Received
Revised
Accepted Online Published : 30 September 2019 : 1 Oktober 2019
: 22 Oktober 2019 : 25 Oktober 2019 : 29 Oktober 2019

## KARAKTERISASI BIOPLASTIK DARI RUMPUT LAUT (EUCHEUMA COTTONII) DAN PATI SINGKONG DENGAN PENAMBAHAN PATI BIJI ALPUKAT

## Gracia Ramadhani Putri
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta email: graciaramadhani17@gmail.com

## Abstract
The increasing use of plastics in everyday life results in environmental pollution. Synthetic plastic is difficult to be degraded in nature, so we need the main material for making environmentally friendly plastics. This research was conducted to synthesize seaweed-based biodegradable plastic (Eucheuma cottonii) mixed with cassava starch and polysaccharides derived from various tropical fruit seeds that are  widely  available  in  Indonesia  such  as  avocado  and  durian  with  a  composition  ratio  of  3:8:1. Characterization  carried  out  included  functional  group  analysis  with  FTIR,  mechanical  properties (tensile strength) and biodegradability.
Key words : Biodegradable, Bioplastic, Ft-Ir, Starch, Seaweed, Tensile Strength.

## Abstrak
Meningkatnya  penggunaan  plastik  dalam  kehidupan  sehari-hari  menghasilkan  pencemaran lingkungan.  Plastik  sintetis  sulit  terdegradasi  di  alam,  jadi  kita  membutuhkan  bahan  utama  untuk membuat plastik ramah lingkungan. Penelitian ini dilakukan untuk mensintesis plastik biodegradable berbasis  rumput  laut  (Eucheuma  cottonii)  dicampur  dengan  pati  singkong  dan  polisakarida  yang berasal  dari  berbagai  biji  buah  tropis  yang  banyak  tersedia  di  Indonesia  seperti  alpukat  dan  durian dengan  perbandingan  komposisi  3:  8:  1.  Karakterisasi  yang  dilakukan  meliputi  analisis  kelompok fungsional dengan FTIR, sifat mekanik (kekuatan tarik) dan biodegradabilitas.
Kata kunci: Biodegradable, Bioplastik, Ft-Ir, Pati, Rumput Laut, Kekuatan Tarik.

## PENDAHULUAN
Plastik  adalah  polimer  sintetis  yang  tersusun  atas  monomer-monomer  yang  saling  terikat  atau berhubungan  satu  dengan  yang  lainnya.  Plastik  bersifat  kuat,  ringan,  dan  praktis  sehingga  dapat digunakan  sebagai  bahan  pengemas  baik  makanan    ataupun  lainnya.  Kebutuhan  akan  plastik  sangat besar  sehingga  memicu  permasalahan  lingkungan  di  dunia  terutama  di  Indonesia    berupa  sampah plastik. Di Indonesia, menurut data statistik persampahan domestik  Indonesia, jenis sampah  plastik menduduki peringkat kedua sebesar 5,4 juta ton per tahun atau 14% dari total produksi sampah.
Salah satu bahan yang dapat digunakan dalam pembuatan bioplastik adalah pati. Pati merupakan polisakarida yang serbaguna dan melimpah di bumi. Pati dapat diubah menggunakan teknologi yang ada, jumlahnya melimpah dan murah  (A. Ali, 2008). Pada penelitian ini digunakan sumber pati yang
berasal dari biji alpukat dan pati singkong sebagai bahan dasar bioplastik. Menurut Winarti (2006) biji alpukat mengandung pati sebesar 80,1% dengan kadar amilosa 43,3% dan amilopektin 36,8%. Hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Muhammad Afif (2018) yang berjudul “Pembuatan dan Karakterisasi  Bioplastik  dari  Pati  Biji  Alpukat- Kitosan dengan Plasticizer Sorbitol ”  menunjukkan bioplastik dengan  karakteristik  sifat mekanik pada variasi rasio  massa  pati  biji  alpukat : kitosan didapatkan pada formula 3:2 dengan nilai  kuat tarik 6,40MPa, elongasi 6,87%, elastisitas  0,93 MPa dengan  daya  serap  air  120,86%  pada  suhu 26°C dan 127,32% pada suhu 50°C. Hasil bioplastik dengan  karakteristik sifat mekanik terbaik pada variasi sorbitol didapatkan pada penambahan sorbitol 3 mL dengan  nilai kuat tarik 2,28 MPa, elongasi 17,58%, elastisitas 0,13 MPa, dengan daya serap air 88,23% pada suhu  26°C  dan  87,39%  pada  suhu  50°C  serta  persen  degradasi  sebesar  41,35%.
