Penelitian ini berfokus pada pengembangan kemasan makanan aktif dan cerdas berbasis pati singkong yang diperkaya dengan bioaktif antosianin dari kulit buah naga. Pati singkong digunakan sebagai bahan dasar karena sifatnya yang ekonomis, biodegradable, dan melimpah di Indonesia. Namun, film berbasis pati murni masih memiliki keterbatasan dalam hal sifat mekanik dan proteksi terhadap lingkungan eksternal. Pati singkong bertindak sebagai polimer utama dalam pembuatan film. Pati ini terdiri dari amilosa dan amilopektin, yang dapat membentuk matriks film setelah dipanaskan dan diproses. Sehingga ditambahkan gliserol yang bertindak sebagai plasticizer. Fungsi dari gliserol untuk mengurangi kekakuan film dan meningkatkan fleksibilitas. Plasticizer bekerja dengan mengurangi kekuatan interaksi antar molekul polimer (misalnya interaksi hidrogen antara rantai amilosa), sehingga molekul-molekul tersebut dapat bergerak lebih bebas, yang menghasilkan film yang lebih fleksibel dan tidak mudah retak. Serta Carboxymethyl Cellulose (CMC) sebagai agen pengikat dan penstabil, yang membantu memperbaiki sifat mekanik dan sifat penghalang (barrier properties) dari film bioplastik. CMC dapat meningkatkan kekuatan tarik (tensile strength) dari film dan mengurangi permeabilitas terhadap air. Karena CMC bersifat hidrofilik, ia juga membantu dalam meningkatkan kestabilan film dalam kondisi lembab dan meningkatkan homogenitas campuran selama pembuatan film. Kombinasi pati singkong, gliserol, dan CMC menghasilkan film dengan sifat mekanik yang lebih baik, fleksibel, dan mampu menahan kondisi lingkungan seperti kelembapan. Sifat dan kemampuan film tersebut perlu diciptakan agar sejalan dengan sifat-sifat plastik sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI), dimana proses pembuatan kemasan plastik biodegradable dikatakan berhasil apabila dilihat dari karaketristik film yang dihasilkan. Karakteristik film yang dapat diuji adalah karakteristik mekanik dan nilai biodegradabilitasnya. Karakteristik mekanik suatu film kemasan terdiri dari :
a. kuat tarik (tensile strength) : Kuat tarik adalah gaya tarik maksimum yang dapat ditahan oleh film selama pengukuran berlangsung. Kuat tarik dipengaruhi oleh bahan pemlastis yang ditambahkan dalam proses pembuatan film.
b. Persen pemanjangan (elongation to break) : merupakan perubahan panjang maksimum film sebelum terputus.
c. Biodegradabilitas merupakan kata benda yang menunjukkan kualitas yang digambarkan dengan kerentanan suatu senyawa (organik atau anorganik) terhadap perubahan bahan akibat aktivitas-aktivitas mikroorganisme.
Sifat-sifat plastik sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
(sumber : Hariyati, 2017)
Gambar 1. Standar Mutu Bioplastik Sesuai SNI
Untuk meningkatkan fungsionalitas film, penelitian ini menambahkan antosianin dari kulit buah naga. Antosianin, yang merupakan senyawa bioaktif berwarna merah keunguan, memiliki sifat antioksidan dan antibakteri. Selain itu, antosianin juga peka terhadap perubahan pH, sehingga dapat berfungsi sebagai indikator perubahan kualitas makanan. Film ini dapat berubah warna ketika makanan mengalami kerusakan, memungkinkan konsumen untuk mendeteksi kesegaran makanan secara visual.
Penelitian ini dimulai dengan membuat bahan baku pembuatan active intelligent film, yaitu antosianin dari kulit buah naga dan pati singkong. Kulit buah naga dikeringkan di udara terbuka tanpa terkena sinar matahari selama satu minggu. Setelah kering, kulit dihaluskan menjadi serbuk. Serbuk ini kemudian diekstraksi menggunakan metode maserasi dengan pelarut campuran etanol dan asam sitrat (dengan perbandingan 5:1) selama 24 jam. Ekstrak yang dihasilkan kemudian diuapkan menggunakan rotary vacuum evaporator pada suhu 40°C untuk mendapatkan ekstrak antosianin pekat. Ekstrak ini akan menjadi komponen bioaktif yang ditambahkan ke dalam film kemasan.
