Kemasan Cerdas Berbasis Pati Ganyong (Canna edulis Kerr.)-Nanoselulosa Kulit Jagung (Zea mays L.)-Kurkumin

Abstract

Permintaan konsumen akan keamanan dan kualitas pangan mendorong inovasi dalam pengembangan kemasan makanan yang ramah lingkungan dan cerdas. Kemasan cerdas mampu memantau dan memberikan informasi tentang kualitas produk kepada produsen dan konsumen, serta mengurangi risiko kerugian akibat kerusakan produk. Salah satu inovasi kemasan cerdas menggunakan indikator alami, seperti kurkumin, yang sensitif terhadap perubahan pH dan dapat mendeteksi pembusukan makanan. Berdasarkan studi literatur yang telah dilakukan, hingga saat ini penelitian mengenai kemasan cerdas berbasis pati ganyong-nanoselulosa dari kulit jagung dengan indikator kurkumin belum dilakukan. Metode isolasi selulosa dengan bantuan gelombang mikro (MAE) merupakan metode non-konvensional yang ekonomis dan efisien dalam menghasilkan selulosa. Hal ini dikarenakan energi gelombang mikro berinteraksi langsung dengan campuran reaksi, sehingga menghasilkan proses pemanasan yang lebih cepat yang membutuhkan lebih sedikit energi sehingga lebih efisien. Metode isolasi selulosa dari kulit jagung melibatkan perlakuan dengan menggunakan campuran metanol-gliserol dan H2SO4. Microwave-assisted extraction (MAE) yang digunakan pada 3 variasi daya berbeda. Selulosa dikarakterisasi dengan fourier transform infraRed (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), dan X-ray diffraction (XRD). Selulosa disintesis menggunakan metode hidrolisis asam dengan H2SO4 45%, diikuti dengan sentrifugasi, dialisis, sonikasi, dan pengeringan. Karakterisasi nanoselulosa dilakukan menggunakan SEM, XRD, dan particle size analyzer (PSA). Proses pembuatan kemasan cerdas dilakukan dengan melarutkan pati ganyong, gliserol, dan nanoselulosa, yang dicampur dengan kurkumin pada variasi konsentrasi yang berbeda. Campuran ini kemudian disonikasi dan dikeringkan untuk mendapatkan film kemasan cerdas. Film kemasan cerdas di karakterisasi sifat mekanik (kuat tarik dan elongasi), dan fisik seperti, ketebalan, densitas, kadar air, laju transmisi uap air, dan kelarutan. Film kemasan cerdas diaplikasikan pada udang vaname (Litopenaeus vannamei) untuk melihat kemampuan deteksi kesegaran film kemasan cerdas selama 72 jam penyimpanan. Selama periode ini, proses pembusukan diamati, dan dilakukan analisis terhadap pH, kandungan TVBN (total volatile base nitrogen), dan tekstur udang. Hasilnya menunjukkan selulosa berhasil disintesis dari kulit jagung dengan menggunakan MAE secara efisien dan efektif. Proses isolasi selulosa menunjukkan penurunan kandungan lignin menjadi 0,98%, sementara kandungan selulosa meningkat menjadi 75,23% pada daya optimum 800 W. Melalui hidrolisis asam, selulosa berhasil diubah menjadi berukuran nano. Rendemen nanoselulosa kulit jagung mencapai 40,84%. Identifikasi selulosa dilakukan melalui analisis spektrum FTIR, yang mengkonfirmasi keberadaan senyawa selulosa serta hilangnya puncak lignin. Analisis morfologi menunjukkan transformasi dari struktur berserat selulosa menjadi berbagai bentuk dan ukuran tidak beraturan setelah proses hidrolisis. Peningkatan kristalinitas selulosa setelah proses hidrolisis meningkat dari 45,98% menjadi 57,77% berdasarkan analisis XRD. Hasil analisis rerata ukuran partikel nanoselulosa menggunakan PSA sebesar 230,9 nm. Kemasan cerdas merupakan inovasi yang menjanjikan dalam industri makanan karena kemampuannya dalam memantau dan memberikan informasi tentang kualitas produk kepada produsen dan konsumen. Dengan menggunakan teknologi seperti indikator warna berbasis kurkumin berdampak pada sifat fisik dan mekaniknya seperti mengurangi kadar air, laju transmisi uap air, kelarutan dan elongasi. Namun, meningkatkan kuat tarik, densitas, dan ketebalan. Kemasan cerdas diuji pada udang vaname untuk memantau kesegarannya, melalui perubahan film indikator dari kuning menjadi merah dalam kondisi basa, yang menandakan penurunan kualitas udang. Konsentrasi kurkumin 0,5% merupakan kondisi paling optimal dan efektif untuk melihat perubahan warna yang lebih jelas. pH basa pada udang disebabkan oleh senyawa amonia selama pembusukan, yang mengakibatkan penyusutan bobot udang, tekstur yang lunak dan meningkatnya nilai TVBN. Hasil penelitian menunjukkan potensi besar untuk film kemasan cerdas ini dalam memantau kesegaran makanan laut, sehingga bio-formulasi film kemasan cerdas ini merupakan inovasi yang menjanjikan dalam teknologi kemasan cerdas dan pengaplikasianya.