PEMBUATAN SIRUP GLUKOSA DARI UBI JALAR (Ipomoea Batatas L) DENGAN MENGGUNAKAN REAKTOR ENZIMATIS - Diponegoro University | Institutional Repository (UNDIP-IR)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ubi Jalar(Ipomoea Batatas L)
Ubijalaratauketelarambat (Ipomoea batatas L.) adalahsejenistanamanbudidaya.Bagian
yang dimanfaatkanadalahakarnya yang membentukumbidengankadargizi (karbohidrat) yang
tinggi. Di Afrika, umbiubijalarmenjadisalahsatusumbermakananpokok yang penting. Di Asia,
selaindimanfaatkanumbinya, daunmudaubijalarjugadibuatsayuran. Terdapat pula ubijalar yang
dijadikantanamanhiaskarenakeindahandaunnya.
Gambar 1.Ubi jalar(Ipomoea Batatas L)
Sumber: Anonim1, 2013
Dalam sistematika (taksonomi) tanaman ubi jalar diklasifikasikan sebagai berikut :
•
Kerajaan : Plantae ( tumbuh- tumbuhan)
•
Divisio : Magnoliophyta ( tumbuhan berbiji )
•
Kelas : Magnoliopsida ( biji berkeping dua )
•
Ordo : Solanales
•
Famili : Convolvulaceae
•
Genus : Ipomoea
•
Species : L.Batatas
(Anonim, 2013).
3
4
Adapun kandungangizi ubi jalar dapat dilihat dari tabel berikut ini :
Tabel 1. Kandungangizi ubi jalar
Kandungan
Air
Protein
Nilai
7,8
2,16
Karbohidrat (amilosa yang adasekitar 20)
86,95
Lemak
0,83
Abu
2,16
Sumber :(Widowati, 2001).
Karbohidratmemegangperananpentingdalamalamkarenamerupakansumberenergiutamab
agimanusiadanhewan.Karbohidratterbagimenjadibeberapabagianmenurutpanjangrantaikarbon
nya.Monosakarida,
disakaridadanpolisakarida.Contohdarimonosakaridaadalahsukrosa.Sukrosamerupakanproduk
siakhirasimilasikarbon (C) pada proses fotosintesis yang terjadi di daun danbentukkarbohidrat
yang
mudahditransportasikankejaringansimpanatausink
tissues.
Selainberfungsidalampenyediaanenergidankerangkakarbon,
sukrosajugaberperandalampengaturanekspresi
gen
lainnya
(Miswaret
2007).Patiadalahpolisakaridanutrien
al,
yang
tersediamelimpahpadaseltumbuhandanbeberapamikroorganisme.Jumlahkeduapoliskaridainite
rgantungdarijenispati.
Pati
mengandungamilopektinsekitar
yang
75
adadalamkentang,
–
80%
jagungdantumbuhan
danamilumsekitar
20-
Komponenamilummerupakanpolisakaridarantailurustakbercabangterdiridarimolekul
lain
25%.
D-
Glukopiranosa yang berikatan (1-4) glikosida. Strukturrantailurusinimembentukuntaianheliks,
sepertitambang.
5
2.2. Pati atau Amilum
Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk
putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan
untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati
dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu, dan lain-lain.
Didalam pati tersusun atas dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam
komposisi yang berbeda-beda. Dua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut
disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Secara struktur amilosa
mempunyai struktur lurus, sedang amilopektin bercabang.
Tabel 2 Komposisi patiubijalar
Kandungan
Nilai (%)
Amilosa
20
Amilopektin
80
(Sunarti, 2001)
Enzim
2.2.1. PengertianEnzim
Fungsisuatuenzimialahsebagaikatalisuntuk
proses
biokimiawiyang
terjadidalamselmaupun di luar sel. Suatuenzimdapatmempercepatreaksi 108 sampai 1011kali
lebihcepatdaripadaapabilareksitersebutdilakukantanpakatalis.
Jadienzimdapatberfungsisebagaikatalis
yangsangatefisien,
disampingitumempunyaiderajatkehasan yang tinggi(Pujiadi, 2005).
Enzimmerupakansenyawa
protein
kompleks
yang
dihasilkanolehsel-
selorganismedanberfungsisebagaikatalisatorsuatureaksikimia.Kerjaenzimsangatspesifik,
6
karenastrukturnyahanyadapatmengkatalisissatutipereaksikimiasajadarisuatusubstrat,
sepertihidrolisis, oksidasidanreduksi (Purba, 2009).
