SINTESIS PATI POSFAT DARI PATI SUKUN (Artocarpus communis) MELALUI REAKSI
IKAT SILANG MENGGUNAKAN Na
2HPO
4-NaH
2PO
4SKRIPSI
TENGKU NUR ATIKA MAMNUN 160822026
PROGRAM STUDI S 1 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2019
SINTESIS PATI POSFAT DARI PATI SUKUN (Artocarpus communis) MELALUI REAKSI
IKAT SILANG MENGGUNAKAN Na
2HPO
4-NaH
2PO
4SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas akhir dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
TENGKU NUR ATIKA MAMNUN 160822026
PROGRAM STUDI S 1 KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2019
PERNYATAAN ORISINALITAS
SINTESIS PATI POSFAT DARI PATI SUKUN (Artocarpus communis) MELALUI REAKSI
IKAT SILANG MENGGUNAKAN Na
2HPO
4-NaH
2PO
4SKRIPSI
Saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil karya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya
Medan, 10 Januari 2019
Tengku Nur Atika Mamnun 160822026
PENGESAHAN SKRIPSI
Judul : SINTESIS PATI POSFAT DARI PATI SUKUN
(Artocarpus communis) MELALUI REAKSI IKAT SILANG MENGGUNAKAN
Na2HPO4-NaH2PO4
Kategori : Skripsi
Nama : Tengku Nur Atika Mamnun
Nomor Induk Mahasiswa : 160822028
Program Studi : Sarjana Ilmu Kimia
Fakultas : MIPA – Universitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, 10 Januari 2019
Ketua Program Studi Pembimbing,
Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si NIP. 197404051999032001 NIP. 197404051999032001
SINTESIS PATI POSFAT DARI PATI SUKUN (Artocarpus communis) MELALUI REAKSI
IKAT SILANG MENGGUNAKAN Na2HPO4-NaH
2PO
4ABSTRAK
Reaksi ikat silang antara pati sukun (Artocarpus communis) dan Na2HPO4-NaH2PO4
dengan variasi perbandingan volume 4:1; 3:2; 2,5:2,5; 2:3; 1:4 (v/v) untuk menghasilkan pati posfat telah dilakukan. Hasil sintesis diidentifikasi gugus fungsi dengan spektroskopi FT – IR dan dihitung derajat substitusinya (DS). Terbentuknya pati ikat silang posfat didukung oleh data spektrum FT – IR dengan munculnya frekuensi vibrasi P-O-C pada daerah bilangan gelombang 763 cm-1 dan 1018 cm-1. Derajat substitusi untuk variasi perbandingan volume Na2HPO4-NaH2PO4 4:1; 3:2;
2,5:2,5; 2:3 dan 1:4 berturut – turut adalah 0,3731, 0,3738, 0,3669, 0,3659 dan 0,3598. Pati ikat silang yang memiliki DS tertinggi yaitu 0,3738 pada perbandingan volume 3:2, diuji morfologi permukaan dan diuji kekuatan swelling. Hasil uji morfologi menunjukkan perbedaan dimana pada pati posfat bentuk granula lebih rapat sedangkan pada pati sukun bentuk granula lebih renggang. Hasil uji swelling dengan variasi waktu absorbsi 6, 12, 24, 48, 72 jam masing – masing yaitu 0,3622%, 0,4396%, 0,6182%, 0,9999%, dan 1,6230%.
Kata Kunci : Pati sukun, ikat silang, Na2HPO4-NaH2PO4.
SYNTHESIS OF PHOSPHATE STARCH FROM BREADFRUIT STARCH (Artocarpus communis)
THROUGH CROSS-LINKING REACTION WITH Na
2HPO
4-NaH
2PO
4ABSTRACT
Crosslinking reaction between breadfruit starch (Artocarpus communis) and Na2HPO4-NaH2PO4 with a variation of volume ratio 4: 1; 3: 2; 2.5: 2.5; 2: 3; 1: 4 (v / v) to produce phosphate starch has been done. The functional results were identified by functional groups by FT-IR spectroscopy and calculated the degree of substitution (DS). The formation of phosphate cross-linked starch is supported by FT-IR spectrum data with the emergence of the P-O-C vibration frequency in the wave number area 763 cm-1 and 1018 cm-1. Degree of substitution for variations in the volume ratio of Na2HPO4-NaH2PO4 4: 1; 3: 2; 2.5: 2.5; 2: 3 and 1: 4 respectively 0.3731, 0.3738, 0.3669, 0.3659 and 0.3598. Crosslinked starch which has the highest DS is 0.3738 at a volume ratio of 3: 2, tested for surface morphology and swelling strength. The morphological test results show differences in which the phosphate starch granules form more tightly while in breadfruit starch the form of granules is more tenuous. The results of the swelling test with variations in absorption time of 6, 12, 24, 48, 72 hours were 0.3622%, 0.4396%, 0.6182%, 0.9999%, and 1.6230%, respectively.
Keywords : Breadfruit starch, crosslinking, Na2HPO4-NaH2PO4.
PENGHARGAAN
Bismillahirrahmanirrahim
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk untuk menyelesaikan pendidikan sarjana sains di FMIPA USU. Dalam pelaksanaan penelitian hingga menyelesaikan skripsi ini, penulis menyadari banyak mendapat bantuan, motivasi dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu pada kese patan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :
Bapak Dr. Kerista Sebayang, M.S selaku Dekan FMIPA USU, Ibu Dr. Cut Fatimah Zuhra, M.Si selaku Ketua Departemen Kimia FMIPA USU dan sebagai pembimbing. Bapak Prof. Dr. Jamaran Kaban, M.Sc selaku Ketua Bidang Kimia Organik FMIPA USU. Kepala Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU Bapak Dr.
Mimpin Ginting, M.S beserta Dosen dan Staff Laboratorium Kimia FMIPA USU.
Seluruh Dosen Departemen Kimia FMIPA USU yang telah memberikan waktunya untuk memberi bimbingan selama Penulis mengikuti kuliah di Departremen Kimia FMIPA USU. Sahabat penulis yaitu PARBADA GROUP yang telah banyak membantu penulis selama kuliah dan seluruh Asisten Laboratorium Kimia Organik , serta teman-teman stambuk 2016 .
Secara khusus, penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua penulis, Ayah tersayang Tengku Ferialdin Kamil dan ibu Tersayang Biranaini serta adik-adik tercinta Tengku Muhammad Biyazid dan Tengku Padrap Alrasyid yang senantiasa memberikan doa dan dukungan moril dan materil hingga akhirnya penulis menyelesaikan studi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis mengharapkan saran yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.
Akhir kata penulis berharap semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan ilmu pengetahuan alam . Tuhan memberkati kita semua.
