Pengolahan Limbah Cair dengan Sistem Lumpur Aktif
8.1.2.1. Karakteristik Gula Kenampakan dan Kelarutan
Semua gula berwarna putih, mengandung kristal yang larut dalam air.
Kemanisan
Semua gula berasa manis, hanya saja mempunyai tingkat kemanisan yang berbeda-beda. Tingkat kemanisan yang berbeda dari gula
apabila dibandingkan menggunakan kemanisan sukrosa
dengan skala poin 100. Tabel 8.1., menunjukkan tingkat kemanisan relatif dari beberapa jenis gula.
Tabel 8.1 Tingkat kemanisan relatif dari beberapa gula
Gula
Tingkat kemanisan
relatif
Fruktosa 170 Gula invert (campuran
glukosa&fruktosa) 130 Sukrosa 100 Glukosa 75 Maltosa 30 Galaktosa 30 Laktosa 15 Sumber : Gaman et al, 1990
Hidrolisis
Disakarida jika terhidrolisis akan
membentuk monosakarida. Hidrolisis merupakan pemecahan
kimia suatu molekul dengan
kombinasi air, memproduksi molekul-molekul yang lebih kecil. Proses ini dapat digambarkan melalui persamaan sebagai berikut:
AB + H2O → AOH + BH
Molekul Air molekul molekul
lebih besar lebih kecil lebih kecil
Contoh :
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6
1 molekul air 2 molekul
Disakarida monosakarida
Sukrosa + Air → Glukosa + fruktosa Laktosa + Air → Glukosa +Galaktosa Maltosa + Air → Glukosa + Glukosa
Inversi sukrosa
Hidrolisis sukrosa juga dikenal sebagai inversi sukrosa dan produk yang dihasilkan berupa campuran glukosa dan fruktosa yang dikenal sebagai “gula invert”. Proses inversi dapat terjadi dengan memanaskan sukrosa dengan asam atau penambahan enzim invertase.
Gula invert biasanya digunakan pada produksi jam, pemanis- pemanis yang diproses menggunakan uap, dan beberapa jenis kembang gula. Sejumlah kecil gula invert ditambahkan pada larutan sukrosa panas yang akan membantu mengurangi kristalisasi ketika larutan dingin.
Efek pemberian panas
Ketika gula dipanaskan maka akan mengalami karamelisasi. Meskipun
karamelisasi paling sering terjadi, ketika tidak ada penambahan air, larutan gula (sirup) akan membentuk karamel jika diberi perlakuan panas cukup. Karamel berasa manis, berwarna coklat dan merupakan campuran menyerupai komponen karbohidrat.
Sifat mereduksi
Semua monosakarida dan disakarida yang telah dipelajari sebelumnya kecuali sukrosa, dapat berperan sebagai senyawa pereduksi (reducing agent) dan oleh karenanya dikenal sebagai gula pereduksi. Kemampuan gula- gula ini untuk mereduksi agen- agen yang mengalami oksidasi membentuk beberapa uji dasar untuk glukosa dan gula-gula pereduksi lainnya. Sebagai contoh, gula-gula ini mereduksi ion tembaga (II) dari larutan Fehling membentuk ion tembaga (I) pada
proses pemanasan. Reaksi ini menghasilkan endapan berwarna orange. Sukrosa tidak tergolong sebagai gula pereduksi dan oleh karenanya tidak mereduksi larutan Fehling.
8.1.3. Polisakarida
Polisakarida merupakan senyawa hasil kondensasi polimer dari monosakarida dan terbuat dari beberapa molekul monosakarida yang bergabung bersama, dengan melepaskan satu molekul air. Senyawa ini secara umum mempunyai formula (C6H10O5)n, (n
menunjukkan jumlah yang banyak). Jenis-jenis yang tergolong kelompok polisakarida adalah sebagai berikut.
Pati
Pati merupakan komponen utama pangan yang dihasilkan oleh tanaman. Pati merupakan campuran dua jenis polisakarida yang berbeda yaitu:
Amilosa
Molekul amilosa terdiri atas 50 sampai 500 unit glukosa yang bergabung dalam rantai lurus.
