Sintesis Pati Sitrat Dari Pati Talas (Colocasia Esculenta) Melalui Reaksi Esterifikasi Dengan Asam Sitrat
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Talas (Colocasia esculenta)
Talas (Colocasia esculenta) merupakan tanaman pangan yang termasuk jenis herba menahun.
Talas memiliki berbagai nama umum di seluruh dunia, yaitu Taro, Old cocoyam, Abalong,
Taioba, Arvi, Keladi, Satoimo, Tayoba, dan Yu-Tao serta Sukat dalam bahasa Karo. Tanaman ini
diklasifikasikan sebagai tumbuhan berbiji (Spermatophyta) dengan biji tertutup (Angiospermae)
dan berkeping satu (Monocotyledonae). Taksonomi tumbuhan talas secara lengkap adalah
sebagai berikut :
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyledone
Ordo
: Arales
Famili
: Araceae
Genus
: Colocasia
Species
: Colocassia esculenta
(Koswara, 2010)
Penelitian tentang pati talas maupun tepung talas di Indonesia masih terbatas, misalnya
Widowati, dkk (1997) tentang pengaruh NaCl dan konsentrasi NaCO3 pada ekstraksi serta
karakterisasi beberapa varietas talas (Colocasia esculenta L. Schott). Kadar pati pada talas
adalah sekitar 80% dengan kadar amilopektin dan amilosa adalah masing-masing 74,45% dan
5,55%. (Rahmawaty, et al.,2012). Kandungan kimia dari talas dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kandungan Talas
Kandungan Giji
Energi (kal)
Talas Mentah
120
Talas Rebus
108
Protein (g)
Lemak (g)
1,5
0,3
1,4
0,4
Hidrat arang total (g)
Serat (g)
28,2
0,9
25,0
0,9
Abu (g)
Kalsium (mg)
0,8
31
0,8
47
Fosfor (mg)
Besi (mg)
6
0,7
67
0,7
Karoten total
Vitamin B1 (mg)
0
0,05
0
0,06
Vitamin C (mg)
Air (g)
2
69,2
4
72,4
Bagian yang dimakan (%)
85
100
Sumber: Slamet D.S. dan Ig. Tarkotjo (1980), Majalah Gii dan Makanan.Jilid 4.Hal 26. Pusat
Penelitian dan Pengembangan Kesehatan Depkes RI
Talas berasal dari daerah India dan Indonesia, yang kemudian menyebar hingga ke China,
Jepang dan beberapa pulau di Pasifik. Pertumbuhan paling baik dari tanaman ini dapat dicapai
dengan menanamnya di daerah yang memiliki ketinggian 0 m hingga 2740 m diatas permukaan
laut, suhu antara 21-270C, dan curah hujan sebesar 1750 mm per tahun. Bagian yang dapat
dipanen dari talas adalah umbinya, dengan umur panen berkisar 6 – 18 bulan dan ditandai
dengan daun yang tampak mulai menguning dan kering.
Talas merupakan tanaman sekulen yaitu tanaman yang umbinya banyak mengandung
air.Umbi tersebut terdiri dari umbi primer dan umbi sekunder.Kedua umbi tersebut berada
dibawah permukaan tanah. Hal yang membedakannya adalah umbi primer merupakan umbi
induk yang memiliki bentuk silinder dengan panjang 30 cm dan diameter 15 cm, sedangkan
umbi sekunder merupakan umbi yang tumbuh di sekitar umbi primer dengan ukuran lebih kecil.
Umbi sekunder ini digunakan oleh talas untuk melakukan perkembangbiakannya secara
vegetative (Koswara, 2010).
Umbi talas memiliki berbagai macam bentuk yang sangat tergantung dengan lingkungan
tempat tumbuh serta varietasnya. Minantyorini dan Hanari(2002) melakukan identifikasi dan
melakukan klasifikasi terhadap plasma nutfah berbagai jenis talas. Hasilnya dapat dilihat pada
Gambar 2.1 yang menunjukkan berbagai macam bentuk dari umbi talas, mulai dari yang kerucut
(1), membulat (2), silindris (3), elips (4), halter (5), memanjang (6), datar dan bermuka banyak
(7), dan tandan (8). Umumnya talas yang tersebar di Indonesia memiliki bentuk kerucut,
silindris, atau elips, dengan sebagian kecil daerah memproduksi talas dengan bentuk umbi
membulat, halter, memanjang, dan tandan. Untuk bentuk umbi datar dan bermuka banyak,
hingga kini belum ada ditemui di Indonesia.
Gambar2.1. Klasifikasi berbagai bentuk umbi talas (Minantyorini dan Hanarida, 2002)
2.2. Asam Sitrat
Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan
genus Citrus (jeruk-jerukan). Rumus molekul asam sitrat adalah C6H8O7 dengan nama IUPAC
asam 2-hidroksi-1,2,3-propamatrikarboksilat. Titik lebur dari asam sitrat yaitu 1530C (426
K).Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai
penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan.Dalam biokimia, asam sitrat dikenal
sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam mitokondria, yang penting
dalam metabolism makhluk hidup.Zat ini juga dapat digunakan sebagi zat pembersih yang ramah
lingkungan dan sebagai antioksidan.
Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas
proton dalam larutan.Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat.Sitrat sangat baik
digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan.Ion sitrat dapat beraksi
dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat.Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion
logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air.
Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk kristal berwarna putih. Serbuk
kristal tersebut dapat berupa bentuk anhidrus (bebas air), atau bentuk monohidrat yang
mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam sitrat. Bentuk anhidrus asam sitrat
mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi asam
sitrat dalam air dingin. Bentuk monohidrat tersebut dapat diubah menjadi bentuk anhidrus
melalui pemanasan di atas 740C.
Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainnya. Jika dipanaskan diatas
1750C, asam sitrat terurai dengan melepaskan karbon dioksida dan air (id.wikipedia.org).
Struktur asam sitrat dapat dilihat pada Gambar 2.2.
H2C
COOH
HO C
COOH
H2C
COOH
Gambar 2.2. Struktur Asam Sitrat (Apelblat, 2014)
2.3. Pati
Pati merupakan sumber pangan dan mengandung karbohidrat yang terdapat pada tumbuhtumbuhan. Pati memiliki rumus umum (C6H10O5)n, dimana n lebih dari 1000 (Egan,1981). Pati
terdiri atas dua macam polisakarida yang kedua-duanya adalah polimer dari glukosa, yaitu
amilosa (kira-kira 20-28 %) dan amilopektin (kira-kira 80-72%). Amilosa terdiri atas 250-300
unit D-glukosa yang terikat dengan ikatanα 1,4-glikosidik. Amilopektin juga terdiri atas molekul
D-glukosa yang mempunyai ikatan disamping 1,4-glikosidik, juga percabangannya pada ikatan
1,6-glikosidik. Molekul amilopektin lebih besar daripada molekul amilosa karena terdiri atas
lebih dari 1000 unit glukosa. Butir-butir pati tidak larut dalam air dingin tetapi apabila air
dipanaskan, akan membentuk gel (gelatinisasi). Larutan patiapabila diberi larutan iodium akan
berwarna biru. Amilopektin dengan iodium akan memberikan warna ungu atau merah
lembayung (Poedjiadi,1994).
Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian
penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltose dan glukosa (Purba,
2009). Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Namun hidrolisis tak
lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan isomaltosa, yang kedua ini berasal
dari percabangan-1,6’. Campuran oligosakarida yang diperoleh dari hidrolisis parsial
amilopektin, yang biasa dirujuk sebagai dekstrin, digunakan untuk membuat lem, pasta dan kanji
tekstil (Fessenden, 1982). Struktur amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Gambar 2.3
berikut ini.
HOH2C
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
Amilosa
HOH2C
HO
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HOH2C
HO
O
HOH2C
OH
O
O
O
HO
HO
HOH2C
OH
OH
O
O
O
HO
H2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
OH
Amilopektin
O
Gambar 2.3. Struktur Dari Amilosa dan Amilopektin ( Miller, 1980)
Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam
sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin.
Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat-1,4’- dengan percabangan-percabangan
(1,6’-). Beda antara glikogen dan amilopektin adalah bahwa glikogen lebih bercabang daripada
amilopektin (Fessenden,1982).
Bila pati mentah dimasukkan kedalam air dingin, granula patinya akan menyerap air dan
membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas. Air
yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30 % . Peningkatan volume granula pati yang
terjadi didalam air pada suhu antara 550C sampai 65 0C merupakan pembengkakan pati yang
sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula.
Perubahan tersebut disebut gelatinisasi.Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinasi
yang dapat dilakukan dengan penambahan air panas.
Pati yang telah mengalami gelatinasi dapat dikeringkan, tetapi molekul molekul tersebut
tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifatnya sebelum gelatinasi. Bahan yang telah kering tersebut
masih mampu menyerap air dalam jumlah yang besar.Suhu gelatinasi tergantung juga pada
konsentrasi pati.Makin kental larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu
kekentalan tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun.Suhu gelatinasi berbeda-beda bagi tiap
jenis pati dan merupakan suatu kisaran. Dengan viskosimeter suhu gelatinasi dapat ditentukan,
misalnya pada jagung 62-70 0C, beras 68-78 0C, gandum 54,5- 64 0C (Winarno, 1980).
Selulosa merupakan polisakarida pembangun yang paling penting. Bahan ini menyusun
dinding sel tumbuhan, terutama kayu. Kapas terdiri dari 80% selulosa murni. Seperti halnya
amilosa, selulosa adalah polimer linear yang terdiri dari unit D-glukosa. Semua unit D-glukosa
ini, berkisar dari 300 sampai 15000, dihubungkan oleh ikatan ß-(1,4), bukan alfa. Betapa
besarnya perbedaan dari selisih yang kecil ini.
Pertama, bentuk molekul selosa dan amilosa
berbeda karena ikatan -(1,4) pada amilosa cenderung membentuk struktur spiral yang longgar,
sedangkan ikatan ß-(1,4) pada selulosa cenderung membentuk rantai lurus.
Rantai lurus selulosa menyebabkan permukaan yang seragam, terdiri dari sejumlah gugus
hidroksil. Semua gugus hidroksil berikatan hidrogen dengan molekul selulosa yang
disebelahnya. Banyaknya interaksi lemah ini memberikan kekuatan pada serat selulosa. Dampak
kedua dari dua bentuk yang berbeda ini ialah bahwa enzim yang dapat mengkatalis pati tidak
mampu menghidrolisis selulosa. Manusia dapat mengubah pati menjadi bentuk bahan bakar,
yakni D-glukosa, tetapi kita tak mempunyai enzim yang mengkatalis reaksi hidrolisis selulosa
menjadi glukosa. Serbuk gergaji yang tak diberi perlakuan tidak bisa dijadikan makanan jajanan
bagi manusia. Sistem pencernaan hewan memamah biak seperti sapi, biri-biri dan domba,
demikian juga rayap, mengandung mikroba yang enzimnya mengkatalis pembentukan glukosa
dari selulosa. Hewan ini menggunakan selulosa sebagai sumber gizinya (Wilbraham, 1992).
2.4. Modifikasi Pati
Pati termodifikasi atau lebih dikenal dengan turunan pati dapat diproduksi dengan beberapa
metode yaitu, metode fisikawi, kimiawi dan enzimatis yang pada dasarnya untuk mengubah sifat
alami dari pati. Pati termodifikasi berguna di berbagai bidang, misalnya di bidang produksi
makanan, yaitu sebagi agen pengisi, stabilizer dan emulsifier; di bidang farmasi, yaitu sebagai
desintegrants dan carrier; dan aditif pengikat pada pelapis kertas (Gotlieb, et al. 2005).
Pati adalah sebuah senyawa alamiah, biodegradable murah dan mudah diperoleh.Tersebar
luas dalam batang, akar, dan buah dari tumbuhan berdaun hijau. Terdapat unit glukosa
(C6H10O5)n dengan n diantara 300 sampai 1000. Pati terbentuk dari 2 campuran dari 2 polimer
yang disebut dengan amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah sebuah polimer linier dengan
berat molekul kurang dari 0,5 juta Dalton (derajat polimerisasi dari 15 x 102 – 6 x 103)
bergantung pada sumber botaninya. Makromolekul amilosa merupakan dari α-D-glukopiranosa
yang tergantung d ari ik atan α-1,4 asetal. Makromolekul amilopektin lebih besar dan banyak
bercabang dengan berat molekul sekitar 50-100 juta Dalton dan derajat polimerisasi sekitar 3 x
105 – 3 x 106 (Neelam, et al. 2012). Beberapa metode dalam modifikasi pati yaitu:
2.4.1. Metode Fisika
Modifikasi fisik dari pati pada dasarnya mengubah sturuktu granula dan mengubah pati biasa
menjadi pati yang larut dalam air dingin atau kristal mikro pati. Beberapa metode yang telah
dikembangkan saat ini yaitu Heat-moisture treatment (HMT), penguatan (terhadap air),
retrogradasi, pembekuan, ultra high pressure treatment, glow discharge plasma treatment,
Osmotic-Pressure Treatment, hambatan termal dan gelatinisasi (Neelam,et al. 2012).
