PROFIL ALIRAN DISPERSI PATI UBI JALAR (Ipomea batatas(L)) Nasrul Wathoni, Boesro Soebagio, Rikhardus Rafael Kolo Meko
Fakultas Farmasi, Universitas Padjadjaran-Jatinangor
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian mengenai profil aliran dispersi pati ubi jalar (Ipomea batatas(L)). Penelitian ini dilakukan dengan mengamati sifat fisikokimia dan sifat aliran pati ubi jalar yang meliputi pengaruh berbagai efek konsentrasi (5,2%; 5,3%; 5,4%), efek pH (penambahan HCl 2 N dan NaOH 0,1 N), efek pengawet
(penambahan metil paraben 0,02%) dan efek pemanasan (suhu 980C). Pembuatan pati
dilakukan dengan metode tradisional menghasilkan rendemen pati sebesar 16,26%.
Hasil pengujian kualitas dari pati ubi jalar sesuai dengan kualitas Amylum manihot
yang tertera pada Farmakope Indonesia. Hasil pengujian sifat aliran menggunakan alat Viskometer Brookfield model DV dengan berbagai pengaruh efek, menunjukkan bahwa adanya penurunan nilai viskositas awal selama penyimpanan 56 hari. Sehingga dapat disimpulkan sifat aliran pati ubi jalar adalah sifat aliran pseudoplastik.
Kata kunci: Ipomea batatas (L); Reologi.
ABSTRACT
A study of rheologies profile from Ipomea batatas (L) starch dispersion. The study included watching the physichochemistry properties and rheologies from dispersion of Ipomea batatas (L) starch with a different concentration (5,2%; 5,3%; 5,4%), pH effect (adding HCl 2N and NaOH 0,1 N), preservatives effect (adding methyl paraben 0,02%), and heating effect (980C). Starch of Ipomea batatas (L)) gain using
traditional method and having rendemen 16,26%. The result test of Ipomea batatas (L) physicochemistry properties are similar with Amylum manihot on Indonesia Pharmacope IV. Rheologies test result using Brookfield DV model with different effect shows a decreasing value of viscosity for storage on 56 days. It may concluded that the rheologies profile from Ipomea batatas (L) starch dispersion is pseudoplastic.
PENDAHULUAN
Indonesia dikenal sebagai negara yang kaya akan keanekaragaman hayati termasuk sumber pati. Salah satu sumber pati yang potensial adalah ubi jalar. Ubi jalar adalah terna perdu yang tegak atau merambat dengan akar batang. Sering membelit ke kiri. Tumbuhan ini umumnya menjelit menjalar, hidup di daerah tropis, daun tunggal, berkas, pembuluh bilakoteral, pembuluh besar terbentuk trompet (corong) kuncup bunganya terpilin banyak yang bergetah lateles. (Tjitrosoepomo, 1998).
Pati merupakan karbohidrat asal tanaman sebagai hasil fotosintesis, yang disimpan dalam bagian tertentu misalnya umbi, akar, atau batang. Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan
α-(1,4)-D-glukosa, sedang amilopektin
mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,4)-D-glukosa sebanyak 4-5% dari berat total. Molekul amilopektin lebih
besar daripada molekul amilosa karena terdiri atas lebih dari 1000 unit glukosa (Winarno, 1997).
Karakteristik fisika kimia dari senyawa pati sangat bermanfaat dalam kehidupan manusia sebagai bahan dasar pembuatan kembang gula, es krim, jelly, saus juga sebagai bahan baku industri kimia, obat-obatan, tekstil, plastik biodegradable dan bahan kosmetik dan lainnya. Salah satu karakteristik fisika kimia yang khas adalah reologi (laju alir).
