commit to user
PENGARUH PENAMBAHAN
PLASTICIZER
DAN KITOSAN
TERHADAP KARAKTER
EDIBLE FILM
Ca-ALGINAT
Disusun oleh :
HELMI FEHRAGUCCI
M0307012SKRIPSI
Diajukan untuk memenuhi sebagian
persyaratan mendapatkan gelar Sarjana Sains Kimia
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
commit to user
HALAMAN PENGESAHAN
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas
Sebelas Maret Telah Mengesahkan Skripsi Mahasiawa:
Helmi Fehragucci NIM M0307012, dengan judul “Pengaruh Penambahan
Plasticizer dan Kitosan Terhadap Karakter Edible FilmCa-Alginat”.
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 : Jum’at
Tanggal : 27 Juli 2012
Anggota Tim Penguji:
1. Prof.Drs.Sentot Budi R., Ph.D 1.
NIP. 19560507 198601 1001
2. Yuniawan Hidayat., M.Si 2.
NIP. 19790605 200501 1001
Disahkan oleh:
Ketua Jurusan Kimia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Sebelas Maret Surakarta
Dr. Eddy Heraldy, M.Si
commit to user
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi saya yang berjudul “PENGARUH
PENAMBAHAN PLASTICIZER DAN KITOSAN TERHADAP KARAKTER
EDIBLE FILM Ca-ALGINAT” adalah benar-benar hasil penelitian sendiri dan 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, Juli 2012
commit to user ABSTRAK
Helmi Fehragucci, 2012. PENGARUH PENAMBAHAN PLASTICIZER DAN KITOSAN TERHADAP KARAKTER EDIBLE FILM Ca-ALGINAT. Skripsi Jurusan Kimia. Fakultas MIPA. Universitas Sebelas Maret.
Telah dilakukan penelitian tentang pembuatan edible film Ca-alginat dengan penambahan beberapa plasticizerdan aditif kitosan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan beberapa jenis plasticizer
berbeda dan penambahan zat aditif kitosan terhadap edible film Ca-alginat. Pembuatan edible film Ca-alginat dilakukan dengan mengunakan metode casting.
Edible film Ca-alginat dibuat dengan cara mencampurkan Na-alginat dan CaCl2 dengan plasticizer(gliserol, PVA, dan PEG) dan divariasikan konsentrasinya 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% (b/b) hingga diperoleh larutan alginat. Larutan alginat yang diperoleh dicampurkan larutan kitosan dengan variasi konsentrasi 96 : 4, 94 : 6, 92 : 8, 90 : 10, dan 88 : 12 (b/b). Casting platedimasukan ke dalam oven pada suhu 60 oC selama ± 24 jam hingga kering. selanjutnya dilakukan uji sifat fisik dan mekaniknya meliputi kuat tarik, persen perpanjangan, dan permeabilitas uap air. Karakterisasi edible filmCa-alginat menggunakan FT-IR.
Hasil penelitian menunjukan semakin besar konsentrasi plasticizer, nilai kuat tarik yang dihasilkan semakin kecil, sedangkan nilai persen perpanjangan dan permeabilitas uap air semakin besar. Kuat tarik terbesar edible film Ca-alginat dengan plasticizer PEG diperoleh 30,1887 Mpa. Persen perpanjangan terbesar edible film Ca-alginat dengan plasticizerPEG diperoleh 3,15%. Permeabilitas uap air terkecil edible film Ca-alginat dengan plasticizer PEG diperoleh 6,5860 x 10-5 g mm/m2 hari atm. Semakin besar konsentrasi kitosan, nilai kuat tarik yang dihasilkan semakin besar sedangkan nilai persen perpanjangan dan permeabilitas uap air semakin kecil. Kuat tarik terbesar edible film Ca-alginat denganplasticizer
PEG diperoleh 17,6887 Mpa. Persen perpanjangan terbesar edible filmCa-alginat dengan plasticizer PEG diperoleh 3,15%. Permeabilitas uap air terkecil edible film Ca-alginat denganplasticizer PEG diperoleh 4,6470 x 10-5g mm/m2hari atm. Hasil karakterisasi FT-IR menunjukan tidak terbentuknya senyawa baru hasil pencampuran antara alginat dan kitosan. Hal tersebut ditunjukan oleh spektrum FT-IR yang tidak mengalami perubahan bilangan gelombang yang berarti. Dengan demikian, edible film Ca-alginat yang dihasilkan merupakan proses
blendingsecara fisika.
commit to user ABSTRACT
Helmi Fehragucci, 2012. INFLUENCE THE ADDITION OF PLASTICIZER
AND CHITOSAN ON CHARACTER OF Ca-ALGINATE EDIBLE FILM.
Departement of Chemistry Thesis. The Faculty of MIPA. Sebelas Maret
University.
A study of plasticizer and chitosan effect toward physical character of Ca-Alginate edible film has been done. The aim of the study was to investigate the additional of various plasticizer and aditive chitosan toward Ca-Alginate edible film. Ca-Alginate edible film forming was done by casting method. Ca-Alginat edible film was casted by mixing Na-Alginat and CaCl2with plasticizer (glycerol, PVA, PEG) with concentration of 3%, 6%, 9%, 12%, 15% (w/w). Alginate solution obtained with a solution of chitosan with concentration 96 : 4, 94 : 6, 92 : 8, 90 : 10, 88 : 12 (w/w). Casted film was dryed with oven at 60 oC ± 24 hours. Physical and mechanical properties test were done for tensile strength, elongation to break, and water vapour permeability. Analysis functional group of Ca-Alginate edible film was done with FT-IR.
The result of study showed that higher concentration of plasticizer reduce with tensile strength of Ca-Alginat edible film but increase elongation to break and water vapour permeability. The highest tensile strength of Ca-Alginat edible film with PEG plasticizer was 30,1887 Mpa. The higest elongation to break of with PEG plasticizer was 3,15%. The lowest water vapour permeability of Ca-Alginat edible film with PEG plasticizer was 6,5860 x 10-5 g mm/m2 day atm. Higher concentration of chitosan, increase tensile strength of Ca-Alginat edible film but reduce elongation to break and water vapour permeability. The highest tensile strength of Ca-Alginat edible film with PEG plasticizer was 17,6887 Mpa. The highest elongation to break of Ca-Alginat edible film was 3,15%. The lowest water vapour permeability of Ca-Alginat edible film with PEG plasticizer was 4,6470 x 10-5 g mm/m2 day atm. Characterization of FT-IR showed that no significant change of wave number. It proved that Ca-Alginate edible film is made true physical blending.
commit to user
MOTO
“Sesungguhnya Sesudah Kesulitan itu Ada Kemudahan” (Al-Insyiroh Ayat 6)
“Hai orang-orang yang beriman, jadikanlah sabar dan shalat sebagai penolongmu,
sesungguhnya Allah beserta orang-orang yang sabar”
(Al-Baqarah Ayat 153)
“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi
pula kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui,
sedangkan kamu tidak mengetahui”
(Al-Baqarah Ayat 216)
“Bekerja Keras, Berusaha, Berdoa dan Tawakal”
commit to user
PERSEMBAHAN
Teriring ucapan syukur Alhamdulillah, karya sdederhana ini aku persembahkan
untuk:
M ama ku (Y anuarti Y uldus H aflah), Papa ku (S yahrial), dan A dik-adik ku
(L itya A nzelma dan V iolita S abilla) yang tiada henti mendoakan ku,
memberikan support kepada ku, dan memberikan kasih sayangnya kepada ku ♥
N enek ku (N urseha dan H j. T amimah), K akek ku (S yafri L ahar dan
A lmarhum H . C hairus S aleh) yang telah mendoakan ku dan memberikan kasih
sayangnya kepada ku
L ila Prasetyawati yang tiada hentinya mendoakan ku, memberikan kasih sayang,
dan memotivasi ku ♥
D imas T .W yang telah membantu saat pertama kali aku jauh dari keluargaku
di J akarta, dan seluruh teman-teman seperjuangan (K imia 2007), mohon maaf
yang sebesar-besarnya jika ada sikap atau ucapan ku yang salah. S ukses
commit to user
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah, Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan
nikmat, karunia, dan hidayahNya, sehingga penulis dapat menyelesaikan
penulisan skripsi dengan judul “PENGARUH PENAMBAHAN PLASTICIZER
DAN KITOSAN TERHADAP KARAKTER EDIBLE FILM Ca-ALGINAT” untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai gelar Sarjana Sains dari
Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas
Sebelas Maret. Sholawat dan salam senantiasa penulis haturkan kepada
Rosulullah SAW sebagai pembimbing seluruh umat manusia.
