commit to user
i
PENGARUH PENAMBAHAN PLASTICIZER
DAN ASAM
PALMITAT TERHADAP KARAKTER
EDIBLE FILM
KARAGINAN
Disusun oleh :
OKTAVIANA LISTIYAWATI
M0307061
SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret telah mengesahkan skripsi mahasiswa:
Oktaviana Listiyawati NIM M0307061, dengan judul
“Pengaruh Penambahan Plasticizer dan Asam Palmitat Terhadap KarakterEdible Film Karaginan”.
Skripsi ini dibimbing oleh:
Pembimbing I pembimbing II
Dr.rer.nat Atmanto Heru Wibowo, M.Si Candra Purnawan, M.Sc NIP 19740813200003 2001 NIP 19781228 200501 1001
Dipertahankan di depan Tim Penguji Skripsi pada: Hari: Senin
Tanggal: 30 Juli 2012 Anggota Tim Penguji:
1.Dra. Tri Martini, M.Si : ... NIP. 19581029 198503 2002
2. Edi Pramono, M.Si : ... NIP. 19830918 200812 1003
Disahkan oleh: Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta
commit to user
iii
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH PENAMBAHAN PLASTICIZER DAN ASAM PALMITAT TERHADAP KARAKTER EDIBLE FILM KARAGINAN” belum pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga belum pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Surakarta, Agustus 2012
commit to user
iv
PENGARUH PENAMBAHAN PLASTICIZER DAN ASAM
PALMITAT TERHADAP KARAKTER EDIBLE FILMKARAGINAN
OKTAVIANA LISTIYAWATI
Jurusan Kimia. Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Sebelas Maret
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan edible film karaginan dengan penambahan plasticizer dan asam palmitat. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan beberapa jenis plasticizeryaitu gliserol, PEG dan PVA serta penggunaan aditif asam palmitat dalam pembuatan edible film karaginan. Pembuatan edible film dilakukan dengan menggunakan metode casting. Edible film yang terbentuk kemudian dilakukan analisa terhadap sifat mekaniknya, diperoleh nilai tensile strength (kuat tarik), elongasi (perpanjangan), dan modulus young (kadar kekakuan). Selanjutnya dilakukan analisa gugus fungsi FT-IR serta uji swelling.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai tensile strength optimum dihasilkan oleh formulasi karaginan-PEG 93:3 (%b/b) yaitu 5,725MPa dan karaginan-gliserol-asam palmitat 92:3:1 (%b/b) sebesar 4,111MPa. Sedangkan untuk film yang memiliki nilai elongation break optimum terdapat pada perbandingan karaginan-PVA 81: 15 (%b/b) yaitu 21,43% dan karaginan-PEG-asam palmitat 92:3:1 (%b/b) sebesar 18,18%. Selanjutnya untuk nilai kadar kekakuan optimum dihasilkan oleh perbandingan karaginan-PEG 93:3 (%b/b) sebesar 97,364Mpa dan karaginan-gliserol-asam palmitat 89:3:4 (%b/b) sebesar 38,499MPa. Film yang memiliki nilai penyerapan air terendah ditunjukkan pada perbandingan karaginan-PVA-asam palmitat 87: 3: 5 (%b/b) sebesar 77%. Hasil karakterisasi FT-IR menunjukkan tidak terbentuknya senyawa baru hasil pencampuran antara karaginan dan asam palmitat. Hal tersebut ditunjukan oleh spektrum FT-IR yang tidak mengalami perubahan bilangan gelombang yang berarti karena hanya merupakan proses blendingsecara fisika.
commit to user
v
EFFECT OF ADDITION OF PLASTICIZER AND PALMITIC ACID AGAINST NATURE OF EDIBLE FILM CARRAGEENAN.
OKTAVIANA LISTIYAWATI
Department Of Chemistry. Mathematics And Natural Sciences Faculty. Sebelas Maret University
ABSTRACT
The study of forming carrageenan edible film with the addition of plasticizer and palmitic acid has been done. The aim of the study was to investigate the effect of addition of various plasticizers of glycerol, PEG and PVA and palmitic acid additive in the carrageenan film. Film forming has been done using casting method. Film was analysed of the mechanical properties for Tensile Strength, Elongation, and Young Modulus. Functional group film was tested with Fourier Transform Infrared Spectroscopy(FT-IR) and swelling test.
The result of the study showed that the optimum tensile strength of carrageenan-PEG was obtained with ratio 93:3 (%w/w) 5.725 Mpa and carrageenan-glycerol-palmitic acid was obstain with ratio of 92:3:1 (%w/w) 4.111 Mpa. The optimum elongation of carrageenan-PVA was obtained with ratio of 81:15 (%w/w) 21.43% and carrageenan-PEG-palmitic acid was obtain with ratio 92:3:1 (%w/w) 18.18%. The optimum young modulus of film carrageenan-PEG was obstain with ratio of 93:3 (%w/w) 97.364 Mpa and carrageenan-glycerol-palmitic acid was obstain 89:3:4 (%w/w) 38.499 Mpa. The lowest level water adsorption of film of carrageenan was obtain with ratio of 88:3:5(%w/w) 77%. Characterization with FT-IR showed that film was made through physically blending. It was proved that no significant change of waveling showed.
commit to user
vi
MOTTO
“Jangan takut sebab TUHAN beserta kita”
“Berdoa, Berusaha Bekerja Keras, ,”
commit to user
vii
PERSEMBAHAN
Karya ini ku persembahkan kepada
1. My Lord Jesus
2. Ibuku
3. Keluargaku
4. Teman-teman yang telah membantu, yang namanya
tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
commit to user
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan nikmat dan anugrahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi. Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak, karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Prof.Ir.Ari Handono Ramelan. M.Sc (Hons). Ph.D selaku Dekan Fakultas MIPA UNS
2. Bapak Dr.Eddy Heraldy, M.Si selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas MIPA UNS
3. Bapak Yuniawan Hidayat, M.Si selaku Pembimbing Akademik 4. Bapak Dr. rer.nat. Atmanto Heru W, M.Si selaku Pembimbing I 5. Bapak Candra Purnawan, M.Sc selaku Pembimbing II
6. Bapak, Ibu dosen yang telah memberikan ilmunya kepada penulis yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu
7. Ibu dan keluargaku yang telah memberikan segalanya kepada penulis 8. Irma, Helmi, Putri, Lila dan Dewi Nur Rita yang telah memberikan
semangat, doa, dukungan dan perhatiannya
9. Semua teman-teman seperjuangan yang telah membantu penulis dalam segala hal, serta semua pihak yang telah membantu sampai dengan skripsi ini selesai
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dan jauh dari sempurna dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakannya. Namun demikian, penulis berharap semoga karya kecil ini bermanfaat bagi pembaca yang budiman.