Plastik merupakan material yang banyak digunakan dalam   kehidupan   manusia  terutama untuk kemasan,  mempunyai  sifat  ringan,  mudah digunakan dan harganya terjangkau serta digunakan lebih dari    30    juta    ton    sebagai    bahan    kemasan    (Nurul  Asni,  2015).  Plastik  yang  digunakan  saat  ini merupakan plastik polimer sintetik yang terbuat dari minyak bumi ( non-renewable ) yang tidak dapat terdegradasi oleh mikroorganisme di lingkungan  (Said, 2018). Sebagian besar  plastik yang diproduksi dan  dikonsumsi  tersebut  akan   menjadi  limbah  industri  di  lingkungan  karena  termasuk  jenis polimer  yang  memiliki  ketahanan terhadap penguraian secara biologis akibat berat molekulnya  yang sangat  besar,  jumlah cincin aromatik  yang  sangat  tinggi,  dan  ikatan-ikatan yang kompleks  (Atmaja, 2016).
Pati  adalah  bahan  baku  yang  paling  menarik  untuk  pengembangan  dan  produksi  bioplastik.  Pati tersimpan  dalam  berbagai  tanaman  dalam  bentuk  butiran  mikroskopis.  Pati  benar-benar  bersifat biodegradable dalam  berbagai  kondisi  lingkungan.  Pati  dapat  dihidrolisis  menjadi  glukosa  oleh mikroorganisme  atau enzim, dan kemudian dimetabolisme menjadi karbon dioksida dan air  (Dyah, 2000).
Tanaman alpukat ( Persea americana , Mill)  merupakan tanaman  yang berasal dari daratan tinggi Amerika  Tengah  dan  memiliki  banyak  varietas  yang  tersebar  di  seluruh  dunia.  Menurut  Winarti  & Purnomo  (2006)  biji  alpukat  mengandung  pati  sebesar  80,1%  dengan  kadar amilosa 43,3%  dan amilopektin 36,8%  (Chandra, 2013).
Winarti (2006) dalam penelitiannya yang berjudul  pengaruh pH dan jenis pelarut pada perolehan dan  karakterisasi  pati  dari  pati  biji  alpukat  dengan  memperoleh  kadar  pati  terbaik  sebesar  74,68  %. Kandungan pati dalam biji alpukat yang terbilang cukup tinggi menjadikan alpukat berpotensi menjadi bahan baku bioplastik.
Ampas rumput laut dapat digunakan sebagai bahan baku biodegradable film. Pada industri rumput laut bagian yang digunakan hanya sekitar 30 - 35%, sedangkan 65 - 70% menjadi limbah yang belum banyak dimanfaatkan (Wekridhany, 2012).
Berdasarkan hal tersebut, salah satu solusi terbaik untuk mengatasi pencemaran lingkungan akibat sampah  plastik  adalah  dengan  membuat  plastik biodegradable (bioplastik).  Bioplastik  merupakan plastik  yang  seluruh  atau  hampir  seluruh  komponennya  berasal  dari  bahan  baku  yang  dapat diperbaharui.  Bioplastik  mempunyai  sifat  ramah  lingkungan  karena  sifatnya  yang  dapat  kembali  ke alam.  Bioplastik  dirancang  untuk  memudahkan  proses  degradasi  terhadap  reaksi enzimatis mikroorganisme pengurai seperti bakteri dan jamur.

