TINJAUAN PUSTAKA
2.5 KLASIFIKASI HIDROLISIS
Klasifikasi proses hidrolisa dapat dibagi menjadi:
1. Hidrolisis fase gas : sebagai penghidrolisa adalah air dan reaksi berjalan pada fase uap
2. Hidrolisis fase cair : pada hidrolisa ini, ada 4 tipe hidrolisa, yaitu: a. Hidrolisis murni : Efek dekomposisinya jarang terjadi, tidak semua
bahan terhidrolisa. Efektif digunakan pada; Reaksi Grigrad dimana air digunakan sebagai penghidrolisa
b. Hidrolisis bahan-bahan berupa anhidrid asam laktan dan laktanida. Hidrolisa senyawa alkil yang mempunyai komposisi kompleks, hidrolisa asam berair. Pada umumnya dengan HCl dan H2SO4 ,
dimana banyak digunakan pada industri bahan pangan, misalnya : hidrolisa gluten menjadi monosodium, glutamate, hidrolisa pati menjadi glukosa. Sedangkan H2SO4 banyak digunakan pada
hidrolisa senyawa organic dimana peranan H2SO4 tidak dapat
c. Hidrolisis dengan alkali berair: penggunaan konsentrasi alkali yang rendah dalam proses hidrolisa diharapkan ion H+ bertindak sebagai katalisator sedangkan pada konsentrasi tinggi diharapkan dapat bereaksi dengan asam yang terbentuk.
d. Hidrolisis dengan enzim : Senyawa dapat digunakan untuk mengubah suatu bahan menjadi bahan hidrolisa lain.
Aplikasi hidrolisa pati banyak digunakan dalam industri makanan dan minuman yang menggunakan sirup glukosa hasil hidrolisis pati sebagai pemanis. Produk akhir hidrolisa pati adalah glukosa yang dapat dijadikan bahan baku untuk produksi fruktosa dan sorbitol. Hasil hidrolisis pati juga banyak digunakan dalam industry obat-obatan. Dan juga glukosa yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Penggunaan asam sebagai penghidrolisa menghasilkan biaya produksi yang sedikit, namun produk yang dihasilkan tidak seragam dan banyak senyawa pati yang rusak oleh asam tersebut, sedangkan penggunaan enzim sebagai penghidrolisa menghasilkan produk yang seragam, lebih terkontrol, namun biaya produksi lebih tinggi karena harga dari enzim sendiri lebih mahal jika dibandingkan dengan asam.
2.5.1 Hidrolisis Enzim
Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat dalam suatu arah lintasan metabolism yang ditentukan oleh hormone sebagai promoter.
Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan senyawa intermediate melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena reaksi kimia dengan energy aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama. Sebagai contoh:
X + C XC (1) Y + XC XYC (2) XYC CZ (3) CZ C + Z (4) [4].
Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir molekul katalis akan kembali ke bentuk semula. Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh enzim alfa amylase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.
2.5.2 Hidrolisis Asam
Pati dapat dikonversi dengan cara menghidrolisis suspensi pati secara terkendali dengan menggunakan asam dan pemanasan. Beberapa bagian dari ikatan glikosidik pati akan mengalami pemutusan dengan perlakuan asam sehingga dapat dihasilkan molekul pati menurun, dimana akan dihasilkan pati dengan perlakuan asam sehingga dapat dihasilkan molekul pati yang lebih pendek. Hal ini mengakibatkan sifat kemempuan gelatinasi pati menurun, dimana akan dihasilkan pati dengan viskositas yang lebih rendah pada saat pemasakan. Dengan demikian konsentrasi pati yang dapat digunakan dalam proses pengolahan dapat lebih besar. Pati akan lebih larut dengan viskositas yang lebih rendah tetapi dapat menghasilkan struktur gel yang lebih kuat.
Pati yang dimodifikasi dengan hidrolisis asam terutama digunakan apabila diinginkan konsentrasi pati yang tinggi dan membentuk gel yang baik tetapi tidak diinginkan pati mengalami pengentalan yang berlebihan. Pati jenis ini dapat digunakan dalam proses pembuatan permen sebagai pengganti gum arab.
