(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
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
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 autoclavingdan 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 kadar pati resisten. Perlakuan modifikasi dengan cara autoclaving pada suhu 110oC menghasilkan kadar pati resisten tertinggi yaitu 36,78% dan perlakuan V2P2 (pati alami ubi kayu kuning yang
dimodifikasi dengan perlakuan autoclaving 121oC) 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 In Four 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 sugars, starch content and resistant starch content. Modification treatment by autoclaving at 110oC produced the highest resistant starch content (36,78%) and treatment V2P2(yellow cassava natural
starch which is modified by autoclaving treatment 121oC) had the highest resistant starch content (53,22%).
RIWAYAT HIDUP
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
KATA PENGANTAR
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
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
DAFTAR ISI
Hal
ABSTRAK... i
ABSTRACT ... i
RIWAYAT HIDUP... ii
KATA PENGANTAR... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR... ix
DAFTAR LAMPIRAN ... xi
PENDAHULUAN Latar 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
Kadar abu ... 25
Kadar lemak ... 25
Kadar protein ... 26
Nilai pH ... 27
Sifat amilografi dengan Rapid Visco Analyzer(RVA) ... 27
Kadar pati ... 27 Karakteristik Fisikokimia Pati Alami dari Empat Varietas Ubi Kayu... 33
Kadar air ... 33
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
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
DAFTAR PUSTAKA... 70
DAFTAR TABEL
No. Hal
1. Data statistik penderita diabetes ... 2
2. Kandungan gizi dalam 100 gram ubi kayu ... 11
3. Komposisi amilosa dan amilopektin... 12
4. Karakteristik granula pati... 13
5. Sifat granula beberapa jenis pati... 14
6. Karakteristik gelatinisasi beberapa jenis pati ... 14
7. Karakteristik fisikokimia pati alami dari empat varietas ubi kayu... 33
8. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati alami ubi kayu 38 9. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati alami Ubi kayu ... 41
10. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fisikokimia pati ubi kayu termodifikasi ... 43
11. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik fisikokimia pati ubi kayu termodifikasi ... 44
12. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati ubi kayu termodifikasi ... 53
13. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik pasta pati ubi kayu termodifikasi... 53
14. Pengaruh varietas ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati ubi kayu termodifikasi ... 60
15. Pengaruh proses modifikasi pati ubi kayu terhadap karakteristik fungsional pati ubi kayu termodifikasi ... 60
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
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
DAFTAR LAMPIRAN
No. Hal
1. Daftar analisis ragam kadar air pati alami dan uji LSR efek utama
pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar air pati alami... 74
2. Daftar analisis ragam kadar abu pati alami dan uji LSR efek utama
pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar abu pati alami ... 75
3. Daftar analisis ragam kadar protein pati alami dan uji LSR efek
utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar protein pati alami ... 76
4. Daftar analisis ragam kadar lemak pati alami dan uji LSR efek utama
pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar lemak pati alami ... 77
5. Daftar analisis ragam nilai pH pati alami dan uji LSR efek utama
pengaruh varietas ubi kayu terhadap nilai pH pati alami... 78
6. Daftar analisis ragam ukuran granula pati alami dan uji LSR efek
utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap ukuran granula pati alami... 79
7. Daftar analisis ragam viskositas puncak pati alami dan uji LSR efek
utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap viskositas puncak pati alami.. 80
8. Daftar analisis ragam viskositas breakdown pati alami dan uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap viskositas breakdown
pati alami... 81
9. Daftar analisis ragam viskositas setback pati alami dan uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap viskositas setbackpati
alami... 82
10. Daftar analisis ragam viskositas akhir pati alami dan uji LSR efek
utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap viskositas akhir pati alami... 83
11. Daftar analisis ragam suhu gelatinisasi pati alami dan uji LSR efek
utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap suhu gelatinisasi pati alami .... 84
12. Daftar analisis ragam kadar pati resisten pati alami dan uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar pati resisten pati
alami... 85
13. Daftar analisis ragam total gula pati alami dan uji LSR efek utama
14. Daftar analisis ragam kadar pati pati alami dan uji LSR efek utama
pengaruh varietas ubi kayu terhadap kadar pati pati alami... 87
15. Daftar analisis ragam kadar air pati termodifikasi ... 88
16. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar air pati termodifikasi ... 89
17. Daftar analisis ragam kadar abu pati termodifikasi ... 90
18. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar abu pati termodifikasi... 91
19. Daftar analisis ragam kadar protein pati termodifikasi... 92
20. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar protein pati termodifikasi ... 93
21. Daftar analisis ragam kadar lemak pati termodifikasi ... 94
22. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar lemak pati termodifikasi... 95
23. Daftar analisis ragam nilai pH pati termodifikasi... 96
24. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap nilai pH pati termodifikasi ... 97
25. Daftar analisis ragam viskositas puncak pati termodifikasi... 98
26. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap viskositas puncak pati termodifikasi ... 99
27. Daftar analisis ragam viskositas breakdownpati termodifikasi... 100
28. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap viskositas breakdownpati termodifikasi ... 101
29. Daftar analisis ragam viskositas setbackpati termodifikasi ... 102
30. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap viskositas setbackpati termodifikasi ... 103
31. Daftar analisis ragam viskositas akhir pati termodifikasi ... 104
32. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
33. Daftar analisis ragam kadar pati resisten pati termodifikasi ... 106
34. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar pati resisten pati termodifikasi... 107
35. Daftar analisis ragam total gula pati termodifikasi... 108
36. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap total gula pati termodifikasi ... 109
37. Daftar analisis ragam kadar pati pati termodifikasi... 110
38. Uji LSR efek utama pengaruh varietas ubi kayu dan proses modifikasi
fisik dan kimia terhadap kadar pati pati termodifikasi ... 111
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 autoclavingdan 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 kadar pati resisten. Perlakuan modifikasi dengan cara autoclaving pada suhu 110oC menghasilkan kadar pati resisten tertinggi yaitu 36,78% dan perlakuan V2P2 (pati alami ubi kayu kuning yang
dimodifikasi dengan perlakuan autoclaving 121oC) 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 In Four 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 sugars, starch content and resistant starch content. Modification treatment by autoclaving at 110oC produced the highest resistant starch content (36,78%) and treatment V2P2(yellow cassava natural
starch which is modified by autoclaving treatment 121oC) had the highest resistant starch content (53,22%).
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Karbohidrat merupakan senyawa organik yang jumlahnya paling banyak dan
bervariasi dibandingkan dengan senyawa organik lainnya yang terdapat di alam.
