Pengaruh Penambahan Kitosan Dan Plasticizer Sorbitol Terhadap Sifat Fisiko-Kimia Bioplastik dari Pati Biji Alpukat (Persea Americana Mill)”

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIOPLASTIK

Bioplastik atau plastik biodegradabel adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan (IBAW Publication, 2005). Biopolimer, khususnya dari pati, sangat berlimpah, murah, dapat diperbaharui, dan juga dapat terurai [14]. Ketertarikan dalam penggunaannya sebagai bioplastik dipengaruhi oleh sifat mudah terurai dari pati sebagai sumber karbon [15].

Bioplastik mengandung baik plastik biodegradabel (plastik yang dihasilkan dari fosil) atau plastik bio-based (plastik yang disintesis dari biomassa atau sumber yang dapat diperbaharui). Hubungan antara plastik biodegradabel dan bio-based

yang ditunjukkan pada polycaprolactone (PCL), dan poly(butylene succinate) (PBS) yang berbahan dasar minyak tanah, tapi dapat didegradasi oleh mikroorganisme. Pada satu sisi, poly(hydroxybutyrate) (PHB), poly(lactide) (PLA) dan campuran pati dihasilkan dari biomassa atau sumber yang dapat diperbaharui, dan dapat terurai. Meskipun kenyataannya polyethylene (PE) and Nylon 11 (NY11) bisa dihasilkan dari biomassa atau sumber yang dapat diperbaharui, mereka tidak dapat terurai. Plastik biodegradabel diperoleh dari bahan baku yang dapat diperbaharui, demikian untuk mengurangi efek rumah kaca. Sebagai contohnya, polyhydroxyalkanoate (PHA) dan

Secara umum ada 3 jenis bioplastik yang diproduksi [17]: 1. Biodegradable tapi bukan bio-based

Contohnya: polyester sintetik, dan polivinil alkohol (PVA) 2. Biodegradable dan bio-based

Contohnya: bahan yang berbasis pati, bahan yang berbasis selulosa, polilaktida (PLA), dan polihidroksialkanoat (PHA)

3. Bio-based tapi tidak biodegradable

Contohnya: PDO dari gliserol yang bio-based, PE dari bioetanol, PVC dari bioetanol, dan poliamida (PA) dari minyak.

2.2 PATI

Pati (amilum) mempunyai rumus molekul (C6H10O5)n, banyak terdapat dalam biji, umbi, akar, dan jaringan batang tanaman [18]. Komponen-komponen yang menyusun pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan komponen pati yang mempunyai rantai lurus dan larut dalam air. Amilosa terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan α-(1,4)-D-glukosa. Amilosa memberikan sifat keras, dan memiliki berat molekul rata-rata 10.000 – 60.000. Sedangkan amilopektin merupakan komponen pati yang mempunyai rantai cabang dan tidak larut dalam air, tetapi larut dalam butanol. Amilopektin menyebabkan sifat lengket, tidak larut dalam air dingin, dan mempunyai berat molekul 60.000 – 100.000 [19]. Amilopektin terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan α-(1,4)-D-glukosa dan α -(1,6)-D-glukosa [20].

Berikut adalah standar kandungan air, abu, pati, dan derajat putih pati menurut Standar Industri Indonesia (SII).

Tabel 2.1 Standar Mutu Pati Menurut Standar Industri Indonesia [21]

Komponen Kadar (%)

Kadar Air Maks 14

Kadar Abu Maks 15

Kadar Pati Min 75

Menurut Guilbert dan Biquet (1990), kestabilan edible film dipengaruhi oleh amilopektin, sedangkan amilosa berpengaruh terhadap kekompakannya [22]. Pati

dengan kadar amilosa tinggi menghasilkan edible film yang lentur dan kuat [23], karena struktur amilosa memungkinkan pembentukan ikatan hidrogen antar molekul

glukosa penyusunnya dan selama pemanasan mampu membentuk jaringan tiga

dimensi yang dapat memerangkap air sehingga menghasilkan gel yang kuat [24].

Gambar 2.1 adalah gambar struktur molekul pati. Pati adalah salah satu jenis

polisakarida yang disimpan dalam tanaman sebagai cadangan makanan. Dapat dilihat

adanya ikatan gugus OH yang menyatakan bahwa pati bersifat hidrofilik.

