Fenomena Histeresis Isotermi Isotermi Sorpsi Air Pada Amilosa, Amilopektin, Protein, dan Selulosa
SKRIPSI
FEN OMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTlN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nur Wulandari. F 30.0142. Fenomena Histeresis Isotermi SOI'psi Air pad a
Amilosa, Amilopektin, Protein, dan Selulosa. Di bawah bimbingan Soewarno
T. Soekarto.
RINGKASAN
Pada penelitian ini dipelajari dan dibandingkan terjadinya fenomena histeresis
pada komponen bahan pangan berupa makromolekul,
yaitu
pada amilosa,
amiiopektin, protein (kasein), dan seluiosa; serta dilakukan penentuan kondisi air
pada bahan tersebut dengan menggunakan model matematika isotermi sorpsi air,
untuk menduga penyebab terjadinya histeresis. Kegunaan penelitian ini adalah untuk
memperoleh data dasar mengenai histeresis pad a komponen bahan tersebut, untuk
diterapkan di dalam proses penggudangan dan penyimpanan.
Fenomena histeresis diketahui dengan membuat kurva isotermi adsorpsi dan
isotermi
､･ｳｯｲｰｾｩＮ＠
Hubungan kadar air kesetimbangan dengan aw bahan diketahui
dengan menyetimbangkan bahan di dalam desikator berisi garam-garam jenuh dengan
RH 11.2 - 97.5 %, yang disimpan di dalam ruang inkubator bersuhu 28°C. Untuk
membuat kurva adsorpsi, sebelum disimpan di dalam desikator, bahan diturunkan
kadar airnya hingga
±2 %
dengan mengeringkannya di dalam oven bersuhu 70°C.
Sedangkan untuk membuat kurva desorpsi, bahan dinaikkan kadar airnya sehingga
mencapai kadar air sama dengan atau lebih besar dari pada kadar air pada kondisi
adsorpsi RH tertinggi, dengan dibasahi sejumlah air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kurva isotermi sorpsl
amilosa,
amilopektin, kasein, dan selulosa berbentuk sigmoid dan mengalami histeresis. Bahan
yang paling banyak mengandung air adalah amilosa, dan bahan yang paling sedikit
mengandung air adalah selulosa.
Semua bahan mengalami histeresis, dimana histeresis terjadi terutama pada
bagian tengah kurva (daerah multilayer), dengan kisaran histeresis yang lebar.
Amilosa dan kasein mempllnyai ukuran histeresis yang besar, sedangkan amilopektin
mempunyai ukuran histeresis yang kecil. Selulosa tidak mempllnyai titik penutup pada
kurva histeresisnya.
Secara umum kurva isotermi sorpsi amilosa mempunyai ukuran histeresis
yang besar pada bagian tengah kurva, yang diduga berkaitan dengan sifat amilosa yang
dapat mengalami retrogradasi.
Amilosa yang belum dan sudah tergelatinisasi tidak
menllnjukkan perbedaan bentuk kurva histeresis, karena sifat amilosa yang larut air.
Amilopektin yang belum tergelatinisasi memiliki kisaran histeresis yang lebar
dan ukuran histeresi, yang kecil. Hal ini didllga berkaitan dengan sifat amilopektin
yang tidak dapat mengalami retrogradasi.
Amilopektin yang sudah tergelatinisasi
mel11iliki ukuran histeresis yang besar, yang diduga dipengaruhi oleh ikatan antar
cabang al11ilopektin terbllka, sehingga lebih mudah mengikat air.
KlIrva isotermi sorpsi protein yang diwakili kasein menunjukkan kisaran dan
ukuran histeresis yang besar pada bagian tengah kurva. Setelah kurva adsorpsi dan
desorpsi berhimpit kembali, terjadi kenaikan kadar air yang besar sampai tercapai a" 1.
Kurva isotermi sorpsi selulosa memiliki bent uk yang khas yaitu tidak terjadi
penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi setelah terjadi perenggangan.
Pada kurva isotermi sorpsi keempat bah an dilakukan analisis dengan model
isotermi sorpsi.
Air lkatan Primer (mo) dan aktivitas air yang berkesetimbangan
dengannya (an) diketahui dengan menggunakan Model BET, Air Ikatan Sekunder (m,)
dan
aktivitas
air
yang
berkesetimbangan
dengannya
(a,)
diketahui
dengan
menggunakan Model Analisis Logaritma, dan Air Ikatan Tersier (m l) diketahui dengan
melakukan ekstrapolasi kurva isotermi sorpsi. saat aw 1.
Amilosa memiliki mo terbesar, dan selulosa memiliki mn terkecil. Perbedaan
nilai mo ini dipengaruhi oleh struktur bahan dan ikatan glikosidik yang berbeda. Nilai
mo desorpsi selalu lebih besar dari pad a mo adsorpsi, pada ao adsorpsi yang lebih besar
dari pada
3"
desorpsi. Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah Air Ikatan Primer telah
teljadi perbedaan pc, .ikatan air yang menyebabkan terjadinya histeresis.
