## ISOTERMIS SORPSI AIR EDIBLE FILM ANTIMIKROBA YANG DIINKORPORASI DENGAN EKSTRAK KASAR METANOL Caulerpa recemosa

## MOISTURE SORPTION ISOTHERM OF ANTIMICROBIAL EDIBLE FILM INCORPORATED WITH
Caulerpa recemosa METHANOLIC CRUDE EXTRACT
Diterima tanggal 23 Agustus 2016, disetujui tanggal 30 Oktober 2016
Arham Rusli
Jurusan Teknologi Pengolahan Hasil Perikanan Politeknik Pertanian Negeri Pangkep e-mail: a_rusli06@yahoo.com

## ABSTRAK
Inkorporasi bahan antimikroba pada pembuatan edible film akan berpengaruh pada karakteristik isotermis sorpsi airnya. Pengetahuan tentang karakteristik isotermis sorpsi air pada edible film diperlukan untuk  memprediksi  sifat-sifat  film  pada  kondisi  kelembaban  relatif  udara  lingkungan  penyimpanan. Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji  karakteristik  isotermis  sorpsi  air  edible  film  antimikroba  yang diinkorporasi  dengan  ekstrak  kasar  metanol Caulerpa  recemosa. Penentuan  kadar  air  kesetimbangan edible  film  dilakukan  menggunakan  metode  gravimetric.  Kadar  air  kesetimbangan  hasil  percobaan diplotkan dengan nilai aktifitas air (a ) ruang penyimpanan menggunakan software Microsoft excel 2010 w
untuk menentukan kurva isotermis sorpsi air edible film antimikroba. Model persamaan isotermis sorpsi air edible film yang tepat ditentukan berdasarkan model persamaan yang telah dikembangkan dari literatur dan disesuaikan dengan data percobaan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kurva isotermis sorpsi air edible film antimikroba ekstrak kasar C. recemosa mengikuti pola sigmod tipe 4. Terdapat tiga model yang tepat untuk menggambarkan pola isotermis sorpsi air edible film antimikroba yaitu model Caurie, polinomial ordo  tiga,  dan  double  log  polinomial.  Kadar  air  monolayer  (Mo)  edible  film  antimikroba  berdasarkan persamaan  GAB  (Guggenheim-Anderson-de  Boer)  adalah  0.12  g/gH O,  yang  berarti  bahwa  kadar  air 2 edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C.  recemosa hendaknya  berkisar  12%  untuk  menjamin stabilitas selama penyimpanan.

## Kata kunci : Edible Film, Antimikroba, Isotermis sorpsi air, C. Recemosa

## ABSTRACT
The  incorporation  of  antimicrobial  agents  in  the  manufacture  of  edible  film  will  affect  the characteristics  of  the  moisture  sorption  isotherm.  Knowledge  of  the  moisture  sorption  isotherm characteristics of edible film is required to predict the properties of the edible film on the condition of relative humidity of storage environment This study aims to examined the characteristics of the moisture sorption isotherm  of  antimicrobial  edible  film  incorporated  with Caulerpa  recemosa methanol  crude  extract. Determination of the equilibrium moisture content of edible films made using the gravimetric method. The equilibrium moisture content of experimental results were plotted with the value of water activity (a ) of w storage  room  using  Microsoft  Excel  2010  for  determining  the  moisture  sorption  isotherm  curve  of antimicrobial  edible  films.  Moisture  sorption  isotherm  equation  model  of  edible  film  appropriate  is determined  based  on  the  equations  model  have  been  developed  from  literature  and  adapted  to  the experimental data. The results showed that the moisture sorption isotherm curve of C. recemosa crude extract antimicrobial edible films followed the pattern of the Sigmoid four type. There are three models to describe  the  pattern  of  moisture  sorption  isotherm  of  antimicrobial  edible  films  i.e.  Caurie,  order  three polynomial, and double log polynomial models. Monolayer moisture content (Mo) of antimicrobial edible films based on the GAB (Guggenheim-Anderson-de Boer) equation was 0.12 g/gH O, which means that the
2 moisture  content  of  antimicrobial  edible  films  incorporated  with C.  recemosa methanolic  crude  extract should range from 12% to ensure stability during storage.
Key words: Edible film, antimicrobial, Moisture sorption isotherm, C. Recemosa

