PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER

Transkripsi

1 PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA DISERTASI OLEH ADIL GINTING /KIM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

2 PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA DISERTASI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor Dalam Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam OLEH ADIL GINTING /KIM FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2012

3 Judul Disertasi Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA : Adil Ginting : /KIM : Doktor Ilmu Kimia Menyetujui, Komisi Pembimbing Prof. Dr. Tonel Barus Promotor Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc. Co.Promotor Prof. Dr. Yunazar Manjang Co.Promotor Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.) Tanggal Lulus : 12 Juli 2012

4 Telah diuji pada Tanggal : 12 Juli 2012 PANITIA PENGUJI DISERTASI Ketua : Prof.Dr.Tonel Barus Anggota : 1. Prof.Dr.Jamaran Kaban,MSc. 2.Prof.Dr.Yunazar Manjang 3.Prof.Basuki Wirjosentono,MS.,Ph.D. 4.Dr.M.Pandapotan Nasution,MPS. 5.Dr.Hamonangan Nainggolan,MSc.

5 PERNYATAAN ORISINALITAS PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULITKAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA DISERTASI Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam disertasi ini tidak terdapat karya Yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan Tinggi dan sepanjang sepengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali secara tertulis diacu dalam naskah dan disebut sumbernya dalam daftar pustaka. Medan, 12 Juli 2012 (Adil Ginting)

6 PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI Sebagai sivitas akademika saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Adil Ginting Nomor Pokok : Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Disertasi Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non- Exclusive Royalty Free Right) atas Disertasi yang berjudul: PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini. berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta. Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya. Medan, 12 Juli 2012 (Adil Ginting)

7 Judul Disertasi Nama Mahasiswa Nomor Pokok Program Studi : PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii) SEBAGAI ANTIMIKROBA : Adil Ginting : /KIM : Doktor Ilmu Kimia Menyetujui, Komisi Pembimbing Prof. Dr. Tonel Barus Promotor Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc. Co.Promotor Prof. Dr. Yunazar Manjang Co.Promotor Ketua Program Studi Dekan (Prof. Basuki Wiryosentono, MS., Ph.D.) (Dr. Sutarman, M.Sc.) Tanggal Lulus : 12 Juli 2012

8 UCAPAN TERIMA KASIH Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan anugrahnya penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan disertasi ini. Dengan selesainya disertasi ini, perkenankanlah saya dengan hati yang tulus menyampaikan rasa hormat dan terima kasih serta penghargaan yang setinggitingginya kepada yang terhormat: 1.Prof.Dr.dr.Syahril Pasaribu,DTM&H,MSc. (CTM).Sp.A(K) selaku Rektor,yang telah memberi kesempatan kepada saya untuk mengikuti Program S3 Ilmu Kimia pada Departemen Kimia FMIPA- USU. 2.Dr.Sutarman selaku Dekan FMIPA atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti program S3 Ilmu Kimia. 3.Prof.Basuki Wiryosentono.MS,PhD. Selaku Ketua Program S3 Kimia yang Telah memberikan dorongan kepada saya untuk dapat segera menyelesaikan Program S3 Ilmu Kimia. 4.Dr.Rumondang Bulan MS selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA Universitas Sumatera Utara atas kesempatan, kerja sama yang baik serta fasilitas sehingga saya dapat mengikuti dan menyelesaikan program S3 Ilmu Kimia. 5.Prof.Dr.Tonel Barus selaku Promotor, Prof.Dr.Jamaran Kaban MSc. dan Prof.Dr.Yunazar Manjang, sebagai Co-promotor, yang dengan segala kesabaran dan tanpa bosan-bosannya telah banyak memberikan bimbingan sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini. 6.Dr.M.Pandapotan Nasution,MPS. Dan Dr.Hamonangan Nainggolan, MSc.,selaku tim penguji, atas kesedian beliau untuk memberikan penilaian maupun saran-saran untuk perbaikan dan penyempurnaan disertasi saya. 7.Peserta program S3, stambuk 2007 Ilmu Kimia yang begitu banyak membantu penulis sehingga disertasi ini dapat selesai. 8.Semua teman sejawat di Laboratorium Kimia Organik Sintesa & Proses Departemen Kimia FMIPA-USU terutama Kep.Lab.Dr.Mimpin Ginting MS. beserta seluruh Staf dan Asisten yang banyak membantu penulis dalam penelitian maupun penulisan.

