4

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Morfologi dan Kandungan Tanaman Gembili (Dioscorea esculenta

L.Burkill)

Gembili merupakan jenis tumbuhan yang berbuah di bawah tanah. Jenis umbi

ini tumbuh merambat dan dapat mencapai tinggi antara 3-5 m dengan daun

berwarna hijau dan batang berduri di sekitar umbi serta terdapat duri berwarna

hitam. Umbi gembili menyerupai ubi jalar dengan ukuran sebesar kepalan tangan

orang dewasa, berwarna coklat muda dan berkulit tipis. Umbi tersebut berwarna

putih bersih dengan tekstur menyerupai ubi jalar dan rasa yang khas (Richana

dkk, 2004). Gembili (Dioscorea esculenta L.Burkill) merupakan umbi dari

keluarga Dioscoreacea. Kelompok Dioscoreaceae yang ada di Indonesia meliputi

Dioscorea alata, Dioscorea hispida, Dioscorea pentaphylla, dan Dioscorea

bulbilfera. Keluarga Dioscoreacea mempunyai keunggulan dapat tumbuh di

bawah tegakan hutan tetapi sampai saat ini masih merupakan tanaman subsiten,

yaitu bukan tanaman pokok yang dibudidayakan, karena pemanfaatannya masih

terbatas. Keunggulan dari kelompok dioscorea adalah mengandung senyawa

bioaktif atau senyawa fungsional, selain komponen yang berperan sebagai bahan

pangan (Harijono,et a.l, 2010).

Gambar 1. Gembili (Dioscorea esculenta L.Burkill)

5

Gembili (Discorea esculenta L.Burkill ) mempunyai beberapa nama daerah,

di antaranya gembili, sudo, ubi aung, ubijahe, huwi butul, dan lain-lain. Jenis

ubiubian ini berasal dari Indo China, kemudian menyebar ke Asia Tenggara,

Madagaskar, India Utara, dan Papua. Jenis tersebut dapat tumbuh di dataran

rendah hingga ketinggian 700 m dpl. Di Afrika Barat ubinya dipakai sebagai

industri pati dan alkohol. Umbi yang kecil disebut gembili, sedangkan umbi yang

besar disebut gembolo. Daging umbinya berwarna putih sampai kekuningan. Pada

umumnya dibudidayakan sebagai usaha sambilan saja. Pada musim kemarau

mengalami masa istirahat selama 1-6 bulan. Menjelang musim hujan umbi ini

akan bertunas dan dipergunakan sebagai bibit. Perbanyakan dapat dilakukan

selain dengan umbinya, juga dapat dilakukan dengan stek batang. Umbi gembili

dapat mulai dipanen pada umur 8-9 bulan setelah masa tanam (Hanarida

dkk,2005).

Gembili cocok ditanam di daerah tropis dengan tanah yang gembur, tekstur

dan mengandung tanah ringan, drainase yang baik dan mengandung banyak bahan

organik, sehingga gembili memiliki prospek yang baik untuk di tanam di beberapa

daerah di Indonesia seperti daerah Jawa, Madura, Bali dan juga Sulawesi bagian

Selatan (Flach dan Rumawas, 1996).Umbi merupakan bagian utama gembili yang

sering digunakan dan karbohidrat merupakan komponen utamanya, terutama

amilopektin (Kumar, 2007).Gembili dimanfaatkan sebagai subsitusi dalam

pembuatan produk olahan dengan cara dikeringkan menjadi tepung atau diekstrak

patinya Putera (2013).

Gembili telah menjadi sumber bahan pangan sekunder yang penting di

beberapa negara tropis. Gembili mempunyai rendemen tepung umbi dan tepung

6

pati tertinggi (24,28% dan 21,4%) dibanding umbi-umbi lain. Ditinjau dari hasil

rendemennnya, gembili sangat berpotensi untuk dikembangkan menjadi tepung

maupun pati. Gembili dapat dipakai sebagai makanan tambahan atau makanan

pengganti untuk mengurangi ketergantungan terhadap beras (Suhardi, 2002). Pada

kelompok Dioscorea mengandung polisakarida utama yaitu glukomanan.

Glukomanan memiliki beberapa sifat fisik yang istimewa, antara lain

pengembangan glukomanan di dalam air mencapai 138-200% dan terjadi secara

cepat (pati hanya mengembang 25%) (Glicksman, 1982). Dioscorin merupakan

protein simpanan pada umbi-umbian keluarga Dioscorea. Dioscorin dan hidrolisat

peptic dalam gembili menunjukkan penghambatan enzim pengubah angiotensin

dan juga aktivitas antihipertensi secara in vivo dan invitro (Chuang, 2007).

