suhu 150 °C, kemudian didinginkan sampai suhu ruang menggunakan fan pendingin. Siklus pemanasan dan pendinginan dilakukan duplo. Sampel dipindai dari suhu ruang sampai 150 °C, pada panas rerata 10 °C/menit.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Pati Contoh
Analisis pati menggunakan metode Luff-Schoorl (BSN 1992). Prinsipnya adalah contoh tepung dihidrolisis menggunakan asam encer selama 3 jam dengan sistem refluks. Tepung merupakan contoh pangan yang kaya akan kandungan karbohidrat 80−85% (Grace 1977), tetapi tidak selalu sama bergantung pada contoh baku pembuat tepungnya.
Hasil analisis pati pada 2 contoh tepung tapioka dan sagu menunjukkan hasil yang sedikit berbeda (Tabel 1). Tabel 1 menunjukkan kadar pati pada sagu sedikit lebih besar daripada kadar pati pada tapioka, perbedaan ini disebabkan oleh contoh baku pembuatnya. Kadar pati pada tapioka dan sagu ini dalam kisaran pati pada umumnya. Perhitungan dan tabel Luff-Schoorl disajikan pada Lampiran 2.
Tabel 1 Kadar pati pada tapioka dan sagu Contoh Ulangan Pati
rerata [%] Tapioka 1 81,25 81,41 2 81,57 Sagu 1 81,23 82,13 2 83,03
Kadar Amilosa pada Tapioka dan Sagu dengan Metode Spektrofotometri
UV-tampak
Metode yang digunakan dalam penetapan kadar amilosa dalam contoh tepung tapioka dan sagu adalah metode spektrofotometri UV-tampak pada panjang gelombang 575,4 nm, sedangkan kadar amilopektin diperoleh berdasarkan hasil pengurangan kadar pati dengan kadar amilosa. Panjang gelombang ini berbeda dengan yang digunakan oleh Wuttisela et al. (2008), yaitu 610 nm. Pereaksi yang digunakan antara lain asam asetat 1 M yang berfungsi memecah granula pati atau
melepaskan ikatan antarmolekul yang terdapat dalam pati. Pereaksi iod juga digunakan untuk menimbulkan warna pada larutan pati di mana iod akan dibungkus oleh amilosa yang berada dalam air. Ilustrasi gambar iod yang dibungkus oleh amilosa disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3 Iod yang dibungkus oleh amilosa. Tabel 2 Analisis kadar amilosa-amilopektin pada tepung tapioka dan sagu dengan beragam suhu dan nisbah tepung-air.
Contoh Suhu (°C) (Tepung-Air) Nisbah Amilosa (%) Amilopektin (%)
Tapioka 55 1:30 4,67 76,74 1:45 6,6 74,81 1:60 6,63 75,13 60 1:30 16,06 65,35 1:45 15,65 65,76 1:60 17,61 63,80 65 1:30 22,69 58,72 1:45 21,06 60,36 1:60 22,42 58,99 Sagu 55 1:30 3,15 78,98 1:45 2,74 79,39 1:60 3,05 79,08 60 1:30 14,57 67,56 1:45 13,78 68,35 1:60 15,55 66,58 65 1:30 22,96 59,17 1:45 22,34 59,79 1:60 23,19 58,94
Tabel 2 menunjukkan bahwa pada suhu 55 °C baik tepung tapioka maupun sagu kandungan amilosanya 3−6% namun kandungan amilosa pada suhu 60 dan 65 °C meningkat secara signifikan.
Perbedaan kandungan amilosa ini kemungkinan besar disebabkan oleh energi pemutusan ikatan antara amilosa dan amilopektin pada suhu 55 °C belum tercapai sehingga menghasilkan kandungan yang rendah. Tabel 2 juga menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kadar amilosa kembali pada suhu 65 °C, yaitu 5−7% bila dibandingkan dengan suhu 60 °C.
Perhitungan lebih lanjut mengenai kadar amilosa amilopektin ini disajikan pada Lampiran 3.
Rendemen
Rendemen merupakan parameter yang penting diketahui untuk dasar perhitungan analisis finansial, memperkirakan jumlah contoh baku untuk memproduksi produk dalam volume tertentu, dan mengetahui tingkat efisiensi dari suatu proses pengolahan. Semakin besar rendemen menunjukkan makin efektif dan efisien proses yang dilakukan pada contoh baku. Rendemen amilopektin tepung tapioka yang dihasilkan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 4.
