MODIFIKASI KIMIA HASIL DAN PEMBAHASAN

36 analisis tersebut, kadar pati murni dari pati ubi jalar putih yang dihasilkan sebesar 81 dengan kadar amilosa sebesar 14.1. Gambar 12 menunjukkan grafik suhu gelatinisasi dan viskositas pati ubi jalar putih tanpa modifikasi dengan menggunakan Brabender Amylograph. Berdasarkan grafik tersebut, diperoleh suhu awal gelatinisasi sebesar 75 ˚C, suhu puncak gelatinisasi sebesar 82 ˚C, dan viskositas maksimumnya sebesar 710 BU. Setelah mencapai suhu puncak gelatinisasi, viskositas pati menurun sehingga grafiknya menurun. Viskositas pati tersebut menurun setelah mencapai viskositas puncak saat pengaturan suhu 95 ˚C pada Brabender Amylograph karena ikatan hidrogen pada granula pati melemah sehingga granula yang telah mengembang bersama-sama dengan ikatan hidrogen menjadi pecah dan hancur menyebabkan air yang semula berada di dalam granula pati ikut keluar mengakibatkan viskositas menjadi menurun Wurzburg, 1989. Gambar 12. Hasil grafik Brabender Amylograph pati tanpa modifikasi

C. MODIFIKASI KIMIA

Hidrolisis asam merupakan tahap modifikasi awal yang dilakukan sebelum modifikasi ikatan silang. Hal ini dikarenakan pati yang telah terikat silang memiliki granula yang tahan terhadap kondisi asam, sedangkan hidrolisis asam tersebut berfungsi mengontrol jumlah amilosa yang keluar dari 37 granula agar menghasilkan tingkat gel yang lebih baik Anonim, 2005. Dengan adanya ikatan silang, dapat menjaga bentuk granula tetap utuh agar tidak mudah kehilangan viskositas akibat pecahnya granula. Selain itu, ikatan silang dapat meningkatkan daya tahan granula akibat gesekan pada tahap pre- gelatinisasi. Hasilnya dapat dilihat pada uji viskositas melalui grafik Brabender Amylograph , dapat dilihat pada Gambar 13 yang menunjukkan bahwa grafik pati tanpa modifikasi memiliki puncak gelatinisasi yang tidak stabil, sedangkan pati yang termodifikasi kimia memiliki puncak gelatinisasi yang stabil. Pati tanpa modifikasi memiliki viskositas maksimum yang menurun setelah mencapai puncak gelatinisasi, sedangkan pati yang termodifikasi kimia memiliki viskositas maksimum yang stabil. Keterangan : 22 S = A2B2S, 24 S = A2B4S, 32 S = A3B2S, 34 S = A3B4S, 42 S = A4B2S, 44 S = A4B4S, S = S, NS = A0B0 Gambar 13. Grafik Brabender Amylograph pati termodifikasi dan tanpa modifikasi yang menunjukkan kisaran suhu gelatinisasi dan viskositas maksimum Hidrolisis asam pada penelitian ini menggunakan asam kuat HCl sebagai pereaksinya. Modifikasi asam ini dapat mengubah sifat fisik dan kimia pati tanpa merusak struktur granula pati tersebut Wang et al., 2003. Reaksi 38 tersebut dipengaruhi oleh konsentrasi asam, waktu reaksi, dan suhu Wang et al. , 2003. Konsentrasi HCl yang digunakan dalam modifikasi ini adalah 0.1 N karena dalam pembentukan gel dengan tingkat kekerasan yang tinggi, dibutuhkan hidrolisis asam menggunakan asam kuat dengan konsentrasi yang lemah. Menurut penelitian Wang et al. 2003, pati tanpa modifikasi memiliki kekerasan gel jauh lebih rendah dibandingkan pati yang dihidrolisis asam. Namun, jika konsentrasi asam yang digunakan terlalu tinggi, maka kekerasan gel yang dihasilkan semakin rendah. Kekerasan gel yang menurun tersebut akibat rendahnya jumlah molekul amilosa yang memiliki berat molekul besar. Berdasarkan penelitiannya, kekerasan gel pati jagung yang