2.4.2. Metode Kimia
Metode kimia melibatkan gugus fungsi awal pada molekul pati, menghasilkan perubahan secara
nyata sifat fisiko-kimianya. Contoh dari teknik ini yaitu, eterifikasi, esterifikasi, ikat silang,
penambahan asam, oksidasi dan dwi modifikasi (Neelam, et al. 2012). Beberapa modifikasi
secara kimia menggunakan berbagai pereaksi seperti pada gambar 2.4.
2.4.3. Metode Enzimatis
Metode ini meliputi tentang suspensi pati menjadi sejumlah dari enzim-enzim utam termasuk
hidrolisis enzim yang cenderung untuk menghasilkan turunan fungsional yang besar.Beberapa
enzim yang telah diteliti yaitu, amilomaltase, siklomaltodekstrinase, siklomaltodekstrin dan
glukanosiltransferase (Neelam, et al. 2012).
ONa
StO
OH
O
C=O
St-C=O
P
St-O-CH2
St-O-C-CH3
Carboxymethyl
Starch
Starch acetate
NaO
or
O
Cross-linked
Starch citrate
Starch
phosphate
NaO
O
(CH3-C)2-O
NaO
NaOCl
OH
O
P
Cl.CH2COOH
oxidized starch
citric acid
O
Estherification
NC-CH-CH
Ce4+
St-OH
Starch
H3C CH2Cl
O
St-O-CH2-CH-CH3
St-O-CH2-CH3
Ethyl Starch
COOH
CH2=CH-CN
Oxidized Starch (dicarboxylic Acid)
St-O-C-NH2
H2C-C=N
NH
Cyanamide starch
Cross-Linking
Etherification
H2C CH CH3
St
St
Dialdehyde
Starch
Oxidation
CH-CN
Starch-graft-polyacrylonitrile
copolymer
[O]
C=O
St-O-CH2
Hydroxypropyl starch
COOH
C=O
IO4-
OH
St-C-OH
H2C
CH2
O
St-O-CH2-CH2OH
Hydroxyethyl starch
ClH2C CH
CH2
POCl3
CS2
O
St-O-CH2-CH-CH2-O-St
O
O
St-O-P-O-St
Cross-linked Starch
St-O-C-S-S-C-O-St
ONa
Starch phosphate
diester
O
O
Starch
xanthate
Gambar 2.4 Beberapa metode modifikasi pati secara kimiawi (Neelam, et al. 2012)
2.4.4. Metode Modifikasi Genetika
Teknik – teknik pada metode ini meliputi teknologi transgenik bahwa target enzim yang terlibat
dalam biosintesis pati demikian hakikat dari keuntungan dari bahaya kimia lingkungan paska
panen dan modifikasi enzimatis. Beberapa metode yang telah diteliti yaitu pati bebas amilosa,
pati tinggi amilosa dan altered amilopektin structure (Neelam, et al. 2012).
2.5. Pati Sitrat
Pati sitrat dapat disintesis dengan cara esterifikasi gugus karboksil bebas dari monomer
anhidroglukosa dari pati dengan asam sitrat. Asam sitrat memiliki 3 gugus karboksilat yang
dapat menghubungkan gugus karboksil dari asam sitrat dengan gugus hidroksil dari pati dengan
hasil samping H2O dan membentuk reaksi ikat silang dengan asam sitrat sebagai agen pengikat
silang. Interaksi antara asam sitrat dengan pati dapat meningkatkan pertahanan terhadap air
dengan cara mengurangi gugus hidroksil dari pati (Borredon, et al., 1997). Gugus karboksilat
dari asam sitrat dapat membentuk ikatan kuat dengan gugus hidroksil dari pati, sehingga
mencegah rekristalisasi dan retrogradasi.Asam sitrat tidak beracun sehingga tidak berbahaya bila
masuk dalam tubuh (metabolism asam sitrat atau siklus Krebs) (Yang, et al., 2004).
Reaksi ikat silang pati dan asam sitrat lebih mudah daripada selulosa karena pati
dimungkinkan memiliki jumlah gugus hidroksil dan memilki jalan masuk yang lebih mudah
daripada selulosa sehingga mampu lebih cepat untuk memperbaiki sifat pati (Yu, et al.,
2005).Pati sitrat mempunyai beberapa aplikasi, misalnya di bidang farmasi, yaitu sebagai carrier
atau Sistem Penghantaran Obat (Drug Delivery System) untuk beberapa jenis obat yang kurang
larut dalam air, misalnya Evavirenz (salah satu inhibitor spesifik HIV-1) (Chowdary,
2011).Reaksi pembentukan pati sitrat dapat dilihat pada Gambar 2.5.
H2C C
HO C C
H2C C
O
H2C C OH
O
HO C C OH
O
H2C C
O
OH
H2C C
O
OH
O
HOH2C
-H2O
HO C C
H2C C
O
O
O
O
+
O
O
HO
OH2C
HOH2C
OH
O
O
O
HO
O
HOH2C
OH
HO
OH
n
OH
OH
O
O
HO
O
OH
Asam Sitrat
n
O
-H2O
O
HO
OH
O
O
O
HO
CH2OH
O
C2 H O
O
C CH2
O
C C OH
HO
O C CH
2
HOH2C
O
H2C C
O
O
*
O
O
HOH2C
OH
HO
OH
O
O
HO
OH2C
O
n
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
O
OH
OH2C
OH
Esterifikasi
HO
O
HO C C O
H2C C
O
HOH2C
OH
O
n
O
HO
OH
O
Pati Sitrat
Gambar
2.5 Skema Reaksi dari Asam Sitrat dengan Pati (Chowdary, 2011)
2.6.
Esterifikasi
Esterifikasi adalah suatu reaksi ionik yang merupakan gabungan dari reaksi adisi dan reaksi
penataan ulang dieliminasi (Davidek, 1990).Esterifikasi juga dapat didefenisikan sebagai reaksi
antara asam karboksilat dan alkohol (Gandhi,1997).Esterifikasi dapat dilakukan dengan
menggunakan katalis enzim (lipase) dan asam anorganik (asam sulfat dan asam klorida), dengan
berbagai variasi alkohol biasanya metanol, etanol, 1-propanol, 1-butanol, amyl alkohol, dan lainlain (Ozgulsun, 2008). Asam anorganik yang digunakan sebagai katalis akanmenyebabkan asam
karboksilat mengalami konjugasi sehingga asam konjugat dari asam karboksilat tersebutlah yang
akan berperan sebagai substrat.
