kompetisi penelitian (koentil) -...
TRANSCRIPT
KOMPETISI PENELITIAN (KOENTIL)
BIOPOLIMER BERBASIS KULIT BUAH COKELAT
Oleh :
Ach. Haris Efendy 101810301021
Qorry Dinnia Fatma 111810301035
UNIVERSITAS JEMBER
JEMBER
2013
i
KOMPETISI PENELITIAN (KOENTIL)
BIOPOLIMER BERBASIS KULIT BUAH COKELAT
Oleh :
Ach. Haris Efendy 101810301021
Qorry Dinnia Fatma 111810301035
UNIVERSITAS JEMBER
JEMBER
2013
ii
Lembar Pengesahan
Kompetisi Penelitian (KOENTIL)
Bapewil 4 IKAHIMKI
1. Judul : Biopolimer Berbasis Kulit Buah Cokelat
2. Ketua
a. Nama Lengkap : Ach. Haris Efendy
b. NIM : 101810301021
c. Jurusan – Fakultas : Kimia, Fakultas MIPA
d. Perguruan Tinggi : Universitas Jember
e. Alamat Rumah : Dusun Kaligoro, RT 03/RW 03, Desa Sukomaju,
Kecamatan Srono, Kabupaten Banyuwangi.
f. No Telp/Hp : 085785228490
g. Email : [email protected]
3. Jumlah Anggota : 1 (satu orang)
4. Dosen Pembimbing
a. Nama Lengkap : Drs. Mukh. Mintadi, M.Sc.
b. NIP : 196410261991031001
c. Alamat Rumah : Perumahan Bumi Mangli Permai DC 12 A Jember
d. No Telp/Hp : 085258194921
iii
KATA PENGANTAR
Alhamdulilla kita ucapkan kepada Allah SWT, karena atas segala rahmat
yang telah diberikan, sehingga kami dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini
dengan semaksimal mungkin. Karya tulis ini mengambil pokok bahasan tentang
“Biopolimer Berbasis Kulit Buah Cokelat”.
Dalam penyelesaikan karya tulis ini tentunya tidak lepas dari peran serta
berbagai pihak baik dari segi moral, material, maulpun keilmuan. Untuk itu saya
mengucapkan terima kasih kepada pihak – pihak yang banyak membantu sebagai
berikut :
1. Bapak Drs. Mukh. Mintadi, M.Sc. selaku dosen pembimbing kami yang
telah membantu mengarahkan kami.
2. Himpunan Mahasiswa Kimia FMIPA Universitas Jember yang telah
memberikan dukungan fisik maupun moral kepada kami.
3. Kedua orang tua kami yang telah memberikan segala restu dan
dukungannya kepada kami.
4. Semua pihak yang telah membantu dan memberikan sumbangan pemikiran
dalam menyelesaikan makalah ini yang tidak dapat kami sebutkan.
Akhirnya penyusun menyadari bahwa karya tulis ilmiah ini masih belum
dikatakan sempurna, masih banyak kekurangan yang harus diperbaiki. Untuk itu,
kritik dan saran yang sifatnya membangun sangat kami harapkan bagi perbaikan
di masa yang akan datang. Semoga karya tulis ilmiah ini nantinya dapat
menambah wacana keilmuan. Sekian dari kami, terima kasih.
