BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Plastik Biodegredable
Plastik merupakan komoditi yang sering digunakan dalam kehidupan
sehari-hari. Hampir semua peralatan atau produk yang digunakan terbuat dari
plastik dan sering digunakan sebagai pengemas bahan baku. Namun, jumlah
konsumsi plastik yang meningkat membuat limbah yang berbahan baku
plastik meningkat pula.
Tabel 2.1. Data peningkatan jumlah penggunaan plastik
No. Tahun Jumlah Penggunaan Plastik
1. 2002 1,9 juta ton
2. 2003 2,1 juta ton
3. 2004 2,3 juta ton
Sumber: Martaningtyas (2004) dalamSri Maya Utari (2008)
Hal ini dapat memberikan dampak yang tidak baik bagi kelestarian
lingkungan karena plastik tidak mudah mengalami peruraian oleh
mikroorganisme. Plastik konvensional, yang berasal dari turunan minyak
bumi, sangat sulit diuraikan oleh mikroorganisme. Selain itu, minyak bumi
juga semakin berkurang karena digunakan untuk memenuhi kebutuhan
pembuatan plastik. Bahan petrokimia yang digunakan untuk memproduksi
sumber daya alam yang tidak terbarukan sehingga memerlukan bahan
alternatif penggantinya.
Tabel. 2.2. Data perbandingan waktu daur ulang sampah
Jenis Sampah Waktu daur ulang
Kaleng Alumanium 300 tahun
Botol Plastik > 100 tahun
Popok Bayi 100 tahun
Baterai 100 tahun
Cangkir plastic 50 – 80 tahun
Puntung rokok 10 – 40 tahun
Minyak oli 10 tahun
Kulit Jeruk 6 bulan
Kertas 2 – 5 bulan
Sumber: Fakta Lingkungan (2007) dalamSri Maya Utari (2008)
Beberapa jenis plastik biodegradable (bioplastik/biopoliester)
merupakan poliester yang masih berbasis minyak bumi, seperti
polycaprolactone (PCL), polyesteramide (PEA) dan poly(butylene succinate adipate) (PSBA) dari keluarga poliester alifatik. Ada pula bioplastik yang
murni berbasis agro (pertanian), yaitu poly(lactic acid) (PLA) dan poly
(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) dari keluarga polyhydroxyalkanoate
(PHA). Tabel 2.3. menunjukkan perbandingan sifat-sifat bioplastik yang
sudah diproduksi oleh beberapa negara, dan Gambar 2.1. memperlihatkan
struktur kimia beberapa jenis bioplastik. Klasifikasi polimer biodegradabel
Tabel 2.3. Perbandingan sifat beberapa jenis bioplastik
Properties
PLA PHBV PCL PEA PBSA
Dow-Cargill Monsanto Solway Bayer Showa
(NatureWorks) (Biopol
D400G)
(CAPA 680)
(BAK
1095) (Bionolle
HV=7
mol% 3000)
Density. 1.25 1.25 1.11 1.07 1.23
Melting point, in
°C (DSC) 152 153 65 112 114
Glass transition, in
°C (DSC) 58 5 -61 -29 -45
Cristallinity (in %) 0-1 51 67 33 41
Modulus, in MPa
(NFT 51-035) 2050 900 190 262 249
Elongation at break, in %(NFT 51-035)
9 15 >500 420 >500
Tensile stress at break or max., in Mpa (NTF 51-035)
- - 14 17 19
Biodegradation, Mineralization in %
100 100 100 100 90
Water permeability WVTR at 25 C (g/m2/day)
172 21 177 680 330
Surface tension (g)
in mN/m. 50 - 51 59 56
gd (Dispersive
component) 37 - 41 37 43
gp (Polar
Gambar 2.1. Klasifikasi polimer Biodegredable (Martin: 2008)
Plastik biodegradable atau biopolimer yaitu plastik yang terbuat dari senyawa-senyawa yang dapat ditemui di alam. Plastik biodegradabel berasal
dari jenis polisakarida, misalnya pati, selulosa, agar-agar, dan karagenan serta
polisakarida yang berasal dari hewan contohnya kitin dan kitosan.
