ivSINTESIS DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABLE DARI PATI UMBI GANYONG (Canna edulis)-GLISEROL DENGAN NATA DE COCO DAN ASAM PALMITAT SEBAGAI PENGHAMBAT LAJU UAP AIRUsulan Penelitian untuk Skripsi S-1Oleh:Tiara Nur Elfiana12630015kepadaJURUSAN KIMIAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGIUNIVERSITAS ISLAM NEGERI SUNAN KALIJAGAYOGYAKARTA2015iiiiHalaman Persetujuan Usulan PenelitianSintesis dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari Pati Umbi Ganyong (Canna edulis)-Gliserol dengan Nata De Coco dan Asam Palmitat sebagai Penghambat Laju Uap Airyang diajukan olehTiara Nur Elfiana12630015telah disetujui oleh:Pembimbing IEndaruji Sedyadi, S.Si, M.Sc.tanggal viDAFTAR ISIHYPERLINK \l "_Toc417363780" Halaman PersetujuaniiHYPERLINK \l "_Toc417363781" DAFTAR ISIiiiHYPERLINK \l "_Toc417363782" DAFTAR GAMBARvHYPERLINK \l "_Toc417363783" DAFTAR TABELviHYPERLINK \l "_Toc417363784" BAB IPENDAHULUAN7HYPERLINK \l "_Toc417363785" A.Latar Belakang7HYPERLINK \l "_Toc417363786" B.Batasan Masalah10HYPERLINK \l "_Toc417363787" C.Rumusan Masalah10HYPERLINK \l "_Toc417363788" D.Tujuan Penelitian11HYPERLINK \l "_Toc417363789" E.Manfaat Penelitian11HYPERLINK \l "_Toc417363790" BAB IITINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI12HYPERLINK \l "_Toc417363791" A.Tinjauan Pustaka12HYPERLINK \l "_Toc417363792" B.Landasan teori15HYPERLINK \l "_Toc417363793" BAB IIIMETODE PENELITIAN24HYPERLINK \l "_Toc417363794" A.Waktu dan Tempat Penelitian24HYPERLINK \l "_Toc417363795" B.Alat-alat Penelitian24HYPERLINK \l "_Toc417363796" C.Bahan Penelitian24HYPERLINK \l "_Toc417363797" D.Cara Kerja Penelitian25HYPERLINK \l "_Toc417363798" E.Teknik Analisis Data29HYPERLINK \l "_Toc417363799" DAFTAR PUSTAKA30HYPERLINK \l "_Toc417363800" LAMPIRAN32DAFTAR GAMBARGambar 1. Struktur Amilosa17Gambar 2. Struktur Amilopektin17Gambar 3. Struktur Gliserol20DAFTAR TABELTabel 1. Spesifikasi produk plastik biodegradable Mater Bi1520121PENDAHULUANLatar BelakangMakanan merupakan kebutuhan primer setiap manusia. Kualitas dan higienitas dari makanan sangat penting dalam menjaga kesehatan tubuh. Salah satu faktor yang paling berperan terhadap kualitas makanan adalah pengemas. Pengemas yang sering digunakan dalam suatu produk adalah plastik. Penggunaan plastik secara komersial tidak terlepas dari keunggulan sifat yang dimilikinya seperti ringan, elastis, transparan, kuat, mudah dibentuk, tidak korosif, tahan terhadap panas, murah dan mudah diproduksi. Plastik yang digunakan saat ini merupakan polimer sintetik yang terbuat dari minyak bumi dan tidak dapat terdegradasi oleh mikroorganisme di tanah, sehingga saat ini plastik menjadi permasalahan global (Firdaus, 2008). Plastik yang tertimbun dalam tanah dapat mempengaruhi kualitas air tanah dan dapat memusnahkan kandungan humus yang menyebabkan tanah menjadi tidak subur (Darni, dkk., 2008).Masalah tersebut dapat diatasi dengan pengembangan plastik biodegradable, yaitu plastik yang dapat terdegradasi oleh mikroorganisme ketika dibuang ke lingkungan. Pengembangan plastik biodegradable dapat dibuat dari bahan alam terbaharui (renewable resources), seperti pati, selulosa, kitosan, dan beberapa senyawa alam lainnya. Plastik biodegradable berbahan dasar pati bersifat ramah lingkungan karena dapat terdegradasi oleh mikroorganisme dengan memutus rantai polimernya menjadi monomer-monomer atau polimer yang lebih pendek. Hasil akhir dari degradasi ini adalah CO2, H2O, senyawa organik lain berupa asam organik, dan aldehid yang tidak berbahaya bagi lingkungan (Huda dan Firdaus, 2007). Salah satu sumber pati yang belum banyak digunakan adalah pati umbi ganyong. Ganyong merupakan tanaman yang memiliki peluang sebagai sumber pangan alternatif. Tanaman ini juga kaya akan karbohidrat dan sumber nutrisi lain. Ganyong merupakan sumber karbohidrat yang setara dengan beras, ubi jalar, jagung, singkong dan sagu dalam bidang ketahanan pangan. Ganyong dapat dimanfaatkan sebagai pati atau ganyong instan dan sohun sebagai makanan utama atau sebagai makanan pendamping seperti kue, cendol dan sebagainya (Nur, 2007). Biodegradable film juga dapat dibuat dari bahan alami, seperti selulosa. Selulosa yang biasa digunakan dalam pembuatan biodegradable film adalah selulosa tumbuhan, tetapi selain selulosa tumbuhan terdapat juga selulosa bakteri yang memiliki sifat lebih baik dibandingkan selulosa tumbuhan. Menurut Krystinowicz (2001), selulosa bakteri mempunyai keunggulan, di antaranya kemurnian tinggi, derajat kristalinitas tinggi, mempunyai kerapatan antara 300- 900 