TA Dahliana (141424008) & Mira (141424021)

(1)

LAPORAN TUGAS AKHIR

Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk Gula

Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis

The Effect of Substrat and and Enzyme Concentration to the Reducing Sugar Product on The Production of Sugar from Red Sorghum Flour through Enzymatis

Hydrolisis

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan program studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih di Jurusan Teknik Kimia

POLBAN

Disusun Oleh :

Dahliana Alami (141424008)

Mira Auliya Tsaqila (141424021)

PROGRAM STUDI DIV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

(2)

LEMBAR PENGESAHAN

Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum Merah Secara Hidrolisis

Enzimatis

Penulis :

1. Dahliana Alami NIM 141424008 2. Mira Auliya Tsaqila NIM 141424021

Penguji : 1. Dr.Ir. Ahmad Rifandi, M.Sc

2. Dr.Ir. Bintang Iwhan Moehady, M.Sc 3. Ir. Unung Leoanggareni, MT

Laporan Tugas Akhir ini telah disidangkan pada tanggal 17 Januari 2018 dan disahkan sesuai dengan ketentuan.

Menyetujui, Pembimbing

(3)

LEMBAR PERSEMBAHAN

Alhamdulillahirrabbil’alamiin, Penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT dan Nabi Muhammad SAW karena atas rahmat dan karunia-Nya, penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim

Terhadap Produk Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum

Merah Secara Hidrolisis Enzimatis” tepat pada waktunya. Penulis mengucapkan

terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Kedua orang tua kami, serta adik dan kakak kami yang telah membantu baik

dalam bentuk moril dan materil.

2. Ibu Ayu Ratna Permanasari S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing. Telah

banyak meluangkan waktunya untuk membimbing kami terimakasih atas

kesabarannya dan pengertiannya kepada kami.

3. Seluruh teman kelas 4A-TKPB yang telah membantu dan mendukung penulis

untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.

4. Teknisi Bu Yanti, Pak Acep dan Pak Cep Dedi yang telah membantu dan

menyiapkan bahan di laboratorium dan juga memberikan saransaran dalam Tugas

Akhir ini.

5. Iqbal Fathurachman yang telah meluangkan waktunya untuk mengajari dalam

hal format penulisan pada laporan ini.

6. Teman-teman tim laboratorium bioproses yang bersama-sama berjuang di lab,

yaitu Asri Nurdiana, Intan, Weni, Melani terimakasih telah menemani,

cerita-cerita, makan bareng dan membantu kami.

7. Teman seperjuangan kami bersama yaitu Alviera, Elis, Ghina, Desi, Dini,

Hasna, Lili, Rizka yang selalu memberi semangat kepada kami agar penulis dapat

menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan tepat waktu.

8. Serta seluruh pihak yang tidak bisa kami sebutkan satu persatu.

Bandung, Januari 2018

(4)

PERNYATAAN TERTULIS

“Kami yang bertanda tangan di bawah ini menyatakan bahwa laporan Tugas Akhir ini adalah murni hasil pekerjaan kami sendiri. Tidak ada pekerjaan orang lain yang digunakan tanpa menyebutkan sumbernya.

Materi dalam laporan ini tidak/belum pernah disajikan/digunakan sebagai bahan untuk makalah/Tugas Akhir orang lain kecuali kami mengatakan dengan jelas bahwa kami menggunakannya.

Kami memahami bahwa laporan Tugas Akhir yang diserahkan ini dapat diperbanyak dan atau dikomunikasikan untuk tujuan mendeteksi adanya plagiatisme.”

Judul Tugas Akhir:

Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk Gula Reduksi Pada

Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis

Bandung , Januari 2018

Yang Menyatakan,

Dahliana Alami Mira Auliya Tsaqila 141424008 141424021

Mengetahui, Pembimbing

(5)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan limpahan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir yang berjudul “Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis”. Penulisan laporan tugas akhir merupakan bagian dari kurikulum pendidikan di program studi Teknik Kimia Produksi Bersih, Politeknik Negeri Bandung.

Dalam penyusunan laporan ini penulis mendapatan dukungan, bantuan, kerjasama,

saran, dan do’a dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan

terimakasih kepada:

1. Ibu Ayu Ratna Permanasari S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing pelaksanaan

Tugas Akhir.

2. Dr.Ir. Ahmad Rifandi, M.Sc, Dr.Ir. Bintang Iwhan Moehady, M.Sc dan Ir. Unung

Leoanggareni, MT selaku penguji sidang tugas akhir

3. Ibu Dr, Ir.Endang Sri Rahayu, MT. Selaku Koordinator Mata Kuliah Tugas Akhir

Program Studi D-IV Teknik Kimia Produksi Bersih Politeknik Negeri Bandung

4. Bapak Dr.Ir.Bintang Iwhan Moehady, M.Sc selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia

Politeknik Negeri Bandung

5. Bapak Ir. Mukhtar Ghozali, M.Sc selaku Ketua Program Studi D-IV Teknik Kimia

Produksi Bersih Politeknik Negeri Bandung

6. Seluruh dosen Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung atas bantuan dan

masukkanya dalam penyusunan laporan Tugas Akhir

7. Teknisi laboratorium yang senantiasa membantu dalam pengerjaan penelitian.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam penulisan laporan tugas

akhir ini. Maka dari itu, penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari

semua pihak demi tercapainya laporan tugas akhir yang lebih baik. Akhir kata penulis

berharap semoga laporan tugas akhir ini bermanfaat bagi pembaca.

Bandung, Januari 2018

(6)

ABSTRAK

Tepung sorgum merah belum banyak dimanfaatkan sebagai bahan pangan

seperti beras, singkong dan jagung, sehingga perlu dicari alternatif untuk lebih

mengoptimalkan manfaatannya, salah satu cara yaitu dengan mengolahnya menjadi

gula cair. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimum pembuatan

gula cair dari tepung sorgum merah dengan proses hidrolisis enzimatis. Dalam

percobaan ini ukuran partikel tepung adalah 125μm. Enzim yang digunakan yaitu α

-amilase untuk proses likuifikasi dan gluko-amilase untuk proses sakarifikasi. Variasi

enzim yang digunakan adalah 0,033 ppm, 0,067 ppm, dan 0,1 ppm. Konsentrasi

substrat divariasikan yaitu 10%, 20%, 30%, dan 40% (b / v) dalam 300 ml suspensi.

Proses likuifikasi dilakukan pada suhu 90°C selama 60 menit, sedangkan proses

sakarifikasi dilakukan pada suhu 60°C selama 120 menit dengan pH 6 konstan setiap

proses. Konsentrasi gula reduksi yang paling tinggi diperoleh pada konsentrasi

substrat 40% dengan volume enzim 0,067 ppm sebesar 115,7384 g/l.

(7)

ABSTRACT

Red sorghum flour has not been widely used as food such as rice, cassava and corn, so it needs to find an alternative to further optimize utilization, one way is to process it into liquid sugar. This study aims to determine the optimum conditions of making liquid sugar from red sorghum flour with enzymatic hydrolysis process. In this experiment the size of the starch particles is 125μm. The enzyme used is α-amylase for the process of liquification and glucoamylase for the saccharification process. The enzyme variations used were 0.033 ppm, 0.067 ppm, and 0.1 ppm. Substrate concentrations varied 10%, 20%, 30%, and 40% (w/v) in 300 ml of suspension. The liqufication process is carried out at 90 ° C. for 60 minutes, while the saccharification process is carried out at 60 ° C. for 120 minutes with constant pH 6 of each process. The highest concentration of reducing sugar was obtained at a substrate concentration of 40% with an enzyme volume of 0.067 ppm of 115.7384 g/l.