Medan, 10 Januari 2019
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
PENGESAHAN SKRIPSI i
ABSTRAK ii
ABSTRACK iii
PENGHARGAAN iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vi
DAFTAR GAMBAR ix
DAFTAR LAMPIRAN x
DAFTAR SINGKATAN xi
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1. 1 Latar Belakang 1
1. 2 Permasalahan 2
1. 3 Tujuan Penelitian 2
1. 4 Manfaat Penelitian 3
1. 5 Metodologi Penelitian 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4
2. 1 Buah Sukun 4
2. 2 Pati 5
2. 3 Pati Termodifikasi 8
2. 3. 1 Modifikasi Pati Metode Fisika 9 2. 3. 2 Modifikasi Pati Metode Kimia 9 2. 3. 3 Modifikasi Pati Metode Enzimatis 10 2. 3. 4 Modifikasi Pati Metode Genetika 10
2. 4 Metode Ikat Silang 13
2. 5 Pati Posfat 14
2. 6 Na2HPO4-NaH2PO4 15
2. 7 Karakterisasi Pati ikat silang 16
2. 8. 1 Fourier Transform Infrared (FT-IR) 16
2. 8. 2 Swelling power 17
2. 8. 3 Scanning Electron Microscopy (SEM) 17
BAB 3 METODE PENELITIAN 19
3. 1 Waktu dan Tempat 19
3. 2 Alat dan Bahan 19
3. 3 Prosedur Penelitian 19
3. 3. 1 Isolasi Pati dari Sukun 19
3. 3. 2 Pembuatan Larutan 20
3. 3. 2. 1 Pembuatan Larutan Na2HPO4 0,1 M 20
3. 3. 2. 2 Pembuatan Larutan NaH2PO4 0,1 M 20
3. 3. 2. 3 Pembuatan HCl 25% 20
3. 3. 2. 4 Pembuatan Larutan Standar 20 3. 3. 3 Pembuatan Pati Ikat Silang 21 3. 3. 4 Penentuan Derajat Substitusi (DS) 21 3. 3. 5 Penentuan Derajat Menggembang (Swelling Power) 22
3. 3. 6 Analisa FT-IR 22
3. 3. 7 Analisa SEM 22
3.4 Bagan Penelitian 23
3.4.1 Isolasi Pati Sukun 23
3.4.2 Pembuatan Pati Ikat Silang Posfat 24
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 25
4. 1 Isolasi Pati dari Buah Sukun 25
4. 2 Pati Posfat 26
4. 3 Persen Posfat dan Derajat Substitusi 31 4. 4 Uji Morfologi Permukaan menggunakan Scanning 32
Electron Microscope (SEM)
4. 5 Penentuan Derajat Mengembang (Swelling Power) 33
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 37
5.1 Kesimpulan 37
5.2 Saran 37
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2. 1 Kandungan Gizi Buah Sukun 5 2. 2 Tipe Pati Termodifikasi Serta Sifat dan 8
Pemanfaatan nya untuk pangan
4. 1 Perbedaan Nilai Bilangan Gelombang antara 32
Pati Sukun dan Pati Posfatyang Dibuat dengan Variasi Perbandingan Volume Na2HPO4 0,1 M
dan NaH2PO4 0,1 M
4. 2 Hasil penentuan Derajat Substitusi Variasi 33 perbandingan pengikat silang
4. 2 Hasil Penentuan Swelling power pati sukun 35 dan pati ikat silang posfat
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar
2. 1 Foto Buah Sukun 5
2. 2 Struktur Kimia Amilosa dan Amilopektin 7 2. 3 Reaksi Ikat Silang Pati dengan Trinatrium 13
TriMetaposfat dan Epiklorohidrin
2. 3 Struktur Kimia Beberapa Pengikat Silang Pati 13 STMP, POCl3 dan EPI
2. 4 Struktrur Kimia NaH2PO4 dan Na2HPO4 15
4. 1 Spektrum FT – IR Pati Sukun 25
4. 2 Prediksi Mekanisme Reaksi 28
Pembentukan Pati Posfat
4. 3 Spektrum FT – IR Pati Posfat 4:1 29
4. 4 Spektrum FT – IR Pati Posfat 3:2 29
4. 5 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2,5:2,5 30
4. 6 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2:3 30
4. 7 Spektrum FT – IR Pati Posfat 1:4 31
4. 8 Grafik Perbandingan FT – IR dari Pati 32
Sukun dan Pati Ikat Silang Posfat variasi Perbandingan Volume Pengikat Silang
4. 9 Morfologi Permukaan Pati Sukun 34
(Perbesaran 2000 kali)
4. 10 Morfologi Permukaan Pati Posfat 34
(Perbesaran 2000 kali)
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
1 Perhitungan Larutan Standar 40
2 Perhitungan Persen Posfat dan Derajat 41
Substitusi (DS)
3 Perhitungan Kekuatan Swelling 45
4 Hasil SEM (Scanning Electron Microscope) 47
Pati Sukun
5 Hasil SEM (Scanning Electron Microscope) 48
Pati Posfat
DAFTAR SINGKATAN
FT – IR = Fourier Transform – Infra Red SEM = Scanning Electron Microscope UV – Vis = Ultra Violet – Visible
PTSF = Pati Taut Silang Posfat
g = gram
mg = milligram
mL = milliliter
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai atom C –nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas (Winarno, 2010). Dalam pangan mentah, pati tersebut terdapat dalam butiran yang kalau dipanaskan dalam air, mengambang dan pecah (Suhardjo dkk, 1986).
Buah sukun mengandung zat gizi utama yang dibutuhkan oleh tubuh manusia seperti karbohidrat, protein dan lain-lain (Widoyoko dkk, 2010). Buah sukun merupakan salah satu sumber penghasil pati yang cukup populer dan dikembangkan di Indonesia. Tanaman sukun tumbuh dari dataran rendah hingga dataran tinggi 700 m di atas permukaan laut, dengan suhu antar 21-33oC dan curah hujan sekitar 1500- 2500 mm/tahun. Pati yang diperoleh dari buah sukun menghasilkan 18,5 g/100 g dengan kemurnian 98,86% dan kandungan amilosa 27,68% dan kandungan amilopektin 72,32% (Rincom et al, 2004).
Pati termodifikasi adalah pati yang gugus hidroksilnya telah diubah lewat suatu reaksi kimia atau dengan mengganggu struktur asalnya (Fathuri dkk, 2009).
Modifikasi pati bertujuan mengubah sifat kimia dan sifat fisik pati secara alami, yaitu dengan cara memotong struktur molekul, menyusun kembali struktur molekul, oksidasi, atau substitusi gugus kimia pada molekul pati (Herawati, 2010) .
Pati ikatan silang diperoleh dengan cara perlakuan kimia yaitu dengan penambahan cross-linking agent yang dapat menyebabkan terbentuknya ikatan- ikatan (jembatan) baru antar molekul didalam pati itu sendiri atau diantara molekul pati yang satu dengan molekul pati yang lain. Metode ikat silang di dapat dengan mereaksikan pati dengan senyawa bi- atau polifungsional yang dapat bereaksi dengan gugus hidroksil pada struktur amilosa dan amilopektin sehingga membentuk ikatan silang yang menghubungkan satu molekul pati dengan molekul pati lainnya.
Jika pati terikat silang dipanaskan didalam air, granula akan mengembang dan ikatan
hidrogen nya akan melemah namun ikatan silang tidak terpengaruh, sehingga granula pati yang mengembang dapat dipertahankan (Zuhra dkk, 2016). Pati taut silang fosfat (PTSF) merupakan salah satu tipe pati termodifiksai paling banyak disintesis untuk keperluan industri (Blennow et al, 2002).
Salah satu reagen ikat silang terbaru yaitu Na2HPO4-NaH2PO4. Kelebihan Na2HPO4-NaH2PO4 yaitu murah, tidak toksik dan amfoter. Hal ini menunjukkan bahwa Na2HPO4-NaH2PO4 memiliki efisiensi reaksi lebih baik dari pada reagen fosforilasi sebelumnya (Passaeur et al, 2010).
