PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA

(1)

PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA

SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM

GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN

MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS

(Cinnamomum burmanii) SEBAGAI

ANTIMIKROBA

DISERTASI

OLEH

ADIL GINTING

078103001/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA

SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM

GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN

MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS

(Cinnamomum burmanii) SEBAGAI

ANTIMIKROBA

DISERTASI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor

Dalam Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

OLEH

ADIL GINTING

078103001/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS

SUMATERA

UTARA

(3)

Judul Disertasi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN

TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK

ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA

Nama Mahasiswa : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001/KIM Program Studi : Doktor Ilmu Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Promotor Prof. Dr. Tonel Barus

Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc.

Co.Promotor Co.Promotor

Prof. Dr. Yunazar Manjang

Ketua Program Studi Dekan

(Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.)

(4)

Telah diuji pada

Tanggal : 12 Juli 2012

PANITIA PENGUJI DISERTASI

Ketua : Prof.Dr.Tonel Barus

Anggota : 1. Prof.Dr.Jamaran Kaban,MSc.

2.Prof.Dr.Yunazar Manjang

(5)

PERNYATAAN ORISINALITAS

PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA

SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM

GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN

MINYAK ATSIRI KULITKAYU MANIS

(Cinnamomum burmanii) SEBAGAI

ANTIMIKROBA

DISERTASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapat karya Yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan Tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebut sumbernya dalam daftar pustaka.

Medan, 12 Juli 2012

(6)

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI

Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001

Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Disertasi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas Disertasi yang berjudul:

PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA

Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif ini.Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.

Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.

Medan, 12 Juli 2012

(7)

Judul Disertasi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN

TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK

ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA

Nama Mahasiswa : Adil Ginting Nomor Pokok : 078103001/KIM Program Studi : Doktor Ilmu Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Tonel Barus Promotor

Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc. Prof. Dr. Yunazar Manjang

Co.Promotor Co.Promotor

Ketua Program Studi Dekan

(Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.)

(8)

UCAPAN TERIMA KASIH

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugrahNya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan disertasi ini. Dengan selesainya disertasi ini, perkenankanlah saya dengan hati yang tulus menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang setinggi-tingginya kepada yang terhormat:

1.Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu,DTM&H,MSc. (CTM).Sp.A(K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara,yang telah memberi kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program S3 Ilmu Kimia pada Departemen Kimia FMIPA- USU.

2.Dr.Sutarman selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti program S3 Ilmu Kimia.

3.Prof.Basuki Wiryosentono.MS,PhD. Selaku Ketua Program S3 Kimia yang Telah memberikan dorongan kepada saya untuk dapat segera menyelesaikan Program S3 Ilmu Kimia.

4.Dr.Rumondang Bulan MS selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan, kerja sama yang baik serta fasilitas sehingga saya dapat mengikuti dan menyelesaikan program S3 Ilmu

Kimia.

5.Prof.Dr.Tonel Barus selaku Promotor, Prof.Dr.Jamaran Kaban MSc. dan Prof.Dr.Yunazar Manjang, sebagai Co-promotor , yang dengan segala kesabaran dan tanpa bosan-bosannya telah banyak memberikan bimbingan sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini.

6.Dr.M.Pandapotan Nasution,MPS. Dan Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc.,selaku tim penguji, atas kesedian beliau untuk memberikan penilaian maupun saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan disertasi saya. 7.Peserta program S3, stambuk 2007 Ilmu Kimia yang begitu banyak

membantu penulis sehingga disertasi ini dapat selesai.

(9)

Pada kesempatan ini tak lupa saya mengenang alm. Ayah saya beserta Ibu atas jasa-jasa mereka yang telah melahirkan, membesarkan dan mendidik saya dengan sepenuh hati serta memberikan dorongan kepada saya untuk terus belajar sehingga saya dapat mencapai tingkat pendidikan seperti sekarang ini. Kepada Isteriku tercinta Dra.Lina Tarigan Apt.MS. dan anak-anakku tersayang Maria Isabella A.Ginting.,Inda Sari Meilia A.Ginting.S.Sos.,Adli Reynaldo A.Ginting serta menantuku Rudi Astra Sinulingga MSc. serta cucuku tersayang Ibreina Elisabeth br.Sinulingga yang telah memberikan bantuan moril dan semangat sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini

Akhirnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baik langsung maupun tidak langsung, hanya Bapa disorgalah yang mampu memberikan balasan terbaik.Mudah-mudahan disertasi ini dapat memberikan sumbangan yang berharga bagi perkembangan Ilmu Kimia Khususnya Kimia Organik sintesa dan aplikasinya.Semoga Tuhan selalu memberikan rahmat dan kasih karuniaNya kepada kita semua.