Nilai m, dan Kandungan Air Ikatan Sekunder bahan desorpsi juga lebih besar
dari pada bahan adsorpsi pada nilai a, sekitar 0.88. Hal ini menunjukkan perbedaan
pengikatan air juga terjadi pada daerah Air Ikatan Sekunder.
Terjadinya penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi bahan,
menunjukkan bahwa pada saat itu bahan adsorpsi mengalami peningkatan Kadar air
yang besar. Dengan melihat nilai ml bah an adsorpsi yang umumnya lebih besar dari
pada bahan desorpsi, dapat diduga bahwa pada saat itu pengikatan air terkondensasi
pada bahan adsorpsi menjadi lebih lancar.
FENOMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMlLOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
pad a JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FEN OMENA HlSTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
dilahirkan pada tanggal 3 Oktober 1974
di Bandung
Tanggallulus: 7 Oktober 1997
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir penelitian
dan menyusun skripsi ini.
Skripsi mengenai Histeresis Isotermi Sorpsi Air pada Amilosa, Amilopektin,
Protein, dan Selulosa ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
pad a bulan April - Juli 1997, bertempat di laboratorium Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi, IPE.
Pada kesempatan
Inl
penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya
kepada:
1. Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, pengarahan, serta bantuan selama penelitian dan penyusunan skripsi
2. Ir. Budi Nurtama, MAgr dan Ir. Hanifah N. Lioe, at as kesediaannya menjadi
dosen penguji
3. Rini, Ully, Ina, dan lin at as bantu an dan keriasamanya selama penelitian
berlangsung
4. Pak Hamdani dan Mbak Tatik, staf laboratorium TPG, warga "Jasmine", dan
semua pihak yang telah membantu
5. Bapak dan lbu tercinta serta Dik Hari dan Dik Jati tersayang yang telah banyak
berkorban dan memberikan dorongan semangat dan doa selama penelitian dan
penyusunan skripsi.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan
pembaca, serta dapat menambah sedikit pengetahuan baru untuk lebih memahami
fenomena histeresis yang belum sepenuhnya terungkap ini.
Bogor,
Oktober 1997
Penulis
DAFTAR lSI
Halaman
KAT A PENGANTAR............... ...... ,.,.,.,
DAFTAR IS!.. .. , .. ,
.. " ..... " .. , .. ,"
DAFTAR TABEL,
.. ,... '.........
DAFTAR GAMBAR .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... , . . ..... .
I. PENDAHULUAN.,.,
A. LATAR BELAKANG .. , . , . " .
B, TUJUAN DAN KEGUNAAN HASIL PENELITIAN
II. TINJAUAN PUST AKA., ............. " .... ,......... , .. ,....., ..
A KARAKTERISTIK HIDRATASL
...... , .... ,.
1. Kadar Air... ............................... , ......... ..
2. Kadar Air Kesetimbangan .......................... ..
3, Aktivitas Air. ............. ,.. ,... ,.... ,...... "., .. ,.,., ..
B. ISOTERMI SORPSI AIR DAN AIR IKATAN
1. Isotermi Sorpsi Air... ...... , ............................ .
2. Air Ikatan ............ ..
C. FENOMENA HISTERESIS .. , ...... ," .. .... .... , ..
1. Histeresis .. , .. ,., .......... ,." ... , ........... , ... ..
2. Faktor-Faktor Penyebab Histeresis dan Teori Histeresis ..
D, MODEL ISOTERMI SORPSL.."
1. Model Brunnauer-Emmet-Teller
2. Model Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB)
2. Model Analisis Logaritma ...
E. ISOTERMI SORPSI AIR PADA BAHAN PANGAN ...
I. Isotermi Sorpsi Air pad a PatL.
2. Isotermi Sorpsi Air pada Protein ...
3. Isotermi Sorpsi Air pada Selulosa ..
IlL METODOLOGI PENELITIAN .. ,.", ...
A BAHAN DAN ALAT. .. ".
1, Bahan ....................................... .
III
V
VI
3
4
4
4
5
6
7
7
9
13
13
15
19
20
21
22
24
24
28
31
...........
33
...... . ...... ..... 33
2. Peralatan........................... ...... ....................
33
34
B, METODE PENELITIAN, ...... ,., ... ,., .. ,
.............
I. Tahap Penentuan Kesetimbangan Isotermi Adsorpsi
a. Persiapan Larutan Kesetimbangan..........
...................
..
b. Perlakuan Awal Bahan......
. .............. .. .........
c. Penyusunan Bahan di Dalam Desikator.....
. .... ,............. ..
d. Penentuan Isotermi Adsorpsi Air.. ...........
..............
.. .....
