Gelatinisasi Pati Pengaruh Proses Pemanasan terhadap Gelatinisasi dan Retrogradasi Pati

22

2.4. Pengaruh Proses Pemanasan terhadap Gelatinisasi dan Retrogradasi Pati

Gelatinisasi dan retrogradasi merupakan fenomena yang paling penting dari pati dan sangat berkaitan dengan sifat fungsional pati. Studi mengenai gelatinisasi dan retrogradasi pati dapat juga menjelaskan hubungan antara struktur dan sifat fungsional pati.

2.4.1. Gelatinisasi Pati

Granula pati alami bersifat tidak larut dalam air, namun dapat menjadi larut dalam air bila suspensi pati dipanaskan di atas suhu gelatinisasinya. Bila pati disuspensikan dalam air yang berlebih dan dipanaskan pada suhu dan waktu tertentu, maka granula pati secara berangsur-angsur mengalami perubahan yang bersifat ireversibel, artinya tidak dapat kembali pada kondisi granula semula. Gelatinisasi pati ditandai dengan terjadinya pengembangan swelling granula pati, peluruhan melting dari bagian kristalit, hilangnya sifat birefringence, peningkatan kekentalan dan peningkatan kelarutan pati Gambar 11. Suhu awal terjadinya gelatinisasi yang teramati dipengaruhi oleh konsentrasi pati, metode analisis, jenis pati dan keseragaman ukuran granula pati. Mekanisme gelatinisasi pati tersebut dapat dipelajari dengan beberapa teknik, yaitu dengan menggunakan instrumen viskometer, mikroskop optik, mikroskop elektron, difraksi sinar X, Differential Scanning Calorimetry DSC, Nuclear Magnetic Resonance NMR spectroscopy dan X-ray scatting Liu 2005. DSC digunakan untuk analisis termal dalam menentukan transisi kristali- nitas pati yang diakibatkan oleh penambahan panas Schenz dan Davis 1998. Pemecahan kristal pati adalah reaksi endotermik karena dibutuhkan sejumlah energi yang dapat diserap untuk memutuskan ikatan antara molekul. Perubahan panas dapat dideteksi dengan membandingkan panas yang diserap oleh sampel pati dengan referensi kosong. DSC dapat digunakan untuk mengamati dan mengu- kur suhu dan besarnya entalpi pada saat pati mulai mengalami pelelehan. Dalam proses gelatinisasi pati ini, granula pati secara berangsur-angsur mengalami pengembangan swelling dengan meningkatnya suhu pemanasan. Pengembangan granula pati terjadi karena molekul-molekul air masuk ke dalam granula pati dan terperangkap pada susunan molekul-molekul amilosa dan amilo- pektin. Dengan naiknya suhu suspensi pati, maka granula pati semakin membesar. 23 Gambar 11. Perubahan granula pati alami: I selama proses gelatinisasi, terjadi pengembangan IIa pelepasan amilosa IIb, retrogra- dasi, proses penggabungan kembali rantai linear pati setelah dekristalisasi akibat gelatinisasi Srichuwong 2006 Mekanisme pengembangan tersebut disebabkan ikatan-ikatan hidrogen yang menghubungkan molekul-molekul amilosa dan amilopektin semakin melemah dengan meningkatnya suhu pemanasan, sehingga mengganggu kekompakan gra- nula pati. Di sisi lain, dengan meningkatnya suhu, maka molekul-molekul air mempunyai energi kinetik yang lebih tinggi sehingga dengan mudah berpenetrasi ke dalam granula pati. Dengan demikian, bila suhu suspensi pati meningkat, maka air akan terikat secara simultan dalam molekul amilosa dan amilopektin yang mengakibatkan pengembangan ukuran granula pati tersebut. Setelah pengem- bangan granula mencapai maksimum pada suhu pemanasan tertentu, maka gra- nula pati akan pecah rupture, sehingga pemanasan