PENGARUH PROSES FISIK DAN PROSES KIMIA TERHADAP PRODUKSI PATI RESISTEN PADA EMPAT VARIETAS UBI KAYU (Manihot esculenta)
PENGARUH PROSES FISIK DAN PROSES KIMIA TERHADAP
PRODUKSI PATI RESISTEN PADA EMPAT VARIETAS UBI KAYU
(Manihot esculenta)
SKRIPSI
Oleh:
NAZHRAH
090305036
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
PENGARUH PROSES FISIK DAN PROSES KIMIA TERHADAP
PRODUKSI PATI RESISTEN PADA EMPAT VARIETAS UBI KAYU
(Manihot esculenta)
SKRIPSI
Oleh:
NAZHRAH
090305036/ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
Skripsi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh
gelar sarjana di Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013 Judul Skripsi : Pengaruh Proses Fisik dan Proses Kimia Terhadap Produksi Pati Resisten Pada Empat Varietas Ubi Kayu (Manihot esculenta)
Nama : Nazhrah Nim : 090305036 Program Studi : Ilmu dan Teknologi Pangan
Disetujui oleh:
Komisi Pembimbing
Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si Linda Masniary Lubis, STP, M.Si
Ketua Anggota
Mengetahui:
Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP
Ketua Program Studi Penelitian ini disponsori oleh PT. Indofood Sukses Makmur, Tbk melalui Program Indofood Riset Nugraha 2012, sesuai dengan Perjanjian Kerjasama Penelitian
No: SKE.019/S1/IRN-ISM/V/2012 tanggal 30 Mei 2012
ABSTRAK NAZHRAH. Pengaruh Proses Fisik dan Proses Kimia Terhadap Produksi Pati Resisten
Pada Empat Varietas Ubi Kayu (Manihot esculenta), dibimbing oleh Elisa Julianti dan Linda
Masniary Lubis.
Pati resisten adalah pati atau produk degradasi pati yang tidak tercerna dalam
sistem pencernaan manusia sehingga pati ini dapat lolos dari sistem pencernaan pada usus halus
tetapi dapat terfermentasi oleh mikroflora alami dalam usus besar. Pati resisten memiliki
pengaruh positif bagi kesehatan tubuh, diantaranya adalah mencegah peningkatan kadar glukosa
darah secara signifikan. Penelitian ini menggunakan ubi kayu karena memiliki sifat fungsional
yaitu kandungan pati resisten yang dapat diperoleh melalui proses pengolahan.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pati alami dari empat
varietas ubi kayu yang ada di Sumatera Utara yaitu ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting
saga dan ubi kayu roti, mempelajari pengaruh proses fisik dan proses kimia terhadap produksi pati
resisten pada empat varietas ubi kayu, dan untuk mengetahui karakteristik pati modifikasi yang
dihasilkan dari beberapa proses modifikasi pati pada empat varietas ubi kayu. Proses fisik yang
dilakukan adalah autoclaving dan proses kimia dilakukan dengan cara penambahan asam klorida.Penelitian ini dilakukan dalam 2 tahap yaitu pembuatan pati alami dari empat varietas ubi
kayu dan modifikasi pati dengan metode fisik dan kimia. Pada setiap tahap, dilakukan pengujian
karakteristik fisik dan kimia meliputi kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar lemak, nilai pH, sifat
amilografi dengan rapid viscoanalizer, bentuk dan ukuran granula pati, total gula, kadar pati, dan
okadar pati resisten. Perlakuan modifikasi dengan cara autoclaving pada suhu 110 C menghasilkan
kadar pati resisten tertinggi yaitu 36,78% dan perlakuan V P (pati alami ubi kayu kuning yang
o
2 2 dimodifikasi dengan perlakuan autoclaving 121C) memiliki kadar pati resisten tertinggi yaitu 53,22%.
Kata Kunci :Ubi Kayu, Pati Termodifikasi Fisik/Kimia, Varietas
ABSTRACT
NAZHRAH. The Effect of Physical and Chemical Process on Resistant Starch Production InFour Varieties of Cassava (Manihot esculenta), supervised by Elisa Julianti and Linda Masniary
Lubis.
