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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
EaganPress Handbook Series. USA
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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:
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
(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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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%.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
Lehninger AL. 1993. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid 1. Thenawidjaja M, Penerjemah; Jakarta :
Erlangga. Terjemahan dari : Principles of Biochemistry
Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia Jakarta.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS201
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.
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS201
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
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS201
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
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.
EaganPress Handbook Series. USA
Tjokroadikoesoemo S, 1985. HFS dan Industri Ubi Kayu Lainnya. PT Gramedia Jakarta. 51
TeknologiPatidanGulaHibahPenulisanBukuAjarTenagaAkademikUNHAS2011
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