## PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI BIOPLASTIK BERBAHAN DASAR PATI UMBI UWI UNGU, PLASTICIZER GLISEROL DAN  KITOSAN
Ahmad Albar, Rahmaniah*, Ihsan Jurusan Fisika Fakultas Sains dan Teknologi UIN Alauddin Makassar Jl. Sultan Alauddin No. 63, Gowa, Sulawesi Selatan. 92113 *E-mail: rahmaniah.fisika@uin-alauddin.ac.id
Abstrak: Bioplastik merupakan alternatif pengganti plastik komersial yang dapat merusak lingkungan. Bioplastik dibuat untuk mempermudah degradasi. Salah satu bahan yang potensial adalah ubi ungu karena memiliki komponen pati yang paling tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kualitas film  bioplastik  dari  pati  ubi  ungu  ( Dioscorea  alata )  dengan  dan  tanpa penambahan kitosan, dan gliserol sebagai plasticizer terhadap sifat mekanik (uji  kuat  tarik,  elongasi  dan  ketahanan  air).  Hasil  yang  diperoleh  dengan variasi  kitosan  0%  dan  3%,  nilai  kuat  tarik  terbesar  diperoleh  dengan konsentrasi  kitosan  0%  (tanpa  penambahan  kitosan)  sebesar  1,5369  MPa, nilai persentase elongasi pada kitosan 3% yaitu 14,50 % dan nilai ketahanan air maksimum pada konsentrasi kitosan 0% yaitu 91,57%. Dimana hasil yang diperoleh mendekati standar yang ada.
Kata Kunci: bioplastik, kitosan, gliserol, stratch, ubi ungu

## PENDAHULUAN
ermasalahan  akan  sampah  plastik  sintetis  menjadi  permasalahan  yang  cukup banyak  menyita  perhatian  akhir-akhir  ini.  Penggunaan  plastik  yang  meningkat seiring dengan peningkatan populasi manusia tidak seimbang dengan penanganan akan  sampah  yang  dihasilkan,  sehingga  dampak  negatif  yang  ditimbulkan  juga  sangat banyak, diantaranya yaitu plastik sintetis sangat berpotensi untuk mencemari lingkungan. Hal ini dikarenakan plastik sintetis susah dalam proses penguraiannnya di alam. Selain itu  plastik  ketika  dibakar  akan  menghasilkan  zat-zat  yang  berbahaya  bagi  kesehatan manusia  dimana  asap-asap  yang  dihasilkan  mengandung  gas-gas  beracun  seperti  HCN ( Hydrogen cyanide ) dan CO ( Carbon Monoxide ) sehingga berdampak pada pencemaran udara dan menimbulkan efek jangka panjang seperti pemanasan global (Borghei, 2010), selain itu menurut Gong (2015), peningkatan yang cukup drastis pada produksi sampah plastik  berimbas  pada  masalah  serius  yang  ditimbulkannya  seperti  polusi  lingkungan dimana  polusi  terhadap  lingkungan  yang  dihasilkan  dari  sampah  plastik  berasal  dari bahan  dasar  pembuatan  plastik  ini  yaitu  bahan  bakar  fosil  yang  dalam  proses penguraiannya di alam membutuhkan waktu yang cukup lama sehingga sampah plastik ini memiliki julukan white pollution atau polutan putih (asap). Maka  dari  itu  diperlukan langkah  yang  tepat  untuk  mengatasi  permasalahan  tersebut, berbagai penelitian telah dilakukan  salah  satu  dan  yang  paling  gencar  dan  dianggap  paling  menjanjikan  untuk dilakukan adalah dengan pembuatan bioplastik.
