Upload
others
View
10
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
i
Studi Kinetika Hidrolisis AsamAmilosa dan Amilopektin Pada Tepung Mocaf
Terasetilasi
Kinetic Study of Acid Hydrolysis of Amylose andAmylopectin From Acetylated Mocaf
Flour
Oleh:
Nurlyana Puspitasari
652013016
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika guna
memenuhi sebagian dari persyaratan untuk mencapai gelar Sarjana Sains
Program Studi Kimia
Fakultas Sains dan Matematika
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
2017
ii
iii
iv
v
vi
1
Studi Kinetika Hidrolisis AsamAmilosa dan Amilopektin Pada Tepung Mocaf
Terasetilasi
Kinetic Study of Acid Hydrolysis of Amylose andAmylopectin From Acetylated Mocaf
Flour
Nurlyana Puspitasari*, Yohanes Martono ** , Cucun Alep Riyanto**
*Mahasiswa Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika
**Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika
Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
Jl. Diponegoro No.52-60 Salatiga 50711 Jawa Tengah – Indonesia
ABSTRACT
Acetylation is one of starch modification method that can increase the quality of
the flour properties. The quality of the flour is influenced by the amylose and
amylopectin content. The acid hydrolysis process of the starch can change the amylose
and amylopectin content. The aim of this study was to determine the reaction kinetics of
amylase and amylopectin on acetylated mocaf. Hydrolysis process was carried out
using 0.1 M HCl with 5% and 10% acetylation concentration at 27˚C, 30˚C, 40˚C, and
50˚C. The amylose and amylopectin content were determined using UV-VIS
spectrophotometry method. Reaction order and rate constant were determined using
linear regression method. The energy activation of acetylated mocaf was determined
using Arrhenius equation.
The results showed that the kinetics of the hydrolysis acetylated mocaf follow
pseudo zero order reaction. The highest reaction rate constant was achieved at 40˚C.
The energy activation for amylose of 5%mocaf acetylation was +12,87755 kJ.mol-1
.K-1
and +21,67543 kJ.mol-1
.K-1
for 10%, while energy activation of amylopectin from 5%
and 10% acetylated mocaf were +34,32352 dan +14,42036 kJ.mol-1
.K-1
respectively.
Key words: kinetics, acid hydrolysis, amylose, amylopectin, MOCAF
2
PENDAHULUAN
Pangan merupakan kebutuhan dasar yang paling penting bagi manusia untuk
mempertahankan hidup.Persoalan pangan di Indonesia sekarang ini dihadapkan pada
ketergantungan terhadap satu jenis tanaman pangan. Hal ini akan berdampak pada
produk pangan dengan harga yang relatif kurang terjangkau sehingga akan mengancam
ketahanan pangan nasional (Husodo, 2004).
Salah satu upaya untuk meningkatkan ketahanan dan kemandirian pangan yaitu
melalui diversifikasi pangan. Diversifikasi pangan yaitu proses pengembangan produk
pangan yang tidak bergantung pada satu jenis bahan saja, tetapi memanfaatkan berbagai
macam bahan pangan secara optimal dan berkesinambungan (Suryana, 2009).
Diversifikasi pangan berbasis tepung lebih mudah diterima masyarakat Indonesia
karena tepung terigu dapat diolah menjadi bahan baku yang telah banyak digunakan
dalam pembuatan roti, mie, kue, dan sebagainya. Salah satu sumber karbohidrat lokal
yang dapat dimanfaatkan sebagai cadangan pangan untuk substitusi terigu dalam rangka
mendukung ketahanan pangan nasional adalah ubi kayu atau singkong (Martono, 2016).
Mocaf sebagai produk unggulan hasil olahan ubi kayu diarahkan menjadi
alternatifsumber pangan karbohidrat untuk mendampingi dan apabila dimungkinkan
untuk mengganti konsumsi beras dan terigu.Penggunaan tepung mocaf sebagai bahan
dasar pembuatan produk makanan tertentu seperti mie dan roti masih memiliki
kekurangan yaitu pada daya kembang dan elastisitas tepung yang rendah sehingga
penggunaan tepung mocaf untuk olahan pangan masih terbatas (Martono, 2016).
Peningkatan sifat fungsional dan karakteristik tepung mocaf dapat dilakukan
dengan metode modifikasi pati dimana tepung mocaf mempunyai sifat – sifat yang
diinginkan dan dapat memperluas penggunaanya dalam proses pengolahan pangan.
