februadi 2 (1)

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah, modul mata kuliah Teknologi Pati dan Gula ini dapat terselesaikan tepat

pada waktunya sehingga dapat diimplementasikan pada proses pembelajaran semester awal 2011/2012.

Modul ini disusun berdasarkan acuan dari GBRP mata kuliah Teknologi Pati dan Gula.

Modul ini dapat digunakan sebagai rujukan materi pada mata kuliah Teknologi Pati dan Gula pada

mahasiswa program studi Ilmu dan Teknologi Pangan Unhas yang disusun dari beberapa pustaka yang

relevan dan juga dari jurnal hasil-hasil penelitian dan artikel yang berhubungan dengan mata kuliah ini

Penulis mengucapkan terima kasih atas bantuan pembiayaan yang dibiayai oleh DIPA BLU Unhas

2011 pada penyusunan modul ini. Diharapkan dengan adanya buku penuntun ini, dapat meningkatkan

kualitas pembelajaran khususnya pada mata kuliah Teknologi Pati dan Gula. Buku ini jauh dari

kesempurnaan, oleh karena itu sarana perbaikan sangat kami harapkan.

Makassar, 1 Desember 2011

Penulis,

Februadi Bastian, STP., M.Si

NIP. 19820205 200604 1 002

BAB I. PENDAHULUAN

I. 1. Gambaran profil lulusan program studi Ilmu dan Teknologi Pangan Unhas

Profil lulusan Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan adalah sarjana Teknologi

Pertanian yang kreatif-adaptif dan mandiri yang mempunyai kemampuan berperan dalam

bidang teknologi pertanian khususnya ilmu dan teknologi pangan seperti:

1. Manajer,

2. Peneliti dan pendidik,

3. Wirausaha,

4. Pegawai negeri, BUMN, atau swasta

I.2. Kompetensi lulusan

Setelah menetapkan profil lulusan program studi sebagai outcome pendidikan, maka

kompotensi yang harus dimiliki oleh lulusan program studi adalah sebagai berikut:

A. Kompetensi Utama

Kompetensi utama Lulusan Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan adalah:

1. Memiliki kecerdasan dan kemampuan dasar intelektual, pengetahuan dan

keterampilan untuk mengembangkan dunia ilmu dan teknologi pangan.

2. Memiliki kecakapan dan kemampuan untuk menganalisis setiap permasalahan dalam

pengembangan industri pangan dan menetapkan solusi alternatif pemecahannya

secara holistik dan berkelanjutan.

3. Memiliki kecakapan dan kemampuan menerapkan dan mengembangkan IPTEKS

dalam bidang ilmu dan teknologi pangan sebagai bagian dari sistem pertanian

terpadu.

4. Memiliki kecakapan dan kecerdasan manajerial dalam menjalankan dan

mengembangkan usaha dalam bidang ilmu dan teknologi pangan.

5. Memiliki kecakapan dan kemampuan merancang dan melakukan kajian IPTEKS

bidang ilmu dan teknologi pangan secara ilmiah.

B. Kompetensi Pendukung Kompetensi pendukung lulusan Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan adala

1. Memiliki kemampuan mengembangkan diri secara profesional yang berfikir secara

logis dan analitis, holistik dan kreatif untuk menyelesaikan masalah yang

berhubungan dengan ilmu dan teknologi pangan.

2. Memiliki kemampuan bersosialisasi dan berkomunikasi secara efektif dalam

memotivasi masyarakat untuk mengembangkan bidang teknologi pangan.

3. Memiliki kematangan emosional, etos kerja yang tinggi, disiplin dan bermoral.

4. Memiliki kecakapan dan kemampuan memanfaatkan ICT untuk berkomunikasi dan

membangun jaringan, mendapat informasi, dan berkarya.

5. Memiliki kemampuan manejerial untuk mengembangkan usaha yang berhubungan

dengan ilmu dan teknologi pangan.

C. Kompetensi Lainnya

Kompetensi lainnya (additional) lulusan Program Ilmu dan Teknologi Pangan adalah:

1. Memiliki sikap dan perilaku dalam menjunjung tinggi norma, tatanilai, moral dan

tanggung jawab professional dan mengembangkan kreatifitas berdasarkan nilai

budaya bahari

2. Memiliki kecakapan dan kemampuan bekerjasama dan menyesuaikan diri dengan

cepat dalam lingkungan kerja dan sosial budaya masyarakat.

3. Memiliki kearifan dan kemampuan melayani masyarakat secara profesional.

Tabel I-1. Matriks hubungan antara Profil dan Kompetensi Lulusan

TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011

I.3. STRUKTUR DAN ISI KURIKULUM Tabel I-2. Matriks antara Rumusan Kompetensi dengan Elemen Kompetensi dalam SK

Mendiknas No. 045/U/2002 KELOMPOK

KOMPETENSI NO.

RUMUSAN KOMPETENSI ELEMEN KOMPETENSI

2 3 4 5 6 7 8

A. KOMPETENSI

UTAMA

1 Kemampuan dalam penguasaan sains dasar (Fisika, Matematika dan Sistem Biologis)

X

2 Kemampuan dalam mengembangkan pengetahuan dasar ilmu dan teknologi pangan

X X X X X

3 Kemampuan dalam mengembangkan dan mengaplikasikan ilmu dan teknologi

X X X

4 Kemampuan dalam mengukur, menghitung, menganalisa dan menginterpretasikan data

X X

5 Kemampuan Mengolah/mengawetkan bahan pangan , baik u/ kegiatan pra panen maupun pasca panen

X

X

6 Kemampuan dalam menggunakan dan teknik/ cara pengolahan dan pengawetan

X X

X X

7 Kemampuan dalam memecahkan persoalan-persoalan dalam bidang ilmu dan teknologi pangan

X X X X

B. KOMPETENSI PENDUKUNG

1 Kemampuan dalam penguasaan ICT X X 2 Kemampuan berkomunikasi secara

efektif, termasuk dalam Bahasa Inggris

X X X

3 Kemampuan dalam bekerjasama dan menyesuaikan diri dengan di lingkungan kerjanya

X X X

4 Kemampuan untuk mengembangkan diri dan berfikir logis analitis X X X

5 Kemampuan dalam manajerial dan X X X

wirausaha C.

KOMPETENSI LAINNYA

1 Kemampuan untuk menjunjung tinggi norma, tata-nilai, moral, dan tanggung jawab profesional

X X X

2 Kemampuan bekerja dan mengembangkan kreatifitas berdasarkan nilai budaya bahari

X X X X X

ELEMEN KOMPETENSI: a. andasan kepribadian;

b. penguasaan ilmu dan keterampilan;

c. kemampuan berkarya;

d. sikap dan perilaku dalam berkarya menurut tingkat keahlian berdasarkan ilmu dan

keterampilan yang dikuasai;

e. pemahaman kaidah berkehidupan bermasyarakat sesuai dengan pilihan keahlian dalam

berkarya.

I.4. GBRP Nama Mata Kuliah : Teknologi Pati dan Gula (331G5302) Kompetensi Utama : 1. Memahami sifat fisiko kimia pati, teknologi ekstraksi pati, aplikasi teknik pengolahan dan modifikasi pati 2. Memahami sejarah perkembangan industri gula, sifat fisik dan kimia serta teknologi pengolahan gula tradisional 3. Kemampuan menganalisa permasalahan yang berkaitan \ dengan pengolahan pati dan gula. Kompetensi Pendukung : Kemampuan untuk bekerja secara mandiri dan bekerjasama dalam tim Kompetensi Lainnya : Kemampuan berkreasi dan memiliki inisiatif dalam mengintegrasikan berbagai keterampilan yang menunjang kompetensi utama utama dalam mengantisipasi masalah yang berhubungan dengan proses pengolahn pati

memahami hak tanggungjawab masmasing

perkuliahan

2 s/d 4 Memahami tentang kimia pati Pendahuluan kimia

pati

1. Menjelaskan pengertian monosakarida, oligosakarida pati dan jalur sintesa pati

2. Menjelaskan struktur pati (amilosa dan amilopektin)

3. Menjelaskan mekanisme terjadinya gelatinisasi, sineresis dan retrogradasi

4. Menjelaskan Birefrigent End Point

1. Mengamati struktur 3 dimensi granula pati

2. Mengamati struktur kimia amilosa dan amilopektin

3. Mendiskusikan berbagai jenis pati dan sifatnya dari beberapa tumbuhan penghasil pati

300 20%

5

Menjelaskan tentang proses

terjadinya hidrolisa pati

Faktor-faktor yang berperan dalam hidrolisa pati

(enzim, asam dan panas)

1. Menjelaskan mekanisme hidrolisi asam dan panas

2. Menjelaskan mekanisme kerja enzim -amilase, -amilase, glikoamilase, pullulanase.

3. Menjelaskan jalur biokimia konversi pati menjadi glukosa

1. Melakukan ice Breaker Binggo

2. Mengamati animasi pemutusan ikatan glikosida oleh enzim.

3. Mendiskusikan penggunaan berbagai jenis enzim untuk menghasilkan berbagai jenis produk (sirup glukosa, sirup fruktosa, maltosa, atau larutan amilosa)

100 10%

6 Menjelaskan metode ekstraksi

pati dari sumbernya

1. Pati Jagung 2. Pati sagu 3. Pati gandum 4. Pati ubi kayu

Menjelaskan metode ekstraksi pada pati jagung dan gandum (sereal), pati ubi kayu (umbi), pati sagu (batang).

1. Mengamati dan

menonton film proses ekstraksi pati

100 10%

7 s/d 8

Memahami mengenai prinsip modifikasi pati

Modifikasi pati untuk memperbaiki keterbatasan sifat

1. Menjelaskan manfaat modifikasi pati

2. Menjelaskan metode/jenis

1. Mengamati proses reaksi kimia pada berbagai metode

200 15%

fisik/kimia dari pati

modifikasi pati : modifikasi fisik, modifikasi cross linking, modifikasi subtitusi, modifikasi pregelatinisasi.