## BAHAN DAN METODE

## Alat dan Bahan
Alat  yang  digunakan  pada  penelitian  ini antara  lain  desikator,  timbangan  analitik,  krus porselin,  oven,  gelas  ukur  dan  neraca  analitik. Bahan  yang  digunakan  antara  lain  sampel  edible film antimikroba ekstrak kasar C. recemosa , garam NaOH, K CO , NaBr, dan BaCl .
2 3 2

## Prosedur Penelitian

## a. Penentuan Kadar Air Kesetimbangan
Penentuan  kadar  air  kesetimbangan  edible film  dilakukan  menggunakan  metode  gravimetric. Pembuatan larutan garam jenuh dilakukan dengan melarutkan  sejumlah  garam  tertentu  dalam akuades  hingga  jenuh  atau  tidak  larut  kembali. Sebelum digunakan larutan garam jenuh diinkubasi terlebih  dahulu  dalam  desikator  selama  24  jam pada  suhu    30±2°C.  Aktivitas  air  (aw)  beberapa larutan garam jenuh pada suhu 30°C disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Preparasi  larutan  Garam  Jenuh  Pada Suhu 30°C (Spiess dan Wolf, 1987).
Edible film dikondisikan dalam desikator yang berisi  silika  gel  selama  3  hari  pada  suhu  30±2°C untuk  mengurangi  kadar  air  awal.  Sampel  edible
2 film dengan ukuran 4×4 cm  (±0,3 g) dimasukkan ke dalam  cawan  porselin  yang  sebelumnya  telah dioven sampai berat konstan. Selanjutnya, cawan berisi sampel dimasukkan ke dalam desikator yang telah  berisi  larutan  garam  jenuh  sesuai  tingkat aktivitas  air  yang  diinginkan  pada  suhu  30±2°C. Desikator disimpan pada suhu ruang (30±2°C) dan sampel  ditimbang  secara  periodik  tiap  24  jam hingga  mencapai  bobot  yang  seimbang.  Bobot yang  seimbang  ditandai  dengan  selisih  tiga  kali penimbangan berturut-turut ≤ 2 mg. Sampel yang telah  mencapai  berat  konstan  kemudian  diukur kadar airnya dengan metode oven. Kadar air yang diperoleh merupakan kadar air kesetimbangan.

## b.  Penentuan  Kurva  dan  Model  Persamaan Isotermis Sorpsi Air
Penentuan  kurva  sorpsi  isotermis  dibuat dengan cara memplotkan kadar air kesetimbangan hasil  percobaan  dengan  nilai  aktifitas  air  (a ) w menggunakan software Microsoft excel 2010.

## PENDAHULUAN
Kemasan  antimikroba  merupakan  salah satu  bentuk  kemasan  aktif  yang  dapat memperpanjang  umur  simpan  produk  dan menciptakan  keamanan  mikroba  bagi  konsumen (Rooney,  1995).  Salah  satu  pengembangan kemasan  antimikroba  adalah  edible  film antimikroba.  Edible  film  antimikroba  merupakan kemasan  primer  yang  juga  dapat  berfungsi memperpanjang  umur  simpan  dan  keamanan bahan pangan yang dilapisinya dengan mencegah pertumbuhan  mikroba  patogen  dan  pembusuk sebagai akibat dari perpanjangan fase lag dan/atau pengurangan  laju  pertumbuhan  mikroba (Quintavalla dan Vicini, 2002).
Penggunaan  kemasan  edible  film  dengan penambahan  bahan  antimikroba  merupakan alternatif yang baik untuk meningkatkan daya tahan dan kualitas bahan pangan selama penyimpanan. Penggunaan antimikroba pada kemasan film juga dapat  menjamin  keamanan  permukaan  bahan pangan  melalui  pengendalian  pelepasan  zat antimikroba  yang  dibawa  oleh  matriks  film  ke permukaan  bahan  pangan.  Namun  di  sisi  lain dengan  penambahan  bahan  antimikroba  akan merubah karakteristik fisik dan mekanis edible film (Winarti  et  al,  2012;  Mohamed  et  al.,  2013). Penambahan  bahan  antimikroba  juga  akan berpengaruh pada karakteristik isotermis sorpsi air edible film.
Isotermis  sorpsi  air  pada  beberapa  bahan pangan bersifat nonlinier dan umumnya berbentuk sigmoid, tergantung pada komposisi kimia dan sifat fisikokimia  dari  unsur  penyusun  bahan  pangan tersebut. Pemahaman yang baik tentang isotermis sorpsi  air  berguna  untuk  menentukan  kadar  air kiritis  bahan  pangan  serta  untuk  memprediksi potensi  perubahan  bahan  pangan  selama penyimpanan (Labuza dan Altunakar, 2007).
Pengetahuan  tentang  karakteristik isotermis  sorpsi  air  pada  edible  film  diperlukan untuk  memprediksi  sifat-sifat  film  pada  kondisi lingkungan  yang  berbeda  berkaitan  dengan aplikasi  film  tersebut  (Jangchud  dan  Chinnan, 1992).    Penelitian  tentang  karakteristik  isotermis sorpsi air   edible film antimikroba telah dilakukan dan  ditemukan  bahwa  penambahan  antimikroba pada  edible  film  berpengaruh  terhadap  kadar  air kesetimbangan (Chowdhury dan Das, 2010).