Surakarta, Agustus 2012
commit to user
Unit-unit Monomer Karaginan... 10
2. Edible Film... 10
Pengertian Edible Film... .... ... 10
Hidrokoloid... ... 11
commit to user
x
Komposit... 12
3. Metode Casting... 12
4. Zat Pemlastis (Plasticizer)... 12
a). Gliserol ... ... 13
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 19
A. Metode Penelitian... 19
1. Pembuatan Edible FilmKaraginan... 20
2. Pembuatan Edible Filmdengan Variasi Konsentrasi Asam Palmitat... 20
3. Karakterisasi edible film... 21
E. Teknik Pengumpulan Data ... 21
F. TeknikAnalisa Data………. 22
1. Pengujian Kuat Tarik (Tensile Strength)... 22
2. Persen Pemanjangan (Elongation to break) ... 22
3. Modulus Young( Kadar Kekakuan)... 22
4. UjiSwelling... 22
5 Analisis FT-IR... 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 24
A. Pembuatan dan visualisasi Edible filmKaraginan ... 24
commit to user
xi
Konsentrasi Aditif Asam Palmitat... 24
B. Uji Sifat Mekanik... 24
1. Edible FilmKaraginan dengan Variasi Konsentrasi Plasticizer... 25
a. Uji Kuat tarik (Tensile Strength)... 25
b. Uji Persen Perpanjangan (% Elongasi)... 27
c. Uji Kadar Kekakuan (Modulus Young)... 28
2. Edible FilmKaraginan dengan Plasticizer, dan Variasi Konsentrasi Zat Aditif Asam Palmitat... 29
a. Uji Kuat Tarik (Tensile Strength)... 30
b. Uji Persen Perpanjangan (% Elongasi)... 31
c. Uji Kadar Kekakuan (Modulus Young)... 32
C. Uji Swelling... 33
D. Analisa FT-IR... 34
BAB V PENUTUP... 37
A. Kesimpulan ... 37
B. Saran... 37
DAFTAR PUSTAKA ... 38
commit to user
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Unit-unit Monomer Karaginan... 10 Tabel 2. Uji Sifat mekanik Edible Filmdari Karaginan dan
Plasticizer... 48 Tabel 3. Uji Sifat mekanik Edible Filmdari Karaginan, Plasticizer
dan Asam Palmitat... 51 Tabel 4. Hasil Uji Swelling Edible FilmKaraginan dengan
commit to user
xiii
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur Dasar Karaginan... 6
Gambar 2. Struktur κ-Karaginan... 7
Gambar 3. Struktur ι-Karaginan... 8
Gambar 4. Struktur λ-Karaginan. ... 8
Gambar 5. Struktur dari μ-Karaginan... 9
Gambar 6. Struktur dari ν-Karaginan... 9
Gambar 7. Gliserolisis Lemak... 14
Gambar 8. Struktur Poly Etylena Glycol (PEG)... 14
Gambar 9. Struktur dari Poly Vinyl Alcohol (PVA)... 15
Gambar 10. Visualisasi Edible Film dari Karaginan... 24
Gambar 11. VisualisasiEdible Film dari Karaginan dan Asam Palmitat... 25
Gambar 12. Gambar Struktur kimia antara kappa karaginan dengan gliserol... 26
Gambar 13. Grafik pengaruh jenis dan variasi konsentrasi plasticizer terhadap tensile strength edible film karaginan... 27
Gambar 14. Grafik pengaruh jenis dan variasi konsentrasi plasticizer terhadap % elongasi edible film karaginan... 28
Gambar 15. Grafik pengaruh jenis dan variasi konsentrasi plasticizer terhadap modulus young edible film karaginan... 29
Gambar 16. Grafik pengaruh plasticizerdengan variasi konsentrasi asam palmitat terhadap tensile strength edible film karaginan... 30
commit to user
xiv
Gambar 18. Grafik pengaruh plasticizerdengan variasi konsentrasi asam palmitat terhadap modulus young edible filmkaraginan... 32 Gambar 19. Grafik pengaruh variasi konsentrasi asam palmitat terhadap Indeks swelling(%) edible filmkaraginan... 33 Gambar 20. Spektrum IR formula edible filmkaraginan dengan
commit to user
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perhitungan komposisi plasticizer (gliserol, PEG dan PVA)
dan Asam Palmitat... 42
Lampiran 2 Bagan Pembuatan Edible Film... 44
1. Edible filmdari Karaginan dan PEG... 44
2. Edible film Karaginan dan PVA... 45
3. Edible filmKaraginan dan Gliserol... 46
4. Edible Film Karaginan, Plasticizer dan Asam Palmitat.. 47
Lampiran 3. Perhitungan Uji Sifat mekanik Edible Filmdari Karaginan dan Plasticizer... 48
1. Kuat Tarik... 49
2. Kemuluran... 49
3. Kadar Kekakuan... 50
Lampiran 4. Perhitungan Uji Sifat mekanik Edible Filmdari Karaginan, Plasticizer dan Asam Palmitat... 51
1. Kuat Tarik... 52
2. Kemuluran... 52
3. Kadar Kekakuan... 53
commit to user
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Indonesia merupakan negara yang memiliki kekayaan laut yang melimpah.
Salah satu hasil laut yang dapat dimanfaatkan adalah rumput laut. Selain dapat
digunakan sebagai bahan makanan, rumput laut juga memiliki peranan penting dalam
dunia industri (Istini, 1998). Salah satu hasil ekstrak rumput laut yang cukup
penting adalah karaginan. Dewasa ini, seiring dengan kemajuan teknologi,
pemanfaatan karaginan telah dikembangkan secara lebih intensif dan sangat
menjanjikan.. Hal ini diupayakan agar dapat memberikan dampak yang positif
terutama bagi lingkungan, yaitu penggunaan kemasan edible (edible packaging).
Edible packaging dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu sebagai pelapis (edible
coating) dan penghambat transfer massa (edible film).
Edible film merupakan suatu lapisan tipis, yang terbuat dari protein,
karbohidrat atau lemak yang bersifat hidrofilik. Edible film memberikan alternatif
bahan pengemas ramah lingkungan yang mampu melindungi dan mempertahankan
kualitas produk makanan dari pertumbuhan mikroba atau penyerapan uap air
(Krochtaet al., 1992). Edible film dapat dibuat dari tiga jenis bahan yakni hidrokoloid
(alginat, karaginan, pati), lipid (lilin/wax, asam lemak), dan komposit dari keduanya.
Karaginan merupakan hidrokoloid hasil ekstraksi yang banyak diperoleh
dari rumput laut. Selain karaginan, ekstraksi rumput laut juga menghasilkan
agar, fulselaran, dan alginat (Anonim, 2006a). Karaginan adalah polisakarida
yang diekstrak dari beberapa anggota Rhodophyceae (rumput laut merah) seperti
Chondrus, Euchema, Gigartina, Gloiopeltis, dan Iridea (Belitz dan Grosch, 1999).
Sama halnya dengan karaginan, agar dan fulselaran juga dihasilkan dari ekstrak
rumput laut merah (Rhodopyceae) sedangkan alginat merupakan hasil ekstraksi
commit to user
2
spinosum merupakan jenis Rhodophyceae yang banyak ditemui di perairan
Indonesia sedangkan Gigartina banyak ditemui di daerah selatan Eropa (Anonim,
2007b). E. cottonii(Kappaphycus alvarezii)merupakan jenis rumput laut penghasil
kappa karaginan, E. spinosummerupakan penghasil iota karaginan, dan Gigartina
merupakan penghasil lambda karaginan (Anonim, 2007b). Karaginan dibagi menjadi
tiga fraksi berdasarkan unit penyusunnya yaitu kappa, iota, dan lambda karaginan
(Winarno, 1990). Sedangkan, berdasarkan kandungan sulfatnya, Dotty (1987)
membedakan karaginan menjadi dua fraksi yaitu kappa dan iota karaginan, dimana
kappa mengandung sulfat kurang dari 28% dan iota lebih dari 30%.
Karaginan dapat membentuk gel secara reversible artinya dapat membentuk
gel pada saat pendinginan dan kembali cair pada saat dipanaskan. Pembentukan gel
tersebut disebabkan karena terbentuknya struktur heliks rangkap yang tidak terjadi
pada suhu tinggi. Pada suhu rendah, struktur heliks rangkap dapat membentuk
jaringan polimer yang bercabang-cabang dan selanjutnya akan membentuk suatu
kesatuan (Suryaningrum, 1988). Untuk mengurangi kerapuhan dan memberikan sifat
hidrofobik dari edible film karaginan, penambahan plasticizer dan zat aditif sangat
diperlukan. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kualitas dari edible filmkaraginan.
Plasticizer adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang
ditambahkan dengan maksud untuk memperlemah kekakuan dari polimer sekaligus
meningkatkan fleksibilitas polimer. Plasticizer mampu mengurangi interaksi
intermolekuler dan ekstramolekuler dalam polimerfilm, menurunkan kerapuhan serta
meningkatkan elastisitas film contohnya adalah gliserol, polietien glikol, polivinil
alkohol dan sukrosa (Krochta et al., 1994). Penambahan plasticizer dengan
konsentrasi yang terlalu tinggi juga dapat menyebabkan menurunnya sifat-sifat
fungsional edible film antara lain resistensi terhadap uap air dan sifat mekanika
(Glicksman, 1984).
