PENGEMBANGAN KEMASAN AKTIF BERBAHAN DASAR KITOSAN DENGAN PENAMBAHAN EKSTRAK BAWANG PUTIH
SKRIPSI
JUANDA SIANTURI F 34050731
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
DEVELOPMENT OF CHITOSAN-BASED ACTIVE PACKAGING AND GARLIC EXTRACT AS ACTIVE SUBSTANCE Juanda Sianturi, Endang Warsiki, Titi Candra Sunarti Department of Agroindustrial Technology, Faculty of Agricultural Technology, Bogor Agricultural University, IPB Darmaga Campus, PO Box 220, Bogor, West Java, Indonesia
ABSTRACT The aim of this study was to compare the strength of the film made from chitosan and the garlic extract with the conventional packaging (PP) and to apply the packaging to pack certain food products, in this case shrimp crackers. The physical and mechanical packaging characteristics and the comparation of the quality reduction between crackers storaged in chitosan film and crackers storaged in PP were studied. The shrimp crackers were packaged in three different packages i.e plain chitosan film, chitosan with garlic extract film, and PP plastic, then storaged for three days at room temperature and 45°C. Results showed that PP had better physical and mechanical properties than both of the chitosan films. PP had the best physical and mechanical properties, especially the permeability aspect, followed by chitosan with garlic extract film and then chitosan film without garlic extract. Instead of that, plain chitosan film and chitosan with garlic extract film can be sealed easily as good as PP. That means that some part of the chitosan film properties is comparable with PP. All of the shrimp crackers were degraded during three days of storage but the smallest quality reduction occured in the shrimp crackers packed with PP plastic. So far, chitosan film resulted from this study has good prospect as a material to substitute conventional packaging such as PP. In addition, the effect of the drawback in permeability aspect could be reduced by adding inert gases, adding secondary packaging, or sealing the product in vacuum condition. Keywords : active packaging, biodegradable, chitosan, garlic extract, PP, storage
Juanda Sianturi. F34050731. Pengembangan Kemasan Aktif Berbahan Dasar Kitosan dengan Penambahan Ekstrak Bawang Putih. Di bawah bimbingan Endang Warsiki dan Titi Candra Sunarti. 2010
RINGKASAN Perkembangan teknologi yang semakin mutakhir dan kebutuhan yang terus meningkat menyebabkan permintaan masyarakat akan teknologi atau terobosan baru semakin bertambah, tidak terkecuali di bidang pangan. Ada kecenderungan bahwa masyarakat semakin peka terhadap isu lingkungan sehingga produk-produk yang ramah lingkungan semakin disukai di masyarakat. Salah satu terobosan dalam bidang pangan yaitu penggunaan kemasan aktif yang bersifat biodegradable. Kemasan aktif menurut Ahvenainen (2003) adalah kemasan yang dapat mengubah kondisi makanan yang dikemas untuk memperpanjang umur simpan atau untuk meningkatkan keamanan, sementara tetap mempertahankan kualitas makanan yang dikemas. Salah satu contoh sifat aktif pada kemasan yaitu sifat anti mikroba (AM) dimana kemasan dapat menghambat pertumbuhan mikroba pembusuk dan toksik sehingga dapat mencegah kerusakan produk yang diakibatkan oleh kegiatan mikroorganisme. Sifat anti mikroba didapatkan dengan cara menginduksi bahan tertentu yang memiliki sifat anti mikroba ke dalam bahan kemasan sehingga bahan kemasan yang dibuat akan memiliki sifat anti mikroba. Bahan aktif yang digunakan secara khusus pada penelitian ini adalah kitosan dan ekstrak bawang putih. Kitosan (1,4-β-D-Glucosamine polymer) merupakan produk turunan dari polimer kitin, yakni produk samping atau limbah dari pengolahan industri perikanan, khususnya udang dan rajungan, yang diperoleh dengan cara mengasetilasi kitin. Kedua bahan ini diketahui memiliki sifat anti mikroba, mengandung anti oksidan dan juga edible sehingga aman digunakan karena tidak menimbulkan migrasi zat kimia berbahaya dari bahan kemasan ke produk yang dikemas. Kemasan aktif ini dapat digunakan sebagai alternatif pengganti kemasan yang umum digunakan saat ini yaitu plastik karena mempunyai beberapa kekurangan antara lain yaitu sifat plastik yang sangat sulit untuk terurai secara alami sehingga mengakibatkan pencemaran. Kemasan aktif ini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan kemasan plastik yaitu memiliki sifat anti mikroba dan mengandung anti oksidan sehingga dapat mengurangi penambahan bahan pengawet ke makanan dan juga diharapkan dapat memberikan perlindungan tambahan berupa anti oksidan. Sifat bahan tambahan yang digunakan juga biodegradable sehingga kemasan ini lebih ramah lingkungan. Tujuan penelitian ini adalah membandingkan kekuatan kemasan aktif berbahan kitosan dan ekstrak bawang putih dengan plastik kemasan konvensional dan mengaplikasikan kemasan aktif untuk mengemas produk pangan, yaitu kerupuk udang. Penelitian ini dibagi menjadi empat tahap yaitu (i) pembuatan film dari kitosan; (ii) uji pengaruh konsentrasi gliserol terhadap kekuatan seal film; (iii) karakteristik fisis dan mekanis kemasan; dan (iv) aplikasi kemasan pada kerupuk udang. Hasil pengujian terhadap film memberikan hasil bahwa penggunaan konsentrasi gliserol 0,5% (v/v) menghasilkan film yang dapat dikelim dengan lebih baik apabila dibandingkan dengan larutan film yang menggunakan konsentrasi gliserol 0,8% dan 1%. Hasil seal dari film yang menggunakan konsentrasi gliserol 0,5% tidak lepas sewaktu ditarik sementara seal dari film yang menggunakan konsentrasi gliserol 0,8% dan 1% lebih mudah terlepas dan lebih susah untuk dikelim. Hasil pengujian terhadap sifat fisik dan mekanis dari ketiga jenis kemasan yang digunakan menunjukkan bahwa film kitosan, film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih dan plastik PP memiliki ketebalan berturut-turut 0,182 mm, 0,202 mm dan 0,043 mm; nilai kekuatan tarik 4,569 N/mm², 3,409 N/mm² dan 172,368 N/mm²; elongasi 107,90%, 176,53% dan 60%; laju transmisi uap air 132,29 g/m2/hari, 126,55 g/m2/hari dan 12 g/m2/hari; dan nilai transparansi 73,4%, 62,9% dan 81,6%. Hal ini menunjukkan bahwa film kitosan tersebut memiliki nilai kekuatan tarik dan elongasi yang cukup baik tetapi memiliki nilai permeabilitas yang rendah. Kesimpulan yang diambil yaitu film kitosan dapat dikembangkan untuk menjadi kemasan komersial tetapi karakteristik fisis dan mekanis dari kemasan tersebut perlu ditingkatkan. Hasil pengujian dari kerupuk udang yang dikemas dengan ketiga jenis kemasan yang diuji, yaitu film kitosan, film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih dan plastik PP menunjukkan bahwa secara kualitatif film kitosan belum dapat digunakan sebagai kemasan pengganti kemasan konvensional, dalam hal ini plastik polipropilena (PP). Kerupuk udang yang dikemas dengan film kitosan dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih lebih cepat rusak daripada kerupuk
udang yang dikemas dengan plastik PP. Hal ini terbukti dari hasil tiga parameter yang diuji yaitu kadar air, kerenyahan dan kadar asam lemak bebas. Kerupuk yang dikemas sama-sama mengalami penurunan mutu selama tiga hari penyimpanan dengan penurunan mutu yang terkecil terjadi pada kerupuk yang dikemas dengan plastik PP.
PENGEMBANGAN KEMASAN AKTIF BERBAHAN DASAR KITOSAN DENGAN PENAMBAHAN EKSTRAK BAWANG PUTIH
SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh JUANDA SIANTURI F 34050731
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2011
Judul Skripsi
: Pengembangan Kemasan Aktif Berbahan Dasar Kitosan dengan Penambahan Ekstrak Bawang Putih
Nama
: Juanda Sianturi
NRP
: F 34050731
Menyetujui,
Pembimbing I,
Pembimbing II,
(Dr. Endang Warsiki S.TP, M.Si)
(Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si)
NIP : 19710305 199702 2 001
NIP : 19661219 199103 2 001
Mengetahui : Ketua Departemen
(Prof. Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti) NIP : 19621009 198903 2 001
Tanggal Lulus :
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN SUMBER INFORMASI
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul Pengembangan Kemasan Aktif Berbahan Dasar Kitosan dengan Penambahan Ekstrak Bawang Putih adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Desember 2010 Yang membuat pernyataan
Juanda Sianturi F 34050731
© Hak cipta milik Institut Pertanian Bogor, tahun 2011 Hak cipta dilindungi
Dilarang mengutip dan memperbanyak tanpa izin tertulis dari Institut Pertanian Bogor, sebagian atau seluruhnya dalam bentuk apapun, baik cetak, fotokopi, mikrofilm, dan sebagainya
BIODATA PENULIS
Penulis dilahirkan pada tanggal 24 April 1987 di Tarutung dengan nama lengkap Juanda Holvritz Ginonggom Sianturi. Penulis merupakan anak kedua dari lima bersaudara dari pasangan Sabar Sianturi dan Ratna Marbun. Riwayat pendidikan penulis dimulai dari SDN Laeparira, SLTPN 1 Sidikalang, dan SMAN 1 Sidikalang. Penulis diterima sebagai mahasiswa di IPB pada tahun 2005 melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB). Pada tahun 2006, penulis masuk Mayor Departemen Teknologi Industri Pertanian dengan Supporting Course. Selama menjadi mahasiswa IPB, penulis aktif sebagai anggota pada Komisi Kesenian, Persekutuan Mahasiswa Kristen IPB dari tahun 2006 s.d. 2009. Penulis juga merupakan anggota dari HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri Pertanian) dari tahun 2006 s.d. 2008. Penulis berkesempatan menjadi asisten praktikum mata kuliah Teknologi Pengemasan dan Transportasi pada tahun 2007. Tahun 2008 penulis melaksanakan kegiatan Praktik Lapangan di PT. PG. Candi Baru, Sidoarjo dengan judul “Mempelajari Teknologi Pengemasan, Penyimpanan dan Distribusi di PT. PG. Candi Baru”. Pada tahun 2009, penulis melakukan penelitian akhir dalam rangka memperoleh gelar sarjana dengan judul “Pengembangan Kemasan Aktif Berbahan Dasar Kitosan dengan Penambahan Ekstrak Bawang Putih”.
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan YME atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. Skripsi ini ditulis sebagai bagian dari tugas akhir untuk memperoleh gelar sarjana pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Penulis menyadari bahwa penelitian dan penulisan skripsi ini dapat berlangsung dengan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Endang Warsiki, S.TP, M.Si selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan arahan dan bimbingan untuk menyelesaikan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Titi Candra Sunarti, M.Si selaku dosen pembimbing kedua yang telah memberikan arahan dan bimbingan untuk menyelesaikan skripsi ini. 3. Ir. Sugiarto, M.Si selaku dosen penguji yang telah memberikan kritik dan masukan demi penyelesaian skripsi ini. 4. Kedua orangtua dan keempat saudara penulis yang telah memberikan doa dan dukungan yang tak terhingga sehingga skripsi ini dapat terselesaikan. 5. Seluruh laboran di laboratorium TIN dan staf di UPT TIN atas bantuan selama penelitian dan bantuan dalam mengurus urusan administrasi di kampus. 6. Asih dan Alien sebagai teman satu bimbingan yang selalu memberikan saran dan dorongan kepada penulis selama proses pembuatan skripsi ini. 7. Seluruh teman-teman TIN 42 atas kebersamaan dan perjuangan selama di departemen TIN IPB. 8. Seluruh teman-teman penghuni Perwira 43 atas canda tawa dan kebersamaan selama lima tahun di Bogor. 9. Tarra atas segala dorongan, bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna sehingga penulis sangat mengharapkan kritik dan saran untuk penyempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat berguna baik bagi penulis dan pembacanya. Wassalam. Bogor,
November 2010
Penulis
iii
DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR ............................................................................................................ iii DAFTAR ISI ........................................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .............................................................................................................. vi DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................................... vii I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian .................................................................................................... 1 1.3 Ruang Lingkup ....................................................................................................... 1 II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengemasan Aktif .................................................................................................. 2 2.2 Kemasan Biodegradable ........................................................................................ 4 2.3 Polipropilena .......................................................................................................... 5 2.4 Kitosan ................................................................................................................... 6 2.5 Bawang Putih ......................................................................................................... 7 2.6 Parameter Pengujian Kerupuk ................................................................................ 8 III. METODOLOGI 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian ................................................................................ 10 3.2 Bahan dan Alat ....................................................................................................... 10 3.3 Metode Penelitian ................................................................................................... 10 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan Film ...................................................................................................... 13 4.2 Pengaruh Perbedaan Konsentrasi Gliserol terhadap Kekuatan Sealing Plastik ........................................................................................................ 15 4.3 Karakteristik Fisis dan Mekanis Kemasan ............................................................. 17 4.4 Aplikasi Kemasan pada Kerupuk Udang ............................................................... 22 V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................................................ 27 5.2 Saran ....................................................................................................................... 27 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................................. 28 LAMPIRAN ............................................................................................................................ 31
iv
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Tabel 2. Tabel 3.
