Sintesis Pati Termodifikasi Dari Pati Sukun (Artocarpuscommunis) Melalui Metode Ikat Silang Menggunakan Epiklorohidrin
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pati adalah salah satu sumber bahan makanan yang paling penting. Pati terdapat
dalam biji-bijian, umbi dan buah dari tanaman hijau yang berbentuk butiran kecil
(granula) (Rudaprapatman dan Taranathan, 2015). Penggunaan pati sebagai bahan
baku industri sangat luas diantaranya pada industri makanan, tekstil, kosmetika,
dan kertas. Kebutuhan akan pati cenderung meningkat baik untuk konsumsi
dalam negeri maupun ekspor. Mengingat kebutuhan pati yang cukup besar,
pemenuhan dalam bentuk pancarian pati selain yang sudah ada yaitu ubi kayu,
kentang dan jagung, peluang masih terbuka untuk tanaman lainnya (Hartati dan
Prana, 2003).
Pati alami seperti tapioka, pati jagung, sagu mempunyai kendala jika dipakai
sebagai bahan baku industri pangan maupun non-pangan. Jika dimasak pati
membutuhkan waktu yang lama (hingga butuh energi tinggi), juga pasta yang
terbentuk keras dan tidak bening. Disamping itu sifatnya terlalu lengket. Kendalakendala tersebut menyebabkan pati alami terbatas penggunaannya dalam industri.
Padahal sumber dan produksi pati-patian di negara kita sangat berlimpah, yaitu
terdiri dari pati singkong, pati sagu, pati beras, dan banyak lagi sumber pati yang
belum diproduksi secara komersial. Dengan modifikasi sifat dan perkembangan
teknologi di bidang pengolahan pati, maka pati alami dapat dimodifikasi sehingga
mempunyai sifat-sifat yang diinginkan (Ayu dan Ratna, 2009).
Universitas Sumatera Utara
2
Buah sukun merupakan salah satu penghasil pati yang cukup populer dan
dikembangkan di Indonesia. Buah sukun memiliki kandungan karbohidrat yang
tinggi karena itu sukun merupakan salah satu sumber berharga untuk
menghasilkan pati. Pati yang diperoleh dari sukun menghasilkan 18,5g/100g
dengan kemurnian 98,86% dengan kandungan amilosa 27,68% dan amilopektin
72,32% (Rincomand Fanny, 2004).
Pati termodifikasi adalah pati yang gugus hidroksilnya telah diubah lewat suatu
reaksi atau dengan memodifikasi struktur asalnya. Pati diberi perlakuan tertentu
dengan tujuan untuk menghasilkan sifat yang lebih baik untuk memperbaiki sifat
sebelumnya agar dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan industri (Fatchuri dan
Wijayatiningrum, 2009).
Metode Ikat silang merupakan salah satu metode untuk memodifikasi pati. Prinsip
dari metode ini adalah mengganti gugus OH- pada pati diganti dengan gugus eter,
ester, atau gugus posfat (Stevens, 1989).
Keuntungan dari penggunaan metode ikat silang ini adalah dapat menghasilkan
pati dengan swelling power yang kecil dimana hal ini akan memperkuat granula
pati dan menjadikan pati lebih tahan terhadap medium asam dan panas sehingga
tidak mudah pecah pada saat pemanasan. Selain itu, metode ikat silang dapat
meningkatkan tekstur, viskositas. Disisi lain metode ini memiliki kekurangan
yaitu menjadikan kelarutan, endapan, volume dan stabilitas pati menurun
(Raina,et.all, 2006).
Modifikasi pati dapat dilakukan dengan tiga metode yaitu metode kimia, fisika,
maupun enzimatis. Setiap metode modifikasi tersebut menghasilakan pati
termodifikasi dengan sifat yang berbeda-beda. modifikasi dengan metode kimia
melalui proses asetilasi menghasilkan produk dengan swelling power,solubility
dan viskositas yang lebih tinggi dari pada pati alami. Selain itu proses modifikasi
dengan asetilasi membutuhkan biaya yang lebih rendah, sehingga lebih
menguntungkan bila digunakan dalam industri (Ayu dan Ratna,2009).