OH

Gambar 2.1 Struktur Molekul Pati [25]

Gambar 2.1 adalah gambar amilosa dan amilopektin pada pati. Pada

Gambar 2.2 Struktur molekul amilosa dan amilopektin [26]

Penelitian yang dilakukan oleh Senny Widyaningsih, dkk. (2012) tentang

pengaruh penambahan sorbitol dan kalsium karbonat terhadap karakteristik dan sifat

biodegradasi film dari pati kulit pisang juga diuji untuk bioplastik dari pati tanpa

penambahan sorbitol dan kalsium karbonat, diperoleh hasil tensile strength lebih besar daripada dengan penambahan sorbitol, higroskopisitas, kelarutan dalam air,

kelarutan dalam asam, dan densitas paling rendah. Dengan variasi kalsium karbonat

sebagai pengisi sebesar 0%, 0,2%, 0,4% dan variasi sorbitol sebagai plasticizer

sebesar 0%, 20%, dan 40%. Film yang dihasilkan pada penelitian ini berwarna putih

kecoklatan. Karakteristik yang pertama adalah densitas. Densitas merupakan nilai

yang menunjukkan massa bahan per satuan volume (g/cm3). Penambahan kalsium

karbonat dan sorbitol menghasilkan nilai densitas lebih besar. Densitas berbanding

lurus dengan massa suatu bahan , sehingga semakin besar massa suatu bahan maka

nilai densitas semakin besar. Berdasarkan pengamatan dari berbagai variasi

komposisi penambahan kalsium karbonat dan sorbitol menghasilkan nilai densitas

terbesar yaitu sebesar 6,12 g/cm3. Higrokopisitas adalah kemampuan suatu bahan

untuk melakukan penyerapan uap air dari lingkungan. Semakin besar higrokopisitas,

maka akan mempengaruhi ketahanan dari bahan yang disimpan oleh film yang

dihasilkan. Semakin banyak sorbitol dan kalsium karbonat yang ditambahkan, nilai

higrokopisitas film semakin besar. Persentase higroskopis film dari pati kulit pisang

merupakan faktor yang penting dalam menilai permeabilitas film terhadap uap air.

Laju transmisi uap air yang dihasilkan berkisar antara 0,00167-0,00214 g/ jam cm2

[27]. Menurut McHugh dan Krochta (1994), laju transmisi uap air suatu bahan

dipengaruhi oleh sifat kimia dan struktur bahan pembentuk, konsentrasi plasticizer, dan kondisi lingkungan seperti kelembaban dan temperatur. Gelembung udara yang

terdapat pada lapisan dapat meningkatkan laju transmisi uap air. Peningkatan nilai

laju transmisi uap air dapat juga disebabkan oleh bertambahnya komponen hidrofilik

yang terdapat pada film sehingga memudahkan uap air melewatinya [28].

Kelarutan dalam air yaitu untuk memprediksi kestabilan bioplastik terhadap

pengaruh air. Menurut Thirathumthavorn dan Charoenrein (2006), menurunnya daya

larut juga disebabkan karena amilosa dengan gugus substituen membentuk ikatan

yang sangat kuat sehingga menyebabkan terjadi pemerangkapan molekul air di

dalam molekul pati, yang mengakibatkan swelling power meningkat dan mencegah molekul amilosa untuk terlarut dalam sistem yang menyebabkan daya larut pati

menurun. Penambahan kalsium karbonat meningkatkan kelarutan dalam air

walaupun tidak begitu signifikan dan penambahan sorbitol pada film meningkatkan

kelarutan dalam air karena sorbitol memiliki sifat hidrofil [23].

Kelarutan dalam asam yaitu untuk memprediksi kestabilan bioplastik

terhadap hidrolisis oleh senyawa asam yang kemungkinan keluar dari bahan pangan

selama penyimpanan. Hasil persentase kelarutan dalam asam terbesar yaitu pada

penambahan 0,4% kalsium karbonat dan 40% sorbitol yaitu sebesar 87,86%.

Penentuan daya regang (tensile strength) merupakan gaya maksimum yang terjadi pada film selama pengukuran berlangsung. Hasil pengukuran berhubungan eraat

dengan jumlah plasticizer yang ditambahkan pada proses pembuatan film. Berdasarkan penelitian, nilai daya regang tanpa penambahan sorbitol memiliki nilai

lebih besar dibandingkan dengan adanya penambahan sorbitol. Penambahan sorbitol

dan kalsium karbonat menurunkan daya regang film.