Jember, 27 September 2013
Penyusun
iv
DAFTAR NAMA
1. Ketua Pelaksana
a. Nama Lengkap : Ach. Haris Efendy
b. Tempat, tgl lahir : Banyuwangi, 18 Juni 1992
c. NIM : 101810301021
d. Jurusan – Fakultas : Kimia – FMIPA
e. Universitas : Universitas Jember
f. Angkatan : 2010
2. Anggota Pelaksana
a. Nama Lengkap : Qorry Dinnia Fatma
b. Tempat, tgl lahir : Ambulu, 01 Oktober 1993
c. NIM : 111810301035
d. Jurusan – Fakultas : Kimia – FMIPA
e. Universitas : Universitas Jember
f. Angkatan : 2011
v
DAFTAR ISI
JUDUL DEPAN .................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................. ii
DAFTAR NAMA .................................................................. iii
KATA PENGANTAR .................................................................. iv
DAFTAR ISI .................................................................. v
DAFTAR GAMBAR .................................................................. vi
ABSTRAK .................................................................. vii
BAB I. PENDAHULUAN
Latar Belakang .................................................................. 1
Rumusan Masalah .................................................................. 2
Tujuan .................................................................. 2
Manfaat .................................................................. 2
BAB II. TINJUAN PUSTAKA
Potensi Kakao di Indonesia............................................................... 3
Biopolimer Pektin .................................................................. 3
BAB III. METODOLOGI PERCOBAAN
Alat dan Bahan .................................................................. 5
Prosedur Penelitian .................................................................. 5
Karakterisasi Biopolimer .................................................................. 7
Analsisi SWOT .................................................................. 8
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil .................................................................. 9
Pembahsan .................................................................. 9
BAB V. KESIMPULAN
Kesimpulan ................................................................. 10
Saran ................................................................. 10
DAFTAR PUSTAKA ................................................................. 11
LAMPIRAN ................................................................. 12
vi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Struktur kimia pektin .................................. 4
Gambar 2. Unit asam galakturonat ................................ 4
vii
ABSTRAK
Indonesia memiliki sumber daya alam yang melimpah, mulai dari hasil
bumi, laut, dan perkebunan. Terdapat tiga sektor utama perkebuna di Indonesia,
antara lain; minyak kelapa sawit, karet, dan kakao. Total produksi pada tahun
2012 berkisar antara 700-800 ribu ton per hektar (ha) per tahun, dimana
perkebuna kakao di Indonesia mencapai angka 1,4 juta hektar dengan total
produksi sebesar 500.000 ton per tahun. Produsi kakao di Indonesia semakin
meningkat dari tahun – ketahun. Peningkatan produksi kakao juga berpengaruh
pada jumlah limbah yang dihasilkan yaitu kulit buah kakao. Hal ini dikarenakan
70% komponen buah kakao terdiri dari kulit buah, 25% biji, dan sisanya adalah
plasenta. Jika kulit buah kakao tidak dimanfaatkan secara serius dapat
mengakibatkan permasalahan lingkungan. Ditinjau dari segi kandungan kimianya,
kulit cokelat mengadung senyawa pektin yang cukup banyak yakni 18%.
Sehingga dapat dimanfaatkan untuk membuat biopolimer berbasis kulit buah
cokelat. Adapun tujuan penelitian ini adalah mengetahui cara pembuatan
biopolimer berbahan dasar kulit buah cokelat dan karakteristik biopolimer yang
dihasikan. Proses yang berlangsung yakni ektraksi, pembuatan biopolimer, dan
karakterisasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa biopolimer dari bahan kulit
buah kakao berbentuk lembaran tipis transparan (edible film). Polimer tersebut
mempunyai kandungan air sebesar 0,121%, ketebalan rata – rata 0,83 mm, dan
larut dalam air. Sehingga biopolimer yang dibuat dari kulit buah kakao berbahan
dasar senyawa pektin merupakan biopolimer yang biodegradable dan ramah
lingkungan.
1
BAB I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia memiliki sumber daya alam yang melimpah, mulai dari hasil
bumi, laut, dan perkebunan. Terdapat tiga sektor utama perkebuna di Indonesia,
antara lain; minyak kelapa sawit, karet, dan kakao. Kakao atau perkebunan
cokelat di Indonesia sudah menjadi sektor unggulan, dimana perkebuna kakao di
Indonesia mencapai angka 1,4 juta hektar dengan total produksi sebesar 500.000
ton per tahun. Besarnya jumlah produksi kakao, membuat Indonesia masuk dalam
tiga besar negara produsen kakao setelah Pantai Gading dan Ghana (Tempo,
2004).