Resistant starch is a starch or starch degradation products that are not digested in the
human digestive system so that the starch can escape digestion in the small intestine system but can be
fermented by the natural microflora in the large intestine. Resistant starch has a positive impact on
health, such as preventing the increase in blood glucose levels significantly. The research used
cassava because it had functional properties i.e resistant starch content that can be obtained through
the treatment process.The purpose of this research was to determine the characteristics of the natural starch from
four cassava varieties that exist in North Sumatra, namely ketan cassava, yellow cassava, gunting
saga cassava and bread cassava, studying the influence of physical and chemical processes on the
production of resistant starch of the four varieties of cassava, and to determine the characteristics of
the modified starch through two starch modification process of four cassava varieties. The physical
process was autoclaving and the addition of hydrochloric acid.The research was conducted in two phases, making the natural starch from four varieties of
cassava starch and modification by physical and chemical methods. At each phase, the physical and
chemical characteristics were tested including moisture content, ash content, protein content, fat
content, pH value, amilograph with rapid viscoanalizer, form and size of the starch granules, total
osugars, starch content and resistant starch content. Modification treatment by autoclaving at 110 C
produced the highest resistant starch content (36,78%) and treatment V o 2 P 2 (yellow cassava natural starch which is modified by autoclaving treatment 121C) had the highest resistant starch content (53,22%). Keywords: Cassava, Physical/Chemical Modified Starch, Variety Penulis dilahirkan di Medan pada tanggal 09 Agustus 1991 dari Bapak Alm. Sulaiman Effendi dan Ibu Almh. Hanifah. Penulis merupakan anak kedelapan dari delapan bersaudara. Tahun 2009 penulis lulus dari Madrasah Aliyah Negeri 1 Medan dan pada tahun yang sama berhasil masuk ke Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri (SNMPTN) di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis aktif sebagai anggota Ikatan Mahasiswa Ilmu dan Teknologi Pangan (IMITP) USU, anggota Himpunan Mahasiswa Peduli Pangan Indonesia (HMPPI) dan sebagai asisten Laboratorium Analisa Kimia Bahan Pangan pada tahun 2011-2013. Selain itu, penulis aktif dalam organisasi ekstra yaitu sebagai anggota Badan Kenaziran Mushola (BKM) Al- Mukhlisin FP USU pada tahun 2010-2011. Penulis juga termasuk dalam kelompok PKM Pengabdian Masyarakat dari DIKTI dengan judul : “Peningkatan Mutu Melalui Teknik Aseptik di Industri Pengolahan Singkong Desa Tambakrejo Kabupaten Deli Serdang (2010)” dan lolos sebagai peserta Pekan Ilmiah Mahasiswa Nasional (PIMNAS) XXIV pada tahun 2011 di Universitas Hasanuddin Makassar, Sulawesi Selatan.
Penulis telah melaksanakan Praktik Kerja Lapangan (PKL) di Balai Besar Pengawas Obat dan Makanan Di Medan, Medan, Sumatera Utara dari tanggal 16 Juli sampai 10 Agustus 2012. Penelitian ini disponsori oleh PT. Indofood Sukses Makmur Tbk, dalam kerangka program Indofood Riset Nugraha tahun 2012.
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Proses Fisik dan Proses Kimia Terhadap Produksi Pati Resisten Pada Empat Varietas Ubi Kayu (Manihot esculenta)”.
Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada PT. Indofood Sukses Makmur, Tbk atas dana penelitiannya, Buya dan Ummi tercinta yang telah membesarkan, memelihara, dan mendidik penulis selama ini, kepada abang-abang saya Hasanul Arifin, Hasnil Irfan, Ahmad Muhajir dan kakak-kakak saya Syafrida Hafni, Meutia Hayati, Salmah, Laila Azizah atas doa dan dukungannya. Penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Elisa Julianti, M.Si dan Ibu Linda Masniary Lubis, STP, M.Si. yang telah membimbing dan memberikan berbagai masukan berharga kepada penulis dari mulai menetapkan judul, melakukan penelitian, sampai pada ujian akhir. Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Dr. Ir. Herla Rusmarilin, MP, Bapak Prof. Dr. Ir. Zulkifli Lubis, M.App.Sc, dan Bapak Ir. Sentosa Ginting, MP. atas kritik dan saran kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi, Bapak Prof. Dr. F.G. Winarno, Bapak Dr. Ir.
