KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA PATI SAGU YANG DIPROPILASI DENGAN ASAM PROPIONAT.

(1)

KARAKTERISASI SIFAT FISIKOKIMIA

PATI SAGU YANG DIPROPILASI

DENGAN ASAM PROPIONAT

SKRIPSI SARJANA FARMASI

Oleh

REZLIE BELLATASIE

No. BP: 0811013126

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2012

(2)

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR i

ABSTRAK iii

ABSTRACT iv

DAFTAR ISI v

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR x

I. PENDAHULUAN 1

II. TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 Tanaman Sagu (Metroxylon sagu Rottboel) 5

2.1.1 Klasifikasi Tanaman Sagu 5

2.1.2 Nama Daerah 6

2.1.3 Jenis Tanaman Sagu 6

2.1.4 Morfologi Tanaman Sagu 8

2.1.5 Habitat Tumbuh Tanaman Sagu 9

2.1.6 Pemanfaatan Tanaman Sagu 10

2.2 Pati 11

2.2.1 Biosintesa Pati 13

2.2.2 Gelatinasi Pati 14

2.2.3 Retrogradasi dan Sineresis 15

2.2.4 Pati Sagu 16

(3)

2.2.7 Pemanfaatan Pati 19

2.3 Modifikasi Pati 19

2.3.1 Modifikasi Fisik 20

2.3.2 Modifikasi Kimia 22

2.3.3 Modifikasi Enzimatis 25

2.3.4 Modifikasi Genetik 27

III. PELAKSANAAN PENELITIAN 28

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 28

3.2 Metodologi Penelitian 28

3.2.1 Alat 28

3.2.2 Bahan 29

3.3 Prosedur Kerja 29

3.3.1 Pengambilan Sampel 29

3.3.2 Pembuatan Pati Sagu 29

3.3.3 Pemeriksaan Pendahuluan 30

3.4.3 Pembuatan Pati Propilasi 30

3.4 Evaluasi Pati 31

3.4.1 Evaluasi Sifat Fisikokimia Pati 31 3.4.2 Pengujian Sifat Fisik Pati 33

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 40

4.1 Hasil 40

(4)

vii

V. KESIMPULAN DAN SARAN 52

5.1 Kesimpulan 52

5.2 Saran 52

RUJUKAN 53

LAMPIRAN 57

(5)

iii Abstrak

Telah dilakukan penelitian mengenai modifikasi pati sagu (Metroxylon sagu Rottboel) secara propilasi menggunakan asam propionat. Larutan pati sagu ditambahkan dengan asam propionat masing-masing 5%, 10% dan 15% dari berat kering pati kemudian dibiarkan bereaksi selama 90 menit dengan pH 8-8,6. Setelah itu, larutan pati dicuci dengan aquadest hingga pH 7. Pati hasil modifikasi kemudian dievaluasi meliputi pemerian, uji persen propil dan derajat subtitusi, analisis difraksi sinar X, differential thermal analysis (DTA), analisis permukaan dengan Scanning

Electron Microscope (SEM), daya pengembangan, daya penyerapan air, kandungan

air, penentuan temperatur gelatinisasi, distribusi ukuran partikel, luas permukaan spesifik, sudut angkat, bobot jenis benar, bobot jenis nyata, bobot jenis mampat, porositas, kompresibilitas dan faktor hausner. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase jumlah asam propionat yang ditambahkan berpengaruh terhadap persen propilasi dan derajat subtitusi pada pati hasil modifikasi. Hasil evaluasi secara umum menunjukkan bahwa pati sagu setelah modifikasi menunjukkan peningkatan sifat fisikokimia dibandingkan dengan pati sagu tanpa modifikasi.

(6)

iv Abstract

A study about modification of sago starch (Metroxylon sago Rottboel) by propilation using propionic acid had been done. Propionic acid added to starch solution 5%, 10%, 15% each from dry starch weight respectively, then allows to reacts for 90 minutes with pH range from 8-8,6. Starch solution then neutralized by washing it with distilled water until the pH is 7. Modified starch then evaluated including the description, propilation percentage and degrre of subtitution, X-ray diffraction, differential thermal analysis (DTA), surface analysis with Scanning Electron Microscope (SEM), swelling index, water absorption ability, moisture content, gelatinization temperature, particle distribution size, specific surface space, angle of repose, true density, bulk density, porosity, compressibility and hausner factor. The research show that percentage of propionic acid added to starch solution affected the propilation percentage and degree of subtitution from modified starch. The result from the evalution in general show that modified sago starch show an increase in physicochemical properties compared to unmodified sago atarch.