Tabel 1. Kandungan gizi gembili

Komposisi gizi Satuan Kandungan gizi

Kadar air % b/b 11,01

Kadar abu % b/b 2,75

Kadar lemak % b/b 2,69

Kadar protein % b/b 11,36

Kadar karbohidrat % b/b 74,16

Serat kasar % b/b 1,36

Vitamin A IU/ 100 g 600

Vitamin B1 mg/kg 9,67

Vitamin C mg/kg 6,01

Vitamin D mg/kg 5,40

2.2 Pati

Pati merupakan salah satu jenis polisakarida terpenting dan tersebar luas di

alam selain selulosa, lignin, pektin, khitin, dan lain-lain. Pati berfungsi sebagai

cadangan makanan bagi tumbuh-tumbuhan yang terdapat di berbagai bagian

antara lain di dalam biji buah (padi, jagung, gandum), di dalam umbi (ubi kayu,

ubi jalar, talas, ganyong, kentang), dan pada batang (aren dan sagu). Bentuk pati

digunakan untuk menyimpan glukosa dalam proses metabolisme

7

(Tjokroadikoesoemo, 1986). Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan

α-glikosidik. Tiap jenis pati mempunyai sifat yang tidak sama. Hal ini dipengaruhi

oleh panjang rantai karbonnya serta perbandingan antara molekul yang lurus dan

bercabang. Pati mengandung fraksi linier dan bercabang dalam jumlah tertentu.

Fraksi linier berupa amilosa, sedangkan sisanya amilopektin. Hasil pengamatan

amilosa untuk tepung umbi berkisar 6.01-11.90%, sedangkan amilosa pada pati

8.38-14.10%. Kadar amilosa dan amilopektin sangat berperan pada saat proses

gelatinisasi, retrogradasi dan lebih menentukan karakteristik pasta pati (Jane et al,

1999). Pati yang berkadar amilosa tinggi mempunyai kekuatan ikatan hidrogen

yang lebih besar karena jumlah rantai lurus yang besar dalam granula, sehingga

membutuhkan energi yang lebih besar untuk gelatinisasi (Smith, 1982). Granula

pati umbi gembili sebesar 0.75 µm. Ukurannya lebih kecil dibandingkan dengan

umbi ganyong, suweg, dan ubi kelapa.

Komponen penyusun pati ada tiga, yaitu : amilosa, amilopektin dan bahan

antara (seperti protein dan lemak). Bahan antara tersebut biasanya terdapat dalam

jumlah 5-10% dari berat total (Banks dan Greenwood, 1975). Berat molekul pati

bervariasi tergantung pada kelarutan dan sumber patinya (Hart, 1990). Pati terdiri

dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi yang relatif larut

dalam air disebut amilosa dan fraksi yang tidak larut air disebut amilopektin.

Struktur kimia amilopektin pada dasarnya sama seperti amilosa yang

terdiri dari rantai pendek α-(1,4)-glikosidik dalam jumlah besar. Perbedaannya,

amilopektin mempunyai tingkat percabangan yang tinggi dan bobot molekul yang

besar dengan ikatan α-(1,6)-glikosidik pada percabangannya. Tiap cabang

mengandung 20-25 unit D-glukosa. Adanya rantai cabang membuat amilopektin

8

memiliki ikatan yang lebih kuat daripada amilosa sehingga struktur molekulnya

lebih stabil. Karena itu amilopektin kurang larut dalam air dan cenderung bersifat

lengket (Winarno, 1995).

Tabel 2. Perbandingan Sifat Amilosa dan Amilopektin

Karakteristik Amilosa Amilopektin

Struktur umum Linear Bercabang

Ikatan α-1,4 α-1,4 dan α-1,6

Panjang rantai ~103

20 – 25

Derajat polimerisasi ~103

104-10

5

Kompleks dengan iod Biru (λ=650 nm) Ungu-coklat (λ=550 nm)

Produk hidrolisis dengan

α-amilase

Maltotriosa, glukosa,

maltosa, oligosakarida

Gula pereduksi (sedikit),

oligosakarida (dominan)

Pembentukan lapisan

film

Kuat Rapuh

Sumber : Pomeranz (1991)

Granula pati dapat menyerap air dan membengkak. Pembengkakan dan

penyerapan air oleh granula pati dapat mencapai kadar 30%. Peningkatan volume

granula pada selang suhu 55°C - 65°C masih memungkinkan granula kembali

pada kondisi semula. Apabila terjadi pembengkakan luar biasa dan granula pati

tidak dapat kembali ke keadaan semula, maka perubahan ini disebut gelatinisasi.

Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi dan besarnya

berbedabeda tergantung pada jenis pati dan konsentrasinya (Winarno, 1995).