Sumber utama karbohidrat, diantaranya adalah serealia (contoh gandum, jagung,
beras, dan sorgum), biji-bijian (contoh kacang merah, kacang kedelai, dan kacang
hijau), umbi-umbian (contoh ubi kayu, ubi jalar, dan kentang), buah-buahan,
sayur-sayuran, susu, dan lain-lain. Karbohidrat juga merupakan sumber energi utama dalam
kehidupan manusia. Karbohidrat menyediakan sekitar 40-75% asupan energi dan
memberikan nilai energi sebesar 4 Kkal/gram (Kusnandar, 2011).
Pangan (makanan) yang mengandung karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2
golongan, yaitu pangan (makanan) dengan kandungan karbohidrat sederhana
(contoh gula pasir, permen, minuman ringan, beberapa jenis produk bakery, dan
makanan yang diolah dengan panas yang tinggi) dan pangan (makanan) dengan
kandungan karbohidrat kompleks (contoh biji-bijian, umbi-umbian, serealia, dan
kacang-kacangan). Kebiasaan mengonsumsi makanan yang mengandung
karbohidrat, terutama makanan dengan jumlah karbohidrat sederhana yang tinggi
tidak selalu berdampak baik bagi kesehatan. Hal ini disebabkan karena pankreas
akan kelelahan ketika harus memroses karbohidrat sederhana dalam jumlah besar,
sehingga tidak semua karbohidrat diproses menjadi energi. Sebagian karbohidrat
akan tetap menjadi gula darah yang mengendap di dalam darah. Hal ini akan
menimbulkan penyakit diabetes dan kegemukan. Data statistik jumlah penderita
diabetes di dunia versi WHO pada tahun 2000 dan proyeksi jumlah penderita
diabetes dunia pada tahun 2030 peringkat 1 sampai 5 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Data statistik penderita diabetes
No. Negara Tahun 2000 Tahun 2030 Growth
1. India 31.705.000 79.441.000 151%
2 China 20.757.000 42.321.000 104%
3. USA 17.702.000 30.312.000 71%
4. Indonesia 8.426.000 21.257.000 152%
5. Jepang 6.765.000 8.914.000 32%
Sumber : Indodiabetes, 2012
Berdasarkan hal tersebut, maka dibutuhkan makanan yang tidak hanya
menghasilkan energi yang besar tetapi juga memberikan pengaruh yang baik bagi
kesehatan. Dewasa ini, kesadaran masyarakat terhadap kesehatan melalui diet
semakin meningkat. Salah satu komponen pangan yang menjadi sorotan yaitu pati
resisten atau pati tahan cerna (Resistant Starch).
Pati resisten merupakan jenis pati yang tidak tercerna dalam
sistem pencernaan manusia (tahan terhadap hidrolisis enzim pencernaan
amilase dan perlakuan pulunase secara in vitro) yang memiliki sifat
fisiologis yang unik yang dapat digunakan untuk meningkatkan serat
pangan dengan sedikit perubahan dari penampakan dan sifat
organoleptiknya (Wikipedia, 2011). Pati resisten sulit dicerna di usus halus
sehingga pati ini memiliki sifat yang mirip seperti serat makanan yang langsung
masuk ke usus besar dan sedikit terfermentasi oleh mikroflora di dalam usus
besar dan memberikan pengaruh positif terhadap koloni di dalam usus meningkatkan
jumlah produksi bakteri baik (Fuentes-Zaragoza, et al., 2010).
Pati resisten dapat dikelompokkan menjadi 4 tipe. Pati tipe pertama (RS I)
yaitu pati yang terperangkap di dalam jaringan seperti pada serealiadan biji-bijian.
pencernaan seperti pati pada pisang mentah, kentang mentah, dan tepung jagung. Pati
tipe ketiga (RS III) adalah pati yang terbentuk dari hasil retrogradasi pati. Pati tipe
keempat (RS IV) adalah pati hasil modifikasi kimia (Kusnandar, 2011).
Pati termodifikasi tipe RS III dan RS IV dapat diperoleh dengan beberapa
cara pengolahan. Proses pengolahan tersebut dikelompokkan menjadi 3 proses
modifikasi, yaitu proses fisik, proses kimia, dan proses biokimia. Proses fisik dapat
dilakukan dengan beberapa cara pengolahan, seperti pregelatinisasi, HMT (heat
moisture treatment), pemasakan dengan uap (steam cooking), pemasakan dengan uap
bertekanan tinggi (autoclaving), parboiling, pemanggangan (baking), dan ekstruksi
(Siljestrom dan Asp, 1985; Kusnandar, 2011).
Proses modifikasi secara kimia dapat dilakukan dengan berbagai proses,
seperti ikatan silang (crosslinking), substitusi, hidrolisis asam, dan kombinasi ikatan
silang dengan substitusi (Kusnandar, 2011). Sedangkan proses modifikasi pati secara
biokimia dapat dilakukan dengan menambahkan enzim atau mikroba penghasil
enzim (Herawati, 2010).
Menurut Okoniewska dan Witwer (2007), pati resisten di dalam usus halus
dapat menurunkan respon glikemik dan insulemik pada penderita diabetes, penderita
hiperinsulemik, dan penderita disiplidemia. Pati resisten akan sampai di usus besar
tanpa mengalami perubahan dan berkontribusi sebagai serat pangan. Pati resisten
memiliki banyak manfaat selain perannya sebagai serat pangan dan mencegah
kenaikan gula darah. Di dalam usus besar, pati resisten akan terfermentasi oleh
bakteri anerobik. Proses fermentasi tersebut juga banyak memberikan efek positif
Proses fermentasi pati resisten yang terjadi di usus besar menghasilkan asam
lemak rantai pendek (butirat) yang lebih tinggi dan menurunkan pH di usus besar
sehingga pertumbuhan bakteri pathogen dapat terhambat. Proses fermentasi tersebut
terjadi secara sempurna dan fermentasi ini akan menstimulasi kolonisasi
Lactobacillus dan Bifidobacteria. Fermentasi yang terjadi tidak menghasilkan gas
dalam jumlah yang besar dan juga dapat menurunkan toksisitas air fekal. Selain itu,
proses fermentasi yang terjadi di usus besar akan menurunkan jumlah asam empedu
sekunder, meningkatkan penyerapan magnesium dan kalsium, meningkatkan rasa
kenyang dengan adanya peningkatan ekspresi genetik penstimulasi rasa kenyang
yang dihubungkan pada hormone GLP-1dan PYY di dalam usus besar, memperbaiki
sensitifitas hormon insulin, menstimulasi sistem imun, menurunkan faktor resiko
kanker kolon (Harmayani, 2008).
