Sintesis Pati Sitrat Dari Pati Singkong (Manihot utilissima P.) Dengan Metode Basah (Adebiyi)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Singkong (Manihot utilissima P.)
2.1.1 Klasifikasi tanaman
Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Sub-divisio
: Angiospermae
Klass
: Dicotyledoneae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot utilissima P (Rukmana, 2002).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal
Indonesia yang menduduki urutan ketiga terbesar setelah padi dan jagung.
Tanaman ini merupakan bahan baku yang paling potensial untuk diolah menjadi
tepung (Badan Litbang Pertanian, 2011).
Tanaman
singkong
(Manihot
utilissima
Pohl)
termasuk
famili
Euphorbiaceae, berupa tanaman menahun. Singkong berasal dari Amerika Selatan
yang hidup subur pada daerah tropis dan subtropis. Singkong merupakan tanaman
pangan yang sangat penting diantara tanaman pertanian lainnya karena dalam
pemeliharaannya mudah dan produktif. Bagian dari tanaman singkong yang dapat
dimanfaatkan adalah daun dan akar-akar yang menebal membentuk umbi. Bagian
umbi ini banyak mengandung zat tepung atau pati (Hafsah, 2003).
5
Universitas Sumatera Utara
Umbi singkong dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat dan daunnya
dikonsumsi sebagai sayuran. Umbi merupakan akar pohon dengan rata-rata
panjang 50-80 cm tergantung dari varietas singkong yang ditanam. Umbinya
berwarna putih kekuningan. Umbi singkong tidak tahan disimpan lama walau di
dalam lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru
gelap akibat terbentuk asam sianida (HCN) yang bersifat racun bagi manusia
(Lidiasari, dkk., 2006).
Singkong segar mengandung senyawa glikosida sianogenik dan bila terjadi
proses oksidasi oleh enzim linamarase maka akan dihasilkan glukosa dan asam
sianida (HCN) yang ditandai dengan bercak warna biru, akan menjadi toxin
(racun) bila dikonsumsi pada kadar HCN lebih dari 50 ppm (Badan Litbang
Pertanian, 2011).
Pengelompokan singkong berdasarkan kadar HCN menjadi 3 kelompok
yaitu tidak boleh dikonsumsi bila kadar HCN lebih dari 100 ppm (rasa pahit),
dianjurkan tidak dikonsumsi bila kadar HCN 40-100 ppm (agak pahit), dan boleh
dikonsumsi bila kadar HCN kurang dari 40 ppm (tidak pahit). Ada kolerasi antara
kadar HCN singkong segar dengan kandungan pati. Semakin tinggi kadar HCN
maka akan semakin pahit dan kadar pati juga semakin tinggi begitu juga
sebaliknya (Badan Litbang Pertanian, 2011).
2.1.2 Kandungan kimia
Singkong segar mempunyai komposisi kimia terdiri dari kadar air sekitar
60%, pati 35%, serat kasar 2,5%, kadar lemak 0,5% dan kadar abu 1%, karena
merupakan sumber karbohidrat dan serat makanan, namun sedikit kandungan zat
gizi seperti protein (Badan Litbang Pertanian, 2011).
6
Universitas Sumatera Utara
2.2 Uraian Pati
Pati adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, serbuk putih,
tidak berasa dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh
tumbuhan untuk menyimpan cadangan makanan dalam jangka panjang.
Banyaknya kandungan pati pada tanaman tergantung pada asal pati tersebut,
misalnya biji beras mengandung pati 50-60% dan umbi singkong mengandung
pati 80% (Winarno, 1986).
Pati merupakan polisakarida alami dengan bobot molekul tinggi yang
terdiri dari unit-unit glukosa. Umumnya pati mengandung dua tipe polimer
glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah komponen pati yang
mempunyai rantai lurus dan larut dalam air, umumnya amilosa menyusun pati 1721 %, terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan 1,4-α-glikosida
dan amilopektin adalah suatu polisakarida yang jauh lebih besar dari amilosa yang
mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul yang dihubungkan
dengan ikatan 1,6-α-glikosida (Fessenden dan Fessenden, 1991).
