universitas negeri semarang 2015muhammad abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang...

36
i SINTESIS DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABLE DARI CAMPURAN GLUKOMANAN PORANG (Amorphophallus oncophillus Pr.) DAN PATI SINGKONG (Manihot esculenta) DENGAN PLASTICIZER GLISEROL Skripsi disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Sains Program Studi Kimia oleh Muhammad Abdurrozaq 4311411037 JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015

Upload: others

Post on 07-Nov-2020

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

i

SINTESIS DAN KARAKTERISASI PLASTIK BIODEGRADABLE DARI

CAMPURAN GLUKOMANAN PORANG (Amorphophallus oncophillus Pr.) DAN

PATI SINGKONG (Manihot esculenta) DENGAN PLASTICIZER GLISEROL

Skripsi

disusun sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar Sarjana Sains

Program Studi Kimia

oleh

Muhammad Abdurrozaq

4311411037

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2015

Page 2: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

ii

PERSETUJUAN PEMBIMBING

Skripsi ini telah disetujui oleh pembimbing untuk diajukan ke Sidang Panitia Ujian

Skripsi Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas

Negeri Semarang

Semarang, 1 Desember 2015

Pembimbing I

Pembimbing II

Dr. Sri Mursiti, M.Si Prof. Dr. Supartono, M.S

NIP 196709131999032001 NIP 195412281983031003

Page 3: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

iii

PERNYATAAN

Saya menyatakan bahwa skripsi ini bebas plagiat, dan apabila di kemudian hari

terbukti terdapat plagiat dalam skripsi ini, maka saya bersedia menerima sanksi

sesuai ketentuan peraturan perundang-undangan.

Semarang, 18 Desember 2015

Muhammad Abdurrozaq

NIM 4311411037

Page 4: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

iv

PENGESAHAN

Skripsi yang berjudul

Sintesis dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari Campuran Glukomanan

Porang (Amorphophallus oncophillus Pr.) dan Pati Singkong (Manihot

esculenta) Dengan Plasticizer Gliserol

disusun oleh

Muhammad Abdurrozaq

4311411037

telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada

tanggal 11 Desember 2015

Panitia:

Ketua Sekretaris

Prof. Dr. Zaenuri, S.E., M.Si., Akt Dra. Woro Sumarni, M.Si

NIP 196412231988031001 NIP 196507231993032001

Ketua Penguji

Prof. Dr. Sudarmin, M.Si

NIP 196601231992031003

Anggota Penguji / Pembimbing I

Anggota Penguji / Pembimbing II

Dr. Sri Mursiti, M.Si Prof. Dr. Supartono, M.S

NIP 196709131999032001 NIP 195412281983031003

Page 5: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

v

MOTTO

Bermimpilah yang besar, karena dengan bermimpi besar akan menghasilkan semangat

yang luar biasa untuk mencapai hal besar tersebut.

Menciptakan pekerjaan lebih baik dari pada mencari kerja

Sebaik-baik manusia adalah yang bermanfaat bagi manusia lain.

Hidup sementara (dunia) untuk mencari bekal hidup selamanya (akhirat), maka

carilah bekal sebanyak-banyaknya.

PERSEMBAHAN

Untuk Ayah, Ibu dan Adik-adiku tersayang

serta orang-orang yang berjuang mewujudkan

ilmunya menjadi suatu karya yang bermanfaat

bagi umat.

Page 6: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

vi

PRAKATA

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan baik.

Atas keberhasilan penyusunan skripsi ini, penulis mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Dekan FMIPA Universitas Negeri Semarang.

2. Ketua jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Semarang.

3. Dr. Sri Mursiti, M.Si dan Prof. Dr. Supartono, M.S selaku dosen pembimbing

yang telah memberikan bimbingan, arahan dan saran.

4. Prof. Dr. Sudarmin, M.Si selaku penguji yang telah memberikan koreksi dan

masukan.

5. Ayah dan ibu tercinta yang telah mengorbankan segala-galanya demi

tercapainya cita-cita ananda.

6. Teman-teman yang telah membantu selama penyusunan skripsi.

Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah berusaha maksimal demi

memberikan yang terbaik, namun penulis menyadari bahwa dalam penulisan ini masih

banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis dengan lapang dada menerima kritik dan

saran yang membangun.

Demikian dengan segala kerendahan hati, penulis berharap skripsi ini

bermanfaat bagi penulis pada khususnya dan para pembaca serta Nusa dan Bangsa

pada umumnya. Mudah-mudahan skripsi ini dapat menjadi kontribusi dari anak bangsa

yang berguna dalam terobosan pembangunan dalam rangka membangun Nusa dan

Bangsa.

Semarang, 18 Desember 2015

Penulis

Page 7: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

vii

ABSTRAK

Abdurrozaq, Muhammad. 2015. Sintesis dan Karakterisasi Plastik Biodegradable dari

Campuran Glukomanan Porang (Amorphophallus oncophillus Pr.) dan Pati Singkong

(Manihot esculenta) Dengan Plasticizer Gliserol. Skripsi, Jurusan Kimia Fakultas

Matematika Universitas Negeri Semarang. Pembimbing utama Dr. Sri Mursiti, M.Si

dan pembimbing pendamping Prof. Dr. Supartono, M.S.

Kata kunci: gliserol, glukomanan, lingkungan, pati dan plastik biodegradable.

Penggunaan plastik sintetis sebagai bahan pengemas menimbulkan persoalan karena

tidak dapat diuraikan secara alami oleh mikroorganisme yang berakibat pada

pencemaran dan kerusakan lingkungan. Untuk itu perlu dilakukan penelitian tentang

plastik yang dapat diuraikan secara alami supaya dapat menggantikan plastik sintetik.

Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan formulasi terbaik plastik biodegradable

dari campuran glukomanan porang dan pati singkong dengan plasticizer gliserol serta

mengetahui karakteristiknya. Penelitian ini dimulai dengan ekstraksi glukomanan

porang secara kimiawi menggunakan garam dapur 10% dan etanol 50% yang

dilanjutkan dengan proses pembuatan plastik biodegradable dengan metode

pencetakan dan penguapan pelarut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa secara umum

penambahan glukomanan dapat meningkatkan nilai kekuatan tarik, namun

menurunkan persen pemanjangan. Penambahan gliserol 25% dapat meningkatkan nilai

kuat tarik, persen pemanjangan dan degradabillitas. Hasil FTIR pada masing-masing

sampel menunjukkan adanya gugus C-O ester dan C=O karbonil yang menandakan

plastik bersifat biodegradable. Hasil XRD sampel dengan formulasi 30% glukomanan,

70% pati dan 25% gliserol menunjukkan bahwa sampel tersebut berada pada fase

paling amorf dibandingkan dengan sampel lain yang berarti memiliki kekuatan yang

paling tinggi. Formulasi terbaik dari penelitian ini adalah campuran 30% glukomanan,

70% pati dan 25% gliserol. Sampel tersebut memiliki nilai kekuatan tarik sebesar 9,3

MPa, persen pemanjangan 44,68%, penyerapan air 136,73% dan waktu terdegradasi

20 hari, 11 jam.

