BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.2

Plastik

2.2.1

Pengertian Plastik

Plastik adalah bahan yang mempunyai derajat kekristalan lebih rendah dari pada serat. Plastik dapat dicetak (dicetak ulang) sesuai dengan bentuk yang diinginkan dan dibutuhkan dengan menggunakan proses injection molding dan ekstrusi. Komponen utama plastik sebelum membentuk polimer adalah monomer, yakni rantai yang paling pendek. Polimer merupakan gabungan dari beberapa monomer yang akan membentuk rantai yang sangat panjang. Bila rantai tersebut dikelompokkan bersama-sama dalam suatu pola acak, menyerupai tumpukan jerami maka disebut amorf, jika teratur hampir sejajar disebut kristalin dengan sifat yang lebih keras dan tegar. Berdasarkan ketahanan plastik terhadap perubahan suhu, maka plastik dibagi menjadi dua, yaitu: 1. Termoplastik, bila plastik meleleh pada suhu tertentu, melekat mengikuti perubahan suhu, bersifat reversible (dapat kembali ke bentuk semula atau mengeras bila didinginkan). 2. Termoset atau termodursisabel, jenis plastik ini tidak dapat mengikuti perubahan suhu (non-reversible). Sehingga bila pengerasan telah terjadi maka bahan tidak dapat dilunakkan kembali. Pemanasan dengan suhu tinggi tidak akan melunakkan jenis plastik ini melainkan akan membentuk arang dan terurai.

Universitas Sumatera Utara

Plastik merupakan suatu bahan yang tidak mudah terdekomposisi oleh mikroorganisme pengurai karena sifat khusus yang dimilikinya yaitu suatu polimer rantai panjang sehingga bobot molekulnya tinggi dimana atom-atom penyusunnya saling mengikat satu sama lain. Hampir setiap produk seperti makanan dan minuman, menggunakan plastik sebagai kemasan. Sedangkan produk rumah tangga banyak yang menggunakan bahan dasar plastik karena plastik mempunyai keunggulan seperti ringan, kuat, transparan, tahan air serta harganya relatif murah dan terjangkau oleh semua kalangan masyarakat.

Plastik merupakan produk polimer sintetis yang terbuat dari bahan-bahan petrokimia yang merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbahurui. Struktur kimiawinya yang mempunyai bobot molekul tinggi dan pada umumnya memiliki rantai ikatan yang kuat sehingga plastik membutuhkan waktu yang lama terurai di alam.

Penggunaan plastik sintetik sebagai bahan pengemas memang memiliki berbagai keunggulan seperti mempunyai sifat mekanik dan barrier yang baik, harganya yang murah serta kemudahannya dalam proses pembuatan dan aplikasinya. Plastik sintetik mempunyai kestabilan fisiko-kimia yang terlalu kuat sehingga plastik sangat sukar terdegradasi secara alami dan telah menimbulkan masalah dalam penanganan limbahnya. Permasalahan tersebut tidak dapat terselesaikan melalui pelarangan atau pengurangan penggunaan plastik.

Diantara bahan kemasan tersebut, plastik merupakan bahan kemasan yang paling populer dan sangat luas penggunaannya. Plastik tidak hanya dipakai untuk kemasan pangan (food grade), tetapi juga banyak diaplikasikan sebagai bahan pelindung, pewadahan produk elekronika, komponen/suku cadang dan zat kimia untuk industri. Bahan kemasan ini memiliki berbagai keunggulan yakni, fleksibel (dapat mengikuti bentuk produk), transparan (tembus pandang), tidak mudah pecah, bentuk laminasi (dapat dikombinasikan dengan bahan kemasan lain), tidak korosif dan harganya relatif murah.


Disamping memiliki berbagai kelebihan yang tidak dimiliki oleh bahan kemasan lainnya, plastik juga mempunyai kelemahan yakni: tidak tahan panas, dapat mencemari produk (migrasi komponen monomer), sehingga mengandung

resiko

keamanan dan kesehatan konsumen dan plastik termasuk bahan yang tidak dapat dihancurkan dengan cepat dan secara alami (non-biodegradable).

2.2.2

Sampah Plastik

Abad ini, masyarakat dunia disibukkan dengan maraknya isu mengenai pemanasan global (global warming) dan lingkungan. Pengaruh memburuknya kondisi lingkungan, tentunya akan mempengaruhi pemanasan global dan juga ekosistem yang terdapat di dalamnya. Salah satu permasalahan mengenai lingkungan di dunia ataupun di Indonesia khususnya mengenai limbah plastik. Penggunaan plastik semakin populer di kalangan masyarakat Indonesia, karena memiliki banyak kegunaan dan praktis. Jakarta sebagai ibukota negara, mengalami masalah yang juga dialami oleh sebagian besar kota-kota lainnya, yaitu masalah penanganan limbah kota. Limbah plastik tidak hanya menjadi masalah di kalangan masyarakat umum tetapi juga menjadi masalah bagi perindustrian di Indonesia.

Polimer plastik yang tidak mudah terurai secara alami mengakibatkan terjadinya penumpukan limbah dan menjadi penyebab pencemaran dan kerusakan lingkungan hidup. Selain itu, plastik dalam proses pembuatannya menggunakan minyak bumi yang ketersediannya semakin berkurang dan sulit untuk diperbaharui (non-renewable). Kondisi demikian menyebabkan bahan kemasan plastik tidak dapat dipertahankan penggunaannya secara meluas, karena dapat menambah persoalan lingkungan dan kesehatan di waktu mendatang.

Sampah plastik merupakan suatu permasalahan global karena plastik sulit terdegradasi oleh mikroorganisme dalam lingkungan juga cuaca, sehingga menyebabkan masalah lingkungan yang sangat serius. Plastik yang berbentuk film ini akan menutup permukaan tanah, sehingga aerasi tidak bisa berjalan semestinya (Sumari, 1995).


Ratusan juta plastik yang digunakan di bumi ini, maka ratusan juta ton juga sampah plastik dan menjadi polutan utama dunia. Karena bahan utama pembuatan plastik adalah phthalat ester di(ethylhexyl) phthalat (DEHP) yang bersifat stabil dan sukar diuraikan oleh mikroorganisme sehingga kita terus-menerus memerlukan area untuk pembuangan sampah. (Koswara S, 2006). Plastik mudah terbakar, ancaman terjadinya kebakaranpun semakin meningkat. Asap hasil pembakaran bahan plastik sangat berbahaya karena mengandung gas-gas beracun seperti hidrogen sianida (HCN) dan karbon monoksida (CO). Hidrogen sianida berasal dari polimer berbahan dasar akrilonitril, sedangkan karbon monoksida sebagai hasil pembakaran tidak sempurna yang menyebabkan sampah plastik sebagai salah satu penyebab pencemaran udara dan menyebabkan efek jangka panjang berupa pemanasan secara global pada atmosfer bumi.

Sampah plastik yang berada di dalam tanah dan tidak bisa diuraikan oleh mikroorganisme menyebabkan mineral-mineral dalam tanah baik organik maupun anorganik semakin berkurang. Hal ini menyebabkan jarangnya fauna tanah, seperti cacing dan fauna tanah yang hidup pada area tanah tersebut dikarenakan sulitnya memperoleh makanan dan tempat berlindung. Selain itu, kadar O 2 dalam tanah semakin sedikit, sehingga fauna tanah sulit untuk bernapas dan akhirnya mati. Ini berdampak langsung pada tumbuhan yang hidup di area tersebut. Tumbuhan memerlukan mikroorganisme tanah sebagai perantara dalam kelangsungan hidupnya (Ahmad D, dan Dorgan J R, 2007).

2.2.3

Penanggulangannya

Penggunaan plastik ramah lingkungan yang dapat didegradasi dalam waktu yang relatif singkat (plastik biodegradabel) sebagai substitusi plastik berbahan baku petrokimia merupakan salah satu solusi pemecahan masalah lingkungan akibat limbah plastik. Kebutuhan dunia akan plastik biodegradabel semakin meningkat dari tahun ke tahun. Potensi pasar plastik biodegradable saat ini cukup besar, yaitu mencapai 1,2 juta ton pada tahun 2010. Industri plastik biodegradabel akan berkembang menjadi industri besar di masa yang akan datang (Pranamuda, 2001).


Menurut Ir. Sah Johan Ali Nasiri,Ph.D, Senior Advisor Sentra Teknologi Polimer, BPPT, kehidupan modern ini tidak bisa terlepas dari plastik. Pertumbuhan penggunaan plastik di negara maju diperkirakan mencapai 4%, sedangkan di Indonesia kemungkinan lebih tinggi lagi karena kebutuhan masih sekitar 10 kg/orang per tahun sementara di negara maju mencapai 50 kg/hari per tahun. Hal tersebut, memberikan

gambaran

mengenai

potensi

pengembangan

kemasan

plastik

biodegradabel. Penggunaan kemasan biodegradabel diharapkan dapat menjadi alternatif solusi bagi permasalahan limbah plastik, lingkungan, dan pemanasan global. Dari berbagai masalah yang ditimbulkan oleh plastik sintetik, terdapat sebuah konsep yang merupakan solusi dari masalah tersebut, yaitu pembuatan plastik biodegradabel. Namun, Hasil dari pembuatan plastik biodegradabel masih terdapat kekurangan, plastik biodegradabel yang dihasilkan masih memiliki kekuatan dan elastisitas yang rendah sehingga perlu adanya optimasi hasil pembuatan plastik biodegradabel. Kemasan ramah lingkungan merupakan sebuah konsep mengenai pengemas produk, baik produk pangan atau non pangan yang tidak mengganggu kestabilan lingkungan apabila mengalami kontak dengan unsur-unsur lingkungan, seperti air, udara, dan tanah (Bastioli, 2005). Kemasan yang dimaksud adalah kemasan dari plastik. Pada awalnya plastik kebanyakan dibuat dari minyak bumi dan bersifat nonbiogradable. Plastik sintetik mempunyai kestabilan fisiko-kimia yang sangat kuat sehingga plastik sangat sukar terdegradasi secara alami (Suyatma, 2007). Oleh karena itu plastik dianggap tidak ramah lingkungan karena sifatnya yang tidak bisa didegradasi secara biologi ditanah dan tentunya akan mencemari tanah (Bastioli, 2005). Jika plastik ini dihancurkan dengan cara yang lain misalnya pembakaran, maka akan menghasilkan gas CO2 yang akan semakin memperparah pamanasan global. Berdasarkan fakta dan kajian ilmiah yang ada serta meningkatnya kesadaran masyarakat akan pentingnya kesehatan dan lingkungan lestari, mendorong dilakukannya penelitian dan pengembangan teknologi bahan kemasan yang biodegradabel. Saat ini penelitian dan pengembangan teknologi bahan kemasan biodegradabel terarah pada usaha membuat pengemas yang mempunyai sifat seperti plastik yang berbasiskan bahan alami dan mudah terurai.


Penggunaan pati sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradabel ini ternyata menimbulkan masalah baru, yaitu krisis pangan. Hal ini disebabkan pati, selain sebagai bahan baku plastik biodegradabel, juga berfungsi sebagai sumber pangan bagi manusia. Dengan demikian, pemanfaatan pati sebagai bahan baku pembuatan plastik biodegradabel akan berkompetisi dengan penggunaan pati sebagai sumber pangan bagi manusia. Oleh karena itu, untuk mengatasi munculnya permasalahan krisis bahan pangan akibat terbatasnya suplai sumber pati, diperlukan sumber daya lain yang dapat dijadikan bahan baku pembuatan plastik biodegradabel salah satunya dengan memanfaatkan selulosa enceng gondok. Dan dibutuhkan adanya alternatif bahan plastik yang diperoleh dari bahan yang mudah didapat dan tersedia di alam dalam jumlah besar dan murah tetapi mampu menghasilkan produk dengan kekuatan yang sama atau bahkan lebih baik.

2.4

Biodegradabel

2.2.1 Pengertian Biodegradabel

Secara umum, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Stevens (2001), plastik biodegradabel disebut juga bioplastik yaitu plastik yang seluruh atau hampir seluruh komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui.

Griffin (1994), plastik biodegradable adalah suatu bahan dalam kondisi tertentu, waktu tertentu mengalami perubahan dalam struktur kimianya, yang mempengaruhi sifat-sifat yang dimilikinya karena pengaruh mikroorganisme (bakteri, jamur, alga). Sedangkan Seal (1994), kemasan plastik biodegradabel adalah suatu material polimer yang merubah pada senyawa yang berat molekul rendah dimana paling sedikit satu tahap pada proses degradasinya melalui metabolisme organisme secara alami.

Pranamuda (2001), plastik biodegradabel adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas


mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan karena sifatnya yang dapat kembali ke alam. Secara umum, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami.

Berdasarkan sumber

atau

cara

memperolehnya,

Tharanathan (2003)

mengklasifikasikan biopolimer sebagai bahan baku bio-kemasan menjadi empat kelompok dan dapat dilihat pada Gambar 2.1 berikut ini. Kelompok 1 yaitu : biopolimer yang berasal dari sumber hewan yaitu; collagen gelatin, kelompok 2 adalah biopolimer yang berasal dari limbah industri pengolahan ikan yaitu chitin/chitosan, kelompok 3 berasal dari pertanian yaitu diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu lemak dan hydrocelloid. Yang berasal dari lemak terdiri dari : bees wax, camauba wax, asam lemak; sedangkan dari hydrocolloid dibagi menjadi 2 bagaian yaitu: protein dan polysacharida. hydrocolloid yang berasal dari protein adalah: zein (protein jagung), kedelai, whey susu, glutera gandum sedangkan hydrocolloid yang berasal dari polysacharida adalah : cellulosa, serat, pati, pektin, garns. Selain dari polimer alami, ada beberapa zat sintetis yang merupakan campuran antara zat petrokimia dengan biopolimer dan atau biopolimer yang telah mengalami perlakuan yang kompleks tetapi tetap memiliki sifat biodegradable, contohnya adalah poly alkilene esters, poly lactic acid, poly amid esters, poly vinil esters, poly vinil alcohol, dan poly anhidrides. Polimer mikrobiologi (polyester) : biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologi atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes . Biopolimer jenis ini diantaranya polihidroksi butirat (PHB), polihidroksi valerat (PHV), asam polilaktat (polylactic acid) dan asam poliglikolat (polyglycolic acid). Bahan ini dapat terdegradasi secara penuh oleh bakteri, jamur dan alga. Namun oleh karena proses produksi bahan dasarnya yang rumit mengakibatkan harga kemasan biodegradable ini relatif mahal.