Modifikasi pati ini dimaksudkan untuk merubah struktur molekul dari pati tersebut
dengan cara merubah gugus hidroksilnya lewat suatu reaksi kimia (esterifikasi, asetilasi
atau oksidasi) atau dengan mengganggu struktur asalnya (Fleche, 1985).
Pada penelitian Martono (2016) telah dilakukan modifikasi tepung mocaf
terasetilasi dengan konsentrasi asam asetat glasial sebesar 10% (w/w).Penambahan
asam asetat ini mampu meningkatkan elastisitas pada produk mie, namun apabila terlalu
elastis, pati asetat menjadi sukar dicerna dan bersifat seperti plastik (Bello-Perez et al.,
2010).
3
Proses hidrolisis asam terhadap pati membuat adanya perubahan pada kadar
amilosa dan daya cerna (Wurzburg, 1995). Jumlah amilosa meningkat pada tahap awal
proses hidrolisis asam. Proses hidrolisis asam akan memotong rantai amilopektin
sehingga berat molekul (BM) lebih pendek (Wuttisela et al., 2007). Hidrolisis amilosa
yang berkelanjutan diduga dapat memutus ikatan disakarida polimer amilosa dan
menyebabkan monomer glukosa menjadi meningkat (Winarti dkk., 2014).
Berdasarkan penelitian-penelitian yang telah dilakukan,penelitian tentang derajat
hidrolisis asam pada tepung mocaf terasetilasi belum pernah dilakukan sehingga
penelitian ini akan mengkaji derajat hidrolisis asam tepung mocaf
terasetilasi.Berdasarkan latar belakang di atas maka tujuan dari penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Menentukan parameter kinetika reaksi dan energi aktivasi tepung mocaf terasetilasi.
2. Melakukan identifikasi gugus fungsi MOCAF terasetilasi dengan menggunakan
spektrofotometer FTIR
METODE PENELITIAN
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah singkong yang diperoleh dari
Pasar Blauran Salatiga. Air rendaman kedelai (ARK) diperoleh dari Pasar Bringin,
Kabupaten Semarang. Bahan kimia yang diperlukan yaitu TCA (Tricholoroacetic acid),
amilosa, amilopektin, I2, NaOH, HCl, Akuades, dan KI, Semua bahan yang digunakan
berderajat PA (Pro Analysis) diperoleh dari E – Merck, Germany.
Piranti yang digunakan yaitu grinder, ayakan80 mesh, centrifuge (EBA 21
Hettich Zentrifugen), drying cabinet, piranti gelas, neraca analitis dengan ketelitian 0,1
mg (Ohaus, PA214), spektrofotometer FTIR ABB MB 3000 (Clakuadeset Scientific,
Northampton, UK), dan spektrofotometer UV- Vis (Optizen, 2120)
Preparasi Sampel
Sampel singkong dibersihkan dan dikupas kulitnya.Kemudian, sampel singkong
dicuci hingga bersih.Sampel singkong yang telah bersih ditiriskan dan dipotong kecil-
kecil untuk perlakuan selanjutnya.
4
Fermentasi (Martono, 2016)
Sampel singkong yang telah dipotong-potong ditimbangseberat 200,00 g dan
dimasukkan ke dalam wadah. Singkong dalam wadah dituangi air panas dengan suhu
60°C dan direndam selama 5 menit.Setelah selesai perendaman dengan air panas, air
dibuang dan diganti dengan air rendaman kedelai dengan ratio 1:2 (w/v). Singkong
difermentasi selama 12 jam.Setelah waktu fermentasi selesai, singkong dicuci dengan
air bersih.
Uji keasaman Air Rendaman Kedelai (Jannah dkk., 2013)
Sejumlah20 mL air rendaman kedelai ditambah 1 mL indikator PP 0,1 %
dititrasi dengan menggunakan NaOH 0,1 N hingga berwarna merah muda. Perhitungan
kadar asam dilakukan dengan rumus :
Kadar asam = 𝑉1 𝑥𝑁𝑥𝐵
𝑉2 𝑥 1000𝑥 100% (1)
Keterangan:
V1 = Volume NaOH (mL)
V2 = Volume sampel (mL)
N = Normalitas NaOH (0,1 N)
B = Berat molekul asam laktat (90)
Asetilasi Tepung Mocaf (Lawal etal., 2004)
Seberat50,00 g singkong ditambah dengan 125 mL akuades. Derajat pH larutan
diatur menjadi 8 dengan NaOH 1,0 M dan dibiarkan selama 60 menit. Larutan
kemudian ditambah dengan asam asetat glasial dengan konsentrasi yang berbeda yaitu 5
dan 10% (w/w) sedikit demi sedikit dan pH larutan diatur menjadi 8 dengan 1,0 M
NaOH dan dibiarkan selama 60 menit. pH Larutan diatur menjadi 5,5 dengan 1,0 M
HCl lalu singkong dicuci dengan air bersih. Mocaf dikeringkan dalam drying cabinet
pada suhu 40°C selama 24 jam.Singkong ditepungkan hingga halus dan disimpan dalam
wadah tertutup.Tepung yang telah jadi disebut sebagai Mocaf terasetilasi.