## TUJUAN PENELITIAN
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengkaji karakteristik  isotermis  sorpsi  air  edible  film antibakteri  yang  diinkorporasi  dengan  ekstrak kasar metanol Caulerpa recemosa.
Jenis Garam RH (%) a w Garam (g) Akuades (ml) NaOH (H 2 O) 7 0,07 150 85 K 2 CO 3 44 0,44 200 90 NaBr 57 0,57 200 80 BaCl 2 (H 2 O) 89 0,89 250 70
Arham Rusli,  Isotermis Sorpsi Air Edible Film Antimikroba yang Diinkorporasi dengan Ekstrak Kasar Metanol Caulerpa recemosa
Model  persamaan  isotermis  sorpsi  air  edible  film yang  tepat  ditentukan  berdasarkan  model persamaan yang telah dikembangkan dari literatur dan  disesuaikan  dengan  data  percobaan.  Model yang  diuji  ketepatannya  dengan  data  percobaan disajikan pada Tabel 2.

## c.  Uji Ketepatan Model
Uji  ketepatan  model  persamaan  isotermis sorpsi  air  dilakukan  untuk  mengetahui  ketepatan dari  beberapa  model  persamaan  isotermis  sorpsi terhadap  pola  isotermis  sorpsi  air  edible  film.  Uji ketepatan  model  dilakukan  menggunakan  kriteria yaitu  nilai  persentase  simpangan  rata-rata  relatif (E), nilai simpangan rata-rata (e ), dan nilai akar ave kuadrat simpangan rata-rata (RMSE) (Lomauro et al. , 1985), dengan persamaan sebagai berikut.
100       n       Mi-Mpi E (%)= ∑ (1) n         i=1       Mi
e = Mi-Mpi (2) ave
n
1      n 2
RMSE = ∑ (Mi-Mpi)
(3) n      i=1
Keterangan :
Mi = kadar air keseimbangan percobaan
Mpi = kadar air keseimbangan hasil perhitungan
n = jumlah data percobaan
Model  isotermis  sorpsi  air  dengan  nilai  E kurang  dari  10%,  menunjukkan  bahwa  model tersebut  tepat  menggambarkan  keadaan sebenarnya (Lomauro etal. , 1985). Model dianggap 2 baik atau diterima jika nilai R  tinggi, dan nilai E, e , ave dan RMSE yang rendah (Arslan dan Togrul, 2006).
Tabel 2. Model Persamaan Isotermis Sorpsi Air