Enzimmerupakanmolekulbiopolimerdantersusundariserangkaianasam
amino
dalamkomposisidansusunanrantaiyang
teraturdantetap.Enzimmemilikiperanan
yang
sangatpentingdalamberbagaireaksikimia
yang
yang
terjadi
di
dalamsel
mungkinsangatsulitdilakukanolehreaksikimiabiasa (Darmajana, 2008).
2.2.2. Enzim α-Amilase
Salah
satuenzim
yang
berperandalammenghidrolisispatimenjadiglukosaadalahenzimamilase,
terutama
a
-
amilasedanglukoamilase.Enzim a -amilasebekerjamenghidrolisisikatan a -1,4secaraacak di
bagiandalammolekulbaikpadaamilosamaupunamilopektin.
Hasilhidrolisis
mulaakanmenghasilkandekstrin,
dekstrintersebutkemudiandipotong-
potonglagimenjadicampuranantaraglukosa,
maltosa,
maltotriosa,
a
-amilasemula-
danikatan
lain
yanglebihpanjang (Saidin, 2008).
Mekanismekerjaenziminipadaamilosadibagidalamduatahap, yaitu :
1. Degradasisecaracepatmolekulamilosamenjadi
maltose
danmaltotrioa
yang
terjadisecaraacak. Padatahapinikekentalanmenurunsecaracepat.
2. Pembentukanglukosadan maltose denganlajulebihlambattidaksecaraacak. Degradasi alpha
amylase padaamilopektinakanmenghasilkanglukosa, maltose danberbagaijenis alpha limit
dekstrin( Judoamidjojo, 1989).
2.2.3. Enzim Glukoamilase
Enzimglukoamilasemerupakankomponenkompleksglukoamilase
yang
aktifmenghidrolisisikatanglikosidik
α-1,6
padarantaicabangpatidanglukoamilase
aktifmenghidrolisisikatanglikosidik
α-1,4
rantailuruspatimenjadi
monomer
II
D-
glukosa.Perbedaanaktivitasenzimdenganvariasiwaktufermentasidapatdisebabkankarenamening
7
katnyaaktivitasglukoamilase I padakompleksglukoamilase A. nigerpadakondisiwaktufermentasi
yanglebih
lama.
Hal
dansuhu(37,5°C)
inidapat
pula
dipengaruhiolehadanyaperubahanpH(pH
selamafermentasi.
MenurutKulp(1975)
pH
=
4,8)
optimum
aktivitasenzimglukoamilase, yaitu 4,0-5,0 dansuhu optimum 40°C (Kombong, 2004).
Enzimglukoamilaseatauseringdisebutamiloglukosidaseatauα-1,4-glukano
glukohidrolasemerupakanenzimekstraseluler
padarantaiamilosa,
yangmampumenghidrolisisikatan
amilopektin,glikogen,
Enzimglukoamilasejugadapatmenyerangikatan
walaupundenganlaju
α-1,4
danpullulan.
α-1,6padatitikpercabangan,
yang
lebihrendah.
Hal
iniberartibahwapatidapatdiuraikansecarasempurnamenjadiglukosa (Saidin, 2008).
2.3.
Sirup Glukosa
Sirupglukosapertama
kali
digunakansebagaipenggantigula
yang
dibuatdenganmereaksikanamilumdanselulosadenganasam.Mulamulapolisakaridadihidrolisismenjadioligosakarida,
disakaridadanhasilakhirnyaberupamonosakaridayaituglukosa.
Proses
hidrolisisberakhirketikasemuapolisakaridatelahdiubahmenjadiglukosacair.
Sirupglukosamerupakansuatularutandiperolehdari
proses
hidrolisisdenganbantuankatalis.
Sirupglukosaadalahsalahsatuprodukbahanpemanismakanandanminuman
berbentukcairan,
tidakberbaudantidakberwarnatetapimemiliki
rasa
manis
yang
yang
tinggi.
Sirupglukosaataugulacairmengandung D-glukosa,maltosadanpolimer D-glukosamelalui proses
hidrolisis (Cakebread, 1975).
Kualitassirupglukosaditentukanberdasarkannilai
DE
(Dextrose
equivalent)
atauderajatkemanisan.Menurut Maiden (1970), DE adalahkandungangulapereduksi yang
dinyatakansebagaipersendekstrosaterhadappadatankering.
DE
8
tidakmenyatakankandunganglukosa
yangsebenarnyadariproduktetapiberhubungandengankandungangulapereduksidarisemuajenisg
ula
yang
terdapatdalamproduk.
dihasilkanditentukanolehwarnasirup,
dihitungsebagaiekuivalendekstrosa
kadar
(DE).