Konsep dasar reologi adalah tekanan (stress) dan perubahan bentuk (deformasi). Jika suatu benda dikenai tekanan gaya dari luar, benda tersebut cenderung mengalami deformasi. Jika deformasi tersebut bersifat sementara dan menghilang kalau tekanan dihilangkan, maka disebut sebagai deformasi elastik. Sebaliknya jika deformasi tetap (permanen) disebut deformasi plastik (Martin, 1993). Hambatan (resistensi) cairan untuk mengalir merupakan fungsi gaya diantara molekul-molekul. Viskositas merupakan gaya satu ukuran gesek di antara lapisan – lapisan yang berdekatan dari suatu cairan (Martin, 1993).
pseudoplastik, dilatan. Aliran non-Newton terdapat pada sistem emulsi, suspensi atau mucilago pekat. Aliran Newton terdapat pada cairan yang murni atau pada larutan yang konsentrasinya rendah (Martin, 1993).
METODE PENELITIAN
Penyiapan Bahan dan Determinasi Tanaman
Ubi jalar yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari Propinsi Jawa Barat-Kabupaten Sumedang-Desa Ciromed Kecamatan Tanjung Sari. Sedangkan determinasi tanaman dilakukan di Laboratorium Taksonomi Jurusan Biologi FMIPA Universitas Padjadjaran.
Pembuatan Pati Ubi Jalar (Ipomea batatas(L)) Pati ubi jalar dibuat dengan menggunakan metode tradisional pembuatan pati yaitu: Ubi jalar dibersihkan dari kulit arinya. Selanjutnya ubi dipotong-potong dan dihancurkan dengan menggunakan blender dengan bantuan air. Bahan
kemudian disaring/diperas
menggunakan kain penyaring ke dalam
wadah hingga ampas tidak mengeluarkan air perasan lagi. Suspensi atau filtrat yang dihasilkan kemudian didekantasi (diendapkan) selama 24 – 48 jam hingga pati mengendap sempurna. Cairan
supernatan dibuang dan endapannya dicuci berulang-ulang dengan air hingga diperoleh endapan pati yang lebih jernih. Kemudian endapan pati dikeringkan menggunakan oven pada suhu ± 30ºC selama 24 jam hingga kering. Endapan serbuk pati yang sudah kering kemudian dihaluskan dan diayak menggunakan mesh 100, hingga diperoleh pati ubi jalar
(Herman, 1985).
Pemeriksaan Kualitas Pati ubi jalar
Pemeriksaan pati ubi jalar alami merujuk pada pemeriksaan pati singkong pada Farmakope Indonesia (Depkes RI, 1995). Meliputi: Organoleptis, Mikroskopik, pemerian, kelarutan, identifikasi pati, keasaman, susut pengeringan, dan kadar abu.
Pengujian Sifat Fisikokimia
Pengujian sifat fisikokimia meliputi daya alir, kerapatan sejati, kerapatan curah dan mampat, suhu gelatinasi dan viskositas, kadar amilosa, dan derajat putih.
Suhu Gelatinasi dan Viskositas
Parameter ini ditentukan dengan alat Brabender viscoamylograph
(Lampiran 8). Dispersi 20 gram pati dalam 250 mL air dimasukkan ke
dalam wadah sampel Brabender
mencapai suhu 93ºC, sampel kemudian dipertahankan pada suhu ini selama dua puluh menit sambil diaduk dan viskositasnya dicatat. Pasta yang dihasilkan kemudian didinginkan hingga 50ºC dengan kecepatan
1,5ºC/menit(Beynum, 1985).
Penentuan Sifat Aliran/Reologi
Penentuan sifat aliran dilakukan menggunakan alat viskometer
Brookfield model DV pada kecepatan geser (rpm) yang berbeda, pada spindel yang sama(Lampiran 11).
Lama rotasi masing-masing 5 menit. Dilakukan pada hari setelah pembuatan (hari ke-0) dan setelah 8 minggu penyimpanan (hari ke-56).
A. Tahapan Orientasi Konsentrasi
Tahapan ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi pati yang paling stabil untuk dijadikan sebagai acuan dasar konsentrasi pati untuk dijadikan sediaan dispersi yang akan digunakan pada tahapan selanjutnya. Pengujian ini dilakukan dengan cara membuat tiga formula dispersi pati yang terdiri dengan berbagai konsentrasi pati ubi jalar (Mattha, 2005).
