repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 43815... BAB II TINJAUAN PUSTAKABAB...

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Kedelai

Kedelai adalah tanaman pangan berupa semak yang tumbuh tegak dan

termasuk Famili Leguminosa (kacang-kacangan). Berdasarkan jenisnya tanaman

kedelai terdiri atas kedelai putih/kuning, hitam, cokelat, dan hijau. Hubeis (1984)

dalam Sutanto (1998), menyatakan bahwa berdasarkan umurnya kedelai terbagi atas

kedelai berumur pendek (60-80 hari), berumur sedang (90-100 hari), dan berumur

dalam (110-120 hari). Pada tanaman kedelai biasanya yang diambil adalah bijinya.

Struktur biji kedelai terdiri atas tiga bagian utama, yaitu keping biji/kotiledon (90%),

kulit biji (8%), dan embrio/hipokotil (2%).

Nilai gizi kedelai cukup tinggi terutama kandungan proteinnya. Selain protein,

kedelai juga mempunyai kandungan lemak yang cukup tinggi, yang terdiri atas 86%

asam lemak tidak jenuh dan 40% asam lemak jenuh. Komposisi zat gizi secara

lengkap dapat dilihat pada Tabel 2.1.

Biji kedelai berkeping dan terbungkus kulit biji, dan tidak mengandung

jaringan endosperma. Embrio terletak diantara keping biji. Warna kulit biji kuning,

hitam, hijau, atau cokelat. Pusat biji adalah jaringan bekas biji yang melekat pada

dinding buah.

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1 Komposisi Gizi Tiap 100 g Berat Kedelai

Komponen Kadar (%) Protein 35-45 Lemak 18-32 Karbohidrat 12-30 Air 7 (Sumber: Muchtadi, 1989)

2.2 Protein Kedelai

Protein adalah struktur makromolekul yang terdiri atas asam-asam amino

yang saling berhubungan melalui ikatan peptida. Protein kedelai terdapat dalam

jaringan kotiledon biji kedelai. Pada tingkat subseluler, protein kedelai terdistribusi di

dalam bagian-bagian sel yang disebut protein tubuh dan di sekitar sitoplasma. Sekitar

90% protein kedelai adalah globulin yang terdapat sebagai protein cadangan, sisanya

merupakan enzim-enzim intraseluler (lipoksigenase, amilase) hemaglutinin, protein

inhibitor dan lipoprotein membran (Kinsella dalam Sutanto, 1998).

Gambar 2.1 Sruktur Kimia Asam Amino Protein Kedelai (Sutanto, 1998)

+H3N

C H

C

O

O

R

(rantai samping)

Hidrogen α

Gugus karboksil

Karbon α

Gugus Amin α


Sifat fungsional protein adalah sifat fisik dan kimia yang memungkinkan

protein menyumbang karakteristik yang diinginkan pada makanan. Sifat-sifat

fungsional protein yang dapat diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok utama, yaitu

(1) sifat hidrasi (berhubungan dengan interaksi protein-air) seperti daya ikat air,

kebasahan, swelling, daya lekat, kekentalan, kelarutan; (2) sifat yang berhubungan

dengan interaksi protein-protein seperti pembentukan gel, dan (3) sifat-sifat

permukaan seperti emulsifikasi (Cheftel et al., 1985 dalam Sutanto, 1998). Sifat

fungsional protein ini dipengaruhi oleh faktor intrinstik, faktor lingkungan, dan

perlakuan selama proses.

Protein kedelai menjadi pilihan yang baik sebagai bahan baku film plastik

karena polimer asam amino ini berisi 20 asam amino yang pada rantai samping, rantai

akhir, atau rantai utamanya dapat menampung gugus fungsi. Gugus fungsi seperti

amida, hidroksil, dan karboksil dapat berinteraksi dengan berbagai bahan pemlastis.

2.3 Limbah Industri Tahu

Industri tahu pada umumnya dibagi menjadi dua bentuk limbah, yaitu limbah

padat dan limbah cair. Limbah padat ini berupa kotoran hasil pembersihan kedelai

(batu, tanah, kedelai, dan benda padat lain yang menempel pada kedelai) dan sisa

saringan bubur kedelai yang disebut dengan ampas tahu.

