PENGARUH KONSENTRASI GLISEROL TERHADAP KARAKTERISTIK BIODEGRADABLE FILM DARI NATA DE CASSAVA

(1)

KARAKTERISTIKBIODEGRADABLE FILMDARINATA DE CASSAVA

Oleh EVA YULIANA

Skripsi

Sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Lampung

FAKULTAS PERTANIAN UNIVERSITAS LAMPUNG

(2)

PENGARUH KONSENTRASI GLISEROL TERHADAP

KARAKTERISTIKBIODEGRADABLE FILMDARINATA DE CASSAVA

Oleh EVA YULIANA

Biodegradable film merupakan film yang dapat diuraikan secara alami oleh mikroorganisme menjadi senyawa yang ramah lingkungan. Karakteristik

biodegradable film dapat dipengaruhi oleh bahan-bahan yang ditambahkan. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan konsentrasi gliserol yang tepat untuk

menghasilkan karakteristik terbaik biodegradablefilm darinata de cassava. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi gliserol

berpengaruh terhadap karakteristik biodegradable film dari nata de cassava. Hasil perlakuan terbaik dapat diperoleh pada konsentrasi gliserol 1%, dengan

nilai persen perpanjangan sebesar 3,28%, kuat tarik 32,34 MPa, kelarutan 54,13%

dan dapat terdegradasi selama 3 minggu.

(3)

(4)

(5)

(6)

Halaman

DAFTAR TABEL ... iv

DAFTAR GAMBAR ... v

I. PENDAHULUAN ... 1

A. Latar Belakang dan Masalah ... 1

B. Tujuan ... 3

C. Kerangka Pemikiran ... 3

D. Hipotesis ... 5

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 6

A. Limbah Cair Tapioka ... 6

B. Acetobacter xylinum... 7

C. Faktor-faktor yang Mempengauhi Terbentuknya Nata ... 9

1. Sumber nitrogen ... 9

2. Sumber karbon ... 9

3. Suhu inkubasi ... 10

4. Lama fermentasi... 10

5. pH... 10

6. Ketersediaan oksigen ... 11

7. Starter ... 11

D. Nata de Cassava ... 11

E. Gliserol ... 12

(7)

III. BAHAN DAN METODE... 17

A. Tempat dan Waktu Penelitian... 17

B. Bahan dan Alat ... 17

C. Metode Penelitian ... 18

D. Pelaksanaan Penelitian ... 18

1. Prosedur pembuatannata de cassava... 18

2. Persiapan pembuatanbiodegradable film... 20

3. Prosedur pembuatanbiodegradable film... 21

E. Pengamatan... 22

1. Pengamatan bahan baku ... 22

2. Pengamatanbiodegradable film... 23

a. Uji kekuatan tarik ... 23

b. Uji persen pemanjangan ... 23

c. Uji kelarutan ... 24

d. Uji biodegradabilitas... 24

e. Pengamatan visual ... 25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

A. Penampakan VisualBiodegradable Film ... 26

B. Kuat Tarik ... 28

C. Persen Pemanjangan ... 31

D. Kelarutan ... 33

E. Biodegradabilitas ... 35

F. Penentuan Perlakuan Terbaik ... 37

V. SIMPULAN DAN SARAN... 41

A. Simpulan... 41

(8)

(9)

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang dan Masalah

Plastik merupakan salah satu bahan yang banyak digunakan dalam kehidupan

manusia sehari-hari. Sifatnya yang ringan, transparan, murah, mudah dibentuk,

dan dapat dimodifikasi sesuai dengan keperluan telah menjadikan plastik sebagai

bahan yang paling banyak digunakan oleh manusia (Rais, 2007). Namun, plastik

membutuhkan waktu yang lama untuk bisa terurai sehingga menimbulkan

masalah yang serius karena terjadi penumpukan limbah dengan skala besar.

Selain itu masalah yang dapat ditimbulkan dari plastik ini adalah apabila dibakar

akan menghasilkan asap beracun seperti dioksin yang dapat memicu kanker dan

gangguan saraf (Tanaga, 2010). Oleh karena itu, diperlukan alternatif pengganti

plastik sintetik, yaitu plastik yang mudah diuraikan oleh mikroorganisme untuk

menyelamatkan lingkungan dari bahaya plastik ini. Plastik yang dapat diuraikan

oleh mikroorganisme secara alami menjadi senyawa yang ramah lingkungan

adalah biodegradable film.

Menurut Griffin (1994),biodegradable filmadalah suatu bahan dalam kondisi dan waktu tertentu mengalami perubahan struktur kimia karena pengaruh

mikroorganisme (bakteri, jamur, algae), sehingga mempengaruhi sifat-sifat yang

(10)

terutama di negara maju. Biodegradable filmjuga terbukti memiliki tingkat kekuatan yang sebanding dengan plastik sintetik (Matthysseet al., 2008). Biodegradable filmdapat dibuat dari bahan alami, seperti selulosa.

Selulosa yang biasa digunakan dalam pembuatanbiodegradable filmadalah selulosa tumbuhan, tetapi selain selulosa tumbuhan terdapat juga selulosa bakteri

yang memiliki sifat lebih baik dibandingkan selulosa tumbuhan. Menurut

Krystinowicz (2001), selulosa bakteri mempunyai keunggulan, diantaranya

kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara

300-900 kg/m3, kekuatan tarik lebih tinggi dibanding selulosa tumbuhan, elastis dan

mudah diuraikan. Selulosa bakteri dapat terbentuk dari proses pembuatan nata.