Berikut ini Gambar 2.3 Polimer biodegradabel sebagai bahan

biokemasan.


Gambar 2.4 Polimer biodegradabel sebagai bahan biokemasan (Tharanathan, 2003)

Berdasarkan bahan baku yang digunakan plastik biodegradabel dikelompokkan menjadi 2, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia (non-renewable resources) dengan bahan aditif dari senyawa bio-aktif yang bersifat biodegradabel dan kelompok kedua dari semua bahan bakunya berasal dari sumber daya alam terbarukan (renewable resources), seperti dari bahan tanaman pati dan selulosa serta hewan seperti cangkang

atau mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk mengakumulasi

plastik yang berasal dari sumber tertentu misalnya lumpur aktif dan limbah cair yang kaya akan bahan-bahan organik sebagai sumber makanan bagi mikroorganisme tersebut (Wilkipedia, 2009; Adam et al, 2009).

Averous (2008), mengelompokkan polimer biodegradabel ke dalam dua kelompok dan empat keluarga berbeda berikut ini klasifikasi polimer biodegradabel yang dapat dilihat pada Gambar 2.2.


Gambar 2.2 Klasifikasi Polimer Biodegradabel (Averous, 2008)

Pada Gambar 2.2 Klasifikasi Polimer Biodegradabel, Averous (2008), mengelompokkan polimer biodegradabel ke dalam dua kelompok dan empat keluarga berbeda. Kelompok utama adalah: (1) agro-polymer yang terdiri dari polisakarida, protein dan sebagainya; dan (2) biopoliester (biodegradable polyesters) seperti poli asam laktat (PLA), poly hydroxy alkanoate (PHA), aromatik and alifatik kopoliester. Biopolimer yang tergolong agro-polymer adalah produk-produk biomassa yang diperoleh dari bahan-bahan pertanian. seperti polisakarida, protein dan lemak. Biopoliester dibagi lagi berdasarkan sumbernya. Kelompok Polyhydroxy-alkanoate (PHA) didapatkan dari aktivitas mikroorganisme yang didapatkan dengan cara ekstraksi. Contoh PHA diantaranya Poly (hydroxybutyrate) (PHB) dan Poly (hydroxy butyrate co-hydroxy valerate) (PHBV). Kelompok lain adalah biopoliester yang diperoleh dari aplikasi bioteknologi, yaitu dengan sintesa secara konvensional monomer-monomer yang diperoleh secara biologi, yang disebut kelompok polilaktida. Contoh polilaktida adalah poli asam laktat. Kelompok terakhir diperoleh dari produkproduk petrokimia yang disintesa secara konvensional dari monomer-monomer sintetis. Kelompok ini terdiri dari poly capro lactones (PCL), polyester amides, aliphatic co-polyesters dan aromatic co-polyesters.


2.3

Poly Lactic Acid (PLA)

2.3.1 Pengertian

Asam laktat (lactic acid) adalah salah satu asam organik yang penting di industri, terutama di industri makanan. Di samping itu, penggunaannya sekarang lebih luas karena bisa dipakai sebagai bahan baku pembuatan poly lactic acid, biodegradabel plastik yang merupakan polimer dari asam laktat (Datta et al. 1995; Hofvendahl and Hahn-Hagerdal 2000).

Pengolahan bahan baku pati cukup mudah dilakukan dengan melibatkan proses fermentasi asam laktat menjadi Poly Lactic Acid (PLA). PLA memiliki sifat mirip dengan plastik konvensional (Pranamuda, 2001). Salah satu jenis biodegradabel poliester adalah Poli asam laktat (poly lactic acid). Poli asam laktat (PLA) ditemukan pada tahun 1932 oleh Carothers (DuPont) yang memproduksi PLA dengan berat molekul rendah dengan memanaskan asam laktat pada kondisi vakum. Pada tahap selanjutnya, DuPont dan Ethicon memfokuskan pembuatan aplikasi medical grade satures, implan dan kemasan obat. Baru-baru ini, beberapa perusahaan seperti Shimadzu dan Mitsui Tuatsu di Jepang telah memproduksi sejumlah PLA untuk aplikasi plastik. Poli asam laktat atau Poli laktida (PLA) dengan rumus kimia (CH3CHOHCOOH)n adalah sejenis polimer atau plastik yang bersifat biodegradabel, termoplastik dan merupakan poliester alifatik yang terbuat dari bahan-bahan terbarukan seperti pati jagung, pati ubi dan sebagainya. Walaupun PLA sudah dikenal sejak abad yang lalu, namun baru diproduksi secara komersial dalam beberapa tahun terakhir dengan keunggulannya yaitu memiliki kemampuan untuk terdegradasi secara biologi.

Gambar 2.3 Rumus Struktur Poly Asam Laktat


(http://en.wikipedia.org/wiki/Lactic_acid). Pada Gambar 2.3 terdapat rumus struktur Poly Asam Laktat, yang secara struktur Poly asam laktat adalah asam karboksilat dengan satu gugus (hidroksil) yang menempel pada gugus karboksil. Asam laktat larut dalam air dan etanol serta bersifat higroskopik. Dalam air, ia terlarut lemah dan melepas proton (H+), membentuk ion laktat. Asam ini juga larut dalam alkohol dan bersifat menyerap air (higroskopik).

Langkah pertama dalam sintesa PLA adalah produksi asam laktat. Asam laktat (IUPAC: 2-hydroxy propanoic acid) yang biasa disebut sebagai asam susu adalah salah satu bahan kimia yang berperan penting dalam industri biokimia. Asam laktat pertama kali berhasil diisolasi oleh ahli kimia Swedia, Carl Wilhelm Scheele pada tahun 1780. Asam laktat mempunyai rumus kimia C3H6O3, termasuk keluarga asam hidroksi propionat dengan rumus molekul CH3CHOHCOOH. Pada Gambar 2.4 adalah struktur molekul asam laktat. Asam laktat dalam larutan akan kehilangan satu proton dari gugus asam dan menghasilkan ion laktat CH3CH(OH)COO-. Berikut ini adalah gambar struktur molekul asam asetat.

Gambar 2.4 Struktur molekul asam laktat (http://en.wikipedia.org/wiki/Lactic_acid).

Asam laktat adalah cairan pekat tak berwarna, tak berbau, larut di dalam air dalam berbagai perbandingan, alkohol dan eter tetapi tidak larut dalam kloroform. Senyawa ini termasuk asam lemah dengan daya penguapan yang rendah. Menurut Botelho et al (2004), kelebihan PLA dibandingkan dengan plastik yang terbuat dari minyak bumi adalah: 2

Biodegradable artinya PLA dapat diuraikan secara alami di lingkungan oleh mikroorganisme.

3

Biocompatible dimana pada kondisi normal, jenis plastik ini dapat diterima oleh sel atau jaringan biologi.


4

Dihasilkan dari bahan yang dapat diperbaharui (termasuk sisa industri) dan bukan dari minyak bumi.

5

100% recyclable melalui proses hidrolisis asam laktat dan digunakan kembali untuk aplikasi yang berbeda atau bisa digabungkan untuk menghasilkan produk lain.

6

Tidak menggunakan pelarut organik/bersifat racun dalam memproduksi PLA.

7

Dapat dibakar sempurna dan menghasilkan gas CO2 dan air.

Saat ini, PLA sudah digunakan untuk beragam aplikasi, diantaranya dibidang medis, kemasan dan tekstil. Dibidang medis, PLA sudah lama digunakan sebagai benang jahit pada saat operasi serta bahan pembungkus kapsul. Selain itu, pada dasawarsa terakhir PLA juga dikembangkan dalam upaya perbaikan jaringan tubuh manusia. PLA juga telah dikembangkan untuk pembuatan kantong plastik (retail bags), kontainer, bahkan edible film untuk sayuran dan buah. Dalam bentuk film dan bentuk foam digunakan untuk pengemas daging, produk susu, atau roti. Dapat juga digunakan dalam bentuk botol dan cangkir sekali pakai untuk kemasan air, susu, jus dan minuman lainnya. Piring, mangkok, nampan, tas, film pertanian merupakan penggunaan lain dari jenis plastik ini. Selain itu dibidang tekstil PLA juga telah diaplikasikan untuk pembuatan kaos dan tas. Di Jepang, PLA bahkan sudah dikembangkan sebagai bahan dasar pembuatan Compact Disc (CD) oleh Sanyo.

2.3.2 Prospek Perkembangan PLA di Indonesia

Upaya pengembangan teknologi kemasan plastik

biodegrdabel dewasa

ini

berkembang sangat pesat. Berbagai riset telah dilakukan di negara maju (Jerman, Prancis, Jepang, Korea, Amerika Serikat, Inggris dan Swiss) ditujukan untuk menggali berbagai potensi bahan baku biopolimer. Di Jerman, pengembangan untuk mendapatkan polimer biodegradabel pada poly hydroxy butiyrat (PHB), Jepang (chitin dari kulit Crustaceae, zein dari jagung). Aktivitas penelitian lain yang dilakukan adalah bagaimana mendapatkan kemasan termoplastik degradabel yang mempunyai masa pakai (life times) yang relatif lebih lama dengan harga yang lebih murah. Pengembangan lain yang sangat penting adalah perbaikan sifat-sifat fisik dan penggunaan bahan pemlastis.


Kendala utama yang dihadapi dalam pemasaran kemasan ini adalah harganya yang relatif tinggi dibandingkan film kemasan PE. Biaya produksi yang tinggi berasal dari komponen bahan baku (sumber karbon), proses fermentasi (isolasi dan purifikasi polimer) dan investasi modal.

Sebenarnya prospek pengembangan biopolimer untuk kemasan plastik biodegradabel di Indonesia sangat potensial. Alasan ini didukung oleh adanya sumber daya alam, khususnya hasil pertanian yang melimpah dan dapat diperoleh sepanjang tahun. Berbagai hasil pertanian yang potensial untuk dikembangkan menjadi biopolimer adalah jagung, sagu, kacang kedelai, kentang, tepung tapioka, ubi kayu (nabati) dan kitin dari kulit udang (hewani) dan lain sebagainya. Kekayaan akan sumber bahan dasar seperti tersebut di atas, justru sebaliknya menjadi persoalan potensial yang serius pada negara-negara yang telah maju dan menguasai ilmu dan teknologi kemasan biodegrdabel, khususnya di Jerman. Negara tersebut dengan penguasaan IPTEK yang tinggi di bidang teknologi kemasan, merasa khawatir kekurangan sumber bahan dasar (raw materials) dan akan menjadi sangat tergantung pada negara yang kaya akan sumber daya alam.

Pada tahun 2005 Liesbetini Hartono, dkk melakukan penelitian, yaitu Rekayasa proses produksi poli asam laktat (PLA) dari pati sagu sebagai bahan baku plastik biodegradabel dengan menggunakan variasi jenis bakteri dan kondisi operasi proses fermentasi untuk menghasilkan asam laktat dan dengan proses polimerisasi kondensasi langsung dapat dihasilkan PLA.

Pada tahun 2006, Hanny Widjaja, dkk melakukan penelitian mengenai sintesa PLA dari Limbah Pembuatan Indigenous Starch untuk Pembuatan Plastik Ramah Lingkungan, dimana pada penelitian ini variasi yang dipakai adalah jenis bakteri untuk fermentasi, dimana nantinya diperoleh bakteri yang terbaik untuk menghasilkan Asam Laktat, dengan proses polikondensasi azeotropik dapat dihasilkan PLA. Ery Susiany Retnoningtyas, dkk melakukan penelitian mengenai pembuatan plastik biodegradabel dari kulit pisang.


Pada tahun 2009, Yusmarlela melakukan penelitian dengan judul Studi Pemanfaatan Plastiser Gliserol Dalam Film Pati Ubi Dengan Pengisi Serbuk Batang Ubi Kayu. Sifat Mekanik Campuran Pati Ubi Kayu dengan Pemlastis pada berbagai komposisi dapat dilihat pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1. Hasil Uji Sifat Mekanik Campuran Pati Ubi Kayu dengan Pemlastis Gliserol pada Berbagai Komposisi

Komposisi No

Pati ubi (gram)

Gliserol (gram)

Kekuatan tarik (MPa)

Kemuluran (%)

1

10

0

5,833

2,895

2

10

1

7,667

18,516

3

10

2

3,000

26,547

4

10

3

2,500

20,922

5

10

4

1,300

16,094

6

10

5

1,000

13,793

Hasil uji sifat mekanik pada Tabel 4.1 memperlihatkan bahwa penggunaan gliserol pada kadar 10% memberikan kekuatan tarik lebih tinggi dibandingkan dengan kadar 0%. Hal ini terjadi karena pada kadar 10 % dari 10 gram campuran berada pada titik jenuh yang menyebabkan molekul-molekul pemlastis hanya terdispersi dan berinteraksi diantara stuktur rantai pati yang menyebabkan rantai-rantai pati lebih sulit bergerak akibat halangan sterik. Sementara itu yang menyebabkan kekuatan tarik meningkat dikarena adanya gaya intermolekuler antar rantai pati tersebut. Apabila kadar gliserol ditingkatkan 20%-50% akan menyebabkan kekuatan tarik menurun. Hal ini disebabkan karena titik jenuh telah terlampaui, sehingga molekul pemlastis yang berlebih berada pada fase tersendiri di luar fase pati dan akan menurunkan gaya intermolekuler antar rantai yang menyebabkan gerakan rantai lebih bebas dan akibatnya gaya intermolekuler antar rantai menurun. Berdasarkan penjelasan di atas dapat dikatakan bahwa campuran pati ubi kayu dengan gliserol mencapai kompatibilitas tertinggi pada kadar 10%.