Page 8: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

viii

ABSTRACT

Abdurrozaq, Muhammad. 2015. Synthesis and Characterization of Glucomannan

(Amorphophallus oncophillus Pr.)/Starch Cassava (Manihot esculenta) Blend

Biodegradable Plastic With Plasticizer Glycerol. Undergraduate Thesis, Department

of Chemistry, Faculty of Mathematics and Natural Sciences, Semarang State

University. Primary Supervisor: Dr. Sri Mursiti, M.Si, Supervising Companion: Prof.

Dr. Supartono, M.S.

Keywords: biodegradable plastic, environmental, glucomannan, glycerol and starch

The use of synthetic plastics as packaging materials cause a problem because it can’t

be decomposed naturally by microorganism that result in pollution and environmental

damage. So it is necessary to research on plastics that can be decomposed naturally

in order to replace the synthetic plastics. This research aims to get the best formulation

of biodegradable plastics from a blend of porang glucomannan and cassava starch

with the plasticizer glycerol and know its characteristics. This research begins with

the extraction of porang glucomannan chemically using salt 10% and etanol 50%,

followed by the synthesis of biodegradable plastics by a casting and solvent

evaporation method. The results showed in general the addition of glucomannan can

improve tensile strength, but lower the percent elongation values. The addition of 25%

glycerol can increase of tensile strength, percent elongation and degradability values.

FTIR results on each sample showed the C-O ester and C=O carbonyl group

indicating biodegradable plastics. XRD results of samples with formulations 30%

glucomannan, 70% starch and 25% glycerol showed the sample is at least an

amorphous phase compared to another sample which means it has the highest

strength. Best formulation of this research is a blend of 30% glucomannan, 70% starch

and 25% glycerol. The sample has a value of 9.3 MPa tensile strength, percent

elongation of 44.68%, water absorption of 136.73 and degraded time of 20 days, 11

hours.

Page 9: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL.......................................................................................

PERSETUJUAN PEMBIMBING..................................................................

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN.......................................................

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................

MOTTO DAN PERSEMBAHAN..................................................................

PRAKATA......................................................................................................

ABSTRAK......................................................................................................

DAFTAR ISI ..................................................................................................

DAFTAR TABEL...........................................................................................

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................

DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................

BAB

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang .....................................................................................

1.2 Rumusan Masalah…..……………...…………………………………

1.3 Tujuan...................................................................................................

1.4 Manfaat.................................................................................................

2. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik..................................................................................................

2.2 Pati.......................................................................................................

2.3 Glukomanan Porang.............................................................................

2.4 Pati Singkong.......................................................................................

2.5 Plasticizer............................................................................................

i

ii

iii

iv

v

vi

vii

ix

xi

xii

xiii

1

4

4

5

6

7

9

10

11

Page 10: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

x

2.6 Karakterisasi Plastik Biodegradable...................................................

3. METODE PENELITIAN

3.1 Variabel Penelitian.............................................................................

3.2 Bahan dan Alat Penelitian............................................................................

3.3 Prosedur Penelitian.......................................................................................

3.4 Karakterisasi Plastik......................................................................................

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian...................................................................................

4.2 Pembahasan.........................................................................................

5. PENUTUP

5.1 Simpulan................................................................................................

5.2 Saran......................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA......................................................................................

LAMPIRAN.....................................................................................................

DAFTAR RIWAYAT HIDUP.........................................................................

15

19

19

20

21

24

33

46

46

47

51

81

Page 11: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

xi

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

Karakteristik Fisik Plastik Biodegradable................................................

Pengaruh Persentase Glukomanan dan Pati Terhadap Sifat Mekanik.......

Pengaruh Persentase Gliserol dan Pati Terhadap Sifat Mekanik...............

Pengaruh Penambahan Gliserol Terhadap Penyerapan Air.......................

Karakterisasi Gugus Fungsi Plastik Biodegradable..................................

Pengaruh Penambahan Plasticizer Gliserol Terhadap Degradabilitas......

26

27

28

30

31

33

Page 12: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1

2.2

2.3

4.1

4.2

4.3

4.4

4.5

4.6

4.7

4.8

4.9

4.10

4.11

4.12

Struktur Amilosa dan amilopektin....................................................

Tanaman Porang...............................................................................

Struktur Glukomanan........................................................................

Tepung Glukomanan Hasil Ekstraksi................................................

Granula Glukomanan yang Diamati Menggunakan Mikroskop.......

Ikatan Hidrogen Antara Glukomanan, Pati dan Gliserol..................

Plastik Biodegradable Campuran Glukomanan dan Pati..................

Uji Kuat Tarik...................................................................................

Persen Pemanjangan.........................................................................

Pengaruh Persentase Gliserol Terhadap Kuat Tarik.........................

Pengaruh Gliserol Terhadap Persen Pemanjangan............................

Pengaruh Konsentrasi Gliserol Terhadap Penyerapan Air..............

Difraktogram Plastik Biodegradable................................................

Spektra FTIR Plastik Biodegradable................................................

Pengaruh Gliserol Terhadap Persen Kehilangan Berat.....................

8

9

10

24

24

25

26

28

28

29

29

30

31

32

33

Page 13: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1

2

3

4

5

6

7

8

Diagram Alir Prosedur Penelitian..............................................

Penentuan Variabel Penelitian...................................................

Perhitungan Rendemen Glukomanan.........................................

Hasil Uji Kuat Tarik...................................................................

Analisis Data Hasil Uji Penyerapan Air......................................

Hasil Uji Gugus Fungsi..............................................................

Analisis Data Uji Biodegradabilitas...........................................

Dokumentasi Kegiatan...............................................................

51

55

56

57

62

68

75

78

Page 14: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Penggunaan plastik sebagai bahan pengemas menghadapi berbagai

persoalan lingkungan, yaitu tidak dapat diuraikan secara alami oleh mikroba di

dalam tanah, panas matahari maupun curah hujan, sehingga terjadi penumpukan

sampah plastik yang menyebabkan pencemaran dan kerusakan lingkungan.

Kelemahan lain adalah bahan utama pembuat plastik berasal dari minyak bumi.

Minyak bumi sebagai bahan dasar plastik sintetis merupakan sumber daya tak

terbarukan (Juari, 2006).