Menurut Flach (1996) amilopektin mempunyai ukuran yang lebih besar daripada

amilosa karena bentuknya lebih rapat dan padat, tetapi mempunyai kekentalan

yang lebih rendah. Hal ini menunjukkan bahwa struktur amilopektin lebih

kompak bila terdapat dalam larutan.

2.2.1 Amilosa

Amilosa merupakan homogililikan D-glukos dengan ikatan α-(1,4) dari

struktur cincin piranca, yang membentuk rantai lurus umumnya dikatakan sebagai

linier dari pati. Meskipun sebenarnya amilase dihidrolisa dengan β-amilase pada

9

beberapa jenis pati tidak diperoleh hasil hidrolisis yang sempurna, β- amilase

menghidrolisis amilosa menjadi unit-unit residu glukosa dengan memutus ikatan

α-(1,4) dari ujung non pereduksi rantai amilosa menghasilkan maltosa.

Banyak satuan glukosa dalam setiap rantai tergantung pada sumbernya.

Biasanya setiap rantai mengandung 850 atau lebih unit glukosa dan dari setiap

rantai lurus tersebut terdapat satu titik cabang ikatan α-(1,6) glikosida. Berat

molekul amilosa beragam tergantung pada sumber dan metoda ekstraksi yang

digunakan.Suatu karakteristik dari amilosa dalam suatu larutan adalah

kecendrungan membentuk koil yang sangat panjang dan fleksibel yang selalu

bergerak melingkar. Struktur ini mendasari terjadinya interaksi iodamilosa

membentuk warna biru.

Amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-glikosidik, seperti

terlihat pada Gambar 1. Panjang rantai lurus tersebut berkisar antara 250- 2000

unit D-glukosa. Molekul amilosa tidak semua sama ukurannya, tergantung pada

sumber pati dan tingkat kematangannya. Berat molekul amilosa dipengaruhi oleh

panjang rantai polimer, sedangkan panjang rantai polimer dipengaruhi oleh

sumber pati (Fennema, 1976). Secara umum molekul amilosa dari umbi akar

mempunyai rantai yang lebih panjang dan berat molekul yang lebih tinggi

dibandingkan molekul amilosa yang berasal dari serealia.

Gambar 2. Struktur rantai molekul amilosa (Fennema, 1976).

10

2.2.2 Amilopektin

Struktur kimia amilopektin pada dasarnya sama seperti amilosa yang terdiri

dari rantai pendek α-(1,4)-glikosidik dalam jumlah besar. Perbedaannya,

amilopektin mempunyai tingkat percabangan yang tinggi dan bobot molekul yang

besar dengan ikatan α-(1,6)-glikosidik pada percabangannya (dapat dilihat pada

Gambar 2). Tiap cabang mengandung 20-25 unit D-glukosa. Adanya rantai

cabang membuat amilopektin memiliki ikatan yang lebih kuat daripada amilosa

sehingga struktur molekulnya lebih stabil. Karena itu amilopektin kurang larut

dalam air dan cenderung bersifat lengket (Winarno, 1995).Menurut Flach (1993)

amilopektin mempunyai ukuran yang lebih besar daripada amilosa karena

bentuknya lebih rapat dan padat, tetapi mempunyai kekentalan yang lebih rendah.

Hal ini menunjukkan bahwa struktur amilopektin lebih kompak bila terdapat

dalam larutan.

Amilopektin dan amilosa mempunyai sifat fisik yang berbeda. Amilosa

lebih mudah larut dalam air dibandingkan amilopektin. Bila amilosa direaksikan

dengan larutan iod akan membentuk warna biru tua, sedangkan amilopektin akan

membentuk warna merah. Dalam produk makanan amilopektin bersifat

merangsang terjadinya proses mekar (puffing) dimana produk makan yang berasal

dari pati yang kandungan amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, porus,

garing dan renyah. Kebalikannya pati dengan kandungan amilosa tinggi,

cenderung menghasilkan produk yang keras, pejal, karena proses mekarnya terjadi

secara terbatas.

Biasanya amilopektin mengandung 1000 atau lebih unit molekul glukosa

untuk setiap rantai. Berat molekul amilopektin glukosa untuk setiap rantai. Berat

11

molekul amilopektin bervariasi tergantung pada sumbernya. Amilopektin pada

pati umbi-umbian mengandung sejumlah kecil ester fosfat yang terikat pada atom

karbon ke 6 dari cincin glukosa (Greenwood dan Munro, 1976).

