BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sukun (Artocarpus altilis)
Sukun (Artocarpus altilis) merupakan suatu spesies tanaman yang tersebar di Polinesia, Pasifik dan Asia Tenggara, termasuk Indonesia.Buah sukun biasanya dipanen dua kali setahun, yaitu pada bulan Januari-Februari dan bulan Agustus-September.Buah sukun masak tidak bisa disimpan terlalu lama karena cepat membusuk (Adebowale, 2005).
Taksonomi tanaman sukun (Artocarpus altilis) adalah sebagai berikut : Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Bangsa : Urticales Famili : Moraceae Genus : Artocarpus Spesies : Artocarpus altilis
(Widowati, 2003)
Gambar 2.1. Tanaman Sukun
Berdasarkan hasil pengamatan morfologi buah sukun di Indonesia umumnya ukuran buah sukun dapat dikelompokkan menjadi 3 macam yaitu kecil, sedang dan besar. Bentuk buah bulat, agak lonjong sampai lonjong.Buah sukun yang digunakan dalam penelitian ini dilihat pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Buah Sukun
tradisional, akan tetapi bagi masyarakat Indonesia, konsumsi buah sukun umumnya masih terbatas sebagai makanan ringan dan sayur (Pitojo, 1992). Pemanfaatan buah sukun akan semakin penting di masa depan untuk mendukung program deversifikasi pangan dalam rangka menunjang program ketahanan pangan nasional. Sebagai salah satu sumber bahan pangan alternatif, buah sukun terbukti memiliki kandungan gizi cukup tinggi (Widowati, 2003). Komposisi kimia buah sukun yang muda dan tua atau masak dapat dilihat pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Komposisi kimia Buah Sukun
Unsur – unsur Sukun muda Sukun tua
alami pati merupakan butiran-butiran kecil yang sering disebut granula. Bentuk dan ukuran granula merupakan karakteristik setiap jenis pati, karena itu digunakan untuk identifikasi (Hill dan Kelley, 1942). Selain ukuran granula karakteristik lain adalah bentuk, keseragaman granula, lokasi hilum, serta permukaan granulanya (Hodge dan Osman, 1976).
Dalam keadaan murni granula pati berwarna putih, mengkilat, tidak berbau dan tidak berasa.Secara mikroskopik terlihat bahwa granula pati dibentuk oleh molekul-molekul yang membentuk lapisan tipis yang tersusun terpusat. Granula pati bervariasi dalam bentuk dan ukuran, ada yang berbentuk bulat, oval, atau bentuk tak beraturan demikian juga ukurannya, mulai kurang dari 1 mikron sampai 150 mikron ini tergantung sumber patinya. Karakteristik granula dari beberapa pati terdapat pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 Karakteristik Granula Pati
Sumber
Sumber : (Fennema, 1985)
2.2.1 Amilosa
Amilosa merupakan bagian polimer dengan ikatan α-(1,4) dari unit glukosa dan pada setiap rantai terdapat 500-2000 unit D-glukosa, membentuk rantai lurus yang umumnya dikatakan sebagai linier dari pati (Hee-Joung An, 2005). Karakteristik dari amilosa dalam suatu larutan adalah kecenderungan membentuk koil yang sangat panjang dan fleksibel yang selalu bergerak melingkar.Struktur ini mendasari terjadinya interaksi iodamilosa membentuk warna biru.Dalam masakan, amilosa memberikan efek keras bagi pati (Hee-Joung An, 2005).Struktur rantai amilosa cenderung membentuk rantai yang linear seperti terlihat pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3. Struktur Dari Amilosa (Whistler, et al., 1984)
2.2.2 Amilopektin
Gambar 2.4. Struktur Dari Amilopektin (Whistler, et al., 1984)
Dalam produk makanan, amilopektin bersifat merangsang terjadinya proses mekar (puffing) dimana produk makan yang berasal dari pati yang kandungan amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, porus, garing dan renyah. Kebalikannya pati dengan kandungan amilosa tinggi, cenderung menghasilkan produk yang keras, pejal, karena proses mekarnya terjadi secara terbatas (Hee- Joung An, 2005)
Pada struktur granula pati, amilosa dan amilopektin ini tersusun dalam suatu cincin-cincin.Jumlah cincin dalam suatu granula kurang lebih berjumlah 16, ada yang merupakan cincin lapisan amorf dan cincin yang merupakan lapisan semikristal (Hustiany, 2006).Amilosa merupakan fraksi gerak, yang artinya dalam granula pati letaknya tidak pada satu tempat, tergantung dari jenis pati. Secara umum amilosa terletak diantara molekul-molekul amilopektin dan secara acak berada selang-seling diantara daerah amorf dan kristal (Oates, 1997)
2.3 Modifikasi Pati
beberapa sifat lainnya. Perlakuan ini dapat mencakup penggunaan panas, asam, alkali, zat pengoksidasi atau bahan kimia lainnya yang akan menghasilkan gugus kimia baru dan atau perubahan bentuk, ukuran serta struktur molekul pati.