Bioplastik  merupakan  plastik  yang  dapat  digunakan  seperti  plastik  konvensional yang memanfaatkan bahan baku dasar yang tersedia di alam seperti pati, minyak nabati,
P
dan  mikrobiota  sehingga  dapat  diurai  oleh  mikroorganisme  dalam  waktu  yang  singkat dan dapat didaur ulang, karena alasan tersebut bioplastik termasuk dalam plastik ramah lingkungan,  dalam  pembuatan  bioplastik  setidaknya  dibutuhkan  tiga  komponen  utama yaitu pati, plasticizer dan kitosan. Pati merupakan salah satu polimer alam yang paling banyak tersedia di alam dan mempunyai sifat yang mudah terurai, sifat mekanis yang baik serta cukup terjangkau dari sisi ekonomis, karena alasan inilah polimer alam jenis pati ini banyak  diteliti  dan  dikembangkan  untuk  menghasilkan  plastik  yang  ramah  lingkungan untuk  mengganti  plastik  sintetis  yang  digunakan  saat  ini.  Namun  pati  yang  umumnya bersifat  hidrofilik  sangat memengaruhi stabilitas dan sifat  mekanik  dari biodegradable film yang dihasilkan sehingga ketahanan plastik terhadap air rendah dan mudah hancur, oleh karena itu untuk meningkatkan nilai fisisk dan fungsional dari biodegradable film ini  diperlukan  penambahan  bahan  yang  mampu  mengatasi  kelemahannya  ini,  yaitu kitosan  yang  berfungsi  untuk  memperbaiki  kekuatan  lembar biodegradable film  yang dihasilkan dan plasticizer berupa gliserol atau Virgin Coconut Oil (VCO) yang berfungsi untuk meningkatkan fleksibilitas pada film (lembaran biodegradable film), menghindari film dari keretakan, meningkatkan elastisitas film serta menjaga ketahanan film dari uap air maupun gas (Nahwi, 2016).
Menurut Standar Nasional Indonesia (SNI) Bioplastik yang baik adalah bioplastik yang  mempunyai  karakteristik  yang  mendekati  plastik  konvensional  hal  tersebut  dapat kita dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Standar Nasional Indonesia tentang bioplastik
Karakteristik Standar Kuat tarik 24,7-302 MPa Persen perpanjangan 21-220% Ketahanan terhadap air 99%
Selain  dengan  menggunakan  SNI,  kualitas  bioplastik  film  yang  baik  yaitu memenuhi  standar moderate  propertiesi yaitu  standard  bioplastik  film  untuk  kemasan. Adapun nilainya yaitu untuk kuat tarik sebesar 10-100 MPa dan untuk persen elongasinya yaitu pada kisaran 10-20% (Purwanti, 2020).
Penelitian tentang pembuatan bioplastik ini sudah cukup banyak dilakukan dengan menggunakan  pati  dari  berbagai  jenis  tumbuh-tumbuhan  namun  belum  mencapai  nilai yang maksimal, maka dari itu pada penelitian ini menggunakan pati dari umbi uwi ungu ( Dioscorea alata ) hal ini dikarenakan kandungan pati yang terdapat dalam uwi ungu ini cukup  tinggi  yaitu  sekitar  86,13%  dalam  setiap  100  gram  daging  uwi  ungu  (Winarti, 2013),  selain  itu  pemanfaatan  dari  uwi  ini  masih  terbilang  rendah  padahal  potensi hidupnya cukup tinggi di daerah tropis seperti Indonesia.

## METODE PENELITIAN
Alat yang digunakan pada penelitian ini yaitu FTIR ( Fourier Transform-Infra Red ), mesin kuat tarik ( mechanical universal testing machine ), alat inkubasi, neraca analitik, magnetic stirrer , hotplate , alat pengukur ketebalan ( micrometer scrup ), blender , cetakan flexi glass berukuran 20 x 20 cm, gelas ukur 100 ml, gelas kimia 250 ml, gelas kimia 500 ml, batang pengaduk, lumpang dan alu, termometer 100 o C, pipet skala 1 ml, pipet skala 10 mL, pembakar bunsen, ayakan, labu takar 1000 ml, spatula dan gunting. Sedangkan bahan-bahan  yang  digunakan  adalah  aluminium  foil,  asam  asetat  (CH 3 COOH)  1%, larutan  natrium  metabisulfit  0,75%,  gliserol,  aquades  (H 2 O),  kertas  saring,  kitosan, spiritus, pati umbi uwi dan tisu.
Langkah-langkah yang dilakukan pada penelitian ini meliputi:
1. Pembuatan Pati
Mula-mula  umbi  uwi  dikupas  untuk  memisahkan  antara  daging  dengan  kulit. Daging  yang  telah  diperoleh  kemudian  dipotong  kecil-kecil  kemudian  dicampurkan dengan  larutan  natirum  metabisulfit  0,75%  dengan  perbandingan  1:2,  setelah dicampurkan  dengan  larutan  natrium  metabisulfit  daging  umbi  kemudian  diblender selama  satu  menit  yang  bertujuan  untuk  menghancurkan  dinding  sel  agar  granula  pati keluar dari jaringan umbi, bubur yang dihasilkan kemudian diperas dengan sarung peras untuk  memisahkan  antara  pati  dengan  ampasnya.  Setelah  itu  hasil  perasan  diendapkan selama 24 jam dengan menggunakan gelas kimia 1000 ml, pati akan mengendap di dasar gelas kimia. Pati yang dihasilkan kemudian dikeringkan di bawah terik matahari sampai kering  total  kemudian  dihaluskan  menggunakan  lumpang  dan  alu  kemudian  diayak menggunakan ayakan untuk mendapatkan bubuk pati.