Hidrolisis pati dengan asam (Chung et al., 2003 yang dimodifikasi)
Seberat 5,00 g sampel tepung mocaf terasetilasi dihidrolisis munggunakan 50
mL HCl 0,1 M dengan variasi suhu yang berbeda yaitu 50, 60, 70, dan 80°C selama 60,
90, 120, 150, dan 180 menit dengan pengadukan konstan. Suspensi hasil hidrolisis
5
dinetralkan dengan NaOH 1,0 M kemudian disentrifuge (2300 rpm)selama 15 menit
lalu dikeringkan dalam drying cabinet pada 40°C.
Pengukuran kadar amilosa amilopektin (Martono dkk., 2016)
Pembuatan Reagen (Amilosa dan Amilopektin)
Seberat 0,3 g iodin dan 1,2 g KI ditimbang dan dilarutkan kedalam 100 mL
larutan HCl 0,01 M. Kemudian dilakukan pengenceran sebanyak 5 kali.
Pembuatan Kurva Standar Amilosa
Seberat 20,0 mg amilosa ditimbang dan dilarutkan kedalam 5 mL NaOH 1,0 M
dan 5 mL aquades. Kemudian, larutan diambil 1 mL dan ditambahkan 5 mL HCl 1,0 M
lalu digenapi dengan akuades hingga volume menjadi 50 mL. Selanjutnya, larutan
amilosa diambil 5 mL dan ditambahkan dengan 2 mL larutan TCA (Tricholoroacetic
acid) dan 2 mL larutan reagen I2-KI. Setelah itu, larutan diukur dengan
spektrofotometer UV-VIS dengan panjang gelombang 630 nm.
Pembuatan Kurva Standar Amilopektin
Seberat 25,0 mg amilopektin ditimbang dan dilarutkan kedalam 5 mL NaOH 1
M dan 5 mL aquades. Kemudian, diambil 1 mL larutan dan ditambahkan5 mL HCl 1,0
M lalu digenapi dengan akuades hingga volume menjadi 50 mL. Selanjutnya, larutan
amilopektin diambil 5 mL ditambahkan dengan 2 mL larutan TCA (Tricholoroacetic
acid) dan 2 mL larutan reagen I2-KI. Setelah itu, larutan diukur dengan
spektrofotometer UV-VIS dengan panjang gelombang 533 nm.
Pengukuran Sampel Kadar Amilosa
Seberat 20,0 mg sampel ditimbang dan dilarutkan kedalam 5 mL NaOH 1,0 M
dan 5 mL aquades. Kemudian, diambil 1 mL larutan dan ditambahkan 5 mL HCl 1,0 M
lalu digenapi dengan akuades hingga volume menjadi 50 mL. Selanjutnya, larutan
sampel diambil 5 mL ditambahkan dengan 2 mL larutan TCA (Tricholoroacetic acid)
dan 2 mL larutan reagen I2-KI. Setelah itu, larutan diukur dengan spektrofotometer UV-
VIS dengan panjang gelombang 630 nm.
Pengukuran Sampel Kadar Amilopektin
Seberat 20,0 mg sampel ditimbang dan dilarutkan kedalam 5 mL NaOH1,0 M
dan 5 mL aquades. Kemudian, diambil 1 mL larutan dan ditambahkan 5 mL HCl 1,0 M
lalu digenapi dengan aquades hingga volume menjadi 50 mL. Selanjutnya, larutan
6
sampel diambil 5 mL ditambahkan dengan 2 mL larutan TCA (Tricholoroacetic acid)
dan 2 mL larutan reagen I2-KI. Setelah itu, larutan diukur dengan spektrofotometer UV-
VIS dengan panjang gelombang 533 nm.
