Pencirian Edible Film Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol dengan Penambahan Natrium Alginat

PENCIRIAN

EDIBLE FILM

_{PATI TAPIOKA TERPLASTISASI}

SORBITOL DENGAN PENAMBAHAN NATRIUM ALGINAT

DIDIN RIZKI WIJAYA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pencirian Edible Film Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol dengan Penambahan Natrium Alginat adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam daftar pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.

ABSTRAK

DIDIN RIZKI WIJAYA. Pencirian Edible Film Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol dengan Penambahan Natrium Alginat. Dibimbing oleh TETTY KEMALA dan AHMAD SJAHRIZA.

Edible film dari pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan tambahan natrium alginat sangat berpotensi sebagai kemasan yang dapat mempertahankan nilai mutu pangan, dapat dimakan, dan bersifat ramah lingkungan. Film dibuat dengan meragamkan komposisi pati tapioka:natrium alginat sebesar 100:0, 95:5, 90:10, 85:15, dan 80:20% dengan sorbitol 1% dan 2% (v/v) dengan tahapan analisis yang meliputi bobot jenis, kuat tarik, elongasi, sifat termal, morfologi, gugus fungsi, permeabilitas uap air, dan aplikasi. Tambahan sorbitol dan natrium alginat dapat meningkatkan elongasi edible film dan nilai permeabilitas uap air. Tambahan natrium alginat pada komposisi tertentu meningkatkan sifat kuat tarik, sebaliknya tambahan sorbitol menurunkan sifat kuat tarik dan stabilitas termal. Analisis gugus fungsi menunjukkan film terbentuk melalui interaksi secara fisika. Film yang dihasilkan memiliki tingkat homogenitas yang baik, bersifat transparan, dapat mempertahankan mutu pangan, dapat dimakan dan meningkatkan kecerahan warna pangan.

Kata kunci: edible film, natrium alginat, pati tapioka, sorbitol

ABSTRACT

DIDIN RIZKI WIJAYA. Characterization of Edible Film Made of Plasticized-Sorbitol-Tapioca Starch with Sodium Alginate Addition. Supervised by TETTY KEMALA and AHMAD SJAHRIZA.

Edible film made from plasticized sorbitol tapioca starch with the addition of sodium alginate is potentially used for food wrap that can maintain the food quality, edible, and environmentally friendly. The film was produced by varying the composition of tapioca starch:sodium alginate at 100:0, 95:5, 90:10, 85:15, and 80:20% with sorbitol 1% and 2% (v/v). The characterization included density, tensile strength, percent elongation, thermal properties, morphology, functional groups, water vapor permeability, and the application. The addition of sorbitol and sodium alginate could increase the edible film elongation and water vapor permeability value. The addition of sodium alginate composition to certain level would increase its tensile strength properties but the addition of sorbitol would decreased tensile strength and thermal stability. Functional groups analysis showed that the films were formed through physical interaction. The films produced were homogeneous, transparent, preserving food quality, edible and brightening food color.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

PENCIRIAN

EDIBLE FILM

_{PATI TAPIOKA TERPLASTISASI}

SORBITOL DENGAN PENAMBAHAN NATRIUM ALGINAT

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR 2013

Judul Skripsi : Pencirian Edible Film Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol dengan Penambahan Natrium Alginat

Nama : Didin Rizki Wijaya NIM : G44090030

Disetujui oleh

Dr Tetty Kemala, SSi MSi Pembimbing I

Drs Ahmad Sjahriza Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS Ketua Departemen

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas rahmat dan karunia-Nya yang berlimpah sehingga penulis dapat menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Februari sampai Juli 2013 ini ialah edible film, dengan judul Pencirian Edible Film Pati Tapioka Terplastisasi Sorbitol dengan Penambahan Natrium Alginat.

Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Dr Tetty Kemala, SSi MSi dan Bapak Drs Ahmad Sjahriza selaku pembimbing yang senantiasa memberikan saran dan kritik yang membangun kepada penulis selama melakukan penelitian. Ucapan terima kasih tak terhingga kepada Apa, Mamah, Ibnu dan ce Ima serta seluruh keluarga atas nasihat, kasih sayang, bantuan materi, dan doa-doanya. Tidak lupa juga penulis ucapan terima kasih kepada rekan-rekan seperjuangan (Uni, kak Doni, Nadhilla, Asep, dan Novi) atas bantuan dan dorongannya serta seluruh teman-teman kimia 46 yang selalu memberikan semangat, dan juga kepada saudari Mela yang selalu memberikan motivasi dan banyak membantu selama berjalannya penelitian.

Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vii

DAFTAR GAMBAR vii

DAFTAR LAMPIRAN vii

PENDAHULUAN 1

METODE 3

Alat dan Bahan 3

Metode Percobaan 3

HASIL DAN PEMBAHASAN 6

Edible Film Pati Tapioka-Natrium Alginat 6

Ketebalan 7

Bobot Jenis 8

Uji Tarik 9

Analisis Termal 11

Analisis Morfologi 13

Analisis Gugus Fungsi 14

Permeabilitas Uap Air 14

Uji Aplikasi 16

SIMPULAN DAN SARAN 17

Simpulan 17

Saran 17

DAFTAR PUSTAKA 17

LAMPIRAN 20

DAFTAR TABEL

1 Komposisi pembuatan edible film 4

2 Spektrum hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR 14

DAFTAR GAMBAR

1 Struktur amilosa dan amilopektin pada pati 1

2 Struktur molekul alginat (A. M= segmen Mannuronat, B.

G= segmen Guluronat, C. GGMM = segmen Guluronat dan Mannuonat) 2 3 Pengamatan visual edible film dengan berbagai komposisi 7 4 Pengaruh komposisi edible film terhadap ketebalan dengan sorbitol 1%