Tingkat
air,
mutusirupglukosa
dantingkatkonversipati
Nilaiekuivalendekstrosasirupglukosa
yang
yang
yang
tinggidapatdiperolehdenganoptimalisasi proses liquifikasidansakarifikasi.
Perbedaansirupglukosadengangulapasiratausukrosayaitusukrosamerupakanguladisakari
da,
terdiriatasikatanglukosadanfruktosa,
sedangkansirupglukosaadalahmonosakarida,
terdiriatassatu
monomer
yaituglukosa.Sirupglukosadapatdibuatdengancarahidrolisisasamataudengancaraenzimatis(Ano
nim2, 2009).
Bahanbaku yang dapatdigunakanuntukpembuatansirupglukosaadalahtapioka, patiumbiumbian,
sagu,
jagungdanserat.
Industrimakanandanminumanmemilikikecenderunganuntukmengunakansirupglukosa.Halinidida
sariolehbeberapakelebihansirupglukosadibandingkansukrosa,
diantarasirupglukosatidakmengkristalsepertihalnyasukrosajikadilakukanpemanasanpadasuhutin
ggi.
9
Adapun syarat mutu sirup glukosa sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) nomer 012978-1992 dapat dilihat dari tabel berikut ini :
Tabel 3. Syarat Mutu Sirup Glukosa
No
Kriteria Uji
1.
Satuan
Persyaratan
Keadaan:
1.1. Bau
Tidak Berbau
1.2. Rasa
Manis
1.3. Warna
Tidak Berwarna
2.
Air
% b/b
Maks. 20
3.
Abu
% b/b
Maks. 1
4.
Gula pereduksi
% b/b
Min. 30
5.
Cemaran logam:
5.1. Timbal (Pb)
mg/kg
Maks. 1,0
5.2. Tembaga (Cu)
mg/kg
Maks. 10,0
5.3. Seng (Zn)
mg/kg
Maks 25,0
5.4. Arsen (As)
mg/kg
Maks. 0,5
7.
Cemaran mikroba:
7.1. Angka lempeng total
Koloni / g
Maks. 5 x 102
7.2. Bakteri Coliform
APM / g
Maks. 20
7.3. E.coli
APM / g
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Ubi Jalar(Ipomoea Batatas L)
Ubijalaratauketelarambat (Ipomoea batatas L.) adalahsejenistanamanbudidaya.Bagian
yang dimanfaatkanadalahakarnya yang membentukumbidengankadargizi (karbohidrat) yang
tinggi. Di Afrika, umbiubijalarmenjadisalahsatusumbermakananpokok yang penting. Di Asia,
selaindimanfaatkanumbinya, daunmudaubijalarjugadibuatsayuran. Terdapat pula ubijalar yang
dijadikantanamanhiaskarenakeindahandaunnya.
Gambar 1.Ubi jalar(Ipomoea Batatas L)
Sumber: Anonim1, 2013
Dalam sistematika (taksonomi) tanaman ubi jalar diklasifikasikan sebagai berikut :
•
Kerajaan : Plantae ( tumbuh- tumbuhan)
•
Divisio : Magnoliophyta ( tumbuhan berbiji )
•
Kelas : Magnoliopsida ( biji berkeping dua )
•
Ordo : Solanales
•
Famili : Convolvulaceae
•
Genus : Ipomoea
•
Species : L.Batatas
(Anonim, 2013).
3
4
Adapun kandungangizi ubi jalar dapat dilihat dari tabel berikut ini :
Tabel 1. Kandungangizi ubi jalar
Kandungan
Air
Protein
Nilai
7,8
2,16
Karbohidrat (amilosa yang adasekitar 20)
86,95
Lemak
0,83
Abu
2,16
Sumber :(Widowati, 2001).
Karbohidratmemegangperananpentingdalamalamkarenamerupakansumberenergiutamab
agimanusiadanhewan.Karbohidratterbagimenjadibeberapabagianmenurutpanjangrantaikarbon
nya.Monosakarida,
disakaridadanpolisakarida.Contohdarimonosakaridaadalahsukrosa.Sukrosamerupakanproduk
siakhirasimilasikarbon (C) pada proses fotosintesis yang terjadi di daun danbentukkarbohidrat
yang
mudahditransportasikankejaringansimpanatausink
tissues.