kg/m3, kekuatan tarik lebih tinggi dibanding selulosa tumbuhan, elastis dan mudah diuraikan. Selulosa bakteri dapat terbentuk dari proses pembuatan nata. Nata merupakan senyawa selulosa yang dihasilkan dari fermentasi media yang mengandung unsur karbon, nitrogen dan bersifat asam oleh Acetobacter xylinum. Bahan baku media yang sering digunakan adalah air kelapa yang dikenal sebagai nata de coco. Nata de coco merupakan bahan tambahan yang mengandung selulosa yang berfungsi untuk meningkatkan kuat tarik pada plastik biodegradable yang dihasilkan.Pada proses pembuatan plastik biodegradable cenderung masih bersifat kaku sehingga perlu ditambahkan plasticizer agar plastik yang dihasilkan lebih elastis, fleksibel dan tahan terhadap air. Salah satu plasticizer yang banyak digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable adalah gliserol. Hal ini dikarenakan gliserol sebagai plasticizer dapat memberikan sifat yang lebih elastis terhadap plastik jika dibandingkan plasticizer lain, seperti sorbitol (Paramawati, 2001). Gliserol bersifat ramah lingkungan, karena senyawa ini dengan mudah dapat terdegradasi oleh mikroorganisme (Marhanah, 2008).Selain itu, plastik biodegradable dari hidrokoloid seperti nata de coco dan pati umbi ganyong memiliki polaritas yang tinggi dan bersifat hidrofilik, sehingga permeabilitas uap airnya tinggi sedangkan permeabilitas oksigennya rendah. Hal ini disebabkan adanya ikatan hidrogen pada struktur molekulnya, maka perlu ditambahkan lipid yang memiliki polaritas rendah agar dapat menurunkan permeabilitas uap air. Jenis lipid yang dapat digunakan adalah asam lemak jenuh. Asam lemak jenuh memiliki gugus hidroksil yang bersifat hidrofobik sehingga mampu mengurangi sifat hidrofilik. Salah satu jenis asam lemak jenuh yang dapat digunakan adalah asam palmitat (Krocta, 1994).Dalam penelitian ini digunakan pati umbi ganyong untuk pembuatan plastik biodegradable yang dimodifikasi dengan nata de coco dan asam palmitat dengan berbagai konsentrasi. Selanjutnya dilakukan analisis terhadap sifat fisik dan mekanik plastik yang dihasilkan meliputi ketebalan, kekuatan regang putus, perpanjangan plastik, permeabilitas uap air dan interaksi molekuler antara nata de coco, pati dan asam palmitat dalam pembuatan plastik biodegradable dengan menggunakan instrumen FT-IR. Batasan MasalahBerdasarkan latar belakang di atas terdapat berbagai macam masalah. Untuk memfokuskan bidang penelitian, maka perlu dibatasi agar penelitian ini mempunyai arah yang jelas. Batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut :Bahan yang digunakan sebagai sumber pati yaitu umbi ganyong.Plasticizer yang digunakan dalam pembentukan plastik yaitu gliserol.Modifikasi pembuatan plastik biodegradable dengan nata de coco dan asam palmitat.Uji yang dilakukan yaitu uji sifat mekanik (ketebalan, kuat tarik, dan elongasi) dan uji biodegradasi plastik di tanah.Rumusan MasalahBagaimana pembuatan plastik biodegradable dari umbi ganyong dengan penambahan plasticizer gliserol dan nata de coco ?Bagaimana pengaruh nata de coco terhadap sifat mekanik plastik biodegradable yang dihasilkan ?Bagaimana pengaruh penambahan asam palmitat terhadap sifat mekanik plastik biodegradable yang dihasilkan ?Tujuan PenelitianMengetahui pembuatan plastik biodegradable dari umbi ganyong dengan penambahan plasticizer gliserol dan nata de coco.Mengetahui pengaruh nata de coco terhadap sifat mekanik plastik biodegradable yang dihasilkan.Mengetahui pengaruh penambahan asam palmitat terhadap sifat mekanik plastik biodegradable yang dihasilkan.Manfaat PenelitianPenelitian ini diharapkan dapat menambah sumber informasi ilmiah dan memberi pengetahuan secara umum dan kimia secara khusus mengenai pemanfaatan pati ganyong dan nata de coco sebagai bahan pembuatan plastik biodegradable. Selain itu, hasil penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kesadaran kepada masyarakat untuk lebih melestarikan lingkungan dengan pemanfaatan plastik biodegradable sehingga membantu menyelamatkan lingkungan dari penumpukan sampah plastik. TINJAUAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORITinjauan PustakaIndrarti (2007) melakukan penelitian yang menyatakan bahwa biodegradable film dari nata de coco dengan konsentrasi gliserol 0,5% dengan bahan additif CMC menunjukkan kuat tarik antara 34,7385,29 MPa dengan persen pemanjangan berkisar 13,53-15,63 %. Pengujian mekanik pada bacterial cellulose dari nata de coco menunjukkan penggunaan konsentrasi gliserol 1% memiliki nilai kuat tarik tertinggi yaitu 14,67 MPa dengan nilai persen pemanjangan sebesar 25,57%. Penambahan gliserol juga terbukti berpengaruh terhadap material selulosa dari nata de coco terhadap kuat tarik dan tekstur permukaan (Pardosi, 2008). Sehingga perlu dilakukan penelitian lebih lanjut guna mengetahui konsentrasi gliserol terbaik pada plastik biodegradable dengan nata de coco sehingga dapat memperbaiki sifat mekanik dari plastik biodegradable yang dihasilkan.Iqbal dkk (2012) melakukan penelitian tentang karakteristik edible film dari pati umbi ganyong berantimikroba. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari efek penambahan zat anti mikroba terhadap karakteristik edible film pati ganyong. Variabel tetap dalam penelitian ini adalah konsentrasi pati ganyong 2 % w/v dan konsentrasi sorbitol 1 % v/v larutan. Adapun variabel berubahnya adalah jenis zat antimikroba yang ditambahkan, yaitu bubuk kunyit dan bawang putih dengan konsentrasi 0,01% w/v larutan. Karakterisasi fisik dari edible film yang diamati yaitu kadar air serta karakterisasi mekanik yaitu ketebalan, persentasi pemanjangan dan kuat tarik. Pengujian antimikroba dilakukan dengan metode difusi agar dan diamati zona inhibitornya terhadap E.coli. Hasil penelitian menunjukkan edible film sebelum ditambah zat antimikroba memiliki kadar air 18,72 %, ketebalan film 0,08 mm, kuat tarik 2,75 N/mm persentasi pemanjangan 37,78 % penambahan zat anti mikroba bubuk kunyit dan bawang putih menyebabkan penurunan kadar air, persentasi pemanjangan dan kuat tarik tetapi kenaikan pada ketebalan film. Dari penelitian tersebut dapat diketahui bahwa pati ganyong dapat digunakan untuk pembuatan plastik biodegradable sehingga dapat diketahui karakterisasi dari plastik biodegradable yang dihasilkan.Eva yuliana (2014) melakukan penelitian tentang plastik biodegradable dengan menggunakan nata de cassava. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan konsentrasi gliserol berpengaruh terhadap karakteristik biodegradable film dari nata de cassava. Hasil perlakuan terbaik dapat diperoleh pada konsentrasi gliserol 1%, dengan nilai persen perpanjangan sebesar 3,28%, kuat tarik 32,34 MPa, kelarutan 54,13% dan dapat terdegradasi selama 3 minggu. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang plastik biodegradable dengan menggunakan nata de coco dan gliserol sebagai bahan tambahan sehingga dapat memperbaiki sifat mekanik dari plastik biodegradable yang dihasilkan.Santi (2015) melakukan penelitian tentang penambahan asam palmitat pada plastik biodegradable dari pati singkong dengan pektin kulit markisa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan asam palmitat dapat menurunkan laju transmisi uap air plastik biodegradable. Plastik biodegradable yang memiliki sifat mekanik dan nilai laju transmisi uap air terbaik dicapai ketika konsentrasi asam palmitat 0,08% dengan ketebalan 0,22 mm, kuat tarik 6,36 MPa, persen pemanjangan 22,77% dan WVTR 0,49 g/jam m2. Sehingga pada penelitian selanjutnya asam palmitat dapat digunakan untuk menurunkan laju transmisi air dengan teknik pencampuran dalam larutan plastik biodegradable agar diperoleh larutan yang homogen sehingga dihasilkan sifat fisik dan mekanik yang lebih baik. Ditinjau dari penelitian-penelitian yang ada sebelumnya maka pada penelitian ini plastik biodegradable dibuat dari pati umbi ganyong dengan nata de coco dan gliserol sebagai plasticizer serta penambahan asam palmitat sebagai penghambat laju uap air. Dengan memvariasikan pati, nata de coco dan asam palmitat pada pembuatan plastik biodegradable, diharapkan dapat meningkatkan sifat mekanik dan biodegradabilitas dari plastik biodegradable. Plastik biodegradable yang dihasilkan akan diuji sifat mekanik yaitu meliputi ketebalan, kuat tarik, dan elongasi, laju uap air serta uji biodegradabilitasnya di tanah.Landasan teoriPlastik BiodegradablePlastik yang digunakan saat ini merupakan polimer sintetik dari bahan baku minyak bumi yang jumlahnya terbatas dan tidak dapat diperbarui. Selain itu, plastik sintetik sulit terurai secara alami dan di tanah sehingga akan mengakibatkan terjadinya penumpukan limbah dalam jumlah yang besar dan pencemaran serta kerusakan lingkungan (Anita dkk., 2013). Berdasarkan hal tersebut, maka dibutuhkan adanya alternatif plastik yang mudah terdegradasi.Jenis kemasan dari bahan bahan terbarukan dan ramah lingkungan dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu kemasan edible dan kemasan biodegradable. Kemasan edible adalah kemasan yang dapat dimakan karena terbuat dari bahan bahan yang dapat dimakan seperti pati, protein atau lemak. Sedangkan