Universitas Sumatera Utara
3
Pati beras ikat silang karboksimetil dibuat melalui reaksi antara pati beras dengan
epiklorohidrin
pada
konsentrasi
(0,1-15%
w/w),
reaksi
ikat
silang
karboksimetilasi secara langsung menggunkaan metanol sebagai pelarut derajat
subsitusi karboksimetilasi adalah anatara 0,24-0,26 w/w dimana kandungan dari
amilosa lebih rendah . Hasil SEM menunjukkan perubahan kecil pada permukaan
granula. Penyerapan volume air dan kapasitas swelling bebas dari pati ikat silang
yang dihasilkan naik secara signifikan sebagai hasil modifikasi (Kittipongpatana
dan Ornanong, 2013).
Pati beras yang asli (tidak termodifikasi) memiliki penggunaan yang kurang atau
lemah pada proses industri sehingga modifikasi pati diperlukan untuk memenuhi
syarat yang dibutuhkan untuk produk makanan. Pati beras diikat silang dengan
epiklorohidrin dengan berbagai konsentrasi berbeda (0,5%, 0,7%, 0,9%w/w,
berdasarkan berat kering). Pati beras terhidrolisis dengan α-amilase dan pati ikat
silang beras terhidrolisis menunjukkan derajat hidrolisis amilase lebih rendah
dibanding pati beras terhidrolisis (Xiao dan Quilu,2012).
Pereaksi fungsional yang digunakan pada penelitian ini adalah epiklorohidrin.
Dimana epiklorohidrin merupakan pereaksi fungsional paling baik dibandingkan
dengan monomer lainnya seperti POCl3 dan Sodium Trimetaphospate (STMP)
untuk membentuk ikatan silang karena berat molekul epiklorohidrin yang kecil
(Rodriguez et.all,2008).
Ikatan silang yang terbentuk pada senyawa karbohidrat dengan epiklorohidrin
umumnya merupakan ikatan eter yang yang menjembatani atau menghubungkan
dua gugus hidroksil atau lebih unit glukosa molekul pati (Wurburg,1989).
Berdasarkan latar belakang diatas,peneliti tertarik untuk melakukan sintesis pati
termodifikasi secara ikat silang dalam variasi konsentrasi terhadap pati sukun
yang diisolasi dari buah sukun.
Universitas Sumatera Utara
4
1.2 Perumusan Masalah
1. Berapa konsentrasi epiklorohidrin pada reaksi ikat silang pati sukun untuk
menghasilkan pati termodifikasi dengan derajat subsitusi ikat silang yang
tertinggi.
2. Bagaimanakarakteristik dari pati termodifikasi ikat silang yang dihasilkan
meliputi analisa spektrofotometer FT-IR, uji swelling, derajat subsitusi
dan uji SEM (Scanning Electron Microscope).
1.3 Pembatasan Masalah
1. Pati yang digunakan merupakan hasil isolasi pati dari buah sukun yang
diperoleh dari Jalan Jermal 10, Kecamatan Denai Kota Medan.
2. Senyawa pati ikat silang yang diperoleh dari hasil ikat silang pati buah
sukun dengan epiklorohdrin dengan variasi berat epiklorohidrin.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk menentukan konsentrasi epiklorohidrin pada reaksi ikat silang pati
sukun untuk menghasilkan pati termodifikasi dengan derajat subsitusi ikat
silang yang tertinggi.
2. Untuk mengkarakteristik dari pati termodifikasi ikat silang yang
dihasilkan meliputi analisa spektrofotometer FT-IR, uji swelling derajat
subsitusi dan uji SEM (Scanning Electron Microscope).
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk mengetahui
sintesis pati ikat silang dari pati sukun dengan menggunakan Epiklorohidrin.
Universitas Sumatera Utara
5
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini untuk meliputi pembuatan pati ikat silang serta uji swelling
power dilakukan
di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU. Analisa
Spektroskopi FT– IR di laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM dan analisa
SEM (Scanning ElectronMicroscopy) di Mabes POLRI Jakarta.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen di laboratorium dan pati diperoleh
dari hasil isolasi pati sukun. Dimana pati diperoleh dari hasil isolasi pati buah
sukun, pati buah sukun yang diperoleh setelah dicuci dengan aquadest dan
NaCl, dikeringkan untuk mendapatkan pati serbuk. Pati yang diperoleh
direaksikan dengan pati epiklorohidrin dalam suasana NaOH (basa) pada
kondisi pemanasan. Hasil reaksi merupakan pati termodifikasi kemudian
dikeringkan didalam oven dan diayak. Pati yang didapat kemudian dianalisa
Spektrofotometer FT-IR dan SEM, dihitung DS dengan titrasi dan swelling
power nya.