Panjang putus (elongation at break) merupakan perubahan panjang maksimum pada saat terjadi peregangan hingga sampel film terputus. Pada umumnya

adanya penambahan plasticizer dalam jumlah yang lebih besar akan menghasilkan nilai persen pemanjangan suatu film semakin lebih besar. Persentase elongation

variasi komposisi yaitu penambahan 0,4% kalsium karbonat dan 40% sorbitol

sebesar 19,81%.

Ketahanan sobek merupakan gaya tarik maksimum yang dapat dicapai

sampai film tetap bertahan sebelum film kemudian putus atau sobek. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa ketahanan sobek pada film bioplastik dari berbagai variasi

komposisi kalsium karbonat dan sorbitol berkisar antara 2,50-26,32 MPa.

2.3 BIJI ALPUKAT

Alpukat (Persea americana Mill.) merupakan tanaman yang banyak tumbuh di Indonesia, karena sifat tanaman ini mudah tumbuh di daerah tropis dan subtropis [8]. Total produksi pisang di Indonesia pada tahun 2009 berkisar antara 257,642 ton [29]. Berdasarkan data Biro Pusat Statistik (BPS), produksi buah alpukat di Indonesia dari tahun ke tahun cenderung meningkat. Umumnya jika mengkonsumsi buah alpukat, bagian bijinya dianggap tidak bermanfaat sehingga dibuang sebagai limbah [8].

Biji alpukat tergolong besar, terdiri dari dua keping (cotyledon), dan dilapisi oleh kulit biji yang tipis melekat. Biji tersusun oleh jaringan parenchyma yang mengandung sel-sel minyak dan butir tepung sebagai bahan cadangan makanan. Biji alpukat merupakan tempat penyimpanan cadangan makanan bagi tumbuhan selain buah, batang, dan akar [30].

Tabel 2.2 Kandungan kimia biji alpukat (Persea americana Mill.) dalam 100 gram bahan [9]

Parameter Massa (gram)

Air 72,63

Abu 0,86

Lemak 1,08

Karbohidrat 24,22

Protein Serat Kasar

Plastik biodegradable yang berbasis pati memerlukan bahan dasar yang mengandung banyak pati [31]. Biji alpukat memiliki potensi yang tinggi untuk dijadikan sebagai bahan dasar plastik biodegradable. Hal ini dikarenakan biji alpukat

Persea americana Mill. memiliki kandungan pati yang cukup tinggi, sekitar 29,6% [9].

2.4 KITOSAN

Kitosan merupakan polimer kationik yang bersifat nontoksik, dapat mengalami biodegradasi dan biokompatibel. Kitosan juga memiliki kegunaan yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari misalnya sebagai adsorben limbah logam berat dan zat warna, pengawet, antijamur, kosmetik, farmasi, flokulan, antikanker, dan antibakteri. Kitosan dapat aktif dan berinteraksi dengan sel, enzim atau matrik polimer yang bermuatan negatif [32]. Sumber kitosan sangat melimpah di alam terutama dari hewan golongan crustaceans seperti udang dan kepiting. Indonesia merupakan negara bahari yang sangat melimpah akan sumber-sumber kitosan seperti udang dan limbah cangkang udang yang dihasilkan dalam jumlah sangat banyak kurang termanfaatkan dengan baik. Kitosan diperoleh melalui beberapa tahapan proses yaitu deproteinasi, demineralisasi, depigmentasi dari cangkang udang sehingga diperoleh kitin. Kitin kemudian dideasetilasi melalui proses hidrolisis basa menggunakan basa kuat dan pekat sehingga diperoleh kitosan. Performance sifat-sifat kitosan sangat dipengaruhi oleh 2 parameter penting, salah satunya adalah derajat deasetilasi (DD). Besarnya derajat deasetilasi (DD) ini sangat dipengaruhi oleh konsentrasi basa, temperatur, waktu dan pengulangan proses selama pembentukan kitosan [33].

dkk. (2014) tentang pembuatan film plastik biodegradabel dari pati jagung dengan penambahan kitosan dan pemplastis gliserol, bioplastik dengan penambahan kitosan menghasilkan kekuatan tarik yang semakin besar dan persentase swelling yang semakin kecil [36].