Purwiyatno Hariyadi, dan Ibu Ir. Winarti, TK. selaku Dewan Pakar dari PT. Indofood Sukses Makmur, Tbk atas saran serta motivasi dalam memberi masukan kepada penulis untuk menyempurnakan skripsi.
Di samping itu, penulis juga mengucapkan terima kasih kepada staf Pengajar dan pegawai di Program Studi Ilmu dan Teknologi Pangan, teman-teman seperjuangan ITP 2009 atas semangat dan dukungannya selama ini, rekan asisten di Laboratorium Analisa Kimia Bahan Pangan, adik-adik ITP 2010 dan 2011, dan semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu di sini yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Agustus 2013 Penulis
DAFTAR ISI
HalABSTRAK.......................................................................................................... i
ABSTRACT ....................................................................................................... i
RIWAYAT HIDUP............................................................................................ ii
KATA PENGANTAR........................................................................................ iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR TABEL .............................................................................................. viii
DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... ix
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xi
PENDAHULUANLatar Belakang.............................................................................................. 1 Perumusan Masalah ...................................................................................... 6 Tujuan Penelitian .......................................................................................... 7 Kegunaan Penelitian ..................................................................................... 7 Hipotesis Penelitian ...................................................................................... 8
TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Kayu ..................................................................................................... 9 Pati .............................................................................................................. 11 Pati Resisten ................................................................................................ 14 Proses Fisik................................................................................................... 15 Proses Kimia................................................................................................. 17 Studi Pendahuluan yang Telah Dilaksanakan ............................................... 18
BAHAN DAN METODA
Waktu dan Tempat Penelitian ....................................................................... 19 Bahan Penelitian .......................................................................................... 19 Reagensia ..................................................................................................... 19 Alat Penelitian ............................................................................................. 20 Metode Penelitian ........................................................................................ 20 Model Rancangan ........................................................................................ 21 Pelaksanaan Penelitian ................................................................................. 22
Ekstraksi pati ubi kayu ........................................................................... 22 Modifikasi proses fisik ........................................................................... 23 Modifikasi proses kimia ......................................................................... 23
Pengamatan dan Pengukuran Data
Kadar abu .............................................................................................. 25 Kadar lemak .......................................................................................... 25 Kadar protein ........................................................................................ 26 Nilai pH ................................................................................................ 27 Sifat amilografi dengan Rapid Visco Analyzer (RVA) ............................ 27 Kadar pati ............................................................................................. 27 Kadar pati resisten ................................................................................. 28 Total gula .............................................................................................. 29 Bentuk granula pati ............................................................................... 29
Skema Penelitian........................................................................................... 30
HASIL DAN PEMBAHASAN
Karakteristik Fisikokimia Pati Alami dari Empat Varietas Ubi Kayu............. 33 Kadar air ................................................................................................ 33 Kadar abu............................................................................................... 34 Kadar lemak........................................................................................... 35 Kadar protein ......................................................................................... 35 Nilai pH ................................................................................................. 36 Bentuk dan ukuran granula pati .............................................................. 37
Karakteristik Pasta Pati Alami dari Empat Varietas Ubi kayu........................ 37 Karakteristik Fungsional Pati Alami dari empat Varietas Ubi Kayu............... 40
Kadar pati resisten.................................................................................. 41 Total gula............................................................................................... 42 Kadar pati .............................................................................................. 42
Modifikasi Pati dengan Proses Fisik dan Proses Kimia Pada Empat Varietas Ubi Kayu ........................................................................................ 43 Karakteristik Fisikokimia Pati Termodifikasi Dari Empat Varietas Ubi Kayu 43
Kadar air ................................................................................................ 44 Kadar abu............................................................................................... 45 Kadar lemak........................................................................................... 46 Kadar protein ......................................................................................... 47 Nilai pH ................................................................................................. 48 Bentuk dan ukuran granula pati .............................................................. 49
