Ikan nila merupakan komoditas akuakultur Indonesia yang memiliki volume produksi besar, terbanyak kedua setelah rumput laut, dengan nilai produksi sebesar 1.374.230 ton pada tahun 2019 (Badan Pusat Statistik, 2022) dan jumlah sementara sebesar 401.767 ton pada tahun 2022 (Kementerian Kelautan dan Perikanan, 2023), dengan permintaan tertinggi di pasar dalam negeri adalah ikan nila segar dan di pasar Amerika Serikat adalah ikan nila dalam bentuk fillet, sebagaimana didukung oleh data dari National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) yang menunjukkan impor ikan nila sebanyak 89.104 ton pada semester pertama tahun 2022. Fillet ikan nila, sebagai produk pangan olahan yang dirancang untuk memperpanjang masa simpan, masih dapat mengalami penurunan kualitas karena pertumbuhan mikroba dan reaksi biokimia. Reaksi-reaksi ini dapat mengurangi umur simpan dan meningkatkan risiko keamanan pangan, mendorong industri pangan untuk mencari metode yang sederhana, murah, dan tidak merusak untuk mengevaluasi kesegaran. Indikator pH kolorimetri telah digunakan dalam kemasan pintar karena sifatnya yang praktis, sederhana, dan murah. Indikator ini diintegrasikan ke dalam kemasan makanan untuk mengevaluasi kerusakan ikan dan biasanya menggunakan pewarna sintetis. Penggunaan pewarna alami dalam produk makanan mengurangi risiko potensi bahaya yang terkait dengan pewarna sintetis, seperti genotoksisitas, karsinogenisitas, alergenisitas, dan mutagenisitas. Pewarna alami seperti antosianin, yang dapat ditemukan pada berbagai tanaman dengan rentang warna dari merah hingga ungu, telah diidentifikasi sebagai alternatif potensial. Antosianin adalah senyawa flavonoid dengan sifat antioksidan yang larut dalam pelarut polar. Senyawa ini memiliki daya serap maksimum pada panjang gelombang UV-Vis 490-550 nm dan dapat mengalami perubahan warna yang signifikan dipengaruhi oleh pH, suhu, dan cahaya.
Permasalahan pembuangan limbah merupakan masalah umum yang dihadapi oleh negara maju maupun negara berkembang, termasuk Indonesia. Limbah organik, seperti kulit buah, seringkali tidak terkelola dan dapat menimbulkan bau tidak sedap serta membahayakan kesehatan. Oleh karena itu, penggunaan pewarna alami seperti antosianin dari kulit buah tidak hanya meningkatkan nilainya tetapi juga memanfaatkannya untuk sesuatu yang lebih bermanfaat. Film kemasan pintar yang mengandung pewarna alami diusulkan sebagai alternatif yang tepat bagi konsumen untuk menilai kualitas dan keamanan pangan secara langsung. Film kemasan pintar berbasis antosianin yang peka terhadap pH dibuat menggunakan ekstrak kaya antosianin dari sumber alami seperti kulit buah naga, kulit manggis, dan kulit bawang merah, yang berfungsi sebagai indikator pH.
Sumber-sumber alami ini berubah warna sebagai respons terhadap perubahan pH, sehingga cocok untuk sensor pH kolorimetri. Film ini ramah lingkungan untuk mencapai program perikanan berkelanjutan. Selain itu, penggunaan sumber daya alam dapat meningkatkan sifat fisik dan mekanik film komposit. Penelitian sebelumnya menggunakan pewarna alami yang sama tetapi polimer yang berbeda. Tujuan artikel ini adalah untuk mengidentifikasi pewarna alami terbaik dengan rentang warna terluas untuk digunakan dalam sensor kolorimetri dengan polimer berbasis kappa karagenan dan pati jagung.
Ekstrak kulit buah naga, ekstrak kulit manggis, dan ekstrak kulit bawang merah menunjukkan puncak UV-Vis antosianin. Antosianin umumnya menunjukkan serapan spektrum UV-Vis maksimum sekitar 400-600 nm. Spektrum serapan UV-Vis antosianin terbagi menjadi dua, di mana pada panjang gelombang 260-280 nm terdapat serapan pada daerah UV tampak dan pada panjang gelombang 490-550 nm terdapat serapan pada daerah tampak. Ada puncak tambahan yang hampir tidak terdeteksi (mungkin muncul sebagai benjolan kecil) pada rentang panjang gelombang 310-340 nm ketika gugus gula terasilasi. Akuabides digunakan dalam ekstraksi setelah penelitian sebelumnya menunjukkan kondisi ekstraksi optimum yang menunjukkan kandungan antosianin tertinggi dengan penggunaan akuades sebagai pelarut. Akuades memiliki sifat polar yang mendekati polaritas antosianin kulit buah naga, dan antosianin memiliki cincin aromatik polar sehingga lebih mudah larut dalam pelarut polar. Hasil UV-Vis menunjukkan bahwa antosianin dalam ekstrak dapat digunakan sebagai pewarna alami untuk film kemasan pintar yang sensitif terhadap pH. Antosianin yang digunakan dalam penelitian ini kemudian digunakan dalam kemasan sensor kolorimetri yang dikemas dalam kotak makan siang dengan fillet ikan nila segar yang disimpan selama 72 jam pada suhu ruang. Sensor kolorimetri mengalami perubahan warna.
