Pati Ubi Jalar Putih Modifikasi Ganda Sebagai Bahan Biodegradable Film

Abstract

Ubi jalar (Ipomea batatas L) merupakan salah satu sumber pati sebagai bahan biodegradable film. Secara kimia, ubi jalar memiliki kadar pati dengan rasio amilosa yang relatif tinggi. Pati dengan kandungan amilosa tinggi, menghasilkan biodegradable film yang menunjukkan sifat permeabilitas uap air yang rendah dan sifat mekanik yang lebih stabil. Pada umumnya, biodegradable film pati alami memiliki sifat hidrofilik, sehingga menyebabkan sifat film yang dihasilkan menjadi mudah terhidrasi, cepat mengembang, mudah pecah dan memiliki karakteristik mekanik yang lemah. Untuk meningkatkan karakteristik biodegradable film pati, dilakukan modifikasi pat. Pati modifikasi adalah pati yang gugus hidroksilnya telah mengalami perubahan dengan reaksi kimia yang dapat berupa eterifikasi (hydroxypropyl starch) dan crosslinking (crosslinked starch). Untuk meningkatkan sifat plastis biodegradable film pati, mengurangi resiko pecah dan hancurnya film yang terbentuk, serta meningkatkan fleksibilitas-nya, ditambahkan plasticizer sorbitol. Secara umum tujuan penelitian ini adalah memodifikasi pati ubi jalar putih sebagai bahan biodegradable film menggunakan metode ganda hidroksipropilasi dan crosslinking dengan reagen propilen oksida dan sodium tripolifosfat, mengetahui pengaruh urutan modifikasi ganda crosslinking dan hidroksipropilasi terhadap karakteristik biodegradable film yang dihasilkan. Persiapan bahan baku merupakan tahap awal yang dilakukan dalam penelitia ini yang meliputi karakterisasi pati ubi jalar alami, terdiri dari analisis proksimat yaitu kadar air, kadar abu, kadar serat kasar, kadar protein, kadar lemak, kadar pati, kadar karbohidrat, kadar amilosa serta analisis morfologi granula. Kemudian analisis sifat fungsional pati meliputi kelarutan, swelling power, kejernihan pasta pati 1%, freeze-thaw stability dan derajat putih. Selanjutnya dilakukan pembuatan modifikasi pati hidroksipropilasi-crosslinking dan crosslinking-hidroksipropilasi, pada tahap ini menggunakan rancangan percobaan disusun menggunakan rancangan blok acak lengkap dengan tiga kali ulangan. Perlakuan yang diterapkan terdiri dari dua perlakuan yaitu urutan modifikasi dan konsentrasi reagen (hidroksipropilasi (propilen oksida) dan crosslinking (STPP)) dengan rincian sebagai berikut: urutan modifikasi terdiri dari (H-C = Hidroksipropilasi- Crosslinking) dan (C-H = Crosslinking-Hidroksipropilasi) kemudian konsentrasi reagen terdiri dari: (H8-C1.5 = propilen oksida 8% dan STPP 1.5%), (H8-C2 = propilen oksida 8% dan STPP 2%), (H10-C1.5 = propilen oksida 10% dan STPP 1.5%), (H10-C2 = propilen oksida 10% dan STPP 2%), (C1.5-H8 = STPP 1.5% dan propilen oksida 8%), (C1.5-H1 = STPP 1.5% dan propilen oksida 10%), (C2-H8 = STPP 2% dan propilen oksida 8%), (C2-H10 = STPP 2% dan propilen oksida 10%). Kemudian dilakukan analisis sifat fungsional pati dan analisis mekanisme reaksi dari keseluruhan pati modifikasi yang meliputi analisis molar substitusi, derajat substisusi, kadar fosfor dan kadar hidroksipropil. Kemudian analisis morfologi granula, profil gelatinisasi pati (menggunakan Rapid Visco Analyzer), dan FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) untuk mengetahui gugus yang berhasil terikat dengan pati. Setelah memperoleh pati termodifikasi, tahap selanjutnya pembuatan biodegradable film, kemudian dilakukan analisis meliputi kadar air, ketebalan, SEM (Scanning Electron Microscopy) untuk mengetahui dispersi dari larutan, uji transparansi film, water vapor transmission rate (WVTR), kelarutan dalam air, kuat tarik film, pemanjangan serta biodegradabilitas. Karakteristik pati ubi jalar putih alami dan modifikasi yang telah diperoleh kemudian dijadikan sebagai bahan baku pembuatan biodegradable film. Karakteristik fisikokimia dari pati ubi jalar putih alami keseluruhan telah memenuhi standar, dimana pada komponen kadar abu, serat kasar dan lemak menunjukkan nilai <1%, komponen kadar protein 1.73% dan kadar air 9.02%. Komponen utama yang diperoleh memiliki kadar pati sebesar 85.23%, rasio amilosa dan amilopektin 30.67 dan 69.33%. Setelah dilakukan modifikasi, terjadi peningkatan kadar pati dan amilosa. Komponen yang berperan dalam pembuatan biodegradable film yaitu amilosa, di mana kadar amilosa yang diperoleh dari pati ubi jalar putih alami cukup tinggi sehingga sangat menguntungkan untuk pembuatan biodegradable film. Secara keseluruhan dari modifikasi pati terjadi peningkatan nilai kelarutan dan swelling power, penurunan nilai derajat putih dan freeze-thaw stability, tetapi untuk nilai kejernihan pati modifikasi hidroksipropilasi-crosslinking mengalami penurunan sedangkan pati modifikasi crosslinking-hidroksipropilasi mengalami peningkatan. Biodegradable film berbahan dasar pati hidroksipropilasi–crosslinking menyebabkan penurunan nilai kelarutan pada konsentrasi propilen oksida yang rendah, tetapi menyebabkan peningkatan pada konsentrasi STPP yang tinggi. Nilai transparansi cenderung sama dengan biodegradable film pati alami, sehingga secara visual transparansi film tidak dapat terlihat. Nilai kuat tarik dan elongasi juga meningkat dengan peningkatan konsentrasi STPP dan propilen oksida. Nilai WVTR mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya konsentrasi STPP. Sedangkan biodegradable film berbahan dasar pati crosslinking–hidroksipropilasi menyebabkan penurunan nilai kelarutan pada konsentrasi propilen oksida yang tinggi, tetapi menyebabkan peningkatan pada konsentrasi STPP yang rendah. Nilai transparansi yang rendah karena penggunaan konsentrasi STPP yang juga rendah, sehingga menyebabkan film lebih transparan. Nilai kuat tarik dan elongasi juga meningkat dengan peningkatan konsentrasi STPP dan propilen oksida. Nilai WVTR mengalami penurunan seiring dengan meningkatnya konsentrasi STPP dan mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya konsentrasi propilen oksida.