Download - Aplikasi Nanopartikel Pati
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
1/17
MAKALAH UJIAN TENGAH SEMESTER BIOLOGI MOLEKULER
Penggunaan Nanopartikel Pati dari Granula Pati pada Industri Makanan, Kosmetik, Farmasi
dan sebagai Komposit
DISUSUN OLEH:
Indy Prasetya G. (1406604683)
Rafi Irzani (1406531605)
Candra Surya N.S. (1406607874)
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
2/17
2
DAFTAR ISI
Pendahuluan……………………………………………………………………..3
Aplikasi Nanopartikel pati……………………………………………………...3
3.1 Aplikasi dalam komposit……………………………………………………3
3.2 Penstabil Emulsi……………………………………………………………..6
3.3 Pengganti Lemak…………………………………………………………….6
3.4 Komponen Pengemasan……………………………………………………..7
3.5 Carrier Obat dan Material Implant………………………………………..9
3.6 Adsorben dalam Penanggulangan limbah cair…………………………….12
3.7 Konduksi Termoresponsif…………………………………………………..13 3.8 Perekat dalam pembuatan dan pelapisan kertas………………………….15
Kesimpulan……………………………………………………………………… 15
Daftar Pustaka…………………………………………………………………...17
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
3/17
3
I. ABSTRAK
Pati ( starch) adalah salah satu biopolimer yang paling banyak dapat ditemui di alam, dan
biasanya terisolasi di tumbuhan dalam bentuk mikro-granula. Penelitian terbaru menunjukan
nanopartikel pati dapat dengan mudah didapatkan dari granula pati. Sifat-sifat pati yang ramah
lingkungan membuatnya menjadi biomaterial yang sangat cocok untuk diaplikasikan pada
industri makanan, kosmetik, kedokteran, bahkan sebagai komposit. Pada makalah ini akan
dibahas aplikasi nano-partikel berdasarkan penelitian terbaru yang dilakukan pada tahun 2014.
II. PENDAHULUAN
Berkembangnya penelitian pada nanomaterial menjadikan peneliti mulaimengembangkan Nanopartikel pati (SNPs) sebagai filler pada komposit, dan ditemukan
bahwa SNPs meningkatkan sifat-sifat mekanis juga meningkatkan biodegrabilitas dari
komposit. Penelitian juga menunjukan SNPs dapat digunakan dalam industri makanan,
kosmetik dan farmasi, namun masi sangat terbatas.
Penggunaan SNPs yang paling umum ditemukan pada BioTRED dan Eco-Sphere TM.
BioTRED (Novamont, Italy) digunakan dalam ban produksi Goodyear, menggunakan pati
dari jagung. Pati ini digunakan untuk menggantikan karbon hitam dan silika pada ban,
menghasilkan penguatan pada pelapisan ulang (relining resistance) dengan keuntungan pada
lingkungan. Pada Eco-Sphere TM, Biolatex dari pati menggantikan latex dari minyak. Sudah
banyak digunakan pada pelapisan dan perekat untuk kertas.
Pada Makalah ini akan dijelaskan pengaplikasian SNP berdasarkan karakteristik fisik.
Potensi dari SNPs sangat tinggi sehingga pengaplikasian SNPs dibandingkan dengan
komposit lain sangatlah disarankan didalam makalah.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
4/17
4
III. APLIKASI NANOPARTIKEL PATI
Pati sebagian besar disusun oleh amilosa dan amilopektin yang dapat dibedakan dari
stukturnya. Amilosa adalah molekul glukosa anhidrous yang kebanyakan penyusunnya
terhubung oleh α-(1-4)-D-glycoside bonds, dengan rata-rata berat molekul kurang dari satu
per seribu. Molekul pati telah melewati biosintesis dan terletak pada granula pada dimensi 1
– 100 M. Struktur Granula dapat dikatakan seperti onion berisikan alternanting amorphous
dan semi-crystalline growth rings. Bloklet adalah bagian dimana Nanopartikel Pati terisolasi
dari pati dengan disintegrasi.
Gambar 3.1 : Gambar Struktur Granula Pati
3.1 Apl ikasi dalam komposit
komposit adalah material yang tersusun dari dua tipe komponen :
(a) Matriks : berperan untuk mendukung dan melindungi bahan pengisi material, mengirim
dan mendistribusi beban yang diberikan kepada bahan pengisi yang di maksud, merupakan
komponen yang kuat dan kaku yang memperkuat matriks.