( ) dan sorbitol 2% ( ) 8

5 Pengaruh komposisi edible film terhadap bobot jenis dengan sorbitol

1% ( ) dan sorbitol 2% ( ) 10

6 Pengaruh komposisi edible film terhadap kuat tarik dengan sorbitol

1% ( ) dan sorbitol 2% ( ) 10

7 Pengaruh komposisi edible film terhadap persen elongasi dengan

sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( ) 11

8 Kurva DTA/TGA edible film; (a) sorbitol 1%, (b) sorbitol 2% 12 9 Hasil foto SEM pada permukaan edible film dengan perbesaran 5.000x 13 10 Pengaruh komposisi edible film terhadap nilai permeabilitas uap air

dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( ) 16 11 Hasil pengamatan uji aplikasi pada buah anggur hari ke-15:

(a) kontrol, (b) edible film tanpa natirum alginat, (c) edible film

dengan tambahan natrium alginat 17

DAFTAR LAMPIRAN

1 Bagan alir penelitian 20

2 Data ketebalan edible film 21

3 Analisis bobot jenis edible film 22

4 Hasil analisis kuat tarik dan persen elongasi 23

5 Spektrum FTIR 24

6 Hasil uji permeabilitas uar air edible film 26

PENDAHULUAN

Edible film merupakan lembaran film atau lapis tipis sebagai bagian dari produk pangan, mempertahankan mutu pangan dan dapat dimakan bersama-sama dengan produk tersebut (Pranamuda 2001). Dalam aplikasinya, edible film dapat memperpanjang umur simpan produk pangan karena sifat mekanisnya dan kemampuannya sebagai barrier (Kayserilioglu et al. 2003), sehingga memberikan efek pengawetan pada produk pangan. Kualitas makanan yang dikemas dapat menurun disebabkan proses oksidasi, perubahan organoleptik, pertumbuhan mikroba, atau penyerapan uap air. Bahkan film plastik dari bahan seperti polietilena dan polistirena dapat mengakibatkan keberadaan zat-zat tertentu yang dapat termigrasi ke dalam bahan pangan. Oleh karena itu, edible film diharapkan dapat mengurangi kerusakan yang dapat menurunkan mutu produk tersebut. Selain itu, edible film bisa berfungsi sebagai antimikroba dan antioksidan. Edible film itu sendiri dapat dibuat dari hidrokoloid (alginat, karaginan, pati), lipid (lilin/wax, asam lemak), atau komposit dari keduanya (Bourtoom 2008).

Penelitian mengenai edible film berbahan dasar pati telah banyak dilakukan antara lain pati sagu (Said 2005), pati yam (Mali et al. 2005), pati kentang (Bae 2008), pati beras (Bourtoom 2008). Kadar amilosa dan amilopektin dalam pati berpengaruh terhadap kekompakan film, semakin tinggi kadar amilosa dalam pati akan membuat film menjadi lebih kompak karena amilosa bertanggung jawab terhadap pembentukkan matriks film (Myllärinen 2002). Struktur pati terlihat pada Gambar 1. Menurut Murphy (2006), kandungan amilosa pati tapioka adalah 17%, oleh karena itu pati tapioka sangat berpotensi untuk digunakan sebagai bahan edible film yang baik.

2 Penggunaan pati sebagai bahan dasar pembuatan edible film didasarkan pada biaya yang relatif murah dibandingkan dengan bahan lain seperti protein maupun lipid, kelimpahan bahan baku yang besar, dapat dimakan, keteruraian hayatinya yang tinggi dan sifat termoplastiknya (Mali et al. 2005). Banyak usaha yang telah dilakukan untuk mengatasi kelemahan edible film yang terbuat dari pati, seperti memodifikasi pati dengan gugus asetil (Said 2005), tambahan natrium alginat pada pati terplastisasi gliserol (Ulfiah 2013), maupun dengan penambaan bahan pemlastis sorbitol, gliserol, dan pelietilena glikol (Bourtoom 2008).

Alginat diproduksi dari rumput laut famili Phaeophyceae, secara kimiawi adalah kopolimer (1,4) ß-D asam mannuronat dan α-L asam guluronat (Gambar 2). Alginat merupakan sumber yang sangat potensial dalam beberapa aplikasi seperti pengemas makanan, karena sifatnya yang tidak beracundan larut dalam air (Pavlath 1999). Film alginat memiliki sifat jernih, keras, dan fleksibel (McNeely dan Pettitt 1973). Awalnya film alginat agak rapuh dan kurang fleksibel, namun hal tersebut dapat diatasi dengan tambahan pemlastis (Martino et al. 2005). Film alginat tahan terhadap minyak dan lemak, tetapi perlindungan terhadap uap air rendah serta dapat menghambat reaksi oksidasi pada bahan pangan (McNeely and Pettitt 1973).

Gambar 2 Struktur molekul alginat (A. M= segmen Mannuronat, B. G = segmen Guluronat, C. GGMM = segmen Guluronat dan Mannuonat) (Pavlath 1999).

3

yang kurang bagus. Menurut Oakley (2010), pemlastis sorbitol dapat meningkatkan kuat tarik dibandingkan dengan pemlastis gliserol pada film yang terbuat dari pati. Oleh karena itu, penggunakan pemlastis sorbitol diharapkan dapat meningkatkan sifat kuat tarik pada film pati-alginat.

