BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Karbohidrat
1. Definisi karbohidrat
Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh penduduk dunia, khususnya bagi penduduk negara yang sedang berkembang karena karbohidrat merupakan sumber kalori yang murah. Jumlah kalori yang dapat dihasilkan oleh 1 gram karbohidrat adalah 4 Kal (kkal). Selain itu, beberapa golongan karbohidrat menghasilkan serat-serat yang berguna bagi pencernaan.
Karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain.
Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketosis, pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein. Dalam tubuh manusia karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dimakan sehari-hari, terutama bahan makanan yang berasal dari tumbuh- tumbuhan (Winarno, FG, 2004).
2. Jenis Karbohidrat
Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi monosakarida,
disakarida, serta polisakarida.
a. Monosakarida
Monosakarida adalah suatu molekul yang dapat terdiri dari lima atau enam atom C. Monosakarida yang mengandung 6 karbon disebut heksosa, misalnya glukosa (dekstrosa atau gula anggur), fruktosa (levulosa atau gula buah), dan galaktosa. Sedangkan monosakarida yang mengandung 5 karbon disebut pentosa, misalnya xilosa, arabinosa dan ribosa. Monosakarida tidak terhidrolisis menjadi gula yang lebih sederhana lagi, tetapi monosakarida merupakan hasil hidrolisis dari jenis karbihidrat yang lain. Kebanyakan gula sederhana (monosakarida) adalah merupakan polisakarida aldehida yang disebut aldosa dan polisakarida keton yang disebut ketosa. Dengan penggabungan pengertian-pengertian ini kita mendapatkan nama-nama seperti aldo pentosa (CH
2OH(CHOH)
3CHO). Monosakarida adalah senyawa tak berwarna dan kebanyakan mempunyai rasa manis dan berbentuk kristal.
b. Disakarida
Disakarida adalah senyawa yang berisi dua gula sederhana yang dihubungkan oleh pembentukan asetal antara gugus aldehida atau gugus keton dengan gugus hidroksil. Disakarida mempunyai sifat larut dalam air, sedikit larut dalam alkohol dan praktis tak larut dalam eter dan pelarut organik non-polar. Disakarida terhidrolisis menghasilkan dua molekul monosakarida (mungkin dapat sama atau berbeda), misal sukrosa (sakarosa atau gula tebu) terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa.
c. Polisakarida
Polisakarida adalah ikatan dari beberapa gula sederhana yang dihubungkan dalam ikatan glikosida. Oligosakarida merupakan polisakarida yang sederhana dimana mengandung beberapa satuan gula, namun demikian antara oligosakarida dan polisakarida tak ada batas yang tegas. Polisakarida meliputi pati, selulosa dan dekstrin, merupakan substan yang amorph sebagian besar tak larut dalam air dan tak berasa mempunyai perumusan (C
6H
10O
5)n.H
2O atau (C
5H
8O
4)n.H
2O, dimana n sangat besar. Bila polisakarida dihirolisis diperoleh gula-gula C
6- atau C
5-. Gula tebu (sukrosa) bila dihirolisis menghasilkan dua gugus C
6, glukosa dan fruktosa.
(C12H22O11) + H2O + Asam → CHO(CHOH)4CH2OH + CH2OH-C-(CHOH)3-CH2OH sukrosa glukosa fruktosa
(Sastrohamidjojo, H, 2005)
O//
B. Pati
Pati adalah polisakarida yang terdapat dalam semua tanaman terutama dalam jagung, kentang, biji-bijian, ubi akar, dan padi atau gandum. Pati bila dipanaskan dengan air, akan terbentuk larutan koloidal. Dalam pati terdapat dua bagian. Bagian yang larut dalam air disebut amilosa (10-20%), yang mempunyai berat molekul antara 50.000 – 200.000, bila ditambah iodium akan memberikan warna biru. Bagian yang lain yaitu yang tak larut dalam air, disebut amilopektin (80-90%) yang mempunyai berat molekul antara 70.000 – 10
6, dengan iodium memberikan warna ungu hingga merah. Kedua bagian tersebut mempunyai rumus empiris (C
6H
10O
5).
Baik amilosa maupun amilopektin, bila dihidrolisis menunjukkan adanya sifat-sifat
karbonil, dan tersusun atas satuan-satuan maltosa (Sastrohamidjoyo, H, 2005).
Perbedaan antara amilopektin dan amilosa tidak saja dalam berat molekulnya, tetapi juga dalam kenyataan bahwa dalam amilosa satuan-satuan gula dihubungkan dengan ikatan 1,4 glukosida, sedangkan dalam amilopektin ikatannya pada 1,6 glukosida atau dengan perkataan lain atom C
1dari satu gula dihubungkan dengan atom C
6dari satuan gula berikutnya.