Zat aditif yang digunakan pada umumnya berupa lipid. Salah satu alasan lipid
sering ditambahkan dalam formula film karena lipid memberikan sifat hidrophobik.
commit to user
3
seperti stearat dan palmitat sering digunakan sebagai aditif karena bersifat hidrofobik
dengan titik leleh yang tinggi (Hagenmaier and Shaw, 1990).
Berdasarkan keterangan diatas, perlu adanya penelitian untuk mengetahui
pengaruh dari masing-masing konsentrasi plasticizer dan asam lemak terhadap
karakter mekanika edible filmkaraginan.
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi masalah
a. Karaginan sebagai bahan baku pembuatan edible film dibagi menjadi lima
jenis yaitu kappa (κ), iota (ι), lamda (λ), mu (μ), dan nu (ν). Kelima jenis
karaginan tersebut mempunyai sifat kimia dan fisika yang berbeda
b. Beberapa jenis plasticizeryang dapat digunakan dalam pembuatan edible film
adalah gliserol, lilin lebah, polivinil alkohol (PVA), asam laurat, asam
oktanoat, asam laktat, trietilen glikol (TEG), polietilen glikol (PEG), dan
sorbitol.
c. Lipid sering ditambahkan dalam formula film karena lipid dapat
meningkatkan sifat hidrofobisitas suatu edible film. Komponen lipid meliputi
gliserida, lilin dan asam lemak. Menurut Hagenmaier dan Shaw (1990), asam
lemak rantai panjang biasa digunakan dalam pembuatan edible film karena
mempunyai titik didih (melting point) yang tinggi dan sifat hidrofobiknya.
d. Karaginan dapat membentuk gel secara reversible artinya dapat membentuk
gel pada saat pendinginan dan kembali cair pada saat dipanaskan.
Pembentukan gel disebabkan karena terbentuknya struktur heliks rangkap
yang tidak terjadi pada suhu tinggi. Pada suhu rendah, struktur heliks rangkap
membentuk jaringan polimer yang bercabang-cabang dan selanjutnya akan
membentuk suatu kesatuan.
e. Menurut Bourtoom (2007), tidak ada metode standar dalam pembuatan edible
film sehingga dapat dihasilkan film dengan fungsi dan karakteristik
commit to user
4
f. Dari hasil edible film yang terbentuk akan dilakukan analisis terhadap karakter
edible film. Analisis edible filmmeliputi FT-IR, tensile strength, % elongasi,
modulus young, DTA (Differensial Thermal Analysis), TGA (Thermal Gravity
Analysis), SEM (Scanning Electron Microscopy), uji swelling, uji
permeabilitas uap air (WVTR).
2. Batasan Masalah
a Bahan baku yang digunakan adalah karaginan jenis kappa.
b. Plasticizer yang digunakan adalah gliserol ; PEG ; PVA dengan variasi
konsentrasi yang digunakan adalah 3; 6; 9; 12; 15 % (b/b)
c. Asam lemak yang digunakan adalah asam palmitat dengan variasi konsentrasi
yang digunakan adalah 1; 2; 3; 4; 5 % (b/b)
d. Suhu pemanasan larutan filmberkisar 80oC dan suhu pengeringan edible film
didalam oven adalah 60oC selama ± 24 jam.
e. Pembuatan edible filmdilakukan dengan Metode Casting.
f. Analisa uji sifat mekanik edible film meliputi tensile strength, % elongasi,
modulus young, analisa gugus fungsi edible film menggunakan FT-IR, uji
swelling.
3. Rumusan Masalah
a. Bagaimana pengaruh jenis dan konsentrasiplasticizer terhadap sifat mekanik
edible film karaginan?
b. Bagaimana pengaruh konsentrasi asam palmitat terhadap sifat mekanikedible
filmkaraginan?
C. Tujuan Penelitian
Tujuan yang ingin dicapai penelitian ini adalah untuk mengetahui :
a Mengetahui perbedaan karakteristik sifat mekanik edible film dari karaginan
dengan penambahan jenis dan konsentrasi plasticizeryang berbeda.
b. Mengetahui karakteristik sifat mekanik edible film dari karaginan dengan
commit to user
5
D. Manfaat penelitian
Dalam penelitian ini manfaat yang diharapkan adalah:
a. Memberikan informasi kepada masyarakat bahwa karaginan dapat
dikembangkan sebagai salah satu bahan yang mudah untuk terdegradasi.
b. Memberikan alternatif pembuatan bahan yang mudah untuk terdegradasi dan
commit to user
6
BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Karaginan
Karaginanmerupakan hasil ekstraksi getah rumput laut dalam air atau larutan
alkali dari spesies tertentu alga merah (Rhodophyceae), golongan polisakarida
galaktan sulfat. Karaginan merupakan penyusun utama dinding sel tanaman alga
merah. Struktur dasar karaginan adalah ester sulfat kalium, natrium, kalsium,
magnesium, atau amonium dari polimer D-galatosa yang terikat secara α-1,3 dan β
-1,4. Struktur dasar seperti terlihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur dasar karaginan
Berdasarkan strukturnya, karaginan dibagi menjadi lima jenis yaitu kappa(κ),
iota (ι), lamda (λ) , mu (μ), dan nu (ν). Kelima jenis karaginan tersebut mempunyai
sifat kimia dan fisika yang berbeda. Dipengaruhi oleh letak dan jumlah gugus sulfat.
Di samping itu, adanya gugus sulfat yang terikat pada atom C-6 unit D-galaktosa
ikatan 1,4 dapat dikonversi secara enzimatis di dalam tanaman itu maupun secara
kimia membentuk 3,6-anhidro-D-galaktosa.
commit to user
7
a. κ-Karaginan
κ-Karaginan merupakan kopolimer linier yang tersusun oleh residu D -galaktosa-4-sulfat dengan ikatan α pada posisi 1,3 dan residu 3,6-anhidro- D
-galaktosa dengan ikatan β pada posisi 1,4. Beberapa satuan yang berikatan pada
posisi 1,4 kadang-kadang sebagai 3,6-anhidro-D-galaktosa-2-sulfat, D-galaktosa-
2,6-disulfat atau D-galaktosa-6-sulfat. κ--Karaginan disusun oleh 38,1% D-galaktosa,
28,1% 3,6-anhidro-D-galaktosa dan 25-28% sulfat sebagai OSO3Na. Struktur κ
-Karaginan ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur κ-Karaginan
b. ι-Karaginan
Struktur ι-Karaginan hampir sama dengan struktur κ-Karaginan, dimana
perbedaannya hanya terletak pada kandungan sulfatnya. Pada ι -Karaginan terdapat
gugus sulfat pada posisi C-2 residu 3,6-anhidro-D-galaktosa. Adanya gugus sulfat
tambahan tersebut menyebabkan sifat gel κ dan ι-karaginan berbeda (Booth, 1975).
Menurut Winarno (1990), ι-Karaginan ditandai dengan adanya ester 4-sulfat pada
setiap residu dari D-galaktosa dan gugusan ester 2-sulfat pada setiap gugusan
commit to user
8
Gambar 3. Struktur ι-Karaginan
c. λ-Karaginan
λ-Karaginan disusun oleh residu D-galaktosa-2-sulfat dengan ikatan α pada posisi 1,3 dan residu D-galaktosa-2,6-disulfat dengan ikatan β pada posisi 1,4.
Beberapa satuan λ -Karaginan kadang-kadang tidak mengandung gugus sulfat atau
sebagai 3,6-anhidro-D-galaktosa. Jumlah ester sulfat dalam λ-Karaginansekitar 35%.
Struktur dari λ-Karaginanterlihat pada Gambar 4.
commit to user
9
d. μ dan ν-Karaginan
μ dan ν-Karaginan relatif jarang ditemukan dalam tanaman alga merah, μ -Karaginan terdapat dalam jumlah relatif kecil dalam spesies Chondrus crispus,
sedangkan ν-Karaginan ditemukan dalam jumlah yang sangat kecil pada spesies
Eucheuma uncinatium.Struktur dari μ-Karaginan tampak pada Gambar 5 dan struktur ν-Karaginantampak pada Gambar 6. (CPKelco ApS, 2004):
Gambar 5. Struktur dariμ-Karaginan
commit to user
10
Adapun unit-unit monomer karaginan terdapat dalam tabel 1 di bawah ini :
Sumber: Glicksman, 1979
2.Edible Film
Edible packaging dapat dikelompokkan menjadi dua bagian, yaitu yang
berfungsi sebagai pelapis (edible coating) dan yang berbentuk lembaran (edible film).