Cara lain dalam pembentukan ester adalah dengan melewatkan HCl ke dalam campuran
reaksi tersebut dan direfluks. Cara ini dikenal dengan namametode Fischer-Spieser. Esterifikasi
tanpa katalis dapat juga dilakukan dengan satu molekul asam karboksilat dan satu pereaksi
secara berlebih.Pertambahan hasil juga dipengaruhi oleh dehidrasi yang artinya menarik air
terbentuk sebagai hasil samping reaksi. Air dapat dipisahkan dengan cara menambahkan pelarut
yang bersifat non polar seperti misalnya benzene dan kloroform sehingga air yang terbentuk
akan segera terikat pada pelarut yang digunakan atau dengan menambahkan molecular sieves
(Yan, 2001).
Esterifikasi asam karboksilat dengan asam alkohol merupakan reaksi reversible.Bila asam
karboksilat diesterkan, digunakan alkohol berlebih.Untuk membuat reaksi kebalikannya, yakni
hidrolisis berkataliskan asam dari ester menjadi asam karboksilat digunakan air secara
berlebihan. Kelebihan air akan menggeser kesetimbangan ke arah sisi asam karboksilat
(Fessenden, 1982). Salah satu reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.6.
O
RCOH
Suatu Asam
Karboksilat
H+, Kalor
+
R'OH
Suatu alkohol
O
RCOR'
+
H2O
Suatu Ester
Gambar 2.6.Reaksi esterifikasi secara umum (Fessenden, 1982)
2.7. Modifikasi Pati Ikat Silang (Cross-lingking)
Ikat silang dapat digambarkan sebagai ikatan antara dua rantai polimer yang bergabung satu
sama lain melalui suatu cabang (branch) (Odion, 1991). Cross-lingkingdalam polimer terjadi
ketika ikatan valensi primer terbentuk antara molekul-molekul rantai polimer yang terpisah.
Selain ikatan dimana monomer membentuk rantai polimer, ikatan polimer yang lain terbentuk
diantara polimer tetangganya. Ikatan ini dapat terbentuk secara langsung diantara rantai
tetangganya, atau dua rantai dapat terikat menjadi rantai yang lain. Walaupun tidak sekuat ikatan
pada rantai, cross-link mempunyai peran yang sangat penting pada polimer. Ketika polimer
diregangkan, ikatan cross-link mempunyai peran yang sangat penting pada polimer. Ketika
polimer diregangkan, ikatan cross-link mencegah rantai untuk berpisah. Ikatan ini memperkuat,
namun ketika tegangan dihilangkan maka struktur akan kembali ke bentuk semula (Umam et al.,
2008).
Seperti pada umumnya pati yang dipakai dalam industri ditentukan oleh sifat rheologi
dari pasta pati yang dihasilkan dari pati tersebut seperti viskositas, kekuatan gel, kejernihan, dan
kestabilan rheologi.Pada pemanasan suspensi pati maka ikatan primer yang menyusun molekul
dalam suatu struktur yang kompak akan pecah karena terjadinya hidrasi granula mengisap air
dan mengembang, sebagian granula akan mengembang pada suhu yang sangat terbatas,
pengembangan terjadi pada dua tingkat yaitu setelah gelatinasi dan pendinginan (Koswara,
2009).
Maxwell (1976) mencoba mengembangkan reaksi cross-lingking untuk menghambat
pengembangan pati dengan tujuan stabilitas viskositas pengembangan pati dengan tujuan untuk
stabilitas viskositas pasta pati. “Cross-linking” dipakai apabila dibutuhkan pati dengan viskositas
tinggi atau pati dengan ketahanan geser yang baik seperti dalam pembuatan pasta dengan
pemasakan kontinu dan pemasakan cepat pada injeksi uap.
Berjenis cross-link agent telah banyak digunaka seperti epiklorhidrin, tri-meta fosfat
diman keduanya sering dipakai untuk pembuatan makanan dan juga industri pati. Cross-link
agent lain yang biasa dipakai dalam industri adalah aldehid, dialdehid, vynil sulfon, di-epoksida,
dan lain-lain.Beberapa resin formaldehida urea juga dipakai untuk cross-linking agent untuk
beberapa aplikasi. Bila pati ikatan silang dibuat pada air dingin misalnya dengan drum-drying
maka kurang terjadi kerusakan granula dan dapat dipergunakan cross-linking yang tidak aktif
seperti senyawa alifatik dengan dua atau tiga gugus fungsionil misalnya di-halida. Secara umum
beberapa molekul dapat bereaksi dengan dua atau lebih gugus hidroksil disebut cross-linking
agent molekul ini dapat dipilih sesuai dengan bentuk produk akhir yang diinginkan.Derajat
pengembangan pati cross-linking menunjukkan ciri yang linier tergantung pada perbandingan
molar. Proses cross-linking akan efisien bila epiklorohidrina diberikan pada fase uap untuk
membentuk film tipis pada pasta atau pati kering. Proses ini dilakukan oleh hofseiter untuk
tekstil (Whistler, 1984).
Cross-link dapat memperbaiki sifat fisik dari pati yang digunakan di berbagai aplikasi.
Pati dan produk pati yang telah di-cross-link dengan agen cross-link seperti fosfat oksiklorida,
sodium trimetafosfat, sodium tripolifosfat, epiklorohidrin, dan 1,2,3,4-diepoksibutana digunakan
untuk memperbaiki sifat mekanin dan stabilitas air dari produk pati (Hirsc et al, 2002).
2.8. Swelling Power
Swelling power dipengaruhi oleh kemampuan molekul pati untuk mengikat air melalui
pembentukan ikatan hydrogen.Setelah gelatinisasi iktatan hidrogen antara molekul pati terputus
dan digantikan oleh ikatan hidrogen dengan air.Sehingga pati dalam tergelatinisasi dan granulagranula pati yang mengembang secara maksimal. Proses mengembangnya granula pati ini
disebabkan banyaknya air yang terserap kedalam tiap granula pati dan granula pati yang
mengembang tersebut mengakibatkan swelling power menjadi meningkat (Herawati, 2010).
Perbedaan karakteristik kapasitas pembengkakan dan solubilitas mengindikasikan
perbedaan gaya pengikat dari granula pati (Nwokocha et al, 2009). Interaksi yang kuat akan
mengurangi masuknya air kedalam interior granula sehingga menurunkan swelling power dan
solubilitas (Chung et al, 2010).
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Talas (Colocasia esculenta)
Talas (Colocasia esculenta) merupakan tanaman pangan yang termasuk jenis herba menahun.