Gambar 3. Struktur rantai molekul amilopektin(Winarno, 1995)

2.3 Modifikasi Pati

Modifikasi adalah pati yang gagus hidroksinya telah mengalami perubahan

dengan reaksi kimia yang dapat berupa esterifikasi, eterifikasi, atau oksidasi

(Flenche, 1985). Pati yang telah termodifikasi akan mengalami perubahan sifat

yang dapat disesuaikan untuk keperluan-keperluan tertentu. Sifat-sifat yang

diinginkan adalah pati yang memiliki viskositas yang stabil pada suhu tinggi dan

rendah, daya tahan terhadap “sharing” mekanis yang baik serta daya pengental

yang tahan terhadap kondisi asam dan suhu sterilisasi (Wirakartakusuma, et al.,

1989). Teknik modifikasi dapat dibagi dalam tiga tipe yaitu modifikasi sifat

rheologi, modifikasi dengan stabilisasi, dan modifikasi spesifik. Termasuk dalam

modifikasi sifat rheologi adalah depolimerisasi dan ikatan silang. Proses

depolimerasi akan menurunkan viskositas dan karena itu dapat digunakan pada

tingkat total padatan yang lebih tinggi. Cara yang dapat dilakukan meliputi

dekstrinisasi, konversi asam, dan konversi basa dan oksidasi

12

Teknik modifikasi dapat dibagi dalam tiga tipe yaitu modifikasi sifat

rheologi, modifikasi dengan stabilisasi, dan modifikasi spesifik. Termasuk dalam

modifikasi sifat rheologi adalah depolimerisasi dan ikatan silang. Proses

depolimerasi akanmenurunkan viskositas dan karena itu dapat digunakan pada

tingkat total padatan yang lebih tinggi. Cara yang dapat dilakukan meliputi

dekstrinisasi, konversi asam, dan konversi basa dan oksidasi. Penelitian Fleche,

(1985) memperlihatkan bahwa modifikasi asam dan oksidan dapat menurunkan

viskositas pati jagung. Sifat pati termodifikasi yang dihasilkan dipengaruhi oleh

pH, suhu inkubasi dan konsentrasi pati yang digunakan selama proses modifikasi.

Sedangkan teknik ikatan silang akan membentuk jembatan antara rantai molekul

sehingga didapatkan jaringan makro molekul yang kaku. Cara ini akan merubah

sifat rheologi dari pati dan sifat resistensinya terhadap asam.

Sifat pati termodifikasi yang dihasilkan dipengaruhi oleh pH, suhu

inkubasi dan konsentrasi pati yang digunakan selama proses modifikasi.

Sedangkan teknik ikatan silang akan membentuk jembatan antara rantai molekul

sehingga didapatkan jaringan makro molekul yang kaku. Cara ini akan merubah

sifat rheologi dari pati dan sifat resistensinya terhadap asam. Modifikasi dengan

stabilitasi dilakukan melalui reaksi esterifikasi dan eterifikasi. Sebagai hasilnya

akan didapatkan pati dengan singkat retrogradasi yang lebih rendah dan stabilitas

yang meningkat. Pati termodifikasi komersil dihasilkan dari kombinasi cara

stabilisasi dan ikatan silang. Modifikasi spesifik didapat dari reaksi-reaksi yang

khas seperti kationisasi, karboksimetilasi, grafting dan oksidasi asam secara

periodik (Wirakartakusuma et al., 1989)

13

2.3.1 Modifikasi Kimia

Modifikasi kimia melibatkan penambahan gugus fungsi ke dalam molekul

pati yang menghasilkan perubahan sifat-sifat fisik-kimia. Modifikasi pati

semacam ini mengubah sifat-sifat gelatinisasi, pengeleman, dan retrogradasi

secara mendalam. Perubahan sifat-sifat pati yang didapat tergantung dari sumber

pati, kondisi reaksi (konsentrasi pereaksi, waktu reaksi, pH, dan katalis), tipe

subtituen, tingkatan subtitusi (Derajat subtitusi; DS1; atau subtitusi molar, MS2),

dan distribusi molekul pati. Modifikasi biasanya dilakukan dengan pembuatan

produk turunan secara eterifikasi, esterifikasi, cross-linking dan grafting pati;

dekomposisi (hidrolisis asam atau enzimatik dan oksidasi pati). Namun teknik-

teknik ini terbatas akibat masalah yang terkait lingkungan dan konsumen.

Selain dengan proses fisik, juga dapat dilakukan melalui modifikasi kimia,

antara lain pati hidroksipropil, pati adipat, pati asetilat, dan pati fosforilat.

Modifikasi lainnya yaitu pati ikatan silang, pati esterifikasi, pati hidroksietilat,

pati hidroksipropilat, pati kationik, pati anionik, pati nonionik, pati zwitterions,

dan pati suksinat (Wurzburg 1989).Modifikasi Pati secara kimia melibatkan

sejumlah bahan kimia ke dalam pati. Bahan kimia yang ditambahkan dapat berupa

asam, basa, garam, maupun unsur halogen. Berikut ini adalah beberapa modifikasi

yang banyak dijumpai di industri.

