Pengelolaan sampah plastik sekali pakai yang tidak tepat dan tidak dapat terurai telah berkontribusi terhadap tantangan lingkungan yang serius terhadap ekosistem darat dan laut. Hasilnya, banyak penelitian mengenai penerapan polimer alami untuk mengembangkan biofilm yang ditujukan untuk kemasan makanan telah mempromosikan penggunaannya sebagai solusi berkelanjutan untuk mengurangi masalah sampah plastik. Pada tahun 2023, ukuran pasar plastik biodegradable global diperkirakan mencapai USD 5,43 miliar dengan perkiraan peningkatan sebesar 9,2% setiap tahunnya. Selain itu, film berbasis pati yang dikembangkan dari kentang, jagung, dan singkong (saat ini merupakan 50% dari bioplastik) diperkirakan akan menjadi sumber bahan dominan di industri pada tahun 2030 karena produksi, ketersediaan, dan biokompatibilitasnya yang tinggi. Namun, keterbatasan struktural dan penghalang dari film berbasis pati menyoroti kebutuhan untuk mengembangkan film biokomposit dengan sifat fisikomekanis dan penghalang yang ditingkatkan. Film biokomposit dikembangkan dari kombinasi dua atau lebih polimer dengan bahan pengisi penguat yang meningkatkan sifat fisik dan struktural serta stabilitas termal bahan dan yang memenuhi harapan konsumen sebagai produk yang aman tanpa dampak lingkungan. Sebagian besar polimer ditemukan dalam residu pertanian dan cocok untuk penguat komposit polimer guna menghasilkan biofilm yang ramah lingkungan dan dapat terbiodegradasi secara berkelanjutan untuk digunakan sebagai bahan pengemas. Bahan biokomposit yang dibuat dari sisa sisa makanan membantu kesadaran lingkungan dan membantu menciptakan keseimbangan ekologi antara industri pertanian dan manufaktur. Misalnya, penelitian telah melaporkan bahwa ketika pati digabungkan dengan polimer lain seperti natrium alginat, serat, serta ekstrak dan pulp maka film menggambarkan peningkatan sifat struktural dalam produksi plastik dan standar penggunaan yang dimaksudkan.
Pati garut (Maranta arundinacea) merupakan umbi yang kurang dimanfaatkan dengan sifat pembentuk gel dan pengental yang sangat baik. Kandungan amilosa pati akar yang tinggi (>40%) bermanfaat untuk mengembangkan film dengan sifat pengemasan yang baik dan menguntungkan dalam pelapis makanan karena daya cernanya yang tinggi. Namun demikian, rendahnya sifat mekanik film yang dikembangkan dari pati garut memotivasi penyelidikan penggabungan pati dengan polimer lain seperti kappa-karagenan, iota-karagenan, dan serat dari ekstraksi pati garut; Namun, laporan mengenai kombinasi pati garut dengan polimer lain masih langka.
Natrium alginat adalah polisakarida hidrokoloid serbaguna yang diekstraksi dari rumput laut alga coklat yang menunjukkan kemampuan pengerjaan independen dan biokompatibel dengan polimer lain dalam makanan, biomedis, dan industri lainnya. Penerapan natrium alginat dalam campuran komposit alami, pemlastis, dan bahan penguat menjanjikan untuk meningkatkan atribut dan kinerja kualitas film. Namun demikian, berdasarkan penelitian kami yang tidak dilaporkan, kombinasi pati garut dan natrium alginat sebagai film komposit telah menunjukkan beberapa kelemahan seperti karakteristik hidrofilik; dengan demikian, menggabungkan dengan lebih banyak polimer secara hipotetis dapat memecahkan atau mengurangi keterbatasan dalam memproduksi bahan film. Kombinasi antara alginat, karboksimetil selulosa, dan pati kentang menghasilkan peningkatan kekuatan tarik dan stabilitas termal, juga menunjukkan sifat penghalang UV, oksigen, dan uap air pada film.