Edible coating banyak digunakan untuk pelapis produk daging beku, makanan semi
basah (intermediate moisture foods), produk konfeksionari, ayam beku, produk hasil
laut, sosis, buah-buahan dan obat-obatan terutama untuk pelapis kapsul (Krochta et
al., 1994).
Edible film harus mempunyai sifat-sifat yang sama dengan film kemasan
seperti plastik, yaitu 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, serta menjadi pembawa bahan aditif seperti pewarna, pengawet dan
penambah aroma dengan tujuan memperbaiki mutu bahan pangan.
Penggunaan edible film untuk pengemasan produk-produk pangan seperti
sosis, buah-buahan dan sayur-sayuran sehingga segar dapat memperlambat penurunan
commit to user
11
karbondioksida dan uap air serta komponen flavor, sehingga mampu menciptakan
kondisi atmosfir internal yang sesuai dengan kebutuhan produk kemasan.
Keuntungan penggunaan edible film untuk kemasan bahan pangan adalah
untuk memperpanjang umur simpan produk serta tidak mencemari lingkungan karena
edibel filmini dapat dimakan bersama produk yang dikemasnya.
Selain edible film istilah lain untuk kemasan yang berasal dari bahan hasil
pertanian adalah biopolimer, yaitu polimer dari hasil pertanian yang digunakan
sebagai bahan baku film kemasan tanpa dicampur dengan polimer sintetis (plastik).
Bahan polimer diperoleh secara murni dari hasil pertanian dalam bentuk tepung, pati
atau isolat. Komponen polimer hasil pertanian adalah polipeptida (protein),
polisakarida (karbohidrat) dan lipida. Ketiganya mempunyai sifat termoplastik,
sehingga mempunyai potensi untuk dibentuk atau dicetak sebagai film kemasan.
Keunggulan polimer hasil pertanian adalah bahannya yang berasal dari sumber yang
terbarukan (renewable) dan dapat dihancurkan secara alami (biodegradable).
Bahan-Bahan Pembuat Edible Film
Komponen penyusun edible filmakan mempengaruhi secara langsung bentuk
morfologi maupun sifat pengemas yang dihasilkan. Bahan-bahan tambahan yang
sering dijumpai dalam pembuatan edible film adalah antimikroba, antioksidan, flavor
dan pewarna. Komponen yang cukup besar dalam pembuatan edible film adalah
plasticizer, yang berfungsi untuk :
- meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas film
- menghindari filmdari keretakan
- meningkatkan permeabilitas terhadap gas, uap air dan zat terlarut
- meningkatkan elastisitas film
Komponen utama penyusun edible filmdikelompokkan menjadi tiga yaitu
1. Hidrokolid
Hidrokoloid yang digunakan dalam pembuatan edible filmberupa protein atau
polisakarida. Bahan dasar protein dapat berasal dari jagung, kedele, wheat gluten,
commit to user
12
digunakan dalam pembuatan edible film adalah selulosa dan turunannya, pati dan
turunannya, pektin, ekstrak ganggang laut (alginat, karaginan, agar), gum (gum arab
dan gun karaya), xanthan, kitosan dan lain-lain. Beberapa polimer polisakarida yang
banyak diteliti akhir-akhir ini adalah pati gandum (wheat), jagung (corn starch) dan
kentang.
2. Lemak
Lemak yang umum digunakan dalam pembuatan edible filmadalah lilin alami
(beeswax, carnauba wax, parrafin wax), asil gliserol, asam lemak (asam oleat dan
asam laurat) serta emulsifier.
3. Komposit
Komposit adalah bahan yang tersusun dari campuran hidrokoloid dan lipida.
3. Metode Casting
Metode casting merupakan salah satu metode yang sering digunakan untuk
membuat film. Pada metode ini, protein atau polisakarida didispersikan pada
campuran air dan plasticizer, yang kemudian diaduk. Setelah pengadukan, pH diatur ,
lalu campuran tersebut dipanaskan dan dituangkan pada casting plate. Setelah
dituangkan, campuran kemudian dibiarkan mongering pada kondisi dan waktu
tertentu. Film yang telah kering kemudian dilepaskan dari cetakan (casting plate) dan
kemudian dilakukan pengujian terhadap karakteristik yang dihasilkan (Hui, 2006).
4. Plasticizer
Plasticizer berguna meningkatkan elastisitas dan memiliki ketahanan terhadap
kebekuan sehingga membuat plasticizer lebih mudah terdifusi dalam molekul polimer
(A. Tager, 1972). Plasticizer larut dalam tiap-tiap rantai polimer sehingga akan
mempermudah gerakan molekul polimer dan bekerja menurunkan suhu transisi gelas
(Tg), suhu kristalisasi atau suhu pelelehan polimer. Pada daerah diatas Tg, bahan
polimer menunjukkan sifat fisik dalam keadaan lunak (soft) seperti karet (rubbery),
sebaliknya di bawah Tg polimer dalam keadaan sangat stabil seperti gelas (glassy).
commit to user
13
(Frictional force) diantara rantai polimer, yang akan menyebabkan perubahan
karakteristik mekanik dari polimer (Paramawati, 2001).
Plasticizer didefinisikan sebagai bahan non volatil, bertitik didih tinggi, dan
jika ditambahkan pada material lain dapat merubah sifat material tersebut.
Penambahan plasticizer pada film dapat menurunkan kekuatan intermolekuler
meningkatkan fleksibilitas film dan menurunkan sifat barrier film.Gliserol merupakan
plasticizer yang efektif karena memiliki kemampuan untuk mengurangi ikatan
hidrogen enternal pada ikatan intermolekuler. Plasticizer ditambahkan pada
pembuatan edible film dengan tujuan untuk mengurangi kerapuhan, meningkatkan
fleksibilitas dan ketahanan film terutama jika disimpan pada suhu rendah
(Teknopangan & Argoindustri, 2008).
a. Gliserol
Salah satu alkil trihidrat yang penting adalah gliserol (propa-1,2,3 triol)
CH2OHCHOHCH2OH. Senyawa ini kebanyakan ditemui hampir pada semua lemak
hewani dan minyak nabati sebagai ester gliserin asam palmitat dan oleat (Austin,
1985).Gliseroladalah senyawa yang netral, dengan rasa manis tidak berwarna, cairan
kental dengan titik lebur 20°C dengan titik didih yang tinggi yaitu 290°C. Gliserol
dapat larut sempurna dalam air dan alkohol, akan tetapi tidak 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 11,
2006). Gliserol bermanfaat sebagai anti beku (anti freeze) dan merupakan senyawa
yang higroskopis sehingga banyak digunakan untuk mencegah kekeringan pada
tembakau, pembuatan parfum, tita, kosmetik, makanan dan minuman lainnya (Austin,
1985).Gliserolbanyak dihasilkan dari industri di Sumatera Utara dimana merupakan
bahan baku yang sangat potensial untuk dikembangkan menjadi produk yang bernilai
ekonomis tinggi. Gliserol dapat diperoleh dari hasil pemecahan ester asam lemak
commit to user
14
Gambar 7. Gliserolisis Lemak
bPoly Etylena Glycol(PEG)
Poly Etylena Glycol tersusun dari monomer etilen glikol. Etilen glikol
merupakan etena yang kedua atom karbonnya mengikat gugus alkohol. PEG dapat
berwujud cairan kental maupun berbentuk padatan seperti lilin. PEG sangat
dibutuhkan dalam berbagai industri, khususnya dalam industri farmasi dan kosmetik
karena beberapa sifatnya antara lain mudah larut, lunak, dan tidak beracun.