Salah satu upaya yang dilakukan untuk mengatasi masalah yang

ditimbulkan oleh plastik tersebut adalah dengan membuat plastik yang mudah

diuraikan oleh alam. Plastik ini dinamakan plastik biodegradable. Jenis plastik ini

sesuai dengan siklus karbon alami, karena ketika dibuang ke lingkungan akan

diuraikan oleh mikroorganisme sehingga dihasilkan CO2. Peristiwa biodegradasi

dapat terjadi di semua lingkungan, baik pada kondisi aerob maupun anaerob, dan

di dalam tubuh hewan. Bila plastik biodegradable dibakar, hasil pembakaran

tersebut merupakan senyawa tidak beracun (Handayani et al., 2009).

Plastik biodegradable memiliki beberapa keunggulan dibandingkan plastik

sintetis. Selain sifatnya yang mudah terurai, proses pembuatan plastik

biodegradable juga menghasilkan lebih sedikit emisi karbon dibandingkan proses

pembuatan plastik biasa dan lebih aman digunakan sebagai kemasan makanan.

Plastik biodegradable dapat dibuat dari berbagai macam bahan alami seperti pati,

1

Page 15: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

2

limbah kulit buah-buahan dan limbah kitosan. Selain itu, pembuatan plastik

biodegradable relatif mudah sehingga dapat diterapkan oleh masyarakat

(Rahmawati et al., 2011).

Beberapa penelitian yang telah dilakukan dalam pembuatan plastik

biodegradable adalah plastik berbahan dasar pati singkong, pati ubi jalar, pati

kentang dan ganggang. Sedangkan yang memanfaatkan dari limbah adalah eceng

gondok, tongkol jagung, biji nangka, kitosan, dan kulit jeruk sebagai bahan aditif

(Juari, 2006).

Pati merupakan salah salah satu polimer alami dari ekstraksi tanaman yang

dapat digunakan untuk memproduksi material biodegradable karena sifatnya yang

ramah lingkungan, mudah terdegradasi, ketersediaan yang besar, dan terjangkau

(Song, 2008; Gonzalez-Gutierrez, 2010; Domenek, 2004). Namun, pati memiliki

beberapa kekurangan seperti kekuatan perilaku hidrofilik dan sifat mekanis yang

lebih buruk jika dibandingkan dengan polimer sintetis. Pati juga sebagian besar

larut dalam air dan tidak dapat diproses melalui proses pelelehan karena akan lebih

dulu terdekomposisi sebelum mengalami proses gelatinisasi. Secara umum, ada dua

solusi untuk mengatasi kekurangan ini. Solusi pertama adalah mencampurkan pati

dengan polimer lain dengan sifat yang diinginkan (Godbole et al., 2003). Solusi

kedua adalah membuat turunan pati dengan mengganti gugus hidrofilik -OH pada

pati dengan gugus-gugus hidrofobik melalui reaksi esterifikasi, asetilasi, sterifikasi

atau oksidasi (Aburto et al., 1999).

Manan (glukomanan) merupakan polisakarida yang tersusun oleh satuan-

satuan D-glukosa dan D-mannosa. Hasil analisa dengan cara hidrolisa asetolisis dari

manan dihasilkan suatu trisakarida yang tersusun oleh dua D-mannosa dan satu D-

Page 16: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

3

glukosa. Oleh karena itu dalam satu molekul manan terdapat D-manosa sejumlah

67 % dan D-glukosa sejumlah 33 %. Sedangkan hasil analisa dengan cara metilasi

menghasilkan 2,3,4-trimetilmannosa, 2,3,6-trimetilmannosa dan 2,3,4-

trimetilglukosa. Berdasarkan hal ini, maka bentuk ikatan yang menyusun polimer

manan adalah β-1,4-glikosida dan β-1,6-glikosida (Koswara, 2009).

Umbi porang mengandung glukomanan atau biasanya disebut dengan

manan yang merupakan polimer dari D-mannosa dan D-glukosa. Umbi porang

jarang digunakan untuk konsumsi langsung, biasanya dibuat gaplek atau tepung.

Tepung manan merupakan tepung yang dibuat dari umbi porang yang mempunyai

kandungan glukomanan lebih tinggi dari pada komponen lain yang terdapat dalam

tepung tersebut (Koswara, 2009).

Salah satu jenis porang yang mempunyai kandungan glukomanan tinggi

adalah Amorphophallus oncophyllus Pr., yaitu sekitar 55% (basis kering),

sedangkan jenis lain yang mengandung glukomanan dalam jumlah cukup tinggi

adalah Amorphophallus variabilis Bl. dengan kandungan glukomanan sekitar 44%

(basis kering) (Koswara, 2009).

Glukomanan mempunyai beberapa sifat yang istimewa diantaranya adalah

dapat membentuk larutan yang kental dalam air, dapat mengembang dengan daya

mengembang yang besar, dapat membentuk gel, dapat membentuk lapisan tipis

dengan penambahan NaOH atau gliserin membentuk lapisan yang kedap air

(Koswara, 2009).

Porang merupakan tanaman liar yang tumbuh dihutan maupun di

pekarangan rumah. Umbi porang sulit diolah sebagai bahan pangan secara

Page 17: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

4

langsung, karena pada umbi porang terdapat kandungan kristal kalsium oksalat

yang dapat menimbulkan gatal-gatal. Sehingga, umbi ini jarang digunakan sebagai

bahan pangan di Indonesia (Pradipta et al., 2012). Padahal potensi porang di

Indonesia sangat besar, sehingga perlu adanya terobosan dalam pemanfaatannya.

Dengan berbagai keunggulan yang dimilikinya, pemanfaatan glukomanan porang

(Amorphophallus oncophillus Pr.) sebagai campuran pembuatan plastik

biodegradable merupakan suatu cara alternatif dalam memanfaatkan umbi porang

dan pengurangan plastik sintetis secara efektif.

1.2 Rumusan Masalah

Rumusan masalah penelitian ini adalah

a. Bagaimana formula terbaik dari campuran glukomanan porang dan pati singkong

untuk menghasilkan plastik biodegradable?

b. Bagaimana karakteristik plastik hasil formula terbaik dari campuran glukomanan

porang dan pati singkong?

1.3 Tujuan

Tujuan dilaksanakannya penelitian ini adalah

a. Mendapatkan formula terbaik pada pembuatan plastik berbahan campuran

glukomanan porang dan pati singkong.

b. Mengetahui karakteristik plastik hasil formula terbaik dari campuran

glukomanan porang dan pati singkong.

Page 18: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

5

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah

a. Dapat ikut serta dalam pengembangan plastik biodegradable.

b. Dapat dipakai sebagai salah satu dasar dan pengembangan plastik biodegradable.