Medan, Juli 2012

Penulis

(10)

PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI

PLASTICIZER

PADA

EDIBLE FILM

GELATIN YANG

DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI

KULIT KAYU MANIS (

Cinnamomum

burmanii

)SEBAGAI ANTIMIKROBA

ABSTRAK

Dalam penelitian ini telah dilakukan pembuatan edible film gelatin yang diinkorporasi dengan minyak atsiri kulit kayu manis dengan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat. Produk tersebut dikarakterisasi dengan SEM,FT-IR, ketebalan film, kekuatan tarik dan kemuluran, aktivitas air(Aw), uji laju transmisi uap air,analisis termal difrensial(DTA),

analisis kalorimetri difrensial (DSC), swelling,,uji antimikrobanya serta aplikasi terhadap ikan tongkol.Secara umum perbedaan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat menambah ketebalan, kekuatan tarik, persentase pertambahan panjang, , dan mengurangi aktivitas air(Aw), laju transmisi uap air, swelling pada 30 menit, analisis termal difrensial,

analisis kalorimetri difrensial dan aplikasi terhadap ikan tongkol. Pengujian morfologi permukaan dengan SEM menunjukkan bahwa permukaan film dengan menggunakan plasticizer gliserol permukaanya kasar dibandingkan dengan penggunaan plasticizer gliseril monooleat dikarenakan penambahan minyak atsiri kulit kayu manis yang bersifat non polar tidak terjadi percampuran sempurna dari gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit kayu manis.Dari spektrum FT-IR kedua film pelapis gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit kayu manis dan gelatin-gliseril monooleat-minyak atsiri kulit kayu manis tidak memperlihatkan terdapatnya penambahan gugus fungsi yang baru. Hal ini berarti tidak terjadi reaksi antara gelatin, gliserol dan minyak atsiri kulit kayu manis, demikian juga gelatin, gliseril monooleat dan minyak atsiri kulit kayu manis.

(11)

THE UTILIZATION OF GLYCEROL AND DERIVATIVES

AS A PLASTICIZER IN EDIBLE GELATIN FILM THAT

INCORPORATI0N WITH THE ESSENTIAL OIL

OF CINNAMON BARK(Cinnamomum

burmanii)AS AN ANTIMICROBIAL

ABSTRACT

In this reseach has been conducted by making gelatin edible films incorporation with cinnamon bark essential oil with the plasticizer glycerol and glyceryl monooleate. Products are characterized by SEM, FT-IR, film thickness, tensile strength and elongation,water activity (Aw), water vapor transmission rate (WVTR), difrensial thermal analysis (DTA), analyze difrensial scanning calorimetry (DSC), Swelling, test, and application of the antimicrobial fish tuna. In general, the difference of plasticizer glycerol and glyceryl monooleate were the increase of thickness, tensile strength, percentage elongation of the length, and were the decrease of water activity (Aw), water vapor transmission rate, swelling

at 30 min, difrensial thermal analysis, calorimetry analysis and application to fish tongkol difrensial cob. Testing of surface morphology by SEM showed that the surface of the film by using a surface glycerol plasticizer rough compared to the use of plasticizer glyceryl monooleate due to the addition of cinnamon bark essential oil is non-polar does not happen perfect mixture of gelatin-glycerol-bark essential oil.From FT-IR spectrum of both edible film gelatin-glycerol-cinnamon bark essential oil and gelatin-glyceryl monooleate-cinnamon bark essential oil did not show the presence of the addition of new functional group. This means that no reaction occurs between gelatin, glycerol and cinnamon bark essential oil, as well as gelatin, glyceryl monooleate and cinnamon bark essential oil.

(12)

DAFTAR ISI

2.1.4.Edible film gelatin dan antimikroba 14

2.2.Plasticizer 15

2.2.1.Plasticizer Gliserol 16

2.2.2.Plasticizer Turunan Gliserol 17

2.2.2.1.Gliseril Monooleat 17

2.3.Minyak Atsiri 19

2.3.1.Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 19

(13)

2.4. Sifat -Sifat Edible Film 20

2.4.5.Spektroskopi Infra Merah Fourier Transform (FT-IR) 25

2.4.6.Analisis Termal Difrensial (Difrential Thermal Analysis,DTA) 26 2.4.7.Kalorimetri Skening Difrensial (Diffrential Scanning

Calorimetry,DSC) 28

3.3.1.1.Pemisahan senyawa Gelatin dari Kulit Sapi 29

3.3.2..Analisis Kadar Gelatin 30

3.3.2.1.Analisis Kadar Air 30

3.3.2.2.Analisis Kadar Abu 31

3.3.2.3.Analisis Kadar Protein 31

3.3.2.4.Analisis Spektroskopi FT-IR 32

3.3.3.Isolasi Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan

Alat Destilasi Stahl 32

(14)