Gambar 8. Struktur Poly Etylena Glycol (PEG)
Poly Etylena Glycol termasuk surfaktan non ionik yang banyak digunakan,
karena sifatnya yang stabil, mudah bercampur dengan komponen-komponen lain,
tidak beracun, tidak iritatif, dan efektif dalam rentang pH yang lebar (Rosen, 1998).
c. Poly Vinyl Alcohol( PVA )
Poly Vinyl Alcohol merupakan suatu bahan yang memiliki sifat tidak berbau,
commit to user
15
digunakan sebagai suatu selaput pelindung atau film untuk tablet, tambahan makanan
dan untuk mengeringkan makanan.
Dimana R= H atau
COCH3
Gambar 9. Struktur dari Poly Vinyl Alcohol
Polimer Polyvinyl alkohol (PVA) adalah suatu polimer yang tidak beracun,
dapat larut dalam air, bio-compatible dan polimer biodegradable telah secara luas
digunakan dalam bidang biomedical(Jiaet al, 2007). PVA dapat membentuk serabut
lebih baik serta sangat hidrofilik. (Jiaet al, 2007).
PVA merupakan suatu polimer hidrofilik, dimana didalamnya terdapat gugus
hidroksit. Perulangan gugus hidroksit dalam PVA akan menghasilkan
interaksi-interaksi sekunder yang kuat dengan gugus silanol. Komposit yang akan terjadi
mempunyai sifat yang kaku dan rapuh. (Suzuki et al., 1999).
5. Asam Lemak
Menurut Grosch dan Belitz, (1999) asam lemak merupakan monokarboksilat
berantai panjang, mungkin bersifat jenuh atau tidak jenuh, dengan panjang rantai
berbeda-beda tetapi bukan siklik atau bercabang. Pada umumnya asam lemak yang
ditemukan di alam merupakan monokarboksilat dengan rantai tidak bercabang dan
memiliki jumlah atom genap. Asam-asam lemak ini dapat dibagi menjadi dua yaitu
asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Pembagian asam lemak tersebut
berdasarkan pada perbedaan bobot molekul dan derajat ketidakjenuhannya (Winarno,
1997). Menurut Hagenmaier and Shaw (1990), asam lemak rantai panjang biasa
digunakan dalam pembuatan edible film karena mempunyai titik didih (melting point)
yang tinggi dan sifat hidrofobiknya.
Salah satu asam lemak yang paling mudah diperoleh adalah asam palmitat
commit to user
16
(Cocos nucifera) dan kelapa sawit (Elaeis guineensis) merupakan sumber utama asam
lemak ini. Minyak kelapa bahkan mengandung hampir semuanya palmitat (92%).
Minyak sawit mengandung sekitar 50% palmitat. Produk hewani juga banyak
mengandung asam lemak ini (dari mentega, keju, susu, dan juga daging). Asam
palmitat adalah asam lemak jenuh yang tersusun dari 16 atom karbon
(CH3(CH2)14COOH). Pada suhu ruang, asam palmitat berwujud padat dan berwarna
putih. Titik leburnya 63,1oC. Asam palmitat adalah produk awal dalam proses
biosintesis asam lemak. Dari asam palmitat, pemanjangan atau penggandaan ikatan
berlangsung lebih lanjut. Dalam industri, asam palmitat banyak dimanfaatkan dalam
bidang kosmetika dan pewarnaan. Dari segi gizi, asam palmitat merupakan sumber
kalori penting namun memiliki daya antioksidasi yang rendah. Park et al. (1996)
menyatakan bahwa permeabilitas uap air dan gas dari edible film dipengaruhi oleh
konsentrasi asam lemak.
B. Kerangka Pemikiran
Karaginan merupakan senyawa hidrokoloid yang potensial untuk dibuat
edible film, karena dapat diperbaharui. Karaginan merupakan senyawa kompleks
polisakarida yang dibangun oleh sejumlah unit galaktosa dan 3,6- anhidrogalaktosa,
baik yang mengandung sulfat maupun yang tidak mengandung sulfat, dengan ikatan
α-1,3-D galaktosa dan β-1,4-3,6 anhidrogalaktosa secara bergantian.
Edible film merupakan suatu lapisan tipis, yang terbuat dari protein,
karbohidrat atau lemak yang bersifat hidrofilik. Edible film memberikan alternatif
bahan pengemas ramah lingkungan yang mampu melindungi dan mempertahankan
kualitas produk makanan dari pertumbuhan mikroba atau penyerapan uap air
(Krochtaet al., 1992). Edible film dapat dibuat dari tiga jenis bahan yakni hidrokoloid
(alginat, karaginan, pati), lipid (lilin/wax, asam lemak), dan komposit dari keduanya.
Menurut Koswara. et.al., (2002). Edible film yang terbuat dari hidrokoloid menjadi
barrier yang baik terhadap transfer oksigen, karbohidrat dan lipid. Pada
umumnya sifat dari hidrokoloid sangat baik sehingga potensial untuk dijadikan
commit to user
17
menguntungkan dalam pemakaiannya. Kelompok hidrokoloid meliputi protein dan
polisakarida. Selulosa dan turunannya merupakan sumber daya organik yang
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. Menurut Krocha dan De Mulder Johnson (1997) Edible film umumnya
dibuat dari salah satu bahan yang memiliki sifat barrier atau mekanik yang baik,
tetapi tidak untuk keduanya. Untuk mengurangi kerapuhan dan memberikan sifat
hidrofobik dari edible film karaginan, maka diperlukan adanya penambahan
plasticizer dan zat aditif. Hal ini dilakukan untuk meningkatkan kualitas dari edible
filmkaraginan.
Plasticizer merupakan bahan tambahan yang sering ditambahkan pada
pembuatan edible film. Plasticizer mengurangi interaksi intermolekuler dan
intramolekuler dalam polimer dan menurunkan kerapuhanfilm(Gontard et al., 1993).
Plasticizer seperti gliserol, sorbitol dan polietilen glikol memiliki viskositas rendah
yang bila ditambahkan dalam film akan memberikan sifat fleksibilitas. Namun
penambahan plasticizer dengan konsentrasi yang terlalu tinggi dapat menyebabkan
menurunnya sifat-sifat fungsional edible film antara lain resistensi terhadap uap air
dan sifat mekanikanya (Glicksman, 1984). Plasticizer yang ditambahkan pada
pembuatan edible film digunakan untuk mengurangi sifat rapuh film selain itu,
plasticizer juga meningkatkan elastisitas film. Plasticizer mempengaruhi sifat fisik
mekanik dan permeabilitas dari edible film. Namun kekuatan renggang putus edible
commit to user
18
plasticizer dapat merubah sifat mekanika film dengan mengurangi kohesi dan
ketahanan mekanika rantai polimer (Lieberman and Gilbert, 1973 ).
Lipid sering ditambahkan dalam formula film karena lipid memberikan sifat
hidrophobik. Komponen lipid meliputi gliserida, lilin dan asam lemak. Asam lemak
rantai panjang seperti stearat dan palmitat sering digunakan karena bersifat
hidrophobik dengan titik leleh yang tinggi (Hagenmaier and Shaw, 1990). Asam
palmitat yang berupa lipid tidak memiliki kelarutan yang baik terhadap air. Asam
palmitat diduga menghambat distribusi dan interaksi molekul karaginan, sehingga
akan menurunkan kekuatan tarikfilm, % elongasi tetapi mampu meningkatkan sifat
elastisitas dan barrierdari edible film.
C. Hipotesis
a. Semakin banyak plasticizer maka sifat mekaniknya cenderung akan
mengalami penurunan.
b. Semakin banyak lipid yang digunakan dalam hal ini asam palmitat maka sifat
mekaniknya cenderung akan mengalami penurunan.
commit to user
19
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen laboratorium.
Pembuatan edible film karaginan dilakukan dengan cara pencampuran karaginan
dengan plasticizer dan aditif asam palmitat. Campuran tersebut diaduk hingga
homogen, selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting plate dengan metode
casting. Casting platedimasukkan kedalam oven pada suhu 60 oC selama ± 24 jam
hingga kering. Setelah kering edible film dilepaskan dari casting plate, selanjutnya
dilakukan kajian sifat fisik dan mekaniknya yang meliputi kuat tarik, persen
perpanjangan, kadar kekakuan dan ketahanan film terhadap air. Karakterisasi edible
filmkaraginan dilakukan FT-IR.