Page 19: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

6

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Plastik

2.1.1 Plastik Sintetis

Plastik sintetis merupakan plastik yang terbuat dari polimer turunan minyak

bumi, yang tidak dapat terurai dengan mudah oleh lingkungan dan makhluk hidup.

Intensitas penggunaan plastik sebagai kemasan semakin meningkat karena plastik

sintetis memiliki keistimewaan tersendiri, yaitu simpel, tidak mudah pecah, jauh

lebih ringan dibandingkan bahan kemasan lain, dan mudah dibentuk.

Pemanfaatan plastik sintetis menimbulkan masalah lingkungan global

karena plastik tidak dapat terurai. Hal ini dikarenakan bahan baku plastik yang

terbuat dari minyak bumi tidak dapat diuraikan secara alami dan cepat. Pembuatan

plastik dengan jumlah total konsumsi plastik dalam satu tahun dibutuhkan 12 juta

barel minyak dan 14 juta batang pohon sebagai bahan baku dasarnya (Normisyanti,

2011).

2.1.2 Plastik Biodegradable

Nama biodegradable dapat diartikan dari tiga kata yaitu bio yang berarti

makhluk hidup, degra yang berarti terurai dan able berarti dapat. Jadi, plastik

biodegradable adalah plastik yang dapat terurai oleh mikroorganisme. Plastik ini,

biasanya digunakan sebagai bahan pengemas (Mahalik, 2009).

Plastik biodegradable merupakan plastik yang terbuat dari polimer alami,

sehingga mudah diuraikan oleh lingkungan maupun makhluk hidup. Polimer dapat

6

Page 20: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

7

berubah menjadi biomassa, H2O, CO2 dan atau CH4 melalui tahapan depolimerisasi.

Depolimerisasi terjadi karena kerja enzim ekstraseluler (terdiri atas endo dan ekso

enzim). Endo enzim memutus ikatan internal pada rantai utama polimer secara

acak, dan ekso enzim memutus unit monomer pada rantai utama secara berurutan.

Bagian-bagian oligomer yang terbentuk dipindahkan ke dalam sel dan menjadi

mineralisasi. Proses mineralisasi membentuk CO2, CH4, N2, air, garam-garam,

mineral dan biomassa. Definisi polimer biodegradable dan hasil akhir yang

terbentuk dapat beragam bergantung pada polimer, organisme, dan lingkungan

(Ardiansyah, 2011).

2.2 Pati

Pati merupakan suatu senyawa karbohidrat kompleks dengan ikatan α-

glikosidik. Pati dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa

(sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati yang diproduksi secara

komersial biasanya didapatkan dari jagung, gandum, beras, dan tanaman-tanaman

umbi seperti kentang, singkong, dan ubi jalar. Jumlah produksi pati di dunia dalam

tiap tahunnya sekitar 60 juta MT dan diperkirakan akan meningkat sekitar 10 juta

MT pada tahun 2011 (Wajira, 2009). Jagung (Zea mays L.), singkong/tapioka

(Manihot esculenta C.), ubi jalar (Ipomoea batatas L.), gandum (Triticumaestivum

L.), dan kentang (Solanum tuberosum L.) merupakan sumber utama dari pati,

sedangkan padi (Oryza sativa L.), gandum (Hordeum vulgare L.), sagu (Cycas

spp.), garut (Tacca leontopetaloides L.) memberikan kontribusi dalam jumlah yang

lebih kecil terhadap total produksi global.

Page 21: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

8

Gambar 2.1 Struktur Amilosa dan amilopektin

Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi

terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin. Struktur amilosa

merupakan struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa. Amilopektin terdiri dari

struktur bercabang dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa dan titik percabangan

amilopektin merupakan ikatan α-(1,6). Oleh karena itu pati memiliki tiga gugus

hidroksil bebas di setiap cincin glikosida. Amilosa memberikan sifat keras

sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Kadar kedua komponen ini

nantinya akan mempengaruhi sifat mekanik dari polimer alami yang terbentuk.

Sebagai bahan baku terbarukan dengan biaya rendah, pati menjanjikan

untuk diaplikasikan di bidang industri, seperti plastik biodegradable (Huang & Yu,

2005). Sayangnya, material campuran berbasis pati memiliki sifat mekanik yang

buruk. Beberapa laporan menunjukkan sulit untuk mendapatkan kekuatan tarik dan

daya regang yang baik secara bersamaan. Secara umum, ada dua pendekatan untuk

mengatasi kekurangan ini. Pendekatan pertama adalah mencampur pati dengan

polimer lain dengan sifat yang diinginkan (Wang, Yang, & Wang, 2004).

Pendekatan lain adalah membuat turunan pati dengan mengganti gugus hidrofilik

OH dengan gugus hidrofobik melalui reaksi esterifikasi (Wesslén & Wesslén,

2002).

Page 22: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

9

2.3 Glukomanan Porang

Klasifikasi tanaman porang adalah kingdom: plantae (tumbuhan),

subkingdom: tracheobionta (tumbuhan berpembuluh), super divisi: spermatophyta

(menghasilkan biji), divisi: magnoliophyta (tumbuhan berbunga), kelas: liliopsida

(berkeping satu / monokotil), sub kelas: arecidae, ordo: arales, famili: araceae (suku

talas-talasan), genus: amorphophallus, spesies: Amorphophallus oncophyllus Prain

Gambar 2.2 Tanaman Porang

Tanaman porang (Amorphophallus oncophyllus) tergolong dalam famili

Araceae. Tamanan ini memiliki umbi yang mengandung glukomanan cukup tinggi

(15–64% basis kering). Zhang et al., (2005) menjelaskan bahwa umbi porang telah

digunakan sebagai bahan baku makanan dan industri sejak 1.000 tahun yang lalu di

Jepang dan China. Tingginya kandungan glukomanan dalam umbi porang membuat

tanaman ini banyak dicari terutama industri pangan dan kesehatan.

Komponen utama umbi porang adalah glukomanan yang merupakan

hidrokoloidal polisakarida yang memiliki rantai β-1,4-D-glucopyranosyl dan β-1,4-

Page 23: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

10

D-mannopyranosyl. Glukomanan mengandung 60 % D-mannosa dan 40 % D-

glukosa (Mikkonen, 2009). Menurut Harsojuwono (2011) keberadaan monomer D-

glukosa dan D-manosa dalam glukomanan, menyebabkan glukomanan berpotensi

sama dengan pati untuk dijadikan campuran polimer.

Gambar 2.3 Struktur Glukomanan (Keithley, 2013)

2.4 Pati Singkong

Klasifikasi tanaman singkong adalah kingdom: plantae (tumbuhan),

subkingdom: tracheobionta (tumbuhan berpembuluh), super divisi: spermatophyta

(menghasilkan biji), divisi: magnoliophyta (tumbuhan berbunga), kelas:

magnoliopsida (berkeping dua / dikotil), sub kelas: rosida, ordo: euphorbiales,

famili: euphorbiaceae, genus: manihot, spesies: Manihot esculenta Crantz.