## METODE PENELITIAN
Metode  penelitian  ini  adalah  penelitian  eksperimen (true  experiment) ,  diartikan  sebagai  metode yang  digunakan  untuk  mencari  pengaruh  perlakuan  tertentu  terhadap  yang  lain  dalam  kondisi  yang terkendalikan.  Sampel  pada  penelitian  ini  adalah  rumput  laut  yang  dihaluskan  dengan  air,  pati  biji alpukat serta pati singkong. Masing-masing bahan yang telah dihaluskan kemudian diekstrak patinya dan  dibuat  bioplastik  dengang  perbandingan  3:8:1. Hasil  bioplastik  kemudian  diuji  karatkeristiknya menggunakan instrument FTIR, uji tensile strength, dan uji biodegradable dalam tanah selama 14 hari.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil sintesis bioplastik yang dilakukan dari rumput laut, pati singkong dan penambahan pati biji alpukat dengan perbandingan konsentrasi masing-masing yaitu 3:8:1 diperoleh produk sebagai berikut.
Hasil sintesis bioplastik memiliki warna yang bening dengan sedikit kemerahan. Warna kemerahan ini  disebabkan  karena  biji  alpukat  memiliki  senyawa  fenolik  dopa  (3,4-dihidroksi  fenilalanin). Senyawa fenolik tersebut dapat menyebabkan adanya reaksi pencoklatan (browning) secara enzimatik yang  disebabkan  oleh  reaksi  antara  oksigen  dengan  substrat  fenolik  dengan  katalisator  polifenol oksidase.
Polifenol  oksidase  adalah  enzim  yang  mengandung  tembaga  (Cu)  yang  mengkatalis  oksidasi senyawa  fenol.  Aktivitas  tersebut  mengubah  gugus  monofenol  menjadi  O-hidroksi  fenol  (difenol), yang  selanjutnya  diubah  lagi  menjadi  o-kuinon.  O-kuinon  mengalami  polimerisasi  non  enzimatik menghasilkan melanin yang merupakan pigmen berwarna gelap (C. Queiroz 2008).
Gambar 1. Hasil Sintesis Bioplastik
Gambar 2 Hasil Karakterisasi gugus fungsi pada bioplastik menggunakan FTIR
Hasil  sintesis  bioplastik  dari  rumput  laut,  pati  singkong,  dan  pati  bji  alpukat  kemudian dikarakterisasi dengn FTIR. Tujuan dari uji FTIR untuk mengetahui gugus-gugus fungsi dari bioplastik biji alpukat.
Analisis pada bioplastik dari biji alpukat terdapat bilangan gelombang 3256 cm -1 yang menunjukkan adanya  gugus  O-H  alkohol.  Bilangan  gelombang  2924  cm -1 menunjukkan  ikatan  C-H  alkana. Kemudian  bilangan  gelombang1638  cm -1 menunjukkan  adanya  gugus  khas  pati  yaitu  ikatan  C-C. Selain  itu  pada  rentang  frekuensi  900-1250  cm -1 yaitu  930,  989, 1077 dan  1149  cm -1 menunjukkan adanya gugus C-O pada pati (Chandra, 2013).
Munculnya bilangan gelombang tersebut pada bioplastik mengindikasi telah terjadi interaksi berupa ikatan  hidrogen  amilum-amilopektin.  Hasil  FT-IR  pada  bioplastik  ini  menunjukkan  tidak  adanya kemunculan gugus fungsi yang baru, dengan kata lain secara kimia tidak terjadi perubahan, sehingga proses pembuatan bioplastik merupakan pencampuran secara fisik   (A. Sofia, 2017).
Biodegradasi adalah penyederhanaan sebagian atau penghancuran seluruh bagian struktur molekul senyawa  oleh  reaksi-reaksi  fisiologis  yang  dikatalisis  oleh  mikroorganisme  (Madsen,  1997  dalam Ummah (2012)). Metode yang digunakan adalah metode soil burial test (Subowo dan Pujiastuti, 2003 dalam  Ummah  (2012))  yaitu  dengan  metode  penanaman  sampel  dalam  tanah.  Sampel  berupa  film bioplastik ditanamkan pada tanah yang ditempatkan dalam pot dan diamati per-hari terdegradasi secara sempurna.  Proses  degradasi  film  plastik  dalam  tanah.  Analisis  biodegradasi  film  plastik  dilakukan melalui pengamatan film secara visual.