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Sub Laboratorium Kimia FMIPA UNS,
Laboratorium Dasar Kimia FMIPA UNS, dan Laboratorium Material Teknik Mesin
Fakultas Teknik dan Industri UGM, selama 5 bulan, dari bulan Januari 2012 – Mei
2012.
C. Alat dan Bahan
1. Alat
a) Spektrometer Infra Red (FT-IR IR prestige Shimadzu 8201 PC)
b) Instrumen kuat tarik (Pearson Panke Equipment LTD)
commit to user
Karaginan ditimbang sebanyak 3 gram, KCl sebanyak 0,144 gram dan plasticizer
(Gliserol, PEG, PVA) masing-masing sebanyak 3%; 6%; 9%; 12%; 15% (b/b).
Kemudian ketiga bahan dilarutkan dengan aquades sebanyak 100 ml dan diaduk
sampai homogen hingga diperoleh larutan edible filmdari karaginan. Masing-masing
larutan edible film yang sudah homogen kemudian dipanaskan hingga suhunya
mencapai 80oC. Selanjutnya larutan dituangkan diatas plat kaca ukuran 21,5 cm x 16
cm dan diratakan sehingga diperoleh ketebalan yang sama. Edible film kemudian
dikeringkan dan dimasukkan kedalam oven dengan suhu 60 oC selama 24 jam.
Setelah kering filmkemudian dilepaskan dari plat kaca.
2. Pembuatan Edible Filmdengan Variasi Konsentrasi Asam Palmitat
Karaginan ditimbang sebanyak 3 gram, KCl sebanyak 0,144 gram dan
konsentrasiplasticizer(Gliserol, PEG, PVA) berdasarkan uji tensile strengthtertinggi
commit to user
21
bahan dilarutkan dengan aquades sebanyak 100 ml dan diaduk sampai homogen
hingga diperoleh larutan film dari karaginan dan asam palmitat. Masing-masing
larutan edible film yang sudah homogen kemudian dipanaskan hingga suhunya
mencapai 80oC. Selanjutnya larutan dituangkan diatas plat kaca ukuran 21,5 cm x 16
cm dan diratakan sehingga diperoleh ketebalan yang sama. Edible film kemudian
dikeringkan dan dimasukkan kedalam oven dengan suhu 60 oC selama 24 jam.
Setelah kering filmkemudian dilepaskan dari plat kaca.
3. Karakterisasi Edible FilmKaraginan
Edible film yang sudah dilepas dari casting plate kemudian dilakukan analisa
sifat mekanik sehingga diperoleh nilai Tensile Strength (Kuat Tarik), Elongasi
(Kemuluran), Modulus Young (Kadar Kekakuan). Kemudian dilakukan analisa gugus
fungsi menggunakan FT-IR dan uji ketahananedible film terhadap air digunakan uji
swelling.
E. Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan data diawali dengan pengujian kuat tarik (tensile strength)
edible film menggunakan instrumen universal testing ( Pearson Panke Equipment
LTD). Hasil dari kuat tarik (tensile strength) tersebut dihitung persen perpanjangan
(elongation to break) dan kadar kekakuan (modulus young). Selanjutnya dilakukan
uji swelling untuk mengetahui ketahanan film terhadap air. Selanjutnya edible film
dikarakterisasi menggunakan FT-IR. Pada uji kuat tarik (tensile strength) diperoleh
nilai gaya maksimum dan panjang model bahan setelah dilakukan penarikan. Nilai
panjang model bahan setelah dilakukan penarikan dapat dihitung dengan persamaan
yang telah ditetapkan untuk memperoleh nilai persen perpanjangan (elongation to
break). Uji swelling diperoleh nilai indeks swelling (%). FT-IR (spektroskopi infra
red) berfungsi mengetahui perubahan atau pergeseran vibrasi gugus fungsi dalam
commit to user
22
F. Teknik Analisa Data
Data yang diperoleh dari berbagai macam pengujian dapat dianalisa, diantaranya :
1. Uji sifat mekanik edible film meliputi tensile strength (TS), % elongasi, dan
modulus young.
a. Nilai Tensile Strength(kuat tarik) didapat dengan rumus:
σ = Fmaks
b. NilaiElongasi(kemuluran) didapat dengan rumus:
ɛ= (l-lo) x 100%
c. Nilai Modulus Young(kadar kekakuan) didapat dengan rumus:
E = σ
2. Uji swellingberguna untuk mengetahui sifat ketahanan edible filmterhadap air.
Uji ini akan diperoleh nilai indeks swelling(%)
Indeks Swelling (%) = W-Wo x 100% Wo
commit to user
23
Keterangan:
W = Berat akhir edible filmsetelah dikondisikan dalam air (gram)
Wo = Berat awal edible filmsebelum dikondisikan dalam air (gram)
3. Spektrum FT-IR menunjukkan perubahan atau pergeseran vibrasi gugus fungsi
karaginan dan plasticizer yang digunakan, serta zat aditif asam palmitat
commit to user
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Visualisasi Edible Film
1. Edible filmdari karaginan dan variasi jenis plasticizer
Pada penelitian ini dibuat edible film dari campuran karaginan, KCl, dan variasi
jenis plasticizer yaitu gliserol, polietilen glikol (PEG), dan polivinil alkohol (PVA).
Edible film karaginan ditambahkan plasticizer berdasarkan variasi % jumlah
plasticizeryaitu 3%; 6%; 9%; 12%; 15% (b/b). Edible filmkaraginan pada dasarnya
berwarna keruh kecoklatan, kesat tetapi cenderung berminyak dengan tebal antara 0.8
– 1.5 mm. Produk edible film dengan variasi jenis plasticizer terlihat pada Gambar
10.
Gambar (a) Gambar (b) Gambar (c)
Gambar 10. (a).Edible filmdari Karaginan dan Gliserol (b).Edible filmdari Karaginan dan PEG (c).Edible filmdari Karaginan dan PVA
2. Edible filmdari karaginan,plasticizerdan variasi konsentrasi Aditif asam palmitat
Edible film yang terbuat dari campuran karaginan, KCl, plasticizer dan 5 variasi
konsentrasi asam palmitat yaitu 1%; 2%; 3%; 4%; 5% (b/b).Edible film ini terdapat
butiran-butiran berwarna putih dengan tebal antara 0.8 – 1.5 mm. Produk edible film
commit to user
25
Gambar (a) Gambar (b) Gambar (c)
Gambar 11. (a) Edible filmdari Karaginan, Gliserol, dan Asam Palmitat (b) Edible filmdari Karaginan, PEG, dan Asam Palmitat (c) Edible filmdari Karaginan, PVA,
dan Asam Palmitat
B. Uji Sifat Mekanik Edible Film
1.Edible FilmKaraginan dengan Variasi Konsentrasi Plasticizer
Sifat mekanik dari film dipengaruhi oleh besarnya jumlah kandungan
komponen- komponen penyusun film yaitu karaginan, plasticizer dan asam palmitat.
