Judul: Rancangan Matriks Saset Antimikroba dari Bead Komposit Alginat-Selulosa Nanokristal untuk Slow-Release Senyawa Aktif Eugenol
Abstrak: Saset antimikroba merupakan salah satu inovasi kemasan aktif antimikroba yang mampu melepaskan senyawa aktif pada sistem kemasan dan melindungi produk dari kontaminasi mikroorganisme. Saset antimikroba juga dipandang lebih mudah, aplikatif dan ekonomis digunakan dibandingkan dengan model kemasan antimikroba lainnya. Namun permasalahan yang muncul adalah bagaimana mensintesis matriks komposit yang memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai matriks senyawa aktif antimikroba. Matriks komposit harus mempunyai sifat fisik mekanik yang kuat dan mampu melepaskan senyawa aktif secara perlahan pada konsentrasi tertentu, sehingga dapat digunakan dalam jangka waktu yang relatif lebih lama. Syarat ini diharapkan memberikan efek terhadap peningkatan umur simpan produk melalui penghambatan aktivitas mikroba. Polimer yang potensial digunakan sebagai matriks adalah alginat dan selulosa nanokristal (NCC). Penambahan NCC dapat memperbaiki sifat fisik mekanik dari matriks alginat. NCC telah dilaporkan mempunyai berbagai keunggulan karakteristik dan telah banyak diapliksikan sebagai agen penguat. NCC diharapkan tidak hanya mampu menguatkan, tetapi juga mampu menghambat kecepatan pelepasan senyawa aktif, sehingga melalui formulasi komposit dapat dihasilkan matriks slow-release untuk melepaskan senyawa aktif eugenol sebagai senyawa antimikroba. Penelitian ini dilaksanakan dalam empat tahapan utama yaitu pertama, optimasi isolasi dan karakterisasi NCC dari serat kapuk. Kedua, sintesis bead komposit Alginat-NCC dengan senyawa aktif eugenol. Ketiga, pengujian efikasi dan analisis kinetika pelepasan senyawa aktif dari saset antimikroba. Keempat, aplikasi saset antimikroba pada penyimpanan keju tradisional “dangke”. Optimasi isolasi NCC menggunakan metode Response Surface Methodology (RSM) dengan rancangan Central Composite Design (CCD) 2 faktor yaitu konsentrasi asam sulfat (X1) dan waktu proses (X2), dengan respon derajat kristalinitas (Y). Selulosa nanokristal dengan derajat kristalinitas optimum digunakan sebagai penguat matriks komposit pada tahap selanjutnya. Sintesis bead komposit Alginat-NCC dirancang menggunakan Rancangan Acak Lengkap dengan perlakuan faktor formulasi perbandingan bobot larutan alginat 3% dengan suspensi NCC 2% b/v. Formulasi yang menghasilkan bead komposit dengan karakteristik fisik mekanik terbaik digunakan sebagai matriks untuk melepaskan senyawa aktif eugenol (EOs). Selanjutnya, bead komposit Alginat-NCC-EOs diuji efikasinya pada beberapa konsentrasi EOs terhadap beberapa jenis bakteri. Analisis model kinetika pelepasan juga dilakukan untuk mengetahui mekanisme pelepasan senyawa EOs. Aplikasi saset antimikroba dilakukan terhadap produk keju tradisional “dangke”. Pengujian daya hambat senyawa aktif dari saset antimikroba terhadap pertumbuhan mikroba, perubahan karakteristik “dangke” dan analisis sensori dilakukan selama penyimpanan. Tingkat kemurnian selulosa serat kapuk yang cukup tinggi (69.16 ± 1.28%) berpotensi digunakan sebagai bahan NCC. Dari hasil optimasi isolasi NCC menggunakan RSM diperoleh model regresi polinomial kuadratik dengan kondisi optimal proses isolasi pada konsentrasi H2SO4 sebesar 59.11% dan waktu hidrolisis selama 52.19 menit yang menghasilkan NCC dengan derajat kristalinitas sekitar 70.06%. Proses isolasi NCC menyebabkan penurunan diameter serat dari bahan baku serat kapuk 19.90 μm menjadi NCC 14.38 nm. Selulosa nanokristal mempunyai stabilitas termal cukup tinggi yang dikonfirmasi dari suhu awal dan maksimum terdegradasi masing-masing sebesar 271.53oC dan 298.69oC. Selain itu, NCC juga mempunyai nilai aspek rasio (L/d) sebesar 12.22. Berdasarkan karakteristik ini, maka NCC dari serat kapuk berpotensi digunakan sebagai material penguat dalam pembuatan matriks komposit biopolimer. Formulasi bead komposit Alginat-NCC menunjukkan bahwa perbandingan antara larutan alginat dengan suspensi NCC berpengaruh nyata terhadap karakteristik fisik mekanik bead komposit Alginat-NCC. Peningkatan suspensi NCC hingga 50% pada perbandingan formulasi bead komposit terbukti mampu meningkatkan kekerasan
Keyword: serat kapuk, selulosa nanokristal, alginat, slow-release, saset antimikroba