kemasan biodegradable adalah kemasan yang jika dibuang dapat didegradasi melalui proses fitokimia atau menggunakan mikroba penghancur (Julianti dan Nurminah, 2006).Plastik biodegradable adalah plastik yang dapat terurai secara alami di tanah oleh aktivitas mikroorganisme (bakteri, jamur, dan alga). Plastik biodegradable terbuat dari sumber yang dapat diperbarui yaitu dari senyawa senyawa yang terdapat pada tanaman seperti selulosa, pati, dan lignin, serta pada hewan seperti kasein, protein dan lipid (Darni dan Utami, 2010). Plastik biodegradable dapat digunakan seperti layaknya plastik sintetik, namun bedanya plastik biodegradable akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi air dan karbon dioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Karena sifatnya yang dapat kembali ke alam, maka dikategorikan sebagai plastik atau kemasan yang ramah lingkungan (Anita dkk., 2013).Komponen atau bahan yang dapat digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable diklasifikasikan menjadi tiga jenis, yaitu hidrokoloid, lipid dan komposit. Hidrokoloid dapat berupa protein (kolagen, gelatin) dan polisakarida (gum, pati, turunan selulosa, alginat, kitosan, pektin, karagenan). Lipid dapat berupa asam lemak, asilgliserol, atau lilin, sedangkan komposit merupakan gabungan dari hidrokoloid dan lipid (Bourtoom, 2008; Skurtys dkk., 2009).Novamont Starch Polymer merupakan salah satu perusahaan asal Italia yang memproduksi plastik biodegradable yang diberi nama Mater Bi. Plastik tersebut terbuat polimer pati. Adapun spesifikasi produk Mater Bi ditunjukan pada Tabel 1.NoParameterSatuanNilai1Kuat TarikMpa20-502Elongasi%200-6003WVTRg/m2.24 jam250-10004Waktu DegradasiBulan4-6Tabel 1. Spesifikasi produk plastik biodegradable Mater Bi Standar di atas dapat digunakan untuk mengetahui kualitas plastik biodegradable yang telah dihasilkan. Pembuatan plastik biodegradable ini perlu dilakukan karena dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi sampah sampah plastik sintetik yang mencemari lingkungan. Plastik biodegradable dapat dibuat dari bahan yang mudah didapat dan tersedia di alam dalam jumlah besar dan murah, tetapi mampu menghasilkan produk dengan kekuatan yang sama seperti plastik sintetik.PatiPati merupakan salah satu bentuk karbohidrat, kandungan utama pada tanaman tingkat tinggi yang diproduksi melalui fotosintesis dalam tanaman hijau. Pati merupakan polisakarida alami yang dapat diperbarui (renewable), mudah rusak (biodegradable), dan harganya murah. Bentuk pati berupa granula, berwarna putih, tawar, tidak berbau dan larut dalam air (Yusmarlela, 2009). Pati banyak terkandung dalam beras, gandum, biji bijian seperti jagung, dan banyak juga terkandung di dalam berbagai jenis umbi umbian seperti singkong, kentang atau ubi (Darni dan Utami, 2010). Dalam ekstrasi pati, bahan tumbuhan dihancurkan bersama air, dan bubur yang dihasilkan kemudian disaring untuk memisahkan jaringan kasarnya, sehingga sisanya suspensi tepung pati. Tepung pati kemudian dikumpulkan dengan cara memusingkan filtrat tersebut (Cowd, 1991).Menurut Lehninger (1982), pati mengandung dua jenis polimer glukosa yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer glukosa rantai panjang yang tidak bercabang dan memberikan sifat keras (pera), sedangkan amilopektin merupakan polimer glukosa dengan susunan yang bercabang cabang dan menyebabkan sifat lengket pada pati. Struktur amilosa merupakan struktur lurus dengan ikatan -(1,4)-D-glukosa. Amilopektin terdiri dari struktur bercabang dengan ikatan -(1,4)-D-glukosa dan titik percabangan amilopektin merupakan ikatan -(1,6). Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin ini akan bervariasi tergantung jenis patinya. Adapun struktur dari amilosa dan amilopektin disajikan pada Gambar 1 dan Gambar 2.Gambar 1. Struktur AmilosaGambar 2. Struktur AmilopektinGelatinisasi merupakan peristiwa pembekalan atau pengembangan granula pati yang luar biasa sehingga tidak dapat kembali ke keadaan semula. Apabila suspensi pati dipanaskan maka akan terjadi pembekalan granula. Pembekalan granula ini disebabkan oleh molekul molekul air berpenetrasi ke dalam granula dan terperangkap pada susunan molekul molekul air berpenetrasi ke dalam granula dan terperangkap pada susunan molekul amilosa dan amilopektin. Secara umum Winarno (2008) menjelaskan bahwa mekanisme gelatinisasi dapat dibedakan dalam tiga tahap. Pertama, pada keadaan sebelum dipanaskan , terjadi imbisisi air 25-30% ke dalam granula. Perubahan ini dapat balik dan tidak terjadi perubahan viskositas. Kedua, pada