menggunakan HCl 1 N sebesar 776 gf, dengan HCl 0.06 N sebesar 1089 gf, sedangkan pati tanpa modifikasi sebesar 472 gf. Setelah perlakuan modifikasi asam, maka dilakukan modifikasi ikatan silang untuk setiap variasi perlakuan dimana menggunakan pereaksi kimia sodium tripolifosfat STPP sebagai pereaksi kimia ikatan silang karena pereaksi ini lebih mudah diperoleh dibandingkan sodium trimetafosfat STMP. Selain itu, STPP lebih murah dibandingkan STMP. Menurut Muhammad et al. 1999, hasil terbaik dari pati yang dimodifikasi dengan menggunakan kedua pereaksi tersebut adalah campuran STMP dan STPP dibandingkan kedua pereaksi tersebut digunakan secara masing-masing. Sifat pati terikat silang dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi pereaksi kimia, kondisi reaksi seperti variasi pH, temperatur, dan kecepatan pengadukan Wurzburg, 1989. Pati yang telah dimodifikasi secara kimia kemudian dianalisa kadar amilosa, kekerasan gel, suhu gelatinisasi, viskositas maksimum, dan derajat pembengkakan. 1 Kadar Amilosa Pengujian kadar amilosa ini didasarkan pada terjadinya hidrolisis pati oleh asam pada saat modifikasi asam menggunakan HCl 0.1N. Molekul yang terhidrolisis adalah molekul amilosa dan amilopektin, dimana HCl memotong secara acak rantai pada amilosa dan amilopektin yang memiliki berat molekul besar sehingga menghasilkan rantai-rantai 39 yang lebih pendek, yaitu memiliki berat molekul yang lebih kecil French, 1984. Menurut Osman 1972, percabangan amilopektin akan mencegah terjadinya ikatan intermolekuler yang diperlukan untuk pembentukan gel, sedangkan amilosa mempermudah dalam pembentukan ikatan intermolekuler menjadi struktur jaringan tiga dimensi pada konsentrasi rendah. Potongan yang memiliki berat molekul kecil akibat hidrolisis pati dapat memudahkan penggabungan dari rantai molekul linier amilosa sehingga mempermudah dalam pembentukan gel French, 1984. Penggabungan tersebut akan menghasilkan gel pati melalui pembentukan jaringan tiga dimensi dari molekul pati akibat tarik-menarik antara rantai lurus dari amilosa dan antara molekul dengan ikatan hidrogen dari molekul air Meyer, 1973. Pernyataan tersebutlah yang juga mendasari dilakukannya penentuan kadar amilosa. Pada penelitian ini dilakukan penentuan kadar amilosa setelah perlakuan modifikasi asam dan modifikasi ikatan silang serta dilakukan juga penentuan kadar amilosa untuk pati terikat silang tanpa termodifikasi asam S dan pati tanpa modifikasi A0B0 sebagai perbandingan sebanyak dua kali ulangan. Hasilnya ditunjukkan pada Gambar 14 dimana pati tanpa modifikasi A0B0 dan pati terikat silang tanpa modifikasi asam S memiliki kadar amilosa yang lebih rendah dibandingkan yang dimodifikasi asam, yaitu sebesar 14.1 pada A0B0 dan 21.7 pada S. Berdasarkan hasil uji ANOVA Lampiran 4, terdapat perbedaan nyata p0.05 antara kadar amilosa pati terikat silang termodifikasi asam dengan tanpa termodifikasi asam dan pati tanpa modifikasi pada taraf kepercayaan 95. Hal ini terjadi karena adanya asam yang menghidrolisis sebagian amilopektin menjadi amilosa. Pernyataan ini didukung oleh Kerr 1950 diacu dalam Wurzburg 1989 bahwa amilopektin lebih mudah terhidrolisis dibandingkan amilosa sehingga sampel yang telah dimodifikasi asam mengalami peningkatan kadar amilosa. 