Zat pati terdiri dari butiran kecil yang disebut granula. Bentuk dan ukuran
granula merupakan karakteritik setiap jenis pati, karena itu dapat digunakan untuk
identifikasi, selain ukuran granula karakteristik lain adalah bentuk granula, lokasi
hilus, serta permukaan granulanya (Hodge dan Osman, 1976).
Secara mikroskopik pati singkong berupa butir tunggal dan jarang
berkelompok, agak bulat atau persegi banyak, berbentuk topi baja, butir kecil
berdiameter 5 sampai 10 μm, butir besar berdiameter 20 - 35 μm. Hilus ditengah
berupa titik, garis lurus atau bercabang tiga, lamela tidak jelas (Ditjen POM.,
1979).
7
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan pati dalam bidang farmasi terutama pada formula sediaan tablet,
baik sebagai pengisi, penghancur maupun sebagai bahan pengikat (Alanazi, dkk.,
2008).
Pati yang sering digunakan di industri farmasi ada dua macam yaitu pati
alami dan pati termodifikasi. Pati dalam bentuk alami (native starch) adalah pati
yang dihasilkan dari sumber umbi-umbian dan belum mengalami perubahan sifat
fisik dan kimia atau diolah secara kimia-fisika. Pati ini banyak digunakan di
industri makanan dan farmasi sebagai bahan pengisi (filler) dan pengikat (binder)
dalam pembuatan tablet, pil dan kapsul. Namun, pati ini mempunyai dua
keterbatasan besar dalam membentuk tablet yang baik, yaitu tidak mempunyai
daya alir (fluiditas) dan kompaktibilitas. Oleh karena itu pati jenis ini belum
banyak dipakai dalam formulasi tablet (Whistler, 1984).
Menurut Koswara (2006), pati yang belum dimodifikasi mempunyai beberapa
kekurangan yaitu membutuhkan waktu pemasakan yang lama (membutuhkan
energi tinggi), pasta yang terbentuk keras dan tidak bening, sifatnya terlalu
lengket, tidak tahan dengan perlakuan asam, kekentalannya rendah, kelarutannya
rendah dan kekuatan pengembangnya juga rendah. Kendala-kendala tersebut
menyebabkan
penggunaan
pati
terbatas
dalam
industri
pangan,
maka
dikembangkan teknologi untuk memodifikasi pati sehingga diperoleh pati yang
mempunyai karakteristik yang lebih baik.
2.3 Pati Termodifikasi
Pati termodifikasi adalah pati yang telah mengalami perlakuan secara fisik
ataupun kimia yang bertujuan untuk mengubah salah satu atau lebih sifat fisik
atau kimia yang penting dari pati (Cui, 2005). Sedangkan menurut Glicksman
8
Universitas Sumatera Utara
(1969), pati diberi perlakuan tertentu dengan tujuan untuk menghasilkan sifat
yang lebih baik untuk memperbaiki sifat sebelumnya. Perlakuan ini dapat
mencakup penggunaan panas, asam, alkali, zat pengoksidasi atau bahan kimia
lainnya yang akan menghasilkan gugus kimia baru dan atau perubahan bentuk,
ukuran serta struktur molukul pati. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan dua
cara yaitu secara fisika dan kimia.
2.3.1 Modifikasi fisika
Salah satu modifikasi fisika adalah pasting. Pasting adalah proses
pembuatan pati menjadi gel atau pasta. Agar terbentuk pasta, pati dengan
komposisi 3-8 % berat dilarutkan di dalam air dan dipanaskan dengan pengadukan
dengan suhu antara 62 sampai 1200C tergantung dari jenis patinya. Setelah
mencapai temperaturnya kekentalan dari suspensi akan naik dengan sangat cepat
sampai mencapai titik maksimumnya. Metode lain modifikasi pati secara fisika
adalah dextrinisasi. Proses ini mirip dengan hidrolisis dengan asam, yaitu
terjadinya pemecahan pati menjadi oligosakarida. Hal yang membedakan dengan
hidrolisis adalah adanya pemotongan ikatan glikosida dan perpecahan ikatan
inter- dan intramolekul yang menyebabkan dextrins jauh lebih mudah larut dalam
air. Kemudian dipanaskan sekitar 350 sampai 240°C sehingga menghasilkan
British Gum atau Dextrin Kuning berwarna putih sampai coklat tua kehitaman.
Dextrins biasanya digunakan sebagai adhesives, pengental, dan sizing (Lidiasari,
dkk., 2006) .