Jeli kelapa muda atau daging buahnya yang empuk terdiri dari air, protein, serat, karbohidrat, dan lipid (asam lemak), yang menyediakan sumber energi dan nutrisi bagi makanan. Di Amerika Latin dan Karibia, daging buah kelapa yang dapat dimakan, disebut daging kelapa empuk (TCM) dan bahasa sehari-hari dikenal sebagai 渏eli kelapa digunakan dalam masakan lokal tetapi tidak memiliki prospek industri yang dapat diterapkan. Misalnya, dan dari observasi lapangan, lockdown selama pandemi COVID-19 menyebabkan peningkatan permintaan air kelapa sehingga menghasilkan jeli kelapa yang dibuang dalam jumlah besar. Selain itu, hanya sedikit penelitian mengenai potensi penggunaan jeli kelapa sebagai hidrokoloid dan sebagai pengisi potensial dalam campuran komposit polimer.
Hingga saat ini belum ada laporan penelitian mengenai fungsi dan kompatibilitas bubuk jeli kelapa (CJP) dengan polimer nabati untuk membuat film biokomposit. Oleh karena itu, dalam penelitian ini, jeli kelapa kering diteliti perannya sebagai bahan pengisi baru dalam biofilm berbasis pati-alginat dan dampaknya terhadap peningkatan struktural sifat pembentuk film pati garut rapuh yang diketahui. Selain itu, valorisasi limbah bahan alami akan menghasilkan manfaat sosio-ekonomi bagi pemegang saham di daerah tropis dan mendorong solusi berbiaya rendah dan ramah lingkungan bagi kelapa lokal dan industri terkait lainnya. Penelitian ini dilakukan untuk membuat bahan kemasan biodegradable baru dari bubuk jeli kelapa kering, pati garut, dan natrium alginat, serta mengkarakterisasi sifat fisikomekanisnya (aspek visual, ketebalan, warna, kadar air, kekuatan tarik, dan perpanjangan putus); struktur mikro permukaan menggunakan pemindaian mikroskop elektron; penghalang air (permeabilitas uap air, kelarutan dalam air, dan aktivitas air); sifat termal, kristalinitas, dan gugus fungsi; biodegradabilitas tanah, air sungai, dan air laut; dan aplikasi pelapisan pada tomat ceri untuk meningkatkan umur simpan selama penyimpanan. Studi ini sejalan dengan tujuan pembangunan berkelanjutan PBB mengenai konsumsi dan produksi yang bertanggung jawab, yang ditargetkan untuk mengurangi sampah plastik di lingkungan darat dan laut.
Hasil studi yang dilakukan tersebut mengkonfirmasi bahwa film biokomposit, yang dikembangkan dari campuran bubuk jeli kelapa, garut dan alginat, menunjukkan peningkatan fisikomekanis yang signifikan (peningkatan kekuatan tarik [1,84 hingga 9,35 MPa], ketahanan terhadap air (penurunan kadar air [33,44 hingga 18,92 %,]) dan ketahanan termal properti, masing-masing. Selain itu, penurunan berat badan (7,068,61 %) dan kualitas visual (penyusutan tertunda) dari tomat ceri mengkonfirmasi fungsi pelapisan resin biokomposit pada suhu kamar, yang membenarkan penyelidikan lebih lanjut potensi sifat antimikroba atau penerapan penyimpanan makanan pada berbagai suhu. Semua film menggambarkan percepatan degradasi dalam tanah (<28 hari) dan pengujian simulasi air ( air laut <150 hari, air sungai <120 hari), dan film biokomposit berbasis CJP (CJAA-2) menunjukkan hidrostabilitas yang baik, suatu fungsi yang diperlukan untuk mengemas peralatan yang dapat terbiodegradasi karena kebaruan jeli kelapa bubuk dalam produksi film biokomposit, optimasi dan biokompatibilitasnya dengan polimer lain dapat dieksplorasi, bersama dengan sifat hidrokoloid dan hidrostabilitasnya. Selain itu, penerapan bubuk jeli kelapa pada industri biopackaging yang sedang berkembang mungkin memberikan manfaat bagi industri kelapa dengan memberikan peluang dan manfaat melalui produk bernilai tambah dan mengurangi limbah di lingkungan, terutama di badan air sungai dan laut. Terakhir, penelitian lebih lanjut harus dilakukan untuk menunjukkan sifat biologis dan kimia film berbasis CJAA dalam menunda kerusakan tomat ceri.
Penulis : Prof. Ir. Mochammad Amin Alamsjah, M.Si., Ph.D.
Fakultas Perikanan dan Kelautan – 51动漫