Keywords: Red Sorghum Flour¸ Liquid Sugar, Hydrolysis, α-Amylase,

(8)

DAFTAR ISI

1.4 Ruang Lingkup Penelitian ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1 Hidrolisis Pati ... 4

2.4 Analisis Produk ... 12

2.4.1 Analisis Kadar Gula Total menggunakan Portable Brix ... 13

2.4.2 Analisis Kadar Glukosa menggunakan Asam Dinitrosalisilat ... 13

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 15

3.1 Alat dan Bahan yang digunakan... 15

3.2 Tahapan Kegiatan Penelitian ... 16

(9)

3.2.2 Tahap kedua ( Pelaksanaan) ... 17

3.3 Metode Penelitian ... 19

3.3.1 Metode Pengambilan Data ... 19

3.3.2 Metode Analisis... 20

3.4 Kondisi Operasi ... 20

3.4.1 Kondisi Operasi Tetap ... 20

3.4.2 Variasi Konsentrasi Substrat dan Enzim ... 20

3.5 Pengolahan Data ... 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 22

4.1 Proses Hidrolisis Enzimatis ... 22

4.2.Analisis Gula Reduksi menggunakan Uji DNS (Asam Dinitrosalisilat)... 26

4.3 Kandungan Gula Reduksi Pada Hasil Akhir ... 29

4.4 Analisis Karakteristik Produk ... 31

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 32

5.1 Kesimpulan... 32

5.2 Saran ... 32

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Sifat Amilograf tepung sorgum... 12

Tabel 2. 2 Perbandingan Kandungan Nutrisi Tepung Sorgum dan Terigu. ... 12

Tabel 2. 3 Standar mutu gula cair menurut SNI 01-2978-1992 ... 12

Tabel 3. 1 Peralatan yang akan digunakan ... 15

Tabel 3. 2 Bahan yang digunakan ... 15

Tabel 3. 3 Kandungan Tepung Sorghum Merah ... 16

Tabel 3. 4 Karakteristik enzim yang digunakan... 17

Tabel 3. 5 Variasi Konsentrasi Substrat dan Enzim ... 20

Tabel 3. 6 Data kinerja enzim ... 21

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Hubungan antara konsentrasi substrat dengan laju reaksi enzim ... 7

Gambar 2. 2 Hubungan suhu dengan aktivitas enzim (Shahib, 2005) ... 8

Gambar 2. 3 Mekanisme kerja α-amilase... 10

Gambar 2. 4 Tanaman Sorgum merah. ... 11

Gambar 3. 1 Penelitian pembentukan gula reduksi dari tepung sorgum merah .... 19

Gambar 3. 2 Kurva Standar Glukosa ... 21

Gambar 4.1 Konsentrasi gula total pada likuifikasi konsentrasi substrat 10% ... 22

Gambar 4.4 Konsentrasi gula total pada likuifikasi konsentrasi substrat 40%. .... 24

Gambar 4.5 Konsentrasi gula total pada sakarafikasi konsentrasi substrat 10% .. 25

Gambar 4.9 Konsentrasi gula reduksi dengan variasi konsentrasi substrat 10% .. 27

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN A DAFTAR RIWAYAT HIDUP

LAMPIRAN B PROSEDUR PENELITIAN

LAMPIRAN C HASIL PENELITIAN DAN PENGOLAHAN DATA

LAMPIRAN D DOKUMENTASI

LAMPIRAN E FORMULIR BIMBINGAN KAMPUS

(13)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Industri makanan dan minuman mulai banyak menggunakan gula cair

karena memiliki beberapa kelebihan antara lain gula cair tidak mengkristal, lebih

mudah diproses karena lebih mudah larut, lebih praktis, dan memiliki tampilan

yang lebih menarik jika dibandingkan dengan gula pasir pada umumnya.

Daerah penghasil sorgum dengan pola pengusahaan tradisional adalah

Jawa Tengah (Purwodadi, Pati, Demak, Wonogiri), Daerah Istimewa Yogyakarta

(Gunung Kidul, Kulon Progo), Jawa Timur (Lamongan, Bojonegoro, Tuban,

karakteristiknya pada penelitian sebelumnya. Kandungan pati tepung sorgum

tidak terlalu tinggi jika dibandingan dengan kandungan pati bahan lainnya, dan

juga tepung sorgum tidak mengandung gluten seperti pada terigu. Oleh karena itu

tepung sorgum tidak dapat digunakan sebagai pengganti tepung terigu pada

industri bakery (roti dan sebagainya) (Suarni, 2012), selain itu tepung sorgum belum banyak dimanfaatkan sebagai bahan pangan seperti beras, singkong dan

jagung, sehingga perlu dicari alternatif untuk lebih mengoptimalkan

manfaatannya, yaitu dengan cara diolah menjadi gula cair.

Untuk menjadi gula cair, tepung sorgum merah perlu di hidrolisis terlebih

dahulu, hidrolisis dapat dilakuan dengan katalis asam dan enzimatis. Tetapi,

hidrolisis dengan katalis asam mempunyai kelemahan, antara lain memerlukan

peralatan yang tahan korosi dan terbentuknya senyawa inhibitor seperti furfural,

5-hydroxymethylfurfural (HMF) selama proses hidrolisis asam (Millati dkk,

2002). Hidrolisis enzimatis lebih efektif dilakukan karena katalis enzim bekerja

secara spesifik sehingga hasil hidrolisis dapat dikendalikan, mencegah adanya

(14)

menghidrolisis serat adalah enzim selulase dan enzim yang menghidrolisis pati adalah enzim α–amylase dan glukoamilase (Selviana, 2014)

Menurut Risnoyatiningsih (2011) Pati ubi jalar kuning dapat dibuat

sebagai bahan baku pembuatan sirup glukosa dengan proses hidrolisis enzim.

Semakin lama waktu inkubasi dan semakin besar penambahan enzim

glukoamilase, maka glukosa yang didapatkan semakin besar. Untuk membuat

glukosa dari pati ubi jalar kuning dan untuk mendapatkan hasil tertinggi 5,64%

kadar glukosa, konversi 66,08%, diperlukan kondisi proses pada suhu 60°, pH 4,5

dengan penambahan enzim glukoamilase 0,07 ml dengan waktu hidrolisis 5 hari.

Menurut Permanasari dan Yulistiani (2015) Gula cair dapat dihasilkan

dari hidrolisis pati dengan bantuan α-amilase dan glukoamilase pada

perbandingan 1:1.Kecepatan hidrolisis yang optimum diperoleh pada penambahan

volume enzim sebanyak 0,3 ml dengan substrat 33,3% yaitu sebesar 32% Brix,

dengan total waktu liquifikasi dan sakarifikasi 40 menit.

Melihat dari penelitian sebelumnya, maka pada penelitian ini akan dibuat

gula cair dari pati sorgum merah dengan cara hidrolisis enzimatis menggunakan α-amilase dan glukoamilase. Hal tersebut yang menjadikan topik ini diangkat sebagai tugas akhir sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan program studi

D4 – Teknik Kimia Produksi Bersih.

1.2Rumusan Masalah

a. Bagaimana pengaruh konsentrasi substrat dan enzim pada pembuatan gula cair

dari tepung sorgum merah secara hidrolisis enzimatis.

b. Mencari kondisi optimum proses pembuatan gula cair dari tepung sorgum

merah ditinjau dari laju hidrolisis dan konsentrasi gula reduksi yang dihasilkan.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

a. Mempelajari pengaruh konsentrasi substrat dan enzim pada pembuatan gula

(15)

-amilase dan gluko-amilase yang ditinjau dari konsentrasi gula reduksi yang

dihasilkan.

b. Menentukan kondisi optimum dari pembuatan gula cair dari tepung sorgum

merah untuk menghasilkan gula reduksi maksimum.

1.4 Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini dilakukan dalam batas lingkup sebagai berikut.

a. Menggunakan bahan baku yaitu tepung sorghum merah dengan ukuran

partikel 125 µm.

b. Menggunakan katalisator yaitu enzim α-amilase dan glukoamilase.

c. Menggunakan variasi jumlah enzim 0,033 ppm , 0,067 ppm dan 0,1 ppm

serta konsentrasi substrat 10%, 20%, 30%, dan 40% (b/v). (Permanasari,

2017)

d. Karakteristik enzim yang digunakan yaitu α-amilase 148,39 kNu/g dan

glukoamilase 293 AGU/g. (Permanasari, 2017)

e. Proses gelatinasi, likuifikasi dan sakarifikasi (semua proses) diatur pada pH 6

f. Temperatur yang digunakan pada proses hidrolisis enzimatis adalah

Gelatinasi 50 o_{C (Tepung sorgum pada 50} o_{C sudah menggumpal) ,}

Likuifikasi 90 o_{C, dan Sakarifikasi 60} o_{C. Pemurnian 80} o_{C (Proses}

Pemucatan larutan). (Permanasari, 2017)

g. Waktu yang digunakan adalah Likuifikasi 1 jam, Sakarifikasi 2 jam,

Pemurnian 15 menit

h. Analisis yang akan dilakukan yaitu :

• Analisis kadar air pada tepung sorghum merah

• Analisis gula total dengan menggunakan Refraktometer

• Analisis gula reduksi dengan Uji DNS

(16)

BAB II

dalam Herawati (2011). Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α- glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang

rantai C-nya serta lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari 2 fraksi

yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi

yang tidak larut disebut amilopektin (Risnoyatiningsih, 2011).

