Metoda Modifikasi Pati

C. Metoda Modifikasi Pati

Modifikasi pati dapat dilakukan dengan beberapa metode. Hal ini dilakukan berdasarkan produk yang diinginkan. Setiap metode menghasilkan produk tersendiri

yang memiliki sifat­sifat dan fungsi yang berbeda. Beberapa metoda yang dapat memodifikasi pati antara lain modifikasi dengan pemuliaan tanaman, konversi dengan

hidrolisis, ​cross linking ​ , derivatisasi secara kimia, merubah menjadi sirup dan gula dan perubahan sifat­sifat fisik. Modifikasi yang biasa dilakukan adalah hidrolisa asam, oksidasi, substitusi dan ikatan silang.

Hidrolisa asam

Hidrolisa asam merupakan metode modifikasi yang pertama dilakukan. Pada metode ini, suspensi pati dalam air dipanaskan dibawah suhu gelatinisasi. Sewaktu

suhu dinaikkan, suspensi pati dihidrolisa dengan penambahan asam mineral encer. Hidrolisa dihentikan setelah dicapai kekentalan yang diinginkan. Pati termodifikasi asam memiliki viskositas pasta panas yang lebih rendah, kecenderungan retrogradasi lebih besar, rasio viskositas pasta pati dingin dari pasta

pati panas lebih rendah, granula yang mengembang selama gelatinisasi dalam air panas lebih rendah, peningkatan stabilitas dalam air hangat dibawah suhu gelatinisasi dan bilangan alkali lebih tinggi. Pada proses hidrolisa asam juga terjadi pelemahan pati panas lebih rendah, granula yang mengembang selama gelatinisasi dalam air panas lebih rendah, peningkatan stabilitas dalam air hangat dibawah suhu gelatinisasi dan bilangan alkali lebih tinggi. Pada proses hidrolisa asam juga terjadi pelemahan

industri makanan digunakan untuk pembuatan “​gum candy ​ ” (Smith, 1992). Berdasarkan surat kabar harian Pikiran Rakyat hari Kamis 15 Juli 2004, diberitakan bahwa pati termodifikasi dengan hidrolisa asam klorida menghasilkan pati yang strukturnya lebih renggang, sehingga air lebih mudah menguap pada waktu pengeringan. Struktur pati yang agak rapat akan lebih tinggi daya ikat airnya, selain itu terjadi pemutusan ikatan hidrogen pada rantai linear dan berkurangnya daerah ​amorf yang mudah dimasuki air. Berdasarkan penelitian pada beras yang dimodifikasi

dengan asam klorida menunjukkan bahwa kadar air lebih rendah dibandingkan pati yang belum mengalami modifikasi. Kadar abunya cenderung meningkat. Kandungan protein dan lemaknya cenderung menurun dan kadar pati yang dihasilkan dari

modifikasi hidrolisis dengan asam klorida memberikan hasil yang meningkat dari pati asli yang belum dimodifikasi. Kelemahan dari metode hidolisa asam ini yaitu apabila dilakukan terhadap pati dengan kandungan air terbatas, maka akan diperoleh fraksi yang lebih kecil yang

disebut dekstrin. Hal yang harus diperhatikan dalam melakukan modifikasi dengan cara hidrolisa asam yaitu pengaruh suhu. Berdasarkan hasil penelitian bahwa reaksi

dengan asam dapat dipercepat dengan meningkatkan suhu. Pengaruh peningkatan suhu ini menyebabkan penggunaan asam dengan konsentrasi yang lebih rendah dan waktu yang lebih singkat (Radley, 1985).

Hidrolisa Enzim

Metode hidrolisa enzimatik hampir sama dengan hidrolisa asam. Perbedaannya, pada metode ini asam diganti dengan enzim. Menurut Tjokroadikoesoemo (1986)

terdapat tiga jenis enzim yang umum dipakai untuk hidrolisa pati. Pembagian enzim ini ditinjau dari segi kepentingan industri pengolahan pati. Ketiga enzim tersebut yaitu :

a. Alfa­amilase adalah endo­enzim yang bekerja memutuskan ikatan ​​­1,4 secara acak di bagian dalam molekul baik pada amilosa maupun amilopektin.