34
36
36
37
37
38
SKRIPSI
FEN OMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTlN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nur Wulandari. F 30.0142. Fenomena Histeresis Isotermi SOI'psi Air pad a
Amilosa, Amilopektin, Protein, dan Selulosa. Di bawah bimbingan Soewarno
T. Soekarto.
RINGKASAN
Pada penelitian ini dipelajari dan dibandingkan terjadinya fenomena histeresis
pada komponen bahan pangan berupa makromolekul,
yaitu
pada amilosa,
amiiopektin, protein (kasein), dan seluiosa; serta dilakukan penentuan kondisi air
pada bahan tersebut dengan menggunakan model matematika isotermi sorpsi air,
untuk menduga penyebab terjadinya histeresis. Kegunaan penelitian ini adalah untuk
memperoleh data dasar mengenai histeresis pad a komponen bahan tersebut, untuk
diterapkan di dalam proses penggudangan dan penyimpanan.
Fenomena histeresis diketahui dengan membuat kurva isotermi adsorpsi dan
isotermi
､･ｳｯｲｰｾｩＮ＠
Hubungan kadar air kesetimbangan dengan aw bahan diketahui
dengan menyetimbangkan bahan di dalam desikator berisi garam-garam jenuh dengan
RH 11.2 - 97.5 %, yang disimpan di dalam ruang inkubator bersuhu 28°C. Untuk
membuat kurva adsorpsi, sebelum disimpan di dalam desikator, bahan diturunkan
kadar airnya hingga
±2 %
dengan mengeringkannya di dalam oven bersuhu 70°C.
Sedangkan untuk membuat kurva desorpsi, bahan dinaikkan kadar airnya sehingga
mencapai kadar air sama dengan atau lebih besar dari pada kadar air pada kondisi
adsorpsi RH tertinggi, dengan dibasahi sejumlah air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kurva isotermi sorpsl
amilosa,
amilopektin, kasein, dan selulosa berbentuk sigmoid dan mengalami histeresis. Bahan
yang paling banyak mengandung air adalah amilosa, dan bahan yang paling sedikit
mengandung air adalah selulosa.
Semua bahan mengalami histeresis, dimana histeresis terjadi terutama pada
bagian tengah kurva (daerah multilayer), dengan kisaran histeresis yang lebar.
Amilosa dan kasein mempllnyai ukuran histeresis yang besar, sedangkan amilopektin
mempunyai ukuran histeresis yang kecil. Selulosa tidak mempllnyai titik penutup pada
kurva histeresisnya.
Secara umum kurva isotermi sorpsi amilosa mempunyai ukuran histeresis
yang besar pada bagian tengah kurva, yang diduga berkaitan dengan sifat amilosa yang
dapat mengalami retrogradasi.
Amilosa yang belum dan sudah tergelatinisasi tidak
menllnjukkan perbedaan bentuk kurva histeresis, karena sifat amilosa yang larut air.
Amilopektin yang belum tergelatinisasi memiliki kisaran histeresis yang lebar
dan ukuran histeresi, yang kecil. Hal ini didllga berkaitan dengan sifat amilopektin
yang tidak dapat mengalami retrogradasi.
Amilopektin yang sudah tergelatinisasi
mel11iliki ukuran histeresis yang besar, yang diduga dipengaruhi oleh ikatan antar
cabang al11ilopektin terbllka, sehingga lebih mudah mengikat air.
KlIrva isotermi sorpsi protein yang diwakili kasein menunjukkan kisaran dan
ukuran histeresis yang besar pada bagian tengah kurva. Setelah kurva adsorpsi dan
desorpsi berhimpit kembali, terjadi kenaikan kadar air yang besar sampai tercapai a" 1.
Kurva isotermi sorpsi selulosa memiliki bent uk yang khas yaitu tidak terjadi
penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi setelah terjadi perenggangan.
Pada kurva isotermi sorpsi keempat bah an dilakukan analisis dengan model
isotermi sorpsi.
Air lkatan Primer (mo) dan aktivitas air yang berkesetimbangan
dengannya (an) diketahui dengan menggunakan Model BET, Air Ikatan Sekunder (m,)
dan
aktivitas
air
yang
berkesetimbangan
dengannya
(a,)
diketahui
dengan
menggunakan Model Analisis Logaritma, dan Air Ikatan Tersier (m l) diketahui dengan
melakukan ekstrapolasi kurva isotermi sorpsi. saat aw 1.
Amilosa memiliki mo terbesar, dan selulosa memiliki mn terkecil. Perbedaan
nilai mo ini dipengaruhi oleh struktur bahan dan ikatan glikosidik yang berbeda. Nilai
mo desorpsi selalu lebih besar dari pad a mo adsorpsi, pada ao adsorpsi yang lebih besar
dari pada
3"
desorpsi. Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah Air Ikatan Primer telah
teljadi perbedaan pc, .ikatan air yang menyebabkan terjadinya histeresis.