Modifikasi dengan konversi dimaksudkan untuk mengurangi viskositas dari pati mentah hingga dapat dimasak dan digunakan pada konsentrasi yang lebih tinggi, pati akan lebih mudah larut dalam air dingin dan memperbaiki sifat kecenderungan pati untuk membentuk gel atau pasta (Furia, 1968). Adapun beberapa teknik untuk modifikasi pati, yaitu :
2.3.1 Modifikasi Fisika
Modifikasi fisika dari pati pada dasarnya mengubah struktur granula dan mengubah pati biasa menjadi pati yang larut dalam air dingin. 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 Enzimatis
2.3.3 Modifikasi Kimia
Metode kimia dari pati melibatkan gugus fungsi awal pada molekul pati, yang dapat mengakibatkan perubahan secara nyata sifat fisika dan kimianya.Contoh dari teknik ini adalah eterifikasi, esterifikasi, ikat silang, penambahan asam, dan oksidasi(Neelam,etal.2012). Beberapa modifikasi pati secara kimia yaitu :
2.3.3.1 Eterifikasi Pati
Pati terhidroksi propilasi umumnya dibuat dengan eterifikasi pati dengan propilena oksida dengan adanya katalis basa. Kelompok hidroksipropil yang dimasukkan ke dalam rantai pati mampu mengganggu ikatan hidrogen intra-molekul interand, sehingga melemahkan struktur butiran pati dan menyebabkan rantai pati bebas bergerak di daerah amorf. Pergantian kelompok hidroksipropil pada rantai pati mengganggu struktur ikatan internal sehingga mengurangi jumlah energi yang diperlukan untuk melarutkan pati dalam air.
Pati eterifikasi atau pati hidroksipropil banyak digunakan pada produk makanan dimana mereka memberikan stabilitas viskositas dan stabilitas beku. Pati ini biasanya dikombinasikan dengan cross-linking untuk memberikan viskositas, tekstur, dan stabilitas yang diinginkan untuk pengolahan dan penyimpanan. Pati hidroksipropil digunakan sebagai pengental dalam pemakanan pai buah, puding, saus, saus, dan saus salad.
2.3.3.2 Esterifikasi Pati
kemudian berinteraksi dengan anhidrida karboksilat untuk membentuk ester pati dengan penghilangan ion karboksilat dan satu molekul air. Pati ester disintesis dengan berbagai reaktan, seperti anhidrida asam, asam amino Octenyl Succinic Anhydride (OSA), asam lemak dodecenil suksinat anhidrida (DDSA) dan asam lemak klorida.
2.3.3.3 Cross-Linking
Cross-linking atau ikat silang umumnya dilakukan dengan perlakuan pati granular dengan reagen yang mampu membentuk hubungan antar molekul antara eter atau ester antara gugus hidroksil pada molekul pati.Sodium trimetaphosphate (STMP), monosodium fosfat (SOP), natrium tripolifosfat (STPP), epiklorohidrin (EPI), fosforil klorida (POCL3), campuran asam adipat dan anhidrida asetat, dan vinil klorida adalah agen utama yang digunakan untuk cross-link. Faktor lain yang dapat mempengaruhi tingkat ikatan silang adalah distribusi ukuran populasi butiran pati.
2.3.3.4Oksidasi Pati
Oksidasi pati telah dilakukan sejak awal 1800-an, dan berbagai zat pengoksidasi telah diperkenalkan, misalnya hipoklorit, hidrogen peroksida, periodat, permanganat, dikromat, persulfat, dan klorit. Reaksi utama oksidasi hipoklorit pati termasuk pembelahan rantai polimer dan oksidasi gugus hidroksil menjadi gugus karbonil dan karboksil. Laju reaksi pati dengan hipoklorit sangat dipengaruhi oleh pH. Laju menjadi cepat sekitar pH 7 dan sangat lambat pada pH 10.