(b) Nanokomposit : material komposit polimer yang di isi dengan partikel kaku berukurannano. Kelebihan dari material nanokomposit ini, ketika dibandingkan engan komposit
kovensional adalah keunggulan mekanik, penghalang, dan sifat termalnya pada tingkat
rendah ( ≤5 wt%) serta kemampuan daur ulang, transparansi dan berat nya yang rendah.
Sebagai bahan yang "biodegradable" dan polimer yang tidak beracun, pati sudah
digunakan secara luas di bidang non-pangan seperti kertas, tekstile, plastik, kosmetik dan
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
5/17
5
obat-obatan. namun SNPs di sarankan sebagai bahan “filler” pada komposit polimer dalam
berbagai penelitian. Berbagai macam matriks polimer termasuk polimer alami dan sintetis
telah disarankan untuk komposit dengan SNPs.
Polimer sintetis adalah material yang serbaguna untuk berbagai aplikasi di industri karena
keunggulan sifat fisika dan tahanan kimia-nya. Namun kebanyakan kebanyakan polimer
sintetis tidak "biodegradable" dan "biocompatible". Karena alasan ini, penelitian terbaru
berfokus pada penggunaan polimer yang ramah terhadap lingkungan, termasuk berbagai
macam polimer alami seperti pati, pullulan, poliaktida dan protein nabati (kedelai). Dengan
memasukkan SNPS kedalam matriks polimer sintetis, tidak hanya sifat fisik tetapi juga
kemampuan "biodegradable" dari komponen juga ikut meningkat.
Contoh pemanfaatan SNPS kedalam matriks polimer sintetis adalah pada “Sintesis
Komposit Bioplastik Berbahan Dasar Tepung Tapioka Dengan Penguat Serat Bambu”
Penelitian ini mengkaji mengenai pembuatan plastik yang dapat terurai oleh bakteri atau
pengurai lainnya sehingga bersifat ramah lingkungan (bioplastic).Pembuatan bioplastic ini
memanfaatkan pati dari pati singkong (Tepung Tapioka) sebagai bahan dasar dan
gliserin+air sebagai plastisizer, serta serat bambu sebagai penguat.
Berdasarkan variasi gliserin yang dilakukan, diperoleh kuat tarik tertinggi pada
komposisi pati 6 gram dan gliserin 1,5 gram yaitu 0,039 MPa sebelum ditambahkan serat
dan 0.068 MPa setelah ditambahkan serat, dengan nilai Modulus Young 0,90 GPa sebelum
ditambahkan serat dan 0.96 GPa setelah ditambahkan serat. Hasil karakterisasi Struktur
mikro komposit bioplastic menunjukkan adanya ikatan yang baik antara matriks dan
serat.Namun, terjadi kerusakan ikatan setelah dilakukan pemendaman.Ini diakibatkan karena
terjadinya penguraian pada pati saat komposit bioplastic dipendam dalam tanah
(degradasi).Berdasarkan uji biodegradibilitas, diperoleh waktu degradasi sampel bioplastic
yaitu mulai dari 2 hari. Selain itu, dari hasil XRD dapat dilihat bahwa bioplastic bersifat
semi amorf.Pullulan merupakan eksopolisakarida yang diproduksi oleh Aureobasidium pullulans.
Pullulan adalah biopolymer yang larut air sehingga banyak aplikasinya dalam industry
pangan, sebagai bahan baku pengemasan, bahan dasar kosmetik, akhir - akhir ini pullulan
juga diaplikasikan pada bidang medis dan aplikasinya di industri lainnya.
Beberapa penelitian menunjukkan pentingnya memiliki campuran yang seragam dari bahan
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
6/17
6
isi penguat dalam matriks polimer dari formula komposit. Khususnya ketika komposisi
bahan pengisi tersebut di tingkatkan (lebih dari 40%). Kristal nano cenderung menjadi
agregat, dimana meningkatkan dalam hal ini berdampak kepada luas area permukaan untuk
interaksi yang menguntungkan dengan polimer yang menghasilkan peningkatan dalam
kekuatan dan modulus-nya
Komposit film (selaput tipis) bisa di siapkan/dibikin dari campuran SNPS dan polimer
dalam metode yang berbeda menggunakan berbagai teknik seperti pengecoran dan
penguapan pelarut, penekanan dengan panas, pengadukan dalam tekanan dan "extruding".