b. Beta­amilase adalah suatu ekso enzim yang memotong pati menjadi gugus­gugus maltosa melalui ujung yang tidak mereduksi. Winarno (1989) menjelaskan ada

tidaknya sifat preduksi dari suatu molekul gula ditentukan oleh ada tidaknya gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif. Gugus hidroksil reaktif pada glukosa terletak

pada karbon nomor satu. Berbeda dengan ​​­amilase, ​​­amilase tidak dapat memotong rantai di luar percabangan ​​­1,6. Amilosa akan dipotong­potong

secara sempurna menjadi maltosa, sedangkan amilopektin tetap dalam keadaan semula.

c. Amiloglukosidase terutama memutuskan rantai molekul maltosa menjadi molekul­molekul glukosa bebas. Enzim ini dapat memutuskan ikatan ​​­1,4 dan  ​­1,6 dalam rantai yang lebih panjang sehingga dihasilkan molekul­molekul glukosa bebas.

Oksidasi

Pati dapat dioksidasi dengan aktivitas dari beberapa zat pengoksidasi seperti larutan asam, larutan netral atau larutan alkali. Jenis oksidan yang sering digunakan

yaitu natrium hipoklorit. Pati teroksidasi dipergunakan dalam industri makanan. Pada proses oksidasi ini terjadi pemecahan rantai molekul pati secara acak. Salah satu

bentuk oksidasi pati adalah pemucatan dengan menggunakan natrium hipoklorit. Proses oksidasi adalah memasukkan gugus karboksil dan atau gugus karbonil ke dalam rantai lurus maupun rantai cabang dari molekul pati, sehingga membuka struktur cincin glukosa dan menekuknya melalui pengguntingan rantai molekul. Metode ini menyebabkan pati berubah, antara lain kekentalannya menurun, hilangnya

sebagian sifat gel, rendahnya retrogradasi dan tingginya daya dispersi. Pada metode oksidasi, reaksi dipengaruhi oleh beberapa parameter yaitu konsentrasi oksidan, pH dan suhu. Radley (1976) melaporkan bahwa modifikasi oksidan dapat dilakukan pada suhu berkisar 30­35 ​ o​ C dan pada pH 10­13 dengan hipoklorit dan antara 2­12 dengan

menggunakan hipoklorit atau asam hipoklorit

Substitusi

Metode subsitusi dilakukan pada pati yang mengandung kadar amilosa tinggi, karena pencapaian suhu gelatinisasi sangat lama, sehingga pemakaian dalam pembuatan produk makanan terbatas. Untuk mengatasi hal ini maka dilakukan substitusi anion ke seluruh granula. Modifikasi metode ini menyebabkan sifat

kepolarannya berubah dan kejernihan pastanya meningkat. Kelebihan dari pati ini yaitu terjadinya peningkatan kestabilan terhadap pembekuan.

Ikatan Silang

Modifikasi dengan ikatan silang dilakukan, mengingat amilopektin mempunyai rantai bercabang, dan gugus hidroksilnya lebih sulit untuk berikatan. Dikarenakan hal tersebut maka amilopektin mudah mengalami gelatinisasi, tetapi kekentalannya tidak stabil. Granula yang membengkak mudah pecah akibat pemanasan yang lama.

Pereaksi yang digunakan dalam modifikasi ini yaitu polifungsional. Pereaksi yang sering digunakan yaitu fosfor oksiklorida dan natrium trimeta fosfat. Pati yang termodifikasi dengan cara ini granulanya menjadi lebih kuat, yang menyebabkan sifat

pengerasannya meningkat.

D. Aplikasi Pati Termodifikasi pada Dunia Perindustrian (Industri Kertas, Industri

Tekstil, Industri Farmasi, Industri Makanan dan lainnya)

Pati termodifikasi sangat luas pemakaiannya dalam dunia perindustrian, yang dapat meningkatkan nilai tambah dari produk yang dihasilkan. Secara umum

jenis­jenis pati termodifikasi dan aplikasinya pada industri terlihat pada Table 22.

Tabel 22. aplikasi pati termodifikasi

Jenis pati modifikasi

Aplikasi

Thin Boilling Starch

Industri Tekstil

(dekstrin putih dan dekstrin kuning) Oxidised starch and cationic starch

Industri kertas

Starch ester ​ (​Substitusi starch ) ​ Industri makanan seperti bahan pengisi, ​stabilizer ​ , pengental.

