Nama : Asnia Yulinda Utami

NIM : 4311413040

Kimia Rombel 1 2013

Sifat fungsional dari fraksi amilopektin dan amilosa diisolasi dari Pati Kacang tanah Bambarra (Voandzeia subterranean)

Lawal, OS ^ 1 *, Adebowale, KO ^ 2 dan Oderinde, RA ^ 2

Pati kacang tanah Bambarra difraksinasi menjadi fraksi amilosa dan amilopektin, dan dimodifikasi secara kimia melalui oksidasi dan asetilasi yang diaplikasikan pada fraksi amilosa. Hasil persentase amilosa dan amilopektin yang masing-masing 75% dan 11%. Analisis proksimat menunjukkan bahwa persentase protein, abu, serat kasar dan lemak kasar berada di bawah 1%. Pembengkakan kapasitas dan kelarutan semua sampel meningkat dengan meningkatnya suhu. Air dan kapasitas penyerapan minyak mengungkapkan bahwa kecenderungan hidrofobik lebih besar daripada potensi hidrofilik. Peningkatan kapasitas pembentukan gel seiring meningkatnya konsentrasi sampel dan sedikit konsentrasi gelatin dalam fraksi amilopektin. Suhu awal amilosa berkurang dari 70 ° C hingga 60 ° C dan 65 ° C mengikuti oksidasi dan asetilasinya. Di antara sampel, suhu tertinggi yaitu pada amilopektin yang asli dan hasil viskositas maksimum selama pemanasan (Pv), viskositas panas pada 95 ° C (Hv), viskositas setelah 30 menit adalah pada 95 ° C (HV30), viskositas dingin (Cv), pengaturan kembali (SB) dan kerusakan (BD) maksimum amilosa yang asli.

Kata kunci: Kacang tanah Bambarra, amilosa, amilopektin, modifikasi.

PENDAHULUAN

Penggunaan biopolimer dalam bentuk asli seringkali menghadapi kesulitan di pengguna akhir di berbagai industri. Perubahan kimia seperti oksidasi dan asetilasi diterapkan pada biopolimer untuk menghindari beberapa sifat-sifat yang tidak diinginkan pada polimer tersebut. Selain itu, modifikasi tersebut telah digunakan untuk mempengaruhi sifat tertentu dalam polimer, dan ini tergantung pada penggunaan akhir dari polimer di berbagai industri. Dalam penelitian sebelumnya, beberapa modifikasi seperti itu telah diterapkan untuk selulosa dan pati (Kuakpetoon dan Wang, 2001; Atichokudomchai dkk, 2001, Forssel et al, 1995..).

Oksidasi pati memerlukan pengenalan gugus karbonil dan karboksil di unit glukosa dalam matriks polimer. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa perubahan tersebut membawa perbaikan dalam putih pati, dan dibatasi retrogradation atau "pengaturan" pada berdiri (Kuakpetoon dan Wang, 2001., Adebowale et al., 2002). Asetilasi biopolimer diperoleh dengan esterifikasi pati asli dengan anhidrida asetat dan pati yang dimodifikasi secara umum menunjukkan kejelasan lebih baik pasta, stabilitas, peningkatan resistensi terhadap retrogradasi, dan peningkatan stabilitas kekuatiran-mencair (Adebowale dan Lawal 2003b).

Sebelumnya, kami telah menekankan pada kebutuhan untuk memanfaatkan potensi kacang-kacangan kurang dimanfaatkan sebagai sumber berharga dari pati dan protein konsentrat (Adebowale et al., 2002, Adebowale dan Lawal, 2003a). Memproduksi tepung dan turunannya dari tanaman konvensional seperti singkong, jagung, beras dan kentang, menempatkan terlalu banyak permintaan pada mereka, terutama karena mereka harus memenuhi kebutuhan baik penggunaan domestik dan industri. Selain itu, pentingnya berbagai modifikasi, baik fisik dan kimia pada parameter fungsional dan fisikokimia beberapa pati kacang-kacangan kurang dimanfaatkan sebelumnya telah diselidiki (Adebowale dan Lawal, 2002., Adebowale dan Lawal, 2003b, c). Berikut kami sajikan kemajuan lebih lanjut dalam fraksinasi pati diisolasi dari Kacang tanah Bambarra (Voandzeia bawah tanah), sebuah legum kurang dimanfaatkan, menjadi amilopektin dan amilosa.