pemanasan 60-85 C (suhu gelatinisasi), granula akan membengkak dan imbisisi air mencapai 300%, terjadi perubahan granula akan membengkak dan imbisisi air mencapai 300%, terjadi perubahan granula yang tidak dapat balik. Ketiga, terjadi pembengkakan granula lebih lanjut dan pemberian pengadukan, granula rusak seluruhnya sebagian rantai polimer pati terlepas dari granula menyebabkan viskositas meningkat dengan cepat.Akbar dkk. (2013) menyebutkan bahwa pati umbi umbian memiliki suhu genelatinisasi yang translucent ketika dingin. Pati biji bijian memiliki suhu genelatinisasi yang lebih tinggi, yaitu 95C, berbentuk gel dan ketika dingin memiliki penampakan opaque (buram). Pati yang telah mengalami gelatinisasi dapat dikeringkan, tetapi molekul molekul tersebut tidak dapat kembali lagi ke sifat sifat sebelumnya. Bahan yang kering tersebut masih mampu untuk menyerap air kembali dalam jumlah besar (Winarno, 2008).Umbi GanyongTanaman ganyong yang banyak tumbuh di daerah tropis ini, termasuk dalam :Divisi : SpermatophytaSub Divisi : AngiospermaeKelas : MonocotyledoneaeOrdo : ZingeberalesFamili : CannaceaeGenus : CannaSpesies : Canna edulis Ker Tanaman ganyong akan tetap berwarna hijau saat umbinya belum dewasa. Bila umbi telah cukup dewasa, daun dan batang mulai mengering, yang terlihat eakan-akan bahwa tanaman mati, padahal tidak. Karena bila hujan tiba maka rimpang atau umbi akan bertunas dan membentuk tanaman lagi. Tinggi tanaman ganyong antara 0.9 1,8 meter. Di daerah Jawa, tinggi tanaman ganyong umumnya 1,35 1,8 meter. Pati ganyong merupakan produk olahan dari umbi ganyong. Pati ganyong yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku cendol, jenang, biskuit dan sohun yang memiliki kualitas dan karateristik hampir sama dengan pati dari bahan baku sagu/aren. Selain itu pati ganyong telah banyak dimanfaatkan untuk kebutuhan pangan masyarakat, terutama didaerah pedesaan sebagai upaya meningkatkan ketahanan pangan dan kecukupan gizi. Pembuatan pati ganyong sedikit lebih sulit dibandingkan tepung karena melalui proses ekstraksi untuk memisahkan pati dari serat yang ada.Plasticizer GliserolPlasticizer adalah senyawa dengan berat molekul rendah yang dapat ditambahkan dalam plastik biodegradable untuk meingkatkan flesibelitas dan sifat mekanik dari matriks plastik. Bahan yang dapat digunakan sebagai plasticizer antara lain gliserol, propilen glikol, polipropilen glikol, sorbitol dan sukrosa. (Embuscado dan Huber, 2009).Plasticizer umumnya ditambahkan pada plastik berbasis hidrokoloid. Hal ini karena plastik berbasis hirokoloid mempunyai sifat kaku dan rapuh sehingga perlu ditambahkan plasticizer untuk meningkatkan elastisitas dan fleksibilitas plastik yang dihasilkan. Plasticizer dengan ukuran kecil dan polaritas tinggi akan memberikan efek plasticizing lebih besar pada sistem polimer. Mekanisme kerja plasticizer yaitu dengan mengurangi gaya tarik antarmolekul antara rantai polimer yang berdekatan dengan mengurangi ikatan hidrogen rantai polimer. Penambahan plasticizer dapat meningkatkan permeabilitas plastik terhadap gas dan uap air dan mengurangi kuat tarik (Skurtys dkk., 2009).Menurut Winarno (2008), gliserol merupakan senyawa golongan alkohol polihidrat dengan tiga buah gugus hidroksil dalam satu molekul (alcohol trivalent). Gliserol mempunyai berat molekul 92,10 g/mol, massa jenis 1,23 g/cm2 dan titik didihnya 209C. Rumus kimia gliserol adalah C3H8O3, dengan nama kimia 1,2,3 propanatriol. Adapun struktur gliserol disajikan pada Gambar 3.Gambar 3. Struktur GliserolDalam penelitian ini digunakan gliserol sebagai plasticizer karena menurut Wirawan dkk. (2012), gliserol mempunyai kemampuan menurunkan ikatan hidrogen antar polimer yang terbesar dibandingkan dengan plasticizer lain, sehingga menyebabkan plastik yang tebentuk menjadi tidak kaku dan lebih fleksibel. Selain itu gliserol mempunyai nilai permeabilitas uap air yang lebih rendah dibandingkan plasticizer lain karena gliserolmempunyai berat molekul lebih kecil (BM 92,10). Berat molekul yang lebih kecil akan memperkecil volume bebas rantai polimer sehingga mempersulit transfer molekul air.Nata De Coco Salah satu produk makanan pangan yang mengandung serat adalah nata. Natamerupakan hasil fermentasi air kelapa atau sari bahan lainnya dengan melibatkan bakteri Acetobacter xylinum. Hasil fermentasi membentuk sekumpulan biomassa terdiri dari selulosa dan memiliki penampilan seperti agar-agar putih. Nata de coco di golongkan sebagai makanan sehat karena tinggi kandungan serat dan rendah kalori di sebabkan karena kandungan