Pati resisten bersifat mudah mengikat dan memerangkap air. Hal ini
menyebabkan kadar air feses akan tetap terjaga sehingga mencegah terjadinya
sembelit. Selain itu, pati resisten juga memiliki efek hipoglikemik dan
hipokolesterolemik, menghambat akumulasi lemak, dan mengurangi pembentukan
batu empedu (Sajilata, et al., 2006).
Ubi kayu (Manihot esculenta) merupakan sejenis tanaman umbi-umbian yang
mengandung karbohidrat tinggi dengan kadar amilosa yang rendah dan amilopektin
yang tinggi sehingga dapat dijadikan bahan makanan sumber karbohidrat sebagai
pengganti beras (Rismayani, 2007). Ubi kayu memiliki sifat fungsional yaitu
kandungan pati resisten yang dapat diperoleh melalui proses pengolahan.
Pada penelitian ini, perlakuan modifikasi dilakukan dengan dua macam
dilakukan dengan cara autoclaving pada suhu 110oC dan 121oC, sedangkan
perlakuan modifikasi kimia dilakukan dengan cara perlakuan asam, yaitu dengan
penambahan HCl 1% dan 2%. Perlakuan modifikasi ini dilakukan pada empat
varietas ubi kayu khas Sumatera Utara, yaitu ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi
kayu gunting saga, dan ubi kayu roti.
Karakteristik fisik, kimia, dan fungsional pati ubi kayu
berhubungan erat dengan jenis, umur panen, dan tempat tanam ubi kayu
(Chatakanonda, et al., 2003). Ubi kayu dari jenis yang berbeda akan
menghasilkan karakteristik pati ubi kayu yang berbeda. Teknik pengolahan
(proses modifikasi) pati dalam hal ini pati alami ubi kayu juga akan
mempengaruhi karakteristik pati resisten yang dihasilkan (Sajilata, et al., 2006).
Lebih lanjut karakteristik pati ubi kayu termodifikasi tersebut dapat mempengaruhi
bagaimana pemanfaatan pati tersebut sebagai sumber bahan baku untuk olahan
pangan. Pati resisten tipe III memiliki sifat yang stabil terhadap panas pada proses
pengolahan sehingga baik digunakan sebagai bahan (ingridien) pada berbagai macam
makanan konvensional (Harmayani, 2008).
Pati resisten yang dimodifikasi secara fisik baik digunakan untuk produk
roti tawar, bubur instan, memperbaiki tekstur pada pembuatan cake, muffins
atau brownies, meningkatkan kerenyahan (crispness) permukaan produk
pangan yang diolah dengan menggunakan suhu tinggi seperti waffles dan
toaste, meningkatkan ekspansi produk pangan ekstrusi seperti snack dan sereal
(Anggi, 2011; Sajilata, et al., 2006). Pati resisten yang dimodifikasi secara kimia
baik digunakan produk makanan beku, bahan pengisi pie, bakery, puding, sup,
tentang produksi dan karakteristik pati resisten dari ubi kayu lokal di Sumatera Utara
belum banyak diperoleh. Dengan demikian penelitian ini bertujuan untuk mengkaji
produksi dan karakteristik pati resisten dari ubi kayu jenis lokal di Sumatera Utara.
Perumusan Masalah
Karbohidrat merupakan sumber energi terbaik dibandingkan lemak dan
protein. Akan tetapi, banyak sekali masalah-masalah kesehatan yang timbul akibat
mengonsumsi karbohidrat seperti obesitas, diabetes, dan lain-lain. Karbohidrat
sederhana seperti gula meja (gula pasir, sukrosa) akan menimbulkan peningkatan
kadar gula darah yang cepat apabila dikonsumsi dalam jumlah besar karena
penyerapan glukosa oleh usus halus juga terjadi dalam waktu yang cepat sehingga
jumlah glukosa yang dialirkan ke darah akan banyak dalam waktu yang singkat.
Proses pencernaan karbohidrat kompleks membutuhkan waktu antara 1 sampai 4 jam
untuk sampai ke usus halus sehingga kadar gula dalam darah juga lebih terkontrol.
Walaupun karbohidrat kompleks dapat mencegah peningkatan gula darah, tetapi
mengonsumsi karbohidrat dalam jumlah besar juga akan menyebabkan kegemukan.
Oleh sebab itu, dibutuhkan bahan pangan yang tidak memberikan dampak yang
buruk bagi kesehatan.
Salah satu bentuk karbohidrat kompleks adalah pati resisten yaitu jenis pati
yang tidak tercerna dalam sistem pencernaan manusia yang memiliki sifat fisiologis
yang unik yang dapat digunakan untuk meningkatkan serat pangan dengan sedikit
perubahan dari penampakan dan sifat organoleptiknya. Pati resisten tersebut akan
dihasilkan melalui proses pengolahan pati seperti proses fisik, proses kimia, dan
Ubi kayu merupakan bahan pangan lokal yang ternyata tidak hanya
mengandung pati biasa dalam jumlah besar tetapi juga memiliki sifat fungsional yang
sangat bermanfaat bagi manusia. Sifat fungsional yang penting pada pati ubi kayu di
antaranya adalah kandungan pati resisten yang sifatnya mirip dengan serat pangan.
Kandungan dan karakteristik pati resisten ubi kayu akan berbeda-beda untuk
masing-masing varietas. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian tentang proses produksi
pati resisten dan karakteristik pati resisten dari berbagai varietas ubi kayu, dalam hal
ini adalah varietas ubi kayu yang banyak ditanam di Sumatera Utara yaitu ubi kayu
ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting saga, dan ubi kayu roti.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari 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.
Kegunaan Penelitian
Penelitian ini berguna untuk mendapatkan data penyusunan skripsi sebagai
salah satu syarat dalam memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Fakultas
Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan. Hasil penelitian ini diharapkan dapat
digunakan sebagai sumber informasi ilmiah dan rekomendasi baik bagi pemerintah
maupun pihak industri dalam memanfaatkan ubi kayu sebagai bahan pangan yang
modifikasi yang dihasilkan juga dapat menjadi peluang sebagai bahan baku bagi
industri pangan fungsional sehingga mendorong munculnya produk-produk ubi kayu
yang lebih beragam dan mendorong berkembangnya industri berbahan pati resisten
ubi kayu. Hal ini pada akhirnya akan dapat meningkatkan nilai jual komoditas ubi
kayu dan meningkatkan pendapatan petani ubi kayu.
