DAFTAR TABEL
2.2 Pati Alami
Pati adalah salah suatu bahan penyusunan yang paling banyak dan luas terdapat di alam,sebagai karbohidrat cadangan pangan pada tanaman. Sebagian besar pati di simpan dalam akar, umbi, biji buah dan umbi lapis simpan cadangan tersebut berada dalam bentuk granula-granula berukuran lebih besar, disebut dengan pati cadangan.
Pati adalah salah satu hodrokoloid yang di gunakan oleh industry pangan sebagai pengental ataupun pembentukan gel.
Hidrokoloid lainya meliputi gum, pectin, gelatin selulosa agar, keraganan alginate dan lain-lain. Di samping peran tersebut diatas, banyak pati di gunakan untuk pengikat lemak dan pembantu pembentukan emulsi.
Pati yang sering digunakan dalam industri makanan dan farmasi ada dua macam yaitu pati alami (native starch) dan pati termodifikasi. Pati dalam bentuk alami (native starch) adalah pati yang belum mengalami perubahan sifat fisik dan kimia atau diolah secara kimia-fisika. Pati ini banyak digunakan sebagai bahan pengisi (filler) dan pengikat (binder) pada industry farmasi dan industry makanan. Pati alami bisa ditemukan pada biji-bijian dan umbi-umbian.
Gambar 2.3 Penyusun granula dalam pati
Pada pembuatan biopolimer, granula dalam pati memiliki peran penting dalam proses gelatinisasi sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 2.4. granula dalam pati terdiri atas dua penyusun, yaitu amilosa yang merupakan rantai lurus dan amilopektin yang merupakan rantai bercabang seperti pada Gambar 2.3.
Gelatinisasi merupakan proses perubahan pada granula pati dimana granula pati (Gambar 2.4 a) akan menyerap air dan mulai membengkak. Pati dapat menyerap air secara maksimal jika suspensi air dipanaskan pada temperatur 55°C sampai 65°C (Gambar 2.4 b). Suhu gelatinisasi pati mempengaruhi perubahan viskositas larutan pati, dengan meningkatnya suhu pemanasan mengakibatkan penurunan kekentalan suspensi pati. Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi. Gelatinisasi mengakibatkan ikatan amilosa akan cenderung saling berdekatan karena adanya ikatan hidrogen (Gambar 2.4 c). Setelah terjadi proses gelatinisasi, kemudian larutan gelatin dicetak atau dituangkan pada tempat pencetakan dan dikeringkan selama 24 jam. Proses pengeringan akan mengakibatkan penyusutan sebagai akibat dari lepasnya air (Gambar 2.4 d), sehingga gel akan membentuk biopolimer yang stabil (Ginting, 2014).
Gambar 2.4 Proses gelatinisasi (https://aoac.blogspot.com) a. Pati Tapioka
Pati cassava atau pati tapioka adalah tepung yang diperoleh dari umbi akar ketela pohon atau dalam bahasa indonesia disebut singkong. Tapioka memiliki sifat- sifat yang serupa dengan sagu, sehingga kegunaan keduanya dapat dipertukarkan. Tepung ini sering digunakan untuk membuat makanan, bahan perekat, dan banyak makanan tradisional yang menggunakan tapioka sebagai bahan bakunya.
Tapioka adalah nama yang diberikan untuk produk olahan dari akar ubi kayu (cassava). Analisis terhadap akar ubi kayu yang khas mengidentifikasikan kadar air 70%, pati 24%, serat 2%, protein 1% serta komponen lain (mineral, lemak, gula) 3%.