Berkat kerjasama yang baik antara pemerintah daerah dan pihak
perkebunan, pada tahun 2006 tercatat ekspor kakao meningkat 24,2% dari tahun
sebelumnya (Suryani dan Zulfebriansyah, 2007). Selanjutnyam berdasarkan data
produksi kakao di Indonesia pada tahun 2008 sampai 2012, jumlah produksi
kakao mengalami pertumbuhan hingga 31,46%. Peningkatan produksi kakao di
Indonesia akan sebanding dengan peningkatan limbah hasil produksi. Limbah
yang dihasilkan berupa kulit buah kakao. Kulit ini sangat besar jumlahnya karena
70% buah cokelat terdiri dari kulit buah kakao dan belum dimanfaatkan secara
maksimal.
Kulit buah kakao menyusun kurang lebih 70% komponen buah. Biji
cokelat hanya menyusun kompone buah sebesar 25% dan sisanya adalah plasenta
(Widyotomo et al., 2007). Ditinjau dari segi kandungan kimia kulit buah kakao
mengandung senyawa pektin 18%, tanin 2%, antosianin 1,04%, dan penyusun
terbesar adalah air. Senyawa pektin kulit buah kakao merupakan senyawa polimer
berasal dari asam D-galakturonat yang terhubung dengan ikatan β-1,4 glikosidik.
Karena pektin termasuk dalam polimer alam, maka senyawa pektin dapat
dimanfaatkan sebagai biopolimer.
Biopolimer merupakan polimer yang disintesa dari bahan polimer alam.
Polimer yang terdapat dialam antara lain; protein, polisakarida, pektin, dan
polinukleotida. Tumbuhan dan hewan merupakan sumber biopolimer (Isa, 2004).
Pengembangan biopolimer di Indonesia kususnya dan di dunia pada umumnya
1
2
terus dikembangkan. Seiring kesadaran masyarakat mengenai bahaya dari polimer
buatan semisal PVC (poli vinil klorida), maka banyak penelitian yang
menggunakan polimer alam sebagai penggantinya.
Mahasiswa sebagai agent of change harus kritis menghadapai segala
permasalahan berdasarkan ilmu pengetahuan dan mampu memberikan solusi –
solusi untuk mengatasi permasalahan tersebut. Solusi yang dapat dilakukan
mengatasi bahaya polimer konvensional yaitu menggunakan polimer alam
berbasis sumber daya yang ada. Limbah kulit buah kakao termasuk sumber daya
yang melimpah dan dapat dimanfaatkan sebagai biopolimer karena kandungan
senyawa pektin didalamnya. Proses pembuatan biopolimer senyawa pektin
memerlukan tahapan ekstraksi, pembuatan biopolimer, dan karakterisasi
biopolimer.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas diperoleh rumusan masalah sebagai berikut:
a. Bagaimana cara membuat biopolimer dengan bahan dasar kulit buah
cokelat?
b. Bagaimana karakteristik biopilmer yang dihasilkan?
1.3 Tujuan
Tujuan yang hendak dicapai antara lain
a. Mengetahui cara pembuatan biopolimer berbahan dasar kulit buah cokelat.
b. Mengetahui karakteristik biopolimer yang dihasikan.
1.4 Manfaat
Manfaat yang bisa diperoleh dari hasil penelitian ini adalah:
a. Memberikan informasi kepada sivitas akademika dan masyarakat akan
bahan baku polimer yang ramah lingkungan.
b. Memberikan nilai tambah kulit buah cokelat dan memaksimalkan
pemanfaatan buah cokelat.
c. Dapat menggantikan fungsi polimer konvensional sehingga dapat
menghilangkan dampak bahaya polimer konvensional dengan cara
menggunakan polimer alam yang ramah lingkungan.
3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Potensi Kakao di Indonesia
Kakao merupakan salah satu komoditas perkebuna yang memiliki peranan
penting dalam pertumbuhan perekonomian di Indonesia. Berdasarkan data
Balitbang Pertanian Departemen Pertanian (2005), menyebutkan bahwa pada
tahun 2002 lebih dari 900.000 kepala keluarga mendapat lapangan kerja dan
sumber pendapatan melalui perkebuna kakao. Perkembangan perkebuna kakao
Indonesia sudah terlihat sejak tahun 1980-an dan selama rentang waktu 2007
hingga 2011 tingkat pertumbuhan produksi kakao di Indonesia mencapai 5% per
tahun.