Hipotesis Penelitian
Varietas ubi kayu, proses modifikasi pati ubi kayu (proses fisik dan proses
kimia), serta interaksi antara varietas dan proses modifikasi pati berpengaruh
TINJAUAN PUSTAKA
Ubi Kayu (Manihot esculenta)
Ubi kayu (Manihot esculenta) tumbuh dengan sangat baik di daerah-daerah
dengan suhu antara 25oC-29oC dengan ketinggian daerah sekitar 1.500 m. dpl.
ke bawah, dan dengan rata-rata curah hujan antara 1.000-1.500 mm per tahun. Akan
tetapi, tanaman ini juga dapat tumbuh di daerah kering dengan hasil yang lebih
rendah. Untuk hasil panen yang lebih baik dapat diperoleh dengan pemberian pupuk
potash (kalium karbonat). Beberapa varietas tanaman ubi kayu yang banyak
memberikan hasil adalah sebagai berikut:
1. Jenis Mangi yaitu umbi-umbian berbentuk panjang bertangkai, kadar zat tepung
sekitar 37%, rasanya manis, dan umbi yang dihasilkan sebanyak ±200
kuintal/hektar luas pertanaman.
2. Jenis Valenca yaitu umbi-umbian yang berukuran sedang sampai gemuk dan
bertangkai, kadar zat tepung 33,1%, rasanya manis, dan umbi yang dihasilkan
sebanyak 200 kuintal per hektar luas pertanaman.
3. Jenis Betawi yaitu umbi-umbian yang berukuran gemuk dan tidak bertangkai,
kadar zat tepung ± 34,4%, rasanya manis, dan umbi yang dihasilkan sebanyak
200-300 kuintal per hektar luas pertanaman.
4. Jenis Bogor yaitu umbi-umbian yang berukuran gemuk dan bertangkai, kadar zat
tepung 30,9%, rasanya pahit dan beracun, dan umbi yang dihasilkan sebanyak
400 kuintal per hektar luas pertanaman.
5. Jenis Basiorao yaitu umbi-umbian yang berukuran agak gemuk dan bertangkai,
kadar zat tepung 31,2%, beracun dan rasanya pahit, dan umbi yang dihasilkan
sebanyak 300 kuintal per hektar luas pertanaman.
6. Jenis Sao Pedro Petro yaitu umbi-umbian yang berukuran sedang sampai gemuk
dan bertangkai, kadar zat tepung 35,4%, pahit dan beracun, dan umbi yang
dihasilkan sebanyak 400 kuintal per hektar luas pertanaman.
7. Jenis Muara yaitu umbi-umbian yang berukuran gemuk, kadar zat tepung 26,9%,
sangat beracun, dan umbi yang dihasilkan sebanyak 400 kuintal per hektar luas
pertanaman
(Kartasapoetra, 1989).
Komponen fisik ubi kayu terdiri dari kulit, biasanya terdapat 2 lapis kulit
yaitu kulit luar dan kulit dalam. Diikuti oleh daging ubi kayu dengan lapisan
kambium dan daging ubi kayu yang berwarna putih, kuning atau gading.
Umbi-umbinya kaya akan karbohidrat dan dapat diolah dengan berbagai macam
pengolahan seperti peragian ubi yang disebut dengan tape ubi. Umbi yang mentah
dapat diolah menjadi tepung tapioka dan daunnya yang kering dimanfaatkan untuk
pakan ternak (Syarief dan Irawati, 1988).
Ubi kayu/singkong (Manihot esculenta) merupakan sejenis tanaman
umbi-umbian yang mengandung karbohidrat tinggi dengan kadar amilosa yang rendah dan
amilopektin yang tinggi sehingga dapat dijadikan bahan makanan sumber
karbohidrat sebagai pengganti beras. Karbohidrat yang tinggi pada ubi kayu ternyata
merupakan sifat yang tidak dimiliki oleh umbi-umbian lainnya sehingga ubi kayu
dapat dimanfaatkan secara luas (Rismayani, 2007). Kandungan gizi yang terkandung
Tabel 2. Kandungan gizi dalam 100 gram ubi kayu
Komponen gizi Kadar per 100 gram bahan
Energi 146 Kal
Karbohidrat 34,7 g
Protein 1,2 g
Lemak 0,3 g
Mineral 1,3 g
Zat besi 0,0007 mg
Kalsium 0,003 mg
Fosfor 0,004 mg
Vitamin C 0,003 mg
Vitamin B 0,006 mg
Air 62,5 g
Sumber : Suprapti (2005)
Pati
Pati merupakan karbohidrat yang terdiri atas amilosa dan amilopektin. Amilosa adalah bagian polimer linier dengan ikatan α-(1,4) unit glukosa yang
memiliki derajat polimerisasi setiap molekulnya yaitu 102-104 unit glukosa. Sedangkan amilopektin merupakan polimer α-(1,4) unit glukosa yang memiliki
percabangan α-(1,6) unit glukosa dengan derajat polimerisasi yang lebih besar yaitu
104-105 unit glukosa. Bagian percabangan amilopektin terdiri dari α-D-glukosa
dengan derajat polimerisasi sekitar 20-25 unit glukosa (Kusnandar, 2011).
Jumlah pati yang dihasilkan dengan beberapa perbandingan molekul amilosa
dan amilopektin tergantung dari sumber tanaman asal, seperti tapioka yang hanya
mengandung amilosa sebesar 17% dan sisanya adalah amilopektin yaitu sebesar 83%
sedangkan pada jagung jumlah amilosa bisa mencapai 25% sampai 80% dan sisanya
amilopektin (Smith, 1982).
Menurut Winarno (1992), kandungan pati yang terdapat di dalam ubi kayu
adalah 34,6%. Amilosa merupakan fraksi pati yang terlarut. Molekul amilosa yang
semakin paralel dengan ikatan hidrogen. Apabila afinitas tersebut menurun maka
ukuran pati akan membesar sehingga pada konsentrasi rendah akan terjadi presipitasi
dan pada konsentrasi tinggi akan terbentuk gel. Hubungan antara molekul amilosa ini
disebut retrogradasi.
Amilopektin merupakan fraksi pati yang tidak larut. Berbeda dengan amilosa
dengan struktur yang lurus, struktur amilopektin yang bercabang cenderung tidak
sekuat dan sefleksibel amilosa (Winarno, 1992). Dalam struktur granula pati, posisi
amilosa dan amilopektin berada dalam suatu cincin-cincin dengan jumlah cincin
sekitar 16 buah dalam suatu granula pati. Cincin-cincin dalam suatu granula pati
tersebut terdiri atas lapisan-lapisan yaitu cincin lapisan amorf dan cincin lapisan
semikristal (Hustiany, 2006).