Gambar 2.5. Beberapa metode modifikasi pati secara kimiawi (Neelam,et al. 2012)
2.4 Oksidasi
Oksidasi didefenisikan sebagai perubahan gugus fungsi dalam suatu molekul (March, 1992). Menurut Sheldon dan Kochi, oksidasi dalam kimia organik merujuk pada :
1. Eliminasi hidrogen atau dehidrogenasi
2. Pemindahan ikatan atom hidrogen pada karbon oleh senyawa lain yang lebih elektronegatif, seperti oksigen dalam reaksi berikut :
C-OH.Alkohol dioksidasi menjadi turunan karbonil melalui berbagai oksidator, tetapi produk utama yang terbentuk bergantung pada struktur alkohol dalam reagen. Alkohol primer lebih dahulu dioksidasi menjadi aldehida dan oksidasi selanjutnya membentuk asam. Tiap oksidasi ini merupakan proses dua elektron. Alkohol sekunder dapat dioksidasi menjadi keton melalui proses dua elektron (Smith, 1994).
2.5Oksidasi Pati
Proses Oksidasi adalah suatu reaksi acak yang melibatkan gugus hidroksil menjadi aldehida, keton, dan gugus karboksil dan juga pemotongan ikatan molekul (Wurzburq, 1968). Pati dapat dioksidasi dengan adanya aktivitas dari beberapa zat pengoksidasi dalam suasana asam, netral atau basa. Menurut FDA ( Food and Drugs Adminitration ) zat pengoksidasi diklasifikasikan sebagai pemutih dan oksidan untuk pemutih yang diizinkan adalah oksigen aktif dari peroksida atau klorin dari natrium hipoklorit, kalium permanganat, ammonium persulfat ( Koswara, 2006).
Menurut Wurzburq Halogen seperti klorin, bromin dan hipoklorit mengoksidasi pati secara acak dengan empat kemungkinan, yaitu :
1. Oksidasi pada aldehida tereduksi dari amilosa dan amilopektin membentuk grup karboksil, umumnya aldehida akan dioksidasi lebih cepat dari hidroksil
2. Oksidasi pada alkohol primer, C- 6 membentuk karboksil, asam glukoronat pati
3. Oksidasi hidroksil sekunder, C-2, C-3, C-4 membentuk grup keton 4. Oksidasi hidroksil pada C-2 dan C-3 sebagai grup glikol
menyebabkan pemutusan antara C-2 dan C-3 membentuk aldehida, dan oksidasi selanjutnya membentuk karboksil.
Reaksi utama yang terjadi selama oksidasi dapat dilihat pada Gambar 2.6
Beberapa reaksi oksidasi pati dengan berbagi oksidator dapat dilihat pada gambar berikut :
1. Oksidasi pati dengan Natrium Hipoklorit
Gambar 2.7 Reaksi Oksidasi Pati dengan Natrium Hipoklorit
Sumber : Vanier, 2016
2. Oksidasi Pati dengan Hidrogen Peroksida
Gambar 2.8 Reaksi oksidasi Pati dengan Hidrogen Peroksida
Sumber : Vanier, 2016 3. Oksidasi Pati dengan Periodat
Gambar 2.9 Reaksi Oksidasi Pati dengan Periodat
2.6. Kegunaan Pati Teroksidasi
Pati teroksidasi dapat digunakan untuk industri makanan dan juga bukan makanan. ( Lawal, 2004). Penggunaan pati teroksidasi pada industri makanan semakin meningkat, hal ini dikarenakan stabilitas tinggi, viskositas rendah dan sifatnya yang mudah mengikat. Pati teroksidasi yang digunakan dalam industri makanan adalah hasil reaksi oksidasi pati dengan menggunakan Natrium Hipoklorit.
(Sherry dan Steve, 2005 ).
Penggunaan terbesar dari pati teroksidasi adalah indutri kertas diikuti industri tekstil dan pangan. Pati teroksidasi djumpai dalam berbagai industri pangan dimana rasa netral, viskositas yang rendah dari pengisi dibutuhkan seperti pada pembuatan krim salad dan mayonaise. Pati teroksidasi telah digunakan sebagai pengganti gum arab dan permen karena menghasilkan pembentukan gel yang baik (Radley, 1976).