Bila pati yang terdapat dalam sel dihidrolisis oleh enzim maka pati akan pecah menjadi bagian yang lebih kecil yang disebut dekstrin, hingga diperoleh dimmer maltosa. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam tanaman disebut inulin, yang mempunyai rumus molekul sama dengan pati, tetapi mempunyai berat molekul kira- kira 5.000 dengan iodium akan memberikan warna kuning pucat. Inulin bila dihidrolisis akan memberikan warna kuning berat dan akan menghasilkan fruktosa dan sejumlah kecil dari glukosa. Karbohidrat yang disimpan dalam binatang adalah dalam bentuk glikogen, mempunyai berat molekul kira-kira 2.000 dan memberikan warna merah dengan iodium dan bila dihidrolisis glikogen menghasilkan glukosa (Sastroamidjoyo,H, 2005).
C. Onggok
Onggok merupakan limbah atau hasil samping proses pembuatan tapioka ubi
kayu. Ketersediaan terus meningkat dengan meningkatnya produksi tapioka. Hal ini
diindikasikan dengan semakin luas areal penanaman dan produksi ubi kayu. Karena
kandungan proteinnya rendah (kurang dari 5%) limbah tersebut belum dimanfaatkan orang. Namun dengan teknik fermentasi kandungan proteinnya dapat ditingkatkan.
Onggok dalam keadaan kering mengandung 0,01% asam sianida, sedangkan kandungan zat gizinya adalah 3,6% protein kasar, 2,19% serat kasar, 0,033% lemak kasar, 0,01% kalsium dan 0,033% phospor, dan sisanya karbohidrat (Ikawati, 2006).
Dari hasil analisis kimia, ternyata onggok yang difermentasi memiliki kandungan nilai gizi yang lebih baik. Demikian pula kandungan abu, kalsium, dan phospor pada produk onggok terfenmentasi lebih tinggi dari onggoknya, sedang kandungan serat kasar dan lemak pada onggok yang difermentasi dan yang tanpa difermentasi tidak berbeda nyata. Bila dilihat dari nilai energinya ternyata perlakuan onggok terfermentasi dan tanpa terfermentasi tidaklah berbeda jauh, yakni berturut- turut 3926 dan 3945 kkal/kg (Dewi, 2007).
D. Proses Hidrolisis Onggok 1. Definisi Hidrolisis
Hidrolisis adalah proses pemisahan zat dari senyawa kompleks menjadi
senyawa sederhana dengan bantuan air. Proses hidrolisis pati dengan asam
ditemukan pertama kali oleh Kirchoff pada tahun 1812, namun produksi secara
komersial baru terlaksana pada tahun 1850. Pada proses ini, sejumlah pati
diasamkan sekitar pH 2 dipanasi memakai uap di dalam suatu tangki bertekanan
yang disebut konverter sampai suhu 120-140
0C. Derajat konversi yang diperoleh
bergantung pada konsentrasi asam, waktu konversi, suhu dan tekanan selama
reaksi. Karena hidrolisis asam sepenuhnya terlaksana secara acak, dan sebagian
gula yang dihasilkannya berupa gula pereduksi, maka pengukuran kandungan
gula pereduksi tersebut dapat dijadikan alat pengontrol kualitas hasil. Pada hidrolisis yang sempurna, dimana pati seluruhnya dikonversikan menjadi dekstrosa, derajat konversi dinyatakan dengan Desktrosa Ekuivalen (DE) dari larutan tersebut diberi indeks 100, pati yang sama sekali belum terhidrolisis memiliki DE = 0 (Winarno, FG, 2004).
2. Jenis Asam
Jenis asam yang digunakan pada hidrolisis onggok antara lain:
a. Asam sulfat
Mempunyai rumus H
2SO
4dengan berat molekul 98,07, merupakan asam
mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua kepekatan. Asam
sulfat mempunyai banyak kegunaan, misalnya dalam reaksi kimia dan pada
produksi baja, memproses bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air
limbah dan penampisan minyak. Asam sulfat merupakan agen pengering
yang baik, dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan
kering.
b. Asam oksalat
Adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus H
2C
2O
42H
2O dengan nama sistematis asam etanadionat. Asam dikarboksilat ini digambarkan dengan rumus HOOC – COOH. Merupakan asam organik yang relatif kuat yaitu 10.000 kali lebih kuat dari asam asetat. Dianionnya oksalat dikenal juga sebagai agen pereduktor. Banyak ion logam yang membentuk endapan, tidak larut dengan asam oksalat, contohnya kalsium oksalat (CaC
2O
4).
c. Asam klorida
Asam klorida p.a mengandung tidak kurang dari 35,5% dan tidak lebih lebih dari 38,8% HCl. Asam klorida mempunyai rumus molekul HCl dengan berat molekul 36,46 dan merupakan asam mineral yang kuat. Dalam bentuk cair (larutan), merupakan larutan tidak berwarna, berasap, bau merangsang.