Hasil  dari  uji  degradarsi  bioplastik  biji  alpukat  yaitu  biji  alpukat  mengalama  tingkat  degradasi sebanyak  53,54%.  Dari  hasil  degradasi  tersebut,  dapat  dilihat  bahwa  hasil  sintesis  bioplastik  telah terurai lebih dari setengahnya hanya dalam waktu 14 hari. Hal ini terjadi berkaitan dengan hidrolisis pati oleh mikroorganisme, dimana pati dapat dihidrolisis menjadi glukosa oleh mikroorganisme atau enzim, dan kemudian dimetabolisme menjadi karbon dioksida dan air (Dyah, 2000).
Selanjutnya, mikroorganisme akan menguraikan polimer-polimer dengan mengkatalisis hidrolisis dan  oksidasi  molekul  karbohidrat  yang  dimiliki  dalam  biji  alpukat.  Mikroorganisme  yang mengkonsumsi pati akan membentuk pori-pori dalam matrik polimer dan memberikan gugus-gugus yang rentan untuk terdegradasi (Park, 2002).
Kekuatan  tarik  merupakan  tegangan  maksimum  yang  dibutuhkan  oleh  spesimen  untuk  menahan gaya yang diberikan. Pengujian kekuatan tarik dari campuran rumput laut, variasi pati biji durian dan alpukat  serta  penambahan  pati  singkong  merupakan  faktor  yang  penting  untuk  menentukan  kondisi optimum sifat mekanis bioplastik yang diinginkan.
Hasil  sintesis  bioplastik  biji  alpukat  memiliki  kekuatan  tarik  1.01  mPA,  memiliki  besar pemanjangan 0.93% dan memiliki pemanjangan ketika terjadi break 0.5%. Faktor yang memengaruhi kekuatan tensile strength pada bioplastik adlah adanya kandungan amilosa pada biji alpukat. Amilosa adalah polimer rantai lurus D-glukosa yang memainkan peran yang sangat penting dalam pembentukan lembaran film yang kuat. Semakin tinggi kandungan amilosa semakin tidak elastis lembaran film (D. R. Lu, C. M. Xiao, and S. J. Xu, 2009).

## KESIMPULAN
Berdasarkan pada penelitian komposit film dari campuran rumput laut, pati singkong dan pati biji alpukat telah dikembangkan. Berdasarkan karakteristik gugus fungsi, mekanis dan kemampuan terurai, komposit  film  bioplastik  yang  dicampur  dengan  biji  alpukat  telah  menunjukkan  karakteristik  yang menjanjikan  untuk  aplikasi  bioplastik  dalam  industri  pengemasan.  Hal  ini  ditinjau  hasil  pengujian terhadap komposit film bioplastik pada penambahan pati biji tersebut, dimana komposit film bioplastik dari pati biji alpukat mempunyai kemampuan 53.54%. terdegradasi dalam tanah selama 14 hari. Selain itu,  kekuatan  pemanjangan  (tensile  strength)  pati  biji  alpukat  yaitu  sebesar  1,01  mPA  serta  hasil perpanjangan  0,93%  dan  perpanjangan  putus  0,5%.  Spektra  IR  menunjukkan  tidak  adanya  gugus fungsional baru.

## REFERENSI
A. Ali, M. S. Memon. 2008. Incorporation of Enteromorpha procera Ahlner as nutrition supplement in chick's feed. International Journal Biology and Biotechnology : 211-214.
A. Sofia, A.T. Prasetya, dan E. Kusumastuti. 2017. Komparasi Bioplastik Kulit Labu Kuning Kitosan dengan Plasticizer dari Berbagai Variasi Sumber Gliserol. Indonesian Journal of Chemical Science, 6( 2 ) : 110-116.
Afif ,Muhammad., Wijayati, Nanik., Mursiti, Sri. 2018. Pembuatan dan Karakterisasi Bioplastik dari Pati Biji Alpukat-Kitosan dengan Plasticizer Sorbitol. Indonesian Journal of Chemical Science.
Atmaja, M. W. 2016. Pembuatan dan Karakterisasi Film Pati Kulit Ari Singkong/Kitosan. Indonesia Journal of Chemical Science: 28-35.
C. Queiroz, M. L. M. Lopez, E. Fialho, V. L. V. Mesquita. 2008. Polyphenol Oxidase: Characteristics and Mechanisms of Browning Control. Food Review International : 361-375.