Selainberfungsidalampenyediaanenergidankerangkakarbon,
sukrosajugaberperandalampengaturanekspresi
gen
lainnya
(Miswaret
2007).Patiadalahpolisakaridanutrien
al,
yang
tersediamelimpahpadaseltumbuhandanbeberapamikroorganisme.Jumlahkeduapoliskaridainite
rgantungdarijenispati.
Pati
mengandungamilopektinsekitar
yang
75
adadalamkentang,
–
80%
jagungdantumbuhan
danamilumsekitar
20-
Komponenamilummerupakanpolisakaridarantailurustakbercabangterdiridarimolekul
lain
25%.
D-
Glukopiranosa yang berikatan (1-4) glikosida. Strukturrantailurusinimembentukuntaianheliks,
sepertitambang.
5
2.2. Pati atau Amilum
Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk
putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan
untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati
dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu, dan lain-lain.
Didalam pati tersusun atas dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin, dalam
komposisi yang berbeda-beda. Dua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut
disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Secara struktur amilosa
mempunyai struktur lurus, sedang amilopektin bercabang.
Tabel 2 Komposisi patiubijalar
Kandungan
Nilai (%)
Amilosa
20
Amilopektin
80
(Sunarti, 2001)
Enzim
2.2.1. PengertianEnzim
Fungsisuatuenzimialahsebagaikatalisuntuk
proses
biokimiawiyang
terjadidalamselmaupun di luar sel. Suatuenzimdapatmempercepatreaksi 108 sampai 1011kali
lebihcepatdaripadaapabilareksitersebutdilakukantanpakatalis.
Jadienzimdapatberfungsisebagaikatalis
yangsangatefisien,
disampingitumempunyaiderajatkehasan yang tinggi(Pujiadi, 2005).
Enzimmerupakansenyawa
protein
kompleks
yang
dihasilkanolehsel-
selorganismedanberfungsisebagaikatalisatorsuatureaksikimia.Kerjaenzimsangatspesifik,
6
karenastrukturnyahanyadapatmengkatalisissatutipereaksikimiasajadarisuatusubstrat,
sepertihidrolisis, oksidasidanreduksi (Purba, 2009).
Enzimmerupakanmolekulbiopolimerdantersusundariserangkaianasam
amino
dalamkomposisidansusunanrantaiyang
teraturdantetap.Enzimmemilikiperanan
yang
sangatpentingdalamberbagaireaksikimia
yang
yang
terjadi
di
dalamsel
mungkinsangatsulitdilakukanolehreaksikimiabiasa (Darmajana, 2008).
2.2.2. Enzim α-Amilase
Salah
satuenzim
yang
berperandalammenghidrolisispatimenjadiglukosaadalahenzimamilase,
terutama
a
-
amilasedanglukoamilase.Enzim a -amilasebekerjamenghidrolisisikatan a -1,4secaraacak di
bagiandalammolekulbaikpadaamilosamaupunamilopektin.
Hasilhidrolisis
mulaakanmenghasilkandekstrin,
dekstrintersebutkemudiandipotong-
potonglagimenjadicampuranantaraglukosa,
maltosa,
maltotriosa,
a
-amilasemula-
danikatan
lain
yanglebihpanjang (Saidin, 2008).
Mekanismekerjaenziminipadaamilosadibagidalamduatahap, yaitu :
1. Degradasisecaracepatmolekulamilosamenjadi
maltose
danmaltotrioa
yang
terjadisecaraacak. Padatahapinikekentalanmenurunsecaracepat.
2. Pembentukanglukosadan maltose denganlajulebihlambattidaksecaraacak. Degradasi alpha
amylase padaamilopektinakanmenghasilkanglukosa, maltose danberbagaijenis alpha limit
dekstrin( Judoamidjojo, 1989).
2.2.3. Enzim Glukoamilase
Enzimglukoamilasemerupakankomponenkompleksglukoamilase
yang
aktifmenghidrolisisikatanglikosidik
α-1,6
padarantaicabangpatidanglukoamilase
aktifmenghidrolisisikatanglikosidik
α-1,4
rantailuruspatimenjadi
monomer
II
D-
glukosa.Perbedaanaktivitasenzimdenganvariasiwaktufermentasidapatdisebabkankarenamening
7
katnyaaktivitasglukoamilase I padakompleksglukoamilase A. nigerpadakondisiwaktufermentasi
yanglebih
lama.
Hal
dansuhu(37,5°C)
inidapat
pula
dipengaruhiolehadanyaperubahanpH(pH
selamafermentasi.