40 32.4 34.2 33.6 34.6 35.5 36.6 21.7 14.1 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 A2 B2 S A2 B4 S A 3B 2S A 3B 4S A 4B 2S A 4B 4S S A 0B Sampel K a d a r a m ilo s a b k Gambar 14 menunjukkan adanya kecenderungan peningkatan kadar amilosa terhadap peningkatan pH dan waktu inkubasi, ditunjukkan dengan adanya perbedaan nyata p0.05 dari hasil uji ANOVA. Hal tersebut mungkin disebabkan adanya beberapa bagian amilosa terhidrolisis menjadi gula akibat pengaruh pH yang terlalu rendah dan waktu inkubasi yang semakin lama menyebabkan fragmen linier amilopektin menjadi terpisah- pisah menjadi amilosa. Berdasarkan klasifikasi dari IRRI International Rice Research Institute , kadar amilosa bahan berpati digolongkan menjadi tiga, yaitu amilosa rendah 20, amilosa sedang 20-25, dan amilosa tinggi 25. Dengan demikian, berdasarkan hasil kadar amilosa, pati tanpa modifikasi termasuk golongan amilosa rendah, pati terikat silang tanpa modifikasi asam termasuk golongan amilosa sedang, dan pati terikat silang termodifikasi asam termasuk golongan amilosa tinggi. Gambar 14. Kadar amilosa pati termodifikasi dan pati tanpa modifikasi 2 Kekerasan Gel Kekuatan gel dikelompokkan dalam dua jenis, yaitu pengukuran kekerasan gel dan daya pecah gel Malz, 1961. Kekerasan gel merupakan besarnya beban untuk melakukan deformasi gel sebelum terjadi 41 pemecahan gel atau kerusakan gel. Semakin besar kekerasan gel, maka gel semakin sulit melakukan deformasi. Daya pecah gel merupakan batas elastisitas gel atau besarnya daya tahan gel terhadap deformasi Elliason, 1986. Pada penelitian ini hanya dilakukan pengukuran kekuatan gel dalam hal kekerasan saja karena produk bubur gel ini bukanlah berbentuk gel seperti agar-agar. Berdasarkan penelitian Wang et al. 2003, kekerasan gel paling rendah terjadi pada pati termodifikasi asam yang memiliki molekul amilosa dengan berat molekul besar berada dalam jumlah rendah. Rendahnya berat molekul besar diakibatkan terhidrolisisnya sebagian amilosa yang memiliki berat molekul besar oleh asam yang terlalu tinggi konsentrasinya sehingga menghasilkan amilosa dengan berat molekul yang lebih kecil. Selain itu, sebagian amilopektin juga ikut terhidrolisis menjadi amilosa. Dengan demikian, kadar amilosa yang diperoleh terdiri dari molekul dengan berat molekul besar dan berat molekul kecil, hanya bervariasi dalam proporsinya. Hal inilah yang menjadi alasan bervariasinya kekerasan gel Gambar 15 pada pati yang memiliki kadar amilosa relatif sama Gambar 14. Konsentrasi yang digunakan dalam pengukuran kekerasan gel tersebut sebesar 12 karena menurut Erungan 1991, pada konsentrasi pati termodifikasi asam 12, kekerasan gel meningkat dengan meningkatnya waktu inkubasi, sedangkan pada konsentrasi 15 dan 18, kekerasan gel akan menurun dengan meningkatnya waktu inkubasi. Pengujian kekerasan gel dilakukan dengan menggunakan Texture Analyzer -XT2i. Gambar 15 menunjukkan bahwa kekerasan gel pati meningkat pada pH 2, dibuktikan berdasarkan uji ANOVA Lampiran 5, yaitu terdapat perbedaan nyata p0.05 antara pati termodifikasi asam pH 2 dengan pati lainnya pada taraf kepercayaan 95. Gambar 15 juga menunjukkan adanya kecenderungan kekerasan gel semakin meningkat dengan semakin menurunnya pH dan meningkatnya waktu inkubasi pada modifikasi asam. Hasil tersebut diperkuat oleh penelitian Erungan 1991, dimana semakin 42 56.0 68.3 40.8 43.6 38.0 40.7 