3. Menjelaskan manfaat/aplikasi pati termodifikasi pada pangan

modifikasi pati 1. Mendiskusi

kan berbagai metode modifikasi pati dan aplikasinya (metode jigsaw)

2. Melakukan presentasi kelompok

9 Memahami mengenai Pati Resisten

Pati resisten sebagai hasil

olahan pati yang bersifat

probiotik

1. Menjelaskan prinsip pengolahan pati menjadi pati resisten

2. Menjelaskan tipe pati resisten

3. Menjelaskan manfaat pati resisten bagi kesehatan

Melakukan Review Jurnal Hasil penelitian mengenai Pati Resisten 100 10%

10 Kompetensi Dasar

Gabungan (Minggu 7 s/d 9)

Modifikasi Pati dan Pati Resisten

Gabungan Indikator minggu 7 s/d 9

1. Melakukan Ice Breaking Menyususn Kalimat

2. Melakukan presentasi kelompok

3. Melakukan review terhadap poster (Gallery Walk)

120 MID TEST

11 s/d 12

Menjelaskan sejarah perkembangan

industri gula dan pengolahan

ula dan proses ksi

1. Menjelaskan sejarah industri gula di Indonesia

2. Mengidentifikasi sumber-sumber gula : Gula tebu, gula sorgum, bit gula, kurma, aren, sagu, dan kelapa

3. Menjelaskan proses pembuatan gula

Mengamati dan menyaksikan film proses pembuatan

gula secara tradisional dan

industri

200 10%

13 Memahami sifat fisik sukrosa

Sukrosa sebagai sumber pembuatan gula pasir

1. Memahami

struktur molekul sukrosa

2. Menjelaskan proses pembentukan

1. Mendiskusikan

secara kelompok mengenai sifat-sidat sukrosa

100

dalam tanaman 3. .Menjelaskan hidrat

sukrosa, ikatan adisi garam dan metal sakharat

4. memahami bentuk Kristal sukrosa dan sukrosa amorph

14

Memahami proses pembuatan sirup glukosa dan sirup

fruktosa

Sirup glukosa dan sukrosa sebagai

alternative pemanis dalam industri pangan

1. Menjelaskan bahan baku dari pembuatan sirup glukosa dan sirup fruktosa

2. Menjelaskan proses hidrolisis dan isomerasi pada pembuatan sirup glukosa dan sirup fruktosa

1. Mendiskusikan

secara kelompok proses pembuatan dan aplikasi sirup glukosa dan fruktosa

100 5%

15 Memahami produk-produk fermentasi

dari pati

Pati sebagai substrat

fermentasi untuk menghasilkan

berbagai macam produk

1. Menjelaskan prinsip fermentasi pati 2. Menjelaskkan mikroorganisme yang berperan pada fermentasi pati 3. Menjelaskan faktor prasyarat pada fermentasi pati/gula 4. Menjelaskan proses fermentasi untuk menghasilkan etanol, cuka dan asam cuka,

1. Mendiskusikan secara kelompok tentang proses pembuatan produk hasil fermentasi dengan substrat pati/gula 2. Melakukan presentasi kelompok dan gallery walk pada poster hasil persentasi kelompok

100 10%

16 Kompetensi dasar gabungan (minggu

11-15) FINAL TEST

Sumber Bacaan:

1. Jurnal ilmiah hasil penelitian mengenai profil pati dari berbagai jenis

2. BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic

Press,Inc

3. Lehninger AL. 1993. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Thenawidjaja M, Penerjemah;

Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Biochemistry


4. Thomas, D.J, dan Atwell, W.A., 1999. Starches : Practical Guides For The food

Industri.

EaganPress Handbook Series. USA

5. Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia

Jakarta.

6. Winarno, F.G., 2008. Kimia Pangan dan Gizi (Edisi Terbaru). PT. Embrio Biotekindo,

Bogor.

I.5. Kontrak Pembelajaran

KONTRAK PEMBELAJARAN

Nama Mata Kuliah : Teknologi Pati dan Gula

Kode Mata Kuliah : 331G5302

Semester : VI

Hari pertemuan/Jam :

Tempat Pertemuan : PB 422

1. Manfaat Mata Kuliah

Pada mata kuliah ini mahasiswa mampu memahami sifat fisiko kimia pati, teknologi

ekstraksi pati, aplikasi teknik pengolahan dan modifikasi pati. Pada mata kuliah ini juga

diharapkan mahasiswa dapat memahami sejarah perkembangan industri gula, sifat fisik dan

kimia serta teknologi pengolahan gula tradisional; dan juga mahasiswa diharapkan memiliki

kemampuan menganalisa permasalahan yang berkaitan dengan pengolahan pati dan gula.

2. Organisasi Materi

Organisasi materi dapat dilihat pada GBRP.

3. Strategi Perkuliahan

a. Metode yang digunakan dalam pencapaian sasaran pembelajaran dilakukan dengan

menggunakan metode: ceramah, demonstrasi, tanya-jawab, diskusi kasus, ice breaker,

gallery walk, jigwaw, quis, presentasi dan penugasan.

Ceramah berupa penyampaian bahan ajar oleh dosen pengajar dan penekanan-penekanan pada hal-hal yang penting dan bermanfaat dan dalam hal pengolahan

pati dan gula


Demonstrasi berupa menunjukkan iktan-ikatan kimia pada pati dan gula menggunakan software Chem Office

Tanya jawab dilakukan sepanjang tatap muka, dengan memberikan kesempatan mahasiswa untuk memberi pendapat atau pertanyaan tentang hal-hal yang tidak

mereka mengerti atau bertentangan dengan apa yang mereka pahami sebelumnya.

Diskusi kasus (metode jigsaw) dilakukan dengan memberikan contoh kasus/kondisi pada akhir pokok bahasan, mengambil tema yang sedang aktual di

masyarakat dan berkaitan dengan pokok bahasan tersebut, kemudian mengajak

mahasiswa untuk memberikan pendapat atau menganalisis secara kritis

kasus/kondisi tersebut sesuai dengan pengetahuan yang baru mereka dapatkan.

Penugasan diberikan untuk membantu mahasiswa memahami bahan ajar, membuka wawasan, dan memberikan pendalaman materi. Penugasan bisa dalam

bentuk menulis tulisan ilmiah, membuat review artikel ilmiah, ataupun membuat

tulisan yang membahas kasus/kondisi yang berkaitan dengan pokok bahasan. Pada

penugasan ini, terdapat komponen ketrampilan menulis ilmiah, berpikir kritis,

penelusuran referensi ilmiah, dan ketrampilan bahasa Inggris.

Quiz diberikan pada saat awal perkuliahan, tengah perkuliahan atau akhir pekuliahan untuk mengetahui pemahaman mahasiswa secara spontan terhadap

meteri yang akan atau telah diberikan.

Icebreaker diberikan pada saat awal perkuliahan unutk mencairkan suasana. Icebreaker dilakukan dnegan berbagai metode game yang berhubungan dengan

mata kuliah teknologi pati dan gula.

Gallery walk dilakukan saat mahasiswa diberikan tugas unutk membuat sebuah poster dan akan dinilai oleh kelompok yang lain

b. Media instruksionalnya berupa: LCD projector, whiteboard, bahan software

Chemoffice, bartikel aktual di surat kabar/internet/majalah/jurnal

ilmiah, buku diktat bahan ajar, handout, dan kontrak perkuliahan.

4. Materi/Bacaan Perkuliahan

Buku/bacaan pokok dalam perkuliahan ini adalah:

1. Jurnal ilmiah hasil penelitian mengenai profil pati dari berbagai jenis

2. BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic

Press,Inc

3. Lehninger AL. 1993. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Thenawidjaja M, Penerjemah;

Jakarta : Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Biochemistry

4. Thomas, D.J, dan Atwell, W.A., 1999. Starches : Practical Guides For The food

Industri. EaganPress Handbook Series. USA

5. Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia

Jakarta.

6. Winarno, F.G., 2008. Kimia Pangan dan Gizi (Edisi Terbaru). PT. Embrio Biotekindo,

Bogor.

5. Tugas

Dalam perkuliahan, diberikan beberapa tugas sebagai berikut:

a. Materi perkuliahan sebagaimana disebutkan dalam jadwal perkuliahan harus sudah dibaca

sebelum mengikuti tatap muka. Apabila ada, handout sudah akan diserahkan pada

mahasiswa sebelum hari kuliah.

b. Quiz diberikan pada tiap kali tatap muka untuk menilai pemahaman mahasiswa dan

absensi. Kehadiran pada tatap muka minimal 80%. Apabila tidak diadakan quiz, akan

diberikan penugasan.

c. Evaluasi mahasiswa dilakukan dengan mengadakan kuis diadakan 2 kali, yaitu mid test

dan final test

d. Penugasan sesuai pokok bahasan, yang harus sudah diselesaikan sesuai tanggal yang

ditentukan bersama

6. Kriteria Penilaian Penilaian akhir dari matakuliah ini

Pembobotan nilai adalah sebagai berikut:

Nilai Tugas : 25% (penugasan kuliah)

Nilai Quiz : 15%

MID Test : 25%

Final Test : 35%

Bagi mahasiswa yang sudah pernah mengikuti mata Teknologi Pati dan Gula sebelumnya dan dinyatakan tidak lulus, wajib mengulang kuliah.

Tidak mentolerir adanya kecurangan dalam ujian. Ujian Quiz, Mid test, dan Final test adalah instrumen untuk menguji kemampuan mahasiswa dalam memahami mata

kuliah ini. Apabila mahasiswa menunjukkan gerak-gerik mencurigakan selama tes-tes

tersebut, atau ditemukan mencontek/memberikan contekan, akan mendapatkan

pengurangan nilai 25% dari nilai yang diperolehnya untuk tes tersebut, dan

pengurangan ini akan disampaikan secara terbuka pada waktu pengumuman nilai.

Apabila mahasiswa ditemukan membawa/membuat (walaupun tidak membuka)

catatan selama tes-tes tersebut, baik berupa kertas, coretan di kursi, dan sebagainya,

maka mahasiswa tersebut akan mendapat nilai 0 untuk tes tersebut.

Untuk mengikuti Final test jumlah kehadiran mahasiswa minimal 80%.

BAB II. MEMAHAMI TENTANG KIMIA PATI

II.1 Pendahuluan

Sasaran pembelajaran yang akan dicapai pada materi ini yaitu mahasiswa dapat

memahami kimia pati. Pembahasan mengenai kimia pati ini dimulai dengan penjelasan

mengenai pengertian pati, perbedaan monosakarida dan stukturnya, oligosakarida serta jalur

sintesa pati. Dari materi tersebut kemudian dilanjutkan pembahasan mengenai struktur

penyusun pati yaitu amilosa dan amilopektin serta sifat-sifatnya. Materi dilanjutkan dengan

pembahasan mengenai terjadinya gelatinisasi, sineresis retrogradasi, birefrigent end point dan

sifat-sifat pati lainnya.

II.2 Pengertian pati dan karbohidrat

Pati merupakan bagian dari karbohidrat. Pati merupakan sumber utama penghasil

energi dari pangan yang dikonsumsi oleh manusia. Sumber-sumber pati di dunia berasal dari

tanaman sereal, legume, umbi-umbian, serta beberapa dari tanaman palm seperti sagu. 60-

70% dari berat biji-bijian sereal mengandung pati dan menyediakan 70-80% kebutuhan

kalori bagi penduduk dunia. Pati murni atau pati yang dimodifikasi banyak digunakan dalam

industri pangan atau non pangan. Dalam penggunaan sebagai pangan pun dapat

diklasifikasin sebagai penggunaan primer atau sekunder. Penggunaan pati sebagai sumber

pangan primer misalnya dijadikan sebagai bahan makanan pokok untuk memenuhi kebutuhan

energy harian manusia, sedangkan jika digunakan sebagai bahan pangan sekunder, pati dapat

dijadikan sebagai bahan pengisi, pembentukan gel atau pengental, moisture-retention,

pembentukan tekstur dan lain sebagainya. Sedangkan jika digunakan sebagai bahan industri

non pangan pati banyak digunakan dalam industri kertas dan tekstil. Sifat karakteristik

kimia dan fisik dari pati inilah yang membedakan pati dengan sumber karbohidrat lainnya.