Tabel 3.3 Formula Dispersi pati ubi jalar
Bahan FA FB FC
Pati ubi
jalar 5,2% 5,3% 5,4%
Komposisi dan cara pembuatan masing- masing formula adalah sebagai berikut :
Tabel 3.4 Komposisi Bahan Formula Dispersi Pati ubi jalar dalam Berbagai Konsentrasi ( FA,FB,FC)
Bahan Jumlah
Pati ubi jalar
Aquades sampai 300 mL* gr
Keterangan :* Penambahan pati ubi jalar pada tiga formulasi :
FA = Formula dispersi dengan pati ubi jalar 5,2
% (15,6 g)
FB = Formula dispersi dengan pati ubi jalar 5,3
% (15,9 g)
FC = Formula dispersi dengan pati ubi jalar 5,4
% (16,2 g)
Cara Pembuatan :
1.Pati ubi jalar didispersikan ke dalam aquades secukupnya, kemudian sambil terus diaduk diatas penangas air hingga homogen membentuk kanji.
2.Lalu ditambahkan Aquades hingga mencapai volume 300 mL
B. Tahapan Pengujian Dispersi
Empat macam perlakuan yang dilakukan adalah efek konsentrasi, efek pH (penambahan asam dan penambahan basa), efek pengawet dan efek pemanasan sebagai berikut:
1. Efek konsentrasi
Efek konsentrasi ini bertujuan sebagai orientasi konsentrasi yang terbaik pada dispersi pati yang akan digunakan pada uji lanjutan dalam penentuan profil aliran. Terdiri dari 3 konsentrasi berbeda yaitu 5,2%, 5,3%,5,4%. Dari tiga konsentrasi tersebut kemudian dilakukan pengukuran reologi (Mattha, 2005).
2. Efek pH
relatif basa dengan penambahan NaOH 0,1 N (pH 11). Pengukuran dilakukan pada hari ke-0 dan hari ke-56 (Mattha, 2005).
3. Efek pengawet.
Pada penelitian sebelumnya (Matha, 2005) telah disebutkan bahwa pengawet memberikan pengaruh kepada reologi dari pati ubi jalar. Efek penambahan pengawet pada pati ubi jalar dilakukan dengan diberi pengawet (metil paraben 0,02%). Pengukuran dilakukan pada hari ke-0 dan hari ke-56 (Mattha, 2005).
4. Efek pemanasan
Efek pemanasan pada pati ubi jalar dilakukan dengan memberikan pemanasan pada dispersi pati ubi jalar yang dilakukan pada suhu 98oC. Setelah suhu mencapai
98oC dilakukan pengukuran tiap sepuluh
menit pada hari setelah pembuatan dispersi pati (hari ke-0) (Mattha, 2005).
ALAT DAN BAHAN Alat
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain yaitu alat-alat gelas yang sering digunakan dalam laboratorium, ayakan mesh 100, mortir dan stemper, oven (Memmet), timbangan analitis digital (Nagata dan Ohaus), mikroskop optik, kain penyaring, kertas saring, pH meter (Toledo MP 220), Brabender Viscoamylograph (Ohg Duisburg Typ 800146), pemanas listrik, sendok tanduk & spatel, pompa vakum, corong Buchner, alat pengukur kecepatan alir dan sudut istirahat, alat pengukur kecepatan curah dan mampat, stopwatch (Getz), spektrofotometer (U-2010), mikroskop (Olympus), blender (Hitachi), viskometer Brookfield model DV
Bahan
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ubi jalar yang didapat dari Desa Ciromed Tanjung Sari-Sumedang, nipagin dari brataco, HCl 2 N, NaOH 0.1 N didapat dari brataco, etanol 70%, I2 0,0005 M,
fenolftalen 0,1%, PBS (Phosphate Buffer Salin), aqua destilata didapat dari Laboratorium Kimia Dasar PTBS Universitas Padjadjaran.. pembuatan pati. Pati yang dihasilkan berwarna putih.