Degradasi dengan asam atau basa. Merupakan reaksi pemecahan pati

menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana seperti glukosa, maltosa dan

dextrin. Bahan kimia yang ditambahan berupa asam karboksilat, garam dari asam

kuat maupun Reduksi dan Oksidasi merupakan proses modifikasi pati menjadi

alkohol, pemanis untuk pengidap diabetes. Hasil dari modifikasi ini adalah

14

sorbitol dan maltitol. Reaksi reduksi biasanya melibatkan hidrogen dari katalis

Raney-Nickel.

Proses modifikasi yang lainnya adalah esterifikasi dengan menggunakan

asam organik maupun anorganik, asam anorganik yang boleh dalam industri

makanan asam fosfat. Pati termodifikasi tersebut dikenal dengan gelating agents.

Proses modifikasi selanjutnya adalah asetilasi yaitu pati termodifikasi yang

diperoleh dari mereaksikan pati dengan gugus hidroksil sehingga menghasilkan

hemiacetal dan aldehid. Pati cross-linking terbentuk dengan dialdehid. Reaksi

asetilasi merupakan reaksi reversible, karena itu gugus asetal tidak stabil selama

penyimpanan dan membebaskan asetil aldehid yang tidak diperbolehkan di

industri makanan. Namun, asetal aldehid seperti vanilin, eugenol dan aldehid

aromatik lainnya masih boleh digunakan untuk pembuatan kapsul semimicro.

Metode lainnya adalah halogenasi. Unsur halogen yang ditambahkan biasanya

klorin. Klorinasi bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat fisik tepung. Klorinasi

dilakukan dengan mereaksikan pati dengan PCl3, PCl5, POCl3 atau SOCl2

dimana gugus hidroksi pada glukosa disubstitusi dengan klorin. Selain itu

halogenasi juga sering digunakan untuk pemutihan terpung. (Lidiasari, 2006)

2.4 Cross-Linking

Modifikasi cross-linking memperkuat ikatan hidrogen antara granula pati

dengan ikatan kimia yang bertindak sebagai jembatan antara molekul pati. Faktor-

faktor yang penting dalam modifikasi cross-linking adalah komposisi kimia

pereaksi, konsentrasi pereaksi, pH, suhu, dan waktu reaksi. Karena derajat cross-

linking pada pati makanan sangatlah rendah, tingkatan reaksi dan hasil pati hasil

modifikasi sulit diukur secara kimiawi; sehingga diperlukan pengukuran secara

15

fisik. Ketika fosforil klorida (POCl3) ditambahkan ke slurry pati dengan kondisi

basa (pH 8-12), gugus hidrofilik fosfor langsung bereaksi dengan hidroksil pati,

membentuk dipati fosfat (distarch phospate).

Cross-linking tidak hanya mengubah sifat-sifat fisik namun juga sifat-sifat

transisi suhu pati, walaupun efek cross-linking bergantung pada sumber pati dan

jenis pereaksi cross-linking. Penurunan laju retrogradasi dan peningkatan suhu

gelatinisasi telah ditinjau dalam pati hasil cross-linking, dan fenomena ini 10

berkaitan dengan penurunan kemampuan gerak rantai amorf dalam granula pati

akibat jembatan antar molekul (Singh dkk., 2007).

Pati hasil cross-linking digunakan secara luas sebagai pengental makanan,

khususnya dimana kekentalan yang tinggi dan stabil diperlukan. Cross-linking

memperkecil pecahnya granula, hilangnya kekentalan, dan pembentukan pasta

yang lengket dalam pemasakan. Cross-linking dilakukan dengan mereaksikan

granula pati dengan pereaksi multifungsi yang mampu membentuk ikatan eter

atau ester dengan gugus hidroksil dalam pati. Ketika pereaksi spesifik

mengandung dua atau lebih bagian yang mampu beraksi dengan gugus hidroksil,

ada kemungkinan reaksi terjadi antara dua gugus hidroksil yang berbeda

menghasilkan cross-linking antara gugus hidroksil pada molekul yang sama atau

antara gugus hidroksil pada molekul yang berbeda (Gambar 4) (Miyazaki dkk.,

2006).