Beberapa peneliti telah melakukan ikat silang pati dengan Na2HPO4- NaH2PO4: Haeria dkk (2018) telah melakukan reaksi ikat silang pati umbi tire dengan Na2HPO4 dan memiliki persen posfat sebesar 0,40%. Romengga dkk (2011) telah mensintesis pati sagu ikatan silang fosfat dengan menggunakan Na2HPO4-NaH2PO4
variabel eksperimen yang diteliti meliputi suhu dan lama reaksi. Nilai Dsp tertinggi yang diperoleh yaitu bernilai 0,39 pada suhu 40oC dan waktu reaksi 20 menit.
Passaeur et al (2010) telah mensintesis pati kentang ikat silang dengan Na2HPO4- NaH2PO4 pada suhu ruang dan memiliki nilai dsp tertinggi yaitu 0,37.
Berdasarkan uraian diatas peneliti tertarik untuk mensintesis pati sukun ikat silang posfat dengan menggunakan Na2HPO4-NaH2PO4 dengan variasi perbandingan volume pereaksi ikat silang terhadap pati sukun.
1. 2 Permasalahan
1. Bagaimanakah perbandingan volume antara larutan 0,1 M Na2HPO4 dan 0,1 M NaH2PO4 sehingga menghasilkan pati ikat silang posfat dengan derajat substitusi tertinggi?
2. Bagaimanakah karakteristik dari pati ikat silang yang dihasilkan meliputi uji derajat Substitusi, uji Swelling dan uji SEM (Scanning Electron Microscope)?
1. 3 Tujuan Penelitian
1. Untuk menentukan perbandingan volume antara Na2HPO4-NaH2PO4 sehingga menghasilkan pati ikat silang posfat dengan derajat substitusi tertinggi
2. Untuk mengetahui karakteristik dari pati ikat silang yang dihasilkan meliputi uji derajat Substitusi, uji Swelling dan uji SEM (Scanning Electron Microscope).
1. 4 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi untuk mensintesis pati ikat silang posfat dengan menggunakan Na2HPO4-NaH2PO4.
1. 5 Metodologi Penelitian
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen di Laboratorium dan pati diperoleh dari hasil isolasi pati sukun. Dimana pati yang didapat dari isolasi yang ditambahkan dengan aquadest, kemudian ditambahkan dengan Na2HPO4-NaH2PO4. Kemudian di stirrer selama 20 menit, dicuci dan disaring. Hasil yang didapat dikeringkan di dalam Oven dan diayak. Pati yang didapat kemudian dianalisa Spektrofotometer FT-IR dan SEM, dihitung DS dan Swelling power nya.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA 2. 1 Sukun (Artocarpus communis)
Tanaman sukun termasuk family Urticaceae, genus artocarpus (Nangka- nangkaan) dan spesies Artocarpus communis, Forst. Buah sukun telah lama dimanfaatkan sebagai bahan pangan. Ada yang memanfaatkannya sebagai makanan pokok tradisional, antara lain di Hawai, Tahiti, Fiji, Samoa dan Kepulauan Sangir Talaut. Selain itu, sukun dimanfaatkan pula sebagai makanan ringan (Pitojo, 1992).
Taksonomi tumbuhan sukun diklasifikasikan sebagai berikut : Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Magnoliopsida Bangsa : Urticales Suku : Moraceae Marga : Artocarpus
Jenis : Artocarpus communis Sumber : Widowati (2003)
Buah sukun mengandung zat gizi utama yang dibutuhkan oleh tubuh manusia seperti karbohidrat, protein dan lain-lain. (Widoyoko et al, 2010). Buah sukun yang disimpan dalam waktu yang lama (lebih dari 7 hari), akan jadi matang dan tekstur nya lembek. (Suprapti, 2002).
Buah sukun berbentuk bulat atau agak lonjong.Warna kulit buah hijau muda sampai kekuning-kuningan.Ketebalan kulit berkisar antara 1-2 mm. Buah muda berkulit kasar dan buah tua berkulit halus.Daging buah berwarna putih agak krem dengan ketebalan sekitar 7cm. Teksturnya kompak dan berserat halus. Rasa nya agak manis, dan memiliki aroma yang spesifik. Diameter buah kurang lebih 26 cm.
Tangkai buah sekitar 5cm. Berat buah dapat mencapai 4kg (Pitojo, 1992.
Gambar 2. 1 Foto Buah Sukun
Buah sukun banyak dimanfaatkan sebagai bahan pangan, lazimnya yaitu dengan cara menggoreng daging buahnya dan dapat dijadikan tepung buah sukun memiliki potensi yang cukup besar yang belum dimanfaatkan sebagai makanan bergizi, dan memiliki keuntungan lebih karena mempunyai kandungan mineral dan vitamin dua atau tiga kali lebih banyak dari sereal dan umbi-umbian (Widowati, 2004). Kandungan gizi pada buah sukun dapat dilihat pada tabel 2. 1.
Tabel 2. 1 Kandungan Gizi Buah Sukun Komposisi dalam 100 gram Buah Sukun
Energi (kal) 108
Protein (g) 1,3
Lemak (g) 1,07
Serat (g) 4,9
Abu (g) 0,9
Kalsium (mg) 17
Fosfor (mg) 0.12
Besi (mg) 0,54
Karbohidrat (g) 27,12
Vitamin B1 (mg) 0,11
Vitamin C (mg) 0,05
Vitamin B2 (mg) 0.03
Air (g) 70,65
Sumber: Widowati (2003)
2. 2 Pati
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai atom C –nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas (Winarno, 2010).Pati tidak larut dalam air dingin.Dalam pangan mentah, pati tersebut terdapat dalam butiran yang kalau dipanaskan dalam air, mengambang, pecah dan melepaskan pati (Suhardjo,, 1986).
Pati adalah bahan baku yang sangat penting untuk industri makanan. Fungsi dari pati sangat dipengaruhi oleh sifat-sifat granular serta molekul pati, kondisi pengolahan dan modifikasi struktur. Pengembangan produk berbahan dasar pati membutuhkan wawasan yang luas agar dapat menghasilkan variasi pati yang diinginkan (Wurzburg, 1995).
Pati, polisakarida yang ditemukan demikian melimpahnya dalam butiran padi-padian dan akar-akaran serta umbi-umbian, adalah salah satu sumber energy yang sangat penting dalam makanan manusia. Dilihat dari susunannya, pati tersebut merupakan suatu campuran amilose (polisakarida berantai lurus) dan amilopektin yang berantai cabang (Suhardjo, 1986).
Pemanfaatan pati di industri sangat luas, baik dibidang pangan maupun non pangan karena kemudahan bahan baku dan harganya yang relatif murah. Namun, beberapa sifat pati alami menjadi kendala apabila digunakan sebagai bahan baku industri, diantaranya sifat pati yang mudah rusak akibat panas dan asam (Sauyana 2014)
Pati terdiri atas dua yaitu, amilosa dan amilopektin.Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi yang tak terlarut disebut amilopektin. Amilosa memiliki struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa, sedangkan amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa sebanyak 4-5% dari berat total (Winarno, 2010).