Pengembangan bahan plastik biodegradable merupakan salah satu alternatif
untuk mengatasi masalah tersebut. Pengembangan bahan plastik
2.2.Asam Laktat
Asam laktat merupakan asam organik multifungsi yang potensial
diproduksi dalam skala besar. Pertama kali ditemukan pada 1780 oleh
kimiawan berkebangsaan Swedia, Scheele (Datta et.al, 1995). Pertama kali diproduksi secara komersial oleh Charles E. Avery di Littleton, Massachusett,
USA pada tahun 1881. Rathin Datta et.al pada tahun 1995 mencatat produksi
global asam laktat mencapai 40.000 ton/tahun. Sementara itu, perdagangan
global asam laktat dan lactate (termasuk polimer) telah mencapai 100.000 ton per tahun pada 2005 dan menunjukkan tingkat pertumbuhan hampir 15%. 70
% dari total asam laktat yang diperdagangkan digunakan dalam makanan dan
pengolahan makanan sebagai pengatur pH, bahan pengawet dan agent buffer
(Jin Bo, et al., 2005 dalam Manfaati, 2010).
Asam laktat (2-hydroxypropanoic acid) adalah asam hidroksi organik
yang tersebar secara luas di alam. Asam laktat memiliki tingkat keasaman
yang sederhana dibandingkan bahan pengasam makanan yang lain, rasa dan
baunya tidak tajam dan dinyatakan sebagai bahan pengawet yang aman
(GRAS, generally recognized as safe) oleh FDA di US. Karakteristik tersebut menyebabkan asam laktat sesuai untuk mengawetkan susu, daging, telur dan
makanan laut. Industri makanan ternak menggunakan ammonium laktat
sebagai supplement nitrogen karena terbukti lebih baik dibandingkan dengan
sumber nitrogen non-protein lain (Dominguez et al., 2005 dalam Manfaati,
Konsentrasi asam laktat yang beredar biasanya berkisar antara 50-88%,
dimana kualitasnya akan meningkat jika jumlah pengotor seperti gula, logam,
klorida, sulfat, dan abu semakin kecil (Manfaati, 2010). Asam laktat yang
dihasilkan dari proses fermentasi akan berwarna kuning. Di Amerika, 85%
permintaan asam laktat berasal dari pangan dan penggunaan terkait.
Sedangkan 15% dari industry non pangan (Datta et al, 1995:).
2.2.1. Penggunaan Asam Laktat
Asam laktat diperdagangkan dalam berbagai kualitas yang berbeda
yaitu technical, food, dan pharmaceutical grades (Manfaati, 2010). Asam
laktat adalah senyawa yang memegang peran kunci dalam beberapa proses
biokimia (Averous, 2008). Sebagai contoh, asam laktat akan selalu diproduksi
dan dihilangkan dalam suatu metabolisme yang berjalan normal maupun saat
melakukan aktifitas fisik. Asam laktat telah diproduksi dalm skala industri
sejak akhir abad 19 dan utamanya digunakan dalam bidang pangan, sebagai
contoh digunakan sebagai pengatur keasamaan, selain itu juga digunakan
dalam kosmetik, obat-obatan, dan pakan ternak (Averous, 2008). Selanjutnya,
asam laktat digunakan sebagai precursor PLA.
Asam laktat selain digunakan sebagai bahan pengawet makanan juga
merupakan bahan baku (feedstock) industri polimer biodegradable,
oxygenated chemicals, pengatur pertumbuhan tanaman, dan pelarut yang
ramah lingkungan (Datta et al, 1995). Salah satu terapan yang paling
menjanjikan dari asam laktat adalah sebagai bahan baku pembuatan PLA
alternatif pengganti plastik non-biodegradable yang dihasilkan dari minyak bumi, batu bara atau gas alam (Jin Bo et al., 2005; J. M Dominguez et al., 1999; Efremenko E et al., 2006 dalam Manfaati, 2010).
Gambar 2.2. Diagram penggunaan komersial dan aplikasi asam laktat beserta
garam-garamnya (sumber: Jung Wee et al, 2006)
Garam kalsium dari asam laktat diproduksi dalam bentuk granular atau serbuk (powder). Calsium lactate trihydrate, sebagai sumber kalsium diet dan
zat pembeku darah pada kasus pendarahan dan pembedahan. Calsium lactate
digunakan sebagai bahan penolong industri antibiotik dan berfungsi sebagai
buffer pada sediaan farmasi. Plastik biodegradable berbahan baku asam laktat digunakan sebagai benang bedah (sutures) yang tidak perlu diambil kembali.
