Sintesis Nanopartikel Ag Sebagai Filler Pada Bioplastik Kitosan/Gelatin/PVA Dan Aplikasinya Untuk Kemasan Aktif Pangan

Nur Ismi Rosdiana, Adhi Dwi Hatmanto, S.Si, M.Sc., Ph.D.; Prof. Drs. Sri Juari Santosa, M.Eng., Ph.D.

2026 | Skripsi | KIMIA

Sintesis nanopartikel perak dan pembuatan film bioplastik kitosan/gelatin/PVA untuk kemasan aktif telah berhasil dilakukan. AgNPs disintesis melalui metode reduksi kimia menggunakan AgNO3 sebagai prekursor dan variasi rasio volume trinatrium sitrat (Na3C6H5O7) terhadap Ag (1:1, 1:3, 1:5, 1:7) sebagai agen pereduksi dan penstabil untuk memperoleh ukuran dan morfologi partikel yang berbeda. Film kitosan/gelatin/PVA diformulasikan dari larutan kitosan 2% (b/v) dalam asam asetat 1% (v/v), gelatin 2% (b/v), dan PVA 2% (b/v), dengan gliserin sebagai pemlastis dan asam sitrat sebagai penaut silang. AgNPs kemudian diinkorporasikan ke dalam matriks untuk mengevaluasi pengaruh variasi rasio terhadap sifat fisik, mekanik, morfologi, penghalang oksigen, dan aktivitas antimikroba. Karakterisasi meliputi FTIR, XRD, UV-Vis, SEM-EDX, dan TEM; pengujian fungsional mencakup kuat tarik dan elongasi, water vapor permeability and oxygen transmission rate (WVP/OTR), aktivitas antibakteri, biodegradasi, dan aplikasi pengemasan stroberi segar.

Hasil FTIR dan XRD menunjukkan keberhasilan pembentukan serta integrasi AgNPs dalam matriks kitosan/gelatin/PVA yang diikuti penurunan kristalinitas. Analisis TEM menunjukkan ukuran partikel AgNPs berkisar 29 – 56 nm dengan morfologi sferis dan dispersi yang baik. Penambahan AgNPs dengan rasio 1:3 menghasilkan film optimum dengan kinerja paling seimbang dalam meningkatkan kombinasi kuat tarik dan elongasi, menurunkan WVP/OTR, dan memperkuat aktivitas antibakteri terhadap E. coli dan S. aureus. Pada aplikasi, film kitosan/gelatin/PVA/AgNPs memperpanjang umur simpan stroberi hingga ±5 hari dengan kehilangan massa dan kerusakan yang lebih rendah dibanding kontrol, serta menunjukkan biodegradabilitas tinggi pada uji penguburan tanah. Dengan demikian, film kitosan/gelatin/PVA/AgNPs berpotensi sebagai kemasan aktif biodegradable yang efektif dan ramah lingkungan untuk produk pangan segar.

Hasil FTIR dan XRD menunjukkan keberhasilan pembentukan serta integrasi AgNPs dalam matriks kitosan/gelatin/PVA yang diikuti penurunan kristalinitas. Analisis TEM menunjukkan ukuran partikel AgNPs berkisar 29 - 56 nm dengan morfologi sferis dan dispersi yang baik. Penambahan AgNPs dengan rasio 1:3  menghasilkan film optimum dengan kinerja paling seimbang dalam meningkatkan kombinasi kuat tarik dan elongasi, menurunkan WVP/OTR, dan memperkuat aktivitas antibakteri terhadap E. coli dan S. aureus. Pada aplikasi, film kitosan/gelatin/PVA/AgNPs memperpanjang umur simpan stroberi hingga ±5 hari dengan kehilangan massa dan kerusakan yang lebih rendah dibanding kontrol, serta menunjukkan biodegradabilitas tinggi pada uji penguburan tanah. Dengan demikian, film kitosan/gelatin/PVA/AgNPs berpotensi sebagai kemasan aktif biodegradable yang efektif dan ramah lingkungan untuk produk pangan segar.

The synthesis of silver nanoparticles and the fabrication of chitosan/gelatin/PVA bioplastic films for active packaging applications were successfully achieved. AgNPs were synthesized via a chemical reduction method using silver nitrate (AgNO3) as a precursor and varying volume ratios trisodium citrate (Na3C6H5O7) to Ag (1:1, 1:3, 1:5, 1:7) as reducing and stabilizing agents to obtain nanoparticles with different sizes and morphologies. The chitosan/gelatin/PVA films were formulated from chitosan solutions 2% (w/v) in 1% (v/v) acetic acid, gelatin (2% w/v), and PVA (2% w/v), with glycerol as a plasticizer and citric acid as a crosslinking agent. AgNPs were subsequently incorporated into the polymer matrix to evaluate the effects of varying ratios on the physical, mechanical, morphological, oxygen barrier properties, and antimicrobial properties of the films. Characterizations included FTIR, XRD, UV-Vis spectroscopy, SEM-EDX, and TEM analysis; while functional evaluations covered tensile and elongation tests, water vapor permeability and oxygen transmission rate (WVP/OTR), antibacterial activity, biodegradability, and application in fresh strawberry packaging.

FTIR and XRD analyses confirmed the successful formation and integration of AgNPs into the chitosan/gelatin/PVA matrix, accompanied by a reduction in film crystallinity. TEM analysis revealed spherical AgNPs with particle sizes ranging from 29 to 56 nm and good dispersion. The incorporation of AgNPs at a rasio of 1:3 produced the optimal film, exhibiting the most balanced performance in enhancing tensile strength and elongation, reducing water vapor permeability and oxygen transmission rate and improving antibacterial activity against E. coli and S. aureus. In application tests, chitosan/gelatin/PVA/AgNPs films extended the shelf life of strawberries by approximately five days, with lower mass loss and reduced spoilage compared to the control, while also demonstrating high biodegradability in soil burial tests. Therefore, chitosan/gelatin/PVA/AgNPs films show strong potential as effective, biodegradable, and environmentally active packaging materials for fresh food products.

Kata Kunci : gelatin, kemasan aktif, kitosan, nanopartikel perak, PVA