Amilosa merupakan suatu polimer rantai tunggal tidak bercabang, terbentuk

dari 500-20.000 monomer α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-1,4

glikosidik. Sedangkan amilopektin adalah suatu polimer rantai bercabang terbentuk dari 100.000 monomer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-1,4 glikosidik pada rantai utama dan α-1,6 glikosidik pada percabangannya

(Kunamneni, 2005). Kandungan amilosa pada tepung sorgum termasuk dalam

kategori sedang dan sesuai untuk pangan yaitu mendekati terigu (20-25%). Rasio

amilosa dan amilopektin sangat menentukan produk akhir dari suatu bahan

makanan (Suarni, 2012).

Sebagian besar karbohidrat, terutama golongan monosakarida dan

beberapa golongan disakarida, mempunyai sifat mereduksi terutama dalam

suasana basa. Golongan tersebut biasa dikenal dengan gula pereduksi, contoh dari

gula pereduksi diantaranya yaitu: glukosa, fruktosa, galaktosa, laktosa dan

maltosa.(Kinanti, 2017)

2.1 Hidrolisis Pati

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan bantuan air

untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Sedangkan Hidrolisis pati

(17)

amilum yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, dan glukosa (Terahara,

2004).

Produk hasil hidrolisis pati umumnya dikarakterisasi berdasarkan tingkat

derajat hidrolisisnya dan dinyatakan dengan nilai DE (Dekstrosa Equivalen) yang

menunjukkan prosentase dekstrosa murni dalam total padatan substrat yang

dihirolisis. Hidrolisis pati menjadi sirup glukosa melalui tiga tahapan, yaitu

gelatinisasi, likuifikasi, dan sakarifikasi (Rahmawati, 2015)

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi proses hidrolisis pati antara lain yaitu

konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, suhu, pH dan lama proses hidrolisis.

Enzim mempunyai spesifitas yang tinggi, sehingga kinerja enzim akan optimal

jika substrat yang digunakan cocok dan dalam konsentrasi yang tepat. Selain itu

konsentrasi enzim juga berpengaruh terhadap likuifikasi sebab efektivas kerja

enzim berbanding lurus dengan konsentrasi enzim, sehingga semakin optimal

kerja enzim, maka proses hidrolisis juga akan semakin cepat (Jariyah, 2002).

2.1.1 Gelatinasi

Gelatinisasi merupakan proses awalan sebelum likuifikasi. Gelatinisasi

adalah proses pembengkakan granula pati akibat pemanasan yang memutus ikatan

hidrogen pada ikatan glikosida pati. Pembengkakan granula tersebut bersifat

irreversible atau tidak bisa kembali lagi ke bentuk semula. Likuifikasi yang dilakukan tanpa gelatinisasi terlebih dahulu akan membutuhkan waktu yang lebih

lama dibandingkan dengan substrat yang telah mengalami gelatinisasi (Mitsuki,

2005)

Proses Likuifikasi diawali dengan gelatinisasi pati atau pemanasan granula

pati dengan air hingga mengembang dan rusak, suhu pada gelatinasi diatur pada

kisaran 66 C, sehingga pati dapat terlarut yang ditandai dengan menurunnya viskositas larutan. (Ruiz, 2011)

2.1.2 Likuifikasi

Likuifikasi merupakan proses hidrolisis pati menjadi molekul-molekul

(18)

mencapai 15-20% atau sampai larutan berwarna merah bata jika direaksikan

dengan larutan iodin. (Misset, 2003)

Likuifikasi merupakan proses pencairan gel pati untuk memperoleh

viskositas yang lebih rendah dengan cara menghidrolisis pati menjadi

molekul-molekul yang lebih sederhana dari oligosakarida atau dekstrin melalui bantuan enzim α-amilase.

Aktivitas enzim α-amilase menentukan cepat lambatnya proses likuifikasi.

Enzim ini akan bekerja lebih cepat jika menggunakan substrat yang berbentuk gel

atau yang sebelumnya telah digelatinisasi. Likuifikasi dapat dilakukan pada suhu

105°C, pH 6 selama 5 menit atau pada suhu 95-97°C, pH 6 selama 1-3 jam

dengan menggunakan α-amilase termostabil. Enzim α-amilase ini memecah ikatan α -(1,4) glikosidik secara acak pada bagian dalam substrat dan menghasilkan gula reduksi dan dekstrin dengan rantai glukosa jumlah kecil. (Norman, 2001)

α-amilase

Pada tahap sakarifikasi dekstrin hasil likuifikasi akan dihidrolisis lebih

lanjut oleh enzim tunggal (glukoamilase) maupun enzim campuran (glukoamilase

dan pullulanase) yang biasa disebut dextrozyme untuk dikonversi menjadi

glukosa. (Whitehurts, 2002) Sakarifikasi dapat dilakukan pada suhu antara

55-60°C dengan pH 4.5 yang mana proses tersebut membutuhkan waktu antara 24-72

jam. (Goodfrey, 1996)

glukoamilase

(C6H12O5)10 + 10 H2O 10(C6H12O6)

Dekstrin Air Glukosa

(19)

2.2 Enzim

Enzim adalah suatu protein yang bertindak sebagai katalisator reaksi

biologis atau lebih sering disebut sebagai biokatalisator (Mahartantri, 2005).

Menurut Winarno dan Fardianz (1984), dengan adanya katalisator enzim suatu

reaksi dapat dipercepat kira-kira 1012 sampai 1020 kali jika dibandingkan dengan

reaksi tanpa katalisator. Berdasarkan hukum Michaelis-Menten kecepatan reaksi

akan meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi substrat. Kecepatan

reaksi akan terus meningkat dengan nilai yang semakin kecil hingga mencapai

titik batas dimana enzim jenuh dengan substrat. Faktor-faktor yang mempengaruhi

kerja enzim adalah :

a. Konsentrasi enzim

Konsentrasi enzim secara langsung mempengaruhi kecepatan laju reaksi

enzimatik. Pada suatu konsentrasi substrat tertentu, laju reaksi bertambah

dengan bertambahnyakonsentrasi enzim (Poedjiadi, 1994).

b. Konsentrasi substrat

Laju reaksi enzimatik akan meningkat dengan bertambahnya konsentrasi

substrat rendah,bagian aktif enzim hanya menampung substrat sedikit. Bila

konsentrasi substrat diperbesar, makin banyak substrat yang berhubungan

dengan enzim pada bagian aktif, sehingga konsentrasi enzim-substrat makin

besar dan menyebabkan besarnya laju reaksi.Namun pada batas konsentrasi

substrat tertentu, semua bagian aktif telah dipenuhi substrat. Dalam kondisi

ini, bertambahnya konsentrasi enzim–substrat, sehingga jumlah hasil

reaksinya pun tidak bertambah (Poedjiadi, 1994). Hubungan antara

konsentrasi substrat dengan laju reaksi enzim ditunjukkan dalam Gambar 1

(20)

c. Suhu

Suhu dapat meningkatkan laju reaksi enzimatik sampai batas tertentu. Suhu

yang terlalu tinggi (jauh dari suhu optimum suatu enzim) akan

menyebabkan enzim terdenaturasi. Bila enzim terdenaturasi, maka bagian

aktifnya akan terganggu dan dengan demikian konsentrasi efektif enzim

menjadi berkurang. Hal ini menyebabkan laju reaksi enzimatik menurun

(Poedjiadi, 1994).

Gambar 2. 2 Hubungan suhu dengan aktivitas enzim (Shahib, 2005)

d. pH

Enzim Struktur ion enzim bergantung pada pH lingkungan. Enzim dapat

berbentuk ion positif dan ion negatif (zwitter ion). Dengan demikian perubahan pH akan mempengaruhi efektivitas bagian aktif enzim dalam

membentuk kompleks enzim–substrat. Selain itu, pH yang tinggi dapat

menyebabkan terjadinya proses denaturasi dan ini akan menghakibatkan

menurunnya aktivitas enzim. Enzim menunjukkan aktivitas maksimum pada

kisaran pH antara 4,5–8,0 (Winarno, 1986)

2.2.1 Enzim α-amilase

(21)

golongan yaitu termostabil (tahan panas) dan termolabil (tidak tahan panas). α

-amilase yang termostabil dapat diperoleh dari Bacillus lichenoformis, Bacillus subtilis, Bacillus stearothermop Hilus dan Bacillus amyloliquefaciens, sedangkan yang termasuk termolabil dihasilkan dari jamur seperti Aspergilus oryzae dan Aspergilus niger. α-amilase termodifikasi dapat bekerja pada suhu hingga 105-110ºC dengan kisaran pH 5.1-5.6 selama 60-180 menit. (Sivaramakrishnan, 2006)

Aktivitas enzim α-amilase dipengaruhi oleh beberapa faktor yang diantaranya adalah pH dan suhu. Enzim α-amilase mempunyai kondisi optimum

pada suhu 90-105°C dengan pH 5.6-6.0. Suhu yang terlampau tinggi dari kondisi

optimum akan menganggu dan merusak enzim, sedangkan pemberian suhu yang

terlampau rendah dari kondisi optimum akan menyebabkan gelatinisasi pati tidak

sempurna. (Richardson, 2002).

