DAFTAR PUSTAKA
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Singkong (Manihot utilissima P.) 2.1.1 Klasifikasi tanaman
Berdasarkan hasil identifikasi tumbuhan oleh Herbarium Medanense (2016) dan literatur pengantar dari Rukmana (2002), taksonomi ubi kayu diuraikan sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisio : Spermatophyta Sub Divisio : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae
Ordo : Euphorbiales
Famili : Euphorbiaceae
Genus : Manihot
Spesies : Manihot utilissima Pohl.
Singkong merupakan tanaman pangan berupa perdu dengan nama lain ubi kayu, ketela pohon, tela kaspo atau kasape. Singkong berasal dari benua Amerika, tepatnya dari negara Brasil. Penyebarannya hampir ke seluruh dunia, antara lain Afrika, Madagaskar, India dan Tiongkok. Singkong diperkirakan masuk ke Indonesia pada tahun 1852 (Rahmawati, 2010).
Singkong dapat dipelihara dengan mudah, produktif dan tumbuh subur dengan ketinggian 1-4 meter di daerah yang berketinggian 1.200 meter di atas permukaan air laut. Dalam ilmu farmasi, singkong dapat dimanfaatkan dalam
pengobatan rematik, demam, sakit kepala, diare, luka bernanah, luka disebabkan benturan barang panas (mis. knalpot) dan menambah nafsu makan (Yuniarti, 2008).
Bagian dari tanaman singkong yang dapat dimanfaatkan adalah daun dan akar-akar yang menebal membentuk umbi. Bagian umbi ini banyak mengandung zat tepung atau pati (Hafsah, 2003). Umbi singkong merupakan akar pohon dengan rata-rata panjang 50-80 cm tergantung dari varietasnya dan berwarna putih kekuning-kuningan (Lidiasari, 2006).
Umbi singkong yang telah dipanen tidak dapat bertahan lama karena adanya senyawa HCN yang menyebabkan dagingnya berwarna kehitaman (Sediaoetama, 1999). Senyawa glikosida sianogenik pada umbi singkong mengalami proses oksidasi oleh enzim linamarase maka akan dihasilkan glukosa dan asam sianida (HCN) yang ditandai dengan bercak warna biru, akan menjadi toxin (racun) bila dikonsumsi pada kadar HCN lebih dari 50 ppm (Barrett dan Damardjati, 2015). 2.1.2 Kandungan kimia
Singkong mengandung komposisi kimia yang terdiri dari kadar air 60%, pati 35%, serat kasar 2,5%, kadar lemak 0,5% dan kadar abu 1% (Barrett dan Damardjati, 2015). Sedangkan menurut Winarno (1986), kandungan pati yang terdapat pada umbi singkong adalah sebesar 80%. Perbedaan kandungan pati ini tergantung dari sudut pandang identifikasi penguraian dari struktur perbandingan pati terhadap kandungan lainnya yang terdapat pada umbi singkong. Kandungan zat gizi umbi singkong dan produk olahannya menurut Direktorat Gizi Depkes RI (1981) dicantumkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kandungan gizi dalam umbi singkong tiap 100 gram
Zat Gizi Umbi Singkong Putih Umbi Singkong Kuning
Kalori 146 kalori 157 kalori
Protein 1,20 g 0,80 g Lemak 0,30 g 0,30 g Karbohidrat 34,70 g 37,90 g Mineral Fosfor Kalsium Besi 40,00 mg 33,00 mg 0,70 mg 40,00 mg 33,00 mg 0,70 mg Vitamin B1 Vitamin C 0,06 mg 30,00 mg 0,06 mg 30,00 mg Kadar air 62,50 g 60,00 g 2.2 Uraian Pati Amilosa Amilopektin
Gambar 2.1 Struktur kimia amilosa dan amilopektin (Taggart, 2004)
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosida, yang
banyak terdapat pada tumbuhan terutama pada biji-bijian dan umbi-umbian (Jane, 1995). Umumnya pati mengandung dua tipe polimer glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa dihubungkan melalui ikatan 1,4-α-glikosida yang membentuk
polimer dengan struktur rantai yang lurus, sedangkan amilopektin memiliki bobot molekul yang lebih besar dengan adanya ikatan 1,6-α-glikosida menyebabkan struktur rantai bercabang (Fessenden dan Fessenden, 1991). Apabila direaksikan dengan iod, amilosa menghasilkan warna biru tua dan amilopektin menghasilkan warna merah (Taggart, 2004).
