Pengembangan Dan Karakterisasi Bioplastik Karagenan-Alginat-Gliserol Dengan Perlakuan Kalsium Klorida

Abstract

Material biopolimer tunggal seperti alginat dan karagenan tidak memiliki sifat fisiko-kimia dan mekanik yang mencukupi untuk digunakan sebagai produk spesifik seperti bioplastik, sehingga diperlukan kombinasi agar diperoleh hidrogel yang lebih kuat dan tahan air. Ion Ca²⁺ berperan sebagai crosslinker polimer bermuatan negative (alginat dan karagenan) serta meningkatkan struktur jaringan, sifat reologi dan hidrofobisitasnya, dengan cara berikatan silang dengan gugus karboksil alginat daan gugus sulfat karagenaan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perendaman dalam larutan CaCl₂ terhadap karakteristik (ketebalan, keburaman, ketahanan air, biodegradabilitas, kuat tarik dan elongasi) bioplastik alginat-karagenan-gliserol. Alginat diperoleh dari ekstraksi Sargassum sp., sedangkan karagenan diperoleh dari ekstraksi rumput laut K. alvarezii yang berasal dari Jepara, Jawa Tengah. Bioplastik dibuat dengan cara mencampur 1,5 g karagenan dan 0,5 g alginat dalam 146 mL akuades pada suhu 90℃ selama 45 menit, lalu ditambahkan gliserol 2 mL  pada suhu 70℃ dan dihomogenkan selama 15 menit, kemudian dicetak pada cetakan gelas dan dikeringkan dalam oven pada suhu 50℃ selama 18 jam. Setelah itu bioplastik dilepas dari cetakannya dan direndam dalam larutan CaCl₂ (1%; 2%; 3% dan 4%) selama 5 menit lalu dikeringkan pada suhu ruang. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perendaman dalam larutan CaCl₂ meningkatkan secara signifikan (p < 0,05) kuat tarik, ketahanan air, dan opacity dan menurunkan ketebalan, elongasi, dan biodegradabilitas bioplastik alginat-karagenan-gliserol. Ketebalan dan kuat tarik bioplastik alginat-karagenan-gliserol yang dihasilkan telah memenuhi Japanese Industrial Standard.

Single biopolymer materials such as alginate and carrageenan do not have sufficient physico-chemical and mechanical properties to be used as specific products such as bioplastics, so a combination is needed to obtain stronger and water-resistant hydrogels. The Ca2+ ion acts as a crosslinker for negatively charged polymers (alginate and carrageenan) and improves the network structure, rheological properties and hydrophobicity, by cross-linking with the carboxyl group of alginate and the sulfate group of carrageenan. This study aims to determine the effect of immersion in CaCl₂ solution on the characteristics (thickness, opacity, water resistance, biodegradability, tensile strength and elongation at break) of alginate-carrageenan-glycerol bioplastic. Alginate was obtained from the extraction of Sargassum sp., while carrageenan was obtained from the extraction of K. alvarezii seaweed from Jepara, Central Java. Bioplastics were made by mixing 1.5 g of carrageenan and 0.5 g of alginate in 146 mL of distilled water at 90℃ for 45 minutes, then adding 2 mL of glycerol at 70℃ and homogenized for 15 minutes, then molded on a glass mold and dried in the oven at 50℃ for 18 hours. after that, the bioplastic was removed from the mold and immersed in a solution of CaCl2 (1%; 2%; 3% and 4%) for 5 minutes and then dried at room temperature. The results showed that immersion in CaCl2 solution significantly increased (p < 0.05) tensile strength, water resistance, and opacity and decreased thickness, elongation, and biodegradability of alginate-carrageenan-glycerol bioplastics. The thickness and tensile strength of the alginate-carrageenan-glycerol bioplastic produced complies with the Japanese Industrial Standard.