3.3.5.3.Pembuatan edible film EF2 34 3.3.6.Karakteristik Edible film 35

3.3.6.1.Pengukuran Ketebalan 35

3.3.6.2.Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran 35

3.3.6.3.Uji Aktivitas Air 35

3.3.6.4.Uji Laju Transmisi Uap Air 36

3.3.6.6.Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) 36

3.3.6.7.Analisis Termal Difrensial (DTA) 37

3.3.6.8.Analisis Kalorimetri Skenning Difrensial (DSC) 37

3.3.6.9.Analisis Swelling 37

3.3.6.10.Pengujian Sifat Antibakteri 37

3.3.7.Estimasi Kepadatan Sel Isolat Bakteri dengan Cara

Standart Plate Count (SPC) 38

BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 40 4.1.Gelatin dari Kulit Sapi 41 4.1.1.Analisis Kadar Air 42

4.1.2.Analisis Kadar Abu 42

4.1.3.Analisis Kadar Protein 43

4.1.4.Analisis Spektroskopi FT-IR dari Gelatin 44

4.2.Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis (Cinnamomum burmanii) 45 4.2.1.Komponen Kimia Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 45 4.2.2.Analisis Spektroskopi FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 57 4.2.3.Aktivitas Antimikroba Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 58 4.3.Pembuatan edible film 60 4.3.1.Pengaruh Perbandingan Volume Gelatin-Gliserol 60

4.3.2.Hasil edible film 60

4.3.2.1.Ketebalan Edible film 60

(15)

4.3.2.3.Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran 64

4.3.2.4.Aktivitas air (Aw

4.3.2.5.Uji Laju Transmisi Uap Air 65

) 65

4.3.2.7.Hasil Uji Aktivitas Antibakteri 68

4.3.2.8.Analisis Termal Difrensial (DTA) 70

4.3.2.9.Analisis Kalorimetri Difrensial (DSC) 71

4.3.2.10.Analisis Swelling 72

4.4.Hasil Uji Aplikasi Edible film terhadap ikan tongkol 73

BAB 5 .KESIMPULAN DAN SARAN 75

5.1.Kesimpulan 75

5.2.Saran 77

DAFTAR PUSTAKA 76

LAMPIRAN 89

(16)

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel 2.1. Komposisi Asam Amino Gelatin Beberapa Jenis Hewan 11

Tabel 2.2. Standar Mutu Gelatin 12

Tabel 4.1. Hasil Analisa GC-MS Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 46

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Zona Hambat Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 58

Tabel 4.3. Aktivitas Antimikroba 69

Tabel 4.4. Sifat Termal Edible film 70

Tabel 4.5. Hasil Pertumbuhan Isolat Bakteri 73

(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1. Transisi Rantai Helik-gulungan pada kolagen 41

Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Gelatin 44

Gambar 4.3. Kromatogram Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 45

Gambar 4.4. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan

RT 6.608 47

RT 6.992 48

Gambar 4.6.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan

RT 7.708 49

RT 9.067 50

RT 11.983 51

RT 12.208 52

Gambar4.10.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan

RT 12.467 53

RT 14.408 54

RT 15.560 55

(18)

Gambar 4.14. Spektrum FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 57

Gambar 4.15. Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF1 61

Gambar 4.16. Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF2 62

Gambar 4.17. Spektrum FT-IR Edible film EF1 67

Gambar 4.18. Spektrum FT-IR Edible film EF1 67

Gambar 4.19. Analisis DTA dari EF1 71

Gambar 4.20. Analisis DTA dari EF2 71

Gambar 4.21. Analisis DSC dari Gelatin 72

Gambar 4.22. Analisis DSC dari EF1 72

(19)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran1. Fragmentasi senyawa alpha-pinene 89

Lampiran 2. Fragmentasi senyawa camphene 90

Lampiran 3. Fragmentasi senyawa beta-pinene 91

Lampiran 4. Fragmentasi senyawa 1,8-Cineole 92

Lampiran 5. Fragmentasi senyawa Benzenepropanal 93

Lampiran 6. Fragmentasi senyawa 3-Cyclohexen-1-ol,4-methyl-1-(1- methylethyl) 94

Lampiran 7. Fragmentasi senyawa Linalyl propionate 95

Lampiran 8. Fragmentasi senyawa Cinnamic aldehyde 96

Lampiran 9. Fragmentasi senyawa copaene 97

(20)

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir tanggal 04 Juli 1953 di Desa Tigabinanga, Kabupaten Karo

anak ke tiga dari empat bersaudara.

Pendidikan yang pernah diikuti penulis adalah Sekolah Rakyat (SR) di

Medan tahun 1966, SMP di Medan tahun 1966, SMA di Medan tamat tahun 1972.

Selanjutnya penulis mengikuti pendidikan di Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara pada tahun 1973 dan

lulus sebagai Sarjana Kimia pada tahun 1979.

Sebagai Staf Pengajar di Departemen Kimia FMIPA USU sejak tahun

1980 hingga saat ini.Tahun 1990 penulis mendapat kesempatan mengikuti

program Master pada Departemen Kimia Universitas Salford Inggris sampai tahun

1992. Pada tahun 2005 – 2010 diangkat sebagai Kepala Laboratorium Kimia

Organik/Proses Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara.

Melanjutkan studi pada Program Doktor Kimia di Fakultas Matematika

dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) Universitas Sumatera Utara pada tahun