Kecuali metode pengecoran-penguapan, komposit film di berikan suhu/tekanan yang relatif
tinggi. Pelelehan SNPS mungkin terjadi selama persiapan komposit. terutama ketika
munculnya air di dalam campuran. Untuk alasan ini, metode pengecoran-penguapan di
sarankan sebagai pilihan yang baik dibanding metode termal lain untuk persiapan film
komposit.
3.2 Penstabil Emulsi
Berbagai macam partikel seperti silika hidrofobik, tabung karbon nano, latex, dan kristal
nano pada bakteri selulosa telah digunakan sebagai penstabil emulsi. Pada penelitian
terbaru, SNPS disarankan di gunakan sebagai penstabil pada emulsi minyak dalam air (oil-
in-water). Emulsi disiapkan dengan ratio volume yang sama dengan air dan parafin dapat di
stabilkan dengan menambahkan aliquot dari dispersi SNPS. (Li et al) Mengklaim bahwa
penambahan SNPS lebih dari 0,02 wt% dapaat men-stabilkan emulsi lebih lama dari 2 bulan
dalam penyimpanan tanpa adanya koalesensi tetsan minyak. Namun, menjadi fase terpisah
ketita SNPS mencair dengan pemanasan pada 80oC selama 2 jam. SNPS mungkin
digunakan pada banyak emulsi, tidak hanya untuk makanan tetapi juga untuk kosmetik dan
obat-obatan atau farmasi. Namun, penelitian lebih lanjut dibutuhkan terkait penggunaan
SNPS dalam aplikasinya sebagai penstabil emulsi.
3.3 Pengganti lemak
Penggunaan spesifik lainnya dari SNPS adalah sebagai pengganti lemak (Fat Replacers)
dalam makanan. Fat Replacers adalah zat yang dapat meniru sifat organoleptik atau sifat
fisika dari trigliserida tetapi tidak dapat menggantikan lemak pada basis gram-untuk-gram.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
7/17
7
Pati asli dan termodifikasi dapat beberapa kali di gunakan untuk menggantikan lemak.
Ukuran pertikel dari pati memiliki peran penting dalam hal menentukan rasa seperti lemak
(fat-like taste) dan perasaan dimulut (mouth feel).
Organoleptik merupakan pengujian terhadap bahan makanan berdasarkan kesukaan dan
kemauan untuk mempegunakan suatu produk. Uji Organoleptik atau uji indera atau uji
sensor sendiri merupakan cara pengujian dengan menggunakan indera manusia sebagai alat
utama untuk pengukuran daya penerimaan terhadap produk. Pengujian organoleptik
mempunyai peranan penting dalam penerapan mutu. Pengujian organoleptik dapat
memberikan indikasi kebusukan, kemunduran mutu dan kerusakan lainnya dari produk.
Modifikasi paling umum dari pati digunakan sebagai pengganti lemak didalam
depolimerisasi kimia ( seperti asam atau enzimatis hidrolisis) atau disintegrasi mekanik dari
pati (granula). SNPS mungkin menjadi kandidat yang menjanjikan untuk pengganti lemak
karena ukurannya yang kecil. Diharapkan ketika SNPS di campurkan dengan komponen
lain, campuran tersebut akan berbentuk krim lembut seperti zat yang memiliki sifat mirip
dengan lemak. Sebagai tambahan, penggunaan SNPS mungkin menghasilkan penurunan
kalori dengan mengganti lemak berkalori tinggi dengan karbohidrat. Namun belum ada
penelitian terkait penggunaan SNPS sebagai pengganti lemak.
3.4 Komponen pengemasan
SNPS telah menarik perhatian sebagai material dalam film penahan/penghalang untuk
pengemasan makan. Properti penghalan dari lapisan tipis pada pengemasan befokus
terutaman pada transmisi uap air dan permeabilitas oksigen. Beberapa penelitian
melaporkan penurunan permeabilitas uap air ketika SNPS dari jagung dimasukkan. Ada
juga laporan bahwa dengan menambahkan 30-40% lilin jagung menunjukkan penurunan
yang signifikan pada permeabilitas uap air dari film pullulan sorbitol-plastik.