Semakin besar konsentrasi kitosan maka akan semakin banyak ikatan hidrogen yang terdapat di dalam film plastik sehingga ikatan kimia dari plastik akan semakin kuat dan sulit untuk diputus, karena memerlukan energi yang besar untuk memutuskan ikatan tersebut. Hal itu disebabkan oleh partikel bioplastik banyak mengalami perubahan fisika. Sehingga plastik semakin homogen dan strukturnya rapat, dengan karakteristik tersebut membuat kekuatan tarik semakin besar. Sifat ketahanan film plastik terhadap air ditentukan dengan uji swelling, yaitu persentase penggembungan film oleh adanya air. Kitosan memiliki sifat hidrofobik dan tak larut dalam air. Sehingga semakin besar konsentrasi kitosan maka % swellingnya semakin kecil [36]. Pada penelitian Darni, et al (2010), variasi perbandingan massa antara pati dan kitosan adalah 6:4, 7:3, 8:2, 9:1, 10:0. Berdasarkan hasil penelitian yang diperoleh, kondisi optimum terjadi pada saat perbandingan massa pati-kitosan 6:4 [7].

2.5

PLASTICIZER

komposisi pemlastis. Oleh karena itu, ramalan karakteristik polimer yang terplastisasi dapat dilakukan dengan variasi komposisi pemlastis [40]. McHugh dan Krochta (1994), menyatakan bahwa poliol seperti sorbitol dan gliserol adalah

plasticizer yang cukup baik untuk mengurangi ikatan hidrogen internal sehingga akan meningkatkan jarak intermolekul [28].

Menurut Pamilia Coniwanti (2014), pada penelitiannya tentang pembuatan film plastik biodegradabel dari pati jagung dengan penambahan kitosan dan pemplastis gliserol, diperoleh bahwa semakin banyak gliserol yang ditambahkan ke dalam film plastik biodegradabel maka film plastik yang dihasilkan akan semakin elastis [36]. Tapi persentase elongasi berbanding terbalik dengan kekuatan tarik. Secara umum, dengan penambahan gliserol sebagai plasticizer molekul-molekul di dalam larutan tersebut terletak di antara rantai ikatan biopolimer dan dapat berinteraksi dengan membentuk ikatan hidrogen dalam rantai ikatan antara polimer sehingga menyebabkan interaksi antar molekul biopolimer menjadi semakin berkurang. Hal ini menyebabkan berkurangnya kekuatan tarik film dengan adanya penambahan plasticizer.

Pada penelitian Romadloniyah (2012), variasi sorbitol yang digunakan sebagai plasticizer adalah 1,5 ml, 2 ml, 2,5 ml. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

tensile strength terbesar dimiliki oleh plastik biodegradable dengan penambahan 1,5 ml sorbitol yaitu 126,87 MPa dan elongation terbesar dimiliki oleh plastik

biodegradable dengan penambahan 2,5 ml sorbitol yaitu 78,33% [41].

2.6 SORBITOL

Sorbitol, sebuah poliol (gula alkohol), adalah pemanis massal yang ditemukan di berbagai produk makanan. Selain memberikan rasa manis, juga berfungsi sebagai

Texturizing Humectant Agent. Sorbitol memiliki tingkat kemanisan sekitar 60% dari tingkat kemanisan sukrosa. Sorbitol memiliki kesan halus dan manis, sejuk dan menyenangkan selera di mulut. Sorbitol bersifat non-cariogenic dan berguna bagi penderita diabetes [42]. Sorbitol, sebagai pemlastis film menjadikan lebih rapuh dan

elongasi plastik kitosan terplastisasi sorbitol, diperoleh bahwa semakin banyak

plasticizer sorbitol yang ditambahkan maka nilai kekuatan tarik film semakin kecil. Menurut Ani Purwanti (2010), secara umum, dengan penambahan sorbitol sebagai plasticizer, molekul-molekul plasticizer di dalam larutan tersebut terletak di antara rantai ikatan biopolimer dan dapat berinteraksi dengan membentuk ikatan hidrogen dalam rantai ikatan antar polimer sehingga menyebabkan interaksi antara molekul biopolimer menjadi semakin berkurang. Hal ini menyebabkan berkurangnya kekuatan tarik film dengan adanya penambahan bahan tambahan (plasticizer). Plastik dengan plasticizer dapat meningkatkan fleksibilitas plastik menjadi 11 kali lipat apabila dibandingkan dengan plastik kitosan tanpa plasticizer.