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil pengukuran kadar air kesetimbangan edible  film  digambarkan  dalam  bentuk  kurva isotermis  air  edible  film  yang  disajikan  pada Gambar  1.  Kurva  sorpsi  isotermis  air  edible  film antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C.  recemosa menunjukkan pola sigmoid tipe 4. Pola sigmoid tipe 4  ini  menunjukkan  bahwa  edible  film  akan menyerap air lebih banyak dari lingkungannya pada kondisi  aktivitas  air  (a )  di  atas  0.5.  Dengan w demikian  untuk  menjaga  stabilitas  edible  film antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C.  recemosa selama  penyimpanan,  hendaknya  kelembaban relatif ruang penyimpanan kurang dari 50%.
Untuk memprediksi sifat hidrofilik dari edible film  diperlukan  pengetahuan  tentang  isotermis sorpsi air pada edible film (Jagadish dan Raj, 2013). Dengan  demikian  pengujian  isotermis  sorpsi  air edible  film  akan  memberikan  gambaran  tentang kemampuan  edible  film  dalam  mengikat  air  dan stabilitas edible film selama penyimpanan
Gambar 1. Kurva Isotermis Sorpsi Air Edible Film Antimikroba Ekstrak Kasar Metanol C. recemosa
Gambar 2. Tipe Kurva Isotermis Soprsi Air Bahan Pangan Menurut Brunauer (Andrade et al. , 2011)
Model Persamaan Sumber Model GAB Labuza dan Altunakar, 2007 Oswin m e = k [a w /(1-a w )] c ln m e = ln k + c.ln [a w /(1-a w )] Oswin, 1946 Caurie Me = exp (A + B. a w ) Caurie, 1970 Polinomial Ordo
Tiga m e = A + B.a w + C.a w 2 +D.a w 3 + E.a w 4 Hasaveh et al. , 2015 Double Log Polynomial m e = A + B.ln (-ln aw) + C.ln (-ln aw) 2 +
D. ln (-ln aw) 3 Bonner dan Kenney, 2013
Pada  penelitian  ini  ketepatan  model  dalam menggambarkan  pola  isotermis  sorpsi  air  edible film  antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C. recemosa diuji kesesuaiannya dengan model yang telah  dikembangkan  untuk  bahan  pangan khususnya  edible  film  yaitu  model  GAB,  Oswin, Caurie,  Polinomial,  dan  DLP  (Rachtanapun  dan Tongdeesoontorn,  2011;  Bajpai  et  al.,  2011; Chaurasia and Bajpai, 2013; Bonner dan Kenney, 2013; Hasaveh et al., 2015). Konstanta, koefisien
2 determinasi (R ), nilai persentase simpangan rata- rata relatif (E), nilai simpangan rata-rata (e ), dan ave nilai akar kuadrat simpangan rata-rata (RMSE) dari masing-masing model disajikan pada Tabel 3.
Hasil  pengujian  kesesuaian  model  pada Tabel  3  menunjukkan  bahwa  terdapat  tiga  model yang  tepat  untuk  menggambarkan  pola  isotermis sorpsi  air  edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar metanol C. recemosa yaitu model Caurie polinomial ordo tiga, dan double log polinomial. Hal ini sesuai dengan  pernyataan  Lomauro et  al. (1985),  bahwa model  yang  tepat  untuk  menggambarkan  pola isotermis sorpsi air suatu bahan yang sebenarnya adalah  model  dengan  nilai  E  kurang  dari  10%. Selanjutnya Arslan dan Togrul (2006) menyatakan bahwa model dianggap baik atau diterima jika nilai 2 R  tinggi, dan nilai E, e , dan RMSE yang rendah.

## ave
Tabel 3. Hasil Uji Ketepatan Model Isotermis Sorpsi Air Edible Film Antimikroba Ekstrak Kasar Metanol C. recemosa
Kadar  air  monolayer  merupakan  air  yang terikat  sangat  kuat  pada  bagian  polar  molekul  air oleh ikatan hidrogen. Nilai kadar air monolayer (Mo) menunjukkan jumlah air yang diserap secara kuat pada bagian tertentu di permukaan bahan pangan dan dianggap sebagai nilai optimal untuk menjamin s t a b i l i t a s   b a h a n   b a h a n   p a n g a n   s e l a m a penyimpanan  (Blahovec  dan  Vanniotis,  2008). Pada  penelitian  ini,  nilai  kadar  air  monolayer dihitung  menggunakan  persamaan  model  GAB. Hasil perhitungan menggunakan model GAB
Model Konstanta R 2 E (%) e ave RMSE a 1 a 2 a 3 a 4 Model GAB 0.23 7.67 - 5.92 - 0.84  12.06 0.02 0.03 Oswin 0.20 0.28 - - 0.91  11.50 0.02 0.03 Caurie - 2.42 1.59 - - 0.94  9.61 0.02 0.02 Polinomial Ordo Tiga 0.19 - 1.56 4.67 - 3.03 1.00  0.24 0.00 0.00 Double Log Polinomial 0.10 - 0.22 0.14 0.09 1.00  0.35 0.00 0.00
menunjukkan  bahwa  kadar  air  monolayer  (Mo) untuk edible film antimikroba ekstrak kasar metanol C.  recemosa adalah  0.12  g/gH O.  Hal  ini 2 menunjukkan  bahwa  untuk  menjamin  stabilitas edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C. recemosa selama  penyimpanan  kadar  air  edible film hendaknya berkisar 12%.