Tabel 4.2. Hasil Uji Sifat Mekanik Campuran Pati Ubi Kayu dengan Pemlastis Gliserol dan Penambahan Serbuk Batang Ubi Kayu pada Berbagai Komposisi Komposisi Pati ubi

Gliserol

Kekuatan

Kemuluran

(gram)

(gram)

tarik (Mpa)

(%)

1

10

1

0,5

9,333

18,531

2

10

2

0,5

4,167

17, 656

3

10

2

1

7,583

13,000

4

10

3

0,5

3,250

15,406

5

10

3

1

2,750

10,313

6

10

4

0,5

2,250

16,670

7

10

4

1

2,167

9,453

No

Serbuk(gram)

Hasil uji sifat mekanik pada Tabel 4.2 menunjukan peningkatan sifat mekanik uji tarik pada campuran antara 10 gram pati dengan 1 gram gliserol dan 0,5 gram serbuk batang ubi kayu yang dapat meningkatkan sifat mekanik uji tarik bahan dibandingkan tanpa gliserol. Hal ini disebabkan serbuk dapat memperkuat bahan tersebut.

Kesimpulan dari penelitian ini adalah : 1. Penambahan gliserol dalam film pati ubi kayu dapat meningkatkan kelarutan pati dalam air dan juga dapat menambah kuat tarik film pati dibandingkan tanpa gliserol, perbandingan yang baik antara gliserol dan pati yaitu 10 : 1. 2. Hasil analisa uji tarik pada film pati ubi kayu dengan campuran gliserol dan sebuk batang ubi kayu rasio (1 : 0,5) memperlihatkan naiknya nilai kuat tarik dari 7,667 Mpa sebelum penambahan serbuk menjadi 9,333 Mpa sesudah penambahan serbuk. 3. Hasil analisa uji tarik, uji DTA dan uji-FTIR menunjukkan bahwa film pati ubi kayu yang mengandung gliserol dan serbuk batang ubi kayu menunjukkan adanya interaksi fisik (ikatan hidrogen) antara pati, gliserol dan serbuk batang ubi kayu.


Masih dengan menggunakan variasi kondisi operasi fermentasi untuk menghasilkan PLA. Kebanyakan penelitian yang dilakukan di Indonesia adalah dengan variasi bahan baku untuk memperoleh bahan alam apa yang paling sesuai untuk membuat PLA dan juga proses fermentasi bukan dengan variasi katalis. Penelitian yang pernah dilakukan yaitu sintesis PLA dengan bahan baku yang berasal dari pati sagu, limbah indigenous pati, kulit pisang, pati singkong, pati jagung, kulit udang, talas, dan lain sebagainya.

PLA memiliki sifat properties yang cukup baik jika digunakan sebagai aplikasi pengganti plastik konvensional. Aplikasi PLA yang telah dikembangkan saat ini diantaranya di bidang medis, pengemasan makanan, edible film, tekstil bahkan casing barang elektronik ringan. Perkembangan plastik biodegradabel di Indonesia, khususnya PLA masih terkendala masalah teknologi dan investasi, sementara tersedia bahan baku yang melimpah.

2.4

Kemasan makanan

Pengertian umum dari kemasan adalah suatu benda yang digunakan sebagai wadah atau tempat yang dikemas dan dapat memberikan perlindungan sesuai dengan tujuannya. Adanya kemasan yang dapat membantu mencegah atau mengurangi kerusakan, melindungi bahan yang ada di dalamnya dari pencemaran serta gangguan fisik seperti gesekan, benturan dan getaran. Dari promosi kemasan berfungsi sebagai perangsang atau daya tarik pembeli. Bahan kemasan yang umum untuk pengemasan produk hasil pertanian untuk tujuan pengangkutan atau distribusi adalah kayu, serat goni, plastik, kertas dan gelombang karton.

Melindungi bahan pangan dari kontaminasi berarti melindunginya terhadap mikroorganisme dan kotoran serta terhadap gigitan serangga atau binatang pengerat lainnya. Melindungi kandungan airnya berarti makanan di dalamnya tidak boleh menyerap air dari atmosfer dan juga tidak boleh berkurang kadar airnya. Jadi, wadahnya harus kedap air. Perlindungan terhadap bau dan gas dimaksudkan supaya bau atau gas yang tidak diinginkan tidak dapat masuk melalui wadah tersebut dan


jangan sampai merembes keluar melalui wadah. Wadah yang rusak karena tekanan atau benturan dapat menyebabkan makanan di dalamnya juga rusak dalam arti berubah bentuknya (Winarno, 1983).

Untuk itu perlu adanya inovasi dalam pembuatan plastik yang ramah lingkungan. Menurut Syarief (1988) ada lima syarat yang dibutuhkan kemasan yaitu penampilan, perlindungan, fungsi, bahan dan biaya, serta penanganan limbah kemasan. Pengemasan komoditi hortikultura adalah suatu usaha menempatkan komoditi segar ke dalam suatu wadah yang memenuhi syarat sehingga mutunya tetap atau hanya mengalami sedikit penurunan pada saat diterima oleh konsumen akhir dengan nilai pasar yang tetap tinggi. Dengan pengemasan, komoditi dapat dilindungi dari kerusakan, benturan mekanis, fisik, kimia dan mikrobiologis selama pengangkutan, penyimpanan dan pemasaran (Sacharow dan Griffin, 1980).

Menurut Erliza dan Sutedja (1987) bahan kemasan harus mempunyai syaratsyarat, yaitu : tidak toksik, harus cocok dengan bahan yang dikemas, harus menjamin sanitasi dan syarat-syarat kesehatan, dapat mencegah kepalsuan, kemudahan membuka dan menutup, kemudahan dan keamanan dalam mengeluarkan isi, kemudahan pembuangan kemasan bekas, ukuran, bentuk dan berat harus sesuai, serta harus memenuhi syarat-syarat yaitu kemasan yang ditujukan untuk daerah tropis mempunyai syarat yang berbeda dari kemasan yang ditujukan untuk daerah subtropis atau daerah dingin. Demikian juga untuk daerah yang kelembaban tinggi dan daerah kering.

Berdasarkan fungsinya pengemasan dibagi menjadi dua, yaitu pengemasan untuk pengangkutan dan distribusi (shiping/delivery package) dan pengemasan untuk perdagangan eceran atau supermarket (retail package). Pemakaian material dan pemilihan rancangan kemasan untuk pengangkutan dan distribusi akan berbeda dengan kemasan untuk perdagangan eceran. Kemasan untuk pengangkutan atau distribusi akan mengutamakan material dan rancangan yang dapat melindungi kerusakan selama pengangkutan dan distribusi, sedangkan kemasan untuk eceran


diutamakan material dan rancangan yang dapat memikat konsumen untuk membeli (Peleg, 1985).

Menurut Winarno, et al. (1986) makanan yang dikemas mempunyai tujuan untuk diawetkan, yaitu : mempertahankan mutu kesegaran, warnanya yang tetap untuk menarik konsumen, memberikan kemudahan penyimpanan dan distribusi serta yang lebih penting lagi dapat menekan peluang terjadinya kontaminasi dari udara, air dan tanah,

baik

oleh

mikroorganisme

pembusuk,

mikroorganisme

yang

dapat

membahayakan kesehatan manusia, maupun bahan kimia yang bersifat merusak atau racun.

Beberapa faktor yang penting diperhatikan dalam pengemasan bahan pangan adalah sifat bahan pangan tersebut, keadaan lingkungan dan sifat bahan pengemas. Sifat bahan pangan antara lain adalah adanya kecendrungan untuk mengeras dalam kadar air dan suhu yang berbeda-beda, daya tahan terhadap cahaya, oksigen dan mikroorganis. Winarno dan Jennie (1982) mengemukakan bahan pengemas harus tahan serangan hama atau binatang pengerat dan bagian dalam yang berhubungan langsung dengan bahan pangan harus tidak berbau, tidak mempunyai rasa serta tidak beracun serta tidak boleh bereaksi dengan komoditi.

Adanya pengemasan dapat membantu mencegah atau mengurangi terjadinya kerusakan-kerusakan. Menurut Brody (1972) kerusakan terjadi karena pengaruh lingkungan luar dan pengaruh kemasan yang digunakan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kerusakan bahan pangan sehubungan dengan kemasan yang digunakan. Winarno dan Jenie (1983) kerusakan dapat digolongkan menjadi dua golongan, yaitu : golongan pertama kerusakan ditentukan oleh sifat alamiah dari produk dan tidak dapat dicegah dengan pengemasan, misalnya : perubahan kimia, biokimia, fisik serta mirobiologi sedangkan golongan kedua, kerusakan yang ditentukan oleh lingkungan dan hampir seluruhnya dapat dikontrol dengan kemasan yang dapat digunakan, misalnya kerusakan mekanis, perubahan kadar air bahan, absorpsi dan interaksi dengan oksigen. Berbagai jenis bahan digunakan untuk keperluan kemasan, diantaranya adalah bahan-bahan dari logam, kayu, gelas, kertas, papan, kertas.


2.5

Enceng Gondok

2.5.1 Ketersediaan Enceng gondok

Enceng gondok merupakan tumbuhan air tawar yang dikenal sebagai gulma. Tumbuhan ini banyak ditemukan di Indonesia khususnya di perairan. Enceng gondok menghasilkan bahan organik yang mempercepat proses pendangkalan, juga mengurangi produksi ikan karena kerapatan tumbuhan menghalangi masuknya sinar matahari kedalam air dan menghambat proses aerasi. Pertumbuhannya sangat cepat dan menimbulkan berbagai masalah. Enceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat kertas, dan apabila diproses lebih lanjut bisa dibuat etanol.

Gambar 2.5 Enceng gondok (Eichornia Crassipes) (Sumber : www.ahmadfauzibratasena.wordpress.com)

Gambar 2.5 adalah gambar enceng gondok. Enceng gondok termasuk dalam genus Eichornia, famili Pontederiaceae, kelas monocotyledonae dan divisi phanerogamae. Enceng gondok merupakan tanaman yang hidup mengapung di air dan kadang-kadang berakar dalam tanah. Tingginya sekitar 0,4 – 0,8 meter. Tidak mempunyai batang, daunnya tunggal dan berbentuk oval. Ujung dan pangkalnya meruncing, pangkal tangkai daun menggelembung. Permukaan daunnya licin dan berwarna hijau. Bunganya termasuk bunga majemuk berbentuk bulir, kelopaknya berbentuk tabung. Bijinya berbentuk bulat dan berwarna hitam. Buahnya kotak


beruang tiga dan berwarna hijau. Akarnya merupakan akar serabut. Pada umumnya enceng gondok tumbuh dengan cara vegetatif yaitu dengan menggunakan stolon. Kondisi optimum bagi perkembangannya memerlukan kisaran waktu antara 11-18 hari. Enceng gondok merupakan gulma yang tumbuh di wilayah perairan yang hidup terapung pada air yang dalam atau mengembangkan perakaran di dalam lumpur pada air yang dangkal (Pasaribu 2007). Gulma air tersebut juga banyak terdapat di waduk-waduk (Artati 2006).

Enceng gondok berkembang biak dengan sangat cepat, baik secara vegetatif maupun generatif. Perkembangbiakan dengan cara vegetatif dapat melipat ganda dalam waktu 7-10 hari. Enceng gondok merupakan tanaman asli Brazil yang didatangkan ke indonesia tahun 1894 untuk melengkapi koleksi tanaman di Kebun Raya Bogor. Tanaman ini telah menyebar ke seluruh perairan yang ada, baik waduk, rawa, maupun sungai di perairan Jawa, sumatera, Kalimantan dan daerah lainnya (Suprapti, 2008).

Tumbuhan enceng gondok tumbuh dengan sangat pesat karena tumbuh mengapung di air, maka dengan mudah tumbuhan ini menutupi permukaan air. Pemanfaatan enceng gondok belum bisa menanggulangi laju pertumbuhannya yang sangat pesat. Pemanfaatan enceng gondok yang telah dilakukan adalah pemanfaatan sebagai pejernih air, karena sifatnya yang mampu mengabsorpsi logam berbahaya yang terkandung dalam air. Selain itu protein yang terdapat pada enceng gondok mampu dijadikan sebagai pakan ternak. Kandungan serat pada enceng gondok mencapai 20% dari berat keringnya. Dengan kondisi seperti itu, maka serat enceng gondok berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan komposit tekstil. Pertumbuhan tekstil di Indonesia sangat baik. Bahkan industri tekstil merupakan komoditi ekspor terbesar non migas. Enceng gondok yang tumbuh sangat cepat menjadi masalah bagi para petani. Namun dengan telah ditemukannya manfaat dari enceng gondok, banyak yang mencoba untuk memanfaatkannya sekaligus sebagai salah satu upaya pengendalian tumbuhan gulma tersebut. Dengan teknologi sederhana, tumbuhan ini dapat digunakan


untuk pembuatan karton kasar. Sejak tahun 1981 kota San Diego telah memanfaatkan kemampuan enceng gondok yang mampu mengabsorpsi logam-logam berbahaya yang terdapat pada air. Selain itu eceng gondok telah dimanfaatkan di Tegal sebagai bahan kerajinan seperti tas (Republika, 1997). Namun dari berbagai macam pemanfaatan tersebut belum dapat mengoptimalkan pengendalian enceng gondok dengan laju pertumbuhannya yang cepat. Hasil penelitian Badan Pengendalian Dampak Lingkungan Sumatera Utara di Danau Toba (2003) melaporkan bahwa satu batang enceng gondok dalam waktu 52 hari mampu berkembang seluas 1 ha, atau dalam waktu 1 tahun mampu menutup area seluas 7 ha. Heyne (1987) menyatakan bahwa dalam waktu 6 bulan pertumbuhan enceng gondok pada areal 1 ha dapat mencapai bobot basah sebesar 125 ton. Secara fisiologis, enceng gondok dapat berkembang biak secara cepat, baik secara vegetatif maupun secara generatif. Perkembangan dengan cara vegetatif dapat melipat ganda dua kali dalam waktu 7-10 hari (Pasaribu 2007).