Kinetika Reaksi
Kinetika kimia mempelajari laju berlangsungnya reaksi kimia dan energi yang
berhubungan dengan proses tersebut, serta mekanisme berlangsungnya reaksi. antara
laju reaksi dengan konsentrasi reaktan dinyatakan dengan hukum laju. Dalam
penurunan hukum laju dikenal istilah orde 'reaksi atau tingkat reaksi, yaitu bilangan
pangkat yang menyatakan hubungan konsentrasi zat dengan laju reaksi. Harga orde
reaksi hanya dapat ditentukan melalui eksperimen, sedangkan tahap penentu laju reaksi
adalah reaksi yang paling lambat (Chang, 2005)
Reaksi orde nol v = k [A]O
Ao - At = k.t (2)
Reaksi orde satu v = k [A]
ln𝐴𝑜
𝐴𝑡 = - k.t (3)
Reaksi orde dua v = k [A]2
1
At=
1
Ao + k.t (4)
Persamaan Arhenius ln k = ─ (𝐸𝑎
𝑅) (
1
𝑇) + ln A (5)
y = b x + a
Keterangan: Ao : konsentrasi saat t = 0 awal sebelum reaksi
At : konsentrasi saat t = t (reaksi berlangsung selama t berlangsung)
k : konstanta laju
T : temperatur (K)
A : faktor frekuensi tumbukan
Ea : energi aktivasi (kJ/mol)
R : konstanta gas (8,314 J/K.mol) (K)
Identifikasi Gugus Fungsi dengan Spektra FTIR (Martono dkk.,2016 yang
dimodifikasi)
Sampel singkong (blanko), mocaf, mocaf terasetilasi dan mocaf terasetilasi hasil
hidrolisis dengan kondisi paling optimal diukurdengan spektrofotometer FTIR.Masing-
masing sampel diletakkan di atasperangkatHorizontal Attenuated Total Reflectance
7
(HATR) pada suhu ruang (25°C).Spektra FTIR dari semua sampel dipindai dengan
spektrofotometer FTIR ABB MB 3000 (Clakuadeset Scientific, Northampton, UK)
yang dilengkapi dengan detektor Deuterated Triglycine Sulphate (DTGS) dan
germanium beam splitter. Spektra FTIR sampel tepung dipindai pada bilangan
gelombang 4000 – 650 cm-1
dengan resolusi 4 cm-1
dan jumlah pindaian sebanyak 32
kali. Semua spektra dikalibrasi dengan udara sebagai blanko.Setiap setelah pemindaian,
FTIR dikalibrasi baru dengan udara sebagai blanko.Semua spektra direkam sebagai
transmitan vs bilangan gelombang (cm-1
) pada setiap titik data.
Analisa Data
Derajat hidrolisis tepung mocaf terasetilasi ditentukan berdasarkan parameter
kinetika perubahan kadar amilosa, amilopektin dan gula pereduksi. Data hasil
percobaan diplotkan dalam kurva orde reaksi 0, 1, dan 2 untuk menentukan orde reaksi.
Nilai energi aktivasi (Ea) ditentukan berdasarkan persamaan Arrhenius.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Uji keasaman dan Fermentasi
Hasil kadar asam laktat yang diperoleh yaitu sebesar 1,90%. Hal ini
menunjukkan bahwa pada Air Rendaman Kedelai (ARK) terkandung bakteri yang
menghasilkan asam laktat yang dapat digunakan untuk fermentasi MOCAF. Selama
proses fermentasi terjadi penghilangan komponen penimbul warna, seperti pigmen
(khususnya pada ketela kuning), dan protein yang dapat menyebabkan warna coklat
ketika pemanasan sehingga warna mocaf yang dihasilkan lebih putih jika dibandingkan
dengan warna tepung singkong biasa (Martono, 2016).
Hidrolisis asam
Hidrolisis dilakukan di bawah suhu gelatinasi 52°C (Winarno, 2002). Hidrolisat
pada tiap-tiap variasi dianalisa kadar amilosa dan amilopektinnya dengan menggunakan
spektrofotometer UV-VIS. Berdasarkan besarnya absorbansi dapat dihitung konsentrasi
amilosa dan amilopektin larutan hasil hidrolisis berdasarkan persamaan garis kurva
baku amilosa dan amilopektin.
Amilosa dan amilopektin pada granula patidihubungkan dengan
ikatanhidrogen.Ikatan hidrogen pada granula pati pecah dan air masuk ke dalamgranula
apabila dipanaskan.Dengan adanya molekul air yang berdifusi ke dalam granula
8
pati,molekul air membentuk ikatan hidrogen dengan amilosa dan
amilopektin(McWilliams, 2001). Proses pertama yang terjadi adalah melelehnya
bagiankristal dan membentuk suatu jaringan. Semakin tinggi energi panas,
jaringankristal yang meleleh akan menjadi rusak dan melarutkan bagian amilosa
danamilopektin. Kelarutan amilosa pada bagian kristal mengakibatkan bagian
amorfmenjadi rusak tidak stabil (Belitz dan Grosch, 1999). Akibatnya ikatan
hidrogendiantara amilosa dan amilopektin menjadi rusak.Kondisi di atas menyebabkan
molekul air yang terus menerus masuk kedalam granula pati membuat ikatan hidrogen
dengan amilosa maupunamilopektin pada bagian amorf maupun kristal granula pati
menjadimembengkak dan ukuran granula meningkat sampaibatas tertentu (Hustiany,
2006).