Skripsi ini tidak akan selesai tanpa adanya bantuan dari banyak pihak,
karena itu penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Ari Hardono 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 Dr. rer.nat. Atmanto Heru Wibowo, M.Si selaku Pembimbing I
4. Bapak Candra Purnawan, M.Sc selaku Pembimbing II
5. Bapak Pranoto, M.Sc selaku Pembimbing Akademik
6. Ibu Dr.Sayekti Wahyuningsih, M.Si selaku Pembimbing Akademik
7. Bapak / Ibu dosen dan seluruh staf Jurusan Kimia FMIPA UNS yang telah
memberikan ilmu yang bermanfaat kepada penulis yang tidak bisa penulis
sebutkan satu persatu.
8. Mas Anang, Mba Nanik laboran Laboratorium Kimia Dasar FMIPA UNS
dan seluruh staf laboran di Sub Laboratorium Kimia FMIPA UNS.
9. mama, papa, adik-adiku tercinta yang telah memberikan doa, dukngan, dan
perhatiannya kepada penulis
10. Lila Prasetyawati, yang telah memberikan semangat, doa, dukungan dan
perhatiannya
11. Semua teman-teman Kimia FMIPA UNS angkatan 2007 yang telah
commit to user
12. Semua teman-teman kos Al-Fistha 1, 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. Semoga Allah SWT
membalas jerih payah dan pengorbanan yang telah diberikan dengan balasan yang
lebih baik.
Surakarta, Juli 2012
commit to user
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL... i
HALAMAN PENGESAHAN... ii
HALAMAN PERNYATAAN... iii
HALAMAN ABSTRAK... iv
HALAMAN ABSTRACT... v
HALAMAN MOTO... vi
HALAMAN PERSEMBAHAN ... vii
KATA PENGANTAR... viii
DAFTAR ISI... x
DAFTAR TABEL... xiii DAFTAR GAMBAR... xiv
DAFTAR LAMPIRAN... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang ... 1
B. Perumusan Masalah... 3
1. Identifikasi Masalah ... 3
2. Batasan Masalah ... 5
3. Rumusan Masalah... 5
C. Tujuan Penelitian... 5
D. Manfaat Penelitian... 6
BAB II LANDASAN TEORI ... 7
A. Tinjauan Pustaka ... 7
1. Edible film... 7
a. Definisi Edible Filmdan Fungsi ... 7
b. Bahan Baku Edible Film... 8
1) Hidrokoloid ...... 8
2) Lipid ...... 9
commit to user
2. Alginat ... 9
a. Struktur Alginat... .... ... 10
b. Sifat Alginat... ... 10
c. Kegunaan Alginat ...... 10
3. Zat Pemlastis (Plasticizer)... 11
a. Gliserol... .... ... 11
b. Polyetylen Glycol(PEG)……… 13
c. Polyvinil Alcohol(PVA)……… 14
4. Kitosan... 15
5. Metode Casting... 19
B. Kerangka Pemikiran ... 19
C. Hipotesis ... 23
BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 24
A. Metode Penelitian... 24
B. Tempat dan Waktu Penelitian ... 24
C. Alat dan Bahan ... 24
1. Alat ... 24
2. Bahan ... 25
D. Prosedur Penelitian... 25
1. Pembuatan Larutan Alginat ... 25
2. Pembuatan Larutan Kitosan... 25
3. Pembuatan Edible FilmCa-Alginat dengan Variasi Konsentrasi Plasticizer... 25
4. Pembuatan Edible FilmCa-Alginat dengan Variasi Konsentrasi Kitosan………. . 26
5. Karakterisasi Edible Film……… 26
E. Teknik Pengumpulan Data ... 26
F. Teknik Analisa Data……… 27
1. Analisis FT-IR... 27
commit to user
3. Permeabilitas Uap Air (Water Vapour Permeability) ... 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 29
A. Pembuatan Edible filmAlginat-Kitosan dan Edible Film Alginat non-Kitosan ... 29
B. Pembuatan Edible FilmAlginat-Kitosan dengan Variasi Konsentrasi Plasticizer………... 30
C. Pembuatan Edible FilmAlginat-Kitosan dengan Variasi Konsentrasi Kitosan ... 34
D. Karakterisasi FT-IR... 37
BAB V PENUTUP... 39
A. Kesimpulan ... 39
B. Saran... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
LAMPIRAN... 46
commit to user
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Klasifikasi penggunaan edible filmdan coatingberdasarkan
jenisnya ... 8
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur alginat... 10
Gambar 2. Gliserolisis lemak... 12
Gambar 3. St rukt ur PEG... 13
Gambar 4. Struktur PVA... 14
Gambar 5. Struktur kitin dan kitosan... 16
Gambar 6. Struktur Na-alginat... 20
Gambar 7. Pembentukan gel Ca-alginat... 20
Gambar 8. Model “egg box” pembentukan Ca-alginat... 21
Gambar 9. Reaksi antara Ca-alginat dengan plasticizer... 22
Gambar 10. Edible filmdari berbagai macam plasticizeryang berbeda... 29
Gambar 11. Tensile strength edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi plasticizer... 31
Gambar 12. Elongation to break edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi plasticizer... 32
Gambar 13. Water vapour permeability edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi platicizer... 33
Gambar 14 Tensile strength edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan... 34
Gambar 15. Elongation to break edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan... 35
Gambar 16. Water vapour permeability edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi kitosan... 36
commit to user
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Bagan Prosedur Kerja Pembuatan Edible Film
Alginat-Kitosan dan Alginat non-Kitosan ... 46
1. Pembuatan Larutan Kitosan……… 46
2. Pembuatan Larutan Alginat dengan Penambahan Plasticizer……… 46
3. Pencampuran larutan alginat variasi konsentrasi plasticizer(3 %, 6 %, 9 %, 12 %, 15 %) pada konsentrasi kitosan tetap 96:4 (b/b)………... 47
4. Pencampuran larutan alginat dengan variasi konsentrasi kitosan 94:6, 92:8, 90:10, 88:12 (b/b) pada konsentrasi plasticizertetap (15%)……… 47
5. Pembuatan Edible filmalginat non-kitosan (sebagai pembanding)……… 48
Lampiran 2. Perhitungan Massa Plasticizer(Gliserol, PVA, dan PEG)... 49
Lampiran 3. Proses Pembuatan Edible FilmAlginat-Kitosan………….. 50
1. Proses pembuatan larutan alginat, larutan kitosan dan pencampuran keduanya………. 50
2. Edible film alginat-kitosan setelah dicetak pada plat kaca dan setelah dimasukan ke dalam oven……… 50
Lampiran 4. Karakterisasi Edible Film………. 51
1. Kuat Tarik (Tensile Strength)………. 51
A. Hasil uji kuat tarik (tensile strength) edible film Ca-alginat dengan variasi konsentrasi plasticizer pada konsentrasi kitosan tetap………. 51
a. Gliserol………... 51
b. PVA……… 52
c. PEG……… 52
commit to user
Ca-alginat dengan variasi konsentrasi kitosan
pada konsentrasi plasticizertetap………. 52
a. Gliserol……… 52
b. PVA……… 53
c. PEG……… 53
2. Persen perpanjangan (Elongation to break)…………... 54
A. Hasil uji persen perpanjangan (Elongation to break) edible filmCa-alginat dengan variasi konsentrasi plasticizerpada konsentrasi kitosan tetap………… 54
a. Gliserol……… 54
b. PVA……… 54
c. PEG……… 55
B. Hasil uji persen perpanjangan (Elongation to break) edible filmCa-alginat dengan variasi konsentrasi kitosan pada konsentrasi plasticizertetap………… 55
a. Gliserol……… 55
b. PVA……… 55
c. PEG……… 56
3. Permeabilitas Uap Air (Water Vapour Permeability)… 56 A. Hasil uji permeabilitas uap air (Water Vapour Permeability)edible filmCa-alginat dengan variasi konsentrasi plasticizerpada konsentrasi kitosan tetap………. 57
a. Gliserol……… 57
b. PVA……… 58
c. PEG……… 59
B. Hasil uji permeabilitas uap air (Water Vapour Permeability)edible filmCa-alginat dengan variasi konsentrasi kitosan pada konsentrasi plasticizertetap………. 59
commit to user
b. PVA……… 60
commit to user BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Dalam 20 tahun terakhir, bahan kemasan yang berasal dari polimer
petrokimia atau yang lebih dikenal dengan plastik, merupakan bahan kemasan
yang paling banyak digunakan. Hal ini disebabkan karena berbagai keunggulan
plastik seperti fleksibel, mudah dibentuk, transparan, tidak mudah pecah dan
harganya relatif murah. Namun, polimer plastik juga mempunyai berbagai
kelemahan, yaitu sifatnya yang tidak tahan panas, mudah robek dan yang paling
penting adalah dapat menyebabkan kontaminasi melalui transmisi monomernya
kebahan yang dikemas (Kinzel, 1992). Selain itu, plastik merupakan bahan yang
tidak ramah lingkungan karena tidak mudah dihancurkan dengan cepat dan alami
(non biodegradable). Beberapa kemasan plastik yang beredar dipasaran bersifat tidak ramah lingkungan umumnya berasal dari material polyetilen, polypropilen, polyvinyl chlorida yang jika dibakar atau dipanaskan dapat menghasilkan dioksin. Dioksin merupakan suatu zat yang sangat beracun dan
merupakan penyebab kanker serta dapat mengurangi sistem kekebalan tubuh
seseorang (Anonimous, 2008).