Talas memiliki berbagai nama umum di seluruh dunia, yaitu Taro, Old cocoyam, Abalong,
Taioba, Arvi, Keladi, Satoimo, Tayoba, dan Yu-Tao serta Sukat dalam bahasa Karo. Tanaman ini
diklasifikasikan sebagai tumbuhan berbiji (Spermatophyta) dengan biji tertutup (Angiospermae)
dan berkeping satu (Monocotyledonae). Taksonomi tumbuhan talas secara lengkap adalah
sebagai berikut :
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi
: Angiospermae
Kelas
: Monocotyledone
Ordo
: Arales
Famili
: Araceae
Genus
: Colocasia
Species
: Colocassia esculenta
(Koswara, 2010)
Penelitian tentang pati talas maupun tepung talas di Indonesia masih terbatas, misalnya
Widowati, dkk (1997) tentang pengaruh NaCl dan konsentrasi NaCO3 pada ekstraksi serta
karakterisasi beberapa varietas talas (Colocasia esculenta L. Schott). Kadar pati pada talas
adalah sekitar 80% dengan kadar amilopektin dan amilosa adalah masing-masing 74,45% dan
5,55%. (Rahmawaty, et al.,2012). Kandungan kimia dari talas dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kandungan Talas
Kandungan Giji
Energi (kal)
Talas Mentah
120
Talas Rebus
108
Protein (g)
Lemak (g)
1,5
0,3
1,4
0,4
Hidrat arang total (g)
Serat (g)
28,2
0,9
25,0
0,9
Abu (g)
Kalsium (mg)
0,8
31
0,8
47
Fosfor (mg)
Besi (mg)
6
0,7
67
0,7
Karoten total
Vitamin B1 (mg)
0
0,05
0
0,06
Vitamin C (mg)
Air (g)
2
69,2
4
72,4
Bagian yang dimakan (%)
85
100
Sumber: Slamet D.S. dan Ig. Tarkotjo (1980), Majalah Gii dan Makanan.Jilid 4.Hal 26. Pusat
Penelitian dan Pengembangan Kesehatan Depkes RI
Talas berasal dari daerah India dan Indonesia, yang kemudian menyebar hingga ke China,
Jepang dan beberapa pulau di Pasifik. Pertumbuhan paling baik dari tanaman ini dapat dicapai
dengan menanamnya di daerah yang memiliki ketinggian 0 m hingga 2740 m diatas permukaan
laut, suhu antara 21-270C, dan curah hujan sebesar 1750 mm per tahun. Bagian yang dapat
dipanen dari talas adalah umbinya, dengan umur panen berkisar 6 – 18 bulan dan ditandai
dengan daun yang tampak mulai menguning dan kering.
Talas merupakan tanaman sekulen yaitu tanaman yang umbinya banyak mengandung
air.Umbi tersebut terdiri dari umbi primer dan umbi sekunder.Kedua umbi tersebut berada
dibawah permukaan tanah. Hal yang membedakannya adalah umbi primer merupakan umbi
induk yang memiliki bentuk silinder dengan panjang 30 cm dan diameter 15 cm, sedangkan
umbi sekunder merupakan umbi yang tumbuh di sekitar umbi primer dengan ukuran lebih kecil.
Umbi sekunder ini digunakan oleh talas untuk melakukan perkembangbiakannya secara
vegetative (Koswara, 2010).
Umbi talas memiliki berbagai macam bentuk yang sangat tergantung dengan lingkungan
tempat tumbuh serta varietasnya. Minantyorini dan Hanari(2002) melakukan identifikasi dan
melakukan klasifikasi terhadap plasma nutfah berbagai jenis talas. Hasilnya dapat dilihat pada
Gambar 2.1 yang menunjukkan berbagai macam bentuk dari umbi talas, mulai dari yang kerucut
(1), membulat (2), silindris (3), elips (4), halter (5), memanjang (6), datar dan bermuka banyak
(7), dan tandan (8). Umumnya talas yang tersebar di Indonesia memiliki bentuk kerucut,
silindris, atau elips, dengan sebagian kecil daerah memproduksi talas dengan bentuk umbi
membulat, halter, memanjang, dan tandan. Untuk bentuk umbi datar dan bermuka banyak,
hingga kini belum ada ditemui di Indonesia.
Gambar2.1. Klasifikasi berbagai bentuk umbi talas (Minantyorini dan Hanarida, 2002)
2.2. Asam Sitrat
Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan
genus Citrus (jeruk-jerukan). Rumus molekul asam sitrat adalah C6H8O7 dengan nama IUPAC
asam 2-hidroksi-1,2,3-propamatrikarboksilat. Titik lebur dari asam sitrat yaitu 1530C (426
K).Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai
penambah rasa masam pada makanan dan minuman ringan.Dalam biokimia, asam sitrat dikenal
sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang terjadi di dalam mitokondria, yang penting
dalam metabolism makhluk hidup.Zat ini juga dapat digunakan sebagi zat pembersih yang ramah
lingkungan dan sebagai antioksidan.
Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang dapat melepas
proton dalam larutan.Jika hal ini terjadi, ion yang dihasilkan adalah ion sitrat.Sitrat sangat baik
digunakan dalam larutan penyangga untuk mengendalikan pH larutan.Ion sitrat dapat beraksi
dengan banyak ion logam membentuk garam sitrat.Selain itu, sitrat dapat mengikat ion-ion
logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air.
Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk kristal berwarna putih. Serbuk
kristal tersebut dapat berupa bentuk anhidrus (bebas air), atau bentuk monohidrat yang
mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam sitrat. Bentuk anhidrus asam sitrat
mengkristal dalam air panas, sedangkan bentuk monohidrat didapatkan dari kristalisasi asam
sitrat dalam air dingin. Bentuk monohidrat tersebut dapat diubah menjadi bentuk anhidrus
melalui pemanasan di atas 740C.
Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainnya. Jika dipanaskan diatas
1750C, asam sitrat terurai dengan melepaskan karbon dioksida dan air (id.wikipedia.org).
Struktur asam sitrat dapat dilihat pada Gambar 2.2.