Aktivitas α-amilase ditentukan dengan mengukur hasil degradai pati, biasanya dari penurunan kadar pati yang larut atau dari kadar amilosa bereaksi dengan iodium akan berwarna coklat. Selain itu keaktivan α-amilase dapat dinyatakan dengan cara pengukuran viskositas dan jumlah pereduksi yang

terbentuk. (Winarno, 1995).

Cara kerja α-amilase pada molekul amilosa terjadi 2 tahap pertama,

degradasi amilosa menjadi maltosa dan maltotriosa yang terjadi secara acak.

Degradasi ini terjadi sangat cepat dan diikuti dengan menurunnya viskositas

dengan cepat. Yang kedua, relatif sangat lambat yaitu pembentukan glukosa dan maltosa sebagai hasil akhir yang terjadi secara tidak acak. Sedangkan cara kerja α -amilase pada molekul amilopektin akan menghasilkan glukosa, maltosa, dan α -limit dextrin. Jenis α- limit dextrin yaitu oligosakarida yang terdiri dari 4 atau lebih residu gula yang mengandung ikatan α-1,6. (Winarno, 1995)

(22)

Gambar 2. 3 Mekanisme kerja α-amilase.

(Rahmawati, A.Y., 2015)

2.2.2 Glukoamilase

Glukoamilase yang dikenal juga dengan amiloglukosidase (AMG) atau α

-(1,4)-D- glukan glukohidrolase. Glukoamilase dapat dihasilkan dari jamur:

Aspergillus spp, Rhizopus oryzae, Rhizopus niveus, dari yeast: Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomyces diasticus, dan dari bakteri : Clostridium acetobutylicum. Glukoamilase yang dihasilkan dari aspergillus awanori dan Aspergillus niger tergolong thermostabil dan mempunyai kisaran pH yang lebih optimal. Kedua mikroba tersebut sekarang secara universal digunakan untuk

sakarifikasi pati. Glukoamilase murni banyak digunakan untuk pembuatan sirup glukosa dari maltodekstrin yang diproduksi oleh α-amilase dari pemurnian pati.

Enzim glukoamilase bersifat eksoamilase, yaitu dapat memotong ikatan α -1,4 pada pati. Disamping itu glukoamilase juga dapat memotong ikatan α-1,6, sehingga molekul-molekul pati dapat dikonversikan menjadi molekul-molekul

glukosa bebas. Enzim glukoamilase (amiloglukosidase) mempunyai suhu

optimum 500C – 600C dan pH optimum 4,0 – 5,0 (Winarno, 1995).

Faktor-faktor yang mempengaruhi aktivitas dan stabilitas enzim

glukoamilase diantaranya adalah:

- Suhu, kondisi suhu optimum untuk enzim ini adalah 40-60°C.

- Nilai pH optimum untuk aktivitas enzim ini adalah 4,5.

- Waktu reaksi yang diperlukan untuk hidrolisis pati sekitar 48-96 jam

(23)

2.3 Sorgum

Sorgum merupakan tanaman asli dari wilayah-wilayah tropis dan subtropis di

bagian Pasifik Tenggara dan Australia, wilayah yang terdiri dari Australia,

Selandia Baru dan Papua. Sorgum merupakan tanaman dari keluarga Poaceae dan marga Sorghum. Sorgum sendiri memiliki 32 spesies. Diantara spesies-spesies tersebut, yang paling banyak dibudidayakan adalah spesies Sorghum bicolor. Tanaman ini sekeluarga dengan tanaman serealia lainnya seperti padi, jagung dan

gandum serta tanaman lain seperti bambu dan tebu (Daru, 2003).

Sorgum (Sorghum bicolor L. Moench) merupakan tanaman pangan penting kelima setelah padi, gandum, jagung, dan barley, dan menjadi makanan utama

lebih dari 750 juta orang di daerah tropis setengah kering di Afrika, Asia, dan

Amerika Latin. Di Indonesia sorgum merupakan tanaman sereal pangan ketiga

setelah padi dan jagung. Sorgum merupakan bahan pangan pendamping beras

yang mempunyai keunggulan komparatif terhadap serealia lain seperti jagung,

gandum, dan beras. Komoditas ini mempunyai kandungan nutrisi dasar yang tidak

kalah penting dibandingkan dengan serealia lainnya, dan mengandung unsur

pangan fungsional. Biji sorgum mengandung karbohidrat 73%, lemak 3,5%, dan

protein 10%, bergantung pada varietas dan lahan pertanaman.

Gambar 2. 4 Tanaman Sorgum merah.

Kandungan amilosa tepung varietas sorgum termasuk sedang dan sesuai

untuk pangan, mendekati terigu (20-25%). Rasio amilosa dan amilopektin sangat

menentukan produk akhir dari suatu bahan makanan. Sifat amilograf bahan

pangan memberikan petunjuk dalam pemilihan varietas yang sesuai dengan

(24)

antara 29,0-29,5 menit. Sementara suhu awal gelatinisasi berkisar antara

72,5-76,5°C. Berikut adalah sifat amilograf dari beberapa varietas tepung sorgum.

Tabel 2. 1 Sifat Amilograf tepung sorgum

.

Varietas

Awal gelatinase Granul pati pecah Viskositas

Waktu

Sumber: Suarni dan Firmansyah (2005)

Tabel 2. 2 Perbandingan Kandungan Nutrisi Tepung Sorgum dan Terigu.

Kandungan Nutrisi

Tepung Terigu Tepung Sorgum

UPCA-SI Isiap Dorado

Standar mutu gula cair dapat di lihat di bawah ini :

Tabel 2. 3 Standar mutu gula cair menurut SNI 01-2978-1992

No. Kriteria Uji Satuan Persyaratan

1. Keadaan

(25)

6.3 Seng ppm Maks. 25

analisis sebagai berikut :

2.4.1 Analisis Kadar Gula Total menggunakan Portable Brix

Portable Brix Meter merupakan alat yang dapat digunakan untuk

mengukur besarnya konsentrasi larutan yang terkandung di dalam suatu larutan.

Satuan skala pembacaan Portable Brix Meter adalah %Brix. Brix adalah zat

padat kering yang terlarut dalam suatu larutan yang dihitung sebagai

sukrosa. Brix juga dapat didefinisikan sebagai prosentase massa sukrosa yang

terkandung di dalam massa larutan sukrosa. Sedangkan massa larutan sukrosa

adalah massa sukrosa yang ditambah dengan massa pelarutnya. (Eko, 2010)

Menurut Rohman dan Soemantri (2007) ,kadar gula total merupakan

kandungan gula keseluruhan dalam suatu bahan pangan yang terdiri dari gula

pereduksi dan gula non-pereduksi. Sehingga yang terhitung pada kadar gula total

yaitu gula reduksi dan non-reduksi, yang terdiri dari golongan monosakarida,

disakarida, oligosakarida dan polisakarida. Gula pereduksi diantaranya yaitu

glukosa, fruktosa, galatoksa, laktosa dan maltosa.

2.4.2 Analisis Kadar Glukosa menggunakan Asam Dinitrosalisilat

Analisa residu glukosa sebagai gula reduksi dilakukan menggunakan reagen

asam dinitrosalisilat (DNS). Dalam analisa ini terlebih dahulu dibuat kurva

standar glukosa. Metode DNS adalah metode penentuan kadar gula reduksi

dengan menggunakan pereaksi asam 3,5 – dinitrosalisilat. Menurut Miller (1959)

metode ini digunakan untuk menguji keberadaan gugus karbonil bebas atau yang

biasa disebut dengan gula reduksi. Gugus karbonil didapatkan dari reaksi oksidasi

gugus aldehid dalam glukosa atau gugus keton dalam fruktosa. Selain reaksi

(26)

dinitrosalisilat (DNS) menjadi 3 – amino, 5 – asam nitrosalisilat. Reaksi yang

terjadi adalah sebagai berikut :

✓ Gugus aldehid



oksida si

gugus karbonil

✓ Asam 3,5 – dinitrosalisilat



reduksi

3 – amino, 5 – asam nitrosalisilat

Reaksi di atas menunjukkan bahwa 1 mol gula (gugus aldehid) akan

bereaksi dengan 1 mol asam 3,5 – dinitrosalisilat. Reaksi oksidasi glukosa dapat

dipengaruhi oleh oksigen terlarut, karena itu ditambahkan sulfit ke dalam larutan

pereaksi DNS untuk menyerap oksigen terlarut tersebut. Selain itu juga

(27)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan yang digunakan

Alat dan bahan yang dipergunakan dalam pelaksanaan penelitian ini ditunjukkan

dalam Tabel 3.1 dan Tabel 3.2 sebagai berikut.