Sebelum jauh membahas mengenai struktur penyusun dari pati, kita akan membahas

sedikit mengenai karbohidrat. Karbohidrat adalah polihidroksil aldehid atau keton atau

senyawa-senyawa lainnya yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa. Terdapat

tiga golongan utama dari karbohidrat yaitu: monosakarida, oligosakarida dan polisakarida.

Sakarida sendiri berasal dari bahasa Yunani yang berarti gula. Monosakarida biasa juga

disebut gula sederhana yang terdiri dari satu unit polihidroksil aldehida atau keton. Contoh

dari monosakarida ini yaitu: glukosa, fruktosa, dan galaktosa (Gambar II-1), namun

monosakarida yang paling banyak di alam adalah D-glukosa. Oligosakarida (oligo dalam

bahasa Yunani Oligos yang artinya sedikit) terdiri dari rantai pendek monosakarida yang

bergabung. Bagian dari oligosakarida yaitu disakarida (dua unit monosakarida yang saling

berikatan) contohnya sukrosa (ikatan antara glukosa dan fruktosa), maltose (dua unit glukosa

yang saling berikatan), dan laktosa (ikatan antara galaktosa dan glukosa) (Gambar II-2).

Oligosakarida yang memiliki tiga atau lebih unit monosakarida tidak terdapat secara bebas di

alam. Polisakarida yaitu rantai panjang yang terdiri dari ratusan bahkan ribuan unit monomer

sakarida. Contoh polisakarida yang banyak terdapat di alam yaitu selulosa dan pati. Pati

merupakan homopolisakarida yang artinya hanya terdapat satu jenis monosakarida yang

saling berikatan membentuk rantai panjang polimer. Pati hanya disusun oleh satu jenis

monosakarida yaitu D-glukosa. Pati hanya terdapat pada tanaman yang berbentuk gumpalan

atau granula.

Gambar II-1. Struktur molekul glukosa, fruktosa, dan galaktosa (dari kiri ke kanan)

Gambar II-2. Struktur molekul sukrosa, maltose dan laktosa (dari kiri ke kanan)

Pati tersusun dari monomer monosakarida enam karbon D-glukosa. Struktur

monosakarida D-glukosa dapat digambarkan dalam struktur rantai terbuka atau dalam bentuk

cincin (Gambar II-3). Konfigurasi dalam bentuk cincin yang biasa juga disebut dengan


pyranose lebih stabil secara termodinamika dalam larutan. Atom C1 pada struktur aldehid

pada glukosa merupakan atom karbon yang sangat reaktif yang menyebabkan D-glukosa

menjadi gula reduksi.

Monosakarida dapat mereduksi senyawa-senyawa pengoksidasi seperti ferisianida,

hydrogen peroksida (H2O2) atau ion kupri (Cu2+). Gula dioksidasi oleh gugus karbonil,

sedangkan senyawa pengoksidasinya menjadi tereduksi, dimana kita ketahui bahwa senyawa

pereduksi adalah pemberi elektron sedangkan senyawa pengoksidasi adalah senyawa yang

menerima elektron). Monosakarida merupakan gula pereduksi sedangkan pada polimer rantai

panjang yang disusun oleh glukosa juga memiliki sifat pereduksi namun dari sekian glukosa

yang menyusunnya sifat pereduksinya hanya terdapat pada glukosa yang berada pada ujung

rantai. Sifat pereduksi ini sangat bermanfaat pada proses analisa gula. Dengan menambahkan

dan mengukur senyawa pengoksidasi yang tereduksi oleh larutan gula, maka dapat diduga

berapa konsentrasi gula pada larutan.

Gambar II-3. Struktur glukosa dalam ikatan terbuka dan dalam bentuk cincin pyranosa dan

D-glukosa yang terdapat pada pati dihubungkan oleh ikatan 1,4 dan 1,6 glikosidik

(Gambar 4). Pada formasi ini karbon C1 pada molekul D-glukosa bereaksi membentuk ikatan

dengan karbon C4 pada D-glukosa lainnya atau pada karbon C6. Jadi karbon C1 yang

memiliki sifat reaktif selalu saja mencari karbon C lainnya yang bebas untuk membentuk

ikatan kovalen, namun selalu ada ujung dari polimer pati yang memiliki gugus reduksi yang

bebas. Ikatan glikosida yang menghubungkan pati berada pada gugus hidroksil (OH) pada

karbon C1 pada cincin pyranose.

Salah satu perbedaan pati dengan selulosa dapat dilihat ikatan glikosida yang

menghubungkannya, ikatan glikosida pada selulosa dibentuk oleh ikatan . Hal ini

mempengaruhi struktur konfigurasi, sifat fisikokimia, dan daya cernah dari enzim terhadap

selulosa walaupun sama-sama disusun oleh glukosa. Pati sangat mudah dihidrolisis oleh

enzim amilase untuk membentuk molekul-molekul monosakarida atau oligosakarida yang

lebih kecil lagi, sedangkan selulosa tidak dapat dicernah oleh amilase, hal inilah yang

menyebabkan beberapa hewan dan manusia tidak dapat mencernah selululosa karena tidak

memiliki enzim amilase dalam tubuhnya. Selulosa merupakan senyawa seperti serabut, liat,

seperti halnya pati tidak dapat larut pada air, darn terdapat di dinding sel pelindung tanaman

terutama pada tangkai, batang, dahan dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.

Selulosa merupakan polimer rantai lurus yang disusun oleh unit D-glukosa sama seperti

amilosa, namun perbedaannya pada selulosa unit D-glukosa dihubungkan oleh ikatan

glikosida.

Polimerisasi dari glukosa pada pati membentuk dua jenis polimer yaitu amilosa dan

amilopektin. Amilosa merupakan polimer penting dalam pati yang membentuk rantai lurus

oleh ikatan glikosida 1,4. Kebanyakan sumber pati mengandung amilopektin yang lebih

besar dibandingkan dengan kandungan amilosanya. Perbedaan struktur polimer dari amilosa

dan amilopektin ini mempengaruhi secara signifikan sifat dan fungsional dari pati.

II.3 Biosintesis pada polimer pati

Secara umum manfaat pati yaitu sebagai sumber karbohidrat pada pertumbuhan

tanaman. Pada biji-bijian legume maupun serealia kandungan pati yang terdapat pada biji

digunakan sebagai penyuplai energy pada proses perkecambahan atau dalam pembentukan

daun pada tanaman. Bagi manusia kandungan pati pada legume dan serealia dimanfaatkan

sebagai pangan untuk memenuhi kebutuhan karbohidrat. Kandungan pati pada tanaman

bukan hanya terdapat pada biji-bijian, namun juga terdapat umbi, daging buah dan sebagian

kecil pada daun atau batang.

Pembentukan polimer pati diproduksi dalam jaringan plastids pada sel tanaman

dengan bantuan enzim. Proses sintesis pati terjadi pada chloroplasts atau pada amyloplast.

Enzim sangat berperan dalam pembentukan penyatuan D-glukopiranosa pada sel tanaman

dalam pembentukan amilosa dan amilopektin. Starch synthase merupakan enzim yang

mengubah adenosine-diphospoglucose (ADP-glucose) yang merupakan bentuk reaktif dari

D- glucopyranose dalam sel tanaman untuk membentuk rantai amilosa. Pembentukan

amilopektin sendiri merupakan pemotongan rantai amilosa yang kemudian terhubung pada

ikatan 1,6 pada salah satu molekul D-glucose pada rantai amilosa yang terbentuk. Jadi

dapat dianalogikan bahwa pembentukan amilopektin seperti proses cut and paste dari

rantai amilosa yang terlebih dahulu terbentuk. (Thomas dan Atwell, 1999)

Gambar II-4. Ikatan 1,4 dan 1,6 glikosida

Tiap jenis tanaman memiliki proses biosintesis yang berbeda-beda dalam

pembentukan rantai amilosa dan amilopektinya. Dari proses yang berbeda inilah dihasilkan

berbagai variasi ukuran, maupun komposisi dari amilosa dan amilopektin dari tiap jenis pati

yang ada di alam, dan dari variasi amilosa dan amilopektin yang berbeda-beda

menghasilkan jenis dan sifat pati yangberbeda-beda pula pada tiap sumber jenis pati.


II.4 Amilosa dan amilopektin

Penyusun utama pati yaitu amilosa dan amilopektin. Meskipun amilosa dan

amilopektin dibentuk oleh penyusun yang sama yaitu molekul D-glucopyranose, namun

terdapat perbedaan sifat fungsional antara keduanya. Perbedaan sifat tersebut dapat dilihat

pada Tabel II-1.

II.4.1 Amilosa

Telah diketahui bahwa pati disusun oleh molekul D-glucopyranose yang membentuk

rantai. Rantai molekul D-glucopyranose ada yang berbentuk rantai lurus dan ada yang

bercabang. Rantai lurus pada pati disebut dengan amilosa. Molekul D-glucopyranosa yang

berikatan membentuk rantai lurus dihubungkan oleh ikatan 1,4 glikosida. Walaupun amilosa

dikatakan sebagai rantai lurus namun bentuk amilosa sebenarnya yaitu berbentuk heliks atau

spiral (Gambar II-5). Bagian dalam heliks amilosa mengandung atom hydrogen, oleh karena

itu interior dari amilosa memiliki sifat hidrophobik sehingga dapat menjebak senyawa asam

lemak bebas, asam lemak dari gliserida, alkohol dan iodine (Fennema, O.R., 1985).

Pembentukan formasi antara amilosa dan senyawa lipid dapat dipengaruhi oleh berbagai

faktor seperti suhu, pH lama kontak antara amilosa dan senyawa yg akan terikat dalam heliks

amilosa. Ikatan kompleks yang terbentuk pada amilosa dan senyawa lipid dan emulsifier

pangan sangat mempengaruhi suhu gelatinisasi, perubahan tekstur, viskositas, sifat pasta dan

retrogradasi dari pati. Amilosa memiliki derajat polimerisasi antara 1500 - 6000 dengan berat

molekul 105 sampai 106 g/mol. Sifat lain dari amilosa jika dibandingkan dengan amilopektin

yaitu sulit membentuk gel dalam air. Hal ini dapat dilihat pada pati yang memiliki kandungan

amilosa yang tinggi contohnya jagung high amylosa, pati gandum, atau pati beras.

Dibandingkan dengan beras ketan yang memiliki sedikit sekali amilosa dapat membentuk gel


yang sangat baik dan lekat. Oleh karena itu dalam pembuatan dodol harus menggunakan

beras ketan agar dapat memperoleh tekstur yang lekat dan liat sebagai cirri khas tekstur pada

dodol.

Saat pemasakan pati dalam larutan air menyebabkan amilosa keluar dari granula pati

kemudian larut dalam air, dan jika dalam keadaan dingin amilosa tersebut akan

terretrogradasi hingga menbentuk lapisan-lapisan kerak atau lapisan film. Hal ini dapat

diamati jika kita melakukan pemasakan pada nasi, kita sering menemukan lapisan-lapisan yg

berbentuk film putih transparan pada dinding-dinding panci atau penutup panci. Lapisan-

lapisan tersebut merupakan amilosa yang telah larut dalam air kemudian terretrogradasi

hingga membentuk lapisan film.

