16 komposisi 3 maltosa, 4 maltotriosa dan 93 tetraosa atau polisakarida
berukuran besar Bigelis 1993. Maltodekstrin dapat dihasilkan dengan hidrolisis dispersi pati secara
enzimatis maupun asam, biasanya dijelaskan dengan nila dekstrosa ekuivalen DE. Nilai DE ini terkait dengan derajat polimerisasi DP dengan formula DE =
100DP. Maltodekstrin didefinisikan sebagai produk dengan nilai DE kurang dari 20, maltodekstrin dengan nilai DE terendah bersifat tidak higroskopis sedangkan
dengan nilai DE tertinggi cenderung menyerap air. Maltodekstrin bersifat lunak dan tidak berasa manis dan sangat baik sumbangannya terhadap sistem pangan
BeMiller dan Whistler 1996.
2. Hidrolisis dengan Asam Klorida
Pembuatan dekstrin dengan hidrolisis asam dilakukan dengan memanaskan bubur pati didalam larutan asam secara perlahan-lahan sampai
pada derajat konversi yang diinginkan. Selanjutnya larutan dinetralisasi kemudian didinginkan dan selanjutnya dikeringkan pada roll panas atau spray dryer
Satterwaite dan Iwinski 1973. Somaatmadja 1984 membuat dekstrinisasi basah dengan katalis asam yaitu dengan merendam pati dalam larutan asam
klorida encer 10 selama 24 jam. Dan setelah asam dipisahkan, pati dikeringkan sampai sisa-sisa asam menguap dan selanjutnya digiling.
Proses dekstrinisasi pati dengan hidrolisis katalis HCl, terlebih dahulu dilakukan proses likuifikasi. Proses likuifikasi asam dilakukan dengan sistem
curah, pada pH 1,8 sampai 2,0 dengan HCl. Pati yang telah diasamkan dipanaskan pada suhu 90
C selama 30 menit kemudian dimasak pada pressure cooker pada suhu 120 – 140
C sampai pemecahan pati menjadi sempurna. Tingkat degradasi pati dapat diukur dari nilai DE dari Produk yang dilikuifikasi,
dikontrol dengan mengatur waktu di pressure cooking. Nilai DE diatas 3 diperoleh dengan mengontrol laju alir didalam alat pengkonpersi. Tujuannya untuk
mendapat produk dengan nilai DE sedang, nilai DE yang rendah akan menghasilkan produk yang akan mengalami retrogradasi. Nilai DE yang tinggi
akan menurunkan produk akhir glukosa Fullbrook 1984. Katalis asam yang sering digunakan dalam proses pembuatan dekstrin
adalah asam klorida. Hal ini disebabkan karena aktivitas HCl yang tinggi, biayanya murah, bersifat volatil. Pada saat proses dekstrinisasi berlangsung
asam diuapkan pada tingkat tertentu dan netralisasi produk kadang diabaikan
17 Kennedy dan Fischer 1984. Konsentrasi HCl yang digunakan tergantung pada
derajat konversi yang diinginkan, untuk praktisnya dapat digunakan 0,1 – 1 Fleche 1985.
3. Pemanasan Kering
Dekstrin yang dihasilkan dengan cara hidrolisis asam atau pemanasan kering roasting disebut pirodekstrin Satterwaite dan Iwinski 1973. Prosesnya
disebut dengan pirodekstrin, yaitu perlakuan pati yang diasamkan kering dengan menggunakan panas Fleche 1985. Prosesnya dilakukan dengan pemanasan
pati kering sambil diaduk, kemudian disemprot dengan asam klorida dan sulfat. Derajat hidrolisisnya tergantung dari waktu, suhu, dan pH dari proses konversi
Smith 1982. Secara umum berdasarkan sifat dan kondisi pembuatannya pirodekstrin
dapat diklasifikasikan menjadi tiga jenis yaitu dekstrin putih, dekstrin kuning dan British gum. Kondisi dan sifat dekstrin disajikan pada Tabel 5 berikut ini.
Tabel 5. Karakteristik dan sifat pirodekstrin
Karakteristik Dekstrin Putih
Dekstrin Kuning Britihs Gum
Suhu Pemanasan C
110 – 130 135 – 160
150 – 180 Waktu pemanasan
jam 3 sd 7
8 sd 14 10 sd 24
Jumlah Katalis Tinggi
Medium Rendah
Kelarutan Rendah – tinggi
Tinggi Rendah-tinggi
Viskositas Rendah – tinggi
Rendah Rendah-tinggi
Warna Putih – krem
Kekuning-kuningan- gelap
Terang – gelap Sumber : Ruterlberg dan Solarek 1984
Jenis pirodekstrin ini berbeda dalam cara perlakuan pati sebelum dipanaskan, cara dan tingkat pemanasan, dan sifaf-sifat produk yang dihasilkan.