Pada penelitian Romadloniyah (2012), variasi sorbitol yang digunakan sebagai plasticizer adalah 1,5 ml, 2 ml, 2,5 ml. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

tensile strength terbesar dimiliki oleh plastik biodegradable dengan penambahan 1,5 ml sorbitol yaitu 126,87 MPa dan elongation terbesar dimiliki oleh plastik

biodegradable dengan penambahan 2,5 ml sorbitol yaitu 78,33%.

2.7 PROSES HIDROLISIS

yang dapat digunakan adalah α-amilase, β-amilase, amiloglukosidase, glukosa isomerase, pullulanase, dan isoamilase [43].

Hidrolisis pati dihasilkan dengan 2 cara yaitu dengan asam dan enzim. Cara yang telah lama digunakan dan tradisional adalah hidrolisis dengan asam yang membutuhkan medium dengan tingkat keasaman yang tinggi (pH = 1 – 2); temperatur tinggi (150 – 230 oC) dan tekanan tinggi (1-4). Hasil yang diperoleh pada proses secara termal, hidrolisis dengan asam menghasilkan produk samping yang tidak diperlukan yang mengontaminasi produk akhir hasil hidrolisa. Hidrolisis pati dengan enzim dihasilkan dibawah kondisi yang ringan; temperatur yang lebih rendah (sampai 100 oC); tekanan normal; pH medium sekitar 6 – 8. Pada waktu yang sama, hidrolisis dengan enzim menghasilkan laju reaksi yang tinggi; kestabilan enzim terhadap penghilangan aktivitas pelarut, detergen, enzim proteolitik yang tinggi dan penurunan viskositas medium reaksi pada temperatur yang lebih tinggi [45].

2.8 PROSES GELATINISASI

pertama kurva, suhu masih berada di bawah suhu gelatinisasi pati, sehingga viskositas yang terukur rendah. Pada fase kedua, suhu lalu ditingkatkan secara perlahan sampai mencapai suhu gelatinsasi pati, yaitu suhu di mana granula pati mulai membengkak dan viskositas meningkat. Peningkatan suhu dan viskositas ini dikenal dengan istilah suhu puncak dan viskositas puncak (peak viscosity). Ketika sebagian besar granula pati membengkak, terjadi peningkatan yang cepat pada viskositas. Fase ketiga, saat temperatur-tetap meningkat dan pengadukan terus dilakukan (holding), granula pati akan pecah dan amilosa keluar dari granula ke cairan, yang menyebabkan viskositas menurun. Pada fase keempat, campuran kemudian didinginkan, yang menyebabkan asosiasi kembali antara molekul-molekul pati (setback), sehingga terbentuklah gel dan viskositas kembali meningkat hingga mencapai viskositas akhir [47].

Menurut Adityo Fajar Nugroho (2012), pada penelitiannya tentang sintesis bioplastik dari pati ubi jalar menggunakan penguat logam ZnO dan penguat alami clay, diperoleh bahwa pada pembuatan bioplastik baik dengan ZnO dan gliserol maupun dengan clay dan gliserol, suhu yang dicapai sampai terjadinya gelatinisasi adalah berkisar antara 80-85 oC [40]. Pada penelitian Alsuhendra (1995) dengan sumber pati yang lain yaitu pati biji alpukat, suhu gelatinisasi yang diperoleh sebesar 85,5 oC [9].

Pada gelatinisasi juga dikenal adanya viskositas puncak atau viskositas maksimum, viskositas awal pendinginan, viskositas akhir pendinginan, viskositas retrogradasi, viskositas balik. Viskositas maksimum (peak viscosity) menggambarkan fragilitas dari granula pati yang mengembang, yaitu pada saat pertama kali mengembang sampai pecah karena adanya proses pengadukan. Viskositas maksimum dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain kadar amilosa, kadar protein, kadar lemak, dan ukuran granula. Viskositas awal pendinginan (hold viscosity) adalah viskositas yang diperoleh setelah pemanasan pada suhu konstan 95 o

2.9 METODE PEMBUATAN BIOPLASTIK

Pengkajian pemanfaatan sumberdaya pati Indonesia untuk produksi plastik biodegradabel dapat dilakukan melalui 3 cara yaitu:

1. Pencampuran (blending) antara polimer plastik dengan pati, dimana pati yang digunakan dapat berupa pati mentah berbentuk granular maupun pati yang sudah tergelatinisasi, dan plastik yang digunakan adalah PCL, PBS, atau PLA maupun plastik konvensional (polietilen). Pencampuran dilakukan dengan menggunakan

extruder atau dalam mixer berkecepatan tinggi (high speed mixer) yang dilengkapi pemanas untuk melelehkan polimer plastik.