(7)

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang masalah

Hampir 90% bahan baku obat, baik zat aktif maupun bahan pembantu di Indonesia didapatkan melalui impor dari luar negeri, padahal sumber daya Indonesia dapat dikembangkan (Hasan, 2011). Tingginya bahan baku dan bahan pembantu obat ke Indonesia terus mendorong penelitian untuk menghasilkan eksipien lokal yang memenuhi kualitas pharmaceutical grade (Kemenristek, 2011). Salah satunya adalah penelitian mengenai amilum atau pati.

Pati telah lama digunakan dalam industri pangan maupun non pangan. Dalam industri pangan, pati digunakan untuk pengemasan, pembuatan sereal dan snack, flavour, bakery dll. Pati juga banyak digunakan dalam industri seperti industri kertas, tekstil, dan farmasi (Satin, 2010). Dalam bidang farmasi, penggunaan pati terutama pada formulasi sediaan tablet sebagai bahan pengikat, pengisi maupun penghancur (Rowe, Sheskey & Quinn 2009; Abdassa, Padamdisastra & Syafitri, 2009).

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin. Amilosa mempuanyai struktur lurus dengan ikatan (1,4)-D-glukosa, sedangkan amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa dan α(1,6)-D- glukosa (Winarno, 1991).

Pati sebagai biopolimer alami mendapat perhatian yang sangat besar karena mempunyai harga yang lebih murah, ketersediaan yang luas dan mengalami degradasi total setelah digunakan (Xu, Miladinov & Hanna, 2004). Pemanfaatan pati asli (native) masih sangat terbatas karena sifat fisik dan kimianya kurang sesuai untuk digunakan secara luas.

(8)

Oleh karena itu, pati akan meningkat nilai ekonominya jika dimodifikasi sifat-sifatnya melalui

perlakuan fisik, kimia, enzimatis dan genetik (Neelam, Vijay & Lalit, 2012).

Badan Pusat Satatitik Indonesia melaporkan bahwa untuk impor pati modifikasi ke Indonesia cukup tinggi. Pada tahun 2008, 2009, 2010 impor dekstrin dan pati modifikasi bernilai $ 83,097,912, $ 47,999,532, $ 66,524,349 berturut-turut (Badan Pusat Statistik, 2011). Tingginya nilai impor indonesia akan produk pati termodifikasi menggambarkan tingginya tingkat kebutuhan Indonesia akan produk tersebut. Sedangkan potensi dan peluang pati dari sumber karbohidrat umbi-umbian sangatlah besar dan tersebar di seluruh pelosok Indonesia.

Modifikasi pati dilakukan untuk mengubah sifat kimia dan atau sifat fisik pati secara alami (Wurzburg, 1989). Pati diberi perlakuan tertentu dengan tujuan untuk menghasilkan sifat yang lebih baik untuk memperbaiki sifat sebelumnya atau untuk merubah beberapa sifat sebelumnya atau merubah beberapa sifat lainnya (Beynum & Roels, 1994). Salah satu metode modifikasi pati adalah dengan propilasi. Prinsip modifikasi ini hampir sama dengan modifikasi pati secara kimia pada umumnya yaitu dengan penambahan reagen atau bahan kimia tertentu dengan tujuan mengganti (subtitusi) gugus hidroksil (OH-) pada pati. Pada metode propilasi, gugus hidroksil (OH-) pada pati diganti dengan gugus propil dari asam propionat.