Ampas tahu merupakan hasil ikutan dari proses pembuatan tahu. Limbah

padat industri tahu meliputi ampas tahu yang diperoleh dari hasil pemisahan bubur

kedelai. Ampas tahu masih mengandung protein yang cukup tinggi sehingga masih


bisa dimanfaatkan sebagai bahan pakan ternak dan ikan. Akan tetapi kandungan air

ampas tahu yang masih tinggi merupakan penghambat sebagai pakan ternak. Salah

satu sifat dari ampas tahu ini adalah mudah tengik (basi dan tidak tahan lama) dan

menimbulkan bau busuk kalau tidak cepat dikelola. Pengeringan merupakan salah

satu jalan untuk mengatasinya. Pengeringan juga mengakibatkan berkurangnya asam

lemak bebas dan ketengikan sehingga memperpanjang umur simpan (Kaswinarni,

2007).

Ampas tahu yang terbentuk besarannya berkisar antara 25-35% dari produk

tahu yang dihasilkan. Oleh karena itu untuk menghasilkan ampas tahu tidak terlepas

dari proses pembuatan tahu (Subowo, 2001).

Dasar pembuatan tahu adalah melarutkan protein yang terkandung dalam

kedelai dengan menggunakan air sebagai pelarutnya. Setelah protein tersebut larut,

diendapkan kembali dengan penambahan bahan pengendap sampai terbentuk

gumpalan-gumpalan protein yang akan menjadi tahu. Salah satu cara pembuatan tahu

ialah dengan menyaring bubur kedelai sebelum dimasak, sehingga cairan tahu sudah

terpisah dari ampasnya (Kastyanto, 1994).

Diagram alir proses pembuatan tahu secara umum dapat dilihat pada Gambar

2.2 di bawah ini.


Komposisi limbah kedelai mengandung protein 35% bahkan pada varietas unggul

kadar proteinnya dapat mencapai 40-43%. Dibandingkan dengan beras, jagung, tepung

singkong, kacang hijau, daging, ikan segar, dan telur ayam, kedelai mempunyai kandungan

protein yang lebih tinggi, hampir menyamai kadar protein susu skim kering (Radiaty, 1992).

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Tahu (Sumber : Said, 2006)


Kandungan nilai gizi yang masih terdapat dalam 100 gram ampas tahu secara rinci dapat

dilihat pada Tabel 2.2 di bawah ini.

Tabel 2.2 Kandungan Nilai Gizi Ampas Tahu

Unsur Satuan Nilai

Kalori kal 414

Protein g 26,6

Lemak g 18,3

Karbohidrat g 41,3

Kalsium mg 19

Fosfor mg 29

Besi mg 4,0

Vit. B mg 0,20

Air ml 9,0

(Sumber: Kaswinarni, 2007 )

2.4 Bioplastik

Bioplastik adalah suatu bentuk plastik yang berasal atau bersumber dari

tumbuhan, misalnya berasal dari minyak rami, minyak kacang kedelai, atau pati.

Plastik ini mempunyai sifat biodegradable (Wikipedia, 2006). Menurut Pranamuda

(2009), bioplastik adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik

konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi

hasil akhir berupa air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke


lingkungan tanpa meninggalkan sisa yang beracun.

Menurut Adam dan Clark (2009), bioplastik adalah polimer yang dapat berubah

menjadi biomassa, H2O, CO2 dan atau CH4 melalui tahapan depolimerisasi dan mineralisasi.

Depolimerisasi terjadi karena kerja enzim ekstraseluler (terdiri dari endoenzim dan

eksoenzim). Endoenzim memutuskan ikatan internal pada rantai utama polimer secara acak,

dan eksoenzim memutuskan unit monomer pada rantai utama secara berurutan. Bagian-

bagian polimer yang terbentuk ini dipindahkan ke dalam sel dan mengalami mineralisasi.