2. Modifikasi kimiawi pati, dimana untuk menambahkan sifat plastisitas pada pati, metode grafting sering digunakan. Sifat biodegradabilitas dari produk plastik yang dihasilkan tergantung daripada jenis polimer yang dicangkokkan pada pati.

3. Penggunaan pati sebagai bahan baku fermentasi menghasilkan monomer/polimer plastik biodegradabel [49].

Metode yang dilakukan dalam pembuatan bioplastik pada penelitian ini merujuk pada metode Weiping Band (2005) [50]. Proses pencampuran antara pati, pengisi dan plasticizer dilakukan bertahap sambil dipanaskan dan diaduk. Pencampuran yang dilakukan dapat menggunakan stirrer dengan pemanasan menggunakan water batch. Dapat juga menggunakan alat hot plate magnetic stirrer. Campuran yang sudah homogen membentuk larutan bioplastik yang kemudian dicetak dan dikeringkan. Pengeringan menggunakan oven dengan temperatur 60oC. Pengeringan dilakukan hingga plastik mengeras dan dapat dikeluarkan dari cetakan, waktu yang digunakan yaitu ±24 jam [7].

2.10 KARAKTERISTIK PATI

Beberapa analisa/karakteristik yang dilakukan pada bioplastik adalah sebagai berikut.

2.10.1 Analisa Kadar Pati

sebagai karakteristik granula pati, pati tidak manis, pati tidak dapat larut dengan mudah dalam air dingin, pati berbentuk pasta dan gel di dalam air panas, pati menyediakan cadangan sumber energi dalam tumbuh-tumbuhan dan persediaan energi dalam bentuk nutrisi [51]. Berdasarkan standar mutu pati menurut standar industri Indonesia, kadar pati yang diizinkan adalah minimum 75 % [52]. Kadar pati yang terkandung dalam umbi-umbian dipengaruhi oleh umur panen optimumnya, dimana semakin cepat atau semakin lama tanaman dipanen dari umur panen optimum semakin rendah kadar pati umbinya. Kemudian secara umum kadar pati juga dipengaruhi oleh tingkat kemurnian pati saat proses ekstraksi dari sumbernya, karena semakin banyak campuran seperti serat, pasir/kotoran yang terikut, semakin rendah kadar patinya per satuan berat [53].

2.10.2 Analisa Kadar Amilosa dan Amilopektin

Pati memiliki komponen penyusun utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Kedua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang terlarut disebut amilosa dan fraksi yang tidak terlarut disebut amilopektin. Struktur amilosa memberikan sifat keras sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket [49]. Amilosa merupakan bagian dari granula pati yang dalam proses gelatinasi mengalami proses pembengkakan oleh adanya air dan panas sehingga amilosa berdifusi keluar dari granula dan membentuk gel [54].

2.10.3 Analisa Kadar Air

masih dapat tumbuh adalah 14-15% [55]. Pada waktu pengeringan, berbagai senyawa yang dapat menimbulkan bau khas seperti alkohol, aldehid, dan keton akan hilang karena bersifat volatil [9].

2.10.4 Kadar Abu

Abu adalah residu anorganik dari pembakaran bahan organik, kadar abu dapat dihitung berdasarkan pengurangan bobot sampel selama proses pembakaran pada suhu tinggi (500–600oC) melewati proses penguapan dari material organik. Total abu merupakan parameter yang bermanfaat bagi nilai nutrisi dari banyak produk makanan. Kadar abu menunjukan kandungan mineral suatu bahan pangan. Abu didefinisikan sebagai residu yang tertinggal setelah suatu bahan pangan dibakar hingga bebas karbon. Kadar abu suatu bahan pangan menggambarkan banyaknya mineral yang tidak terbakar menjadi zat yang dapat menguap. Komponen yang umum terdapat pada senyawa organik alami adalah kalium, natrium, kalsium, magnesium, mangan, dan besi. Secara kuantitatif nilai kadar abu dalam pati yang dihasilkan berasal dari mineral-mineral dalam biji, pemakaiaan pupuk, dan dapat juga berasal dari kontaminasi tanah dan udara selama pengolahan [56]. Semakin besar kadar abu suatu bahan pangan menunjukan semakin tinggi kandungan mineral bahan pangan tersebut [57].