2. Pembuatan Larutan Natrium Metabisulfit (Na 2 S 2 O 5 ) 0,75%
Natrium Metabisulfit 0,75% sebanyak 0,75 gram ditimbang menggunakan neraca digital  kemudian  dimasukkan  ke  dalam  gelas  ukur  dan  ditambahkan  dengan  99,25  ml aquades dan dihomogenkan menggunakan magnetic  stirrer pada suhu 40 o C selama 25 menit.
3. Pembuatan Larutan Pati
Larutan pati dibuat dengan cara menimbang pati daging umbi uwi sebanyak 5 gram dilarutkan dalam 100 ml aquades di dalam gelas kimia, kemudian diaduk menggunakan magnetic strirer selama 25 menit dengan cara pemanasan di atas hot plate pada suhu 80 o C sampai terbentuk larutan homogen.
4. Pembuatan Larutan Kitosan 3%
Larutan kitosan 3% dibuat dengan cara menimbang sebanyak 3 gram kitosan dan dimasukkan ke dalam gelas piala 250 ml. Selanjutnya dilarutkan dalam asam asetat 1% sampai volume 100 ml, kemudian diaduk menggunakan magnetic stirrer selama 25 menit dengan cara pemanasan di atas hot plate pada suhu 80 o C, karena magnetic stirrer berhenti secara  otomatis  maka  dilanjutkan  dengan  pengadukan  secara  manual  menggunakan bantuan pembakar bunsen dan diaduk menggunakan batang pengaduk sampai campuran homogen dan mengental.
5. Pembuatan Larutan Biodegradable Film Pembuatan  larutan biodegradable film,  dilakukan  dengan  cara  mencampurkan larutan pati 5% (larutan yang dibuat pada prosedur 3) dengan larutan kitosan 3% (larutan yang dibuat pada prosedur 4). Kemudian ditambahkan larutan gliserol sebanyak 25% dari berat  pati  ke  dalam  larutan  pati-kitosan  yaitu  sebanyak  1,25  ml.  Setelah  itu,  larutan dihomogenkan menggunakan magnetic stirrer pada suhu 80 o C dengan putaran 600 rpm, karena magnetic stirrer berhenti secara otomatis maka dilanjutkan dengan pengadukan secara manual menggunakan bantuan pembakar bunsen dan diaduk menggunakan batang pengaduk sampai campuran dirasa homogen dan mengental.
6. Pencetakan Bioplastik
Campuran  film  dituang  ke  dalam  cetakan  kaca  berukuran  20  cm  x  20  cm. Selanjutnya  dikeringkan  menggunakan  inkubator  dengan  selama  24  jam.  Setelah  itu cetakan dikeluarkan dari oven dan didinginkan dalam suhu kamar. Film yang terbentuk dikelupas  dari  cetakan  kemudian  disimpan  dalam  wadah  kedap  udara.  Lembaran  yang dihasilkan kemudian dipotong dengan ukuran 3 cm x 5 cm. Lembaran film selanjutnya diuji  karakteristiknya  yang  meliputi,  uji  kuat  tarik,  persen  pemanjangan  dan  uji  daya serap.
b
a

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  yang  dilakukan  menunjukan  bahwa biodegradable film dengan  penambahan  kitosan  akan  memengaruhi  karakteristik biodegradable yang dihasilkan.  Adapun biodegradable yang  terbentuk  pada  masing-masing  penambahan kitosan dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Perbandingan biodegradable film: (a)Tanpa Penambahan Kitosan dan (b) Dengan penambahan kitosan 3%
Penampakan fisik bioplastik tanpa penambahan kitosan memiliki warna yang jernih dan halus sedangkan pada bioplastik dengan penambahan kitosan memiliki warna yang agak kecoklatan dan memiliki permukaan yang agak kasar disertai dengan  gelembung- gelembung kecil pada permukaannya (Gambar 1).