Proses mineralisasi membentuk CO2, CH4, N2

Berdasarkan bahan baku yang dipakai, bioplastik dikelompokkan menjadi dua

kelompok, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia (non-renewable resources) dengan

bahan aditif dari senyawa bio-aktif yang bersifat biodegradabel, dan kelompok kedua adalah

dengan keseluruhan bahan baku dari sumber daya alam terbarukan (renewable resources)

seperti dari bahan tanaman pati dan selulosa serta hewan seperti cangkang atau dari

mikroorganisme yang dimanfaatkan untuk mengakumulasi plastik yang berasal dari sumber

tertentu seperti lumpur aktif atau limbah cair yang kaya akan bahan- bahan organik sebagai

sumber makanan bagi mikroorganisme tersebut (Adam dan Clark, 2009).

, air, garam-garam, mineral, dan biomassa.

Definisi polimer bioplastik dan hasil akhir yang terbentuk dapat beragam tergantung pada

polimer, organisme, dan lingkungan.

Polimer bioplastik dapat dikategorikan ke dalam tiga jenis (Evans, 2010)

a.

, yaitu:

Chemically synthesised polymers, misalnya polyglycolic acid, polylactic acid,

poly (caprolactone), polyvinyl alcohol, polyethylene oxide. Jenis ini sangat rentan

terhadap serangan enzim atau mikroba sehingga tidak dapat digunakan secara

komersial untuk menggantikan plastik konvensional.


b.

c.

Starch-based bioplastic polymers. Pada jenis ini, pati (tepung halus dari

singkong/kentang/ubi) ditambahkan sebagai bahan untuk produksi campuran

plastik, misalnya starch-polyethylene. Tujuannya agar mikroba dalam tanah dapat

mendegradasi pati dengan mudah sehingga dapat menguraikan plastik ini secara

signifikan dalam waktu yang relatif cepat. Akan tetapi, beberapa jenis plastik

lainnya dapat terdegradasi sebagian (tergantung kondisi tanah). Beberapa fragmen

yang tertinggal setelah penghilangan pati tertinggal di lingkungan dalam waktu

yang lama.

Polyhydroxyalkanoates (PHAs), yaitu polimer terdiri atas 2 sampai 6 hydroxy

acids, yang diproduksi sebagai granula intraselular oleh banyak jenis bakteri. Ini

sangat berpotensi sebagai plastik terbaharukan dan seratus persen bioplastik.

Polimer ini dapat digunakan secara komersial untuk menggantikan penggunaan

plastik konvensional.

Averous (2008) dalam Fibhumika (2009), mengelompokkan polimer

bioplastik ke dalam dua kelompok dan empat keluarga berbeda. Kelompok utama

adalah: (1) agro-polimer yang terdiri dari polisakarida, protein dan sebagainya; dan

(2) biopoliester (bioplastik poliester) seperti poli asam laktat (PLA),

polyhydroxyalkanoate (PHA), aromatik and alifatik kopoliester. Biopolimer yang

tergolong agro-polimer adalah produk-produk biomassa yang diperoleh dari bahan-

bahan pertanian.

Kelompok lain biopoliester yang diperoleh dari aplikasi bioteknologi, yaitu

dengan sintesis monomer-monomer secara biologi disebut kelompok polilaktida.


Contoh polilaktida adalah poli asam laktat (PLA). Kelompok terakhir biopoliester

yang lain juga ada yang diperoleh dengan sintesis secara konvensional dari monomer-

monomernya. Kelompok ini terdiri dari polycaprolactones (PCL), polyesteramides

(PEA), aliphatic co-polyesters dan aromatic co-polyesters.

Menurut laporan Pranamuda (2009) dalam penelitiannya, menyatakan bahwa saat ini

polimer bioplastik yang telah diproduksi adalah kebanyakan dari polimer jenis poliester

alifatik. Bioplastik yang sudah diproduksi skala industri, antara lain:

a. Poli (ε-kaprolakton) (PCL) : PCL adalah polimer hasil sintesa kimia menggunakan

bahan baku minyak bumi. PCL mempunyai sifat biodegradabilitas yang tinggi, dapat

dihidrolisa oleh enzim lipase dan esterase yang tersebar luas pada tanaman, hewan

dan mikroorganisme. Namun titik lelehnya yang rendah, Tm = 60 0

b. Poli (ß-hidroksi butirat) (PHB) : PHB adalah poliester yang diproduksi sebagai

cadangan makanan oleh mikroorganisme seperti Alcaligenes (Ralstonia) eutrophus,

Bacillus megaterium dsb. PHB mempunyai titik leleh yang tinggi (Tm = 180

C, menyebabkan

bidang aplikasi PCL menjadi terbatas (Awaliyyah RF, 2008; Pranamuda, 2009).