Beberapa indikator penentu kesegaran produk perikanan yang digunakan pada berbagai smart packaging .......................................................... 4 Pengaruh konsentrasi gliserol terhadap karakteristik film ................................... 17 Perbandingan nilai sifat fisis dan mekanis ketiga jenis kemasan yang digunakan ............................................................................................................ 22
v
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Skema proses pembuatan larutan film kitosan .................................................. 11 Gambar 2. Penampakan dari kedua jenis film : (A) film tanpa penambahan ekstrak bawang putih; (B) film dengan penambahan ekstrak bawang putih .................. 13 Gambar 3. Film dengan konsentrasi gliserol : (a) 0,5%; (b) 0,8%; dan (c) 1% .................. 15 Gambar 4. Hasil seal film dengan konsentrasi gliserol : (a) 0,5%; (b) 0,8%; dan (c) 1% .. 16 Gambar 5. Nilai ketebalan kemasan yang digunakan ......................................................... 18 Gambar 6. Nilai kekuatan tarik kemasan yang digunakan ................................................. 19 Gambar 7. Nilai elongasi kemasan yang digunakan ........................................................... 19 Gambar 8. Nilai WVTR kemasan yang digunakan ............................................................ 20 Gambar 9. Nilai transparansi kemasan yang digunakan ..................................................... 21 Gambar 10. Kadar air kerupuk udang selama penyimpanan ................................................ 23 Gambar 11. Nilai kerenyahan kerupuk udang selama penyimpanan .................................... 24 Gambar 12. Kadar asam lemak bebas kerupuk udang selama penyimpanan ....................... 25
vi
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5.
Halaman Prosedur analisis ............................................................................................... 32 Data nilai ketebalan (mm) kemasan................................................................... 35 Data nilai kekuatan tarik dan elongasi kemasan ............................................... 36 Data nilai transparansi (% T) kemasan ............................................................. 37 Data perubahan karakteristik kerupuk udang selama penyimpanan .................. 38
vii
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Perkembangan teknologi yang semakin mutakhir dan kebutuhan yang terus meningkat menyebabkan permintaan masyarakat akan teknologi atau terobosan baru semakin bertambah, tidak terkecuali di bidang pangan. Ada kecenderungan bahwa masyarakat semakin peka terhadap isu lingkungan sehingga produk-produk yang ramah lingkungan semakin disukai di masyarakat. Salah satu terobosan dalam bidang pangan yaitu penggunaan kemasan aktif yang bersifat biodegradable. Kemasan aktif menurut Ahvenainen (2003) adalah kemasan yang dapat mengubah kondisi makanan yang dikemas untuk memperpanjang umur simpan atau untuk meningkatkan keamanan, sementara tetap mempertahankan kualitas makanan yang dikemas. Salah satu contoh sifat aktif pada kemasan yaitu sifat anti mikroba (AM) dimana kemasan dapat menghambat pertumbuhan mikroba pembusuk dan toksik sehingga dapat mencegah kerusakan produk yang diakibatkan oleh kegiatan mikroorganisme. Sifat anti mikroba didapatkan dengan cara menginduksi bahan tertentu yang memiliki sifat anti mikroba ke dalam bahan kemasan sehingga bahan kemasan yang dibuat akan memiliki sifat anti mikroba. Bahan aktif yang digunakan secara khusus pada penelitian ini adalah kitosan dan ekstrak bawang putih. Kitosan (1,4-β-D-Glucosamine polymer) merupakan produk turunan dari polimer kitin, yakni produk samping atau limbah dari pengolahan industri perikanan, khususnya udang dan rajungan, yang diperoleh dengan cara mengasetilasi kitin. Kedua bahan ini diketahui memiliki sifat anti mikroba, mengandung antioksidan dan juga edible sehingga aman digunakan karena tidak menimbulkan migrasi zat kimia berbahaya dari bahan kemasan ke produk yang dikemas. Kemasan aktif ini dapat digunakan sebagai alternatif pengganti kemasan yang umum digunakan saat ini yaitu plastik karena mempunyai beberapa kekurangan antara lain yaitu sifat plastik yang sangat sulit untuk terurai secara alami sehingga mengakibatkan pencemaran. Kemasan aktif ini memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan kemasan plastik yaitu memiliki sifat anti mikroba dan mengandung antioksidan sehingga dapat mengurangi penambahan bahan pengawet ke makanan dan juga diharapkan dapat memberikan perlindungan tambahan berupa antioksidan. Sifat bahan tambahan yang digunakan juga biodegradable sehingga kemasan ini lebih ramah lingkungan.
1.2. Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini adalah memproduksi dan membandingkan kekuatan kemasan aktif berbahan kitosan dan ekstrak bawang putih dengan plastik kemasan konvensional serta mengaplikasikan kemasan aktif untuk mengemas produk pangan, yaitu kerupuk udang.
1.3. Ruang Lingkup Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan dasar utama kitosan sebagai bahan untuk membuat film dengan penambahan ekstrak bawang putih sebagai bahan aktif. Film tersebut kemudian akan digunakan untuk mengemas produk yaitu kerupuk udang dan dibandingkan dengan penggunaan kemasan lain yang umum digunakan untuk membungkus kerupuk yaitu Polipropilena. Pengujian yang dilakukan terhadap kemasan aktif meliputi ketebalan, kekuatan tarik dan persen pemanjangan (elongasi), laju transmisi uap air, dan transparansi. Pengujian yang dilakukan terhadap kerupuk udang meliputi kadar air, kerenyahan dan kadar asam lemak bebas.
1
II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pengemasan Aktif Pengemasan mempunyai peran yang signifikan dalam rantai pasok makanan dan merupakan bagian yang penting baik pada pengolahan makanan dan keseluruhan rantai pasok makanan. Pengemasan makanan harus memenuhi berbagai fungsi dan persyaratan. Fungsi kemasan yang paling mendasar adalah kemasan dapat mempermudah distribusi. Kemasan melindungi makanan dari kondisi lingkungan,seperti cahaya, oksigen, kelembaban, mikroba, tekanan mekanis dan debu. Fungsi dasar lainnya adalah untuk menyediakan tempat untuk informasi bagi pembeli dan memberikan kenyamanan bagi konsumen, contohnya mudah dibuka dan dapat ditutup kembali. Persyaratan dasar suatu kemasan yaitu mudah dipasarkan, mempunyai harga yang sesuai, kemampuan teknis (contohnya dapat digunakan pada mesin pengemasan otomatis dan dapat dikelim), dapat berhubungan langsung dengan makanan, berefek rendah terhadap lingkungan dan dapat didaur ulang atau digunakan kembali. Sebuah kemasan harus memenuhi semua persyaratan tersebut secara efektif dan ekonomis. Beberapa fungsi dan persyaratan tersebut dapat saling bertentangan sehingga pengemasan modern harus dioptimisasi dan terintegrasi secara efektif dengan rantai pasok makanan (Ahvenainen, 2003). Menurut Ahvenainen (2003), pengemasan modern dapat dibagi menjadi dua yaitu pengemasan aktif (active packaging) dan pengemasan cerdas (intelligent packaging). Actipak Project yang dibentuk pada tahun 1999-2001 di Eropa mencoba merumuskan definisi pengemasan aktif dan pengemasan cerdas seperti di bawah ini. i. Pengemasan aktif (active packaging) Pengemasan aktif bertujuan untuk mengubah kondisi makanan yang dikemas untuk memperpanjang umur simpan atau untuk meningkatkan keamanan, sementara tetap mempertahankan kualitas makanan yang dikemas. Kondisi makanan dalam kemasan dipengaruhi oleh berbagai faktor yaitu proses fisiologis (contohnya respirasi buah dan sayuran segar), proses kimia (contohnya oksidasi lemak), proses fisika (contohnya pembusukan pada roti), aspek mikrobiologi (kerusakan karena mikroba) dan serangan hama (contohnya serangga). Teknik dalam sistem pengemasan aktif dapat dibagi dalam tiga kategori yaitu sistem penyerap, sistem pelepas, dan sistem lainnya. a. Sistem penyerap Sistem penyerap mengeluarkan komponen yang tidak diinginkan seperti oksigen, karbon dioksida, etilen, kelebihan air, polutan dan beberapa komponen lainnya. Sistem penyerap oksigen biasa digunakan pada keju, daging, makanan cepat saji, roti, kopi, teh, kacang dan susu. Sistem penyerap karbon dioksida biasa digunakan pada daging sapi kering, kopi kering dan daging unggas kering. Sistem penyerap etilen biasa digunakan pada buahbuahan seperti apel, pisang, mangga, mentimun, tomat, alpukat dan sayur-sayuran seperti wortel dan kentang. Sistem penyerap uap air biasa digunakan pada daging, ikan, unggas, roti dan potongan buah dan sayur. Sistem penyerap polutan biasa digunakan pada jus buah, ikan, makanan berminyak (contohnya keripik kentang, biskuit dan sereal), dan bir. Polutan yang dapat dihilangkan yaitu bau tidak sedap, amina dan aldehida. Sistem penyerap lain yaitu sistem penyerap sinar ultra violet biasa digunakan pada minuman, sementara sistem penyerap laktosa dan sistem penyerap kolesterol biasa digunakan pada susu dan produk turunannya.
2
b. Sistem pelepas Sistem pelepas melepaskan atau menambahkan bahan tertentu seperti karbon dioksida, antioksidan dan bahan tambahan makanan ke makanan dalam kemasan atau ke bagian headspace kemasan secara aktif. Sistem pelepas karbon dioksida biasa digunakan pada sayursayuran, buah-buahan, daging, ikan dan unggas. Sistem pelepas etanol biasa digunakan pada roti yang harus dipanaskan dan ikan kering. Sistem pelepas antimikroba tambahan biasa digunakan pada daging, unggas, ikan, roti, keju, buah-buahan dan sayur-sayuran. Sistem pelepas SO2 digunakan pada buah-buahan. Sistem pelepas antioksidan biasa digunakan pada makanan kering dan makanan berlemak. Sistem pelepas aroma dapat digunakan pada berbagai jenis produk makanan. Sistem pelepas pestisida biasa digunakan pada makanan kering dalam karung seperti tepung, beras dan biji-bijian lainnya. Sistem penyerap dan sistem pelepas dapat berbentuk sachet, label atau film. Sachet ditempatkan pada head-space kemasan sementara label ditempatkan pada bagian penutup kemasan. Tetapi kontak langsung dengan makanan harus dicegah karena dapat merusak sistem dan menyebabkan migrasi bahan kemasan. c. Sistem lainnya Sistem lainnya dapat dibedakan atas beberapa jenis antara lain pencegah panas, selfheating cans and containers, self cooling cans and containers, kemasan dalam microwave, film yang sensitif terhadap panas, film yang telah diradiasi sinar ultra violet dan film yang telah dilapisi material tertentu. ii. Pengemasan cerdas (smart packaging) Pengemasan cerdas bertujuan untuk mengawasi kondisi makanan terkemas dengan tujuan untuk mendapatkan informasi mengenai kualitas makanan dalam kemasan sewaktu transportasi dan penyimpanan. Pengawasan kondisi makanan dilakukan dengan menggunakan indikator yang dibedakan atas indikator luar dan indikator dalam. Indikator luar adalah indikator yang diletakkan di luar kemasan sementara indikator dalam adalah indikator yang ditempatkan di dalam kemasan, dapat ditempatkan pada head-space kemasan atau ditambahkan pada penutup kemasan. Contoh indikator luar yaitu indikator waktu, indikator suhu dan indikator pertumbuhan mikroba sementara contoh indikator dalam adalah indikator oksigen, indikator karbon dioksida, indikator patogen dan indikator pertumbuhan mikroba (Ahvenainen, 2003). Menurut Suppakul et al., (2003), pengemasan aktif adalah sebuah konsep inovatif yang dapat didefinisikan sebagai suatu jenis pengemasan dimana bahan kemasan, produk dan lingkungan berinteraksi untuk memperpanjang umur simpan atau menjaga keamanan atau penampakan bahan, sementara tetap menjaga kualitas dari produk tersebut. Hal ini khususnya sangat penting untuk produk yang segar dan produk yang harus disimpan dalam waktu yang lama. Day (2008) mendefinisikan pengemasan aktif sebagai suatu sistem kemasan yang sengaja ditambahkan dan bertujuan untuk meningkatkan kemampuan kemasan dalam menjaga atau memelihara aspek kualitas, keamanan, dan sensori dari bahan pangan. Kemasan aktif memiliki kemampuan untuk memerangkap atau menahan masuk oksigen, menyerap karbon dioksida, uap air, etilen, flavor, bau, noda, mengeluarkan karbon dioksida, etanol, antioksidan, serta memelihara kontrol suhu dan bertanggung jawab terhadap perubahan suhu. Kemasan cerdas (smart packaging) menurut Robertson (2006) adalah kemasan yang memiliki indikator baik yang diletakkan secara internal maupun secara eksternal dan mampu memberikan informasi tentang keadaan kemasan dan atau kualitas kemasan di dalamnya. Smolander (2008) merangkum beberapa perkembangan dalam riset indikator kesegaran produk dari beberapa peneliti smart packaging yang dapat dilihat pada Tabel 1.
3
Tabel 1. Beberapa indikator penentu kesegaran produk perikanan yang digunakan pada berbagai smart packaging Metabolit yang Produk indikator Indikator Potensial dan Prinsip Sensor dideteksi kesegaran komersial DTN pada komponen volatil dari produk dalam Gas-gas basa It’s Fresh™ (It’s Fresh! kemasan bereaksi dan merubah warna dari pewarna volatil Inc.) indikator Komponen Reaksi dilihat berdasarkan perubahan warna nitrogen volatil Fresh Taq (USA), menggunakan pewarna sensitif pH atau dengan (TMA, DMA, freshQ (USA) sensor optik amonia) Test strip, biosensor elektrokimia berdasarkan Produk degradasi penentuan enzimatis, kontak langsung dengan Transia GmbH (Jerman) ATP makanan DTN pada komponen volatil sulfur dari kemasan, Freshness Guard Komponen sulfur reaksi berdasarkan perubahan warna mioglobin, atau Indicator (Finlandia) perubahan warna lembaran perak skala nano Pengemasan antimikrobial adalah salah satu jenis dari pengemasan aktif yang dapat menambah umur simpan suatu produk dan memberikan perlindungan terhadap mikroba kepada konsumen. Kemasan antimikrobial dapat menghambat, mengurangi, atau menghentikan pertumbuhan bakteri patogen pada produk terkemas maupun kemasan itu sendiri. Kemasan tersebut dapat berperan sebagai pembawa komponen antimikroba dan/atau sebagai komponen antioksidan yang berfungsi untuk menjaga tetap tingginya konsentrasi bahan pengawet alami pada permukaan bahan makanan (Seydim dan Sarikus, 2006). Kelembaban relatif (RH) memiliki efek yang sangat signifikan terhadap sifat permeabilitas dari kemasan. Bahan higroskopis lebih terpengaruh oleh uap air daripada bahan tidak higroskopis. Peningkatan suhu juga dapat menyebabkan peningkatan permeabilitas. Hal ini sesuai dengan hukum kinetik dimana ketika suhu meningkat, molekul memperoleh lebih banyak energi dan lebih mudah bergerak menembus suatu matriks. Peningkatan suhu berbanding lurus dengan peningkatan permeabilitas, tetapi berbeda untuk setiap jenis bahan (Cooksey, 2007).