Menurut Sastroutomo (1977), enceng gondok tiap tahunnya berbunga dan setelah 20 hari terjadi penyerbukan, buah masak, lepas dan pecah kemudian biji masuk ke dalam air. Enceng gondok merupakan gulma lingkungan perairan dan merupakan jenis tumbuhan agresif. Tanaman ini bukan tanaman asli daerah indonesia yang mampu menguasai vegetasi alami dan menghambat jenis-jenis asli bahkan memusnahkan. Danau dan waduk yang telah ditumbuhi enceng gondok semakin banyak, misalnya : Danau Rawa Pening, Danau Toba, Danau Kerinci, Danau Limboto, Danau Tempe, Danau Tondano, Danau Sentani, Waduk Saguling, waduk dan bendung Curug (ketiganya di DAS Citarum). Demikian juga enceng gondok di Sungai Rokan, Siak, Musi serta sungai lainnya di Kalimantan dan sungai lainnya di Indonesia. Beberapa faktor lingkungan ternyata sangat mempengaruhi kelimpahan dan penyebaran enceng gondok di perairan tersebut, diantaranya kecepatan arus dan kedalaman air. Menurut Zerrudo dkk, (1979), tangkai daun (petioules) enceng gondok mengandung 34,6% fiber berdasarkan berat kering oven, dengan panjang fiber rata-


rata 1,53 mm dan berdinding tipis, mengandung sedikit lignin, holoseluosa, pentosa yang tinggi tetapi mengandung sedikit silika, ekstraktif cukup larut dalam alkohol – benzena tetapi larut banyak dalam NaOH 1%. Menurut Gopal dan Sharma (1981), enceng gondok mengandung 11,3% lignin, 13,3% pentosan, 26,9% - 50% selulosa dan hanya 0,018% pati. Kadar selulosa dilaporkan ditemukan dalam jumlah yang besar yaitu 26,1%; 32%, 42% dan 40-50%. Selulosa yang dihasilkan sebaik kapas dengan karakteristik serat sebagai berikut : panjang 1,53 mm, lebar 0,023 mm, tebal dinding sel 3,5 µm dengan kadar abu yang tinggi. Banyak peneliti melaporkan bahwa enceng gondok dapat menyerap zat pencemar dalam air dan dapat dimanfaatkan untuk mengurangi beban pencemaran lingkungan. Tercatat bahwa dalam waktu 24 jam enceng gondok mampu menyerap logam Cd, Hg dan Ni sebesar 1,35 mg/g; 1,77 mg/g dan 1,16 mg/g bila logam itu berada dalam keadaan tidak tercampur dan menyerap Cd 1,23 mg/g, 1,88 mg/g dan Ni 0,35 mg/g berat kering apabila logam-logam itu berada dalam keadaan tercampur dengan logam lain dalam air (Aningsih, 1991). Kandungan selulosa Cross and Bevan enceng gondok sebesar 64,51% dari berat total (Joedodibroto, 1983) memungkinkan enceng gondok dapat dipakai sebagai bahan baku pembuatan papan partikel. Pemanfaatan enceng gondok sebagai bahan baku pembuatan papan partikel merupakan salah satu alternatif manfaat yang memberikan nilai tambah eceng gondok bagi masyarakat. Dengan bertambahnya cara pemanfaatan eceng gondok maka populasinya diharapkan dapat dikontrol, sehingga permasalahan yang timbul sebagaimana yang dipaparkan sebelumnya dapat diatasi (Saputra dan Prasetyo, 2005). Salah satu upaya yang cukup prospektif untuk menanggulangi gulma enceng gondok di kawasan perairan danau adalah dengan memanfaatkan tanaman enceng gondok untuk kerajinan kertas seni. Enceng gondok dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku kertas karena mengandung serat/selulosa (Joedodibroto, 1983). Pulp enceng gondok yang dihasilkan berwarna coklat namun dapat diputihkan dengan proses pemutihan (bleaching). Pulp juga dapat menyerap zat pewarna yang diberikan dengan


cukup baik, sehingga berbagai variasi warna kertas dapat dihasilkan melalui proses ini. Pengaruh enceng gondok yang menyebabkan lingkungan kekurangan oksigen merangsang anaerob untuk produksi etilen, sehingga aktifitas selulosa meningkat. Hal ini menyebabkan peleburan parenkim membentuk aerenkim. Dengan populasi yang begitu melimpah dan pengendaliannya yang kurang maksimal maka, enceng gondok harus dimanfaatkan khususnya serat pada enceng gondok. Hal tersebut diharapkan dapat mengendalikan pertumbuhannya yang begitu pesat serta mengkomersialisasikan enceng gondok. Upaya mengendalikan pertumbuhan enceng gondok pada perairan danau yang sering dilakukan dengan cara mengangkat dan membuangnya ke media lingkungan menjadi sampah. Namun, beberapa tahun ini enceng gondok dimanfaatkan dan dikembangkan potensinya sebagai bahan pupuk organik yang sangat berguna bagi tanaman yang sekaligus dapat meningkatkan pendapatan masyarakat di daerah tangkapan air danau maupun masyarakat sekitar danau. Pupuk organik dari bahan baku enceng gondok ini dapat pula digunakan sebagai media tumbuh persemaian, pembibitan maupun pertumbuhan tanaman wadah (pot). Dengan tersedianya pupuk organik tersebut, diharapkan dapat membantu upaya pemulihan kualitas air danau dan mempercepat upaya pemulihan lahan kritis di daerah tangkapan air danau. Dengan banyaknya dampak negatif yang dapat ditimbulkan oleh enceng gondok, maka penanganan atau pengelolaan tanaman ini harus dilaksanakan dengan lebih serius. Biaya pengawasan dan penanggulangan masalah enceng gondok ini memang tidak sedikit, karena itu maka partisipasi masyarakat untuk menjaga kondisi lingkungan perairan agar tetap bersih dengan misalnya, tidak membuang sampah ke dalam sungai, secara bergotong-royong mengangkat enceng gondok dari permukaan air, sangat diperlukan untuk mengurangi penyebaran tanaman tersebut, sekaligus dapat membantu pemerintah mengurangi beban dana yang harus dikeluarkan bagi pengelolanya.


Akibat-akibat negatif yang ditimbulkan enceng gondok antara lain: 

Meningkatnya evapotranspirasi (penguapan dan hilangnya air melalui daun-daun tanaman), karena daun-daunnya yang lebar dan serta pertumbuhannya yang cepat.



Menurunnya jumlah cahaya yang masuk kedalam perairan sehingga menyebabkan menurunnya tingkat kelarutan oksigen dalam air (DO: Dissolved Oxygens).



Tumbuhan enceng gondok yang sudah mati akan turun ke dasar perairan sehingga mempercepat terjadinya proses pendangkalan.



Mengganggu lalu lintas (transportasi) air, khususnya bagi masyarakat yang kehidupannya masih tergantung dari sungai seperti di pedalaman Kalimantan dan beberapa daerah lainnya.



Meningkatnya habitat bagi vektor penyakit pada manusia.



Menurunkan nilai estetika lingkungan perairan. Penyebaran tanaman ini dengan cepat telah menimbulkan kerugian ekonomi,

sosial dan lingkungan yaitu menutupi jalannya air, mempengaruhi transportasi air untuk pertanian dan pariwisata, menutupi danau dan sungai, menurunkan oksigen yang terlarut (dissolved oxygen) pada badan air dan menurunkan produksi perairan (Ding et al., 2000). Keberadaan enceng gondok sebagai gulma yang sulit diberantas menimbulkan berbagai masalah bukan hanya di Indonesia, tetapi juga di beberapa negara lain di belahan dunia yang sejak lama mendapatkan permasalahan baik sosial, ekonomi maupun lingkungan oleh keberadaan enceng gondok (Kurniawan, 2002). Berbagai upaya pengendalian telah banyak dilakukan, namun hasilnya kurang memuaskan. Sebagai contoh, upaya pengendalian yang telah dilakukan oleh Perum Otorita Jatiluhur di Bendungan Curug, PT Indonesia Power di Saguling serta dilakukan juga di Cirata, Departemen Pekerjaan Umum di Danau Kerinci dan Rawa Pening, dan KLH di Danau Limboto, Danau Tempe dan Danau Tondano. Banyak biaya yang telah dikeluarkan oleh instansi tersebut di atas, namun hasilnya kurang optimal. Karena enceng gondok dianggap sebagai gulma yang mengganggu, maka berbagai cara dilakukan untuk menanggulanginya. Tindakan-tindakan yang dilakukan untuk mengatasinya antara lain:




Menggunakan herbisida



Mengangkat enceng gondok tersebut secara langsung dari lingkungan perairan



Menggunakan predator (hewan sebagai pemakan enceng gondok), salah satunya adalah dengan menggunakan ikan grass carp (Ctenopharyngodon idella) atau ikan koan. Ikan grass carp memakan akar enceng gondok, sehingga keseimbangan gulma di permukaan air hilang, daunnya menyentuh permukaan air sehingga terjadi dekomposisi dan kemudian dimakan ikan. Cara ini pernah dilakukan di danau Kerinci dan berhasil mengatasi enceng gondok di danau tersebut.



Memanfaatkan enceng gondok tersebut, misalnya sebagai bahan pembuatan kertas, kompos, biogas, perabotan, kerajinan tangan sebagai media pertumbuhan bagi jamur merang, dsb. Ketersediaan bahan baku mutlak diperlukan dalam mengembangkan suatu

bidang usaha. Dari segi bahan baku, dirasakan masih akan terus melimpah sampai waktu yang masih lama. Jadi, belum dirasakan masalah akan pengadaan bahan baku enceng gondok ini. Selulosa termasuk dalam serat yang panjang, yang memiliki kekuatan yang lebih dari serat lainnya karena serat panjang mempunyai struktur yang lebih sempurna disebabkan struktur kristal tersusun sepanjang sumbu serat dan cacat internal pada serat lebih sedikit dari pada material.

2.5.2 Selulosa dan Lignin

Selulosa dan lignin merupakan salah satu kriteria yang menunjukkan kekuatan serat. Sifat mekanik yang luar biasa dari selulosa adalah regangan, kekuatan, ketahanan terhadap tekanan, mengembang dan sifat permeabilitasnya bertambah terus selama proses pembentukan dinding.


Gambar 2.6 skema ringkasan faktor yang membatasi hidrolisis selulosa (Sumber : Jorgensen 2007)

Pada gambar 2.6 adalah Berikut ini skema tentang mekanisme pemisahan selulosa dari lignin dan unsur-unsur yang terdapat di dalam serat. (1) merupakan proses terpisahnya cellobiose dan β-glucosidase dari cellobiohydrolase, (2) proses lepasnya cellobiohydrolase dari serat tumbuhan, (3) proses penguraian hemiselulosa dari zat yang lain pada serat tumbuhan, (4) proses penguraian lignin dari zat yang lain yang terpadat pada serat, (5) proses terlepasnya lignin, cellobiohydrolase dan endoglucanase dari ikatan ke udara sehingga yang dihasilkan dari hidrolisis ini ada selulosa dan (6) proses terpisahnya cellobiohydrolase dan endoglucanase dari lignin .

Di bawah tekanan komprehensif, fibril-fibril selulosa itu membengkok. Perbedaan struktur dapat disebabkan karena perbedaan arah dan kerapatan mikrofibril selulosa, perbedaan kandungan lignin dan lain-lain. Lignin menambah ketahanan dinding terhadap tekanan dan mencegah melipatnya mikrofibril selulosa. Arah mikrofibril yang berbeda-beda pada dinding sel merupakan faktor penting penentu kekuatan dinding (Fahn, 1991). Wickens (2001) menyatakan bahwa besarnya kadar selulosa, lignin dan pektin pada serat mempengaruhi kualitas serat.


2.5.2.1 Selulosa

Selulosa memiliki struktur yang kuat dan berat molekul yang tinggi. Hal ini menyebabkan selulosa memiliki kelarutan yang rendah di dalam air, sehingga sulit untuk diserap oleh mikroorganisme selulotik melalui dinding selnya. Mikroorganisme baru dapat memanfaatkan energi sumber dan sumber karbon dari selulosa, jika selulosa telah dihidrolisis menjadi bentuk yang sederhana dengan berat molekul yang lebih rendah. Berikut ini adalah struktur polimer selulosa yang dapat dilihat pada Gambar 2.7 .