Perkebunan kakao Indonesia pada tahun 2007 tercatat seluas 992.448 ha.
Perkebunan yang dikelola oleh rakyat mencapai 89,45%, dan sisanya 5,04%
dikelola perkebunan besar negara serta 5,51% dikelola perkebunan besar swasta.
Berdasarkan data media masa Republika (2013), menyebutkan bahwa posisi
Indonesia sebagai tiga besar negara produsen kakao dapat berubah menjadi nomor
satu. Total produksi pada tahun 2012 berkisar antara 700-800 ribu ton per hektar
(ha) per tahun. Data estimasi produksi kakao di Indonesia pada tahun 2016
mencapai 1,5 juta ton per ha per tahun, dan Indonesia menjadi produsen kakao
terbesar di dunia.
2.2 Biopolimer Pektin
Biopolimer merupakan polimer yang dihasilkan dari monomer polimer
alam. Contoh biopolimer antara lain protein, pektin, polisakarida (Isa, 2004).
Kebutuhan masyarakat terhadap bahan biopolimer semakin mengalami
peningkatan. Hal ini disebabkan aplikasi biopolimer yang sangat banyak pada
kehidupan (Stevens, 2001). Bahan biopolimer dapat diperoleh dari kulit buah
kakao yakni senyawa pektin. Menurut O’Neill et al. (2000) pektin merupakan
senyawa polisakarida kompleks yang mengandung residu α-D-galakturonat
dengan ikatan α-1,4. Pektin merupakan campuran polisakarida dengan komponen
utama polimer asam α-Dgalakturonat yang mengandung gugus metil ester pada
konfigurasi atom C-2 (Hoejgaard, 2004). Komponen minor berupa polimer unit-
unit α-L-arabinofuranosil bergabung dengan ikatan α-L-(1-5). Komponen minor
3
4
lainnya adalah rantai lurus dari unit-unit β-D-galaktopiranosil yang mempunyai
ikatan 1-4.
Gambar 1. Struktur kimia pektin
Gambar 2. Unit asam galakturonat (IPPA, 2004)
Sifat penting pektin adalah kemampuannya membentuk gel. Pektin
metoksil tinggi membentuk gel dengan gula dan asam, yaitu dengan konsentrasi
gula 58-75% dan pH 2,8-3,5. Pembentukan gel terjadi melalui ikatan hidrogen di
antara gugus karboksil bebas dan di antara gugus hidroksil. Pektin bermetoksil
rendah tidak mampu membentuk gel dengan asam dan gula tetapi membentuk gel
dengan adanya ion-ion kalsium (Caplin, 2004). Mekanismenya adalah adanya
hubungan yang terjadi antara molekul pektin yang berdekatan dengan kation
divalen membentuk struktur tiga dimensi melalui pembentukan garam dengan
gugus karboksil pektin.
5
- Dicuci dengan air bersih
- Ditimbang (sesuai perlakuan)
- Digiling/diblender dengan air (perbandingan 1:4)
- Diperoleh bubur kakao
- Didiamkan selama 30 menit
BAB III. METODE PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan
3.1.1 Alat
Beker gelas
pH meter
Blender
Penangas
Stirer magnetik dan anak stirer
Kondensor
Labu leher tiga
Kaca
Oven
Spektro IR
3.1.2 Bahan
Kulit buah kakao
Asam sulfat 5%
Akuades
Akua D-min
Etanol 97%
Karboksimetil selulosa
Sorbitol
NaHSO3
3.2 Prosedur Penelitian
3.2.1 Ekstraksi Senyawa Pektin dari Kulit Buah Cokelat
Persiapan Bahan Baku
Kulit Buah Kakao
Hasil
5
6
Ekstraksi Pektin
Pengentalan Filtrat Pektin
Pengendapan Pektin
Bubur Kakao
- Ditambahkan dengan H2SO4 5% hingga pH berkisar
antara 2 sampai 2,8
- Diperoleh bubur asam
- Dipanaskan pada suhu 90-120 oC sambil diaduk
- Disaring dengan saringan penghisap (bunchner)
- Didiamkan selama 30 menit
Hasil
Filtrat Pektin
- Filtrat pekat dipanaskan pada suhu 95-97 oC sambil
diaduk sampai volumenya menjadi ½ dari volume awal
- Diperoleh filtrat pekat
- Dibiarkan dingin pada suhu kamar
- Didiamkan selama 30 menit
Hasil
Filtrat Pekat
- Ditambah dengan alkohol (aseton) 96% dan diaduk
sampai rata.
