Judul: Nanocomposite Biohybrid Film Derived from Cacao Pod Pectin Reinforced with ZnO Nanoparticles (ZnO-NPs)
Abstrak: Kulit buah kakao merupakan limbah utama dari pengolahan kakao di perkebunan yang mengandung pektin. Umumnya, pektin dimanfaatkan dalam industri pangan karena sifatnya yang dapat membentuk gel, seperti biofilm. Film berbasis pektin memiliki potensi yang kuat sebagai kemasan biodegradable. Penambahan plasticizer dan nanopartikel ZnO (NP-ZnO) akan meningkatkan sifat fungsional dan kemampuan penahan uap air dari film. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimum dari proses ekstraksi pektin yang dilakukan dengan metode Microwave Assisted Extraction (MAE) menggunakan asam sitrat sebagai pelarut dengan Response Surface Methodology (RSM) dan untuk mengidentifikasi pengaruh penambahan ZnO-NPs dan gliserol sebagai plasticizer terhadap karakteristik film berbahan dasar pektin kulit buah kakao. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa kondisi optimal dicapai pada rasio pelarut terhadap bahan 21,57:1 (v/w) dan pH 2,0 dengan yield sebesar 3,51% dengan kadar air (MC) yang memenuhi International Pectin Producer Association (IPPA) Standard yaitu sebesar 7,70%. Pektin dari kulit buah kakao termasuk ke dalam kategori Low Methoxyl Pectin (LMP) karena memiliki derajat esterifikasi (DE) sebesar 35,59%. Pektin dari kulit buah kakao pada penelitian ini terbukti dapat digunakan sebagai bahan baku yang baik dalam pembuatan film biohibrida nanokomposit. Penambahan konsentrasi NP-ZnO dan gliserol menyebabkan perubahan secara fluktuatif pada karakteristik film biohibrida nanokomposit berbasis pektin dari kulit buah kakao. Film dengan konsentrasi NP-ZnO tertinggi menunjukkan struktur yang lebih kompak dengan sifat mekanik, stabilitas termal, dan antimikroba yang lebih tinggi daripada film dengan konsentrasi NP-ZnO terendah. Konsentrasi NP-ZnO yang tinggi meningkatkan UV-barrier film dengan menciptakan penghalang fisik untuk transmisi sinar UV sehingga mengurangi transparansi film akibat sifat kedap cahayanya. Spektrum FTIR menunjukkan bahwa efek penguat NP-ZnO pada film muncul dalam bentuk interaksi elektrostatik dan ikatan hidrogen sehingga struktur kimia dari matriks polimer tidak termodifikasi dengan adanya penambahan NP-ZnO. Hasil ini menunjukkan bahwa teknik MAE merupakan metode potensial untuk ekstraksi pektin dari kulit buah kakao yang berkelanjutan dan dapat diterapkan pada skala yang lebih besar dengan waktu ekstraksi yang lebih singkat dan pelarut yang lebih sedikit. Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa penambahan NP-ZnO memberikan efek positif terhadap karakteristik film biohibrida nanokomposit sehingga dapat diaplikasikan pada industri kemasan pangan. Selain itu, juga diperoleh bahwa konsentrasi NP-ZnO dan gliserol merupakan faktor yang dapat disesuaikan untuk menghasilkan film biohibrida nanokomposit berbasis pektin dari kulit buah kakao dengan karakteristik yang memenuhi standar film untuk kemasan makanan., Cacao pods are the main waste of cacao on-farm processing that contains pectin. Generally, it is utilized for culinary purposes due to its gel-forming characteristics such as biofilms. Cacao pod pectin-based films have strong potential as environmentally friendly biodegradable packaging. The addition of plasticizers and ZnO nanoparticles (ZnO-NPs) will improve the functional properties of this film and the water vapor barrier properties. This study aimed to determine the most appropriate optimum conditions from determined parameters of solvent pH and solvent-to-substrate (S/S) ratio using Response Surface Methodology (RSM) and to identify the effect of ZnO-NPs on cacao pod pectin-based films characteristics. This research confirmed that optimal conditions were reached at S/S ratio 21.570:1 (v/w) and pH 2.0 with a yield of 3.51% and a moisture content (MC) of 7.70% that met International Pectin Producer Association (IPPA) Standard. Cacao pod pectin
Keyword: cacao pod pectin, nanocomposite biohybrid, optimization, pectin-based film, ZnO nanoparticles