Seiring dengan kesadaran manusia akan masalah ini, maka dikembangkan
jenis kemasan dari bahan organik yang berasal dari bahan-bahan terbarukan
(renewable) yang bersifat ekonomis. Salah satu jenis kemasan ramah lingkungan yang dikembangkan untuk packaging adalah edible packaging. Keuntungan dari
edible packaging adalah dapat melindungi produk pangan, dapat langsung dimakan serta aman bagi lingkungan (Kinzel, 1992).
Edible packaging dapat dibedakan menjadi dua kelompok, 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), ayam beku, produk hasil laut, sosis, buah-buahan dan obat-obatan terutama untuk pelapis kapsul (Krochta et al.,
commit to user
dibentuk di atas komponen makanan (film) atau diletakkan diantara komponen makanan (coating). Fungsi dari edible film diantaranya sebagai penghambat terhadap transfer massa (misalnya kelembaban, oksigen, lipida, zat terlarut),
sebagai carrier bahan makanan atau aditif, dan digunakan untuk meningkatkan penanganan makanan (Krochta, 1992).
Bahan dasar pembuatan edible film menurut Krochta (1992) dapat digolongkan menjadi tiga kelompok yaitu hidrokoloid (protein dan polisakarida),
lemak (asam lemak dan wax), dan campuran (hidrokoloid dan lemak). Kelompok hidrokoloid meliputi protein, derivat sellulosa, alginat, pektin, dan polisakarida
lain. Kelompok lemak meliputi wax, asilgliserol, dan asam lemak. Sedangkan kelompok komposit, meliputi campuran hidrokoloid dan lemak (Donhowe and
Fennema, 1993). Edible film yang terbuat dari hidrokoloid merupakan barrier
yang baik terhadap transfer oksigen, karbohidrat dan lipid. Dengan demikian,
bahan hidrokoloid sangat potensial untuk dijadikan pengemas. Disamping itu,
sifat film hidrokoloid umumnya mudah larut dalam air sehingga menguntungkan dalam pemakaiannya (Koswara et al., 2002).
Alginat merupakan komponen utama dari getah ganggang alga cokelat
(Phaeophycene). Spesies alga penghasil alginat yang dijumpai tumbuh secara alami di Indonesia adalah spesies sargassum dan turbinaria, dari kedua spesies
tersebut sargassum lebih mudah didapat dengan kadar alginat yang lebih besar
dari turbinaria. Film alginat dibentuk dengan evaporasi larutan alginat diikuti dengan ikatan silang garam kalsium. Menurut Cotrell dan Kovacks (1980) dalam
Conca dan Yang (1993), filmalginat memiliki sifatbarrieryang baik terhadap O2 pada suhu rendah, dapat menghambat oksidasi lipid dalam makanan, dapat
memperbaiki flavor, dan tekstur (Kester and Fennema, 1986).
Film alginat mudah rusak ketika dikeringkan tetapi dapat dicegah dengan penambahan plasticizer dan zat-zat aditif. Plasticizer adalah bahan dengan bobot molekul rendah yang ditambahkan dengan maksud meningkatkan elastisitas
(Gennadios, 2002). Plasticizer didefinisikan sebagai substansi non volatil yang mempunyai titik didih tinggi, dan jika ditambahkan ke senyawa lain akan
commit to user
secara umum meningkatkan permeabilitas film terhadap gas, uap air, dan zat–zat terlarut, juga dapat menurunkan daya kohesi film, meningkatkan daya rentang, menghaluskanfilmdan mempertipis hasil filmyang terbentuk (Caner et al., 1998).
Plasticizer yang umum digunakan dalam pembuatan edible film adalah polietilen glikol (PEG), polivinil alkohol (PVA), dan gliserol.
Kitosan merupakan produk hasil turunan kitin dengan rumus N-asetil-D
Glukosamin yang merupakan polimer kationik dengan 2000-3000 monomer, dan
bersifat tidak toksik (Suptijah et al., 1992). Kitosan memiliki sifat yang mudah mengalami degradasi secara biologis, tidak beracun, merupakan kation kuat,
flokulan, koagulan yang baik dan mudah membentuk membran atau film. Edible film kitosan memiliki sifat yang kuat, elastis, fleksibel, dan sulit untuk dirobek (Butler et al., 1996). Alasan penambahan kitosan pada komposisi edible film
anrata lain; kitosan mempunyai sifat-sifat mekanik yang baik, tidak beracun,
biodegradable, relatif bersifat hidrofobik. Dengan demkian penambahan kitosan dapat menutupi kekurangan yang terdapat pada edible film dari kelompok hidrokoloid seperti alginat yang umumnya bersifat hidrofilik (Bangyekan et al., 2006)
Berdasarkan uraian di atas, perlu adanya penelitian untuk mengetahui
pengaruh jenis dan konsentrasi plasticizer dan penambahan kitosan terhadap karakteristik fisik dan mekanikedible filmalginat.
B. Perumusan Masalah
1. Identifikasi Masalah
a. Alginat dalam alga coklat umumnya bersenyawa dengan garam natrium,
kalium, kalsium, dan magnesium.
b. Zat pemlastis (plasticizer) yang biasanya digunakan dalam pembuatan edible filmantara lain; asam laurat, asam oktanoat, asam laktat, trietilen glikol (TEG), polietilen glikol (PEG), polivinil alkohol (PVA), gliserol, dan sorbitol.
commit to user
c. Kitosan merupakan polisakarida alami hasil dari proses deasetilasi
(penghilangan gugus –COCH3) kitin. Dua faktor utama yang menjadi ciri dari
kitosan adalah viskositas atau berat molekul dan derajat deasetilasi. Suatu
molekul dikatakan kitosan bila nitrogen yang terkandung pada molekulnya
lebih besar dari 7% berat dan derajat deasetilasinya lebih dari 70% (Muzzarelli
and Rochetti, 1985). Semakin tinggi derajat deasetilasi kitosan, maka semakin
banyak gugus asetil yang hilang dari kitin, menyebabkan berat molekul
kitosan semakin rendah, dan sebaliknya interaksi antar ion dan ikatan hidrogen
dari kitosan akan semakin kuat, sehingga kualitas kitosan semakin baik
(Ornum, 1992). Umumnya konsentrasi kitosan yang digunakan adalah 1 - 2%
(b/v) (Knorr, 1982).
d. Tidak ada metode standar dalam pembuatan edible film sehingga dapat dihasilkan film dengan fungsi dan karakteristik fisikokimia yang diinginkan
akan berbeda. Secara umum metode yang digunakan untuk pembuatan edible filmadalah metode casting.
e. Dalam pembuatan edible film terjadi proses gelatinasi yang dipengaruhi oleh; asal bahan dan konsentrasi bahan yang digunakan, pH larutan dan suhu air
yang ditambahkan, penambahan gula, perlakuan mekanis, adanya konstituen
organik dan anorganik, serta tinggi suhu dan lamanya pemanasan. (Santoso et al., 2004).
f. Edible film yang dihasilkan, dianalisa sifat fisik dan mekaniknya seperti: ketebalan film, warna film, suhu transisi gelas, kuat tarik (tensile strength), kuat tusuk (puncture strength), persen perpanjangan (elongation to break), dan permeabilitas uap air (water vapour permeability). Karakterisasi edible film meliputi: analisa struktur permukaan edible film menggunakan SEM
commit to user
2. Batasan Masalah
a. Bahan utama yang digunakan adalah alginat dalam bentuk Na-alginat.
b. Plasticizeryang digunakan adalah gliserol, PVA dan PEG. Variasi konsentrasi
plasticizeryang digunakan adalah 3%, 6%, 9%, 12%, dan 15% (b/b).
c. Kitosan yang digunakan memiliki derajat deasetilasi (DD) > 70%. Konsentrasi
kitosan yang digunakan adalah 1 % (b/v).
d. Pembuatan edible filmdilakukan dengan metode casting.
e. Suhu yang digunakan dalam pembuatan larutan alginat menggunakan suhu
kamar.
f. Analisa sifat fisik dan mekanik edible filmmeliputi: ketebalan film, warna film, kuat tarik (tensile strength), persen perpanjangan (elongation to break), permeabilitas uap air (water vapour permeability). Analisa gugus fungsinya menggunakan FT-IR (infra red).