Cross-linking memperkuat ikatan hidrogen dalam granula dengan ikatan

kimia yang bertindak sebagai jembatan antara molekul. Sehingga, ketika pati hasil

11 cross-linking dipanaskan dalam air, granula dapat membengkak dan ikatan

hidrogen melemah; namun, pati hasil cross-linking dapat memberikan integritas

16

pati yang cukup untuk menjaga granula bengkak tetap utuh dan memperkecil atau

mencegah hilangnya kekentalan. Natrium asetat (SOP), Natrium trimetafosfat

(STMP), natrium tripolisfosfat, epiklorohidrin , fosforil klorida campuran

anhidridat adipat dan asetat, dan campuran anhidridat susinat dan vinil asetat

adalah pereaksi-pereaksi yang dapat digunakan secara legal untuk cross-linking

pati. Cross-linking pati meningkatkan kestabilan pati dalam proses pemasakan,

khususnya dalam kondisi asam. Namun, cross-linking juga mengurangi kejernihan

pasta dan kestabilan dalam pendinginan. Sehingga, modifikasi lebih lanjut seperti

hidroksipropilasi dan asetilasi digunakan untuk menghilangkan karakteristik pati

hasil cross-linking yang tidak diharapkan (Miyazaki dkk., 2006).

Gambar 4. Skema cross-linking pati (Miyazaki dkk., 2006)

2.5Edible Film

Edible film adalah pengemas organik yang terbuat dari senyawa

hidrokoloid, lemak atau kombinasi keduanya. Edible film (packaging) merupakan

suatu lapisan tipis yang terbuat dari bahan-bahan yang dapat dikonsumsi dan

digunakan sebagai pengemas (Krochta dan Johnston, 1997). Film sebagai

17

pengemas (edible packaging) menurut Baldwin dan Wong, et al., (1994) pada

dasarnya dibagi atas tiga bentuk pengemasan yaitu:

1. Edible film dibentuk berupa lapisan tipis (film) sebelum digunakan

untuk mengemas produk pangan.

2. Edible coating (pencelupan) berupa pengemas yang dibentuk langsung

pada produk.

3. Enkapsulasi yaitu suatu proses, dimana material inti dikemas dalam

suatu dinding untuk membentuk kapsul.

Bahan baku edible film dari protein contohnya yaitu protein jagung (Corn

Zein), protein gandum (wheat gluten), kolagen, protein kedelai (soy protein) dan

protein whey. Bahan baku edible film dari lemak contohnya yaitu gelatin.

Sedangkan bahan baku pembuatan edible film dari komposit yaitu gabungan

antara hidrokoloid dan lemak.Edible film yang berasal dari hidrokoloid misalnya

pati digunakan pada produk pangan yang memiliki kadar air rendah. Hal ini

karena pati bersifat hidrofilik, jika digunakan pada produk yang memiliki kadar

air tinggi dapat menyebabkan produk yang dikemas menjadi cepat membusuk.

Edible film dari pati dapat digunakan pada produk semi basah misalnya dodol atau

produk yang mengandung lemak seperti sosis (Krochta, et al., 1994).

Kelebihan edible film yang terbuat dari hidrokoloid yaitu dapat melindungi

produk terhadap oksigen, karbondioksida dan lipid. Kelemahan film dari

karbohidrat adalah tingkat ketahanan terhadap uap air rendah. Sedangkan film dari

protein sangat sensitif terhadap perubahan pH. Edible film dari lipid baik

digunakan untuk melindungi penguapan air pada produk. Namun kegunaan dalam

bentuk murni sebagai film terbatas karena kekurangan integritas dan

18

ketahanannya. Edible film dari komposit dapat meningkatkan kelebihan dari film

hidrokoloid dan lemak serta mengurangi kelemahannya. Akan tetapi penggunaan

komposit sebagai bahan dasar pembuatan edible film membutuhkan biaya yang

cukup tinggi (Danhowe dan Fennema, 1994).

Edible film paling tidak harus mengandung satu komponen yaitu berat

molekul tinggi, terutama bila diharapkan akan membentuk film yang relatif kuat.

Struktur polimer rantai panjang diperlukan untuk menghasilkan materials film

dengan kekuatan kohesif yang tepat. Faktor-faktor yang mempengaruhi dalam

pembentukan edible film adalah:

1. Suhu

2. Keasaman (Ph)

3. Konsentrasi pati

4. Plasticizer dan bahan aditif lain

(Banker, 1996 dalam kester dan fennema, 1986).

2.6Pembuatan Edible film

Langkah-langkah Pembuatan edible film atau biofilm seperti dilakukan

Wafiroh, dkk (2010) dimulai dengan proses pembuatan dope yaitu larutan pati

dengan konsentrasi (1, 2, 3, 4, 5)% akan diberi kode (larutan 1, 2, 3, 4, 5) dengan

masing-masing larutan pati sebanyak 3 buah dengan kode (larutan A, B, C).