0

c. Poli (butilena suksinat) (PBS): PBS mempunyai titik leleh yang setara dengan plastik

konvensional polietilen, yaitu Tm = 113

C),

tetapi karena kristalinitasnya yang tinggi menyebabkan sifat mekanik dari PHB

kurang baik (Ping, 2006).

0

d. Poli asam laktat (PLA) : PLA merupakan poliester yang dapat diproduksi

menggunakan bahan baku sumber daya alam terbarui seperti pati dan selulosa

melalui fermentasi asam laktat. PLA mempunyai titik leleh yang tinggi sekitar 175

C.


0

C, dan dapat dibuat menjadi lembaran film yang transparan (Kurniawan RA, 2010;

Pranamuda, 2009).

2.5 Metode Pembuatan Bioplastik

Kemampuan suatu bahan dasar dalam pembuatan film plastik dapat

diterangkan melalui fenomena fase transisi gelas. Pada fase tertentu di antar fase cair

dengan padat, massa dapat dicetak atau dibentuk menjadi suatu bentuk tertentu pada

suhu dan kondisi lingkungan tertentu. Fase transisi gelas biasanya terjadi pada bahan

polimer. Sedangkan suhu dimana fase transisi gelas terjadi disebut sebagai titik fase

gelas (glassy point). Pada suhu tersebut bahan padat dapat dicetak menjadi suatu

bentuk yang dikehendaki, misalnya bentuk lembaran tipis (film) kemasan.

Istilah plastik meliputi produk hasil proses polimerisasi baik yang sintesis

maupun semisintesis. Plastik dapat dibentuk menjadi suatu objek, film, ataupun serat

(Anonim, 2006). Menurut Allcock dan Lampe (1981), film plastik dapat dibuat

melalui dua teknik dasar yang berbeda, yaitu solution casting atau molten polymer.

Pada pembuatan film plastik dengan teknik solution casting, bahan polimer dilarutkan

ke dalam pelarut yang cocok untuk menghasilkan larutan yang viskos. Larutan yang

dihasilkan dituang pada suatu permukaan yang rata (cetakan) yang bersifat non-adesif

dan pelarut dibiarkan menguap sampai habit. Film plastik yang sudah kering

kemudian diangkat dari cetakannya. Teknik molten polymer dilakukan dengan cara

pemanasan polimer sampai di atas titik lelehnya (Allcock dan Lampe, 1981).

Masih menurut Allcock dan Lampe (1981), teknik solution casting menjadi


pilihan yang cepat dan mudah untuk dilakukan pada skala laboratorium. Pemilihan

jenis pelarut yang cocok dengan bahan polimer menjadi faktor penting yang perlu

diperhatikan.

Teknik solution casting dilakukan dengan membuat larutan polimer 20% (b/v)

untuk menghasilkan larutan dengan viskositas yang sesuai. Pengadukan diperlukan

untuk mempercepat kelarutan, misalnya pengadukan dengan strirrer (Allcock dan

Lampe, 1981). Allcock dan Lampe (1981) menambahkan bahwa apabila larutan

polimer perlu disaring sebelum proses casting, maka dapat dilakukan penyaringan

vakum karena larutan terlalu viskos. Pada skala laboratorium, proses solution casting

dapat dilakukan pada plat kaca atau cawan gelas.

