Jurnal Fisika dan Terapannya (2021) Vol. 8 (1): 65 - 72 DOI: 10.24252/jft.v8i1.21211 JURNAL FISIKA DAN TERAPANNYA p-ISSN: 2302-1497, e-ISSN: 2715-2774 http://journal.uin-alauddin.ac.id/index.php/jft

## STUDI  KUALITAS  FILM  PLASTIK BIODEGRADABLE
BERBASIS  PATI  JAGUNG  KETAN  (ZEA  MAYS  CERATINA) DENGAN PENAMBAHAN KITOSAN DAN VIRGIN COCONUT OIL (VCO)

## Nur Safitri, Rahmaniah, dan Iswadi
Jurusan Fisika, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Islam Negeri Alauddin Makassar
email: nursfitri22@gmail.com

## INFO ARTIKEL

## Status artikel:
Diterima: 29 Mei 2021 Disetujui: 18 Juni 2021 Tersedia  online:  30  Juni 2021 Keywords : Biodegradable Plastic Film, Waxy Corn, Tensile Strength, Elongasi, FTIR.

## ABSTRACT
Biodegradable  plastics  are  plastics  made  from  renewable sources and are biodegradable and environmentally friendly. To  minimize  the  use  of  synthetic  plastics,  research  was carried  out  on  the  manufacture  of  biodegradable  plastics from  glutinous  corn  starch  (Zea  maysCeratina)  with  the addition  of  chitosan  and  Virgin  Coconut  Oil  (VCO).  This study  aims  to  see  the  quality  of  the  biodegradable  plastic film  of  glutinous  corn  starch  with  the  addition  of  chitosan and  VCO.  The  quality  test  carried  out  is  a  mechanical  test consisting  of  a  water  resistance  absorption  test,  a tensilestrength test and an elongation test. FTIR analysis and biodegradability  tests  were  also  carried  out.  The  results showed that the water-resistance test results were sample A of 42.86%, sample B of 25% and sample C of 14.29%. To test the tensile strength obtained sample A of 18.1667 MPa, sample B of 0.5171 MPa and sample C of 2.7215 MPa. For the  elongation  test,  sample  A  was  2.8%,  sample  B  was 3.85%, and sample C was 1.92%. The FTIR analysis results of the three samples showed C-H and O-H groups' presence derived from the constituent materials and the presence of C =  O  and  C-O  groups  indicating  that  the  hydrogel  could  be degraded.  In  the  biodegradability  test,  it  is  known  that  the addition of chitosan and VCO during the decomposition of the  material  because  it  has  anti-microbial  properties.  The data analysis carried out obtained is the value of Indonesian standard for the tensile strength of sample.