Tahapan proses yang digunakan untuk menghasilkan pati tapioka dalam industri adalah pencucian, pengupasan, pemarutan,
(a)
(b)
(c)
(d)
ekstraksi, penyaringan halus, separasi, pembasahan, dan pengering.
b. Biji Durian
Tanaman durian merupakan buah asli Indonesia yang menempati posisi ke-4 buah nasional dengan produksi yang tidak merata sepanjang tahun, lebih kurang 700 ton per tahun. Buah durian berwarna hijau sampai kecoklatan, tertutup oleh duri-duri yang berbentuk piramid lebar, tajam dan panjang 1 cm. Biji durian berbentuk bulat telur, berkeping dua, berwarna putih kekuning-kuningan atau coklat muda.
Biji durian dapat diperoleh pada beberapa daerah yang mempunyai potensi akan adanya buah durian dimana biji durian tersebut menjadi salah satu limbah yang terbengkalai atau tidak dimanfaatkan, yang sebenarnya banyak mengandung nilai tambah. Agar limbah ini dapat dimanfaatkan sebagaimana sifat bahan tersebut dan digunakan dalam waktu yang relatif lama, perlu diproses lebih lanjut, menjadi beberapa hasil yang bervariasi.
Salah satu cara untuk mengolah biji durian agar lebih tahan lama adalah dengan membuatnya menjadi tepung biji durian. Pati biji durian berbentuk sebuk halus dan berwarna putih kecoklatan.
Kandungan pati yang cukup tinggi dari biji durian dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradable.
c. Pati Glukomanan
Polisakarida merupakan polimer alami yang terbentuk dari satuan struktur monosakarida secara berulang, seperti amilosa yang terbentuk dari D-glukosa yang membentuk polimer linear, amilopektin yang terbentuk dari D-glukosa yang membentuk polimer bercabang, dan glukomanan yang terbentuk dari D-glukosa dan D-mannosa yang membentuk polimer linear. Dalam glukomanan, perbandingan komposisi molar antara glukosa dan manosa adalah 1:1,6. Glukomanan memiliki berat molekul rata-rata (Mw) berkisar antara 200.000 – 2.000.000 (Dave, 1997),
yang berarti derajat polmerisasi (DP) yang dimiliki berkisar antara 497 – 4975.
Gambar 2.5 Molekul penyusun glukomanan (Nelson, 2008) Glukomanan merupakan heteropolisakarida yang mempunyai ikatan β-1-4-glikosida dan mempunyai gugus asetil yang mempengaruhi kelarutan glukomanan dalam air.
Gambar 2.6 Struktur glukomanan (Dave, 1997) d. Beeswax
Beeswax adalah lilin alami yang diproduksi dalam sarang lebah madu. Susunan utamanya antara lain ester asam lemak dan berbagai alkohol rantai panjang. Perkiraan formula kimia untuk beeswax yaitu C15H31COOC30H61, sebagian besar terdiri dari palmitat, palmitoleat, dan ester oleat dari rantai panjang (30-32 karbon) alkohol alifatik. Namun, monoesters lilin dalam lilin lebah kurang dapat dihidrolisis dalam usus manusia dan mamalia,
sehingga tidak ada nilai makanan yang signifikan. Beeswax memiliki titik leleh yang relatif rendah dari 62-65°C. Jika lilin lebah dipanaskan di atas 85°C perubahan warna terjadi. Titik nyala lilin lebah adalah 204,40C (Anonim, 2014).
Gambar 2.7 Struktur kimia beeswax 2.3 Plasticizer Gliserol
Kemasan plastik banyak dimanfaatkan untuk berbagai macam aplikasi, seperti pengemasan makanan dan minuman. Hal ini disebabkan karena sifat kemasan plastik yang ringan, fleksibel, kuat, dan harganya yang murah. Bahan pembuat plastik pada umumnya adalah minyak dan gas sebagai sumber alami, yang kemudian disentesis menjadi bahan plastik. Komponen utama dari bahan pembuat plastik sebelum dalam bentuk polimer adalah monomer yang merupakan bagian dengan rantai terpendek. Misalnya, plastik polietilen mempunyai monomer etilena. Disamping bahan dasar berupa monomer plastik, terdapat bahan-bahan tambahan atau zat aditif yang diperlukan untuk memperbaiki sifat-sifat plastik. Bahan-bahan pembuat plastik ini merupakan bahan dengan berat molekul rendah, yaitu berupa pemlastis (plasticizer), antioksidan, pelumas, penyerap ultraviolet, bahan pengisi, dan penguat. Namun dari beberapa macam zat tambahan pada plastik, bahan tambahan yang terpenting adalah bahan pemlastis.