2.6

Menurut Wu dan Bates (1972) dalam Sutanto (1998), mekanisme

pembentukan film protein terjadi karena polimerisasi endotermik dan denaturasi

protein akibat pemanasan yang diikuti dehidrasi permukaan. Mekanisme polimerisasi

melibatkan molekul disulfida dan ikatan hidrofobik. Pemanasan menyebabkan

struktur tiga dimensi protein antara sulfhidril dan rantai sisi hidrofobik sehingga

rantai protein yang tidak melipat akan saling mendekat satu dengan yang lainnya dan

saling berhubungan lewat ikatan disulfida dan hidrofobik (Fukushima dan Van

Burren, 1970 dalam Sutanto, 1998).

Mekanisme Pembentukan Film

Menurut (Cheflet et al, 1985 dalam Sutanto, 1998) denaturasi protein adalah

bentuk modifikasi konformasi protein yang tidak diikuti oleh pemutusan ikatan


peptida yang ada pada struktur primernya. Selama denaturasi rantai protein akan

terbuka sehingga memungkinkan pembentukan jaringan matriks baru yang lebih

kompak dan dapat berinteraksi dengan komponen lain. Pada saat larutan dipastikan

telah homogen, poliester amida ditambahkan yang berfungsi untuk mengatasi sifat

rapuh film. Dengan adanya penambahan poliester amida, maka gugus hidrogen dari

poliester amida akan berikatan dengan gugus amida dari protein sehingga kekuatan

intermolekuler antar rantai protein akan berkurang dan mobilitas polimer akan

meningkat sehingga fleksibilitas akan meningkat pula (Sutanto, 1998).

Struktur film merupakan matriks protein yang dibentuk oleh interaksi-

interaksi protein yang dikatalisis oleh panas dengan ikatan disulfida, hidrogen, dan

hidrofobik sebagai kekuatan asosiasi dalam jaringan film (Famum et al, 1976 dalam

Sutanto, 1998). Ikatan disulfida terbentuk melalui pertukaran ion disulfida dan reaksi

oksidasi ion yang diindikasi oleh adanya panas. Ikatan ini akan membentuk struktur

tiga dimensi. lkatan hidrogen berperan dalam peningkatan viskositas dan stabilisasi

struktur gel, sedangkan ikatan hidrofobik berperan dalam pengerasan struktur gel dan

stabilisasi.


2.7 Gliserol

Billmeyer (1994) dalam Sutanto (1998) menambahkan bahwa jika suatu

polimer semikristalin mendapat tambahan

Menurut Hammer (1978) dalam Sutanto (1998), bahan pemlastis adalah bahan

kimia yang dapat digunakan untuk mengurangi kekakuan resin termoplastik. Prinsip

kerja bahan pemlastis adalah dengan membentuk interaksi molekuler rantai polimer

untuk meningkatkan kecepatan respon viskoelastis pada polimer. Hal ini akan

meningkatkan mobilitas molekuler rantai polimer dan akibatnya dapat menurunkan

substransisi kaca (Tg).

bahan pemlastis maka akan terjadi

penurunan titik lebur (Tm) dan derajat bahan pemlastis akan lebih banyak berinteraksi

dengan fase amorf dan sangat sedikit yang berinteraksi dengan fase kristalin.

Efektivitas penambahan bahan pemlastis dapat dilihat melalui beberapa parameter

semi empiris, seperti penurunan suhu transisi kaca dan titik leleh, karakteristik

mekanik, serta kondisi molekuler.

Menurut Syarief (1989), untuk memperbaiki sifat plastik maka ditambahkan

berbagai jenis tambahan atau aditif. Bahan tambahan ini sengaja ditambahkan dan

berupa komponen bukan plastik yang diantaranya berfungsi sebagai bahan pemlastis,

penstabil pangan, pewama, penyerap UV, dan lain-lain. Bahan itu dapat berupa

senyawa organik maupun anorganik yang biasanya mempunyai berat molekul rendah.