## 1. PENDAHULUAN
Penggunan  plastik  yang  semakin  meningkat  memberikan  dampak  buruk terhadap  lingkungan  yaitu  terjadinya  penumpukan  limbah  sampah  plastik  yang semakin  bertambah  tanpa adanya  pengurangan.Hal  ini  disebabkan  karena  plastik yang digunakan adalah plastik sintesis yang terbuat dari minyak bumi yang tidak dapat  diperbaharui  dan  membutuhkan  waktu  ratusan  tahun  agar  dapat  terurai. Plastik  sintesis  banyak  digunakan  sebagai  bahan  pengemas,  peralatan  maupun kebutuan  lainnya  kerena  memiliki  harga  yang  ekonomis,  tahan  air,  tahan  lama, ringan  dan  mudah  diperoleh.  Sehingga,  diberikan  alternatif  plastik  terbuat  dari bahan  yang  terbarukan  dan  terus  dilestarikan  serta  mudah  terurai  di  alam  yaitu plastik biodegradable atau  bioplastik.  Plastik biodegradable merupakan  polimer plastik yang bisa diurai oleh mikroorganisme dalam tanah yang akan menghasilkan senyawa dan air yang tidak berbahaya bagi lingkungan.
Penelitian  pembuatan  plastik  yang  dapat  terdegradasi  oleh  alam  sudah banyak dilakukan sebelumnya dengan berbagai cara. Pada penelitian Sriwahyuni (2018)  tentang  “Pembuatan  bioplastik  dari  kitosan  dan  pati  jagung  dengan menggunakan  glutaraldehid  sebagai  pengikat  silang”  dan  penelitian  dari  Pamilia Coniwanti (2014) tentang “Pembuatan film palstik biodegradabel dari pati jagung dengan penambahan kitosan dan pemplastis gliserol”.
Dalam  pembuatan  bioplastik  biasanya  digunakan  kitosan  dan  gliserol. Kitosan merupakan senyawa turunan dari kitin yang berasal dari diasetilasi limbah pengolahan  hasil  laut.  Penggunaan  kitosan  sebagai  zat  penguat  dan  menambah ketahanan terhadap air pada plastik biodegradabel. Akan tetapi campuran pati dan kitosan membuat plastik biodegradabel menjadi kaku dan mudah retak. Sehingga perlu ditambahkan giserol sebagai plasticizer dalam meningkatkan kelenturan agar plastik yang dihasilkan fleksibel, elastis dan tidak mudah putus. Selain gliserol yang digunakan sebagai plasticizer adalah sorbitol. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Pamelia Coniwanti  menunjukkan bahwa pengaruh penambahan gliserol dan VCO ( Virgin Coconut Oil ) membuat film lebih elastis. Salah satu bahan utama dalam pembuatan plastik biodegradable adalah pati. Pati  merupakan  cadangan  karbohidratyang  terdapatpada  tumbuh-tumbuhan  dan biasanya  tersimpan  pada  umbi,  biji  dan  batang.  Salah  satu  tumbuhan  yang mengandung pati adalah jagung ketan atau jagung pulut dengan amilosa 0-7% dan amilokeptin 93-100%. Pada pembuatan plastik biodegradable ditambahkan bahan aditif kitosan sebagai penguat dan Virgin Coconut Oil (VCO) sebagai platicizer. Virgin  Coconut  Oil (VCO)  merupakan  salah  satu  jenis  minyak  yang terbentuk  dari  oksigen,  rantai  hidrogen  dan  karbon  serta  mengandung  gugus karboksilat  yang  disebut  asam  lemak  (Muis,  2018). Berdasarkan  hasil  penelitian yang dilakukan dr Concrado Dayrit berasal dari Filipina menyatakan bahwa VCO mengandung  asam  lemak  berupa  asam  kaprat  dan  asam  laurat  yang  mampu membunuh virus. Senyawa dalam VCO ini termasuk senyawa monogliserida yang memiliki  sifat  antibakteri  dan  antioksidan,  sehingga  berpotensi  sebagai  anti mikroba,  anti  jamur  dan  anti  virus  (Sutomo,  2006).  Sehingga,  VCO  banyak dimanfaatkan dalam beberapa produk yaitu produk pangan, farmasi dan kosmetik. Pada penelitian Coniwanti dkk (2014), penambahan antara gliserol dan VCO pada
edible film pati tepung aren terhadap sifat mekaniknya dapat membuat film lebih elastis.  Dalam  penelitian  tersebut,  VCO  juga  digunakan  untuk  diinkorporasi  ke dalam bahan agar mencegah bakteri terkontaminasi pada makanan sehingga akan aman digunakan untuk kemasan makanan. Untuk itu, VCO akan digunakan sebagai plasticzer pengganti gliserol.