Secara umum dekstrin putih dibuat dengan konversi pada suhu rendah dan pH yang tergantung kecepatan proses konversi tanpa pembentukan warna yang
berlebihan. Dekstrin kuning merupakan produk yang terkonversi lebih tinggi yang dibuat dengan kombinasi pH rendah dan suhu yang tinggi. British gum disisi yang
18 lain dikonversi pada pH yang tinggi dan suhu yang tinggi untuk konversinya,
sehingga warna British gum lebih gelap daripada dekstrin putih Wurzburg 1986. Prinsip pembuatan dekstrin adalah menghidrolisis molekul-molekul pati
yang besar menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil. Pemanasan dan penggunaan asam akan menggunting ikatan-ikatan
α-D-glikosidic pada pati sehingga didapatkan monomer-monomer glukosa Smith, 1982. Proses pirokonversi,
pengunaan panas selain untuk pemotongan ikatan α-D-glikosidik juga untuk
mengurangi kadar air pati. Pengurangan air ini akan mencegah proses konversi dekstrin lebih lanjut, dekstrin yang dihasilkan harus segera dikeringkan.
Proses pembuatan dekstrin dengan pemanasan kering dilakukan empat tahap meliputi persiapan bahan, pemanasan pendahuluan, pirokonversi atau
pemanasan lanjut, dan pendinginan. Persiapan bahan
Pada tahap persiapan, pati diberi katalis asam. Jumlah asam yang diberikan tergantung dari sifat pirodekstrin yang diinginkan, kandungan air pati,
jenis pati dan peralatan yang digunakan untuk pengeringan awal dan pemanasan. Biasanya larutan asam disemprotkan ke pati dengan pengadukan
secara horizontal dan vertikal. Pengadukan ini bertujuan untuk mendistribusikan asam ke seluruh bagian pati hingga homogen Wurzburg 1986; Somaatmadja
1970. Pemanasan pendahuluan
Pemanasan pendahuluan dapat dilakukan atau tidak, tergantung dari jenis pirodekstrin yang akan dihasilkan atau peralatan yang digunakan. Tujuan
dari pemanasan pendahuluan untuk mengurangi kandungan air yang terdapat di dalam pati sehingga proses reaksi hidrolisis berkurang. Hal ini penting untuk
pembuatan dekstrin kuning. Berbeda halnya dalam pembuatan dekstrin putih dan British gum, reaksi hidrolisis diperlukan untuk menentukan sifat-sifat produk yang
diinginkan. Pemanasan pendahuluan dapat digabungkan dengan proses pirokonversi yang dilakukan dengan pemanasan pati asam dilakukan secara
lambat, pengadukan yang kuat dan dialirkan udara yang maximum untuk menghilangkan air. Pemanasan pendahuluan juga dapat dilakukan terpisah dari
proses pirokonversi. Pirokonversi
Pirokonversi dilakukan dengan alat pemasakan yang dapat bergerak secara vertikal dan horizontal yang dilengkapi dengan mixer dan alat-alat
19 pengaduk. Panas yang digunakan berupa pemanasan langsung direct heat
maupun dengan sistem jacket pemanas. Suhu dan waktu konversi bervariasi tergantung kepada jenis pirodekstrin
yang dihasilkan dan bentuk alat yang digunakan. Suhu pemanasan bervariasi dari 100 sampai lebih dari 200
C, waktu pemanasan bervariasi dari beberapa menit sampai beberapa jam. Secara umum dekstrin putih cenderung dibuat pada
suhu rendah dan waktu yang singkat sedangkan dekstrin kuning dan British gum memerlukan waktu reaksi yang lama dan suhu yang tinggi. Kadar air dekstrin dari
proses konversi dapat dicapai 0 – 5 Wurzburg 1986. Pendinginan
Dekstrin yang dihasilkan dari proses pirokonversi harus segera didinginkan dengan cara memasukkan dekstrin panas kedalam mixer pendingin
atau konveyor yang dilengkapi dengan jaket pendingin. Tujuan proses pendinginan adalah untuk mencegah konversi lebih lanjut dari dekstrin.