Molekul amilosa terdiri dari 70-350 unit glukosa berantai lurus, sedangkan amilopektin memiliki 100.000 unit glukosa yang berikatan membentuk rantai bercabang (Gaman, 1992).
Sifat-sifat pati :
- Pati berwarna putih, berbentuk serbuk bukan Kristal yang tidak larut dalam air dingin.
- Rasa manis
Pati tidak seperti monosakarida dan disakarida yang memiliki rasa manis. Pati tidak mempunyai rasa manis.
- Hidrolisis
Pada pati dapat dilakukan dengan asam atau enzim (Gaman, 1992).
Pati yang terdapat di alam tidak larut air dan membentuk warna biru denagn Iodium. Bentuk mikroskopik butir-butir pati berlainan menurut sumbernya.
Polisakarida ini disebut juga glukosa karena pada hidrolisisnya hanya dibentuk glukosa sebagai zat akhir (Iswari , 2006).
Di alam, lebih banyak ditemukan pati berstruktur amilopektin, yaitu 80%- 90%, sedangkan sisanya 10-20% merupakan pola amilosa. Kedua tipe pati tersebut dapat dipisahkan dengan praktis, yaitu dengan melarutkannya kedalam air mendidih, amilosa akan mengendap sedangkan amilopektin membentuk koloid yang kalau dibiarkan akan menarik air dan terbentuklah pasta. Perbedaan lain, amilopektin mengandung fosfat sedangkan amilosa tidak (Hawab, 2004).
Baik amilosa maupun amilopektin dapat dihidrolisis oleh asam mineral encer panas dan akan menghasilkan glukosa (Hawab, 2004).
Struktur amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada gambar 2.2
O H
O
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
Amilosa
O H
O
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
O H
H HO
H
O
H OH H
OH O
H
HO
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
O H
H HO
H
O
H OH H
OH
Amilopektin
Gambar 2. 1 Struktur Kimia Amilosa dan Amilopektin
2. 3 Pati Termodifikasi
Pati termodifikasi adalah pati yang gugus hidroksilnya telah diubah lewat suatu reaksi kimia (esterifikasi, sterifikasi atau oksidasi) atau dengan menggangu struktur asalnya (Fleche, 1985).
Modifikasi pati umumnya melibatkan metode esterifikasi, eterifikasi atau oksidasi dimana dengan adanya gugus hidroksi pada unit α-D-glukopiranosil yang dapat membentuk polimer pati. Modifikasi pati dilakukan dengan penambahan zat yang reaktif, misalnya penambahan reagen organik dan dikontrol temperatur serta pH pada saat reaksi (BeMiller dan whistler, 2009 ).
Modifikasi pati secara kimia dilakukan dengan menambahkan bahan kimia tertentu dengan tujuan menggantikan gugus hidroksil (-OH) dan memperkuat ikatan pada rantai pati (Novitasari, 2016). Beberapa tipe pati termodifikasi serta sifat dan pemanfaatan nya untuk pangan dapat dilihat pada tabel 2. 2.
Tabel 2. 2. Tipe Pati Termodifikasi Serta Sifat dan Pemanfaatannya Untuk Pangan
Tipe pati Sifat Pemanfaatan
Pati pragelatinisasi Larut dalam air dingin, bahan pengisi
Sup instan, puding instan, saus campuran bakery, makanan beku
Patihidrolisis asam Viskositas rendah, retrogradasi tinggi, gel kuat
Gum, permen, formulasi pangan cair
Dekstrin Bahan pengikat Permen, pengembang,
perisa, rempah, dan minyak
Pati teroksidasi Stabilizer, perekat, penjernih Formulasi pangan, gum, permen
Pati eter Stabilizer Sup, puding, makanan
beku
Pati ester Stabilizer,bahanpengisi, penjernih Permen, emulsi Pati reaksi ikat
silang
Bahan pengisi, stabilizer, penentu tekstur
Makanan beku, puding, sup, saus, makanan instan
Hustiany (2006).
Ada beberapa teknik untuk modifikasi pati yaitu : 2. 3. 1 Modifikasi Pati Metode Fisika
Modifikasi pati dengan metode fisika dilakukan dengan menggunakan panas atau blending, modifikasi ini digunakan dalam industri pangan. Biasanya digunakan untuk mengubah struktur granula dari pati dan mengubah pati alami menjadi pati yang larut dalam air dingin dan mikro pati. Sebagian besar metode fisik yang digunakan saat ini adalah : Heat-moisture Treatment, Annealing (penguaatan terhadap air), Retrogadasi , Pembekuan , Ultra High Pressure Treatment, Glow Discharge Plasma Treatment, Osmotic- Pressure Treatment , Thermal Inhibiton (inhibisi termal) , Gelatinization (pergelatinisasi) (Neelam et al, 2012).
2. 3. 2 Modifikasi Pati Metode Kimia
Modifikasi kimia melibatkan gugus fungsi pada pati tersebut, yang akan menghasilkan perubahan nyata pada sifat fisikokimia dari pati. Sifat kimia dan fungsional yang dicapai ketika memodifikasi pati dengan substitusi kimia, antara lain: kondisi reaksi ( konsentrasi reaktan, waktu reaksi, pH, adanya katalis ), jenis substituen ( derajat substitusi, molar substitusi) dan distribusi dari substituen pada molekul pati. Ada beberapa teknik modifikasi secara kimia, antara lain : Eterifikasi, Esterifikasi, Ikat Silang, Penambahan Asam, Oksidasi , Modifikasi Ganda (Neelam et al, 2012).
Menurut Koswara (2009), modifikasi secara kimia dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:
1.Oksidasi Pati
Modifikasi dengan oksidasi menghasilkan pati dengan sifat lebih jernih, kekuatan regangan dan kekentalannya lebih rendah. Pati dapat dioksidasi dengan zat pengoksidasi dengan suasana asam, netral ataupun larutan alkali. Bila pati telah teroksidasi menjadi produk maka pati ini akan larut dalam air panas membentuk bagian yang lebih kecil tanpa melalui yang mengandung pati teroksidasi dalam jumlah besar dan produk ini memperlihatkan kekuatan pereduksi.
2.Ikat silang
Modifikasi dengan ikatan silang menghasilkan pati yang memiliki kekentalan tinggi jika dibuat larutan dan lebih tahan terhadap perlakuan mekanis Modifikasi ikatan silang dilakukan dengan cara mereaksikan pati dengan senyawa-senyawa yang dapat membentuk ikatan silang pada suhu pH tertentu.
3.Esterifikasi
Modifikasi secara esterifikasi dapat menghasilkan pati dengan tingkat retrogradasi yang lebih rendah dan stabilitas yang meningkat.
Proses esterifikasi pati asli dengan menggunakan anhidrida asetat biasanya dengan adanya katalis basa. Dalam kondisi basa, pati secara tidak langsung akan direaksikan dengan anhidrida karboksilat. Kompleks dari alkali pati akan terbentuk terlebih dahulu, yang kemudian akan berinteraksi dengan anhidrida karboksilat untuk membentuk ester pati dengan penghilangan ion karboksilat dan satu molekul air.
4.Eterifikasi
Pati eterifikasi banyak digunakan pada produk makanan dimana pati eterifikasi tersebut akan memberikan stabilitas viskositas dan stabilitas beku. Pati ini biasanya dikombinasikan dengan metode ikat silang untuk memberikan viskositas, tekstur, dan stabilitias yang diinginkan untuk pengolahan dan penyimpanan.