selulosa yang dikenal sebagi serat pangan alami (Pambayun, 2006). Nata de coco merupakan bahan tambahan yang mengandung selulosa yang berfungsi untuk meningkatkan kuat tarik pada plastik biodegradable yang dihasilkan. Nata de coco merupakan salah satu produk olahan air kelapa yang saat ini mulai populer dikalangan masyarakat mengingat kandungan serat yang tinggi dan rendah kalori. Produk nata de coco mulai digemari oleh masyarakat dengan demikian permintaan pasar selalu meningkat. Hal ini merupakan suatu peluang usaha yang sangat baik untuk dikembangkan khususnya pengolahan limbah air kelapa sebagai media atau bahan baku pembuatan nata de coco.Asam Palmitat Asam palmitat adalah asam lemak jenuh rantai panjang yang terdapat dalam bentuk trigliserida pada minyak nabati ataupun minyak hewani disamping juga asam lemak lainnya. Minyak tersebut merupakan ester gliserol palmitat maupun ester gliserol lainnya, yang apabila disabunkan dengan suatu basa kuat, kemudian diikuti hidrolisis dengan suatu asam akan menghasilkan gliserol, asam palmitat disamping asam lemak lainnya. Asam palmitat dapat dipisahkan dari asam-asam lainnya secara destilasi fraksinasi metal ester asam lemak yang kemudian masing-masing asam lemak tersebut (Julianto, 2011). Asam palmitat dapat dijadikan sebagai bahan pembentuk plastik biodegradable karena asam palmitat merupakan asam lemak jenuh berantai panjang yang bersifat hidrofobik. Dengan penambahan asam palmitat yang hidrofobik diharapkan dapat menurunkan permeabilitas uap air dan sifatnya yang tidak mudah teroksidasi sehingga sifatnya lebih stabil.METODE PENELITIANWaktu dan Tempat PenelitianWaktu penelitian akan dilaksanakan pada bulan Oktober tahun ajaran 2015/2016 di laboratorium penelitian kimia UIN Sunan Kalijaga Yogyakarta.Alat-alat PenelitianPeralatan yang akan digunakan dalam ini yaitu: alat saringan, temometer, desikator, pipet, gelas arloji, pisau, baskom, botol akuades, pipet volume, bola hisap, magnetik stirrer, gelas beker, pencapit, sendok sungu, cetakan plastik, oven (Heraeus UT 6120), hot plate (CIMAREC), neraca analitik (Ohaus Adventurer 0,0001 gram), seperangkat alat uji tensile stength dan elongation tester (TPW-652545) seRTA spektrofotometer FTIR untuk analisis gugus fungsi..Bahan PenelitianBahan yang akan digunakan dalam penelitian ini yaitu pati umbi ganyong, nata de coco, akuades, tanah, natrium hidroksida 1 %, gliserol p.a, asam asetat p.a, dan asam palmitat p.a.Cara Kerja Penelitian Pembuatan Pulp Nata de coco Nata de coco dipanaskan dengan NaOH 1% selama 60 menit. Kemudian dicuci bersih dengan air. Selanjutnya direbus kembali dengan air. Nata de coco direndam dengan air selama satu malam. Pembuatan pulp dilakukan dengan pemblenderan nata de coco dengan perbandingan 300 gram nata : 100 ml air. Pulp yang dihasilkan akan digunakan untuk pembuatan plastik biodegradable. Pembuatan Pati Umbi GanyongUmbi ganyong dihasilkan dengan cara umbi ganyong kering ditambahkan air dan dihaluskan hingga menjadi pulp. Pulp dipisahkan antara ampas dan patinya dengan cara disaring dengan kain saring. Hasil penyaringan didiamkan beberapa jam hingga patinya mengendap. Endapan yang dihasilkan dikeringkan menggunakan oven pada suhu 60C hingga kering. Pati umbi ganyong selanjutnya dianalisis dengan menggunakan FTIR dan diukur berat molekulnya.Pembuatan Plastik BiodegradablePembentukan plastik biodegradable dilakukan dengan empat variasi yang berbeda yaitu variasi pati umbi ganyong, variasi gliserol, variasi nata de coco dan variasi asam palmitat.Optimasi Konsentrasi Pati Umbi Ganyong dan Gliserol Optimasi konsentrasi dilakukan untuk mengetahui konsentrasi pati umbi ganyong yang sesuai untuk mendapatkan plastik biodegradable dengan nilai kuat tarik terbaik. Konsentrasi pati umbi ganyong dibuat bervariasi yaitu 3, 4 dan 5 gram dengan konsentrasi gliserol tetap yaitu 1 mL. Setelah diperoleh konsentrasi pati umbi ganyong dengan sifat mekanik terbaik, dilanjutkan dengan variasi konsentrasi gliserol yaitu 0,75; 1,0 dan 1,5 mL. Pertama disiapkan gelas beker sebanyak 3 buah, masing-masing diisi pati umbi ganyong sebanyak 3, 4, dan 5 grarbaik.trasi gliserol tetap yaitu 1 mL.m dan dilarutkan dengan akuades dan diaduk dengan menggunakan stirrer sambil dipanaskan pada hot plate pada suhu 65-70 C hingga terbentuk gel. Masing-masing larutan ditambahkan asam asetat 1,5 mL dan gliserol dengan sifat mekanik terbaik kemudian ditambahkan akuades hingga volume 100 ml kemudian dipanaskan kembali pada suhu 80-90C hingga homogen selama 25 menit. Larutan didinginkan dan