Selain itu sedang dikembangkan pula biodegradable implant untuk patah
Food industry: - Acidulants - Preservatives - Flavours - pH regulators
- improving microbial quality - mineral fortification
Pharmaceutical industry: - Parenteral/LV solution - Dialysis solution - Mineral preparation - Tablettings - Prostheses - Surgical sutures - Controlled drug delivery
systems
Chemical industry: - Descaling agents - pH regulators - Neutralizers - Chiral intermediets - Green solvents - Cleaning agents - Slow release agents - Metal complexing agents
Chemical feedstock - Propylene oxide - Acetaldehyde - Acrylic acid - Propanoic acid - 2,3-pentadione - Ethyl lactate - Dilactide - Poly(lactic acid) Cosmetic industry:
- Moisturizers - Skin-lightening agents - Skin-rejuvenating agents - pH regulators
- Anti-acne agents - Humectants - Anti-tartar agents
Lactic acid
tulang dan luka-luka. Calsium lactate dipergunakan pula di dalam pembuatan
baking powder (Vickroy, 1985 dalam Manfaati, 2010).
Asam laktat dengan kualitas technical grades digunakan oleh industri
pembuatan cellophane sebagai pengontrol pH pada proses pelapisan film.
Asam laktat dapat direaksikan dengan alkohol dan asam sebagai plasticizers
pada pembuatan polyester dan resin phenol-formaldehid. Asam laktat
digunakan pada industri karet, logam dan tekstil. Pada industri penyamakan
kulit asam laktat telah banyak digunakan sebagai pengganti asam sulfat dan
asam formiat. Asam laktat juga dipakai pada industri pestisida, herbisida dan
fungisida (Vickroy, 1985 dalam Manfaati, 2010).
2.2.2. Sifat Kimiawi Asam Laktat
Asam laktat pertama diisolasi dari susu asam oleh Scheele pada tahun
1780, orang yang mengawali pemikiran bahwa asam laktat merupakan
komponen susu. Pada 1789, Lavoisier menamai senyawa ini sebagai “acide
lactique”, yang menjadi kemungkinan asal kata untuk lactic acid. Pada 1857 Pasteur menemukan bahwa asam laktat bukan merupakan komponen susu,
tetapi merupakan metabolit fermentasi yang dihasilkan oleh organisme
tertentu (Jung Wee et al, 2006).
Asam laktat merupakan asam karboksilat dengan rumus molekul
C3H6O3 (CH3.CHOH.COOH). Asam laktat memiliki gugus hidroksil
berdekatan dengan gugus asam karboksilat, sehingga membentuk sebuah
karbon lain merupakan bagian dari grup methyl atau hidrokarbon, dan atom
karbon yang di pusat memiliki sebuah gugus alkohol. Asam laktat dalam
larutan dapat melepaskan sebuah proton dari gugus asam, menghasilkan ion
lactate CH3(OH)COO- (Narayanan, 2004 dalam Manfaati, 2010).
Asam laktat merupakan asam chiral ( asam asimetris) yang memiliki
dua isomer optikal yaitu L(+)-lactic acid dan D(-)-lactic acid. Kedua bentuk isomer asam laktat tersebut ditunjukkan pada Gambar 2.2. Hanya asam laktat
jenis L(+)-lactic acid (sarcolactic acid, paralactic acid) ditemukan dalam
tubuh manusia.. L(+)-lactic acid dan D(-)-lactic acid ditemukan di hampir
semua sistem biologis (Jin Bo et al., 2005 dalam Manfaati, 2010). Namun,
D(-)-lactic acid berbahaya bagi metabolisme manusia dan dapat mengakibatkan acidosis dan decalsification (Jung Wee et al, 2006).
Gambar 2.3. Isomer asam laktat (Jung Wee et al, 2006)
2.2.3. Fermentasi Asam Laktat
Asam laktat diproduksi dengan dua cara, yaitu sintesa kimia dan
fermentasi karbohidrat. Bahan baku untuk proses produksi asam laktat adalah
Addition of HCN and catalyst
Hydrolysis by H2SO4
Recovery and purification Microbial fermentation
Pre-treatment (acid hydrolysis and/or enzymatic saccarification)
Sintesis kimia dari bahan petrokimia selalu menghasilkan senyawa
rasemik/campuran DL-asam laktat, senyawa murni D(-) atau L(+) asam laktat
dapat dihasilkan melalui fermentasi microbial dari sumber daya terbarukan jika dipilih mikroorganisme tepat yang mampu menghasilkan satu jenis
isomer saja (Jung Wee et al, 2006).
