Pembuatan Dan Karakterisasi Edible Film Dari Variasi Pati Sukun (Artocarpus Altilis) Dan Kitosan Menggunakan Plastisizer Gliserol
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan plastik di Indonesia sebagai bahan kemasan pangan untuk
memenuhi kebutuhan sehari hari sangat besar (mencapai 1,9 juta ton di tahun 2013)
(www.kemenperin.go.id), dikarenakan sifatnya yang fleksibel, ekonomis, kuat, tidak
mudah pecah serta besifat sebagai penahan yang baik bagi oksigen, uap air, dan
karbon dioksida. Disamping keunggulan tersebut, polimer plastik juga mempunyai
berbagai kelemahan, yaitu plastik yang berasal dari minyak bumi jumlahnya semakin
terbatas dan sifatnya yang tidak mudah didegradasi meskipun telah ditimbun puluhan
tahun, akibatnya terjadi penumpukan limbah plastik yang menjadi penyebab
pencemaran lingkungan.
Edible film
merupakan alternatif sebagai bahan kemasan yang ramah
lingkungan karena sifatnya yang biodegradable dan dapat dimakan sehingga tidak
mencemari lingkungan. Walaupun tidak dimaksudkan untuk menggantikan secara
total kemasan dari bahan sintetik, akan tetapi keunggulan dari edible film yaitu dapat
dimakan, biokompatibilitas, tidak beracun, tidak menyebabkan polusi, memiliki sifat
sebagai penghambat transfer massa (uap air, oksigen dan zat terlarut) dan harganya
murah (Vasconez et al., 2009).
Edible film dapat dibuat dari hidrokoloid, lipid, protein maupun kombinasi
ketiganya. Salah satu jenis hidrokoloid adalah karbohidrat jenis polisakarida. Pati
merupakan salah satu bahan baku yang potensial dari polisakarida untuk pembuatan
edible film dengan karakteristik fisik yang mirip dengan plastik, tidak berwarna, tidak
berbau, dan tidak berasa. Senyawa pati tersusun atas dua komponen, yakni amilosa
Universitas Sumatera Utara
2
dan amilopektin (Lourdin et al.
2007). Amilosa merupakan salah satu molekul
penyusun pati yang dapat digunakan dalam pembuatan film dan gel yang kuat.
Amilosa yang tinggi akan membuat film menjadi lebih kompak karena amilosa
bertanggung jawab terhadap pembentukan matrik film.
Beberapa penelitian sebelumnya telah menggunakan pati untuk pembuatan
edible film yaitu Edible film dengan menggunakan Pati Ganyong termodifikasi
(Santoso 2011), Pati Jagung (Kusumawati 2013), Pati Kacang Merah (Vigna
Angularis sp.) (Dimas,2011), Pati Tepung Porang (Amorphopallus oncophyllus)
(Sudaryati, 2010), Pati Aren (Rahim, 2010), campuran Pati Ubi dan Tepung Beras
(Rachtanpun,2012), dan Pati Tapioka ( Harris, 2001).
Salah satu sumber pati adalah berasal dari buah sukun. Buah sukun memiliki
kandungan karbohidrat yang tinggi karena itu sukun merupakan salah satu sumber
berharga untuk menghasilkan pati. Pati yang diperoleh dari sukun menghasilkan 18,5
g/100 g dengan kemurnian 98,86% dan kandungan amilosa 27,68% dan amilopektin
72,32% (Rincom, 2004). Oleh sebab itu Sukun ,memiliki potensi untuk dijadikan
edible film. Zuhra, 2013, telah melakukan pembuatan edible film sifat dari pati sukun
serta analisa sifat mekanik dengan berbagai variasi plastisizer.
Edible film berbasis pati mempunyai kelemahan, yaitu resistensinya terhadap
air rendah dan sifat penghalang terhadap uap air juga rendah karena sifat hidrofilik
pati dapat memengaruhi stabilitas dan sifat mekanisnya (Garcia et al. 2011).
Rendahnya stabilitas film akan memperpendek daya simpan sehingga kurang optimal
karena uap air dan mikroba yang masuk melalui film akan merusak bahan pangan.