Penelitian ini bertujuan membuat edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan tambahan natrium alginat, mempelajari pengaruh nisbah komposisinya, menganalisis sifat mekanik dan menganalisis morfologi edible film yang dihasilkan guna memperoleh suatu kemasan yang dapat mempertahankan mutu pangan sekaligus dapat dimakan secara langsung beserta pangan tersebut, serta bermanfaat dalam mengurangi permasalahan lingkungan.

METODE

Alat dan Bahan

Analisis dalam penelitin ini dilakukan menggunakan piknometer pirex 5 mL, alat uji tarik INSTRON 3369, spektrofotometer FTIR IRPrestige-21 Shimadzu, mikroskop cahaya (Kruss optical Germany), SEM JEOL T330A, TGA/DTA (Shimadzu DTG-60H, TA-60WS, dan FC-60A), pengaduk magnetik, dan peralatan kaca. Bahan-bahan yang digunakan adalah pati tapioka (food grade), natrium alginat (food grade), sorbitol (food grade) dan akuades.

Metode Percobaan

Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi pembuatan edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan tambahan natrium alginat. Tahap pencirian yang meliputi penentuan bobot jenis edible film, pengujian kuat tarik, analisis termal, analisis permeabilitas uap air, uji visual, analisis gugus fungsi dengan spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR), dan analisis morfologi dengan mikroskop elektron payaran (SEM) (Lampiran 1).

Pembuatan Edible Film _{Pati Tapioka-Natrium Alginat dengan Pemlastis} Sorbitol

4 terbebas dari gelembung udara. Kemudian larutan film tersebut dicetak diatas pelat kaca. Lalu film dikeringudarakan selama 2×24 jam dan dilepaskan untuk dianalisis.

Tabel 1 Komposisi pembuatan edible film

Simbol _{Pati Tapioka : Na Alginat (%)} Komposisi Sorbitol (%)

Bobot jenis setiap sampel paduan diukur dengan cara setiap sampel dipotong dengan ukuran yang seragam menggunakan pembolong kertas. Kemudian dicatat bobot W0, W1, W2, dan W3 setiap sampel. Bobot jenis contoh ditentukan dengan

Film yang telah dikeringkan dipotong dengan ukuran panjang 100 mm dan lebar 20 mm. Kedua ujung sampel film dijepit pada mesin penguji. Selanjutnya, panjang awal dicatat dan ujung tinta pencatat diletakkan pada posisi 0 dalam grafik. Tombol start ditekan dan alat akan menarik sampel sampai putus. Pengukuran elongasi dilakukan dengan cara yang sama dengan pengujian kekuatan tarik. Perhitungan besarnya kekuatan tarik dan persen perpanjangan (elongasi) dapat menggunaan Persamaan 2 dan 3.

τ

=

Fmaks

5

Keterangan:

τ : kekuatan tarik (MPa) Fmaks : tegangan maksimum (N) A : luas penampang lintang (mm2)

%E =∆L_L

0 ×100% ...3

Keterangan:

%E : perpanjangan (%)

ΔL : pertambahan panjang spesimen (mm) L0 : panjang spesimen mula-mula (mm)

Analisis Termal dengan TGA/DTA

Film komposit pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan natrium alginat ditimbang sebanyak 25 mg. Setelah itu, digerus dalam lumpang dan dicetak pada pelat platinum untuk dilakukan analisis termal. Bahan pembanding yang digunakan, yaitu (Al(OH)3). Kondisi alat diatur dan dioperasikan pada suhu 28-400 ºC dengan kecepatan pemanasan 20 ºC per menit. Hasil analisis termal berupa kurva hubungan waktu dengan suhu.

Analisis Morfologi dengan SEM

Analisis dilakukan menggunakan mikroskop elektron payaran (SEM). Sampel yang berupa film dimasukkan ke dalam tempat sampel dengan perekat ganda dan dilapisi dengan logam emas pada keadaan vakum. Sampel yang telah dilapisi diamati menggunakan SEM dengan tegangan 15 kV.

Analisis Gugus Fungsi dengan FTIR

Analisis dilakukan menggunakan spektrofotometer inframerah transformasi fourier (FTIR). Sampel yang berupa film ditempatkan ke dalam tempat contoh. Spektrum FTIR dari film direkam menggunakan spektrometer pada suhu ruang. Hasilnya diperoleh berupa spektrogram hubungan antara bilangan gelombang dengan intensitas.

Penentuan Permeabilitas Uap Air (ASTM E96-95 1995)

6 selama 5 jam. Nilai Laju Transmisi Uap Air (WVTR) dan Permeabilitas Uap Air (WVP) masing-masing diperoleh menggunakan Persamaan 4 dan 5.