## 2. METODE PENELITIAN
Metode penelitian yang digunakan dalam pembuatan plastik biodegradable dilakukan dengan beberapa tahapan yaitu (1) Tahap studi literatur, mengumpulkan referensi  dari  beberapa  buku,  jurnal,  internet  dan  penelitian-penelitian  yang sebelumnya  untuk  memperoleh  teori  dan  standar  kualitas  sebagai  acuan  dari pembuatan  plastik biodegradable. (2)  Persiapan  alat  dan  bahan  yang  dimulai dengan  pembuatan  pati  jagung  sebagai  bahan  utama.  (3)  Pembuatan  plastik biodegradable dimulai  dari  pembuatan  larutan  pati  kemudian  dilakukan penambahan larutan kitosan dan VCO sesuai dengan komposisinya dengan sampel A adalah campuran pati dan kitosan, sampel B adalah campuran pati dan VCO dan sampel  C  adalah  campuran  pati,  kitosan  dan  VCO.  (4)  Pengujian  kualitas,  uji kualitas  yang  dilakukan  berupa  pengujian  daya  serap  terhadap  ketahanan  air,  uji kuat tarik, elongasi, analisis FTIR dan uji biodegradabilitas. (5) Analisis, melalui tahapan  ini  penulis  melakukan  analisis  data  hasil  uji  untuk  mengetahui  hasil pembuatan yang sesuai dengan kualitas SNI 7818:2014.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Uji Daya Serap terhadap Ketahanan Air
Uji  daya  serap  terhadap  ketahanan air  dilakukan  dengan membandingkan massa sebelum dan sesudah sampel direndam selama 10 s dalam air. Pengujian ini akan memberikan informasi tentang tingkat ketahanan plastik biodegradable yang dihasilkan terhadap air. Hasil pengujian daya serap terhadap ketahanan air dengan sampel A adalah plastik biodegradable dari campuran pati dan kitosan, sampel B adalah plastik biodegradable dari campuran pati dan VCO dan sampel C adalah plastik biodegradable dari campuran pati, kitosan dan VCO diperoleh hasil seperti pada gambar 1 berikut :
Gambar 1. Hasil pengujian daya serap, sampel A adalah campuran pati dan kitosan, sampel B adalah campuran pati dan VCO dan sampel C adalah campuran pati, kitosan dan VCO.
Berdasarkan dari gambar 1 diketahui bahwa adanya penambahan VCO pada komposisi  sampel  membuat  daya  serap  terhadap  ketahanan  air  berkurang.  Ini disebabkan karena adanya VCO yang bersifat hidrofobik (tidak  mudah larut dalam air). Hasil ini sama dengan hasil penelitian  yang dilakukan Susilowati dan Luluk (2013),  adanya  penambahan  VCO  mengurangi  aktivitas swelling karena  VCO memiliki  sifat  hidrofobik  sehingga  akan  lebih  sukar  dalam  menyerap  air  karena dapat  menahan  atau  menurunkan  permeabilitas  uap  air  pada edible film  kitosan. Selain  itu,  menurut  Sriwahyuni  (2018)  adanya  penambahan  kitosan  menurunkan kelembaban  bioplastik.  Kitosan  juga  memiliki  sifat  hidrofobik  sehingga  sampel dengan  penambahan  VCO  dan  kitosan    memiliki  nilai  daya  serap  terendah  dari sampel campuran lain. Namun, persentase daya serap yang diperoleh masih belum memenuhi dari SNI 7818:2014 dan SNI sifat mekanik plastik.

## 3.2. Uji Kuat Tarik dan Elongasi
Uji  kuat  tarik  yang  dilakukan  menggunakan  alat Mechanical  Universal Machine  (AND  MCT-2150) .  Pengujian  ini  untuk  mengetahui  tingkat  kekuatan bahan sebelum terputus. Pada proses pembuatan plastik biodegradable akan terjadi perubahan fisika ketika mengalami pemanasan dan pencampuran sehingga bahan akan lebih homogen dan strukturnya akan semakin rapat akibatnya nilai kuat tarik yang  dihasilkan  semakin  tinggi  karena  diperlukan  energi  yang  besar  untuk memutus ikatannya (Coniwanti dkk, 2014).
50 45,45 20 42,86 25 23,08 57,14 28,57 14,29 0 10 20 30 40 50 60 Sampel A Sampel B Sampel C D a y a S er a p ( % ) Data 1 Data 2 Data 3
Gambar 2. Hasil uji kuat tarik sampel A adalah campuran pati dan kitosan, sampel B adalah campuran pati dan VCO dan sampel C adalah campuran pati,
kitosan dan VCO.
Gambar  2  menunjukkan  grafik  nilai  kuat  tarik  pada  sampel  uji  dengan komposisi campuran bahan yang berbeda. Sampel dengan komposisi penambahan kitosan memiliki nilai kuat tarik yang lebih besar dibandingan dengan sampel tanpa penambahan kitosan. Hasil yang sama diperoleh dari penelitian Hayati dkk (2020) bahwa adanya penambahan  kitosan memberikan pengaruh terhadap kuat tarik film plastik  yang  dihasilkan,  semakin  banyak  kitosan  yang  diberikan  maka  semakin tinggi nilai kuat tarik yang dihasilkan. Penambahan kitosan dapat menambah nilai kuat  tarik  pada  plastik  biodegradable,  akan  tetapi  adanya  penambahan  VCO menurunkan nilai kuat tarik. Hal ini sama dengan penelitian Susilowati dan Luluk (2013), adanya penambahan VCO menurunkan kuat tarik karena sifatnya yang non polar sehingga ikatan polar dari air dan non polar dari VCO tidak stabil. Namun, nilai  kuat  tarik  tertinggi  yang  diperoleh  telah  memenuhi  SNI  7818:2014  dengan nilai kuat tarik minimal 13.7 MPa.
Dari pengujian kuat tarik juga dapat diperoleh uji elongasi yang merupakan uji  yang  dilakukan  untuk  mengetahui  perubahan  panjang  yang  diperoleh  akibat suatu gaya.
18,1667 0,5171 2,7215 0 5 10 15 20 Sampel A Sampel B Sampel C k u a t ta ri k ( M P a )
Gambar 3. Hasil uji elongasi sampel A adalah campuran pati dan kitosan, sampel B adalah campuran pati dan VCO dan sampel C adalah campuran pati,
kitosan dan VCO
Hasil  uji  nilai  elongasi  sampel  menunjukkan  bahwa  sampel  dengan penambahan  kitosan  mengalami  penurunan  dan  adanya  penambahan  VCO meningkatkan  nilai  elongasi.  Nilai  elongasi  pada  sampel  C  paling  rendah  dari sampel  lainnya.  Hal  ini  sama  dengan  penelitian  yang  dilakukan  Susilowati  dan Luluk (2013) memperoleh bahwa pada penambahan VCO akan meningkatkan % elongasi  dari  sebuah edible film.  Begitu  pula  pada  penelitian  yang  dilakukan Coniwanti dkk (2014) bahwa penambahan konsentrasi VCO berpengaruh terhadap nilai elongasi karena adanya kandungan asam laurat pada VCO.