Pemeriksaan Kualitas Pati Ubi Jalar (Ipomea batatas(L))
Hasil pemeriksaan pati yang sesuai dengan monografi Farmakope Indonesia dapat dilihat pada (Tabel 4.1). Dari beberapa hasil pemeriksaan berdasarkan monografi Farmakope Indonesia yang merujuk pada pemeriksaan pati singkong, dapat dilihat bahwa pati Ubi Jalaryang dihasilkan sudah memenuhi persyaratan yang terdapat dalam Farmakope Indonesia.
Uji Mikroskopik Pati Pati Ubi Jalar (Ipomea batatas(L))
Gambar 4.1 Mikroskopik Pati Ubi Jalar (Ipomea batatas(L))
Pengujian Sifat Fisikokimia
Kerapatan Curah, Mampat, Sejati, Kompresibilitas dan Daya Alir
Hasil pengujian kerapatan curah, kerapatan mampat dan kompresibilitas Ubi Jalar tercantum pada (Tabel 4.2).
Tabel 4.1 Pemeriksaan pati ubi jalar merujuk pada pemeriksaan pati singkong pada Farmakope
Indonesia
Pemeriksaan Referensi Pati ubi jalar
Pemerian/organoleptis Serbuk sangat halus, putih, tidak berasa Serbuk halus, putih, tawar, bau khas
Mikroskopik
Butir tunggal, agak bulat atau bersegi banyak. Butir kecil berdiameter 8-10 μm. Hilus di tengah berupa titik, garis lurus bercabang tiga, lamela tidak jelas.
Butir tunggal, agak bulat atau bersegi banyak. Butir kecil berdiameter 8,57 μm (Lampiran 2).Hilus terlihat terletak di tengah, lamela tidak terlihat jelas Kelarutan Praktis tidak larut dalam air dingin dan
dalam etanol.
Praktis tidak larut dalam air dingin dan dalam etanol.
Susut pengeringan Tidak lebih dari 15,0% 12,17% (Lampiran 4)
Identifikasi:
A. Panaskan sampai mendidih selama 1 menit susupensi 1 g dalam 50 ml air, dinginkan.
B. Campur 1 ml larutan kanji yang diperoleh pada identifikasi A dengan 0,05 ml iodium 0,005 M.
A. Terbentuk larutan kanji yang encer.
B. Terjadi warna biru tua yang hilang pada pemanasan dan timbul kembali pada pendinginan
A. Terbentuk larutan kanji yang encer.
B. Terjadi warna biru tua yang hilang pada pemanasan dan timbul kembali pada pendinginan.
Keasaman Diperlukan tidak lebih dari 2,0 ml NaOH Diperlukan 1,5 ml NaOH
Kadar abu: Tidak lebih dari 0,6% 0,40%.
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Kerapatan Dan Kompresibilitas Pati Ubi Jalar
Uji Pati ubi jalar
Kerapatan curah rata-rata (g/mL) ± SD 0,428 ± 0,0046
Kerapatan mampat rata-rata (g/mL) ± SD 0,572 ± 0,0075 Kerapatan sejati rata-rata (g/mL) ± SD 1.158 ± 0,45918
Kompresibilitas rata-rata (%) ± SD 25,16 ± 0,9094
Suhu Gelatinisasi danViskositas
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Suhu Gelatinisasi & Viskositas Pati Ubi Jalar
Sampel Suhu disebabkan karena terjadinya
pembengkakan granul pati. Dari hasil pengujian dengan menggunakan alat
pati ubi jalar adalah 73,5 ºC. Pati ubi jalar tidak memiliki temperatur puncak sehingga tidak terdapat juga nilai viskositas puncaknya. Setelah terjadi gelatinasi, viskositas panas pada suhu 93oC pati ubi jalar
meningkat karena kekurangan air yang berperan sebagai pelincir antara granul yang mengembang. Pada kenaikan suhu 93oC dan dengan
adanya pengadukan nilai viskositas pati ubi jalar naik sebesar 490 BU (Brabender Unit). Viskositas panas pati ubi jalar setelah dibiarkan selama 20 menit viskositasnya meningkat 520 BU. Pada saat suhu diturunkan hingga 50oC (viskositas