Ketela pohon memiliki bentuk granula pati bulat, bulat terpotong dan elips

dengan ukuran berkisar antara 5-25 pm. Suhu gelatinisasi berkisar 65-69 oC dan

daya pengembangan pati berkisar antara 1,42 - 26,65 (Murtiningrum et al., 2012).

Ketela pohon mempunyai kemampuan untuk membentuk gel melalui proses

pemanasan (90 oC atau lebih) sebagai akibat pecahnya struktur amilosa dan

amilopektin. Dengan terbentuknya gel ini, ketela mampu menjebak udara dan air

bebas. Pemecahan ikatan amilosa dan amilopektin akan menyebabkan terjadinya

Page 24: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

11

perubahan lebih lanjut seperti peningkatan molekul air yang mengakibatkan terjadi

penggelembungan molekul, pelelehan kristal, dan terjadi peningkatan viskositas

(Deman, 1993).

Menurut hasil penelitian Murtiningrum et al., (2012) menunjukkan bahwa

kadar pati singkong antara 81,40% sampai 89,55%. Kadar amilosa pati berkisar

antara 12,28% sampai 27,38% sedangkan kadar amilopektin berkisar antara

72,61% sampai 87,71%. Perbedaan rasio amilosa dan amilopektin dalam pati,

berpengaruh terhadap sifat fisik dan kimia pati.

Pati dengan kandungan amilosa tinggi, memiliki kemampuan menyerap air

dan mengembang lebih besar karena amilosa memiliki kemampuan membentuk

ikatan hidrogen yang lebih besar dari pada amilopektin. Selain itu, pati dengan

kandungan amilosa tinggi bersifat kurang rekat dan kering, sedangkan pati yang

memiliki kandungan amilopektin tinggi bersifat rekat dan basah (Hidayat et al.,

2007).

2.5 Plasticizer

Plasticizer adalah bahan tambahan yang ditambahkan pada polimer alami

sebagai bahan plasticizer, karena campuran polimer alami murni akan

menghasilkan sifat yang getas dan rapuh sehingga akan mengurangi fleksibilitas

dan menghindarkan polimer dari retakan. Menurut penelitian sebelumnya, antara

plasticizer sorbitol dan gliserol, dihasilkan film plastik dengan sifat yang lebih baik

pada penggunaan plasticizer gliserol (Cheng et al, 2006), dimana konsentrasi

gliserol akan berpengaruh pada sifat mekanis produk akhir yang dihasilkan, yang

merupakan sifat penting pada produk plastik (Pradipta & Mawarani, 2012).

Page 25: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

12

Kekuatan tarik adalah gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh film

plastik selama pengukuran berlangsung. Kekuatan tarik dipengaruhi oleh bahan

plasticizer yang ditambahkan dalam proses pembuatan film plastik. Sedangkan

persen pemanjangan merupakan perubahan panjang maksimum film plastik

sebelum terputus. Berlawanan dengan itu, elastisitas akan semakin menurun seiring

dengan meningkatnya jumlah bahan pemlastis dalam film plastik. Elastisitas

merupakan ukuran dari kekuatan film plastik yang dihasilkan.

Berbagai penelitian tentang material pembuatan plastik biodegradable telah

dilakukan. Penggunaan gliserol dan kelompok poliol lainnya sebagai agen

plasticizer pembentuk plastik biodegradable pun juga sudah dilaporkan.

Penggunaan matriks dari bahan alami pun telah dilakukan. Diantaranya adalah

dengan kombinasi pengisi sebagai berikut: pati jagung dan asam laurat dengan

teknik pelelehan (Wang Ning, 2008), pati kentang dan gliserol (Gonzalez, 2011)

maupun dengan menggunakan pengisi protein (Shaomin Sun, 2008).

Kondisi yang harus dimiliki plasticizer adalah (1) mampu berinteraksi

secara molekuler dengan polimer; (2) mempunyai Tg (glass transition temperature)

yang cukup rendah untuk menurunkan Tg polimer; (3) mempunyai bobot molekul

yang cukup tinggi untuk menjaga agar bobot molekul polimer tetap tinggi.

2.5.1 Gliserol sebagai Plasticizer

Gliserol mempunyai peranan cukup penting dalam pembuatan plastik

biodegradable. Gliserol merupakan bahan yang umum digunakan sebagai material

plastisasi dalam proses pembuatan plastik biodegradable. Hal ini karena gliserol

merupakan bahan yang murah, sumbernya mudah diperoleh, dapat diperbaharui,

Page 26: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

13

dan juga akrab dengan lingkungan karena mudah didegradasi oleh alam. Pati yang

merupakan polimer alam yang tidak mahal dan terbarukan yang hadir dalam bentuk

butiran tidak dapat diproses menjadi material plastik biodegradable karena kuatnya

ikatan hidrogen intermolekular dan intramolekular. Tetapi dengan adanya air dan

plasticizer gliserol, pati dapat diolah menjadi polimer biodegradable yang biasa

disebut thermoplastic starch (Ardiansyah, 2011).

Material plastisasi umumnya merupakan molekul kecil yang larut dalam

struktur amorf diantara molekul-molekul polimer yang lebih besar. Material

plastisasi memacu proses pencetakan dan meningkatkan fleksibilitas produk.

Diperlukan pencampuran sempurna untuk memperoleh distribusi homogen (Zhong,

2008).

Pengaruh penambahan gliserol sebagai plasticizer pada pati telah diteliti

oleh Kruiskamp (2001). Kruiskamp menggunakan bahan pati kentang dengan

komposisi amilopektin yang lebih besar dari pada amilosa. Kruiskamp mereaksikan

gliserol dan etilena glikol dengan amilopektin dan membandingkan entalpi

keduanya. Hasil penelitian menunjukkan bahwa, gliserol dan etilen glikol mampu

berinteraksi dengan amilopektin, namun mekanisme reaksi dan immobilisasi

plasticizer belum bisa dijelaskan karena belum ada penelitian lebih lanjut. Ada

kemungkinan plasticizer ikut andil dalam mekanisme substitusi, sehingga

menurunkan mobilitas keseluruhannya.

Pengaruh penambahan gliserol sebagai plasticizer juga telah diteliti oleh

Chen et al (2008). Chen menggunakan bahan campuran dari pati dan glukomanan

konjak, dengan komposisi pati kacang, glukomanan konjak dan gliserol. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya konsentrasi plasticizer

Page 27: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

14

gliserol, kekuatan tarik menurun, sedangkan daya perpanjangan meningkat. Secara

keseluruhan, nilai σb (daya regang) dan εb (daya pemanjangan) film meningkat

dengan peningkatan komponen glukomanan konjak.

