Optimasi Formula Film Nanokomposit Berbasis Polivinil Alkohol Dengan Penambahan Nanopartikel Seng Oksida (Zno) Dan Asam Lemak Stearat

Abstract

PVA (Polivinil alkohol) adalah salah satu polimer yang secara intensif dipelajari dalam pembuatan kemasan biodegradable karena mampu membentuk film yang baik, larut dalam air, mudah dalam proses, tidak beracun dan biokompatibel. Dibalik keunggulannya tersebut, film PVA memiliki kelemahan pada sifat mekanik dan sifat penghalang, sehingga perlu dikombinasikan dengan bahan pengisi. Salah satu bahan pengisi yang sesuai adalah nanopartikel ZnO yang memiliki luas permukaan yang besar terhadap rasio volume dan memiliki sifat antimikroba yang dapat dirancang untuk menjadi kemasan aktif yang lebih efisien dan meningkatkan reaktifitas permukaan, sifat termal, mekanik, stabil terhadap panas dan tercatat aman (GRAS) oleh Food and Drug Administration (FDA). Selain penambahan nanofiller, penambahan asam lemak seperti asam stearat juga menawarkan sifat penghalang air yang tinggi. Konsentrasi bahan pengisi baik nanopartikel ZnO maupun asam lemak dapat mempengaruhi karakteristik film nanokomposit yang dihasilkan. Dalam menghasilkan formula yang optimum dari film nanokomposit PVA, penelitian ini bertujuan untuk menentukan konsentrasi optimum dari nanopartikel ZnO dan asam lemak stearat sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dan sifat barrier dari film PVA. Proses optimasi dilakukan dengan D-optimal Response Surface Methodology (RSM) dengan memanfaatkan piranti lunak Design Expert7. Film nanokomposit dibuat dengan menggunakan metode casting solvent dengan berbagai formulasi konsentrasi nanopartikel ZnO dan asam stearat. Film nanokomposit tersebut diujikan pada struktur morfologi, sifat mekanik dan fisik, aktivitas antimikroba dan biodegradabilitas. Penambahan bahan pengisi nanopartikel ZnO dan asam stearat mampu meningkatkan kuat tarik dan elongasi, kristalinitas, sifat termal, densitas, ketebalan; menurunkan laju transmisi uap air, warna, transmisi cahaya; serta memiliki aktivitas antimikroba yang cukup baik terhadap bakteri gram positif dan bakteri gram negatif. Formula dengan respon paling optimal adalah pada konsentrasi nanopartikel ZnO 3.4% dan konsentrasi asam stearat 6.6%. Kondisi proses optimal memiliki nilai keinginan mencapai 0.671. Nilai respon yang diprediksi oleh program yaitu, WVTR: 0.0091 g cm2/hari, kuat tarik: 34.9879 MPa, elongasi: 145.931%, kristalinitas: 48.2376%, titik leleh: 226.504oC, entalpi: 70.2065 J/g, jumlah mikroba E. coli: 140.235 cfu/ml, S. aureus: 107.531 cfu/ml. ΔE: 1.3880, transmisi cahaya: 74.1153 %, tebal: 0.0057 cm dan densitas: 1.4611 g/cm3. Film nanokomposit PVA yang dihasilkan tetap mampu terdegradasi secara alami, tetapi sedikit lebih lambat dibandingkan kontrol. Laju degradasi untuk film optimum adalah 9.6496%/hari sedangkan untuk film kontrol 10.419%/hari.