9 Pada kesempatan ini tak lupa saya mengenang alm. Ayah saya beserta Ibu atas jasa-jasa mereka yang telah melahirkan, membesarkan dan mendidik saya dengan sepenuh hati serta memberikan dorongan kepada saya untuk terus belajar sehingga saya dapat mencapai tingkat pendidikan seperti sekarang ini. Kepada Isteriku tercinta Dra.Lina Tarigan Apt.MS. dan anak-anakku tersayang Maria Isabella A.Ginting.,Inda Sari Meilia A.Ginting.S.Sos.,Adli Reynaldo A.Ginting serta menantuku Rudi Astra Sinulingga MSc. serta cucuku tersayang Ibreina Elisabeth br.sinulingga yang telah memberikan bantuan moril dan semangat sehingga saya dapat menyelesaikan disertasi ini Akhirnya kepada semua pihak yang telah banyak membantu, baik langsung maupun tidak langsung, hanya Bapa disorgalah yang mampu memberikan balasan terbaik.mudah-mudahan disertasi ini dapat memberikan sumbangan yang berharga bagi perkembangan Ilmu Kimia Khususnya Kimia Organik sintesa dan aplikasinya.semoga Tuhan selalu memberikan rahmat dan kasih karunianya kepada kita semua. Medan, Juli 2012 Penulis Adil Ginting.

10 PEMANFAATAN GLISEROL DAN TURUNANNYA SEBAGAI PLASTICIZER PADA EDIBLE FILM GELATIN YANG DIINKORPORASI DENGAN MINYAK ATSIRI KULIT KAYU MANIS (Cinnamomum burmanii)sebagai ANTIMIKROBA ABSTRAK Dalam penelitian ini telah dilakukan pembuatan edible film gelatin yang diinkorporasi dengan minyak atsiri kulit kayu manis dengan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat. Produk tersebut dikarakterisasi dengan SEM,FT-IR, ketebalan film, kekuatan tarik dan kemuluran, aktivitas air(a w ), uji laju transmisi uap air,analisis termal difrensial(dta), analisis kalorimetri difrensial (DSC), swelling,,uji antimikrobanya serta aplikasi terhadap ikan tongkol.secara umum perbedaan plasticizer gliserol dan gliseril monooleat menambah ketebalan, kekuatan tarik, persentase pertambahan panjang,, dan mengurangi aktivitas air(a w ), laju transmisi uap air, swelling pada 30 menit, analisis termal difrensial, analisis kalorimetri difrensial dan aplikasi terhadap ikan tongkol. Pengujian morfologi permukaan dengan SEM menunjukkan bahwa permukaan film dengan menggunakan plasticizer gliserol permukaanya kasar dibandingkan dengan penggunaan plasticizer gliseril monooleat dikarenakan penambahan minyak atsiri kulit kayu manis yang bersifat non polar tidak terjadi percampuran sempurna dari gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit kayu manis.dari spektrum FT-IR kedua film pelapis gelatin-gliserol-minyak atsiri kulit kayu manis dan gelatin-gliseril monooleat-minyak atsiri kulit kayu manis tidak memperlihatkan terdapatnya penambahan gugus fungsi yang baru. Hal ini berarti tidak terjadi reaksi antara gelatin, gliserol dan minyak atsiri kulit kayu manis, demikian juga gelatin, gliseril monooleat dan minyak atsiri kulit kayu manis. Kata Kunci: edible film, gelatin, plasticizer, minyak atsiri kulit kayu manis, antimikroba