dihilangkan gelembung udara maupun pengotornya. Selanjutnya larutan dituang ke dalam cetakan kaca (solution casting) ukuran 30 x 20 cm dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60C selama 2 jam. Cetakan diangkat dan dibiarkan pada suhu ruang selama 48 jam. Plastik dilepaskan dari cetakan dan dianalisis. Konsentrasi pati umbi ganyong dengan nilai kuat tarik terbaik digunakan untuk penentuan konsentrasi gliserol terbaik. Konsentrasi pati umbi ganyong dan gliserol dengan nilai kuat tarik terbaik akan digunakan lebih lanjut dalam pembuatan plastik biodegradable dengan variasi nata de coco.konsentrasi bi Ganyong ta De Coco dengan tiga variasi yang berbeda yaitu variasi pati umbi ganyong, variasi nata de cocPlastik Biodegradable Variasi Nata De Coco Konsentrasi pati terbaik dilarutkan dalam akuades dan diaduk hingga homogen. Larutan ditambahkan dengan nata de coco yang telah berbentuk pulp dengan variasi 1,0; 1,5 dan 2,0 gram yang sebelumnya sudah dilarutkan dalam akuades 30 ml. Selanjutnya ke dalam masing-masing larutan ditambahkan asam asetat 1,5 mL dan gliserol 1 mL kemudian ditambahkan akuades hingga volume 100 ml lalu dipanaskan pada suhu 80-90C selama 25 menit. Larutan didinginkan dan dihilangkan pengotornya. Selanjutnya larutan dituang ke dalam cetakan kaca (solution casting) ukuran 30 x 20 cm dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60C selama 2 jam. Cetakan diangkat dan dibiarkan pada suhu ruang selama 48 jam. Plastik dilepaskan dari cetakan dan dianalisis.Plastik Biodegradable Variasi Asam Palmitat Plastik dengan penambahan pati yang memiliki sifat tengsille strenght terbaik digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable dengan variasi asam palmitat. Konsentrasi asam palmitat yang digunakan adalah 0,06%, 0,08% dan 0,10%. Plastik dengan sifat mekanik terbaik ditambahkan asam palmitat kemudian dipanaskan pada suhu 80-90C selama 25 menit. Larutan didinginkan dan dihilangkan pengotornya. Selanjutnya larutan dituang ke dalam cetakan kaca (solution casting) ukuran 30 x 20 cm dan dikeringkan dalam oven pada suhu 60C selama 2 jam. Cetakan diangkat dan dibiarkan pada suhu ruang selama 48 jam. Plastik dilepaskan dari cetakan dan dianalisis.Karakteristik Plastik BiodegradableAnalisis Gugus Fungsi dengan FTIR Plastik biodegradable dianalisis gugus fungsinya dengan menggunakan FTIR. Sampel berupa plastik ditempatkan ke dalam set holder, kemudian di scan pada panjang gelombang 4000-400 cm-1.Sifat Mekanik Pengujian sifat mekanik plastik biodegradable meliputi ketebalan, kuat tarik dan elongasi berdasarkan metode ASTM. D. 882-02. Ketebalan diukur menggunakan mikrometer (ketelitian 0,001 mm) dengan cara menempatkan sampel diantara rahang mikrometer. Untuk setiap sampel plastik yang akan diuji, pengukuran dilakukan pada 3 titik yang berbeda, kemudian dihitung nilai reratanya. Kuat tarik dan elongasi sampel plastik diuji menggunakan Universal Testing Machine (UTM). Plastik dikondisikan dalam suhu ruang bersuhu 30C selama 24 jam sebelum dilakukan pengukuran. Kuat tarik ditentukan berdasarkan beban maksimum, sedangkan elongasi ditentukan dan dihitung pada saat plastik biodegradable putus.Laju Transmisi Uap Air (WVTR) Pengujian laju transmisi uap air dilakukan dengan menggunakn metode gravimetri (ASTM 1983). Plastik yang akan diuji diletakkan pada mulut cawan berbentuk lingkaran dengan diameter dalam 7 cm, diameter luar 8 cm dan kedalaman 2 cm yang didalamnya berisi silika gel 10 g. Bagian tepi cawan dan plastik ditutup dengan wax atau isolasi. Cawan kemudian dimasukkan ke dalam toples yang berisi larutan NaCl 40% (b/v). Uap air yang terdifusi melalui plastik akan diserap oleh silika gel dan akan menambah berat silika gel tersebut. Kondisi laju transmisi uap air setimbang tercapai dalam waktu 7-8 jam dan dilakukan penimbangan secara periodik setiap 1 jam (mulai dari jam ke-0 sampai jam ke-7). Perubahan laju berat menunjukkan kecepatan difusi uap air melewati plastik. WVTR = Uji Biodegradasi dengan TanahUji biodegradasi plastik dilakukan untuk mengetahui berapa lama dapat terurai oleh mikroorganisme (bakteri dan jamur). Metode yang digunakan adalah soil burial test (penanaman dan penguburan sampel dalam tanah) selama 6 hari, yang mengacu pada penelitian sebelumnya oleh Gouda (20120. Tanah diletakkan di dalam toples dengan diameter 15 cm dan ketinggian 20 cm. Sampel plastik berukuran 3x3 cm dari variasi pati umbi ganyong, nata de coco dan asam palmitat dengan sifat mekanik terbaik ditanam di dalam tanah dengan kedalaman 5 cm. Sebelum ditanam, plastik didiamkan