EISSN: 2407-7690 https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/jmr

## Pengolahan Bioplastik Dari Campuran Gliserol, CMC Dan Karagenan

## Muhammad Abdul Zaky*, Rini Pramesti, Ali Ridlo
Departemen Ilmu Kelautan, Fakultas Perikanan dan Ilmu Kelautan, Universitas Diponegoro, Jl. Prof. H. Soedarto S.H, Tembalang, Semarang, Jawa Tengah 50275 Indonesia
* Corresponding author, email : muhammadabdulzaky03@gmail.com
ABSTRAK :  Indonesia  menghasilkan  64  juta  ton  sampah  di  laut  dan  3,2  juta  ton  di  antaranya adalah  plastik.  Pencemaran  tersebut  mendorong  pencarian  plastik  berbahan  dasar  ramah lingkungan yang dapat terurai . Bioplastik yang merupakan alternatif kemasan plastik dan bersifat ramah  lingkungan.  Berbagai  bahan  dasar  pembuatan  bioplastik  telah  ditemukan,  salah  satunya dasar  karagenan.  Penelitian  ini  bertujuan  mengetahui  karakteristik  bioplastik  hasil  ekstraksi karagenan rumput laut Kappaphycus alvarezii dan mengetahui konsentrasi terbaik bioplastik hasil ekstraksi  karagenan  berdasarkan  tebal  film,  kuat  tarik  dan  persen  pemanjangan.  Metode  yang digunakan  adalah  eksperimental  laboratoris.  Ekstraksi  menggunakan  perlakuan  alkali  dengan larutan  KOH.  Proses  ekstraksi  menghasilkan  tepung  karagenan  yang  digunakan  sebagai  bahan pembuatan bioplastik. Pembuatan bioplastik menggunakan campuran karagenan dengan 5 variasi massa karagenan, gliserol 10 ml dan 1,2 g CMC. Hasil ekstraksi menghasilkan rendemen 41,12%, kadar air 2,75%, kadar abu 19,10%, kekuatan gel 452,38 dyne/cm 2 dan viskositas 8,33 cP.  Hasil penelitian tentang nilai ketebalan film bioplastik terbaik pada karagenan 3,5 g yaitu 0,093 mm, kuat tarik terbaik pada 1,5 g yaitu 2,587 Mpa, elongasi terbaik pada karagenan 1,5 g sebesar 44,992%. Berdasarkan data tersebut, hasil penelitian ini dapat diaplikasikan sebagai kemasan primer produk pangan.
Kata kunci : Kappaphycus alvarezii; karagenan; bioplastik

## Bioplastic Processing Of Mixed Glycerol, Cmc And Carrageenan
ABSTRACT  :  Sea  pollution  in  Indonesia  has  increased  every  year  with  one  of  the  pollutants  is plastic. Indonesia produces 64 million tons of waste at sea and 3.2 million tons of which are plastic. The pollution is encouraging researchers to create plastic-based materials that are environmentally friendly  and  biodegradable.  Bioplastics  are  an  environmentally  friendly  alternative  to  plastic packaging.  This  study  aims  to  determine  the  characteristics  of  bioplastics  extracted  from Kappaphycus alvarezii seaweed carrageenan and determine the best concentration of bioplastics from  the  extraction  based  on  film  thickness,  tensile  strength,  and  elongation  percentage.  The method that used in the research is experimental laboratory. The extraction uses alkaline treatment with  KOH  solution.  The  extraction  process  produces  carrageenan  flour  which  will  be  used  as  a bioplastic  material.  Making  bioplastics  using  a  mixture  of  carrageenan  with  5  variations  of concentration,  glycerol  10  ml  and  1.2  g  CMC.  The  results  of  extraction  showing  41.12%  yield, 2.75%  moisture  content,  19.10%  ash  content,  452.38  dyne /  cm2  gel  strength,  8.33  cP  viscosity. Carrageenan with the best value of bioplastic film thickness is 3.5 g which is 0.093 mm, the best tensile strength is achieved at 1.5 g with a tensile strength value of 2.587 MPa, the best elongation is  achieved  at  1.5  g  with  a  value  of  44.992%.  Based  on  data  showing  that  this  research  can  be applied as primary packaging for food products.