Beberapa aplikasi pati dalam proses pembuatan kertas menurut Maurer, 2001 yaitu:
a. Pati digunakan sebagai agen flokulasi dan memperbaiki kekuatan lembaran internal kertas
b. Surface sizing, pati digunakan sebagai perekat dan untuk meningkatkan kekuatan dan kekakuan kertas.
c. Coating, Pati digunakan sebagai pengikat pigmen
d. Effluent treatment, pati digunakan sebagai polimer kationik dalam pengolahan limbah dan mengendalikan pelepasan serat selulosa, pigmen dan komponen lainnya dari pembuatan kertas.
e. Konversi kertas karton menjadi kemasan, pati digunakan sebagai perekat dalam pembuatan papan multi-lapis dan untuk proses laminating
berkurang dan permukaan kertas akhir menjadihalus dengan porositas yang terkontrol (Jonhed, 2006)
2.7. Natrium Hipoklorit
Natrium hipoklorit adalah senyawa kimia dengan rumus NaClO. Senyawa initerdiri dari kation natrium (Na+) dan anion hipoklorit (ClO-) dan dapat dilihat sebagai garam natrium dari asam hipoklorit. Ketika Natrium hipoklorit dilarutkan dalam air umumnya dikenal sebagai pemutih atau cairan pemutih. Sodium hipoklorit sering digunakan sebagai desinfektan atau agen pemutih. Natrium hipoklorit merupakan agen pengoksidasi yang kuat dan lebih stabil dalam bentuk larutan encer. Natrium hipoklorit dengan konsentrasi 12 % banyak digunakan untuk klorinasi air dan 15 % lebih umum digunakan dalam desinfeksi air limbah.
Natrium hipoklorit dapat bereaksi dengan asam klorida untuk melepaskan gas klorin dan dapat pula bereaksi dengan asam lainya seperti asam asetat, untuk melepaskan asam hipoklorit.
NaClO + 2 HCl → Cl2 + H2O + NaCl
NaClO + CH3COOH → HClO + CH3COONa
Natrium hipoklorit terurai bila dipanaskan yang membentuk natrium klorat
dan natrium klorida:
3 NaClO → NaClO3 + 2 NaCl
Dalam reaksi dengan hidrogen peroksida ia melepaskan molekul oksigen:
NaClO + H2O2→ H2O + NaCl + O2↑
Bila dilarutkan dalam larutan air, natrium hipoklorit akan terurai secara
4 NaClO + 2 H2O → 4 NaOH + 2 Cl2 + O2
(Wikipedia)
2.8Karakterisasi Pati
2.8.1Fourier Transform Infra Red ( FT-IR)
Spektrofotometri infra merah sangat penting dalam kimia modern, terutama dalam bidang kimia organik. Merupakan alat rutin dalam penenmuan gugus fungsional, pengenalan senyawa, dan analisa campuran. (Day, et al, 1990) . Spektrofotometer inframerah pada umumnya digunakan untuk menentukan gugus fungsi dari suatu senyawa organik dan mengetahui informasi struktur suatu senyawa organik dengan membandingkan daerah sidik jarinya. Frekuensi inframerah biasanya dinyatakan dalam satuan bilangan gelombang yang didefenisikan sebagai banyaknya gelombang per sentimeter. Spektroskopi inframerah bermanfaat untuk menetapkan jenis ikatan atom – atom yang ada dalam molekul (Hart, 2003).
(Liu,et.al. 2014)
Gambar 2.10 Spektrum FT – IR Pati termodifikasi
2.8.2 Swelling Power
Swelling power terjadi karena adanya ikatan non-kovalen antara molekul-molekul 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).
Peningkatan daya pengembangan pati disebabkan peningkatan gugus hidrofilik selama proses oksidasi. Sedangkan penurunan daya pengembangan pati pada konsentrasi oksidator tinggi diduga karena terjadi oksidasi berlebih mengakibatkan terjadinya photo-croslinking. Photo-croslinking mengakibatkan peningkatan ikatanintramolekul pati dan menghambat daya pengembangan pati (Wang, 2003)
gelatinisasi dan granulanya mengembang dengan maksimal (Herawati, 2010).
2.8.3 Scanning Electron Microscopy (SEM)
(Budiyati , et al .2016)
Gambar 2.11 Hasil analisa SEM Pati sukun sebelum (a) dan sesudah (b)