StrukturamilosayangterdiridarimolekulDglukopyranosayangmembentukrantailurus

Bentukheliksamilosadanrantaiasamlemakyangterikatdalamheliks

Gambar II-5 struktur amilosa dan bentuk heliks yang terbentuk

II.4.2. Amilopektin

Amilopektin merupakan rantai bercabang yang terdapat pada pati yang dihubungkan

oleh ikatan 1,6 glikosida. Gugus amilopektin tidak semuanya memiliki ikatan 1,6

glikosida, namun juga terdapat ikatan 1,4 glikosida, hanya pada percabangannya saja

terdapat ikatan 1,6 glikosida. Diperkirakan hanya sekitar 4-6% ikatan 1,6 glikosida

yang terdapat pada gugus amilopektin. Bentuk dari amilopektin menyerupai bentuk dahan

pohon yang bercabang-cabang. Amilopektin merupakan molekul yang dominan pada

sebagian jenis pati yang terdapat di alam. Komposisi perbandingan amilopektin

dan amilosa sangat besar. Jika


Derajatpolimerisasi dari amilosa berkisar antara 1500 hingga 6000, derajat polimerisasi

molekul amilopektin bias mencapai 300.000 hingga 3.000.000 bahkan ada yang mencapai

10.000.000 hingga 500.000.000 misalnya pada pati kentang. Karena memiliki rantai

bercabang yang cukup banyak, maka sifat retrogradasi dari amilopektin lebih kecil jika

dibandingkan dengan amilosa. Karena sifat retrogradasi yang kecil inilah yang

menyebabkan amilopektin mampu mempertahankan sifat gel yang terbentuk.

Gambar II-6 Representasi gugus amilopektin (sumber : http://www.truongdinh.edu.vn/lab/2108/H%C3%B3a/CACBOHIDRAT.tde)

Rasio antara amilosa dan amilopektin pada pati sangat penting dalam pembentukan

sifat fungsionalnya pada pangan. Rasio ini juga mempengaruhi perbedaan bentuk dan sifat

granula dari pati. Pada Tabel II-2 dapat dilihat perbandingan rasio antara amilosa dan

amilopektin dari berbagai jenis pati.


II.5. Granula

Amilosa dan amilopektin tidak terdapat secara bebas di alam, namun terdapat dalam

granula. Bentuk granula yang dilihat menggunakan SEM (scanning electron microscopy)

dapat dilihat pada Gambar II-7. Ukuran, bentuk dan struktur granula dari tiap sumber pati

berbeda-beda. Ukuran diameter dari granula pati bervariasi antara 1m hingga lebih dari

100m, sedangkan bentuknya bermacam-macam seperti berbentuk bola, lonjong, atau

berbentuk bulat namun bulat dan sedikit persegi. Gambar II-8 memperlihatkan berbagai jenis

bentuk sketsa model granula dari berbagai jenis pati

Bentuk dan ukuran ganula pati berbeda-beda tergantung dari sumber tanamannya.

Granula pati beras memiliki ukuran yang kecil (3-8 m), berbentuk poligonal dan cenderung

terjadi agregasi atau bergumpal-gumpal. Granula pati jagung agak lebih besar (sekitar 15

m), berbentuk bulat ke arah poligonal. Granula tapioka berukuran lebih besar (sekitar 20

m), berbentuk agak bulat dan pada salah satu bagian ujungnya berbentuk kerucut. Granula

pati gandum cenderung berkelompok dengan berbagai ukuran.


Ukuran normalnya adalah 18 m, granula yang lebih besar berukuran rata-rata 24 m

dan granula yang lebih kecil berukuran 7-8 m. Bentuk granula pati gandum adalah bulat

sampai lonjong. Pati kentang berbentuk oval dan sangat besar, berukuran rata-rata 30-50 m.

Distribusi ukuran granula pati berpengaruh terhadap kekuatan pembengkakan pati. Ukuran

granula pati yang kecil, maka kekuatan pembengkakannya juga kecil Pada struktur granula

pati, amilosa dan amilopektin tersusun dalam suatu cincin-cincin. Jumlah cincin dalam suatu

granula kurang lebih berjumlah 16, dimana sebagian berbentuk lapisan amorf dan sebagian

berbentuk lapisan semikristal.


Granula pada gandum, barley, dan rye memiliki dua bentuk yang berbeda yaitu: tipe

A memiliki bentuk granula yang besar (35m), oval, dan lenticular; selain itu juga memiliki

bentuk granula tipe B yang kecil (3 m) dan spherical. Oleh sebab itu bentuk granulanya

disebut juga dengan bimodal distribution. Bentuk oval terbentuk 15 hari setelah penyerbukan,

sedangkan bentuk spherical terbentuk setelah 18-30 hari setelah penyerbukan. Jumlah granula

yang memiliki tipe B ini memiliki porsi yang lebih besar yaitu sekitar 88% dari jumlah

granula. Perbedaan dari granula tipe A dan B ini dapat dilihat pada tabel II-4.

II.6. Gelatinisasi, retrogradasi dan birefrigent end point

Amilosa dan amilopektin di dalam granula pati dihubungkan dengan ikatan hidrogen.

Apabila granula pati dipanaskan di dalam air, maka energi panas akan menyebabkan ikatan

hidrogen terputus, dan air masuk ke dalam granula pati. Air yang masuk selanjutnya


membentuk ikatan hidrogen dengan amilosa dan amilopektin. Meresapnya air ke dalam

granula menyebabkan terjadinya pembengkakan granula pati. Ukuran granula akan

meningkat sampai batas tertentu sebelum akhirnya granula pati tersebut pecah. Pecahnya

granula menyebabkan bagian amilosa dan amilopektin berdifusi keluar. Proses masuknya air

ke dalam pati yang menyebabkan granula mengembang dan akhirnya pecah disebut dengan

gelatinisasi, sedangkan suhu dimana terjadinya gelatinisasi disebut dengan suhu gelatinisasi.

Proses gelatinisasi pati menyebabkan perubahan viskositas larutan pati.

Dengan menggunakan Brabender Viscoamylograph, terukur bahwa larutan pati

sebelum dipanaskan memiliki viskositas 0 unit. Dengan adanya pemanasan, granula pati

sedikit demi sedikit mengalami pembengkakan sampai titik tertentu. Pembengkakan pati

diikuti dengan peningkatan viskositas. Semakin besar pembengkakan granula, viskositas

semakin besar. Setelah pembengkakan maksimum, dan granula pati pecah, dan pemanasan

tetap dilanjutkan dengan suhu konstan, maka akan terjadi penurunan viskositas akibat proses

degradasi. Perubahan bentuk granula selama proses gelatinisasi dan perubahan viskositas

pati dapat dilihat pada Gambar II-10 dan II-11.


Jika pati direndam menggunakan air dingin hanya terjadi pembengkakan pada pati

hingga 30%, hal ini disebabkan karena pati menyerap air, namun proses gelatinisasi tidak

terjadi. Syarat utama dalam terjadinya gelatinisasi yaitu adanya air dan panas, tiap jenis pati

memiliki suhu gelatinisasi yang berbeda-beda, ketika mencapai suhu gelatinisasinya panas

akan memutus ikatan antara amilosa dan amilopektin hingga amilosa keluar dari granula pati,

kemudian air akan lebih banyak lagi masuk kedalam granula pati. Proses ini menyebabkan

granula membengkak dan pecah. Proses pembengkakan menyebabkan viscositas larutan

menjadi tinggi, viscositas akan menurun jika suhu terus dipertahankan kemudian akan naik

lagi jika suhu diturunkan. Dalam kondisi suhu yang rendah, amilosa yang telah keluar dari

granula akan mengeluarkan air (sineresis) hinngga menyebabkan viscositas larutan kembali

naik namun tidak setinggi pada saat gelatinisasi sempurna. Proses ini disebut dengan proses

retrogradasi.

II.7. Penutup

Pati merupakan sumber karbohidrat yang dikonsumsi oleh manusia, pati terdiri dari

susunan polimer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosida membentuk rantai lurus

atau yang disebut juga amilosa dan amilopektin. Kedua polimer ini membentuk struktur pati

yang berbentuk granula. Kandungan amilosa dan amilopektin pada pati sangat

mempengaruhi


struktur dan karakteristik fisika dan kimia dari jenis pati, seperti sifat gelatinisaasi, pengaruh

terhadap panas, ataupun sifat retrogradasinya.

Penugasan : buatlah makalah mengenai produk pengolahan pati-patian yang berasal

dari jagung, gandum, kentang, ubi kayu, beras, dan sagu. Pembahasan terdiri dari struktur,

komposisi dan profil dari masing-masing jenis pati (termasuk granula dan profil

gelatinisasinya); Produksi dunia dan nasional saat ini; jenis-jenis produk yang dihasilkan;

serta proses produksinya.

Bahan bacaan:

BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic Press,Inc

Lehninger AL. 1993. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Thenawidjaja M, Penerjemah; Jakarta :

Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Biochemistry

Thomas, D.J, dan Atwell, W.A., 1999. Starches : Practical Guides For The food Industri.


Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia Jakarta.

Winarno, F.G., 2008. Kimia Pangan dan Gizi (Edisi Terbaru). PT. Embrio Biotekindo,

Bogor.


BAB III. HIDROLISA PATI

III.1. Pendahuluan

Produk hasil hidrolisa pati sangat banyak digunakan dan diterapkan dalam

penggunaan pati pada produk-produk pengolahan hasil pangan. Proses hidrolisa pati

menggunakan asam maupun enzim adalah proses yang umum digunakan untuk mengubah

pati menjadi molekul yang lebih kecil lagi bahkan hingga mengubah pati menjadi gula

sederhana. Pada bab ini akan dibahas mengenai proses-proses hidrolisa pati baik

menggunakan asam maupun enzim. Masing-masing proses hidrolisa baik menggunakan

asam maupun enzim memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing. Hidrolisa asam

menghasilkan proses yang lebih murah namun produk yang dihasilkan tidak sebaik yang

dihasilkan dari hidrolisis menggunakan enzim yang tentunya jauh lebih mahal.

III.2. Hidrolisa

Gula merupakan kebutuhan pokok bagi manusia, selama ini kebutuhan gula dipenuhi

oleh industri gula (penggilingan tebu). Industri kecil seperti gula merah, gula aren. Gula

dapat berupa glukosa, sukrosa, fruktosa, sakrosa. Gukosa dapat digunakan sebagai pemanis

dalam makanan, minuman, dan es krim.

Glukosa dibuat dengan jalan fermentasi dan hidrolisa. Pada proses hidrolisa biasanya

menggunakan katalisator asam seperti HCl, asam sulfat. Bahan yang digunakan untuk proses

hidrolisis adalah pati. Di Indonesia banyak dijumpai tanaman yang menghasilkan pati.

Tanaman-tanaman itu seperti padi, jagung, ketela pohon, umbi-umbian, aren, dan sebagainya

Hidrolisis merupakan reaksi pengikatan gugus hidroksil / OH oleh suatu senyawa. Gugus OH

dapat diperoleh dari senyawa air. Hidrolisis dapat digolongkan menjadi hidrolisis murni,

hidrolisis katalis asam, hidrolisis katalis basa, gabungan alkali dengan air dan hidrolisis

dengan katalis enzim. Sedangkan berdasarkan fase reaksi yang terjadi diklasifikasikan

menjadi hidrolisis fase cair dan hidrolisis fase uap.