Karakteristik Pasta Pati Termodifikasi dari Empat Varietas Ubi kayu............ 52 Suhu gelatinisasi .................................................................................... 53 Viskositas puncak .................................................................................. 54 Viskositas breakdown ............................................................................ 55 Viskositas setback .................................................................................. 56 Viskositas Akhir..................................................................................... 57
Karakteristik Fungsional Pati Termodifikasi Dari Empat Varietas Ubi Kayu. 60 Total gula............................................................................................... 60 Kadar pati .............................................................................................. 63 Kadar pati resisten.................................................................................. 64
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan................................................................................................... 68 Saran............................................................................................................. 69
DAFTAR PUSTAKA......................................................................................... 70
LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
No.9. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati alami Ubi kayu ..................................................................................................... 41
15. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati ubi kayu termodifikasi ........................................................ 60
14. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati ubi kayu termodifikasi ................................................................................ 60
13. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati ubi kayu termodifikasi.......................................................................... 53
12. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati ubi kayu termodifikasi ................................................................................ 53
11. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik fisikokimia pati ubi kayu termodifikasi ....................................................... 44
10. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fisikokimia pati ubi kayu termodifikasi ................................................................................ 43
8. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati alami ubi kayu 38
Hal
7. Karakteristik fisikokimia pati alami dari empat varietas ubi kayu................ 33
6. Karakteristik gelatinisasi beberapa jenis pati ............................................... 14
5. Sifat granula beberapa jenis pati.................................................................. 14
4. Karakteristik granula pati............................................................................ 13
3. Komposisi amilosa dan amilopektin............................................................ 12
2. Kandungan gizi dalam 100 gram ubi kayu .................................................. 11
1. Data statistik penderita diabetes .................................................................. 2
16. Kadar pati resisten dari pati alami dan pati hasil modifikasi dari empat varietas ubi kayu......................................................................................... 66
DAFTAR GAMBAR
No.Hal
1. Struktur molekul amilosa dan amilopektin.............................................. 13
2. Skema ekstraksi pati ubi kayu................................................................. 30
3. Skema modifikasi pati ubi kayu secara fisik............................................ 31
4. Skema modifikasi pati ubi kayu secara kimia.......................................... 32
5. Kadar air pati alami dari empat varietas ubi kayu.................................... 34
6. Kadar abu pati alami dari empat varietas ubi kayu .................................. 34
7. Kadar lemak pati alami dari empat varietas ubi kayu .............................. 35
8. Kadar protein pati alami dari empat varietas ubi kayu............................. 36
9. Nilai pH pati alami dari empat varietas ubi kayu..................................... 36
10. Bentuk granula pati alami dari empat varietas ubi kayu dengan perbesaran 100 kali................................................................................. 37
11. Karakteristik pasta pati alami dari empat varietas ubi kayu ..................... 38
12. Kadar pati resisten pati alami dari empat varietas ubi kayu ..................... 41
13. Total gula pati alami dari empat varietas ubi kayu .................................. 42
14. Kadar pati pati alami dari empat varietas ubi kayu .................................. 43
15. Kadar air pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ........... 45
16. Kadar abu pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 46
17. Kadar lemak pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 47
18. Kadar protein pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 48
19. Nilai pH pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang
20. Bentuk granula pati termodifikasi dari varietas ubi kayu ketan dengan empat metode modifikasi........................................................................ 50
21. Bentuk granula pati termodifikasi dari varietas ubi kayu kuning dengan empat metode modifikasi........................................................................ 51
22. Bentuk granula pati termodifikasi dari varietas ubi kayu gunting saga dengan empat metode modifikasi............................................................ 51
23. Bentuk granula pati termodifikasi dari varietas ubi kayu roti dengan empat metode modifikasi........................................................................ 52
24. Karakteristik pasta pati dari varietas ubi kayu ketan dengan empat metode modifikasi .................................................................................. 58
25. Karakteristik pasta pati dari varietas ubi kayu kuning dengan empat metode modifikasi .................................................................................. 58
26. Karakteristik pasta pati dari varietas ubi kayu gunting saga dengan empat metode modifikasi........................................................................ 59
27. Karakteristik pasta pati dari varietas ubi kayu roti dengan empat metode modifikasi .................................................................................. 59
28. Total gula pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 62
29. Kadar pati pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 64
30. Kadar pati resisten pati termodifikasi dari empat varietas ubi kayu yang dimodifikasi dengan empat proses modifikasi pati yang berbeda ............ 67