Apabila pH konversi sangat rendah maka dilakukan penetralan asam untuk mencegah konversi lebih lanjut. Netralisasi dilakukan dengan
pencampuran kering yang menggunakan reagen alakali amonium karbonat dan garam fosfat. Kelembaban dekstrin pada akhir konversi berkisar 0,5 sampai 2 –3
. Dekstrin dilembabkan dengan membiarkannya di udara terbuka sampai tingkat kelembaban 5 – 12 sebelum pengemasan Fleche 1985; Wurzburg
1986.
Kimia Konversi
Perubahan - perubahan kimia yang terjadi pada pati selama proses dekstrinisasi adalah kompleks dan belum sepenuhnya dipahami. Terdapat tiga
reaksi kimia yang terjadi yaitu hidrolisis, transglukosidasi dan repolimerisasi Wurzburg 1986.
Reaksi hidrolisis akan mengakibatkan pemotongan ikatan α-D-1,4 dan
α-D-1,6 dalam pati selama tahap pemanasan pendahuluan dan tahap awal proses dekstrinisasi. Dalam reaksi ini akan terjadi penurunan berat molekul pati,
viskositas dan peningkatan gugus reduksi yang disebakan oleh hidrolisis ikatan glikosidik. Mekanisme hidrolisis pati oleh enzim telah dijelaskan dalam proses
likuifikasi dengan α-amilase. Mekanisme hidrolisis dengan asam disajikan pada
Gambar 6.
20
O O
CH
2
OH O
OH OH
O CH
2
OH
OH OH
O O
CH
2
OH O
OH OH
O CH
2
OH
OH OH
O CH
2
OH O
OH OH
O O
O CH
2
O OH
OH O
CH
2
OH
OH OH
HO O
CH
2
OH
OH OH
Transglukosidasi adalah reaksi yang mengakibatkan hilangnya ikatan glukosida
α-D- 1,4 dari proses hidrolisis yang diikuti dengan penggabungan fragmen-fragmen yang dekat dengan gugus bebas yang menghasilkan struktur
bercabang Wurzburg 1986. Transglukosidasi merupakan reaksi yang penting dalam pirodekstrinisasi.
Hal ini mungkin karena reaksi tersebut merupakan reaksi perubahan intermolekul pada beberapa ikatan
α-D-1,4-glikosidik pati asli yang diubah ke ikatan α-D- 1,6. Mekanisme reaksinya disajikan pada Gambar 6 berikut ini.
Gambar 5 Mekanisme reaksi transglukosidasi Satterwaite dan Iwinski 1973. Glukosa dapat mengalami proses polimerisasi pada suhu tinggi dengan
adanya katalis asam. Pembuatan dekstrin kuning membuktikan terjadinya repolimerisasi glukosa. Hal ini diduga dari penurunan kadar gula pereduksi,
kecilnya peningkatan viskositas serta penurunan jumlah dekstrin yang larut dalam campuran 90 etanol dan 10 air. Walaupun proses repolimerisasi ini
belum sepenuhnya diyakini, namun proses ini terjadi dalam pembuatan dekstrin kuning Wurzburg 1986.
Dekstrin kuning dihasilkan dengan pemanasan pati kering yang diasamkan sampai mencapai suhu yang lebih tinggi dari suhu dekstrin putih. Bila
kandungan air turun dibawah 3 , proses hidrolisis tidak lagi berlangsung. sebaliknya molekul-molekul yang terfragmentasi oleh reaksi hidrolisis kembali
membentuk struktur yang bercabang. Pengabungan kembali fragment tersebut bersifat acak. Mekanisme reaksi hidrolisis asam dan repolimerisasi disajikan
pada Gambar 7. Beberapa bukti memperlihatkan bahwa produk dekstrin kuning memiliki
berat molekul yang lebih tinggi dari pati asalnya, tetapi sebagian molekulnya kecil dan kompak membuat dekstrin ini mempunyai viskositas yang sangat rendah.
21 Hidrolisis
Asam Polimerisasi
Panas + Air +
Panas + Asam
Dekstrin Fragment
terhidrolisis Pati
Karena panjang cabang sangat pendek, dekstrin kuning memperlihatkan tidak adanya sifat retrogradasi dalam larutan yang konsentrasinya tinggi Pomeranz
1991. Pada pembuatan British gum, reaksi yang terjadi adalah reaksi hidrolisis pada tahap awal dekstrinisasi. Hidrolisis disebabkan oleh adannya residu air
yang terdapat didalam pati dan sejumlah asam yang terbentuk selama pemanasan, sebagian besar proses transglukosidasi Satterwaite dan Iwinski
1973.