Amilopektin
Molekul ini mengandung lebih dari 100.000 unit glukosa yang bergabung dalam struktur dengan rantai bercabang. Skema dari struktur kedua senyawa tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.
amilosa (www.steve.gb.com)
amilopektin (www.chemsoc.org)
Gambar 8.3. Struktur molekul amilosa dan amilopektin.
Beberapa tanaman, termasuk gandum, beras, jagung, dan kentang, mengandung kira-kira 80% amilopektin dan 20% amilosa.
Percobaan mikroskopik memperlihatkan bahwa pati
beberapa sel tanaman terlihat berupa granula-granula kecil.
Lapisan terluar tiap-tiap granula terdiri atas molekul-molekul pati yang rapat berhimpitan pada air dingin. Pati dari sumber-sumber tanaman yang berbeda dicirikan
dengan bentuk granula dan distribusi dari ukuran granula. Granula-granula pati kentang dan jagung terlihat pada gambar berikut.
Granula pati jagung Granula pati kentang Gambar 8.4. Tipe beberapa granula pati
Karakteristik Pati
Kenampakan dan Kelarutan
Pati berwarna putih, tidak membentuk kristal powder yang tidak larut dalam air dingin.
Kemanisan
Berbeda dengan monosakarida dan disakarida, pati dan polisakarida lainnya tidak memiliki rasa manis.
Hidrolisis
Hidrolisis pati terjadi disebabkan oleh pengaruh asam atau suatu enzim. Jika pati dipanaskan dengan penambahan asam akan terpecah sempurna menjadi molekul-molekul yang lebih kecil, menghasilkan produk akhir glukosa.
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6
Pati Air Glukosa
Pada kondisi tersebut terdapat beberapa tahap reaksi. Sejumlah besar molekul-molekul pati pertama-tama akan terpecah menjadi molekul- molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi molekul yang mempunyai rantai yang lebih pendek terdiri dari unit-unit glukosa yang dikenal
sebagai dekstrin. Selanjutnya dekstrin akan terpecah menjadi maltosa (mengandung dua unit glukosa) dan akhirnya maltosa akan terpecah menjadi glukosa. Rangkaian tahap reaksi tersebut dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut.
Pati → dekstrin → maltosa → glukosa
Hidrolisis pati dapat juga terjadi oleh adanya pengaruh enzim. Selama pencernaan, enzim amilase memecah pati menjadi maltosa. Amilase terdapat pada biji-bijian yang sedang mengalami proses germinasi, dan dikenal juga dengan istilah diastase. Hal ini sangat penting pada pembuatan roti dan bir yang memproduksi gula (maltosa). Pada proses ini enzim yang ada pada yeast mampu memecah lebih lanjut dan memproduksi karbon dioksida dan alkohol.
Sirup glukosa komersial (glukosa cair) diproduksi dengan cara hidrolisis pati jagung menggunakan asam hidroklorida dan atau enzim amilase. Hidrolisis tidak sempurna dan sirup yang dihasilkan merupakan campuran glukosa, maltosa dan unit-unit glukosa dengan rantai yang lebih panjang. Tingkat hidrolisis dari sirup glukosa diukur dengan ekuivalen dekstrosa (DE). Sirup dengan DE tinggi mengandung lebih banyak dekstrosa (glukosa) dan oleh karena itu mempunyai tingkat kemanisan yang tinggi.
Efek oleh adanya panas
Dengan adanya perlakuan panas, maka pati akan mengalami beberapa kajadian seperti gelatinisasi dan dekstrinasi.