Nata merupakan senyawa selulosa yang dihasilkan dari fermentasi media yang

mengandung unsur karbon, nitrogen dan bersifat asam olehAcetobacter xylinum. Bahan baku media yang sering digunakan adalah air kelapa yang dikenal sebagai

nata de coco. Bahan lain yang berpotensi untuk menghasilkan nata adalah limbah cair singkong. Limbah cair singkong yang berlimpah dihasilkan dari industri

yang umumnya belum termanfaatkan. Oleh karena itu pembuatanbiodegradable filmdarinata de cassava merupakan upaya pemanfaatan limbah dari industri pengolahan singkong.

Biodegradable filmyang dihasilkan darinata de cassavamasih cenderung kaku sehingga dibutuhkan bahan tambahan seperti gliserol yang dapat membuat film

lebih plastis. Menurut Gontard dan Guilbert (1992), gliserol merupakan

(11)

Penelitianbiodegradable filmdengan penambahan gliserol sebagaiplasticizer pada pembuatanbiodegradable filmdari ampas nanas menunjukkan bahwa gliserol mampu merubah sifatbiodegradable filmmenjadi lebih plastis (Satriyo, 2012). Penambahan gliserol juga terbukti berpengaruh terhadap material selulosa

darinata de cocoterhadap kuat tarik dan tekstur permukaan (Pardosi, 2008). Namun belum tersedia informasi tentang penambahan gliserol pada

biodegradable filmyang darinata de cassava. Berdasarkan hal tersebut, maka perlu dilakukan penelitian pembuatanbiodegradable filmdarinata de cassava dengan penambahan gliserol sebagaiplasticizer.

B. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan konsentrasi gliserol yang tepat untuk

menghasilkan karakteristik terbaik biodegradable filmdarinata de cassava.

C. Kerangka Pemikiran

Biodegradable filmmerupakan plastik yang mudah terurai, terbuat dari bahan baku yang mengandung selulosa murni. Salah satu bahan yang mengandung

selulosa murni adalah nata. Nata merupakan selulosa yang dihasilkan oleh

bakteri. Proses fermentasi nata menghasilkan polisakarida (selulosa) bakteri yang

tersusun oleh serat selulosa yang dihasilkan oleh strainAcetobacter xylinum (Philips dan William, 2000). Selulosa bakteri merupakan polimer alam yang

sifatnya seperti hidrogel yang diperoleh dari polimer sintetik. Selulosa ini

(12)

memiliki kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan

antara 300–900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, dan mudah terurai.

Pembuatanbiodegradable filmdiperlukan bahanplasticizer untuk meningkatkan plastisitas, mengurangi kerapuhan, dan ketahanan film terutama jika disimpan

pada suhu rendah (Anonim, 2007). Gliserol merupakan salah satu bahan

plasticizeryang umum digunakan. Pengujian sifat mekanikbiodegradable film dengan penambahan gliserol telah dilakukan oleh Satriyo (2012). Penelitian

biodegradable filmdari ampas nanas dengan penambahan konsentrasi gliserol ini diperoleh hasil terbaik pada konsentrasi gliserol 0,5% (v/b), dengan kuat tarik

199,63 MPa dan persen perpanjangan 11,93%.

Indrarti (2007) menyatakanbiodegradable filmdarinata de coco dengan konsentrasi gliserol 0,5% dengan bahan additif CMC menunjukkan kuat tarik

antara 34, 73–85,296 MPa dengan persen pemanjangan berkisar 13,531-15,632 %.

Pengujian mekanik padabacterial cellulosedarinata de cocomenunjukkan penggunaan konsentrasi gliserol 1% memiliki nilai kuat tarik tertinggi yaitu

14,6691 MPa dengan nilai persen pemanjangan sebesar 25,5714%. Penggunaan

konsentrasi gliserol 2% menunjukkan nilai persen pemanjangan tertinggi yaitu

36,4084% tetapi nilai kuat tarik terendah yaitu 12,4577 (Rohaeti dan Rahayu,

2012). Namun untukbiodegradable filmyang berbahan selulosa bakteri darinata de cassavabelum didapatkan informasi. Oleh karena itu perlu dilakukan

penelitian untuk mendapatkan konsentrasi gliserol yang optimum pada pembutan

(13)

D. Hipotesis

Hipotesis yang diajukan dalam penelitian ini adalah terdapat konsentrasi gliserol

(14)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Limbah Cair Tapioka

Limbah cair tapioka dihasilkan dari proses produksi tapioka. Air merupakan

bahan pembantu utama yang digunakan dalam proses produksi tapioka. Limbah

cair dari industri tapioka jumlahnya berlimpah dan umumnya belum

termanfaatkan. Air limbah yang dihasilkan dalam jumlah yang relatif besar yaitu

mendekati 20 m3/ton tapioka atau 5 m3/ton ubikayu yang terdiri dari air proses

dan air yang terkandung dalam bahan baku (ubikayu). Komponen limbah ini

merupakan bagian sisa pati yang tidak terekstraksi serta komponen selain pati

yang terlarut dalam air. Beberapa jenis singkong mengandung sianida yang

bersifat toksis. Sianida ini larut dalam air dan menguap apabila ada aerasi

terhadap limbah. Limbah cair tersebut akan mengalami dekomposisi secara alami

yang menimbulkan bau. Bau tersebut dihasilkan pada proses penguraian senyawa

yang mengandung nitrogen, fosfor, dan bahan berprotein (Zaitun, 1999).

Limbah cair tapioka yang berasal dari proses pencucian berwarna putih

kecoklatan dengan kisaran pH 6 - 6,5. Kisaran pH ini dapat mengalami penurunan

menjadi 4 jika terjadi aktifitas mikroorganisme yang menguraikan bahan-bahan

(15)

air hasil samping produksi tapioka mengandung glukosa 0,185 mg/L, nitrogen

total mencapai 182 mg/L, serta pH 5–5,5 sehingga dapat dimanfaatkan sebagai

substrat untuk membuatnata de cassava. Untuk kandungan proksimat limbah cair tapoka disajikan pada tabel 1.