Hidrolisis pati terjadi antara suatu reaktan pati dengan reaktan air. Reaksi ini adalah

orde satu karena reaktan air yang dibuat berlebih, sehingga perubahan reaktan dapat

diabaikan. Reaksi hidrolisis pati dapat menggunakan katalisator ion H+ yang dapat

diambil dari asam. Reaksi yang terjadi pada hidrolisis pati adalah sebagai berikut:


(C6H10O5)x + x H2O x C6H12O6

Berdasarkan teori kecepatan reaksi:

-rA = k Cpati Cair ..(1)

karena volume air cukup besar, maka dapat dianggap konsentrasi air selama

perubahan reaksi sama dengan k, dengan besarnya k :

k = k Cair ..(2)

sehingga persamaan 51 dapat ditulis sebagai berikut -rA = k Cpati . Dari persamaan

kecepatan reaksi ini, reaksi hidrolisis merupakan reaksi orde satu.

Jika harga -rA = mmenjadi akan persamaan (2) menjadi:

- = k CA .(3)

Apabila CA = CAo (1- XA) dan diselesaikan dengan integral dan batas kondisi t1 ;

CAo dan t2 ; CA akan diperoleh persamaan :

ln = k (t2 t1)

ln = k (t2 t1)..(4)

Dimana XA= konversi reaksi setelah t detik. Persamaan 59 dapat diselesaikan dengan

menggunakan pendekatan regresi y = mx +c, dengan y = ln 1/(1- XA) dan x = t2.

Variabel-variabel yang berpengaruh terhadap reaksi hidrolisa :

1. Katalisator

Hampir semua reaksi hidrolisa memerlukan katalisator untuk mempercepat jalannya

reaksi. Katalisator yang dipakai dapat berupa enzim atau asam sebagai katalisator, karena

kerjanya lebih cepat. Asam yang dipakai beraneka ragam mulai dari asam klorida (Agra dkk,

1973; Stout & Rydberg Jr., 1939), Asam sulfat sampai asam nitrat. Yang berpengaruh

terhadap kecepatan reaksi adalah konsentrasi ion H, bukan jenis asamnya. Meskipun

demikian di dalam industri umumnya dipakai asam klorida. Pemilihan ini didasarkan atas

sifat garam


yang terbentuk pada penetralan gangguan apa-apa selain rasa asin jika konsentrasinya tinggi.

Karena itu konsentrasi asa dalam air penghidrolisa ditekan sekecil mungkin. Umumnya

dipergunkan larutan asam yang mempunyai konsentrasi asam lebih tinggi daripada

pembuatan sirup. Hidrolisa pada tekanan 1 atm memerlukan asam yang jauh lebih pekat.

2. Suhu dan tekanan

Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi mengikuti persamaan Arhenius.makin

tinggi suhu, makin cepat jalannya reaksi. Untuk mencapai konversi tertentu diperlukan waktu

sekitar 3 jam untuk menghidrolisa pati ketela rambat pada suhu 100C. tetapi kalau

suhunya dinaikkan sampai suhu 135C, konversi yang sebesar itu dapat dicapai dalam

40 menit (Agra dkk,1973). Hidrolisis pati gandum dan jagung dengan katalisator asam sulfat

memerlukan suhu 160C. karena panas reaksi hampir mendekati nol dan reaksi berjalan

dalam fase cair maka suhu dan tekanan tidak banyak mempengaruhi keseimbangan.

3. Pencampuran (pengadukan)

Supaya zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-baiknya, maka perlu

adanya pencampuran. Untuk proses batch, hal ini dapat dicapai dengan bantuan pengaduk

atau alat pengocok (Agra dkk,1973). Apabila prosesnya berupa proses alir (kontinyu), maka

pencampuran dilakukan dengan cara mengatur aliran di dalam reaktor supaya berbentuk

olakan.

4. Perbandingan zat pereaksi

Kalau salah satu zat pereaksi berlebihan jumlahnya maka keseimbangan dapat

menggeser ke sebelah kanan dengan baik. Oleh karena itu suspensi pati yang kadarnya

rendah memberi hasil yang lebih baik dibandingkan kadar patinya tinggi. Bila kadar suspensi

diturunkan dari 40% menjadi 20% atau 1%, maka konversi akan bertambah dari 80%

menjadi 87 atau 99% (Groggins, 1958). Pada permukaan kadar suspensi pati yang tinggi

sehingga molekul-molekul zat pereaksi akan sulit bergerak. Untuk menghasilkan pati

sekitar 20%.


III. 2. 1. Klasifikasi Hidrolisa

Klasifikasi proses hidrolisa dapat dibagi menjadi: (1) Hidrolisa fase gas: Sebagai

penghidrolisa adalah air dan reaksi berjalan pada fase uap. (2) Hidrolisa fase cair: Pada

hidrolisa ini, ada 4 tipe hidrolisa, yaitu: (a) Hidrolisa murni: Efek dekomposisinya jarang

terjadi, tidak semua bahan terhidrolisa. Efektif digunakan pada : Reaksi Grigrard dimana air

digunakan sebagai penghidrolisa, (b)Hidrolisa bahan-bahan berupa anhidrid asam Laktan dan

laktanida. Hidrolisa senyawa alkyl yang mempunyai komposisi kompleks, Hidrolisa asam

berair. Pada umumnya dengan HCl dan H2SO4, dimana banyak digunakan pada industri

bahan pangan, misal: Hidrolisa gluten menjadi monosodium glutamate, Hidrolisa pati

menjadi glukosa. Sedangkan H2SO4 banyak digunakan pada hidrolisa senyawa organik

dimana peranan H2SO4 tidak dapat diganti. (c) Hidrolisa dengan alkali berair: Penggunaan

konsentrasi alkali yang rendah dalam proses hidrolisa diharapkan ion H+ bertindak sebagai

katalisator sedangkan pada konsentrasi tinggi diharapkan dapat bereaksi dengan asam yang

terbentuk. (d) Hidrolisa dengan enzim Senyawa dapat digunakan untuk mengubah suatu

bahan menjadi bahan hidrolisa lain. Hidrolisa ini dapat digunakan : Hidrolisa molase,

Beer (pati maltosa/glukosa) dengan enzim amilase

Aplikasi hidrolisa Pati banyak digunakan dalam Industri makanan dan minuman

menggunakan sirup glukosa hasil hidrolisis pati sebagai pemanis. Produk akhir hidrolisa pati

adalah glukosa yang dapat dijadikan bahan baku untuk produksi fruktosa dan sorbitol. Hasil

hidrolisis pati juga banyak digunakan dalam industri obat-obatan. Dan juga glukosa yang

dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioethanol. Penggunaan asam

sebagai penghidrolisa menghasilkan biaya produksi yang sedikit, namun produk yang

dihasilkan tidak seragam dan banyak senyawa pati yang rusak oleh asam tersebut, sedangkan

penggunaan enzim sebagai penghidrolisa menghasilkan produk yang seragam, lebih

terkontrol, namun biaya produksi lebih tinggi karena harga dari enzim sendiri lebih mahal

jika dibandingkan dengan asam.

III.3 Hidrolisis Enzim

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang

mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul

awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut


produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut

promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan

cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai

promoter.

Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan

senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi

lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energi

aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagai contoh:

X + C XC (1)

Y + XC XYC (2)

XYC CZ (3)

CZ C + Z (4)

Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir

molekul katalis akan kembali ke bentuk semula.

Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya

dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan

struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim -amilase hanya

dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu,

keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat keasaman)

optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat mengalami

perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau pH yang sesuai, enzim

tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan mengalami kerusakan. Hal ini

akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi

oleh molekul lain. Inhibitor adalah molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan

aktivator adalah yang meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat dan racun adalah

inihibitor enzim.

Dalam proses hidrolisis pati secara enzimatis, terdapat beberapa enzim

penghidrolisis pati yang bekerja spesifik yaitu ikatan glikosidik yang diputus, pola

pemutusan, aktivitasnya dan spesifitas substrat serta produk yang dihasilkan. Tingginya

keragaman jenis pati dan spesifiknya kerja enzim penghidrolisis pati, maka produk yang

dibentuk akan mempunyai komposisi karbohidrat yang beragam


Modifikasi pada pati juga dapat dilakukan dengan hidrolisis enzim. Modifikasi pati

dengan metode enzimatis. Pada modifikasi pati dengan metode enzimatis ini dapat dilakukan

dengan berbagai tahapan yaitu likuifaksi, sakarifikasi dan isomerisasi. Langkah yang pertama

adalah likuefaksi 30-40% suspensi padatan untuk menghasilkan maltodekstrin dengan

menggunakan enzim -amilase. Setelah likuifaksi dilakukan sakarifikasi menggunakan enzim

glukoamilase atau pullulanase untuk menghasilkan sirup glukosa atau sirup maltosa. Hasil

sakarifikasi dilakukan isomerisasi dengan enzim glukosa isomerase untuk menghasilkan sirup

fruktosa. Hidrolisis dengan enzim dapat menghasilkan beberapa produk hidrolisat pati

dengan sifat-sifat tertentu yang didasarkan pada nilai DE (ekuivalen dekstrosa). Nilai DE

100 adalah murni dekstrosa sedangkan nilai DE 0 adalah pati alami. Hidrolisat dengan nilai

DE 50 adalah maltosa, nilai DE di bawah 20 adalah maltodekstrin, sedangkan hidrolisat

dengan DE berkisar antara 20-100 adalah sirup glukosa.

Beberapa jenis enzim yang sering digunakan dalam menghidrolisis pati yaitu: -

amilase, -amilase, pullunase, dan amiloglukosidase (AMG) yang memiliki karakteristik

yang berbeda- beda satu-sama lainnya.

III.3.1 Enzim alfa amilase

Enzim alfa-amilase, atau yang biasa disebut juga 1,4-alpha-D-glucan

glucanohydrolase (karena hanya memotong pada ikatan 1,4 pada ikatan glikosida), biasa

juga disebut pancreatic alpha-amilase adalah salah satu enzim yang berperan dalam

proses degradasi pati, sejenis makromolekul karbohidrat. Struktur molekuler dari enzim ini

adalah -1,4-glukanohidrolase. Bersama dengan enzim pendegradasi pati lain, pululanase, -

amilase termasuk ke dalam golongan enzim kelas 13 glikosil hidrolase. Alpha-amilase ini

memiliki beberapa sisi aktif yang dapat mengikat 4 hingga 10 molekul substrat sekaligus

sehingga proses hidrolisisnya lebih cepat.

Gambar III-1. ikatan 1,4 glikosida yang diputus oleh Enzim alfa amilase


Alfa-amilase pada umumnya aktif bekerja pada kisaran suhu 25OC hingga 95OC.