3. Rumusan Masalah
a. Bagaimana pengaruh penambahanplasticizer terhadap sifat fisik dan mekanik
edible filmyang dihasilkan ?
b. Bagaimana pengaruh penambahan kitosan terhadap sifat fisik dan mekanik
edible filmyang dihasilkan ?
C. Tujuan Penelitian
Maka tujuan dari penelitian ini adalah untuk :
a. Mengetahui perbedaan sifat fisik mekanik edible film dengan penambahan
plasticizeryang berbeda.
commit to user
D. Manfaat Penelitian
Dalam penelitian ini manfaat yang diharapkan adalah :
a. Mengurangi pencemaran lingkungan dengan menyediakan alternatif kemasan
ramah lingkungan yang bersifat biodegradable.
b. Memberikan informasi kepada masyarakat bahwa alginat yang berasal dari
alga coklat, dapat dikembangkan sebagai salah satu bahan baku pembuatan
commit to user BAB II
LANDASAN TEORI
A. Tinjauan Pustaka
1. Edible film
a. Definisi Edible Filmdan Fungsi
Edible packaging pada bahan pangan pada dasarnya dibagi menjadi tiga jenis, yaitu : edible film, edible coating, dan enkapsulasi. Hal yang membedakan
edible coating dengan edible film adalah cara pengaplikasiannya. Edible coating langsung dibentuk pada produk, sedangkan pada edible film pembentukannya tidak secara langsung pada produk yang akan dilapisi/dikemas. Enkapsulasi
adalah edible packaging yang berfungsi sebagai pembawa zat flavor dengan bentuk serbuk (Christsania, 2008). Edible film didefinisikan sebagai lapis tipis yang terbuat dari bahan-bahan yang layak dimakan, yang dapat diaplikasikan
sebagai pelapis pelindung makanan ataupun diletakkan diatas atau diantara
komponen-komponen bahan pangan (Krochta et al., 1994).
Fungsi dari edible film adalah sebagai penghambat perpindahan uap air, penghambat pertukaran gas, mencegah kehilangan aroma, dan perpindahan lemak,
meningkatkan karakteristik fisik, dan sebagai pembawa zat aditif. Edible film
yang terbuat dari lipida ataupun campuran yang terbuat dari lipida dan protein
atau polisakarida, pada umumya baik digunakan sebagai penghambat perpindahan
uap air dibandingkn dengan edible filmyang terbuat dari protein dan polisakarida. Hal ini dikarenakan lipida lebih bersifat hidrofobik (Hui, 2006).
Jumlah karbondioksida dan oksigen yang kontak dengan produk
merupakan salah satu hal yang harus diperhatikan untuk mempertahankan
kwalitas produk, dan berakibat pula terhadap umur simpan produk. Film yang terbuat dari protein dan polisakarida pada umumnya sangat baik sebagai
penghambat perpindahan gas, sehingga efektif untuk mencegah oksidasi lemak
commit to user
b. Bakan Baku Edible Film
Komponen penyusun edible filmdapat dibagi menjadi tiga macam yaitu; hidrokoloid, lipida, dan komposit. Hidrokoloid yang digunakan antara lain
senyawa protein, turunan selulosa, alginat, pektin, pati dan polisakarida lainnya.
Lipida yang biasa digunakan untuk edible film adalah waxes, asilgliserol, dan asam lemak. Sedangkan komposit merupakan gabungan lipida dengan hidrokoloid
(Krochta et al., 1994).
Edible filmdan coatingdapat diklasifikasikan berdasarkan penggunaannya dan jenisnya. Klasifikasi dari penggunaan edible filmdapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Klasifikasi penggunan edible filmdan coating berdasarkan jenisnya.
Penggunaan Jenis filmyang sesuai
Menghambat penyerapan uap air Lipida, Komposit
Menghambat penyerapan gas Hidrokoloid, Lipida, Komposit Menghambat penyerapan minyak dan
lemak
Hidrokoloid
Menghambat penyerapan zat-zat larut Hidrokoloid, Lipida, Komposit Meningkatkan kekuatan struktur atau
memberi kemudahan penanganan
Hidrokoloid, Lipida, Komposit
Menahan zat-zat volatil Hidrokoloid, Lipida, Komposit Pembawa bahan tambahan makanan Hidrokoloid, Lipida, Komposit
1) Hidrokoloid
Hidrokoloid yang digunakan dalam pembuatan edible film adalah protein atau karbohidrat. Film yang dibentuk dari karbohidrat dapat berupa pati, gum tumbuh-tumbuhan (sebagai contoh alginat, pektin, gum arab, dan gum karaya),
dan pati yang dimodifikasi secara kimia. Pembentukan filmberbahan dasar protein antara lain dapat menggunakan gelatin, kasein, protein kedelai, whey protein, gluten gandum, dan protein jagung. Film yang terbuat dari hidrokoloid sangat baik sebagai penghambat perpindahan oksigen, karbondioksida, dan lemak, serta
memiliki karakteristik mekanik yang sangat baik. Dengan demikian, dapat
commit to user
2) Lipid
Filmyang berasal dari lipida sering digunakan seagai penghambat uap air, atau bahan pelapis untuk meningkatkan kilap pada produk-produk kembang gula.
Karakteristik film yang dibentuk oleh lemak tergantung dari berat molekul fase hidrofilik dan fase hidrofobik, rantai cabang, dan polaritas. Lipida yang sering
digunkan sebagai edible film antara lain lilin (wax) seperti parafin dan carnauba, kemudian asam lemak, monogliserida, dan resin (Hui, 2006). Jenis lilin yang
masih digunakan hingga sekarang yaitu carnauba. Alasan mengapa lipida
ditambahkan dalam edible filmadalah untuk memberi sifat hidrofobik (Krochta et al., 1994).
3) Komposit
Komposit filmterdiri dari komponen lipida dan hidrokoloid. Aplikasi dari komposit filmadalah dimana satu lapisan merupakan hidrokoloid dan satu lapisan lain merupakan lipida. Komposit dapat juga gabungan lipida dan hidrokoloid
dalam satu kesatuan film. Gabungan dari hidrokoloid dan lemak digunakan dengan mengambil keuntungan dari komponen lipida dan hidrokoloid. Lipida
dapat meningkatkan ketahanan terhadap penguapan air dan hidrokoloid dapat
memberikan daya tahan. Film gabungan antara lipida dan hidrokoloid ini dapat digunakan untuk melapisi buah-buahan dan sayur-sayuran yang telah diolah
minimal (Krochta et al., 1994).
2. Alginat
Alginat adalah polisakarida alam yang umumnya terdapat pada dinding sel
dari semua spesies alga coklat (phaeophyceae). Asam alginat ditemukan, diekstraksi pertama kali dan dipatenkan oleh seorang ahli kimia dari Inggris
Stanford tahun 1880 dengan mengekstraksi Laminaria stenophylla (Wandrey, 2004).
Asam alginat dalam alga coklat umumnya terdapat sebagai garam-garam
kalsium, kalium, magnesium dan natrium. Tahap pertama pembuatan alginat
commit to user
natrium alginat yang larut dalam air dengan pertukaran ion di bawah kondisi
alkali (Wandrey, 2004).
a. Struktur Alginat
Alginat merupakan kopolimer linier yang terdiri atas ß-D- manuronat dan
-L- guluronat yang dihubungkan dengan ikatan (1-4) membentuk homopolimer yang disebut dengan M atau G dan heteropolimer disebut dengan M-G. Rantai
alginat yang hanya mengandung residu asam guluronat disebut blok G dan rantai
alginat yang mengandung asam manuronat serta asam guluronat disebut blok G-M
(Inukai and masakatsu, 1999). Rantai yang terdiri atas 3 segmen polimer yang
berbeda terlihat pada Gambar 1 berikut ini :
H
Kelarutan alginat dan kemampuannya mengikat air, bergantung pada
jumlah ion karboksilat, berat molekul dan pH larutan. Kemampuan mengikat air
akan meningkat jika jumlah ion karboksilat semakin banyak dan jumlah residu
kalsium alginat kurang dari 500, sedangkan pada pH di bawah 3 akan terjadi
pengendapan (McHugh, 2003). Alginat memiliki sifat-sifat utama :
1. Kemampuan untuk larut dalam air serta meningkatkan viskositas larutan
2. Kemampuan untuk membentuk gel
3. Kemampuan membentuk film (natrium atau kalsium alginat) dan serat (kalsium alginat) (Wandrey, 2004).
c. Kegunaan Alginat
Alginat dapat digunakan dalam berbagai bidang antara lain industri
commit to user
digunakan dalam bidang tekstil (50%) dan makanan (30%) (McCormick, 2001).