WVTR

=

bobot air yang hilang_waktu×luas

=

_areaflux ...4

Uji aplikasi dilakukan dengan mengaplikasikan film pada buah anggur hijau. Produk pangan dikemas dengan teknik coating menggunakan sampel edible film. Selanjutnya dilihat pengaruh terhadap mutu anggur hijau tersebut secara visual setiap 3 hari sekali selama 15 hari.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Edible Film _{Pati Tapioka-Natrium Alginat}

Pembuatan edible film dilakukan dengan cara memplastisasi pati tapioka dengan sorbitol, kemudian menambahan natrium alginat pada pati terplastisasi tersebut dengan berbagai komposisi. Dalam satu kali pembuatan terdiri dari dua tahap, yaitu tahap pertama adalah proses plastisasi pati tapioka menggunakan sorbitol yang bertujuan agar terjadi dispersi molekul pemlastis ke dalam fase polimer, bila pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer maka proses dispersi akan berlangsung dalam skala molekul sehingga terbentuk larutan polimer terplastisasi yang kompetibel. Tahap kedua, yaitu proses pencampuran larutan natrium alginat dan gelatinasi untuk memperoleh film yang kompatibel. Menurut Murphy (2006), suhu gelatinasi pati tapioka berkisar antara 62-73 °C. Oleh karena itu, pada peneltitian ini dilakukan pemanasan pada suhu 65-80 °C agar pati tapioka seluruhnya tergelatinasi. Proses gelatinasi merupakan proses mengembangnya pati karena penyerapan pelarut secara maksimal sehingga pati tidak mampu kembali pada kondisi semula (Winarno 2004). Kondisi ini ditandai dengan naiknya viskositas larutan dan campuran menjadi transparan.

7

juga akan mempengaruhi kompatibilitas film yang dihasilkan.Semakin kompatibel paduan maka semakin homogen paduan yang dihasilkan (Kemala et al. 2010). Menurut Rosida (2007), Kehomogenan film dapat dilihat ada tidaknya perbedaan antar komponen penyusunnya, semakin homogen maka semakin tidak adanya perbedaan tersebut baik dalam bentuk, ukuran maupun warna. Hasil pengamatan menggunakan kamera digital terdapat pada Gambar 3.

Gambar 3 Pengamatan visual edible film dengan berbagai komposisi Secara keseluruhan edible film yang terbentuk tidak berwarna atau cenderung transparan secara kasat mata. Penambahan konsentrasi natrium alginat membuat edible film yang terbentuk semakin transparan dan tidak kaku. Ini terlihat pada komposisi pati-Na alginat 80:20% dengan sorbitol 1% dan 2% (v/v) (D1 dan D2) yang memiliki tingkat transparan lebih tinggi. Hasil ini sesuai dengan yang dilaporkan McNeely and Pettitt (1973), bahwa film yang terbuat dari alginat akan menghasilkan film yang transparan. Penambahan natrium alginat yang berlebihan juga dapat membuat film menjadi berwarna kekuningan (Ulfiah 2013). Penambahan sorbitol 1% dan 2% tidak terlalu berpengaruh terhadap kenampakkan edible film yang terbentuk. Edible film yang dihasilkan memiliki kelarutan yang cukup tinggi di dalam air. Hal ini merupakan salah sifat yang paling penting makanan dan aplikasi farmasi (Sothornvit dan Krochta 2000).

Ketebalan

8

Gambar 4 Pengaruh komposisi edible film terhadap ketebalan dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( )

Edible film komposisi A, yaitu pati- Na alginat dengan sorbitol 2% memiliki nilai ketebalan yang lebih tinggi dibandingkan dengan edible film dengan komposisi yang sama, begitu pula dengan komposisi pati-Na alginat 90:10% dan 80:20%. Nilai ketebalan pada komposisi pati-Na alginat 85:15% dengan sorbitol 1% dan 2% (v/v) memiliki nilai ketebalan yang sama, hal ini dapat disebabkan kekentalan larutan pada proses pencetakan tidak sama, dimana komposisi pati-Na alginat 85:15% dengan sorbitol 1% (v/v) (komposisi C1) memiliki tingkat kekentalan yang lebih tinggi dibandingkan komposisi pati-Na alginat 85:15% dengan sorbitol 2% (v/v) (komposisi C2) sehingga pada saat proses pengeringan, penyusutan ketebalan edible film semakin kecil. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tambahan natrium alginat dan sorbitol mempengaruhi ketebalan edible film yang dihasilkan.

Menurut Park et al. (1993), ketebalan edible film dipengaruhi oleh luas cetakan, volume larutan, dan banyaknya total padatan dalam larutan. Penambahan natrium alginat dan sorbitol akan mempengaruhi kekentalan larutan edible film. Tingkat kekentalan larutan juga mempengaruhi ketebalan film yang dihasilkan. Semakin banyak jumlah sorbitol yang ditambahkan dalam volume larutan dan luas cetakan yang sama, akan meningkatkan total padatan dalam larutan, sehingga yang mengendap sebagai pembentuk edible film semakin banyak. Selanjutnya ketika pelarut menguap maka edible film yang terbentuk semakin tebal. Penambahan natirum alginat juga mempengaruhi ketebalan film. semakin banyak natrium alginat yang ditambahkan viskositas larutan semakin bertambah sehingga larutan akan semakin kental dan film yang terbentuk juga semakin tebal.

Bobot Jenis

9

jenis dilakukan dengan mengukur berat jenis padatan polimer menggunakan piknometer. Hasil perhitungan nilai bobot jenis dapat dilihat pada Lampiran 3.