Untuk meningkatkan karakteristik fisik maupun fungsional dari film pati, perlu
dilakukan penambahan biopolimer atau bahan lain, antara lain bahan yang bersifat
hidrofobik dan atau yang memiliki sifat antimikroba. Salah satu biopolimer
hidrofobik yang direkomendasikan untuk memperbaiki karakteristik film dari pati
sekaligus mempunyai aktivitas antimikroba adalah kitosan (Chillo et al. 2008).
Universitas Sumatera Utara
3
Kitosan digunakan sebagai biopolimer pencampuran untuk meningkatkan sifat
mekanik karena dapat membentuk ikatan hidrogen antar rantai dengan amilosa dan
amilopektin dalam pati. Kitosan memiliki gugus fungsi amin, gugus hidroksil primer
dan sekunder, dengan adanya gugus fungsi tersebut mengakibatkan kitosan memiliki
kereaktifan kimia yang tinggi karena dapat membentuk ikatan hidrogen, sehingga
kitosan merupakan bahan pencampur yang ideal (Dallan et al., 2006). Film dengan
bahan kitosan mempunyai sifat yang kuat, elastis, fleksibel, dan sulit dirobek (Butler
et al., 1996). Selain itu, film dari kitosan mempunyai nilai permeabilitas air yang
cukup rendah dan bisa digunakan untuk meningkatkan umur simpan produk segar
dan sebagai cadangan makanan dengan nilai aktivitas air yang lebih tinggi
(Kittur et al,. 1998). Antimikroba alami adalah potensi dari kitosan sehingga
diharapkan aman bagi manusia. Tsai dan Su (1999) menunjukkan adanya bakterisidal
dari kitosan udang terhadap E.Coli. Berdasarkan penelitian, Coma et al. (2002)
kitosan menghambat pertumbuhan Listeria monocytogenes.
Pembuatan edible film dari campuran pati dan kitosan sebelumnya telah
dilakukan oleh Boutoom et al 2008, dengan pati yang digunakan adalah pati beras.
Berdasarkan hal tersebut peneliti tertarik untuk membuat Edible film dari pati sukunkitosan menggunakan gliserol sebagai plastisizer, yang akan mengurangi kekakuaan
akibat sifat amilosa yang kaku. Kemudian edible film yang diperoleh dianalisa sifat
fisiko-kimia serta antimikroba dengan melihat ketebalan, kuat tarik, laju transmisi
uap air, ketahanan terhadap air, sifat mengembang, sifat ketahanan termal, morfologi,
gugus fungsi, dan sifat antibakteri.
1.2. Permasalahan
Bagaimanakah karaktersitik edible film yang diperoleh dari variasi pati sukun dan
kitosan menggunakan plastisizer Gliserol?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini objek masalah dibatasi sebagai berikut :
1. Sampel Pati Sukun Berasal dari buah sukun yang diperoleh dari kebun milik
warga di daerah Medan Timur
2. Kitosan yang digunakan adalah kitosan komersial dari salah satu perusahaan
swasta dengan Derajat Deasetilasi sekitar 85 %
3. Parameter yang dianalisis dari edible film pati sukun-kitosan adalah sifat
ketebalan, kemuluran / elongation dan kuat regang putus / tensile strength,
Morfologi permukaan dengan Scanning Electron Microscope / SEM, gugus
fungsi dengan Spectrofotometer Fourier Transform Infra Red / FT-IR, Sifat
Termal dengan Thermal Gravimetry Analysis /TGA, Diferential Thermal
Analysis / DTA, Water Vapour Transmision Rate /(WVTR, Uji Sifat
mengembang ( % Swelling), dan Sifat Biologi ( Sifat Anti Mikroba)
4. Pada uji Anti mikroba, Bakteri yang digunakan adalah bakteri E.Coli
mewakili Bakteri gram Negatif, dan Bakteri Streptococcus Aureus mewakili
bakteri gram Positif.
1.4. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui karakteristik edible film yang dibuat dari pati sukun – kitosan
menggunakan plastisizer Gliserol.