2.3.2 Modifikasi kimia
Modifikasi Pati secara kimia melibatkan sejumlah bahan kimia ke dalam
pati. Bahan kimia yang ditambahkan dapat berupa asam, basa, garam, maupun
9
Universitas Sumatera Utara
unsur halogen. Terdapat empat metode modifikasi kimia, yaitu hidrolisis,
oksidasi, ikatan silang (cross linked) dan subtitusi (Luallen, 1988). Pati yang telah
termodifikasi akan mengalami perubahan sifat yang dapat disesuaikan dengan
keperluan tertentu. Sifat-sifat yang diinginkan adalah memiliki viskositas yang
stabil pada suhu tinggi dan rendah, daya tahan terhadap sharing mekanis yang
baik serta daya pengental yang tahan terhadap kondisi asam dan suhu sterilisasi
(Wirakartakusuma, dkk., 1989).
2.4 Esterifikasi
Pati termodifikasi ini diperoleh dengan menggunakan asam anorganik
maupun asam organik dimana gugus hidroksilnya telah diubah melalui reaksi
antara alkohol dan asam karboksilat (Fleche, 1985).
Pembuatan ester dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu esterifikasi Fischer
yaitu jika alkohol dan asam karboksilat dan katalis asam (H2SO4) dipanaskan
terdapat kesetimbangan ester dan air. Pembuatan ester dengan menggunakan
anhidrida asam yaitu reaksi yang berlangsung lebih lambat dibandingkan dengan
reaksi-reaksi yang serupa dengan asil klorida, dan biasanya campuran reaksi yang
terbentuk perlu dipanaskan (Fesenden dan Fessenden, 1991).
2.5 Asam Sitrat
Tinjauan Umum
Rumus bangun
: CH2(COOH)C(OH)(COOH)CH2COOH. H2O
Rumus molekul
: C6H8O7.H2O
Rumus struktur
:
Nama kimia
: asam 2-hidroksipropana-1,2,3-trikarboksilat
10
Universitas Sumatera Utara
Berat molekul
: 210,14
Kandungan
: Tidak kurang dari 99,5% dan tidak lebih dari 101,0%
..C6H8O7.H2O.
Pemerian
:.Hablur tidak berwarna atau serbuk putih, tidak
..berbau, rasa sangat asam, agak higroskopik, merapuh
..dalam udara kering atau panas
Kelarutan
: Larut dalam kurang dari 1 bagian air dan dalam1,5
..bagian etanol (95%)P, sukar larut dalam eter P.
(Ditjen POM., 1979)
Asam sitrat mudah didapat, melimpah, relatif tidak mahal, sangat mudah
larut, memiliki kekuatan asam yang tinggi, tersedia sebagai granul halus, mengalir
bebas, tersedia dalam bentuk anhidrat dan monohidrat berkualitas makanan. Asam
sitrat monohidrat mencair pada suhu 100oC. Asam ini kehilangan air pada suhu
60oC, menjadi anhidrat pada suhu 130 oC (Siregar dan Wikarsa, 2010).
Asam sitrat adalah asam organik yang secara alami terdapat pada buahbuahan seperti jeruk, nenas dan pear. Asam sitrat pertama kali diekstraksi dan
dikristalisasi dari buah jeruk, sehingga asam sitrat hasil ekstraksi dari buahbuahan ini disebut asam sitrat alami.
Asam sitrat banyak digunakan dalam industri terutama industri makanan,
minuman, dan obat-obatan. Kurang lebih 60% dari total produksi asam sitrat
digunakan dalam industri makanan, dan 30% digunakan dalam industri farmasi,
sedangkan sisanya digunakan dalam industri pemacu rasa, penginversi sukrosa,
penghasil warna gelap dan penghelat ion logam. Dalam industri kosmetik
digunakan sebagai antioksidan (Bizri dan Wahem, 1994).