pH fillet ikan berubah selama penyimpanan, dan meningkat secara bertahap seiring waktu. Peningkatan pH ini disebabkan oleh akumulasi senyawa alkali seperti amonia dan amina yang berasal dari aktivitas mikroba selama pembusukan otot ikan. pH fillet pada kelompok penyimpanan 0 jam lebih rendah dibandingkan kelompok lainnya setelah penyimpanan. Peningkatan pH ini berkaitan dengan pembusukan ikan, dan laju peningkatan pH dapat digunakan sebagai indikator laju pembusukan. pH fillet ikan juga dapat dipengaruhi oleh suhu penyimpanan, dengan suhu yang lebih tinggi menyebabkan peningkatan pH yang lebih cepat. Stabilitas antosianin sangat dipengaruhi oleh pH, dengan molekul-molekulnya lebih stabil pada tingkat pH yang lebih rendah. Hal ini karena antosianin berada dalam kesetimbangan antara bentuk kationiknya yang berwarna dan pseudobasa yang tidak berwarna, dan kesetimbangan ini secara langsung dipengaruhi oleh pH. Pada pH rendah, molekul sianidin terprotonasi dan membentuk ion positif atau kation, yang lebih stabil dan larut dalam air. Ketika pH meningkat, molekul menjadi terdeprotonasi, dan, pada pH tinggi, molekul membentuk ion negatif atau anion, yang kurang stabil dan lebih rentan terhadap degradasi.
Ketebalan sensor kolorimetri rentan terhadap variasi jenis hidrokoloid, plasticizer, dan konsentrasi material yang digunakan, secara kolektif berkontribusi pada sifat dimensinya. Lebih lanjut, ukuran cetakan bioplastik yang digunakan juga memengaruhi ketebalan bioplastik, yang menggarisbawahi sifat multifaset dari sistem kompleks ini. Kekuatan tarik bioplastik dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk jenis bioplastik, cara pembuatannya, dan keberadaan aditif. Ikatan antara bioplastik yang terbuat dari pati jagung dan karagenan terutama terbentuk melalui ikatan kimia yang disebut ikatan hidrogen dan interaksi non-polar. Karagenan, karbohidrat yang berasal dari rumput laut merah, secara alami tertarik ke air karena adanya gugus hidroksil bebas yang dapat membentuk ikatan dengan air, sehingga memungkinkannya membentuk struktur seperti gel yang bermanfaat untuk aplikasi bioplastik. Sebaliknya, pati jagung adalah bahan yang menolak air. Ketika digabungkan dalam bioplastik, sifat-sifat yang berlawanan dari pati jagung dan karagenan berinteraksi, menghasilkan keseimbangan antara keduanya yang krusial untuk menciptakan bioplastik dengan ketahanan air dan sifat mekanis yang lebih baik. Pengaruh berbagai polimer menunjukkan efek yang berlawanan dibandingkan dengan kekuatan tariknya. Perpanjangan film saat putus pada bioplastik berbasis karagenan dapat sangat bervariasi tergantung pada konsentrasi karagenan yang digunakan, jenis karagenan, dan keberadaan aditif atau polimer biodegradable lainnya.
Proses dekomposisi yang difasilitasi oleh mikroorganisme seperti Aerobacter dan Clostridium merupakan fenomena alami yang terjadi di lingkungan tanah. Dalam konteks bioplastik, yang terbuat dari bahan-bahan alami yang rentan terhadap dekomposisi, penurunan berat yang signifikan diamati setelah 7 hari penguburan, yang menunjukkan telah terjadi biodegradasi. Laju biodegradasi dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk keberadaan dan aktivitas mikroorganisme pengurai serta kadar air dalam tanah. Penelitian ini menunjukkan bahwa polimer yang berbeda memberikan karakteristik bioplastik yang berbeda pula. Bioplastik karagenan menunjukkan nilai ketebalan terbaik sebesar 0,118 mm; bioplastik karagenan dan pati jagung menunjukkan nilai kuat tarik terbaik sebesar 20,62 MPa; bioplastik karagenan menunjukkan nilai elongasi terbaik sebesar 254%; dan semua polimer menunjukkan nilai laju biodegradasi yang sama, yaitu 14,29%. Antosianin yang diekstrak dari kulit buah naga, kulit manggis, dan kulit bawang dapat digunakan sebagai sensor kolorimetri dengan kemampuan mengubah warna. Perubahan warna ini terjadi seiring dengan perubahan pH fillet ikan nila yang meningkat. Perubahan warna terbaik diperoleh dari antosianin dari kulit buah naga. Karakterisasi bioplastik sebagai sensor kolorimetri memenuhi Standar Industri Jepang untuk bioplastik. Nilai terbaik untuk ketebalan diperoleh pada perlakuan polimer karagenan, nilai terbaik untuk kekuatan tarik diperoleh pada perlakuan polimer campuran pati jagung dan karagenan, nilai terbaik untuk perpanjangan diperoleh pada perlakuan karagenan, dan nilai laju biodegradasi tidak memiliki perbedaan antar perlakuan polimer.
Penulis : Prof. Ir. Mochammad Amin Alamsjah, M.Si., Ph.D.
Fakultas Perikanan dan Kelautan – 51动漫