2.10.5 Kadar Lemak

2.10.6 Kadar Protein

Pada protein, gugus karbonil asam amino terikat pada gugus amino asam amino lain dengan ikatan peptida / ikatan amida secara kovalen membentuk rantai polipeptida. Kadar protein juga menunjukkan analisis kadar nitrogen yang terdapat pada pati [8]. Persentase protein lebih tinggi di biji alpukat yang matang Gluten adalah kelompok terpenting dari protein yang berinteraksi dengan pati selama proses pemasakan.

2.11

KARAKTERISTIK BIOPLASTIK

Beberapa pengujian/karakteristik yang dilakukan pada bioplastik adalah sebagai berikut.

2.11.1 Uji Sifat Kekuatan Tarik

Penentuan daya regang (tensile strength) atau sering dikenal juga sebagai kekuatan tarik merupakan gaya maksimum yang terjadi pada film selama pengukuran berlangsung. Hasil pengukuran ini berhubungan erat dengan jumlah

plasticizer yang ditambahkan pada proses pembuatan film. Berdasarkan penelitian nilai daya regang tanpa penambahan sorbitol memiliki nilai lebih besardibandingkan dengan adanya penambahan sorbitol. Plasticizer dapat mengurangi ikatan hidrogen internal molekul dan menyebabkan melemahnya gaya tarik intermolekul rantai polimer yang berdekatan sehingga mengurangi daya regang putus. Penambahan

Kekuatan tarik dapat diukur berdasarkan beban maksimum (Fmaks) yang digunakan untuk mematahkan material dibagi dengan luas penampang awal (A0) yang ditunjukkan pada persamaan berikut :

(2.1) Dimana

= kekuatan tarik (kgf/cm2) Fmaks= beban maksimum (kgf) A0= luas penampang awal (cm2)

Standar yang digunakan adalah ASTM D638-02a, 2002 [3].

2.11.2 Uji Pemanjangan pada saat Putus

Panjang putus (elongation at break) atau proses pemanjangan merupakan perubahan panjang maksimum pada saat terjadi peregangan hingga sampel film terputus. Pada umumnya adanya penambahan plasticizer dalam jumlah lebih besar akan menghasilkan nilai persen pemanjangan suatu film semakin lebih besar. Menurut Liu dan Han (2005), tanpa penambahan plasticizer, amilosa dan amilopektin akan membentuk suatu film dan struktur dengan satu daerah kaya amilosa dan amilopektin [61]. Interaksi-interaksi antara molekul-molekul amilosa dan amilopektin mendukung formasi film, menjadikan film pati jadi rapuh dan kaku [62].

Elastisitas suatu material (elongasi) dapat dicari dengan perbandingan antara pertambahan panjang dengan panjang semula seperti pada persamaan berikut :

x 100 % (2.2)

Dimana :

= elastisitas/regangan (%)

l0= panjang mula-mula material yang diukur (cm) =

pertambahan panjang (cm)

2.11.3 Ketahanan terhadap Air

Sifat ketahanan bioplastik terhadap air ditentukan dengan uji swelling, yaitu persentase penggembungan plastik oleh adanya air [63]. Uji ini dilakukan untuk mengetahui terjadinya ikatan dalam polimer serta tingkatan atau keteraturan ikatan dalam polimer yang ditentukan melalui persentase penambahan berat polimer setelah mengalami penggembungan. Proses terdifusinya molekul pelarut kedalam polimer akan menghasilkan gel yang menggembung [64].

Prosedur uji ketahanan air pada sampel bioplastik adalah sebagai berikut : berat awal sampel yang akan diuji ditimbang (Wo). Lalu Isi suatu wadah (botol/gelas/mangkok) dengan air aquades. Letakkan sampel plastik ke dalam wadah tersebut. Setelah 10 detik angkat dari dalam wadah berisi aquades, timbang berat sampel (W) yang telah direndam dalam wadah. Rendam kembali sampel ke dalam wadah tersebut, angkat sampel tiap 10 detik, timbang berat sampel. Lakukan hal yang sama hingga diperoleh berat akhir sampel yang konstan. Air yang diserap oleh sampel dihitung melalui persamaan:

Air (%) = x 100 %

(2.3) Dimana: Wo = berat sampel kering

W = berat sampel setelah dikondisikan dalam desikator. Standar yang digunakan adalah ASTM D570-98, 2005 [7].