Nilai m, dan Kandungan Air Ikatan Sekunder bahan desorpsi juga lebih besar
dari pada bahan adsorpsi pada nilai a, sekitar 0.88. Hal ini menunjukkan perbedaan
pengikatan air juga terjadi pada daerah Air Ikatan Sekunder.
Terjadinya penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi bahan,
menunjukkan bahwa pada saat itu bahan adsorpsi mengalami peningkatan Kadar air
yang besar. Dengan melihat nilai ml bah an adsorpsi yang umumnya lebih besar dari
pada bahan desorpsi, dapat diduga bahwa pada saat itu pengikatan air terkondensasi
pada bahan adsorpsi menjadi lebih lancar.
FENOMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMlLOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
pad a JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FEN OMENA HlSTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
dilahirkan pada tanggal 3 Oktober 1974
di Bandung
Tanggallulus: 7 Oktober 1997
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir penelitian
dan menyusun skripsi ini.
Skripsi mengenai Histeresis Isotermi Sorpsi Air pada Amilosa, Amilopektin,
Protein, dan Selulosa ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
pad a bulan April - Juli 1997, bertempat di laboratorium Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi, IPE.
Pada kesempatan
Inl
penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya
kepada:
1. Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, pengarahan, serta bantuan selama penelitian dan penyusunan skripsi
2. Ir. Budi Nurtama, MAgr dan Ir. Hanifah N. Lioe, at as kesediaannya menjadi
dosen penguji
3. Rini, Ully, Ina, dan lin at as bantu an dan keriasamanya selama penelitian
berlangsung
4. Pak Hamdani dan Mbak Tatik, staf laboratorium TPG, warga "Jasmine", dan
semua pihak yang telah membantu
5. Bapak dan lbu tercinta serta Dik Hari dan Dik Jati tersayang yang telah banyak
berkorban dan memberikan dorongan semangat dan doa selama penelitian dan
penyusunan skripsi.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan
pembaca, serta dapat menambah sedikit pengetahuan baru untuk lebih memahami
fenomena histeresis yang belum sepenuhnya terungkap ini.
Bogor,
Oktober 1997
Penulis
DAFTAR lSI
Halaman
KAT A PENGANTAR............... ...... ,.,.,.,
DAFTAR IS!.. .. , .. ,
.. " ..... " .. , .. ,"
DAFTAR TABEL,
.. ,... '.........
DAFTAR GAMBAR .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... , . . ..... .
I. PENDAHULUAN.,.,
A. LATAR BELAKANG .. , . , . " .
B, TUJUAN DAN KEGUNAAN HASIL PENELITIAN
II. TINJAUAN PUST AKA., ............. " .... ,......... , .. ,....., ..
A KARAKTERISTIK HIDRATASL
...... , .... ,.
1. Kadar Air... ............................... , ......... ..
2. Kadar Air Kesetimbangan .......................... ..
3, Aktivitas Air. ............. ,.. ,... ,.... ,...... "., .. ,.,., ..
B. ISOTERMI SORPSI AIR DAN AIR IKATAN
1. Isotermi Sorpsi Air... ...... , ............................ .
2. Air Ikatan ............ ..
C. FENOMENA HISTERESIS .. , ...... ," .. .... .... , ..
1. Histeresis .. , .. ,., .......... ,." ... , ........... , ... ..
2. Faktor-Faktor Penyebab Histeresis dan Teori Histeresis ..
D, MODEL ISOTERMI SORPSL.."
1. Model Brunnauer-Emmet-Teller
2. Model Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB)
2. Model Analisis Logaritma ...
E. ISOTERMI SORPSI AIR PADA BAHAN PANGAN ...
I. Isotermi Sorpsi Air pad a PatL.
2. Isotermi Sorpsi Air pada Protein ...
3. Isotermi Sorpsi Air pada Selulosa ..
IlL METODOLOGI PENELITIAN .. ,.", ...
A BAHAN DAN ALAT. .. ".
1, Bahan ....................................... .
III
V
VI
3
4
4
4
5
6
7
7
9
13
13
15
19
20
21
22
24
24
28
31
...........
33
...... . ...... ..... 33
2. Peralatan........................... ...... ....................
33
34
B, METODE PENELITIAN, ...... ,., ... ,., .. ,
.............
I. Tahap Penentuan Kesetimbangan Isotermi Adsorpsi
a. Persiapan Larutan Kesetimbangan..........
...................
..
b. Perlakuan Awal Bahan......
. .............. .. .........
c. Penyusunan Bahan di Dalam Desikator.....
. .... ,............. ..
d. Penentuan Isotermi Adsorpsi Air.. ...........
..............
.. .....