Universitas Sumatera Utara
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pati adalah salah satu sumber bahan makanan yang paling penting. Pati terdapat
dalam biji-bijian, umbi dan buah dari tanaman hijau yang berbentuk butiran kecil
(granula) (Rudaprapatman dan Taranathan, 2015). Penggunaan pati sebagai bahan
baku industri sangat luas diantaranya pada industri makanan, tekstil, kosmetika,
dan kertas. Kebutuhan akan pati cenderung meningkat baik untuk konsumsi
dalam negeri maupun ekspor. Mengingat kebutuhan pati yang cukup besar,
pemenuhan dalam bentuk pancarian pati selain yang sudah ada yaitu ubi kayu,
kentang dan jagung, peluang masih terbuka untuk tanaman lainnya (Hartati dan
Prana, 2003).
Pati alami seperti tapioka, pati jagung, sagu mempunyai kendala jika dipakai
sebagai bahan baku industri pangan maupun non-pangan. Jika dimasak pati
membutuhkan waktu yang lama (hingga butuh energi tinggi), juga pasta yang
terbentuk keras dan tidak bening. Disamping itu sifatnya terlalu lengket. Kendalakendala tersebut menyebabkan pati alami terbatas penggunaannya dalam industri.
Padahal sumber dan produksi pati-patian di negara kita sangat berlimpah, yaitu
terdiri dari pati singkong, pati sagu, pati beras, dan banyak lagi sumber pati yang
belum diproduksi secara komersial. Dengan modifikasi sifat dan perkembangan
teknologi di bidang pengolahan pati, maka pati alami dapat dimodifikasi sehingga
mempunyai sifat-sifat yang diinginkan (Ayu dan Ratna, 2009).
Universitas Sumatera Utara
2
Buah sukun merupakan salah satu penghasil pati yang cukup populer dan
dikembangkan di Indonesia. Buah sukun memiliki kandungan karbohidrat yang
tinggi karena itu sukun merupakan salah satu sumber berharga untuk
menghasilkan pati. Pati yang diperoleh dari sukun menghasilkan 18,5g/100g
dengan kemurnian 98,86% dengan kandungan amilosa 27,68% dan amilopektin
72,32% (Rincomand Fanny, 2004).
Pati termodifikasi adalah pati yang gugus hidroksilnya telah diubah lewat suatu
reaksi atau dengan memodifikasi struktur asalnya. Pati diberi perlakuan tertentu
dengan tujuan untuk menghasilkan sifat yang lebih baik untuk memperbaiki sifat
sebelumnya agar dapat digunakan sesuai dengan kebutuhan industri (Fatchuri dan
Wijayatiningrum, 2009).
Metode Ikat silang merupakan salah satu metode untuk memodifikasi pati. Prinsip
dari metode ini adalah mengganti gugus OH- pada pati diganti dengan gugus eter,
ester, atau gugus posfat (Stevens, 1989).
Keuntungan dari penggunaan metode ikat silang ini adalah dapat menghasilkan
pati dengan swelling power yang kecil dimana hal ini akan memperkuat granula
pati dan menjadikan pati lebih tahan terhadap medium asam dan panas sehingga
tidak mudah pecah pada saat pemanasan. Selain itu, metode ikat silang dapat
meningkatkan tekstur, viskositas. Disisi lain metode ini memiliki kekurangan
yaitu menjadikan kelarutan, endapan, volume dan stabilitas pati menurun
(Raina,et.all, 2006).
Modifikasi pati dapat dilakukan dengan tiga metode yaitu metode kimia, fisika,
maupun enzimatis. Setiap metode modifikasi tersebut menghasilakan pati
termodifikasi dengan sifat yang berbeda-beda. modifikasi dengan metode kimia
melalui proses asetilasi menghasilkan produk dengan swelling power,solubility
dan viskositas yang lebih tinggi dari pada pati alami. Selain itu proses modifikasi
dengan asetilasi membutuhkan biaya yang lebih rendah, sehingga lebih
menguntungkan bila digunakan dalam industri (Ayu dan Ratna,2009).
Universitas Sumatera Utara
3
Pati beras ikat silang karboksimetil dibuat melalui reaksi antara pati beras dengan
epiklorohidrin
pada
konsentrasi
(0,1-15%
w/w),
reaksi
ikat
silang
karboksimetilasi secara langsung menggunkaan metanol sebagai pelarut derajat
subsitusi karboksimetilasi adalah anatara 0,24-0,26 w/w dimana kandungan dari
amilosa lebih rendah . Hasil SEM menunjukkan perubahan kecil pada permukaan
granula. Penyerapan volume air dan kapasitas swelling bebas dari pati ikat silang
yang dihasilkan naik secara signifikan sebagai hasil modifikasi (Kittipongpatana
dan Ornanong, 2013).