1.5. Manfaat Peneltian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat dan
karakteristik edible film yang dibuat dari variasi pati sukun dan kitosan menggunakan
plastisizer Gliserol.
Universitas Sumatera Utara
5
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen laboratorium meliputi isolasi pati dari
buah sukun, pembuatan edible film dari pati sukun-kitosan dengan penambahan
plastisizer gliserol, kemudian di keringkan di oven pada suhu 450C selama 2 hari,
kemudian dianalisis : Kuat tarik, % Kemuluran, Ketebalan, untuk mengetahui sifat
mekaniknya. Scanning Electron Miroscope (SEM) untuk mengetahui morfologi
permukaan Edible film Pati sukun–kitosan, Spektrofotometer FT-IR (Fourier
Transform Infra Red) untuk mengetahui gugus fungsi, Thermal Gravimetry Analysis
(TGA), Differential Thermal Analysis (DTA) untuk mengetahui sifat termalnya,
Water Vapour Transmition Rate
(WVTR), Uji sifat derajat mengembang (%
Swelling) dan juga sifat anti bakterinya.
1.7. Lokasi Penelitian
Isolasi Pati sukun, Pembuatan edible film, Uji sifat mengembang dan Uji WVTR
(Water Vapour Transmision Rate) dilakukan di Laboratorium Kimia Organik/Proses
Kimia FMIPA USU Medan. Uji Anti-Mikroba dilakukan di laboratorium
Mikrobiologi FMIPA USU Medan. Uji kuat tarik, % Kemuluran dan pengukuran
ketebalan dilakukan di laboratorium penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
Uji FT-IR (Fourier Transform Infra Red) dilakukan di Laboratorium Kimia Organik
FMIPA UGM, Uji SEM (Scanning Electron Microscopy), Thermal Gravimetry
Analysis (TGA) dan Differential Thermal Analysis
dilakukan di Laboratorium
Terpadu FMIPA USU Medan.
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dewasa ini penggunaan plastik di Indonesia sebagai bahan kemasan pangan untuk
memenuhi kebutuhan sehari hari sangat besar (mencapai 1,9 juta ton di tahun 2013)
(www.kemenperin.go.id), dikarenakan sifatnya yang fleksibel, ekonomis, kuat, tidak
mudah pecah serta besifat sebagai penahan yang baik bagi oksigen, uap air, dan
karbon dioksida. Disamping keunggulan tersebut, polimer plastik juga mempunyai
berbagai kelemahan, yaitu plastik yang berasal dari minyak bumi jumlahnya semakin
terbatas dan sifatnya yang tidak mudah didegradasi meskipun telah ditimbun puluhan
tahun, akibatnya terjadi penumpukan limbah plastik yang menjadi penyebab
pencemaran lingkungan.
Edible film
merupakan alternatif sebagai bahan kemasan yang ramah
lingkungan karena sifatnya yang biodegradable dan dapat dimakan sehingga tidak
mencemari lingkungan. Walaupun tidak dimaksudkan untuk menggantikan secara
total kemasan dari bahan sintetik, akan tetapi keunggulan dari edible film yaitu dapat
dimakan, biokompatibilitas, tidak beracun, tidak menyebabkan polusi, memiliki sifat
sebagai penghambat transfer massa (uap air, oksigen dan zat terlarut) dan harganya
murah (Vasconez et al., 2009).
Edible film dapat dibuat dari hidrokoloid, lipid, protein maupun kombinasi
ketiganya. Salah satu jenis hidrokoloid adalah karbohidrat jenis polisakarida. Pati
merupakan salah satu bahan baku yang potensial dari polisakarida untuk pembuatan
edible film dengan karakteristik fisik yang mirip dengan plastik, tidak berwarna, tidak
berbau, dan tidak berasa. Senyawa pati tersusun atas dua komponen, yakni amilosa
Universitas Sumatera Utara
2
dan amilopektin (Lourdin et al.
2007). Amilosa merupakan salah satu molekul
penyusun pati yang dapat digunakan dalam pembuatan film dan gel yang kuat.
