PATI TAPIOKA DAN PATI-PATI LAINNYA PROSES MODIFIKASI PATI SECARA HIDROLISIS

5

B. PATI TAPIOKA DAN PATI-PATI LAINNYA

Pati tapioka adalah pati yang dihasilkan dari umbi ubi kayu atau singkong. Pati diekstrak dengan menggunakan air untuk kemudian diendapkan.Endapan tersebut adalah pati tapioka Anonim, 2001. Umbi ubi kayu sendiri mengandung bahan-bahan sebagai berikut. Tabel 3. Kandungan ubi kayu Bahan Kandungan Pati 24 Serat 2 Protein 1 Bahan lain 73 Anonim, 2001 Ubi kayu merupakan sumber pati potensial untuk dijadikan bahan baku pati termodifikasi. Produktivitas ubi kayu meningkat dari tahun ke tahun dengan jumlah yang tertinggi dibandingkan jumlah tanaman penghasil pati laiinya. Produktivitas tanaman-tanaman penghasil pati di Indonesia adalah sebagai berikut. Tabel 4. Jumlah panen total tanaman penghasil pati di Indonesia Kacang polong Ubi kayu Ton Ton Tahun Jagung Ton Kedelai Ton Kacang Ton Kentang Ton 2002 9654105 673056 718071 288,089 16913104 1771642 2003 10886442 671600 785526 335224 18523810 1991478 2004 11225243 723483 837495 310412 19424707 1901802 2005 12523894 808353 836295 320963 19321183 1856969 2006 12495742 783554 851133 311623 20054634 1868994 Anonim, 2006 6 Pati tapioka merupakan granula berwarna putih yang ukuran diameternya bervariasi antara 5 sampai 35 mikron dengan rata-rata 17 mikron. Granula ini sering berbentuk mangkuk dan sangat kompak tetapi selama pengolahan, granula tersebut akan pecah menjadi komponen-komponen yang tidak teratur bentuknya Brautlecht, 1953. Pati tapioka mengandung amilosa 17 dan dalam pemanasan tapioka akan memiliki gel yang lunak Whistler dan Smart, 1953. Menurut Taylor dan Schoch seperti dikutip dalam Brautlecht 1953 granula pati tapioka sudah terpecah sempurna di bawah suhu 80 o C. Pati tapioka dapat dimodifikasi menjadi dekstrin putih, dekstrin kuning, maltodekstrin, thin boiling starch, Gum Inggris dan lain sebagainya. Kegunaan pati modifikasi dari pati tapioka sangat beragam dari bidang pangan maupun non pangan Anonim, 2001

C. MODIFIKASI PATI

Peningkatan ilmu pengetahuan tentang struktur molekul memungkinkan ahli melakukan modifikasi struktur pati alami untuk memenuhi persyaratan dalam menghasilkan produk tertentu. Modifikasi pati bertujuan untuk mengubah struktur molekul pati dengan berbagai faktor. Modifikasi yang biasa digunakan adalah hidrolisis, oksidasi, subtitusi dan ikatan silang Luallen, 1985.

1. Metode Hidrolisis

Hidrolisis merupakan metode modifikasi yang pertama dan sering digunakan. Untuk menghidrolisis ikatan glikosidik pati biasa digunakan asam atau enzim sebagai katalisator. Pada metode ini suspensi pati dimasukkan ke dalam air dengan asam atau enzim yang mampu menghidrolisis pati. Kemudian pati digelatinisasi sampai mendapatkan kekentalan yang diinginkan Anonim, 1983. Pada proses hidrolisis ini terjadi pemecahan ikatan α-D-glukosa dari molekul pati serta terjadi pelemahan struktur granula pati sehingga akan mengubah kekentalannya Smith dan Bell, 1986. Pati yang dimodifikasi dengan metode ini mempunyai kekentalan dalam keadaan panas yang rendah dan daya lekatnya tinggi. Pati jenis ini banyak 7 digunakan dalam industri kertas, tekstil dan perekat Smith dan Bell, 1986. Sebagai bahan makanan pati semacam ini digunakan pada pembuatan gum candy Smith, 1982. Apabila hidrolisis dengan menggunakan asam terhadap pati dengan kandungan air terbatas maka akan diperoleh fraksi yang lebih kecil yang disebut dekstrin. Karena itu proses ini sering juga disebut dengan dekstrinisasi Luallen, 1985. Metode hidrolisis ini paling sering digunakan karena metodenya mudah dengan bahan baku yang mudah pula.