Komposisi berat glukomanan konjak 70%, σb (daya regang) mencapai nilai

maksimum 68,1 MPa dalam campuran pati, glukomanan konjak dan gliserol

masing-masing 30%, 70% dan 10%; sedangkan εb (daya pemanjangan) mencapai

nilai maksimum 59,0% dalam film 30%, 70% dan 15%. Nilai σb (daya regang) dan

εb (daya pemanjangan) film campuran lebih tinggi dari pada film pati murni dengan

komposisi gliserol yang sama. Hal ini disebabkan oleh pemutusan ikatan hidrogen

antar molekul dan pembentukan interaksi intramolekuler antara pati dan

glukomanan konjak.

2.5.2 Mekanisme Plastisasi

Interaksi antara polimer dengan plasticizer dipengaruhi oleh sifat afinitas

kedua komponen, jika polimer plasticizer tidak terlalu kuat maka akan terjadi

plastisasi antara struktur (molekul plasticizer hanya terdistribusi di antara struktur).

Plastisasi ini hanya mempengaruhi gerakan dan mobilitas struktur (Ardiansyah,

2011).

Jika terjadi interaksi polimer-polimer cukup kuat maka molekul plasticizer

akan terdifusi ke dalam rantai polimer. Dalam hal ini molekul plasticizer akan

berada di antara rantai polimer dan mempengaruhi mobilitas rantai yang dapat

meningkatkan plastisasi sampai batas kompatibilitas yaitu sejumlah yang dapat

terdispersi (terlarut) dalam polimer. Jika jumlah plasticizer melebihi batas ini, maka

Page 28: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

15

akan terjadi sistem yang heterogen dan plastisasi tidak efisien lagi (Ardiansyah,

2011).

2.6 Karakterisasi Plastik Biodegradable

Kualitas plastik biodegradable yang dibuat dapat diketahui dari hasil

karakterisasi. Beberapa karakterisasi yang dapat menentukan kualitas plastik

biodegradable adalah uji mekanik menggunakan tensile strength, uji penyerapan

air, karakterisasi kristalinitas menggunakan XRD, karakterisasi gugus fungsi

menggunakan FTIR dan uji biodegradabilitas.

2.6.1 Uji Mekanik

Sifat mekanik suatu bahan erat kaitannya dengan struktur kimia, terutama

struktur molekulnya. Struktur molekul yang mempengaruhi sifat mekanik suatu

bahan meliputi bentuk molekul, kekompakan molekul, kristalinitas, kekuatan

ikatan molekul, dan gaya antar molekul (Juari, 2006).

Kuat tarik adalah tegangan regangan maksimum yang dapat diterima bahan.

Sedangkan persen pemanjangan adalah perubahan panjang maksimum yang

dialami plastik pada saat pengujian kuat tarik. Menurut Stevens (2001), tegangan

tarik adalah gaya yang diaplikasikan (F) dibagi dengan luas penampang (A).

Pengujian kuat tarik akan menghasilkan kurva tegangan-regangan (stress-strain).

2.6.2 Uji Penyerapan Air

Uji penyerapan air diperlukan untuk mengetahui sifat plastik biodegradable

terhadap serapan air. Semakin sedikit air yang diserap berarti semakin baik plastik

biodegradable tersebut bila diaplikasikan sebagai wadah makanan yang

Page 29: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

16

mengandung air. Uji penyerapan air sangat dipengaruhi oleh molekul penyusun

suatu plastik.

2.6.3 Karakterisasi Kristalinitas

Kristalin merupakan struktur molekul yang susunan keteraturannya tinggi.

Sedangkan struktur molekul yang susunannya tidak teratur disebut amorf. Polimer

plastik biodegradable yang kristalinitasnya tinggi, lebih resisten terhadap pelarut

dan meleleh lebih tajam pada suhu tinggi dari pada polimer amorf. Polimer dengan

kristalinitas tinggi mempunyai kekakuan yang tinggi, lebih rapuh dari pada polimer

amorf. Oleh karena itu Cullity dan Stock (2001) menyatakan bahwa derajat

kristalinitas menjadi penentu aplikasi dari bahan polimer tersebut.

Derajat kritalinitas dapat diukur dengan menggunakan Difraktometer sinar-

X (X-Ray Diffractometer, XRD). Menurut Sutiani (1997), difraktometer sinar-X

merupakan suatu alat yang dapat menentukan derajat kristalinitas suatu polimer.

Bagian kristalin dan amorf suatu polimer dapat berinteraksi dengan sinar-X dan

menunjukkan aktifitas difraksi yang spesifik. Derajat kristalinitas dapat ditentukan

bila difraksi kristalin dapat dipisahkan dari difraksi amorf. Derajat kristalinitas

diketahui dengan cara menghitung perbandingan luas difraksi kristalin terhadap

luas total difraksi (Juari, 2006).

Difraktometer sinar-X juga dapat memberikan informasi tentang

konfigurasi rantai dalam kristalit. Selain itu juga dapat digunakan untuk

memperkirakan ukuran kristalit dan perbandingan daerah kristalin dengan daerah

amorf (derajat kristalinitas) dalam sampel polimer.

Page 30: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

17

2.6.4 Karakterisasi Gugus Fungsi

FTIR (Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy) dapat digunakan untuk

analisa gugus fungsi pada suatu bahan. Menurut Sutiani (1997), spektroskopi

inframerah merupakan salah satu teknik identifikasi struktur baik untuk senyawa

organik maupun senyawa anorganik. FTIR dapat menganalisa gugus fungsi suatu

senyawa dengan kemampuan yang lebih baik dari pada IR konvensional, baik

dalam hal kecepatan, sensitivitas dan peningkatan pengolahan data.

Analisa FTIR merupakan metode semi empirik dimana kombinasi pita

serapan yang khas dapat diperoleh untuk menentukan struktur senyawa yang

terdapat pada suatu bahan. Infra merah merupakan gelombang elektromagnetik

dengan panjang gelombang di atas daerah sinar tampak yaitu pada 700-3000 μm

(Juari, 2006).

Daerah inframerah berhubungan dengan energi dari kebanyakan vibrasi

molekul. Vibrasi inframerah dapat dideteksi dan diukur pada spektrum inframerah

bila vibrasinya menghasilkan perubahan momen dipol. Daerah inframerah dibagi

dalam tiga daerah, yaitu daerah dekat (12800-4000 cm-1), daerah sedang (4000-200

cm-1) dan daerah jauh (200-10 cm-1).