Saat dipanaskan maka granula pati akan mengalami pengembangan dan
bersifat tidak kembali ke bentuk semula yang disebut dengan gelatinisasi. Proses
gelatinisasi ini terjadi akibat hilangnya sifat polarisasi cahaya pada hilum yang akan
tercapai pada titik suhu tertentu. Ikatan granula yang bervariasi pada pati merupakan
faktor yang menentukan besarnya suhu untuk mencapai gelatinisasi. Kisaran suhu
gelatinisasi pada kentang 57-870C, tapioka 68-920C, gandum 50-860C, corn waxy
68-900C, jagung 70-890C (Swinkels, 1985). Komposisi amilosa dan amilopektin dapat
dilihat pada Tabel 3 dan Struktur amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada
Gambar 1. Tabel 3. Komposisi amilosa dan amilopektin
Properti Amilosa Amilopektin
Struktur umum Lurus Bercabang
Ikatan α-1,4 α-1,4 dan α-1,6
Panjang rantai rata-rata ~ 103 20-25 Derajat polimerisasi ~ 103 104-105
Kompleks dengan iod Biru (~ 650 nm) Ungu-Coklat (~ 550 nm) Kemampuan membentuk
gel dan film
Kuat Lemah
Gambar 1. Struktur molekul amilosa dan amilopektin (Eliasson, 2004)
Granula pati berwarna putih, mengkilat, tidak berbau, dan tidak berasa
apabila dalam keadaan murni. Granula pati memiliki bentuk dan ukuran yang
bervariasi. Bentuk, ukuran, dan sifat granula pati tergantung dari sumber patinya, ada
yang berbentuk bulat, oval, atau tak beraturan (Koswara, 2006). Karakteristik
granula pati dapat dilihat pada Tabel 4, sifat granula beberapa jenis pati pada Tabel
5, dan karakteristik gelatinisasi beberapa jenis pati pada Tabel 6.
Tabel 4. Karakteristik granula pati
Sumber Diameter
Kisaran (µm) Rata-rata (µm)
Jagung 21-96 25
Kentang 15-100 33
Ubi Jalar 15-55 25-50
Tapioka 6-36 20
Gandum 2-38 20-22
Beras 3-9 5
Tabel 5. Sifat granula beberapa jenis pati
Pati Tipe Diameter Bentuk
Jagung Biji-bijian 15 µm Melingkar, poligon
Kentang Umbi-umbian 33 µm Oval, bulat
Gandum Biji-bijian 15 µm Melingkar, lentikuler
Tapioka Umbi-umbian 33 µm Oval, kerucut potong
Sumber : Beyum dan Roels (1985) di dalam Koswara (2006) Tabel 6. Karakteristik gelatinisasi beberapa jenis pati
Pati
Sumber : Beyum dan Roels (1985) di dalam Koswara (2006)
Pati Resisten
Pati dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok pati yaitu pati dengan
daya cerna cepat atau rapid digestible starch (RDS) dan pati dengan daya cerna
lambat atau slowly digestible starch (SDS). RDS adalah fraksi pati yang
menyebabkan kenaikan glukosa darah setelah makanan masuk ke dalam saluran
pencernaan, sedangkan SDS adalah fraksi pati yang dicerna sempurna dalam usus
halus dengan kecepatan yang lebih lambat dibandingkan RDS. Selain itu, ada pula
pati resisten (resistant starch) yang merupakan fraksi pati yang tidak dapat dicerna
oleh usus halus tetapi dapat terfermentasi di dalam usus besar. Pati resisten dapat
diperoleh secara alami dari kentang mentah, pisang mentah, serealia, dan juga bahan
pangan lain melalui proses modifikasi (Kusnandar, 2011)
Pati resisten (Resistant Starch/RS) merupakan istilah yang digunakan dalam
ilmu gizi dan ilmu pangan sebagai jenis pati yang tidak tercerna (resisten) dalam
saluran sistem pencernaan manusia. Pati resistan memiliki sifat fisiologis yang unik
lainnya. Pati resistan dapat digunakan untuk meningkatkan serat pangan dengan
sedikit perubahan dari penampakan dan sifat organoleptik pangan. Menurut metode
pengukurannya, definisi pati resistan harus merefleksikan seberapa besar pati
dicerna serta apa yang terjadi pada pati tersebut saat melalui proses pencernaan
(Wikipedia, 2011).
Pati resisten memiliki cakupan yang luas dan berbagai macam jenis yang
terbagi menjadi empat jenis yaitu RS1, RS2, RS3, dan RS4. RS1 secara fisik
merupakan pati yang terperangkap diantara matriks, protein dan dinding sel tanaman
seperti pada biji-bijian atau leguminosa dan biji yang tidak diproses. RS2 merupakan granula pati yang tahan terhadap pencernaan oleh enzim α-amilase. RS2 terdapat
pada bahan pangan yang patinya dimakan secara mentah atau ketika granulanya tidak
tergelatinisasi selama proses pemasakan seperti kentang yang belum dimasak, pati
jagung atau pati pisang yang tinggi amilosa. RS3 adalah pati retrogradasi, nonanguler
atau pati yang untuk dimakan. RS jenis ini terbentuk akibat proses pengolahan dan
pendinginan seperti kentang yang dimasak lalu didinginkan. RS4 merupakan jenis
pati resisten yang terbentuk akibat modifikasi secara kimia melalui asetilasi dan
hidroksipropilasi yang akan mempengaruhi aksi dari enzim amilase (tahan
cerna). Daya hambat terhadap kerja enzim tergantung pada jenis dan panjang
ikatan (Wikipedia, 2011).
Proses Fisik
Proses gelatinisasi, propagasi, dan perlakuan panas dibutuhkan untuk
menghasilkan pati dengan kalori rendah yang erat kaitannya dengan sifat tahan cerna
pati tersebut selama proses pencernaan di dalam tubuh. Perlakuan panas dilakukan
digunakan pada proses pengolahan untuk menghasilkan pati resisten ini pada
umumnya di atas suhu gelatinisasi pati. Cara lain untuk memperoleh pati resisten
yaitu dengan secara simultan melalui proses pengeringan dengan menggunakan alat
seperti drum driers atau extruder(Sajilata, et al., 2006).
Proses pemanasan dan pendinginan dapat mempengaruhi karakteristik pati
resisten. Proses produksi pati resisten akan optimal pada titik suhu gelatinisasi pati
yaitu pada suhu 120oC selama 20 menit dan kemudian melalui proses pendinginan
pada suhu ruang (Kusnandar, 2011).
Proses pendinginan pati yang telah tergelatinisasi akan mengakibatkan
perubahan pada struktur pati tersebut. Perubahan struktur tersebut akan membentuk
pati teretrogradasi yaitu pati dengan kristal baru yang tidak larut. Gelatinisasi
dan retrogradasi pada proses pengolahan pati memiliki pengaruh terhadap
daya cerna pati pada proses pencernaan oleh enzim amilase di dalam usus halus
(Calixto dan Abia, 1991).
Peningkatan kadar pati resisten sebesar 1% pada bahan baku gandum dapat
dicapai melalui proses autoclaving atau pemanasan dengan uap bertekanan tinggi.