Pati asli terdiri dari amilosa hampir linear (sebuah α-1,4 polimer) dan amilopektin (polimer bercabang) yang terdiri dari α-1 linear singkat, 4 rantai polimer terkait satu sama lain oleh-α 1, 6 keterkaitan. Kedua komponen membentuk struktur semicrystalline di granula pati, yang terdiri dari kristal lamellae (memerintahkan, erat dikemas rantai glukan paralel) dan lamellae amorf (kurang - memerintahkan daerah) (Oates, 1997). Pati dari asal yang berbeda memiliki derajat yang berbeda kristalinitas (berkisar sekitar 15-45%) (Zobel, 1988).

Seperti dalam semua reaksi kimia, modifikasi ini tergantung pada faktor lingkungan lazim dalam sistem reaksi, seperti pH, waktu reaksi, katalis dan konsentrasi (Whistler dan Daniel, 1990).

Penelitian ini dirancang untuk menyelidiki sifat fisikokimia fraksi pati asli dan dimodifikasi secara kimia dari Kacang tanah Bambarra, dengan maksud untuk memberikan informasi terhadap pemanfaatannya efektif, terutama dalam industri makanan.

BAHAN DAN METODE

Bahan

Biji kacang tanah Bambarra yang diperoleh dari pasar Bodija, Ibadan. Biji disaring untuk menghilangkan benih yang cacat. Air ditambahkan ke sampel dan dibiarkan semalam. Biji dikupas manual, dikeringkan pada 30 ± 2°C kemudian digiling menjadi bubuk halus. Tepung disimpan dalam kantong plastik sebelum digunakan. Semua bahan kimia yang digunakan dalam percobaan adalah dari kelas analitik.

Isolasi pati

Metode yang digunakan adalah metode Sathe dkk. (1981) yang dimodifikasi oleh Adebowale et al. (2002), yang dipakai untuk isolasi pati. Pengadukan sesekali diperlukan pada semua ekstraksi.

Fraksinasi amilosa dan amilopektin

Fraksinasi amilosa dan amilopektin dilakukan dengan mengikuti prosedur umum (Song dan Jane, 2000). Ini terdiri dari pemanasan dan pengadukan dispersi pati (0,8%, w / v dalam air) di water bath pada 100 ° C sampai pati menjadi gelatin. Larutan pati disaring untuk menghilangkan residu yang tidak larut, dan pH diatur menjadi 6,3 dengan buffer fosfat. Larutannya diaduk dalam boiling water bath selama 2 jam

untuk menghilangkan molekul pati. Setelah itu, n-Butyl alkohol ditambahkan (20%, v / v), dan larutan diaduk pada 100 ° C selama 1 jam, diikuti dengan pendinginan sampai suhu kamar selama 24-36 jam. Kristal kompleks Amilosa butil alkohol dibentuk dan diendapkan selama pendinginan, dan dipisahkan dengan penyaringan. Amilopektin yang tersisa di permukaan terbentuk kembali dengan menambahkan metil alkohol berlebih.

Asetilasi amilosa

Asetilasi amilosa dilakukan dengan menggunakan metode Wurzburg (1964). Amilosa asli (100 g) ditambahkan 500 ml air suling dan magnetic stirrer selama 30 menit. PH diatur menjadi 8,0 menggunakan 0,5 M Na0H. 10.2 g anhidrida asetat ditambahkan perlahan-lahan ke dalam campuran sambil mempertahankan kisaran pH 8,0-8,5. PH akhirnya disesuaikan menjadi 4,5 dengan 0,5 M HCl. Amilosa disaring, dan residu yang diperoleh dicuci empat kali dengan air suling dan dikeringkan selama 48 jam pada 30 ± 2 ° C.

oksidasi amilosa

Oksidasi amilosa dilakukan menurut metode Sathe dan salunkhe (1981). Amilosa asli (100 g) dicampur dengan 500 ml air suling dan pH campuran diubah menjadi 9,5 dengan 0,3 M Na0H. 10 g NaOCl ditambahkan secara perlahan selama 2 jam dengan pengadukan konstan dengan pH 9,0-9,5 dipertahankan. Bejana reaksi didinginkan dalam campuran es hancur dan NaCl. Reaksi dibiarkan terus selama 5 jam setelah semua NaOCl ditambahkan. PH diubah menjadi 7.0 dengan 0,3 M HCl dan campuran disaring melalui kertas saring Whatman No 4. Amilosa yang diperoleh dicuci empat kali dengan air suling dan dikeringkan pada 30 ± 2 ° C selama 48 jam.