Radiasi inframerah yang penting dalam penentuan struktur atau analisa

gugus fungsi dan paling banyak digunakan adalah daerah inframerah sedang yaitu

pada bilangan gelombang antara 4000-650 cm-1 (Khopkar, 2002). Stevens (2001)

mengatakan bahwa spektrum-spektrum dari sebagian besar polimer komersial telah

diidentifikasi, sehingga indentifikasi kualitatif zat-zat yang belum diketahui

seringkali bisa diselesaikan melalui perbandingan.

Page 31: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

18

2.6.5 Uji biodegradabilitas

Uji biodegradabilitas dilakukan untuk mengetahui laju degradasi sampel

dalam jangka waktu tertentu, sehingga diperoleh persentase kerusakan suatu

plastik. Dari persentase kerusakan dapat diperkirakan lamanya waktu yang

dibutuhkan oleh plastik biodegradable untuk terurai oleh alam secara sempurna

(Anggraini, 2013).

Biodegradasi ada dua macam, biodegradasi biotik dan abiotik. Biodegradasi

biotik adalah degradasi bahan polimer yang disebabkan oleh mikroorganisme

seperti bakteri, jamur dan ganggang yang menghasilkan karbondioksida dan air.

Sedangkan biodegradasi abiotik adalah degradasi kimia tanpa melibatkan aktivitas

biologis yang menghasilkan metana dan air (Stevens, 2002).

Biodegradasi tidak sepenuhnya material biodegradable akan selalu

terdegradasi. Biodegradasi menurut standar European Union menyatakan bahwa

plastik biodegradable harus terdekomposisi menjadi air, karbondioksida dan

humus dalam waktu maksimal enam sampai sembilan bulan (Sarka et al., 2011).

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Sarka et al., (2011) menggunkan pati dari

gandum, menunjukkan bahwa semakin banyak bagian patinya, plastik tersebut

semakin mudah terdegradasi. Sedangkan semakin banyak pati terasetilasi maka

semakin sulit terdegradasi.

Page 32: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

46

BAB 5

PENUTUP

5.1 Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan sebagai

berikut:

1. Formulasi terbaik untuk membuat plastik biodegradable adalah 30%

glukomanan, 70% pati dan 25% gliserol.

2. Karakteristik plastik biodegradable yang mengandung 30% glukomanan, 70%

pati dan 25% gliserol memiliki kekuatan tarik 9,3 MPa, persen pemanjangan

44,68%, penyerapan air 136,73 dan waktu terdegradasi 20 hari, 11 jam.

5.2 Saran

Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan memodifikasi gugus hidrofilik

OH pada glukomanan dan pati dengan gugus-gugus hidrofobik melalui reaksi

esterifikasi, asetilasi, sterifikasi atau oksidasi supaya persen penyerapan air menjadi

lebih kecil.

46

Page 33: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

47

DAFTAR PUSTAKA

Aburto, J., Alric, I., Thiebaud, S., Borredon, E., Bikiaris, D., & Prinos, J. 1999.

Synthesis, Characterization, and Biodegradability of Fatty-acid Esters of

Amylose and Starch. Journal of Applied Polymer Science, 74, 1440–1451.

Anggraini, F. 2013. Aplikasi Plasticizer Gliserol pada Pembuatan Plastik

Biodegradable dari Biji Nangka. Skripsi. Semarang: Fakultas Matematika dan

Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Semarang.

Ardiansyah, R. 2011. Pemanfaatan Pati Umbi Garut Untuk Pembuatan Plastik

Biodegradable. Skripsi. Depok: Fakultas Teknik Departemen Teknik Kimia

Universitas Indonesia.

Chen, J., Liu, C., Chen, Y., Chen, Y., Chang, P.R. 2008. Structural Characterization

and Properties of Starch/Konjac Glucomanan Blend Films. Carbohydrate

Polymers, No. 74, Hal: 946–952.

Cheng, L.H., Karim, A.A., Norziah, M.H., & Seow, C.C. 2002. Modification of the

Microstructural and Physical Properties of Konjac Glucomannan-based Films

by Alkali and Sodium Carboxymethyl Cellulose. Food Research

International, 35, 829–836.

Deman, M.J. 1993. Kimia Makanan. Bandung: ITB.

Domenek, S. 2004. Biodegradability of Wheat Gluten Based Bioplastics.

Chemosphere. 54: 551-559.

Faridah, A., S. B. Widjanarko, A. Sutrisno dan B. Susilo. 2012. Optimasi Produksi

Tepung Porang dari Chip Porang. Jurnal Teknik Industri, 13(2): 158–166.

Godbole, S., Gote, S., Latkar, M., & Chakrabarti, T. 2003. Preparation and

Characterization of Biodegradable Poly-3-hydroxybutyrate-Starch Blend

Films. Bioresource Technology, 86, 33–37.

Gonzalez-Gutierrez. 2010. Development of Highly-transparent Protein/ Starch

Based Bioplastics. Bioresource Technology. 101: 2007-2013.

Gonzalez-Gutierrez. 2011. Effect of Processing on the Viscoelastic, Tensile and

Optical Properties of Albumen/ Starch-based Bioplastics. Carbohydrate

Polymers. 84: 308-315.

Hadjar, M.M.I. 1987. Spektroskopi (1) Infra Merah, Resonansi Magnet Inti dan

Massa. Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.

Handayani, D., Yulianto, M.E., Arifan, F., Arief, M., Lestari E., & Erlangga. 2009.

Pengembangan Sequenching Batch Bioreactor untuk Produksi Plastik

Biodegradable (Polihidroksialkanoat). Simposium Nasional RAPI VIII.

Semarang: Universitas Diponegoro.

Harsojuwono, B.A. 2011. Penentuan Formula Campuran Plastik Biodegradable

Glukomanan dari Umbi Porang (Amorphophallus muelleri B) Ditinjau dari

Karakteristik Fisik dan Mekanis. The Excellence Research, hal 126-133.

Page 34: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

48

Hidayat, B., Ahza, A.B., Sugiyono. 2007. Karakterisasi Tepung Ubi Jalar (Ipomea

batatas L.) Varietas Shiroyutaka serta Kajian Potensi Penggunaannya sebagai

Sumber Pangan Karbohidrat Alternatif. Jurnal Teknologi dan Industri

Pangan. Vol 18, No. 1: 32-39.

Hidayat, M.K., Latifah & S. M. R. Sedyawati. 2013. Penggunaan Carboxy Methyl

Cellulose dan Gliserol Pada Pembuatan Plastik Biodegradable Pati Gembili.

Indo. J . Chem. Sci. 2(3): 254-258.

Huang, M.F., & Yu, J.G. 2005. High Performance Biodegradable Termoplastik

Starch-EMMT Nanoplastics. Polymer, 46: 3157–3162.