Penambahan ion kalsium dan klorida dapat meningkatkan aktivitas kerja dan menjaga

kestabilan enzim ini. Alfa-amilase akan memotong ikatan glikosidik -1,4 (Gambar III-1)

pada molekul pati (karbohidrat) sehingga terbentuk molekul-molekul karbohidrat yang lebih

pendek. Hasil dari pemotongan enzim ini antara lain maltosa, maltotriosa, dan glukosa.

Gambar III-2. Representatif lokasi pemutusan yang dilakukan secara acak oleh enzim

alfa amilase

Kerja enzim ini bersifat endo enzim yaitu memotong ikatan 1,4 glikosida pada

amilosa ataupun amilopektin dari dalam dan memotong secara acak (Gambar III-1), enzim ini

juga bekerja pada pati yang telah tergelatinisasi. Pada hidrolisis pati mentah enzim ini

dihasilkan oleh Saccaromyces cereviciae (Raw starch digesting amilase). Alfa amilase

biasa juga disebut sebagai liquifying enzim, karena enzim alfa amilase bekerja pada proses

liquifikasi yg memecah pati menjadi rantai yg lebih pendek.

Enzim alpha-amilase merupakan enzim yang banyak digunakan pada berbagai

macam makanan, minuman, detergen, industri pemrosesan dan industri tekstil. Enzim ini

terdapat dialam misalnya pada: Bisa dalam bentuk tepung malt, gandum yang

berkecambah; berasal dari bakteri bacillus Bacillus subtilis; Disintesa kapang Rhizopus

oligosporus dan Rhizopus oryzae; Bisa berasal dari cacing tanah; Pakai cendawan

Aspergillus sp; Bisa berasal dari pancreas sapi dan babi; dan banyak terdapat di air ludah

dan pencernaan manusia.


Enzim -amilase yang diisolasi dari bacillus subtilis sangat stabil pada suhu tinggi.

Tergantung kepada pemanfaatannya, suhu optimum untuk enzim ini adalah 70-90OC. pada

suhu rendah, enzim ini masih cukup stabil meskipun pada pH dibawah 6. Walaupun demikian

enzim ini tidak dapat dihadapkan pada pH dibawah 5. Pada suhu 70OC enzim ini dengan

cepat kehilangan aktivitasanya jika pH dibawah 6. Namun pada suhu tersebut enzim ini

cukup stabil dalam kisaran antara 6-10. Kondisi optimum untuk proses hidrolisis pati dalam

industri adalah pH 6-6,5. Liquifaction tahap pertama dengan jet cooker dilakukan pada

suhu 105OC. dan tahap berikutnya pada 95OC selama 15-30 menit didalam tangki khusus.

Bakteri lain yang menghasilkan -amilase yaitu Bacillus licheniformis. pH optimum untuk

enzim ini sekitar 6 pada suhu 60OC. jika suhu ditingkatkan pH optimum juga meningkat

sekitar 7. Jika -amilase yang diperoleh dari B. subtilis menghidrolisis pati dengan hasil

utama maltoheksosa, maltopentosa dan sedikit glukosa (4-5%), maka -amilase yang

dihasilkan oleh B. licheniformis menghasilkan maltosa, maltoriosa, dan

maltopentosa, glukosa yang dihasilkan agak lebih tinggi yaitu 8-10%.

Enzim -amilase yang diperoleh dari fungi banyak dihasilkan dari Aspergillus

oryzae. Di dalam hidrolisis, enzim ini mula-mula berkelakukan seperti maltenzyme atau

enzim dari bakteri. Namun pada tahap berikutnya, lebih banyak maltosa dan maltoriosa

yang terbentuk. Sedikit atau banyak -amilase dari fungi ini berkelakukan seperti gabungan

antara dan amilase dari malt. Meskipun enzim ini diperdagangkan dalam bentuk

serbuk, namun enzim ini sangat mudah larut dalam air. Suhu optimumnya yaitu pada suhu

50OC pada saat pelarutan, meskipun aktivitas enzim meningkat pada suhu 55OC, namun

aktivitas tersebut cepat menurun, demikian juga stabilitasnya. Untuk reaksi dalam waktu

pendek, pH optimum adalah sekitar 4,7.

III.3.2. Enzim beta-amilase

merupakan enzim golongan hidrolase yang digunakan dalam proses sakarifikasi

pati. Sakarifikasi banyak berperan dalam permecahan makromolekul karbohidrat. Pemecahan

makromolekul karbohidrat ini akan menghasilkan molekul karbohidrat rantai pendek.

Beta-amilase akan memotong ikatan glikosidik pada gugus amilosa, amilopektin,

dan glikogen. Amilosa merupakan struktur rantai lurus dari pati, sedangkan amilopektin

merupakan struktur percabangan dari pati. Hasil pemotongan oleh enzim ini akan didominasi


oleh molekul maltosa dan beta-limit dekstrin. Dalam industri pangan, pembentukan senyawa

beta-limit dektrin seringkali dihindari karena membentuk viskositas atau kekentalan yang

terlalu pekat.

Enzim beta-amilase sama halnya dengan alfa amilase yang memotong ikatan 1,4

glikosidik, namun proses pemotongannya sangat lambat, dan hanya memotong 2 unit glukosa

setiap potongannya, dan memotong satu-persatu dari ujung terluar amilosa atau amilopektin.

Jika beta amilase memotong pati rantai lurus maka produk akhir dari pemotongan enzim beta

amilase yaitu maltose dan maltotriosa dengan rasio 99:1%

Enzim beta-amilase banyak ditemukan pada tanaman tingkat tinggi, seperti gandum,

ubi, dan kacang kedelai. Di samping itu, beta-amilase juga dapat ditemui pada beberapa

mikroorganisme, antara lain Pseudomonas, Bacillus, Streptococcus, dan Clostridium

thermosulfurigenes. Enzim yang berasal dari C. thermosulfurigenes umumnya lebih disukai

karena memiliki toleransi suhu dan pH yang lebih tinggi.

III.3.3 Enzim Debranching Enzim (pullulanase)

Enzim ini memiliki spesifikasi memutus ikatan cabang pada 1,6 glikosida. Bersifat

exoenzim amilolitik. Contoh jenis enzim ini antara lain contoh iso-amilase dan limit

dekstrinase. Hasil pemutusan oleh ini enzim ini menghasilkan pati rantai panjang dan limit

dekstrin. Dalam berbagai pengolahan untuk menghasilkan gula, digunakan variasi

penggunaan berbagai jenis enzim yang digunakan secara bertahap.

III.3.4. Enzim Amiloglukosidase (AMG)/glukoamilase

adalah salah satu yang berperan dalam proses sakarifikasi pati. Serupa dengan

enzim beta-amilase, glukoamilase dapat memecah struktur pati yang merupakan

polisakarida kompleks berukuran besar menjadi molekul yang berukuran kecil.

Kelebihan enzim ini yaitu selain memutus ikatan 1,4 glikosoda, juga memutus ikatan 1,6

glikosida. Enzim ini bersifat eksoenzim. Pada umumnya, enzim ini bekerja pada suhu 45-60

C dengan kisaran pH 4,5-5,0. Produk akhir yang dihasilkan dari enzim ini yaitu glukosa.

Enzim ini memiliki peranan yang cukup besar di dalam metabolisme energi di berbagai

jenis organisme. Oleh karena itu, enzim ini banyak ditemukan pada beragam jenis

tanaman dan mikroorganisme, seperti Saccharomyces, Endomycopsis, Aspergillus,

Penicillium, Mucor, dan Clostridium.


III.4. Penutup

Tugas : Cari jurnal hasil penelitian yang membahas mengenai proses hidrolisis pati,

kemudian paparkan proses yang dilakukan dan berapa rendemen yang dihasilkan dari proses

tersebut. Penilaian berdasarkan aktualitas jurnal, penggunaan bahasa yang mudah dimengerti,

dan pengambilan kesimpulan dari hasil penyaduran jurnal

Soal evaluasi : Jelaskan proses yang akan dilakukan jika kita ingin menghasilkan

sirup glukosa, tuliskan proses hidrolisis yang dilakukan atau jenis enzim yang digunakan.

Jelaskan pula kondisi proses yang dilakukan.

Bahan Bacaan :

BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic Press,Inc



Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia Jakarta.


BAB IV. EKSTRAKSI PATI

IV. 1. Pendahuluan

Kita telah ketahui bahwa pati sangat banyak digunakan dalam kehidupan kita sehari-

hari, untuk memperoleh pati dari tanaman yang kaya akan pati perlu dilakukan proses

ekstraksi. Kelompok tanaman yang memiliki kandungan pati berasal dari jenis tanaman

legume, serealia, umbi dan dari tanaman palm khususnya sagu. Tiap jenis sumber pati

tersebut memiliki proses ekstraksi yang berbeda-beda. Pada bab ini akan dibahas mengenai

proses ekstraksi pati-pati dari berbagai jenis sumber pati dari komoditi jagung dan

gandum, uku kayu serta sagu.

IV. 2. Ekstraksi pati ubi kayu

Tepung dan pati mudah diperoleh dari bahan tanaman sumber karbohidrat yang

biasanya terdapat pada bagian umbi, daging buah, batang, akar, empelur batang dan biji.

Tepung merupakan bahan kering yang mengandung komponen bahan berupa pati, lemak,

protein, serat kasar dan komponen lain dalam bahan yang dikeringkan Sedangkan pati

merupakan hasil ekstraksi komponen amilum yang mengandung amilosa dan amilopektin.

Pati adalah salah satu jenis polisakarida yang amat luas tersebar di alam. Pati disimpan

sebagai cadangan makanan bagi tumbuhan di dalam biji buah (padi, jagung), di dalam umbi

(ubi kayu, ubi jalar, garut) dan pada batang (sagu, aren). Tanaman ubi kayu termasuk dalam

keluarga Euphorbiaceae dari genus Manihot. Potensi tanaman ubi kayu sebagai bahan pokok

sudah dikenal orang sejak zaman maya di Amerika Serikat sekitar 2000 tahun yang lalu, atau

bahkan jauh sebelumnya (Tjokroadikoesoemo, 1985).

Peninggalan-peninggalan arkeologi yang ditemukan menunjukkan bahwa budi daya

tanaman ini terdapat di Peru, Venezuela dan Kolombia, serta telah dilakukan sejak permulaan

abad Masehi. Prinsip-prinsip ekstraksi pati yang dikembangkan oleh bangsa Maya pada awal

pembudidayaan ubi kayu masih diterapkan dalam industri pati secara modern dewasa ini.

Ubi kayu dapat dimakan dalam berbagai jenis makanan, misalnya digoreng, dikukus,

dibakar, diolah menjadi berbagai macam makanan, diragikan menjadi tapai, dapat dibuat

tiwul, gatot dan macam-macam makanan lainnya. Ubi kayu dapat juga diolah menjadi tepung

tapioka, gaplek, dan pelet sebagai pakan ternak.


Di Amerika Utara dan Eropa tepung tapioka diolah menjadi puding, bahan pengental

untuk gravies (saus kuah daging), atau sebagai bahan pengikat pada pembuatan permen.

Tepung ubi kayu dapat juga diproses menjadi sejenis gula cair yang dinamakan High

Fructose Syrup (HFS).

