Komposit Kitosan/Pektin/Karbon Dot sebagai Pelapis Anti Jamur Colletotrichum sp. pada Buah Mangga Pascapanen

Abstract

Mangga merupakan salah satu produk hortikultura yang menjadi andalan industri pertanian dalam rencana strategis Kementerian Pertanian Republik Indonesia tahun 2020–2024. Penanganan pascapanen yang masih sederhana menyebabkan kerusakan buah yang tinggi sebesar 20% – 30% dari total produksi. Kerusakan hasil panen disebabkan oleh kerusakan kulit buah, memar akibat gesekan saat pengiriman, pengemasan yang buruk, dan serangan patoogen. Penyebab yang paling sering terjadi adalah penyakit antraknosa yang disebabkan oleh Colletotrichum sp. Sehingga, perlu dilakukan modifikasi dalam metode pelapisan buah untuk penanganan pascapanen. Penambahan bahan aktif berupa karbon dot (CD) pada bahan pelapis berfungsi untuk mencegah tumbuhnya jamur antraknosa dan memperpanjang masa simpan buah selama 24 hari. Penelitian bertujuan menyintesis CD dan komposit kitosan/pektin/CD, melihat karakter fluoresens dari komposit yang dihaslikan, menyelidiki sifat antijamur dari komposit kitosan/pektin/CD, dan mengamati keefektifan komposit kitosan/pektin/CD pada buah mangga selama 24 hari. CD disintesis dengan metode hidrotermal menggunakan kitosan sebagai sumber karbon dengan pelarut air selama 8 jam. CD yang diperoleh menghasilkan pendaran berwarna biru. Hasil karakterisasi UV-Vis dari CD menunjukkan area absorpsi dari transisi elektronik nπ* pada 285 nm yang berasal dari C=O. Spektrum fluoresens dari CD menunjukkan puncak emisi pada 466 nm disebabkan oleh gugus fungsi di permukaan CD yang beragam. Variasi komposit berbasis kitosan/pektin dengan penambahan CD sebesari 0, 1, dan 2% b/b menunjukkan warna yang semakin gelap seiring bertambahnya konsentrasi CD. Ketiga variasi komposit menunjukkan warna pendaran berawarna biru dengan intensitas semakin pekat dengan bertambahnya konsentrasi CD. Komposit kitosan/pektin tanpa penambahan CD memiliki pendaran biru akibat pektin yang memiliki struktur dengan ikatan π. Hasil karakterisasi UV-Vis dari variasi komposit menunjukkan puncak pada panjang gelombang 280 nm dari transisi elektronik n π* yang berasal dari polimer kitosan/pektin pada komposit, dan ππ* pada panjang gelombang 250 nm yang berasal dari CD. Hal tersebut menunjukkan terjadinya pergeseran hipsokromik pada serapan CD dari 285 nm menjadi 250 nm akibat perubahan polaritas pelarut dan penambahan material lain pada larutan tersebut. Penambahan CD pada komposit meningkatkan densitas dan viskositas komposit secara signifikan menurut uji ANOVA satu arah. Variasi komposit kitosan/pektin/CD 2% memiliki nilai IC50 paling rendah sebesar 70,3 ppm tergolong antioksidan kuat. Aktivitas penjerapan radikal pada komposit pelapis dengan CD 2% meningkatkan penjerapan sebesar 68,53% dibandingkan tanpa CD 50,15%. Komposit kitosan/pektin/CD 2% terbukti menunjukkan aktivitas anti jamur terhadap Colletotrichum sp. sebesar 24,62 mm yang tergolong dalam respon penghambatan sangat kuat. Pelapisan buah mangga dengan komposit kitosan/pektin/CD 2% mampu menahan laju susut bobot buah lebih baik pada hari ke-24 sebesar 35,86% dibandingkan dengan penambahan CD 1% dengan susut bobot buah mangga 43,46%. Komposit kitosan/pektin/CD 2% secara efektif menghambat pertumbuhan bercak hitam pada permukaan mangga dibandingkan variasi komposit lain dan memperpanjang umur simpan buah sebesar 3 kali lipat selama 24 hari dibandingkan dengan buah kontrol selama 8 hari. CD menjadi bahan nano yang bernilai tambah, murah, dan aman untuk aplikasi kemasan aktif.

Mangos are one of the horticultural products that included in the strategic plan of the Ministry of Agriculture of the Republic of Indonesia for 2020–2024. Simple post-harvest handling causes high fruit damage of 20% – 30% of total production. Crop damage is caused by fruit skin damage, bruising from friction during shipping, poor packaging, and pathogen infestation. The most common cause is anthracnose disease caused by Colletotrichum sp. Thus, it is necessary to make modifications in the method of coating fruits for post-harvest handling. The addition of active ingredients in the form of carbon pacifiers (CD) to the coating material serves to prevent the growth of anthracnose fungi and extend the shelf life of fruits for 24 days. The study aimed to synthesize CD and chitosan/pectin/CD composites, analyze the fluorescent characters of the original composites, investigate the antifungal properties of chitosan/pectin/CD composites, and observe the effectiveness of chitosan/pectin/CD composites on mangoes for 24 days. CD was synthesized by hydrothermal method using chitosan as a carbon source with water solvent for 8 hours. The CD obtained produces a blue fluorescent. UV-Vis characterization results from CD show an absorption area of the nπ* electronic transition at 285 nm derived from C=O. The fluorescence spectrum from CD shows emission peaks at 466 nm due to functional groups on the CD's diverse surface. Chitosan/pectin-based composite variations with addition of CD at 0, 1, and 2% w/w show darker colors as CD concentration increases. All three composite variations show a blue-colored luminescence color with increased intensity as CD concentration increases. Chitosan/pectin composites without the addition of CD have a blue glow due to pectin having a structure with a π bond. UV-Vis characterization results of composite variations show peaks at 280 nm wavelengths of nπ* electronic transitions derived from chitosan/pectin polymers in composites, and ππ* at 250 nm wavelengths derived from CDs. This shows a hypsochromic shift in CD absorption from 285 nm to 250 nm due to changes in solvent polarity and the addition of other materials to the solution. The addition of CD to the composite significantly increases the density and viscosity of the composite according to the one-way ANOVA test. The chitosan/pectin/CD 2% composite variation has the lowest IC50 value of 70.3 ppm classified as a strong antioxidant. Radical absorption activity in composite coatings with 2% CD increased absorption by 68.53% compared to 50.15% without CD. Chitosan/pectin/CD 2% composite shown antifungal activity against Colletotrichum sp. of 24.62 mm which is classified as a very strong inhibitory response. Mango coating with chitosan/pectin/CD 2% composite was able to withstand the fruit weight shrinkage rate better on the 24th day by 35.86% compared to the addition of 1% CD with mango weight loss of 43.46%. The 2% chitosan/pectin/CD composite effectively inhibited the growth of dark spots on the surface of mangoes compared to other composite variations and extended the shelf life of fruits by 3 times for 24 days compared to control fruits for 8 days. CD becomes a value-added, inexpensive, and safe nanomaterial for active packaging applications.