Dari tabel diatas dapat dijelaskan bahwa aplikasi pati modifikasi sangat besar dalam perindustrian baik industri tekstil, kertas maupun makanan.

a. Industri tekstil

Tekstil merupakan kebutuhan sandang bagi kehidupan manusia. Untuk memenuhi keinginan manusia akan kebutuhan tekstil maka industri tekstil

melakukan strategi. Strategi tersebut diantaranya menghasilkan produk yang diinginkan konsumen, tetapi berusaha bekerja secara efisien dan efektif. Produk

yang dihasilkan dari modifikasi pati, saat sekarang ini telah digunakan pada industri tekstil guna mendapatkan hasil yang diinginkan. Tabel dibawah ini akan

dijelaskan aplikasi modifikasi pati pada industri tekstil dengan nama dagang tertentu.

Tabel​ ​ 23.​ ​ Aplikasi pati termodifikasi pada industri tekstil

Nama Dagang

Aplikasi

Texanil 40 Pati ketidakstabilan tinggi untuk pembuatan katun terakhir dan tenunan yang bagus Texanil 90

Pati dengan ketidakstabilan tinggi untuk penyelesaian akhir tenunan dan penanganan kain licin Aniloasize

Pati esterifikasi, yang dugunakan untuk sizing tekstil yang khusus seperti Terry­Towels Ethanil 10/20/90 Pati Hidroksietil untuk sizing tekstil Sizaning ­Ultra

untuk pemintalan benang Size Master

untuk ​sizing ​ kain katun dengan tingkat harga yang rendah

Pati yang dimodifikasi secara asam menghasilkan ​thin boiling starch ​ , dimana penggunaannya pada industri tekstil yaitu untuk melenturkan serat­serat pada kain, menambah kekuatan kain sehingga tidak menimbulkan kerusakan akibat

goresan pada saat penenunan. Hasil modifikasi pati yang menghasilkan perbedaan kestabilan pasta dapat digunakan untuk benang dengan tipe yang spesifik. Pati dengan kestabilan tinggi digunakan untuk benang yang berat sedangkan pati dengan kestabilan tinggi digunakan untuk menghasilkan benang

yang rendah. Berat ringannya benang yang dihasilkan tergantung dari jenis kain yang akan dibuat. Benang yang berat biasanya dipakai untuk membuat kain

dengan kekuatannya tinggi sedangkan benang yang ringan untuk menghasilkan kain yang kekuatan dan daya tariknya rendah. Pati oksidasi pada industri tekstil digunakan sebagai penambah daya gosok dengan kekuatannya tinggi sedangkan benang yang ringan untuk menghasilkan kain yang kekuatan dan daya tariknya rendah. Pati oksidasi pada industri tekstil digunakan sebagai penambah daya gosok

menghasilkan daya serap minyak yang baik. Pada industri tekstil, pati ester dapat meningkatkan kebersihan dan kemurnian benang katun.

b. Industri Kertas

Kertas sangat berguna dalam hal pemenuhan kebutuhan manusia. Fungsi kertas sangat beraneka ragam tergantung dari jenis kertasnya. Untuk menghasilkan jenis kertas yang beraneka ragam maka diperlukan juga bahan

baku dan bahan pembantu khusus yang memiliki spesifikasi tertentu. Sifat pati asli dapat dimodifikasi untuk menghasilkan spesifikasi yang diinginkan. Aplikasi pati termodifikasi pada industri kertas disertai dengan nama dagang dari pati

modifikasi yang digunakan akan ditampilkan pada Tabel 24.

Tabel 24. Aplikasi pati termodifikasi pada industri kertas dan nama dagangnya

Nama Dagang

Aplikasi

Anilox­40 Dihasilkan dari pati aksidasi untuk coating dan sizing

permukaan kertas

Catonil­B/200/300/400 Pati kationik sebagai zat pengering dan zat aditif Paprilose

pati dengan viskositas rendah untuk ​coating dan ​

sizing ​ permukaan kertas

Anilocol 375 pati yang dimodifikasi dengan air dingin untuk

laminasi karung

Aniloteric­210

sebagai zat aditif

Aniloze­90 pati esterifikasi untuk ​coating dan ​sizing kertas

khusus

Ultranil Pati yang mengalami pembengkakan digunakan

untuk pengering

Spraynil untuk meningkatkan dan mempertahankan sifai fisik

kertas

Pada industri kertas, ​thin boiling starch berfungsi sebagai penambah kekuatan Pada industri kertas, ​thin boiling starch berfungsi sebagai penambah kekuatan