Berdasarkan Gambar 5, edible film dari pati tanpa tambahan natrium alginat memiliki nilai bobot yang kecil, yaitu 0.2739 g/mL. Adanya tambahan natrium alginat dapat meningkatkan bobot jenis edible film yang dihasilkan. Hal ini disebabkan natrium alginat memiliki bobot jenis sebesar 1.601 g/mL (Ulfiah 2010) sehingga tambahan natrium alginat dapat meningkatkan keteraturan molekul dalam edible film. Hasil penelitian juga menunjukkan semakin bertambahnya natrium alginat, edible film yang dihasilkan memiliki bobot jenis yang semakin menurun. Penambahan natrium alginat dengan komposisi 5, 10, 15, dan 20% memiliki bobot jenis berturut-turut sebesar 1.0657, 0.8941, 0.7062, dan 0.5886 g/mL (sorbitol 1%) serta 0.4924, 0.4263, 0.3688, dan 0.3355 g/mL (sorbitol 2%). Hal ini disebabkan karena menurunnya interaksi rantai utama polimer seiring dengan peningkatan konsentrasi natrium alginat sehingga merenggangkan rantai-rantai polimer yang berakibat keteraturan film yang semakin menurunHasil analisis yang ditunjukkan pada Gambar 5 juga memperlihatkan tambahan konsentrasi sorbitol menurunkan nilai bobot jenis. Hal ini disebabkan keteraturan molekul di dalam film menurun akibat terdispersinya molekul pemlastis pada rantai polimer yang membuat jarak antar rantai semakin besar dan volume yang ditempati akan menjadi besar sehingga bobot jenis juga akan menurun. Berat jenis polimer akan meningkat seiring meningkatnya kuat tarik, kekerasan, dan kekakuan polimernya (Kemala et al 2010).

Gambar 5 Pengaruh komposisi edible film terhadap bobot jenis dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( )

Uji Tarik

10 pada proses peregangan sebelum putus, sedangkan persen elongasi adalah perubahan panjang maksimum yang dialami spesimen pada saat ditarik sampai putus (McHugh dan Krochta 1994). Hasil kuat tarik dan persen elongasi dapat dilihat pada Lampiran 4.

Gambar 6 Pengaruh komposisi edible film terhadap kuat tarik dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( )

11

Gambar 7 Pengaruh komposisi edible film terhadap persen elongasi dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( )

Berdasarkan data hasil penelitian pada Gambar 7 menunjukkan bahwa peningkatan komposisi natrium alginat dan pemlastis sorbitol pada edible film meningkatkan nilai persen elongasi. Pada konsentrasi sorbitol yang sama, edible film dengan konsentrasi natrium alginat 5% menghasilkan persen elongasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan tambahan natrium alginat 10%. Persen elongasi terbesar terdapat pada edible film dengan natrium alginat 20% dengan sorbitol 2% (v/v) (komposisi D2), yaitu 27.63%. Namun, persen elongasi terkecil terdapat pada komposisi pati tapioka tanpa tambahan natrium alginat dengan sorbitol 1% (v/v) (komposisi P1), yaitu 1.89%. Menurut Lukasik dan Ludescher (2005), pemlastis dapat mengurangi energi aktivasi untuk pergerakan molekul dalam matriks. Semakin berkurangnya pergerakan molekul dapat menambah daya elastis dari edible film. Film yang terbuat dari alginat menghasilkan film yang fleksibel (McNeely and Pettitt 1973).

Analisis Termal

12 dan natrium alginat. Hasil analisis TGA menunjukkan penurunan bobot sampel sabesar 18.218 mg (70.61%) untuk tambahan sorbitol 1% dan 18.459 mg (78.22%) untuk tambahan sorbitol 2% pada rentang suhu 28-400 °C. Adanya peningkatan penurunan bobot sampel pada tambahan sorbitol 2% diakibatkan pemlastis dapat menurunkan stabilitas termal edible film akibat turunnya interaksi rantai antar polimer sehingga derajat kebebasan rantai polimer meningkat. Oleh karena itu, penurunan bobot film akan lebih cepat.

(a)

13

Kurva DTA dapat digunakan melihat nilai suhu leleh (Tm). Kurva DTA yang dihasilkan menunjukkan suhu pelelehan (Tm) edible film sebesar 138.10 °C untuk tambahan sorbitol 1% dan 116.35 °C untuk sorbitol 2%. Komposisi pati yang lebih besar menyebabkan sifat pati yang lebih dominan. Menurut Mark (1999), suhu pelelehan pati terjadi pada 160 °C. Penurunan suhu pelelahan ini diakibatkan adanya pemlastis yang menurunkan stabilitas termal edible film. Semakin banyak pemlastis yang ditambahkan, semakin turun juga suhu pelelehannya atau lebih bersifat amorf. Hal ini juga yang menyebabkan pada kurva TGA, mengakibatkan edible film dengan sorbitol 2% mengalami penurunan bobot yang lebih besar. Hasil ini membuktikan adanya keterkaitan antara sifat termal dengan nilai bobot jenis dan kuat tarik. Hasil analisis bobot jenis edible film yang telah dilakukan sebelumnya, menunjukkan bahwa komposisi D dengan sorbitol 1% memiliki nilai bobot jenis dan kuat tarik yang lebih besar dibandingkan komposisi D dengan sorbitol 2%.

Analisis Morfologi

Analisis morfologi dari edible film dilakukan untuk mengetahui morfologi dari edible film, analisis ini juga bertujuan untuk mengetahui tingkat kehomogenan film tersebut. Film yang dianalisis adalah film yang memiliki homogenitas paling tinggi secara kasat mata, yaitu film dengan komposisi pati:Na alginat 80:20% dengan sorbitol 2% (v/v) (Komposisi D2).