pada suhu yang lebih tinggi akan menyebabkan penurunan kekentalan pasta pati secara tajam Meyer 2003, Parker 2003. Proses gelatinisasi pati seperti dikemukakan di atas dapat diamati dengan menggunakan alat Brabender Viscoamilograph BVA atau Rapid Visco Analyzer RVA. BVA dan RVA mencatat data-data profil gelatinisasi selama fase pema- nasan dan pendinginan, yaitu suhu awal gelatinisasi, viskositas puncak, viskositas breakdown , viskositas setback dan viskositas akhir Gambar 12. Setiap jenis pati 24 memiliki profil gelatinisasi yang khas yang membedakan antara satu jenis pati dengan jenis pati yang lainnya. Dari parameter profil gelatinisasi tersebut, visko- sitas setback dapat menggambarkan kecenderungan pasta pati untuk mengalami retrogradasi selama fase pendinginan, yaitu semakin tinggi viskositas setback maka kecenderungan retrogradasi semakin meningkat Srichuwong 2006. Gambar 12. Profil gelatinisasi dengan pengukuran menggunakan Rapid Visco Analyzer RVA dan perubahan granula pati selama pemanasan Srichuwong 2006 Schoch dan Maywald 1968 mengelompokkan pati berdasarkan profil gela- tinisasinya ke dalam empat jenis, yaitu tipe A, B, C dan D. Profil gelatinisasi pati tipe A menunjukkan pati yang memiliki kemampuan mengembang yang tinggi yang ditunjukkan dengan tingginya viskositas maksimum dan diikuti dengan penurunan viskositas selama pemanasan mengalami breakdown, contohnya pati kentang, dan tapioka. Profil gelatinisasi pari tipe B mirip dengan tipe A, tetapi dengan viskositas maksimum lebih rendah, contohnya pati dari serealia. Profil 25 gelatinisasi pati tipe C terdapat pada pati yang mengalami pengembangan yang terbatas yang ditunjukkan dengan tidak adanya viskositas maksimum dan viskositas breakdown menunjukkan ketahanan panas yang tinggi, contohnya pati kacang hijau, pati yang dimodifikasi dengan ikatan silang dan heat moisture treatment HMT. Profil gelatinisasi pati tipe D terdapat pada pati yang menga- lami pengembangan terbatas yang ditunjukkan dengan rendahnya profil viskosi- tas, misalnya pati yang mengandung amilosa lebih dari 55,0. Proses gelatinisasi pati juga menyebabkan terjadinya diasosiasi double helix dari amilopektin dan peluruhan melting dari kristalit. Disosiasi double helix dari rantai amilopektin menyebabkan hilangnya sifat birefringence dan kristalinitas granula pati. Mekanisme disosiasi double helix selama proses gelatinisasi pati ini dapat diamati dengan menggunakan Differential Scanning Calorimetry DSC. Puncak endotermik pada DSC menunjukkan hilangnya double helix dari amilo- pektin. Semakin tinggi suhu dan semakin besar total energi maka semakin kuat struktur kristalin pada granula pati Cooke dan Gidley 1992. Proses gelatinisasi terjadi pertama-tama pada granula pati dengan ukuran besar, kemudian pada granula pati yang lebih kecil Whisler dan BeMiller 1997. Pelepasan amilosa amylose leaching umumnya terjadi setelah pemanasan sus- pensi pati di atas suhu gelatinisasinya. Namun, beberapa amilosa juga dapat mengalami pelepasan dari granulanya pada pemanasan di bawah suhu gelatinisasi- nya. Hal ini disebabkan lokasi amilosa pada granula pati berada di daerah non- kristalin, di samping juga ukuran molekul amilosa yang relatif kecil serta berben- tuk linear, sehingga lebih mudah berdifusi keluar dari granula pati Whisler dan BeMiller 1997.

2.4.2. Retrogradasi Pati