11 THE UTILIZATION OF GLYCEROL AND DERIVATIVES AS A PLASTICIZER IN EDIBLE GELATIN FILM THAT INCORPORATI0N WITH THE ESSENTIAL OIL OF CINNAMON BARK(Cinnamomum burmanii)as AN ANTIMICROBIAL ABSTRACT In this reseach has been conducted by making gelatin edible films incorporation with cinnamon bark essential oil with the plasticizer glycerol and glyceryl monooleate. Products are characterized by SEM, FT-IR, film thickness, tensile strength and elongation,water activity (Aw), water vapor transmission rate (WVTR), difrensial thermal analysis (DTA), analyze difrensial scanning calorimetry (DSC), Swelling, test, and application of the antimicrobial fish tuna. In general, the difference of plasticizer glycerol and glyceryl monooleate were the increase of thickness, tensile strength, percentage elongation of the length, and were the decrease of water activity (A w ), water vapor transmission rate, swelling at 30 min, difrensial thermal analysis, calorimetry analysis and application to fish tongkol difrensial cob. Testing of surface morphology by SEM showed that the surface of the film by using a surface glycerol plasticizer rough compared to the use of plasticizer glyceryl monooleate due to the addition of cinnamon bark essential oil is non-polar does not happen perfect mixture of gelatin-glycerol-bark essential oil.from FT-IR spectrum of both edible film gelatin-glycerol-cinnamon bark essential oil and gelatin-glyceryl monooleate-cinnamon bark essential oil did not show the presence of the addition of new functional group. This means that no reaction occurs between gelatin, glycerol and cinnamon bark essential oil, as well as gelatin, glyceryl monooleate and cinnamon bark essential oil. Keywords: edible film, gelatin, plasticizer, cinnamon bark essential oil, antimicrobial

12 DAFTAR ISI Halaman KATA PENGANTAR i ABSTRAK iii ABSTRACT iv DAFTAR ISI v DAFTAR TABEL ix DAFTAR GAMBAR x DAFTAR LAMPIRAN xii BAB 1. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Hipotesa Penelitian Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian 4 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA Edible film dan Edible coating Edible Film Edible coating Edible film dari gelatin Edible film gelatin dan antimikroba Plasticizer Plasticizer Gliserol Plasticizer Turunan Gliserol Gliseril Monooleat Minyak Atsiri Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis Kandungan Kimia Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 20

13 2.4. Sifat -Sifat Edible Film Aktivitas Air (A w ) Scanning Electron Microscope (SEM) Uji Tarik dan Kemuluran Permeabilitas Uap Air Spektroskopi Infra Merah Fourier Transform (FT-IR) Analisis Termal Difrensial (Difrential Thermal Analysis,DTA) Kalorimetri Skening Difrensial (Diffrential Scanning Calorimetry,DSC) 28 BAB 3. METODE PENELITIAN Bahan-bahan Alat-alat Prosedur Penelitian Penyedian sampel kulit sapi Pemisahan senyawa Gelatin dari Kulit Sapi Analisis Kadar Gelatin Analisis Kadar Air Analisis Kadar Abu Analisis Kadar Protein Analisis Spektroskopi FT-IR Isolasi Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan Alat Destilasi Stahl Analisis Hasil Isolasi Analisis GC-MS Analisis Spektroskopi FT-IR Pengujian Sifat Antibakteri Pembuatan Edible film Pengaruh Gliserol terhadap edible film Gelatin Pembuatan edible film EF1 34

14 Pembuatan edible film EF Karakteristik Edible film Pengukuran Ketebalan Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Uji Aktivitas Air Uji Laju Transmisi Uap Air Analisis Spektroskopi FT-IR Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) Analisis Termal Difrensial (DTA) Analisis Kalorimetri Skenning Difrensial (DSC) Analisis Swelling Pengujian Sifat Antibakteri Estimasi Kepadatan Sel Isolat Bakteri dengan Cara Standart Plate Count (SPC) 38 BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN Gelatin dari Kulit Sapi Analisis Kadar Air Analisis Kadar Abu Analisis Kadar Protein Analisis Spektroskopi FT-IR dari Gelatin Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis (Cinnamomum burmanii) Komponen Kimia Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis Analisis Spektroskopi FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis Aktivitas Antimikroba Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis Pembuatan edible film Pengaruh Perbandingan Volume Gelatin-Gliserol Hasil edible film Ketebalan Edible film Analisis Scanning Electron Microscopy (SEM) 61