Tingkat modifikasi

Derajat substitusi (DS) dari asetilasi pati yang merupakan mol asetil substituen per mol unit D-glukopiranosa ditentukan sesuai dengan metode yang dijelaskan oleh Würzburg, (1964).

Metode Parovuori dkk. (1995) digunakan untuk penentuan isi karboksil. 5 g sampel oksidasi pati yang dibuat bubur dalam 25 ml 0,1 M HCl, dan diaduk selama 40 menit. Bubur disaring melalui porositas media kaca dan residu dicuci dengan air suling sampai bebas dari klorida, (ditentukan dengan uji perak nitrat). Sampel yang tidak mengandung klorida ditambahkan dengan 300 ml air suling. Dispersi dipanaskan di steam bath dan diaduk terus menerus sampai pati menjadi gelatin. Sampel panas dititrasi dengan 0,1 M NaOH dengan indikator fenolftalein sampai titik akhir titrasi. Untuk mengukur keasaman karena pengaruh lain (asam lemak terutama kompleks dengan amilosa), 5 g pati yang tidak di oksidasi yang dititrasi untuk menyediakan nilai kosong.

(sample titre-blank titre) ml x molaritas alkali x 0.045 x 100Persen karboksil =

Berat sampel (g)

Metode hydroxylamine dijelaskan oleh smith (1967) digunakan untuk penentuan kadar karbonil. 2 g oksidasi pati yang ditambahkan dengan 100 ml air suling dan suspensi menjadi gelatin dengan

pemanasan dalam boiling water bath dan kemudian didinginkan sampai 40°C. PH diatur menjadi 3,2, dan ditambahkan 15 ml reagen hidroklorida (reagen hidroksilamin dibuat dengan melarutkan 25 g reagen gugus hidroksillamin hidroklorida dalam air dan menambahkan 100 ml 0,5 M NaOH. Larutan dibuat untuk 500 ml dengan air suling). Sampel ditutupi dengan aluminium foil dan ditempatkan dalam water bath pada 40°C. Setelah 4 jam, kelebihan hidroksilamin ditentukan dengan titrasi dari campuran reaksi ke pH 3,2 dengan asam klorida 0,1 M.

titre-sample titre) ml X acid molarity X 0.028 X 100Percent carbonyl (C=O) =

dry sample weight (g)Nilai disajikan sebagai persentase adalah jumlah karboksil (COOH) dan karbonil (CHO) kelompok per 100 Unit anhidroglukosa, AGU.

analisis proksimat

Kadar air, abu, serat kasar, protein kasar, dan lemak ditentukan dengan metode AOAC (1990)

Pengaruh suhu pada kelarutan dan pembengkakan

1.0 g sampel ditimbang secara akurat dan kuantitatif dipindahkan ke dalam tabung reaksi yang kering dan ditimbang (W1). Pati kemudian dimasukan di 50 cm3 air suling menggunakan blender. Resultan bubur dipanaskan pada suhu 60°C, 70°C, 80°C dan 90°C masing-masing selama 30 menit dalam bak air (menggunakan suhu diatur air mandi). Campuran didinginkan sampai suhu kamar dan disentrifugasi (500 putaran per menit, selama 15 menit).

Aliquot (5 ml) dari supernatan dikeringkan sampai berat konstan pada 110°C. Residu yang diperoleh setelah pengeringan supernatan mewakili jumlah pati terlarut dalam air. Kelarutan dihitung sebagai g per 100 g sampel secara berat kering. Residu yang diperoleh dari percobaan di atas (setelah sentrifugasi) dengan air itu ditahan itu kuantitatif dipindahkan ke bersih uji kering tabung yang digunakan sebelumnya dan ditimbang dan dicatat sebagai W2.

Swelling of starch = (W2 - W1 ) weight of sample

Kapasitas penyerapan minyak dan air

Kapasitas minyak dan penyerapan air ditentukan dengan metode BEUCHAT (1977). 10 ml air suling atau minyak (Executive Chef Oil, Lever Brothers (Nigeria) Plc, Lagos, Nigeria) ditambahkan ke 1 g sampel, dan dicampur secara menyeluruh dengan mixer Variwhirl (Model A901, salver Kimia. Chicago, IL, USA ) selama 30 s dan didiamkan selama 30 menit. Kemudian volume supernatan tercatat. Massa minyak atau air diserap dinyatakan sebagai gg-1 pati secara berat kering.