sebagai zat pengental pada ​printing tekstil. ​

c. Industri farmasi

Obat­obatan merupakan kebutuhan yang penting bagi kelangsungan hidup manusia. Di Indonesia ketergantungan bahan baku obat dan bahan bantu obat terhadap produk impor masih sangat tinggi, yaitu mencapai 90%. Hal ini mengakibatkan harga produk industri farmasi berupa obat­obatan menjadi sangat mahal. Padahal pemerintah telah meluncurkan program "Indonesia Sehat 2010", sementara obat merupakan faktor dominan untuk kesuksesan program tersebut

dan negara Indonesia dikenal sebagai negara kaya dengan sumber bahan baku hayati dan mineral. Bahan­bahan itu potensial untuk dijadikan sebagai bahan aktif

dan bahan bantu di industri obat/farmasi. Salah satu sumber hayati yang mempunyai prospek untuk dikembangkan adalah pati­patian. Indonesia sangat kaya akan jenis tanaman penghasil pati­patian, seperti singkong, sagu, garut, iles­iles, sukun, ganyol, jagung dan

lain­lain. Dikenal dua jenis pati yang sering digunakan di industri farmasi yaitu pati alami dan pati termodifikasi. Pati dalam bentuk alami (​native starch ​ ) adalah pati

yang dihasilkan dari sumber umbi­umbian dan belum mengalami perubahan sifat fisik dan kimia atau diolah secara kimia­fisik. Pati ini banyak digunakan di industri farmasi sebagai bahan pengisi (​filler ) dan pengikat (​binder ​ ) dalam pembuatan ​ tablet, pil dan kapsul. Penggunaan pati ini mempunyai dua keterbatasan besar

dalam membentuk tablet yang baik, yaitu tidak memunyai sifat fluiditas (daya alir) dalam membentuk tablet yang baik, yaitu tidak memunyai sifat fluiditas (daya alir)

tersebut di atas telah banyak dilakukan penelitian metode modifikasi pati.

Pati yang dihasilkan dari modifikasi pati untuk farmasi yaitu pati terpragelatinasi dapat dibuat melalui dua cara yaitu metode pragelatinasi utuh

(​Fully Pregelatized ​ ) dan metode pragelatinasi parsial/sebagian (​Partially Pregelatinized ​ ). Banyak keuntungan penggunaan pati pragelatinasi pada industri

farmasi yaitu sebagai bahan bantu pembuatan tablet cetak langsung antara lain mempunyai aliran fluida yang baik, mempunyai kapasitas dilusi tinggi, bersifat swalubrikasi, memiliki kemampuan sebagai penghancur tablet, dan dapat

mempercepat kecepatan pelepasan zat aktif yang sukar larut dalam air.

d. Industri Makanan dan lainnya

Selain industri tekstil dan industri kertas, masih banyak industri­industri lain yang membutuhkan pati modifikasi seperti industri makanan. Penggunaan pati

modifikasi dalam rangka menghasilkan produk makanan yang memiliki sifat­sifat tertentu sesuai dengan kebutuhan. Tabel dibawah ini menyajikan nama dagang ​

pati termodifikasi dan aplikasinya pada industri makanan dan lainnya.

Tabel 25. Nama dagang dan aplikasi pati modifikasi pada industri makanan dan lainnya.

Nama Dagang

Aplikasi

Anilogel Pati modifikasi yang digunakan untuk pembawa elektrolit dalam sel kering Anilogel C

Pati yang dikonversi secara fisik untuk betere mobil

Candynil Pati modifikasi untuk gum jelly Pregenil­XT

pati yang dimodifikasi untuk industri makanan

Thin boiling starch dapat meningkatkan citarasa makanan dimana pati yang dimodifikasi secara asam dilarutkan dengan gula, sirup jagung dan air sehingga dapat meningkatkan konsentrasi pasta, selain itu memberikan sifat adhesi yang baik pada makanan. Kegunaan dari pati ester yaitu bertindak sebagai Thin boiling starch dapat meningkatkan citarasa makanan dimana pati yang dimodifikasi secara asam dilarutkan dengan gula, sirup jagung dan air sehingga dapat meningkatkan konsentrasi pasta, selain itu memberikan sifat adhesi yang baik pada makanan. Kegunaan dari pati ester yaitu bertindak sebagai

a. Gula

Gula adalah bentuk dari ​karbohidrat​. Jenis gula yang paling sering digunakan adalah kristal ​sukrosa padat. Gula digunakan untuk merubah ​rasa dan keadaan makanan atau minuman​. Gula sederhana seperti ​glukosa (yang diproduksi dari sukrosa dengan enzim

atau hidrolisis asam) menyimpan ​energi​ yang akan digunakan oleh ​sel​.

