Pati dan Gula Fadlianto Botutihe - PowerPoint Presentation

Slide1

Pati dan Gula

Fadlianto Botutihe

MEMAHAMI TENTANG KIMIA PATI

Pengertian pati dan karbohidrat

Pati merupakan bagian dari karbohidrat. Pati merupakan sumber utama penghasil

energi dari pangan yang dikonsumsi oleh manusia. Sumber-sumber pati di dunia berasal dari tanaman sereal, legume, umbi-umbian, serta beberapa dari tanaman palm seperti sagu. 60-70% dari berat biji-bijian sereal mengandung pati dan menyediakan 70-80% kebutuhan kalori bagi penduduk dunia. Pati murni atau pati yang dimodifikasi banyak digunakan dalam industri pangan atau non pangan. Dalam penggunaan sebagai pangan pun dapat diklasifikasin sebagai penggunaan primer atau sekunder

Karbohidrat adalah polihidroksil aldehid atau keton atau senyawa-senyawa lainnya yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa. Terdapat

tiga golongan utama dari karbohidrat yaitu:

monosakarida, oligosakarida dan polisakarida.

Sakarida sendiri berasal dari bahasa Yunani yang berarti gula. Monosakarida biasa juga disebut gula sederhana yang terdiri dari satu unit polihidroksil aldehida atau keton

Contoh dari monosakarida ini yaitu: glukosa, fruktosa, dan galaktosa

Namun monosakarida yang paling banyak di alam adalah D-glukosa. Oligosakarida (oligo dalam bahasa Yunani

Oligos yang artinya sedikit) terdiri dari rantai pendek monosakarida yang

bergabung. Bagian dari oligosakarida yaitu disakarida (dua unit monosakarida yang saling berikatan) contohnya sukrosa (ikatan antara glukosa dan fruktosa), maltose (dua unit glukosa yang saling berikatan), dan laktosa (ikatan antara galaktosa dan glukosa)

Pati tersusun dari monomer monosakarida enam karbon D-glukosa.

Struktur monosakarida

D-glukosa dapat digambarkan dalam struktur rantai terbuka atau dalam

bentuk cincin.

Monosakarida merupakan gula pereduksi sedangkan pada polimer

rantai

panjang

yang disusun oleh glukosa juga memiliki sifat pereduksi namun dari sekian

glukosa yang

menyusunnya sifat pereduksinya hanya terdapat pada glukosa yang berada pada

ujung rantai

. Sifat pereduksi ini sangat bermanfaat pada proses analisa gula. Dengan

menambahkan dan

mengukur senyawa pengoksidasi yang tereduksi oleh larutan gula, maka dapat

diduga berapa

konsentrasi gula pada larutan

Salah satu perbedaan pati dengan selulosa dapat dilihat ikatan glikosida

yang menghubungkannya

, ikatan glikosida pada selulosa dibentuk oleh ikatan

β.

Hal

ini mempengaruhi

struktur konfigurasi, sifat fisikokimia, dan daya cernah dari enzim

terhadap

selulosa

walaupun sama-sama disusun oleh

glukosa

Pati sangat mudah dihidrolisis

oleh

enzim

amilase untuk membentuk molekul-molekul monosakarida atau oligosakarida

yang lebih

kecil lagi, sedangkan selulosa tidak dapat dicernah oleh amilase, hal inilah

yang menyebabkan

beberapa hewan dan manusia tidak dapat mencernah selululosa karena

tidak memiliki

enzim amilase dalam tubuhnya

Biosintesis pada polimer pati

Secara umum manfaat pati yaitu sebagai sumber karbohidrat pada

pertumbuhan tanaman

. Pada biji-bijian legume maupun serealia kandungan pati yang terdapat pada

biji digunakan

sebagai penyuplai energy pada proses perkecambahan atau dalam

pembentukan daun

pada tanaman. Bagi manusia kandungan pati pada legume dan serealia

dimanfaatkan sebagai

pangan untuk memenuhi kebutuhan karbohidrat. Kandungan pati pada

tanaman bukan

hanya terdapat pada biji-bijian, namun juga terdapat umbi, daging buah dan

sebagian kecil

pada daun atau batang

Pembentukan polimer pati diproduksi dalam jaringan plastids pada sel

tanaman dengan

bantuan enzim. Proses sintesis pati terjadi pada chloroplasts atau pada

amyloplast.

Enzim

sangat berperan dalam pembentukan penyatuan D-glukopiranosa pada sel

tanaman

dalam

pembentukan amilosa dan

amilopektin

Tiap jenis tanaman memiliki proses biosintesis yang berbeda-beda

dalam

pembentukan

rantai amilosa dan amilopektinya.

Amilosa dan amilopektin

Penyusun utama pati yaitu amilosa dan amilopektin. Meskipun amilosa

dan amilopektin

dibentuk oleh penyusun yang sama yaitu molekul D-glucopyranose,

namun terdapat

perbedaan sifat fungsional antara keduanya

.

Amilosa

Telah diketahui bahwa pati disusun oleh molekul D-glucopyranose yang

membentuk rantai

. Rantai molekul D-glucopyranose ada yang berbentuk rantai lurus dan ada

yang bercabang

. Rantai lurus pada pati disebut dengan amilosa. Molekul D-glucopyranosa

yang berikatan

membentuk rantai lurus dihubungkan oleh ikatan

α1,4

glikosida. Walaupun

amilosa dikatakan

sebagai rantai lurus namun bentuk amilosa sebenarnya yaitu berbentuk heliks

atau spiral

Saat pemasakan pati dalam larutan air menyebabkan amilosa keluar dari granula

pati

kemudian

larut dalam air, dan jika dalam keadaan dingin amilosa tersebut

akan

terretrogradasi

hingga menbentuk lapisan-lapisan kerak atau lapisan film. Hal ini

dapat

diamati

jika kita melakukan pemasakan pada nasi, kita sering menemukan lapisan-lapisan

yg

berbentuk

film putih transparan pada dinding-dinding panci atau penutup panci.