2. 3. 3 Modifikasi Pati Metode enzimatis
Modifikasi ini melibatkan tentang suspensi pati menjadi enzim utama termasuk hidrolisis enzim yang cenderung untuk menghasilkan turunan enzim yang lebih tinggi. Beberapa enzim yang sudah diteliti dan digunakan untuk memodifikasi pati, antara lain: Amilomaltase (α-1, 4-α-1, 4 glukosil tranferase), siklomaltodekstrinase, transglukosidase dan β-amilase (Neelam et al, 2012).
2. 3. 4 Modifikasi Pati Metode Genetika
Metode ini meliputi teknologi transgenik bahwa target enzim yang terlibat dalam biosintesis pati demikian hakikat dari keuntungan dari bahaya kimia lingkungan paska panen dan modifikasi enzimatis. Beberapa metode yang telah diteliti yaitu pati bebas amilosa, pati tinggi amilosa dan amilopektin struktur (Neelam et al, 2012).
2. 4 Metode Ikat Silang
Metode ikat silang merupakan metode modifikasi secara kimia yang banyak digunakan karena memiliki kelebihan yaitu dapat menghasilkan pati yang tahan terhadap pemanasan, tekanan mekanis, dan asam (Amin, 2013). Pada dasarnya, metode ikat silang (cross-linking) memiliki artian bahwa molekul polimer dihubungkan oleh semacam ikatan. Ikatan dapat bersifat kovalen, ionik, atau dapat terjadi akibat gaya antarmolekul seperti ikatan hidrogen (Detduangchan et al., 2014).
Polimer jaringan juga secara umum direferensikan sebagai polimer ikat silang.Karena terjadi pengikat silangan, rantai-rantai polimer tersebut kehilangan kemampuan untuk mengalirkan atau melewatkan satu rantai ke lainnya, dan materi itu memperlihatkan derajat stabilitas dimensi yang baik (Stevens, 1989).
Metode ikat silang dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu, ikat silang kimia (chemical crosslinking) dan ikat silang fisika (physical crosslinking). Ikat silang kimia mengikat rantai-rantai polimer melalui ikatan kovalen atau ion untuk membentuk suatu jaringan. Sedangkan, ikat silang fisika terdiri dari ikatan –ikatan silang yang labil secara termal, yakni ikatan silang kimia yang putus oleh pemanasan dan mengikat kembali oleh pendinginan (Stevens, 2007).
Mekanisme yang paling tepat dalam menurunkan kebebasan molekul adalah ikat silang kimia (Chemical crosslinking) yang mengikatkan bersama rantai-rantai polimer melalui ikatan kovalen atau ion untuk membentuk suatu jaringan (network).
Kadang-kadang istilah curing dipakai untuk menunjukkan proses ikat silang, tetapi pada dasarnya semuanya diringkaskan menjadi dua kategori (1) pengikat silangan selama polimerisasi melalui pemakaian monomer-monomer polifungsi sebagai ganti polimer difungsi, dan (2) ikat silang dalam suatu tahap proses yang terpisah setelah terbentuk polimer linier (atau bercabang) (Stevens, 1989).
Ikat silang kovalen memiliki beberapa kekurangan. Sekali terjadi ikat silang, suatu polimer tidak bisa dilarutkan atau dilebur. Polimer ikat silang skrap (sisa) tidak bisa didaur ulang (stevens, 2001). Polimer berarsitektur crosslinking mempunyai Tg yang lebih tinggi oleh karena terbatasnya pergerakan (Rochmadi et al, 2015).
Manfaat crosslinking yaitu menaikkan kuat tarik (tensile strength), lebih liat (tahan terhadap keretakan), polimer menjadi lebih tahan panas, dan juga lebih tahan
terhadap cairan kimia. Polimer crosslinking dapat juga direkayasa melalui radiasi (Rochmadi et al, 2015).
Pati yang dimodifikasi menghasilkan granula atau bagian pati yang bersifat tahan (resisten) terhadap enzim pencernaan yang dikenal dengan istilah pati resisten ( Resistant starch). Resistant starch (RS) didefinisikan sebagai sejumlah pati dan produk degradasi pati yang tidak diserap di usus kecil individu yang sehat. Resistant starch (RS) telah diteliti mempunyai fungsi prebiotik karena RS tidak dapat dicerna di usus halus sehingga dapat difermentasi oleh bakteri probiotik (Shimoni, 2003).
Efek prebiotik tidak hanya terbatas pada RS yang secara alami memiliki kandungan amilosa yang tinggi tapi juga dimiliki oleh pati yang dimodifikasi secara kimia (Brown et al, 1998).
RS dibedakan menjadi RS tipe I, tipe II, tipe III, dan tipe IV menjelaskan definisi masing-masing tipe RS tersebut sebagai berikut:
(1) RS tipe I adalah pati yang bersifat resistant karena secara fisik tidak dapat diakses oleh enzim pencernaan karena terpeangkap di antara dinding-dinding sel tanaman.
RS tipe ini misalnya terdapat pada biji-bijian dan kacang-kacangan yang tidak tergiling sempurna
(2) RS tipe II adalah pati yang secara alami terdapat dalam bentuk granula pati yang resistant terhadap enzim pencernaan. RS tipe II terdapat pada kentang, nanas, dan pisang mentah.
(3) RS tipe III adalah RS yang terbentuk karena proses retrogradasi.
(4) RS tipe IV adalah RS yang mempunyai ikatan lain selain α -(1,4) dan α- (1,6).
Pembentukan RS tipe IV dilakukan dengan penambahan reagen kimia.Resistant starch (RS) tipe IV adalah pati yang dimodifikasi melalui ikat silang (cross linking)dengan menggunakan reagen kimia, terdapat pada produk pangan yang menggunakan pati termodifikasi (Sajilata et al, 2006)
Semua pati yang dimodifikasi dengan perlakuan kimia mengandung RS yang termasuk jenis RS tipe IV.RS tipe ini bersifat resisten terhadap enzim amilase akibat pembentukan ikatan silang dengan penambahan senyawa kimia. Reagen seperti sodium trimetafosfat (STMP), sodium tripolifosfat (STTP), epiklorohidrin (EPI), fosforus oksiklorida (POCl3), ataupun campuran dari asam asetat anhidrida dan asam
dikarboksilat seperti asam adipat, dan vinil klorida digunakan untuk membuat pati cross linking (Wattanchant et al, 2003).