Gambar 2.7 Struktur polimer selulosa (Sumber : http://id.wikipedia.org)

Gambar 2.7 menunjukkan struktur selulosa yang merupakan polimer tak bercabang dari unit anhidroglukosa yang dihubungkan oleh ikatan glukosidik β-1,4. Serat selulosa adalah sangat halus dan fleksibel. Hidrolisis lengkap dalam HCl 40% dalam air hanya menghasilkan D-glukosa. Disakarida yang terisolasi dari selulosa yang terhidrolisis sebagian adalah selobiosa, yang dapat dihidrolisis lebih lanjut menjadi Dglukosa dengan suatu katalis asam dengan emulsin enzim. Selulosa sendiri tidak mempunyai karbon hemiasetal, selulosa tidak dapat mengalami mitarotasi atau dioksidasi oleh reagensia seperti reagensia Tollens. (Mungkin terdapat suatu hemiasetal pada satu ujung dari tiap molekul selulosa, tetapi ujung ini hanya sebagian kecil dari keseluruhan dan tidak menyerah ke reaksi yang dapat diamati).

Dilihat dari strukturnya, selulosa mempunyai potensi yang cukup besar untuk dijadikan sebagai penyerap karena gugus OH yang terikat dapat berinteraksi dengan komponen adsorbat. Adanya gugus OH, pada selulosa menyebabkan terjadinya sifat polar pada adsorben tersebut. Dengan demikian selulosa dan hemiselulosa lebih kuat


menyerap zat yang bersifat polar dari pada zat yang kurang polar. Mekanisme penyerapan yang terjadi antara gugus -OH yang terikat pada permukaan dengan ion logam yang bermuatan positif (kation) merupakan mekanisme pertukaran ion. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid). Selulosa adalah bahan kristalin untuk membangun dinding-dinding sel atau merupakan komponen kayu terbesar yang dalam kayu lunak dan kayu keras jumlahnya mencapai hampir setengahnya. Bahan dasar selulosa adalah glukosa dengan rumus C6H12O6. Molekul-molekul glukosa disambung menjadi molekul-molekul besar, panjang dan berbentuk rantai dalam susunan menjadi selulosa. Selulosa merupakan bahan dasar yang penting bagi industri-industri yang memakai selulosa sebagai bahan baku, misalnya pabrik kertas, pabrik sutera tiruan dan lain sebagainya (J.F. Dumanauw, 1990).

Mekanisme pemecahan selulosa oleh mikroorganisme selulotik dihambat oleh adanya lignin yang membungkus molekul selulosa dan sangat dipengaruhi oleh derajat polimerisasi dan derajat kristalisasi. Selama derajat polimerisasi, derajat kristalisasi dan kandungan lignin tinggi, selulosa akan sulit untuk dihidrolisis. Pada kondisi demikian, produktivitas mikroorganisme sulit dalam menghasilkan enzim selulosa akan rendah.

Pengecilan ukuran enceng gondok menjadi 100 mesh dan perlakuan delignifikasi dalam suasana basa merupakan salah satu upaya untuk meningkatkan efektivitas hidrolisis selulosa oleh mikroorganisme. Pengecilan ukuran dan delignifikasi menyebabkan terputusnya rantai polimer yang panjang menjadi rantai


polimer yang lebih pendek dan memisahkan lignin dan hemiselulosa dari selulosa serta meningkatkan daerah amorf (menurunkan derajat kristalisasi).

Selulosa mempunyai sifat seperti kristalin dan tidak mudah larut dalam air walaupun polimer ini sangat hidrofilik. Hal ini disebabkan oleh sifat kristalinitas dan ikatan hidrogen intermolekuler antara gugus hidroksil (Mulder, 1996). Selulosa asetat adalah suatu senyawa kimia buatan yang digunakan dalam film fotografi. Secara kimia, selulosa asetat adalah ester dari asam asetat dan selulosa. Senyawa ini pertama kali dibuat pada tahun 1865. Selain pada film fotografi, senyawa ini juga digunakan sebagai komponen dalam bahan perekat, serta sebagai serat sintetik.

2.5.2.2

Lignin

Lignin merupakan zat yang tidak berbentuk yang bersama-sama dengan selulosa membentuk dinding sel dari pohon kayu. Lignin berfungsi sebagai bahan perekat antara sel-sel selulosa dari pohon kayu. Struktur molekul lignin sangat berbeda bila dibandingkan dengan polisakarida karena terdiri atas sistem aromatik yang tersusun atas unit-unit fenilpropana (Anonim. 2001).

Meskipun tersusun atas karbon, hidrogen dan oksigen, lignin bukanlah suatu karbohidrat, sebaliknya lignin pada dasarnya adalah suatu fenol. Lignin sangat stabil dan sukar dipisahkan dan mempunyai bentuk yang bermacam-macam karenanya susunan lignin yang di dalam kayu tetap tidak menentu. Lignin terletak terutama dalam lamella tengah dan dinding primer. Di dalam kayu lignin merupakan bahan yang tidak berwarna. Apabila lignin bersentuhan dengan udara, terutama dengan adanya sinar matahari, maka (bersama-sama dengan karbohidart-karbohidrat tertentu) lama kelamaan lignin cenderung menjadi kuning.

Lignin merupakan bagian terbesar dari selulosa. Penyerapan sinar (warna) oleh pulp terutama berkaitan dengan komponen ligninnya. Untuk mencapai derajat keputihan yang tinggi, lignin tersisa harus dihilangkan dari pulp, dibebaskan dari gugus yang menyerap sinar kuat sesempurna mungkin. Lignin akan mengikat serat selulosa yang kecil menjadi serat-serat panjang. Lignin tidak akan larut dalam larutan


asam tetapi mudah larut dalam alkali encer dan mudah diserang oleh zat-zat oksida lainnya.

Penelitian Mission et al (2009) yang menyatakan bahwa 99% lebih lignin TKKS terdegradasi setelah perlakuan NaOH dan H2O2. NaOH secara teoritis dapat mendegradasi lignin dengan cara memecah ikatan silang ester pada lignin dan hasilnya porositas biomasa limbah agroindustri meningkat (Rebeca et al., 2007).

Proses delignifikasi ialah proses penghilangan lignin, pada proses delignifikasi ini ada berbagai cara antara lain proses mekanik, proses kraft, dan proses organosolv. Proses mekanik kurang diminati karena dianggap terlalu sulit dan memerlukan tenaga yang banyak. Proses delignifikasi yang banyak digunakan adalah proses kraft padahal proses ini berdampak buruk bagi lingkungan karena bahan-bahan yang digunakan tidak ramah lingkungan.

2.6

Proses Pemisahan Lignin

Pemisahan serat selulosa dari bahan-bahan yang bukan serat didalam kayu dapat dilakukan dengan berbagai macam cara / proses, yaitu : 1. Proses pemisahan lignin secara mekanik 2. Proses pemisahan lignin secara semikimia 3. Proses pemisahan lignin secara kimia

2.6.4 Proses Pemisahan Lignin Secara Mekanik

Dalam proses pembuatan pulp secara mekanik, pemisahan serat dilakukan dengan cara menggunakan tenaga mekanik. Proses ini dilakukan dengan menggerinda kayu menjadi serat pulp dan menghasilkan rendemen sebesar 90-95 %, tetapi menyebabkan kerusakan pada serat. Penggunaan pulp yang dihasilkan pada proses mekanik ini nilainya kecil sekali, juga pulp itu masih mengandung banyak lignin dan seratseratnya tidak murni sebagai serat. (Anonim. 2001).


2.6.2

Proses Pemisahan Lignin Secara Semikimia

Proses semikimia meliputi pengolahan cara kimia yang diikuti dengan perbaikan secara mekanik dan beroperasi pada rendemen yang tingginya dibawah proses mekanik. Biasanya bahan kimia yang digunakan pada proses ini adalah natrium sulfit (Anonim.2001).

2.6.3

Proses Pemisahan Lignin Secara Kimia

Pada proses kimia, bahan-bahan yang terdapat ditengah lapisan kayu akan dilarutkan agar serat dapat terlepas dari zat-zat yang mengikatnya. Hal yang merugikan pada proses ini adalah rendemen yang rendah yaitu 45-55%. Proses kimia dibagi menjadi tiga kategori : 1. Proses soda 2. Proses sulfit 3. Proses sulfat 4. Proses organosolv

Dalam proses soda, kayu dimasak dengan larutan natrium hidroksida. Larutan sisa pemasakan dipekatkan dan kemudian dibakar, yang akan menghasilkan natrium karbonat, dan apabila diolah dengan menambahkan batu kapur akan menghasilkan natrium hidroksida. Nama proses “soda” karena bahan kimia yang ditambahkan kedalam prosesnya berupa natrium karbonat. Proses ini sekarang tidak dipakai lagi.

Pada proses sulfit, larutan pemasak yang dipakai adalah asam-asam yang mengandung sulfur dari logam alkali, atau alkali tanah berupa bisulfit. Proses pembuatan pulp yang paling banyak digunakan saat ini adalah proses sulfat atau disebut juga proses kraft. Kekuatan proses kraft ini dikarenakan adanya bahan kimia yang terkandung dalam larutan pemasak yang disebut “sulfidity”. Keuntungankeuntungan dari proses sulfat ini adalah sebagai berikut : 1.

Pulp yang dihasilkan mempunyai kekuatan yang tinggi.

2.

Dapat dipakai untuk proses pembuatan pulp dari bahan baku kayu


dari spesies yang berbeda. 3.

Tersedianya bahan kimia pengganti dengan berbagai alternatif dan harganya terjangkau.

4.

Tersedianya peralatan-peralatan operasi yang standar.

5.

Banyak pilihan yang dipakai untuk proses pemucatan.

6.

Dampak pencemarannya dapat dikatakan sangat rendah.

7.

Proses daur ulang panas yang efisien.

8.

Proses daur ulang bahan kimia sangat efisien

9.

Masalah getah (pitch) dari kayu yang mengandung resin sangat berkurang.

10. Dapat dihasilkan berbagai jenis pulp.

Tujuan pembuatan pulp dengan proses kraft adalah untuk memisahkan seratserat yang terdapat dalam kayu secara kimia dan melarutkan sebanyak mungkin lignin yang terdapat pada dinding-dinding serat. Pemisahan serat terjadi karena larutnya lignin yang ada diantara / ditengah-tengah “lamella” yang berfungsi sebagai pengikat serat. Bahan kimia yang terdapat dalam larutan pemasak juga merembes / terserap ke dinding serat dan melarutkan lignin yang ada (Anonim. 2001).

2.7

Proses Pemutihan Pulp

Faktor-faktor yang berpengaruh dalam proses pemutihan pulp sangat berbeda, tetapi semua proses mempunyai kondisi penting yang sama, yaitu jumlah bahan kimia, konsistensi pemutihan, waktu dan suhu pemutihan (D. Fengel dan G. Wegener. 1995).

Proses pemutihan pulp dapat dianggap sebagai suatu lanjutan proses pemasakan yang dimaksudkan untuk memperbaiki brightness dan kemurnian dari pulp. Tujuan utama proses pemutihan pulp secara umum dapat diringkaskan sebagai berikut : 1) Memperbaiki brightness 2) Memperbaiki kemurnian 3) Degradasi serat selulosa seminimum mungkin (Anonim. 2001).


2.7.1 Teori Pemutihan Pulp

Tujuan dari pemutihan pulp kimia adalah untuk menghilangkan sisa lignin setelah proses pemasakan serta memperoleh pulp yang diputihkan penuh dengan derajat putih di atas 90% atau untuk memperoleh kualitas semi pengelantangan dengan derajat putih berkisar 60-70% (D. Fengel dan G. Wegener. 1995).

Warna pada pulp yang belum diputihkan umumnya disebabkan lignin yang tersisa. Lignin bisa dihilangkan dalam jumlah banyak pada proses pemasakan, tetapi hal ini akan mengurangi hasil yang banyak dan merusak serat, sehingga menghasilkan kualitas pulp rendah. Oleh karena itu, maka proses pemasakan dihentikan dan melanjutkan proses penghilangan lignin dengan bahan kimia. Pada normalnya dalam proses pemutihan lignin adalah melarutkan pulp kebentuk yang larut dengan air. Lignin pada pulp kelihatan dalam berbagai macam bentuk tergantung kepada kondisikondisi proses pulp yang berlangsung.

Lignin ini sangat reaktif yang berarti bahwa ini mudah dipengaruhi oleh bahan kimia seperti Klorin, Hipo Klorit, Hidrogen Peroksida, dan lain-lain. Kemudian molekul lignin terurai menjadi partikel-partikel yang lebih kecil, yang larut dalam air, dan dapat dihilangkan dari pulp. Pencucian pulp pada pabrik pemutihan dikerjakan pada alat pencuci dengan cara pengenceran yang bergantian dan penebalan pulp dan dengan cara pembilasan. Variabel-variabel dasar pada proses pemutihan adalah bahan kimia, kekuatan, waktu, tempertur, dan pH (Anonim. 2001).

2.7.2 Bahan Kimia Proses Pemutihan

2.7.2.1

Klor Dioksida

Pemutihan dengan klor dioksida (ClO2) secara komersial dimulai tahun 1946 di Kanada dan Swedia. Perkembangan penggunaan klor dioksida ini mula-mula sangat lambat karena adanya efek-efek negatif. Tetapi dalam dua puluh tahun terakhir ini hamper tidak ada pabrik pulp sulfat putih yang tidak menggunakan klor dioksida. Klor dioksida adalah cairan mudah menguap menjadi gas yang sangat beracun dan


menimbulkan korosi. Uapnya dalam udara dengan konsentrasi 12-15 % sangat mudah meledak bila terkena panas atau cahaya sehingga sangat berbahaya bila menggunakan gas klor dioksida pada suhu tinggi.