Dalam industri tekstil, alginat digunakan sebagai pengental untuk pasta yang
mengandung zat warna. Bahan pengental lain seperti pati sering juga digunakan,
akan tetapi bereaksi dengan bahan aktif dari pewarna, sehingga warna yang
dihasilkan lebih cerah dan kadang-kadang limbahnya sulit untuk dicuci. Alginat
tidak bereaksi dengan zat warna dan dengan mudah dicuci dari tekstil, sehingga
alginat merupakan pengental yang terbaik untuk zat warna (McHugh, 2003).
Dalam bidang makanan, sifat kekentalan alginat dapat digunakan dalam
pembuatan saus ataupun sirup, dan sebagai penstabil dalam pembuatan es krim
(McHugh, 2003). Membran Ca-alginat dapat digunakan sebagai pembungkus
untuk mengawetkan ikan, buah, daging dan makanan lain, dimana dapat juga
digunakan sebagai pembungkus alternatif karena dapat dimakan, dan mudah
terurai oleh mikroorganisme sehingga bersifat ramah lingkungan (McCormick,
2001).
Dalam bidang farmasi, alginat dapat digunakan sebagai pembalut luka.
Alginat dapat menyembuhkan luka karena dapat mengabsorbsi cairan dari luka,
dimana kalsium dalam serat diganti menjadi natrium dalam cairan tubuh sehingga
menjadi natrium alginat yang larut (McHugh, 2003).
3. Zat Pemlastis (Plasticizer)
Plasticizer adalah bahan dengan bobot molekul rendah yang ditambahkan dengan maksud untuk meningkatkan elastisitas (Gennadios, 2002). Plasticizer
didefinisikan sebagai substansi non volatil yang mempunyai titik didih tinggi,
yang jika ditambahkan ke senyawa lain akan mengubah sifat fisik dan mekanik
senyawa tersebut (Krochta, 1992). Plasticizer secara umum meningkatkan permeabilitas film terhadap gas, uap air, dan zat–zat terlarut, disamping itu dapat menurunkan daya kohesi film (Caner et al., 1998), meningkatkan daya rentang, menghaluskan filmdan mempertipis hasil filmyang terbentuk.
a. Gliserol
Salah satu alkil trihidrat yang penting adalah gliserol (propa- 1,2,3 .triol)
commit to user
lemak hewani dan minyak nabati sebagai ester gliserin dari asam palmitat dan
oleat (Austin, 1985). Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa manis
tidak berwarna, berupa cairan kental dengan titik lebur 20 °C dan memiliki titik
didih yang tinggi yaitu 290 °C gliserol dapat larut sempurna dalam air dan
alkohol, 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 (Anonymous, 2006). Senyawa ini bermanfaat
sebagai anti beku (anti freeze) dan juga merupakan senyawa yang higroskopis, sehingga banyak digunakan untuk mencegah kekeringan pada tembakau,
pembuatan parfum, tinta, kosmetik, makanan dan minuman lainnya (Austin,
1985).
Gliserol banyak dihasilkan dari industri di Sumatera Utara, merupakan
bahan baku yang sangat potensial untuk dikembangkan menjadi produk yang
bernilai ekonomis tinggi. Gliserol dapat diperoleh dari pemecahan ester asam
lemak dari minyak dan lemak industri oleokimia (Bhat, 1990).
Gliserol dapat digunakan untuk gliserolisis lemak atau metil ester untuk
membentuk gliserolat monogliserida, digliserida dan trigliserida. Gliserol
mengandung tiga gugus hidroksi yang terdiri dari dua gugus alkohol primer dan
satu gugus alkohol skunder. Atom karbon yang terdapat dalam gliserol dapat
ditunjukkan sebagai atom karbon α , β dan γ (Bhat, 1990).
commit to user
berat molekul di atas 200.
non volatil, dan non toksik.
Disebutkan pula bahwa
hidrofilik. PEG juga bersifat
pati, dan pelarut organik (Suyatma
Polyetylen Glycol
merupakan etena, dimana
sebagai pemanjang rant
dan 1000 berupa cairan
berbentuk padatan seper
PEG sangat dibutuhkan
farmasi dan kosmetik k
tidak beracun.
Polyetylen Glycol
digunakan, karena sifatnya
komponen lain, tidak
lebar, selain itu PEG dapat
permeabilitas membran
adalah kemampuan untuk (PEG)
mempunyai berat molekul rata-rata 400 (380-420), bersifat
cairan yang agak higroskopis dan sedikit mempunyai bau khas, kelarutannya sama
etylen glycol (TEG). PEG digunakan pada industri pangan dan Polietilen glikol (PEG) adalah polimer adisi dari etilen
di atas 200. PEG bersifat netral, larut dalam air dan pelarut organik,
dan non toksik. Polimer ini adalah polimer yang bersifat
pula bahwa permukaan zat yang dimodifikasi oleh PEG
juga bersifat misibel terhadap beberapa lilin (wax
pati, dan pelarut organik (Suyatma et al., 2005).
Glycol terdiri dari monomer etilen glikol. dimana kedua atom karbonnya mengikat gugus
ebagai pemanjang rantai, yang mempunyai sifat tidak mudah menguap
cairan kental, sedangkan PEG 1500 dan yang
padatan seperti lilin, bentuk unit ulangnya adalah HO
uhkan dalam berbagai industri, khususnya dalam
farmasi dan kosmetik karena beberapa sifatnya antara lain mudah larut, lunak,
Gambar 3. Stuktur PEG
Glycol adalah termasuk surfaktan non ionik karena sifatnya yang stabil, mudah campur dengan
tidak beracun, tidak iritatif, dan efektif dalam rentang
PEG dapat digunakan sebagai pembentuk pori dan
membran (Li et al., 1998). Salah satu sifat penting kemampuan untuk meningkatkan kelarutan bahan yang tidak
420), bersifat kental,
elarutannya sama
ada industri pangan dan kemasan
etilen glikol dengan
air dan pelarut organik,
yang bersifat hidrofilik.
oleh PEG akan bersifat
khususnya dalam industri
ara lain mudah larut, lunak, dan
ionik yang banyak
dengan
komponen-dalam rentang pH yang
ri dan meningkatkan
penting dari surfaktan
commit to user
sedikit larut dalam medium dispersi. Surfaktan pada konsentrasi rendah,
menurunkan tegangan permukaan dan menaikkan laju kelarutan. Sedangkan pada
kadar yang lebih tinggi surfaktan akan berkumpul membentuk agregat yang
disebut misel (Suyatma et al., 2005). c. Polyvinyl Alcohol(PVA)
Polyvinyl Alcohol merupakan suatu bahan yang memiliki sifat tidak berbau, tembus cahaya, berwarna putih atau krim berbentuk butiran kecil. Bahan
ini digunakan sebagai suatu selaput pelindung atau filmpada tablet-tablet. Struktur dari Polyvinyl Alcohol (secara parsial hydrolyzed) dapat dilihat pada Gambar 4 di bawah ini.
Gambar 4. Struktur PVA
Dimana R= H atau COCH3
Polimer Polyvinyl Alcohol (PVA) adalah suatu polimer yang tidak beracun, yang dapat larut dalam air, biocompatibledan polimer biodegradabeltelah secara luas digunakan dalam bidang biomedical. PVA mempunyai pembentukan serabut lebih baik serta sangat hidrofilik dan serabut-serabut nya telah diperdagangkan
sejak tahun 1950-an (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 kaku dan rapuh, dengan semakin banyaknya silika yang
ditambahkan. Karakterisasi komposit tersebut akan berubah secara drastis pada
commit to user
struktur tiga dimensi dari silika akan terbentuk didalam komposit apabila
kandungan silika lebih dari 30 % wt di dalam PVA (Suzuki et al., 1999).