14

Analisis Gugus Fungsi

Analisis dengan menggunakan FTIR pada penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi gugus-gugus fungsi yang terdapat pada edible film. Proses pencampuran semua bahan edible film dapat mengakibatkan adanya interaksi, baik interaksi secara fisik maupun secara kimia. Hal tersebut dapat dilihat dengan munculnya puncak-puncak gugus fungsi yang terbentuk. Menurut Harvey (2000), munculnya gugus fungsi baru pada spektrum menandakan terbentuknya interaksi secara kimia, sedangkan pencampuran secara fisika ditandai dengan adanya gabungan gugus fungsi antara komponen-komponen penyusun edible film. Hasil spektrum FTIR dapat dilihat pada Lampiran 5.

Pola spektrum FTIR dari pati tapioka, natrium alginat, sorbitol dan edible film yang dihasilkan dapat dilihat pada Lampiran 5. Berdasarkan hasil analisis spektrum pada Tabel 2, terlihat munculnya kembali puncak-puncak spektra dari pati tapioka, natrium alginat, dan sorbitol pada puncak–puncak spektra edible film yang dihasilkan. Hasil ini menandakan bahwa interaksi yang dalam proses pembuatan edible film dari pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan tambahan natrium alginat terjadi secara fisika karena tidak menghasilkan puncak-puncak baru pada spektrum.

Tabel 2 Spektrum hasil analisis gugus fungsi dengan FTIR

Permeabilitas Uap Air

Pengukuran permeabilitas uap air (WVP) sangat perlu dilakukan untuk mengukur kemampuan edible film dalam menghambat keluar masuknya air ke

1411.89 Regangan C-O karboksilat

1122.57 Regangan C-O-C

1415.75 Regangan C-O karboksilat

1153.43 Regangan C-O-C

15

mengakibatkan tumbuhnya mikroorganisme sehingga menurunkan tingkat keawetan. WVP merupakan ukuran suatu bahan dapat dilalui oleh uap air. Oleh karena itu, nilai WVP yang tinggi sangat tidak diharapkan pada bahan pengemas. Menurut Lastriyanto (1998), Hukum Fick mengenai difusi merupakan teori dasar yang melandasi peristiwa transfer uap air melalui edible film. Dalam penelitian ini, proses transmisi uap air pada edible film berbahan pati tapioka dan natrium alginat berlangsung secara difusi melalui ruang pori. Gel merupakan bahan semi padat, berpori, larut dalam air dan tersusun dari makromolekul. Hasil pengukuran nilai permeabilitas uap air dapat dilihat pada Lampiran 6.

Hubungan pengaruh komposisi natrium alginat dan sorbitol terhadap nilai permeabilitas uap air ditunjukkan oleh Gambar 10. Hasil pengukuran menunjukkan peningkatan konsentrasi sorbitol dan tambahan natrium alginat pada konsentrasi tertentu meningkatkan nilai WVP pada edible film. Nilai WVP yang tinggi disebabkan karena adanya sifat hidrofilik dari pati tapioka dan natrium alginat tersebut. Menurut Sothorvit dan Krochta (2000), pemlastis mengurangi gaya antarmolekul rantai polimer dan miningkatkan volume bebas polimer, sehingga diduga menyebabkan adanya ruang yang lebih bebas untuk air dan molekul lain untuk berpindah. Dari Gambar 10 terlihat edible film komposisi pati:Na alginat 100:0% dengan sorbitol 1% (v/v) (komposisi P) memiliki nilai WVP terkecil, yaitu 0.9496×10-9 gs-1m-1Pa-1. Oleh karena itu, filmdengan komposisi P1 merupakan film yang paling baik untuk bahan pengemas. Hal sebaliknya terlihat pada komposisi natrium alginat 10% dengan sorbitol 2% (v/v) (komposisi B2) yang memiliki nilai WVPterbesar (1.3479×10-9 gs-1m-1Pa-1). Nilai WVP dari semua komposisi edible film lebih besarjika dibandingkan dengan nilai WVP dari pengemas sintetik HDPE, yaitu hanya 0.00064×10-9 _gs-1_m-1_Pa-1 _{(Bae et al. 2008). Namun demikian, pengemas} sintetik tidak dapat diperbaharui secara alami dan bisa membahayakan tubuh jika termakan.

Gambar 10 Pengaruh komposisi edible film terhadap nilai permeabilitas uap air dengan sorbitol 1% ( ) dan sorbitol 2% ( )

16 mempengaruhi transfer uap air. Edible film dari polisakarida merupakan penahan yang kurang baik terhadap transfer uap air, namun merupakan penahan yang baik terhadap transfer O2 dn CO2 (Mc Hugh dan Krochta 1994).

Uji Aplikasi

.

a

b

c

Gambar 11 Hasil pengamatan uji aplikasi pada buah anggur hari ke-15: (a) kontrol, (b) edible film tanpa natirum alginat, (c) edible film dengan tambahan natrium alginat

17

umum buah anggur yang dilapisi oleh bahan edible film memiliki tekstur yang tetap selama penyimpanan 15 hari dan memiliki warna yang lebih cerah jika dibandingkan dengan kontrol.

Berdasarkan Gambar 11 terlihat pada kontrol bahwa pada hari ke-15 kualitas anggur mengalami penurunan karena adanya proses pembusukan dan penyusutan tekstur anggur tersebut. Hal ini menandakan adanya proses oksidasi yang cepat pada anggur sehingga cepat membusuk serta banyaknya kandungan air pada anggur yang terlepas ke udara yang menyebabkan penyusutan. Hasil uji aplikasi dengan komposisi pati:Na alginat 100:0% dengan sorbitol 1% (v/v) juga terlihat sudah mengalami keretakan pada hari ke-15, namun mutu dari anggur lebih dipertahankan dibandingkan dengan kontrol. Hal ini disebabkan film tersebut tidak memiliki sifat mekanik yang baik. Pada edible film dengan tambahan natrium alginat secara umum dapat mempertahankan kualitas warna dan tekstur dari sampel uji, yang berarti baik untuk dijadikan bahan pengemas makanan khususnya untuk komposisi pati tapioka:natrium alginat 80:20% dengan sorbitol 2%.