Tabel 1. Komposisi kimia limbah cair tapioka

Komponen Jumlah (%)

Acetobacter xylinummerupakan bakteri pembentuk nata. Bakteri ini termasuk dalam golonganAcetobacter, yang mempunyai ciri–ciri antara lain sel bulat panjang sampai batang (seperti kapsul), tidak mempunyai endospora, sel–selnya

bersifat gram negatif, bernafas secara aerob tetapi dalam kadar yang kecil (Pelczar

(16)

Menurut Suwijah (2011)Acetobacter xylinummerupakan bakteri berbentuk batang pendek, yang mempunyai panjang 2 mikron dan lebar 0,6 mikron, dengan

permukaan dinding yang berlendir. Bakteri ini bisa membentuk rantai pendek

dengan satuan 6–8 sel. Pada kultur sel yang masih muda, individu sel berada

sendiri-sendiri dan transparan. Koloni yang sudah tua membentuk lapisan

menyerupai gelatin yang kokoh menutupi sel dan koloninya.

Acetobacter xylinummembentuk asam dari glukosa, etil alkohol, dan propil alkohol, tidak membentuk indol dan mempunyai kemampuan mengoksidasi asam

asetat menjadi CO2dan H2O. Sifat utama pada bakteri ini yaitu kemampuan

mempolimerisasi glukosa menjadi selulosa dan kemudian membentuk matrik

yang dikenal sebagai nata. Faktor–faktor dominan yang mempengaruhi sifat

fisiologi dalam pembentukan nata adalah ketersediaan nutrisi, derajat keasaman,

temperatur, dan ketersediaan oksigen (Suwijah, 2011).

(17)

C. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Terbentuknya Nata

1. Sumber nitrogen

Proses fermentasi dibutuhkan sejumlah senyawa sumber nitrogen dan mineral

(baik mineral makro, maupun mikro). Sumber nitrogen dapat digunakan dari

senyawa organik maupun anorganik. Bahan yang baik bagi pertumbuhan

Acetobacter xylinumdan pembentukan nata adalah ekstrak yeast dan kasein. Urea yang digunakan pada pembuatan nata berfungsi untuk membersihkan bahan baku

dari berbagai kotoran dan memperlancar proses pembuatan bibit nata (Warisno,

2004). Menurut Prihatin (2004), penggunaan sumber nitrogen yang berasal dari

NPK sebanyak 0,25% menunjukkan nilai rendemen tertinggi dibandingkan

dengan urea dan sumber nitrogen dari kecambah kedelai. Namun, amonium sulfat

dan amonium fosfat merupakan bahan yang lebih cocok digunakan dari sudut

pandang ekonomi dan kualitas nata yang dihasilkan (Hati, 2007).

2. Sumber karbon

Sumber karbon yang dapat digunakan dalam fermentasi nata adalah senyawa

karbohidrat yang tergolong monosakarida dan disakarida. Berdasarkan

pertimbangan ekonomis yang banyak digunakan adalah sukrosa atau gula pasir

(Suwijah, 2011). Sumber karbon merupakan faktor penting dalam proses

fermentasi. Bakteri membutuhkan sumber karbon bagi proses metabolismenya

untuk menghasilkan nata. Glukosa akan masuk ke dalam sel dan digunakan bagi

penyediaan energi yang dibutuhkan dalam perkembang biakannya. Jumlah gula

yang ditambahkan harus diperhatikan sehingga mencukupi untuk metabolisme

dan pembentukan pelikel nata. Kebutuhan karbon untuk media umumnya

(18)

3. Suhu inkubasi

Suhu ideal bagi pertumbuhan bakteriAcetobacter xylinum adalah pada suhu 28– 31 °C (Anonim, 2004). Sedangkan menurut Warisno (2004), suhu optimum untuk

Acetobacter xylinum adalah 26–27 °C. Pada suhu di bawah 28 °C, pertumbuhan bakteri terhambat. Demikian juga, pada suhu diatas 31°C, bibit nata akan

mengalami kerusakan dan bahkan mati, meskipun enzim ekstraseluler yang telah

dihasilkan tetap bekerja membentuk nata (Astuti, 2011).

4. Lama fermentasi

Lapisan nata akan terbentuk secara optimum bila waktu fermentasi cukup. Waktu

fermentasi yang terlalu cepat mengakibatkan tekstur nata menjadi lembek dan

lapisan nata yang terbentuk tipis sehingga serat yang dihasilkan juga sedikit.

Waktu fermentasi yang terlalu lama menyebabkan aroma nata sangat asam,

lapisan nata tebal, dan tekstur menjadi keras (Natalia dan Sulvia, 2009). Menurut

Putriana (2011), lama fermentasi yang optimum untuknata de cassava adalah 13 hari.

5. pH

BakteriAcetobacter xylinumdapat tumbuh pada pH 3,5–7,5, namun akan tumbuh optimal bila pH nya 4,3. Asam asetat atau asam cuka digunakan untuk

menurunkan pH atau meningkatkan keasaman air kelapa. Asam asetat yang baik

adalah asam asetat glacial (99,8%). Asam asetat dengan konsentrasi rendah dapat

digunakan, namun untuk mencapai tingkat keasaman yang diinginkan yaitu pH

(19)

6. Ketersediaan oksigen

Acetobacter xylinumadalah jenis mikroorgnisme aerob sehingga dalam merombak gula dan menyusunnya menjadi nata, bakteri tersebut memerlukan

oksigen yang diperoleh dari oksigen terlarut dalam medium atau oksigen yang

berasal dari udara bebas (Widya, 1984). Acetobacter xylinumsangat memerlukan oksigen sehingga dalam fermentasi tidak perlu ditutup rapat namun hanya ditutup

untuk mencegah kotoran masuk kedalam media yang dapat mengakibatkan

kontaminasi (Anonim, 2008).