Bahan pemlastis (plasticizer) adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang ditambahkan untuk memperlemah kekakuan polimer, serta meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer (http://ocw.usu.ac.id/ course/ .../ thp_ 407_
handout_ kemasan_plastik.pdf). Bahan pemlastis larut dalam tiap-tiap rantai polimer sehingga akan mempermudah gerakan molekul polimer dan bekerja menurunkan suhu kristalisasi polimer. Zat
pemlastis mempunyai berat dan ukuran molekul yang kecil, serta titik didih yang tinggi. Ukuran zat pemlastis yang kecil membuat zat pemlastis dapat menempati ruang intermolekul dalam rantai polimer, sehingga molekul-molekul zat pemlastis dapat mengurangi energi yang dibutuhkan molekul untuk melakukan suatu pergerakan dan mengurangi pembentukan ikatan hidrogen antara rantai molekul polimer. Dalam pembuatan film biopolimer, zat pemlastis ditambahkan karena dapat meningkatkan fleksibilitas, memelihara keutuhan, serta menghindarkan terjadinya pori dan retakan pada matriks polimer. Hal ini karena polimer alami, misalnya pati, sangat getas dan rapuh.
Mekanisme kerja plasticizer adalah memisahkan rantai melalui pemutusan ikatan yaitu ikatan hidrogen dan ikatan Van Der Waals atau ikan ion, yang menyebabkan rantai polimer bersatu dan melapisi ikatan energi di tengahnya melalui pembentukan ikatan polimer-plasticizer. Kemudian kelompok polimer mudah larut akan memperbaiki kelarutannya, sedangkan kelompok polimer sulit larut akan memperbaiki pengaruhnya (http://ocw.usu.ac.id
/course/.../thp_407_handout_kemasan_plastik.pdf).
Beberapa jenis bahan pemlastis yang digunakan dalam pembuatan plastik adalah:
Selain yang telah disebutkan di atas, masih banyak lagi jenis plasticizer yang dapat digunakan. Namun dalam pembuatan plastik biodegradable, biasanya zat pemlastis yang digunakan adalah zat pemlastis yang alami seperti air, sorbitol, dan gliserol (Vieira, 2011).
Gliserol merupakan zat yang berupa cairan tidak berwarna hingga kekuningan yang mempunyai banyak sinonim atau nama dagang, diantaranya adalah gliserin atau glycyl alcohol. Gliserol pertama kali diidentifikasi oleh Scheele pada tahun 1770 yang
diperoleh dengan memanaskan zaitun. Scheele menamakan hasil temuannya ini dengan sebutan ‘the sweet principle of fats’. Nama gliserol baru dikenal pada tahun 1811 yang diambil dari bahasa Yunani, glyceros, yang berarti manis.
Gambar 2.8 Struktur kimia gliserol (http://ebookbrowse. com/
tkk-322-handout-gliserin-pdf-d93267580)
Gliserol merupakan tryhydric alcohol C3H5(OH)3 atau 1,2,3-propanetriol. Zat dengan rumus molekul C3H8O3 ini bersifat larut dalam air, tidak berbau, bertekstur kental dan memiliki berat molekul 92,09. Selain itu, gliserol memiliki titik didih yang tinggi yaitu sebesar 290ºC pada tekanan atmosfer. Berat molekul yang rendah dan titik didih yang tinggi merupakan karakteristik dari plasticizer, sehingga cocok digunakan sebagai bahan pemlastis.