Sagu (Metroxylon sp) merupakan salah satu dari kekayaan hutan Indonesia yang cukup signifikan. Dari total area hutan sagu di dunia, Indonesia memiliki satu juta hektar hutan sagu yang tersebar di beberapa provinsi atau menguasai 51.3% hutan sagu di dunia. Penyebaran lahan pohon sagu terbesar di Indonesia terdapat di beberapa wilayah yaitu Papua, Maluku, Riau, Sulawesi Tengah dan Kalimantan. Berdasarkan data Perhimpunan Pendayagunaan Sagu Indonesia (PPSI), produksi sagu nasional saat ini mencapai 200.000 ton per tahun atau baru mencapai sekitar 5 persen dari potensi sagu nasional, dengan kisaran harga Rp. 2.400 per kilo gramnya. Untuk harga pati sagu sendiri berkisar antara Rp. 4.500 sampai Rp. 5.000 per kilo gramnya (Rumaru, 2011).

(9)

` Dibandingkan dengan pati alami, pati sagu yang telah dimodifikasi mengalami peningkatan swelling power, solubility dan freeze-thaw stability (Teja, Ignatius, Ayucitra & Laurentia, 2008). Adanya distribusi gugus asetil yang menggantikan gugus OH- melalui reaksi asetilasi akan mengurangi kekuatan ikatan hidrogen di antara pati dan menyebabkan granula pati menjadi lebih mengembang, mudah larut dalam air, serta meningkatkan freeze-thaw

stability pati (Adebowe, Adeniyi & Lawal, 2002). Melalui modifikasi pati sagu dengan

propilasi menggunakan asam propionat diharapkan gugus propil dari asam propionat yang memiliki rantai karbon lebih panjang akan memberikan pati modifikasi dengan sifat yang lebih baik dibandinkan asetilasi, dimana adanya gugus propil tersebut akan mengurangi kekuatan ikatan hidrogen pada pati tanpa modifikasi (alami) sehingga pati akan mengalami peningkatan sifat fisikokimia pati seperti daya pengembangan, solubilitas dan juga meningkatkan sifat fisik partikel pati.

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah yang dikemukakan diatas, maka rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :

1. Apakah terjadi perubahan karakteristik fisikokimia pati sagu setelah dimodifikasi? 2. Apakah propilasi pati sagu dengan asam propionat dapat memperbaiki sifat fisikokimia

dari pati?

1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini bertujuan untuk:

1. Untuk mengetahui perubahan yang terjadi pada karakteristik sifat fisikokimia pati setelah dipropilasi.

(10)

2. Untuk mengetahui propilasi pati sagu dengan asam propionat dapat memperbaiki sifat fisikokimia dari pati.

Manfaat penelitian ini antara lain:

1. Mendapatkan informasi mengenai sifat karakteristik dari pati sagu.

2. Mendapatkan pati sagu dengan karakteristik sifat fisikokimia yang lebih baik. 3. Mendapatkan pilihan eksipien dengan grade pharmaceutical dengan memanfaatkan

(1)

iii Abstrak

Telah dilakukan penelitian mengenai modifikasi pati sagu (Metroxylon sagu Rottboel) secara propilasi menggunakan asam propionat. Larutan pati sagu ditambahkan dengan asam propionat masing-masing 5%, 10% dan 15% dari berat kering pati kemudian dibiarkan bereaksi selama 90 menit dengan pH 8-8,6. Setelah itu, larutan pati dicuci dengan aquadest hingga pH 7. Pati hasil modifikasi kemudian dievaluasi meliputi pemerian, uji persen propil dan derajat subtitusi, analisis difraksi sinar X, differential thermal analysis (DTA), analisis permukaan dengan Scanning Electron Microscope (SEM), daya pengembangan, daya penyerapan air, kandungan air, penentuan temperatur gelatinisasi, distribusi ukuran partikel, luas permukaan spesifik, sudut angkat, bobot jenis benar, bobot jenis nyata, bobot jenis mampat, porositas, kompresibilitas dan faktor hausner. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase jumlah asam propionat yang ditambahkan berpengaruh terhadap persen propilasi dan derajat subtitusi pada pati hasil modifikasi. Hasil evaluasi secara umum menunjukkan bahwa pati sagu setelah modifikasi menunjukkan peningkatan sifat fisikokimia dibandingkan dengan pati sagu tanpa modifikasi.