dingin) dan dengan pengadukan, nilai viskositas pati ubi jalar meningkat kembali menjadi 990 BU. Kenaikan viskositas pada saat penurunan suhu dipengaruhi oleh kemampuan retrogradasi pati. Pada saat hanya diaduk nilai viskositas pati ubi jalar tetap. Hal ini menunjukkan bahwa kestabilan viskositas pati biji ubi jalar berada pada suhu 50ºC
Hasil Uji Kadar Amilosa
Kadar amilosa pada pengamatan pati ubi jalar sebesar 32,34%. Kandungan
amilosa mempengaruhi kekentalan gel yang terbentuk. Semakin rendah
kandungan amilosa, maka
kekentalan gel semakin besar. Hasil uji Reologi
Efek konsentrasi
Pada tahapan ini dilakukan tiga macam perlakuan konsentrasi yang berbeda pada sediaan dispersi pati yang diamati selama hari ke-0 dan hari ke-56. Konsentrasi yang digunakan dalam pengujian reologi ini adalah pati ubi jalar dengan konsentrasi 5,4% yang memberikan hasil paling stabil karena tidak terjadi pemisahan, sementara pada pengamatan konsentrasi 5,2% dan 5,3% dispersi pati ubi jalar terjadi pemisahan dan tidak dapat terdispersi kembali. Dari hasil pengukuran reologi 5,4% dispersi pati ubi jalar membuat suatu grafik yang menggambarkan bahwa sifat aliran atau reologi dari pati ubi jalar adalah pseudoplastik
Hasil Uji Derajat Putih
pengendapan, dan suhu proses pengeringan.
Tabel 4.5 Hasil Pengamatan Tiga Konsentrasi Yang Berbeda Pada Dispersi Pati Ubi Jalar pada hari ke-0
Konsentrasi RPM Sifat Aliran
6 10 12 20 30 Hari Ke -0
5,2% 3960 2870 1355 987 805 pseudoplastik
5,3% 4533 3200 2447 1700 1580 pseudoplastik
5,4% 8350 5910 5342 3810 2813 pseudoplastik
Gambar 4.1. Grafik reologi dengan efek konsentrasi pada hari ke-0
Tabel 4.6 Hasil Pengamatan Tiga Konsentrasi Yang Berbeda Dispersi Pati Ubi Jalar pada hari ke-56
Konsentrasi
RPM Sifat Aliran
6 10 12 20 30 Hari Ke -56
5,2% 365 231 165 78 55 pseudoplastik
5,3% 533 325 261 55 96 pseudoplastik
5,4% 2756 1687 986 745 625 pseudoplastik
Gambar 4.2. Grafik reologi dengan efek konsentrasi pada hari ke-56
Efek pH A. Asam
Efek pH (asam) dilakukan dengan menambahkan HCl 2 N sebanyak 5
stabil pada pH 5-7. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa pengaruh efek penambahan asam selama penyimpanan(hari ke-56) menurunkan nilai viskositas awal
dari dispersi pati ubi jalar. Hasil pengamatan dari dispersi pati ubi jalar yang diberi efek pH(asam) tetap membentuk sifat aliran pseudoplastik.
Tabel 4.7 Hasil Pengamatan Efek pH (Penambahan Asam Dengan HCl)
Hari
ke RPM Sifat Aliran
20 30 50 60 100
0 36518 29225 25149 19335 9974 pseudoplastik
56 5142 3584 2525 1333 957 pseudoplastik
Gambar 4.3.Grafik reologi dengan efek pH(asam) pada hari ke-0
Gambar 4.4.Grafik reologi dengan efek pH(asam) pada hari ke-56
B. Basa
Efek pengaruh pH (basa) dilakukan dengan menambahkan NaOH 0,1 N sebanyak 5 mL. Sehingga didapat pH
menunjukkan bahwa pengaruh efek
penambahan basa selama
penyimpanan(hari ke-56)
menurunkan nilai viskositas awal dari dispersi pati ubi jalar. Hasil
pengamatan dari dispersi pati ubi jalar yang diberi efek basa tetap
membentuk sifat aliran
pseudoplastik.