7. Starter

Starter merupakan faktor yang penting dalam memproduksi nata karena kualitas

starter sangat menentukan hasil nata yang diperoleh. Pada pembuatannata, starter yang digunakan berasal dari kultur cairAcetobacter xylinum yang telah disimpan selama 3 - 4 hari sejak inokulasi. Pada masa penyimpanan itu, jumlah

mikroorganisme akan mencapai maksimal (Sutarminingsih, 2004).

D. Nata De Cassava

Menurut SNI 01-4317-1996, nata adalah produk makanan berupa gel selulosa

hasil dari fermentasi air kelapa, air tahu, atau bahan lainnya oleh bakteri asam

cuka (Acetobacter xylinum) yang diolah dengan penambahan gula atau tanpa bahan makanan yang diizinkan yang dikemas secara aseptik. Menurut Okiyama

(20)

Pemberian nama nata disesuaikan dengan substrat pertumbuhanAcetobacter xylinum, sehingga ada beberapa nama nata diantaranyanata de pinayaitu nata yang diperoleh dari sari buah nanas,nata de mangodari sari buah mangga,nata de soyadari limbah tahu,nata de cacaodari limbah kakao dan lain sebagainya (Pambayun, 2002). Nata de cassavaterbuat dari substrat atau cair yang berasal dari hasil samping pengolahan ubi kayu ataucassava . Nata de cassava adalah untaian atau rajutan selulosa yang dihasilkan dan disekresikan oleh sel-sel

Acetobacter xylinumyang menjerap air. Nata de cassava berbentuk gel, tekstur kenyal, warna putih agak transparan, mengkilap, licin, dengan aroma netral dan

rasa yang tawar. Selulosa dihasilkan olehAcetobacter xylinummelalui proses asimilasi pengubahan glukosa menjadi senyawa karbohidrat yang lebih kompleks

yaitu berupa selulosa (Misgiyarta, 2011).

E. Gliserol

Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa manis, tidak berwarna, cairan

kental dengan titik lebur 20oC dan memiliki titik didih yang tinggi yaitu 290oC

dengan rumus molekul CH2OHCHOHCH2OH. Gliserol dapat larut sempurna

dalam air dan alkohol, tetapi tidak larut dalam minyak. Sebaliknya banyak zat

dapat lebih mudah larut dalam gliserol dibanding dalam air maupun alkohol.

Oleh karena itu gliserol merupakan pelarut yang baik (Anonim, 2006).

Gliserol merupakanplasticizeryang efektif karena memiliki kemampuan untuk mengurangi ikatan hidrogen internal pada ikatan molekular (Mochtar, 2001).

(21)

elastomer untuk meni

ningkatkan pengolahannya, fleksibilitas, dan ta

enurunkan viskositas leburnya, temperature transi

i produk tanpa mengubah bentuk karakter kimia

1990). Struktur gliserol disajikan pada Gambar

Gambar 2. Struktur kimia gliserol Sumber : Winarno, 1997

ri

imer dariβ-glukosa dengan ikatan β-1-4 antara

). Selulosa merupakan material penyusun jaringa

puran polimer homolog dan biasanya terdapat be

a lainnya serta lignin dalam jumlah bervariasi (S

Gambar 3. Struktur kimia selulosa

(22)

Selulosa bakteri merupakan polisakarida mikroba yang dihasilkan melalui proses

fermentasi dari bakteri Acetobacter xylinumyang memiliki struktur kimia yang sama dengan selulosa tumbuhan. Perbedaan selulosa bakteri dan selulosa

tumbuhan adalah selulosa bakteri memiliki serat-serat tunggal yang panjang dan

saling melilit membentuk struktur jaringan (Philips dan William,2000). Selulosa

bakteri bersifat hidrogel yang tidak dijumpai pada selulosa alam. Sifat ini

memberikan daya serap yang baik dan karakteristiknya seperti kulit manusia

sehingga banyak dimanfaatkan untuk kepentingan medis seperti pengganti kulit

sementara pada luka bakar yang serius (Ciechanska, 2004). Scanning Electron

Microscope (SEM) dari selulosa bakteri dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4. Scanning Electron Microscope (SEM) dari selulosa bakteri Sumber: Biamenta, 2011

Pembentukan selulosa bakteri terjadi karena proses pengambilan glukosa dari

media yang mengandung gula oleh sel-selAcetobacter xylinum . Glukosa tersebut kemudian digabungkan dengan asam lemak membentuk bahan pendahulu nata

(prekursor) pada membran sel. Prekursor ini selanjutnya disekresi dan bersama

enzim mempolimerisasikan glukosa menjadi selulosa di luar sel (Susanto dkk.,

2000). Menurut Krystinowicz (2001) selulosa bekteri mempunyai keunggulan,

(23)

antara 300–900 kg/m3, kekuatan tarik tinggi, elastisitas dan terbiodegradas.

Skema mekanisme pembentukan selulosa disajikan pada Gambar 5.

Gambar 5. Mekanisme pembentukan selulosa Sumber: Wankei, 2001

F. Biodegradable Film

Biodegradable filmadalah suatu bahan dalam kondisi dan waktu tertentu

mengalami perubahan struktur kimia karena pengaruh mikroorganisme (Griffin,

1994). Menurut Harumningtyas (2010)biodegradable filmharus dapat menahan air sehingga dapat mencegah kehilangan kelembaban produk, memiliki

permeabilitas selektif terhadap gas tertentu, mengendalikan perpindahan padatan

terlarut untuk mempertahankan warna, pigmen alami dan gizi.