34
36
36
37
37
38
FEN OMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTlN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nur Wulandari. F 30.0142. Fenomena Histeresis Isotermi SOI'psi Air pad a
Amilosa, Amilopektin, Protein, dan Selulosa. Di bawah bimbingan Soewarno
T. Soekarto.
RINGKASAN
Pada penelitian ini dipelajari dan dibandingkan terjadinya fenomena histeresis
pada komponen bahan pangan berupa makromolekul,
yaitu
pada amilosa,
amiiopektin, protein (kasein), dan seluiosa; serta dilakukan penentuan kondisi air
pada bahan tersebut dengan menggunakan model matematika isotermi sorpsi air,
untuk menduga penyebab terjadinya histeresis. Kegunaan penelitian ini adalah untuk
memperoleh data dasar mengenai histeresis pad a komponen bahan tersebut, untuk
diterapkan di dalam proses penggudangan dan penyimpanan.
Fenomena histeresis diketahui dengan membuat kurva isotermi adsorpsi dan
isotermi
､･ｳｯｲｰｾｩＮ＠
Hubungan kadar air kesetimbangan dengan aw bahan diketahui
dengan menyetimbangkan bahan di dalam desikator berisi garam-garam jenuh dengan
RH 11.2 - 97.5 %, yang disimpan di dalam ruang inkubator bersuhu 28°C. Untuk
membuat kurva adsorpsi, sebelum disimpan di dalam desikator, bahan diturunkan
kadar airnya hingga
±2 %
dengan mengeringkannya di dalam oven bersuhu 70°C.
Sedangkan untuk membuat kurva desorpsi, bahan dinaikkan kadar airnya sehingga
mencapai kadar air sama dengan atau lebih besar dari pada kadar air pada kondisi
adsorpsi RH tertinggi, dengan dibasahi sejumlah air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kurva isotermi sorpsl
amilosa,
amilopektin, kasein, dan selulosa berbentuk sigmoid dan mengalami histeresis. Bahan
yang paling banyak mengandung air adalah amilosa, dan bahan yang paling sedikit
mengandung air adalah selulosa.
Semua bahan mengalami histeresis, dimana histeresis terjadi terutama pada
bagian tengah kurva (daerah multilayer), dengan kisaran histeresis yang lebar.
Amilosa dan kasein mempllnyai ukuran histeresis yang besar, sedangkan amilopektin
mempunyai ukuran histeresis yang kecil. Selulosa tidak mempllnyai titik penutup pada
kurva histeresisnya.
Secara umum kurva isotermi sorpsi amilosa mempunyai ukuran histeresis
yang besar pada bagian tengah kurva, yang diduga berkaitan dengan sifat amilosa yang
dapat mengalami retrogradasi.
Amilosa yang belum dan sudah tergelatinisasi tidak
menllnjukkan perbedaan bentuk kurva histeresis, karena sifat amilosa yang larut air.
Amilopektin yang belum tergelatinisasi memiliki kisaran histeresis yang lebar
dan ukuran histeresi, yang kecil. Hal ini didllga berkaitan dengan sifat amilopektin
yang tidak dapat mengalami retrogradasi.
Amilopektin yang sudah tergelatinisasi
mel11iliki ukuran histeresis yang besar, yang diduga dipengaruhi oleh ikatan antar
cabang al11ilopektin terbllka, sehingga lebih mudah mengikat air.
KlIrva isotermi sorpsi protein yang diwakili kasein menunjukkan kisaran dan
ukuran histeresis yang besar pada bagian tengah kurva. Setelah kurva adsorpsi dan
desorpsi berhimpit kembali, terjadi kenaikan kadar air yang besar sampai tercapai a" 1.
Kurva isotermi sorpsi selulosa memiliki bent uk yang khas yaitu tidak terjadi
penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi setelah terjadi perenggangan.
Pada kurva isotermi sorpsi keempat bah an dilakukan analisis dengan model
isotermi sorpsi.
Air lkatan Primer (mo) dan aktivitas air yang berkesetimbangan
dengannya (an) diketahui dengan menggunakan Model BET, Air Ikatan Sekunder (m,)
dan
aktivitas
air
yang
berkesetimbangan
dengannya
(a,)
diketahui
dengan
menggunakan Model Analisis Logaritma, dan Air Ikatan Tersier (m l) diketahui dengan
melakukan ekstrapolasi kurva isotermi sorpsi. saat aw 1.
Amilosa memiliki mo terbesar, dan selulosa memiliki mn terkecil. Perbedaan
nilai mo ini dipengaruhi oleh struktur bahan dan ikatan glikosidik yang berbeda. Nilai
mo desorpsi selalu lebih besar dari pad a mo adsorpsi, pada ao adsorpsi yang lebih besar
dari pada
3"
desorpsi. Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah Air Ikatan Primer telah
teljadi perbedaan pc, .ikatan air yang menyebabkan terjadinya histeresis.
Nilai m, dan Kandungan Air Ikatan Sekunder bahan desorpsi juga lebih besar
dari pada bahan adsorpsi pada nilai a, sekitar 0.88. Hal ini menunjukkan perbedaan
pengikatan air juga terjadi pada daerah Air Ikatan Sekunder.