Tabel 4.8 Hasil Pengamatan Efek pH (Penambahan Basa Dengan NaOH)
Gambar 4.5.Grafik reologi dengan efek pH(basa) pada hari ke-0
Gambar 4.6.Grafik reologi dengan efek pH(basa) pada hari ke-56
Efek pengawet
Dispersi pati ubi jalar tanpa pengawet dalam beberapa hari akan mengendap dan bau. Hasil
pengukuran menunjukkan bahwa pengaruh efek penambahan pengawet selama penyimpanan(hari ke-56) menurunkan nilai viskositas
Hari ke
RPM
Sifat Aliran
3 4 5 6 10
0 30130 27850 24980 13750 9960 pseudoplastik
awal dari dispersi pati ubi jalar. Hasil pengamatan dari dispersi pati ubi jalar yang diberi efek pengawet
tetap membentuk sifat aliran pseudoplastik.
Tabel 4.9 Hasil Pengamatan Efek Pengawet(dengan metil paraben 0,02%)
Hari ke
RPM
Sifat Aliran
3 4 5 6 10
0 18730 15600 11920 8760 7875 pseudoplastik
56 500 430 230 220 183 pseudoplastik
Gambar 4.7. Grafik reologi dengan efek pengawet pada hari ke-0
Gambar 4.8. Grafik reologi dengan efek pengawet pada hari ke-56
Efek pemanasan
Pengaruh efek pemanasan dilakukan dengan cara memanaskan dispersi pati ubi jalar sampai suhu dispersi mencapai 98°C yang kemudian dilakukan pengukuran tiap sepuluh menit pada hari ke-0. Dari
hasil pengamatan pada efek pemanasan (98°C), dispersi pati ubi jalar menurunkan nilai viskositas awal. Tapi sifat aliran atau reologi dari pati ubi jalar tetap membentuk aliran plastik atau pseudoplastik.
Hari ke Menit Sifat Aliran
0 10 20 30 40 50 60 pseudoplastik
4533 3200 2447 1700 1580 1254
SIMPULAN DAN SARAN Simpulan
Berdasarkan hasil penelitian
yang telah
dilakukan, maka diperoleh simpulan bahwa
pembuatan pati
ubi jalar
menghasilkan rendemen sebesar 16,26% dan pengujian fisikokimia pati yang
dibandingkan dengan pati singkong telah memenuhi
berbagai efek dapat bentuk aliran yang dihasilkan
viskositas awal selama dispersi pati dan selama penyimpanan dispersi pati memberikan nilai viskositas awal. Tapi sifat
mengenai pati
ubi jalar
(Ipomea
batatas (L)) untuk dijadikan sebagai bahan dasar pada sedíaan
DAFTAR PUSTAKA
Beynum, G. M. A., J. A. van Roels. 1985. Starch Conversion Technology. New York: Marcel Dekker, Inc.
Depkes RI. 1979. Farmakope Indonesia. Edisi ke tiga. Jakarta : Departemen Kesehatan RI.
Depkes RI. 1995. Farmakope Indonesia. Edisi ke empat. Jakarta : Departemen Kesehatan RI.
hal 108
Herman. 1985. Berbagai Macam Penggunaan Temulawak dalam Makanan dan Minuman.
Simposium Nasional temulawak UNPAD Bandung.
Heyne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia I. Jakarta : Yayasan Sarana Wana
Lingga, P. 1992. Bertanam Ubi-ubian. Jakarta : Penebar Swadaya.
Martin, A.,1993. Physical Pharmacy. Fourth ed.,Philadelphia, Lea & Febiger. p 365-382
Mattha, A.G. 2005. Rheological Studies on Plantago albicans (psyllium) Seed Gum Dispersions. National Research Centre of Egypt. Egypt:Laboratory of Sciences
Departemen Kesehatan Republik Indonesia. 1995. Farmakope Indonesia. Edisi IV. Jakarta:
Departemen Kesehatan Republik Indonesia. hal 108
Poedjiadi, A. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : UI Press. hal. 35-42.
Sandell, E. 1983. Pharmaceutics. London : Erik Sandel and Swedish Pharm Press.