Zat pati terdiri dari butiran-butiran kecil yang disebut granula. Granula diidentifikasi untuk menentukan karakteritik setiap jenis pati baik bentuk, ukuran, permukaan serta letak hillus (Hodge, 1976). Identifikasi ini dilakukan secara mikroskopik untuk mengetahui karakteritik pati tersebut, termasuk pati singkong.
Pengamatan benda berukuran di bawah 200 nanometer memerlukan mikroskop dengan panjang gelombang pendek, dimana mikroskop elektron menggunakan sinar elektron yang panjang gelombangnya lebih pendek dari cahaya. Mikroskop elektron mempunyai kemampuan pembesaran objek (resolusi) yang tinggi, menggunakan lensa dari jenis magnet untuk mengontrol dan mempengaruhi elektron yang melaluinya, pengamatan obyek dalam kondisi hampa udara (vacuum) untuk menghindari tumbukan antar sinar elektron dengan molekul-molekul di udara (Oktaviana, 2009).
Pada proses pembuatan pati, talk dan sebagainya diperlukan air. Air yang digunakan harus bebas dari mikroorganisme patogen dan nonpatogen, racun serangga, logam berat dan sebagainya. Pencemaran air akan menyebabkan simplisia yang dihasilkan terkontaminasi/tercemar (Agoes, 2007). Penggunaan pati dalam bidang farmasi terutama pada formula sediaan tablet baik sebagai bahan pengisi, pengembang maupun pengikat (Alanazi, dkk., 2008).
2.3 Pati Termodifikasi
Menurut Heckman (1977) dan Glicksman (1969), pati termodifikasi adalah pati yang diberi perlakuan tertentu dengan tujuan untuk menghasilkan sifat yang lebih baik untuk memperbaiki sifat sebelumnya ataupun mengubah sifat lainnya. Perlakuan terhadap pati akan menghasilkan gugus kimia baru dan struktur molekul pati. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu secara fisika dan kimia.
Pati yang dimodifikasi secara fisika dinamakan pati pragelatinisasi. Pati pragelatinisasi adalah pati yang telah mengalami gelatinasi dengan memanaskan pati di atas suhu gelatinisasinya kemudian dikeringkan. Pemanasan pasta pati dalam air akan menyebabkan molekul air di sekitar granula memutuskan ikatan hidrogen dan masuk ke dalam granula sehingga akan mengembang secara irreversible, proses ini dinamakan gelatinisasi. Amilopektin akan tetap berada di dalam granula, sedangkan amilosa akan dilepas ke dalam larutan membentuk matriks intergranular sehingga terjadi peningkatan viskositas (Wurzburg, 1989).
Menurut Johnson (1979), pati yang dimodifikasi secara kimia ditujukan untuk pati yang disesuaikan untuk aplikasi pati agar menjadi lebih hidrofilik ataupun lebih tahan terhadap kerusakan terhadap pemanasan. Modifikasi secara kimia yang sering dijumpai dalam industri adalah:
1. Degradasi dengan asam atau basa, pemecahan pati menjadi molekul lebih sederhana (glukosa, maltosa dan dekstrin) dengan penambahan bahan kimia berupa asam karboksilat maupun garam dari asam kuat atau asam lemah.
2. Reduksi dan oksidasi untuk memodifikasi pati menjadi alkohol (sorbitol dan manitol). Reduksi biasanya melibatkan hidrogen dari katalis Raney-Nickel.
3. Esterifikasi dengan menggunakan asam anorganik (hanya asam fosfat) ataupun asam-asam organik.
4. Asetilasi, modifikasi pati melalui proses reaksi yang bersifat reversible dengan gugus hidroksil untuk menghasilkan hemiasetal dan aldehid.