2.7.2.2

Oksigen (O2)

Gas oksigen digunakan sebagai suatu zat pemutih bersama-sama dengan alkali pada tahap ekstraksi. Gas oksigen memperkuat sifat-sifat pulp yang diputihkan. Hal ini mungkin membuat berkurangnya emisi yang dapat menggangu terhadap lingkungan. (Suhunan. Sirait. 2003).

2.7.2.3 Natrium Hipoklorit (NaOCl)

Larutan natrium hipoklorit dibuat dengan memasukkan gas klor ke dalam larutan berair natrium hidroksida : 2NaOH + Cl2 → NaOCl + NaCl + H2O Hipoklorit adalah persenyawaan klorin yang pertama digunakan untuk proses pemutihan (biasanya disebut hypo). Natrium hipoklorit dibuat dari klorin dan natrium hidroksida. Senyawa ini merupakan larutan yang sangat tidak stabil dan cenderung terurai yang meningkat dengan kenaikan konsentrasi dan temperatur serta berkurangnya sifat alkali. Hipoklorit biasanya dibuat dengan konsentrasi alkali yang berlebih (kira-kira 4g/l) untuk menjaga kestabilan larutan. Kandungan klorin pada larutan hipoklorit diperkirakan sebesar 40-44 gr/l. Tujuan utama perlakuan dengan menggunakan hipoklorit adalah untuk meningkatkan brightness pada pulp.

2.8

Kitin dan Kitosan

Kitin adalah salah satu sumber alam polysaccharide yang terbesar disamping selulosa. Di alam, kitin selalu berhubungan dengan jenis polysaccharide lain terutama yang


berasal dari dinding sel fungi. Sedangkan yang berasal dari binatang, kitin selalu berhubungan dengan protein.

Sedangkan kitosan dengan struktur poly (β-(1,4)-2-amino-2-deoksi-Dglukopiranosa) merupakan turunan dari kitin. Pembuatan kitosan dari kitin diperoleh dengan jalan melakukan proses pemasakan dengan alkali kuat (NaOH). Keuntungan kitosan, derivatif dari kitin ini adalah mudah larut dalam suasana asam terutama dengan asam asetat, sedangkan kitin tidak larut dalam suasana asam. Dengan demikian pada penggunaannya lebih mudah menggunakan kitosan dari pada kitin.

Perbedaan kitin dan kitosan hanya terdapat pada perbandingan gugus amina primer dan amida pada atom C-1 unit polimer. Jika gugus amina primer lebih banyak (>50 %) daripada gugus mida maka polimer disebut kitosan. Besarnya jumlah gugus amina primer dapat dilihat derajat deaetilasi (DD) kitosan. Semakin besar derajat deasetilasi (DD) maka gugus amina primer dalam rantai polimer semakin banyak.

Walaupun kitin dan kitosan memiliki struktur yang hampir sama tapi sifat kimia dan fisika keduanya sangat berbeda. Kitosan memiliki gugus amina primer yang lebih tinggi daripada kitin sehingga membuat kitosan lebih basa dan nukleofilik. Pada saat pemanasan, kitosan cenderung terdekomposisi dari pada meleleh sehinga polimer ini tidak memiliki titik leleh. Kitosan tidak larut dalam larutan netral atau basa tetapi larut dalam larutan asam seperti asam asetat, asam format dan asam glutamat. Ketika kitosan dilarutkan dalam larutan asam, gugus amina primer dalam kitosan akan terprotonasi dan bermuatan positif. Oleh karena itu, molekul kitosan yang tersolvasi merupakan polikationik dan dapat terkoagulasi jika ditambahkan partikel atau molekul yang membawa muatan negatif seperti sodium alginat, anion sulfat dan phospat.

2.8.1 Kitin

Kitin merupakan salah satu material organik yang melimpah di alam kedua setelah selulosa yang dihasilkan melalui biosintesis. Kitin termasuk golongan polisakarida yang mempunyai berat molekul yang tinggi dan merupakan molekul polimer berantai


lurus. Kitin mempunyai rumus molekul (C8H13NO5)n. Adapun struktur kitin dapat di lihat pada Gambar 2.8 :

Gambar 2.8 Struktur Polimer Kitin (Sumber : http://id.wikipedia.org)

Pada Gambar 2.8 Struktur polimer kitin berupa poly (β-(1,4)-2-asetamida-2-deoksiD-glukosa)(N-Asetil-D-glukosamin) unit, maka kitin dapat disebut sebagai derivatif selulosa dengan hidroksil grup (-OH) pada selulosa (C-2) di ganti dengan gugus acetamido (NHCOCH3).

2.8.1.1

Sumber Kitin

Kitin banyak terdapat dalam kulit luar hewan seperti crustacea, molusca, dan jamur dari genus mucor, saccharomyces. Sebagian besar kelompok crustacea seperti kepiting, udang dan lobster, merupakan sumber utama kitin komersial. Di dunia, kitin diproduksi secara komersial 120 ribu ton per tahun. Kitin yang berasal dari kepiting dan udang 32,5% dan dari jamur 26,7%.

2.8.1.2 Karakteristik kitin

Kitin mempunyai komposisi 47% C, 6% H, 7% N dan 40% O. Kitin merupakan padatan yang amorf, tidak larut dalam air, asam encer, alkohol dan pelarut-pelarut organik lainnya. Tetapi kitin dapat larut dalam HCl dan H 2SO4 pekat, H3PO4 78-97% dan anhidrida asam format ( Sugita, dkk.2009).


2.8.2

Kitosan

Kitosan dengan rumus molekul (C6H11NO4)n yang dapat diperoleh dari deasetilasi kitin. Dengan struktur dapat dilihat pada Gambar 2.9 :

Gambar 2.9 Struktur Polimer Kitosan (Sumber : http://id.wikipedia.org)

Pada Gambar 2.9 terlihat struktur poly (β-(1,4)-2-amino-2-deoksi-D-glukopiranosa) merupakan turunan dari kitin. Pembuatan kitosan dari kitin diperoleh dengan jalan melakukan proses pemasakan dengan alkali kuat (NaOH).

Proses diasetilasi kitin dapat dilakukan dengan cara kimiawi atau enzimatik. Ternyata penghilangan gugus asetil kitin meningkatkan kelarutannya, sehingga kitosan lebih banyak digunakan dari pada kitin, antara lain di industri kertas, pangan, farmasi, fotografi, kosmetika. Selain itu kitosan juga bersifat

non-toksik,

biokompatibel,dan biodegradabel sehingga aman digunakan.

Kitosan sangat berpotensi untuk dijadikan sebagai bahan antimikroba, karena mengandung enzim lysosim dan gugus aminopolysacharida yang dapat menghambat pertumbuhan mikroba dan efisiensi daya hambat kitosan terhadap bakteri tergantung dari konsentrasi pelarutan kitosan. Kemampuan dalam menekan pertumbuhan bakteri


disebabkan kitosan memiliki polikation bermuatan positif yang mampu menghambat pertumbuhan bakteri dan kapang.

Salah satu mekanisme yang mungkin terjadi dalam pengawetan makanan yaitu molekul kitosan memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan senyawa pada permukaan sel bakteri kemudian terabsorbi membentuk semacam layer (lapisan) yang menghambat saluran transportasi sel sehingga sel mengalami kekurangan substansi untuk berkembang dan mengakibatkan matinya sel. Selain telah memenuhi standard secara mikrobiologi ditinjau dari segi kimiawi juga aman karena dalam prosesnya chitosan cukup dilarutkan dengan asam asetat encer (1%) hingga membentuk larutan chitosan homogen yang relatif lebih aman.

2.8.2.1.

Karakteristik kitosan

Kitosan merupakan padatan putih yang tidak larut dalam air, pelarut organik, alkali dan asam mineral dalam berbagai kondisi. Kitosan larut dalam asam formiat, asam asetat dan asam organik lainnya dalam keadaan dipanaskan sambil diaduk. Pelarut yang sering digunakan adalah CH3COOH 1%. Kelarutan kitosan dalam pelarut asam anorganik adalah terbatas. Kitosan dapat larut dalam HCl 1% tetapi tidak larut dalam asam sulfat dan asam folmiat (Nadarajah, 2005)

2.8.2.3

Sifat-Sifat Kitosan

Secara umum, kitosan mengandung dua tipe unit molekul yaitu gugus glukosamine (struktur I) dan N-acetyleglukosamine satu sama lain melalui rantai (β-(1,4) glukosidic). Semakin tinggi kandungan amina (struktur I) maka semakin tinggi derajat diasetilasinya. Perbedaan kandungan amina adalah sebagai patokan untuk menentukan apakah polimer ini dalam bentuk kitin atau kitosan. Kitosan mengandung gugus amina lebih besar 60 % dari pada kitin.


2.8.2.3

Reaksi Kimia

Kitosan dalam pH asam bersifat linier polyelectrolyte, mempunyai muatan listrik yang relaif tinggi dimana satu muatan per glukosamine unit. Muatan positif kitosan bereaksi sangat kuat dengan permukaan negatif dari serat. Kitosan tidak hanya berupa selulosa, tetapi juga dengan kandungan amino grup pada unit molekul kitosan secara kimia menyerupai wol dan nilon. Untuk melarutkan kitosan dibutuhkan asam untuk mengubah –NH2 grup tidak larut menjadi –NH3+ yang larut dalam air. Asam yang banyak digunakan adalah asam asetat dengan jumlah 1,4% (w/v) tergantung dari banyak polimer yang digunakan.

Dalam bentuk amina yang bebas, kitosan tidak larut dalam air pada pH netral. Pada pH asam (3-4), amino yang bebas (-NH2) terprotonasi membentuk amino grup dengan muatan kationik (–NH3+). Kelarutannya juga tergantung pada distribusi acetyl grup dalam molekul. Biasanya kelarutannya dicapai pada pH lebih rendah dari 5,5.

2.8.3.4

Hidrolisa Kitosan

Kitosan dapat dihidrolisa menggunakan asam, alkali, enzim,dan lain-lain. Kitosan lebih tahan terhadap hidrolisa dengan menggunakan asam dari pada kitin, hal ini disebabkan efek stabilisasi dari amino grup pada rantai glikosidik.

2.8.3.5 Pemanfaatan Kitosan

Sejak penemuan kitin dan derivatifnya (kitosan), pemanfaatannya yanng luas di bidang industri dan pertanian meningkat pesat bahkan digunakan dalam bidang medis sebagai aditif untuk obat-obatan dan juga untuk pembuatan benang operasi. Kitin dan kitosan termasuk biokompatible, biodegradabel, tidak beracun (non-toxic), digunakan sebagai aktivator untuk sel-sel binatang dan tumbuhan. Dengan demikian, kitin dan kitosan dapat digunakan sebagai serat. Kitosan juga memiliki kegunaan yang sangat luas dalam kehidupan sehari-hari misalnya sebagai absorben limbah logam berat dan


zat warna, pengawet, anti jamur, kosmetik, farmasi, flokulan, anti kanker, dan anti bakteri.

Di bidang industri, digunakan sebagai chelting agents untuk menyerap metal ion, sebagai aditif dan finishing agent di industri tekstil dan kertas, sebagai koagulant untuk larutan koloid. Pada pembuatan serat, poly vynil alkohol dan kitosan dapat dipintal menghasilkan serat dengan peningkatan amino grup dan menghasilkan beberapa sifat yang unggul.

2.8.3

Beberapa Manfaat Kitin dan Kitosan

a. Dalam Bidang Pengobatan Kitin dan kitosan telah digunakan sebagai bahan baku benang jahitan pada proses pembedahan. Kitin dan kitosan sangat tahan terhadap oksigen sehingga dapat digunakan untuk membuat lensa kontak.

b. Kosmetik Untuk aplikasi kosmetik pada umumnya sebagai pelarut yang baik adalah asam. Apabila dinetralkan dengan asam maka kitosan menjadi kental bahan ini digunakan sebagai pembalut dan bahan tambahan pada industi kosmetik.

c. Pakan ternak Kitin dan kitosan yang dimasukkan dalam makanan ternak dapat berfungsi sebagai pemacu pertambahan berat ternak dan pemacu laktose susu. Jepang telah memproduksi makanan biji-bijian yang diperkaya dengan kitin sebagai sumber gizi dan kalsium.

d. Bidang Pertanian Kitin dan kitosan dipergunakan sebagai bahan pelapis biji-bijian untuk menghindari dari gangguan serangga dan mengurangi kerusakan tanah yang disebabkan oleh hama dan serangga.


e. Polimer Pencangkokan antara kitosan dan polimetilmetakrilat dipergunakan sebagai adsorpsivitas yang lebih baik, baik untuk zat warna sintetik maupun limbah industi tekstil.

f. Kertas Pembuatan kertas dan tekstil oleh kitosan menyebabkan beberapa sifat seperti sulit robek, ketahanan terhadap air, tahan pengkerutan dan sebagainya.

2.9

Tepung Beras

Beras adalah bagian bulir padi (gabah) yang telah dipisah dari sekam. Sekam (Jawa merang) secara anatomi disebut palea (bagian yang ditutupi) dan lemma (bagian yang menutupi). Pada salah satu tahap pemrosesan hasil panen padi, gabah ditumbuk dengan lesung atau digiling sehingga bagian luarnya (kulit gabah) terlepas dari isinya. Bagian isi inilah, yang berwarna putih, kemerahan, ungu, atau bahkan hitam, yang disebut beras.

2.9.1 Anatomi beras Beras sendiri secara biologi adalah bagian biji padi yang terdiri dari 

aleuron adalah lapis terluar yang sering kali ikut terbuang dalam proses pemisahan kulit.



endosperma merupakan tempat sebagian besar pati dan protein beras berada.



embrio merupakan calon tanaman baru (dalam beras tidak dapat tumbuh lagi, kecuali dengan bantuan teknik kultur jaringan). Dalam bahasa sehari-hari, embrio disebut sebagai mata beras.