Chan, H. T. 1983. Handbook Of Tropical Foods. New York and Bassel: Marcel Dekker Inc.
Chandra, A. 2013. Pengaruh pH dan Jenis Pelarut pada Perolehan dan Karakterisasi Pati Biji Alpukat. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia, Teknologi Oleo dan Petrokimia Indonesia. Riau.
Damayanti, Dessy. 2003. Teknologi Proses Pembuatan dan Karakterisasi Plastik dari Bahan Campuran Polipropilen dan Tapioka. Skripsi . Bogor : IPB
Dyah,  O.  Y.  Primarini.  2000.  Some  Enzyme  Properties  of  Raw  Starch  Digesting  Amylases  of Sterptomyces sp. Starch : 28-32.
D. R. Lu, C. M. Xiao, and S. J. Xu, 2009. Starch-based completely biodegradable polymer materials. Express Polym. Lett., 3(6): 366–375.
Julianto.  2014. Tabloid  Sinar  Tani .  Diakses  di  http://tabloidsinartani.com/content/read/produksi- singkong-nasional (accessed Mei 2019).
Lehninger, A. 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Erlangga.
Martina, M. I. Sufiya Putri. 2016. Analisis Plastik Biodegradable Berbahan Dasar Nasi Aking. Jurnal Ilmu Pendidikan Fisika: 9-12.
Nurul Asni, Djonaedi Saleh, Nadia Rahawati. 2015. Plastik Biodegradable Berbahan Ampas Singkong dan Polivinil Asetat. Seminar Nasional Fisika. Jakarta: Universitas Negeri Jakarta. 57-62.
Park,  H.  2002.  Preparatio  and  Properties  Biodegradable  Thermoplasttic  Starch/Clay  Hybrids. Macromolecular Materials and Engineering: 553-558.
Rukmana, R. 1986 . Ubi Kayu, Budidaya, dan Pasca Panen. Yogyakarta: Penerbit Kanisius.
Said,  A.  2018.  Sintesis  Plastik  Biodegradable  Berbahan  Komposit  Pati  Sagu-  Kitosan  Sisik  Ikan Katamba ( Lethrinus lentjam .). Jurnal Inovasi Pendidikan Sains : 23-30.
Singh,  J.  N.  Swamy  dan  B.  2010.  Bioplastics  and  global  sustainability. Plastics  Research  Online Society of Plastics Engineers
Ummah,  Natiqoh  Al.  2012.  Uji  ketahanan  Biodegradable  Plastic  Berbasis  Tepung  Biji  Durian Terhadap Air dan Pengukuran Densitasnya . Skripsi , Semarang: Universitas Negeri Semarang.
Utami, Yuli, D & Herti. 2010. Studi Pembuatan Dan Karakteristik Sifat Mekanik Dan Hidrofobilitas Bioplastik Dari Pati Sorgum. Jurnal Rekayasa Kimia Dan Lingkungan. 7(4): 190-195.
Wekridhany, A. 2012. Pengaruh Rasio Selulosa/ NaOH pada Tahap Alkalinisasi terhadap Peningkatan Produksi  Natrium  Karboksimetil  selulosa  (  Na-CMC)  dari  Residu  Rumput  Laut  Eucheuma Spinossum. Jurnal Penelitian Jurusan Teknik Kimia .
Winarno, F. G. 1984 . Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Gramedia.
Winarno, F. 1990. Singkong dan Pengolahannya. Jakarta: Penerbit Aksara Baru.
Winarti, S. 2006. Olahan Biji Buah. Surabaya: Trubus Agrisarana.
Yorita, N. 2010. Karakteristik Permen Jelly Rumput Laut Kappaphycus alvarezzi dengan Penambahan Pati Termodikfikasi Sebagai Bahan Pengisi. Skripsi. IPB.
Yamaguchi, V. E. Rubatzky dan M. 1995. Sayuran Dunia. Bandung: ITB.
Zulferiyenni. 2014. Pengaruh Konsentrasi Gliserol Dan Tapioka Terhadap Karakteristik Biodegradable Film  Berbasis  Ampas  Rumput  Laut  Eucheuma  cottonii. Jurnal  Teknologi  dan  Industri  Hasil Pertanian : 257-273.