Pembuatan ester dapat dilakukan dengan menggunakan anhidrida asam, reaksi yang berlangsung lebih lambat dan biasanya campuran dari hasil reaksi yang terbentuk perlu dipanaskan (Fesenden dan Fessenden, 1991). Pada penelitian Fajd dan Marton (2004), pati sitrat dibuat dengan mereaksikan pati jagung lilin dan asam sitrat pada temperatur yang tinggi. Asam sitrat anhidrat akan bereaksi dengan pati jagung lilin untuk menghasilkan pati sitrat. Pati sitrat tidak larut dalam air tetapi memiliki sifat alir dan daya pengembang yang baik.
2.4 Asam Sitrat
Menurut Ditjen POM (1995), asam sitrat diuraikan dengan tinjauan umum sebagai berikut:
Rumus bangun : CH2(COOH)C(OH)(COOH)CH2COOH. H2O Rumus molekul : C6H8O7.H2O
Nama kimia : asam 2-hidroksipropana-1,2,3-trikarboksilat
Berat molekul : 210,14
Kandungan : Tidak kurang dari 99,5% dan tidak lebih dari 101,0% C6H8O7.H2O.
Pemerian : Hablur tidak berwarna atau serbuk putih; tidak berbau; rasa sangat asam; agak higroskopik; merapuh dalam udara kering atau panas
etanol, agak sukar larut dalam eter
Asam sitrat sangat mudah dijumpai dan relatif tidak mahal, juga tersedia dalam bentuk anhidrat dan monohidrat berkualitas makanan. Asam sitrat monohidrat mencair pada suhu 100oC. Asam ini kehilangan air pada suhu 60oC, menjadi anhidrat pada suhu 130 oC (Siregar, 2010).
Asam sitrat adalah asam organik yang secara alami terdapat pada buah-buahan, seperti jeruk, nenas dan pir. Asam sitrat pertama kali diekstraksi dan dikristalisasi dari buah jeruk. Asam sitrat banyak digunakan dalam industri terutama industri makanan, minuman dan obat-obatan. Sekitar 60% dari total produksi digunakan dalam industri makanan, 30% digunakan dalam industri farmasi dan sisanya dalam industri-industri lainnya (Bizri dan Wahem, 1994).
2.5 Spektroskopi Infra Merah
Spektroskopi infra merah merupakan salah satu metode yang umum digunakan dan penting dalam teknik analisis suatu senyawa karbonil (Masfria, dkk., 2013). Pada prinsipnya, rentang radiasi elektromagnetik yang berkisar antara 400cm -1 dan 4000 cm-1 (2500 dan 25000 nm) dilewatkan pada suatu sampel dan diserap oleh ikatan-ikatan molekul di dalam sampel sehingga molekul tersebut meregang atau menekuk. Panjang gelombang radiasi yang diserap merupakan ciri khas ikatan yang menyerapnya (Watson, 2009).
Menurut Silverstein, dkk., (1986), letak pita di dalam spektrum infra merah disajikan sebagai bilangan gelombang atau panjang gelombang (cm-1, kebalikan sentimeter) karena secara langsung berbanding dengan energi getarannya dan karena kebanyakan radas mutakhir berskala linier dalam cm-1. Pada pemeriksaan
pendahuluan, analisa spektrum infra merah dapat ditentukan dari penafsiran wilayah spektrum infra merah pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2 Spektrum di wilayah spektral 4000-400 cm-1
No Bilangan Gelombang (cm-1) Gugus Fungsi
1. 3600-2400 COOH 2. 3500-3200 OH 3. 3500-3100 NH2 4 3150-3050 =C-H 6 2950-2875 −CH Alifatis 7. 2750 O=C−H 8. 2250-2100 C≡C 9 2250 C≡N 10. 1900-1650 C=O 11. 1600-1500 C=C 12. 1550-1350 N=O 13. 1450 CH2 14. 1375 CH3 15. 1350-1050 S=O 16. 1300-1000 C−O (Khopkar, 2008)
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Pati adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud serbuk putih, tidak berasa dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan cadangan makanan dalam jangka panjang. Banyaknya kandungan pati pada tanaman tergantung pada asal pati tersebut, misalnya biji beras mengandung pati 50-60% dan umbi singkong mengandung pati 80% (Winarno, 1986).
Dalam perdagangan dikenal dua macam pati, yaitu pati yang belum dimodifikasi dan pati yang telah dimodifikasi. Pati yang belum dimodifikasi adalah pati alami yang dihasilkan dari pabrik pengolahan dasar, misalnya tepung tapioka (pati singkong). Sedangkan pati telah dimodifikasi adalah pati yang mengalami perlakuan fisik atau kimia secara terkendali (Fahn, 1992).