## Keywords: Kappaphycus alvarezii; carrageenan; bioplastic

## PENDAHULUAN
Plastik  merupakan  bahan  polimer  sintesis  dari  bahan  baku  minyak  bumi  yang  digunakan sehari-hari  karena  bersifat  relatif  kuat,  ringan  dan  murah  sehingga  produksi  dan  industri  plastic kemasan tumbuh dengan cepat.  Berbagai produk makanan dikemas untuk konsumsi sekali pakai karena  sederhana  dan  bersih,  hal  tersebut  menyebabkan  volume  kemasan  industri  makanan meningkat (Zainul, 2017).
Journal of Marine Research Vol 10, No.3 Agustus 2021, pp. 321-326
Plastik di alam mengalami fragmentasi menjadi bentuk yang lebih kecil berupa mikroplastik. Mikroplastik mudah terkonsumsi oleh biota laut karena menyerupai plankton. Biota laut filter feeder berpeluang besar mencerna mikroplastik. Mikroplastik yang terakumulasi dan mengalami transfer ke biota lain melalui bioakumulasi. Mikroplastik dapat mengalami transfer ke manusia dan bersifat karsinogenik.  Dampak  negatif  pemakaian kemasan  plastik telah mendorong  peneliti  berinonavasi menciptakan plastik yang dapat terurai secara alamiah oleh mikroorganisme (Victoria, 2016).
Bioplastik merupakan bahan yang berfungsi mirip dengan plastik yang terbuat dari biomassa atau  sumber  daya  terbarukan  dan  dapat  terdegradasi  secara  alami  oleh  organisme.  Bioplastik umumnya digunakan sebagai wadah, seperti kantong, tas, dan sejenisnya, sebagai pembungkus, seperti  selubung  sosis  dan  sejenisnya,  seperti  pelapis  permen,  cokelat  dan  sejenisnya.  Bahan plastik  yang  dapat  terurai  tersebut  merupakan  bioplastik  dengan  atau  tanpa  nutrisi  yang  tidak berdampak bagi kesehatan jika dikonsumsi langsung (Mulyono dan Noryawati, 2012).
Rumput  laut  bersifat renewable ,  mudah  dibudidayakan,  masa  panen  cukup  singkat  dan mengandung  polimer  yang  tesusun  dari  sakarida  (gula),  sehingga  berpotensi  dikembangkan sebagai  bahan  pembuat  bioplastik. Kappaphycus  alvarezii merupakan  komoditas  unggulan penghasil karagenan yang telah dimanfaatkan dalam industri kertas, tekstil, fotografi, pengalengan ikan  dan  pasta.  Karagenan  merupakan  kelompok  polisakarida  galaktosa  yang  diekstraksi  dari beberapa spesies rumput laut merah (Prasetyowati et al., 2008).
Penambahan  pemlastis  pada  pembuatan  bioplastik  diperlukan  untuk  meningkatkan elastisitas dan fleksibilitas bioplastik, pada penelitian ini digunakan pemlastis gliserol. Penggunaan gliserol  pada  pembuatan  bioplastik  merupakan  parameter  penting  yang  mempengaruhi  sifat mekanik bioplasik, karena efek pemlastis pada pembentukan matriks polimer ( Maran et al., 2013). Penggunaan pemlastis gliserol lebih baik dibanding sorbitol, karena bioplasik yang dihasilkan lebih fleksibel  dan  tidak  rapuh,  serta  sifat  mekanik  dan  kenampakannya  tidak  berubah  selama penyimpanan (Oses et al. 2009). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik bioplastik hasil  ekstraksi  karagenan  rumput  laut Kappaphycus  alvarezii dan  mengetahui  konsentrasi karagenan  terbaik  film  bioplastik  dari  hasil  ekstraksi  rumput  laut Kappaphycus  alvarezii berdasarkan tebal film, kuat tarik, dan persen pemanjangan.