Setiap kode dari larutan pati akan ditambah larutan kitosan 2% dan untuk setiap

konsentrasi larutan pati-kitosan akan ditambahkan polivinil alkohol bervariasi 1, 2

dan 3 gram kemudian semua campuran tersebut diaduk selama 15 menit

menggunakan magnetic stirrer dengan cara dipanaskan diatas hot plate pada suhu

70-80 ◦C sampai homogen. Setelah itu campuran tadi akan di tuang dalam cetakan

19

biofilm (nampan) yang sudah di sterilisasi terlebih dahulu, biofilm berbentuk

lembaran dengan kadar air cukup tinggi dan terdapat gelembunggelembung udara

sehingga biofilm harus didiamkan sampai gelembung tersebut hilang selama 24

jam di udara bebas, lalu dikeringkan dalam oven dengan suhu 60◦C selama 12

jam. Kemudian biofilm tersebut dilepaskan

dari cetakannya dengan cara mengangkat lembaran tipis (biofilm) dari salah satu

sisi kearah horisontal secara pelan-pelan hingga seluruh permukaan biofilm

terlepas dari cetakannya. Setelah itu biofilm tersebut siap untuk diuji karakteristik

dan sifat mekaniknya.

Pembuatan film plastik ini dilakukan dengan memasukkan air sebanyak

100 ml ke dalam Beaker gelas dan ditambahkan pati sebanyak 10 g, asam asetat 3

ml, dan gliserol 0 ml. Campuran pati tersebut dipanaskan dengan menggunakan

magnetic stirrer hotplate selama 1 jam pada temperatur 72-74 ◦C hingga

terbentuk gelatin. Kemudian diukur pH pada larutan, tambahkan NaOH 0,1 M

sampai pH pada larutan netral. Setelah terbentuk gelatin, ditambahkan kitosan 1

% sebanyak 100 ml kedalam larutan pati kentang. Panaskan hingga terjadi

gelatinisasi kembali. Larutan yang telah tergelatinisasi dituang ke dalam cetakan

akrilik untuk proses pencetakan, lalu didiamkan selama 2x24 jam di ruangan

bertemperatur normal. Kemudian proses tersebut diulang untuk variasi yang lain

(Darni, 2010).

Pada umumnya pembuatan edible film dari satu bahan memiliki sifat

sebagai barrier atau mekanik yang baik, tetapi tidak untuk keduanya. Interaksi

antara dua jenis polimer sakarida membentuk jaringan yang kuat dengan sifat

mekanis yang baik, tetapi tidakefisien sebagai penahan uap air karena bersifat

20

hidrofil. Film darilemak memiliki sifat penghambatan yang baik, tetapi mudah

patah. Oleh karena itu, dalam pembuatan edible film sering ditambahkan bahan

yang bersifat hidrofob untuk memperbaiki sifat penghambatan (barrier properties)

edible film (Callegarin,et al., 1997).

Menurut Bureau dan Minton (1996), pembentukan edible film memerlukan

sedikitnya satu komponen yang dapat membentuk sebuah matriks dengan

kontinyuitas yang cukup dan kohesi yang cukup. Derajat atau tingkat kohesi akan

menghasilkan sifat mekanik dan penghambatan film; sedangkan menurut Fenema

(1976), umumnya komponen yang digunakan berupa polimer dengan berat

molekul yangtinggi. Struktur polimer rantai panjang diperlukan untuk

menghasilkan matriks film dengan kekuatan kohesif yang tepat. Kekuatan kohesif

film terkait dengan struktur dan kimia polimer, selain itu juga dipengaruhi oleh

terdapatnya bahan aditif seperti bahan pembentuk ikatan silang.

2.7 Bahan Tambahan Edible

2.7.1 Gliserol

Gliserol merupakan senyawa yang diperlukan untuk mensintesa lemak

melalui reaksi esterifikasi dengan asam lemak. Sintesis gliserol dalam tanaman

terjadi melalui serangkaian reaksi biokimia. Pada reaksi esterifikasi dengan asam

lemak fruktosa difosfat diuraikan oleh enzim aldosa menjadi dihidroksi aseton

fosfat, yang kemudian direduksi menjadi alphagliserolfosfat. Gugus fosfat

dihilangkan melalui proses fosforilasi sehingga akan terbentuk molekul gliserol

(Winarno, 1992). Gliserol adalah senyawa golongan alkohol polihidrat dengan

tiga buah gugus hidroksil dalam satu molekul (alkohol trivalen). Rumus kimia

21

gliserol adalah C3H8O3. Berat molekul gliserol 92,1 dan titik didihnya 204° C

(Winarno, 2002).