Penentuan Parameter Kinetika Reaksi
Kinetika hidrolisis Mocaf terasetilasi ditinjau dari laju reaksi hidrolisis.Orde
reaksi ditentukan secara regresi linear dengan menentukan model reaksi yang paling
memberikan nilai koefisien determinasi regresi (R2) tertinggi dan error terendah.Nilai
konstanta kecepatan reaksi dapat diperoleh dengan linearitas data konsentrasi terhadap
waktu pada setiap variasi temperatur yang digunakan.Nilai konstanta kecepatan reaksi
merupakan slope dari garis tersebut (Bej etal.,2008).Kinetika hidrolisis MOCAF
terasetilasi mengikuti orde reaksi tertentu.Orde reaksi dapat ditentukan secara regresi
linear.Hasil penelitian menunjukkan bahwa hidrolisispada MOCAF terasetilasi
mengikuti orde 0 semu yang ditampilkan pada Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel.1Perbandingan nilai R2
amilosa terhadap berbagai Orde reaksi
Konsentrasi
asetilasi
suhu R2 orde 0 Rata-rata
error
R2 orde 1 Rata-rata
error
R2 orde
2
Rata-rata
error
5% 27 0,9809 1,28 0,9829 1,82 0,9812 2,33
30 0,9598 0,84 0,9401 2,47 0,9170 4,09
40 0,9796 1,15 0,9781 1,33 0,9725 1,46
50 0,9523 1,59 0,9579 0,69 0,9611 0,32
10% 27 0,8959 5,63 0,8892 5,86 0,8795 5,98
30 0,9507 0,15 0,9418 0,61 0,9324 0,69
40 0,9696 1,75 0,9668 1,90 0,9563 1,70
50 0,9924 4,03 0,9936 4,58 0,9889 4,96
9
Tabel.2 Perbandingan nilai R2 amilopektin terhadap berbagai Orde reaksi
Konsentrasi
asetilasi
suhu R2 orde 0 Rata-rata
error
R2 orde 1 Rata-rata
error
R2 orde 2 Rata-rata
error
5%
27
0,9939
1,43
0,9894
1,93
0,9740
2,18
30 0,9853 0,57 0,9745 0,44 0,9527 0,05
40 0,9527 2,69 0,9366 3,35 0,9174 3,49
50 0,9866 0,70 0,9798 0,97 0,9649 1,27
10%
27
0,9291
1,55
0,9423
0,60
0,9503
0,44
30 0,9660 2,15 0,9736 2,53 0,9726 2,67
40 0,9365 0,81 0,9471 0,12 0,9518 0,59
50 0,9466 0,21 0,9303 1,80 0,909 3,69
Penambahan suhu reaksi meningkatkan kemampuan hidrolisis MOCAF
terasetilasi sehingga laju degradasi amilosa dan amilopektin semakin besar, namun laju
degradasi mulai menurun pada suhu 50˚C karena penambahan derajat asetilasi membuat
konstanta MOCAF terasetilasi 10% lebih kecil dibandingkan mocaf terasetilasi 5%. Hal
ini menunjukkan bahwa laju degradasi berjalan lebih lambat dengan adanya kenaikan
derajat asetilasi. Laju degradasi amilosa amilopektin disajikan pada Tabel 3 dan Tabel
4.
Tabel 3. Nilai konstanta laju degradasi amilosa pada berbagai suhu dan konsentrasi
asetilasi pada orde 0 semu.
Konsentrasi
asetilasi
Konstanta laju reaksi (% b/b .menit-1
)
27˚C
30˚C 40˚C 50˚C
5% 1,5 × 10-3
1,7 × 10-3
1,9 × 10-3
1,8 × 10-3
10% 1,4 × 10-3
1,5 × 10-3
2,0 × 10-3
1,9 × 10-3
Tabel 4. Nilai konstanta laju degradasi amilopektin pada berbagai suhu dan
konsentrasi asetilasi pada orde 0 semu.