Gambar 2.4. Overview metode sintesa asam laktat: a) sistesa kimia dan b) fementasi mikrobiologi (Jung Wee et al, 2006)
Fermentasi asam laktat telah banyak dipelajari oleh peneliti terdahulu
dengan menggunakan berbagai jenis mikroorganisme, sumber karbon,
sumber nitrogen, dan kondisi operasi berupa pH, suhu, serta volume dan
konsentrasi inokulum. Manfaati (2010) menyatakan bahwa jenis
mikroorganisme yang dapat menghasilkan asam laktat adalah bakteri dan
jamur. Jenis bakteri asam laktat dapat digolongkan sebagai homofermentative
Renewable resources
Optically pure L(+) or D(-) lactic acid Fermentable carbohydrates
Fermented broth
b) Chemical synthesis a) Microbial fermentation
Petrochemical resources
Only racemic DL-lactic acid
Acetaldehyde (CH3CHO)
lactid acid bacteria karena mampu menghasilkan asam laktat dalam jumlah
besar, sel, dan sedikit produk samping melalui Embden-Meyerhof pathway.
Metode yang banyak digunakan dalam fermentasi asam laktat adalah
batch, fed-batch, batch berulang, dan continuous. Konsentrasi asam laktat
yang lebih tinggi dapat dihasilkan dari kultur batch dan fed-batch,
dibandingkan dengan kultur continuous, sedangkan produktifitas yang lebih
tinggi dihasilkan oleh kultur continuous (Jung Wee et al, 2006).
Bakteri asam laktat secara khusus memiliki kebutuhan nutrisi yang
kompleks, dikarenakan keterbatasan kemampuan bakteri untuk mensintesa
growth factors seperti vitamin B dan asam amino (Jung Wee et al, 2006). Bakteri asam laktat membutuhkan beberapa elemen untuk tumbuh seperti
sumber karbon dan nitrogen, karbohidrat, asam amino, vitamin, dan mineral.
Terdapat beberapa factor stimulant pertumbuhan yang memiliki
pengaruh terhadap tingkat produksi asam laktat. Campuran dari asam amino,
protein, dan amida asam amino biasanya menstimulasi pertumbuhan bakteri
asam laktat, dan hasilnya, tingkat pertumbuhan menjadi lebih tinggi
dibandingkan dengan yang tidak diberi nutrisi tambahan berupa asam amino.
Namun, selama nutrisi tersebut tidak asensial berpengaruh terhadap laju
pertumbuhan bakteri, jumlah nutrisi yang terdapat di media biasanya sudah
mencukupi (Jung Wee et al, 2006). Temperature dan pH selama proses
fermentasi merupakan faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan
2.3.Polylactid Acid (PLA)
PLA merupakan polyester alifatik serbaguna yang tersusun dari
monomer asam laktat. PLA telah dikenal sejak thun 1932. PLA pertama kali
disintesis oleh Wallace Carothers, peneliti Dupont, dengan memanaskan asam
laktat pada kondisi vacuum. PLA merupakan polyester termoplastik linear
yang mengandung ikatan ester dan diproduksi dari sumber yang dapat
diperbaharui. Ikatan ester tersebut menyebabkan PLA dapat terdegradasi
secara hidrolisis baik melalui reaksi kimia maupun secara enzimatik (Warsiki,
2007). Degradasi PLA dapat terjadi secara alami baik oleh panas, cahaya, dan
bakteri. PLA dapat terdegradasi dalam tubuh tanpa menimbulkan efek
berbahaya.
Penggunaan PLA disarankan baik sebagai biodegradable (contohnya
sebagai pengemas singkat) dan sebagai biokompatibel yang kontak dengan
sel hidup (digunakan untuk aplikasi biomedis seperti implant, benang jahit, salut obat, dsb). PLA dapat terdegradasi melalui degradasi abiotik yang
merupakan hidrolisis sederhana dari ikatan ester tanpa membutuhkan enzim
atau katalis. Selama proses biodegradasi biotik, dan hanya pada tahap kedua,
enzim mendegradasi residu oligomer sampai mineralisasi akhir (Averous,
2008)
PLA telah digunakan diberbagai bidang seperti jas pelindung,
pengemas makanan, kantong sampah, mulch film, shrink wrap,dan rak (Jung
Gambar 2.5. Teknologi dan produk potensial asam laktat (Datta et al, 1995) Polimer biodegradable menunjukkan range properties yang luas dan saat ini mampu bersaing dengan polimer konvensional di beberapa bidang
(pengemas, tekstil, biomedis, dsb). Diantara poliester-poliester tersebut, saat
ini PLA merupakan salah satu yang paling diminati. PLA dapat diproduksi
melalui berbagai metode (Averous: 2008).