11
Universitas Sumatera Utara
2.6 Scanning Electron Microscope
Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan
mikroskop dengan panjang
gelombang pendek. Sebagaimana namanya,
mikroskop elektron menggunakan sinar elektron yang panjang gelombangnya
lebih pendek dari cahaya. Karena itu, mikroskop elektron mempunyai
kemampuan pembesaran objek (resolusi) yang lebih tinggi dibanding mikroskop
optik. Sebenarnya dalam fungsi pembesaran objek, mikroskop elektron juga
menggunakan lensa, namun bukan berasal dari jenis gelas sebagaimana pada
mikroskop optik, tetapi dari jenis magnet. Sifat medan magnet ini bisa mengontrol
dan mempengaruhi elektron yang melaluinya, sehingga bisa berfungsi
menggantikan sifat lensa pada mikroskop optik. Kekhususan lain dari mikroskop
elektron ini adalah pengamatan objek dalam kondisi hampa udara (vacuum). Hal
ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bilamenumbuk
molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang pengamatan
obyek berkondisi vacum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.
2.7 Spektrofotometri Sinar Inframerah
Spektrofotometri inframerah sangat penting dalam kimia modern, terutama
dalam bidang kimia organik. Ia merupakan alat rutin dalam penemuan gugus
fungsional, pengenalan senyawa, dan analisa campuran. Kebanyakan gugus,
seperti CH, O-H, C=N, dan C=N, menyebabkan pita absorpsi infra-merah, yang
berbeda hanya sedikit dari satu molekul ke yang lain tergantung pada substituen
yang lain (Day dan Underwood,1990).
Spektrofotometri infra-merah juga digunakan untuk penentuan struktur,
khususnya senyawa organik dan juga untuk analisis kuantitatif, seperti analisa
12
Universitas Sumatera Utara
kuantitatif pencemaran udara, misalnya karbon monoksida dalam udara dengan
teknik non-dispersive (Khopkar, 2008).
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya
inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2.5 - 50 �m atau
bilangan gelombang 4000 - 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorpsi sinar inframerah
sangat khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi
(Dachriyanus, 2004).
Jenis absorpsi energi yang lain, molekul-molekul dieksitasikan ke tingkat
energi yang lebih tinggi ketika molekul-molekul ini menyerap radiasi inframerah.
Hanya frekuensi (energi) tertentu dari radiasi inframerah yang dapat diserap oleh
suatu molekul. Agar molekul dapat menyerap radiasi inframerah, maka molekul
tersebut harus mempunyai gambaran spesifik, yakni momen dipol molekul harus
berubah selama vibrasi (Gandjar dan Rohman, 2012).
Molekul dengan struktur yang berbeda tidak akan ada yang mempunyai
pola absorbsi dan spektrum inframerah yang sama karena setiap ikatan yang
berbeda mempunyai frekuensi getaran yang berbeda, dan juga karena setiap jenis
ikatan kimia yang sama pada dua senyawa yang berbeda berada pada lingkungan
yang sedikit berbeda (Pavia, dkk., 1979).
Radiasi inframerah dari frekuensi yang kurang dari 100 cm-1 diabsorbsi
dan dikonversi oleh molekul organik menjadi energi rotasi molekul. Absorbsi
terukur, maka spektrum rotasi molekul terdiri dari bercirikan garis. Radiasi
inframerah pada rentang 10000-100 cm-1 diabsorbsi dan dikonversi oleh molekul
organik menjadi energi vibrasi molekul. Absorbsi ini terukur, tapi spektra vibrasi
13
Universitas Sumatera Utara
lebih tampak sebagai pita dari pada garis karena perubahan energi vibrasi tunggal
diikuti oleh perubahan sejumlah energi rotasi (Silverstein, dkk., 1986).
Tabel 2.1 Spektrum di wilayah spektral 4000-400 cm-1
Gugus Fungsi
No
Bilangan Gelombang (cm-1)
1.
3600-2400
COOH
2.
3500-3200
OH
3.
3500-3100
NH2
4
3150-3050
=C-H
6
2950-2875
−CH Alifatis
7.
2750
O=C−H
8.
2250-2100
C≡C
9
2250
C≡N
10.
1900-1650
C=O
11.
1600-1500
C=C
12.
1550-1350
N=O
13.
1450
CH2
14.
1375
CH3
15.
1350-1050
S=O
16.
1300-1000
C−O
(Khopkar, 2008)
14
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Singkong (Manihot utilissima P.)