Gliserol, Polietilen glikol (PEG), Polivinil alkohol (PVA) sebagai plasticizer dapat
memberikan sifat elastis pada film. Analisa edible film karaginan meliputi kekuatan
tarik (Tensile strength), kemuluran(% elongasi), kadar kekakuan (modulus young).
a. Uji Tensile Strength(Kuat Tarik)
Uji kuat tarik (tensile strength) ini sesuai dengan standar ASTM D-638. Hasil
uji kuat tarik edible filmkaraginan dengan variasi konsentrasiplasticizer dapat dilihat
pada Gambar 13. Hasil uji tensile strength dari Gambar 13 memperlihatkan bahwa
semakin besar konsentrasiplasticizer3%, 6%, 9%, 12%, 15% (b/b) maka nilai tensile
strength cenderung akan semakin kecil. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai
kuat tarik (tensile strength) pada masing-masing plasticizer berkisar antara
4,418-1,308 Mpa untuk penambahan gliserol, 5,725 – 1,942 Mpa untuk penambahan PEG
dan 4,297 – 2,5 Mpa untuk penambahan PVA. Hal ini dikarenakan plasticizer dapat
merubah sifat mekanikfilmdengan mengurangi kohesi dan ketahanan mekanik rantai
commit to user
26
ikatan hidrogen internal dan akan melemahkan gaya tarik intermolekul rantai polimer
yang berdekatan sehingga akan mengurangi kekuatan renggang putus film (Kester
and Fennema,1989). Kemungkinan reaksi yang terjadi ditunjukkan dalam Gambar 12
dengan salah satu jenis plasticizeryaitu gliserol
OH CH2 CH CH
2 OH
OH
Gambar 12. Struktur Kimia Antara Kappa Karaginan dengan Gliserol
Hal ini dapat dilihat dari spektrum infra red (IR) yang menunjukkan bahwa gugus
OH mengalami pelebaran bilangan gelombang akibat proses blending dari beberapa
komponen film. Ketika sejumlah kecil plasticizer ditambahkan pada suatu polimer,
maka molekul-molekul plasticizer tersebut akan terdispersi kedalam konfigurasi yang
lebih rendah. Sebaliknya jika plasticizer yang ditambahkan terlalu banyak maka
molekul-molekul polimer juga akan semakin mudah bergerak yang berakibat gaya
intermolekuler antar rantai menurun yang mengakibatkan terjadi penurunan kekuatan
commit to user
27
Gambar 13. Grafik Pengaruh Jenis dan Variasi Konsentrasi PlasticizerTerhadap Tensile Strength Edible Film Karaginan
b. Uji % Elongasi(persen perpanjangan)
Uji persen perpanjangan (Elongation to break) ini sesuai dengan standar
ASTM D-638. Hasil uji persen perpanjangan edible film karaginan dengan variasi
konsentrasi plasticizer dapat dilihat pada Gambar 14. Hasil uji persen perpanjangan
dari Gambar 14 menunjukkan bahwa semakin besar konsentrasiplasticizer 3%, 6%,
9%, 12%, 15% (b/b) maka elongasinya juga semakin besar. Berdasarkan hasil
penelitian diperoleh nilai persen perpanjangan (elongasi) pada masing-masing
plasticizer berkisar antara 6,25% – 12,5% untuk penambahan gliserol, 5,88%
-15,38% untuk penambahan PEG dan 5,55% - 21,43% untuk penambahan PVA.
Menurut Kester and Fennema (1989) plasticizer menyebabkan berkurangnya ikatan
hidrogen internal dan melemahkan gaya tarik intermolekul rantai polimer yang
berdekatan sehingga mengurangi kekuatan renggang putus dan menaikkan
fleksibilitas film. Plasticizermempunyai kemampuan untuk mengacaukan kumpulan
commit to user
28
Dengan demikian meningkatnya konsentrasi plasticizer menyebabkan struktur film
semakin fleksibel sehingga persen perpanjangannya semakin besar.
Gambar 14. Grafik Pengaruh Jenis dan Variasi KonsentrasiPlasticizerTerhadap % Elongasi Edible Film Karaginan
c. Uji Modulus Young(Kadar Kekakuan)
Uji Modulus Young (Kadar Kekakuan) ini sesuai dengan standar ASTM
D-638. Modulus Young merupakan ukuran kekakuan suatu bahan, yang didapat dengan
menghitung besarnya tensile strength dibagi dengan nilai elongation to break. Hasil
uji modulus young edible filmkaraginan dengan variasi konsentrasi plasticizer dapat
commit to user
29
Gambar 15. Grafik Pengaruh Jenis dan Variasi Konsentrasi PlasticizerTerhadap Modulus Young Edible Film Karaginan
Hasil uji modulus young (kadar kekakuan) dari Gambar 15 menunjukkan
bahwa dapat dilihat nilai modulus young cenderung turun seiring kenaikan
konsentrasi plasticizer yang ditambahkan. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh
nilai modulus young pada masing-masing plasticizer berkisar antara 70,688 – 10,464
Mpa untuk penambahan gliseol, 97,364 – 12,627 Mpa untuk penambahan PEG, dan
77,423 – 11,666 Mpa untuk penambahan PVA. Hal ini dapat dijelaskan bahwa
semakin banyak konsentrasi plasticizer yang ditambahkan 3%, 6%, 9%, 12%, 15%
(b/b) maka kadar kekakuan dari suatu material cenderung akan semakin kecil,
dikarenakan plasticizer berguna untuk mengurangi kekakuan dan menambah
elastisitas dari suatu material dalam hal ini edible film.
2.Edible FilmKaraginan dengan Plasticizer, dan Variasi konsentrasi Zat
Aditif Asam Palmitat
Penambahan asam palmitat dalam penelitian ini dipilih berdasarkan tensile
strength tertinggi pada variasi konsentrasi masing-masing dari plasticizer. Hal ini
commit to user
30
dikemasnya dari gangguan mekanis dengan baik (Wu and Bates., 1973). Berdasarkan
Gambar 13, tensile strength paling besar adalah plasticizer gliserol dengan
konsentrasi 3%, PEG dengan konsentrasi 3% dan PVA dengan konsentrasi 3%.
a.Uji Kuat Tarik (Tensile Strength)
Uji kuat tarik (tensile strength) ini sesuai dengan standar ASTM D-638. Hasil
uji kuat tarik pengaruh plasticizerdengan variasi konsentrasi asam palmitat terhadap
tensile strength edible film karaginan dapat dilihat pada Gambar 16.
Gambar 16. Grafik Pengaruh Plasticizerdengan Variasi Konsentrasi Asam Palmitat Terhadap Tensile Strength Edible Film Karaginan
Hasil uji kuat tarik dari Gambar 16 menunjukkan bahwatensile strength yang
didapat cenderung menurun dengan naiknya konsentrasi asam palmitat 1%, 2%, 3%,
4%, 5% (b/b). Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai tensile strength pada
masing-masing konsentrasi zat aditif asam palmitat berkisar antara 4,111 – 2,074
Mpa untuk plasticizer gliserol, 2,9 – 1,533 Mpa untuk plasticizer PEG, dan 3,745 –
1,785 Mpa untuk plasticizer PVA. Menurut Yang and Paulson (2000) penambahan
asam lemak akan mengakibatkan penurunan kuat tarik dari edible film. Penambahan
asam palmitat dengan jumlah yang banyak akan menurunkan tensile strength dari
commit to user
31
terhadap air pada saat pembuatan edible film. Ikatan yang terbentuk antara gugus non
polar dari asam palmitat dan gugus polar dari air cenderung tidak stabil. Akibatnya
tidak terbentuk ikatan kimia yang baik antara asam palmitat dan air, sehingga dapat
menurunkan kekuatan tarikfilmdan menyebabkan filmakan mudah patah.
b. Uji Persen Perpanjangan (% Elongasi)
Uji persen perpanjangan (% elongasi) ini sesuai dengan standar ASTM
D-638. Hasil persen perpanjangan pengaruh plasticizerdengan variasi konsentrasi asam
palmitat terhadap % elongasi edible filmkaraginan terlihat pada Gambar 17.
Gambar 17. Grafik Pengaruh Plasticizerdengan Variasi Konsentrasi Asam palmitat Terhadap % Elongasi Edible FilmKaraginan
Hasil uji persen perpanjangan dari Gambar 17 menunjukkan bahwa pada
konsentrasi lipid 1% akan menyebabkan film menjadi lebih elastis karena fungsi lipid
selain untuk menahan laju uap air adalah untuk menambah elastisitas film. Gambar 16
menunjukkan bahwa semakin tinggi konsentrasi asam palmitat 1%, 2%, 3%, 4%, 5%
(b/b) maka nilai persen perpanjangannya akan cenderung semakin rendah.
Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai % elongasi pada masing-masing
konsentrasi zat aditif asam palmitat berkisar antara 16,67% – 7,143% untuk
commit to user
32
untuk plasticizer PVA. Menurut Kester and Fennema (1986), asam palmitat diduga
menghambat distribusi dan interaksinya dengan molekul karaginan, sehingga akan
meningkatkan struktur kohesiv secara umum, akibatnya dapat menurunkan
fleksibilitas film.
c. Uji Kadar Kekakuan (Modulus Young)
Uji kadar kekakuan (Modulus Young) ini sesuai dengan standar ASTM D-638.
Hasil persen perpanjangan pengaruh plasticizer dengan variasi konsentrasi asam
palmitat terhadap modulus young edible filmkaraginan terlihat pada Gambar 18.
Gambar 18. Grafik Pengaruh Plasticizer dengan Variasi Konsentrasi Asam Palmitat Terhadap Modulus Young Edible FilmKaraginan
Pada Gambar 18 diperoleh nilai modulus youngatau kekakuan dari filmyang
terendah pada saat konsentrasi PEG 3% dan asam palmitat 4%. Berdasarkan hasil
penelitian diperoleh nilai modulus young pada masing-masing konsentrasi zat aditif
asam palmitat berkisar antara 24,661 – 29,035 Mpa untuk platicizer gliserol, 15,952 –
24,524 Mpa untuk plasticizerPEG, dan 22,466 – 33,935 Mpa untuk plasticizerPVA.
Film yang tebal tingkat elastisitasnya sangat rendah sehingga bersifat kaku.
commit to user
33
elastisitas edible film yang terbentuk. Hal ini dikarenakan asam palmitat adalah suatu
lipid yang dalam pembuatan edible film berfungsi untuk memperlemah kekakuan dari
polimer, sekaligus meningkatkan fleksibilitas dan ekstensibilitas polimer. Sehingga
dengan adanya sifat ini elastisitas dari edible filmdapat bertambah.
C. Uji Swelling
Uji ini dilakukan untuk mengetahui terjadinya ikatan dalam polimer serta
tingkatan atau keteraturan ikatan dalam polimer yang ditentukan melalui prosentase
penambahan berat polimer setelah mengalami penggembungan. Sifat ketahanan
edible film terhadap air ditentukan dengan uji swelling, yaitu prosentase
penggembungan film oleh adanya air. Hasil uji pengaruh plasticizer dengan variasi
konsentrasi asam palmitat terhadap indeksswelling edible filmkaraginan terlihat pada
Gambar 19.
commit to user
34
Hasil penelitian pada Gambar 19 menunjukkan bahwa konsentrasi asam
palmitat 5% memiliki ketahanan terhadap air paling bagus dibandingkan yang
lainnya. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh nilai indeks swelling (%) pada
masing-masing konsentrasi zat aditif asam palmitat berkisar antara 94% - 81% untuk
plasticizer gliserol, 94% - 80% untuk plasticizer PEG, dan 96% - 77% untuk
plasticizer PVA. Hal ini disebabkan karena sifat asam palmitat yang hidrofobik dan
tak larut dalam air. Jadi, semakin besar konsentrasi asam palmitat, maka %
swellingnya semakin kecil, yang berarti bahwa proses penyerapan air paling kecil
dibandingkan konsentrasi asam palmitat lainnya.
D. Analisis Gugus Fungsi Edible Film
Analisis gugus fungsi bertujuan untuk mengetahui gugus fungsi yang terdapat
dalam suatu senyawa. Banyaknya frekwensi yang dilewatkan diukur sebagai persen
transmittance (%T). Dari Gambar 20, dapat dilihat adanya lembah spesifik yang
terletak pada bilangan gelombang 3419,79 (Gliserol); 3441,79 (PEG); 3444,87 (PVA)
cm-1. Hal ini menunjukkan bahwa ketiga film memiliki banyak gugus OH. Untuk
uluran C-H pada gliserol terletak pada bilangan gelombang 2945,30 cm-1, PEG
terletak pada bilangan gelombang 2920,23 cm-1, PVA pada bilangan gelombang
2902,87 cm-1. Pada bilangan gelombang 1219 – 1259 cm-1 merupakan gugus ester
sulfat, dan pada bilangan gelombang 1035 - 1072 cm-1 merupakan ikatan glikosidik.
Gugus ester sulfat dan ikatan glikosidik terdapat dalam semua jenis karaginan,
Sekitar daerah bilangan gelombang 910 – 925 cm-1 merupakan ikatan 3,6 anhidro
D-galaktosa. Pada bilangan gelombang 844 – 846 cm-1merupakan gugus D- galaktosa-4
sulfat (Rahmaniar, 2000). Didalam film terdapat gugus karbonil C=O yang
ditunjukkan pada gliserol terletak pada bilangan gelombang 1627,92 cm-1, PEG pada
bilangan gelombang 1633,71 cm-1, PVA pada bilangan gelombang 1635,64 cm-1.
Selain itu terdapat pula gugus S=O yang ditunjukkan pada bilangan gelombang
1219,01 cm-1untuk gliserol, 1163,08 cm-1 untuk PEG dan 1035,77 cm-1untuk PVA.
commit to user
35
gelombang 3419,79 cm-1, PEG terletak pada bilangan gelombang 3411,01 cm-1, PVA
terletak pada 3444,87 cm-1. Uluran C-O ester terlihat pada bilangan gelombang
910,40 cm-1untuk gliserol, bilangan gelombang 1062,78 cm-1 untuk PEG dan 923,90
cm-1untuk PVA (Fessenden, 1990).
Gambar 20. Spektrum FT-IR (a) Edible FilmKaraginan dengan Gliserol (b) Serbuk Karaginan (c) Edible FilmKaraginan dengan PEG (d)Edible Film Karaginan dengan PVA (e) Edible Film Karaginan
dengan PEG dan Asam Palmitat
Penambahan Gliserol, Polietilen Glikol (PEG) dan Polivinil Alkohol (PVA)
dan asam palmitat bertujuan untuk memodifikasi karaginan. Data IR tersebut
menunjukkan bahwa film yang dihasilkan merupakan proses blending secara fisika
karena tidak ditemukannya gugus fungsi baru, sehingga film memiliki sifat seperti
komponen-komponen penyusunnya. Selain gugus hidroksida (OH), gugus fungsi lain
yang terdapat dalam film ini adalah gugus fungsi karbonil (CO) dan ester (COOH), b
a a
c e
commit to user
36
dengan dimilikinya gugus fungsi tersebut maka film dapat terdegradasi. Banyaknya
commit to user
37
BAB V
PENUTUP
A. KESIMPULAN
a. Penambahan plasticizer mempengaruhi sifat mekanika edible film meliputi
strength (kuat tarik), % elongasi (persen perpanjangan), modulus young
(kadar kekakuan). Semakin banyak konsentrasiplasticizer yang ditambahkan
maka akan menurunkan nilai tensile strength dan modulus young, tetapi
akan menaikkan nilai % elongasi. Nilai tensile strength, elongasi dan
modulus young optimum pada edible film karaginan dengan konsentrasi
plasticizer PEG 3% dan PVA 15%
b. Semakin banyak konsentrasi asam palmitat yang ditambahkan maka akan
menurunkan nilai tensile strength, % elongasi dan modulus young. Nilai
tensile strength, elongasi dan modulus young optimum pada edible film
karaginan dengan konsentrasi gliserol 3%, asam palmitat 1%; konsentrasi
PEG 3%, asam palmitat 1% dan 4%. Sedangkan untuk nilai indeks swelling
(%) optimum pada konsentrasi asam palmitat 5% untuk plasticizerPVA.
B. SARAN
1. Perlu dilakukan pembuatan edible filmkaraginan dengan variasi plasticizerselain
gliserol, PEG dan PVA.
2. Perlu dilakukan analisis karakteristik terhadap edible filmselain tensile strength, %
elongasidan modulus young, FT-IR dan uji swelling, seperti DTA (Differensial
Thermal Analysis) untuk mengetahui sifat termal dari edible film, uji permeabilitas
uap air (WVTR)
3. Pengambilan data dari penelitian ini hanya dilakukan satu kali, sehingga perlu
dilakukan pengambilan data minimal dua kali
4. Pengambilan data untuk nilai tensile strengthmenggunakan dimensi sampel uji