Tabel 3. 1 Peralatan yang akan digunakan

No. Nama Alat Spesifikasi Jumlah

1. Spektrofotometer

UV-Tabel 3. 2 Bahan yang digunakan

No. Nama Bahan Spesifikasi Jumlah Sumber

1. Tepung sorgum

4. Aquades 20 Liter Toko Kimia (Brathachem)

5. Karbon aktif serbuk Teknis Toko Kimia

6. Kapur tohor (CaO) Teknis Toko Kimia

(28)

Dinitrosalisilat

Kegiatan Penelitian “Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung Sorgum Merah

Secara Hidrolisis Enzimatis” dengan bahan tepung sorgum merah yang

mempunyai ukuran 125 µm akan dilaksanakan dengan metode eksperimen secara

hidrolisis enzimatis. Proses pembuatan gula cair ada 2 tahapan utama yaitu proses

hidrolisis pati dan pemurnian gula cair. Hidrolisis pati yang meliputi proses

gelatinasi, likuifikasi, sakarifikasi, sedangkan pemurnian gula cair, meliputi

pemucatan, serta penyaringan.

3.2.1 Tahap Pertama (Persiapan Awal)

Tepung Sorgum Merah dianalisis terlebih dahulu kandungan kadar airnya.

Setelah itu, dilakukan pengubahan ukuran tepung sorgum merah dengan

menggunakan alat grinding & sizing dengan ukuran 125 µm. Tepung sorghum merah ditimbang sesuai dengan konsentrasi susbtrat 10%, 20%, 30%, dan 40%.

Berikut dibawah ini adalah kandungan tepung sorghum merah dan karakteristik

enzim α-amilase dan glukoamilase.

Tabel 3. 3 Kandungan Tepung Sorghum Merah

(29)

Tabel 3. 4 Karakteristik enzim yang digunakan

No Karakteristik Enzim Enzim

α-amilase Glukoamilase

1 Bentuk Cair Cair

2 Aktivitas Enzim 148,39(KNU/g) 293(AGU/g)

3 Densitas (g/ml) 1,244 g 1,155

4 Total viable count (/g) < 100 < 200 5 Bakteri Koliform (/g) < 4 < 4

3.2.2 Tahap kedua ( Pelaksanaan)

a) Proses Gelatinasi

Membuat suspensi pati sebagai substrat sebanyak 300 ml dengan variasi

konsentrasi 10% , 20%, 30% dan 40 (b/v) yang dipanaskan hingga suhu 50oC

sebagai proses gelatinasi hingga larutan mengental.

b) Proses Likuifikasi

Setelah proses gelatinisasi dilanjutkan dengan Likuifikasi suhu operasi diatur

90oC. Ditambahkan enzim α-amylase dengan variasi volume enzim 0,033 ppm ,

0,067 ppm dan 0,1 ppm , diaduk menggunakan magnetic stirer lalu pH diatur 6-6,4 dengan menambahkan kapur CaO jika diperlukan. Substrat menjadi

benar-benar cair dan berwarna coklat bening selama 1 jam dan disampling setiap 10

menit untuk dilakukan analisis kadar gula total menggunakan alat Refraktometer.

Sedangkan pada menit 30 dan 60 dilakukan analisis gula reduksi dengan uji DNS

menggunakan spektrofotometer Lalu setelah itu, suhu larutan kemudian

diturunkan hingga 60 C.

c) Proses Sakarifikasi

(30)

diaduk mengunakan magnetic stirer . Lalu dilakukan analisis kadar gula total menggunakan Refraktometer setiap 10 menit selama 2 jam. Disetiap 30 menit

sekali dan produk dilakukan analisis gula reduksi menggunakan spektrofotometer.

d) Pemurnian

Proses pemurnian gula reduksi dilakukan dengan proses pemucatan larutan.

Larutan hidrolisis dicampurkan dengan sedikit arang aktif dan dipanaskan hingga

suhu 80C selama 15 menit.

e) Penyaringan

Setelah proses pemucatan lalu dilakukan penyaringan. Campuran substrat dan

arang aktif selanjutnya disaring hingga diperoleh filtrat berwarna kuning muda.

Kadar gula reduksi dianalisis menggunakan metode spektrofotometri UV-VIS

(31)

Gambar 3. 1 Penelitian pembentukan gula reduksi dari tepung sorgum merah

3.3 Metode Penelitian

3.3.1 Metode Pengambilan Data

Pada proses likuifikasi, data sampel gula diambil setiap 10 menit sekali dalam

kurun waktu 1 jam dan 2 jam pada saat proses sakarafikasi untuk menganalisis

kadar gula total. Data pada setiap 30 menit sekali dari keseluruhan proses,

dianalisis untuk mengetahui kadar gula reduksi. Untuk produk, dilakukan Analisis Kadar air

Grinding & Sizing tepung sorgum merah menjadi 125 µm.

- Analisis %brix setiap 10 menit

sekali selama 1 jam

- - Ditambahkan enzim glukoamilase (0,033ppm, 0,067 ppm, 0,1 ppm)

- Analisis %brix setiap 10 menit

(32)

pengambilan sample untuk mengetahui karakteristik produk maka dianalisis

densitas dan pH nya.

3.3.2 Metode Analisis

Analisis yang dilakukan adalah analisis kandungan gula total menggunakan

metode refraktometer untuk mengetahui nilai %brix, analisis gula reduksi

menggunakan metode Uji DNS dengan alat Spektrofotometer UV-VIS dengan

ukuran gelombang 540 nm, analisis karakterstik produk yaitu dengan metode

piknometer untuk mengetahui massa jenis dan metode pH meter untuk

mengetahui nilai pH.

3.4 Kondisi Operasi

3.4.1 Kondisi Operasi Tetap

a) pH 6 untuk proses gelatinasi, likuifikasi dan sakarifikasi (semua proses)

b) Temperatur

3.4.2 Variasi Konsentrasi Substrat dan Enzim

Tabel 3. 5 Variasi Konsentrasi Substrat dan Enzim

(33)

3.5 Pengolahan Data

Data yang diolah meliputi perhitungan konsentrasi gula reduksi, perhitungan

standar glukosa, perhitungan kecepatan kerja enzim, memebuat grafik nilai %Brix

terhadap waktu, membuat kurva standar glukosa, membuat kurva konsentrasi gula

reduksi terhadap waktu, membuat kurva konsentrasi gula reduksi terhadap

konsentrasi substrat.

Berdasarkan pada Gambar 3.3 didapatkan garis lurus (intercept) sebesar y = 0,5559x digunakan untuk menentukan konsentrasi gula reduksi

Gambar 3. 2 Kurva Standar Glukosa

Tabel 3. 6 Data kinerja enzim

Konsentrasi substrat

Glukoamilase 23,681 39,024 7,004 32,131

(34)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Proses Hidrolisis Enzimatis

Pada proses hidrolisis pati terjadi menjadi glukosa melalui tiga tahapan,

yaitu gelatinisasi, likuifikasi, dan sakarifikasi. Proses gelatinasi terjadi pada saat

konsentrasi substrat yang dilarutkan dalam aquadest dipanaskan pada temperatur

50o_{C hingga mengental. Gelatinasi untuk merenggangkan ikatan-ikatan yang ada}

pada amilosa dan amilopektin sehingga lebih memudahkan enzim bekerja..

Pemecahan amilosa dan amilopektin yang terdapat pada tepung sorghum

merah menjadi gula reduksi (glukosa) terjadi melalui proses likufisasi dan

sakarafikasi yang terjadi selama tiga jam dengan variasi konsentrasi substrat dan

volume enzim. Sebagai batasan untuk proses hidrolisis (likufikasi dan

sakarafikasi) adalah waktu hidrolisis selama tiga jam.

Gula total dapat diukur menggunakan refraktometer untuk mengetahui

nilai %brixnya. Nilai brix diukur setiap 10 menit selama proses berlangsung.

Kenaikan konsentrasi gula total sebanding dengan pembentukan gula reduksi dari

proses hidrolisis tepung sorghum merah.

Pada proses likuifikasi dengan enzim α-amilase yang divariasikan volumenya

terjadi selama satu jam dengan temperatur 90oC. Hasil dari proses likufisasi dapat

ditinjau dari gambar dibawah ini.