Gelatinisasi
Gelatinisasi melibatkan adanya air. Jika suspensi pati dalam air
dipanaskan, air akan memenetrasi ke dalam lapisan luar dari granula- granula pada permulaannya akan terjadi pengembangan. Kondisi ini terjadi pada temperatur meningkat dari 60°C sampai 80°C. Granula akan mengembang sampai volume mencapai kira-kira lima (5) kali dari volume semula. Ukuran granula meningkat, campuran menjadi viskus (kental). Pada suhu kira-kira 80°C granula pati akan terpecah dan mengandung air yang terdispersi ke dalamnya. Molekul-molekul dengan rantai lebih panjang mulai terlepas ikatannya dan campuran pati air menjadi lebih viskus, menjadi lengket dan membentuk sol. Pada proses pendinginan, jika proporsi pati terhadap air cukup besar, molekul-molekul pati membentuk jaringan dengan air secara tertutup dalam ikatannya sehingga memproduksi gel. Keseluruhan proses tersebut dikenal sebagai gelatinisasi pati dan proses ini sangat penting di dalam pengolahan. Sebagai contoh yang memberi efek kental pada saus, sup, adalah oleh adanya penambahan tepung atau tepung jagung. Kondisi ini juga penting dalam pembuatan roti.
Kekuatan gel pati dipengaruhi oleh beberapa faktor meliputi :
Proporsi pati dan air.
Semakin banyak pati, gel semakin kuat
Proporsi amilosa dalam pati.
Amilosa membantu pembentukan gel. Oleh karena
amilosanya tinggi dibutuhkan untuk kekuatan gel. Pati-pati yang berkadar amilopektin tinggi contohnya pada pati-pati lilin, hanya terbentuk gel pada konsentrasi yang tinggi.
Keberadaan gula.
Gula berkompetisi atau bersaing dengan pati untuk memperebutkan air, sehingga keberadaan gula mengurangi kekuatan gel.
Keberadaan asam.
Asam menghidrolisis pati dan mengurangi kekuatan gel pada pembentukan pasta yang viskus. Contoh kasus ini terjadi pada lemon untuk isi pay.
Meskipun gel dari pati yang mengandung amilosa adalah yang terbaik, tetapi kestabilannya rendah dibandingkan dengan pati- pati yang mengandung amilopektin tinggi. Molekul-molekul amilosa mempunyai kecenderungan untuk saling melepas dan gel yang terbentuk menjadi opaq, menyerupai busa. Perubahan ini dikenal sebagai retrogradasi, dan terjadi khususnya ketika bahan makanan dibekukan dan kemudian dicairkan (thawing). Pati-pati yang mengandung amilopektin tinggi misalnya pati jagung berlilin, sebaiknya digunakan ketika persiapan bahan makanan yang akan diproses beku. Sebagai alternatif, pati-pati yang merupakan pati hasil modifikasi secara kimia (chemically-modified starches) secara luas digunakan dalam industri makanan beku, pati-pati tersebut tidak mudah mengalami retrogradasi.
Pati-pati yang mengalami pregelatinisasi digunakan pada beberapa industri makanan. Pati- pati ini dimasak dalam air (gelatinisasi) dan kemudian dikeringkan. Pati-pati ini digunakan untuk campuran makanan penutup mulut yang dimasak secara instan (dessert instant).
Dekstrinasi
Dekstrinasi melibatkan panas kering (dry heat). Beberapa makanan yang mengandung pati, juga mengandung sejumlah kecil dekstrin. Pada proses pemanasan, dekstrin mengalami polimerisasi dan membentuk komponen yang berwarna coklat yang dikenal sebagai pirodekstrin. Piridoksin berperan pada pembentukan warna coklat pada beberapa makanan yang dimasak misal masakan yang dipanggang dan roti kering (crust).
8
8..22..
PPrrootteeiinn
Istilah Protein berasal dari kata “protos” (Yunani), berarti yang paling utama”, adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yang merupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satu sama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.
Kebanyakan protein merupakan enzimatau subunit enzim. Jenis protein lain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yang membentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan (imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponen penyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satu sumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yang tidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).
Protein merupakan salah satu dari biomolekul raksasa, selain polisakarida, lipid, dan polinukleotida, yang merupakan penyusun utama makhluk hidup. Selain itu, protein merupakan salah satu molekul yang paling banyak diteliti dalam biokimia. Protein ditemukan oleh Jöns Jakob Berzelius pada tahun 1838.
Gambar 8.5. Jöns Jakob Berzelius
Sumbe: www. student.britannica.com