## MATERI DAN METODE
Materi yang digunakan adalah rumput laut kering Kappaphycus alvarezii yang diperoleh dari tambak  budidaya  Pulau  Kemojan,  Kepulauan  Karimunjawa  Metode  penelitian  yang  digunakan adalah  metode  eksperimental  laboratoris,  dengan  melakukan  ekstraksi  karagenan,  mengukur karakteristik  karagenan  dan  karakteristik  bioplastik  dengan  pencampuran  karagenan,  cmc  dan gliserol.  Rancangan  yang  digunakan  adalah  Rancangan  Acak  Lengkap  (RAL)  dengan  1  faktor yaitu massa karagenan 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5 g yang dimodifikasi dari metode Guntarti (2012) dengan penggunaan  variasi  karagenan  1,5-4  gr.  Penambahan  pemlastis  Gliserol  dan  CMC  berdasarkan metode Azka (2015) dengan konsentrasi tetap cmc 1,2 g dan gliserol 10 ml. Konsentrasi Bioplastik masing-masing dilakukan pengulangan sebanyak 3 kali. Parameter uji karagenan meliputi uji kadar air, kekuatan gel, viskositas dan uji FTIR. Parameter uji bioplastik meliputi  pengukuran ketebalan film, uji kuat tarik, pengukuran persen pemanjangan dan elongasi.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Ketebalan  film  bioplastik  merupakan  karakteristik  penting  untuk  menentukan  kelayakan bioplastik  sebagai  kemasan  produk  pangan.  Ketebalan  film  ini  mempengaruhi  sifat  fisik  dan mekanik bioplastik lainnya, misalnya kuat tarik, pemanjangan, daya larut dan permeabilitas uap air. Bioplastik  yang  tebal  akan  memberi  perlindungan  yang  lebih  baik  terhadap  produk  pangan  yang dikemas.  Bioplastik  yang  tebal  akan  meningkatkan  kuat  tarik,  tetapi  nilai  pemanjangan  dan  daya larutnya dalam air akan menurun (Ariska & Suyatno 2015).
Hasil  analisis  ragam  (ANOVA)  menunjukkan  ketebalan  yang  dihasilkan  dipengaruhi  massa karagenan  (p>0,05).  Berdasarkan  uji  lanjut  Duncan  konsentrasi  karagenan  berpengaruh  nyata (p>0,05)  terhadap  nilai  persentase  pemanjangan  film.  Hasil  uji  lanjut  Duncan  terhadap  nilai kekuatan  tarik  menunjukkan  massa  karagenan  1,5;  2;  2,5;  3;  3,5  g  tidak  berbeda  nyata.  Pada
penelitian  ini  volume  dan  ukuran  cetakan  yang  digunakan  adalah  sama  untuk  setiap  variasi konsentrasi.  Pengaruh  konsentrasi  karagenan  terhadap  ketebalan  bioplastik  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar  2  menunjukkan  nilai  ketebalan  bioplastik  pada  massa  1,5  g  memiliki  nilai  sebesar 0,025 mm. Nilai ketebalan film bioplastik pada konsentrasi 2 g terjadi peningkatan sebesar 0,052 mm  kemudian  menurun  pada  massa  2,5  g  nilai  ketebalan  bioplastik  menjadi  sebesar  0,046  mm yang selnjutnya meningkat pada massa 3 g ketebalan bioplastik menjadi sebesar 0,072 mm, nilai ketebalan  film  dengan  massa  karagenan  3,5g  menghasilkan  ketebalan  bioplastik  sebesar  0,093 mm.
