Penelitian tentang film berbasis biopolimer terus menunjukkan karakteristiknya yang serupa dengan film sintetis secara inovatif dan dengan demikian memperluas aplikasinya dalam pengemasan berbagai makanan. Sebagian besar polimer yang digunakan untuk mengembangkan film biodegradable berasal dari umbi-umbian seperti pati singkong, pati jagung, pati beras, pati sagu, ubi jalar, dan pati garut. Namun, laporan tentang pencampuran pati garut dengan polimer dan plasticizer lain untuk mengembangkan biofilm sekali pakai dalam makanan siap saji seperti buah segar dan buah potong masih jarang. Meskipun demikian, ada laporan yang menyoroti biofilm yang dikembangkan dari pati garut yang diplastisisasi dengan gliserol, pati garut yang dikombinasikan dengan serat garut dan iota karagenan yang diintegrasikan ke dalam film berbahan dasar pati garut. Meskipun film berbahan dasar pati garut memiliki transparansi permukaan yang tinggi, film tersebut memiliki sifat mekanik yang buruk dan hidrofilisitas air yang tinggi sehingga membatasi penggunaannya dalam industri pengemasan.
Saat ini, alginat penting dalam industri pangan karena fungsi hidrokoloidnya, termasuk pengemulsi, pengental, penstabil, pembentuk gel, pelapis, atau pembentuk film, serta biokompatibilitasnya yang sangat baik dengan polimer lain. Alginat banyak digunakan untuk mengembangkan film biodegradabel, sementara alginat juga dapat diplastisisasi hanya dengan gliserol atau ditambahkan ke campuran polimer untuk meningkatkan sifat fungsional film berbasis pati. Studi menunjukkan penggunaan alginat dalam film polimer pati beras untuk penginderaan kelembapan tanah, dalam karboksimetil selulosa dan pati kentang untuk fabrikasi film kemasan fungsional dan dalam pati jagung untuk proses peleburan film pati jagung. Secara hipotetis, biofilm dari pencampuran natrium alginat dan pati garut dapat menunda pembusukan buah selama penyimpanan jangka pendek dalam kondisi ruangan dan dingin.
Meskipun kemajuan dalam transportasi dan pendinginan telah memperpanjang ketersediaannya sepanjang tahun, stroberi (Fragaria × Ananassa) yang mudah rusak, didorong oleh faktor-faktor seperti laju respirasi yang tinggi, kerentanan mikroba, dan kerusakan mekanis, mengakibatkan kerugian pascapanen yang signifikan, ditandai dengan perubahan warna, penurunan kekerasan, dan penurunan kualitas. Oleh karena itu, banyak penelitian berfokus pada perpanjangan masa simpannya (yang secara alami 3“4 hari pada suhu ruang) dengan berfokus pada teknologi inovatif untuk meningkatkan kondisi penyimpanan pascapanen. Metode pengawetan tradisional, seperti pendinginan dan pengemasan atmosfer termodifikasi (MAP), telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam memperlambat pembusukan dengan mengurangi respirasi, degradasi nutrisi, dan aktivitas mikroba. Meskipun teknik-teknik ini efektif, teknik-teknik ini seringkali perlu dikombinasikan dengan strategi pelengkap, seperti pengemasan film edibel, untuk lebih menghambat pembusukan mikroba dan memaksimalkan pengawetan. Lebih lanjut, dengan mengintegrasikan penyimpanan dingin tradisional dan MAP dengan teknologi canggih seperti biofilm edibel, umur simpan stroberi dapat diperpanjang secara signifikan, sehingga mengurangi pembusukan dan pemborosan makanan. Oleh karena itu, penelitian ini berfokus pada evaluasi bagaimana biofilm berbasis AS/SA memengaruhi sifat fisikokimia utama, sifat penghalang air, dan memengaruhi faktor penentu umur simpan, termasuk penampilan visual, penurunan berat, total padatan terlarut (TSS), dan keasaman yang dapat dititrasi (TA) stroberi selama penyimpanan dalam kondisi ruangan dan dingin. Upaya ini dapat berkontribusi pada tujuan yang lebih luas yaitu pengelolaan pascapanen berkelanjutan, yang menjamin ketersediaan sepanjang tahun dan kelangsungan ekonomi.