2.5.3 Hidrolisis Karbohidrat
Hidrolisis karbohidrat dapat dilakukan dengan cara hidrolisis dengan katalis asam, kombinasi asam dengan enzim serta kombinasi enzim dengan enzim. Hidrolisis pati dengan asam memerlukan suhu tinggi yaitu 120-160oC . Asam akan memecah molekul pati secara acak dan gula yang dihasilkan sebagian besar adalah gula pereduksi. Pada tahap pertama hidrolisis dilakukan dengan katalis asam sampai mencapi nilai derajat konversi sekitar 40-50%. Hidrolisis dengan kombinasi asam dan enzim akan mencapai nilai dekstrosa yang dikehendaki sebesar 62% setelah dinetralkan, dijernihkan dan dihidrolisis dengan enzim dengan memanfaatkan mikroorganisme [19].
Pada proses hidrolisis untuk pembuatan sirup glukosa terdiri dari 2 tahap yaitu dengan likuifikasi dan sakarifikasi. Likuifikasi adalah proses pencairan gel pati dengan menggunakan enzim -amilase untuk menghidrolisis pati. Penggunaan asam dalam hidrolisis memiliki kelebihan yaitu lebih mudah dalam proses karena tidak dipengaruhi oleh beberapa faktor, hidrolisis terjadi secara acak dan waktu lebih cepat. Kelebihan hidrolisis dengan menggunakan enzim yaitu reaksi hidrolisis yang terjadi dapat beragam, kondisi proses yang digunakan tidak ekstrim, seperti suhu sedang dan pH mendekati netral, tingkat konversi lebih tinggi, polutan lebih rendah dan reaksi yang spesifik [19].
Hasil hidrolisis enzim pemecah pati dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya jenis pati, kandungan amilosa dan amilopektin pati, kondisi lingkungan enzim meliputi suhu, pH dan konsentrasi substrat maupun enzim dan perlakuan pendahuluan enzim sebelum hidrolisis [25].
Mekanisme reaksi hidrolisis karbohidrat dapat dilihat pada gambar berikut:
2.5.4 Hidrolisis Pati
Hidrolisis pati terjadi antar suatu reaktan pati dengan reaktan air. Reaksi hidrolisis pati bertujuan untuk memotong suatu ikatan polimer sakarida dalam pati dengan bantuan suatu senyawa tertentu sebagai katalis, dalam hal ini adalah enzim α-amylase. Hidrolisis bisa jadi merupakan reaksi yang reversible. Namun jika kondisi operasinya di atur, reaksi hidrolisis bisa berlangsung secara Irreversibel
(C5H10O5)x + xH2O (x-1)C6H12O6
pati air gula
Suhu dan waktu hidrolisis serta konsentrasi katalis adalah beberapa variabel yang berpengaruh dalam reaksi hidrolisis. Makin tinggi suhu makin cepat jalannya reaksi makin tinggi harga DEnya. Namun harus diperhatikan jika katalisator yang dipakai adalah enzim, karena enzim sensitif terhadap suhu tinggi. Jika suhu terlalu tinggi aktifitas enzim akan menurun bahkan enzim dapat rusak. Perbedaan waktu hidrolisis akan menyebabkan jumlah pati yang termodifikasi juga berbeda. Makin lama waktu hidrolisis makin besar persentase pati yang berubah menjadi gula pereduksi. Hal ini dapat dilihat dari harga DE yang semakin tinggi.
Konsentrasi katalis juga dapat berpengaruh pada harga DE dari produk yang dihasilkan. Makin tinggi konsentrasi katalis, dalam hal ini adalah enzim, makin banyak gula pereduksi yang terbentuk. Hal ini berarti harga DE akan semakin tinggi. Meskipun demikian, penentuan konsentrasi katalis memiliki batas optimum. Jika melebihi batas tersebut, hidrolisis akan terhambat [9].
Pada proses hidrolisis pati, terdapat tiga tahapan dalam mengkonversi pati yaitu tahap gelatinisasi, likuifikasi dan sakarifikasi. Tahap gelatinisasi merupakan tahap pembentukan suspensi kental dari granula pati, tahap likuifikasi yaitu hidrolisis pati parsial yang ditandai dengan menurunnya viskositas, sedangkan sakarifikasi merupakan proses lebih lanjut dari hidrolisis untuk menghasilkan glukosa [9].