Konsentrasi
asetilasi
Konstanta laju reaksi (% b/b.menit-1
)
27˚C
30˚C 40˚C 50˚C
5% 3,8 × 10-3
5,3 × 10-3
7,0 × 10-3
5 × 10-3
10% 3,7 × 10-3
3,9 × 10-3
4,7 × 10-3
3,4 × 10-3
10
y = -4128,4x + 8,2507 R² = 0,8758
y = -1734,3x + 0,1766 R² = 0,9993
-5,7
-5,6
-5,5
-5,4
-5,3
-5,2
-5,1
-5
-4,9
-4,8
0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335
ln k
1/T
ea ap 5%
asetilasi 10%
Linear (ea ap 5%)
Linear (asetilasi 10%)
Penentuan Nilai Energi Aktivasi (Ea)
Energi aktivasi (Ea) merupakan energi yang harus dimiliki oleh molekul
sehingga mampu bereaksi. Penentuan nilai Ea untuk reaksi hidrolisis MOCAF
terasetilasi dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Persamaan
Arrhenius merupakan persamaan yang dapat digunakan untuk mengkuantitatifkan
hubungan antara suhu reaksi dan Ea dengan konstanta laju reaksi (k). Persamaan
Arrhenius ini dimodifikasi menjadi bentuk persamaan garis lurus (regresi linier)
(Anugrahini dkk., 2013)
Penentuan nilai Ea untuk reaksi hidrolisis MOCAF terasetilasi dilakukan
dengan menggunakan persamaan Arrhenius yang disajikan pada Gambar 4 dan 5.
Gambar 4. Grafik Energi Aktivasi Amilosa MOCAF Terasetilasi
Gambar 5. Grafik Energi Aktivasi Amilopektin MOCAF Terasetilasi
y = -1548,9x - 1,3103 R² = 0,9006
y = -2607,1x + 2,1073 R² = 0,9971
-6,6
-6,55
-6,5
-6,45
-6,4
-6,35
-6,3
-6,25
-6,2
-6,15
0,00315 0,0032 0,00325 0,0033 0,00335
ln k
1/T
asetilasi 5%
asetilasi 10%
Linear (asetilasi 5%)
Linear (asetilasi 10%)
11
Nilai kemiringan (slope) dari persamaan garis lurus (regresi linier) kemudian
digunakan untuk menghitung nilai Ea pada proses hidrolisis MOCAF terasetilasi. Nilai
Ea dihasilkan dari perkalian antara slope dengan konstanta gas (R= 8,314 J.mol-1
.K-1
),
sehingga diperoleh nilai Ea untuk reaksi hidrolisis amilosa dan amilopektin disajikan
pada Tabel 5.
Tabel 5. Nilai energi aktivasi (Ea) reaksi hidrolisis MOCAF terasetilasi
Reaksi hidrolisis mocaf terasetilasi merupakan reaksi ini pemutusan rantai
polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa (C6H12O6). Pemutusan rantai polimer ini dapat
terjadi melalui beberapa cara misalnya secara enzimatis, kimiawi ataupun kombinasi
keduanya (Muin dan Sari,2014).
Kadar Amilosa dan Amilopektin
Amilosa dan amilopektin berperan dalam menentukan karakteristik fisik, kimia
dan fungsional pati. Amilosa berkontribusi terhadap karakteristik gel karena kehadiran
amilosa berpengaruh terhadap pembentukan gel(Parker, 2003). Pada mol yang sama,
berat molekul pati sesudah modifikasi menjadi lebih besar daripada sebelum modifikasi.
Perubahan berat molekul tersebut dipengaruhi oleh gugus hidroksil (OH-) pada pati
yang telah tersubsitusi oleh gugus asetil. Kadar amilopektin lebih tinggi daripada kadar
amilosa karena selama proses perendaman molekul amilosa akan keluar dari granula
pati dan larut dalam air sehingga membuat kadar amilosa dan amilopektin dalam pati
meningkat (Triyani dkk., 2013).
Profil kinetika reaksi hidrolisis Mocaf terasetilasi 5 % dan 10% orde 0
berdasarkan kandungan amilosa dan amilopektin ditunjukkan pada Gambar 6 dan 7
secara berurutan.