35.2 35.9 10 20 30 40 50 60 70 80 A2 B2 S A 2B 4S A3 B2 S A3 B4 S A 4B 2S A4 B4 S S A 0B Sampel K e k e ra s a n g e l g ra m f o rc e rendah pH, maka semakin tinggi kekerasan gelnya pada suhu inkubasi 35ºC. Hal ini terjadi akibat terpisahnya fragmen linier amilopektin selama perlakuan hidrolisa sehingga fragmen-fragmen tersebut saling berjajar antar sisi untuk membuat kristal dengan ikatan antar rantai yang kuat. Penggabungan tersebut akan menghasilkan gel pati melalui pembentukan jaringan tiga dimensi dari molekul pati akibat tarik-menarik antara rantai linier dan antara molekul dengan ikatan hidrogen dari molekul air Meyer, 1973. Pemilihan pati yang dimodifikasi fisik ditentukan berdasarkan kekerasan gel, dimana memiliki kekerasan gel di atas 50gf. Pemilihan tersebut berdasarkan penampakan gel yang dapat dilihat pada Gambar 16. Gambar 15. Kekerasan gel pati termodifikasi dan tanpa modifikasi a b Gambar 16. a Penampakan gel dengan kekerasan gel di bawah 50gf b Penampakan gel dengan kekerasan gel di atas 50gf 43 78 77 81 80 79 76 78 75 91 87 99 97 96 96 91 82 20 40 60 80 100 120 A2 B2S A2 B4S A3 B2S A3 B4S A4 B2S A4B 4S S A0 B0 Sampel Su h u o C Suhu Awal Gelatinisasi Suhu Puncak Gelatinisasi 3 Suhu Gelatinisasi dan Viskositas Berdasarkan Gambar 17, suhu awal gelatinisasi pati tanpa modifikasi A0B0 maupun pati yang termodifikasi tidak terlihat selisih yang begitu jauh, yaitu memiliki kisaran 75 ˚C-81˚C. Namun, hasil uji ANOVA Lampiran 6a menunjukkan bahwa suhu awal gelatinisasi pati A0B0 berbeda nyata p0.05 pada taraf kepercayaan 95 dengan pati termodifikasi kimia, kecuali pada pati A4B4S. Selain itu, kenaikan suhu awal gelatinisasi terjadi pada perlakuan pH 3 2 jam dan 4 jam berdasarkan hasil ANOVA. Suhu puncak gelatinisasi antara pati tanpa modifikasi A0B0 dan pati termodifikasi terlihat jelas, dimana pati tanpa modifikasi A0B0 memiliki suhu puncak gelatinisasi sebesar 82 ˚C, sedangkan pati yang termodifikasi memiliki suhu puncak gelatinisasi sebesar 87 ˚C-99˚C. Lampiran 6b menunjukkan pati A0B0 memiliki perbedaan nyata dengan suhu puncak gelatinisasi pati termodifikasi kimia p0.05 pada taraf kepercayaan 95. Begitupula yang terjadi antara pati termodifikasi kimia, dimana ada yang berbeda nyata dan tidak berbeda nyata Lampiran 6b. Dengan adanya perlakuan ikatan silang, maka suhu puncak gelatinisasi pati menjadi semakin meningkat karena sulitnya granula tersebut pecah. Gambar 17. Suhu awal gelatinisasi dari pati ubi jalar putih yang telah dimodifikasi asam dan ikatan silang 44 Begitupula yang terlihat dari viskositas maksimum antara pati yang termodifikasi dengan yang tidak dimodifikasi. Pati yang tidak dimodifikasi A0B0 memiliki viskositas paling rendah jika dibandingkan dengan yang dimodifikasi. Hal tersebut sesuai dengan pernyataan dari Anonim b 2005 yang menyatakan bahwa efek utama dari reaksi ikatan silang adalah peningkatan suhu gelatinisasi, perubahan viskositas, perubahan karakter dari larutan pati, dan penurunan kesensitifitas dari adanya tekanan. Besar viskositas maksimum antara pati yang termodifikasi dengan berbagai perlakuan memiliki variasi tingkat viskositas. Tingkat kekerasan gel diduga ada kaitannya dengan viskositas maksimum. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa pati yang memiliki kekerasan gel tinggi, cenderung memiliki viskositas maksimum tinggi, tetapi tidak sebaliknya karena viskositas maksimum yang tinggi belum tentu selalu berbentuk gel. Gambar 18 menunjukkan bahwa lama waktu inkubasi berpengaruh terhadap viskositas maksimum, dimana waktu inkubasi 2 jam memiliki viskositas maksimum yang lebih rendah dibandingkan dengan waktu inkubasi 4 jam. Hal ini menunjukkan dengan semakin lama waktu inkubasi, maka viskositas maksimum semakin meningkat akibat semakin banyaknya cabang amilopektin yang terhidrolisis menjadi amilosa sehingga menyebabkan kekerasan gel yang juga semakin meningkat, tentunya karena adanya amilosa dengan berat molekul yang tinggi dalam jumlah yang banyak. Variasi pH juga mempengaruhi viskositas maksimum, tetapi berkaitan dengan kesinergisan antara pH pada modifikasi asam dengan reaksi ikatan silang yang terjadi. Hasil maksimum dari kesinergisan tersebut terjadi pada pH 2 yang memiliki nilai Brabender Unit BU terbesar. Berdasarkan Gambar 12, kekerasan gel terbesar adalah pati A2B2S dan pati A2B4S. Kedua pati tersebut juga memiliki viskositas maksimum yang paling tinggi diantara pati termodifikasi asam terikat silang, yaitu masing-masing sebesar 1420 BU dan 1510 BU p0.05;Lampiran 7. Jika dibandingkan dengan viskositas maksimum seluruh pati, pati S memiliki 45 1420 1510 755 940 720 1345 1455 710 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 A2 B2 S A2 B4 S A3 B2 S A 3B 4S A4 B2 S A4 B4 S S A 0B Sampel V isk o s it as m a ks im u m B U viskositas maksimum yang lebih tinggi dari pati A2B2S, tetapi tidak memiliki kekerasan gel yang tinggi, yaitu hanya sebesar 35.2gf. Oleh karena itu, pati S tidak dipilih untuk perlakuan selanjutnya, yaitu pre- gelatinisasi. Gambar 18. Viskositas maksimum pati termodifikasi dan tanpa modifikasi Gambar 13 menunjukkan bahwa pati yang mengalami ikatan silang memiliki viskositas yang lebih stabil setelah terjadinya peningkatan grafik gelatinisasi. Peningkatan grafik tersebut menunjukkan bahwa dengan adanya ikatan silang, viskositas pati akan terus meningkat dan bertahan sehingga tidak mengalami penurunan viskositas. Titik dimana grafik mulai stabil inilah yang menjadi dasar dari penentuan suhu puncak gelatinisasi dan viskositas maksimum. Lain halnya pada pati tanpa modifikasi A0B0 yang memiliki grafik turun secara drastis setelah mencapai suhu puncak gelatinisasi. 4 Derajat Pembengkakan Derajat pembengkakan adalah berat endapan granula yang membengkak setiap gram pati kering Sasaki dan Matsuki, 1998. Berdasarkan Gambar 19, pati tanpa modifikasi A0B0 memiliki penurunan derajat pembengkakan pada suhu 100 ˚C. Hal ini dikarenakan 46 setelah mencapai suhu gelatinisasi, maka pati alami akan menurun viskositasnya akibat pemanasan yang kontinyu diatas suhu gelatinisasi sehingga ikatan hidrogen yang menjaga bentuk granula yang sudah mengembang akan bersama-sama pecah dan hancur yang mengakibatkan viskositas menjadi menurun Wurzburg, 1989. Pati terikat silang termodifikasi asam dan pati terikat silang memiliki peningkatan derajat pembengkakan sampai suhu mencapai 100 ˚C. Hal ini terjadi akibat terjadinya ikatan silang, yaitu jembatan antara molekul yang membentuk jaringan makromolekul yang kaku dan kuat, menyebabkan struktur granula pati sulit dirusak sehingga air di dalam granula tetap terjaga di dalam granula. Akan tetapi, pada suhu di bawah 100 ˚C, pati