Namun ada juga peneliti yang melporkan penurunan pada permeabilitas sekitar 40%
untuk pati dari film singkong dengan penambahan 2,5% (penguat) SNPS. SNPS juga dapat
meningkatkan properti penghalang terhadap permeabilitas oksigen. Angellier et al. men-
demonstrasikan bahwa SNPS dari pati lilin jagu dapat mereduksi difusi oksigen dan
permeabilitas dai film nano komposit yang disiapkan dengan karet alam. Penemuan ini
dikaitkan dengan SNPS yang berfungsi seperti trombosit, yang dapat memblokir migrasi
dari molekul oksigen melalui lapisan tipis (film)
http://id.wikipedia.org/wiki/Inderahttp://id.wikipedia.org/wiki/Manusiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Produkhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mutuhttp://id.wikipedia.org/wiki/Mutuhttp://id.wikipedia.org/wiki/Produkhttp://id.wikipedia.org/wiki/Manusiahttp://id.wikipedia.org/wiki/Indera
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
8/17
8
Penggunaan film yang dapat dimakan sebenarnya sudah lama dilakukan, terutama pada
sosis, yang pada zaman dahulu menggunakan usus hewan. Selain itu pelapisan buah-buahan
dan sayuran dengan lilin juga sudah dilakukan sejak tahun 1800-an. Aplikasi dari edible
film untuk kemasan bahan pangan saat ini sudah semakin meningkat, seiring kesadaran
masyarakat akan pentingnya menjaga lingkungan hidup. Film yang bisa dimakan dan
biodegradable film banyak digunakan untuk pengemasan produk buah-buahan segar yaitu
untuk mengendalikan laju respirasi, akan tetapi produk-produk pangan lainnya juga sudah
banyak menggunakan edible coating, seperti produk konfeksionari, daging dan ayam beku,
sosis, produk hasil laut dan pangan semi basah.
Aplikasi dari edible film atau edible coating dapat dikelompokkan atas :
1. Sebagai Kemasan Primer dari produk pangan
Contoh dari penggunaan edible film sebagai kemasan primer adalah pada permen,
sayur- sayuran dan buah-buahan segar, sosis, daging dan produk hasil laut.
2. Sebagai Barrier
Penggunaan edible film sebagai barrier dapat dilihat dari contoh-contoh berikut :
Gellan gum yang direaksikan dengan garam mono atai bivalen yang membentuk
film, diperdagangkan dengan nama dagang Kelcogeâ merupakan barrier yang
baik untuk absorbsi minyak pada bahan pangan yang digoreng, sehingga
menghasilkan bahan dengan kandungan minyak yang rendah. Di Jepang bahan inidigunakan untuk menggoreng tempura.
Edible coating yang terbuat dari zein (protein jagung), dengan nama dagang
Z’coat TM (Cozean) dari Zumbro Inc., Hayfielf, MN terdiri dari zein, minyak
sayuran, BHA, BHT dan etil alkohol, digunakan untuk produk-produk
konfeksionari seperti permen dan coklat
Fry Shiled yang dipatenkan oleh Kerry Ingradientt, Beloit, WI dan Hercules,
Wilmington, DE, terdiri dari pektin, remah-remahan roti dan kalsium, digunakan
untuk mengurangi lemak pada saat penggorengan, seperti pada penggorengan
french fries.
Film Zein dapat bersifat sebagai barrier untuk uap air dan gas pada kacang-
kacangan atau buah-buahan. Diaplikasikan pada kismis untuk sereal sarapan siap
santap (ready to eat- breakfast cereal)
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
9/17
9
3. Sebagai Pengikat (Binding)
Edible film juga dapat diaplikasikan pada snack atau crackers yang diberi bumbu, yaitu
sebagai pengikat atau adhesif dari bumbu yang diberikan agar dapat lebih melekat pada
produk. Pelapisan ini berguna untuk mengurangi lemak pada bahan yang digoreng
dengan penambahan bumbu bumbu.
4. Pelapis (Glaze)
Edible film dapat bersifat sebagai pelapis untuk meningkatkan penampilan dari produk-
produk bakery, yaitu untuk menggantikan pelapisan dengan telur. Keuntungan dari
pelapisan dengan edible film, adalah dapat menghindari masuknya mikroba yang dapat
terjadi jika dilapisi dengan telur.