IV.2.1 Pengolahan gaplek

Cara pengolahan yang paling sederhana dari ubi kayu yaitu diolah menjadi gaplek atau

chip kering. Cara ini dilakukan untuk mengurangi berat dengan mengeluarkan kandungan

airnya agar lebih memudahkan dalam proses trasnportasi dan mengurangi kerusakan dari ubi

kayu selama penyimpanan dan transportasi. Dari turunan gaplek atau chip ini dapt dihasilkan

tepung pati. Tepung pati tersebut mengandung sekitar 85% pati murni (Tabel IV-1).

Pemotongan ubi kayu menggunakan mesin yang terbuat dari suatu lempeng besi

dengan ketebalan 2 - 10 mm. Namun di beberapa daerah di Indonesia masih menggunakan

cara manual dengan cara memotong-motong ubi kayu dengan menggunakan pisau.

Terdapat beberapa metode dalam proses pengeringan gaplek antara lain :

1. Pengeringan buatan

Pengeringan ini belum banyak dilakukan di Indonesia karena kita sinar matahari masih

cukup banyak di Indonesia, namun proses pengeringan menggunakan mesin ini biasa

dilakukan pada musim hujan sehingga proses produksi gaplek terus berjalan khususnya bagi

industri-industri. Beberapa alat pengering gaplek antara lain

a. Static bed dryer

Bahan yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam suatu ruangan (bins atau trays).

Uap panas dari brander ditiupkan ke dalam ruangan memakai kipas. Cara ini kurang


efisien karena kekeringan produk yang dihasilkan tidak seragam, sedangkan

efisiensi panasnya sangat rendah

b. Moving bed dryers

Pada proses ini bahan yang akan dikeringkan dimasukkan kedalam ruangan

memakai alat yang bergerak dari ujung ruangan ke ujung yang lain. Ubi kayu

yang telah dipotong-potogn diletakkan di atas belt yang berjalan dalam oven yang

panas. Belt tersebut sebaiknya berlubang-lubang karena lebih dapat menyeragamkan

kelembaban dari bahan.

c. Rotary dryer

Bahan dimasukkan dalam drum yang berputar, pad saat drum berputar bahan ikut

berputar. Udara panas ditiupkan kedalam drum lewat salah satu ujung, dapat searah,

dapat pula berlawanan dengan arah aliran yang dikeringkan

Pada pengeringan menggunakan penngeringan alami yang memanfaatkan sinar

matahari ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses penngeringan antara lain : (1)

Ukuran dan bentuk potongan chips, pengirisan yang makin tipis menyebabkan luas

permukaan lebih besar sehingga proses pengeringan lebih cepat; (2) tebal lapisan chips di

lantai penjemuran. Pada lantai penjemuran yang terbuat dari beton diperlukan sekitar 3

hari untuk mengeringkan chip dengan tebal lapisan sebesar 6,1 kg/m2; (3) kondisi iklim dan

cuaca, faktor ini merupakan faktor pembatas yang tidak dapat dikontrol. Hubungan antara

kandungan kelembaban keseimbangan di dalam ubi kayu dengan kelembaban relative pada

berbagai suhu menunjukkan bahwa secara teoritis ubi kayu dapat dikeringkan sampai

mencapai kandungan kelembaban sebesar 2% (basis basah) meskipun pada kelembaban

relative 90% dan suhu udara 15OC; (4) kandungan kelembaban umbi ubi kayu.

Kandungan kelembaban dari umbi ubi kayu segar sangat bervariasi, bergantung pada

varietasi, umur panen, kondisi tanah, dan musim atau curah hujan. Umumnya

kelembaban ubi kayu segar sekitar 60-70%.

IV.2.2 Industri kecil tepung tapioka

Pengolahan ubi kayu menjadi tepung dalam skala kecil banyak dilakukan di Amerika

Latin, Afrika, Asia Selatan-Tenggara, termasuk di Indonesia.


Di Brasil ubi kayu diolah menjadi farinha grossa dan farinha mandioca. Farinha

grossa yang dibuat dengan mengeringkan chips dari ubi kayu yang dikupas kulitnya

kemudian dijemur dan dikeringkan. Chips kering tersebut kemudian ditumbuk menjadi

tepung. Farinha mandioca dibuat dengan cara mengupas kulit ubi kayu kemudian diparut,

hasil parutan tersebut kemudian di peras airnya kemudian disangrai.

Cara pengolahan tepung industri kecil di Columbia hampir sama dengan dengan di

Indonesia dimana tepung difermentasikan terlebih dahulu selama kira-kira 20 hari sebelum

dikeringkan, fermentasi dilakukan oleh sejumlah jasad renik, terutama bakteri asam laktat,

sejumlah kecil asam butirat, ragi dan fungi. Selama beberapa hari pertama pH akan turun

sekitar 6,5 menjadi 3,5 bahkan lebih rendah. Setelah fermentasi kelebihan air kemudian

dibuang dan tepung dikeringkan.

Proses pengolahan tapioka skala industri kecil dimulai dengan proses pengolahan

pendahuluan dimana ubi kayu hasil panen disortir dan dibersihkan. Proses pencucian dan

pengupasan dilakukan dalam tangki besar atau bak yang dilengkapi dengan pedal kayu yang

dapat berputar pada as horisontal. Karena pengaruh gesekan antara umbi dengan pedal-pedal

kayu tersebut, maka kulit luar dari umbi akan terkelupas. Air yang dialirkan secara kontinu

ke dalam bak tersebut mengalir keluar membawa tanah, pasir, kulit dan kotoran lainnya.

Umbi yang telah dikupas kemudian diumpankan dalam mesin parutan untuk di hancurkan,

mesin paruten terdiri atas sebuah silinder kayu yang pada sisi luarnya dipakukan kawa-

kawat kecil dari baja. Fungsi kawat-kawat baja tersebut adalah untuk memarut umbi.

SIlinder digerakkan oleh motor atau diesel.

Proses selanjutnya yaitu proses ekstraksi pati. Bubur hasil parutan kemudian

dimasukkan ke dalam alat penyaring. Penyaringan dapat dilakukan dengan tangan, atau alat

yang menggunakan mesin. Alat penyaring digerakkan mesin berbentuk silinder dari logam

yang berputar pada sumbu horizontal. Dinding silinder berlubang-lubang dengan diameter 1

cm. Dibagian dalam dari dinding silinder diberikan lapisan kawat anyaman, dan kemudian

kain saringan. Pati bersama-sama dengan air akan keliar menembus dinding saringan,

sedangkan serat dan bagian pati yang masih tersisa dikeluarkan lewat lubang alat

penyaring tersebut.

Bubur pati yang keluar dari alat penyaringan kemudian dialirkan ke tangki-tangki

pengendapan. Ukuran bak pengendapan dibuat berdasarkan kapasitas pabrik. Didalam bak

pati dibiarkan mengendap selama beberapa hari. Setelah pati mengendap, cairan jernih (air

dan


beberapa macam zat terlarut didalamnya) dikeluarkan dari dalam bak sampai mencapai

lapisan tipis diatas endapan pati. Lapisan tersebut disebut juga stain yang kemudian dibuang

dengan cara menyendoknya. Setelah lapisan stain dikeluarkan pati yang mengendap

langsung dikeringkan sebagai tepung tapioka.

IV.2.3. Industri pabrik tepung tapioka

Proses ekstraksi pati pada pabrik tapioka skala industri dimulai dengan pembersihan

umbi ubi kayu dari kandungan tanah dengan menggunakan penyemprotan udara bertekanan

tinggi. Setelah itu ubi kayu di umpankan pada belt yang berjalan untuk masuk pada mesin

pengupasan dan pembersihan. Selama dalam perjalanan menuju proses, umbi ubi kayu

tersebut di cuci memakai air yang disemprotkan dibagian ujung atas dari belt yang berjalan,

dengan demikian, tanah, pasir, dan kotoran-kotoran lainnya yang masih melekat di kulit umbi

dapat tercuci dan terbawa hanyut bersama-sama dengan air yang mengalirturun. Pencucian

lebih lanjut dilakukan di alat pencuci dan pengupas kulit.

Alat pencuci dan pengupas kulit terdiri atas sebuah palung atau tangkai yang

didalamnya dipasang dua atau tiga sumbu perputaran horisontal. Pada tiap-tiap sumbu

dipasang pedal pedal kayu yang gunanya untuk mengaduk-ngaduk dan mengupas kulit

luar dari umbi tersebut.

Kulit luar yang terkupas dihanyutkan oleh air pencuci yang disemprotkan ke atas umbi

pada saat benda-benda tersebut terangkat naik ke permukaan palung oleh perputaran sumbu

dan bilah-bilahnya. Air didalam palung juga disirkulasi (recycle). Pada saat disirkulasi, air

kotor dari dalam palung yang disirkulasi dilewatkan pada alat penyaring dan hydrocyclone.

Dengan demikian kotoran-kotoran, pasir, tanah dan sebagian kulit yang ada di dalam alat

pencuci dan pengupas kulit dapat dipisahkan.

Karena ke dalam alat pencuci juga disemprotkan air segar secara kontinu, maka

kelebihan air yang bercampur lumpur dari kulit umbi yang meluap dari dalam bak ditampung

dan dikirim ke tempat pengolahan air buangan untuk dijernihkan dan diberikan perlakuan

biologi sehingga dapat dialirkan kembali ke dalam proses sebagai air segar.

Dibeberapa pabrik yang lebih modern proses pencucian dan pengupasan tidak

dijadikan satu, melainkan terpisah, mula-mula umbi dimasukkan dalam bak pencuci hingga

bersih kemudian dikupas dimesin yang lainnya, dengan cara ini penggunaan air lebih

sedikit.


Umbi yang telah terkupas kulitnya yang keluar dari alat pencuci dan pengupas kulit

kemudian diangkut dengan belt (ban berjalan) menuju alat pencacah (chopper). Pada mesin

ini umbi di potong dengan ketebalan 30-5- mm

Sebelum memasuki alat pemotongan, umbi disortir terlebih dahulu, umbi yang teralu

besar dipotong, umbi yang rusak atau busuk dibuang, sedangkan umbi yang belum sempurna

pengupasan kulitnya dikembalikan pada alat pengupasan kulit ubi kayu.

Pada proses ekstraksi umbi yang telah dicacah kecil-kecil kemudian di lumatkan

menjadi bubur umbi, pada proses pelumatan ini harus diperhatikan agar pati dapat terpisah

dari serat sebanyak-banyaknya, tetapi tanpa menghasilkan serat halus yang banyak, serat

halus ini jika teralu banyak dapat menyulitkan proses selanjutnya, sehingga berakibat

turunnya efisiensi pabrik.

Gambar IV-1. Diagram alir proses ekstraksi pati ubi kayu pada industri besar.

Dari desintegrator, bubur umbi tersebut kemudian dikirim ke alat ekstraksi (ekstraktor).