2.2. Kemasan Biodegradable Kemasan biodegradable diartikan sebagai kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Istilah ‘biodegradable’ diartikan sebagai kemampuan komponen-komponen molekular dari suatu material untuk dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil oleh mikroorganisme hidup, sehingga zat karbon yang terkandung dalam material tersebut akhirnya dapat dikembalikan ke biosfer (Gould et al., 1990). Kemasan biodegradable dapat dibuat dari bahan polimer sintetis, polimer alami, dan campuran antara polimer alami dengan polimer sintetis (Cole, 1990). Latief (2001) menyatakan bahwa ada tiga kelompok biopolimer yang menjadi bahan dasar dalam pembuatan kemasan biodegradable yaitu : i. Campuran biopolimer dengan polimer sintetis. Bahan ini memiliki nilai biodegradabilitas yang rendah dan biofragmentasi yang sangat terbatas. ii. Poliester. Biopolimer ini dihasilkan secara bioteknologi atau fermentasi dengan mikroba genus Alcaligenes dan dapat terdegradasi secara penuh oleh bakteri, jamur, dan alga.
4
iii.
Polimer pertanian. Polimer pertanian di antaranya yaitu cellophane, seluloasetat, kitin, dan pullulan. Kemasan dengan sifat anti mikroba sangat baik untuk digunakan sebagai kemasan bahan makanan. Menurut Hancock (2001), keuntungan yang didapatkan dari penggunaan kemasan anti mikroba sebagai kemasan bahan makanan yaitu : 1. Melindungi konsumen dari penyakit akibat bakteri patogen yang terdapat pada makanan. 2. Meningkatkan umur simpan dan menjaga kualitas makanan dengan cara mengurangi oksidasi lemak dan ketengikan. 3. Tidak seperti wax coating, film berbasis protein dapat dibuat cukup berpori sehingga dapat meningkatkan umur simpan pada buah. 4. Ada beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengaplikasikan penggunaan film pada produk, antara lain dengan dibungkus, dicelup pada larutan film, dan menyemprotkan film ke produk. Sifat hidrofilik dan hidrofobik pada jenis film yang berbeda menyebabkan film ini dapat diterapkan pada berbagai jenis produk. 5. Edible films dengan penggunaan gliserol yang sedikit tidak menyebabkan perubahan rasa sehingga lapisan yang menempel pada makanan dapat dimakan atau ikut diolah pada produk yang perlu dimasak. Hal ini berpotensi untuk mengurangi masalah limbah plastik karena film ini juga biodegradable. Proses pembuatan kemasan biodegradable dari polisakarida dan protein umumnya menggunakan plasticizer (pemlastis). Plasticizer merupakan bahan dengan berat molekul kecil sehingga dapat bergabung ke dalam matriks protein dan polisakarida untuk meningkatkan sifat fleksibilitas dan kemampuan membentuk film. Plasticizer meningkatkan volume bebas atau mobilitas molekul primer dengan mengurangi ikatan hidrogen antar rantai polimer. Komposisi, ukuran, dan bentuk dari plasticizer mempengaruhi kemampuannya untuk mengganggu ikatan rantai hidrogen, termasuk juga kemampuannya untuk mengikat air ke dalam sistem protein yang mengandung plasticizer tersebut (Sothornvit dan Krochta, 2000). Salah satu jenis plasticizer adalah gliserol. Gliserol adalah rantai alkohol trihidrik dengan susunan molekul C3H8O3 yang sangat bermanfaat dalam bidang kimia organik. Gliserol dalam kondisi murni tidak berbau, tidak berwarna, dan berbentuk cairan kental dengan rasa manis. Gliserol bersifat larut sempurna dalam air dan alkohol, serta dapat terlarut dalam pelarut tertentu (misalnya eter, etil asetat, dan dioxane), namun tidak bersifat larut dalam hidrokarbon. Berat molekul gliserol adalah 92,10, massa jenisnya 1,23 g/cm3 dan titik didihnya 204°C (Winarno, 1987). Penggunaan gliserol sebagai plasticizer lebih unggul karena tidak ada gliserol yang menguap dalam proses dibandingkan dengan dietilena glikol monometil eter (DEGMENT), etilena glikol (ET), dietilena glikol (DEG), trietilena glikol (TEG) dan tetraetilena glikol. Hal ini terjadi karena titk didih gliserol cukup tinggi jika dibandingkan dengan bahan pemlastis lainnya dan didukung dengan tidak adanya interaksi gliserol dan molekul protein di dalam bahan baku plastik (Noureddini et al., 1998).
2.3. Polipropilena Salah satu jenis kemasan adalah plastik. Plastik merupakan senyawa polimer dari turunanturunan monomer hidrokarbon yang membentuk molekul-molekul dengan rantai panjang dari reaksi polimerisasi adisi atau polimerisasi kondensasi. Sifat-sifat plastik sangat tergantung pada jumlah molekul dan susunan atom molekulnya. Plastik terdiri dari polimer murni dan unsur-unsur lain seperti bahan pengisi (filler), pigmen, stabilisator, dan bahan pelunak (Syarief et al., 1989) Penggunaan plastik sebagai bahan pengemas memiliki keunggulan dibandingkan dengan bahan kemasan lainnya karena sifatnya yang ringan, transparan, kuat, termoplastik, dan permeabilitasnya
5
terhadap uap air, CO2, dan O2. Permeabilitas terhadap uap air dan udara tersebut menyebabkan peran plastik dalam memodifikasi ruang kemas selama penyimpanan. Permeabilitas uap air dan gas, serta luas permukaan kemasan mempengaruhi produk yang disimpan. Jumlah gas yang baik dan luas permukaan yang kecil menyebabkan masa simpan produk lebih lama (Winarno, 1987). Produk kering (kerupuk) yang bersifat hidrofilik harus dilindungi terhadap masuknya uap air. Umumnya produk-produk ini mempunyai ERH rendah, oleh karena itu produk kering harus dikemas dalam kemasan yang mempunyai permeabilitas uap air yang rendah untuk mencegah produk menjadi tidak renyah dan teksturnya rusak. Plastik PP memiliki permeabilitas gas yang sedang ((23 cc/cm/cm2/cmHg)1011) dibandingkan LDPE ((80 cc/cm/cm2/cmHg)1011). Sifat PP yang lebih kaku dan tidak mudah sobek dibandingkan plastik PE (LDPE dan HDPE) menjadikan plastik PP cocok digunakan sebagai bahan pengemas produk makanan kering khususnya kerupuk yang mudah rusak (Syarief dan Halid, 1993). Menurut Syarief et al., (1989), polipropilena termasuk jenis plastik olefin dan merupakan polimer dari propilen. Polipropilena telah dikembangkan sejak tahun 1950 dengan berbagai nama dagang seperti bexphane, dynafilm, luparen, escon, olefane, dan profax. Beberapa sifat utama polipropilena sebagai berikut : i. Ringan (densitas 0,9 g/cm3), mudah dibentuk, tembus pandang dan jernih dalam bentuk film, serta tidak transparan dalam bentuk kemasan kaku. ii. Memiliki kekuatan tarik lebih besar dari polietilena Pada suhu rendah akan rapuh, dalam bentuk murni pada suhu -30°C mudah pecah sehingga perlu ditambahkan polietilena atau bahan lain untuk memperbaiki ketahanan terhadap benturan. iii. Lebih kaku dari polietilena dan tidak mudah sobek sehingga mudah dalam penanganan dan distribusi. iv. Permeabilitas gas dan uap air rendah. v. Tahan terhadap suhu tinggi hingga 150°C sehingga dapat dipakai untuk makanan yang harus disterilisasi. vi. Tahan terhadap asam kuat, basa, dan minyak. Baik untuk kemasan sari buah dan minyak. Tidak terpengaruh oleh pelarut pada suhu kamar kecuali HCl. vii. Pada suhu tinggi akan bereaksi dengan benzen, silken, tolue, terpentin, dan asam nitrat kuat.
2.4. Kitosan Kitin dan kitosan adalah aminoglukopiranan yang dibentuk oleh N-asetiglukosamin dan glukosamin. Kitin dan kitosan merupakan polisakarida yang termasuk dalam sumber daya terbarukan dimana pada saat ini banyak dieksplorasi baik melalui penelitian akademik maupun penelitian industri. Walaupun kitosan merupakan biopolimer yang terdapat secara alami pada beberapa spesies jamur, sebagian besar produksi kitosan didasarkan pada pengolahan kitin yang banyak terdapat pada hewan. Produksi kitosan pada umumnya dilakukan melalui urutan proses deproteinisasi, demineralisasi dan deasetilasi secara kimia. Kondisi dan kualitas kitosan yang diproduksi tergantung pada sumber kitin yang digunakan dan proses deasetilasi. Kitin adalah polisakarida kedua terbanyak di bumi setelah selulosa. Kitin terdapat pada berbagai organisme, terutama pada jamur dan artropoda, bahkan pada manusia. Jumlah kitin bervariasi pada setiap organisme maupun organnya, berkisar antara sangat sedikit sampai 80% dari fraksi organik. Jumlah kitin pada jamur dapat mencapai 45%, pada kutikula serangga sekitar 20-60%, sementara jumlah kitin pada kutikula crustasea yang telah di-dekalsifikasi dapat mencapai 80%. Jumlah kitin yang disintesis oleh organisme sangat besar tetapi tidak terakumulasi pada biosfer karena kitin diuraikan oleh mikroorganisme yang menggunakan kitin sebagai sumber energi. Proses
6
penguraian kitin sangat berpengaruh pada proses metamorfosis dari artropoda, demikian juga pada perkembangan berbagai organisme, termasuk vertebrata. Banyak material yang dapat dibuat dari kitosan, termasuk film, membran semipermeabel, serat, microcapsules, nanocapsules, dan pembuatan komposit dengan komponen inorganik. Kitosan membentuk film apabila kitosan yang dilarutkan pada larutan asam laktat atau asam asetat ≤ 2% (contohnya 1%) dikeringkan. Kekuatan tarik dari film kitosan berkisar antara 38 sampai 66 MPa, kurang lebih dua kali lipat dari kekuatan tarik dari plastik polietilena. Oligomer dari gugus glukosamin pada kitosan dengan derajat polimerisasi (DP) ≥ 30 memiliki sifat antimikroba terhadap beberapa bakteri Gram-negatif, bakteri Gram-positif dan bakteri asam laktat, dimana oligomer dengan DP yang rendah tidak memiliki sifat antimikroba. Oligomer kitosan dengan nilai DP yang rendah merupakan nutrien bagi bakteri, sementara oligomer dengan nilai yang lebih tinggi mempunyai sifat racun sebagai akibat dari sifat adhesi kitosan pada membran sel sehingga proses penyerapan nutrien melalui membran sel mikroba menjadi terhambat (Peter, 2005). Hasil dari sejumlah penelitian sampai saat ini menunjukkan bahwa kitosan dapat bersifat pembunuh bakteri atau penghambat bakteri, atau bahkan dapat membantu pertumbuhan bakteri sesuai dengan jenis bakterinya. Sejumlah hasil menunjukkan bahwa kitosan bersifat mencegah terhadap pertumbuhan sebagian besar bakteri patogen pada manusia dan bakteri perusak bahan pangan. Pengamatan dengan mikroskop elektron menunjukkan bahwa kitosan menyebabkan perubahan permukaan sel secara luas dan melapisi membran luar dengan sejenis struktur yang menyeluruh. Kitosan menempel dengan membran luar yang menyebabkan hilangnya fungsi pelindung dari membran. Sifat ini menyebabkan kitosan dapat digunakan untuk pelindung makanan. Aktivitas kitosan akan meningkat dengan bantuan pengawet makanan tradisional seperti asam benzoat, asam asetat dan sulfat. Kitosan juga dapat menghambat pertumbuhan fungi. Efek anti fungi dari kitosan pada pertumbuhan in vitro dari fungi patogen yang umum terdapat pada buah strawberry adalah pengurangan radius pertumbuhan dari Botrytis cinerea dan Rhizopus stolonifer pada media, dengan efek lebih besar apabila konsentrasinya dinaikkan. Infeksi jamur pada buah yang dilapisi kitosan dan disimpan pada suhu 13°C mulai terlihat pada hari ke 5 sedangkan infeksi jamur pada perlakuan kontrol (tanpa pelapisan) mulai muncul pada hari ke-1. Setelah penyimpanan selama 14 hari, lapisan kitosan dapat mengurangi pembusukan buah strawberry oleh fungi sampai 60%. Selain sifat antimikroba pada kitosan yang menghambat pertumbuhan mikroba secara langsung, kitosan dapat mengakibatkan timbulnya pertahanan pada buah akibat reaksi enzimatis. Kitosan meningkatkan produksi glukanohidrolase, komponen fenolik dan pembentukan senyawa fitoaleksin yang memiliki sifat anti fungi, dan mengurangi produksi enzim pembusukan seperti poligalakturonase dan pektin metil esterase (Muzzarelli dan Muzzarelli, 2007). Laham dan Lee (1995) menyatakan bahwa PE-Chitosan film memiliki tingkat degradasi lebih tinggi dibandingkan film komersial dengan bahan dasar tepung kanji ketika berada di dalam tanah. Suyatma et al. (2004) mencampur kitosan dengan polimer komersial polylactic acid dan memperoleh hasil bahwa ketahanan laju udara pada film kitosan menjadi meningkat. Lin dan Chuo (2004) menyatakan bahwa beberapa penelitian sebelumnya telah membuktikan bahwa kitosan dan turunannya mempunyai berbagai aktivitas biologis seperti sifat anti mikrobial, anti tumor, dan dapat membantu peningkatan ketahanan tubuh. Mereka membuktikan bahwa larutan kitosan mengandung antioksidan yang dibuktikan dengan kemampuan larutan kitosan tersebut mengurangi aktivitas radikal bebas seperti hidrogen peroksida, anion superoksida dan ion Cu2+ dengan cara mengikat ion radikal bebas tersebut. Kim dan Thomas (2007) juga menyatakan bahwa penambahan larutan kitosan 0,2%, 0,5%, dan 1,0% ke daging ikan salmon dapat mengurangi oksidasi
7
lemak. Mereka menyarankan kitosan untuk digunakan sebagai sumber antioksidan sehingga dapat memperpanjang umur simpan dari produk yang mengandung lemak karena kitosan juga mempunyai sifat anti mikroba.
2.5. Bawang Putih Bawang putih (Allium sativum Linn) termasuk dalam famili Amaryllicedae. Bawang putih mengandung minyak atsiri, kalsium, saltivine, sulfur, protein, lemak, karbohidrat, fosfor, besi, kalium, selium, scordinin, serta vitamin A, B, dan C (Syamsiah dan Tajudin, 2006). Minyak esensial bawang putih yang diperoleh dari distilasi uap terhadap umbi bawang putih terutama terdiri dari dialil disulfida (60%), dialil trisulfida (20%), alil propil disulfida (16%), sejumlah kecil disulfida dan dialil polisulfida yang dinamakan alisin (Seydim dan Sarikus, 2006). Ekstrak bawang putih memiliki sifat penghambat terhadap mikroba jenis tertentu. Bakteri S. aureus dan Bacillus cereus diketahui lebih sensitif terhadap film yang mengandung mikroba dibandingkan dengan bakteri E. coli dan S. typhimurium. Sifat antibiotik dari 1 mg alisin (senyawa pada bawang putih) diketahui setara dengan 15 IU penisilin (Seydim dan Sarikus, 2006). Sifat antibakteri dan antifungi (terhadap beberapa jenis bakteri Gram negatif dan Gram positif) pada bawang putih disebabkan oleh alisin. Ajoene, senyawa organosulfur yang diperoleh dari bawang putih, diketahui meningkatkan sifat anti malaria dari chloroquine terhadap bakteri P. berghei. Riset lebih lanjut juga menunjukkan sifat penghambat dari ekstrak bawang putih terhadap Helicobacter pylori, sejenis bakteri yang berperan dalam pembentukan kanker perut (Mazza dan Oomah, 1998). Alisin merupakan senyawa sulfur, tidak terdapat pada umbi bawang putih yang utuh tapi dalam bentuk asam amino non protein yaitu aliin (S-alil sistein sulfoksida) dan tidak memiliki sifat anti mikroba. Pada saat umbi dihancurkan enzim aliinase akan mengkatalis aliin menjadi piruvat, amonia dan asam alil sulfenik yaitu dua molekul yang secara spontan bereaksi membentuk alisin. Pada distilasi uap dengan tekanan atmosfir, alisin terdekomposisi menjadi dialil thiosulfida dan sulfidasulfida lainnya. Alisin tidak tahan terhadap pemanasan dan tidak stabil dalam pelarut organik (Dewick, 2003). Hasil penelitian Kumar dan Berwal (1998) melaporkan bahwa bawang putih dapat menghambat pertumbuhan bakteri patogen makanan seperti Staphylococcus aureus, Salmonella thypii, E. coli, dan Listeria monocynogenes. Karena itu bawang putih mempunyai potensi sebagai pengawet makanan olahan. Vaidya et al. (2008) menyatakan bahwa alisin yang terdapat dalam bawang putih berpengaruh terhadap rasa dan bau dari bawang putih. Alisin juga dinyatakan mempunyai sifat antioksidan. Aktivitas ini berupa pengikatan terhadap ion radikal bebas dari peroksida. Sifat anti mikroba ini diperoleh dari asam sulfenik yang terbentuk dari dekomposisi alisin pada bawang putih.
2.6. Parameter Pengujian Kerupuk Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (2008), kerupuk diartikan sebagai makanan yang dibuat dari adonan tepung dicampur dengan lumatan udang atau ikan, setelah dikukus disayat-sayat tipis atau dibentuk dengan alat cetak, dijemur agar mudah digoreng. Kerupuk memiliki tekstur berongga dan renyah, hal ini merupakan salah satu mutu dari kerupuk. Sifat renyah pada produk kerupuk dan crackers berpengaruh terhadap kualitas produk pangan dan berperan dalam metode penyimpanan suatu produk pangan (Wirakartakusumah et al., 1989). Perubahan yang terjadi pada produk setelah digoreng di antaranya adalah penguapan air, kenaikan suhu produk yang mengakibatkan reaksi pencoklatan serta perubahan bentuk dan ukuran
8
produk yang digoreng. Keluarnya air dari bahan akan disertai penyerapan minyak goreng ke dalam produk, serta terjadi perubahan densitas produk selama penggorengan (Supartono et al., 2000). Timbulnya warna pada permukaan bahan disebabkan oleh reaksi browning atau reaksi Maillard. Warna ini merupakan hasil reaksi dari gula dan protein yang terdapat di dalam makanan dan terjadi terutama pada suhu tinggi (Ketaren, 1989). Penggorengan kerupuk bertujuan untuk memanaskan kerupuk kering sehingga molekul air yang masih terikat pada struktur kerupuk menguap dan menghasilkan tekanan uap yang mengembangkan struktur kerupuk. Penggorengan juga bertujuan untuk memperoleh bahan pangan goreng yang mempunyai aroma dan rasa yang menarik (Setiawan, 1998). Minyak goreng pada proses penggorengan berfungsi sebagai medium penghantar panas, penambah rasa gurih, penambah nilai gizi dan kalori pada bahan pangan (Ketaren, 1989). Makanan goreng umumnya memiliki struktur yang sama yaitu terdiri dari bagian hati (core), lapisan luar hati (crust) dan lapisan terluar makanan goreng (outer zone surface). Bagian hati (core) merupakan bagian makanan goreng yang masih mengandung air. Pada makanan tipis seperti keripik bagian ini hampir tidak ada, yang ada hanya bagian crust. Lapisan luar hati (crust) merupakan hasil dehidrasi pada proses penggorengan. Air yang hilang pada bagian luar akibat penguapan air akan diisi oleh minyak. Bagian permukaan paling luar (outer zone surface) merupakan bagian paling luar makanan goreng yang berwarna coklat kekuningan. Warna coklat merupakan hasil reaksi browning. Warna permukaan paling luar tersebut dipengaruhi oleh komposisi makanan, suhu, dan lama penggorengan (Ketaren, 1989). Menurut Ketaren (1989) tipe penyebab ketengikan dalam lemak dibagi atas tiga golongan yaitu ketengikan oleh oksidasi, ketengikan oleh enzim, dan ketengikan oleh proses hidrolisa. Berbagai jenis minyak atau lemak akan mengalami perubahan flavor dan bau sebelum terjadi proses ketengikan. Hal ini dikenal sebagai reversion. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pengembangan dari reversion ini adalah suhu, cahaya atau penyinaran, tersedianya oksigen, dan adanya logam-logam yang bersifat sebagai katalisator pada proses oksidasi. Peningkatan kadar air dapat meningkatkan laju reaksi deteriorasi dengan cepat. Makanan kering mengalami kerusakan apabila menyerap uap air yang berlebih. Kerusakan ini cukup kompleks karena dapat melibatkan berbagai jenis reaksi deteriorasi yang lain yang sensitif terhadap perubahan aw. Penyerapan uap air ditandai dengan peningkatan kadar uap air. Peningkatan kadar air dapat menyebabkan hilangnya kerenyahan (Arpah, 2001). Arpah (2001) menyatakan bahwa kerenyahan merupakan suatu perubahan sifat fisik pada bahan pangan akibat dari reaksi deteriorasi selama penyimpanan yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu. Tergantung pada tingkat deteriorasi yang berlangsung, perubahan tersebut dapat menyebabkan produk pangan tidak dapat digunakan untuk tujuan seperti yang seharusnya atau bahkan tidak dapat dikonsumsi sehingga dikategorikan sebagai bahan kadaluwarsa. Katz dan Labuza (1981) melaporkan bahwa kerenyahan makanan kudapan menurun dengan meningkatnya aw produk. Apabila aw mencapai 0,35-0,50 maka kerenyahannya, yang menjadi ciri khas produk makanan ringan, menjadi hilang. Air akan melarutkan dan melunakkan matriks pati dan protein yang ada pada sebagian bahan pangan yang mengakibatkan perubahan kekuatan mekanik termasuk kerenyahan. Laju penyerapan air juga dipengaruhi oleh kemampuan air menembus kemasan plastik. Makin besar pori-pori plastik maka laju penyerapan air akan makin cepat. Laju penyerapan air akan semakin kecil pada saat kerupuk hampir mencapai kondisi keseimbangan terhadap lingkungan.
9
III. METODOLOGI 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Pengemasan, Laboratorium DIT dan Laboratorium Pengawasan Mutu Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB, Laboratorium Departemen Teknologi Hasil Hutan IPB, serta Laboratorium Kemasan dan Material Balai Pengujian Mutu Barang Ekspor dan Impor Departemen Perdagangan, Jakarta. Penelitian dilakukan mulai Mei 2009 sampai Juli 2010.
3.2. Bahan dan Alat Bahan-bahan yang digunakan antara lain kitosan, asam asetat, gliserol, aquades, ekstrak bawang putih, alkohol, indikator PP, dan KOH. Produk yang dikemas di dalam plastik adalah kerupuk udang yang telah digoreng. Kerupuk ini dibeli di Pasar Anyar, Bogor, kitosan didapatkan dari Laboratorium Departemen THP, FPIK IPB, sementara ekstrak bawang putih diekstrak dari bawang putih di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balitro). Peralatan yang digunakan pada pembuatan kemasan aktif dan pengujian mutu produk terkemas antara lain peralatan gelas, oven, pelat kaca, peralatan titrasi, hot plate magnetic stirrer, neraca digital, dan termometer. Alat yang digunakan untuk uji sifat fisis dan mekanis film antara lain digital thickness gauge, tensile strength and elongation tester strograph, moisture cupmeter dan spektrofotometer visible. Plastik yang digunakan untuk mengemas kerupuk selama penyimpanan adalah kemasan plastik polipropilena (PP).
3.3. Metode Penelitian Penelitian ini dibagi menjadi empat tahap yaitu (i) pembuatan film berbahan kitosan; (ii) uji pengaruh konsentrasi gliserol terhadap kekuatan seal kemasan; (iii) uji sifat fisik dan mekanis kemasan, dan (iv) aplikasi kemasan pada kerupuk udang.
3.3.1. Pembuatan film berbahan kitosan Prosedur pembuatan film kitosan yang terbaik menurut Wardhani (2008) yaitu 3 g kitosan dilarutkan dalam asam asetat 1% (v/v) sebanyak 96,5 ml lalu dipanaskan di atas penangas sambil diaduk selama 60 menit sampai homogen. Suhu larutan dijaga tidak melebihi 50°C karena zat antimikroba pada kitosan dikhawatirkan akan rusak pada suhu tinggi. Setelah larutan homogen maka segera ditambah gliserol 0,5 ml yang berfungsi sebagai plasticizer. Larutan film lalu disimpan dalam oven bersuhu 40°C selama 24 jam kemudian dituang ke atas cetakan pelat kaca secara merata dan dikeringkan selama 24 jam di oven bersuhu 40°C. Diagram alir proses pembuatan dapat dilihat pada Gambar 1.
10
Kitosan 3 g Asam asetat 1% 96,5 ml Pelarutan
Homogenisasi selama 10 menit Pemanasan 50°C selama 60 menit Ekstrak bawang putih 0 dan 1 ml
Gliserol 0,5 ml Larutan film
Pendinginan 40°C selama 24 jam Penuangan di pelat kaca
Pengeringan 40°C selama 24 jam Pelepasan film dari cetakan
Film kitosan Gambar 1. Skema proses pembuatan larutan film kitosan
3.3.2. Uji pengaruh konsentrasi gliserol terhadap kekuatan seal plastik Uji pengaruh konsentrasi gliserol terhadap kekuatan seal plastik dilakukan secara kualitatif yaitu dengan membandingkan kekuatan seal dari plastik dengan cara disobek pada bagian seal-nya. Plastik yang bagian seal-nya lebih kuat akan lebih tahan terhadap gaya tarik yang diberikan sehingga bagianyang sobek adalah plastiknya sedangkan bagian seal-nya akan tetap utuh. Konsentrasi gliserol yang diberikan adalah 0,5 %, 0,8 % dan 1 % (v/v).
3.3.3. Uji Fisik dan Mekanis Kemasan Uji sifat fisik dan mekanis kemasan dilakukan untuk mengetahui kualitas kemasan yang diproduksi dan membandingkan dengan kemasan konvensional yang telah ada saat ini. Uji yang dilakukan meliputi ketebalan, kadar air film, kekuatan tarik dan persen pemanjangan (elongasi), laju transmisi uap air, dan nilai transparansi plastik. Prosedur analisis disajikan pada Lampiran 1.
11
3.3.4. Aplikasi kemasan pada kerupuk udang Kemasan plastik yang diperoleh digunakan untuk mengemas produk olahan yaitu kerupuk udang, kemudian produk tersebut disimpan selama jangka waktu tertentu untuk kemudian dianalisis dan dibandingkan hasilnya dengan plastik kemasan konvensional yang banyak digunakan pada saat ini. Produk yang digunakan adalah kerupuk udang karena produk ini mudah rusak sehingga mudah untuk diamati. Produk disimpan selama tiga hari pada suhu ruang karena diperkirakan kerupuk udang akan mengalami penurunan mutu yang signifikan setelah tiga hari. Kemasan plastik yang digunakan sebagai pembanding adalah plastik PP karena plastik ini merupakan bahan yang paling umum digunakan sebagai pengemas kerupuk udang. Kerupuk udang yang telah disimpan selama tiga hari lalu diuji parameter mutunya untuk mengetahui efektivitas dari kemasan yang dibuat. Parameter yang digunakan antara lain kadar air, ketengikan (kadar asam lemak bebas), dan nilai kekerasan untuk mengetahui penerimaan panelis terhadap kerupuk udang yang telah disimpan selama tiga hari. Prosedur analisis disajikan pada Lampiran 1.
12
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Pembuatan Film Film yang dibuat pada riset ini dibuat dari kitosan dengan penambahan ekstrak bawang putih sebagai bahan aktif. Kitosan dilarutkan dengan menggunakan asam asetat 1% sedangkan sebagai plasticizer digunakan gliserol. Proses pembuatan film dilakukan sesuai dengan prosedur menurut Wardhani (2008) dan Zainab (2009). Kitosan dilarutkan pada larutan asam asetat 1% pada suhu 50°C selama 60 menit sambil dilakukan pengadukan sehingga larutan menjadi homogen dan kental. Lembaran film didapatkan setelah larutan film dituangkan ke plat kaca berukuran 20 × 28 cm dan dikeringkan di dalam oven bersuhu 40°C selama 24 jam. Hasil film yang didapatkan untuk film tanpa penambahan ekstrak bawang putih berwarna lebih terang. Hal ini terjadi karena ekstrak bawang putih berwarna coklat gelap sehingga mempengaruhi warna film yang dibentuk. Penampakan dari kedua jenis film tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.
A
B
Gambar 2. Penampakan dari kedua jenis film : (A) film tanpa penambahan ekstrak bawang putih; (B) film dengan penambahan ekstrak bawang putih Fessenden dan Fessenden (1995) menyatakan bahwa kitosan lebih mudah larut dalam asam asetat 1-2%. Selama pencampuran akan reaksi antara kitosan dan asam asetat berupa ikatan hidrogen dan gaya Van der Walls. Peter (2005) juga menyatakan bahwa kitosan membentuk film apabila kitosan yang dilarutkan pada larutan asam laktat atau asam asetat ≤ 2% (contohnya 1%) dikeringkan. Kekuatan tarik dari film kitosan berkisar antara 38 sampai 66 MPa, kurang lebih dua kali lipat dari kekuatan tarik dari plastik polyethylene. Muzzarelli dan Muzzarelli (2007) menyatakan bahwa hasil dari sejumlah penelitian sampai saat ini menunjukkan bahwa kitosan dapat bersifat pembunuh bakteri atau penghambat bakteri, atau bahkan dapat membantu pertumbuhan bakteri sesuai dengan jenis bakterinya. Sejumlah hasil menunjukkan bahwa kitosan bersifat mencegah terhadap pertumbuhan sebagian besar bakteri patogen pada manusia dan bakteri perusak bahan pangan. Alexander dan Rhee (2005) juga menyatakan bahwa oligomer dari gugus glukosamin pada kitosan dengan derajat polimerisasi (DP) ≥ 30 memiliki sifat antimikroba terhadap beberapa bakteri Gram-negatif, bakteri Gram-positif dan bakteri asam laktat, dimana oligomer dengan DP yang rendah tidak memiliki sifat antimikroba. Oligomer kitosan dengan
13
nilai DP yang rendah merupakan nutrien bagi bakteri, sementara oligomer dengan nilai yang lebih tinggi mempunyai sifat racun sebagai akibat dari sifat adhesi kitosan pada membran sel sehingga proses penyerapan nutrien melalui membran sel mikroba menjadi terhambat. Kitosan juga mengandung antioksidan yang dapat membantu menambah umur simpan kerupuk. Kitosan ini dapat mengikat radikal bebas antara lain hidrogen peroksida, anion superoksida dan ion Cu2+. Karena itu film kitosan cocok digunakan untuk mengemas produk yang mengandung minyak atau lemak (Lin dan Chuo, 2004; Kim dan Thomas, 2007). Plasticizer yang digunakan dalam pembuatan film ini adalah gliserol. Menurut Noureddini et al. (1998), gliserol mempunyai keunggulan sebagai plasticizer karena titik didih yang tinggi sehingga tidak ada gliserol yang menguap dalam proses dibandingkan dengan dietilena glikol monometil eter (DEGMENT), etilena glikol (ET), dietilena glikol (DEG), trietilena glikol (TEG) dan tetraetilena glikol. Hal ini didukung dengan tidak adanya interaksi gliserol dan molekul protein di dalam bahan baku plastik. Gontard et al. (1993) juga menyatakan bahwa gliserol sangat kompatibel dengan film hidrofilik seperti kitosan dan akan menghasilkan film yang lebih fleksibel, halus, dan tidak rapuh. Bahan aktif, dalam hal ini ekstrak bawang putih, ditambahkan setelah larutan homogen dengan tetap dilakukan pengadukan sampai ekstrak bawang putih tercampur secara merata. Pencampuran ekstrak bawang putih dilakukan paling akhir karena dikhawatirkan bahan aktif yang terdapat pada ekstrak bawang putih akan rusak apabila mengalami pemanasan dalam waktu lama karena pada umumnya rempah-rempah sensitif terhadap pemanasan (Chen et al., 1985). Hal ini diperkuat dengan pernyataan Dewick (2003) yang menyatakan bahwa alisin yang terdapat pada bawang putih tidak tahan terhadap pemanasan. Ekstrak bawang putih yang digunakan dihasilkan dari proses ekstraksi menggunakan pelarut metanol. Ekstraksi dilakukan dengan menggunakan metode maserasi. Hasil ekstraksi yang diperoleh berupa ekstrak kental. Bawang putih juga diketahui mempunyai sifat antioksidan. Vaidya et al. (2008) menyatakan bahwa alisin yang berpengaruh terhadap rasa dan bau dari bawang putih juga dinyatakan mempunyai sifat antioksidan. Aktivitas ini berupa pengikatan terhadap ion radikal bebas dari peroksida. Sifat anti mikroba ini diperoleh dari asam sulfenik yang terbentuk dari dekomposisi alisin pada bawang putih. Sifat antioksidan ini diharapkan dapat meningkatkan umur simpan dengan cara mengurangi oksidasi yang terjadi pada kerupuk. Zainab (2009) menyatakan bahwa film yang ditambah ekstrak bawang putih mempunyai aktivitas penghambatan terhadap Salmonella dengan konsentrasi ekstrak bawang putih 0,4% dan 0,6%. Ketika film tersebut diaplikasikan untuk mengemas produk pangan, yaitu bakso ikan, hasil penelitian menunjukkan bahwa film yang ditambah ekstrak bawang putih 6% dapat memperpanjang umur simpan bakso sampai dua hari pada penyimpanan suhu ruang, sebanding dengan bakso yang diberi bahan tambahan Sodium Tripolifosfat (STTP) 0,25%. Pada permukaan film yang ditambah ekstrak bawang putih dapat terlihat adanya serat-serat halus yang berasal dari ekstrak bawang putih. Hal ini diduga dapat mempengaruhi nilai kekuatan tarik atau elongasi dari film tersebut. Film yang diperoleh juga mempunyai aroma yang khas sesuai dengan bahan pembuatnya. Film tanpa penambahan ekstrak bawang putih berbau agak asam sebagai akibat dari penggunaan asam asetat dan juga masih ada bau amis udang sebagai akibat dari penggunaan kitosan sementara film dengan penambahan ekstrak bawang putih mempunyai bau agak asam dan juga berbau bawang putih. Aroma dari ekstrak bawang putih akan mempengaruhi aroma dari bahan kemasan yang dikemas sehingga dapat mempengaruhi penerimaan dari konsumen. Proses pembuatan film ini tidak membutuhkan teknologi tinggi sehingga mudah diterapkan dalam skala kecil tetapi diperlukan pengembangan atau desain alat produksi agar proses produksi film ini dapat diterapkan dalam skala industri.
14
4.2. Pengaruh Perbedaan Konsentrasi Gliserol terhadap Kekuatan Sealing Plastik Gliserol yang dicampurkan ke larutan bervariasi yaitu 0,5%, 0,8% dan 1% (v/v). Perbandingan karakteristik dari ketiga jenis film tersebut secara kualitatif disajikan pada Tabel 2. Perbedaan dari ketiga jenis film tersebut dapat dilihat pada Gambar 3 sementara penampakan dari hasil seal dari film tersebut dapat dilihat pada Gambar 4.
(a)
(b)
(c) Gambar 3. Film dengan konsentrasi gliserol : (a) 0,5%; (b) 0,8%; dan (c) 1%
15
Hasil seal
(a)
Hasil seal
(b)
Hasil seal
(c) Gambar 4. Hasil seal film dengan konsentrasi gliserol : (a) 0,5%; (b) 0,8%; dan (c) 1%
16
Tabel 2. Pengaruh konsentrasi gliserol terhadap karakteristik film Konsentrasi gliserol (v/v) Tekstur kemasan Kelenturan kemasan Kekuatan seal 0,5% kasar kaku agak kuat 0,8% agak kasar agak kaku lemah 1,0% halus lentur lemah Gambar 3 menunjukkan film yang dibuat dengan konsentrasi gliserol yang berbeda. Pada Tabel 2 dapat dilihat bahwa film yang dihasilkan dengan konsentrasi gliserol 0,5% lebih kasar dan kaku. Film yang dihasilkan dari larutan dengan konsentrasi gliserol 0,8 % lebih plastis dan lentur tetapi teksturnya masih agak kasar sementara film yng dihasilkan dari larutan yang menggunakan konsentrasi gliserol 1% teksturnya lebih halus dan lentur. Film yang telah diperoleh lalu dikelim untuk melihat pengaruh gliserol terhadap kekuatan sealing film tersebut. Pada Gambar 4 terlihat bahwa kekuatan seal setiap film berbeda. Pada film dengan konsentrasi gliserol 0,5% terlihat bahwa jika kedua ujung film tersebut ditarik untuk membuka hasil seal-nya maka film tersebut menjadi robek di bagian seal-nya. Sementara pada film dengan gliserol 0,8% dan 1% terlihat bahwa apabila kedua ujung film ditarik maka hasil seal-nya akan terlepas. Berdasarkan hasil tersebut maka dapat ditarik kesimpulan bahwa hasil seal dari film dengan gliserol 0,5% lebih kuat dibandingkan dengan hasil seal dari film dengan gliserol 0,8% dan 1%. Hal ini terbukti dari hasil seal film yang tidak terlepas walaupun ditarik. Apabila ditarik lebih kuat maka film tersebut akan robek pada bagian seal-nya yang berarti bahwa nilai kekuatan seal-nya lebih besar dari nilai ketahanan sobeknya. Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi gliserol berpengaruh positif terhadap sifat plastis dari film yang dihasilkan tetapi tidak berpengaruh positif terhadap kekuatan seal dari film tersebut. Semakin besar konsentrasi gliserol yang digunakan maka film yang diperoleh semakin plastis sementara kekuatan seal yang diperoleh semakin lemah. Atas kesimpulan ini maka diputuskan untuk menggunakan film dengan konsentrasi gliserol 0,5% dalam penelitian selanjutnya.
4.3. Karakteristik Fisis dan Mekanis Kemasan Salah satu fungsi utama kemasan yaitu melindungi produk dari kerusakan terutama kerusakan karena faktor mekanis dan kerusakan yang disebabkan karena perpindahan uap air dan gas serta mikroba. Karena itu maka pemilihan bahan yang digunakan sangat mempengaruhi fungsi kemasan yang dihasilkan karena setiap bahan mempunyai karakteristik tertentu. Akan tetapi penambahan agen antimikroba ke dalam kemasan dapat berakibat sebaliknya yaitu penurunan nilai fisik dan mekanis dan perubahan sifat optis dari kemasan tersebut sehingga perlu diperhatikan kecocokan dari agen antimikroba yang digunakan dan bahan utama pembuat kemasan tersebut (Ahvenainen, 2003).
4.3.1. Ketebalan Ketebalan merupakan indikator kekuatan suatu bahan dimana bahan yang mempunyai ketebalan lebih tinggi pada umumnya lebih kuat dan lebih tahan terhadap kerusakan akibat benturan secara mekanis. Ketebalan film akan berpengaruh terhadap kuat tarik, persen pemanjangan, dan laju transmisi gas (Park et al., 1993). Hasil pengukuran dari ketebalan kemasan disajikan pada Gambar 5.
17
Nilai ketebalan (mm)
0.250
0.200
0.202 0.182 0.150
0.100
0.050
0.043 0.000 Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP
Jenis Kemasan Gambar 5. Nilai ketebalan kemasan yang digunakan Gambar 5 menunjukkan bahwa film yang ditambah ekstrak bawang putih mempunyai ketebalan yang lebih besar daripada film kitosan. Volume larutan yang dipakai untuk membuat kedua jenis film dan luas cetakan sama yaitu 100 ml dan 20 × 28 cm2. Perbedaan ketebalan ini diduga karena ekstrak bawang putih mengandung sejumlah senyawa seperti dialil disulfida, dialil trisulfida, alil propil disulfida, sejumlah kecil disulfida dan dialil polisulfida yang dinamakan alisin (Seydim dan Sarikus, 2006). Adanya senyawa-senyawa ini mengakibatkan total padatan yang terdapat pada film yang ditambah ekstrak bawang putih menjadi lebih banyak daripada total padatan pada film. Ketebalan PP yang digunakan jauh lebih kecil daripada ketebalan film kitosan. Hal ini terjadi karena film yang diproduksi getas dan kekuatan tariknya kecil sehingga harus diproduksi lebih tebal agar film tersebut tidak sobek.
4.3.2. Kekuatan Tarik dan Elongasi Kekuatan tarik menunjukkan ukuran ketahanan film, yaitu regangan maksimal yang dapat diterima sampel sebelum putus, sedangkan persen pemanjangan merupakan perubahan panjang maksimum yang dialami film pada saat sampel sobek. Nilai kekuatan tarik sangat berpengaruh pada kekuatan mekanis film. Semakin tinggi kekuatan tarik suatu kemasan maka semakin kuat pula kemasan tersebut dalam menahan benturan dan semakin besar pula bobot yang dapat dibawa dalam kemasan tersebut. Sementara nilai elongasi menentukan elastisitas dari kemasan tersebut. Semakin besar nilai elongasi suatu kemasan maka semakin tinggi elastisitasnya. Nilai kekuatan tarik dan nilai elongasi bersifat spesifik sesuai dengan jenis bahan yang digunakan. Nilai kekuatan tarik dan nilai elongasi dari kemasan yang diuji disajikan pada Gambar 6 dan Gambar 7.
18
20
Nilai Kekuatan tarik (N)
18 16
17.237 × 10¹
14 12 10 8 6 4
4.569 3.409
2 0 Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP●)
Jenis Kemasan Gambar 6. Nilai kekuatan tarik kemasan yang digunakan ●) Sumber : Benning (1983) 250
Nilai Elongasi (%)
200
176.530
150
100
107.897
50
60
0 Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP●)
Jenis Kemasan Gambar 7. Nilai elongasi kemasan yang digunakan ●) Sumber : Benning (1983) Film kitosan tanpa ekstrak bawang putih memiliki nilai kekuatan tarik lebih tinggi dari film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih. Hal ini diduga terjadi karena penambahan ekstrak bawang putih menyebabkan film menjadi bersifat lebih liat tetapi mengurangi sifat kaku yang tadinya terdapat pada film kitosan. Akibatnya yaitu film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih menjadi lebih plastis tetapi lebih mudah putus. Film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih memiliki nilai elongasi yang lebih besar dari film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih. Hal ini diduga terjadi karena ekstrak bawang putih yang ditambahkan yang berupa oleoresin akan mengisi ruang antar molekul daerah yang tidak berbentuk pada struktur polimer dan akan meningkatkan kerapatan ruang antar molekul (Ahvenainen, 2003). Hal ini menyebabkan struktur yang terbentuk lebih padat sehingga film yang dihasilkan lebih plastis. Kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih dapat membentuk tekstur film yang baik karena
19
mempunyai kemampuan mengikat komponen air dan minyak (mengandung gugus OH dan atau gugus NH₂) yang terdapat di dalam ekstrak bawang putih (Brzeski, 1987). Benning (1983) menyatakan bahwa kekuatan tarik PP sebesar 172,368 N/mm2. Hal ini sangat besar apabila dibandingkan dengan kekuatan tarik film kitosan dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih yaitu sebesar 4,569 N/mm2 dan 3,409 N/mm2. Akibat dari nilai kekuatan tarik yang rendah ini yaitu film kitosan yang diproduksi tidak dapat digunakan untuk mengemas produk yang berbobot besar.
4.3.3. Laju Transmisi Uap Air (Water Vapor Transmission Rate) Laju transmisi uap air merepresentasikan kemampuan suatu kemasan untuk menahan uap air untuk masuk ke dalam kemasan. Nilai laju transmisi uap air (WVTR) disajikan pada Gambar 8. 160
Nilai WVTR (gr/m2/hari)
140 120
132.29
126.55
100 80 60 40 20
12 0 Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP●)
Jenis Kemasan Gambar 8. Nilai WVTR kemasan yang digunakan ●) Sumber : Benning (1983) Laju transmisi uap air dipengaruhi oleh aw, RH, suhu, ketebalan, jenis dan konsentrasi plasticizer, dan sifat bahan pembentuk film. Semakin rendah nilai laju transmisi uap air maka film tersebut semakin baik. Film yang terbuat dari bahan polisakarida merupakan polimer polar dan mempunyai tingkat ikatan hidrogen tinggi karena mengandung gugus hidroksil, sehingga memiliki laju transmisi uap air yang tinggi (Krochta et al., 1994). Gambar 8 menunjukkan bahwa nilai laju transmisi uap air pada film kitosan tanpa ekstrak bawang putih lebih besar. Hal ini terjadi diduga karena ketebalan film yang lebih kecil dan kerapatan molekul pada film yang ditambah ekstrak bawang putih lebih besar. Film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih memiliki ketebalan yang lebih besar sehingga menyebabkan uap air lebih lama untuk melewati kemasan karena jarak yang ditempuh menjadi lebih jauh. Selain itu menurut Ahvenainen (2003) ekstrak bawang putih yang ditambahkan ke dalam film kitosan akan mengisi ruang antar molekul daerah yang tidak berbentuk pada struktur polimer dan akan meningkatkan kerapatan ruang antar molekul. Hal ini menyebabkan uap air menjadi lebih susah untuk melewati kemasan. Menurut Krochta et al., (1994) ekstrak bawang putih mengandung minyak dan air. Komponen minyak dan lemak mempunyai sifat perlindungan yang tinggi terhadap uap air sehingga akan mengurangi sifat hidrofilik film kitosan. Karena itu uap air akan lebih susah untuk melewati kemasan tersebut.
20
Uap air di dalam kemasan tidak disukai karena akan meningkatkan aw di dalam produk dan memicu tumbuhnya mikroba yang pada akhirnya akan menurunkan umur simpan produk. Karena itu kemasan yang baik adalah kemasan yang mempunyai nilai laju transmisi uap air rendah. Katz dan Labuza (1981) menyatakan bahwa laju penyerapan air dipengaruhi oleh kemampuan air menembus kemasan kemasan. Makin besar pori-pori kemasan maka laju penyerapan air akan makin cepat. Perpindahan uap air dari lingkungan ke dalam kemasan dapat terjadi apabila nilai aw di dalam kemasan lebih rendah daripada nilai aw lingkungan. Akan tetapi nilai perpindahan ini akan semakin kecil apabila nilai aw produk sudah hampir sama dengan nilai aw lingkungan sehingga nilai transmisi ini akan semakin kecil setiap hari. Nilai laju transmisi uap air dari PP menurut Benning (1983) berkisar antara 10-12 g/m2/24 jam. Nilai ini jauh lebih kecil daripada nilai transmisi uap air dari kedua film yang diproduksi. Perbedaan ini terjadi karena permeabilitas film kitosan yang diproduksi tersebut yang sangat tinggi sehingga mudah dilewati oleh uap air.
4.3.4. Transparansi Transparansi adalah kemampuan suatu bahan untuk meneruskan cahaya. Parameter ini tidak terlalu berpengaruh terhadap kualitas kemasan tetapi lebih berpengaruh kepada penampilannya dan preferensi konsumen. Kemasan yang lebih transparan umumnya lebih disukai konsumen. Selain itu kemasan yang lebih transparan juga lebih baik untuk menampilkan produk di dalam kemasan kepada konsumen sehingga lebih berguna sebagai media promosi. Nilai transparansi kemasan disajikan pada Gambar 9. 90.0
Nilai Transparansi (% T)
80.0
81.6 70.0
73.4
60.0
62.9
50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP
Jenis Kemasan Gambar 9. Nilai transparansi kemasan yang digunakan Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai transparansi dari film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih bernilai lebih besar. Hal ini terjadi karena ekstrak bawang putih yang ditambahkan berwarna coklat. Hal ini menyebabkan terjadinya perubahan warna larutan menjadi lebih gelap sehingga film yang dihasilkan juga lebih gelap. Warna coklat ini didapatkan sewaktu pengeringan bawang putih dimana warna bawang putih yang semula putih berubah menjadi coklat. Nilai transparansi dari PP bernilai paling tinggi. Hal ini terjadi karena plastik PP yang digunakan merupakan plastik bening sehingga lebih mudah untuk mengantarkan cahaya. Selain itu plastik PP yang digunakan juga lebih tipis sehingga mempermudah cahaya untuk menembus kemasan
21
tersebut. Perbandingan nilai sifat fisis dan mekanis dari film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih, film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih dan plastik PP disajikan pada Tabel 3. Tabel 3. Perbandingan nilai sifat fisis dan mekanis ketiga jenis kemasan yang digunakan Satuan
Film kitosan
Film kitosan + EBP
PP
Ketebalan
mm
0,182
0,202
0,043
Kuat tarik
N/mm²
4,569
3,409
172,368a
Elongasi
%
107,9
176,53
40-60a
g/m²/hari
132,29
126,55
10-12a
%
73,4
62,9
81,6
Karakteristik kemasan
Laju transmisi uap air Transparansi Sumber : a : Benning (1983)
Berdasarkan tabel tersebut dapat disimpulkan bahwa film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih memiliki sifat fisis dan mekanis yang lebih jelek dari plastik PP kecuali pada nilai elongasi. Hal ini menunjukkan bahwa film AM dan film AM yang ditambah ekstrak bawang putih belum cukup baik untuk digunakan sebagai kemasan komersial karena selain biaya produksinya lebih besar, film ini juga masih mempunyai karakteristik yang lebih jelek daripada PP, terutama parameter nilai laju transmisi uap air. Karakterisitik yang lebih jelek ini mengakibatkan proses perlindungan yang diberikan kemasan kepada produk lebih lemah sehingga produk lebih mudah rusak.
4.4. Aplikasi Kemasan pada Kerupuk Udang Penyimpangan suatu produk dari mutu awalnya disebut deteriorasi. Produk pangan mengalami deteriorasi segera setelah diproduksi. Reaksi deteriorasi dimulai dengan persentuhan produk dengan udara, oksigen, uap air, cahaya atau akibat perubahan suhu. Reaksi ini juga dapat diawali oleh hentakan mekanis. Tingkat deteriorasi produk dipengaruhi oleh lamanya penyimpanan, sedangkan laju deteriorasi dipengaruhi oleh kondisi lingkungan penyimpanan (Arpah, 2001). Produk yang digunakan sebagai bahan yang dikemas yaitu kerupuk udang. Kerupuk udang dipilih karena mudah diuji, cepat rusak, dan berkadar air rendah karena film ini sangat mudah rusak apabila terkena air. Kerupuk udang juga cocok digunakan sebagai bahan uji karena cocok untuk menguji sifat permeabilitas film yang diproduksi. Parameter yang diuji yaitu kadar air, kekerasan bahan, dan kadar asam lemak bebas. Parameter kadar air dan kekerasan dapat dibandingkan dengan nilai permeabilitas film yang digunakan. Kerupuk udang yang telah digoreng dikemas dalam film yang telah dikelim lalu disimpan pada suhu ruang dan suhu 45°C. Pengujian dilakukan setiap hari selama tiga hari penyimpanan. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan hasil yang didapat dengan kerupuk udang yang dikemas dengan plastik PP karena kemasan inilah yang umumnya digunakan sebagai kemasan untuk kerupuk di pasaran.
22
4.4.1. Kadar Air Pengaruh kadar air sangat penting dalam menentukan daya awet dari makanan. Hal ini karena faktor ini akan mempengaruhi sifat fisik (kekerasan dan kekeringan) dan sifat fisiko kimia, perubahan kimia (browning non enzimatis), kerusakan mikrobiologis dan perubahan enzimatis (Winarno dan Jennie, 1984). Hasil pengujian dari kadar air kerupuk udang disajikan pada Gambar 10. A
B 10.0
10.0
Kadar Air (%)
8.0 7.0 6.0
Kerupuk tanpa kemasan Kemasan PP
5.0 4.0
Film Kitosan
3.0 2.0 1.0 0.0
Film Kitosan + EBP
9.0 8.0
Kadar Air (%)
9.0
7.0 6.0
Kerupuk tanpa kemasan Kemasan PP
5.0 4.0
Film Kitosan
3.0 2.0 1.0
Film Kitosan + EBP
0.0
0 1 2 3 0 1 2 3 Lama Penyimpanan (Hari) Lama Penyimpanan (Hari) Gambar 10. Kadar air kerupuk udang selama penyimpanan : (A) pada suhu kamar; (B) pada suhu 45°C
Kerupuk merupakan bahan kering yang bersifat higroskopis, yaitu mampu menyerap molekul air dari lingkungannya dengan baik. Hal ini menyebabkan penurunan mutu kerupuk sangat dipengaruhi oleh permeabilitas kemasannya karena permeabilitas kemasan akan sangat mempengaruhi jumlah uap air yang dapat masuk ke dalam kemasan. Gambar 10 menunjukkan bahwa kadar air dari kerupuk yang disimpan pada suhu kamar meningkat setiap harinya, bahkan kerupuk yang dikemas dengan film kitosan dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih memiliki nilai kadar air berturut-turut 8,69% dan 8,68% pada hari ke-3. Nilai ini hampir sama dengan kadar air kerupuk yang disimpan tanpa melalui pengemasan yaitu sebesar 8,99%. Hal ini dapat terjadi karena film tersebut memiliki nilai permeabilitas yang tinggi, nilai transmisi uap air dari film kitosan dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih berturut-turut adalah 132,29 g/m2/hari dan 126,55 g/m2/hari. Sementara kerupuk yang dikemas dengan plastik PP memiliki nilai kadar air yang paling rendah. Hal ini terjadi karena plastik PP mempunyai nilai permeabilitas yang rendah. Menurut Syarief dan Halid (1993), sifat PP yang lebih kaku dan tidak mudah sobek dibandingkan plastik PE (LDPE dan HDPE) menjadikan plastik PP cocok digunakan sebagai bahan pengemas produk makanan kering khususnya kerupuk yang mudah rusak. Gambar 10 juga menunjukkan bahwa kadar air kerupuk udang yang disimpan pada suhu kamar cenderung lebih tinggi daripada kadar air kerupuk udang yang disimpan pada suhu 45°C. Hal ini diduga terjadi karena kelembaban relatif dari tempat penyimpanan pada suhu 45°C cukup rendah sehingga tidak terjadi perpindahan uap air dari lingkungan ke kerupuk. Hal ini menyebabkan kadar air kerupuk tidak meningkat bahkan menurun karena kandungan air dari kerupuk justru berpindah ke lingkungan. Karakteristik film kitosan yang memiliki permeabilitas tinggi menyebabkan film ini sangat lemah dalam melindungi produk terhadap penurunan kualitas akibat pengaruh kadar air. Untuk mengurangi kemungkinan masuknya uap air dar lingkungan ke produk dapat dilakukan beberapa cara.