Amilosa yang tinggi akan membuat film menjadi lebih kompak karena amilosa
bertanggung jawab terhadap pembentukan matrik film.
Beberapa penelitian sebelumnya telah menggunakan pati untuk pembuatan
edible film yaitu Edible film dengan menggunakan Pati Ganyong termodifikasi
(Santoso 2011), Pati Jagung (Kusumawati 2013), Pati Kacang Merah (Vigna
Angularis sp.) (Dimas,2011), Pati Tepung Porang (Amorphopallus oncophyllus)
(Sudaryati, 2010), Pati Aren (Rahim, 2010), campuran Pati Ubi dan Tepung Beras
(Rachtanpun,2012), dan Pati Tapioka ( Harris, 2001).
Salah satu sumber pati adalah berasal dari buah sukun. Buah sukun memiliki
kandungan karbohidrat yang tinggi karena itu sukun merupakan salah satu sumber
berharga untuk menghasilkan pati. Pati yang diperoleh dari sukun menghasilkan 18,5
g/100 g dengan kemurnian 98,86% dan kandungan amilosa 27,68% dan amilopektin
72,32% (Rincom, 2004). Oleh sebab itu Sukun ,memiliki potensi untuk dijadikan
edible film. Zuhra, 2013, telah melakukan pembuatan edible film sifat dari pati sukun
serta analisa sifat mekanik dengan berbagai variasi plastisizer.
Edible film berbasis pati mempunyai kelemahan, yaitu resistensinya terhadap
air rendah dan sifat penghalang terhadap uap air juga rendah karena sifat hidrofilik
pati dapat memengaruhi stabilitas dan sifat mekanisnya (Garcia et al. 2011).
Rendahnya stabilitas film akan memperpendek daya simpan sehingga kurang optimal
karena uap air dan mikroba yang masuk melalui film akan merusak bahan pangan.
Untuk meningkatkan karakteristik fisik maupun fungsional dari film pati, perlu
dilakukan penambahan biopolimer atau bahan lain, antara lain bahan yang bersifat
hidrofobik dan atau yang memiliki sifat antimikroba. Salah satu biopolimer
hidrofobik yang direkomendasikan untuk memperbaiki karakteristik film dari pati
sekaligus mempunyai aktivitas antimikroba adalah kitosan (Chillo et al. 2008).
Universitas Sumatera Utara
3
Kitosan digunakan sebagai biopolimer pencampuran untuk meningkatkan sifat
mekanik karena dapat membentuk ikatan hidrogen antar rantai dengan amilosa dan
amilopektin dalam pati. Kitosan memiliki gugus fungsi amin, gugus hidroksil primer
dan sekunder, dengan adanya gugus fungsi tersebut mengakibatkan kitosan memiliki
kereaktifan kimia yang tinggi karena dapat membentuk ikatan hidrogen, sehingga
kitosan merupakan bahan pencampur yang ideal (Dallan et al., 2006). Film dengan
bahan kitosan mempunyai sifat yang kuat, elastis, fleksibel, dan sulit dirobek (Butler
et al., 1996). Selain itu, film dari kitosan mempunyai nilai permeabilitas air yang
cukup rendah dan bisa digunakan untuk meningkatkan umur simpan produk segar
dan sebagai cadangan makanan dengan nilai aktivitas air yang lebih tinggi
(Kittur et al,. 1998). Antimikroba alami adalah potensi dari kitosan sehingga
diharapkan aman bagi manusia. Tsai dan Su (1999) menunjukkan adanya bakterisidal
dari kitosan udang terhadap E.Coli. Berdasarkan penelitian, Coma et al. (2002)
kitosan menghambat pertumbuhan Listeria monocytogenes.
Pembuatan edible film dari campuran pati dan kitosan sebelumnya telah
dilakukan oleh Boutoom et al 2008, dengan pati yang digunakan adalah pati beras.