4. Kitosan
Kitosan adalah polisakarida alami hasil dari proses deasetilasi
(penghilangan gugus-COCH3) kitin. Kitin merupakan penyusun utama
eksoskeleton dari hewan air golongan crustacea seperti kepiting dan udang. Kitin tersusun dari unit-unit N-asetil-D-glukosamin ( 2-acetamido-2-deoxy-Dglucopyranose) yang dihubungkan secara linier melalui ikatan β-(1→ 4). Kitin berwarna putih, keras, tidak elastis, merupakan polisakarida yang mengandung
banyak nitrogen, sumber polusi utama di daerah pantai (Goosen, 1997).
Proses deasetilasi (penghilangan gugus asetil) kitin menjadi kitosan dapat
dilakukan secara kimiawi maupun enzimatis. Secara kimiawi, deasetilasi kitin
dilakukan dengan penambahan NaOH (Kolodziesjska et al., 2000; Chang et al., 1997), sedangkan secara enzimatis digunakan enzim kitin deasetilase (CDA)
(Hekmat et al., 2003). Proses deasetilasi secara termokimiawi, yang saat ini secara komersial banyak dilakukan tidak menguntungkan dalam banyak hal karena tidak
ramah lingkungan, dimana prosesnya tidak mudah dikendalikan, dan kitosan yang
dihasilkan memiliki berat molekul dan derajat deasetilasi yang tidak seragam
(Chang et al., 1997; Tsigos et al., 2000). Proses deasetilasi menggunakan kombinasi perlakuan secara kimiawi dan enzimatis seperti yang telah dilaporkan
oleh Emmawati (2004) dan Rochima (2005) merupakan alternatif proses yang
lebih baik. Deasetilasi kitin akan menghilangkan gugus asetil dan menyisakan
commit to user
Gambar 5. Struktur kitin dan kitosan
Kitosan merupakan nama yang digunakan untuk bentuk deasetilasi kitin.
Kitosan merupakan polimer rantai panjang yang tersusun oleh
monomer-monomer glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa). Biopolimer ini disusun oleh
dua jenis gula amino yaitu glukosamin (2-amino-2-deoksi-D-glukosa, 70- 80 %)
dan N-asetilglukosamin (2-asetamino-2-deoksi-D-glukosa, 20-30%) (Goosen,
1997). Menurut Knorr (1984) berat molekul kitosan adalah 1,036 x 106 Dalton.
Berat molekul tersebut tergantung dari degradasi yang terjadi pada saat proses
pembuatannya. Semakin banyak gugus asetil yang hilang dari polimer kitin, maka
berat molekulnya semakin rendah dan sebaliknya interaksi antar ion dan ikatan
hidrogen dari kitosan akan semakin kuat (Ornum, 1992).
Kitosan memiliki nama kimia (1-4)-2-amino-2-deoksi-D-glukosa (Shahidi
et al., 1999). Kitosan berbentuk spesifik dan mengandung gugus amino dalam rantai panjangnya. Kitosan merupakan polisakarida yang unik, karena polimer ini
mempunyai gugus amin bermuatan positif, sedangkan polisakarida lain umumnya
bersifat netral atau bermuatan negatif (Angka dan Suhartono, 2000). Grup amin
kitosan dapat berinteraksi dengan muatan negatif suatu molekul seperti protein
dan polimer. Nitrogen pada gugus amin kitosan berfungsi sebagai donor elektron
dalam pengikatan selektif logam tertentu. Kitosan dapat menghambat sel tumor,
anti kapang, anti bakteri, anti virus, menstimulasi sistem imun, dan mempercepat
germinasi tumbuhan (Goosen, 1997).
Pelarut terbaik yang digunakan dalam proses pembuatan membran polimer
berbahan dasar kitosan adalah pelarut asam asetat (Aryanto, 2002). Pelarut yang
commit to user
1 – 2% (v/v) (Knorr, 1982). Molekul kitosan di dalam larutan asam encer
berkekuatan ion rendah bersifat lebih kompak bila dibandingkan dengan larutan
polisakarida lainnya. Hal ini disebabkan densitas muatan yang tinggi. Namun,
dalam larutan berkekuatan ionik tinggi, ikatan hidrogen, dan gaya elektrostatik
pada molekul kitosan terganggu sehingga konformitas menjadi bentuk acak
(random coil). Sifat fleksibel molekul ini yang akan menjadikan kitosan dapat membentuk baik konformitas kompak maupun memanjang (polisakarida lainnya
umumnya berbentuk memanjang). Sifat fleksibel kitosan membantu daya gunanya
di dalam berbagai produk (Angka dan Suhartono, 2000).
Kitosan merupakan poliglukosamin yang dapat larut dalam kebanyakan
asam seperti asam asetat, asam laktat atau asam-asam organik (adipat, malat),
asam mineral seperti HCl, HNO3pada konsentrasi 1% (v/v) dan mempunyai daya
larut terbatas dalam asam fosfat, dan tidak larut dalam asam sulfat. Kitosan
mempunyai gugus fungsional yaitu gugus amina, sehingga mempunyai derajat
reaksi kimia yang tinggi (Johnson and Peniston, 1982).
Kitin dan kitosan merupakan senyawa kimia yang mudah menyesuaikan
diri, hidrofilik, memiliki reaktivitas kimia yang tinggi (karena mengandung gugus
OH dan gugus NH2) untuk ligan yang bervariasi (sebagai bahan pewarna dan
penukar ion). Disamping itu, ketahanan kimia keduanya cukup baik, yaitu kitosan
larut dalam larutan asam, tetapi tidak larut dalam basa, dimana ikatan silang
kitosan memiliki sifat yang sama baiknya dengan kitin, selain tidak larut dalam
media campuran asam dan basa (Muzzarelliet al., 1990).
Banyak sekali potensi kitosan yang sudah banyak diteliti, mulai dari
pangan, mikrobiologi, kesehatan, pertanian, dan sebagainya. Aplikasi kitosan
dalam bidang pangan salah satunya yaitu sebagai suplemen makanan berserat
sehingga dapat meningkatkan massa feses, menurunkan respon glisemik dari
makanan, dan menurunkan kadar kolesterol (Manullang, 1998). Dalam bidang
kesehatan, kitosan dapat berperan sebagai antibakteri, anti koagulan dalam darah,
pengganti tulang rawan, pengganti saluran darah, anti tumor (penggumpal) sel-sel
commit to user
sebagai bahan dasar pengemas berupa film. Sifat dan mutu kitosan dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Sifat dan mutu kitosan
Sifat Nilai
Ukuran partikel Serpihan sampai serbuk
Kadar air (% berat kering) ≤ 10.0 Kadar abu (% berat kering) ≥ 2.0
Warna larutan Jernih
Film dengan bahan kitosan mempunyai sifat yang kuat, elastis, fleksibel, dan sulit untuk dirobek. Kebanyakan dari sifat mekanik film sebanding dengan polimer komersial (Butler et al., 1996).
Alasan dalam membuat filmdengan bahan dasar kitosan :
1. Kitosan merupakan turunan kitin, polisakarida paling banyak di bumi setelah
selulosa
2. Kitosan dapat membentuk filmdan membran dengan baik
3. Sifat kationik selama pembentukan film merupakan interaksi elektrostatik dengan anionik.
Film dari kitosan mempunyai nilai permeabilitas air yang cukup dan bisa digunakan untuk meningkatkan umur simpan produk segar, dan sebagai cadangan
makanan dengan nilai aktivitas air yang lebih tinggi (Kittur et al., 1998). Butler et al. (1996) mengamati bahwa kitosan film merupakan penghalang yang baik terhadap oksigen tetapi penghalang yang kurang terhadap uap air.
Kitosan sebagai polimer film dari karbohidrat lainnya, memiliki sifat selektif permeabel terhadap gas-gas (CO2 dan O2), tetapi kurang mampu
commit to user
polisakarida dan turunannya hanya sedikit menahan penguapan air, tetapi selektif
untuk mengontrol difusi dari berbagai gas (Kittur et al., 1998).
Kemampuan dari kitosan film dibatasi oleh permeabilitas kelembaban yang relatif tinggi. Salah satu kegunaannya yaitu sebagai pengemas roti, dimana
difusi kelembaban yang melalui kemasan dapat digunakan dalam
menyeimbangkan kelembaban kulitnya yang rendah (Caner et al., 1998).
5. 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 sekaligus dilakukan prses pengadukan. Setelah pengadukan dan pengaturan pH, lalu sesegera mungkin campuran tadi dipanaskan
dalam beberapa waktu dan dituangkan pada casting plate. Setelah dituangkan selanjutnya dibiarkan mengering dengan sendirinya pada kondisi lingkungan dan
waktu tertentu. Film yang telah mengering kemudian dilepaskan dari cetakan (casting plate) yang selanjutnya dilakukan pengujian terhadap karakteristik yang dihasilkan. (Hui, 2006).