Hasil  analisis  ketebalan  bioplastik  dari  karagenan Kappaphycus  alvarezii dengan menggunakan  konsentrasi  karagenan  yang  berbeda  menunjukkan  adanya  kenaikkan  nilai ketebalan (mm) sesuai dengan bertambahnya konsentrasi karagenan. Terdapat anomali pada nilai ketebalan  film  dengan  penambahan  massa  karagenan  2,5  g  yang  menunjukkan  nilai  ketebalan bioplastik  lebih  kecil  dibandingkan  massa  karagenan  2  g.  Anomali  ini  diduga  karena  proses penuangan  larutan  bioplastik  yang  tidak  merata  pada  cetakan  karena  larutan  kental  dan  cepat mengering sehingga ketebalan antar sisi tidak sama. Ketebalan bioplastik yang bertambah seiring dengan  kenaikan  konsentrasi  karagenan  karena  konsentrasi  karagenan  sebagai  komponen penyusun  dalam  matriks  bioplastik  dapat  meningkatkan  total  padatan  yang  ada  dalam  larutan bioplastik sehingga  bioplastik  yang  dihasilkan  semakin tebal  (Maryuni et  al., 2018).  Ditambahkan (Handito, 2011) semakin tinggi konsentrasi tepung karagenan yang digunakan akan meningkatkan total  bahan  padatan  terlarut  yang  ada  dalam  larutan  pembentuk  bioplastik,  sehingga  setelah pengeringan dapat menghasilkan bioplastik yang lebih tebal. Ketebalan bioplastik dipengaruhi oleh konsentrasi  padatan  terlarut  pada  larutan  pembentuk  bioplastik.  Hal  ini  terjadi  karena  jumlah polimer  karagenan  semakin  banyak  di  dalam  matriks  bioplastik,  ketebalan  bioplastik  juga dipengaruhi oleh volume penuangan dan ukuran cetakan yang digunakan.
Hasil  analisis  ragam  (ANOVA)  menunjukkan  ketebalan  yang  dihasilkan  dipengaruhi konsentrasi  karagenan  (p>0,05).  Berdasarkan  uji  lanjut  Duncan  seluruh  massa  karagenan berpengaruh  nyata  (p>0,05)  terhadap  nilai  persentase  pemanjangan  film.  Hasil  uji  lanjut  Duncan terhadap  nilai  kekuatan  tarik  menunjukkan  bahwa  massa  karagenan  1,5;  2;  2,5;  3;  3,5  g  tidak berbeda nyata. Pada penelitian ini volume dan ukuran cetakan yang digunakan adalah sama untuk setiap variasi massa karagenan (Gambar 3).
Gambar  3  menunjukkan  pengaruh  massa  karagenan  terhadap  nilai  kuat  tarik  bioplastik. Diperoleh nilai kuat tarik massa karagenan 1,5 g memiliki nilai kuat tarik tertinggi yaitu 2,587 Mpa, dan terendah pada konsentrasi karagenan 2 g yaitu 0,713 Mpa.
Gambar 2. Pengaruh Konsentrasi Karagenan Terhadap Nilai Ketebalan Film Bioplastik
Journal of Marine Research Vol 10, No.3 Agustus 2021, pp. 321-326
Sanyang et al. (2015), menjelaskan bahwa fenomena penurunan kuat tarik karena pengaruh peningkatan  konsentrasi  pemlastis  dapat  dijelaskan  melalui  peran  pemlastis  yang  mengurangi daya  tarik  molekul  yang  kuat  antar  pati  dan  mendorong  pembentukan  ikatan  hidrogen  antara molekul  pati  dan  pemlastis.  Melemahnya  ikatan  hidrogen  diantara  rantai  pati  menyebabkan menurunnya kuat  tarik  edible film.  Secara  umum  nilai kuat  tarik film  bioplastik  pada  penelitian  ini belum memenuhi standar minimal nilai kuat tarik film bioplastik yaitu 3,92 Mpa (Ariska & Suyatno, 2015).
Hasil  penelitian  ini plastisizer yang  ditambahkan  adalah  gliserol.  Larotonda  (2009), menyatakan  gliserol  merupakan  plasticizer  terbaik  pada  edible  film  dari  karagenan  karena  dapat meningkatkan  kuat  tarik,  persentase  pemanjangan  serta  transparansi  film  yang  dihasilkan dibandingkan  jika  menggunakan plasticizer hidrofobik  seperti  tributil  sitrat  dan  tributil  asetil  sitrat. Hasil penelitian elongasi/persen pemanjangan pada Gambar 4
Hasil  uji  elongasi  bioplastik  yang  diperoleh  menunjukkan  adanya  peningkatan  konsentrasi karagenan  sehingga  menyebabkan  nilai  perpanjangannya  semakin  menurun.  Gambar  6 menunjukkan  massa  karagenan  1,5  g  memiliki  nilai  elongasi  tertinggi  yaitu  44,992%  sedangkan massa  2,5g  memiliki  nilai  elongasi  terendah  yaitu  9,830%.  Maryuni et  al .  (2018)  hasil  uji  dengan konsentrasi  karagenan  rendah  dengan  nilai  elongasi  tinggi  dapat  terjadi  karena  sifat  bioplastik dipengaruhi  oleh  komponen  penyusun  utama  dan  tambahan,  baik  jenis  maupun  konsentrasinya. Peningkatan konsentrasi karagenan sebagai biopolimer pencampur menyebabkan padatan terlarut dalam bioplastik semakin meningkat. Semakin banyak molekul karagenan yang membentuk rantai polimer  dalam  matriks  bioplastik  yang  semakin  kuat  sehingga  ruang  dalam  matriks  akan  terisi sehingga  mengurangi gerakan  molekul  polimer sehingga  bioplastik  yang  terbentuk semakin kaku dan  menjadi  tidak  fleksibel  (mudah  patah)  saat  mengalami  perenggangan.  Besar  kecilnya  nilai perpanjangan suatu bioplastik juga dipengaruhi oleh plasticizer yang digunakan.