H2C
COOH
HO C
COOH
H2C
COOH
Gambar 2.2. Struktur Asam Sitrat (Apelblat, 2014)
2.3. Pati
Pati merupakan sumber pangan dan mengandung karbohidrat yang terdapat pada tumbuhtumbuhan. Pati memiliki rumus umum (C6H10O5)n, dimana n lebih dari 1000 (Egan,1981). Pati
terdiri atas dua macam polisakarida yang kedua-duanya adalah polimer dari glukosa, yaitu
amilosa (kira-kira 20-28 %) dan amilopektin (kira-kira 80-72%). Amilosa terdiri atas 250-300
unit D-glukosa yang terikat dengan ikatanα 1,4-glikosidik. Amilopektin juga terdiri atas molekul
D-glukosa yang mempunyai ikatan disamping 1,4-glikosidik, juga percabangannya pada ikatan
1,6-glikosidik. Molekul amilopektin lebih besar daripada molekul amilosa karena terdiri atas
lebih dari 1000 unit glukosa. Butir-butir pati tidak larut dalam air dingin tetapi apabila air
dipanaskan, akan membentuk gel (gelatinisasi). Larutan patiapabila diberi larutan iodium akan
berwarna biru. Amilopektin dengan iodium akan memberikan warna ungu atau merah
lembayung (Poedjiadi,1994).
Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian
penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltose dan glukosa (Purba,
2009). Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Namun hidrolisis tak
lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan isomaltosa, yang kedua ini berasal
dari percabangan-1,6’. Campuran oligosakarida yang diperoleh dari hidrolisis parsial
amilopektin, yang biasa dirujuk sebagai dekstrin, digunakan untuk membuat lem, pasta dan kanji
tekstil (Fessenden, 1982). Struktur amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada Gambar 2.3
berikut ini.
HOH2C
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
Amilosa
HOH2C
HO
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HOH2C
HO
O
HOH2C
OH
O
O
O
HO
HO
HOH2C
OH
OH
O
O
O
HO
H2C
OH
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
OH
Amilopektin
O
Gambar 2.3. Struktur Dari Amilosa dan Amilopektin ( Miller, 1980)
Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam
sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin.
Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat-1,4’- dengan percabangan-percabangan
(1,6’-). Beda antara glikogen dan amilopektin adalah bahwa glikogen lebih bercabang daripada
amilopektin (Fessenden,1982).
Bila pati mentah dimasukkan kedalam air dingin, granula patinya akan menyerap air dan
membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas. Air
yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30 % . Peningkatan volume granula pati yang
terjadi didalam air pada suhu antara 550C sampai 65 0C merupakan pembengkakan pati yang
sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula.
Perubahan tersebut disebut gelatinisasi.Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinasi
yang dapat dilakukan dengan penambahan air panas.
Pati yang telah mengalami gelatinasi dapat dikeringkan, tetapi molekul molekul tersebut
tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifatnya sebelum gelatinasi. Bahan yang telah kering tersebut
masih mampu menyerap air dalam jumlah yang besar.Suhu gelatinasi tergantung juga pada
konsentrasi pati.Makin kental larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu
kekentalan tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun.Suhu gelatinasi berbeda-beda bagi tiap
jenis pati dan merupakan suatu kisaran. Dengan viskosimeter suhu gelatinasi dapat ditentukan,
misalnya pada jagung 62-70 0C, beras 68-78 0C, gandum 54,5- 64 0C (Winarno, 1980).
Selulosa merupakan polisakarida pembangun yang paling penting. Bahan ini menyusun
dinding sel tumbuhan, terutama kayu. Kapas terdiri dari 80% selulosa murni. Seperti halnya
amilosa, selulosa adalah polimer linear yang terdiri dari unit D-glukosa. Semua unit D-glukosa
ini, berkisar dari 300 sampai 15000, dihubungkan oleh ikatan ß-(1,4), bukan alfa. Betapa
besarnya perbedaan dari selisih yang kecil ini.
Pertama, bentuk molekul selosa dan amilosa
berbeda karena ikatan -(1,4) pada amilosa cenderung membentuk struktur spiral yang longgar,
sedangkan ikatan ß-(1,4) pada selulosa cenderung membentuk rantai lurus.
Rantai lurus selulosa menyebabkan permukaan yang seragam, terdiri dari sejumlah gugus
hidroksil. Semua gugus hidroksil berikatan hidrogen dengan molekul selulosa yang
disebelahnya. Banyaknya interaksi lemah ini memberikan kekuatan pada serat selulosa. Dampak
kedua dari dua bentuk yang berbeda ini ialah bahwa enzim yang dapat mengkatalis pati tidak
mampu menghidrolisis selulosa. Manusia dapat mengubah pati menjadi bentuk bahan bakar,
yakni D-glukosa, tetapi kita tak mempunyai enzim yang mengkatalis reaksi hidrolisis selulosa
menjadi glukosa. Serbuk gergaji yang tak diberi perlakuan tidak bisa dijadikan makanan jajanan
bagi manusia. Sistem pencernaan hewan memamah biak seperti sapi, biri-biri dan domba,
demikian juga rayap, mengandung mikroba yang enzimnya mengkatalis pembentukan glukosa
dari selulosa. Hewan ini menggunakan selulosa sebagai sumber gizinya (Wilbraham, 1992).
2.4. Modifikasi Pati
Pati termodifikasi atau lebih dikenal dengan turunan pati dapat diproduksi dengan beberapa
metode yaitu, metode fisikawi, kimiawi dan enzimatis yang pada dasarnya untuk mengubah sifat
alami dari pati. Pati termodifikasi berguna di berbagai bidang, misalnya di bidang produksi
makanan, yaitu sebagi agen pengisi, stabilizer dan emulsifier; di bidang farmasi, yaitu sebagai
desintegrants dan carrier; dan aditif pengikat pada pelapis kertas (Gotlieb, et al. 2005).
Pati adalah sebuah senyawa alamiah, biodegradable murah dan mudah diperoleh.Tersebar
luas dalam batang, akar, dan buah dari tumbuhan berdaun hijau. Terdapat unit glukosa
(C6H10O5)n dengan n diantara 300 sampai 1000. Pati terbentuk dari 2 campuran dari 2 polimer
yang disebut dengan amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah sebuah polimer linier dengan
berat molekul kurang dari 0,5 juta Dalton (derajat polimerisasi dari 15 x 102 – 6 x 103)
bergantung pada sumber botaninya. Makromolekul amilosa merupakan dari α-D-glukopiranosa
yang tergantung d ari ik atan α-1,4 asetal. Makromolekul amilopektin lebih besar dan banyak
bercabang dengan berat molekul sekitar 50-100 juta Dalton dan derajat polimerisasi sekitar 3 x
105 – 3 x 106 (Neelam, et al. 2012). Beberapa metode dalam modifikasi pati yaitu:
2.4.1. Metode Fisika
Modifikasi fisik dari pati pada dasarnya mengubah sturuktu granula dan mengubah pati biasa
menjadi pati yang larut dalam air dingin atau kristal mikro pati. Beberapa metode yang telah
dikembangkan saat ini yaitu Heat-moisture treatment (HMT), penguatan (terhadap air),
retrogradasi, pembekuan, ultra high pressure treatment, glow discharge plasma treatment,
Osmotic-Pressure Treatment, hambatan termal dan gelatinisasi (Neelam,et al. 2012).