Proses autoclaving dapat meningkatkan kadar pati resiten tiga kali lebih banyak
pada tepung roti dan empat kali lebih banyak pada tepung produk pastry
(Siljestrom dan Asp, 1985).
Berdasarkan hasil penelitian Marsono dan Topping (1999) menunjukkan
bahwa proses parboiling dapat meningkatkan kandungan pati resisten pada beras.
Parboiling merupakan proses pemanasan terhadap pati sebelum proses pengolahan
lebih lanjut. Peningkatan kadar pati resisten juga dapat dicapai melalui proses
Proses Kimia
Proses produksi pati resisten, selain dengan proses fisik, juga dapat
dilakukan melalui modifikasi kimia. Proses kimia juga menggunakan pemanasan.
Pati yang dimodifikasi khususnya yang berkelembapan rendah. Hasil dari modifikasi
ini akan membentuk oligosakarida dan 1,6-anhidro-B-D-glukopiranosa yang
merupakan senyawa yang sangat reaktif. Proses kimia dapat membentuk pati
tahan cerna yang tidak dapat didegradasi atau dicerna oleh enzim amilase
(Calixto dan Abia, 1991)
Menurut Meisel (1941) di dalam Wulan, et al. (2007), kekuatan
pembentukan gel meningkat karena peningkatan asam dan menurunkan waktu reaksi
atau sebaliknya penurunan konsentrasi asam akan meningkatkan waktu reaksi
sehingga dapat dilakukan pati termodifikasi asam dengan tingkat pembentukan gel
yang berbeda-beda pada fluiditas yang sama. Apabila kadar asam ditingkatkan maka
viskositas dari pati termodifikasi tersebut juga akan menurun.
Proses produksi pati resisten yang sederhana dapat dilakukan dengan
perlakuan asam. Metode modifikasi hidrolisis asam merupakan metode modifikasi dengan cara menghidrolisis ikatan α-D glukosa dari molekul pati sehingga
terjadi pelemahan struktur granula pati, molekul pati yang lebih pendek dan dapat
mengubah kekentalannya menjadi lebih rendah saat pemasakan (Kusnandar, 2011).
Perlakuan asam dengan perbandingan pati dari HCl 160 : 1 pada suhu 90°C selama 1
jam dapat menghasilkan pati resisten 49,50%. Proses produksi pati resisten juga
dapat dilakukan melalui modifikasi HCl 1% (w/w) pada suhu 25°C selama
kurang lebih 78 jam yang menghasilkan pati resisten 35%. Modifikasi kimia
hingga 63,20%. Pada modifikasi secara kimiawi dengan menggunakan HCl,
keberadaan Cl- akan berikatan dengan polimer pati sehingga terjadi ikatan
silang yaitu interaksi antara Cl--amilosa dan Cl--amilopektin yang
menyebabkan struktur pati menjadi kuat dan mampu menahan hidrolisis
enzim sehingga meningkatkan pati resisten (Munoz, et al., 2001).
Studi Pendahuluan yang Telah Dilaksanakan
Penelitian pendahuluan yang telah dilaksanakan adalah optimalisasi proses
modifikasi pati untuk meningkatkan kadar pati resisten pada pati ubi kayu(manihot
esculenta crantz) dan pengaruhnya terhadap absorpsi glukosa, trigliserida dan
kolesterol secara in vivo. Penelitian ini menggunakan bahan dasar ubi kayu.
Modifikasi pati yang menghasilkan kadar pati resisten tertinggi akan diuji secara in
vivo untuk mengetahui pengaruh pati resisten terhadap penyerapan glukosa,
trigliserida dan kolesterol. Pengujian ini dilakukan pada tikus wistar. Pati yang
menghasilkan kadar pati resisten paling tinggi adalah pati debranching tanpa
modifikasi fisik/kimia (kadar pati resisten : 8,29%). Perlakuan debranching terbukti
memberikan pengaruh nyata terhadap kadar pati resisten. Penelitian selanjutnya
menunjukkan kemampuan pati resisten untuk menurunkan kadar glukosa darah dan
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2012 – April 2013 di
Laboratorium Analisa Kimia Bahan Pangan dan Teknologi Pangan Fakultas
Pertanian Universitas Sumatera Utara. Sedangkan pengujian sifat amilografi
dilakukan di Laboratorium PAU Pangan dan Gizi, Institut Pertanian Bogor,
pengujian kadar pati resisten di Laboratorium CV. Chemix Pratama, Yogyakarta, dan
pengujian bentuk dan ukuran granula pati di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas
Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara.
Bahan Penelitian
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah pati alami dari
empat varietas ubi kayu lokal Sumatera Utara, yaitu ubi kayu ketan, ubi kayu kuning,
ubi kayu gunting saga dan ubi kayu roti. Empat varietas ubi kayu tersebut diperoleh
dari petani ubi kayu Desa Tambakrejo Kabupaten Deli Serdang dengan usia panen
rata-rata 10 bulan.
Reagensia
Bahan-bahan kimia yang digunakan untuk modifikasi pati adalah HCl 1%
dan 2%, NaOH 0,1 N, dan akuades serta bahan-bahan untuk analisa sifat fisika-kimia
dan fungsional pati ubi kayu seperti etanol, NaOH, H2SO4 pekat, K2SO4, CuSO4,
Alat Penelitian
Peralatan yang digunakan untuk ekstraksi pati ubi kayu yaitu mesin
penggiling, oven, sieve shaker, saringan 80 mesh. Peralatan yang digunakan untuk
modifikasi pati ubi kayu dengan proses fisik adalah autoclave, refrigerator, oven.
Peralatan yang digunakan untuk modifikasi pati ubi kayu dengan proses kimia adalah
waterbath, oven. Peralatan yang digunakan untuk karakterisasi sifat fisika-kimia dan
fungsional pati alami dan pati termodifikasi adalah neraca analitik, cawan
aluminium, cawan porselin, desikator, mikroskop polarisasi, hot plate, Rapid Visco
Analyzer (RVA), soxhlet, kjedhal, oven, spektrofotometer, pH meter.
Metode Penelitian
Kegiatan yang dilakukan dalam penelitian ini terdiri dari dua tahap, yaitu :
a. Tahap 1 : Pembuatan pati alami dari 4 varietas ubi kayu (V).