Ket : a = nisbah 1−30 b = nisbah 1−45 c = nisbah 1−60
Gambar 4 Rendemen amilopektin pada tepung tapioka dengan beragam suhu dan nisbah tepung-air.
Gambar 4 menunjukkan bahwa semakin besar suhu air yang digunakan maka jumlah rendemen amilopektin tapioka akan semakin turun. Hal disebabkan oleh proses hidrolisis yang terjadi sehingga membuat rendemen amilopektin yang dihasilkannya pun semakin kecil. Rerata rendemen amilopektin pada suhu 55 °C sebesar 75−77%, pada 60 °C 64−66%, dan pada 65 °C sebesar 58−59%.
Gambar 5 juga menunjukkan bahwa semakin besar suhu air yang digunakan untuk memanaskan tepung, maka rendemen amilopektin sagu pun akan semakin kecil. Rerata rendemen amilopektin pada suhu 55 °C diperoleh 74−76%, pada 60 °C 66−68%, dan pada 65 °C sebesar 58−59%.
Ket : a = nisbah 1:30 b = nisbah 1:45 c = nisbah 1:60
Gambar 5 Rendemen amilopektin pada tepung sagu dengan beragam suhu dan nisbah tepung-air.
.
Rendemen amilosa dan amilopektin yang diperoleh disajikan pada Lampiran 4. Hasil rendemen yang diperoleh menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda dengan kadar amilopektin dengan cara spektrofotometri. Hal ini dapat memberikan pilihan metode bagi peneliti apabila ingin mengetahui kadar amilosa atau amilopektin pada suatu pati. Modifikasi penambahan MgSO4 sebesar 4% ini ternyata menghasilkan rendemen yang sama banyak dengan rendemen yang diperoleh pada prosedur yang dilakukan oleh Mua dan Jackson (1995).
Kadar Air
Pengembangan granula pati dalam air dingin dapat mencapai 25−30% dari bobot semula. Pemanasan suspensi pati tapioka dan sagu pada suhu 60 °C akan menyebabkan granula menyerap air sebanyak 300% dan pada suhu 70 °C menyerap 1000%.
Pengembangan granula pati ini disebabkan oleh penetrasi molekul air ke dalam granula dan terperangkap pada susunan molekul-molekul amilosa dan amilopektin. McGready (1970) menyatakan bahwa pengembangan granula dengan adanya molekul air ini digambarkan secara skematis seperti pada Gambar 6.
a a a b c b c b c 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 55 60 65 Suhu (0C) R e ra ta re n d e m e n am il o p ek ti n ( % ) a a a b c b c b c 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 55 60 65 Suhu (0C) R e ra ta re n d e m e n A m ilo p e k tin ( % )
Gambar 6 Skema molekul amilosa amilopektin pada proses pengembangan granula pati (McGready 1970).
Tabel 3 Kadar air amilosa dan amilopektin dari pati tapioka dan sagu.
Contoh * Nisbah (tepung-air) Kadar air % AMPS 55 1:30 55,46 1:45 56,25 1:60 56,75 AMS 60 1:30 43,21 1:45 42,44 1:60 41,77 AMPS 60 1:30 55,61 1:45 58,60 1:60 57,05 AMT 60 1:30 45,08 1:45 47,56 1:60 46,21 AMPT 60 1:30 51,61 1:45 51,99 1:60 51,94 AMS 65 1:30 42,30 1:45 42,81 1:60 42,60 AMPS 65 1:30 56,58 1:45 55,75 1:60 56,90 AMT 65 1:30 41,32 1:45 40,84 1:60 41,19 AMPT 65 1:30 51,98 1:45 52,67 1:60 54,19
* Ket : AMPS =amilopektin sagu AMS =amilosa sagu AMPT =amilopektin tapioka AMT =amilosa tapioka
Tabel 3 menyajikan kadar air pada beberapa contoh amilosa amilopektin dari pati tapioka dan sagu. Pada Tabel 3 tersebut
dapat dilihat bahwa kadar air amilosa berkisar 42−48%, sedangkan kadar air amilopektin 51−59%. Kadar air yang tinggi tersebut kemungkinan disebabkan oleh adanya penetrasi molekul air ke dalam molekul amilosa dan amilopektin. Hasil pengukuran kadar air selengkapnya disajikan pada Lampiran 5.