Gliserol memiliki sifat mudah larut dalam air, meningkatkan viskositas

larutan, mengikat air, dan menurunkan aktivitas air (Fennema, 1994). Gliserol

efektif digunakan sebagai plasticizer pada film hidrofilik, seperti pektin, pati,

gelatin, dan modifikasi pati, maupun pada pembuatan biodegradable film berbasis

protein. Gliserol merupakan suatu molekul hidrofilik yang relatif kecil dan mudah

disisipkan di antara rantai protein dan membentuk ikatan hidrogen dengan gugus

amida pada proteim gluten. Hal itu berakibat pada penurunan interaksi langsung

dan kedekatan antar rantai protein. Selain itu, laju transmisi uap air yang melewati

film gluten juga dilaporkan meningkat seiring dengan peningkatan kadar gliserol

dalam film akibat dari penurunan kerapatan jaringan protein (Gontard, 1993).

Menurut Liu dan Han (2005), tanpa plasticiser amilosa dan amilopektin

akan membentuk suatu film dan suatu struktur yang bifasik dengan satu daerah

kaya amilosa dan amilopektin. Interaksi-interaksi antara molekul-molekul amilosa

dan amilopektin mendukung formasi film, menjadikan film pati jadi rapuh dan

kaku. Keberadaan dari plasticizer di dalam film pati bisa menyela pembentukan

double helices dari amilosa dengan cabang amilopektin, lalu mengurangi interaksi

antara molekul-molekul amilosa dan amilopektin, sehingga meningkatkan

fleksibilitas film pati.

Gliserol efektif digunakan sebagai plasticizer pada film hidrofilik, seperti

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

protein. Gliserol merupakan suatu molekul hidrofilik yang relatif kecil dan mudah

disisipkan diantara rantai protein dan membentuk ikatan hidrogen dengan gugus

22

amida dan protein gluten. Hal ini berakibat pada penurunan interaksi langsung dan

kedekatan antar rantai protein. Selain itu, laju transmisi uap air yang melewati

film gluten yang dilaporkan meningkat seiring dengan peningkatan kadar gliserol

dalam film akibat dari penurunan kerapatan jenis protein (Gontard, 1993).

Menurut Winarno (1997) Gliserol adalah senyawa alkohol polihidrat

(poliol) dengan 3 buah gugus hidroksil dalam satu molekul atau disebut alkohol

trivalent. Nama lain gliserol adalah gliserin. Rumus kimia gliserol adalah C3H8O3.

Gliserol bersifat higroskopis, tidak berwarna, tidak berbau, rasanya manis,

bentuknya liquid sirup, mudah larut dalam air dan dapat meningkatkan viskositas

larutan. Berat molekul gliserol 92,10 g/mol, massa jenisnya 1,23 g/cm3, titik

didihnya 204oC dan meleleh pada suhu 17,8

oC. Struktur gliserol dapat dilihat pada

Gambar 5.

Gambar 5. Struktur Molekul Gliserol

2.7.2Cross-Linking Agent

2.7.2.1 STPP (Sodium tripolyphosphate)

Dalam pembuatan edible film, perlu dilakukan penambahan bahan – bahan

lain, selain bahan utama. Diantaranya adalah STPP. Keterangan tentang STPP

dapat dijelaskan sebagai berikut:

Sodium tripolyphosphate (STPP)

23

Natrium tripolifosfat atau sodium tripolifosfat (STPP) adalah bahan kimia

berbentuk serbuk dan atau butir - butir halus berwarna putih yang terdiri dari

Na5P3O,0. Pemberian STPPmaksimal 0,4% (b/v) sebagai bahan tambahan

makanan, sedangkan syarat mutu meliputi susutpengeringan kadar Na5P3O, 0

( dihitung sebagai P2O5 ) (Deptan,2006). Selain itu, penambahangaram alkali juga

dapat memberikan karakter aroma dan flavor yang khas, memberikan warna

kuning, serta tekstur yang kuat dan elastis pada adonan mie (Kruger,et al., 1996)

Pembentukan pati monophosphate merupakan salah satu cara untuk memperbaiki

sifatalami pati. Pembentukan pati monophosphate ini dapat dilakukan dengan

penambahan garamseperti ortho-, pyro-, atau tripolyphosphate. Penambahan

garam akan menghasilkan pati yangmemiliki viskositas tinggi, kenampakan cerah

dan gel yang kompak (Whistler, 1967).Polyphosphate adalah komponen kimia

yang berfungsi sebagai buffer dan poliamin yangberperan untuk meningkatkan

kuat ionik (Sofos, 1986). Starch monophosphate sebagai patitermodifikasi dapat

dibuat dengan mereaksikan pati dengan mono atau orthophosphate atauSTPP

dengan kadar yang dinyatakan tidak lebih dari 0,4% . Model reaksi pati dengan

STPPdapat dilihat pada Gambar 6. (Stephen, 1995).

Gambar 6.Model Reaksi Pati dengan STPP