Gambar 3. Pengaruh Konsentrasi Karagenan Terhadap Nilai Kuat Tarik Bioplastik
Gambar 4. Pengaruh Konsentrasi Karagenan Terhadap Nilai Persen Pemanjangan.
Apabila  dibandingkan  Irianto et  al. (2006),  maka  film  bioplastik  hasil  penelitian  memiliki presentase pemanjangan yang lebih tinggi. Penelitian Irianto et al. (2006) menghasilkan edible film karagenan  dengan  persentase  pemanjangan  hanya  4%.  Nilai  pemanjangan  edible  film  yang dihasilkan  pada  penelitian  ini  tergolong  baik  yaitu  berkisar  9,830  44,992%. Japanese  Industrial Standard menetapkan  persen  pemanjangan  dikategorikan  jelek  apabila  kurang  dari  10%  dan dikategorikan  sangat  baik  apabila  lebih  dari  50%  (Ariska  Suyatno,  2015).  Berdasarkan  nilai  kuat tarik  dan  pemanjangan,  maka  bioplastik  yang  dihasilkan  pada  penelitian  ini  dapat  diaplikasikan sebagai kemasan primer produk pangan.

## KESIMPULAN
Karakteristik  karagenan  hasil  ekstraksi  rumput  laut Kappaphycus  alvarezii rendemen sebesar  41,12%,  kadar  air  sebesar  2,75%,  kadar  abu  sebesar  19,10%,  kekuatan  gel  sebesar 452,38  dyne/cm 2 ,  viskositas  sebesar  8,33  cP.  Perlakuan  massa  karagenan  1,5  g  menghasilkan kuat  tarik  dan  elongasi  terbaik,  sedangkan  ketebalan  bioplastik  terbaik  dicapai  pada  perlakuan karagenan  3,5  g.  Semakin  bertambah  massa  karagenan  mengakibatkan  peningkatan  ketebalan dan kuat tarik, namun mengakibatkan penurunan persen pemanjangan bioplastik.

## DAFTAR PUSTAKA
Anwar,  F.,  Djunaedi,  A.  &  Santosa,  G.W.  2013.  Pengaruh  Konsentrasi  KOH  yang  Berbeda Terhadap Kualitas Alginat Rumput Laut Coklat Sargassum duplicatum JG Agardh. Journal of Marine Research . 2(1):7-14. DOI: 10.14710/jmr.v2i1.2049 Ariska,  R.  E.  &  Suyatno.  2015.  Pengaruh  Konsentrasi  Karagenan  Terhadap  Sifat  Fisik  dan Mekanik  Edible  Film  dari  Pati  Bonggol  Pisang  dan  Karagenan  Dengan  Placticizer  Gliserol. Prosiding Seminar Nasional Kimia, p.C35-C40
Basmal.  J.,  Suryaningrum  &  Yenia  Y.  2005.  Pengaruh  Konsentrasi  dan  Rasio  Larutan  Potasium Hidroksida dan Rumput Laut Terhadap Mutu Karagenan Kertas. Jurnal Perikanan Indonesia, 11(8):29-38. DOI: 10.15578/jppi.11.8.2005.29-38
Diharmi, A., Fardiaz, D., Andarwulan, N. & Heruwati, E. 2011. Karakteristik Karagenan Hasil Isolasi Eucheuma  spinosum  (Alga  merah)  dari  Perairan  Semenep  Madura. Jurnal  Perikanan  dan Kelautan, 16(1):117-124. DOI: 10.31258/jpk.16.02.%25p Irianto HE., Susianti, A, Darmawan, M. & Syamdidi. 2005. Penggunaan Kappa karagenan sebagai bahan  penstabil  saus  tomat. Jurnal  Penelitian  Perikanan  Indonesia ,  11(4):25-32.  DOI: 10.15578/jppi.11.4.2005.25-32
Kadir, A.M., Supratomo & Salengke. 2012. Karakteristik Alkali Treated Cottonii (ATC) dari Rumput Laut Eucheuma  Cottonii pada  Berbagai  Konsentrasi  KOH,  Lama  Pemasakan  dan  Suhu Pemanasan. Jurnal Teknologi Pertanian, 2(3):90-101.