2.9.2 Kandungan beras Sebagaimana bulir serealia lain, bagian terbesar beras didominasi oleh pati (sekitar 8085%). Beras juga mengandung protein, vitamin (terutama pada bagian aleuron), mineral, dan air. Pati beras tersusun dari dua polimer karbohidrat: 

amilosa adalah pati dengan struktur tidak bercabang



amilopektin adalah pati dengan struktur bercabang dan cenderung bersifat lengket Perbandingan komposisi kedua golongan pati ini sangat menentukan warna

(transparan atau tidak) dan tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera). Ketan hampir sepenuhnya didominasi oleh amilopektin sehingga sangat lekat, sementara beras pera memiliki kandungan amilosa melebihi 20% yang membuat butiran nasinya terpencar-pencar (tidak berlekatan) dan keras.

2.9.3 Macam dan warna beras Warna beras yang berbeda-beda diatur secara genetik, akibat perbedaan gen yang mengatur warna aleuron, warna endospermia, dan komposisi pati pada endospermia. Berikut ini adalah gambar 2.10 berbagai macam beras di Indonesia.

Gambar 2.10 Berbagai macam beras di Indonesia. (Sumber : http://id.wikipedia.org)


Pada Gambar 2.10 terlihat Di Indonesia beras terbagi atas beberapa jenis beras yang ada di Indonesia yaitu : 1 Beras biasa yang berwarna putih agak transparan karena hanya memiliki sedikit aleuron dan kandungan amilosa umumnya sekitar 20%. Beras ini mendominasi pasar beras. 2

Beras merah akibat aleuronnya mengandung gen yang memproduksi antosianin yang merupakan sumber warna merah atau ungu.

3 Beras hitam sangat langka, disebabkan aleuron dan endospermia memproduksi antosianin dengan intensitas tinggi sehingga berwarna ungu pekat mendekati hitam. 4

Ketan (atau beras ketan), berwarna putih, tidak transparan, seluruh atau hampir seluruh patinya merupakan amilopektin. Beberapa jenis beras mengeluarkan aroma wangi bila ditanak (misalnya

'Cianjur Pandanwangi' atau 'Rajalele'). Bau ini disebabkan beras melepaskan senyawa aromatik yang memberikan efek wangi. Sifat ini diatur secara genetik dan menjadi objek rekayasa genetika beras.

2.9.4 Aspek pangan Beras dimanfaatkan terutama untuk diolah menjadi nasi, makanan pokok terpenting warga dunia. Beras juga digunakan sebagai bahan pembuat berbagai macam panganan dan kue-kue, terutama yang berasal dari ketan, termasuk pula untuk dijadikan tapai. Selain itu, beras merupakan komponen penting bagi jamu beras kencur dan param. Minuman yang populer dari olahan beras adalah arak dan air tajin. Dalam bidang industri pangan, beras diolah menjadi tepung beras. Sosohan beras (lapisan aleuron) yang memiliki kandungan gizi tinggi, diolah menjadi tepung bekatul (rice bran). Bagian embrio juga diolah menjadi suplemen makanan dengan sebutan tepung mata beras. Untuk kepentingan diet, beras dijadikan sebagai salah satu sumber pangan bebas gluten dalam bentuk berondong. Di antara berbagai jenis beras yang ada di


Indonesia, beras yang berwarna merah atau beras merah diyakini memiliki khasiat sebagai obat. Beras merah yang telah dikenal sejak tahun 2.800 SM ini, oleh para tabib saat itu dipercaya memiliki nilai nilai medis yang dapat memulihkan kembali rasa tenang dan damai. Meski, dibandingkan dengan beras putih, kandungan karbohidrat beras merah lebih rendah (78,9 gr : 75,7 gr), tetapi hasil analisis Nio (1992) menunjukkan nilai energi yang dihasilkan beras merah justru di atas beras putih (349 kal : 353 kal). Selain lebih kaya protein (6,8 gr : 8,2 gr), hal tersebut mungkin disebabkan kandungan tiaminnya yang lebih tinggi (0,12 mg : 0,31 mg).

2.9.5 Aspek budaya dan bahasa Beras merupakan bagian integral, dapat dikatakan menjadi penciri dari budaya Austronesia, khususnya Austronesia bagian barat. Istilah Austronesia lebih merupakan istilah yang mengacu pada aspek kebahasaan (linguistik). Pembedaan padi, gabah, merang, jerami, beras, nasi, atau ketan, merupakan salah satu ciri melekatnya "budaya padi" pada masyarakat pengguna keluarga bahasa Austronesia, dan dengan demikian juga bagian dari budaya Austronesia. Sejumlah relief pada candi-candi di Jawa juga memperlihatkan aspek "budaya padi" pada masyarakat setempat pada masa itu. Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil energi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan energi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein. Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.


2.9.6 Karbohidrat

2.9.6.1

Definisi

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO 2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai.

2.9.6.2

Klasifikasi

Karbohidrat yang terdapat pada makanan dapat dikelompokkan: 1. Available Carbohydrate Karbohidrat yang tersedia), yaitu karbohidrat yang dapat dicerna, diserap serta dimetabolisme sebagai karbohidrat. 2. Unvailable Carbohydrate (Karbohidrat yang tidak tersedia) Yaitu karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisa oleh enzim-enzim pencernaan manusia, sehingga tidak dapat diabsorpsi.

Penggolongan karbohidrat yang paling sering dipakai dalam ilmu gizi berdasarkan jumlah molekulnya. 1. Monosakarida - Heksosa (mengandung 6 buah karbon) - Glukosa


- Fruktosa - Galaktosa - Pentosa (mengandung 5 buah karbon) - Ribosa - Arabinosa - Xylosa

2. Disakarida - Sukrosa - Maltosa - Laktosa 3. Polisakarida - Amilum - Dekstrin - Glikogen - Selulosa

2.9.6.2.1 Monosakarida

Karbohidrat yang paling sederhana (simple sugar), oleh karena tidak bisa lagi dihidrolisa. Monosakarida larut di dalam air dan rasanya manis, sehingga secara umum disebut juga gula. Penamaan kimianya selalu berakhiran -osa. Dalam Ilmu Gizi hanya ada tiga jenis monosakarida yang penting yaitu, glukosa, fruktosa dan galaktosa.

2.9.6.2.1.1

Glukosa

Terkadang orang menyebutnya gula anggur ataupun dekstrosa. Banyak dijumpai di alam, terutama pada buah-buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan tetes tebu. Di dalam tubuh glukosa didapat dari hasil akhir pencemaan amilum, sukrosa, maltosa dan laktosa.


Glukosa dijumpai di dalam aliran darah (disebut Kadar Gula Darah) dan berfungsi sebagai penyedia enersi bagi seluruh sel-sel dan jaringan tubuh. Pada keadaan fisiologis Kadar Gula Darah sekitar 80-120 mg %. Kadar gula darah dapat meningkat melebihi normal disebut hiperglikemia, keadaan ini dijumpai pada penderita Diabetes Mellitus.

2.9.6.2.1.2

Fruktosa

Disebut juga gula buah ataupun levulosa. Merupakan jenis sakarida yang paling manis, banyak dijjumpai pada mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.

2.9.6.2.1.3

Galaktosa

Tidak dijumpai dalam bentuk bebas di alam, galaktosa yang ada di dalam tubuh merupakan hasil hidrolisa dari laktosa.

2.9.6.2.2 Disakarida

Merupakan gabungan antara 2 (dua) monosakarida, pada bahan makanan disakarida terdapat 3 jenis yaitu sukrosa, maltosa dan laktosa.

2.9.6.2.2.1

Sukrosa

Adalah gula yang kita pergunakan sehari-hari, sehingga lebih sering disebut gula meja (table sugar) atau gula pasir dan disebut juga gula invert. Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Sumber: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira (50%), jam, jelly.

2.9.6.2.2.2

Maltosa

Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari dua molekul glukosa. Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum, lebih mudah dicema dan


rasanya lebih enak dan nikmat. Dengan Jodium amilum akan berubah menjadi warna biru. Amilum terdiri dari 2 fraksi (dapat dipisah kan dengan air panas): 1. Amilosa - Larut dengan air panas - Mempunyai struktur rantai lurus 2.

Amilopektin - Tidak larut dengan air panas - Mempunyai sruktur rantai bercabang

Peranan perbandingan amilosa dan amilopektin terlihat pada serelia; Contohnya beras, semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut. Pulut sedikit sekali amilosanya (1-2%), beras mengandung amilosa >2%. Berdasarkan kandungan amilosanya, beras dapat dibagi menjadi 4 golongan:

- Amilosa tinggi 25-33% - Amilosa menengah 20-25% - Amilosa rendah 0,9-20% - Amilosa sangat rendah < 9%

Secara umum penduduk di negara-negara Asean, khususnya Flipina, Malaysia, Thailand dan Indonesia menyenangi nasi dengan kandungan amilosa medium, sedangkan Jepang dan Korea menyenangi nasi dengan amilosa rendah.

2.9.6.2.2.3

Loktosa

Mempunyai 2 (dua) molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa kurang larut di dalam air. Sumber : hanya terdapat pada susu sehingga disebut juga gula susu. - Susu sapi 4 - 5% - Asi 4 - 7%


2.9.7 PATI Dalam bahasa sehari-hari (bahkan kadang-kadang di khazanah ilmiah), istilah pati kerap dicampuradukkan dengan tepung serta kanji. Pati (bahasa Inggris starch) adalah penyusun (utama) tepung. Tepung bisa jadi tidak murni hanya mengandung pati, karena ter-/dicampur dengan protein, pengawet, dan sebagainya. Tepung beras mengandung pati beras, protein, vitamin, dan lain-lain bahan yang terkandung pada butir beras. Orang bisa juga mendapatkan tepung yang merupakan campuran dua atau lebih pati. Pati terdiri atas dua komponen yang dapat dipisahkan yaitu amilosa dan amilopektin (Harborne 1987). Starch atau pati merupakan polisakarida hasil sintesis dari tanaman hijau melalui proses fotosintesis. Pati memiliki bentuk kristal bergranula yang tidak larut dalam air pada temperatur ruangan yang memiliki ukuran dan bentuk tergantung pada jenis tanamannya. Pati digunakan sebagai pengental dan penstabil dalam makanan. Pati alami (native) menyebabkan beberapa permasalahan yang berhubungan dengan retrogradasi, kestabilan rendah, dan ketahanan pasta yang rendah. Hal tersebut menjadi alasan dilakukan modifikasi pati (Fortuna, Juszczak, and Palansinski, 2001).

Pati adalah polisakarida alami dengan bobot molekul tinggi yang terdiri dari unit-unit glukosa. Umumnya pati mengandung dua tipe polimer glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbandingan amilosa dan amilopektin secara umum adalah 20% dan 80% dari jumlah pati total. Kedua jenis pati ini mudah dibedakan berdasarkan reaksinya terhadap iodium, yaitu amilosa berwarna biru dan amilopektin berwarna kemerahan.

Polisakarida seperti pati dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan edible film. Pati sering digunakan dalam industri pangan sebagai biodegradable film untuk menggantikan polimer plastik karena ekonomis, dapat diperbaharui, dan memberikan karakteristik fisik yang baik (Bourtoom, 2007). Ubi-ubian, serealia, dan biji polong-polongan merupakan sumber pati yang paling penting. Ubi-ubian yang sering dijadikan sumber pati antara lain ubi jalar, kentang, dan singkong (Liu, 2005 dalam Cui, 2005). Pati singkong sering digunakan sebagai bahan tambahan dalam


industri makanan dan industri yang berbasis pati karena kandungan patinya yang cukup tinggi (Niba, 2006 dalam Hui, 2006). Amilosa merupakan bagian polimer linier dengan ikatan α-(1−> 4) unit glukosa. Derajat polimerisasi amilosa berkisar antara 500−6.000 unit glukosa, bergantung pada sumbernya. Amilopektin merupakan polimer α-(1−> 4) unit glukosa dengan rantai samping α-(1−> 6) unit glukosa. Dalam suatu molekul pati, ikatan α(1−> 6) unit glukosa ini jumlahnya sangat sedikit, berkisar antara 4−5%. Namun, jumlah molekul dengan rantai yang bercabang, yaitu amilopektin, sangat banyak dengan derajat polimerisasi 105 − 3x106 unit glukosa (Jacobs dan Delcour 1998).

Amilosa adalah polimer rantai lurus mengandung lebih dari 6000 unit glukosa yang dihubungkan dengan ikatan α-1,4. Amilosa bersifat tidak larut dalam air dingin tetapi menyerap sejumlah besar air dan mengembang. Amilopektin memiliki struktur bercabang dimana molekul-molekul glukosa dihubungkan dengan ikatan α-1,6 glikosidik. Amilopektin memiliki daya ikat yang baik, yang bisa memperlambat disolusi zat aktif .

Gambar 2.11 Stuktur kimia amilosa (www.polisakarida.html)

Gambar 2.12 Struktur kimia amilopektin (www.polisakarida.html)


Pada Gambar 2.11 merupakan struktur kimia amilosa. Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Amilosa merupakan bagian dari rantai lurus yang dapat memutar dan membentuk daerah sulur ganda. Pada permukaan luar amilosa yang bersulur tunggal terdapat hidrogen yang berikatan dengan atom O-2 dan O-6. Rantai lurus amilosa yang membentuk sulur ganda kristal tersebut tahan terhadap amilase. Ikatan hidrogen inter dan intra sulur mengakibatkan terbentuknya struktur hidrofobik dengan kelarutan yang rendah. Oleh karena itu, sulur tunggal amilosa mirip dengan siklodekstrin yang bersifat hidrofobik pada permukaan dalamnya (Chaplin 2002). Pada struktur granula pati, amilosa dan amilopektin tersusun dalam suatu cincincincin. Jumlah cincin dalam suatu granula pati kurang lebih 16 buah, yang terdiri atas cincin lapisan amorf dan cincin lapisan semikristal (Hustiany 2006).