Terjadinya penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi bahan,
menunjukkan bahwa pada saat itu bahan adsorpsi mengalami peningkatan Kadar air
yang besar. Dengan melihat nilai ml bah an adsorpsi yang umumnya lebih besar dari
pada bahan desorpsi, dapat diduga bahwa pada saat itu pengikatan air terkondensasi
pada bahan adsorpsi menjadi lebih lancar.
FENOMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMlLOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
pad a JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FEN OMENA HlSTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
dilahirkan pada tanggal 3 Oktober 1974
di Bandung
Tanggallulus: 7 Oktober 1997
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir penelitian
dan menyusun skripsi ini.
Skripsi mengenai Histeresis Isotermi Sorpsi Air pada Amilosa, Amilopektin,
Protein, dan Selulosa ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
pad a bulan April - Juli 1997, bertempat di laboratorium Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi, IPE.
Pada kesempatan
Inl
penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya
kepada:
1. Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, pengarahan, serta bantuan selama penelitian dan penyusunan skripsi
2. Ir. Budi Nurtama, MAgr dan Ir. Hanifah N. Lioe, at as kesediaannya menjadi
dosen penguji
3. Rini, Ully, Ina, dan lin at as bantu an dan keriasamanya selama penelitian
berlangsung
4. Pak Hamdani dan Mbak Tatik, staf laboratorium TPG, warga "Jasmine", dan
semua pihak yang telah membantu
5. Bapak dan lbu tercinta serta Dik Hari dan Dik Jati tersayang yang telah banyak
berkorban dan memberikan dorongan semangat dan doa selama penelitian dan
penyusunan skripsi.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan
pembaca, serta dapat menambah sedikit pengetahuan baru untuk lebih memahami
fenomena histeresis yang belum sepenuhnya terungkap ini.
Bogor,
Oktober 1997
Penulis
DAFTAR lSI
Halaman
KAT A PENGANTAR............... ...... ,.,.,.,
DAFTAR IS!.. .. , .. ,
.. " ..... " .. , .. ,"
DAFTAR TABEL,
.. ,... '.........
DAFTAR GAMBAR .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... , . . ..... .
I. PENDAHULUAN.,.,
A. LATAR BELAKANG .. , . , . " .
B, TUJUAN DAN KEGUNAAN HASIL PENELITIAN
II. TINJAUAN PUST AKA., ............. " .... ,......... , .. ,....., ..
A KARAKTERISTIK HIDRATASL
...... , .... ,.
1. Kadar Air... ............................... , ......... ..
2. Kadar Air Kesetimbangan .......................... ..
3, Aktivitas Air. ............. ,.. ,... ,.... ,...... "., .. ,.,., ..
B. ISOTERMI SORPSI AIR DAN AIR IKATAN
1. Isotermi Sorpsi Air... ...... , ............................ .
2. Air Ikatan ............ ..
C. FENOMENA HISTERESIS .. , ...... ," .. .... .... , ..
1. Histeresis .. , .. ,., .......... ,." ... , ........... , ... ..
2. Faktor-Faktor Penyebab Histeresis dan Teori Histeresis ..
D, MODEL ISOTERMI SORPSL.."
1. Model Brunnauer-Emmet-Teller
2. Model Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB)
2. Model Analisis Logaritma ...
E. ISOTERMI SORPSI AIR PADA BAHAN PANGAN ...
I. Isotermi Sorpsi Air pad a PatL.
2. Isotermi Sorpsi Air pada Protein ...
3. Isotermi Sorpsi Air pada Selulosa ..
IlL METODOLOGI PENELITIAN .. ,.", ...
A BAHAN DAN ALAT. .. ".
1, Bahan ....................................... .
III
V
VI
3
4
4
4
5
6
7
7
9
13
13
15
19
20
21
22
24
24
28
31
...........
33
...... . ...... ..... 33
2. Peralatan........................... ...... ....................
33
34
B, METODE PENELITIAN, ...... ,., ... ,., .. ,
.............
I. Tahap Penentuan Kesetimbangan Isotermi Adsorpsi
a. Persiapan Larutan Kesetimbangan..........
...................
..
b. Perlakuan Awal Bahan......
. .............. .. .........
c. Penyusunan Bahan di Dalam Desikator.....
. .... ,............. ..
d. Penentuan Isotermi Adsorpsi Air.. ...........
..............
.. .....
34
36
36
37
37
38
SKRIPSI
FEN OMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTlN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
Nur Wulandari. F 30.0142. Fenomena Histeresis Isotermi SOI'psi Air pad a
Amilosa, Amilopektin, Protein, dan Selulosa. Di bawah bimbingan Soewarno
T. Soekarto.
RINGKASAN
Pada penelitian ini dipelajari dan dibandingkan terjadinya fenomena histeresis
pada komponen bahan pangan berupa makromolekul,
yaitu
pada amilosa,
amiiopektin, protein (kasein), dan seluiosa; serta dilakukan penentuan kondisi air
pada bahan tersebut dengan menggunakan model matematika isotermi sorpsi air,
untuk menduga penyebab terjadinya histeresis. Kegunaan penelitian ini adalah untuk
memperoleh data dasar mengenai histeresis pad a komponen bahan tersebut, untuk
diterapkan di dalam proses penggudangan dan penyimpanan.