Lapisanlapisan tersebut

merupakan amilosa yang telah larut dalam air kemudian

terretrogradasi hingga

membentuk lapisan film.

Amilopektin

Amilopektin merupakan rantai bercabang yang terdapat pada pati yang

dihubungkan

oleh

ikatan

α1,6

glikosida. Gugus amilopektin tidak semuanya memiliki ikatan

α1,6

glikosida

, namun juga terdapat ikatan α1,4 glikosida, hanya pada percabangannya

saja

terdapat

ikatan

α1,6

glikosida. Diperkirakan hanya sekitar 4-6% ikatan

α1,6

glikosida yang

terdapat pada gugus amilopektin. Bentuk dari amilopektin menyerupai bentuk

dahan

pohon

yang bercabang-cabang. Amilopektin merupakan molekul yang dominan

pada

sebagian

jenis pati yang terdapat di alam. Komposisi perbandingan

amilopektin

dan

amilosa sangat besar

Rasio antara amilosa dan amilopektin pada pati sangat penting dalam

pembentukan sifat

fungsionalnya pada pangan. Rasio ini juga mempengaruhi perbedaan bentuk dan

sifat

granula

dari pati. Pada Tabel II-2 dapat dilihat perbandingan rasio antara amilosa

dan

amilopektin

dari berbagai jenis pati

.

Granula

Amilosa dan amilopektin tidak terdapat secara bebas di alam, namun terdapat

dalam

granula

.

Bentuk

granula

yang

dilihat

menggunakan

SEM (scanning electron

microscopy)

.

Ukuran, bentuk dan struktur granula dari tiap sumber

pati berbeda-beda

. Ukuran diameter dari granula pati bervariasi antara 1

μ

m hingga lebih

dari

100μ

m, sedangkan bentuknya bermacam-macam seperti berbentuk bola, lonjong,

atau berbentuk

bulat namun bulat dan sedikit persegi.

memperlihatkan

berbagai

jenis

bentuk

sketsa model granula dari berbagai jenis pati

Bentuk dan ukuran ganula pati berbeda-beda tergantung dari sumber

tanamannya.

Granula

pati beras memiliki ukuran yang kecil (3-8

μ

m), berbentuk poligonal dan

cenderung terjadi

agregasi atau bergumpal-gumpal. Granula pati jagung agak lebih besar (sekitar

15

μ

m), berbentuk bulat ke arah poligonal. Granula tapioka berukuran lebih besar (sekitar

20

μm

), berbentuk agak bulat dan pada salah satu bagian ujungnya berbentuk kerucut.

Granula

pati

gandum cenderung berkelompok dengan berbagai ukuran

Gelatinisasi, retrogradasi dan birefrigent end point

Amilosa

dan amilopektin di dalam granula pati dihubungkan dengan ikatan

hidrogen. Apabila

granula pati dipanaskan di dalam air, maka energi panas akan menyebabkan

ikatan hidrogen

terputus, dan air masuk ke dalam granula pati. Air yang masuk

selanjutnya

membentuk ikatan hidrogen dengan amilosa dan amilopektin. Meresapnya air ke

dalam granula

menyebabkan terjadinya pembengkakan granula pati

Ukuran granula

akan meningkat

sampai batas tertentu sebelum akhirnya granula pati tersebut pecah.

Pecahnya

granula

menyebabkan bagian amilosa dan amilopektin berdifusi keluar. Proses masuknya

air

ke

dalam pati yang menyebabkan granula mengembang dan akhirnya pecah disebut

dengan gelatinisasi

, sedangkan suhu dimana terjadinya gelatinisasi disebut dengan suhu

gelatinisasi. Proses

gelatinisasi pati menyebabkan perubahan viskositas larutan pati.

Jika pati direndam menggunakan air dingin hanya terjadi pembengkakan pada

pati hingga

30%, hal ini disebabkan karena pati menyerap air, namun proses gelatinisasi

tidak

terjadi

. Syarat utama dalam terjadinya gelatinisasi yaitu adanya air dan panas, tiap jenis

pati

memiliki

suhu gelatinisasi yang berbeda-beda, ketika mencapai suhu gelatinisasinya

panas akan

memutus ikatan antara amilosa dan amilopektin hingga amilosa keluar dari granula

pati, kemudian

air akan lebih banyak lagi masuk kedalam granula pati.

17

Proses ini

menyebabkan

granula

membengkak dan pecah. Proses pembengkakan menyebabkan viscositas

larutan menjadi

tinggi, viscositas akan menurun jika suhu terus dipertahankan kemudian akan

naik lagi

jika suhu diturunkan. Dalam kondisi suhu yang rendah, amilosa yang telah keluar

dari granula

akan mengeluarkan air (sineresis) hinngga menyebabkan viscositas larutan

kembali naik

namun tidak setinggi pada saat gelatinisasi sempurna. Proses ini disebut dengan

proses retrogradasi

.

Penutup

Pati merupakan sumber karbohidrat yang dikonsumsi oleh manusia, pati terdiri

dari susunan

polimer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan glikosida membentuk rantai

lurus atau

yang disebut juga amilosa dan amilopektin. Kedua polimer ini membentuk struktur

pati yang

berbentuk granula. Kandungan amilosa dan amilopektin pada pati

sangat mempengaruhi

struktur

dan karakteristik fisika dan kimia dari jenis pati, seperti sifat gelatinisaasi,

pengaruh

terhadap

panas, ataupun sifat retrogradasinya

.