terikat silang termodifikasi asam memiliki derajat pembengkakan yang lebih rendah dibandingkan pati tanpa modifikasi A0B0. Menurut Swinkels 1985, granula yang termodifikasi asam memiliki derajat pembengkakan lebih rendah dibandingkan pati tanpa modifikasi akibat terhidrolisisnya daerah amorf yang rentan akan asam sehingga daerah amorf yang bersifat mudah menyerap air tersebut tidak berfungsi dengan baik dalam menyerap air. Oleh karena itu, pati terikat silang tanpa termodifikasi asam tetap memiliki derajat pembengkakan lebih tinggi dibandingkan pati terikat silang termodifikasi asam pada suhu di bawah 100 ˚C. Pati terikat silang tanpa termodifikasi asam memiliki derajat pembengkakan lebih tinggi dibandingkan pati tanpa modifikasi akibat air yang memasuki daerah amorf sulit untuk keluar lagi karena adanya jembatan ikat silang antara molekul di dalam pati dengan fosfor yang dapat mempertahankan struktur granula meskipun dalam suhu yang semakin meningkat. Namun, derajat pembengkakan yang tinggi bukan berarti memiliki tingkat kekerasan gel yang tinggi, melainkan memiliki tingkat kekerasan gel yang rendah. Hal ini disebabkan dengan semakin banyaknya air yang diserap, maka gel pun menjadi lebih encer. 47 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12 12.5 13 13.5 14 14.5 15 15.5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 suhu o C d e ra jat p e m b en g kaka n g g b asis k e ri n g A2B2S A2B4S A3B2S A3B4S A4B2S A4B4S S A0B0 Gambar 19. Grafik derajat pembengkakan gg basis kering pati modifikasi dan tanpa modifikasi diberbagai suhu D. MODIFIKASI FISIK Modifikasi fisik yang dilakukan pada penelitian ini adalah pre- gelatinisasi pati, dimana produk bubur gel ini dapat bersifat instan karena terjadinya keporosan pada granula pati sehingga mudah direhidrasi tanpa harus mengalami proses pemasakan. Pre-gelatinisasi ini menggunakan drum dryer yang prinsip kerjanya terlampir pada Lampiran 9. Terdapat lima variabel yang berkaitan dengan operasi dari drum dryer, yaitu tekanan uap, kecepatan putaran drum, jarak antara kedua drum, jarak antara drum dengan bahan pangan, dan kondisi bahan pangan konsentrasi dan karakter fisik bahan Kalogianni et al., 2002. Tekanan uap merupakan media penghantar panas yang digunakan untuk penyediaan panas ke permukaan silinder. Kecepatan putaran drum menentukan kontak antara film dengan permukaan drum panas. jarak antara kedua drum menentukan ketebalan lapisan film yang terbentuk. Jarak antara drum dengan bahan pangan dan kondisi bahan pangan merupakan salah satu faktor yang menentukan kelembaban dari bahan pangan dan karakteristik pati yang telah dipre- gelatinisasi tersebut. 48 Pati pre-gelatinisasi Gambar 20 dihaluskan dengan blender agar dapat tercampur rata dengan penambahan gula halus dan garam, yaitu dengan perbandingan pati : gula halus : garam sebesar 3 : 1 : 0.1 yang kemudian diaduk secara merata sehingga terbentuklah produk. Penambahan gula halus dan garam bertujuan untuk meningkatkan citarasa produk karena secara alami pati memiliki rasa tawar. Penambahan tersebut dilakukan setelah tahap pre- gelatinisasi untuk menghindari terjadinya kelengketan dan pencoklatan akibat adanya penambahan gula jika dilakukan sebelum pre-gelatinisasi. Gambar 20. Pati pre-gelatinisasi yang belum dihaluskan

E. KARAKTERISTIK DUA PRODUK UNGGULAN