Sifat gelatin

Studi gelatin diselidiki, menggunakan metode Coffman dan Garcia (1977). Sampel pati (0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, dan 0,6 g) yang dikombinasikan dengan 5 ml bagian air suling dalam tabung reaksi dan dicampur dengan mixer Variwhirl (Model A901, salver Kimia. Chicago, IL, USA) untuk 5 menit. Tabung reaksi

kemudian dipanaskan selama 30 menit pada 80 ° C dalam air mandi, diikuti dengan pendinginan cepat di bawah air keran dingin. Tabung uji lanjut didinginkan dan diadakan pada 4 ° C selama 2 jam. Konsentrasi gelatin termurah ditentukan sebagai konsentrasi ketika sampel tidak jatuh atau tergelincir dari tabung uji terbalik.

Sifat Lengket

Brabender studi viscographic sampel pati diselidiki menggunakan 80 gl-1 dispersi pati. Sebuah viscoamylograph Brabender (Tipe VA-V, Brabender GmbH, Duisburg, Jerman) dilengkapi dengan sensitivitas cartridge 700 ug digunakan. Bubur dipanaskan dari 30 ° C hingga 95 ° C, dan disimpan pada suhu ini selama 30 menit, sebelum pendinginan sampai 50 ° C. Sebuah kecepatan rotasi konstan 75 putaran per menit dipertahankan dan pemanasan atau pendinginan tingkat adalah 1,5 ° C 〖〗 ^ min (- 1) selama proses berlangsung.

Analisis statistik

Analisis dilakukan dalam rangkap tiga. Analisis varians dilakukan untuk menghitung perbedaan yang signifikan dalam pengobatan sarana, dan LSD (P <0,05) digunakan untuk sarana terpisah (SAS, 1988).

HASIL DAN DISKUSI

Hasil analisis proksimat dari amilopektin, asli dan fraksi amilosa dimodifikasi secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra disajikan pada Tabel 1. Persentase hasil amilosa, dihitung atas dasar pati asli kering 75%, sedangkan amilopektin adalah 11%. Pati terdiri dari dua fraksi, fraksi amilosa, yang merupakan sebagian besar wilayah dan amilopektin fraksi amorf, yang merupakan fraksi kristal. Dalam hal ini, hasil yang diperoleh di sini menunjukkan bahwa Bambarra pati kacang tanah terdiri dari pecahan sebagian besar amorf, dan ini akhirnya mempengaruhi parameter fisika kimia. Nilai-nilai setuju dengan studi sebelumnya pada komposisi kimia dari beberapa pati kacang-kacangan (Hoover dan Manuel, 1996a). Hasil dari asetat amilosa dan teroksidasi amilosa yang 84% dan 74% masing-masing, berdasarkan amilosa asli. Hasil yang lebih rendah di dioksidasi derivatif mungkin dikaitkan dengan degradatif oksidasi ikatan glikosidik di amilosa, suatu perkembangan yang mungkin menyebabkan hilangnya massa. Dalam semua sampel, nilai yang diperoleh untuk protein persentase, abu, serat kasar dan lemak kasar berada di bawah 1%. Hasil ini menetapkan tingkat tinggi kemurnian fraksi pati. Hal ini juga dicatat bahwa beberapa nilai-nilai yang bahkan rendah melampaui pembacaan terdeteksi, ini meminjamkan kepercayaan pada fakta bahwa amilopektin, amilosa dan amilosa diderivatisasi yang murni. Tidak ada perubahan ditandai diamati pada kadar air sampel. Juga oksidasi dan asetilasi tidak mengubah kadar air amilosa asli, mungkin karena mereka disimpan di bawah kondisi yang sama atau tingkat modifikasi itu tidak cukup tinggi untuk menyebabkan perubahan signifikan dalam kadar air dari sampel dibandingkan dengan amilosa asli.

Pengaruh suhu pada peningkatan kekuatan dan kelarutan

Pengaruh suhu pada pembengkakan kekuasaan dan kelarutan amilopektin, asli dan fraksi amilosa dimodifikasi secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra disajikan pada Gambar 1 dan 2. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa pembengkakan kapasitas dan kelarutan semua sampel meningkat dengan peningkatan suhu. Kapasitas maksimal pembengkakan dan kelarutan dalam semua kasus yang diamati pada 90 ° C. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan suhu ditingkatkan penetrasi air ke dalam butiran sampel. Mobilitas termodinamika partikel meningkat karena suhu meningkat, sehingga memfasilitasi penetrasi air ke dalam butiran. Dalam penelitian sebelumnya, (Adebowale dan Lawal, 2002, 2003b) kami telah melaporkan peningkatan pembengkakan kapasitas dengan kenaikan suhu untuk berbagai pati kacang-kacangan. Hal ini juga masuk akal bahwa peningkatan suhu melemahkan intragranular mengikat kekuatan dari kedua derivatif amilosa asli dan dimodifikasi, sehingga memfasilitasi pembengkakan kurang dibatasi dan ditingkatkan pencucian partikel granular yang menyebabkan peningkatan kelarutan. Namun, terbatas bengkak di fraksi amilopektin dapat dikaitkan dengan sifat kristalnya. Susunan kristal dicegah mudah penetrasi air sehingga membatasi baik kapasitas pembengkakan dan kelarutan.