15 Uji Kekuatan Tarik dan Kemuluran Aktivitas air (A w ) Uji Laju Transmisi Uap Air Analisis Spektroskopi FT-IR Hasil Uji Aktivitas Antibakteri Analisis Termal Difrensial (DTA) Analisis Kalorimetri Difrensial (DSC) Analisis Swelling Hasil Uji Aplikasi Edible film terhadap ikan tongkol 73 BAB 5.KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 77 DAFTAR PUSTAKA 76 LAMPIRAN 89

16 DAFTAR TABEL Nomor Judul Halaman Tabel 2.1. Komposisi Asam Amino Gelatin Beberapa Jenis Hewan 11 Tabel 2.2. Standar Mutu Gelatin 12 Tabel 4.1. Hasil Analisa GC-MS Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 46 Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Zona Hambat Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 58 Tabel 4.3. Aktivitas Antimikroba 69 Tabel 4.4. Sifat Termal Edible film 70 Tabel 4.5. Hasil Pertumbuhan Isolat Bakteri 73

17 DAFTAR GAMBAR Nomor Judul Halaman Gambar 4.1. Transisi Rantai Helik-gulungan pada kolagen 41 Gambar 4.2. Spektrum FT-IR Gelatin 44 Gambar 4.3. Kromatogram Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 45 Gambar 4.4. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.5. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.6.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.7.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.8. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.9. Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar4.10.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar 4.12.Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT Gambar Spektrum massa Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis dengan RT

18 Gambar Spektrum FT-IR Minyak Atsiri Kulit Kayu Manis 57 Gambar Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF1 61 Gambar Bentuk Morfologi (SEM) film pelapis EF2 62 Gambar Spektrum FT-IR Edible film EF1 67 Gambar Spektrum FT-IR Edible film EF1 67 Gambar Analisis DTA dari EF1 71 Gambar Analisis DTA dari EF2 71 Gambar Analisis DSC dari Gelatin 72 Gambar Analisis DSC dari EF1 72 Gambar Analisis DSC dari EF2 72

19 DAFTAR LAMPIRAN Nomor Judul Halaman Lampiran 1. Fragmentasi senyawa alpha-pinene 89 Lampiran 2. Fragmentasi senyawa camphene 90 Lampiran 3. Fragmentasi senyawa beta-pinene 91 Lampiran 4. Fragmentasi senyawa 1,8-Cineole 92 Lampiran 5. Fragmentasi senyawa Benzenepropanal 93 Lampiran 6. Fragmentasi senyawa 3-Cyclohexen-1-ol,4-methyl-1-(1- methylethyl) 94 Lampiran 7. Fragmentasi senyawa Linalyl propionate 95 Lampiran 8. Fragmentasi senyawa Cinnamic aldehyde 96 Lampiran 9. Fragmentasi senyawa copaene 97 Lampiran 10. Fragmentasi senyawa 2-Propen-1-ol.3-phenyl,acetate 98

20 RIWAYAT HIDUP Penulis lahir tanggal 04 Juli 1953 di Desa Tigabinanga, Kabupaten Karo anak ke tiga dari empat bersaudara. Pendidikan yang pernah diikuti penulis adalah Sekolah Rakyat (SR) di Medan tahun 1966, SMP di Medan tahun 1966, SMA di Medan tamat tahun Selanjutnya penulis mengikuti pendidikan di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) pada tahun 1973 dan lulus sebagai Sarjana Kimia pada tahun Sebagai Staf Pengajar di Departemen Kimia FMIPA USU sejak tahun 1980 hingga saat ini.tahun 1990 penulis mendapat kesempatan mengikuti program Master pada Departemen Kimia Universitas Salford Inggris sampai tahun Pada tahun diangkat sebagai Kepala Laboratorium Kimia Organik/Proses Kimia FMIPA. Melanjutkan studi pada Program Doktor Kimia di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (FMIPA) pada tahun 2007.