Gambar 4. 1 Kurva Peningkatan Konsentrasi Gula Total pada proses likuifikasi dengan variasi konsentrasi substrat 10% dengan masing masing variasi konsentrasi Enzim

(35)

(36)

Gambar 4. 4 Kurva peningkatan konsentrasi gula total pada proses likuifikasi dengan variasi konsentrasi substrat 40% dengan masing-masing variasi konsentrasi enzim.

Berdasarkan gambar diatas, dapat dilihat bahwa untuk semua variasi enzim

diberbagai konsentrasi pada menit 10 nilai brix mulai meningkat. Peningkatan

nilai brix terjadi secara perlahan ini menunjukkan bahwa α-amilase dapat

mengubah pati sorgum merah dengan cepat karena aktivitas enzim yang tinggi.

Peningkatan konsentrasi gula total yang ditunjukkan dengan% brix sama dengan

kenaikan konsentrasi gula pereduksi (Permanasari, 2017).

Pada gambar 4.1 (a) nilai brix konstan pada 6-7%, (b) konstan pada 12%, (c)

konstan pada 16-17%, (d) nilai brix konstan pada 22%. Hal ini menunjukan

bahwa setiap konsentrasi substrat menghasilkan gula total cukup tinggi pada

proses lukifisasi dalam 10 menit pertama, dan akan meningkat hingga konstan

karena substrat (amilosa dan amilopektin) hampir habis pada larutan susbtrat

tersebut. Sedangkan untuk konsentrasi substrat terendah (a) total gula maksimum

terbentuk sampai brix 7% karena 10% merupakan konsentrasi substrat terendah

sehingga kandungan amilosa dan amilopektin yang menjdai glukosa juga paling

rendah. Selain itu konsentrasi enzim juga berpengaruh terhadap likuifikasi sebab

efektivas kerja enzim berbanding lurus dengan konsentrasi enzim, sehingga

semakin optimal kerja enzim, maka proses hidrolisis juga akan semakin cepat

(Jariyah, 2002).

Proses sakarafikasi terjadi pada saat proses likufisasi berakhir yaitu pada

(37)

yang bekerja yaitu menggunakan enzim glukoamilase. Pada proses sakarafikasi

tidak terjadi peningkatan yang signifikan dari total konsentrasi gula total. Hasil

menunjukkan bahwa kurva meningkat secara fluktuatif, tetapi masih dalam nilai

konstan, hal ini dapat disebabkan karena pengaruh suhu yang tidak seragam.

Meskipun praktikan telah mengatur suhu pada yang sama pada hotplate saat proses hidrolisis, tetapi pengaruh suhu dari lingkungan juga mempengaruhi.

Gambar 4. 5 Kurva peningkatan konsentrasi gula total pada proses sakarafikasi dengan variasi konsentrasi substrat 10% dengan masing-masing variasi konsentrasi enzim

(38)

4.2. Analisis Gula Reduksi menggunakan Uji DNS (Asam Dinitrosalisilat) Analisis gula reduksi dengan menggunakan spektrofotometer lebih akurat

dibandingkan dengan analisis menggunakan refraktometer, karena menggunakan

reagen. Reagen yang digunakan adalah DNA (Asam Dinitrosalisilat) atau biasa

disebut dengan uji DNS, metode ini digunakan untuk menguji keberadaan gugus

karbonil bebas atau yang biasa disebut dengan gula reduksi.(Miller,1959)

sehingga dapat diketahui konsentrasi glukosa yang didapatkan.

(39)

Hasil dari analisis gula reduksi menggunakan spektrofotometer dapat dilihat pada

dibawah ini.

Gambar 4. 9 Kurva Peningkatan Konsentrasi gula reduksi dengan variasi konsentrasi substrat 10 % dan variasi volume enzim

(40)

Gambar 4. 12 Kurva Peningkatan Konsentrasi gula reduksi dengan variasi konsentrasi substrat 40% dan variasi volume enzim

Berdasarkan gambar diatas terjadi peningkatan gula reduksi secara

signifikan di setiap konsentrasi. Kinerja enzim bekerja dengan konsentrasi

substrat dengan mendegradasi amilosa dan amilopektin menjadi glukosa.

(41)

Peningkatan gula reduksi pada menit 60 (likuifikasi) hingga 90 (sakarafikasi)

terjadi peningkatan yang cukup tinggi yaitu pada saat proses sakarafikasi. Hal ini

terajadi karena pada proses sakarafikasi dengan menggunanakan enzim

glukoamilase dapat memotong ikatan α-1,4 dan α-1,6 pada amilosa dan

amilokpetin menjadi molekul-molekul glukosa bebas.

Proses lukifikasi menggunakan bantuan enzim α-amilase, dimana enzim

ini bekerja dengan memecahkan ikatan α-(1,4)-glikosida dari bagian dalam secara

acak pada amilosa maupun amilopektin. Sedangkan pada proses sakarafikasi

dengan bantuan enzim glukoamilase dapat memotong ikatan α-1,4 pada pati. Disamping itu glukoamilase juga dapat memotong ikatan α-1,6, sehingga molekul-molekul pati dapat dikonversikan menjadi molekul-molekul glukosa

bebas.(Winarno, 1995)

4.3 Kandungan Gula Reduksi Pada Hasil Akhir

Gambar 4. 13 Grafik Peningkatan Gula Reduksi Pada Hasil Akhir

Berdasarkan Gambar 4.13 Konsentrasi gula reduksi tertinggi dihasilkan

oleh konsentrasi substrat 40% dan terendah 10%. Semakin tinggi konsentrasi

substrat semakin tinggi produk yang dihasilkan, produk yang paling tinggi adalah

(42)

amilokleptin lebih sedikit dan larutan sangat encer karena banyak mengandung

air.

Dapat dilihat perbedaan nilai konsentrasi gula yang dihasilkan dari tabel

diatas pada konsentrasi substrat 10% konsentrasi gula reduksi rata rata 81 g/l

untuk konsentrasi substrat 20% rata rata konsentrasi gula reduksi 135 g/l kenaikan

konsentrasi gula yang dihasilkan sekitar 45%. Tetapi untuk selanjutnya pada

konsentrasi 30% dan 40% konsentrasi gula rata rata yang dihasilkan adalah 138

g/l dan 144 g/l. Kenaikan konsentrasi gula reduksi pada konsentrasi substrat 20%,

30% dan 40% tidak terlalu signifikan. Sehingga, dengan konsentrasi substrat 20%

dapat menghasilkan produk yang tinggi karena ditinjau dari segi ekonomis

perbedaanya dengan konsentrasi substrat 40% tidak terlalu tinggi. Bertambahnya

konsentrasi substrat tidak menyebabkan bertambahya konsentrasi kompleks enzim

substrat, sehingga produk reaksi tidak bertambah besar (Poedjadi, 1994). Dapat

dikatakan bahwa semakin banyak volume enzim tidak menentukan menghasilkan

produk paling besar karena produk yang dihasilkan lebih berpengaruh pada

konsentrasi substrat.

Kemampuan enzim paling baik adalah 0,067 ppm karena produk paling

tinggi pada konsentrasi enzim 0,067 ppm. Tetapi untuk kecepatan hidrolisis yang

paling baik adalah 0,1 ppm. Semakin banyak enzim laju hidrolisis semakin cepat,

tetapi tidak selalu menghasilkan produk yang paling tinggi. Pada proses hidrolisis

aktivias enzim berpengaruh pada produksi gula reduski. Semakin tinggi

konsentrasi enzim maka kecepatan reaksi akan meningkat hingga batas

konsentrasi tertentu. Namun, hasil hidrolisis substrat akan konstan dengan

naiknya konsentrasi enzim. Hal ini disebabkan penambahan enzim sudah tidak

efektif lagi (Reed, 1975).

Laju aktivitas enzim akan meningkat dengan meningkatnya kadar substrat

sampai suatu titik. Sekali enzim jenuh dengan substrat, penambahan kadar

(43)

4.4 Analisis Karakteristik Produk

Tabel 4. 1 Analisis data karakteristik produk

Konsentrasi Volume enzim

pemucatan dan penyaringan, pH tidak dilakukan pengukuran kembali. pada proses

pemucatan ditambahkan dengan karbon aktif, setelah ditambahkan karbon aktif

yang dapat menurunkan nilai pH, sehingga pH akhir yang yaitu pada rentang

4,6-5,2.

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa dengan bertambahnya konsentrasi

substrat dan enzim, bertambah juga densitasnya. Densitas yang terbesar adalah

1,104 g/cm3dengan konstrasi substrat yaitu 40% dan volume enzim 0,1 ppm.