Pati beras yang asli (tidak termodifikasi) memiliki penggunaan yang kurang atau
lemah pada proses industri sehingga modifikasi pati diperlukan untuk memenuhi
syarat yang dibutuhkan untuk produk makanan. Pati beras diikat silang dengan
epiklorohidrin dengan berbagai konsentrasi berbeda (0,5%, 0,7%, 0,9%w/w,
berdasarkan berat kering). Pati beras terhidrolisis dengan α-amilase dan pati ikat
silang beras terhidrolisis menunjukkan derajat hidrolisis amilase lebih rendah
dibanding pati beras terhidrolisis (Xiao dan Quilu,2012).
Pereaksi fungsional yang digunakan pada penelitian ini adalah epiklorohidrin.
Dimana epiklorohidrin merupakan pereaksi fungsional paling baik dibandingkan
dengan monomer lainnya seperti POCl3 dan Sodium Trimetaphospate (STMP)
untuk membentuk ikatan silang karena berat molekul epiklorohidrin yang kecil
(Rodriguez et.all,2008).
Ikatan silang yang terbentuk pada senyawa karbohidrat dengan epiklorohidrin
umumnya merupakan ikatan eter yang yang menjembatani atau menghubungkan
dua gugus hidroksil atau lebih unit glukosa molekul pati (Wurburg,1989).
Berdasarkan latar belakang diatas,peneliti tertarik untuk melakukan sintesis pati
termodifikasi secara ikat silang dalam variasi konsentrasi terhadap pati sukun
yang diisolasi dari buah sukun.
Universitas Sumatera Utara
4
1.2 Perumusan Masalah
1. Berapa konsentrasi epiklorohidrin pada reaksi ikat silang pati sukun untuk
menghasilkan pati termodifikasi dengan derajat subsitusi ikat silang yang
tertinggi.
2. Bagaimanakarakteristik dari pati termodifikasi ikat silang yang dihasilkan
meliputi analisa spektrofotometer FT-IR, uji swelling, derajat subsitusi
dan uji SEM (Scanning Electron Microscope).
1.3 Pembatasan Masalah
1. Pati yang digunakan merupakan hasil isolasi pati dari buah sukun yang
diperoleh dari Jalan Jermal 10, Kecamatan Denai Kota Medan.
2. Senyawa pati ikat silang yang diperoleh dari hasil ikat silang pati buah
sukun dengan epiklorohdrin dengan variasi berat epiklorohidrin.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk menentukan konsentrasi epiklorohidrin pada reaksi ikat silang pati
sukun untuk menghasilkan pati termodifikasi dengan derajat subsitusi ikat
silang yang tertinggi.
2. Untuk mengkarakteristik dari pati termodifikasi ikat silang yang
dihasilkan meliputi analisa spektrofotometer FT-IR, uji swelling derajat
subsitusi dan uji SEM (Scanning Electron Microscope).
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk mengetahui
sintesis pati ikat silang dari pati sukun dengan menggunakan Epiklorohidrin.
Universitas Sumatera Utara
5
1.6 Lokasi Penelitian
Penelitian ini untuk meliputi pembuatan pati ikat silang serta uji swelling
power dilakukan
di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU. Analisa
Spektroskopi FT– IR di laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM dan analisa
SEM (Scanning ElectronMicroscopy) di Mabes POLRI Jakarta.
1.7 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen di laboratorium dan pati diperoleh
dari hasil isolasi pati sukun. Dimana pati diperoleh dari hasil isolasi pati buah
sukun, pati buah sukun yang diperoleh setelah dicuci dengan aquadest dan
NaCl, dikeringkan untuk mendapatkan pati serbuk. Pati yang diperoleh
direaksikan dengan pati epiklorohidrin dalam suasana NaOH (basa) pada
kondisi pemanasan. Hasil reaksi merupakan pati termodifikasi kemudian
dikeringkan didalam oven dan diayak. Pati yang didapat kemudian dianalisa
Spektrofotometer FT-IR dan SEM, dihitung DS dengan titrasi dan swelling
power nya.
Universitas Sumatera Utara