terlebih dahulu dalam desikator selama 24 jam dan di timbang. Setiap 2 hari sekali plastik diambil, dicuci dengan alkohol, dikeringkan dalam oven dan ditimbang kembali. Langkah tersebut dilakukan berulang hingga 6 hari dan ditentukan massa penurunan berat dan massa degradasinya.Teknik Analisis DataTeknik analisis data dilakukan menggunakan instrumen-instrumen seperti FT-IR, tensile strength dan elongation tester FT-IR digunakan untuk menguji sampel pati, sampel plastik dengan nata de coco dan sampel dengan penambahan asam palmitat. Uji ini dilakukan untuk mengetahui dan membandingkan sampel plastik yang dihasilkan dengan penambahan nata de coco dan asam palmitat, dengan sampel pati. Sehingga dapat ditentukan sifat dari plastik yang dihasilkan tersebut, yaitu bersifat hidrofobik atau hidrofilik.Intrumen tensile strength dan elongation tester digunakan untuk mengetahui sifat mekanik dari plastik yang dihasilkan, yaitu memiliki ketebalan, kuat tarik, dan elongasi yang lebih rendah ataukan lebih tinggi dari sifat mekanik plastik polipropilen (plastik yang sering digunakan sehari-hari)261227DAFTAR PUSTAKA Akbar, F., Anita, Z., Harahap, H. 2013. Pengaruh Waktu Simpan Film Plastik Biodegradasi dari Pati Kulit Singkong terhadap Sifat Mekanikalnya. Medan: Universitas Sumatera Utara. Jurnal Teknik Kimia USU. Vol. 2, No. 2 (2013)Anita, Z., Akbar, F., Harahap, H. 2013. Pengaruh Penambahan Gliserol Terhadap Sifat Mekanik Film Plastik Biodegradasi Dari Pati Kulit Singkong. Medan: Universitas Sumatera Utara. Jurnal Teknik Kimia USU. Vol. 2, No. 2 (2013).Bourtoom, T. 2008. Edible Film Coatings: Characteristic and Properties. Songkhla: Departement of Material Product Technology, Prince of Songkhla University. International Food Research Journal Vol. 15(3)Cowd, M.A. 1991. Kimia Polimer. Bandung: Penerbit ITB.Darni, Yuli., Chici, A., Ismiyati, S. 2008. Sintesa Bioplastik dari Pati Pisang dan Gelatin dengan Plasticizer Gliserol. Lampung: Universitas Lampung. Prosiding Seminar Nasional Sains Dan Teknologi 2008 Universitas Lampung, 17-18 November 2008.Darni, Yuli dan Utami, Herti. 2010. Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik dan Hidrofobisitas Bioplastik dari Pati Sorgum. Lampun: Universitas Lampun. Jurnal Rekayasa Kimia dan Lingkungan, Vol. 7, No. 4, hal. 190-195, 2010 ISSN 1412-5064.Embuscado, Milda C. and Huber, Kerry C. 2009. Edible films and Coating for Food Applications. New York: Springer Dordrecht Heidelberg Londong. ISBN 978-0-387-92823-4.Indrarti, L. 2007. Bioselulosa Sebagai Bahan Edible Film. Laporan Akhir Kumulatif Kegiatan Program Kompetitif LIPI. Bandung.Iqbal SyaichurroziNetty Handayani, Dyah Hesti Wardhani. 2012. Karakteristik Edible Film dari Pati Ganyong (Canna edulis Kerr.) Berantimikroba. Semarang:Teknik Kimia. Universitas Diponegoro. Vol. 1, No. 1, Tahun 2012, halaman 305-311.Julianti, E. Dan Nurminah, M. 2006. Buku Ajar Teknologi Pengemasan. Medan: Universitas Sumatera Utara.Lehninger. 1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid I. Alih Bahasa: Maggy Thenawidjaja. Jakarta: Erlangga.Marhamah. 2008. Biodegradasi Plastisisier Poligliserol Asetat (PGA) dan Diokotil Ftalat (DOP) dalam Matriks Polivinil Klorida (PVC) dan Toksisitasnya terhadap Pertumbuhan Mikroba. Tesis. Medan: Universitas Sumatera Utara.Pardosi, D. 2008. Pembuatan material selulosa bakteri dalam medium air kelapa melalui penambahan sukrosa, kitosan, dan gliserol menggunakan Acetobacter xylinum. (Tesis). Universitas Sumatera Utara. Medan. 74 hlm.Skurtys, O., Acevedo C., Pedreschi F., Enrione J., Osori F., Aguilera J. M. 2009. Food Hydrocolloid Edible Films and Coatings. Santiago: Departement of Food Science and Technology, Universidad de Santiago de Chile.Sulistiani, Sinta. 2015. Sintesis dan Karakterisasi Plastik Biodegradable Pati Singkong-Pektin Kulit Markisa-Gliserol dengan Penambahan Asam Palmitat sebagai Penghambat Laju Penguapan Uap Air. Yogyakarta:UIN Sunan Kalijaga.tarakterisasi Plastik Biodegradable Pati Singkong-Pektin Kulit Markisa-Gliserol dengan Penambahan Asam Palmitat sebWinarno, F.G. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. Edisi Terbaru. Jakarta: PT Gramedia Utama.Wirawan, Sang K., Prasetya, Agus dan Ernie. 2012. Pengaruh Plasticizer pada Karakteristik Edible Film dari Pektin. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada. Journal Reaktor, Vol. 14, No. 1, April 2012, Hal. 61-67.Yusmarlela, 2009. Studi Pemanfaatan Plastisiser Gliserol dalam Film Pati Ubi dengan Pengisi Serbuk Batang Ubi Kayu. Tesis. Medan: Universitas Sumatera Utara.LAMPIRAN