## 3.3. Analisis FTIR
Analisis  FTIR    dilakukan  untuk  mengetahui  gugus  fungsi  pada  plastik biodegradable (Suryati dkk, 2016) . Hasil analisis FTIR diperoleh gugusfungsi yang terdapat pada sampel yaitu sebagai berikut.
Tabel 1. Gugus fungsi hasil analisis FTIR (Data Primer, 2020)
No Tipe Vibrasi Regangan
Rentan Serapan
(cm -1 ) Serapan Plastik Biodegradabel (cm -1 ) Sampel A Sampel B Sampel C 1. C=O 1750-1735 1743.59 1742.25 1744.36 2. C-O 1260-1050 1076.71 1077.75 1077.73 3. O-H 3500-3200 3285.73 3285.27 3258.40 4. C-H 3000-2850 2920.78 2923.43 2922.23 5. C=C 1680-1600 1637.36 1636.25 1632.82 6. C ≡ C 2250-2100 2112.20 2141.66 2116.76
2,8 3,85 1,92 0 1 2 3 4 5 Sampel A Sampel B Sampel C el ongas i (% )
Gugus OH menandakan gugus tersebut berasal dari amilosa dan amilokeptin yang merupakan senyawa penyusun pati. Selain itu ditemukan gugus lain seperti C=O,  C-H,  C-O,  C=C  dan  C ≡ C.  Hasil  ini  hampir  sama  dengan  penelitian Muhammad Nur Alam dkk (2018) sebelumnya, menunjukkan puncak gelombang pada  tipe  gugus  C-H,  C=O,  C-O-C  dan  N-H    merupakan  puncak  khas  yang menunjukkan  adanya  kandungan  kitosan.  Begitu  pula  dengan  adanya  bilangan puncak  dari  gugus  fungsi  karbonil  (C=O)  dan  ester  (C-O)  menunjukkan  bahwa hidrogel dapat terdegradasi (Darni dkk, 2009). Selain itu pada penelitian Darni dan Herni  (2010)  menjelaskan  bahwa  bahan  plastik biodegradable adalah  proses blending yang terjadi secara fisika karena tidak adanya gugus fungsi baru sehingga masih memiliki sifat hidrofilik yang menyebabkan nilai daya serapnya tinggi. Dari  hasil  analisa  FTIR  juga  diperoleh  bahwa  panjang  gelombang  yang terbaca  dari  sampel  menunjukkan  tidak  adanya  gugus  baru  sehingga  proses pencampurannya  tidak  memberikan  reaksi  pada  bahan  penyusun  dan  sifat  dari plastik biodegradable yang dibuat tetap memiiki sifat  bahan penyusunnya seperti plastis, memiliki anti mikroba dan mudah terurai.

## 3.4. Uji Biodegradabilitas
Uji  biodegradabilitas  dilakukan  untuk  mengetahui  persentase  kerusakan dalam  jangka  waktu  tertentu  (Ummah,  2013).  Dari  hasil  uji  biodegradabilitas diperoleh  sampel  A  mulai  terdegradasi  pada  hari  kedua,  sampel  B  mulai  hari pertama dan sampel C mulai hari ketiga. Sampel dengan penambahan VCO dan kitosan memiliki laju paling lama disebabkan kandungan antimikroba pada kedua bahan aditif tersebut.