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Pembuatan edible film pati tapioka terplastisasi sorbitol dengan tambahan natrium alginat telah berhasil dilakukan dengan menghasilkan film yang transparan. Penambahan konsentrasi sorbitol dan natrium alginat dapat meningkatkan sifat elastis filmdannilai permeabilitas uap air. Selain itu tambahan natrium alginat pada konsentrasi tertentu meningkatkan sifat kuat tarik film, sebaliknya tambahan sorbitol menurunkan sifat kuat tarik dan stabilitas termal edible film. Film pati tapioka dengan tambahan natrium alginat dapat mempertahankan nilai mutu makanan dan mencerahkan buah anggur khususnya komposisi pati tapioka:natriu alginat 80:20% dengan sorbitol 2%. Hasil spektrum FTIR menunjukkan edible film yang terbentuk terjadi melalui proses interaksi secara fisika. Edible film yang dihasilkan memiliki tingkat homogenitas yang baik.

Saran

Perlu adanya proses pengontrolan pengadukkan saat proses pembuatan edible film, perlu dilakukannya analisis permeabilitas oksigendan karbondioksida pada film yang terbentuk, analisis XRD, perlu adanya optimasi komposisi bahan edible film yang teah dibuat. Serta perlu adanya tambahan antioksidan atau antibakteri untuk meningkatkan guna edible film.

18 [ASTM] America Sociaty for Testing and Materials. 1995. Standart Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, E96-95. Philadelphia (US): ASTM.

[ASTM] America Sociaty for Testing and Materials. 2005. Standard Test Methods for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting, D638. Philadelphia (US): ASTM.

Bae Ho J, Cha Dong S, Whiteside WS, dan Park Hyun J. 2008. Film and pharmaceutical hard capsule formation properties of mungbean, waterchestnut, and sweet potato starches. Food Chemistry. 106:96-105. Bourtoom, T. 2008. Edible films and coating: characteristics and properties.

International Food Research Journal. 15(3):1-12.

Harvey D. 2000. Modern Analytical Chemistry. New York: McGraw-Hill.

Hasanah N. 2012. Pembuatan dan pencirian plastik pati tapioca dengan pemlastis gliserol [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Kayserilioglu, B.S., U. Bakir, L. Yilmaz, and N.I Akkasu. 2003. Drying temperature and relative humidity effects on wheat gluten film properties. J. Agric. Food Chem. 51(4): 964-968.

Kemala T. 1998. Pengaruh zat pemlastis dibutil ftalat pada polyblend polistirena-pati [tesis]. Bandung (ID): Institut Teknologi Bandung.

Kemala T, Fahmi MS, Achmadi SS. 2010. Pembuatan dan pencirian paduan polistirena-pati. Indones J Mat Sci. 12(1):30-35.

Lastriyanto A. 1998. Penentuan permeabilitas film edibel terhadap uap air, oksigen dan karbondioksida [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Lukasik KV, Ludescher RD. 2005. Effect of plasticizer on dynamic site heterogeneity in cold-cast gelatin films. J Food Hydrocolloids. 20: 88-95. Mali S, M.V.E. Grossmann M.A., Garcia, M.N. Martino, and N.E. Zaritzky. 2005.

Mechanical and thermal properties of yam starch films. J Food Hydrocolloids

19:157-164.

Mark JE. 1999. Polymer Data Handbook. New York (US): Oxford University.

Martino VP, Ruseckaite RA, Jiménez A. 2005. Processing and Mechanical characterization of plasticized Poly (lactide acid) films for food packaging. Proceeding of The 8th Polymers for Advanced Technologies International Symposium; Budapest, Hungary, 13-16 Sep 2005.

McHugh TH, Krochta JM. 1994. Sorbitol vs glycerol plasticized whey protein edible film: integrated oxygen permeability and tensile property evaluation. J of Agric and Food Chem. 42(4): 841-845.

McNeely, W.H. and D.J. Pettitt. 1973. Algin. Di dalam: Whistler, R.L. and BeMiller, J.N, editor. Industrial Gums-Polysaccharides and Their Derivatives. New York (US): Academic Press.

Murphy P. 2006. Starch: manufacture and structure. Di dalam: Eliasson AC, editor. Starch in Food: Structure, Function, and Application. Manchester (UK): CRC Press.

Myllärinen P, Riitta P, Jukka S, and Pirkko F. Effect of glycerol on behvior of amylose and amylopectin films. Carbohydrat Polymers. 50: 355-361.

19

Olivas GI, Gustavo V, Barbosa-Cànovas. 2008. Alginate-calcium films: Water vapor permeability and mechanical properties as affected by plasticizer and relative humidity. LWT. 41: 359-366.

Park JW, Testin RF, Vergano DJ, Park HJ, Weller CL. 1993. Application of laminated edible film to potato chip packaging. J Food Sci. 61(4): 766. Parvin F, et al. Preparation and characterizat of gamma irradiated sugar containing

starch/poly (vinyl alcohol)-based blend films. J Polym Environ. 6(011): 1007-1017.