2.3.1. Polimerisasi PLA
Sintesis PLA merupakan proses multi tahap yang diawali dengan
produksi asam laktat sampai proses polimerisasi. Tahap intermediet
Gambar 2.6. Metode sintesa untuk memproduksi PLA dengan berat molekul
tinggi (Averous, 2008)
Rute pertama, polimerisasi asam laktat merupakan polimerisasi
kondensasi untuk menghasilkan molekul dengan berat molekul rendah,
plomer yang rapuh, yang pada banyak bagian adalah tidak terpakai, kecuali
jika ditambahkan agen untuk meningkatkan panjang rantai polimer (L.
Averous, 2008).
Rute kedua, merupakan kondensasi azeotropik dehidrasi asam laktat,
yang menghasilkan PLA dengan berat molekul tinggi tanpa menggunakan
agen.
Rute ketiga, merupakan polimerisasi bukaan rantai (ring-opening
2.3.2. Sifat Fisis dan Kimia PLA
Tabel 2.4. Sifat Fisis dan Mekanis PLA (Warsiki, 2007)
Parameter Nilai
Berat Molekul (Daltons) 100 000-300 000
Suhu Transisi Gelas (Tg, C)
55-70
Titik Leleh (C) 130-215
Kristalinitas (%) 10—40
Densitas Jan-00
Yield Strength (Mpa) 49
Elongasi (%) 2.5
Kekuatan Akhir (Mpa) 53
Kekuatan Fleksur (Mpa) 88
2.4.Lactobacillus
Sekarang, bakteri asam laktat (BAL) terdiri dari beberapa genus bakteri
gram-positif: Carnobacterium, Enterococus, Lactobacillus, Lactococcus,
Leuconostoc, Oenococcus, Pediococcus, Streptococcus, Tetragenococcus, Vagococcus, dan Weisella. BAL termasuk bakteri jenis coccus, kecuali
Lactobacillus dan carnobacteria yang berupa rod, tidak dapat membentuk
ATP melalui respirasi, dan mendapatkan asam laktat sebagai produk akhir
utama dari konservasi energi fermentasi gula (Hofvendahl, 2000).
Sebagian besar BAL berupa bakteri anaerobic fakultatif, catalase
negative, nonmotile, dan tidak membentuk spora. BAL memiliki toleransi asam tinggi dan bertahan hidup pada pH 5 atau lebih rendah. Hal ini membuat
BAL memiliki kelebihan kompetitif dibanding dengan bakteri lain.
Fermentasi gula oleh LAB melalui pathway berbeda yaitu homo-,
hetero-, atau fermentasi mixed-acid. Fermentasi homo- hanya memberikan
asam laktat dari metabolisme glukosa sebagai produk akhirnya dan
menggunakan Embden-Meyerhof-Parnas pathway.
Pada fermentasi hetero-, ekuimolar dari jumlah asam laktat,
karbondioksida, dan etanol atau asetat dibentuk dari glukosa melalui
phosphoketolase pathway. Rasio etanol dan asetat yang terbentuk tergantung
dari potensi redoks dari sistem. Pathway ini digunakan oleh fermenter
fakultatif, seperti Lactobacillus Casei. Berdasarkan Kandler, semua BAL
kecuali Lactobacilli tipe I (contoh: Lactobacillus Delbrueckii) mampu
memfermentasi pentosa, termasuk heterofermenter fakultatif (Hofvendahl,
2000).
Mixed-acid terbentuk oleh homofermenter seperti Lactococci selama pengurangan glukosa, dan selama penambahan dari gula yang lain, sebagai
contoh Lactococcus Lactis pada maltosa, laktosa, dan galaktosa, atau pada peningkatan pH dan peningkatan temperatur. Etanol, asetat, dan format juga
terbentuk. Disini berlaku Pathway homofermentatif, tapi terdapat sedikit
perbedaan pada metabolisme dari piruvat. Dimana piruvat juga dimetabolis
menjadi format dan asetil-CoA oleh pyruvat formate lyase (PFL) dan PFL ini tidak aktif dengan keberadaan oksigen. Jika hal tersebut terjadi, maka yang
berlaku adalah metabolisme piruvat akan diaktifkan melalui dehidrogenase
piruvat (DHP), yang menghasilkan karbondioksida, asetil-CoA dan NADH
Lactobacillus adalah salah satu tipe dari BAL. Terdapat banyak jenis
spesies dari Lactobacillus. Lactobacillus merupakan bakteri ramah yang
secara normal hidup dalam pencernaan, urinary, dan system genital kita tanpa
menyebabkan penyakit. Lactobacillus juga ditemukan pada beberapa
makanan fermentasi seperti yogurt dan pada suplemen diet.