Kadar air yang cukup besar ini menyebabkan kristal amilosa dan amilopektin rentan terhirolisis dalam asam khususnya yang disebabkan oleh bakteri dan enzim. Cara terbaik untuk mengawetkan kristal amilosa dan amilopektin tersebut adalah dengan menyimpannya pada suhu 5 °C sehingga proses hidrolisis dapat dihambat.
Viskositas dan Bobot Molekul
Viskositas merupakan daya aliran molekul dalam sistem aliran (Gliksman 1989). Viskositas ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu konsentrasi dan suhu. Viskositas larutan amilosa dan amilopektin akan meningkat dengan peningkatan konsentrasi amilosa dan amilopektin serta penurunan suhunya.
Pengukuran viskositas berdasarkan pada laju aliran larutan amilosa dan amilopektin yang melewati pipa kapiler vertikal pada viskometer Ostwald yang dipengaruhi gaya gravitasi. Viskositas amilosa dan amilopektin yang dihasilkan pada penelitian ini disajikan pada Gambar 7.
Gambar 7a menunjukkan bahwa viskositas amilopektin pada suhu pemanasan 55 °C lebih tinggi dibandingkan dengan viskositas amilopektin pada suhu pemanasan 60 dan 65 °C. Hal ini karena pada suhu 55 °C pengaruh gaya ikatan hidrogen masih terjadi sedangkan pada suhu 60 dan 65 °C tidak terjadi. Begitu pula dengan yang ditunjukkan pada Gambar 7b, bahwa viskositas amilosa pada suhu pemanasan 60 °C lebih tinggi dari suhu pemanasan 65 °C.
a)
b)
Ket : Merah = Sagu; biru = Tapioka
Gambar 7 Kurva viskositas a) amilopektin dari tapioka dan sagu dengan nisbah 1:45, b) amilosa dari tapioka dan sagu dengan nisbah 1:45.
Hubungan antara viskositas dan bobot molekul dapat ditunjukkan pada fraksi amilosa dan amilopektin homogen dari suatu proses dengan kondisi yang sama. Bobot molekul yang terukur pada penelitian ini adalah bobot molekul rerata viskositas (Mv). Berdasarkan Gambar 8a dan 8b, bobot molekul yang dihasilkan cukup baik. Rapaille dan Vanhemelrijck (1992) menyatakan bahwa bobot molekul amilosa 20.000−300.000 g/mol, sedangkan amilopektin 3−30.106 g/mol.
Bobot molekul amilosa dan amilopektin yang berasal dari tapioka lebih tinggi dari sagu. Hal ini disebabkan oleh karena pengaruh ikatan hidrogen yang terdapat pada rantai molekul amilosa dan amilopektin pada tapioka lebih kuat dibandingkan dengan yang ada pada sagu. Hasil pengukuran viskositas dan bobot molekul disajikan pada Lampiran 6.
a)
b)
Ket : Kuning = Sagu; hijau = Tapioka
Gambar 8 Kurva BM a) amilopektin dari tapioka dan sagu dengan nisbah 1:45, b) amilosa dari tapioka dan sagu dengan nisbah 1:45.
Karakter termal
Analisis termal dengan menggunakan DSC ini akan didapatkan informasi mengenai suhu transisi kaca, suhu leleh, dan suhu dekomposisi. Amilosa dan amilopektin bersifat murni apabila suhu transisi kaca yang dihasilkan tunggal dan suhu tersebut berada dalam kisaran standar. Wurzburg (1986) menyatakan bahwa amilosa dari sagu memiliki suhu transisi kaca pada 67−69 °C, sedangkan amilopektin pada 72−74 °C, sedangkan amilosa yang berasal dari tapioka memiliki suhu transisi kaca pada 62−65 °C dan amilopektinnya pada 71−73 °C.