Pada Gambar 2.12 struktur kimia amilopektin. Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6-α.

Amilosa merupakan fraksi gerak, yang artinya dalam granula pati letaknya tidak pada satu tempat, tetapi bergantung pada jenis pati. Umumnya amilosa terletak di antara molekul-molekul amilopektin dan secara acak berada selang-seling di antara daerah amorf dan kristal (Oates 1997). Pada Ketika dipanaskan dalam air, amilopektin akan membentuk lapisan yang transparan, yaitu larutan dengan viskositas tinggi dan berbentuk lapisan-lapisan seperti untaian tali. Pada amilopektin cenderung tidak terjadi retrogradasi dan tidak membentuk gel, kecuali pada konsentrasi tinggi (Belitz dan Grosch 1999).


Di dalam Ilmu Gizi ada 3 (tiga) jenis yang ada hubungannya yaitu amilum, dekstrin, glikogen dan selulosa. Amilum merupakan sumber energi utama bagi orang dewasa di seluruh penduduk dunia, terutama di negara sedang berkembang, karena di konsumsi sebagai bahan makanan pokok. Disamping bahan pangan kaya akan amilum juga mengandung protein, vitamin, serat dan beberapa zat gizi penting lainnya. Amilum merupakan karbohidrat dalam bentuk simpanan bagi tumbuh-tumbuhan dalam bentuk granul yang dijumpai pada umbi dan akarnya. Umbi-umbian, serealia dan biji-bijian merupakan sumber amilum yang berlimpah ruah karena mudah didapat untuk di konsumsi. Jagung, beras dan gandum kandungan amilumnya lebih dari 70%, sedangkan pada kacang-kacangan sekitar 40%. Amilum tidak larut di dalam air dingin, tetapi larut di dalam air panas membentuk cairan yang sangat pekat seperti pasta, peristiwa ini disebut gelatinisasi.

2.10

Bahan Aditif

Bahan aditif adalah bahan yang digunakan untuk ditambahkan pada bahan polimer untuk meningkatkan sifat-sifat dan kemampuan pemrosesan atau untuk mengurangi biaya. Banyak bahan aditif anorganik atau organik yang sengaja dicampurkan dalam suatu bahan polimer untuk membentuk plastik yang berperan dalam meningkatkan dispersi permukaan matriks polimer serta dapat memperbaiki sifat mekanis dari bahan polimer, sehingga memiliki sifat-sifat mekanis yang lebih unggul. Pemilihan bahan pengisi yang sesuai dengan matriks bahan polimer menjadi suatu ketentuan yang diharuskan untuk mendapatkan suatu bahan polimer baru yang mempunyai sifat mekanis yang unggul (Wirjosentono,1996).

Bahan pengisi secara luas dapat menghasilkan perubahan berikut dari sifat-sifat termoplastik suatu matriks polimer antara lain : 1. Bertambahnya densitas 2. Bertambahnya modulus elastisitas, pemadatan dan pengerasan bahan 3. Berkurangnya penyusutan bahan

Pembuatan film layak makan dari pati (starch) memerlukan campuran bahan aditif untuk mendapatkan sifat mekanis yang lunak, ulet dan kuat. Untuk itu perlu


ditambahkan suatu zat cair/padat agar meningkatkan sifat plastisitasnya. Proses ini dikenal dengan plastisasi, sedang zat yang ditambah disebut pemlastis. Di samping itu pemlastis dapat pula meningkatkan elastisitas bahan, membuat lebih tahan beku dan menurunkan suhu alir, sehingga pemlastis kadang-kadang disebut juga dengan ekastikator antibeku atau pelembut. Plastisasi akan mempengaruhi semua sifat fisik dan mekanisme film seperti kekuatan tarik, elastisitas kekerasan, sifat listrik, suhu alir, suhu transisi kaca dan sebagainya.

Adapun pemlastis yang digunakan adalah gliserol, karena gliserol merupakan bahan yang murah, sumbernya mudah diperoleh, dapat diperbaharui dan juga akrab dengan lingkungan karena mudah terdegradasi dalam alam.

Proses plastisasi pada prinsipnya adalah dispersi molekul pemlastis kedalam fase polimer. Jika pemlastis mempunyai gaya interaksi dengan polimer, proses dispersi akan berlangsung dalam skala molekul dan terbentuk larutan polimer pemlastis yang disebut dengan kompatibel.

Sifat fisik dan mekanis polimer terplastisasi yang kompatibel ini akan merupakan fungsi distribusi dari sifat komposisi pemlastis yang masing-masing komponen dalam sistem. Bila antara pemlastis dengan polimer dan pemlastis tidak kompatibel dan menghasilkan sifat fisik polimer yang berkulitas rendah. Karena itu, karakteristik polimer yang terplastisasi dapat dilakukan dengan variasi komposisi pemlastis.

2.10.1.

Mekanisme Plastisasi

Interaksi antara polimer dengan pemlastis dipengaruhi oleh sifat affinitas kedua komponen, jika affinitas polimer pemlastis tidak terlalu kuat maka akan terjadi plastisasi antara struktur (molekul pemlastis hanya terdistribusi diantara struktur). Plastisasi ini hanya mempengaruhi gerakan dan mobilitas struktur.


Jika terjadi interaksi polimer-polimer cukup kuat, maka molekul pemlastis akan terdifusi kedalam rantai polimer (rantai polimer amorf membentuk satuan struktur globular yang disebut bundle) menghasilkan plastisasi infrastruktur intra bundle. Dalam hal ini molekul pemlastis akan berada diantara rantai polimer dan mempengaruhi mobilitas rantai yang dapat meningkatkan plastisasi sampai batas kompatibilitas rantai yang dapat terdispersi (terlarut) dalam polimer. Jika jumlah pemlastis melebihi batas ini, maka akan terjadi sistem yang heterogen dan plastisasi berlebihan, sehingga plastisasi tidak efisien lagi (Wirjosentono, 1995).

2.10.2

Gliserol

Plastisizer menurunkan kekuatan inter dan intra molekular dan meningkatkan mobilitas dan fleksibilatas film (Sanchez et al., 1998). Semakin banyak penggunaan plastisizer maka akan meningkatkan kelarutan. Begitu pula dengan penggunaan plastisizer yang bersifat hidrofilik juga akan meningkatkan kelarutannya dalam air. Gliserol memberikan kelarutan yang lebih tinggi dibandingkan sorbitol pada edible film berbasis pati (Bourtoom, 2007). Gliserol adalah salah satu senyawa alkil trihidroksi (Propra -1, 2, 3- triol) CH2OHCHOHCH2OH. Banyak ditemui hampir di semua lemak hewani dan minyak nabati sebagai ester gliserin dari asam palmitat, oleat, stearat dan asam lemak lainnya (Austin, 1985). Gliserol banyak dihasilkan dari indusrti kelapa sawit di Sumatera Utara, selama ini gliserol diperoleh dari residu kelapa sawit dan merupakan salah satu bahan baku yang memiliki potensi untuk dikembangkan menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi tinggi.

Residu gliserol dari biodisel berbahan baku minyak kelapa sawit mentah (CPO) selama ini belum dapat dimanfaatkan secara optimal karena masih mengandung air dan bahan pengotor lainnya sampai 30%. Proses pemurnian gliserol residu tersebut telah diteliti Pusat Peneliti Kelapa Sawit (PPKS) di Medan dan menghasilkan gliserol komersial dengan kandungan gliserol mencapai 88% (Herawan, dkk, 2006). Akan tetapi nilai ekonomis gliserol komersial tersebut juga masih rendah


karena pemanfaatannya sebagai bahan baku industri masih terbatas, yang berakibat pada rendahnya kelayakan ekonomis pabrik biodisel.

2.10.2.1

Pengertian Gliserol

Gliserol adalah senyawa yang netral, dengan rasa manis tidak berwarna, 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, 11, 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).

2.10.2.2 Pemanfaatan gliserol dan Turunannya

Dewasa ini, sumber utama gliserol komersil diperoleh dari pengolahan minyak nabati, sebagai produk samping industri oleokimia dan juga dari industri pertokimia. Gliserol yang diperoleh ini hanya sebagai bahan baku industri dan masih merupakan sumber komoditas yang melimpah. Gliserol umumnya digunakan pada pembuatan bahan peledak, bahan pembasah atau pengemulsi produk kosmetik dan sebagai bahan anti beku. Sehubungan dengan terbatasnya diversifikasi produk olahan berbasis gliserol, maka harga jual komoditas gliserol masih tetap rendah, kecuali bila kebutuhan bahan peledak meningkat.


Dalam hal lain, sehubungan dengan stuktur gliserol yang mempunyai gugus alkohol primer dan gugus alkohol sekunder, maka akan memberikan banyak kemungkinan terjadinya reaksi untuk mengembangkan senyawa turunan alkohol ini (Finar, 1980). Misalnya, dengan menambahkan gugus asetal pada stuktur gliserol akan dihasilkan senyawa surfaktan yang dapat terdegradasi oleh pengaruh bahan kimia atau dalam air dan oleh kegiatan mikroba (Piasecki, 2000).

Secara umum senyawa poliol (polihidroksi termasuk gliserol) dari berbagai sumber banyak dimanfaatkan untuk berbagai keperluan industi seperti dalam industri polimer, senyawa poliol banyak digunakan sebagai plastisizer. Senyawa poliol ini dapat diperoleh dari hasil industri petrokimia, maupun langsung dari transformasi minyak nabati dan olahan industri oleokimia. Dibandingkan dengan hasil industri petrokimia, senyawa poliol dari minyak nabati dan industri oleokimia dapat diperbaharui, sumber mudah diperoleh, dan juga akrab dengan lingkungan karena mudah terdegradasi dalam alam (Goudung, dkk, 2004).

Jenis dan konsentrasi dari plasticizer akan berpengaruh terhadap kelarutan dari film berbasis pati. Semakin banyak penggunaan plasticizer, maka akan meningkatkan kelarutan. Begitu pula dengan penggunaan plasticizer yang bersifat hidrofilik juga akan meningkatkan kelarutannya dalam air.

Suhu pemanasan yang digunakan ditentukan berdasarkan bahan dasar yang digunakan dan akan berpengaruh terhadap elastisitas, persentase pemanjangan, permeabilitas terhadap uap air, dan kelarutan edible film atau coating. Edible film dari pati singkong menggunakan suhu pemanasan 95 oC selama 5 menit akan menghasilkan kuat tarik (tensile strength) yang maksimum. Peningkatan suhu pemanasan juga akan menurunkan perentase pemanjangan dari edible film. Permeabilitas terhadap uap air dan kelarutan akan cenderung menurun seiring dengan naiknya suhu pemanasan (Bourtoom, 2007).


2.10.2.3

Kompatibilitas Polimer

Kompatibilitas didefenisikan sebagai besaran untuk menjelaskan pencampuran polimer dengan bahan adiktif. Bila suatu bahan pengisi dengan kompatibilitas tinggi terhadap bahan polimer maka menunjukkan terjadinya pencampuran yang sempurna antara kedua bahan yang bercampur. Kompatibilitas suatu campuran polimer akan meningkat oleh zat yang ditambahkan pada proses pengolahan (Wirjosentono, 1997).

Bila sepasang polimer dikatakan secara teknologi kompatibel, itu berarti bahwa campuran bahan polimer tersebut secara teknologi dapat digunakan. Kompatibilitas secara teknologi merupakan beberapa proses yang mempertinggi sifatsifat campuran agar lebih berguna.

Jadi, kompatibilitas suatu bahan polimer dengan polimer lain juga dipengaruhi oleh komposisi masing-masing komponen dalam campuran. Untuk mendapatkan bahan dengan kekerasan tertentu rancangan struktur kimia rantai akan sulit dilakukan dan memerlukan biaya yang cukup besar. Untuk itu dalam pengolahan membentuk bahan setengah jadi atau barang jadi, kedalam bahan polimer murni biasanya ditambahkan

suatu

zat

misalnya

asam

stearat

untuk

meningkatkan

sifat

kompatibilitasnya.

2.10.2.4

Proses Pembuatan Campuran Polimer

Proses pencampuran dalam polimer dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu : 1. Blending fisika yaitu terjadi pencampuran secara fisik antara dua jenis polimer atau lebih yang memiliki struktur yang berbeda, tidak membentuk ikatan kovalen antara komponen-komponennya. 2. Blending kimia yaitu menghasilkan kopolimer yang ditandai dengan terjadinya ikatan-ikatan kovalen antara polimer-polimer penyusunnya. Interaksi yang terjadi di dalam poliblen antara ikatan Van Der Walls, ikatan hydrogen atau interaksi dipol-dipol (Wirjosentono,1997).


Pencampuran dilakukan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan dengan berbagai variasi seperti komposisi bahan, temperatur pencampuran lainnya. Ada tiga jenis poliblen polimer komersial yaitu polimer sintetik dengan polimer sintetik, polimer sintetik dengan polimer alam, polimer alam dengan polimer alam. Material-material ini dapat meningkatkan kekuatan stabilitas bentuk atau struktur polimer, tahan terhadap abrasi dan material yang stabil terhadap panas. Secara prinsipil aditif yang dipakai dalam polimer dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu partikulat dan fibrus. Bahan aditif partikulat biasanya merupakan produk silika. Sedangkan bahan aditif fibrus biasanya selulosa, poliester, akrilat, polivinil alkohol dan karbon.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents