KOMPETISI PENELITIAN (KOENTIL)

BIOPOLIMER BERBASIS KULIT BUAH COKELAT

Oleh :

Ach. Haris Efendy 101810301021

Qorry Dinnia Fatma 111810301035

UNIVERSITAS JEMBER

JEMBER

2013

i

KOMPETISI PENELITIAN (KOENTIL)

BIOPOLIMER BERBASIS KULIT BUAH COKELAT

Oleh :

Ach. Haris Efendy 101810301021

Qorry Dinnia Fatma 111810301035

UNIVERSITAS JEMBER

JEMBER

2013

ii

Lembar Pengesahan

Kompetisi Penelitian (KOENTIL)

Bapewil 4 IKAHIMKI

1. Judul : Biopolimer Berbasis Kulit Buah Cokelat

2. Ketua

a. Nama Lengkap : Ach. Haris Efendy

b. NIM : 101810301021

c. Jurusan – Fakultas : Kimia, Fakultas MIPA

d. Perguruan Tinggi : Universitas Jember

e. Alamat Rumah : Dusun Kaligoro, RT 03/RW 03, Desa Sukomaju,

Kecamatan Srono, Kabupaten Banyuwangi.

f. No Telp/Hp : 085785228490

g. Email : haris_efendy18@gmail.com

3. Jumlah Anggota : 1 (satu orang)

4. Dosen Pembimbing

a. Nama Lengkap : Drs. Mukh. Mintadi, M.Sc.

b. NIP : 196410261991031001

c. Alamat Rumah : Perumahan Bumi Mangli Permai DC 12 A Jember

d. No Telp/Hp : 085258194921

iii

KATA PENGANTAR

Alhamdulilla kita ucapkan kepada Allah SWT, karena atas segala rahmat

yang telah diberikan, sehingga kami dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini

dengan semaksimal mungkin. Karya tulis ini mengambil pokok bahasan tentang

“Biopolimer Berbasis Kulit Buah Cokelat”.

Dalam penyelesaikan karya tulis ini tentunya tidak lepas dari peran serta

berbagai pihak baik dari segi moral, material, maulpun keilmuan. Untuk itu saya

mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang banyak membantu sebagai

berikut :

1. Bapak Drs. Mukh. Mintadi, M.Sc. selaku dosen pembimbing kami yang

telah membantu mengarahkan kami.

2. Himpunan Mahasiswa Kimia FMIPA Universitas Jember yang telah

memberikan dukungan fisik maupun moral kepada kami.

3. Kedua orang tua kami yang telah memberikan segala restu dan

dukungannya kepada kami.

4. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan sumbangan pemikiran

dalam menyelesaikan makalah ini yang tidak dapat kami sebutkan.

Akhirnya penyusun menyadari bahwa karya tulis ilmiah ini masih belum

dikatakan sempurna, masih banyak kekurangan yang harus diperbaiki. Untuk itu,

kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan bagi perbaikan

di masa yang akan datang. Semoga karya tulis ilmiah ini nantinya dapat

menambah wacana keilmuan. Sekian dari kami, terima kasih.

Jember, 27 September 2013

Penyusun

iv

DAFTAR NAMA

1. Ketua Pelaksana

a. Nama Lengkap : Ach. Haris Efendy

b. Tempat, tgl lahir : Banyuwangi, 18 Juni 1992

c. NIM : 101810301021

d. Jurusan – Fakultas : Kimia – FMIPA

e. Universitas : Universitas Jember

f. Angkatan : 2010

2. Anggota Pelaksana

a. Nama Lengkap : Qorry Dinnia Fatma

b. Tempat, tgl lahir : Ambulu, 01 Oktober 1993

c. NIM : 111810301035

d. Jurusan – Fakultas : Kimia – FMIPA

e. Universitas : Universitas Jember

f. Angkatan : 2011

v

DAFTAR ISI

JUDUL DEPAN .................................................................. i

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................. ii

DAFTAR NAMA .................................................................. iii

KATA PENGANTAR .................................................................. iv

DAFTAR ISI .................................................................. v

DAFTAR GAMBAR .................................................................. vi

ABSTRAK .................................................................. vii

BAB I. PENDAHULUAN

Latar Belakang .................................................................. 1

Rumusan Masalah .................................................................. 2

Tujuan .................................................................. 2

Manfaat .................................................................. 2

BAB II. TINJUAN PUSTAKA

Potensi Kakao di Indonesia............................................................... 3

Biopolimer Pektin .................................................................. 3

BAB III. METODOLOGI PERCOBAAN

Alat dan Bahan .................................................................. 5

Prosedur Penelitian .................................................................. 5

Karakterisasi Biopolimer .................................................................. 7

Analsisi SWOT .................................................................. 8

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil .................................................................. 9

Pembahsan .................................................................. 9

BAB V. KESIMPULAN

Kesimpulan ................................................................. 10

Saran ................................................................. 10

DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 11

LAMPIRAN ................................................................. 12

vi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Struktur kimia pektin .................................. 4

Gambar 2. Unit asam galakturonat ................................ 4

vii

ABSTRAK

Indonesia memiliki sumber daya alam yang melimpah, mulai dari hasil

bumi, laut, dan perkebunan. Terdapat tiga sektor utama perkebuna di Indonesia,

antara lain; minyak kelapa sawit, karet, dan kakao. Total produksi pada tahun

2012 berkisar antara 700-800 ribu ton per hektar (ha) per tahun, dimana

perkebuna kakao di Indonesia mencapai angka 1,4 juta hektar dengan total

produksi sebesar 500.000 ton per tahun. Produsi kakao di Indonesia semakin

meningkat dari tahun – ketahun. Peningkatan produksi kakao juga berpengaruh

pada jumlah limbah yang dihasilkan yaitu kulit buah kakao. Hal ini dikarenakan

70% komponen buah kakao terdiri dari kulit buah, 25% biji, dan sisanya adalah

plasenta. Jika kulit buah kakao tidak dimanfaatkan secara serius dapat

mengakibatkan permasalahan lingkungan. Ditinjau dari segi kandungan kimianya,

kulit cokelat mengadung senyawa pektin yang cukup banyak yakni 18%.

Sehingga dapat dimanfaatkan untuk membuat biopolimer berbasis kulit buah

cokelat. Adapun tujuan penelitian ini adalah mengetahui cara pembuatan

biopolimer berbahan dasar kulit buah cokelat dan karakteristik biopolimer yang

dihasikan. Proses yang berlangsung yakni ektraksi, pembuatan biopolimer, dan

karakterisasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biopolimer dari bahan kulit

buah kakao berbentuk lembaran tipis transparan (edible film). Polimer tersebut

mempunyai kandungan air sebesar 0,121%, ketebalan rata – rata 0,83 mm, dan

larut dalam air. Sehingga biopolimer yang dibuat dari kulit buah kakao berbahan

dasar senyawa pektin merupakan biopolimer yang biodegradable dan ramah

lingkungan.

1

BAB I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia memiliki sumber daya alam yang melimpah, mulai dari hasil

bumi, laut, dan perkebunan. Terdapat tiga sektor utama perkebuna di Indonesia,

antara lain; minyak kelapa sawit, karet, dan kakao. Kakao atau perkebunan

cokelat di Indonesia sudah menjadi sektor unggulan, dimana perkebuna kakao di

Indonesia mencapai angka 1,4 juta hektar dengan total produksi sebesar 500.000

ton per tahun. Besarnya jumlah produksi kakao, membuat Indonesia masuk dalam

tiga besar negara produsen kakao setelah Pantai Gading dan Ghana (Tempo,

2004).

Berkat kerjasama yang baik antara pemerintah daerah dan pihak

perkebunan, pada tahun 2006 tercatat ekspor kakao meningkat 24,2% dari tahun

sebelumnya (Suryani dan Zulfebriansyah, 2007). Selanjutnyam berdasarkan data

produksi kakao di Indonesia pada tahun 2008 sampai 2012, jumlah produksi

kakao mengalami pertumbuhan hingga 31,46%. Peningkatan produksi kakao di

Indonesia akan sebanding dengan peningkatan limbah hasil produksi. Limbah

yang dihasilkan berupa kulit buah kakao. Kulit ini sangat besar jumlahnya karena

70% buah cokelat terdiri dari kulit buah kakao dan belum dimanfaatkan secara

maksimal.

Kulit buah kakao menyusun kurang lebih 70% komponen buah. Biji

cokelat hanya menyusun kompone buah sebesar 25% dan sisanya adalah plasenta

(Widyotomo et al., 2007). Ditinjau dari segi kandungan kimia kulit buah kakao

mengandung senyawa pektin 18%, tanin 2%, antosianin 1,04%, dan penyusun

terbesar adalah air. Senyawa pektin kulit buah kakao merupakan senyawa polimer

berasal dari asam D-galakturonat yang terhubung dengan ikatan β-1,4 glikosidik.

Karena pektin termasuk dalam polimer alam, maka senyawa pektin dapat

dimanfaatkan sebagai biopolimer.

Biopolimer merupakan polimer yang disintesa dari bahan polimer alam.

Polimer yang terdapat dialam antara lain; protein, polisakarida, pektin, dan

polinukleotida. Tumbuhan dan hewan merupakan sumber biopolimer (Isa, 2004).

Pengembangan biopolimer di Indonesia kususnya dan di dunia pada umumnya

1

2

terus dikembangkan. Seiring kesadaran masyarakat mengenai bahaya dari polimer

buatan semisal PVC (poli vinil klorida), maka banyak penelitian yang

menggunakan polimer alam sebagai penggantinya.

Mahasiswa sebagai agent of change harus kritis menghadapai segala

permasalahan berdasarkan ilmu pengetahuan dan mampu memberikan solusi –

solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut. Solusi yang dapat dilakukan

mengatasi bahaya polimer konvensional yaitu menggunakan polimer alam

berbasis sumber daya yang ada. Limbah kulit buah kakao termasuk sumber daya

yang melimpah dan dapat dimanfaatkan sebagai biopolimer karena kandungan

senyawa pektin didalamnya. Proses pembuatan biopolimer senyawa pektin

memerlukan tahapan ekstraksi, pembuatan biopolimer, dan karakterisasi

biopolimer.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:

a. Bagaimana cara membuat biopolimer dengan bahan dasar kulit buah

cokelat?

b. Bagaimana karakteristik biopilmer yang dihasilkan?

1.3 Tujuan

Tujuan yang hendak dicapai antara lain

a. Mengetahui cara pembuatan biopolimer berbahan dasar kulit buah cokelat.

b. Mengetahui karakteristik biopolimer yang dihasikan.

1.4 Manfaat

Manfaat yang bisa diperoleh dari hasil penelitian ini adalah:

a. Memberikan informasi kepada sivitas akademika dan masyarakat akan

bahan baku polimer yang ramah lingkungan.

b. Memberikan nilai tambah kulit buah cokelat dan memaksimalkan

pemanfaatan buah cokelat.

c. Dapat menggantikan fungsi polimer konvensional sehingga dapat

menghilangkan dampak bahaya polimer konvensional dengan cara

menggunakan polimer alam yang ramah lingkungan.

3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Potensi Kakao di Indonesia

Kakao merupakan salah satu komoditas perkebuna yang memiliki peranan

penting dalam pertumbuhan perekonomian di Indonesia. Berdasarkan data

Balitbang Pertanian Departemen Pertanian (2005), menyebutkan bahwa pada

tahun 2002 lebih dari 900.000 kepala keluarga mendapat lapangan kerja dan

sumber pendapatan melalui perkebuna kakao. Perkembangan perkebuna kakao

Indonesia sudah terlihat sejak tahun 1980-an dan selama rentang waktu 2007

hingga 2011 tingkat pertumbuhan produksi kakao di Indonesia mencapai 5% per

tahun.

Perkebunan kakao Indonesia pada tahun 2007 tercatat seluas 992.448 ha.

Perkebunan yang dikelola oleh rakyat mencapai 89,45%, dan sisanya 5,04%

dikelola perkebunan besar negara serta 5,51% dikelola perkebunan besar swasta.

Berdasarkan data media masa Republika (2013), menyebutkan bahwa posisi

Indonesia sebagai tiga besar negara produsen kakao dapat berubah menjadi nomor

satu. Total produksi pada tahun 2012 berkisar antara 700-800 ribu ton per hektar

(ha) per tahun. Data estimasi produksi kakao di Indonesia pada tahun 2016

mencapai 1,5 juta ton per ha per tahun, dan Indonesia menjadi produsen kakao

terbesar di dunia.

2.2 Biopolimer Pektin

Biopolimer merupakan polimer yang dihasilkan dari monomer polimer

alam. Contoh biopolimer antara lain protein, pektin, polisakarida (Isa, 2004).

Kebutuhan masyarakat terhadap bahan biopolimer semakin mengalami

peningkatan. Hal ini disebabkan aplikasi biopolimer yang sangat banyak pada

kehidupan (Stevens, 2001). Bahan biopolimer dapat diperoleh dari kulit buah

kakao yakni senyawa pektin. Menurut O’Neill et al. (2000) pektin merupakan

senyawa polisakarida kompleks yang mengandung residu α-D-galakturonat

dengan ikatan α-1,4. Pektin merupakan campuran polisakarida dengan komponen

utama polimer asam α-Dgalakturonat yang mengandung gugus metil ester pada

konfigurasi atom C-2 (Hoejgaard, 2004). Komponen minor berupa polimer unit-

unit α-L-arabinofuranosil bergabung dengan ikatan α-L-(1-5). Komponen minor

3

4

lainnya adalah rantai lurus dari unit-unit β-D-galaktopiranosil yang mempunyai

ikatan 1-4.

Gambar 1. Struktur kimia pektin

Gambar 2. Unit asam galakturonat (IPPA, 2004)

Sifat penting pektin adalah kemampuannya membentuk gel. Pektin

metoksil tinggi membentuk gel dengan gula dan asam, yaitu dengan konsentrasi

gula 58-75% dan pH 2,8-3,5. Pembentukan gel terjadi melalui ikatan hidrogen di

antara gugus karboksil bebas dan di antara gugus hidroksil. Pektin bermetoksil

rendah tidak mampu membentuk gel dengan asam dan gula tetapi membentuk gel

dengan adanya ion-ion kalsium (Caplin, 2004). Mekanismenya adalah adanya

hubungan yang terjadi antara molekul pektin yang berdekatan dengan kation

divalen membentuk struktur tiga dimensi melalui pembentukan garam dengan

gugus karboksil pektin.

5

- Dicuci dengan air bersih

- Ditimbang (sesuai perlakuan)

- Digiling/diblender dengan air (perbandingan 1:4)

- Diperoleh bubur kakao

- Didiamkan selama 30 menit

BAB III. METODE PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat

Beker gelas

pH meter

Blender

Penangas

Stirer magnetik dan anak stirer

Kondensor

Labu leher tiga

Kaca

Oven

Spektro IR

3.1.2 Bahan

Kulit buah kakao

Asam sulfat 5%

Akuades

Akua D-min

Etanol 97%

Karboksimetil selulosa

Sorbitol

NaHSO3

3.2 Prosedur Penelitian

3.2.1 Ekstraksi Senyawa Pektin dari Kulit Buah Cokelat

Persiapan Bahan Baku

Kulit Buah Kakao

Hasil

5

6

Ekstraksi Pektin

Pengentalan Filtrat Pektin

Pengendapan Pektin

Bubur Kakao

- Ditambahkan dengan H2SO4 5% hingga pH berkisar

antara 2 sampai 2,8

- Diperoleh bubur asam

- Dipanaskan pada suhu 90-120 oC sambil diaduk

- Disaring dengan saringan penghisap (bunchner)

- Didiamkan selama 30 menit

Hasil

Filtrat Pektin

- Filtrat pekat dipanaskan pada suhu 95-97 oC sambil

diaduk sampai volumenya menjadi ½ dari volume awal

- Diperoleh filtrat pekat

- Dibiarkan dingin pada suhu kamar

- Didiamkan selama 30 menit

Hasil

Filtrat Pekat

- Ditambah dengan alkohol (aseton) 96% dan diaduk

sampai rata.

- Setiap 1 ml filtrat pekat ditambah 1,5 ml alkohol 96%

- Didiamkan selama 10-14 jam

- Endapan pektin dipisahkan dari filtratnya dengan cara

dihisap

- Diperoleh pektin basah

- Pencucian Pektin basah ditambah dengan alkohol 96%

kemudian diaduk

- Penambahan ini bisa berkali-kali tujuannya agar pektin

tidak bereaksi dengan asam

Hasil

7

Pengeringan Pektin

3.2.2 Pembuatan Biopolimer

3.3 Karakterisasi Biopolimer

3.3.1 Uji Ketebalan

Uji ketebalan menggunkan alat mikrometer skrup. Ketebalan diukur

berdasarkan nilai rata – rata dari berbagai titik.

Pektin Basah

- Dikeringkan pada suhu 30 – 40 oC selama 6 – 10 jam

- Diperoleh pektin kering

- Dihaluskan

- Ditimbang masanya

- Diamati dan disimpan

Hasil

Aqua D-mineral

- Dihitung volumenya (sesuai perlakuan)

- Danaskan dengan hoteplate pada suhu 70oC

- Ditambahkan 1 garm CMC (karboksimetil selulosa)

- Diaduk dengan stirer magnetik ± 5 menit

- Ditambahkan serbuk hasil ekstraksi (pektin) sesuai

perlakukan konsentrasi

- Diaduk ± 5 menit (T= 70 oC)

- Ditambahkan sorbitol sebanyak 15 mL

- Diaduk ± 5 menit (T= 70oC)

- Ditambahkan 0,2 gram asam lemak stearat

- Diaduk ± 5 menit (T= 70oC)

- Dicetak pada kaca

- Didiamkan pada suhu 40 oC selama ± 5 16 Jam

- Film dilepas dari cetakan dan disimpan dalam desikator

Hasil

8

3.3.2 Uji Kadar Air

Kadar air merupakan kandungan air yang ada dalam suatu zat. Nilai

kandungan air dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini dimana

perhitungan masa akhir berdasarkan masa kering zat setelah dipanaskan

pada suhu 105 oC selama 1 jam.

3.3.3 Uji Biodegradasi

Uji ini dilakukan untuk mengetahui sifat bahan yang dapat diurai oleh

organisame. Hal ini dikarenakan biopolimer merupakan polimer yang dapat

dengan mudah dibiodegradasi, sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan.

3.4 Analisis SWOT

SWOT Analisis

kekuatan (strengths)

Pembuatan biopolimer ini penting dilakukan

mengingat penggunaan polimer sintetik yang

berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan,

sehingga perlu adanya pengganti yang ramah

lingkungan berbasis biopolimer

kelemahan

(weaknesses)

Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk

menyempurnakan hasil penelitian dan kurangnya

refrensi biopolimer berbasis senyawa pektin

peluang

(opportunities)

Indonesia dengan penghasil kakao yang sangat

besar tentu mempunyai persediaan bahan baku

(kulit kakao) yang melimpah

ancaman (threats)

Jika penelitian ini dirasa kurang maksimal maka

segera menggunakan bahan bakau bipolimer lain

untuk menghindari kerugian secara materi maupun

keilmuan

9

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

4.1.1 Penampilan

4.1.2 Ketebalan

Parameter Sampel A Sampel B Sampel C

Ketebalan 0,04 mm 0,7286 mm 0,8314 mm

Rata – rata 0,83 mm

4.1.3 Kadar air

Parameter Sampel A Sampel B Sampel C

Masa awal 1,55 gram 3,03 gram 2,98 gram

Masa akhir 1,45 gram 2,81 gram 2,77 gram

Kadar air 0,102 % 0,134 % 0,128 %

Rata – rata 0,121%

4.2 Pembahasan

Proses pembuatan biopolimer berbasis kulit buah coklelat membutuhkan

tahapan ekstraksi, pembuatan biopolimer, dan karakterisasi. Senyawa yang

diekstrak merupakan senyawa pektin, dimana pektin merupakan bahan baku

pembuatan biopolimer (edible coating). Hasil ekstraksi berupa serbuk yang diuji

dengan spektrofotometer infra red untuk uji gugus fungsi. Serbuk hasil ektraksi

selanjutnya dibuat sebagai biopolimer dengan bantuan plasticizer berupa sorbitol

atau juga gelatin. Fungsi plasticizer sebagai pembentuk polimer menjadi sebuah

lembaran – lembaran tipis transparan. Lembaran ini memiliki karakteristik kadar

air sebesar 0,121%, ketebalan 0,83 mm, dan larut dalam air. Sifat larut dalam air

ini sesuai dengan sifat senyawa pektin yang larut dalam air. Sehingga biopolimer

berbahan dasar kulit buah kakao ini dapat digunakan sebagai biopolimer yang

biodegradable dan ramah lingkungan.

9

10

BAB V. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

a) Pektin dari kulit buah cokelat diekstraksi pada suasana asam.

b) Serbuk hasil ekstraksi merupakan senyawa pektin.

c) Lembaran ini memiliki karakteristik kadar air sebesar 0,121%, ketebalan

0,83 mm, dan larut dalam air.

5.2 Saran

Pembuatan biopolimer berbasis kulit buah cokelat ini harus dikembangkan

lagi, karena kebutuhan biopolimer dimasa mendatang akan semakin meningkat.

10

11

DAFTAR PUSTAKA

Isa, A. B .M. 2004. Penghasilan dan Pencirian Eksopolisakarida Dari pada

Bacillus licheniformis S20A. Tesis Sarjana Kejuruteraan (Polimer) Fakulti.

Chaplin M. 2004. Pektin. [on line]. http://www.lsbu.ac.uk/water/ [25 September

2013].

Dalfi, Hendro. 2012. Studi Kelayakan Bisnis Perkebunan Kakao. Jakrata.

Ellyta Sari, Erti Praputri, Ade Rahmat, dan Arif Okdiansyah. 2012. Peningkatan

Kualitas Pektin dari Kulit Kakao melalui Metode Ekstraksi dengan

Penambahan NaHSO3. Padang: Univ. Bung Hatta. Prosiding SNTK TOPI

2012. ISSN. 1907-0500

Herdigenarosa, Muren. 2013. Pembuatan Edible Film Coating dari Pektin Kulit

Buah Jeruk Bali (Citrus maxima) dengan Variasi Sorbitol sebagai

Plasticizer. Yogyakarta: UIN Sunan Kalijaga.

Hoejgaard S. 2004. Pectin Chemistry, Functionally, and Applications. [on line].

http://www.cpkelco.com/ptalk/ptalk.htm. [25 September 2013]

Koran Tempo Edisi Senin 4 Juni 2012 dengan judul “Program Gernas Kakao

Dilanjutkan”

O’neill TW, et al. 1994. Reproducibility of a Questionnaire on Risk Factors for

Osteoporosis in a Multicentre Prevalence Survey: The European Vertebral

Osteoporosis Study: International Journal of Epidemiology; 23(3).

Republika. 2013. Indonesia Targetkan 1,5 Juta Ton Produksi Kakao di 2016.

Edisi Sabtu, 22 Zulqaidah 1434 / 28 September 2013.

Suryani, Dinie dan Zulfebriansyah. 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang

Pembiayaan. Economic Review, No. 210.

Widyotomo, Sukrisno. et al. 2007. Rekayasa Teknologi Proses dan Alsin Untuk

Produksi Kompos Organik dari Kulit Buah Kakao. Jember: Puslit Koka.