Fenomena histeresis diketahui dengan membuat kurva isotermi adsorpsi dan
isotermi
､･ｳｯｲｰｾｩＮ＠
Hubungan kadar air kesetimbangan dengan aw bahan diketahui
dengan menyetimbangkan bahan di dalam desikator berisi garam-garam jenuh dengan
RH 11.2 - 97.5 %, yang disimpan di dalam ruang inkubator bersuhu 28°C. Untuk
membuat kurva adsorpsi, sebelum disimpan di dalam desikator, bahan diturunkan
kadar airnya hingga
±2 %
dengan mengeringkannya di dalam oven bersuhu 70°C.
Sedangkan untuk membuat kurva desorpsi, bahan dinaikkan kadar airnya sehingga
mencapai kadar air sama dengan atau lebih besar dari pada kadar air pada kondisi
adsorpsi RH tertinggi, dengan dibasahi sejumlah air.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa kurva isotermi sorpsl
amilosa,
amilopektin, kasein, dan selulosa berbentuk sigmoid dan mengalami histeresis. Bahan
yang paling banyak mengandung air adalah amilosa, dan bahan yang paling sedikit
mengandung air adalah selulosa.
Semua bahan mengalami histeresis, dimana histeresis terjadi terutama pada
bagian tengah kurva (daerah multilayer), dengan kisaran histeresis yang lebar.
Amilosa dan kasein mempllnyai ukuran histeresis yang besar, sedangkan amilopektin
mempunyai ukuran histeresis yang kecil. Selulosa tidak mempllnyai titik penutup pada
kurva histeresisnya.
Secara umum kurva isotermi sorpsi amilosa mempunyai ukuran histeresis
yang besar pada bagian tengah kurva, yang diduga berkaitan dengan sifat amilosa yang
dapat mengalami retrogradasi.
Amilosa yang belum dan sudah tergelatinisasi tidak
menllnjukkan perbedaan bentuk kurva histeresis, karena sifat amilosa yang larut air.
Amilopektin yang belum tergelatinisasi memiliki kisaran histeresis yang lebar
dan ukuran histeresi, yang kecil. Hal ini didllga berkaitan dengan sifat amilopektin
yang tidak dapat mengalami retrogradasi.
Amilopektin yang sudah tergelatinisasi
mel11iliki ukuran histeresis yang besar, yang diduga dipengaruhi oleh ikatan antar
cabang al11ilopektin terbllka, sehingga lebih mudah mengikat air.
KlIrva isotermi sorpsi protein yang diwakili kasein menunjukkan kisaran dan
ukuran histeresis yang besar pada bagian tengah kurva. Setelah kurva adsorpsi dan
desorpsi berhimpit kembali, terjadi kenaikan kadar air yang besar sampai tercapai a" 1.
Kurva isotermi sorpsi selulosa memiliki bent uk yang khas yaitu tidak terjadi
penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi setelah terjadi perenggangan.
Pada kurva isotermi sorpsi keempat bah an dilakukan analisis dengan model
isotermi sorpsi.
Air lkatan Primer (mo) dan aktivitas air yang berkesetimbangan
dengannya (an) diketahui dengan menggunakan Model BET, Air Ikatan Sekunder (m,)
dan
aktivitas
air
yang
berkesetimbangan
dengannya
(a,)
diketahui
dengan
menggunakan Model Analisis Logaritma, dan Air Ikatan Tersier (m l) diketahui dengan
melakukan ekstrapolasi kurva isotermi sorpsi. saat aw 1.
Amilosa memiliki mo terbesar, dan selulosa memiliki mn terkecil. Perbedaan
nilai mo ini dipengaruhi oleh struktur bahan dan ikatan glikosidik yang berbeda. Nilai
mo desorpsi selalu lebih besar dari pad a mo adsorpsi, pada ao adsorpsi yang lebih besar
dari pada
3"
desorpsi. Hal ini menunjukkan bahwa pada daerah Air Ikatan Primer telah
teljadi perbedaan pc, .ikatan air yang menyebabkan terjadinya histeresis.
Nilai m, dan Kandungan Air Ikatan Sekunder bahan desorpsi juga lebih besar
dari pada bahan adsorpsi pada nilai a, sekitar 0.88. Hal ini menunjukkan perbedaan
pengikatan air juga terjadi pada daerah Air Ikatan Sekunder.