2.4.2. Metode Kimia
Metode kimia melibatkan gugus fungsi awal pada molekul pati, menghasilkan perubahan secara
nyata sifat fisiko-kimianya. Contoh dari teknik ini yaitu, eterifikasi, esterifikasi, ikat silang,
penambahan asam, oksidasi dan dwi modifikasi (Neelam, et al. 2012). Beberapa modifikasi
secara kimia menggunakan berbagai pereaksi seperti pada gambar 2.4.
2.4.3. Metode Enzimatis
Metode ini meliputi tentang suspensi pati menjadi sejumlah dari enzim-enzim utam termasuk
hidrolisis enzim yang cenderung untuk menghasilkan turunan fungsional yang besar.Beberapa
enzim yang telah diteliti yaitu, amilomaltase, siklomaltodekstrinase, siklomaltodekstrin dan
glukanosiltransferase (Neelam, et al. 2012).
ONa
StO
OH
O
C=O
St-C=O
P
St-O-CH2
St-O-C-CH3
Carboxymethyl
Starch
Starch acetate
NaO
or
O
Cross-linked
Starch citrate
Starch
phosphate
NaO
O
(CH3-C)2-O
NaO
NaOCl
OH
O
P
Cl.CH2COOH
oxidized starch
citric acid
O
Estherification
NC-CH-CH
Ce4+
St-OH
Starch
H3C CH2Cl
O
St-O-CH2-CH-CH3
St-O-CH2-CH3
Ethyl Starch
COOH
CH2=CH-CN
Oxidized Starch (dicarboxylic Acid)
St-O-C-NH2
H2C-C=N
NH
Cyanamide starch
Cross-Linking
Etherification
H2C CH CH3
St
St
Dialdehyde
Starch
Oxidation
CH-CN
Starch-graft-polyacrylonitrile
copolymer
[O]
C=O
St-O-CH2
Hydroxypropyl starch
COOH
C=O
IO4-
OH
St-C-OH
H2C
CH2
O
St-O-CH2-CH2OH
Hydroxyethyl starch
ClH2C CH
CH2
POCl3
CS2
O
St-O-CH2-CH-CH2-O-St
O
O
St-O-P-O-St
Cross-linked Starch
St-O-C-S-S-C-O-St
ONa
Starch phosphate
diester
O
O
Starch
xanthate
Gambar 2.4 Beberapa metode modifikasi pati secara kimiawi (Neelam, et al. 2012)
2.4.4. Metode Modifikasi Genetika
Teknik – teknik pada metode ini meliputi teknologi transgenik bahwa target enzim yang terlibat
dalam biosintesis pati demikian hakikat dari keuntungan dari bahaya kimia lingkungan paska
panen dan modifikasi enzimatis. Beberapa metode yang telah diteliti yaitu pati bebas amilosa,
pati tinggi amilosa dan altered amilopektin structure (Neelam, et al. 2012).
2.5. Pati Sitrat
Pati sitrat dapat disintesis dengan cara esterifikasi gugus karboksil bebas dari monomer
anhidroglukosa dari pati dengan asam sitrat. Asam sitrat memiliki 3 gugus karboksilat yang
dapat menghubungkan gugus karboksil dari asam sitrat dengan gugus hidroksil dari pati dengan
hasil samping H2O dan membentuk reaksi ikat silang dengan asam sitrat sebagai agen pengikat
silang. Interaksi antara asam sitrat dengan pati dapat meningkatkan pertahanan terhadap air
dengan cara mengurangi gugus hidroksil dari pati (Borredon, et al., 1997). Gugus karboksilat
dari asam sitrat dapat membentuk ikatan kuat dengan gugus hidroksil dari pati, sehingga
mencegah rekristalisasi dan retrogradasi.Asam sitrat tidak beracun sehingga tidak berbahaya bila
masuk dalam tubuh (metabolism asam sitrat atau siklus Krebs) (Yang, et al., 2004).
Reaksi ikat silang pati dan asam sitrat lebih mudah daripada selulosa karena pati
dimungkinkan memiliki jumlah gugus hidroksil dan memilki jalan masuk yang lebih mudah
daripada selulosa sehingga mampu lebih cepat untuk memperbaiki sifat pati (Yu, et al.,
2005).Pati sitrat mempunyai beberapa aplikasi, misalnya di bidang farmasi, yaitu sebagai carrier
atau Sistem Penghantaran Obat (Drug Delivery System) untuk beberapa jenis obat yang kurang
larut dalam air, misalnya Evavirenz (salah satu inhibitor spesifik HIV-1) (Chowdary,
2011).Reaksi pembentukan pati sitrat dapat dilihat pada Gambar 2.5.
H2C C
HO C C
H2C C
O
H2C C OH
O
HO C C OH
O
H2C C
O
OH
H2C C
O
OH
O
HOH2C
-H2O
HO C C
H2C C
O
O
O
O
+
O
O
HO
OH2C
HOH2C
OH
O
O
O
HO
O
HOH2C
OH
HO
OH
n
OH
OH
O
O
HO
O
OH
Asam Sitrat
n
O
-H2O
O
HO
OH
O
O
O
HO
CH2OH
O
C2 H O
O
C CH2
O
C C OH
HO
O C CH
2
HOH2C
O
H2C C
O
O
*
O
O
HOH2C
OH
HO
OH
O
O
HO
OH2C
O
n
O
O
HO
HOH2C
OH
O
O
HO
O
OH
OH2C
OH
Esterifikasi
HO
O
HO C C O
H2C C
O
HOH2C
OH
O
n
O
HO
OH
O
Pati Sitrat
Gambar
2.5 Skema Reaksi dari Asam Sitrat dengan Pati (Chowdary, 2011)
2.6.
Esterifikasi
Esterifikasi adalah suatu reaksi ionik yang merupakan gabungan dari reaksi adisi dan reaksi
penataan ulang dieliminasi (Davidek, 1990).Esterifikasi juga dapat didefenisikan sebagai reaksi
antara asam karboksilat dan alkohol (Gandhi,1997).Esterifikasi dapat dilakukan dengan
menggunakan katalis enzim (lipase) dan asam anorganik (asam sulfat dan asam klorida), dengan
berbagai variasi alkohol biasanya metanol, etanol, 1-propanol, 1-butanol, amyl alkohol, dan lainlain (Ozgulsun, 2008). Asam anorganik yang digunakan sebagai katalis akanmenyebabkan asam
karboksilat mengalami konjugasi sehingga asam konjugat dari asam karboksilat tersebutlah yang
akan berperan sebagai substrat.