Maran,  J.P,  Sivakumar,  V.,  Sridhar,  R.  &  Immanuel,  V.P.  2013.  Development  of  model  for mechanical properties of tapioca starch based edible films. Industrial Crops and Products , 42: 159-168. DOI: 10.1016/j.indcrop.2012.05.011
Maryuni,  A.E.,  Mangiwa,  S.  &  Dewi,  W.K .  2018.  Karakterisasi  Bioplastik  dari  Karagenan  dari Rumput  Laut  Merah  Asal  Kabupaten  Biak  yang  Dibuat  dengan  Metode  Blending Menggunakan Pemlastis Sorbitol. Jurnal Kimia , 2(1):1-9.
Mulyono & Nuryawati. 2012. Edible Bioplastic From Seaweed and The Manufacturing Technology Theorof. WO 2014/108887 A2.
Nurlaila.  2011.  Aplikasi  k-karagenan  dari  Rumput  Laut Κapppaphycus  alvarezii Sebagai Edible Coating pada Udang Kupas Rebus. Jurnal Agroindustri, 3(2):61-70.
Oses, J., Fernandez-Pan, I., Mendoza, M., & Mate, J.I. 2009. Stability of the mechanical properties of edible films based on whey protein isolate during storage at different relative humidity. Food Hydrocolloids, 23(1):125-131. DOI: 10.1016/j.foodhyd.2007.12.003
Pereira,  L.,  Amado,  A.M.,  Critchley,  A.T.,  Van,  F.,  &  Ribero-Claro,  P.J.A.  2009.  Identification  of Selected Seaweed Polysaccaharides (phycocolloids)  by  Vibrational  Spectroscopy (FTIR-ATR and  FT-Raman). Food  Hydrocolloids  Journal, 23:1903-1909.  DOI:  10.1016/j.foodhyd.2008. 11.014
Pitak,  N.,  &  Rakshit,  S.K.  2011.  Physical  and  Antimicrobial  Properties  of  Banana  Flour/chitosan Biodegradable and Self Sealing Films Used for Preserving Freshcut Vegetables. LWT - Food Science and Technology , 44(10):2310-2315. DOI: 10.1016/j.lwt.2011.05.024 Prasetyowati,  Corrine,  J.,  &  Devy,  A.  2008.  Pembuatan  Tepung  Karagenan  dari  Rumput  Laut ( Eucheuma  cottonii )  Berdasarkan  Perbedaan  Metode  Pengendapan. Jurnal  Teknik  Kimia, 15(2):1-7.
Sanyang, M.L., Sapuan, M.S., Jawaid, M., Ishak, M.R. & Sahari, J. 2015. Effect of Plasticizer Type and Concentration on Tensile, Thermal and  Barrier  Properties of  Biodegradable  Films  Based on Sugar Palm ( Arenga pinnata ) starch. Polymer. 7(6):1106-1124. DOI: 10.3390/polym7061106 Wenno, M.R., Thenu, J.L. & Lopulalan, C.G.C. 2012. Karakteristik k-karagenan dari Κappaphycus Alvarezii pada Berbagai Umur Panen. Jurnal Pasca Panen dan Bioteknologi Perikanan , 7(1): 61 –67. DOI: 10.15578/jpbkp.v7i1.69