3.5 Carr ier obat dan material implant
Teknologi nanopartikel saat ini telah menjadi tren baru dalam pengembangan
sistem penghantaran obat. Partikel atau globul pada skala nanometer memiliki sifat fisik
yang khas dibandingkan dengan partikel pada ukuran yang lebih besar terutama dalam
meningkatkan kualitas penghantaran senyawa obat. Kelebihan lain dari teknologi
nanopartikel adalah keterbukaannya untuk dikombinasikan dengan teknologi lain,
sehingga membuka peluang untuk dihasilkan sistem penghantaran yang lebih sempurna.
Keterbukaan lain dari teknologi nanopartikel adalah kemampuannya untuk
dikonjugasikan dengan berbagai molekul pendukung tambahan, sehingga menghasilkan
sebuah sistem baru dengan spesifikasi yang lebih lengkap.
Penghantaran nanopartikel dideskripsikan sebagai formulasi suatu partikel yang
terdispersi pada ukuran nanometer atau skala per seribu mikron. Batasan ukuran partikel
yang pasti untuk sistem ini masih terdapat perbedaan karena nanopartikel pada sistem
penghantaran obat berbeda dengan teknologi nanopartikel secara umum. Pada beberapa
sumber disebutkan bahwa nanopartikel baru menunjukkan sifat khasnya pada ukuran
diameter di bawah 100 nm, namun batasan ini sulit dicapai untuk sistem nanopartikel
sebagai sistem penghantaran obat. Nanopartikel obat secara umum harus terkandung obat
dengan jumlah yang cukup di dalam matriks pada tiap butir partikel, sehingga
memerlukan ukuran yang relatif lebih besar dibanding nanopartikel non-farmasetik.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
10/17
10
Gambar 3.2 : Ilustrasi konsep sistem penghantaran obat Auto-nanoemulsifikasi
Beberapa kelebihan nanopartikel adalah kemampuan untuk menembus ruang-
ruang antar sel yang hanya dapat ditembus oleh ukuran partikel koloidal (Buzea et al.,
2007), kemampuan untuk menembus dinding sel yang lebih tinggi, baik melalui difusi
maupun opsonifikasi, dan fleksibilitasnya untuk dikombinasi dengan berbagai teknologi
lain sehingga membuka potensi yang luas untuk dikembangkan pada berbagai keperluan
dan target. Kelebihan lain dari nanopartikel adalah adanya peningkatan afinitas dari
sistem karena peningkatan luas permukaan kontak pada jumlah yang sama (Kawashima,
2000).
Pati adalah material polimer yang bersifat tak beracun, biodegradable, dan
biocompatible. Hal ini menyebabkan pati dapat menjadi carrier yang baik dalam obat-
obatan. Pati telah digunakan sebagai carrier penghantaran pada obat-obatan untuk
pengobatan tumor dan obat-obatan transdermal. Pati juga digunakan sebagai carrier pada
phenetylamines (obat antidepresan), asam acetylsalicylic (aspirin) dan estrone. Pati yang
telah dimodifikasi secara kimia juga telah diketahui digunakan pada system penghantaran pada obat-obatan. Pengembangan penghantaran obat tertarget berfungsi untuk
meningkatkan efektivitas dan efisiensi obat yang diaplikasikan, sekaligus keamanan
penggunaan obat karena mencegah obat untuk bereaksi pada tempat yang tidak
diharapkan. Penghantaran obat jenis ini secara umum dipahami sebagai hubungan ligan
dengan ligan, ligan dengan protein, atau protein dengan protein, karena kesesuaian
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
11/17
11
interaksi spesifik dapat diketahui dari fenomena kimiawi tersebut. Sebagai contoh, pati
tinggi amilosa yang disambungkan secara menyilang (cross-linked ) digunakan sebagai
matrix dalam pelepasan terkontrol dari contramid. SNP (Starch Nanoparticles)
terpropilasi yang telah diisi dengan berbagai jenis obat-obatan (asam flufenamic,
testosterone dan caffeine) menunjukkan efektifitas yang meningkat dalam permeasi kulit
manusia. Nanopartikel pati dialdehid (DASNP) yang telah dikonjugasi dengan 5-
fluorouracil meningkatkan inhibisi in vitro melawan sel kanker payudara (MF-7)
dibandingkan dengan 5-Fu bebas.
