Judul Skripsi Biologi, Teknologi Pangan: Edible Film

A. Definisi dan Fungsi 

Edible film adalah lapisan tipis sebagai pengemas bahan makanan yang dapat dimakan. Penggunaan edible film dengan kemampuannya sebagai penghambat uap air, lemak, dan O₂ di dalam setiap sistem pangan diharapkan dapat mengurangi timbulnya sampah dari bahan pengemas (McHugh dan Krochta, 1994). Edible film juga berfungsi untuk menghambat perpindahan larutan, memperbaiki sifat mekanik makanan, melindungi senyawa flavor volatil, dan sebagai pembawa bahan aditif pada makanan (Fennema, 1976).

Penggunaan edible film sebagai pengemas bahan pangan memiliki beberapa keunggulan, di antaranya bisa langsung dikonsumsi bersama dengan produk yang dikemas. Bahan pembuat edible film relatif tidak mahal. Edible film dapat mengurangi atau menghilangkan penggunaan pengemas inedible, mengurangi polusi lingkungan, meningkatkan sifat mekanik, organoleptik, kualitas gizi, serta daya simpannya (Guilbert dan Biquet, 1990 dalam Bureau dan Multon, 1996).

Komponen edible film (biopolimer) dibagi dalam tiga kategori, yaitu hidrokoloid, lipid, dan komposit (campuran). Hidrokoloid yang dapat digunakan meliputi protein, derivat selulosa, alginat, pektin, pati, dan polisakarida lainnya. Lipid yang dapat digunakan meliputi lilin (waxes), asil gliserol, dan asam lemak. Komposit merupakan campuran antara komponen lipid dan hidrokoloid. Film komposit dapat berupa dua lapis (bilayer) yakni lapisan pertama berupa hidrokoloid dan lapisan lainnya lipid atau merupakan gabungan antara komponen lipid dan hidrokoloid yang membentuk satu lapis film (McHugh dan Krochta, 1994).

Edible film yang dibuat dari hidrokoloid memiliki kemampuan yang baik untuk melindungi produk terhadap O₂, CO₂, dan lipid serta memiliki sifat-sifat mekanis yang mampu meningkatkan integritas struktural pada produk yang mudah retak. Kekurangan edible film dari hidrokoloid ini adalah tidak dapat melindungi produk dari migrasi uap air karena sifatnya yang hidrofilik. Sedangkan edible film yang dibuat dari lipid memiliki sifat-sifat yang sangat baik untuk melindungi produk dari migrasi uap air. Pemakaian lipid sebagai komponen murni dalam pembuatan edible film sangat terbatas karena kurangnya ketahanan serta integritas struktural film yang dihasilkan. Untuk mengatasi kelemahan kedua jenis edible film tersebut maka dilakukan penggabungan keduanya. Hidrokoloid pada edible film komposit mampu memberikan integritas struktural serta ketahanan yang baik dan lipid mampu melindungi produk dari migrasi uap air (McHugh dan Krochta, 1994).

B. Faktor-faktor yang Mempengaruhi Pembentukan Edible Film

Dalam pembuatan edible film, faktor-faktor yang perlu diperhatikan antara lain:

1. Suhu

2. Konsentrasi Polimer

3. Plasticizer

1. Laju transmisi uap air (Water Vapor Transmission Rate)

2. Kekuatan renggang putus (Tensile Strength) dan Perpanjangan (Elongasi)

3. Ketahanan dalam air (Water Resistance)

1. Pensuspensian bahan ke dalam pelarut.

2. Pengaturan suhu

3. Penambahan Plasticizer

4. Penambahan asam lemak dan gliserol

5. Pengeringan.

Pengeringan dilakukan untuk menguapkan pelarut, maka akan diperoleh edible film. Suhu yang digunakan akan mempengaruhi waktu pengeringan dan kenampakan edible film yang dihasilkan

Perlakuan suhu diperlukan untuk membentuk edible film yang utuh, tanpa perlakuan panas kemungkinan terjadinya interaksi molekuler sangatlah kecil sehingga pada saat film dikeringkan akan menjadi retak, dan untuk membentuk pati tergelatinisasi, sehingga terbentuk pasta pati yang merupakan bentuk awal dari edible film. Kisaran suhu gelatinisasi pati rata-rata 64,5 – 70 °C (McHugh dan Krochta, 1994).