Bahan pemlastis merupakan bahan tambahan yang diberikan pada waktu

proses untuk meningkatkan beberapa sifat dari polimer, misalnya ketahanan terhadap

panas atau minyak dan polimer yang dihasilkan lebih halus dan luwes. Bahan


pemlastis adalah bahan non-volatil dengan titik didih tinggi yang apabila

ditambahkan ke dalam bahan lain akan merubah sifat fisik dan atau sifat mekanik dari

bahan tersebut (Krochta, et.a1, 1994). Bahan pemlastis ditambahkan untuk

mengurangi gaya intermolekul antar partikel penyusun pati yang menyebabkan

terbentuknya tekstur edible film yang mudah patah (getas). Bahan pemlastis juga

meningkatkan gaya intermolekuler dan meningkatkan mobilitas ikatan polimer

sehingga memperbaiki fleksibilitas dan extensibilitas film.

Sedangkan bahan pemlastis yang umum digunakan dalam pembuatan plastik

bioplastik adalah gliserol karena ketersediaan gliserol melimpah di alam dan sifatnya

yang tidak merusak alam. Gliserol atau biasa disebut gliserin merupakan suatu larutan

kental tidak berwama dan mempunyai rasa yang manis. Jika direaksikan dengan air

dan alkohol menyebabkan rasa dingin pada kulit. Gliserol dapat dihasilkan dari

minyak sawit (CPO, BPO, dan RPDPO), minyak inti sawit (PKO), dan minyak

kelapa (CNO). Dalam pengolahan minyak (trigliserida) selain menghasilkan gliserol

juga akan menghasilkan asam lemak yang juga dapat diolah menjadi beberapa macam

produk seperti asam laurat, asam kaprat, dan asam stearat (Guerrero, dkk., 2010).

Gliserol merupakan suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas tiga atom

karbon. Jadi, tiap atom karbon mempunyai gugus -OH. Gliserol merupakan suatu

molekul bidrofilik yang relative kecil dan mudah di sisipkan diantara rantai protein

dan membentuk ikatan hidrogen dengan gugus dan protein gluten. Hal ini berakibat

pada penurunan interaksi langsung dan kedekatan antara rantai protein. Selain itu,

laju transmisi uap air yang melewati film gluten yang dilaporkan meningkatkan


seiring dengan peningkatan kadar gliserol dalam film akibat dari penurunan kerapatan

jenis protein (Gontard, 2009).

Gliserol efektif digunakan sebagai bahan pemlastis pada film hidrofilik,

seperti pektin, pati, gel dan modifikasi pati, maupun pembuatan edible film berbasis

protein (Juliyarsi et al, 2011).

Gambar 2.3 Rumus Struktur Gliserol

2.8 Poliester Amida

Sejumlah besar biodegradable polyester yang berasal dari minyak bumi

diperoleh secara kimiawi dari monomer-monomer sintesisnya. Biodegradable

polyester ini dapat dibedakan berdasarkan struktur kimianya, seperti

policaprolactones, poliester amida, kopoliester alifatis maupun kopoliester aromatis.

Semua poliester ini lembut pada temperatur kamar.

Poliester amida diperoleh secara industri dari monomer-monomer

kopolikondensasi poliamida dan asam adipic. Poliester yang menunjukkan komponen

polar tertinggi memiliki kekompakan yang baik dengan produk polar lainnya, seperti

senyawa-senyawa karbohidrat. Selain itu, poliester golongan ini juga menunjukkan

permeabilitas air yang paling tinggi.

Pemilihan poliester amida sebagai biodegradable polyester disebabkan oleh


kompatibilitasnya yang baik antara gugus amida dan plastik protein kedelai.

Pencampuran protein kedelai dengan biodegradable polyester bertujuan untuk

meningkatkan kekuatan plastik bioplastik dari kedelai.

R C 1 C NH R2 NH C R1 C O R3

O

Dan, beberapa sifat fisika dan mekanik dari poliester amida dapat dilihat pada

Tabel 2.3 di bawah ini :

Sifat Poliester amida Satuan Nilai

Densitas g/cm3 1,07

Titik leleh 0C 112

Transisi gelas 0C -29

Kristalinitas % 15

Modulus MPa

262

Sifat Poliester amida Satuan Nilai

O O O O

Tabel 2.3. Sifat-Sifat Poliester Amida

Gambar 2.4 Rumus Strutur Poliester Amida


Elongation at break % 420

Kekuatan tarik MPa 17

Biodegradasi/mineralisasi * % 100

Permeabilitas air pada 250C g/m2/hari 680

Tegangan permukaan mN/m 59

(*) Selama 60 hari dalam pengkontrolan berdasarkan ASTM 5336

2.9 Analisis dan Karakterisasi Bahan Polimer

2.9.1 Spektroskopi Infra merah Fourier-Transform (FTIR)

Serapan radiasi infra merah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi

ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik

gelombang elektromagnetik. Ada dua jenis vibrasi ikatan kimia yang dapat menyerap

radiasi infra merah, yakni vibrasi longitudinal dan vibrasi sudut.