Kemampuan kuat tarik yang diperoleh dari biodegradable yang diuji cukup rendah, dan belum memenuhi SNI, hal ini tidak sesuai dengan teori dimana seharusnya dengan penambahan kitosan akan memengaruhi besar kuat tarik, karena fungsi dari kitosan dalam pembuatan biodegradable adalah sebagai penguat, namun terlihat pada hasil uji yang ada penambahan kitosan malah mengurangi kemampuan kuat tarik biodegradable , penurunan kuat tarik dengan penambahan kitosan disebabkan oleh pencampuran bahan-bahan yang kurang  homogen,  seperti  terlihat  pada  Gambar  1,  permukaan biodegradable dengan penambahan  kitosan  cukup  kasar  dan  terdapat  gelembung-gelembung,  sehingga  ikatan antar  molekul-molekul  cukup  renggang,  sehingga biodegradable pada  saat  pengujian cepat putus. Hal tersebut diperkuat dengan penelitian yang dilakukan oleh Simarmata et al . (2020) yang menyatakan bahwa ikatan yang terbentuk pada biodegradable seharusnya membentuk  ikatan  rantai  cabang,  anyaman  dan  struktur  yang  rapat  sehingga menyebabkan  kuat  tarik  semakin  meningkat,  namun  pada  pencampuran  yang  kurang homogen  mengakibatkan  distribusi  komponen  kurang  merata  sehingga  material  yang terbentuk mengalami penurunan kuat tarik.
Selain itu pada persen perpanjangan ( elongasi ) terlihat bahwa dengan penambahan kitosan kemampuan atau persen perpanjangan meningkat namun hasil yang didapatkan belum  memenuhi  SNI  namun  sudah  memenuhi standard moderate  properties untuk bioplastik kemasan (Tabel  2). Untuk ketahanan terhadap air pada penambahan kitosan malah  lebih  rendah  tidak  sesuai  dengan  teori  dimana  seharusnya  dengan  penambahan kitosan maka tingkat daya serap airnya menurun, namun terlihat bahwa bioplastik dengan penambahan  kitosan  terdapat  gelembung-gelembung  pada  permukaan  hal  ini menyebabkan air mudah masuk ke dalam bioplastik, kemunculan gelembung-gelembung ini  berasal  dari  homogenisasi  atau  pencampuran  yang  tidak  sempurna  sehingga menurunkan kualitas dari bioplastik itu sendiri.
Tabel 2: Hasil analisis kualitas bioplastik uwi ungu ( Diosccora alata ) Parameter Konsentrasi Kitosan (%) Nilai Rata-Rata Standar Kuat tarik (MPa) 0 1,5369 >24,7 – 302 (MPa) 3 0,2868 Persen pemanjangan (%) 0 10,41 >21-220% 3 14,50 Ketahanan air (%) 0 91,57 99% 3 77,22

## KESIMPULAN
Dari penelitian ini didapatkan bahwa umbi uwi ungu ( Dioscorea alata ) memiliki potensi untuk  dijadikan bahan dasar bioplastik dimana diperoleh hasil yang mendekati SNI tentang bioplastik dan untuk persen perpanjangan sendiri sudah memenuhi standard Moderate Properties sehingga memungkinkan untuk dijadikan plastik kemasan.

## DAFTAR PUSTAKA
Borghei,  M.,  A.  Karbassi.,  S.  Khoramnejadian.,  A.  Oromiehie.,  &  A.H.  Javid.  (2010).  Microbial biodegradable  potato  starch  based  low  density  polyethylene. African  Journal  of  Biotechnology , 9(26), 4075-4080.
Gong, J., J. Liu., X. Chen, Z. Jiang., X. Wen., E. Mijowska., &  T. Tang. (2015).  Converting real world mixed  waste  plastics  into  porous  carbon  nanosheet  with  excellent  performance  in  adsorption  of organic dye from wastewater. Journal of Materials Chemistry , 3, 341-351.
Nahwi,  N.F.  (2016).  Analisis  Penambahan Plasticizer Gliserol  pada  Karakteristik Edible Film  dari  Pati Kulit Pisang Raja, Tongkol Jagung dan Bonggol Enceng Gondok. [Skripsi]. Malang: Fakultas Sains dan Teknologi UIN Maulana Malik Ibrahim.
Purwanti, A. (2010). Analisis kuat tarik dan elongasi plastik kitosan terplastisasi sorbitol. Jurnal Teknologi , 3(2), 99-106.
Simarmata,  E.O.,  A.  Hartiati.,  &  B.A.  Harsojuwono.  (2020).  Karakteristik  komposit  bioplastik  dalam variasi rasio pati umbi talas ( Xanthosoma sagittifolium )–Kitosan. Jurnal Ilmiah Teknologi Pertanian Agrotechno , 5(2), 75-80.
Winarti,  S.,  &  E.A.  Saputro.  (2013).  Karakteristik  tepung  prebiotik  umbi  uwi  ( Diascora spp.). Teknik Kimia , 8(1), 17-21.