Disini ekstraksi pati dilakukan secara bertingkat, mula-mula bubur umbi disaring

menggunakan saringan statis. Disini serat kasar dan partikel-partikel kasar dipisahkan

terlebih


dahulu. Bubur umbi yang lolos saringan kemudian dilewatkan saringan berputar model konis,

partikel-partikel yang lebih halus terutama serat dipisahkan. Beberapa pabrik yang lebih

modern lagi ekstraksi dilakukan dengan alat ekstraktor jet model nozzle berputar. Ekstraktor

jenis iniadalah semacam alat penyaring dan pemurni yang bekerja berdasarkan prinsip gaya

sentrifugal. Alat ini termasuk jenis alat pemutar (centrifugal)dengan saringan miring.

Didalamnya dilengkapi dengan satu sistem pencuci khusus berbentuk nozzle.

Bubur umbi dimasukkan ke dalam alat melelui ujung tersempit dari konis yang

berputar, dan tergelincir menuju ujung terlebar dari konis. Selama dalam perjalanan bubur

umbi tersebut selalu di encerkan dengan air yang disemprotkan melalui nozzle-nozzle yang

terpasang pada alat. Butir-butir dan partikel-partikel halus lainnya terlempar keluar oleh

gaya sentrifugal, menembus dinding saringan yang berlubang-lubang halus. Sedangkan

ampas dan partikel- partikel yang tidak lolos saringan makin lama makin miskin akan pati

tersebut tergelincir menuju ujung paling lebar dari konis, untuk kemudian dikeluarkan.

Dengan mengatur kecepatan aliran bahanm arah dari semburan nozzle, serta kecepatan

diferensialnya, maka ekstraksi pati dapat diatur seoptimal mungkin. Serat yang terpisah

dihancurkan kemudian difermentasikan untuk kemudian diolah menjadi makanan ternak.

Bubur pati yang dimasukkan ke dalam separator sentrifugal dari tangki pengumpan

akan dipisahkan lebih lanjut dari serat-serat halus yang masih terkandung di dalamnya.

Bahan- bahan terlarut dipisahkan dengan cara pencucian beberapa kali di dalam

separator. Bubur pati yang sudah murni tersebut kemudian dimasukkan ke dalam

hydroctclone atau bak-bak pengendapan untuk dipisahkan airnya.

Dari hydrocyclone atau bak-bak pengendapan, pati yang sudah banyak kehilangan air

tersebut kemudian dimasukkan ke alat pemutar untuk dibuang airnya lebih lanjut

(dewatering). Untuk proses dewatering. Partikel-partikel pati yang dihasilkan oleh alat

pemisah air (dewatering), masih mengandung cukup kelembaban sehingga tidak dapat

disimpan lama tanpa menimbulkan kerusakan. Oleh karena itu pati harus dikeringkan

melalui alat pengering (dryer). Dari hasil pengeringan ini diperoleh sebuk-serbuk pati yang

siap dikemas.


IV.3. Pengolahan tepung dan ekstraksi pati jagung

IV.3.1. Biji jagung

Biji jagung mengandung pati 54,1-71,7%, sedangkan kandungan gulanya 2,6-12,0%.

Karbohidrat pada jagung sebagian besar merupakan komponen pati, sedangkan komponen

lainnya adalah pentosan, serat kasar, dekstrin, sukrosa, dan gula pereduksi. Selain itu biji

jagung juga memiliki kandungan minyak sebesar 3,8%; protein 8%, serat 11,2% dan kadar

air 16%. Minyak Jagung terdapat pada germ biji jagung. Sedangkan patinya sebagian besar

terdapat pada endosperm.

Gambar IV-3. Struktur fisik dari biji jagung (BeMiller, 2009)

IV.3.1. Dry milling maize

Selain berasal dari umbi-umbian, sereal dan legum juga merupakan sumber pati,

jagung merupakan salah satu komoditi bari tanaman jenis sereal yang sering diambil patinya.

Pati pada jagung disebut juga dengan maizena.

Proses pengolahan tepung jagung (maizena) dengan metode dry milling bertujuan

untuk menghasilkan yield grits yang maksimum dengan kontaminasi sedikit lemak dan tip

cap. Pada metode ini pemisahan germ tidak menjadi fokus utama, mamun dapat juga

dilakukan. Beberapa negara eropa dan Amerika menggunakan metode dry milling untuk

pegolahan ethanol. Sedangkan pada industri pangan penggunaan dry milling akan

menghasilkan produk


bahan baku untuk produk cornflakes, snack ataupun campuran roti. Hasil tepung yang

dihasilkan dari proses ini biasanya masih memiliki kandungan lemak, sehingga mudah

mengalami kerusakan karena ketengikan.

Tahapan proses dry milling maize yaitu :

1. Cleaning. Bertujuan untuk memisahkan biji jagung dengan bahan2 pengotor

2. Conditioning. Proses pengkondisian untuk proses de-germing dengan penambahan 2-

3% air panas atau steam hingga biji jagung mengandung kadar air sekitar 20-22%

3. De-germing. Proses memisahkan germ dari biji jagung dengan menggunakan mesin

Beall de germinator, rollermills dan sifters, impact machines (entoleter/gravity

separator)

4. Drying and cooling. Biji jagung yang telah terpisah kemudian diturunkan kadar

airnya hingga 15-15,5% dengan menggunakan suhu 60-71OC. kemidian didinginkan

hingga mencapai suhu 2-38OC.

5. Grading. Grading bertujuan untuk memisahkan partikel biji jagung yang terbentuk

berdasarkan ukurannya

6. Milling. Tujuan milling yaitu untuk mengecilkan lagi partikel yang besar.

Produk yang dihasilkan dari prosess ini antara lain :

IV.3.2 Wet milling Wet milling banyak digunakan untuk industri pangan, karena pada proses ini biji

jagung akan dipisahkan germ dari biji untuk memisahkan lemak dan protein sehingga bisa


mendapatkan pati jagung yang lebih murni. Dikatakan wet milling karena menggunakan air

yang cukup besar dalam pengolahan ini, khususnya pada tahapan steeping.

Padaprosespengolahanwetmillingdilakukanprosespemisahanbagiangermpada

biji jagungkarenapadabagiangerm inihanya terkandungproteindan lemak, sedangkan

pada bagian endosperm kaya akan pati. Proses pemisahan pati pada jagung setelah

dipisahkan germnya yaitu dihancurkan kemudian dilarutkan lagi untuk memisahkan

kandunganproteinyanglarutairyangterdapatpadaendospermagung(Gambar

IV4).Produkyangdihasilkan


dari proses ini adalah : Pati jagung (maizene), Gluten jagung, minyak jagung. Tahapan proses

wet milling dapat dilihat pada Gambar IV-3.

Gambar IV-5. Matriks granula pati jagung dan protein jagung

IV.4 Pengolahan tepung sagu (wikipedia)

Sagu adalah butiran atau tepung yang diperoleh dari teras batang pohon sagu atau

rumbia (Metroxylon sago Rottb.). Tepung sagu memiliki ciri fisik yang mirip dengan tepung

tapioka. Dalam resep masakan, tepung sagu yang relatif sulit diperoleh sering diganti dengan

tepung tapioka, meskipun keduanya sebenarnya berbeda.

Sagu merupakan makanan pokok bagi masyarakat di Maluku dan Papua yang tinggal di

pesisir. Sagu dimakan dalam bentuk papeda, semacam bubur, atau dalam bentuk-bentuk yang

lain. Sagu sendiri dijual sebagai tepung curah maupun yang dipadatkan dan dikemas dengan

daun pisang. Selain itu, saat ini sagu juga diolah menjadi mi dan mutiara.


Sebagai sumber karbohidrat, sagu memiliki keunikan karena diproduksi di daerah

rawa- rawa (habitat alami rumbia). Kondisi ini memiliki keuntungan ekologis tersendiri,

walaupun secara ekonomis kurang menguntungkan (menyulitkan distribusi). Sagu dipanen

dengan tahap sebagai berikut:

1. Pohon sagu dirubuhkan dan dipotong hingga tersisa batang saja

2. Batang dibelah memanjang sehingga bagian dalam terbuka.

3. Bagian teras batang dicacah dan diambil.

4. Teras batang yang diambil ini lalu dihaluskan dan disaring.

5. Hasil saringan dicuci dan patinya diambil.

6. Pati diolah untuk dijadikan tepung atau dikemas dengan daun pisang

(dinamakan

"basong" di Kendari).

Gambar IV-6. Proses pembuatan tepung sagu, mulai dari batang pohon sagu yang dipotong- potong kemudian diparut, diberikan air dan diinjak-injak untuk mengeluarkan patinya.

(sumber : wikipedia.com)

Pohon sagu dapat tumbuh hingga setinggi 20m, bahkan 30m. Dari satu pohon dapat

dihasilkan 150 sampai 300kg pati. Suatu survai di Kabupaten Kendari menunjukkan bahwa

untuk mengolah dua pohon sagu diperlukan 4 orang yang bekerja selama 6 hari. Tepung sagu

kaya dengan karbohidrat (pati) namun sangat miskin gizi lainnya. Ini terjadi akibat

kandungan tinggi pati di dalam teras batang maupun proses pemanenannya. Seratus gram

sagu kering


setara dengan 355 kalori. Di dalamnya rata-rata terkandung 94 gram karbohidrat, 0,2 gram

protein, 0,5 gram serat, 10mg kalsium, 1,2mg besi, dan lemak, karoten, tiamin, dan asam

askorbat dalam jumlah sangat kecil. Saat ini belum ada industri besar yang melakukan

ekstraksi pati sagu dalam skala besar, kebanyakan diolah oleh skala kecil atau rumah tangga,

bahkan untuk di konsumsi sendiri. Proses pembuatan tepung sagu dapat dilihat pada gambar

IV-6

IV-5 Penutup

Proses ekstraksi pati atau tepung yang kaya pati dapat dilakukan dalam skala kecil

maupun skala besar, prinsip dasar ekstraksi pati dilakukan dengan memisahkan sebanyak

mungkin komponen-komponen non pati seperti protein, lemak atau serat yang terkandung

pada bahan baku untuk mendapatkan pati yang murni.

Penugasan : Diskusikan dan buatlah sebuah makalah tentang ekstraksi pati dari

komoditi lainnya seperti kacang ijo, ubi jalar atau tanaman palm lainnya.

Bahan bacaan :

BeMiller,J.N., and Whistler,R. 2009. Starch: Chemistry and Technology. Academic

Press,Inc



Thomas, D.J, dan Atwell, W.A., 1999. Starches : Practical Guides For The food Industri.


Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia Jakarta. 51

BAB V. MODIFIKASI PATI

V.1 Pendahuluan

Pati merupakan jenis karbohidrat yang terutama dihasilkan oleh tanaman. Pati tersusun

dari dua makromolekul polisakarida, yaitu amilosa dan amilopetin, yang keduanya tersimpan

dalam bentuk butiran yang disebut granula pati. Amilosa tersusun dari molekul-molekul

glukosa yang diikat dengan ikatan glikosidik a-1,4 yang membentuk struktur linear,

sedangkan amilopektin di samping disusun oleh struktur utama linear juga memiliki struktur

yang bercabang-cabang, dimana titik-titik percabangannya diikat dengan ikatan glikosidik

a-1,6. Amilopektin memiliki struktur molekul yang lebih besar dibanding amilosa dan

umumnya kandungannya di dalam granula pati lebih banyak dibanding amilosa. Ka

februadi 2 (1)

Documents