Amilosa dan amilopektin yang diuji analisis termal menggunakan DSC pada penelitian ini adalah amilosa dan amilopektin hasil pemanasan dengan nisbah 1−45. Pada penelitian ini yang ditentukan hanya suhu transisi kaca karena suhu leleh dan suhu dekomposisi yang kurang jelas, sehingga sulit ditentukan secara tepat. Kurva DSC pada amilosa tepung tapioka hasil pemanasan air bersuhu 60 °C menunjukkan suhu transisi kaca sebesar 79,26 °C, sedangkan amilosa hasil pemanasan air bersuhu 65 °C menunjukkan penurunan suhu transisi kaca menjadi 72,45 °C. Penurunan
1,5425 0,4219 0,4358 0,6268 0,4757 0,4863 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 55 60 65 Suhu (C) V isko si tas i n tr in si k ( cP ) 0,4780 0,1526 0,5444 0,1254 0,0000 0,1000 0,2000 0,3000 0,4000 0,5000 0,6000 60 65 Suhu (C) V is k o s it a s in tr in s ik ( c P ) 5,2092 33,4221 5,9255 8,8898 4,9667 6,1206 0,0000 5,0000 10,0000 15,0000 20,0000 25,0000 30,0000 35,0000 40,0000 55 60 65 suhu (C) Mv ( x 1 0 6 g/ m o l) 0,1503 0,0417 0,1739 0,0334 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 60 65 suhu (C) Mv (x 1 0 6 g/ m ol )
suhu transisi kaca ini ditunjukkan lebih jelas pada Gambar 9
a)
b)
Gambar 9 Kurva suhu transisi kaca amilosa tapioka hasil pemanasan air a) suhu 60 °C, b) suhu 65 °C.
Gambar 9 tersebut menunjukkan amilosa yang dihasilkan memiliki suhu transisi kaca tunggal sehingga dapat dikatakan bahwa amilosa tersebut sudah murni. Termogram DSC untuk senyawa amilosa dan amilopektin hasil pemanasan yang lain disajikan pada Lampiran 7.
SIMPULAN DAN SARAN
SIMPULAN
Amilosa dan amilopektin dapat dipisahkan dengan penambahan MgSO4 sebanyak 4%. Rendemen amilosa yang diperoleh dari tepung tapioka yang diperoleh pada suhu 60 °C 15−17% dengan bobot molekul (0,12−0,21) × 106 g/mol; dan pada suhu 65 °C 21−23% dengan bobot molekul (0,01−0,02) × 106 g/mol. Rendemen amilosa tepung sagu yang diperoleh pada suhu 60 °C 13−16% dengan bobot molekul (0,15−0,22)
× 106 g/mol; dan pada suhu 65 °C berkisar 22−23% dengan bobot molekul (0,04−0,10) × 106 g/mol. Bobot molekul dan viskositas amilosa-amilopektin mengalami penurunan seiring dengan peningkatan suhu air. Hal ini diperkuat dengan menurunnya suhu transisi kaca polimer yang ditunjukkan oleh kurva DSC.
SARAN
Pada saat proses penyaringan digunakan pompa vakum bertekanan tinggi dan rendemen yang diperoleh dianalisis lebih lanjut menggunakan FTIR dan SEM.
DAFTAR PUSTAKA
Association of Official Analytical Chemist [AOAC]. 1984. Official Methods of
Analysis AOAC International.
Washington: AOAC International. Bauer AW, Pacsu E. 1993. Application
methods for determination starch Fraction. Journal of the Science of Food
and Agriculture 23:860-871.
Badan Standarisasi Nasional [BSN]. 1992.
Analisis Kadar Karbohidrat.
SNI 01-2891-1992. Jakarta: Badan Standarisasi Nasional.
Billmeyer FW. 1984. Textbook of Polymer
Science. Ed ke-3. New York: J Wiley.
Bressani R. 1975. Legumes in human diets and how they might improved. In
Nutritional Improvement of Food Legumes. New York: J Wiley.
Blanshrad JMW, Lillford P. 1987. Food
Structure and Behavior. London:
Academic Pr.
Ellis RP et al. 1998. Starch production and industrial use. Journal of the Science of
Food and Agriculture 77:289-311.
Glicksman M. 1969. Gum Technology in
Food Industry. New York: Academic
Pr.
Grace MR. 1977. Cassava Processing. Roma: Food and Agriculture Organization of Nation Nations.
Greenwood CT, Munro DN. 1979. Carbohydrates. Di dalam: Effects of