## KESIMPULAN
Kurva  isotermis  sorpsi  air  edible  film antimikroba ekstrak kasar C. recemosa mengikuti pola sigmod tipe 4. Model Caurie, polinomial ordo tiga, dan double log polinomial merupakan model yang  tepat  untuk  menggambarkan  pola  isotermis sorpsi  air  edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar metanol C.  recemosa .  Kadar  air  monolayer  (Mo) edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar  metanol C. recemosa adalah 0.12 g/gH O, yang berarti bahwa 2 untuk  menjamin  stabilitas  selama  penyimpanan kadar  air  edible  film  antimikroba  ekstrak  kasar metanol C. recemosa hendaknya berkisar 12%.

## DAFTAR PUSTAKA
Andrade, P.R.D., Lemus, M.R. dan Peres, C.C.E. 2011. Models of sorption isotherms for food: uses  and  limitations.  Vitae,  Revista  De  La Facultad  De  Química  Farmaceutica  18(3): 325-334
Caurie,  M.  1970.  A  new  model  equation  for predicting  safe  storage  moisture  levels  for optimum  stability  of  dehydrated  foods. Journal of Food Technology 5: 301-307.
Jagadish, R.S. dan Raj, B. 2013. Moisture sorption studies of PEO/ starch blended films for food packaging  applications.  International Journal  of  Agriculture  and  Food  Science Technology 4(9): 923-932.
Jangchud, A. dan Chinnan, M.S. 1992. Properties of peanut protein film: sorption isotherm and plasticizer  effect.  LWT-Food  Science  and Technology 32(2): 89-94.
Labuza, T.P. dan Altunakar, B. 2007. Water Activity Prediction and Moisture Sorption Isotherms. Dalam:  Barbosa-Canovas,  G.V.,  Fontana, J.A.J., Schmidt, S.J dan Labuza, T.P (Eds). 2 0 0 7 .   W a t e r   A c t i v i t y   i n   F o o d s : Fundamentals  and  Applications.  pp.  109- 154. Blackwell Publishing, Iowa USA.
Lomauro,  C.  J.,  Bakshi,  A.  S.  dan  Labuza,  T.  P. 1985. Evaluation of food moisture sorption isotherm equations. Part II: milk, coffee, tea, nuts,  oilseeds,  spices  and  starchy  foods. L e b e n s m i t t e l - W i s s e n s c h a f t   u n d - Technologie 18(2): 118-124.
Oswin  G.  R.  1946.  The  kinetics  of  package  life.
Indian Chemical Industry 65: 419-442.
.
Arham Rusli,  Isotermis Sorpsi Air Edible Film Antimikroba yang Diinkorporasi dengan Ekstrak Kasar Metanol Caulerpa recemosa
Rooney,  M.  L.  1995.  Overview  of  active  food packaging.  Dalam  Rooney,  M.L  (Ed.), Active food packaging (pp. 1-37). Glasgow, I r e l a n d :   B l a c k i e   A c a d e m i c   a n d Professional.
Spiess,  W.E.L.  and  Wolf,  W.  1987.  Critical evaluation  of  methods  to  determine moisture  sorption  isotherms,  In:  Water Activity:  Theory  and Applications  to  Food,
Rockland, L.B. dan Beuchat, L.R. (eds.). pp. 215-233. Marcel Dekker, New York. Winarti,  C.,  Miskiyah  dan  Widaningrum.  2012. Teknologi produksi dan aplikasi pengemas edible  antimikroba  berbasis  pati.  Jurnal
Litbang Pertanian 31(3): 85-93.