Densitas yang paling besar ini menunjukan terbentuknya gula cair yang lebih

besar karena semakin tinggi massa jenis suatu benda, maka semakin besar pula

massa setiap volumenya Dibandingkan dengan konsentrasi substrat dan volume

(44)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat disimpulkan :

1. Dari range konsentrasi substrat 10%-40%, konsentrasi gula reduksi

tertinggi diperoleh pada konsentrasi substrat 40% dengan volume enzim

0,067 ppm sebesar 115,7384 g/l.

2. Kerja enzim yang paling baik adalah pada volume 0,067 pada proses

likuifikasi ppm tidak pada 0,1 ppm

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan untuk memperbaiki penelitian ini untuk penelitian

selanjutnya adalah:

1. Untuk mengetahui gula reduksi tidak perlu mengukur nilai brix

menggunakan refraktometer, tetapi langsung di ukur nilai gula reduksi

dengan menggunakan spektrofotometer dengan reagen DNS.

2. Pada saat proses pemucatan, sebaiknya pH di ukur sehingga produk gula

cair tetap terjaga pada rentang 6-6,4. Untuk hasil yang dapat lebih

terpantau sebaiknya pengukuran pH juga dilakukaan sebelum proses

likuifikasi.

3. Penelitian selanjutnya disarankan dengan range konsentrasi substrat

(45)

DAFTAR PUSTAKA

Goodfrey, T and S. West. 1996. Industrial Enzymology Second Edition. Macmillan Press Ltd. London.

Herawati, Heny. 2011. Potensi Pengembangan Produk Pati Tahan Cerna sebagai

Pangan Fungsional. Jurnal Litbang Pertanian, 30(1), 2011. Balai

Pengkajian Teknologi Pertanian, Jawa Tengah

Hidayanto, Eko., Rofiq, Abdul., Sugito, Heri., 2010. Aplikasi Portable Brix Meter

untuk Pengukuran Indeks Bias. Vol. 13, No. 4, hal 113 – 118. Undip.

Semarang.

Imaningsih, Nelis. 2012. Profil Gelatinisasi Beberapa Formulasi

Tepung-tepungan. Untuk Pendugaan Sifat Pemasakan. Penel Gizi Makan 2012,

35(1): 13-22.

Jariyah. 2002. Analisis Komponen Gula Pada Sirup Maltosa Hasil Hidrolisis Pati

Garut Secara Enzimatis. Tesis. UB. Malang.

Kinanti, Langen. 2017.Praktikum Analisis Kadar Gula Reduksi, Kadar Gula Total

dan Kadar Pati.Jurnal Fakultas Teknologi Industri Pertanian Universitas

Padjajaran

Kunamneni, A., Permaul, K., dan Singh, S. 2005. Amylase production in solid state fermentation by the thermophilic fungus Thermomyces lanuginosus, Journal of Bioscience and Bioengineering. Vol. 100 (2): 168-171.

Lehninger, A. L., 1982, Dasar-dasar Biokimia, Jlilid 1, Alih bahasa, Maggi

Thenawijaya, Erlangga, Jakarta.

Mahartantri, L., 2005. Pembuatan Glukosa Kasar dari Pati Beberapa

Varietas/Klon Ubi Jalar (Ipomea batatas l.) Secara Hidrolisis Enzimatis.

Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil Pertanian. Unibraw.

Miller, G.L., 1958. Use of Dinitrosalicylic Acid Reagent for Determination of Reducing Sugar. Analytical Chemistry - ANAL CHEM , vol. 31, no. 3, pp. 426-428.

(46)

Misset, O. 2003. Xylose (Glucose) Isomerase. In J.R. Whitaker., A.G.J. Voragen., and D.W.S. Wong (ed). Handbook of Food Enzymology. Marcell

Dekker, Inc. New York.

Mitsuiki S, Mukaea K, Sakai M, Goto M, Hayashida S, Furukawa K. 2005. Comparative Characterization of Raw Starch Hydrolizing α Amylase from Various Bacillus Strains. J. Enzmic Tech 37, 410-416.

Norman H, and Vang. 2001. Enzymatic Preparation of Glucose Syrup from Starch. United State Patent. 6.267.826.

Permanasari, Ayu R., Yulistiani, Fitria. 2015. “Pembuatan Gula Cair Dari Pati Singkong Dengan Menggunakan Hidrolisis Enzimatis” Jurnal Fluida Teknik Kimia Polban.

Permanasari A R, Yulistiani F, Djenar N S. 2017. Liquid Sugar Production From Red Sorghum Starch As Raw Material To Produce High Fructose Syrup (HFS). Advanced Science Letters Volume 23 Number 6 June 2017 American Scientific Publishers pp: 5775-5779.

Permanasari, Ayu R., Yulistiani, Fitria.,2017.Production of High Fructose Syrup by Enzymatic Hydrolysis in Various Enzyme and Substrate Concentration of Red Sorghum Starch.

Permanasari A R, Yulistiani F, Purnama R W, Widjaja T, Gunawan S. 2017. The Effect of Enzyme and Substrate Concentration on the Fructose Syrup Production by Enzymatice Hydrolysis. Unpublished.

Poedjiadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia (Edisi Revisi). UI Press. Jakarta. 476

hlm.

Rahmawati, A.Y., Sutrisno, A. 2015 Hidrolisis Tepung Ubi Jalar Ungu (Ipomea Batatas L.) Secara Enzimatis Menjadi Sirup Glukosa Fungsional: Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol. 3 No 3 p.1152-1159.

Reed, G. 1975. Enzymes in Food Processing. Academic Press. New York. 212. Richardson, T.H, Tan, X., Frey, G., Callen, W., Cabell, M., Lam, D. Macomber,

(47)

Risnoyatiningsih, Sri., 2011, “Hidrolisis Pati Ubi Jalar Kuning Menjadi Glukosa Secara Enzimatis”, UPN Veteran Jawa Timur: Jurnal Teknik Kimia Vol.5, N0.2.

Robi’a, Sutrisno, Aji., 2015, “Karakteristik Sirup Glukosa Dari Tepung Ubi Ungu (Kajian Suhu Likuifikasi Dan Konsentrasi Α-Amilase)”, Kajian Pustaka. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol. 3 No 4 p.1531-1537.

Rohman, A., Soemantri. 2007. Analisis Makanan. Universitas Gadjah Mada, Jawa

Tengah.

Ruiz, Monica I., Shancez, Clara I., Torres, Rodrigo G., Molina, Daniel R., 2011, “Enzymatic Hydrolysis of Cassava Starch for Production of Bioethanol with a Colombian Wild Yeast Strain”, Brazil: J. Braz. Chem. Soc., Vol. 22, No. 12, 2337-2343.

Selviana. 2014. Pengaruh Konsentrasi Enzim Selulase, Α–Amilase Dan Glukoamilase Terhadap Kadar Gula Reduksi Dari Onggok. Bandar

Lampung : Universitas Lampung.

Sirappa, M.P. 2003.Prospek pengembangan sorgum di Indonesia sebagai

komoditas alternatif untuk pangan, pakan, dan industri.Jurnal Litbang

Pertanian 22(4):133-140.

Shahib, N. 2005. Biologi Molekular Medik I. Unpad Press. Bandung

Sivaramakrishnan S, Gangadaran D, Nampoothiri K.M, Soccol C.R, Pandey A.

2006. α-Amylase From Microbial Sources An Overview on Recent Developments. Journal of Food Technology and Biotechnology 44 : 2, 173–184.

Standar Nasional Indonesia. 1992. SNI 01-2978-1992 - Sirup Glukosa. Pusat Standardisasi Industri Departemen Perindustrian.

Suarni dan I.U. Firmansyah. 2005, “Potensi sorgum varietas unggul sebagai bahan pangan untuk menunjang agroindustry”, Prosiding Lokakarya Nasional BPTP Lampung, Universitas Lampung. p.541-546.

Suarni, 2012, “Potensi Sorgum sebagai Bahan Pangan Fungsional”, IPTEK TANAMAN PANGAN VOL. 7 NO. 1 (58-66).

(48)

Storage Root of Purple-Fleshed Sweet Potato, Ipomoea batatas L.” Journal of Biomedicine and Biotechnology.2004:5. 279–286.

Triyono, Agus., 2008, Karakteristik Gula Glukosa Dari Hasil Hidrolisis Pati Ubi

Jalar (Ipomoea Batatas, L.) Dalam Upaya Pemanfaatan Pati Umbi –

Umbian, Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2008 Bidang Teknik

Kimia dan Tekstil (B7-B1).

Volk WA and MF Wheeler. 1988. Mikrobiologi Dasar. Jilid 1. S Adisoemarto (Ed.). Erlangga, Jakarta. Terjemahan dari Basic Microbiology 5* Ed. Whitehurts, R.J. and B.A. Law. 2002. Enzymes in Food Technology. Sheffield

Academic Press. Canada.