MenurutKulp(1975)
pH
=
4,8)
optimum
aktivitasenzimglukoamilase, yaitu 4,0-5,0 dansuhu optimum 40°C (Kombong, 2004).
Enzimglukoamilaseatauseringdisebutamiloglukosidaseatauα-1,4-glukano
glukohidrolasemerupakanenzimekstraseluler
padarantaiamilosa,
yangmampumenghidrolisisikatan
amilopektin,glikogen,
Enzimglukoamilasejugadapatmenyerangikatan
walaupundenganlaju
α-1,4
danpullulan.
α-1,6padatitikpercabangan,
yang
lebihrendah.
Hal
iniberartibahwapatidapatdiuraikansecarasempurnamenjadiglukosa (Saidin, 2008).
2.3.
Sirup Glukosa
Sirupglukosapertama
kali
digunakansebagaipenggantigula
yang
dibuatdenganmereaksikanamilumdanselulosadenganasam.Mulamulapolisakaridadihidrolisismenjadioligosakarida,
disakaridadanhasilakhirnyaberupamonosakaridayaituglukosa.
Proses
hidrolisisberakhirketikasemuapolisakaridatelahdiubahmenjadiglukosacair.
Sirupglukosamerupakansuatularutandiperolehdari
proses
hidrolisisdenganbantuankatalis.
Sirupglukosaadalahsalahsatuprodukbahanpemanismakanandanminuman
berbentukcairan,
tidakberbaudantidakberwarnatetapimemiliki
rasa
manis
yang
yang
tinggi.
Sirupglukosaataugulacairmengandung D-glukosa,maltosadanpolimer D-glukosamelalui proses
hidrolisis (Cakebread, 1975).
Kualitassirupglukosaditentukanberdasarkannilai
DE
(Dextrose
equivalent)
atauderajatkemanisan.Menurut Maiden (1970), DE adalahkandungangulapereduksi yang
dinyatakansebagaipersendekstrosaterhadappadatankering.
DE
8
tidakmenyatakankandunganglukosa
yangsebenarnyadariproduktetapiberhubungandengankandungangulapereduksidarisemuajenisg
ula
yang
terdapatdalamproduk.
dihasilkanditentukanolehwarnasirup,
dihitungsebagaiekuivalendekstrosa
kadar
(DE).
Tingkat
air,
mutusirupglukosa
dantingkatkonversipati
Nilaiekuivalendekstrosasirupglukosa
yang
yang
yang
tinggidapatdiperolehdenganoptimalisasi proses liquifikasidansakarifikasi.
Perbedaansirupglukosadengangulapasiratausukrosayaitusukrosamerupakanguladisakari
da,
terdiriatasikatanglukosadanfruktosa,
sedangkansirupglukosaadalahmonosakarida,
terdiriatassatu
monomer
yaituglukosa.Sirupglukosadapatdibuatdengancarahidrolisisasamataudengancaraenzimatis(Ano
nim2, 2009).
Bahanbaku yang dapatdigunakanuntukpembuatansirupglukosaadalahtapioka, patiumbiumbian,
sagu,
jagungdanserat.
Industrimakanandanminumanmemilikikecenderunganuntukmengunakansirupglukosa.Halinidida
sariolehbeberapakelebihansirupglukosadibandingkansukrosa,
diantarasirupglukosatidakmengkristalsepertihalnyasukrosajikadilakukanpemanasanpadasuhutin
ggi.
9
Adapun syarat mutu sirup glukosa sesuai Standar Nasional Indonesia (SNI) nomer 012978-1992 dapat dilihat dari tabel berikut ini :
Tabel 3. Syarat Mutu Sirup Glukosa
No
Kriteria Uji
1.
Satuan
Persyaratan
Keadaan:
1.1. Bau
Tidak Berbau
1.2. Rasa
Manis
1.3. Warna
Tidak Berwarna
2.
Air
% b/b
Maks. 20
3.
Abu
% b/b
Maks. 1
4.
Gula pereduksi
% b/b
Min. 30
5.
Cemaran logam:
5.1. Timbal (Pb)
mg/kg
Maks. 1,0
5.2. Tembaga (Cu)
mg/kg
Maks. 10,0
5.3. Seng (Zn)
mg/kg
Maks 25,0
5.4. Arsen (As)
mg/kg
Maks. 0,5
7.
Cemaran mikroba:
7.1. Angka lempeng total
Koloni / g
Maks. 5 x 102
7.2. Bakteri Coliform
APM / g
Maks. 20
7.3. E.coli
APM / g