Komponen penyusunbiodegradablefilm dapat dibagi menjadi tiga macam yaitu: hidrokoloid, lipida, dan komposit. Ketiga jenis komponen penyusun ini memiliki

(24)

biodegradable filmyang dibuat dari hidrokoloid diantaranya memiliki kemampuan yang baik untuk melindungi produk terhadap oksigen,

karbondioksida, dan lipid serta memiliki sifat mekanis yang diinginkan dan

meningkatkan kesatuan structural produk. Kelemahannya, film dari karbohidrat

kurang bagus digunakan untuk mengatur migrasi uap air sementara film dari

protein sangat dipengaruhi oleh perubahan pH. Kelebihanbiodegradable film dari lipid adalah memiliki kemampuan yang baik untuk melindungi produk dari

penguapan air, sedangkan kekurangannya yaitu kegunaannya dalam bentuk murni

sebagai pelapis masih terbatas, karena mempunyai kekurangan dari segi

ketahanannya. Biodegradable filmdari komposit dapat meningkatkan kelebihan film dari hidrokoloid dan film dari lipid, serta mengurangi kelemahannya.

(25)

III. BAHAN DAN METODE

A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pengolahan Hasil Pertanian dan

Laboratorium Analisis Hasil Pertanian Universitas Lampung dan Laboratorium

Kimia Fisik, Prodi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,

Institut Teknologi Bandung. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Juli sampai

September 2013.

B. Bahan dan Alat

Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah starter

Acetobacter xylinum, limbah cair singkong, air, gula pasir, asam asetat 99,8%, ZA, gliserol, H2SO41N, NaOH, dan aquades.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah nampan plastik, kain saring,

blender, kertas saring, hotplate, panci, pipet tetes, Erlenmeyer, pH meter, water

bath, desikator, gelas ukur, alumunium foil, neraca digital dan Testing Machine

(26)

C. Metode Penelitian

Perlakuan disusun secara tunggal dalam Rancangan Kelompok Teracak Sempurna

(RKTS) dengan empat ulangan. Faktor tunggal yang digunakan adalah

konsentrasi gliserol yang terdiri dari enam taraf yaitu 0% (G0); 0,25% (G1); 0,5%

(G2); 0,75% (G3); 1% (G4); 1,25% (G5). Data untuk parameter kuat tarik, persen

pemanjangan diolah dengan analisis sidik ragam untuk mendapat penduga ragam

galat serta signifikasi untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan antar perlakuan.

Kesamaan ragam diuji dengan uji barlet dan kemenambahan data diuji dengan uji

tukey. Data dianalisis lebih lanjut dengan uji BNT pada taraf 5%. Sedangkan

untuk penampakkan visual dan biodegradabilitas disajikan dalam bentuk gambar

yang dibahas secara deskriptif.

D. Pelaksanaan Penelitian

1. Prosedur pembuatannata de cassava

Pembuatannata de cassavadengan metode Misgiyarta (2011) dengan modifikasi lama fermentasi. Limbah cair tapioka disaring menggunakan kain saring. Hasil

saringan sebanyak 750 ml ditambahkan sukrosa 2,5% (b/v), ZA 0,25% (b/v), dan

asam asetat 1,125 ml diaduk hingga homogen sambil tetap dipanaskan selama 10

menit. Media yang sudah dipanaskan dituang ke dalam nampan dan ditutup

dengan kertas dan didinginkan. Media yang telah dingin diinokulasikan starter

Acetobacter xylinum10% dan ditutup kembali dengan kertas. Inkubasi dilakukan selama 6 hari. Setelah 6 hari, nata dipanen dan dicuci bersih. Untuk

(27)

siap digunakan untuk pembuatanbiodegradable film. Diagram alir pembuatan nata de cassavaterdapat pada Gambar 6.

Gambar 6. Diagram alir pembuatannata de cassava Sumber : Misgiyarta, 2011 dengan modifikasi

Air buangan

Inkubasi 6 hari suhu ruang Inokulasi

Dituang ke nampan dan ditutup dengan kertas

Pemanenan

Dipanaskan hingga mendidih, t=10 s sambil diaduk hingga homogen

Asam asetat 99,8% sebanyak

(28)

2. Persiapan pembuatanbiodegradable film

Nata de cassavayang dihasilkan dipanaskan dengan larutan NaOH 1% selama 60 menit kemudian dicuci bersih dengan air. Selanjutnya direbus kembali dengan

air. Nata de cassavadirendam dengan air selama satu malam. Pembuatan pulp (bubur selulosa) dilakukan dengan pemblenderan nata dengan perbandingan 500

gram nata ditambah 200 ml air. Diagram alir persiapan pembuatanbiodegradable filmterdapat pada Gambar 7.

Gambar 7. Persiapan pembuatanbiodegradable film Sumber: Indrarti, 2007

Nata de cassava

Perebusan dalam larutan NaOH 1% selama 1 jam

Pencucian dengan air bersih

Perebusan dalam air selama 1jam

Pendiaman satu malam

Air rendaman

Pembuatan pulp (bubur selulosa)

(500 gram nata + 200 ml air kemudian diblender) Penirisan

(29)

3. Prosedur pembuatanbiodegradable film

Pembuatanbiodegradable filmmenggunakan metode Indrarti (2007). Bubur selulosa yang akan digunakan terlebih dahulu dicuci dan disaring. Sebanyak 35

gram pulp ditambahkan aquades sebanyak 15 ml serta gliserol sesuai perlakuan

dipanaskan dengan suhu 80 °C selama 10 menit. Setelah dipanaskan siap untuk

dicetak. Pencetakkan dilakukan diatas kaca. Sampel yang telah dicetak,

dikeringkan pada suhu ruang.