B. Kerangka Pemikiran
Alginat merupakan kelompok hidrokoloid yang dapat digunakan sebagai
komponen pembuatan edible film. Alginat dapat digunakan sebagai bahan edible film karena mempunyai komponen polimer yang berupa polisakarida (karbohidrat) yang mana bersifat termoplastik, sehingga berpotensi untuk
dibentuk atau dicetak sebagai film kemasan. Alginat umumnya bersenyawa dengan garam natrium, kalsium, kalium, dan magnesium (Ali 2001; Higueraet al. 2002; Mc Hugh 1987). Alginat yang bersenyawa dengan garam natrium
commit to user
trivalen lainnya, atau dapat juga terbentuk tanpa adanya ion-ion tersebut pada pH
lebih kecil dari 3 (McHugh, 1987). Ion logam divalen Ca2+ yang berasal dari
commit to user
Na-Alginat direaksikan dengan CaCl2 menyebabkan terjadinya ikatan
silang karena adanya kompleks khelat antara ion Ca2+ dengan anion karboksilat
dari blok GG. Proses pengikatan kalsium ini menyerupai model “egg box”.
Interaksi pembentukan khelat antara ion Ca2+ dengan anion karboksilat dari blok
GG disajikan pada Gambar 8.
Gambar 8. Model “egg box” pembentukan Ca-alginat
Terbentuknya khelat mengakibatkan Ca-alginat lebih bersifat hidrofobik
dibandingkan Na-alginat karena kemungkinan untuk membentuk ikatan hidrogen
dengan air lebih sedikit. Hal ini dikarenakan Hδ+ pada Ca-alginat lebih sedikit
dibandingkan dengan Na-alginat yang masih memiliki banyak Hδ+. Dengan
demikian Ca-alginat dapat membentuk gel yang dapat digunakan sebagai matrik
dari pembuatan edible film.
commit to user
air, dan zat terlarut disamping itu meningkatkan elastisitas film. Plasticizerdapat merubah sifat fisik mekanik film dengan cara mengurangi kohesi dan ketahanan mekanika rantai polimer (Lieberman and Gilbert, 1973). Plasticizermenyebabkan berkurangnya ikatan hidrogen intermolekuler dan intramolekuler dan gaya tarik
intermolekul rantai polimer yang berdekatan, sehingga melemahkan kekuatan
polimer. Plasticizeryang digunakan adalah gliserol, Polyetylen Glycol(PEG) dan,
Polyvinyl Alcohol (PVA). Reaksi yang terjadi antara Ca-alginat dengan plasticizer
disajikan pada Gambar 9.
Gambar 9. Reaksi antara Ca-alginat dengan plasticizer
Gliserol, polyvinyl alcohol (PVA), dan polyetylen glycol(PEG) merupakan jenis plasticizer yang bersifat hidrofilik karena memmiliki gugus –OH. Interaksi antara Ca-Alginat dengan plasticizer seperti gliserol berupa ikatan hidrogen. Hal ini dikarenakan gliserol memiliki dua buah gugus alkohol primer dan satu buah
gugus alkohol sekunder. Interaksi yang sama jika Ca-alginat ditambahkan dengan
commit to user
Kitosan merupakan polisakarida alami (termasuk hidrokoloid) hasil dari
proses deasetilasi (penghilangan gugus –COCH3) kitin, kitosan dapat membentuk
film dan membran dengan baik, dimana sifat kationik selama pembentukan film
merupakan interaksi elektrostatik dengan anionik. Oleh karena itu, kitosan dapat
digunakan juga sebagai bahan pembuatan edible film. Edible film kitosan memiliki sifat yang kuat, elastis, fleksibel, dan sulit untuk dirobek (Butler et al., 1996). Salah satu alasan ditambahkannya kitosan pada komposisi pembuatan
edible film adalah karena relatif lebih bersifat hidrofobik secara alami, sehingga dapat menutupi kekurangan yang terdapat pada edible film dari kelompok hidrokoloid seperti alginat yang umumnya bersifat hidrofilik (Bangyekan et al., 2006).
C. Hipotesis
1. PenambahanPlasticizermempengaruhi sifat fisik dan mekanik edible film Ca-alginat yang dihasilkan. Semakin besar konsentrasi plasticizer maka nilai kuat tarik yang dihasilkan semakin kecil, sedangkan nilai persen perpanjangan dan
pemeabilitas uap air yang dihasilkan semakin besar.
2. Penambahan kitosan mempengaruhi sifat fisik dan mekanik edible film Ca-alginat yang dihasilkan. Semakin besar konsentrasi kitosan maka nilai persen
perpanjangan dan permeabilitas uap air yang dihasilkan semakin kecil
commit to user BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen
labotratorium. Pembuatan edible film Ca-alginat dilakukan dengan cara pencampuran larutan Ca-alginat dengan larutan kitosan. Campuran tersebut
diaduk hingga homogen, selanjutnya dilakukan pencetakan pada casting plate
dengan metode casting. Casting platedimasukan ke dalam 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, dan permeabilitas uap air. Karakterisasi edible film
Ca-alginat dilakukan menggunakan FT-IR.
B. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Sub Laboratorium Kimia FMIPA UNS,
Laboratorium Dasar Kimia FMIPA UNS, dan Laboratorium Bahan Teknik
Fakultas Teknik Mesin dan Industri UGM, selama 5 bulan mulai dari bulan
Januari 2012 sampai dengan bulan Mei 2012.
C. Alat dan Bahan
1. Alat
a) Spektrometer infra red(FTIR, IR Prestige Shimadzu 8201 PC) b) Instrumen kuat tarik (Pearson Panke Equipment LTD)
c) Cawan WVP
d) Hot plate(model 4658) e) Neraca listrik (AND GF-300)
f) Oven(Barnsted International 3513-1) g) Plat kaca 21,5 cm x 16 cm
commit to user
i) Magnetik stirrer
j) Alat-alat gelas
k) Pengaduk
l) Statif
m) Klem
n) Termometer
2. Bahan
a) Na-Alginat teknis (Bratachem)
b) Kitosan cangkang udang (LIPI)
c) Gliserol teknis (Bratachem)
d) PEG p.a (Merck)
e) PVA p.a (Merck)
f) CaCl2teknis (CV Agung Jaya)
g) CH3COOH p.a (Merck)
h) Akuades
D. Prusedur Penelitian
1. Pembuatan Larutan Alginat
Sebanyak 3 gram Na-alginat, 0,144 gram CaCl2 dan plasticizer (Gliserol, PEG, PVA) masing-masing sebanyak 3%: 6%; 9%, 12%, dan 15% (b/b)
dicampurkan ke dalam gelas becker 250 ml, selanjutnya dilarutkan dengan 100 ml
akuades. Larutan diaduk hingga homogen mengunakan sitrrer.
2. Pembuatan Larutan Kitosan
Sebanyak 1 gram kitosan dimasukan ke dalam gelas becker 150 ml,
selanjutnya dilarutkan dengan 100 ml CH3COOH 1% (v/v). Larutan diaduk
hingga homogen mengunakan stirrer dan dilakulan pemanasan pada suhu 60 oC.
3. Pembuatan Edible FilmCa-Alginat dengan Variasi Konsentrasi
Plasticizer
commit to user
dalam gelas beker 250 ml. Campuran larutan tersebut diaduk hingga homogen
menggunakan stirrer pada suhu kamar. Larutan yang telah homogen dituangkan di
atas plat kaca ukuran 21,5 cm x 16 cm. Sebagai pembanding dibuat edible film
Ca-alginat non-kitosan pada konsentrasi plasticizer 15% (b/b). Edible film Ca-alginat dikeringkan di dalam oven pada suhu 60 oC selama ± 24 jam. Setelah
kering,edible filmkemudian dilepaskan dari plat kaca.
4. Pembuatan Edible FilmCa-Alginat dengan Variasi Konsentrasi Kitosan Larutan alginat dengan konsentrasi plasticizer 15% (b/b) dan larutan kitosan perbandingan 94:6, 92:8, 90:10, dan 88:12 (b/b) dicampurkan di dalam
gelas beker 250 ml. Campuran larutan tersebut diaduk hingga homogen dengan
menggunakan stirer pada suhu kamar. Larutan yang telah homogen selanjutnya dituangkan di atas plat kaca ukuran 21,5 cm x 16 cm. Edible film Ca-alginat dikeringkan di dalam oven pada suhu 60 oC selama ± 24 jam. Setelah kering,
edible filmkemudian dilepaskan dari plat kaca.