2.1.1 Klasifikasi tanaman
Kingdom
: Plantae
Divisio
: Spermatophyta
Sub-divisio
: Angiospermae
Klass
: Dicotyledoneae
Ordo
: Euphorbiales
Famili
: Euphorbiaceae
Genus
: Manihot
Spesies
: Manihot utilissima P (Rukmana, 2002).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal
Indonesia yang menduduki urutan ketiga terbesar setelah padi dan jagung.
Tanaman ini merupakan bahan baku yang paling potensial untuk diolah menjadi
tepung (Badan Litbang Pertanian, 2011).
Tanaman
singkong
(Manihot
utilissima
Pohl)
termasuk
famili
Euphorbiaceae, berupa tanaman menahun. Singkong berasal dari Amerika Selatan
yang hidup subur pada daerah tropis dan subtropis. Singkong merupakan tanaman
pangan yang sangat penting diantara tanaman pertanian lainnya karena dalam
pemeliharaannya mudah dan produktif. Bagian dari tanaman singkong yang dapat
dimanfaatkan adalah daun dan akar-akar yang menebal membentuk umbi. Bagian
umbi ini banyak mengandung zat tepung atau pati (Hafsah, 2003).
5
Universitas Sumatera Utara
Umbi singkong dimanfaatkan sebagai sumber karbohidrat dan daunnya
dikonsumsi sebagai sayuran. Umbi merupakan akar pohon dengan rata-rata
panjang 50-80 cm tergantung dari varietas singkong yang ditanam. Umbinya
berwarna putih kekuningan. Umbi singkong tidak tahan disimpan lama walau di
dalam lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru
gelap akibat terbentuk asam sianida (HCN) yang bersifat racun bagi manusia
(Lidiasari, dkk., 2006).
Singkong segar mengandung senyawa glikosida sianogenik dan bila terjadi
proses oksidasi oleh enzim linamarase maka akan dihasilkan glukosa dan asam
sianida (HCN) yang ditandai dengan bercak warna biru, akan menjadi toxin
(racun) bila dikonsumsi pada kadar HCN lebih dari 50 ppm (Badan Litbang
Pertanian, 2011).
Pengelompokan singkong berdasarkan kadar HCN menjadi 3 kelompok
yaitu tidak boleh dikonsumsi bila kadar HCN lebih dari 100 ppm (rasa pahit),
dianjurkan tidak dikonsumsi bila kadar HCN 40-100 ppm (agak pahit), dan boleh
dikonsumsi bila kadar HCN kurang dari 40 ppm (tidak pahit). Ada kolerasi antara
kadar HCN singkong segar dengan kandungan pati. Semakin tinggi kadar HCN
maka akan semakin pahit dan kadar pati juga semakin tinggi begitu juga
sebaliknya (Badan Litbang Pertanian, 2011).
2.1.2 Kandungan kimia
Singkong segar mempunyai komposisi kimia terdiri dari kadar air sekitar
60%, pati 35%, serat kasar 2,5%, kadar lemak 0,5% dan kadar abu 1%, karena
merupakan sumber karbohidrat dan serat makanan, namun sedikit kandungan zat
gizi seperti protein (Badan Litbang Pertanian, 2011).
6
Universitas Sumatera Utara
2.2 Uraian Pati
Pati adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, serbuk putih,
tidak berasa dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh
tumbuhan untuk menyimpan cadangan makanan dalam jangka panjang.
Banyaknya kandungan pati pada tanaman tergantung pada asal pati tersebut,
misalnya biji beras mengandung pati 50-60% dan umbi singkong mengandung
pati 80% (Winarno, 1986).
Pati merupakan polisakarida alami dengan bobot molekul tinggi yang
terdiri dari unit-unit glukosa. Umumnya pati mengandung dua tipe polimer
glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah komponen pati yang
mempunyai rantai lurus dan larut dalam air, umumnya amilosa menyusun pati 1721 %, terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan 1,4-α-glikosida
dan amilopektin adalah suatu polisakarida yang jauh lebih besar dari amilosa yang
mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul yang dihubungkan
dengan ikatan 1,6-α-glikosida (Fessenden dan Fessenden, 1991).
Zat pati terdiri dari butiran kecil yang disebut granula. Bentuk dan ukuran
granula merupakan karakteritik setiap jenis pati, karena itu dapat digunakan untuk
identifikasi, selain ukuran granula karakteristik lain adalah bentuk granula, lokasi
hilus, serta permukaan granulanya (Hodge dan Osman, 1976).