OH
HO OH
O O O
H2C 2
n
O OH
O O
HO
CH2 O P
ONa O
O H2C
O O O
HO OH
+
n + Na3P3O9 NaOH
Na2H2P2O7
A
Cl H2
C H
C CH2 O O O
HO
OH O OH
n +
NaOH
O O
HO
OH O O
O O
O OH O OH
H2C
HC
CH2
OH + NaCl
Pati Epiklorohidrin Pati Ikat Silang Natrium
Klorida
B
Gambar 2. 2 Reaksi Ikat Silang Pati dengan Trinatrium TriMetaposfat (A) dan Epiklorohidrin (B)
O P ONa O O
P
O ONa
O P O ONa
A
Cl
P
Cl O
Cl
B
Cl
H2
C H
C O
CH2
C
Gambar 2. 3 Struktur Kimia Beberapa Pengikat Silang Pati (a) STMP (Sechi et al., 2017), (b) POCl3 (Pubchem) , (c) EPI (Siregar, 2017)
Tingkat efisiensi proses modifikasi kimia tergantung pada tipe reagen, ukuran dan stuktur granula pati alami. Dalam hal ini juga termasuk struktur permukaan dari granula pati yaitu permukaan luar dan dalam, tergantung pada pori-pori dan adanya saluran-saluran pada granula tersebut. Bemiller (2009) menjelaskan bahwa saluran- saluran yang terbuka pada granula eksterior menyediakan permukaan lebih luas yang dapat diakses oleh reagen, dan menyediakan akses yang lebih mudah bagi reagen menuju granula interior. Namun, selain melalui saluran yang terdapat pada granula, reagen juga berdifusi masuk ke matrik granula melalui permukaan eksternal.
2. 5 Pati Fosfat
Pati fosfat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu: pati monofosfat dan pati difosfat. Pati monofosfat dihasilkan dari reaksi fosforilasi pati dengan sodium tripolyphosphate (STPP), sedangkan pati difosfat dihasilkan dari reaksi fosforilasi pati dengan sodium trimetaphosphate (STMP). Pati monofosfat meningkatkan kejernihan pasta, viskositas, dan daya ikat air. Pati difosfat dapat meningkatkan ketahanan terhadap retrogradasi, temperatur tinggi, dan pH rendah dibandingkan dengan pati alami (Martina,2015).
Fosforilasi dipengaruhi beberapa faktor, antara lain:
a. Ukuran Partikel
Semakin kecil ukuran pati, maka semakin cepat reaksi berlangsung karena ukuran partikel yang kecil akan meningkatkan luas permukaan serta meningkatkan kelarutan dalam air (Martina, 2015).
b. Waktu Reaksi
Waktu reaksi yang terlalu cepat akan mengakibatkan reaksi belum berjalan secara sempurna sedangkan jika waktu reaksi yang terlalu lama akan mengakibatkan tekstur yang kasar. Hal ini terjadi karena semakin lama waktu reaksi maka semakin banyak dinding sel pati yang pecah sehingga terjadi pelubangan dari granula pati termodifikasi yang menyebabkan permukaan menjadi tidak rata pada granula pati tersebut sehingga tekstur yang dihasilkan kasar (Martina, 2015).
c. Perbandingan Berat Air Terhadap Pati
Perbandingan yang terlalu besar akan menimbulkan pemborosan penggunaan pelarut, sedangkan perbandingan yang terlalu kecil dapat menyebabkan pengendapan pati (Martina, 2015).
d. Temperatur
Makin tinggi temperatur, maka reaksi akan berlangsung lebih cepat. Hal ini disebabkan konstanta laju reaksi meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur operasi (Martina, 2015).
2. 6 Na2HPO4-NaH2PO4
Disodium phospate adalah senyawa phospate yang digunakan sebagai bahan baku ataupun bahan pembantu dalam industri kimia. Industri kimia yang menggunakan bahan baku Disodium phospate adalah industri deterjen, industri tekstil, industri kertas, dan sebagainya (Ulmann,1999). Na2HPO4 memiliki berat molekul 141,957 g/mol, Na2HPO4 memiliki warna putih, tidak berbau, berbentuk kristal putih (pubchem).
Monosodium phospate adalah senyawa anorganik dari natrium dengan anion dihidrogen posfat (H2PO4-). Memiliki berat molekul 119,976 g/mol, berbentuk kristal berwarna putih (pubchem). Struktur Na2HPO4 dan NaH2PO4 dapat dilihat pada gambar 2. 3.
HO
P
ONa O
HO
A
HO
P
ONa O
ONa B
Gambar 2. 4 (a) Struktrur Kimia NaH2PO4 (b) Struktur Kimia Na2HPO4
(pubchem)
2. 7 Karakterisasi Pati ikat silang
Untuk mengetahui terbentuknya reaksi pembentuk ikat silang terhadap pati dapat dilakukan dengan melalui analisa sprektroskopi FT-IR, Derajat Substitusi, Swelling power dan analisa SEM.
2. 7. 1 Fourier Transform Infrared (FT-IR)
Pancaran infra-merah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum elektomagnet yang terletak pada diantara daerah tampak dan daerah gelombang mikro (Silverstain et al., 1986) Kebanyakan gugus, seperti CH, O-H, C=N, dan C=N, menyebabkan pita absorpsi infra-merah, yang berbeda hanya sedikit dari satu molekul ke yang lain tergantung pada substituen yang lain (Day dan Underwood, 2002).
Serapan radiasi inframerah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik gelombang elektromagnetik (Wirjosentono, 1995). Terdapat dua macam getaran molekul, yaitu getaran ulur dan getaran tekuk.Getaran ulur adalah suatu gerakan berirama di sepanjang sumbu ikatan sehingga jarak antar atom bertambah atau berkurang.Getaran tekuk dapat terjadi karena perubahan sudut-sudut ikatan antara ikatan-ikatan pada sebuah atom, atau karena gerakan sebuah gugusan. Contohnya liukan (twisting), goyangan (rocking), dan getaran punter yang menyangkut perubahan sudut-sudut ikatan dengan acuan seperangkat koordinat yang disusun arbiter dalam molekul. Hanya getaran yang menghasilkan perubahan momen dwikutub secara berirama saja yang teramati di dalam infra merah (Hartomo, 1986).
Di dalam spektrum eter alifatik, serapan yang paling khas ialah sebuah pita kuat didaerah 1150-1085 cm-1 (8,70 – 9,23µm) akibat uluran C-O-C tak simetri ; pita itu biasanya terletak didekat 1125 cm-1 (8,89µm). Pita uluran simetrik biasanya lemah dan lebih mudah diamati dalam spektrum raman. Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang mikro. Bagi kimiawan organik, sebagian besar kegunaannya terbatas di antara 4000 cm-1 dan 666 cm-1 (2,5 – 15,0 µm). Akhir-akhir ini muncul perhatian pada daerah infra-merah dekat, 14.290 – 4000 cm-1 (0,7 – 2,5 µm) dan daerah infra-merah jauh, 700 – 200 cm-1 (14,3 – 50 µm) (Silverstein et al.,
khususnya senyawa organik dan juga untuk analisis kuantitatif, seperti analisa kuantitatif pencemaran udara, misalnya karbon monoksida dalam udara dengan teknik non-dispersive (Khopkar, 2007). Serapan radiasi inframerah oleh suatu molekul terjadi karena interaksi vibrasi ikatan kimia yang menyebabkan perubahan polarisabilitas dengan medan listrik gelombang elektromagnet. Ada dua jenis vibrasi ikatan kimia yang dapat menyerap radiasi inframerah, yakni vibrasi longitudinal dan vibrasi sudut (Wirjosentono 1995).
Teknik FT-IR adalah sama dengan spektroskopi inframerah biasa, kecuali dilengkapi dengan cara Fourier Transform dan pengolahan data untuk mendapatkan resolusi dan kepekaan yang lebih tinggi (Wirjosentono, 1995).
Pancaran infra merah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak pada diantara daerah tampak dan daerah gelombang mikro (Silverstain et al, 1986). Kebanyakan gugus, seperti CH, O-H, C=N, menyebabkan pita absorpsi infra-merah, yang berbeda hanya sedikit dari satu molekul ke yang lain tergantung pada substituen yang lain (Day, 2002).