Terjadinya penghimpitan kembali kurva adsorpsi dan desorpsi bahan,
menunjukkan bahwa pada saat itu bahan adsorpsi mengalami peningkatan Kadar air
yang besar. Dengan melihat nilai ml bah an adsorpsi yang umumnya lebih besar dari
pada bahan desorpsi, dapat diduga bahwa pada saat itu pengikatan air terkondensasi
pada bahan adsorpsi menjadi lebih lancar.
FENOMENA HISTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMlLOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANlAN
pad a JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
1997
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANlAN BOGOR
BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
FEN OMENA HlSTERESIS ISOTERMI SORPSI AIR
PADA AMILOSA, AMILOPEKTIN, PROTEIN, DAN SELULOSA
SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk meraih gelar
SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN
pada JURUSAN TEKNOLOGI PANGAN DAN GIZI
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOG OR
Oleh
NUR WULANDARI
F 30.0142
dilahirkan pada tanggal 3 Oktober 1974
di Bandung
Tanggallulus: 7 Oktober 1997
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, atas limpahan
rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir penelitian
dan menyusun skripsi ini.
Skripsi mengenai Histeresis Isotermi Sorpsi Air pada Amilosa, Amilopektin,
Protein, dan Selulosa ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan
pad a bulan April - Juli 1997, bertempat di laboratorium Jurusan Teknologi Pangan
dan Gizi, IPE.
Pada kesempatan
Inl
penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya
kepada:
1. Prof. Dr. Soewarno T. Soekarto selaku dosen pembimbing yang telah memberikan
bimbingan, pengarahan, serta bantuan selama penelitian dan penyusunan skripsi
2. Ir. Budi Nurtama, MAgr dan Ir. Hanifah N. Lioe, at as kesediaannya menjadi
dosen penguji
3. Rini, Ully, Ina, dan lin at as bantu an dan keriasamanya selama penelitian
berlangsung
4. Pak Hamdani dan Mbak Tatik, staf laboratorium TPG, warga "Jasmine", dan
semua pihak yang telah membantu
5. Bapak dan lbu tercinta serta Dik Hari dan Dik Jati tersayang yang telah banyak
berkorban dan memberikan dorongan semangat dan doa selama penelitian dan
penyusunan skripsi.
Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis sendiri dan
pembaca, serta dapat menambah sedikit pengetahuan baru untuk lebih memahami
fenomena histeresis yang belum sepenuhnya terungkap ini.
Bogor,
Oktober 1997
Penulis
DAFTAR lSI
Halaman
KAT A PENGANTAR............... ...... ,.,.,.,
DAFTAR IS!.. .. , .. ,
.. " ..... " .. , .. ,"
DAFTAR TABEL,
.. ,... '.........
DAFTAR GAMBAR .. , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .... , . . ..... .
I. PENDAHULUAN.,.,
A. LATAR BELAKANG .. , . , . " .
B, TUJUAN DAN KEGUNAAN HASIL PENELITIAN
II. TINJAUAN PUST AKA., ............. " .... ,......... , .. ,....., ..
A KARAKTERISTIK HIDRATASL
...... , .... ,.
1. Kadar Air... ............................... , ......... ..
2. Kadar Air Kesetimbangan .......................... ..
3, Aktivitas Air. ............. ,.. ,... ,.... ,...... "., .. ,.,., ..
B. ISOTERMI SORPSI AIR DAN AIR IKATAN
1. Isotermi Sorpsi Air... ...... , ............................ .
2. Air Ikatan ............ ..
C. FENOMENA HISTERESIS .. , ...... ," .. .... .... , ..
1. Histeresis .. , .. ,., .......... ,." ... , ........... , ... ..
2. Faktor-Faktor Penyebab Histeresis dan Teori Histeresis ..
D, MODEL ISOTERMI SORPSL.."
1. Model Brunnauer-Emmet-Teller
2. Model Guggenheim-Anderson-de Boer (GAB)
2. Model Analisis Logaritma ...
E. ISOTERMI SORPSI AIR PADA BAHAN PANGAN ...
I. Isotermi Sorpsi Air pad a PatL.
2. Isotermi Sorpsi Air pada Protein ...
3. Isotermi Sorpsi Air pada Selulosa ..
IlL METODOLOGI PENELITIAN .. ,.", ...
A BAHAN DAN ALAT. .. ".
1, Bahan ....................................... .
III
V
VI
3
4
4
4
5
6
7
7
9
13
13
15
19
20
21
22
24
24
28
31
...........
33
...... . ...... ..... 33
2. Peralatan........................... ...... ....................
33
34
B, METODE PENELITIAN, ...... ,., ... ,., .. ,
.............
I. Tahap Penentuan Kesetimbangan Isotermi Adsorpsi
a. Persiapan Larutan Kesetimbangan..........
...................
..
b. Perlakuan Awal Bahan......
. .............. .. .........
c. Penyusunan Bahan di Dalam Desikator.....
. .... ,............. ..
d. Penentuan Isotermi Adsorpsi Air.. ...........
..............
.. .....
34
36
36
37
37
38