2.5. Jenis Bakteri Lactobacillus
Genus bakteri ini membentuk sebagian besar dari kelompok bakteri
asam laktat, dinamakan demikian karena kebanyakan anggotanya dapat
mengubah laktosa dan gula lainnya menjadi asam laktat. Kebanyakan dari
bakteri ini umum dan tidak berbahaya bagi kesehatan. Banyak spesies dari
Lactobacillus memiliki kemampuan membusukkan materi tanaman yang sangat baik. Produksi asam laktatnya membuat lingkungannya bersifat asam
dan mengganggu pertumbuhan beberapa bakteri merugikan.
Genus Lactobacillus untuk saat ini terdiri atas lebih dari 125 spesies dan mencakup jenis organisme yang luas. Genus ini polifiletik dengan genus
Pediococcus membagi kelompok L. casei, dan spesies L. acidophilus, L. salivarius, dan L. reuteri menjadi perwakilan dari tiga subclade yang berbeda. Genus Paralactobacillus termasuk di dalam kelompok L. salivarius.
Dalam beberapa tahun ini, anggota lain dari genus Lactobacillus (dulunya
dikenal dengan cabang Leunocostoc dari Lactobacillus) telah diklasifikasi ulang ke dalam genera Atopobium, Carnobacterium, Weissella, Oenococcus, dan Leuconostoc. Baru akhir-akhir ini, P. dextrinicus, yang merupakan
Lactobacillus (http://id.wikipedia.org/wiki/Lactobacillus diakses pada 8 Juni 2012).
Dilihat dari metabolismenya, spesies Lactobacillus dapat dibagi
menjadi tiga kelompok:
a. Homofermentatif obligat (Kelompok I)
a. Contoh: L. acidophilus, L. delbrueckii, L. helveticus, L. salivarius
b. Heterofermentatif fakultatif (Kelompok II)
a. Contoh: L. casei, L. curvatus, L. plantarum, L. sakei
c. Heterofermentatif obligat (Kelompok III)
Contoh: L. brevis, L. buchneri, L. fermentum, L. reuteri
Gambar 2.9. Pathway fermentasi BAL mixed acid (Hofvendahl, 2000)
2.6. Kulit Singkong
Kulit singkong merupakan limbah hasil pengupasan pengolahan produk
pangan berbahan dasar umbi singkong, jadi keberadaannya sangat dipengaruhi
oleh eksistensi tanaman singkong yang ada di Indonesia. Kulit singkong
terkandung dalam setiap umbi singkong dan keberadaannya mencapai 16% dari
berat umbi singkong tersebut (Supiyadi, 1995). Berdasarkan data BPS 2008,
diketahui produksi umbi singkong pada tahun 2008 adalah sebanyak 20.8 juta ton,
artinya potensi kulit singkong di Indonesia mencapai angka 3,3 juta ton/tahun.