Konsentrasi pati ini sangat berpengaruh, terutama pada sifat fisik edible film yang dihasilkan dan juga menentukan sifat pasta yang dihasilkan. Menurut Krochta dan Johnson (1997), semakin besar konsentrasi pati, maka jumlah polimer penyusun matrik film semakin banyak sehingga dihasilkan film yang tebal.

Plasticizer ini merupakan bahan volatil yang ditambahkan ke dalam formula film akan berpengaruh terhadap sifat mekanik dan fisik edible film yang terbentuk karena mengurangi sifat intermolekul dan menurunkan ikatan hidrogen internal. Plasticizer ini mempunyai titik didih tinggi dan penambahan plasticizer dalam edible film sangat penting karena diperlukan untuk mengatasi sifat rapuh film yang disebabkan oleh kekuatan intermolekuler ekstensif (Gontard et al., 1993). Menurut Krochta dan Johnson (1997), plasticizer polyol yang sering digunakan yakni seperti gliserol dan sorbitol. Konsentrasi gliserol 1 – 2 % dapat memperbaiki karakterisasi film.

 C. Sifat Fisik dan Mekanik Edible Film

Sifat fisik edible film merupakan sifat kenampakan dari edible film, yaitu warna, kebeningan, kehalusan permukaan, dan penampakan keseluruhan. Ketebalan film merupakan sifat fisik film yang besarnya dipengaruhi oleh konsentrasi padatan terlarut pada larutan pembentuk film dan ukuran pelat kaca pencetak. Ketebalan film mempengaruhi laju uap air, gas, dan senyawa volatil lainnya. Sebagai kemasan, semakin tebal edible film maka kemampuan penahannya semakin besar sehingga umur simpan produk akan semakin panjang. Dalam fungsi lainnya ketebalan edible film mempengaruhi kenampakan produk yang dikemas. Semakin tebal edible film yang digunakan akan memberikan warna yang tidak transparan sehingga kenampakan produk menjadi kurang menarik (Gontard et al., 1993)

Sifat mekanik edible film menunjukkan kekuatan edible film atau mudah tidaknya edible film mengalami kerusakan selama melalui tahapan proses pengolahan bahan pangan yang dikemasnya. Sifat mekaniknya adalah sebagai berikut:

a. Laju transmisi uap air adalah jumlah uap air yang hilang persatuan waktu dibagi dengan luas area film. Laju transmisi uap air menentukan permeabilitas uap air film (McHugh dan Krochta, 1994).

b. Kekuatan perenggangan atau tensile strength film merupakan kemampuan bahan dalam menahan tekanan yang diberikan saat bahan tersebut berada dalam renggang maksimumnya. Kekuatan renggang putus adalah ukuran untuk kekuatan film yang secara spesifik merupakan tarikan maksimum yang dapat dicapai sampai film tetap bertahan sebelum putus atau sobek. Menurut Krochta dan Johnson (1997), edible film harus dapat dipertahankan keutuhannya selama pemrosesan bahan yang dikemasnya. Cara untuk menguji kemampuannya harus dilakukan dengan evaluasi terhadap sifat-sifat yang meliputi kekuatan renggang putus dan perpanjangan.

c. Sifat film yang penting untuk penerapannya sebagai pelindung makanan adalah ketahanannya di dalam air. Menurut Gontard et al., (1993), apabila aktivitas air tinggi (saat film harus kontak dengan air) selama proses pengolahan makanan yang dikemasnya, maka film harus seminimal mungkin larut dalam air. Edible film dengan kelarutan air yang tinggi juga dikehendaki, misalnya pada pemanfaatannya bila dilarutkan atau dalam makanan panas.

D. Mekanisme Pembentukan Edible Film

Pembentukan edible film dari pati, pada prinsipnya merupakan gelatinisasi molekul pati. Proses pembentukan film adalah suatu fenomena pembentukan gel akibat perlakuan suhu, sehingga terjadi pembentukan matriks atau jaringan (McHugh dan Krochta, 1994).