Secara mikroskopik pati singkong berupa butir tunggal dan jarang
berkelompok, agak bulat atau persegi banyak, berbentuk topi baja, butir kecil
berdiameter 5 sampai 10 μm, butir besar berdiameter 20 - 35 μm. Hilus ditengah
berupa titik, garis lurus atau bercabang tiga, lamela tidak jelas (Ditjen POM.,
1979).
7
Universitas Sumatera Utara
Penggunaan pati dalam bidang farmasi terutama pada formula sediaan tablet,
baik sebagai pengisi, penghancur maupun sebagai bahan pengikat (Alanazi, dkk.,
2008).
Pati yang sering digunakan di industri farmasi ada dua macam yaitu pati
alami dan pati termodifikasi. Pati dalam bentuk alami (native starch) adalah pati
yang dihasilkan dari sumber umbi-umbian dan belum mengalami perubahan sifat
fisik dan kimia atau diolah secara kimia-fisika. Pati ini banyak digunakan di
industri makanan dan farmasi sebagai bahan pengisi (filler) dan pengikat (binder)
dalam pembuatan tablet, pil dan kapsul. Namun, pati ini mempunyai dua
keterbatasan besar dalam membentuk tablet yang baik, yaitu tidak mempunyai
daya alir (fluiditas) dan kompaktibilitas. Oleh karena itu pati jenis ini belum
banyak dipakai dalam formulasi tablet (Whistler, 1984).
Menurut Koswara (2006), pati yang belum dimodifikasi mempunyai beberapa
kekurangan yaitu membutuhkan waktu pemasakan yang lama (membutuhkan
energi tinggi), pasta yang terbentuk keras dan tidak bening, sifatnya terlalu
lengket, tidak tahan dengan perlakuan asam, kekentalannya rendah, kelarutannya
rendah dan kekuatan pengembangnya juga rendah. Kendala-kendala tersebut
menyebabkan
penggunaan
pati
terbatas
dalam
industri
pangan,
maka
dikembangkan teknologi untuk memodifikasi pati sehingga diperoleh pati yang
mempunyai karakteristik yang lebih baik.
2.3 Pati Termodifikasi
Pati termodifikasi adalah pati yang telah mengalami perlakuan secara fisik
ataupun kimia yang bertujuan untuk mengubah salah satu atau lebih sifat fisik
atau kimia yang penting dari pati (Cui, 2005). Sedangkan menurut Glicksman
8
Universitas Sumatera Utara
(1969), pati diberi perlakuan tertentu dengan tujuan untuk menghasilkan sifat
yang lebih baik untuk memperbaiki sifat sebelumnya. Perlakuan ini dapat
mencakup penggunaan panas, asam, alkali, zat pengoksidasi atau bahan kimia
lainnya yang akan menghasilkan gugus kimia baru dan atau perubahan bentuk,
ukuran serta struktur molukul pati. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan dua
cara yaitu secara fisika dan kimia.
2.3.1 Modifikasi fisika
Salah satu modifikasi fisika adalah pasting. Pasting adalah proses
pembuatan pati menjadi gel atau pasta. Agar terbentuk pasta, pati dengan
komposisi 3-8 % berat dilarutkan di dalam air dan dipanaskan dengan pengadukan
dengan suhu antara 62 sampai 1200C tergantung dari jenis patinya. Setelah
mencapai temperaturnya kekentalan dari suspensi akan naik dengan sangat cepat
sampai mencapai titik maksimumnya. Metode lain modifikasi pati secara fisika
adalah dextrinisasi. Proses ini mirip dengan hidrolisis dengan asam, yaitu
terjadinya pemecahan pati menjadi oligosakarida. Hal yang membedakan dengan
hidrolisis adalah adanya pemotongan ikatan glikosida dan perpecahan ikatan
inter- dan intramolekul yang menyebabkan dextrins jauh lebih mudah larut dalam
air. Kemudian dipanaskan sekitar 350 sampai 240°C sehingga menghasilkan
British Gum atau Dextrin Kuning berwarna putih sampai coklat tua kehitaman.
Dextrins biasanya digunakan sebagai adhesives, pengental, dan sizing (Lidiasari,
dkk., 2006) .
2.3.2 Modifikasi kimia
Modifikasi Pati secara kimia melibatkan sejumlah bahan kimia ke dalam
pati. Bahan kimia yang ditambahkan dapat berupa asam, basa, garam, maupun
9
Universitas Sumatera Utara
unsur halogen. Terdapat empat metode modifikasi kimia, yaitu hidrolisis,
oksidasi, ikatan silang (cross linked) dan subtitusi (Luallen, 1988). Pati yang telah
termodifikasi akan mengalami perubahan sifat yang dapat disesuaikan dengan
keperluan tertentu. Sifat-sifat yang diinginkan adalah memiliki viskositas yang
stabil pada suhu tinggi dan rendah, daya tahan terhadap sharing mekanis yang
baik serta daya pengental yang tahan terhadap kondisi asam dan suhu sterilisasi
(Wirakartakusuma, dkk., 1989).
2.4 Esterifikasi
Pati termodifikasi ini diperoleh dengan menggunakan asam anorganik
maupun asam organik dimana gugus hidroksilnya telah diubah melalui reaksi
antara alkohol dan asam karboksilat (Fleche, 1985).
Pembuatan ester dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu esterifikasi Fischer
yaitu jika alkohol dan asam karboksilat dan katalis asam (H2SO4) dipanaskan
terdapat kesetimbangan ester dan air. Pembuatan ester dengan menggunakan
anhidrida asam yaitu reaksi yang berlangsung lebih lambat dibandingkan dengan
reaksi-reaksi yang serupa dengan asil klorida, dan biasanya campuran reaksi yang
terbentuk perlu dipanaskan (Fesenden dan Fessenden, 1991).
2.5 Asam Sitrat
Tinjauan Umum
Rumus bangun
: CH2(COOH)C(OH)(COOH)CH2COOH. H2O
Rumus molekul
: C6H8O7.H2O
Rumus struktur
:
Nama kimia
: asam 2-hidroksipropana-1,2,3-trikarboksilat
10
Universitas Sumatera Utara
Berat molekul
: 210,14
Kandungan
: Tidak kurang dari 99,5% dan tidak lebih dari 101,0%
..C6H8O7.H2O.
Pemerian
:.Hablur tidak berwarna atau serbuk putih, tidak
..berbau, rasa sangat asam, agak higroskopik, merapuh
..dalam udara kering atau panas
Kelarutan
: Larut dalam kurang dari 1 bagian air dan dalam1,5
..bagian etanol (95%)P, sukar larut dalam eter P.
(Ditjen POM., 1979)
Asam sitrat mudah didapat, melimpah, relatif tidak mahal, sangat mudah
larut, memiliki kekuatan asam yang tinggi, tersedia sebagai granul halus, mengalir
bebas, tersedia dalam bentuk anhidrat dan monohidrat berkualitas makanan. Asam
sitrat monohidrat mencair pada suhu 100oC. Asam ini kehilangan air pada suhu
60oC, menjadi anhidrat pada suhu 130 oC (Siregar dan Wikarsa, 2010).
Asam sitrat adalah asam organik yang secara alami terdapat pada buahbuahan seperti jeruk, nenas dan pear. Asam sitrat pertama kali diekstraksi dan
dikristalisasi dari buah jeruk, sehingga asam sitrat hasil ekstraksi dari buahbuahan ini disebut asam sitrat alami.
Asam sitrat banyak digunakan dalam industri terutama industri makanan,
minuman, dan obat-obatan. Kurang lebih 60% dari total produksi asam sitrat
digunakan dalam industri makanan, dan 30% digunakan dalam industri farmasi,
sedangkan sisanya digunakan dalam industri pemacu rasa, penginversi sukrosa,
penghasil warna gelap dan penghelat ion logam. Dalam industri kosmetik
digunakan sebagai antioksidan (Bizri dan Wahem, 1994).