Gambar 6 Mekanisme reaksi hidrolisis asam dan repolimerisasi. Pomeranz 1991
Penggunaan Dekstrin
Dekstrin dapat digunakan dalam industri pangan dan non pangan. Dalam bidang pangan dekstrin digunakan sebagai pembentuk film dan edible adhesive
untuk menggantikan gum arab pada produk-produk tertentu seperti pelapis kacang dan candy. Dekstrin juga digunakan sebagai bahan pengisi dan
pembawa aroma yang disemprot kering Smith 1982. Dekstrin dapat juga digunakan sebagai bahan enkapsulasi BeMiller dan whistler 1996.
22 Maltodeksrin dalam industri pangan dimanfaatkan untuk meningkatkan
penerimaan konsumen terhadap produk pangan cair, sebagai bahan pembantu dalam proses pengeringan dengan pengeringan semprot, dan maltodekstrin DE
rendah dapat digunakan sebagai bahan pengisi dan aditif dalam proses pengeringan bahan makananan yang besifat higroskopis Bigelis 1993.
Penggunaan dekstrin dalam bidang non pangan meliputi industri bahan perekat, industri kertas dan tekstil dan farmasi Satterwaite dan Iwinski 1973;
Somaatmadja 1984. Dekstrin mempunyai daya rekat yang sangat baik sehingga banyak
digunakan dalam pembuatan berbagai perekat seperti glokul, glotun dan sebagainya. Perekat lem yang dihasilkan dari dekstrin dapat dicampurkan
dengan berbagai resin sintetik pada pH netral utnuk menghasikan perekat karton yang dilapisi berbagai bahan seperti alumminium foil. Dekstrin ini juga dapat
digunakan untuk perekat rokok BAT dan Faroka Somaatmadja 1984. Selain itu dekstrin kuning dapat dijadikan sebagai perekat yang lembab pada prangko,
label dan amplop Pomeranz 1991. Dalam industri kertas desktrin digunakan sebagai bahan pelapis dan membentuk permukaan yang halus.
Dalam industri farmasi, dekstrin digunakan sebagai carrier atau pembawa. Hal ini disebabkan karena dekstrin mudah larut dalam air dingin,
sehingga tablet yang menggunakan dekstrin mudah larut dalam air ludah bila tablet tersebut dimakan Somaatmadja 1984.
Dalam industri tekstil, dekstrin digunakan dalam finishing kain mori kain putih dimana apabila hendak dicetak harus dihilangkan kanjinya terlebih dahulu.
Penghilangan dekstrin dalam kain putih lebih mudah dilakukan dibandingkan dengan penggunaan pati polisakarida. Dekstrin dapat dihilangkan dengan air
dingin, sedangkan pati dihilangkan dengan air panas dan sedikit asam klorida Somaatmadja 1984.
BAHAN DAN METODOLOGI PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia, Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Teknik Kimia, Bioindustri, LDIT
Departemen Teknologi Industri Pertanian dan Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi Institut Pertanian Bogor. Penelitian ini dilaksanakan 24 bulan sejak
Februari 2004.
Bahan dan Alat
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah batang kelapa sawit yang berasal dari peremajaan PTPN 2 Gohor Lama Kabupaten Langkat
Universitas Sumatera Utara, berumur 25 tahun dan varitas Tenera. Selain itu digunakan juga pati sagu industri kecil Kedung Halang Bogor dan tapioka
komersial Pabrik Budi Bogor sebagai pembanding. Enzim yang digunakan adalah
α-amilase dengan merek dagang Termamyl Novo dan HCl katalis proses hidrolisis.
Bahan kimia analisa yang digunakan untuk penelitian ini adalah H
2
SO
4
, H
2
BO
3
, NaOH, Pereaksi KI Kadar amilosa, pereaksi Somoygi kadar pati, larutan lugol, larutan iod, larutan kanji, DNS, kertas saring Whatman No. 41,
alkohol dan akuades. Peralatan dan instrumentasi yang digunakan adalah pemarut, ember, kain
saring dan plastik, blender alat ekstraksi. Peralatan proses desktrinisasi adalah water bath shaker
, ruang asam, pengaduk kaca dan sarung tangan. Peralatan analisa yang digunakan antara lain labu Kjeldahl, Soxhlet, Oven, Biuret,
desikator, spektrofotometer UV 200 S, penangas air, pH meter, mixer, mikropipet, pengaduk magnetik, saringan 80 mesh, timbangan kasar, timbangan
analitis, Brookfield viscometer, tanur, pinggan datar, Kett whitenessmeter, Brabender viscoamilograf, cawan porselin, dan peralatan gelas lainya.