2.11.4 Penentuan Rapat Massa (Densitas)

Kerapatan merupakan sifat fisik suatu polimer. Kerapatan suatu bahan berpengaruh terhadap sifat mekanik bahan tersebut, semakin rapat suatu bahan maka semakin meningkatkan sifat mekaniknya. Sehingga film bioplastik yang dihasilkan mempunyai kekuatan tarik yang baik. Kerapatan atau densitas ini dapat didefinisi-kan sebagai berat per satuan volume bahan [7]. Penentuan rapat massa (densitas) film

(2.4) Dimana :

= rapat massa/densitas (g/cm3) m= massa sampel (g)

v = volume sampel (cm3)

Standar yang digunakan adalah ASTM D792-91, 1991 [65]

2.11.5 Karakteristik SEM (Scanning Electron Microscopy)

SEM merupakan alat yang dapat digunakan untuk mempelajari atau mengamati rincian bentuk maupun struktur mikro permukaan suatu objek yang tidak dapat dilihat dengan mata atau dengan mikroskop optik. SEM digunakan untuk mengamati struktur micron, topografi, morfologi, fraktografi sampel padatan dari bahan logam, polimer atau keramik [7]. Hasil analisis SEM juga memperlihatkan penyebaran partikel pengisi pada matriks sehingga dapat diketahui distribusi partikel pada matriks tersebar dengan merata atau tidak [3].

2.11.6 Karakteristik FT-IR (F ourier Transform InfraRed)

2.11.7 Analisa Profil Gelatinisasi dengan RVA (Rapid Visco Analyzer)

Gelatinisasi adalah suatu sifat penting terhadap pati, karena menunjukkan perubahan dalam struktur kristal dan fungsi. Pada pembuatan sampel plastik melibatkan beberapa macam perubahan fasa, gelatinisasi menjadi suatu faktor yang penting karena sangat terkait dengan faktor yang lainnya, dan merupakan teknik dasar dalam konversi pati agar menjadi polimer termoplastik. Pati dengan kadar amilosa tinggi memiliki wilayah yang lebih amorf dan kurang kristal, menurunkan suhu gelatinisasi dan entalpi endotermik. Pada penelitian Faridah dkk., (2013), profil gelatinisasi pati garut alami dianalisis dengan menggunakan Rapid Visco Analyzer

(RVA). Sebanyak 3,0 g sampel (berat kering) ditimbang dalam wadah RVA, lalu ditambahkan 25 g akuades. Pengukuran dengan RVA mencakup fase proses pemanasan dan pendinginan pada pengadukan konstan (160 rpm). Pada fase pemanasan, suspense pati dipanaskan dari suhu 50oC hingga 95oC dengan kecepatan 6oC/menit, lalu dipertahankan pada suhu tersebut (holding) selama 5 menit. Setelah fase pemanasan selesai, pasta pati dilewatkan pada fase pendinginan, yaitu suhu diturunkan dari 95oC menjadi 50oC dengan kecepatan 6oC/menit, kemudian dipertahankan pada suhu tersebut selama 2 menit. Instrumen RVA memplot kurva profil gelatinisasi sebagai hubungan dari nilai viskositas (cP) pada sumbu y dengan perubahan suhu (oC) selama fase pemanasan dan pendi-nginan pada sumbu x [67]

Beberapa data yang diperoleh dari hasil analisa RVA adalah pasting temperature, peak viscosity, hold viscosity, final viscosity, breakdown dan setback 1. Pasting temperatur adalah temperatur pada saat awal terjadinya gelatinisasi. Peak viscosity adalah viskositas puncak pada saat pati tergelatinisasi. Nilai viskositas puncak merefleksikan kemampuan granula untuk mengikat air dan mempertahankan pembengkakan selama pemanasan [68]. Viskositas puncak yang tinggi menunjukkan bahwa adanya amilosa yang masih bisa berikatan dengan molekul pati yang lain sehingga terbentuk struktur heliks ganda melalui ikatan hidrogen (retrogradasi) dan membentuk pati dengan struktur yang lebih kuat (pati resisten) [69]. Hold viscosity