Gambar 8. Pembuatanbiodegradable film Sumber: Indrarti, 2007

Pulp 35 gram

Penambahan aquades 15 ml dan gliserol (0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2% dan 2,5%)

Pemanasan dengan suhu 80 °C selama 10 menit

Pencetakan pada kaca berukuran 20 x 20 cm

Pengeringan pada suhu ruang

Biodegradable filmdari nata de cassava

(30)

E. Pengamatan

1. Pengamatan bahan baku

Pengamatan bahan baku yang dilakukan adalah pengamatan kadar selulosa nata

dengan menggunakan metode Chesson (1981). Pengamatan bahan baku yang

dilakukan adalah pengamatan kadar selulosa nata. Sebanyak satu gram bahan

kering (berat konstan) dimasukkan ke dalam Beaker glass dan ditambahkan

aquades 150 ml. Kemudian sampel dipanaskan selama 2 jam di dalam penangas

suhu 100 ºC. Sampel disaring dan dicuci dengan aquades sampai volume filtrat

300 ml. Kemudian residu dikeringkan pada oven bersuhu 105 ºC hingga beratnya

konstan (a). Residu kering (a) dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml dan

ditambahkan 150 ml H2SO41N, kemudian dipanaskan pada penangas air 100 ºC

selama satu jam. Residu disaring dan dicuci dengan aquades sampai volume

filtrat 300 ml. Residu dikeringkan hingga beratnya konstan dan ditimbang (b).

Selanjutnya residu kering (b) dimasukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml dan

ditambahkan 10 ml H2SO472%. Perendaman selama 4 jam pada suhu kamar

kemudian ditambahkan 150 ml H2SO41 N (untuk pengenceran), dipanaskan pada

penangas air suhu 100 ºC selama 2 jam. Kemudian disaring dan dicuci dengan

aquades hingga volume filtrat 400 ml. Residu dikeringkan hingga beratnya

konstan dan ditimbang (c). Rumus untuk menghitung kadar selulosa sebagai

berikut :

(31)

2. Pengamatanbiodegradable film

a. Uji kekuatan tarik

Uji kuat tarik diukur dengan metode ASTM (1983) menggunakan Testing

Machine MPY (Type: PA-104-30, Ltd Tokyo, Japan). Sebelum dilakukan

pengukuran disiapkan lembaranfilmukuran 2,5 x 15 cm dan dikondisikan di laboratorium dengan kelembaban (RH) 50% selama 48 jam. Instron diset pada

initial grip separation 50 mm,crosshead speed50 mm/ menit danloadcell50 kg. Kuat tarik ditentukan berdasarkan beban maksimum. Kuat tarik diukur dengan

rumus :

Uji kuat tarik diukur dengan metode ASTM (1983) menggunakan Testing

Machine MPY (Type: PA-104-30, Ltd Tokyo, Japan). Sebelum dilakukan

pengukuran disiapkan lembaran sampel film ukuran 2,5 x 15 cm dan dikondisikan

di laboratorium dengan kelembaban (RH) 50% selama 48 jam. Instron diset pada

initial grip separation 50 mm,crosshead speed50 mm/ menit danloadcell50 kg. Persen pemanjangan dihitung pada saat film pecah atau robek. Sebelum

dilakukan penarikan, panjang film diukur sampai batas pegangan yang disebut

dengan panjang awal (lo), sedangkan panjang film setelah penarikan disebut

(32)

Persen pemanjangan

=

x

100%

Keterangan lo: panjang awal

l1: panjang setelah putus

(ASTM, 1983).

d. Uji kelarutan

Uji kelarutan plastikbiodegradabledalam air dilakukan dengan metode Gontard dan Guilbert (1992). Uji kelarutan plastikbiodegradabledalam air dilakukan dengan cara lembaran film plastik digunting dengan ukuran 2x10 cm dan

ditimbang. Plastik tesebut kemudian dimasukkan ke dalam gelas plastik yang

berisi air 500 ml sambil diaduk secara manual. Kelarutan dalam air dinyatakan

persentase bagian film yang larut dalam air setelah perendaman selama satu

minggu. Setelah satu minggu sampel disaring dengan kertas saring. Kemudian

dilakukan pengeringan dengan oven suhu 105 °C hingga beratnya konstan.

Persen Kelarutan = ( )X 100%

Keterangan : a : berat sampel awal (g)

b : berat kertas saring (g)

c : berat kering kertas saring dan sampel (g)

e. Uji biodegradabilitas

Biodegradablefilm yang dihasilkan diuji sifat biodegradabilitas-nya dengan cara film digunting dengan ukuran dikubur 10 x 10 cm. Film tersebut kemudian

dimasukkan ke dalam gelas plastik dan ditimbun dengan tanah hingga gelas

penuh (ketebalan tanah sekitar 12 cm. Proses penimbunan dilakukan selama 3

(33)

f. Pengamatan visual

Pengamatan visual dilakukan secara langsung dan didokumentasikan

(34)

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan

bahwa penambahan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap karakteristik

biodegradable filmdarinata de cassava. Hasil perlakuan terbaik diperoleh pada konsentrasi gliserol 1%, dengan nilai persen perpanjangan sebesar 3,28%, kuat

tarik 32,34 Mpa, kelarutan 54,13% dan dapat terdegradasi selama 3 minggu.

Hasil penelitian menunjukkan semua perlakuan dapat digunakan sebagai

biodegradable filmsesuai dengan karakteristik masing-masing.

B. Saran

Berdasarkan hasil penelitianbiodegradable filmdari semua perlakuan dapat menjadi acuan untuk dimanfaatkan menjadi plastik yang sesuai dengan

karakteristik masing-masing. Kuat tarikbiodegradable filmdengan konsentrasi gliserol 0% dan 0,25% masing-masing adalah 37,7 MPa dan 36,26 MPa

mendekati dengan kuat tarik plastik jenis Polytetrafluoroethylene yaitu sebesar 36

MPa. Kuat tarikbiodegradable filmdengan konsentrasi gliserol 0,5%, 0,75% dan 1% masing-masing adalah 33,32 MPa, 33,18 MPa, dan 32,34 mendekati dengan

(35)

(36)

Anonim. 2006. Glycerin.www.pioneerthinking.com/glycerin.html. Diakses pada tanggal 13 Maret 2013.