23
Cara yang pertama yaitu dengan menggunakan kemasan sekunder yang memiliki nilai permeabilitas yang rendah untuk mencegah masuknya uap air ke produk. Cara yang kedua yaitu dengan menambahkan gas yang bersifat inert, contohnya N2, ke dalam kemasan. Cara yang ketiga yaitu mengemas kerupuk tersebut dalam kemasan vakum.
4.4.2. Kerenyahan Kerenyahan merupakan parameter penting dalam menentukan mutu suatu bahan terutama bahan kering atau yang mengalami proses penggorengan. Kerenyahan juga merupakan ciri khas dari produk makanan ringan, contohnya kerupuk (Katz dan Labuza, 1981). Arpah (2001) menyatakan bahwa kerenyahan merupakan suatu perubahan sifat fisik pada bahan pangan akibat dari reaksi deteriorasi selama penyimpanan yang dipengaruhi oleh kondisi lingkungan seperti suhu. Tergantung pada tingkat deteriorasi yang berlangsung, perubahan tersebut dapat menyebabkan produk pangan tidak dapat digunakan untuk tujuan seperti yang seharusnya atau bahkan tidak dapat dikonsumsi sehingga dikategorikan sebagai bahan kadaluarsa. Hasil pengujian nilai kerenyahan disajikan pada Gambar 11. A
B Kerupuk tanpa kemasan
Nilai kerenyahan (N)
3.5 3
Kemasan PP
2.5 2
Film Kitosan
1.5 1
Film Kitosan + EBP
0.5
4 Kerupuk tanpa kemasan
3.5
Nilai Kerenyahan (N)
4
3 Kemasan PP
2.5 2
Film Kitosan
1.5 1
Film Kitosan + EBP
0.5 0
0 0
1
2
3
0
1
2
3
Lama Penyimpanan (hari) Lama Penyimpanan (hari) Gambar 11. Nilai kerenyahan kerupuk udang selama penyimpanan : (A) pada suhu kamar; (B) pada suhu 45°C Parameter ini berhubungan erat dengan kadar air bahan. Semakin tinggi kadar air suatu bahan maka bahan tersebut semakin tidak renyah. Perubahan nilai kerenyahan terjadi karena adanya perpindahan uap air dari lingkungan ke dalam kemasan sehingga parameter ini juga bergantung pada nilai transmisi uap air kemasan yang dipakai. Nilai kerenyahan yang semakin tinggi mengakibatkan diperlukan tenaga yang lebih besar untuk mematahkan bahan tersebut. Katz dan Labuza (1981) menduga bahwa air melarutkan dan melunakkan matriks pati atau protein yang ada pada sebagian besar bahan pangan yang mengakibatkan perubahan kekuatan mekanik termasuk kerenyahan. Nilai pengujian yang diperoleh menunjukkan bahwa semakin besar nilai yang diperoleh maka semakin besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan kerupuk tersebut. Dapat diartikan bahwa semakin tinggi nilai yang diperoleh pada pengujian tersebut maka kerupuk tersebut semakin tidak renyah. Data yang diperoleh menunjukkan bahwa nilai kerenyahan kerupuk cenderung meningkat artinya yaitu kerupuk semakin tidak renyah selama penyimpanan. Kedua gambar tersebut menunjukkan bahwa nilai kerenyahan kerupuk udang semakin menurun selama penyimpanan tetapi besar penurunan tersebut lebih besar pada kerupuk udang yang
24
disimpan pada suhu kamar. Hal ini dapat dipahami karena penurunan kadar air pada suhu kamar juga lebih kecil daripada penurunan kadar air pada suhu 45°C. Gambar 11 menunjukkan bahwa pada suhu kamar, penurunan nilai kerenyahan paling besar terdapat pada kerupuk yang tidak dikemas. Hal ini terjadi karena memang penurunan kadar air yang terbesar terdapat pada kerupuk yang tidak dikemas sebab udara tidak mendapat halangan untuk kontak dengan produk. Sementara nilai kerenyahan yang paling kecil terdapat pada kerupuk yang dikemas dengan plastik PP. Hal ini terjadi karena plastik PP merupakan kemasan yang paling rendah nilai permeabilitasnya dibandingkan dengan film kitosan yang digunakan. Gambar 11 menunjukkan bahwa penurunan nilai kerenyahan pada kerupuk yang disimpan pada suhu 45°C lebih kecil daripada kerupuk yang disimpan pada suhu kamar. Hal ini terjadi karena kadar air kerupuk terjaga pada suhu tersebut sehingga penurunan kerenyahannya juga kecil sehingga dapat disimpulkan bahwa peningkatan suhu penyimpanan memberikan pengaruh yang positif pada kerenyahan bahan.
4.4.3. Kadar Asam Lemak Bebas Kadar asam lemak bebas adalah nilai asam lemak bebas yang terdapat di dalam bahan. Parameter ini digunakan untuk menguji bahan yang digoreng karena bahan yang digoreng mengandung asam lemak yang berasal dari minyak goreng yang digunakan. Hasil pengujian kadar asam lemak bebas disajikan pada Gambar 12. A
B
9.0
9.0
Kerupuk tanpa kemasan
8.0 7.0
7.0 Kemasan PP
6.0 5.0 4.0
Film Kitosan
3.0 2.0
Kadar ALB (%)
Kadar ALB (%)
Kerupuk tanpa kemasan
8.0
Kemasan PP
6.0 5.0 4.0
Film Kitosan
3.0 2.0
Film Kitosan + EBP
1.0 0.0
Film Kitosan + EBP
1.0 0.0
0
1
2
3
0
1
2
3
Lama penyimpanan (hari) Lama penyimpanan (hari) Gambar 12. Kadar asam lemak bebas kerupuk udang selama penyimpanan : (A) pada suhu kamar; (B) pada suhu 45°C Gambar 12 menunjukkan bahwa kadar asam lemak bebas mengalami peningkatan selama penyimpanan. Kerupuk yang dikemas pada film kitosan mengalami peningkatan kadar asam lemak bebas yang lebih tinggi dibandingkan dengan kerupuk yang dikemas dengan PP. Hal ini terjadi karena permeabilitas film kitosan yang lebih besar daripada PP. Kerupuk yang dikemas di dalam PP mempunyai kadar asam lemak yang paling kecil dibandingkan dengan kerupuk yang dikemas dengan kemasan lain. Hal ini terjadi karena plastik PP mempunyai permeabilitas gas yang paling kecil dibandingkan dengan film kitosan sehingga proses oksidasi terjadi lebih lambat. Oksigen yang akan masuk ke dalam kemasan lebih mudah untuk masuk apabila permeabilitas gasnya besar sehingga peluang untuk terjadinya proses oksidasi juga lebih besar. Asam lemak bebas berasal dari asam lemak tidak jenuh pada bahan yang mengalami proses oksidasi oleh oksigen. Asam lemak bebas ini tidak disukai pada bahan karena selain mengakibatkan
25
rasa dan bau tidak enak, proses oksidasi ini juga dapat menurunkan nilai gizi karena kerusakan asam lemak esensial dalam lemak. Berbagai jenis minyak atau lemak akan mengalami perubahan flavor dan bau sebelum terjadi proses ketengikan. Hal ini dikenal sebagai reversion. Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi pengembangan dari reversion ini adalah suhu, cahaya atau penyinaran, tersedianya oksigen, dan adanya logam-logam yang bersifat sebagai katalisator pada proses oksidasi (Ketaren, 1989). Secara umum proses ketengikan lebih mempengaruhi penerimaan konsumen. Bau tengik yang dihasilkan oleh proses oksidasi ini dapat menyebabkan konsumen tidak menyukai produk tersebut. Selain itu juga ada kemungkinan terjadinya perubahan rasa produk akibat proses oksidasi yang juga mempengaruhi penerimaan konsumen. Kitosan dan bawang putih diketahui mempunyai antioksidan yang dapat mengikat radikal bebas. Antioksidan ini diharapkan dapat memperpanjang umur simpan dengan mencegah terjadinya proses ketengikan. Kadar asam lemak bebas dari kerupuk yang dikemas dengan film kitosan lebih rendah dari kerupuk yang tidak dikemas tetapi masih lebih tinggi dari kadar asam lemak bebas dari kerupuk yang dikemas dengan PP. Hal ini diduga karena permeabilitas dari film kitosan yang besar sehingga walaupun film tersebut menghasilkan antioksidan tetapi proses oksidasi masih dapat terjadi. Hal yang dapat dilakukan untuk mencegah terjadinya proses ketengikan adalah dengan mencegah masuknya oksigen ke dalam kemasan sehingga proses oksidasi tidak terjadi. Ada beberapa hal yang dapat dilakukan yaitu dengan menggunakan kemasan sekunder yang bersifat kedap, menambahkan gas inert ke dalam kemasan, atau mengemas produk dalam kondisi vakum.
26
V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 1. Secara umum, film kitosan memiliki karakteristik fisis dan mekanis yang lebih rendah dari PP. Film kitosan memiliki nilai kekuatan tarik dan nilai transparansi yang lebih rendah daripada PP dan nilai ketebalan, nilai elongasi, dan nilai WVTR yang lebih tinggi daripada PP. Film kitosan yang diproduksi mempunyai elastisitas yang cukup baik dilihat dari nilai elongasi yang cukup tinggi tetapi mempunyai permeabilitas yang sangat tinggi. Hal ini mengakibatkan kemasan yang diproduksi mudah dilewati uap air sehingga kurang baik untuk digunakan mengemas produk yang kering dan mudah rusak seperti kerupuk. Selain itu nilai kekuatan tarik yang kecil mengakibatkan film kitosan ini tidak dapat digunakan untuk mengemas bahan yang bermassa besar. 2. Film kitosan dengan penambahan ekstrak bawang putih secara umum lebih baik daripada film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih. Film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih memiliki nilai kekuatan tarik, nilai WVTR dan nilai transparansi yang lebih tinggi, dan memiliki nilai ketebalan dan nilai elongasi yang lebih rendah. Hal ini menyebabkan bahan yang dikemas pada film kitosan tanpa penambahan ekstrak bawang putih lebih cepat rusak karena permeabilitas yang lebih besar. 3. Film yang dihasilkan dapat dikelim dan digunakan untuk membungkus kerupuk walaupun kekuatan seal-nya masih lemah. Hasil pengujian terhadap kerupuk udang yang dikemas dan disimpan pada suhu kamar dan suhu 45°C menunjukkan bahwa kerupuk yang dikemas dengan film kitosan dan film kitosan yang ditambah ekstrak bawang putih masih lebih cepat rusak dibandingkan dengan kerupuk yang dikemas dengan PP.
5.2. Saran Beberapa saran yang dapat diberikan adalah : 1. Pencampuran bahan lain dalam proses produksi film untuk memperbaiki sifat kemasan tersebut. Bahan tersebut dapat berupa bahan alami atau bahan buatan seperti plastik PE atau plastik PP. Pencampuran ini diharapkan dapat memperbaiki sifat fisis dan mekanis dan kemampuan teknis (kemampuan untuk digunakan pada mesin pengemas otomatis dan kemampuan seal) dari film tersebut. 2. Pengembangan atau disain alat produksi agar proses produksi film ini dapat diterapkan dalam skala industri. Hal ini diperlukan karena alat yang digunakan dalam proses pembuatan film masih sederhana dan berukuran kecil sehingga kurang efisien apabila diterapkan dalam skala industri. 3. Penggunaan kemasan sekunder yang bersifat kedap, penambahan gas inert ke dalam kemasan, atau pengemasan kerupuk dalam kondisi vakum untuk mengantisipasi perpindahan uap air dari lingkungan ke dalam kemasan.