V1= Ubi kayu ketan
V2= Ubi kayu kuning
V3= Ubi kayu gunting saga
V4= Ubi kayu roti
Semua perlakuan dibuat dalam 5 kali ulangan. Parameter mutu pati yang diamati
meliputi karakteristik fisikokimia dan fungsional meliputi sifat amilografi
dengan Rapid Visco Analyzer (RVA), bentuk dan ukuran granula pati
(Mikroskop Polarisasi), kadar air (AOAC, 1995), nilai pH, kadar abu
(SNI-01-3451-1994), kadar lemak dengan metode Soxhlet (AOAC, 1995), kadar
protein dengan metode Mikro-Kjeldhal (AOAC, 1995), pengukuran kadar pati
resisten (Kim, et al., 2003), kadar pati dengan metode hidrolisis asam
b. Tahap 2 : Modifikasi pati dengan metode fisik dan kimia. Penelitian ini
menggunakan Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan dua faktor yaitu pati
alami dari 4 varietas ubi kayu dan metode modifikasi pati resisten.
Faktor I : Varietas ubi kayu (V)
V1= Pati alami ubi kayu ketan
V2= Pati alami ubi kayu kuning (mentega)
V3= pati alami ubi kayu gunting saga
V4= Pati alami ubi kayu roti
Faktor II : Metode modifikasi pati resisten (P)
P1= Autoclaving(110oC)
P2= Autoclaving(121oC)
P3= Penambahan HCl 1%
P4= Penambahan HCl 2%
Semua perlakuan dibuat dalam 3 kali ulangan. Pati termodifikasi yang dihasilkan
kemudian dilakukan pengujian karakteristik fisikokimia dan fungsional meliputi
sifat amilografi dengan Rapid Visco Analyzer(RVA), bentuk dan ukuran granula
pati (Mikroskop Polarisasi), kadar air (AOAC, 1995), nilai pH, kadar abu
(SNI-01-3451-1994), kadar lemak dengan metode Soxhlet (AOAC, 1995), kadar
protein dengan metode Mikro-Kjeldhal (AOAC, 1995), pengukuran kadar pati
resisten (Kim, et al., 2003), kadar pati dengan metode hidrolisis asam
(Apriyantono, et al., 1989), dan analisis total gula (Dubois, et al., 1956).
Model Rancangan (Bangun, 1991)
Penelitian ini dilakukan dengan model Rancangan Acak Lengkap (RAL) dua
Ŷijk= µ + αi+ βj+ (αβ)ij+ εijk
dimana:
Ŷijk : Hasil pengamatan dari faktor V pada taraf ke-i dan faktor P pada taraf ke-j
dalam ulangan ke-k
µ : Efek nilai tengah
αi : Efek faktor V pada taraf ke-i
βj : Efek faktor P pada taraf ke-j
(αβ)ij : Efek interaksi faktor V pada taraf ke-i dan faktor P pada taraf ke-j
εijk : Efek galat dari faktor V pada taraf ke-i dan faktor P pada taraf ke-j dalam
ulangan ke-k
Apabila diperoleh hasil yang berbeda nyata dan sangat nyata maka uji
dilanjutkan dengan uji beda rataan, menggunakan uji Least Significant Range(LSR).
Pelaksanaan Penelitian
Ekstraksi pati ubi kayu
Ubi kayu (ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting saga, dan ubi
kayu roti) dikupas dan dicuci kemudian ditimbang beratnya. Bahan dihaluskan
dengan menggunakan alat penghalus sampai bahan halus menjadi bubur. Setelah itu,
bubur bahan ditambahkan air (1 bagian bubur ditambah dengan 3 bagian air) dan
diaduk-aduk agar pati lebih banyak keluar dari jaringan bahan. Kemudian bubur
bahan ubi kayu (ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting sagu, dan ubi
kayu roti) disaring dengan kain saring sehingga pati lolos dari saringan sebagai
suspensi pati dan serat tertinggal pada kain saring. Suspensi pati ditampung pada
wadah pengendapan. Lalu suspensi pati dibiarkan mengendap di dalam wadah
mengendap, pasta dicuci berulang kali. Kemudian pasta diletakkan di atas loyang dan
dikeringkan dengan menggunakan oven pada suhu 50oC selama 24 jam. Setelah pati
kering, selanjutnya dihaluskan dengan menggunakan blender dan diayak dengan
ayakan yang berukuran 80 mesh. Dihasilkan pati ubi kayu dan dikemas di dalam
plastik dalam keadaan tertutup rapat.
Modifikasi proses fisik
Prosedur modifikasi proses fisik mengacu pada metode Sajilata, et al., (2006).
Pati alami ubi kayu (ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting saga, dan ubi
kayu roti) disuspensikan dengan cara menambahkan air dengan perbandingan pati
dan air yaitu 1:3. Kemudian suspensi tersebut dipanaskan dengan menggunakan
autoclavepada suhu tinggi selama 30 menit. Suhu pemanasan yang digunakan pada
penelitian ini adalah suhu 110oC (Berry, 1986 di dalam Herawati, 2010) dan suhu
121oC (Berry (1986) di dalam Herawati (2010); Bjorck dan Nyoman (1987) di dalam
Herawati (2010); Sievert dan Pomeranz (1989) di dalam Herawati (2010); Sievert
dan Wursch (1993) di dalam Herawati (2010)). Setelah dipanaskan, suspensi pati
didinginkan pada suhu ruang selama 20 menit dan dilanjutkan dengan penyimpanan
pada suhu 4oC selama 24 jam. Kemudian dikeringkan pada suhu 60oC selama 24 jam
dan setelah itu dihaluskan. Pati yang telah dihaluskan, diayak dengan menggunakan
ayakan 80 mesh. Pati yang lolos dikemas dengan menggunakan plastik dan tertutup
rapat.
Modifikasi proses kimia
Prosedur modifikasi proses kimia mengacu pada metode Haryati (2004). Pati
alami ubi kayu (ubi kayu ketan, ubi kayu kuning, ubi kayu gunting saga, dan ubi
Pada penelitian ini, 90 gr pati alami disuspensikan ke dalam 300 ml HCl dengan
konsentrasi 1% dan 2%. Suspensi pati tersebut dipanaskan dengan menggunakan
penangas air. Selama pemanasan, dilakukan pengadukan secara terus-menerus untuk
menghomogenkan pati yang tergelatinisasi. Pemanasan dilakukan selama 1 jam.
Setelah itu pati yang telah tergelatinisasi didinginkan pada suhu ruang selama 20
menit dan dilanjutkan dengan pengeringan pada suhu 50oC selama 24 jam. Pati yang
telah kering, dihaluskan dan disuspensikan kembali dengan 100 ml air kemudian
dinetralkan dengan menambahkan NaOH 0,1 N sampai pH netral (7). Setelah itu,
pati dibiarkan mengendap kembali kemudian airnya dibuang. Pati yang telah
mengendap dikeringkan kembali pada suhu 50oC selama 24 jam. Setelah kering,
dihaluskan dan disuspensikan dengan menambahkan air kembali lalu diendapkan dan
pati yang mengendap dikeringkan pada suhu 50oC selama 12 jam. Setelah kering,
pati dihaluskan dan diayak dengan ayakan 80 mesh. Pati yang lolos dikemas dengan
plastik tertutup rapat.