Cara lain dalam pembentukan ester adalah dengan melewatkan HCl ke dalam campuran
reaksi tersebut dan direfluks. Cara ini dikenal dengan namametode Fischer-Spieser. Esterifikasi
tanpa katalis dapat juga dilakukan dengan satu molekul asam karboksilat dan satu pereaksi
secara berlebih.Pertambahan hasil juga dipengaruhi oleh dehidrasi yang artinya menarik air
terbentuk sebagai hasil samping reaksi. Air dapat dipisahkan dengan cara menambahkan pelarut
yang bersifat non polar seperti misalnya benzene dan kloroform sehingga air yang terbentuk
akan segera terikat pada pelarut yang digunakan atau dengan menambahkan molecular sieves
(Yan, 2001).
Esterifikasi asam karboksilat dengan asam alkohol merupakan reaksi reversible.Bila asam
karboksilat diesterkan, digunakan alkohol berlebih.Untuk membuat reaksi kebalikannya, yakni
hidrolisis berkataliskan asam dari ester menjadi asam karboksilat digunakan air secara
berlebihan. Kelebihan air akan menggeser kesetimbangan ke arah sisi asam karboksilat
(Fessenden, 1982). Salah satu reaksi esterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.6.
O
RCOH
Suatu Asam
Karboksilat
H+, Kalor
+
R'OH
Suatu alkohol
O
RCOR'
+
H2O
Suatu Ester
Gambar 2.6.Reaksi esterifikasi secara umum (Fessenden, 1982)
2.7. Modifikasi Pati Ikat Silang (Cross-lingking)
Ikat silang dapat digambarkan sebagai ikatan antara dua rantai polimer yang bergabung satu
sama lain melalui suatu cabang (branch) (Odion, 1991). Cross-lingkingdalam polimer terjadi
ketika ikatan valensi primer terbentuk antara molekul-molekul rantai polimer yang terpisah.
Selain ikatan dimana monomer membentuk rantai polimer, ikatan polimer yang lain terbentuk
diantara polimer tetangganya. Ikatan ini dapat terbentuk secara langsung diantara rantai
tetangganya, atau dua rantai dapat terikat menjadi rantai yang lain. Walaupun tidak sekuat ikatan
pada rantai, cross-link mempunyai peran yang sangat penting pada polimer. Ketika polimer
diregangkan, ikatan cross-link mempunyai peran yang sangat penting pada polimer. Ketika
polimer diregangkan, ikatan cross-link mencegah rantai untuk berpisah. Ikatan ini memperkuat,
namun ketika tegangan dihilangkan maka struktur akan kembali ke bentuk semula (Umam et al.,
2008).
Seperti pada umumnya pati yang dipakai dalam industri ditentukan oleh sifat rheologi
dari pasta pati yang dihasilkan dari pati tersebut seperti viskositas, kekuatan gel, kejernihan, dan
kestabilan rheologi.Pada pemanasan suspensi pati maka ikatan primer yang menyusun molekul
dalam suatu struktur yang kompak akan pecah karena terjadinya hidrasi granula mengisap air
dan mengembang, sebagian granula akan mengembang pada suhu yang sangat terbatas,
pengembangan terjadi pada dua tingkat yaitu setelah gelatinasi dan pendinginan (Koswara,
2009).
Maxwell (1976) mencoba mengembangkan reaksi cross-lingking untuk menghambat
pengembangan pati dengan tujuan stabilitas viskositas pengembangan pati dengan tujuan untuk
stabilitas viskositas pasta pati. “Cross-linking” dipakai apabila dibutuhkan pati dengan viskositas
tinggi atau pati dengan ketahanan geser yang baik seperti dalam pembuatan pasta dengan
pemasakan kontinu dan pemasakan cepat pada injeksi uap.
Berjenis cross-link agent telah banyak digunaka seperti epiklorhidrin, tri-meta fosfat
diman keduanya sering dipakai untuk pembuatan makanan dan juga industri pati. Cross-link
agent lain yang biasa dipakai dalam industri adalah aldehid, dialdehid, vynil sulfon, di-epoksida,
dan lain-lain.Beberapa resin formaldehida urea juga dipakai untuk cross-linking agent untuk
beberapa aplikasi. Bila pati ikatan silang dibuat pada air dingin misalnya dengan drum-drying
maka kurang terjadi kerusakan granula dan dapat dipergunakan cross-linking yang tidak aktif
seperti senyawa alifatik dengan dua atau tiga gugus fungsionil misalnya di-halida. Secara umum
beberapa molekul dapat bereaksi dengan dua atau lebih gugus hidroksil disebut cross-linking
agent molekul ini dapat dipilih sesuai dengan bentuk produk akhir yang diinginkan.Derajat
pengembangan pati cross-linking menunjukkan ciri yang linier tergantung pada perbandingan
molar. Proses cross-linking akan efisien bila epiklorohidrina diberikan pada fase uap untuk
membentuk film tipis pada pasta atau pati kering. Proses ini dilakukan oleh hofseiter untuk
tekstil (Whistler, 1984).
Cross-link dapat memperbaiki sifat fisik dari pati yang digunakan di berbagai aplikasi.
Pati dan produk pati yang telah di-cross-link dengan agen cross-link seperti fosfat oksiklorida,
sodium trimetafosfat, sodium tripolifosfat, epiklorohidrin, dan 1,2,3,4-diepoksibutana digunakan
untuk memperbaiki sifat mekanin dan stabilitas air dari produk pati (Hirsc et al, 2002).
2.8. Swelling Power
Swelling power dipengaruhi oleh kemampuan molekul pati untuk mengikat air melalui
pembentukan ikatan hydrogen.Setelah gelatinisasi iktatan hidrogen antara molekul pati terputus
dan digantikan oleh ikatan hidrogen dengan air.Sehingga pati dalam tergelatinisasi dan granulagranula pati yang mengembang secara maksimal. Proses mengembangnya granula pati ini
disebabkan banyaknya air yang terserap kedalam tiap granula pati dan granula pati yang
mengembang tersebut mengakibatkan swelling power menjadi meningkat (Herawati, 2010).
Perbedaan karakteristik kapasitas pembengkakan dan solubilitas mengindikasikan
perbedaan gaya pengikat dari granula pati (Nwokocha et al, 2009). Interaksi yang kuat akan
mengurangi masuknya air kedalam interior granula sehingga menurunkan swelling power dan
solubilitas (Chung et al, 2010).