Kejernihan dan transparansi biofilm merupakan karakteristik terpenting yang dipertimbangkan untuk aplikasi pengemasan pangan, karena memungkinkan visibilitas produk kemasan yang jelas. Kombinasi biopolimer AS dan SA menghasilkan biofilm yang transparan dan memiliki permukaan yang homogen, serupa dengan biofilm kontrol (AS). Hal ini dibuktikan dengan visualisasi logo dan tulisan universitas yang jelas pada latar belakang. Sejalan dengan temuan ini, penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa film yang dikembangkan menggunakan pati sebagai biopolimer, seperti pati kacang polong/gum guar, pati kacang hijau dan pati jewawut mutiara juga menunjukkan transparansi yang tinggi. Gelatinisasi granula pati selama pemrosesan termal menghasilkan material transparan. Lebih lanjut, penambahan SA dalam jumlah yang lebih besar mengurangi kelengketan film dibandingkan dengan film pati garut (kontrol), tanpa mengurangi transparansi pada akhir pemrosesan film. Penggunaan film transparan sebagai bahan kemasan berpotensi untuk menonjolkan tampilan produk pangan, sehingga meningkatkan daya tarik konsumen dan kemungkinan pembelian.
Warna merupakan atribut visual penting yang memengaruhi daya tarik buah, dan akibatnya daya jual serta penerimaan konsumen. Penambahan SA ke dalam film berbasis AS menghasilkan perubahan warna yang signifikan secara statistik (p < 0,05), dengan nilai ΔE berkisar antara 2,54 hingga 3,30, dan nilai kecerahan (L∗) yang serupa antara 96,84 dan 97,43. Perubahan warna yang kecil ini (ΔE < 5) menunjukkan bahwa tidak terdapat perbedaan warna yang mudah terlihat antara biofilm kontrol (AS) dan film berbasis AS/SA. Temuan ini menunjukkan korelasi positif antara warna sampel biofilm dan transparansinya; misalnya, biofilm yang lebih transparan berkaitan dengan perubahan warna (ΔE) yang rendah.
Ketebalan merupakan sifat fisik penting yang mendefinisikan suatu material sebagai biofilm. Ketebalan biofilm dapat dipengaruhi oleh konsentrasi komponen padat dalam larutan pembentuk film. Dalam studi ini, semua sampel biofilm AS/SA menunjukkan nilai ketebalan yang serupa, berkisar antara 0,069 hingga 0,082 mm. Peningkatan proporsi SA tidak menghasilkan peningkatan ketebalan film yang signifikan secara statistik (p > 0,05). Biofilm biasanya berupa lembaran tipis dengan ketebalan antara 0,050 dan 0,250 mm. Oleh karena itu, semua sampel biofilm AS/SA yang dihasilkan dalam studi ini berada dalam kisaran ketebalan yang dianggap sesuai untuk aplikasi pengemasan makanan.
Analisis SEM menunjukkan struktur permukaan yang berbeda secara visual di antara biofilm komposit berbasis polimer. Biofilm kontrol menunjukkan morfologi permukaan yang halus; namun, sampel film yang mengandung AS dan SA menunjukkan permukaan yang berkerut, dengan kepadatan kerutan cenderung meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi SA. Pengamatan ini konsisten dengan prinsip bahwa disrupsi sempurna (gelatinisasi) granula pati dengan air dan gliserol menghasilkan pembentukan film berbasis pati dengan permukaan yang homogen dan halus, tanpa pori-pori dan retakan.
Kekuatan tarik (TS) dan perpanjangan putus (EAB) merupakan sifat mekanis utama yang menunjukkan kemampuan film untuk menahan tekanan fisik eksternal dan mempertahankan integritasnya tanpa putus. TS biofilm AS/SA menunjukkan peningkatan yang signifikan (p < 0,05) seiring dengan peningkatan SA dibandingkan dengan film kontrol (A). TS tertinggi diamati pada sampel E (39,18 MPa), diikuti oleh D (26,56 MPa), C (22,03 MPa), dan B (12,52 MPa), sementara nilai TS terendah ditunjukkan oleh biofilm E (1,45 MPa). Biofilm yang hanya terbuat dari pati garut cenderung memiliki kekuatan tarik yang rendah. Namun, biofilm yang terbentuk dalam penelitian ini, yang diperkuat dengan SA, menunjukkan peningkatan kekuatan tarik yang signifikan. Meskipun pati garut dan natrium alginat bersifat hidrofilik, penelitian menunjukkan bahwa interaksi sinergis di antara keduanya, termasuk ikatan silang ionik (meskipun sedikit), ikatan hidrogen yang ekstensif, jalinan rantai, modifikasi struktur film, dan sifat inheren pati garut dapat menghasilkan biofilm dengan sifat mekanis yang lebih baik dan ketahanan air yang lebih baik. Penambahan pati jagung dengan glukomanan konjac, pati beras dengan karboksimetil kitosan dan pati jagung dengan agar juga terbukti meningkatkan TS biofilm berbasis pati. Sebaliknya, peningkatan kandungan SA secara signifikan (p < 0,05) menurunkan perpanjangan putus (EAB).