Gula Tebu

Pertama tama bahan mentah dihancurkan dan diperas, sarinya dikumpulkan dan disaring, cairan yang terbentuk kemudian ditambahkan bahan tambahan (biasanya

digunakan ​kalsium oksida​) untuk menghilangkan ketidakmurnian, campuran tersebut kemudian dimurnikan dengan ​belerang dioksida​. Campuran yang terbentuk kemudian dididihkan, endapan dan sampah yang mengambang kemudian dapat dipisahkan. Setelah cukup murni, cairan didinginkan dan dikristalkan (biasanya sambil diaduk) untuk

memproduksi gula yang dapat dituang ke cetakan. Sebuah ​mesin sentrifugal juga dapat digunakan pada proses kristalisasi.

Gula Bit

Setelah dicuci, bit kemudian di potong potong dan gulanya kemudian diekstraksi dengan air panas pada sebuah ​diffuse ​ . Pemurnian kemudian ditangani dengan

menambahkan larutan ​kalsium oksida dan ​karbon dioksida​. Setelah penyaringan campuran yang terbentuk lalu dididihkan hingga kandungan air yang tersisa hanya tinggal

30% saja. Gula kemudian diekstraksi dengan kristalisasi terkontrol. Kristal gula pertama tama dipisahkan dengan ​mesin sentrifugal dan cairan yang tersisa digunakan untuk

tambahan pada proses kristalisasi selanjutnya. Ampas yang tersisa (dimana sudah tidak bisa lagi diambil gula darinya) digunakan untuk makanan ​ternak dan dengan itu terbentuklah gula putih yang kemudian disaring ke dalam tingkat kualitas tertentu untuk

kemudian dijual.

Gula Merah (Gula jawa)

Istilah gula merah biasanya diasosiasikan dengan segala jenis gula yang dibuat dari nira​, yaitu cairan yang dikeluarkan dari bunga pohon dari keluarga palma, seperti ​kelapa​,

aren​, dan ​siwalan​. Secara umum cara pengambilan cairan ini sebagai berikut. ● Bunga (​mayang​) yang belum mekar diikat kuat (kadang­kadang dipres dengan

dua batang kayu) pada bagian pangkalnya sehingga proses pemekaran bunga menjadi terhambat. Sari makanan yang seharusnya dipakai untuk pemekaran

bunga menumpuk menjadi cairan gula. Mayang membengkak. ● Setelah proses pembengkakan berhenti, batang mayang diiris­iris untuk

mengeluarkan cairan gula secara bertahap. Cairan biasanya ditampung dengan timba ​ yang terbuat dari daun pohon palma tersebut. ● Cairan yang ditampung diambil secara bertahap, biasanya 2­3 kali. Cairan ini kemudian dipanaskan dengan api sampai kental. Setelah benar­benar kental, cairan dituangkan ke mangkok­mangkok yang terbuat dari daun palma dan siap dipasarkan. Gula merah sebagian besar dipakai sebagai bahan baku kecap

manis.

Gula aren berasal dari nira (cairan manis) yang berasal dari tandan bunga jantan pohon enau dikumpulkan terlebih dahulu dalam sebuah bumbung bambu. Untuk mencegah nira mengalami peragian dan nira yang telah mengalami fermentasi tidak bisa dibuat gula, maka kedalam bumbung bambu tersebut ditambahkan ​laru atau kawao yang

berfungsi sebagai pengawet alami. Setelah jumlahnya cukup, nira digodok diatas tungku dalam sebuah wajan besar. Kayu terbaik untuk memasak gula aren berasal dari kayu aren yang sudah tua. Karena kalori ini lebih tinggi dari kayu bakar biasa maka proses memasaknya juga lebih cepat. Sekalipun demikian, api tidak boleh terlalu besar sampai masuk ke dalam wajan dan menjilat serta

membakar gula yang sedang dimasak. Kalau ini terjadi gula akan hangus, rasanya akan pahit dan warnanya pun menjadi hitam. Gula aren sudah terbentuk bila nira menjadi pekat, berat ketika diaduk dan kalau diciduk dari wajan dan dituangkan kembali adukan akan putus­putus. Kalau dituangkan membakar gula yang sedang dimasak. Kalau ini terjadi gula akan hangus, rasanya akan pahit dan warnanya pun menjadi hitam. Gula aren sudah terbentuk bila nira menjadi pekat, berat ketika diaduk dan kalau diciduk dari wajan dan dituangkan kembali adukan akan putus­putus. Kalau dituangkan