Pavia DL, Gary ML, George SK. 2001. Introduction to Spectroscopy. London (UK): Thomson Learning.

Pavlath A. E, C. Gossett, W. Camirand, dan G. H. Robertson. 1999. Ionomeric films of alginate acid. J food Sci.1(64): 61-63.

Pranamuda H. 2001. Pengembangan bahan plastik biodegradable berbahan baku pati tropis. Di dalam: Seminar Bioteknologi untuk Indonesia Abad 21; 2001 Feb 1-14; Jakarta, Indonesia. Jakarta (ID): Sinergy Forum-PPI Tokyo Institute of Technology. hlm 1-6.

Rosida A. 2007. Pencirian poliblend poliasamlaktat dengan poli(ɛ-kaprolakton). [skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Said M. 2005. Pembuatan dan Karakteristik Pati sagu Asetil Pada Edible Film yang Dihasilkan [Tesis]. Yogyakarta (ID): Ilmu Teknologi Pangan Fakultas

Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada.

Sothornvit R, Krochta JM. 2000. Plasticizer effect on oxygen permeability of ß-lactoglobulin films. J of Agric and Food Chem. 48: 6298-6302.

20 Lampiran 1 Bagan alir penelitian

Pati tapioka

(80, 85, 90, 95 dan 100%)

Larutan Pati

Sorbitol (1% dan 2%) (v/v)

Pati terplastisasi

Edible film

Natrium Alginat (5, 10, 15 dan 20%)

Analisis film: Bobot jenis, kuat tarik,

elongasi, termal, morfologi, gugus fungsi, permeabilitas

21

100:0 95:5 90:10 85:15 80:20 95:5 90:10 85:15 80:20

0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.040 0.040 0.030 0.040 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.040 0.030 0.030 0.040 0.030 0.040 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.040 0.040 0.030 0.030 0.040 0.030 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.040 0.030 0.030 0.030 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.040 0.040 0.030 0.030 0.030 0.040 0.030 0.040 0.030 0.040 0.040 0.030 0.040 0.030 0.030 0.030 0.030 0.040 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030 0.031 0.032 0.033 0.034 0.034 0.033 0.034 0.034 0.035

pati tapioka:natrium alginat

Sorbitol 1% Sorbitol 2%

Ulangan

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Rerata ketebalan (mm)

22 Lampiran 3 Analisis bobot jenis edible film

23

Lampiran 4 Hasil analisis kuat tarik dan persen elongasi

24 Lampiran 5 Spektrum FTIR

Pati Tapioka

25

lanjutan Lampiran 5 Sorbitol

26 Lampiran 6 Hasil uji permeabilitas uar air edible film

Komposisi Bobot yang hilang (g) Rerata

(g)

Komposisi Permeabilitas uap air (WVP) (gs

-1_m-1 _Pa-1₎

Rerata (gs-1_m-1_Pa-1₎

Jam ke-1 Jam ke-2 Jam ke-3 Jam ke-4 Jam ke-5

P1 0.9239×10-9 _0.9830×10-9 _0.9194×10-9 _0.9432×10-9 _0.9785×10-9 _0.9496×10-9

A1 1.1004×10-9 _1.2259×10-9 _1.1227×10-9 _1.1238×10-9 _1.1626×10-9 _1.1471×10-9

B1 1.2328×10-9 _1.1529×10-9 _1.1251×10-9 _1.1493×10-9 _1.1892×10-9 _1.1699×10-9

C1 1.1330×10-9 _1.1978×10-9 _1.1143×10-9 _1.1829×10-9 _1.1355×10-9 _1.1527×10-9

D1 0.9772×10-9 _1.0782×10-9 _1.0034×10-9 _1.0620×10-9 _1.0395×10-9 _1.0320×10-9

A2 1.2279×10-9 _1.1965×10-9 _1.1311×10-9 _1.1360×10-9 _1.1541×10-9 _1.1691×10-9

B2 0.9623×10-9 _1.3536×10-9 _1.3212×10-9 _1.3100×10-9 _1.7924×10-9 _1.3479×10-9

C2 1.1243×10-9 _1.2128×10-9 _1.2090×10-9 _1.2614×10-9 _1.2963×10-9 _1.2208×10-9

D2 1.0945×10-9 _1.2048×10-9 _1.1689×10-9 _1.1702×10-9 _1.4050×10-9 _1.2087×10-9

Komposisi Laju transmisi uap air (WVTR) (gs

27

lanjutan Lampiran 6 Contoh perhitungan:

Laju Transmisi Uap Air= Bobot yang hilang_{waktu s ×luas (m} g₂₎

= 0.0813 g

3600 s ×0.000636 m2

= 0.0355gs-1_m-2 Permeabilitas uap air = Laju Tranmisi Uap Air_{S ×(R}

1-R2) × d

= 0.0355 gs

-1_m-2

6266.134 Pa × 1-0.81

×

0.000031 m

28 Lampiran 7 Pengamatan hasil uji aplikasi edible film

Komposisi Gambar

0 hari 3 hari 6 hari 9 hari 12 hari 15 hari

Kontrol

P1

A1

B1

C1

D1

A2

B2

C2

29

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Serang pada tanggal 17 Desember 1990 dan merupakan putra kedua dari tiga bersaudara dari Bapak TB Hasanudin dan Ibu Hasanatun Tanzih. Tahun 2009 penulis lulus dari SMA Negeri 1 Cikeusal dan pada tahun yang sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB) melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB dan diterima di Departemen Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.