Untuk melihat penyebaran ketersediaan kulit singkong di Indonesia, perlu
Tabel 2.5 Kandungan Nutrisi Singkong
Kandungan nutrisi Daun (%) Batang (%) Umbi (%) Kulit umbi (%)
Protein kasar 23,2 10,9 1,7 4,8
Serat kasar 21,9 22,6 3,2 21,2
Ekstrak eter 4,8 9,7 0,8 1,22
Abu 7,8 8,9 2,2 4,2
Ekstrak tanpa N 42,2 47,9 92,1 68
Ca 0,972 0,312 0,091 0,36
P 0,576 0,341 0,121 0,112
Mg 0,451 0,452 0,012 0,227
Energi metabolis 2590 2670 1560 2960
Sumber: Devendra (1977)
Dari tabel tersebut diketahui bahwa kulit singkong masih memiliki
kandungan nutrisi yang dapat dimanfatkan lanjut, salah satu pemanfaatannya
berupa penggunaan kulit singkong sebagai bahan baku pembuatan plastic PLA
Tabel 2.6. Potensi Kulit Singkong Indonesia
Provinsi Tahun produksi
2004 (ton) 2005 (ton) 2006 (ton) 2007 (ton) 2008 (ton)
NAD 63.867 53.424 46.504 41.558 54.067
Sumatera Utara 464.960 509.796 452.450 438.573 557.204
Sumatera Barat 117.437 114.199 133.095 114.551 119.801
Riau 47.922 41.668 47.586 51.784 56.498
Jambi 44.446 39.780 40.779 44.794 44.146
Sumatera Selatan 248.844 179.952 228.321 150.133 194.769
Bengkulu 59.659 79.9344 113.488 76.924 60.772
Lampung 4.673.091 4.806.254 5.499.403 6.394.906 6.823.516
Kep. Bangka Belitung 22.138 19.234 17.264 18.666 17.782
Kep. Riau 3.526 6.899 7.077 9.928
DKI Jakarta 815 791 804 628 570
Jawa Barat 2.074.022 2.068.981 2.044.6674 1.922.840 2.144.736
Jawa Tengah 3.663.236 3.478..970 3.553.820 3.410.469 3.264.030
DIY 817.398 920.909 1.016.270 976.610 945.352
Jawa Timur 3.963.478 4.023.614 3.680.567 3.423.630 3.497.884
Banten 163.969 144.110 143.561 117.550 126.510
Bali 142.221 155.808 159.058 174.189 179.980
NTB 88.030 92.991 87.041 88.527 88.237
NTT 1.041.279 891.783 938.010 794.121 836.863
Kalimantan Barat 207.832 243.251 250.173 221.630 221.646
Kalimantan Tengah 112.319 73.866 65.661 67.617 72.027
Kalimantan Selatan 67.292 80.377 82.389 117.322 138.491
Kalimantan Timur 89.389 93.885 101.249 105.395 116.116
Sulawesi Utara 57.314 68.463 82.416 74.406 84.413
Sulawesi Tengah 45.106 48.256 52.791 70.858 59.637
Sulawesi Selatan 586.350 464.435 567.749 514.277 520.824
Sulawesi Tenggara 263.972 256.467 238.039 239.271 232.793
Gorontalo 14.507 12.211 9.410 7.432 12.024
Sulawesi Barat 56.717 40.413 45.921 47.571
Maluku 91.351 94.995 103.260 105.761 107.564
Maluku Utara 144.313 142.680 123.833 118.354 115.966
Papua Barat 25.897 21.838 17.834 17.370
Papua 48.150 33.957 37.825 34.450 34.742
Jawa 10.682.918 10.637.375 10.439.696 9.851.727 9.979.082
Luar Jawa 8.741.789 8.683.808 9.546.944 10.136.331 10.815.847
Indonesia 19.424.707 19.321.183 19.986.640 19.988.058 20.794.929
2.7. Plasticizer
Plasticizer didefinisikan sebagai bahan non volatil, bertitik didih tinggi jika ditambahkan pada material lain sehingga dapat merubah sifat
material tersebut. Penambahan plasticizer dapat menurunkan kekuatan
intermolekuler dan meningkatkan fleksibilitas film dan menurunkan sifat
barrier film. Gliserol dan sorbitol merupakan plasticizer yang efektif karena memiliki kemampuan untuk mengurangi ikatan hidrogen internal pada
ikatan intermolekuler, plasticizer ditambahkan pada pembuatan edible film
untuk mengurangi kerapuhan, meningkatkan fleksibilitas dan ketahanan film
terutama jika disimpan pada suhu rendah (Teknopangan dan Agroindustri,
2008).
Plasticizer adalah bahan organik dengan berat molekul rendah yang ditambahkan dengan maksud untuk memperlemah kekakuan dari polimer,
sekaligus meningkatkan flesibilitas dan sekstensibilitas polimer. Plasticizer
larut dalam tiap-tiap rantai polimer sehingga akan mempermudah gerakan
molekul polimer dan bekerja menurunkan suhu transisi gelas (Tg), suhu
kristalisasi atau suhu pelelehan dari polimer. Pada daerah diatas Tg, bahan
polimer menunjukkan sifat fisik dalam keadaan lunak (soft) seperti karet, sebaliknya dibawah Tg polimer dalam keadaan sangat stabil seperti gelas
(Paramawati, 2001).
bahwa film dengan Plasticizer menunjukkan permukaan yang retak tanpa pori atau retak dibandingkan dengan tanpa menggunakan Plasticizer.