Anonim. 2007. Teknologi Pengolahan Pangan dan Agroindustri.

http://id.wikipedia.org/ wiki/ pemanfaatan gliserol. Diakses tanggal 15 Januari 2013.

Anonim. 2008. Proses FermentasiNata de Coco.http://inacofood.wordpress.com. Diakses tanggal 18 Maret 2013.

Anonim. 2011. Plastic Strength. http://www.dotmar.com.au/component/. Diakses tanggal 1 Oktober 2013.

Anonim. 2014. Material Selection Guide. http://www.boedeker.com. Diakses tanggal 20 Januari 2014.

ASTM. 1983. Annual Book of ASTM Standards. American Society for Testing and Material Philadelpia.New York. 578 pp.

Astuti, R. 2011.Pengaruh lama penyimpanan terhadap kadar protein edible film dari nata de coco dengan penambahan pati, gliserin, dan kitosan sebagai pengemas bumbu mie instan. (Skripsi). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. Medan. 57 hlm.

Austin, G.T. 1985. Shereve’s Chemical Process Industries_{. Mc Graw}_–_Hill

Book Co. Tokyo. 859 pp.

Biamenta, E. 2011. Karakterisasi dan analisa kadar nutrisi edible film dari nata de coco dengan penambahan pati, gliserin, dan kitosan sebagai bahan pengemas makanan. (Skripsi). Universitas Sumatera Utara. Medan. 115 hlm.

Billmeyer, F.W. 1984.Textbook Of Polimer Science, A Willey-Interscience Publication. John Willey and Sons. NewYork. 578 pp.

Chesson, A. 1981. Effects of Sodium Hydroxide On Cereal Straws In Relation to The Enhanced Degradation of Structural Polysaccharides by Rumen

(37)

Ciechanka, D. 2004.Multifunctional Bacterial Cellulose/Chitosan Composite Material for Medical Application.Fibers & Textiles. Eastern Europe. 12(4): 69-72.

Darni, Y dan H. Utami. 2010. Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik dan Hidrofobisitas Bioplastik dari Pati Sorgum.J. Rekayasa Kimia dan Lingkungan. 7(4): 88-93.

Fessenden, R.J dan J.S. Fessenden. 1999. Kimia Organik Jilid 2. Erlangga. Jakarta. 551 hal.

Gontard, N., and S. Guilbert. 1992. Bio Packaging :Tecnology and Properties of Edible Biodegradable Material of Agricultural Origin, Food Packaging Preservation. The AVI Publ. Inc. Westport.

Griffin, G.J.L. 1994. Test Methods and Standards forBiodegradable Plastic In Chemistry and Technology of Biodegradable Polymer. Blackie Academic and Proffesional.Chapmanand Hall. 154 pp.

Harumningtyas, A. 2010. Aplikasi edible plastik pati tapioka dengan penambahan madu untuk pengawetan buah jerukCitrus sp. (Skripsi). Universitas Airlangga. Surabaya. 101 hlm.

Hati, I.P. 2007. Pengaruh variasi penambahan gula terhadap kadar karbohidrat, protein, dan air pada hasil pembuatan nata de cacao dari pulpa biji buah coklat (Theobroma cacao linn). (Skripsi). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. Medan. 57 hlm.

Hidayat, N. 2006.Mikrobiologi Industri. C. V. Andi Offset. Yogyakarta. 198 hal. Indrarti, L. 2007. Bioselulosa Sebagai Bahan Edible Film. Laporan Akhir

Kumulatif Kegiatan Program Kompetitif LIPI. Bandung.

Jenie, B., Ridawati., W.P. Rahayu. 1994. Produksi Angkak olehMonascus purpureusdalam Medium Limbah Cair Tapioka, Ampas tapioka, Ampas Tahu.Buletin Teknologi dan Industri Pangan. 5(3): 60-64.

Krochta, J.M., E.A. Baldwin and M. O. Nisperos-Cariedo. 1994. Edible Coatings and Films To Improve Food Quality. Technomic Publ. Co. FC, Lancaster-Basel. 89 pp.

Krystinowicz. 2001. Biosynthesis of Bacterial Cellulose Its Potential Aplication In the Different Industries. http://biotecnology.pl.com/science/

krystinowicz.htm. Diakses tanggal 3 Januari 2013.

(38)

Matthysse, A.G., R. Deora, M. Mishra, and A.G. Torres. 2008. Polysaccharides Cellulose, Poly-β-1,6-n-acetyl-d-glucosamine, and Colanic Acid are Required for Optimal Binding of Escherichia coli o157:h7 Strains to Alfalfa Sprouts and k-12 Strains To Plastic But Not For Binding to Epithelial Cells. J.American Society for Microbiology.74 (8): 2384-2390.

Misgiyarta, 2011. Pemanfaatan Limbah Cair Produksi Pati Kasava Sebagai Substrat Pembuatan Nata De Cassava. Badan Litbang Pertanian. Edisi 18-24 Mei 2011 No.3404 Tahun XLI.

Muller, H. 1990.Plastic Additive Handbook.3rd edition. Hanser Publisher. Munich. 850 pp.

Munawar, M. T. 2009. Bakteri Nata de Coco.

http://muhtaufiqmunawar.blogspot.com/2009/02/pohon-kelapa-termasuk-dalam-keluarga.html. Diakses tanggal 9 Maret 2013.

Natalia, D.R. dan P. Sulvia. 2009. Pemanfaatan buah tomat sebagai bahan baku pembuatan nata de tomato.Prosiding Seminar Tugas Akhir S1. Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro. Semarang.