Permeabilitas uap air (WVP) merupakan faktor penting dalam menentukan laju air melewati membran biofilm. Kontrol biofilm berbasis AS menunjukkan nilai WVP yang serupa (p > 0,05) dengan film berbasis AS dengan penambahan 0,5“1,5% SA; namun, WVP bervariasi secara signifikan (p < 0,05) setelah penambahan 2% SA. Film AS/SA menunjukkan karakteristik WVP yang baik, terbukti dengan penurunan nilai penghalang uap air secara signifikan dari 0,058 (kontrol) menjadi 0,055 (B), 0,056 (C), 0,05 (D), dan 0,048 (E). Hal ini menunjukkan bahwa penambahan natrium alginat ke pati garut menghambat perubahan kadar air dan kemungkinan menghasilkan sifat penghalang uap dan oksigen yang baik.
Interaksi gugus fungsi dalam matriks biofilm komposit, yang dihasilkan dari campuran polimer, ditunjukkan oleh sinyal spektral dari analisis FTIR. Pita yang teramati antara 3292 dan 3294 cm−1 pada biofilm AS/SA menunjukkan vibrasi peregangan ikatan O-H. Penambahan SA ke dalam biofilm berbasis AS menghasilkan intensitas puncak ikatan hidrogen yang lebih rendah pada semua biofilm AS/SA dibandingkan dengan biofilm AS kontrol.
Kehilangan produk segar menjadi perhatian utama karena kerusakannya yang cepat selama penanganan, transportasi, dan penyimpanan. Perbandingan visual proses pematangan stroberi yang dibungkus dengan sampel biofilm dibandingkan dengan stroberi yang tidak dibungkus selama penyimpanan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa stroberi yang dibungkus dengan sampel biofilm eksperimental menunjukkan pembusukan yang tertunda dibandingkan dengan stroberi yang tidak dibungkus, yang menunjukkan laju pembusukan yang lebih cepat, dimulai setelah 5 hari penyimpanan pada suhu ruangan. Dalam penelitian ini, stroberi yang tidak dibungkus menunjukkan perubahan warna yang lebih cepat dari merah segar menjadi warna gelap dan juga menunjukkan pertumbuhan jamur (miselium) yang lebih cepat pada buah. Namun, dibandingkan dengan biofilm lainnya, buah stroberi yang dilapisi biofilm A (kontrol) menunjukkan kulit merah tua progresif selama periode masa simpan 10 hari dan dimulainya pertumbuhan jamur pada hari ke-10. Demikian pula, sampel buah stroberi yang dilapisi biofilm berbasis AS/SA menggambarkan kulit merah tua masing-masing dari Hari ke-5“10, tetapi tetap bebas dari pertumbuhan jamur dan kualitas makan yang dapat diterima secara visual, yang menunjukkan masa simpan buah segar yang diperpanjang hingga 10 hari pada suhu ruangan. Film gelatin-kitosan, yang digunakan untuk mengemas stroberi, dapat mempertahankan kualitas yang baik hingga hari ke-11, mengembangkan bintik-bintik jamur kecil, kemudian berkembang menjadi pertumbuhan jamur yang parah pada hari ke-15, dan karena itu membuat buah tidak dapat dimakan.
Melalui riset tersebut dapat diketahui bahwa biofilm berbasis pati garut, yang diperkaya dengan natrium alginat dan diplastisisasi dengan gliserol, menunjukkan permukaan kompak yang sangat transparan dengan sifat mekanik yang ditingkatkan dengan memperkuat kekuatan tarik (TS) tetapi menurunkan perpanjangan putus (EAB). Perubahan minimal pada susut bobot buah, total padatan terlarut (TSS), dan keasaman yang dapat dititrasi (TA) baik dalam kondisi penyimpanan ruangan maupun dingin menunjukkan bahwa biofilm yang diperkaya dengan SA secara aktif mengawetkan kesegaran dan mengurangi laju pembusukan atau kehilangan nutrisi dengan mencegah atau menunda pertumbuhan jamur. Namun, penelitian lebih lanjut mengenai perubahan biokimia, termasuk warna, kekencangan/tekstur, rasio kandungan padatan terlarut (SSC)/TA, yang terjadi pada buah ketika disimpan dalam kondisi yang berbeda dan di antara berbagai kultivar, baik dalam keadaan segar maupun dingin, serta evaluasi sensorik non-instrumental, diperlukan untuk mengkarakterisasi lebih lanjut efektivitas biofilm AS/SA sebagai bahan kemasan potensial.
Penulis: Prof. Ir. Mochammad Amin Alamsjah, M.Si., Ph.D.
Detail penelitian bisa dilihat di: Food Control, Volume 181, March 2026, 111770
