SINTESIS DAN KARAKTERISASI FILM KITOSAN–NANOKRISTAL SELULOSA BERBASIS LIMBAH KULIT BIJI KAKAO UNTUK APLIKASI KEMASAN PANGAN BIODEGRADABLE

Meningkatnya kebutuhan akan material kemasan ramah lingkungan mendorong pengembangan kemasan biodegradable berbasis biopolimer dari sumber daya terbarukan. Penelitian ini bertujuan mensintesis dan mengkarakterisasi nanokristal selulosa (NKS) dari limbah kulit biji kakao (KBK) serta mengevaluasi pemanfaatannya sebagai bahan penguat pada film komposit berbasis kitosan yang di-crosslink menggunakan natrium tripolifosfat (NaTPP). Selulosa dari KBK diisolasi melalui ekstraksi etanol, delignifikasi menggunakan larutan natrium hidroksida (NaOH) 8%, dan bleaching menggunakan natrium hipoklorit (NaClO) 8%, selanjutnya selulosa diberi perlakuan menggunakan larutan H₂SO₄ dengan konsentrasi 40%, 50%, dan 60% untuk menghasilkan NKS. Selanjutnya, film berbasis kitosan 1,5% dibuat dengan metode solution casting menggunakan variasi konsentrasi NKS hasil sintesis (0, 2, dan 4%) dan natrium tripolifosfat (NaTPP) (0, 1, dan 3%). Karakterisasi selulosa dan NKS meliputi Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), dan Thermogravimetric Analysis (TGA), sedangkan karakterisasi film meliputi sifat fisik, mekanik, barrier, morfologi, biodegradabilitas, aktivitas antibakteri, dan kemampuan mempertahankan mutu stroberi. Perlakuan menggunakan H₂SO₄ 50% menghasilkan NKS dengan rendemen tertinggi sebesar 34,35%, indeks kristalinitas 75,89%, ukuran kristalit 1,60 nm, serta morfologi berbentuk batang (rod-like) dengan diameter rata-rata 16,04 nm dan panjang 100–300 nm. Karakterisasi FTIR, XRD, SEM, TEM, dan TGA menunjukkan bahwa proses isolasi mempertahankan struktur selulosa tipe I, kristalinitas yang relatif tinggi, dan menghasilkan NKS dengan struktur yang lebih homogen. Penambahan NKS pada film meningkatkan kuat tarik, tetapi menurunkan elongasi akibat meningkatnya kekakuan matriks. Penambahan NaTPP hingga 1% meningkatkan kuat tarik, sedangkan pengaruhnya terhadap sifat barrier bergantung pada interaksinya dengan NKS. Pada sistem tanpa NaTPP, NKS menurunkan laju transmisi uap air dan permeabilitas uap air melalui efek tortuous path. Analisis FTIR menunjukkan adanya interaksi antarmolekul tanpa pembentukan gugus fungsi baru, sedangkan SEM menunjukkan bahwa peningkatan konsentrasi NKS menyebabkan aglomerasi sehingga homogenitas matriks film menurun. Seluruh film terdegradasi sempurna dalam tanah selama 21 hari, menunjukkan aktivitas antibakteri terhadap Staphylococcus aureus dan Escherichia coli, serta mampu memperlambat kehilangan massa stroberi selama penyimpanan. Nanokristal selulosa dari limbah kulit biji kakao berhasil disintesis dan berfungsi efektif sebagai bahan penguat pada film berbasis kitosan. Penambahan NKS meningkatkan kekuatan mekanik dan memperbaiki sifat barrier pada kondisi tertentu, sedangkan pengaruh NaTPP bergantung pada interaksinya dengan NKS. Penelitian ini menunjukkan bahwa limbah kulit biji kakao berpotensi sebagai sumber nanomaterial bernilai tambah untuk penguat film kemasan pangan biodegradable dengan karakteristik fisik, mekanik, dan fungsional yang lebih baik.