2. 7. 2 Scanning Electron Microscopy (SEM)
SEM adalah alat yang dapat membentuk bayangan permukaan spesimen secara makroskopik. Berkas elektron dengan diameter 5 - 10 nm diarahkan pada spesimen interaksi berkas elektron dengan spesimen menghasilkan beberapa fenomena yaitu hamburan balik berkas elektron, sinar x, elektron sekunder, absorbsi elektron. Teknik SEM pada hakikatnya merupakan pemeriksaan dan analisa permukaan. Data atau tampilan yang diperoleh adalah data dari permukaan atau dari lapisan yang tebalnya sekitar 20 µm dari permukaan yang diperoleh merupakan gambar tofografi dengan segala tonjolan, lekukan, dan lubang permukaan (Wirjosentono, 1995).
2. 7. 3 Swelling power
Daya kembang pati atau swelling power didefinisikan sebagai pertambahan volume dan berat maksimum yang dialami pati dalam air (Balagopalan et al, 1988).
Swelling power terjadi karena adanya ikatan non-kovalen antara molekulmolekul pati. Bila pati dimasukkan ke dalam air dingin, granula pati akan menyerap air dan
membengkak. Namun demikian, jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas hanya mencapai 30% (Winarno, 2002).
Swelling power dipengaruhi oleh kemampuan molekul pati untuk mengikat air melalui pembentukan ikatan hidrogen.Setelah gelatinisasi iktatan hidrogen antara molekul pati terputus dan digantikan oleh ikatan hidrogen dengan air.Sehingga pati dalam tergelatinisasi dan granula-granula pati yang mengembang secara maksimal.
Proses mengembangnya granula pati ini disebabkan banyaknya air yang terserap kedalam tiap granula pati dan granula pati yang mengembang tersebut mengakibatkan swelling power menjadi meningkat (Herawati, 2010).
Faktor-faktor seperti rasio amilosa-amilopektin, distribusi berat molekul dan panjang rantai, serta derajat percabangan dan konformasinyamenentukan swelling power dan kelarutan (Moorthy, 2004).Swelling merupakan sifat yang dipengaruhi oleh amilopektin . Proporsi yang tinggi pada rantai cabang amilopektin memiliki kontribusidalam peningkatan nilai swelling. Selain itu, terdapat korelasi yang negatifantara swelling power dengan kadar amilosa, swelling power menurun seiring dengan peningkatan kadar amilosa (Li et al, 2014).
BAB 3
METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Desember 2017 hingga Mei 2018 di Laboratorium Kimia Organik FMIPA USU. Analisa Spektofotometer Fourier Transform – Infra Red (FT-IR) di Laboratorium Kimia Organik FMIPA UGM.
Analisa SEM (Scanning Electron Microscope) dilakukan di Laboratorium Fisika UNIMED Medan. Analisa spektrofotometer Ultra Violet - Visible (UV-Vis) di Laboratorium Biokimia FMIPA USU.
3. 2 Alat dan Bahan
Adapun alat – alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah, Blender, Ayakan 150 mesh, Alu, Lumpang, Neraca Analitik, Labu Takar, Spatula, Desikator, Corong Buchner, Gelas Erlenmeyer, Beaker Glass, Tabung Reaksi, Gelas Ukur, Indikator Universal, Rak Tabung, Kertas Saring Biasa, Kertas Saring Whatman no.
42, Magnetik Bar, Hot Plate, Termometer, Oven, Tanur, Cawan Porselin, Spektroskopi FT – IR, Spektroskopi UV – Vis, dan alat SEM.
Adapun bahan – bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah, Buah Sukun, Aquadest, Na2HPO4, NaH2PO4, KH2PO4, Vanadate – Molibdate, KCl dan HCl.
3. 3 Prosedur Penelitian 3. 3. 1 Isolasi Pati dari Sukun
10 kg buah sukun yang sudah tua dikupas dan dihilangkan tangkai buahnya. Setelah dikupas buah Sukun dicuci hingga bebas dari kotoran dan getahnya. Kemudian buah sukun dipotong kecil-kecil, kemudian ditambahkan air lalu dihaluskan menggunakan blender. Selanjutnya buah sukun yang sudah dihaluskan, disaring menggunakan kain kasa dan dibiarkan sampai terbentuk endapan. Endapan yang di dapat dicuci beberapa kali dengan air sampai lapisan atasnya jernih. Pati yang diperoleh dikeringkan didalam oven pada temperatur 45°C selama 24 jam. Hal ini dilakukan agar pati tidak gosong dan tergelatinisasi. Pati kasar kemudian digiling
dan diayak dengan ukuran 150 mesh. Selanjutnya pati dianalisis dengan menggunakan spektroskopi FT – IR (Siregar, 2017).
3. 3. 2 Pembuatan Larutan
3. 3. 2. 1 Pembuatan Larutan Na2HPO4 0,1 M
Sebanyak 1,77 g Na2HPO4 dimasukkan kedalam labu takar 250 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 2 Pembuatan Larutan NaH2PO4 0,1 M
Sebanyak 1,5 g NaH2PO4 dimasukkan kedalam labu takar 250 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 3 Pembuatan HCl 25%
Sebanyak 33,78 mL HCl 37% dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4 Pembuatan Larutan Standar 3. 3. 2. 4. 1 Larutan Induk 1000 ppm Posfat
Ditimbang 4,3880 g KH2PO4 dimasukkan ke dalam labu takar 1 L dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 2 Larutan Standar 100 ppm Posfat
Sebanyak 5 mL larutan induk KH2PO4 1000 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 3 Larutan Seri Standar 30 ppm Posfat
Sebanyak 15 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 4 Larutan Seri Standar 24 ppm Posfat
Sebanyak 12 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 5 Larutan Seri Standar 18 ppm Posfat
Sebanyak 9 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 6 Larutan Seri Standar 12 ppm Posfat
Sebanyak 6 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 7 Larutan Seri Standar 6 ppm Posfat
Sebanyak 3 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 2. 4. 8 Larutan Seri Standar 3 ppm Posfat
Sebanyak 1,5 mL larutan induk KH2PO4 100 ppm dimasukkan ke dalam labu takar 50 mL dan dilarutkan dengan aquadest sampai garis tanda, dihomogenkan.
3. 3. 3 Pembuatan Pati Ikat Silang
Pembuatan pati ikat silang dilakukan berdasarkan metode Romengga (2011) . Pati sukun sebanyak 30 g dicampur dengan 45 mL aquadest sampai terbentuk suspensi, disiapkan larutan NaH2PO4 dan Na2HPO4 0,1 M dengan perbandingan (1:4) (2:3) (2,5:2,5) (3:2) (4:1) dan diatur pH = 6 dengan HCl 0,01M . Selanjutnya suspensi tersebut diaduk pada suhu 40°C selama 20 menit. Selanjutnya Suspensi dibiarkan mengendap sempurna, endapan yang terbentuk disaring dengan kertas saring Whatmann no 40, dikeringkan dalam oven selama 24 jam pada suhu 45°C.
3. 3. 4 Penentuan Derajat Substitusi (DS)
Uji persen (%P) dilakukan dengan mengikuti prosedur Deetae, dkk (2008).