Winarno, F.G dan Fardianz, S. 1984. Biofermentasi dan Biosintesa Protein.

Penerbit Angkasa. Bandung.

Winarno, 1995, “Enzim Pangan”, Penerbit PT Gramedia Utama, Jakarta

(49)

(50)

LAMPIRAN A

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

(51)

BIODATA MAHASISWA

Nama : Mira Auliya Tsaqila

NIM : 141424021

Kelas : 4A D4-Teknik Kimia Produksi Bersih

Alamat : kp. Kepuh kelapa 2. RT01/RW17. Karangpawitan.

Karawang 41315

No. Hp : 085846683557

Email : miratsaqila@gmail.com

Judul Tugas Akhir : Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk

Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung

Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis

Dosen Pembimbing : Ayu Ratna Permanasari, ST., MT.

Mahasiswa yang melaksanakan TA

(52)

BIODATA MAHASISWA

Nama : Dahliana Alami

NIM : 141424008

Kelas : 4A D4-Teknik Kimia Produksi Bersih

Alamat : Desa Mekarsari RT 02/01 Kecamatan Jatisari, Kabupaten

Karawang 41374

No. Hp : 089649877440

Email : dahlianalami@gmail.com

Judul Tugas Akhir : Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk

Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung

Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis

Dosen Pembimbing : Ayu Ratna Permanasari, ST., MT.

Mahasiswa yang melaksanakan TA

(53)

LAMPIRAN B

(54)

Prosedur Penelitian

1. Analisis Kadar Glukosa menggunakan DNS

Langkah-langkah yang dilakukan untuk analisa kadar gula reduksi :

A. Prosedur Pembuatan Larutan Standar Glukosa

1. Membuat larutan persediaan dengan cara mencampurkan 0,1 g glukosa dalam 100

mL aquadest.

2. Membuat larutan standar glukosa dengan mengencerkan larutan persediaan (1)

dengan pengenceran 0:5, 1:4, 2:3, 3:2, 4:1, 5:0

B. Prosedur Pembuatan Larutan DNS

1. Melarutkan 16 g NaOH dalam 200 mL aquades, kemudian ditambahkan 10 g

larutan DNS dan diaduk menggunakan stirrer sampai benar-benar larut.

2. Melarutkan 30 g NaK-tartrat dan 8 g Na-metabisulfit kedalam 500 ml aquadest.

3. Mencampurkan larutan (1) dengan (2) dan ditambahkan aquades sampai 1000 mL.

C. Prosedur Pembuatan Kurva Standar Glukosa

1. Mencampurkan 2 mL larutan persediaan yang mengandung glukosa dengan 3 mL

larutan DNS.

2. Memanaskan campuran dalam air mendidih selama 15 menit.

3. Mendinginkan campuran (2) menggunakan es atau air mengalir.

4. Mengulangi langkah (1) – (3) untuk konsentrasi larutan glukosa berbeda.

5. Mengukur dan mencatat absorbansi pada spektrophotometer UV-VIS dengan

panjang gelombang 540 nm.

6. Membuat grafik dengan memplot antara kadar glukosa sebagai gula reduksi dengan

absorbansi.

D. Prosedur Pembuatan Larutan Blanko

1. Mencampurkan 2 mL aquades dengan 3 mL larutan DNS.

2. Memanaskan campuran dalam air mendidih selama 5 menit.

E. Prosedur Analisis Sampel

1. Mencampurkan larutan sampel yang telah diencerkan 200 kali menggunakan

aquades dengan 3 mL larutan DNS.

(55)

4. Mengulangi langkah (1) – (3) untuk sampel yang berbeda.

5. Mengukur dan mencatat absorbansi pada spektrophotometer dengan panjang

gelombang 540 nm.

6. Mensubstitusi absorbansi yang diperoleh dengan persamaan dari kurva standar

glukosa.

Analisis Hasil

Analisis dilakukan terhadap gula reduksi, meliputi :

a. Analisis gula total dan gula reduksi hasil pada proses likuifikasi dan

sakarifikasi menggunakan alat Refraktometer.

b. Analisis kadar gula reduksi pada produk akhir gula cair menggunakan pereaksi

DNS dan diukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer UV-VIS.

c. Analisis karakteristik produk akhir gula reduksi yaitu berat jenis menggunakan

(56)

LAMPIRAN C

HASIL PENELITIAN DAN

(57)

1. Penentuan Gula Total (%Brix) menggunakan Refraktometer

Tabel B.1 Data %Brix Konsentrasi Substrat 10%

%Brix

(58)

140 12 12,1 13

150 12,2 12,3 12,4

160 12 12 12,8

170 11,6 11,8 12,8

180 12 12,2 12,8

%Brix

(59)

80 20,9 22,3 22,4

Tabel B.5 Data Standar Glukosa

No Glukosa Aquades Absorbansi Konsentrasi (g/L)

1 0 5 0,002 0

2 1 4 0,406 0,2

3 2 3 0,787 0,4

4 3 2 1,008 0,6

• Perhitungan Penentuan Standar Glukosa Gula = 0,1 gram

3. Penentuan Gula Reduksi Menggunakan Uji DNS

Tabel B.6 Analisis Glukosa Pada Konsentrasi Substrat 10%

Menit Absorbansi Konsentrasi glukosa (g/l)

0,033 ppm 0,067 ppm 0,1 ppm 0,033 ppm 0,067 ppm 0,1 ppm 30 0,236 0,264 0,287 26,23848 29,35152 31,90866 60 0,239 0,288 0,333 26,57202 32,01984 37,02294

(60)

120 0,458 0,71 0,471 50,92044 78,9378 52,36578 150 0,503 0,484 0,538 55,92354 53,81112 59,81484 180 0,519 0,501 0,576 57,70242 55,70118 64,03968

Hasil 0,57 0,575 0,582 63,3726 63,9285 64,70676

Menit Absorbansi Konsentrasi gula (g/l)

Menit Absorbansi Konsentrasi Gula (g/l)

0,033 ppm 0,067 ppm 0,1 ppm 0,033 ppm 0,067 ppm 0,1 ppm

Menit Absorbansi Konsentrasi Gula (g/l)

(61)

• Perhitungan Menentukan Konsentrasi Gula (g/l)

Dari kurva standar glukosa didapatkan intersep sebesar y = 0,5559x

Contoh :

- Konsentrasi Substrat 40%

Pengenceran : 200x

Waktu : 30 menit

Volume Enzim : 0,033 ppm

Absorbansi : 0,537

Konsentrasi Gula y = 0,5559 (g/l) x 0,537

= 0,3807x 200

= 59,70366 g/l

Tabel B.10 Data Konsentrasi Gula (g/l) hasil

konsentrasi enzim

Konsentrasi Gula (g/l)

10% 20% 30% 40%

(62)

LAMPIRAN D

(63)

No. Gambar Keterangan

1. Tepung Sorghum

dihaluskan terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke sieve shaker dan diambil ukuran partikel 125 µm.

2. Tepung sorgum

berukuran 125 µm ditimbang terlebih dahulu sebelum memasuki proses selanjutnya.

TA Dahliana (141424008) & Mira (141424021)

LAPORAN TUGAS AKHIR

POLBAN

PROGRAM STUDI DIV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH

JURUSAN TEKNIK KIMIA

.





LAMPIRAN A

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

LAMPIRAN B

LAMPIRAN C

HASIL PENELITIAN DAN

LAMPIRAN D

LAMPIRAN E

LAMPIRAN F

LAMPIRAN G

Pengaruh Konsentrasi Substrat dan Enzim Terhadap Produk

Gula Reduksi Pada Pembuatan Gula Cair dari Tepung

Sorgum Merah Secara Hidrolisis Enzimatis

19

%

14

%

4

%

10

%

Submitted to Politeknik Negeri Bandung

1

5

%

Kwan, Alice M., Alexander G. Fung, Peter A.

2

Jansen, Michael Schivo, Nicholas J. Kenyon,

Jean-Pierre Delplanque, and Cristina E. Davis.

"Personal Lung Function Monitoring Devices for

Asthma Patients", IEEE Sensors Journal, 2015.

3

%

repository.uinjkt.ac.id

3

repository.usu.ac.id

4

2

%

eprints.uns.ac.id

5

1

%

www.scribd.com

6

1

%

obvil.paris-sorbonne.fr

7 Internet Source

1

%

eprints.upnyk.ac.id

8

<

1

%

dokumen.tips

9

<

1

%

digilib.unimed.ac.id

10

<

1

%

repository.ipb.ac.id

11

perpustakaan.untirta.ac.id

12

<

1

%

_%

_%