2. Metode Oksidasi

Pada proses oksidasi ini juga terjadi pemecahan rantai molekul pati secara acak. Salah satu bentuk oksidasi pati adalah pemucatan bleaching dengan menggunakan pereaksi natrium hipoklorit Luallen, 1985. 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 membengkokkan cincin glukosa yang telah terbuka melalui pengguntingan rantai molekul. Proses ini tergantung kepada kondisi reaksi seperti suhu dan pH Smith dan Bell, 1986. Metode oksidasi ini menyebabkan sifat pati berubah seperti kekentalannya akan menurun dan hilangnya sebagian sifat gel Luallen, 1985. Menurut Smith dan Bell 1986 oksidasi pati juga menyebabkan rendahnya retrogradasi dan tingginya daya dispersi. Tambahan natrium hipoklorit dapat menekan jumlah bakteri selama proses produksi dan menyebabkan pati menjadi putih. Pati semacam ini terbatas penggunaannya untuk permen dan jelly.

3. Subtitusi

Penggunaan utama pati dalam produk makanan adalah sebagai pengental dan sebagai sumber karbohidrat Luallen, 1985. Kandungan amilosa telah diketahui menentukan sifat makanan yang dihasilkan. Molekul amilosa cenderung untuk berada dalam posisi sejajar sehingga 8 gugus hidroksilnya dapat berikatan. Hal ini mengakibatkan molekul pati berbentuk kristal agregat dan sukar larut dalam air. Oleh karena itu pati yang mengandung amilosa tinggi sukar mengalami proses gelatinisasi sehingga penggunaan dalam produk makanan terbatas Wurzburg dan Szymanski, 1970. Masalah tersebut diatasi dengan mensubtitusikan gugus anion ke seluruh granula agar penggabungan granula-granula menjadi terhalang. Salah satu cara pensubtitusian ini adalah dengan mengalkilasi pati seperti pada persamaan berikut. StOH + CH 2 – CH – CH 3 StOH – CH – CH 3 Keterangan : StOH : senyawa pensubtitusi Gambar 1. Reaksi pada modifikasi pati dengan cara subtitusi Modifikasi pati dengan metode ini menyebabkan sifat kepolarannya berubah dan kejernihan pastanya meningkat. Kestabilan terhadap pembekuan juga meningkat Smith dan Bell, 1986.

4. Ikatan Silang

Amilopektin mempunyai rantai bercabang maka gugus-gugus hidroksilnya lebih sukar untuk berikatan. Oleh karena itu amilopektin mudah mengalami proses gelatinisasi tetapi kekentalannya tidak stabil. Granula yang telah membengkak mudah pecah akibat pemanasan yang lama Katzbeck, 1972. Hal tersebut dapat diatasi dengan menggunakan pereaksi yang bersifat polifungsional Anonim, 1983. Pemilihan pereaksi untuk pembentukan ikatan silang agak terbatas. Selain itu harus bersifat nukleofilik yamg kuat, juga harus bebas dari pengaruh toksik atau mempunyai ketidakstabilan yang tinggi sehingga kelebihannya dapat mengubah menjadi produk yang tidak merusak. OH O 9 Menurut O’Dell 1981, pereaksi yang dapat digunakan adalah natrium trimetafosfat, epiklorohidrin dan asam adipat. Menurut Smith dan Bell 1986 yang sering digunakan adalah pereaksi fosfor oksiklorida dan natrium trimetafosfat. Diantara keempat pereaksi tersebut, fosfor oksiklorida paling tidak stabil dan mudah terurai dalam air Matheis dan Whitaker, 1984. Reaksi yang mungkin terjadi pada ikatan silang adalah seperti pada persamaan berikut. 2 StOH + Na 3 P 3 O 9 StO – P – Ost + Na2H 2 P 2 O 7 Keterangan : StOH : senyawa pereaksi ikatan silang Gambar 2. Reaksi pada modifikasi pati dengan cara ikatan silang Pati yang dimodifikasi dengan cara ini granulanya menjadi kuat sehingga lebih tahan terhadap panas dan asam Luallen, 1985.