 Prinsip pembentukan edible film, melalui tahap-tahap sebagai berikut:

1. Pembentukan larutan film dimulai dengan mensuspensi bahan ke dalam pelarut, misalnya air, etanol, dan pelarut lain.

2. Pengaturan suhu mempunyai tujuan untuk mencapai suhu gelatinisasi pati, sehingga pati dapat tergelatinisasi sempurna dan diperoleh film yang homogen serta utuh. Gelatinisasi merupakan peristiwa pembentukan gel yang dimulai dengan hidrasi pati, yaitu penyerapan molekul - molekul air oleh molekul - molekul pati. Apabila tanpa adanya pemanasan, kemungkinan terjalin interaksi intermolekuler sangat kecil, sehingga pada saat dikeringkan film menjadi retak. Gelatinisasi dapat terjadi apabila air melarutkan pati yang dipanaskan sampai suhu gelatinisasinya (McHugh dan Krochta, 1994). Terjadinya gelatinisasi granula pati itu disebabkan karena molekul – molekul amilosa secara fisik hanya dipertahankan oleh ikatan hidrogen yang lemah. Atom hidrogen dari gugus karboksil akan tertarik pada muatan negatif atom oksigen yang berasal dari gugus hidroksil yang lain. Dengan naiknya suhu suspensi, maka ikatan hidrogen tersebut akan semakin lemah (Winarno, 1997).

3. Plasticizer merupakan  substansi non volatile yang ditambahkan ke dalam suatu bahan untuk memperbaiki sifat fisik dan mekanik bahan tersebut. Pada pembuatan edible film sering ditambahkan plasticizer untuk mengatasi sifat rapuh film, sehingga akan diperoleh film yang kuat, fleksibel, dan tidak mudah putus. Oleh karena itu plasticizer merupakan komponen yang cukup besar peranannya dalam pembuatan edible film. Menurut Gontard et al. (1992), plasticizer yang umum digunakan adalah gliserol, sorbitol, dan poli etilen glikol (PEG). Penggunaan plasticizer harus sesuai dengan polimer, dan konsentrasi yang digunakan berkisar 10 – 60 % berat kering bahan dasar tergantung kekakuan polimernya.

a.       Penambahan asam lemak

Penambahan asam lemak akan menurunkan permeabilitas uap air film yang dihasilkan. Asam lemak yang sering ditambahkan pada permukaan edible film adalah asam palmitat. Asam palmitat termasuk asam lemak jenuh yang berasal dari nabati dan hewani, lebih reaktif apabila dibandingkan dangan asam lemak tidak jenuh, dan larut dalam air.

Dalam pembuatan edible film, asam palmitat berfungsi memperbaiki sifat-sifat mekanik film. Penambahan asam palmitat mampu meningkatkan perpanjangan dan kekuatan perenggangan film. Namun jika melebihi titik kritisnya penambahan asam palmitat tersebut akan menurunkan perpanjangan dan kekuatan perenggangan film (Min Lai and Huey, 1997). 

b.      Gliserol

Gliserol dengan rumus kimia C₃H₈O₃, dengan nama kimia 1,2,3-propanatriol adalah senyawa golongan alkohol polihidrat dengan tiga buah gugus hidroksil dalam satu molekul (alcohol trivalent). Gliserol memiliki sifat mudah larut dalam air, meningkatkan viskositas air, mengikat air, dan menurunkan Aw bahan. Penambahan gliserol yang berlebihan akan menyebabkan rasa manis - pahit pada bahan. Penambahan gliserol akan menghasilkan film yang lebih fleksibel dan halus, selain itu gliserol dapat meningkatkan permeabilitas film terhadap gas, uap air, dan zat terlarut (Winarno, 1997).

Penambahan gliserol pada larutan pati akan menghasilkan film yang lebih elastis dibandingkan tanpa penambahan gliserol. Tetapi penambahan gliserol sebagai plasticizer dapat menurunkan tensile strength, sedangkan persentase elongasi tidak selalu menunjukkan kenaikan (Gontard et al., 1993)

.4. pengeringan. Pengeringan dilakukan untuk menguapkan pelarut, maka akan diperoleh edible film. Suhu yang digunakan akan mempengaruhi waktu pengeringan dan kenampakan edible film yang dihasilkan.