 54
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No
Judul
Halaman
2.4. Kandungan Komponen Dalam 100 gram Jagung Kuning ......................... 16
2.2. Kandungan Komponen Dalam 100 gran Jagung Putih .............................. 17
3.1. Komposisi Bahan ..................................................................................... 33
4.1. Hasil Uji Kuat Tarik dengan Variasi Konsentrasi Penguat Keratin ........... 41
4.2. Perbandingan Sifat Mekanik Plastik Biodegradabel Komersial dengan
Plastik Berbahan Pengisi Keratin ............................................................. 43
4.3. Hasil Analisis Sifat Termal Spesimen Edible Film .................................... 44
4.4. Perbandingan Plastik Biodegradabel dan Film campuran Pati Jagung dan
Keratin Terhadap Sifat Termal ................................................................. 45
4.5. Hasil Analisa Gugus Fungsi Spesimen Campuran dari Spektrum FTIR .... 47
4.6. Hasil Uji Laju Transmisi uap air setiap 24 jam selama 4 hari .................... 48
4.7. Hasil Uji WVTR Edible film dengan pengisi 9% dan 0% keratin ............. 48
4.8. Nilai Serapan Air Terhadap Konsentrasi Keratin ...................................... 50
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
No
Judul
Halaman
2.1. Stuktur Keratin ........................................................................................ 13
2.1. Bagian dari Bulu Ayam dan Struktur Kimia αHelik dan β Sheet ............... 14
2.2. Rumus Truktur Amilosa ............................................................................ 15
2.3. Rumus Molekul Amilopektin ................................................................... 15
2.4. Rumus Kimia Sorbitol ............................................................................. 19
2.5. Metode DTA ............................................................................................ 24
3.1. Spesimen Uji Kekuatan Tarik Berdasarkan ASTM D- 638-72Type IV ..... 28
3.2. Diagram Alir Proses Ekstraksi Keratin ..................................................... 31
3.3. Diagram Alir Proses Pembuatan Edible Film ........................................... 32
4.1. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin (0; 0,3; 0,5; 0,7; 0,9) 35
4.2. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 0 % keratin ............ 36
4.3. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 3 % keratin ............ 37
4.4. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 5 % keratin ............ 37
4.5. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 7 % keratin ............ 38
4.6. Spesimen Uji Tarik Pada Variasi Komposisi Keratin 9 % keratin ............ 38
4.7. Pengaruh konsentrasi keratin sebagai penguat terhadap kuat tarik dan
kemuluran edible film .............................................................................. 41
4.8. Pengaruh waktu terhadap Transmisi uap air edible film ............................ 49
4.9. Nilai Transmisi Uap Air Terhadap Konsentrasi Keratin .......................... 49
4.10. Pengaruh Preparasi KeratinTerhadap Serapan Air Edible Film ................ 51
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No
Judul
Halaman
1. Kekuatan Tarik dan Kemuluran Spesimen ............................................................. L-1
2. Film Campuran Pati Jagung dengan Pemblastis Sorbitol dan Film campuran Pati
Jagung dengan Sorbitol dan Keratin ...................................................................... L-2
3. Gambar Kurva DTA Bahan Keratin, Campuran Pati Jagung dan Sorbitol, dan
Campuran Pati Jagung, Sorbitol dan Keratin ......................................................... L-3
4. Gambar Spektrum FTIR Keratin, Campuran Pati Jagung dan Sorbitol dan
Campuran Pati Jagung , Sorbitol dan Keratin ........................................................ L-5
5. Alat Deferensial Thermal Analysis ........................................................................ L-7
6. Hasil Ekstraksi Keratin ......................................................................................... L-8
7. Tabel hasil data pengukuran laju transmisi uap air edible film untuk variasi
preparasi 0% keratin dan 9% keratin ..................................................................... L-9
8. Spesimen Pengujian Uji Transmisi Uap Air .......................................................... L-10
9. Perhitungan Uji Serapan Air ................................................................................. L-11
10. Spesimen Uji Serapan Air dan proses pengujian serapan air ................................... L-12
Universitas Sumatera Utara