Molekul polimer dikenal dengan karakteristik rantai yang terdiri dari sejumlah

satuan-ulangan (sampai 102 - 105 unit per rantai). Secara teori spektrum inframerah

bahan polimer akan tergantung dari karakteristik spektrum dan struktur kimia satuan

ulangannya. Akan tetapi, berbeda dengan senyawa bobot molekul rendah yang murni,

struktur satuan-ulangan dalam rantai polimer tidak selamanya identik. Ditambah lagi

perubahan susunan geometris, perubahan orientasi ikatan dan bentuk kristal akan

mempengaruhi serapan inframerah oleh kimia satuan-ulangan. Karena itu dapat

(Sumber: Galan et al, 2011)


diduga bahwa polimer dengan bobot molekul tinggi yang terdiri dari 103-106 atom

per molekul akan memberikan sejumlah besar pita serapan.

Pada dasarnya, teknik FTIR adalah sama dengan spektroskopi inframerah

biasa, kecuali dilengkapi dengan cara penghitungan Fourier Transform dan

pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi.

2.9.2 Pengujian Sifat Mekanis

Penggunaan bahan polimer sebagai bahan teknik misalnya dalam industri

suku cadang mesin, konstruksi bangunan dan transportasi, tergantung sifat

mekanisnya, yaitu gabungan antara kekuatan yang tinggi dan elastisitas yang baik.

Sifat mekanis yang khas ini disebabkan oleh adanya dua macam ikatan dalam bahan

polimer, yakni ikatan kimia yang kuat antara atom dan interaksi antara rantai polimer

yang lebih lemah.

Sifat mekanis biasanya dipelajari dengan mengamati sifat kekuatan tarik (σ)

menggunakan alat pengukur tensometer atau dinamometer, bila terhadap bahan

diberikan tegangan. Secara praktis, kekuatan-tarik diartikan sebagai besarnya beban

maksimum (Fmaks) yang dibutuhkan untuk memutuskan spesimen bahan, dibagi

dengan luas penampang bahan. Karena selama di bawah pengaruh tegangan,

spesimen mengaiami perubahan bentuk (deformasi) maka definisi kekuatan tarik

dinyatakan dengan luas penampang semula (A0 ). Kekuatan tarik suatu bahan dapat

dilihat pada persamaan berikut (Wirjosentono, 1995):


0/ AFmakst =σ

SEM berbeda dengan mikroskopi elektron transmisi (TEM), dalam hal ini suatu

berkas insiden elektron yang sangat halus di-scan menyilangi permukaan sampel dalam

sinkronisasi dengan berkas tersebut dalam tabung sinar katoda. Elektron-elektron yang

terhambur digunakan untuk memproduksi sinyal yang memodulasi berkas dalam tabung sinar

katoda, yang memproduksi suatu citra dengan kedalaman medan yang besar dan penampakan

yang hampir tiga dimensi.

2.9.3 Mikroskop Pemindai Elektron (SEM)

Dalam penelitian morfologi permukaan SEM terbatas pemakaiannya, tetapi

memberikan informasi yang bermanfaat mengenai topologi permukaan dengan resolusi

sekitar 100 A. Aplikasi-aplikasi yang khas mencakup penelitian dispersidispersi pigmen

dalam cat, pelepuhan atau peretakan koting, batas-batas fasa dalam polipaduan yang tak dapat

campur, struktur sel busa-busa polimer, dan kerusakan pada bahan perekat. SEM teristimewa

berharga dalam mengevaluasi betapa penanaman (implant) bedah polimerik bereaksi baik

dengan lingkungan bagian-bagiannya (Stevens, 2001).