Gambar 3.3 : Ilustrasi SNP (Starch Nanoparticles) terpropilasi yang telah diisi dengan
berbagai jenis obat-obatan (asam flufenamic, testosterone dan caffeine)
Nanomaterial juga dapat digunakan dalam pengaplikasian implant biologis. Nanoteknologi, atau penggunaan nanomaterial, berpotensi untuk menjawab permasalahan
yang terkait dengan implan tradisional, karena hanya bahan-bahan nano yang dapat
meniru sifat permukaan (termasuk topografi, energi, dll) dari jaringan alami di dalam
tubuh manusia. Berbagai penelitian penting telah dilakukan untuk meneliti penggunaan
pati sebagai material biosorbable dalam implant sementara. Sifat yang membuat pati
menarik untuk aplikasi ini adalah gabungan karakteristik mekanisnya dengan sifat
hidrofilik dan resorbable dari pati yang memungkinkan penggunaannya sebagai implant
pada manusia dan hewan. Sifat biodegradable dan biocompability dari nanopartikel pati
juga merupakan sifat yang baik untuk digunakan sebagai implant. Implant biodegradable
memiliki keunggulan yang jelas disbanding implant metal tradisional yang dapat
menyebabkan stress shielding . Implant berbahan nanopartikel pati dapat secara perlahan
dan tanpa efek buruk menyatu dengan tubuh pengguna implant.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
12/17
12
3.6 Adsorben dalam penanggulangan l imbah ai r
Nanoteknologi memberikan harapan dari adanya material dan peralatan baru
dalam penanggulangan limbah air dikarenakan sifat dari nanomaterial yaitu
reaktivitasnya yang tinggi dikarenakan besarnya rasio luas permukaan dengan volume.
Besarnya rasio ini dapat meningkatkan daya absorpsi material sorbent secara signifikan.
Perkembangan dari nanosains dan ilmu keteknikan menunjukkan masalah limbah air
yang terjadi saat ini dapat diselesaikan atau dikurangi secara signifikan dengan
menggunakan nanoadsorben, nanokatalis, nanopartikel bioaktif, membrane nanostruktur
katalitik, nanopowder , nanotube, nanopartikel magnetis, dan sebagainya.
Gambar 1.4: Skema bed reactor yang berisi nanomaterial komposit untuk penjernihan air
Pada saat ini, karbon aktif merupakan adsorben yang paling sering digunakan
dalam penghilangan racun pada air. Tetapi, walaupun digunakan secara ekstensif, karbon
aktif adalah material dengan harga yang mahal. Polimer sintesis juga dapat digunakan
dalam penanggulangan limbah air, namun, terdapat perkembangan perhatian terhadap
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
13/17
13
alternative yang dapat didaur ulang dan berharga murah. Material berbasis biopolymer
dapat menjadi adsorbent paling menarik pada penanggulangan limbah air. Pada studi
terbaru oleh Morandi et al., ditunjukkan potensial absorbs yang besar dari selulosa
nanowhiskers yang dimodifikasi dengan polistirena untuk penghilangan molekul
aromatic organic dari air.
Nanomaterial pati yang dimodifikasi secara kimia dapat digunakan sebagai
adsorben untuk penghilangan polutan organic aromatic dalam air. Alila et al. melaporkan
potensial penggunaan nanopartikel pati sebagai adsorbent setelah dimodifikasi dengan
metode grafting oleh stearate. Dibandingkan dengan biopolymer asli, nanopartikel yang
telah dimodifikasi tersebut memiliki peningkatan efektifitas dan kapasitas karena
peningkatan luas permukaan. Modifikasi secara kimia dari nanopartikel ( grafting, cross-
linking,dsb.) dapat meningkatkan kapasitas adsorpsi dari material adsorben. Sebagai
contoh, kapasitas adsorbsi SNP-g-stearate berkisar antara 150 μ mol g-1
dan 900 μ mol g-1
untuk 2-naphtol-2-benzena. Sedangkan, pada SNP yang tidak dimodifikasi, kapasitas
adsorpsi ditunjukkan jauh lebih kecil, yaitu 50 dan 40 μ mol g-1
. Pemicu terjadinya
adsorbs ini diasumsikan dipengaruhi secara besar oleh interaksi Van der Waals antara
rantai yang telah di- graft dan zat terlarut organic. Dijelaskan bahwa factor apapun yang
meningkatkan interaksi tersebut berperan dalam peningkatan kapasitas adsorpsi. Secara
khusus, struktur planar dari zat pelarut aromatic organic lebih memilih interkalasi dari
molekul dalam ruang yang terbentuk oleh rantai yang di- graft .