27
DAFTAR PUSTAKA [AOAC] Association of Official Agricultural Chemists. 1995. FDA Official Methods of Analysis. 16th edition. Virginia : Inc. Arlington [ASTM] American Society for Testing and Material. 1989. Annual Book ASTM Standards. Philadelphia : ASTM Ahvenainen, R. 2003. Active and intelligent packaging. Dalam : Ahvenainen, R (ed). Novel Food Packaging Techniques. Abington : Woodhead Publishing, pp 5-21 Arpah. 2001. Buku dan Monograf Penentuan Kadaluwarsa Produk Pangan. Bogor : Program Studi Ilmu Pangan, Program Pasca Sarjana IPB Benning, C. J. 1983. Plastics Film for Packaging. Lancaster, Pennsylvania : Technomic Publishing Company, Inc. Brzeski, M.M. 1987. Chitin and chitosan putting waste to good use. Infofish 5 : 31-33 Chen, H.C., Chang M.D., dan Chang T.J. 1985. Antibacterial properties of some spice plants before and after heat treatment. Chin J of Microbio and Immunol 18 : 190-195 Cole, M.A. 1990. Biodegradable polymers. Preprints of Proceedings of ACS Division of Polymeric Materials. J of Sci & Eng 63 : 877 Cooksey, K. 2007. Interaction of food and packaging contents. Dalam : C. L. Wilson (ed.). Intelligent and Active Packaging for Fruits and Vegetables. Boca Raton, Florida : CRC Press, pp 187-199 Day, B.P.F. 2008. Active Packaging of Food. Dalam : Willey John (ed). Smart Packaging Technologies for Fast Moving Consumer Goods. England : John Willey & Sons Limited, pp 75-96 Dewick, P. M. 2003. Medicinal Natural Product, A Biosynthetic Approach. 2nd edition. Chicester : John Wiley & Sons Fessenden, R.J. dan J.S. Fessenden. 1995. Kimia Organik Jilid 2. Jakarta : Erlangga Gontard, N., S. Guilbert, dan J.L. Cuq. 1993. Water and glycerol as plasticizer affect mechanical and water vapor barrier properties of edible wheat gluten film. J Food Sci 57 : 190-195 Gould, J.M., S.H. Gordon, L.B. Dexter, dan C.L. Swanson. 1990. Biodegradation of starch containing plastic. Dalam : J. E. Glass dan G. Swift (eds). Agriculture and Synthetic Polymer Biodegradability and Utilization. New York : American Chemical Society, pp 65-75 Hancock, S. 2001. Antimicrobial Packaging Film. www.uark.edu/admin/rsspinfo [15 April 2010] Katz, E. E. dan T. P. Labuza. 1981. Effect of water activity on the sensory cripness and mechanical deformation of snack food products. J Food Sci 46 : 403 Ketaren, S. 1989. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta : UI Press
28
Kim, K. W. dan R. L. Thomas. 2007. Antioxidative activity of chitosans with varying molecular weights. J Food Chem 101 : 308-313 Krochta, J. M., dan C. DeMulder-Johnston. 1997. Edible and biodegradable polymer films; challenges and opportunities. J Food Tech 51(2) : 61-74 Kumar, M. dan J. S. Berwal. 1998. Sensitivity of food pathogens to garlic (Allium sativum L.). J Appl Microbiol 84 : 213-215 Laham, M. dan C. Lee. 1995. Biodegradability of chitin and chitosan containing films in soil environment. J of Polym and the Environ 3 : 31-36 Latief,
R. 2001. Teknologi Kemasan Plastik Biodegradable. http://www.hayati_ipb.com/users/rudyct/individu_2001/rindam_latief.html [15 April 2010]
Lin, H. Y. dan C. C. Chou. 2004. Antioxidative activities of water-solluble dissacharide chitosan derivatives. J Food Res Int 37 : 883-889 Mazza, G. dan B. D. Oomah. 1998. Herbs, Botanical, and Teas. Boca Raton, Florida : CRC Press Muzzarelli, R. A. A. dan C. Muzzarelli. 2007. Chitosan as a dietary supplement and a food technology agent. Dalam : C. G. Biliaderis dan M. S. Izydorczyk (eds). Functional Food Carbohydrates. Boca Raton, Florida : CRC Press, pp 215-248 Noureddini, H.S., W.R. Dailey, dan B.A. Hunt. 1998. Production of glycerol ether from crude glycerol – the by-product of biodiesel production [papers]. Chemical and Biomolecular Engineering Research and Publication Park, J. W., R. F. Testin, V. J. Vergano, H. J. Park, dan C. L. Weller. 1996. Application of laminated edible films to potato chip packaging. J of Food Sci 61 : 766-768 Peter, M. G. 2005. Chitin and chitosan from animal sources. Dalam : A. Steinbüchel dan S. K. Rhee (eds). Polysaccharides and Polyamides in the Food Industry (vol. 1). Weinheim : Wiley-VCH, pp 115-208 Robertson, G.L. 2006. Food Packaging – Principles and Practice. Boca Raton, Florida : CRC Press Seydim, A. C. dan G. Sarikus. 2006. Antimicrobial activity of whey protein based edible films incorporated with oregano, rosemary and garlic essential oils. J Food Res Int 39 : 639-644. Smolander, M. 2008. Freshness Indicators for Food Packaging. Dalam : Willey John (ed). Smart Packaging Technologies for Fast Moving Consumer Goods. England : John Wiley & Sons., pp 75-96. Sothornvit, R. dan J. M. Krochta. Plasticizer effect on mechanical properties of β-lactoglobulin films. J Food Eng 50 (3) : 149-155 Suppakul, P., J. Miltz, K. Sonneveld, dan S. W. Bigger. 2003. Active packaging technologies with an emphasis on antimicrobial packaging and its applications. J Food Sci 68 : 408-420
29
Suyatma, C., dan C. Tighzert. 2004. Mechanical and barrier properties of biodegradable films made from chitosan and and poly lactic acid blends. J Polym and the Environ 12 : 1-6 Syarief, R. dan H. Halid. 1993. Teknologi Penyimpanan Pangan. Jakarta : Arcan Syarief, R., S. Sentausa dan S. Isyana. 1989. Teknologi Pengemasan Pangan. Bogor : Laboratorium Rekayasa Bioproses Pangan, PAU Pangan dan Gizi, IPB Tim Penyusun Kamus Pusat Bahasa. 2008. Kamus Besar Bahasa Indonesia. Jakarta : Balai Pustaka Vaidya, V., K. U. Ingold dan D. A. Pratt. 2008. Garlic: source of the ultimate antioxidants - sulfenic acids. J Ang Chem 48 : 157-160 Wardhani, S. K. 2008. Efikasi Kemasan Antimikroba Berbahan Kitosan [skripsi]. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB Winarno, F. G. 1987. Kimia Pangan. Jakarta : PT. Gramedia Winarno, F.G. dan S.L.B. Jennie. 1984. Kerusakan Bahan. Jakarta : PT. Gramedia Wirakartakusumah, M.A., D. Hermianianto, dan N. Andarwulan. 1989. Prinsip Teknik Pangan. Bogor: Departemen Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi PAU Pangan dan Gizi, IPB Zainab, F. 2009. Pengembangan Kemasan Antimikrobial Berbahan Alami untuk Memperpanjang Umur Simpan Produk [tesis]. Program Pascasarjana, IPB
30
LAMPIRAN
31
Lampiran 1. Prosedur analisis 1. Ketebalan (ASTM, 1989) Ketebalan film diukur dengan alat digital thickness gauge di lima tempat yang berbeda, lalu dicari nilai rataannya. Sampel yang akan diambil adalah tiga sampel untuk setiap jenis plastik.
= tempat pengukuran ketebalan film
2.
Kekuatan tarik dan persen pemanjangan/elongasi (ASTM, 1989) Contoh uji yang digunakan berukuran panjang 12 cm dan lebar 1,5 cm sebanyak tiga ulangan untuk setiap jenis film. Nilai kekuatan tarik dihitung dengan menggunakan alat tensile strength and elongation tester strograph. Nilai kekuatan tarik ditentukan berdasarkan beban maksimum pada saat film putus/pecah dan elongasi dihitung dari penambahan panjang film sampai film putus/pecah. Satuan kekuatan tarik adalah N/mm2. Nilai kekuatan tarik diperoleh dengan rumus :
Nilai persen pemanjangan diperoleh dengan rumus : %
3.
100%
Laju transmisi uap air (ASTM, 1989) Metode ini digunakan untuk menentukan laju transmisi uap air film yang RH 75% pada suhu gradien 25°C. Film diletakkan ke dalam tutup cawan lalu cincin karet untuk sealing diletakkan ke dalam tutup dan perlahan disekrupkan pada cawan. Cawan ditimbang dengan ketelitian 0.0001 g kemudian diletakkan dalam humidity chamber dan kipas angin dijalankan. Setelah 24 jam cawan ditimbang kembali kemudian dikembalikan kembali ke dalam chamber dan prosesnya diulang kembali. Pertambahan berat cawan dihitung, waktunya dicatat dari penimbangan dan jumlah jam antara dua penimbangan. Setiap nilai WVTR diuji tiga kali ulangan. Nilai WVTR setiap cawan dihitung dengan mempergunakan rumus : !"# Keterangan :
$
n = jumlah uap air A = luasan film (cm2) t = waktu (hari)
32
4.
Transparansi Pengukuran nilai transparansi film dilakukan dengan menggunakan alat Spektrofotometer Visible. Alat dihubungkan dengan listrik lalu dipilih mode transmission dan dibiarkan selama 15 menit untuk pemanasan. Alat disetting pada panjang gelombang (λ) 480 nm. Blanko yaitu kuvet kosong dimasukkan ke dalam cuvette holder lalu ditekan tombol A 0%/100% T sehingga layar display menunjukkan angka 100,0. Kuvet lalu diisi dengan lembaran plastik yang telah dipotong sesuai dengan ukuran kuvet dan dibaca persentase transmisi pada layar display. Setiap sampel diukur tiga kali yang diambil dari tiga titik yang berbeda.
5.
Penentuan kadar air (AOAC, 1995) Sampel sebanyak 2-5 g ditimbang dan ditempatkan dalam cawan aluminium yang telah diketahui bobotnya. Sampel tersebut dikeringkan dalam oven yang bersuhu 105°C selama 5-6 jam, kemudian didinginkan dalam desikator dan ditimbang. Setiap jenis film diuji tiga kali ulangan. Kadar air contoh dihitung dengan rumus kadar air basis basah sebagai berikut :
%& ' %( ) 100% %&
Keterangan : m = kadar air (% basis basah) X0 = bobot contoh awal (g) Xi = bobot contoh akhir (g)
6.
Penetapan kadar asam lemak bebas (AOAC, 1995) Prinsip dari metode penetapan kadar asam lemak bebas adalah pelarutan contoh lemak dalam pelarut organik yang dilanjutkan dengan titrasi KOH. Hal pertama yang harus dilakukan adalah menimbang sampel yang telah dihancurkan seberat 2-3 g. Sampel kemudian dilarutkan dalam 50 ml alkohol di dalam labu Erlenmeyer sambil diaduk. Langkah selanjutnya Erlenmeyer dipanaskan dalam air mendidih selama 10 menit lalu didinginkan. Setelah dingin, larutan diberi beberapa tetes indikator PP (phenolphthalein). Langkah terakhir adalah titrasi sampel dengan larutan KOH 0,1 N hingga timbul warna merah yang tidak berubah selama 15 detik. Setiap jenis film diuji tiga kali ulangan. Kadar asam lemak dapat dihitung dengan rumus : * ++
$ , 10
Keterangan : A = volume KOH untuk titrasi (ml) N = normalitas KOH (0,1 N) B = bobot molekul asam lemak dominan (dari minyak kelapa sawit sebagai asam oleat = 282) G = bobot contoh (g)
33
7.
Uji kerenyahan Uji kerenyahan dilakukan menggunakan alat Instron yang terdapat di laboratorium Departemen THH, Fakultas Kehutanan, IPB. Nilai kerenyahan yang dibaca adalah nilai pada saat bahan mulai retak/patah saat diberi tekanan. Setiap jenis kerupuk diuji tiga kali ulangan.
34
Lampiran 2. Data nilai ketebalan (mm) kemasan Film kitosan No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Ulangan 4
Ulangan 5
Rata-rata
1
0.180
0.131
0.175
0.238
0.177
0.180
2
0.160
0.180
0.162
0.156
0.165
0.165
3
0.172
0.187
0.211
0.206
0.225
0.200
Rata-rata
0.182
Film kitosan + Ekstrak Bawang Putih No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Ulangan 4
Ulangan 5
Rata-rata
1
0.196
0.205
0.202
0.162
0.225
0.198
2
0.248
0.200
0.178
0.166
0.250
0.208
3
0.235
0.172
0.174
0.201
0.217
0.200
Rata-rata
0.202
Plastik PP No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Ulangan 4
Ulangan 5
Rata-rata
1
0.043
0.043
0.046
0.038
0.046
0.043
2
0.041
0.046
0.046
0.041
0.046
0.044
3
0.046
0.041
0.043
0.041
0.043
0.043
Rata-rata
0.043
35
Lampiran 3. Data nilai kekuatan tarik dan elongasi kemasan Film kitosan No
Lebar (mm)
Ketebalan (mm)
Luas Sampel (mm²)
Gaya ketika putus (N)
Kekuatan tarik (N/mm²)
Elongasi (%)
1
15
0.167
2.505
12.775
5.100
121.45
2
15
0.162
2.430
10.610
4.366
99.35
3
15
0.148
2.220
9.414
4.241
102.89
5.100
121.45
Rata-rata Film kitosan + EBP No
Lebar (mm)
Ketebalan (mm)
Luas Sampel (mm²)
Gaya ketika putus (N)
Kekuatan tarik (N/mm²)
Elongasi (%)
1
15
0.199
2.985
10.286
3.446
191.94
2
15
0.199
2.985
11.643
3.901
194.61
3
15
0.199
2.985
8.601
2.881
143.04
3.901
194.61
Rata-rata
36 36
Lampiran 4. Data nilai transparansi (% T) kemasan Film kitosan No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Rata-rata
1
73.6
72.9
71.4
72.6
2
76.4
76.4
75.7
76.2
3
71.2
71.7
71.4
71.4
Rata-rata
73.4
Film kitosan + Ekstrak Bawang Putih No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Rata-rata
1
62.0
60.4
60.5
61.0
2
66.9
65.1
66.4
66.1
3
62.3
60.5
61.8
61.5
Rata-rata
62.9
Plastik PP No
Ulangan 1
Ulangan 2
Ulangan 3
Rata-rata
1
81.7
82.7
83.0
82.5
2
82.9
80.9
80.9
81.6
3
81.0
80.2
81.5
80.9
Rata-rata
81.6
37
Lampiran 5. Data perubahan karakteristik kerupuk udang selama penyimpanan Data nilai kadar air (%) kerupuk udang Hari ke-
Tidak dikemas
Film kitosan
Film kitosan + EBP
Plastik PP
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
0
3.94
3.94
3.94
3.94
3.94
3.94
3.94
3.94
1
6.49
3.03
6.80
3.65
7.08
4.95
3.81
3.06
2
7.73
2.93
7.32
3.40
7.04
3.14
5.23
3.13
3
8.99
3.37
8.69
2.86
8.68
2.80
4.84
3.21
Data nilai kerenyahan (N) kerupuk udang Hari ke-
Tidak dikemas
Film kitosan
Film kitosan + EBP
Plastik PP
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
0
0.83
0.83
0.83
0.83
0.83
0.83
0.83
0.83
1
2.23
1.20
1.21
0.62
1.30
0.99
2.65
1.12
2
2.21
0.90
1.95
1.04
1.19
0.63
1.62
1.43
3
3.59
1.17
1.15
1.24
1.55
1.18
2.44
1.23
Data nilai kadar asam lemak bebas (%) kerupuk udang Hari ke-
Tidak dikemas
Film kitosan
Film kitosan + EBP
Plastik PP
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
suhu kamar
45°C
0
3.83
3.83
3.83
3.83
3.83
3.83
3.83
3.83
1
5.53
6.85
5.37
5.66
5.55
2.94
6.11
6.49
2
5.87
5.19
5.09
4.85
7.22
3.15
7.86
6.70
3
4.68
4.41
4.57
4.61
5.86
6.14
6.61
5.68
38 38