D. PROSES MODIFIKASI PATI SECARA HIDROLISIS

Setiap jenis pati dapat dimodifikasi dengan berbagai cara untuk menghasilkan suatu bahan dengan sifat fungsional yang diinginkan. Produk pati termodifikasi umumnya mengalami perubahan karakteristik tertentu yang dapat dimanfaatkan untuk pengembangan produk pangan olahan. Modifikasi pati umumnya dirancang untuk tujuan mengubah karakteristik gelatinisasi, kekentalan dalam medium air, pembentukan gel, kestabilan suspensi karena pengaruh asam, panas dan proses pengolahan lainnya. Modifikasi pati dilakukan dengan mengubah struktur kimia pati baik secara fisik, kimia atau enzimatis Colonna et. al. dalam Galliard, 1987. Namun yang akan dibicarakan disini hanyalah modifikasi pati secara kimia. Modifikasi O ONa 10 pati secara kimia pada umumnya meliputi hidrolisis, oksidasi, esterifikasi dan eterifisasi Fleche dalam van Beynum dan Roles, 1985, Rapaille dan Van Hemelrijck dalam Imeson, 1992. Pati dapat dimodifikasi melalui hidrolisis parsial secara kimia atau enzimatis menghasilkan thin boiling starch, dekstrin dan maltodekstrin Fleche, 1985, Wurzburg, 1986. Reaksi hidrolisis pati dapat dilihat pada gambar 3. Gambar 3. Mekanisme reaksi hidrolisis asam Humprey, 1979 Thin boiling starch adalah produk hidrolisis parsial pati menggunakan asam dan pH tertentu dan pemanasan pada suhu tertentu sampai diperoleh derajat konversi yang diinginkan. Karena sebagian pati terhidrolisis menjadi komponen berantai lurus yang berukuran lebih pendek dari asalnya, maka porsi fraksi polimer rantai lurus tersebut menjadi lebih rendah, serta peluang untuk terjadinya retrogasi semakin besar. Komponen karbohidrat berantai lurus yang pendek sukar membentuk senyawa yang kaku. Perlakuan pati dengan asam disamping OH OH CH 2 OH OH OH CH 2 OH + H 3 O + OH OH OH OH CH 2 OH CH 2 OH H + OH OH CH 2 OH OH + + H 3 O + OH CH 2 OH H + OH OH OH CH 2 OH OH 2 OH OH H 2 O OH CH 2 OH OH OH OH H 2 O O O O O O O O O O O O O O 11 menurunkan kekentalan, juga menurunkan kekuatan gel Radley, 1976. Penggunaan thin boiling starch pada produk pangan antara lain dalam kembang gula, pastiles, dan jeli Rapaille dan Van Hemelrijk, 1992. Dekstrin adalah produk hasil hidrolisis pati secara parsial menggunakan asam atau enzim. Dekstrin yang dibuat dengan hidrolisis asam HCl secara komersial dibedakan menjadi tiga jenis: dekstrin putih, kuning dan gom Inggris Wurzburg, 1996. Rumus umum dekstrin adalah C 6 H 10 O 5 n Radley, 1976. Produk komersial dari hidrolisis pati diklasifikasikan berdasarkan Dextrose Equivalent DE. Maltodekstrin didefinisikan sebagai produk hidrolisis pati yang mengandung α-D-glukosa unit yang sebagian besar terikat melalui ikatan 1,4 glikosidik dengan DE kurang dari 20. Rumus umum maltodekstrin adalah [C 6 H 10 O 5 n H 2 O] Kennedy et. al. dalam Kearsley dan Diedzic, 1995. Maltodekstrin adalah polimer dari glukosa dengan panjang ikatan rata-rata 5-10 unit glukosa per molekul. Maltodekstrin banyak digunakan dalam industri makanan sebagai bahan pengisi. Idealnya, maltodekstrin sedikit berasa dan berbau, namun maltodekstrin dengan DE 20 menghasilkan rasa manis Fullbrook, 1984. Menurut Mcdonald 1984. Maltodekstrin bersifat kurang higroskopis, kurang manis, memiliki kelarutan