- Setiap 1 ml filtrat pekat ditambah 1,5 ml alkohol 96%
- Didiamkan selama 10-14 jam
- Endapan pektin dipisahkan dari filtratnya dengan cara
dihisap
- Diperoleh pektin basah
- Pencucian Pektin basah ditambah dengan alkohol 96%
kemudian diaduk
- Penambahan ini bisa berkali-kali tujuannya agar pektin
tidak bereaksi dengan asam
Hasil
7
Pengeringan Pektin
3.2.2 Pembuatan Biopolimer
3.3 Karakterisasi Biopolimer
3.3.1 Uji Ketebalan
Uji ketebalan menggunkan alat mikrometer skrup. Ketebalan diukur
berdasarkan nilai rata – rata dari berbagai titik.
Pektin Basah
- Dikeringkan pada suhu 30 – 40 oC selama 6 – 10 jam
- Diperoleh pektin kering
- Dihaluskan
- Ditimbang masanya
- Diamati dan disimpan
Hasil
Aqua D-mineral
- Dihitung volumenya (sesuai perlakuan)
- Danaskan dengan hoteplate pada suhu 70oC
- Ditambahkan 1 garm CMC (karboksimetil selulosa)
- Diaduk dengan stirer magnetik ± 5 menit
- Ditambahkan serbuk hasil ekstraksi (pektin) sesuai
perlakukan konsentrasi
- Diaduk ± 5 menit (T= 70 oC)
- Ditambahkan sorbitol sebanyak 15 mL
- Diaduk ± 5 menit (T= 70oC)
- Ditambahkan 0,2 gram asam lemak stearat
- Diaduk ± 5 menit (T= 70oC)
- Dicetak pada kaca
- Didiamkan pada suhu 40 oC selama ± 5 16 Jam
- Film dilepas dari cetakan dan disimpan dalam desikator
Hasil
8
3.3.2 Uji Kadar Air
Kadar air merupakan kandungan air yang ada dalam suatu zat. Nilai
kandungan air dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini dimana
perhitungan masa akhir berdasarkan masa kering zat setelah dipanaskan
pada suhu 105 oC selama 1 jam.
3.3.3 Uji Biodegradasi
Uji ini dilakukan untuk mengetahui sifat bahan yang dapat diurai oleh
organisame. Hal ini dikarenakan biopolimer merupakan polimer yang dapat
dengan mudah dibiodegradasi, sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan.
3.4 Analisis SWOT
SWOT Analisis
kekuatan (strengths)
Pembuatan biopolimer ini penting dilakukan
mengingat penggunaan polimer sintetik yang
berbahaya bagi lingkungan dan kesehatan,
sehingga perlu adanya pengganti yang ramah
lingkungan berbasis biopolimer
kelemahan
(weaknesses)
Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk
menyempurnakan hasil penelitian dan kurangnya
refrensi biopolimer berbasis senyawa pektin
peluang
(opportunities)
Indonesia dengan penghasil kakao yang sangat
besar tentu mempunyai persediaan bahan baku
(kulit kakao) yang melimpah
ancaman (threats)
Jika penelitian ini dirasa kurang maksimal maka
segera menggunakan bahan bakau bipolimer lain
untuk menghindari kerugian secara materi maupun
keilmuan
9
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
4.1.1 Penampilan
4.1.2 Ketebalan
Parameter Sampel A Sampel B Sampel C
Ketebalan 0,04 mm 0,7286 mm 0,8314 mm
Rata – rata 0,83 mm
4.1.3 Kadar air
Parameter Sampel A Sampel B Sampel C
Masa awal 1,55 gram 3,03 gram 2,98 gram
Masa akhir 1,45 gram 2,81 gram 2,77 gram
Kadar air 0,102 % 0,134 % 0,128 %
Rata – rata 0,121%
4.2 Pembahasan
Proses pembuatan biopolimer berbasis kulit buah coklelat membutuhkan
tahapan ekstraksi, pembuatan biopolimer, dan karakterisasi. Senyawa yang
diekstrak merupakan senyawa pektin, dimana pektin merupakan bahan baku
pembuatan biopolimer (edible coating). Hasil ekstraksi berupa serbuk yang diuji
dengan spektrofotometer infra red untuk uji gugus fungsi. Serbuk hasil ektraksi
selanjutnya dibuat sebagai biopolimer dengan bantuan plasticizer berupa sorbitol
atau juga gelatin. Fungsi plasticizer sebagai pembentuk polimer menjadi sebuah
lembaran – lembaran tipis transparan. Lembaran ini memiliki karakteristik kadar
air sebesar 0,121%, ketebalan 0,83 mm, dan larut dalam air. Sifat larut dalam air
ini sesuai dengan sifat senyawa pektin yang larut dalam air. Sehingga biopolimer
berbahan dasar kulit buah kakao ini dapat digunakan sebagai biopolimer yang
biodegradable dan ramah lingkungan.
9
10
BAB V. PENUTUP
5.1 Kesimpulan
a) Pektin dari kulit buah cokelat diekstraksi pada suasana asam.
b) Serbuk hasil ekstraksi merupakan senyawa pektin.
c) Lembaran ini memiliki karakteristik kadar air sebesar 0,121%, ketebalan
0,83 mm, dan larut dalam air.
5.2 Saran
Pembuatan biopolimer berbasis kulit buah cokelat ini harus dikembangkan
lagi, karena kebutuhan biopolimer dimasa mendatang akan semakin meningkat.
10
11
DAFTAR PUSTAKA
Isa, A. B .M. 2004. Penghasilan dan Pencirian Eksopolisakarida Dari pada
Bacillus licheniformis S20A. Tesis Sarjana Kejuruteraan (Polimer) Fakulti.
Chaplin M. 2004. Pektin. [on line]. http://www.lsbu.ac.uk/water/ [25 September
2013].
Dalfi, Hendro. 2012. Studi Kelayakan Bisnis Perkebunan Kakao. Jakrata.
Ellyta Sari, Erti Praputri, Ade Rahmat, dan Arif Okdiansyah. 2012. Peningkatan
Kualitas Pektin dari Kulit Kakao melalui Metode Ekstraksi dengan
Penambahan NaHSO3. Padang: Univ. Bung Hatta. Prosiding SNTK TOPI
2012. ISSN. 1907-0500
Herdigenarosa, Muren. 2013. Pembuatan Edible Film Coating dari Pektin Kulit
Buah Jeruk Bali (Citrus maxima) dengan Variasi Sorbitol sebagai
Plasticizer. Yogyakarta: UIN Sunan Kalijaga.
Hoejgaard S. 2004. Pectin Chemistry, Functionally, and Applications. [on line].
http://www.cpkelco.com/ptalk/ptalk.htm. [25 September 2013]
Koran Tempo Edisi Senin 4 Juni 2012 dengan judul “Program Gernas Kakao
Dilanjutkan”
O’neill TW, et al. 1994. Reproducibility of a Questionnaire on Risk Factors for
Osteoporosis in a Multicentre Prevalence Survey: The European Vertebral
Osteoporosis Study: International Journal of Epidemiology; 23(3).
Republika. 2013. Indonesia Targetkan 1,5 Juta Ton Produksi Kakao di 2016.
Edisi Sabtu, 22 Zulqaidah 1434 / 28 September 2013.
Suryani, Dinie dan Zulfebriansyah. 2007. Komoditas Kakao : Potret dan Peluang
Pembiayaan. Economic Review, No. 210.
Widyotomo, Sukrisno. et al. 2007. Rekayasa Teknologi Proses dan Alsin Untuk
Produksi Kompos Organik dari Kulit Buah Kakao. Jember: Puslit Koka.