3.7 Konduksi termoresponsif
Valodkar et al. melakukan sintesis terhadap SNP (nanopartikel pati) yang di crosslink
dengan HMDI (1,4-hexamethylene diisocyanate) yang merupakan zat yang tidak larut
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
14/17
14
dalam air dan cukup reaktif untuk digunakan dalam sintesis nanokomposit.
Gambar 3.5 : Ilustrasi pembentukan (a) nanopartikel pati yang dimodifikasi HMDI dan
(b) nanokomposit SNP PU yang dimodifikasi dengan PPG-HMDI
Nanopartikel pati dalam sintesis ini dipersiapkan dengan hidrolisis asam
menggunakan 3,16M H2SO4. Rantai alifatik dari enam grup metilena pada HMDI
memiliki fleksibilitas yang tinggi diantara berbagai isocyanate. Nanopartikel pati bekerja
sebagai nanofiller dan crosslinker dalam sintesis dari polyurethane berbasis PPG. System
polimetris yang telah di-crosslink dan di-nanofill berkemungkinan besar untuk memiliki
konduktivitas elektrik yang besar dengan tingkat kekakuan yang tinggi. Efek ini
diperkuat dengan efek plastis internal dari nanopartikel. Nanopartikel pati yang telah
dimodifikasi dengan PPG-HMDI menunjukkan sifat konduksi yang bergantung pada
temperature dan frekuensi. Disini, pengaruh yang besar dari temperature terhadap
konduktivitas menunjukkan bahwa nanokomposit PU memiliki sifat termoresponsif.
Konduktivitas ion disini menaikkan temperature dengan energy aktivasi 0,15 eV yang
menunjukkan adanya mekanisme konduktivitas thermal aktif dalam nanokomposit. Hal
ini mengacu pada penambahan muatan energy carrier dengan bertambahnya temperature.
Berdasarkan pada hasil ini, nanopartikel pati memiliki potensial untuk digunakan dalam
sensor temperature.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
15/17
15
3.8 Perekat dalam pembuatan dan pelapisan kertas
Industry pembuatan kertas adalah aplikasi selain makanan terbesar dari pati di
dunia, dengan mengonsumsi jutaan metric ton per tahun. Pada proses “basah” dalam
pembuatan kertas, pati yang digunakan bersifat kationik dan memiliki muatan positif
yang terikat denga polimer pati. Turunan dari pati ini berhubungan dengan serat kertas
yang anionic atau bermuatan negative dan filler anorganik. Pati kationik, bersama dengan
zat tambahan pengikat dan pengukur internal lainnya membantu untuk memberikan
kekuatan yang diperlukan oleh jaringan kertas dalam permbuatan kertas (wet strength),
dan memberikan kekuatan kepada kertas produk akhir (dry strength).Pada proses
“kering” dalam proses pembuatan kertas, jaringan kertas dibasahi kembali dengan larutan
yang berbahan dasar pati. Proses ini disebut surface sizing . Pati yang digunakan telah
secara kimia atau enzimatis di-depolimerisasi di pabrik kertas atau pabrik pati. Bersama
dengan zat tambahan untuk surface sizing , pati pada permukaan kertas memberikan
tambahan kekuatan kepada jaringan kertas.
Nanopartikel pati dapat digunakan sebagai pengikat dalam pembuatan kertas dan
pelapisan kertas. Pati yang telah dimasak telah digunakan sebagai aditif dalam pembuatan
kertas. Daya serap pati yang telah dimasak dalam matriks kertas bergantung pada
penyerapan dari pati. Oleh karenanya, jumlah pati yang diserap dibatasi oleh kejenuhan
dari penyerapan pada substrat selulosa. Masalah lainnya adalah viskositas yang tinggi
dari pasta pati setelah pemasakan pati mentah, yang dapat menyebabkan masalah
operasional. Bloembergen et al. melaporkan adanya peningkatan performa sebagai
pengikat pada kertas menggunakan nanopartikel pati dibandingkan dengan pati yang
dimasak. Dengan penambahan nanopartikel pati, viskositas dari pasta dapat dikurangi
secara substansial, dan kekuatan mengikat dapat bertambah
IV.