Jika larutan diencerkan dengan 2 bagian air, asap dam bau hilang.
3. Proses Hidrolisis
Hidrolisis dengan menggunakan asam klorida akan menghasilkan pati yang strukturnya lebih renggang, sehingga air lebih mudah menguap pada waktu pengeringan. Struktur pati yang agak rapat akan lebih tinggi daya ikat airnya, selain itu terjadi pemutusan ikatan hidrogen pada rantai linier dan berkurangnya daerah amorf yang mudah dimasuki air. Cara ini dilakukan suspense pati dalam air dipanaskan dalam suhu gelatinasi air.
Suhu awal gelatinasi adalah saat terjadinya pembekuan granula pati.
Sewaktu suhu dinaikkan suspensi pati dihidrolisis dengan penambahan asam
encer. Selama pemanasan granula pati akan mengembang. Pada proses
pengembangan granula akan terjadi penekanan antar granula, sehingga viskositas pati akan naik. Hidrolisis dihentikan setelah dicapai kekentalan yang diinginkan. Pati yang termodifikasi asam dibuat dengan mengontrol hidrolisis pati dengan asam dalam suatu suspense. Konversi berlangsung pada suhu 50
0C di bawah suhu gelatinasi pati. Prinsipnya adalah memotong ikatan (alfa) -1,4- glukosida dan (alfa)-1,6-glukosida dari amilopektin sehingga ukuran pati menjadi lebih kecil (Winarno, FG, 2004).
E. Fermentasi
1. Definisi fermentasi
Fermentasi adalah proses perubahan senyawa-senyawa kompleks dari bahan menjadi senyawa sederhana dengan disertai bau yang spesifik atau khusus, oleh aktivitas mikroba halofilik. Sedangkan pengertian lain dari fermentasi adalah proses penguraian gula menjadi alkohol dan karbondioksida yang disebabkan oleh aktivitas sel-sel khamir yang tumbuh dan berkembang baik dengan cairan (Gumbira said, E, 1987).
Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab
fermentasi pada substrat yang sesuai. Terjadinya fermentasi ini dapat
menyebabkan perubahan bahan pangan, sehingga akibat dari pemecahan
kandungan bahan pangan tersebut, misalnya aroma alkohol dan asam pada
peuyeum (tape). Cara pengawetan pangan dengan proses fermentasi adalah
memperbanyak jumlah mikroba dan membiakkan metabolisme dalam makanan
(Winarno, FG, 2004).
2. Perubahan yang terjadi selama fermentasi
Pada mulanya yang disebut fermentasi adalah pemecahan gula menjadi alkohol dan CO
2. Namun, banyak proses yang disebut fermentasi tidak selalu menggunakan substrat gula tapi menghasilkan alkohol serta CO
2(Winarno, FG, 2004).
Klasifikasi karbohidrat terdiri dari monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Bahan-bahan yang mengandung monosakarida langsung dapat difermentasi, akan tetapi disakarida, pati ataupun karbohidrat komplek harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen sederhana, yaitu monosakarida baru setelah itu bisa difermentasi.
Sukrosa pada bahan mula-mula dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa oleh enzim invertase, kemudian oleh aktivitas beberapa enzim, glukosa dan fruktosa ini akan diubah menjadi alkohol. Reaksi pemecahan gula menjadi alkohol adalah sebagai berikut :
CHO – (CHOH)4 – CH2OH C12H32O11
Dalam proses fermentasi akan diperoleh hasil ikutan seperti gliserol, asam laktat, asam asetat asetaldehida, dan 2,3 butilen glikol. Protein pada substrat akan diubah oleh enzim lipase menjadi asam lemak, dan asam lemak ini akan bereaksi dengan alkohol menjadi ester, dimana ester inilah yang menjadi aroma dan flavor (Gumbira Said, E, 1987)
CH2OH – C - (CHOH)3 – CH2OH Enzim
2C2H5OH + 2 H2O Glukosa
O //
Enzim
2C2H5OH + 2 H2O Hidrolisis
Fruktosa