Intan, D.H., W. Aizan. 2011. Tensile and Water Absorption of Biodegradable

Composites Derived krom Cassava Skin/Polyvinyl Alcohol With Glicerol as

Plasticizer. Sains Malaysiana, 40(7):713-718.

Juari. 2006. Production and Characterization of Bioplastic from Poly-3-

Hydroxyalkanoate (PHA) Produced by Ralstonia Eutrophaon Hydrolyzed

Sago Starch with The Addition of Dimethyl Phthalate (DMP). Skripsi. Bogor:

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor.

Keithley, J.K., B. Swanson, S.L. Mikolaitis, M. DeMeo, J.M. Zeller, L. Fogg, dan

J. Adamji. 2013. Safety and Efficacy of Glucomannan for Weight Loss in

Overweight and Moderately Obese Adults. Journal of Obesity, 1-7.

Khopkar, S.M. 2002. Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press.

Koswara, S. 2009. Teknologi Pengolahan Umbi-umbian Bagian 2: Pengolahan

Umbi Porang. Bogor: Institute Pertanian Bogor.

Kruiskamp, P.H., ALM Smith, JJG Van Soest & JFG Vliegenthart. 2001.

Biodegradable Polymer and its Applications. International Journal

Bioscience, BioChemistry and Bioinformatics. 1(3): 173-176.

Listiyaningsih, D. 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Biofilm Pati gembili-Kitosan

dengan Plasticizer Polivinil Alkohol (PVA). Skripsi. Semarang: FMIPA,

Universitas Negeri Semarang.

Mahalik, N.P. 2009. Processing and Packaging Automation System: A Review.

Jurnal Sains & Instrumental, 3:12-25.

Mathew, S.H., Brahmakumar, M., & Emilia Abraham, T. 2006. Microstructural

Imaging and Characterization of the Mechanical, Chemical, Thermal, and

Swelling Properties of Starch-Chitosan Blend Films. Biopolymers. 82: 176–

187.

Mikkonen, K.S. 2009. Mannans as Film Formers and Emulsion Stabilizers.

Dissertation. Department of Food Technology, University of Helsinki.

Helsinki, Finlandia.

Murtiningrum, Bosawer, E.F., & Istalaksana, P., Jading, A. 2012. Karakterisasi

Umbi dan Pati Lima Kultivar Ubi Kayu (Manihot esculenta). Jurnal

Agrotek. Vol 3. No.1.

Page 35: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

49

Pradipta, I.M.D., & Mawarani, L.J. 2012. Pembuatan dan Karakterisasi Polimer

Ramah Lingkungan Berbahan Dasar Glukomanan Umbi Porang. Jurnal Sains

dan Seni Pomits, Vol. 1, No. 1: 1-6.

Rahmawati, A., Widyaningrum, D., Rudjito, R.K., Kemalasari, F., Rudiansyah, I.

2011. Pemanfaatan Kulit Pisang Raja (Musa sapientum) dalam Pembuatan

Plastik Biodegradable dengan Plasticizer Gliserin dari Minyak Jelantah.

Laporan Kemajuan PKM. Bandung: Institut Teknologi Bandung.

Rindlav, A., M. Stading, A.M. Hermansson, & P. Gatenholm. 1998. Structure,

mechanical and barrier properties of amylose and amylopectin films.

Carbohydrate Polymers, 36, 217–224.

Sastrohamidjojo, H. 2001. Spektroskopi Inframerah. Yogyakarya: Universitas

Gadjah Mada.

Šárka, E., Kruliš, Z., Kotek, J., Ruzek, L., Korbárová, A., Bubník, Z., Ruzková, M.

2011. Application of wheat B-starch in biodegradable plastic materials. Czech

Journal of Food Sciences, Vol. 29 No. 3 pp. 232-242.

Shakina J., Sathiya L.K. dan Allen G.R.G. 2012. Microbial Degradation of

Synthetic Polyesters from Renewable Resources. Indian Journal of Science.

1 (1): 21-28.

Shaomin Sun. 2008. Morphology and Mechanical Properties of Thermo-molded

Bioplastics Based on Glycerol-plasticized Wheat Gliadins. Journal of Cereal

Science. 48: 613-618.

Yihu, Song. 2008. Preparation and properties of thermo-molded bioplastics of

glutenin-rich fraction. Journal of Cereal Science. 48: 77–82.

Stevens, M.P. 2001. Kimia Polimer. Jakarta: PT. Pradya Paramita.

Stevens, E.S. 2002. Green plastics: an introduction to the new science of

biodegradable plastics. Princeton University Press the use of environmental

marketing claims, U.S. Federal Trade Commission, Washington D.C.,

Utilization Research.

Sutiani, A.1997. Biodegradasi Polyblend Polystirene-Pati. Bidang Khusus Kimia

Fisik. Program Studi Kimia, Program Pasca Sarjana ITB, Bandung.

Takigami, S. 2000. Handbook of Hydrocolloids: Konjak Mannan. CRC Press.

Washington DC.

Utami, M.R. Latifah., N. Widiarti. 2014. Sintesis Plastik Biodegradable Dari Kulit

Pisang dengan Penambahan Kitosan dan Plasticizer Gliserol. Indo. J . Chem.

Sci, 3 (2): 163-167.

Wajira S. Ratnayake and David S. Jackson. 2009. Starch Gelatinization. Advances

in Food and Nutrition Research, Volume 55.

Wang, X.L., Yang, K.K., & Wang, Y.Z. 2004. Crystallization and morphology of

anovel biodegradable polymer system: Poly(1,4-dioxan-2-one)/starch blends.

Acta Materialia, 52, 4899–4905.

Wang, Z.L. 2008. Toward self-powered nanosystems: From nanogenerators to

nanopiezotronics. Advanced Functional Materials, 18, 3553-3567.

Page 36: UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2015Muhammad Abdurrozaq 4311411037 telah dipertahankan di hadapan sidang Panitia Ujian Skripsi FMIPA UNNES pada tanggal 11 Desember 2015 Panitia: Ketua

50

Wesslén, K.B., & Wesslén, B. 2002. Synthesis of amphiphilic amylose and starch

derivatives. Carbohydrate Polymers, 47, 303–311.

Wypich, G. 2003. Platicizers Use And Selection For Specific Polymers. Toronto:

Chem Tec Laboratories.

Zhang, Y., Xie, B., dan Gan, X. 2005. Advance in Application of Konjac

Glucomannan and its Derivatives. Carbohydrate Polimers, 60, 27-31.

Zhong, Q.-P. X.-S. 2008. Physicochemical Properties of Edible and Preservative

Film from Chitosan/Cassava Starch/ Gelatin Blend Plasticizesd with

Glycerol. Food Techno Biotechnol, 46 (30): 262-269.