(2)

iv Abstract

A study about modification of sago starch (Metroxylon sago Rottboel) by propilation using propionic acid had been done. Propionic acid added to starch solution 5%, 10%, 15% each from dry starch weight respectively, then allows to reacts for 90 minutes with pH range from 8-8,6. Starch solution then neutralized by washing it with distilled water until the pH is 7. Modified starch then evaluated including the description, propilation percentage and degrre of subtitution, X-ray diffraction, differential thermal analysis (DTA), surface analysis with Scanning Electron Microscope (SEM), swelling index, water absorption ability, moisture content, gelatinization temperature, particle distribution size, specific surface space, angle of repose, true density, bulk density, porosity, compressibility and hausner factor. The research show that percentage of propionic acid added to starch solution affected the propilation percentage and degree of subtitution from modified starch. The result from the evalution in general show that modified sago starch show an increase in physicochemical properties compared to unmodified sago atarch.

(3)

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang masalah

Hampir 90% bahan baku obat, baik zat aktif maupun bahan pembantu di Indonesia didapatkan melalui impor dari luar negeri, padahal sumber daya Indonesia dapat dikembangkan (Hasan, 2011). Tingginya bahan baku dan bahan pembantu obat ke Indonesia terus mendorong penelitian untuk menghasilkan eksipien lokal yang memenuhi kualitas pharmaceutical grade (Kemenristek, 2011). Salah satunya adalah penelitian mengenai amilum atau pati.

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai pati tidak

sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin. Amilosa mempuanyai struktur lurus

dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa, sedangkan amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α

-(1,4)-D-glukosa dan α(1,6)-D- glukosa (Winarno, 1991).

Pati sebagai biopolimer alami mendapat perhatian yang sangat besar karena mempunyai harga yang lebih murah, ketersediaan yang luas dan mengalami degradasi total setelah digunakan (Xu, Miladinov & Hanna, 2004). Pemanfaatan pati asli (native) masih sangat terbatas karena sifat fisik dan kimianya kurang sesuai untuk digunakan secara luas.

(4)

Oleh karena itu, pati akan meningkat nilai ekonominya jika dimodifikasi sifat-sifatnya melalui perlakuan fisik, kimia, enzimatis dan genetik (Neelam, Vijay & Lalit, 2012).

Sagu (Metroxylon sp) merupakan salah satu dari kekayaan hutan Indonesia yang cukup signifikan. Dari total area hutan sagu di dunia, Indonesia memiliki satu juta hektar hutan sagu yang tersebar di beberapa provinsi atau menguasai 51.3% hutan sagu di dunia. Penyebaran lahan pohon sagu terbesar di Indonesia terdapat di beberapa wilayah yaitu Papua, Maluku, Riau, Sulawesi Tengah dan Kalimantan. Berdasarkan data Perhimpunan Pendayagunaan Sagu Indonesia (PPSI), produksi sagu nasional saat ini mencapai 200.000 ton per tahun atau baru mencapai sekitar 5 persen dari potensi sagu nasional, dengan kisaran harga Rp. 2.400 per kilo gramnya. Untuk harga pati sagu sendiri berkisar antara Rp. 4.500 sampai Rp. 5.000 per kilo gramnya (Rumaru, 2011).

(5)

` Dibandingkan dengan pati alami, pati sagu yang telah dimodifikasi mengalami peningkatan swelling power, solubility dan freeze-thaw stability (Teja, Ignatius, Ayucitra & Laurentia, 2008). Adanya distribusi gugus asetil yang menggantikan gugus OH- melalui reaksi asetilasi akan mengurangi kekuatan ikatan hidrogen di antara pati dan menyebabkan granula pati menjadi lebih mengembang, mudah larut dalam air, serta meningkatkan freeze-thaw stability pati (Adebowe, Adeniyi & Lawal, 2002). Melalui modifikasi pati sagu dengan propilasi menggunakan asam propionat diharapkan gugus propil dari asam propionat yang memiliki rantai karbon lebih panjang akan memberikan pati modifikasi dengan sifat yang lebih baik dibandinkan asetilasi, dimana adanya gugus propil tersebut akan mengurangi kekuatan ikatan hidrogen pada pati tanpa modifikasi (alami) sehingga pati akan mengalami peningkatan sifat fisikokimia pati seperti daya pengembangan, solubilitas dan juga meningkatkan sifat fisik partikel pati.