Na2SO4 sebanyak 1,5 g dilarutkan dalam 5 mL aquadest. Setelah itu 2,5 g sampel pati ikat silang fosfat dilarutkan dalam larutan Na2SO4 tersebut. Sampel kemudian dimasukkan dalam tanur dan dipanaskan pada suhu 550°C selama 12 jam untuk diabukan. Sampel yang sudah diabukan dilarutkan dalam larutan HCl 25% dan diaduk hingga larut. Ke dalam larutan tadi ditambahkan aquades hingga volumenya mencapai 50 mL. Dari larutan tadi diambil 10 mL dan ditambahkan dengan reagen vanadate-molybdate, lalu didiamkan pada suhu ruang ± 45 menit. Setelah itu sampel diamati dengan menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada panjang gelombang 435 nm. Persen fosfat dihitung dengan persamaan:
(%) P2O5= x 100%
Dimana nilai a dan b didapat dari kurva standar larutan KH2PO4 3, 6, 12, 18, 24 dan 30 ppm.
(%) P = (%) P2O5 x
Kemudian dihitung DS nya menggunakan persamaan:
DS
=
Keterangan:
W = berat contoh pada saat pengabuan (g) 324 = berat dua molekul glukosa (C6H12O6) 3100 = berat molekul atom fosfat x 100 96 = berat molekul gugus fosfat BM = berat molekul
BA = berat atom
3. 3. 5 Penentuan Derajat Menggembang (Swelling Power)
Pengukuran swelling power menggunakan metode yang dikembangkan oleh Thontowi (2014), sampel pati ditimbang sebesar 2-3 gram kemudian letakkan pada cawan kering yang telah diketahui beratnya, kemudian disimpan dalam desikator yang di dalamya sudah diberi larutan K2SO4 jenuh atau KCl dan diamati pertambahan berat sampel dengan ditimbang selama kurun waktu 12, 24, 36, 48 jam . 3. 3. 6 Analisa FT-IR
Pati fosfat yang berbentuk padatan dihaluskan dengan alu dan lumpang kemudian dibuat menjadi pellet dengan KBr dan diukur spektrumnya dengan alat spektroskopi FT-IR.
3. 3. 7 Analisa SEM
Sampel diletakkan pada sel holder dengan perekat ganda. Sampel dimasukkan kedalam Scanning Electron Microscope (SEM), lalu gambar permukaan diamati dan dilakukan perbesaran sesuai yang diinginkan.Selanjutnya dilakukan pemotretan.
3. 4 Bagan Penelitian
3. 4. 1 Isolasi Pati dari Sukun
10 kg Buah Sukun
dikupas dan dihilangkan tangkai buahnya dicuci
dipotong kecil-kecil lalu diblender
disaring menggunakan kain kasa lalu diendapkan
Filtrat Endapan
dicuci berulangkali hingga cairannya jernih dikeringkan dalam oven pada temperatur 450C selama 24 jam
digiling dan diayak 150 mesh Pati Sukun
3. 4. 2 Pembuatan Pati Ikat Silang Posfat 30 g Pati sukun
dimasukkan kedalam 45 ml aquadest ditambahkan 50 ml larutan Na2HPO4 0.1 M - NaH2PO4 0,1 M dengan perbandingan (1:4) v/v
diaduk pada suhu 40oC selama 20 menit Suspensi
dibiarkan mengendap sempurna disaring dengan kertas saring whatmann no. 42
Endapan Filtrat
dikeringkan dalam oven pada suhu 45oC selama 24 jam
Hasil
dianalisa
FT - IR dihitung DS Swelling Power SEM diatur pH = 6 dengan HCl 0,01 M
NB : Dilakukan prosedur diatas untuk variasi perbandingan volume pengikat silang 2:3, 3:2, 2,5:2,5, dan 4:1
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4. 1. Isolasi Pati dari Buah Sukun
Pati yang digunakan dalam penelitian ini adalah hasil dari isolasi dari buah sukun (Artocarpus communis) dimana sebanyak 10 kg buah sukun diperoleh sebanyak 680 g (6,8%) pati sukun. Dari hasil analisis spektroskopi FT-IR pati sukun (Gambar 4. 1), pati hasil dari isolasi menunjukkan spektrum dengan puncak vibrasi pada bilangan gelombang 3402 cm-1 menunjukkan adanya gugus OH, 2931 cm-1 menunjukkan adanya gugus C-H dan 1080 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C-O.
4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500
Gambar 4. 1 Spektrum FT – IR Pati Sukun
4. 2 Pati Posfat
Pati sukun posfat merupakan hasil reaksi ikat silang antara pati sukun dengan campuran Na2HPO4 dan NaH2PO4. Reaksi pembentukan pati ikat silang posfat dengan pengikat silang campuran Na2HPO4 dan NaH2PO4 dapat ditunjukkan dari gambar 4. 2.
A. Reaksi ikat silang antara pati Sukun dengan Na2HPO4
1. Reaksi protonasi OH pada Atom Karbon 3 (C3)
40oC - H2O
O O HO
O OH OH
O
O OH OH O O
HO
O OH OH
O O
O OH OH
H
H+ +
n n
2. Reaksi Esterifikasi gugus Posfat pada atom C6
O O
HO
O OH OH
O O
OH O
H O
O
P
ONa OH
NaO
H
40oC - H2O
O O HO
O OH OH
O O
O OH O
H O
P
ONa
ONa
n n
3. Reaksi pembentukan taut – silang Posfat
O O
HO
O OH OH
O
OH OH
O
O O HO
O OH OH
O O
OH O O
H O
P O
ONa +
Na
-H+
O O
HO
O OH OH
O
OH OH
O
O O HO
O OH OH
O O
OH O O
H O
O
ONa P
C
n n
n n
B. Reaksi ikat silang antara pati sukun dengan NaH2PO4
1. Reaksi protonasi OH pada Atom Karbon 3 (C3)
40oC - H2O
O O HO
O OH OH
O
O OH OH O O
HO
O OH OH
O O
O OH OH
H
H+ +
n n
2. Reaksi Esterifikasi gugus Posfat pada atom C6
O O
HO
O OH OH
O O
OH O
H O
O
P
ONa OH
NaO
H
40oC - H2O
O O HO
O OH OH
O O
O OH O
H O
P
ONa
ONa
n n
3. Reaksi pembentukan taut – silang Posfat
O O
HO
O OH OH
O
OH OH
O
O O HO
O OH OH
O O
OH O O
H O
P O
OH +
Na
-H+
O O
HO
O OH OH
O
OH OH
O
O O HO
O OH OH
O O
OH O O
H O
O
OH P
C
n n
n n
Gambar 4. 2 Prediksi Mekanisme Reaksi Pembentukan Pati Posfat (Romengga dkk, 2011)
Gugus –OH aktif pada pati terdapat pada C3 dan C6. Hal ini disebabkan kedua gugus tersebut bersifat hidrofilik, terbuka dan mengarah kepermukaan terutama dalam pelarut air (Romengga dkk, 2011).
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 3 Spektrum FT – IR Pati Posfat 4:1
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 4 Spektrum FT – IR Pati Posfat 3:2
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 5 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2,5:2,5
4000 3500 3000 2500 2000 1750 1500 1250 1000 750 500
Gambar 4. 6 Spektrum FT – IR Pati Posfat 2:3