Selanjutnya pembuatan pati singkong dengan cara singkong dikupas, dicuci, dan dipotong kecil-kecil. Potongan singkong tersebut kemudian diblender hingga halus dan disaring untuk memisahkan ampas dari pati cair. Cairan pati ini kemudian diendapkan selama beberapa jam hingga terbentuk endapan pati di dasar wadah. Endapan ini dikeringkan di dalam oven pada suhu 60°C selama 72 jam, kemudian dihaluskan hingga menjadi bubuk pati yang siap digunakan.
Formulasi dan pembuatan active intteligent film dimulai dengan melarutkan 3,5 gram pati singkong dalam 100 ml air dan diaduk dengan menggunakan magnetic stirrer sambil dipanaskan pada suhu 70°C hingga terbentuk gel. Setelah itu, ditambahkan plasticizer berupa gliserol (1,75 gram) untuk meningkatkan fleksibilitas film serta CMC. Plasticizer berfungsi untuk mengurangi kekakuan film, sehingga film lebih elastis dan tidak mudah rapuh. Pada tahap ini, antosianin yang telah diekstraksi dari kulit buah naga kemudian ditambahkan ke dalam larutan gel pati singkong dengan berbagai konsentrasi, yaitu 1%, 3%, dan 5%. Larutan yang telah tercampur tersebut kemudian dituangkan ke dalam cawan petri dan dikeringkan di dalam oven pada suhu 60°C selama 23 jam. Setelah proses pengeringan selesai, film yang terbentuk didinginkan dalam eksikator selama 2-3 hari untuk memastikan kualitasnya sebelum dilakukan uji karakteristik lebih lanjut. Tim peneliti berharap bahwa film berbasis pati singkong yang diperkaya dengan antosianin dari kulit buah naga mampu memberikan perlindungan yang baik terhadap makanan. Film ini tidak hanya melindungi makanan dari mikroba dan oksidasi, tetapi juga mampu mendeteksi perubahan kualitas makanan melalui perubahan warna, menjadikannya solusi inovatif dalam industri pengemasan makanan. Sensitivitas film terhadap perubahan pH memberikan keuntungan tambahan sebagai indikator visual untuk memantau kesegaran makanan yang dikemas, terutama untuk produk-produk yang mudah rusak seperti ikan, daging, atau sayuran. Penelitian ini juga berpotensi untuk dikembangkan lebih lanjut, baik dalam skala industri kecil maupun besar, sebagai kemasan makanan ramah lingkungan yang mengurangi limbah plastik. Dengan menggunakan bahan alami yang melimpah di Indonesia, seperti pati singkong dan buah naga, kemasan ini tidak hanya berkelanjutan dari sisi lingkungan, tetapi juga memiliki nilai tambah ekonomi bagi petani lokal. Secara keseluruhan, penelitian ini memberikan kontribusi signifikan dalam mendukung pencapaian Tujuan Pembangunan Berkelanjutan (SDGs), terutama dalam hal pengurangan limbah kemasan dan peningkatan keberlanjutan lingkungan melalui penggunaan bahan-bahan alami yang dapat terurai.
1. Mengembangkan kemasan makanan yang lebih ramah lingkungan karena berbasis pati singkong yang sifatnya biodegradable serta mengurangi ketergantungan pada plastik dan dampak negatifnya terhadap lingkungan.
2. Potensi komersialisasi dan penggunaan sumber daya lokal karena penelitian ini menggunakan bahan lokal, seperti pati singkong dan kulit buah naga yang melimpah di Balikpapan sehingga memiliki nilai ekonomis dan potensi pengembangan sebagai inovasi kemasan di industri pangan
3. Meningkatkan umur simpan dan kualitas makanan dengan bioaktif antosianin yang berasal dari limbah kulit buah naga untuk memberikan sifat antioksidan dan antibakteri yang dapat memperpanjang umur simpan makanan serta menjaga kualitas makanan.
4. Mendeteksi kualitas makanan secara visual melalui sifat aktif dan intelligent film dengan kemampuan respons terhadap pH. Hal ini memungkinkan konsumen mendeteksi kerusakan atau perubahan kualitas makanan melalui perubahan warna pada kemasan.
5. Dukungan terhadap tujuan SDG’s ke 12 terkait dengan pengurangan limbah kemasan dan promosi produksi serta konsumsi yang berkelanjutan