11
Universitas Sumatera Utara
2.6 Scanning Electron Microscope
Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan
mikroskop dengan panjang
gelombang pendek. Sebagaimana namanya,
mikroskop elektron menggunakan sinar elektron yang panjang gelombangnya
lebih pendek dari cahaya. Karena itu, mikroskop elektron mempunyai
kemampuan pembesaran objek (resolusi) yang lebih tinggi dibanding mikroskop
optik. Sebenarnya dalam fungsi pembesaran objek, mikroskop elektron juga
menggunakan lensa, namun bukan berasal dari jenis gelas sebagaimana pada
mikroskop optik, tetapi dari jenis magnet. Sifat medan magnet ini bisa mengontrol
dan mempengaruhi elektron yang melaluinya, sehingga bisa berfungsi
menggantikan sifat lensa pada mikroskop optik. Kekhususan lain dari mikroskop
elektron ini adalah pengamatan objek dalam kondisi hampa udara (vacuum). Hal
ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bilamenumbuk
molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang pengamatan
obyek berkondisi vacum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.
2.7 Spektrofotometri Sinar Inframerah
Spektrofotometri inframerah sangat penting dalam kimia modern, terutama
dalam bidang kimia organik. Ia merupakan alat rutin dalam penemuan gugus
fungsional, pengenalan senyawa, dan analisa campuran. Kebanyakan gugus,
seperti CH, O-H, C=N, dan C=N, menyebabkan pita absorpsi infra-merah, yang
berbeda hanya sedikit dari satu molekul ke yang lain tergantung pada substituen
yang lain (Day dan Underwood,1990).
Spektrofotometri infra-merah juga digunakan untuk penentuan struktur,
khususnya senyawa organik dan juga untuk analisis kuantitatif, seperti analisa
12
Universitas Sumatera Utara
kuantitatif pencemaran udara, misalnya karbon monoksida dalam udara dengan
teknik non-dispersive (Khopkar, 2008).
Pengukuran pada spektrum inframerah dilakukan pada daerah cahaya
inframerah tengah (mid-infrared) yaitu pada panjang gelombang 2.5 - 50 �m atau
bilangan gelombang 4000 - 200 cm-1. Energi yang dihasilkan oleh radiasi ini akan
menyebabkan vibrasi atau getaran pada molekul. Pita absorpsi sinar inframerah
sangat khas dan spesifik untuk setiap tipe ikatan kimia atau gugus fungsi
(Dachriyanus, 2004).
Jenis absorpsi energi yang lain, molekul-molekul dieksitasikan ke tingkat
energi yang lebih tinggi ketika molekul-molekul ini menyerap radiasi inframerah.
Hanya frekuensi (energi) tertentu dari radiasi inframerah yang dapat diserap oleh
suatu molekul. Agar molekul dapat menyerap radiasi inframerah, maka molekul
tersebut harus mempunyai gambaran spesifik, yakni momen dipol molekul harus
berubah selama vibrasi (Gandjar dan Rohman, 2012).
Molekul dengan struktur yang berbeda tidak akan ada yang mempunyai
pola absorbsi dan spektrum inframerah yang sama karena setiap ikatan yang
berbeda mempunyai frekuensi getaran yang berbeda, dan juga karena setiap jenis
ikatan kimia yang sama pada dua senyawa yang berbeda berada pada lingkungan
yang sedikit berbeda (Pavia, dkk., 1979).
Radiasi inframerah dari frekuensi yang kurang dari 100 cm-1 diabsorbsi
dan dikonversi oleh molekul organik menjadi energi rotasi molekul. Absorbsi
terukur, maka spektrum rotasi molekul terdiri dari bercirikan garis. Radiasi
inframerah pada rentang 10000-100 cm-1 diabsorbsi dan dikonversi oleh molekul
organik menjadi energi vibrasi molekul. Absorbsi ini terukur, tapi spektra vibrasi
13
Universitas Sumatera Utara
lebih tampak sebagai pita dari pada garis karena perubahan energi vibrasi tunggal
diikuti oleh perubahan sejumlah energi rotasi (Silverstein, dkk., 1986).
Tabel 2.1 Spektrum di wilayah spektral 4000-400 cm-1
Gugus Fungsi
No
Bilangan Gelombang (cm-1)
1.
3600-2400
COOH
2.
3500-3200
OH
3.
3500-3100
NH2
4
3150-3050
=C-H
6
2950-2875
−CH Alifatis
7.
2750
O=C−H
8.
2250-2100
C≡C
9
2250
C≡N
10.
1900-1650
C=O
11.
1600-1500
C=C
12.
1550-1350
N=O
13.
1450
CH2
14.
1375
CH3
15.
1350-1050
S=O
16.
1300-1000
C−O
(Khopkar, 2008)
14
Universitas Sumatera Utara