2.10 Penelitian Pendahuluan Yang Pernah Dicapai

Penelitian yang menyangkut penggunaan protein kedelai sebagai bahan dasar

bioplastik yang pernah dilakukan diantaranya, Sutanto (1998) melakukan

pencampuran antara protein bungkil kedelai dengan karboksi metil selulosa (CMC),

metil selulosa (MC), lilin lebah dan bahan pemlastis polietilen glikol (PEG).

Penambahan lilin lebah adalah untuk meningkatkan barrier uap air dari film berbasis

polisakarida dan protein, sedangkan penambahan bahan pemlastis adalah untuk

mengatasi sifat rapuh film. Bungkil kedelai diambil ekstrak proteinnya dengan

beberapa tahap, yaitu penggilingan dan perendaman pada suhu 65 0C selama satu

jam, dilanjutkan dengan penirisan selama 20 menit, penghancuran dengan blender,

pemasakan dengan suhu 90-95 0

Kristanoko (1996) juga melakukan penelitian terhadap pengaruh penambahan

CMC dan sorbitol terhadap karakteristik fisik edible film dari ekstraksi bungkil

kedelai. Konsentrasi CMC yang diteliti 0,75; 100; dan 1,25 g/ 45 ml ekstrak protein

bungkil kedelai. Sedangkan sorbitol yang ditambahkan 2 dan 3 ml/ 45 ml ekstrak

C selama 10 menit, penyaringan, lalu sentrifusi. Dari

hasil penelitian tersebut disimpulkan bahwa dengan peningkatan konsentrasi PEG,

maka kuat tarik akan menurun, sedangkan permeabilitas uap air, permeabilitas

oksigen, persen pemanjangan, dan ketebalan akan meningkat. Dengan peningkatan

konsentrasi lilin lebah, maka kuat tarik, permeabilitas uap air, dan oksigen akan

menurun sedangkan ketebalan dan persen pemanjangan akan meningkat. Dari segi

penampakan, semakin tinggi jumlah lilin lebah, maka film akan semakin kurang

transparan.


protein bungkil kedelai. Konsentrasi ekstrak protein bungkil kedelai adalah 3%.

Film yang dihasilkan untuk beberapa karakteristik fisik tertentu sangat

dipengaruhi oleh konsentrasi CMC dan sorbitol yang ditambahkan. CMC

meningkatkan kadar air, ketebalan, kuat tarik, persen pemanjangan, laju transmisi uap

air (WVTR). Sedangkan kadar protein film menjadi turun. Sorbitol memberikan

pengaruh yang berbeda. Sorbitol meningkatkan kadar air, kadar protein, ketebalan,

persen pemanjangan, dan laju transmisi uap air, tetapi kuat tarik film semakin

menurun.

Bai et al. (2010) melakukan penelitian tentang efek dari salicylic acid

terhadap sifat mekanis dan ketahanan air dari film isolat protein kedelai. Film

komposit protein kedelai (SF) disiapkan dengan menggunakan isolat protein kedelai

(SPI), salicylic acid (SA), dan gliserol sebagai bahan pemlastisnya. Sedangkan untuk

menyiapkan film komposit protein kedelai tahan air (SF-B), maka digunakan 2, 2-

diphenyl-2-hydroxyethanoic acid (DPHEAc). Sejumlah SA yang berbeda (0,25; 0,5;

0,75 w/w) dicampur hingga merata dengan tepung SPI dan gliserol (30% dari berat

SPI) menggunakan mixer selama 15 menit, kemudian dipress menggunakan hot press

pada suhu 140 0

C dan tekanan 20 MPa selama 10 menit. Hasil penelitian tersebut

menunjukkan bahwa film SF-B dengan 0,5% (wt) SA memiliki kekuatan tarik dan

yang lebih tinggi disbanding dengan film SF dengan jumlah SA yang sama.


repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 43815... BAB II TINJAUAN PUSTAKABAB...

Documents

Transcript of repository.usu.ac.id › bitstream › handle › 123456789 › 43815... BAB II TINJAUAN PUSTAKABAB...