Pengamatan dan pengukuran data
Pengamatan dan pengukuran data dilakukan dengan cara analisa. Pada pati
ubi kayu baik yang alami maupun yang termodifikasi fisik dan kimia diamati
karakteristik fisiko kimia meliputi kadar air, nilai pH, kadar abu, kadar protein, kadar
lemak serta sifat fungsional meliputi sifat amilografi, bentuk dan ukuran granula pati,
kadar pati, kadar pati resisten, dan total gula.
Kadar air (AOAC, 1995)
Sampel sebanyak 5 g dimasukkan ke dalam cawan alumunium yang telah
tersebut dipanaskan pada suhu 105oC selama tiga jam, kemudian didinginkan dalam
desikator sampai dingin kemudian ditimbang. Pemanasan dan pendinginan dilakukan
berulang sampai diperoleh berat sampel konstan.
Kadar air = Berat sampel awal – Berat sampel akhir x 100% Berat sampel awal
Kadar abu (SNI-01-3451-1994)
Sampel sejumlah 5 g dimasukkan ke dalam cawan porselin kering yang telah
diketahui beratnya (yang terlebih dulu dibakar dalam tanur dan didinginkan dalam
desikator). Kemudian sampel dipijarkan di atas pembakar mecker kira-kira 1 jam,
mula-mula api kecil dan selanjutnya api dibesarkan secara perlahan-lahan sampai
terjadi perubahan contoh menjadi arang. Arang dimasukkan ke dalam tanur dengan
suhunya 580 – 620oC sampai terbentuk abu. Cawan yang berisi abu dipindahkan ke
dalam oven pada suhu sekitar 100oC selama 1 jam. Setelah itu cawan yang berisi abu
didinginkan dalam desikator sampai mencapai suhu kamar dan selanjutnya ditimbang
beratnya. Pemijaran dan pendinginan diulangi sehingga diperoleh perbedaan berat
antara dua penimbangan berturut-turut lebih kecil dari 0,001 g. Kadar abu dihitung
dengan formula sebagai berikut.
Kadar abu =
(g) sampel bobot
(g) abu bobot
x 100 %
Kadar lemak (AOAC, 1995)
Analisa lemak dilakukan dengan metode Soxhlet. Sampel sebanyak 5 g
dibungkus dengan kertas saring, kemudian diletakkan diletakkan dalam alat ekstraksi
Soxhlet. Alat kondensor dipasang diatasnya dan labu lemak di bawahnya. Pelarut
lemak heksan dimasukkan ke dalam labu lemak, kemudian dilakukan reflux selama ±
ada dalam labu lemak didestilasi dan ditampung kembali. Kemudian labu lemak
yang berisi lemak hasil ekstraksi dipanaskan dalam oven pada suhu 105oC hingga
mencapai berat yang tetap, kemudian didinginkan dalam desikator. Labu beserta
lemaknya ditimbang.
Kadar
(g) Sampel Bobot
(g) Lemak Bobot
Lemak x 100 %
Kadar protein (metode kjeidahl, AOAC, 1995)
Sampel sebanyak 0,2 g yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam labu
kjedhal 30 ml selanjutnya ditambahkan dengan 1,5 ml H2SO4 pekat, 2 g katalis
(CuSO4 dan K2SO4). Sampel dididihkan selama 2 jam atau sampai cairan bewarna
hijau kebiruan. Labu beserta isinya didinginkan lalu isinya dipindahkan ke dalam alat
destilasi dan ditambahkan 15 ml larutan NaOH 40%. Kemudian dibilas dengan air
suling. Labu erlenmeyer 250 ml berisi H2SO40,025N diletakan di bawah kondensor,
sebelumnya ditambahkan ke dalamnya 2 – 4 tetes indikator mengsel (campuran metil
merah 0,02% dalam alkohol dan metil biru 0,02% dalam alkohol dengan
perbandingan 2:1). Ujung tabung kondensor harus terendam dalam labu larutan
H2SO4, kemudian dilakukan destilasi hingga sekitar 125 ml destilat dalam labu
erlenmeyer. Ujung kondensor kemudian dibilas dengan sedikit air destilat dan
ditampung dalam erlenmeyer lalu dititrasi dengan NaOH 0,02 N sampai terjadi
perubahan warna ungu menjadi hijau. Penetapan blanko dilakukan dengan cara yang
sama.
Kadar Protein = ( A-B) X N X 0,014 X 6,25 x 100% Bobot Sampel
A = ml NaOH untuk tittrasi blanko B = ml NaOH untuk titrasi sampel
Nilai pH
Sampel ditimbang sebanyak 10 g, dimasukkan dalam beaker glass, ditambah
dengan 100 ml akuades, kemudian diaduk. Diukur Nilai pH dengan menggunakan
pH meter (Hanna Instrument).
Sifat amilografi dengan Rapid Visco Analyzer(RVA)
Karakteristik pasta diukur dengan menggunakan Rapid Visco Analyzer
(RVA). Sebanyak ± 3 g dilarutkan secara langsung pada akuades sebanyak ± 25 ml
pada canister. Pada pengukurannya digunakan standard dua dimana sampel akan
diatur suhu awalnya 50oC dalam satu menit pertama kemudian dipanaskan sampai
suhu 95oC dalam waktu 7,5 menit dan ditahan pada suhu tersebut selama 5 menit.
Setelah itu, suhu sampel didinginkan kembali pada suhu awal 50oC selama 7,5 menit
dan ditahan selama 2 menit. Kecepatan rotasi diatur pada 160 rpm selama proses
berlangsung. Parameter yang dapat diukur antara lain suhu awal gelatinisasi,
viskositas puncak (VP), viskositas pasta panas (VPP), viskositas akhir (FV) pada
akhir pendinginan, viskositas breakdown (BD=VP-VPP), viskositas setback
(SB=FV-VPP), suhu pada saat viskositas puncak.
Kadar pati (hidrolisis asam, Apriyantono et al., 1989)
Sampel sebanyak 2-5 g yang telah dihaluskan dimasukkan ke dalam beaker
glass 250 ml, selanjutnya ditambahkan 50 ml alkohol 80 % dan diaduk selama 1 jam.
Suspensi tersebut disaring dengan kertas saring dan dicuci dengan air sampai volume
filtrat 250 ml. filtrat ini mengandung karbohidrat yang terlarut dan dibuang. Residu
pati yang terdapat pada kertas saring dicuci sebanyak 5 kali dengan 10 ml ether.