5. Karakterisasi Edible Film
Edible filmCa-alginat yang sudah lepas dari plat kaca kemudian dilakukan analisa uji sifat fisik dan mekanik sesuai standar ASTM, yang meliputi Tensile Strength, Elongation to break, dan Water Vapour Permeability. Analisa vibrasi gugus fungsi edible filmCa-alginat dilakukan menggunakan FT-IR.
E. Teknik Pengumpulan Data
Pengumpulan data diawali dengan pengujian kuat tarik (tensile strength) mengunakan instrumen universal testing machine (Pearson Panke Equipment LTD). Hasil dari kuat tarik (tensile strength) tersebut dihitung persen perpanjangan (elongation to break). Pengujian permeabilitas uap air (water vapour permeability) mengguakan cawan WVP dan 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
commit to user
permeabilitas uap air (water vapour permeability) diperoleh nilai b (slope) yang selanjutnya dapat dihitung menggunakan persamaan yang telah ditetapkan. Data
yang diperoleh dari Spektrum FT-IR adalah bilangan gelombang (cm-1). Bilangan
gelombang yang diperoleh tersebut dapat mengetahui perubahan atau pergeseran
vibrasi gugus fungsi dalam senyawa Na-Alginat dan campuran alginat-kitosan.
F. Teknik Analisa Data
Data yang diperoleh dari berbagai macam pengujian dapat dianalisa, diantaranya :
1. Spektrum FT-IR menunjukan perubahan atau pergeseran vibrasi gugus fungsi
alginat dan plasticizer yang digunakan, serta kitosan pada serapan yang terbentuk.
2. Pengujian kuat tarik (tensile strength) menghasilkan nilai yang berupa gaya maksimum dan panjang model bahan setelah dilakukan penarikan. Persamaan
yang digunakan untuk menghitung kuat tarik (tensile strength) adalah :
σ= F / (T x L). Dimana;
σ = Kekuatan tarik bahan (Mpa)
F = Gaya maksimum (Newton)
T = Tebal bahan (mm)
L = Panjang model (mm)
Semakin kuat suatu bahan maka nilai kuat tarik yang dihasilkan akan semakin
besar. Kondisi optimum terhadap sifat mekanik ditentukan dari besarnya nilai
kuat tarik yang dihasilkan. Persen perpanjangan (elongation to break) merupakan nilai kemuluran dari suatu bahan atau material setelah diberikan
gaya maksimum. Persen perpanjangan dapat ditenukan dengan persamaan :
ε = {(Li – Lo) / Lo} x 100%. Dimana;
ε = persen perpanjangan (%)
Li = Panjang material setelah diuji tarik (cm)
commit to user
3. Kualitas suatu material akan semakin baik jika dapat menahan migrasi gas dan
uap air. Permeabilitas uap air (water vapour permability) merupakan uji yang dilakukan untuk mengetahui kemampuan suatu material dalam menahan migasi
uap air. Permeabilitas uap air dapat ditentukan dengan persamaan :
WVP = (slope x tebal) / (A x P).
Dimana;
Slope = b, dari regresi linear
Tebal = tebal bahan (mm)
A =(1/4) x π x D2 (m2)
commit to user BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pembuatan Edible FilmAlginat-Kitosan dan Edible FilmAlginat non Kitosan. Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah Na-alginat yang
berbentuk serbuk. Penambahan CaCl2 dimaksudkan agar terjadi pertukaran ion
Na+ dengan ion Ca2+ sehingga akan terbentuk Ca-alginat. Ca-alginat yang
diperoleh ini akan berbentuk gel. Pembentukan gel tersebut terjadi karena adanya
ion logam divalent atau trivalent lainnya, atau dapat juga terbentuk tanpa adanya
ion-ion tersebut pada pH lebih kecil dari 3 (Chaplin, 2005). Kenampakan fisik
edible film alginat-kitosan dan edible film alginat non-kitosan disajikan pada Gambar 10.
(a) (b)
commit to user
(e) (f)
Gambar 10. (a)Edible filmalginat non-kitosan plasticizergliserol, (b)Edible film
alginat-kitosan plasticizer gliserol, (c) Edible film alginat non-kitosan plasticizer PVA, (d) Edible film alginat-kitosan plasticizer
PVA, (e) Edible film alginat non-kitosan plasticizer PEG, dan (f)
Edible filmalginat-kitosan plasticizerPEG.
Dilihat dari sifat fisiknya,edible filmdengan plasticizerPEG lebih bersifat kaku dan keras dibandingkan edible film dengan plasticizer PVA dan gliserol yang lunak dan tidak kaku. Kenampakan fisik edible film dengan plasticizer
gliserol dan PVA akan mempunyai permukaan lebih halus dibandingkan edible film dengan plasticizer PEG yang lebih kasar. Penambahan zat aditif berupa kitosan menyebabkan kenampakan fisik edible film alginat non-kitosan lebih halus dibandingkan dengan kenampakan fisik edible film alginat-kitosan yang lebih kasar.
B. Pembuatan Edible Film Alginat-Kitosan dengan Variasi Konsentrasi
Plasticizer
Uji kuat tarik (tensile strength) ini sesuai dengan standar ASTM D-638. Hasil uji kuat tarik edible film alginat-kitosan dengan variasi konsentrasi
commit to user
Gambar 11.Tensile strength edible filmalginat-kitosan dengan variasi konsentrasi
plasticizer
Hasil uji kuat tarik dari Gambar 11 menunjukan peningkatan konsentrasi
plasticizer 3%, 6%, 9%, 12%, 15% (b/b) pada konsentrasi kitosan tetap 96 : 4 (b/b), akan menurunkan nilai kuat tarik (tensile strength) edible film alginat-kitosan yang dihasilkan. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kisaran nilai kuat
tarik (tensile strength) pada masing-masing plasticizer gliserol, PVA ,dan PEG secara berturut-turut adalah 20,1258 – 7,3164 Mpa, 19,4397 – 9,0409 Mpa, dan
30,1887 – 14,1509 Mpa. Nilai kuat tarik (tensile strength) edible filmalginat non kitosan pada konsentrasi plasticizer 15% (b/b) gliserol, PVA, dan PEG secara berturut-berturut adalah 6,9881 Mpa, 8,6478 Mpa, dan 13,6268 Mpa. Hal ini
disebabkan, karena meningkatnya konsentrasi plasticizeryang ditambahkan, maka gaya antara matriks polimer yang terdapat didalam edible film alginat-kitosan semakin lemah, sehingga menurunkan nilai kuat tarik (tensile strength). Nilai kuat tarik (tensile strength) akan menurun karena penambahan plasticizer, dimana
plasticizer menyebabkan terjadinya reduksi interaksi ikatan hidrogen intermolekuler dan intramolekuler pada rantai polimer sehingga matriks film yang terbentuk akan semakin lemah (Gontard et al., 1994). Reduksi interaksi ikatan hidrogen intermolekuler dan intramolekuler pada rantai polimer akan
commit to user
meningkatkan mobilitas polimer. Peningkatan mobilitas molekul akan
memfasilitasi migrasi molekul uap air (Rodrigues et al.,2006).
Uji persen perpanjangan (elongation to break) ini sesuai dengan standar ASTM D-638. Hasil uji persen perpanjangan edible film alginat-kitosan dengan variasi konsentrasi plasticizerdapat dilihat pada Gambar 12.
Gambar 12. Elongation to break edible film alginat-kitosan dengan variasi konsentrasi plasticizer
Hasil uji persen perpanjangan dari Gambar 12 menunjukan bahwa,
peningkatan konsentrasi plasticizer 3%, 6%, 9%, 12%, 15% (b/b) pada konsentrasi kitosan tetap 96 : 4 (b/b), akan menaikan nilai persen perpanjangan
(elongation to break) edible film alginat-kitosan yang dihasilkan. Berdasarkan hasil penelitian, diperoleh kisaran nilai persen perpanjangan (elongation to break) pada masing-masing plasticizer gliserol, PVA, dan PEG secara berturut-turut adalah 0,63 – 2,88%, 0,79 – 3%, dan 1,10 – 3,15%. Nilai persen perpanjangan
edible film alginat non kitosan pada konsentrasi plasticizer 15% (b/b) gliserol, PVA, dan PEG secara berturut-berturut adalah 3,1496%, 3,4645%, dan 3,3071%.
Meningkatnya konsentrasi plasticizer, akan menyebabkan berkurangnya ikatan hidrogen internal, sehingga interaksi ikatan hidrogen intermolekuler dan