24
Metode Penelitian
Penelitian ini terdiri lima tahap, yaitu ekstraksi pati kelapa sawit, karakterisasi pati kelapa sawit, sagu dan tapioka. Selanjutnya dekstrinisasi pati
kelapa sawit, sagu dan tapioka dilakukan melalui hidrolisis enzimatis dan asam. Pada proses dekstrinisasi dilakukan pengamatan waktu dekstrinisasi. Waktu
proses tersebut digunakan dalam pembuatan dekstrin dan selanjutnya karakterisasi produk dekstrin.
Ekstraksi Pati Kelapa Sawit.
Pembuatan pati kelapa sawit dilakukan dengan membelah batang kelapa sawit kemudian memisahkan kulit keras dan empelurnya. Empelur tersebut
diserut hingga jadi serbuk kayu. Serbuk kayu ditambah air, selanjutnya diperas kemudian disaring dengan kain saring. Ampasnya dibuang sedangkan air yang
mengandung pati diendapkan selama 3 jam, kemudian dihasilkan pati basah. Pati basah tersebut dicuci dengan menambahkan air dan diendapkan selama 3
jam kemudian pati basah tersebut dikeringkan dengan oven pada suhu 50 C
sampai kadar air pati menjadi ±10 . Proses pembuatan pati kelapa sawit dapat dilihat pada Gambar 7. Pohon kelapa sawit yang dipotong serbuk gergajiannya
diuji dulu kandungan patinya yaitu dengan penambahan air dan diremas dan disaring selanjutnya diendapkan pada erlenmeyer 250 ml. Jika mengandung pati
proses ekstraksi dilanjutkan.
Karakterisasi Pati
Pati kelapa sawit yang diperoleh dari ekstraksi batang kelapa sawit, dikarakterisasi meliputi komposisi kimia kadar air, kadar abu, kadar serat, kadar
protein, kadar lemak, kadar amilosa dan kadar pati, sifat fisik derajat putih, bentuk dan ukuran granula pati dan sifat amilografi demikian juga dilakukan
terhadap pati sagu dan tapioka. Tata cara analisa dapat dilihat pada Lampiran 1.
Pengaruh waktu Proses Terhadap Laju Dekstrinisasi
Penentuan waktu proses dekstrinisasi hidrolisis pati secara enzimatis dan asam disajikan pada Gambar 8 dan 9. Untuk masing-masing proses dekstrinisasi
pengamatan waktunya dilakukan setiap 15 menit sekali selama tiga jam kemudian dianalisa kadar gula pereduksi dan total gulanya kemudian dihitung
25 nilai DE dan DP. Pengamatan ini dilakukan pada saat kondisi substrat dalam
bentuk hidrolisat pati. Inaktivasi untuk desktrin enzimatis dilakukan dengan penambahan NaOH
0,1 N kemudian dinetralkan dengan penambahan HCl 0,1 N, sedangkan dalam proses hidrolisis asam, penghentian proses hidrolisis dilakukan dengan
penambahan NaOH 0,1N sampai pH hampir mendekati netral.
Gambar 7 Tahapan proses ekstraksi pati kelapa sawit Modifikasi Ginting 1995
Penghancuranpenyerutan Batang Kelapa Sawit
Pembelahan
air Pemerasan dan penyaringan
Ampas kasar Filtrat pati terlarut
Pengendapan selama 3 jam Pati Basah
Pencucian Pengendapan selama 3 jam
Pati Pengeringan 24 jam
suhu 50 C
Pati Kering air
Kulit kayu
air Pembuangan air
Pembuangan air
26
Proses Pembuatan Dekstrin
Pada penelitian ini akan dikaji pengaruh proses dekstrinisasi pati kelapa sawit hidrolisis enzim dan asam terhadap produk dekstrin yang dihasilkan,
sebagai pembanding digunakan pati sagu dan tapioka.
1. Dekstrinisasi dengan Hidrolisis enzimatis