Singkong atau ubi kayu merupakan salah satu sumber karbohidrat lokal Indonesia yang menduduki urutan ketiga terbesar (setelah padi dan jagung) dan potensial untuk diolah menjadi tepung. Namun pati alami seperti pati singkong mempunyai beberapa kendala jika dipakai sebagai bahan baku dalam industri pangan maupun non pangan. Pati alami membutuhkan waktu pemasakan yang lama, pasta yang terbentuk keras dan tidak bening, daya alir kurang baik (bersifat adhesif), struktur yang sangat rapat sehingga baik kelarutan maupun daya pengembang menjadi rendah dan tidak tahan perlakuan dengan asam. Kendala-kendala tersebut menyebabkan keterbatasan penggunaan pati alami dalam industri, padahal sumber
dan produksi pati-patian di negara kita sangat berlimpah. Sehingga dikembangkan teknologi untuk memodifikasi pati agar menghasilkan pati yang mempunyai karakteristik lebih baik (Koswara, 2015).
Pati termodifikasi ini diperoleh dengan menggunakan asam anorganik maupun asam organik (Fleche, 1985). Modifikasi dengan asam akan menghasilkan pati dengan sifat lebih encer jika dilarutkan, lebih mudah larut dan berat molekulnya lebih rendah (Koswara, 2015).
Pati sitrat dibuat dengan mereaksikan pati singkong dan asam sitrat pada temperatur yang tinggi. Ketika asam sitrat dipanaskan, akan mengalami dehidrasi dan membentuk anhidrida. Kemudian sitrat anhidrida dapat bereaksi dengan pati dan menghasilkan pati sitrat. Pati sitrat tidak larut dalam air tetapi memiliki sifat alir dan daya pengembang yang baik tanpa membentuk gel bila dipanaskan dalam air (Chowdary, dkk., 2011). Asam sitrat dikategorikan aman digunakan pada makanan oleh semua badan pengawasan makanan nasional dan internasional. Senyawa ini secara alami terdapat pada semua jenis makhluk hidup. Kelebihan asam sitrat mudah dimetabolisme dan dihilangkan dari tubuh (Siregar, 2010).
Fajd dan Marton (2004) telah menggunakan asam sitrat dalam reaksi kimia untuk mensintesis pati sitrat. Pembentukan pati sitrat dengan reaksi yang stabil akan terbentuk saat terjadi dehidrasi asam sitrat pada temperatur 135-1600C mulai dari 15 menit hingga 24 jam.
Berdasarkan hal tersebut peneliti melakukan penelitian penggunaan pati singkong yang disintesa menjadi pati sitrat dengan metode kering yang dilakukan oleh Fajd dan Marton. Disamping itu peneliti juga ingin melakukan analisa karakteristik secara kualitatif dengan membandingkan variasi jumlah asam sitrat
terhadap pati singkong, dimaksudkan untuk mengetahui pengaruh variasi jumlah asam sitrat terhadap karakteristik pati sitrat yang dihasilkan.
1.2Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian di atas, maka permasalahan dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
a. apakah pati sitrat dapat disintesis dari pati singkong dengan metode kering Fajd dan Marton?
b. apakah variasi jumlah asam sitrat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik pati sitrat?
1.3 Hipotesis
Berdasarkan perumusan masalah di atas, maka yang menjadi hipotesis dalam penelitian ini adalah:
a. pati sitrat dapat disintesis dari pati singkong dengan metode kering Fajd dan Marton.
b. variasi jumlah sitrat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap karakteristik pati sitrat secara kualitatif.
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan hipotesis di atas, maka yang menjadi tujuan dalam penelitian ini adalah untuk mengetahui:
a. penggunaan pati singkong dalam mensintesis pati sitrat dengan metode kering Fajd dan Marton.
b. karakteristik pati sitrat secara kualitatif dengan adanya variasi penambahan jumlah dari asam sitrat.
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan agar dapat bermanfaat sebagai literatur kajian penggunaan pati singkong sebagai bahan dasar dalam pengembangan metode sintesis pati sitrat.