Konsentrasi asetilasi
Nilai Energi Aktivasi (kJ.mol-1)
amilosa amilopektin
5% 12,87755 34,32352
10% 21,67543 14,42036
12
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 50 100 150 200
kad
ar
am
ilosa
(%
BK
)
waktu (menit)
asetilasi 5%asetilasi 10%
Gambar 6. Peningkatan kadar amilosa hidrolisis Mocaf terasetilasi 5% dan 10%
Gambar 7. Peningkatan kadar amilopektin hidrolisis Mocaf terasetilasi 5% dan 10%
Hasil penelitian menunjukkan kadar amilosa dan amilopektin meningkat sejalan
dengan lamanya waktu hidrolisisdimanaini sejalan dengan penelitian Winarti
dkk.,(2014) pada pati garut.Penambahan waktu hidrolisis mampu meningkatkan kadar
amilosa dan amilopektin yang didapat karena dengan adanya tambahan waktu maka
terjadinya kontak antara reaktan yang mengakibatkan hidrolisis dari reaktan menjadi
produk akan semakin sering terjadi (Mastuti dan Setyawardhani, 2010). Hidrolisis pati
dengan asam akan lebih mudah memutus rantai pada bagian amorf daripada kristalin
karena daerah amorf tersusun lebih renggang sedangkan daerah kristalin lebih rapat.
Bagian amorf yang tersusun atas titik percabangan (ikatan α-D-1,6) dari amilopektin
mudah mengalami hidrolisis oleh asam (Wurzburg, 1989). Terputusnya titik
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
0 50 100 150 200
kad
ar
am
ilop
ekti
n (
%B
K)
waktu (menit)
asetilasi 5%
asetilasi 10%
13
percabangan dari rantai molekul amilopektin (fraksi bercabang) pada daerah amorf
mengakibatkan meningkatnya fraksi linear pati (amilosa) rantai pendek (Faridah dkk.,
2011).
Analisa FT-IR
Spektra FTIR dari tepung MOCAF, MOCAF terasetilasi dan tepung MOCAF
terasetilasi hasil hidrolisis disajikan pada Lampiran Gambar 9, 10, dan 11. Pada ketiga
spektra, terlihat beberapa puncak gugus fungsiyang merupakan karakteristik dari pati,
misalnya saja gugus fungsi O-H (stretchingatau pita uluran) antara 3000-3600 cm-1
, C-
H stretchingantara 2700-3300 cm-1
, O-H(bending atau pita tekukan) antara 1200-1500
cm-1
, C-H bending antara 1300-1500cm-1
, dan C=O, C-Cstretchingantara 800-1300 cm-
1(Muljana et al., 2010; Shogren,2003; Xu et al., 2004).
Adapun bilangan gelombang dan gugus fungsi beserta senyawa pada setiap
sampel tepung berdasarkan hasil pemindaian spektra FTIR dapat dilihat pada Tabel 6
.Tabel 6. Hasil pemindaian spektra IR menunjukan adanya perubahan intensitas peak
dalam setiap perlakuan.
Sampel Bilangan gelombang (cm-1
) Gugus Fungsi
MOCAF 3193,88 O−H
2360,70 C≡N
1631,66 C=O
999,05 C−O−C
MOCAF Terasetilasi 3220,89 O−H
2360,70 C≡N
1631,66 C=O
999,05 C−O−C
Tepung MOCAF
terasetilasi hasil hidrolisis
3290,32
2360,77
1643,23
999,05
O−H
C≡N
C=O
C−O−C
KESIMPULAN
Berdasarkan hasilpenelitian tentang studi kinetika hidrolisis asam amilosa dan
amilopektin tepung MOCAF terasetilasi dapat disimpulkan bahwa:
1. Kinetika reaksi hidrolisis MOCAF terasetilasi mengikuti orde nol semu. Kecepatan
hidrolisis amilosa dan amilopektin akan meningkat seiring dengan peningkatan
suhu reaksi dengan konstanta lajutertinggi pada suhu 40˚C.
2. Energi aktivasi amilosa pada hidrolisis mocaf terasetilasi 5% yaitu sebesar
12,87755 dan 21,67543 kJ.mol-1
.K-1
untuk 10% sementara Ea amilopektin pada
14
hidrolisis mocaf terasetilasi 5% dan 10% berturut-turut adalah 34,32352 dan
14,42036 kJ.mol-1
.K-1
.
3. Pemindaian FTIR (Fourier Transform Infra Red) pada sampel tepung
menunjukkan adanya gugus fungsi dominan yaitu C=O , C-O-C, dan O-H
SARAN
Berdasarkan penelitian yang sudah dilakukan, untuk penelitian selanjutnya perlu
dilakukan penelitian mengenai daya cerna tepung MOCAF terasetilasi secara enzimatis.
UCAPAN TERIMAKASIH
Kami mengucapkan terimakasih kepada Universitas Kristen Satya Wacana yang
telah membiayai pembelian standar amilosa dan amilopektin.