Nurjannah. 2004. Isolasi dan karakterisasi alginat dari rumput laut

Sargassum sp. untuk pembuatan biodegradable film komposit alginat tapioka. (Skripsi). Fakultas Teknologi Pertanian UGM. Yogyakarta. 62 hlm.

Okiyama, A. M. Motoki and S. Yamanaka. 1992. Bacterial Cellulose H:

Processing of Gelatinous Cellulose for Food Material. J. Food Hydrocoloid Elsevier. 6 (5): 479-489.

Pambayun, R. 2002.Teknologi Pengolahan Nata de Coco. Kanisius. Yogyakarta. 84 hlm.

Pardosi, D. 2008. Pembuatan material selulosa bakteri dalam medium air kelapa melalui penambahan sukrosa, kitosan, dan gliserol menggunakan Acetobacter xylinum. (Tesis). Universitas Sumatera Utara. Medan. 74 hlm.

Pelczar, M. J. dan Chan, E.C.S. 1988.Dasar–_{Dasar Mikrobiologi. Jilid 2}_{. UI}_–

Press. Jakarta. 997 hlm.

Philips, G. O. dan William, P. A. 2000. Handbook of Hydrocolloids. Woodhead Publishing Limited. Cambridge. 450 pp.

Prayitno. 2008. Pemisahan padatan tersuspensi limbah cair tapioka dengan teknologi membran sebagai upaya pemanfaatan dan pengendalian

(39)

Prihatin, E. 2004. Pengaruh sumber dan konsentrasi nitrogen terhadap rendemen, sifat fisik, dan organoleptik nata de cassava dari limbah cair tapioka.

(Skripsi). Teknologi Hasil Pertanian. Universitas Lampung. Bandar Lampung. 66 hlm.

Putriana, I. 2012. Mutu fisik, kadar serat, dan sifat organoleptik nata de cassava berdasarkan lama fermentasi. (Skripsi). Universitas Muhammadiyah Semarang. Semarang. 39 hlm.

Rais, D. 2007. Pengaruh konsetrasi PEG 400 terhadap karakteristik bioplastik polihidroksialkanoat (PHA) yang dihasilkan oleh Ralstonia eutropha menggunakan substrat hidrolisat pati sagu. (Skripsi). Fakultas Teknologi Pertanian IPB.Bogor. 86 hlm.

Rohaeti, E., T, Rahayu. 2012. Sifat Mekanik Bacterial Cellulose dengan Media Air Kelapa dan Gliserol sebagai Material Pemlastis.Prosiding Seminar Nasional Penelitian, Pendidikan, dan Penerapan. Universitas Negeri Yogyakarta.

Satriyo. 2012. Kajian penambahan chitosan, gliserol dan CMC terhadap karakteristik biodegradable film dari bahan komposit nanas. (Skripsi). Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Fakultas Pertanian. Universitas Lampung. Bandarlampung. 56 hlm.

Silitonga, L. 2011. Pembuatan material selulosa bakteri dari limbah air kelapa dengan penambahan ekstrak buah nanas menggunakanAcetobacter xylinum. (Tesis). Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sumatera Utara. Medan. 34 hlm.

Susanto, T.,R. Adithia., Yunianta. 2000. Pembuatan Nata de Pina dari Kulit Nanas Kajian dari Sumber Karbon dan Pengenceran Medium Fermentasi.Jurnal Teknologi Pertanian 1(2).

Sutarminingsih,L. 2004.Peluang Usaha Nata De Coco. Kanisius. Yogyakarta. Suwijah. 2011.Pengaruh kadar gula, vitamin C dan kadar serat dari sari buah

markisa ungu (Passiflora Edulis Var Edulis)pada pembuatannata de coco dengan menggunakanAcetobacter Xylinum.(Tesis). Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Medan. 46 hlm.

Syamsir,E. 2008.Mengenal Edible Film. http: //id.shvoong.com/exact-science. Diakses pada tanggal 3 Januari 2013.

(40)

Tanaga, N. 2010. Analisis kelayakan ekspansi investasi mesin pengolahan Limbah plastik pada PT Mike Meilindo Tanaga. (Skripsi). Fakultas Ekonomi dan Bisnis. Jurusan Manajemen. Universitas Bina Nusantara. Jakarta. 96 hlm.

Theresia, V. 2003. Aplikasi dan karakterisasi sifat fisik mekanik plastik biodegradabledari campuran LLDPE dan tapioka. (Skripsi). Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. 68 hlm.

Warisno. 2004.Mudah dan Praktis Membuat Nata de Coco. Agromedia Pustaka. Jakarta. 50 hlm.

Wardhani, R.A.K., D.I.Rudyardjo., A.Supardi. 2013. Sintesis dan Karakterisasi Bioselulosa-Kitosan dengan Penambahan Gliserol sebagai Plasticizer. J. Fisika dan Terapannya Universitas Airlangga.1(1): 8-12.

Widya, I.W. 1984. Mempelajari pengaruh penambahan skim milk kelapa, jenisgula dan mineral dengan berbagai konsentrasi pada pembuatan nata de coco. (Skripsi). Fakultas Teknologi Pertanian. IPB. Bogor. 64 hlm.

Winarno, F. G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta. 251 hlm.

(41)

Gambar 17. Limbah cair singkong Gambar 18. ZA

Gambar 19. Starter Acetobacter xylinum Gambar 20. Gliserol sebagai plasticizer

(42)

Gambar 23. Pencucian nata Gambar 24. Perendaman nata

Gamba 25. Perebusan dengan larutan Gambar 26. Nata setelah direbus

NaOH 1 % dengan NaOH

(43)

Gambar 29. Pembuatan biodegradable Gambar 30. Proses pencetakan film (pemanasan dengan

water bath)

Gambar 31. Biodegradable film Gambar 32. Uji yang telah kering