## 4. SIMPULAN
Hasil  uji  yang  dilakukan  menunjukkan  bahwa  setiap  sampel  memiliki kualitas yang berbeda berdasarkan komposisinya. Sampel terbaik yaitu sampel A yang memiliki kuat tarik memenuhi standar SNI 7818: 2014 sebesar 18.1667 MPa. Untuk uji daya serap terbaik yaitu sampel C sebesar 14.29. Untuk analisis FTIR ketiga  sampel  menunjukkan  adanya  gugus  C=O  dan  C-O  bahwa  hidrogel  dapat terdegradasi. Untuk uji biodegradabilitas sampel C memiliki laju paling lama pada proses degradasi.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Coniwanti, Pamili, Linda Laia dan Mardiyah Rizka Alfira. 2014. Pembuatan Film Plastik Biodegradable dari Pati Jagung dengan Penambahan Kitosan dan Pemplastis  Gliserol.  Jurnal  Teknik  Kimia. Palembang:  Universitas Sriwiaya.
Darni, Yuli dan H. Utami. 2010. Studi Pembuatan dan Karakteristik Sifat Mekanik dan  Hidrofobisitas  Bioplastik  dari  Pati  Sorgum. Lampung:  Universitas Lampung.
Darni, Yuli, Tosty M Sitorus dan Muhammad Hanif. 2014. Produksi Bioplastik dari Sorgum  dan  Selulosa  secara  Termoplastik. Lampung:  Universitas Lampung.
Nur Safitri, dkk. / Jurnal Fisika dan Terapannya (2021) Vol. 8 (1): 65 - 72
Hayati, Kholisoh., Claudia Candra Setyaningrum dan Siti Fatimah. 2020. Pengaruh Penambahan  Kitosan  terhadap  Karaktristik  Plastik  Biodegradable  dari Limbah Nata de Coco dengan Metode Inversi Fasa. Surakarta: Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Meriatna. 2008. Penggunaan Membran Kitosan Untuk Menurunkan Kadar Logam Krom  (Cr)  dan  Nikel  (Ni)  dalam  Limbah  Cair  Indusri  Pelapisan  Logam. Medan: Universitas Sumatera Utara.
Muis,  Anton.  2018. Pembuatan  Oleokimia  dari  Virgin  Coconut  Oil  melalui  Proses Fraksinasi  dan  Esterifikasi. Manado:  Balai  Riset  dan  Standarisasi  Industri Manado.
Nahwi,  Naufal  Fadli.  2016. Analisis  Pengaruh  Penambahan  Plasticizer  Gliserol pada  Karakteristik  Edible  Film  dari  Pati  Kulit  Pisang  Raja,  Tongkol Jagung dan Encek Gondok. Malang: UIN Maulana Malik. PlasticEurope.  2017. What  is  Plastic,  http://www.plasticseurope.org/  what-is plastic.aspx . [5 Januari 2020].
Purnavita,  Sari.,Dyionisius  Yoga  Subandriyo,  dan  Ayu  Angrgraeni.  2020. Penambahan Gliserol terhadap Karakteristik Bioplastik dari Komposit Pati Aren dan Glukomanan. Semarang: Politeknik Katolik Mangunwiiaya. Situmorang,  Harrison  dan  M.  Hendra  S.Ginting.  2014. Kajian  Awal  Pembuatan Film  Plastik  (Bahan  Plastik  Pengemas  Makanan)  dari  Pati  Batang  Ubi Kayu . Medan: USU. Smith, Alison M. 2001. The Biosynthesis of Starch Granules . Norwich UK: John Innes Centre.
Sriwahyuni.  2018. Pembuatan  Bioplastik  dari  Kitosan  dan  Pati  Jagung  dengan Menggunakan  Glutaraldehid  Sebagai  Pengikat  Silang. Makassar:  UIN Alauddin Makassar.
Suryati, Meriatna dan Marlina. (2016). Optimasi Proses Pembuatan Bioplastik dari Pati  Limbah  Kulit  Singkong.  Jurnal  Teknologi  Kimia .  Lhokseumawe: Universitas Malikussaleh.
Susilowati,  Endang  dan  Luluk  Fajri.  2013. Pembuatan  Edibel  Film  Kitosan- Maizena  dengan  Aditif  Virgin  Coconut  Oil  (VCO)  sebagai  Material Pengemas Anti Bakteri. Surakarta: UNS Thermo, N. 2011. Introduction to Fourier Transform Infrared Spectrometry. USA: Thermo Nicolet Corporation.
Ummah,  Nathiqoh  Al.  (2013).  Uji  Ketahanan  Biodegradable  Plastic  Berbasis Tepung Biji Durian (Durio Zibethinus Murr) Terhadap Air Dan Pengukuran Densitasnya [Skripsi] . Semarang: Universitas Negeri Semarang.