KESIMPULAN
Selama beberapa dekade terakhir, nanopartikel yang berasal dari polisakarida seperti
pati, selulosa, chitin, dll., terus dikembangkan baik dari segi persiapannya maupun
penggunaanya. Walaupun potensial yang sangat besar dimiliki oleh nanopartikel pati
pada penggunaanya dalam dunia industri, penelitian lebih lanjut harus lah terus dilakukan
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
16/17
16
pada effisiensi produksi nanopartikel skala industri. Contohnya pada pengefisiensian
ekonomi untuk pembaruan hasil hidrolisis.
Secara umum terlihat jelas bahwa nanopartikel pati memberikan dampak yang
sangat besar baik dari segi mekanik maupun segi “ biodegradable” dan “renewability”.
Saat ini penelitian masih sangat ditekankan pada bagian komposit, penggunaan sebagai
kurir untuk bahan biofunctional dan obat-obatan harus lah di kaji. Pda industri makanan
nanopartikel pati bisa menjadi bahan baku baru untuk mengontrol rheologi dan tekstur.
Contoh paling potensial pada bidang makanan adalah sebagai pengganti lemak.
-
8/18/2019 Aplikasi Nanopartikel Pati
17/17
17
DAFTAR PUSTAKA
1. http://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-
kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edb
2. http://www.tekpan.unimus.ac.id/wp-content/Uji-Organoleptik-Produk-Pangan.pdf
3.
http://www.ojs.unm.ac.id/index.php/JSdPF/article/download/1486/554
4. Guilbert, S. 2001. A survey on protein absed materials for food, agricultural and biotechnological
uses. In Active bioplymer films and coating for food and biotechnological uses. Park,H.J.,
R.F.Testin, M.S.Chinnan and J.W.Park (Ed). Materials of Pre-Congress Short Course of IUFoST,
Korea University-Seoul, Korea.
5. Kinzel, B., 1992. Protein-rich edible coatings for foods. Agricultural research. May 1992 : 20-21
6. Krochta,J.M., Baldwin,E.A. dan M.O.Nisperos-Carriedo. 1994. Edible coatings and film to
improve food quality. Echnomic Publ.Co., Inc., USA.
7.
P.M., Visakh. 2015. Starch-based blends, composites and Nanocomposites (RSC Green
Chemistry). Royal society of chemistry
8. Susheel, Kalia. 2016. Biodegradable and Biobased Polymers for environmental and Biomedical
Applications. 1 Edition. Wiley-Scrivener.
9. Valodkar, Mayur, 2010. Isocyanate crosslinked reactive starch nanoparticles for thermo-
responsive conducting applications. Carbohydrate Research, 345 (16), 2354-2360.
10. M.J., Santander-Ortega, 2010. Nanoparticles made from novel starch derivatives for transdermal
drug delivery. Journal of Controlled Release, 141 (1), 85-92
11. Martien, Ronny, 2012. Perkembangan Teknologi Nanopartikel Sebagai Sistem Penghantaran
Obat. Majalah Farmaseutik, 8, 133-144.12. Tiwari, Dhermenda K., 2008. Application of Nanoparticles in Waste Water Treatment. World
Applied Sciences Journal, 3 (3), 417-433.
13. Kim, Hee-Young., Sung Soo Park, Seung-Taik Lim. 2014. Preparation, characterization and
utilization of starch nanoparticles. ScienceDirect.
http://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.tekpan.unimus.ac.id/wp-content/Uji-Organoleptik-Produk-Pangan.pdfhttp://www.tekpan.unimus.ac.id/wp-content/Uji-Organoleptik-Produk-Pangan.pdfhttp://www.ojs.unm.ac.id/index.php/JSdPF/article/download/1486/554http://www.ojs.unm.ac.id/index.php/JSdPF/article/download/1486/554http://www.ojs.unm.ac.id/index.php/JSdPF/article/download/1486/554http://www.tekpan.unimus.ac.id/wp-content/Uji-Organoleptik-Produk-Pangan.pdfhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edbhttp://www.kompasiana.com/iqbalprawira/pullulan-aplikasinya-berpotensi-untuk-pangan-kosmetik-maupun-di-bidang-medis_552006a0a333112940b65edb