Kapasitas air dan penyerapan minyak

Kapasitas air dan penyerapan minyak dari sampel disajikan pada Gambar 3. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kecenderungan hidrofobik lebih besar dari sifat hidrofilik dalam semua sampel. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kapasitas penyerapan air sangat minim di amilopektin asli, di mana nilai setidaknya 5,5 ml / 10 g sampel tercatat. Air dan penyerapan minyak kapasitas maksimal yang diamati pada amilosa asli. Karena sifat amorf dari amilosa, minyak dan air yang diserap lebih cepat dibandingkan dengan amilopektin kristal. Asetat amilosa memiliki minyak dan penyerapan air kapasitas lebih baik daripada teroksidasi amilosa. Sebelumnya, Sathe dan salunkhe (1981) dan Hoover dan Vasanthan (1994) telah melaporkan peningkatan kapasitas air dan penyerapan minyak berikut asetilasi.

Sifat gelatin

Tabel 2 menyajikan sifat gelatin dari amilopektin, asli dan fraksi amilosa dimodifikasi secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra. Menggunakan konsentrasi gelatin setidaknya (LGC) sebagai indeks dari gelatin, hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan bahwa LGC terendah diamati pada amilopektin dan amilosa tertinggi di teroksidasi. Hal ini juga dicatat bahwa amilopektin membentuk gel pada konsentrasi yang sangat rendah dari 2%. Kekuatan gel dari amilopektin disebabkan kekakuan disediakan oleh alam kristalnya. Daerah kristal ini, baik di dalam butiran bengkak dan dalam larutan berair antara butiran, meningkatkan kekuatan dan kekakuan pati gel. Dalam semua sampel diselidiki, meningkatkan konsentrasi difasilitasi sifat gelatin. Hal ini menunjukkan bahwa interaksi ditingkatkan terjadi antara pasukan mengikat konsentrasi meningkat. Mungkin, pengenalan karbonil dan karboksil kelompok disebabkan antarmolekul tolakan yang terbatas interaksi molekul amilosa teroksidasi, yang menyebabkan penurunan sifat gelatin.

Brabender studi amylographic

Karakteristik Amylographic dari amilopektin, asli dan fraksi amilosa dimodifikasi secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra disajikan pada Tabel 3. suhu lengket awal dari amilosa asli dikurangi dari 70°C hingga 60 ° C dan 65 ° C berikut oksidasi dan asetilasi masing-masing. Di antara sampel, suhu leleh tertinggi diamati pada amilopektin asli. Nilai untuk viskositas puncak selama pemanasan (Pv); viskositas

pasta panas (pada 95 ° C) (Hv); viskositas setelah 30 menit memegang pada 95°C (HV30); Cv: viskositas pasta dingin (pada 50 ° C), mengatur kembali dan kerusakan yang maksimal di amilosa asli.

Memasak pati fraksi bubur dengan menangguhkan dalam air dan meningkatkan suhu secara bertahap meningkatkan viskositas maksimum, yang dikenal sebagai viskositas puncak. Viskositas tetes sebagai pemanasan terus dan akhirnya meningkatkan lagi pada pendinginan. Perubahan dimensi granul dan struktur selama proses memasak disertai dengan perubahan signifikan dalam viskositas dan sifat reologi lainnya. Informasi yang diperoleh dari karakteristik lengket penting ketika mempertimbangkan mereka sebagai komponen dari produk makanan. Amilopektin dipamerkan suhu lengket lebih tinggi karena yang bersifat kristalin tinggi yang menolak gelatinisasi dibandingkan dengan amilosa amorf.

Penurunan nilai lengket dingin asetat dan teroksidasi amilosa menginformasikan bahwa kelompok substituen baru telah diperkenalkan ke dalam derivatif dimodifikasi. Kelompok-kelompok substituen membatasi kecenderungan molekul untuk menyetel kembali setelah pendinginan, sehingga memfasilitasi nilai kemunduran lebih rendah untuk derivatif dimodifikasi.