Berdasarkan hal tersebut peneliti tertarik untuk membuat Edible film dari pati sukunkitosan menggunakan gliserol sebagai plastisizer, yang akan mengurangi kekakuaan
akibat sifat amilosa yang kaku. Kemudian edible film yang diperoleh dianalisa sifat
fisiko-kimia serta antimikroba dengan melihat ketebalan, kuat tarik, laju transmisi
uap air, ketahanan terhadap air, sifat mengembang, sifat ketahanan termal, morfologi,
gugus fungsi, dan sifat antibakteri.
1.2. Permasalahan
Bagaimanakah karaktersitik edible film yang diperoleh dari variasi pati sukun dan
kitosan menggunakan plastisizer Gliserol?
Universitas Sumatera Utara
4
1.3. Pembatasan Masalah
Dalam penelitian ini objek masalah dibatasi sebagai berikut :
1. Sampel Pati Sukun Berasal dari buah sukun yang diperoleh dari kebun milik
warga di daerah Medan Timur
2. Kitosan yang digunakan adalah kitosan komersial dari salah satu perusahaan
swasta dengan Derajat Deasetilasi sekitar 85 %
3. Parameter yang dianalisis dari edible film pati sukun-kitosan adalah sifat
ketebalan, kemuluran / elongation dan kuat regang putus / tensile strength,
Morfologi permukaan dengan Scanning Electron Microscope / SEM, gugus
fungsi dengan Spectrofotometer Fourier Transform Infra Red / FT-IR, Sifat
Termal dengan Thermal Gravimetry Analysis /TGA, Diferential Thermal
Analysis / DTA, Water Vapour Transmision Rate /(WVTR, Uji Sifat
mengembang ( % Swelling), dan Sifat Biologi ( Sifat Anti Mikroba)
4. Pada uji Anti mikroba, Bakteri yang digunakan adalah bakteri E.Coli
mewakili Bakteri gram Negatif, dan Bakteri Streptococcus Aureus mewakili
bakteri gram Positif.
1.4. Tujuan Penelitian
Untuk mengetahui karakteristik edible film yang dibuat dari pati sukun – kitosan
menggunakan plastisizer Gliserol.
1.5. Manfaat Peneltian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai sifat-sifat dan
karakteristik edible film yang dibuat dari variasi pati sukun dan kitosan menggunakan
plastisizer Gliserol.
Universitas Sumatera Utara
5
1.6. Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen laboratorium meliputi isolasi pati dari
buah sukun, pembuatan edible film dari pati sukun-kitosan dengan penambahan
plastisizer gliserol, kemudian di keringkan di oven pada suhu 450C selama 2 hari,
kemudian dianalisis : Kuat tarik, % Kemuluran, Ketebalan, untuk mengetahui sifat
mekaniknya. Scanning Electron Miroscope (SEM) untuk mengetahui morfologi
permukaan Edible film Pati sukun–kitosan, Spektrofotometer FT-IR (Fourier
Transform Infra Red) untuk mengetahui gugus fungsi, Thermal Gravimetry Analysis
(TGA), Differential Thermal Analysis (DTA) untuk mengetahui sifat termalnya,
Water Vapour Transmition Rate
(WVTR), Uji sifat derajat mengembang (%
Swelling) dan juga sifat anti bakterinya.
1.7. Lokasi Penelitian
Isolasi Pati sukun, Pembuatan edible film, Uji sifat mengembang dan Uji WVTR
(Water Vapour Transmision Rate) dilakukan di Laboratorium Kimia Organik/Proses
Kimia FMIPA USU Medan. Uji Anti-Mikroba dilakukan di laboratorium
Mikrobiologi FMIPA USU Medan. Uji kuat tarik, % Kemuluran dan pengukuran
ketebalan dilakukan di laboratorium penelitian Teknik Kimia Fakultas Teknik USU.
Uji FT-IR (Fourier Transform Infra Red) dilakukan di Laboratorium Kimia Organik
FMIPA UGM, Uji SEM (Scanning Electron Microscopy), Thermal Gravimetry
Analysis (TGA) dan Differential Thermal Analysis
dilakukan di Laboratorium
Terpadu FMIPA USU Medan.
Universitas Sumatera Utara