2.3.1 Gliserol
Gambar 2.10. Rumus struktur gliserol
Gliserol merupakan senyawa alkohol yang memiliki 3 gugus
hidroksil. Gliserol memiliki nama baku 1,2,3-propanatriol. Senyawa ini
berwujud cair, tidak berwarna dengan titik didih 290 oC. Titik didih tinggi
yang dimiliki oleh senyawa dengan bobot molekul 92,09 g/mol ini
disebabkan adanya ikatan hidrogen yang sangat kuat antar molekul
gliserol. Gliserol merupakan bahan baku pembentuk trigliserida, yang
dapat membentuk ikatan ester dengan asam lemak.
2.3.2 Glukosa
Gambar 2.11. Rumus strukur glukosa
Glukosa adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan
sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan
(D-glukosa) disebut juga dekstrosa, banyak digunakan terutama pada
industri pangan (Anonim).
Glukosa memiliki rumus molekul C6H12O dan berat molekul
180.18 merupakan heksosa-monosakarida yang mengandung enam atom
karbon. Glukosa merupakan aldehida. Lima karbon dan satu oksigen
membentuk cincin yang disebut cincin piranosa yang merupakan bentuk
paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon
terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom
kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin,
membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam
kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya
0.0026 % pada pH 7 (Anonim).
2.3.4 Sorbitol
Gambar 2.12. Rumus Struktur Sorbitol
Sorbitol atau D-Sorbitol atau D-Glucitol atau D-Sorbite adalah
monosakarida poliol (1,2,3,4,5,6–Hexanehexol) dengan rumus kimia
C6H14O6. Sorbitol berupa senyawa yang berbentuk granul atau kristal dan
101 oC, higroskopis dan berasa manis. Sorbitol memiliki tingkat
kemanisan relatif sama dengan 0,5 sampai dengan 0,7 kali tingkat
kemanisan sukrosa dengan nilai kalori sebesar 2,6 kkal/g atau setara
dengan 10,87 kJ/g. Penggunaannya pada suhu tinggi tidak ikut berperan
dalam reaksi pencoklatan (Maillard). Sorbitol termasuk dalam golongan
GRAS, sehingga aman dikonsumsi manusia, tidak menyebabkan karies
gigi dan sangat bermanfaat sebagai pengganti gula bagi penderita diabetes
dan diet rendah kalori. JECFA menyatakan sorbitol merupakan bahan
tambahan pangan yang aman untuk dikonsumsi manusia (Anonim).
2.8. Penelitian Terdahulu
Penelitian plastik biodegredabel dengan menggunakan plasticizer
sorbitol telah dilakukan oleh Ani Purwanti (2010). Metode yang
digunakan adalah produksi plastic kitosan demham cara melarutkan
khitosan ke dalam larutan asam asetat 1% dengan konsentrasi 1%.
Larutan kemudian dicetak dalam loyang teflon dan dikeringkan dalam
oven pada 80 oC. Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, dengan
penambahan plastisizer dengan konsentrasi 2 gr sorbitol/g kitosan, nilai
kuat tarik plastic kitosan mengalami penurunan dari 3.94 MPa menjadi
0.2 MPa dan nilai elongasi plastic mengalami peningkatan dari 1.5%
menjasi 16.6%.
Yuli Darni (2009) telah mengkaji pengaruh dari penambahan
sifat fisik dan ketahanan air (hidrofobisitas) plastik biodegradabel.
Metode yang digunakan adalah dengan mencampurkan pati tapioka dan
selulosa dengan formulasi pati-tapioka 10:0, 9:1, 8:2, 7:3 dan 6:4 (m/m)
kemudian diaduk dengan kecepatan pengadukan 50 rpm dan suhu 900C
selama 30 menit. Plasticizer gliserol ditambahkan sebanyak 20 %, 25%,
dan 30 % dari total 10 gram campuran pada 5 menit terakhir pengadukan.
Kemudian plastik dicetak dan dipanaskan dalam oven dengan temperatur
600C selama 24 jam. penambahan gliserol dapat meningkatkan nilai
perpanjangan (elongation at break) film plastik. Besarnya penyerapan air yang paling rendah dan nilai tensile strength tertinggi dihasilkan oleh
formulasi pati-tapioka 8:2 dengan konsentrasi plasticizer 25%. Sedangkan