tinggi dan cenderung tidak membentuk zat warna pada reaksi browning. Maltodekstrin dan sirup glukosa kering dalam industri pangan banyak digunakan sebagai bahan pengisi, mengurangi tingkat kemanisan produk dan sebagai bahan campuran yang baik untuk produk-produk tepung. Penggunaanya sebagai bahan pengisi dapat mengurangi biaya produksi karena mengurangi penggunaan bahan-bahan konsentrat yang memiliki harga relatif tinggi, misalnya flavor. Dalam pembuatan tablet, maltodekstrin dapat mensubtitusi laktosa dan tepung susu dalam jumlah tertentu. Menurut Roper 1996, maltodekstrin dapat digunakan sebagai pengganti lemak. Maltodekstrin dengan air akan membentuk gel yang dapat mencair atau larut dan menyerupai struktur lemak sehingga cocok untuk mensubtitusi minyak dan lemak. Konsistensi, penampakan dan sifat organoleptiknya dapat diterima. Penggunaan maltodekstrin dalam produk pangan juga dapat mengurangi kalori lebih dari 70 . 12 Menurut Kennedy et. al. 1995, aplikasi maltodekstrin pada produk pangan antara lain pada : • Produk roti, misalnya pada cake, muffin dan biscuit, digunakan sebagai pengganti gula atau lemak. • Makanan beku, karena maltodekstrin memiliki kemampuan mengikat air water holding capacity dan berat molekul yang relatif rendah, sehingga dapat mempertahankan produk tetap beku. • Makanan low calory, karena penambahan maltodektrin dalam jumlah yang besar tidak akan meningkatkan kemanisan produk seperti halnya gula. Analisis komposisi maltodekstrin umumnya dilakukan dengan metode kromatografi. Menurut Kennedy et. al. dalam Kearsley dan Diedzic 1995, kromatografi merupakan teknik terbaik untuk karakterisasi oligosakarida dan polisakarida. Kromatografi yang dikembangkan mulai pertengahan tahun 1970 sampai sekarang adalah HPLC High Performance Liquid Chromatography. HPLC adalah teknik dimana molekul-molekul dalam larutan dipisahkan fraksinasi berdasarkan perbedaan ukuran molekulnya atau afinitas terhadap kolom yang digunakan. Waktu pemisahan merupakan faktor penting dalam metode HPLC. Berikut ini komposisi gula pada maltodekstrin DE 15 dan DE 20. Tabel 5. Komposisi maltodekstrin DE 15 dan DE 20 DE Glukosa Maltosa Maltotriosa Sakarida lainnya 15 0,6 4,0 7,0 88,4 20 0,8 5,5 11,0 82,7 Kennedy et. al. dalam Kearsley dan Diedzic 1995 13 Mutu maltodekstrin di Indonesia telah ditetapkan oleh Dewan Standarisasi Nasional. Standar mutu maltodekstrin sama dengan standar mutu dekstrin pada umumnya, kecuali untuk DE maltodekstrin berkisar 19-20. Standar mutu dekstrin dikelompokkan lagi menurut bidang aplikasinya, yaitu pangan dan non-pangan. Pada tabel 6 dapat dilihat lebih jelas variabel dan nilai standar mutu dekstrin menurut DSN 1992 dan 1989. Tabel 6. Variabel dan Nilai Standar Mutu Dekstrin Aplikasi Variabel Pangan Nonpangan WarnaVisual Putih sampai kekuningan Putih sampai kekuningan Warna dalam lugol Ungu sampai kecoklatan Ungu sampai kecoklatan Kadar airbb Max. 11 Max. 11 Kadar abubb Max. 0,5 Max 0,5 Serat kasarbb Max 0,6 - Bagian yang larut dalam air Min. 97 Min. 80 Kekentalan cP 3-4 3-4 Dekstrosa Max. 5 Max. 7 Derajat asam 0,1 N NaOH100 g bahan Max. 5 Max. 6 Kehalusan ayakan 100 mesh Min. 90 lolos - Dewan Standarisasi Nasional 1992 dan 1989 14

E. DEXTROSE EQUIVALENT DE