DAFTAR PUSTAKA
Anugrahini, S.F.A., Ismuyanto, B., Indahyanti, S. 2013. Kinetika Reaksi Hidrolisis Pati
Biji Durian (Durio zibethinus Murr.) Menjadi Glukosa Dengan Variasi
Temperatur Dan Waktu. Kimia Student Journal. 2 (1): 344-351.
Belitz, H. D. and Grosch, W. 1999. Food Chemistry. Second Edition. Berlin: Springer
Verlagg.
Bello-Perez, L.A., Agama-Acevedo, E., Zamudio-Flores, P. B., Mendez-Montealvo, G.,
andRodriguez-Ambriz, S. 2010. Effect of Low and High Acetylation Degree In
The Morphological, Physicochemical And Structural Characteristics Of Barley
Starch. Journal ofFood Science and Technology. 43(9): 1434- 1440.
Bej, B., Basu, R.K., and Ash,S.N. 2008. Kinetic Studies on Acid Catalysed Hydrolysis
of starch. Journal of Scientific & Industrial Reasearch. 67: 295 – 298
Chang, R. 2005 .Kimia Dasar: Konsep-Konsep Inti Jilid1. Jakarta: Erlangga.
Chung, J., Jeong, Y.H., and Lima, T.S. 2003. Effects of Acid Hydrolysis And Defatting
On Crystallinity And Pasting Properties Of Freeze-Thawed High Amylose Corn
Starch. Journal of Carbohydrate Polymers. 54: 449–455.
Faridah, D.N., Fardiaz. D., Andarwulan, N., danSunarti, T.C. 2011. Perubahan Struktur
Pati Garut (Maranta Arundinaceae) sebagai Akibat Modifikasi Hidrolisis
Asam, Pemotongan Titik Percabangan Dan Siklus Pemanasan-Pendinginan.
Jurnal Teknologi Industri Pangan. 21(2): 135-142.
15
Fleche, G. 1985.Chemical Modification and Degradation of Starchin G.M.A. Van
Beynum dan J.A. Roels, ed. Starch conversion technology.London: Applied
Science Pub.
Husodo, S.Y., 2004. Pertanian Mandiri. Jakarta : Penerbar Swadaya.
Hustiany, R. 2006. Modifikasi Asilasi dan Suksinilasi Pati Tapioka Sebagai Bahan
Enkapsulasi Komponen Flavor. DISERTASI. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
Jannah, M. A., Legowo, M. A., Pramono, B. Y. 2013. Total Bakteri Asam Laktat, pH,
Keasaman, Citarasa dan Kesukaan Yogurt Drink dengan Penambahan Ekstrak
Buah Belimbing. Jurnal Aplikasi Teknologi Pangan. 3(2): 7-11
Lawal, O.S., Adebowale, K.O., and Oderinde, R.A. 2004. Functional Properties Of
Amylopectin And Amylose Fractions Isolated From Bambarra Groundnut
(Voandzeia Subterranean) Starch. African Journal of Biotechnology. 3: 399-404.
Martono, Y., Danriani, L.D., dan Hartini., S. 2016. Pengaruh Fermentasi Terhadap
Kandungan Protein Dan Asam Amino Pada Tepung Gaplek Yang Difortifikasi
Tepung Kedelai (Glycine max (L)). Agritech.36: 56-63.
Martono, Y. 2016. Proses Produksi Tepung Mocaf Terasetilasi sebagai Pengganti
Tepung Terigu.Hibah Penelitian Perseorangan/ Kelompok Wajib. Salatiga:
Universitas Kristen Satya Wacana
Mastuti, E. dan Setyawardhani,D.A. 2010. Pengaruh Variasi Temperature dan
Konsentrasi Katalis Pada Kinetika Reaksi Hidrolisis Tepung Kulit Ketela
Pohon. Ekuilibrium. 9(1): 23 – 27.
McWilliams M. 2001. Foods Experimental Perspective Starch. New Jersey:Prentice
Hall.
Muin, R., Lestari, D., dan Sari, T.W. 2014. Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfat Dan
Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol Yang Dihasilkan Dari Biji Alpukat
Roosdiana Muin*, Dwi Lestari, Tri Wulan Sari Jurnal Teknik Kimia 4 :20
Muljana, H., Picchioni, F., Heeres, H.J.,and Janssen, L. 2010. Green starchconversions:
Studies on starch acetylation in densified CO2. Carbohydrate Polymers. 82: 653-
662
Parker, R. 2003.Introduction to Food Science. United States of America: Delmar,
Thomson Learning
Shogren, R.L. 2003. Rapid preparation of starch esters by high temperature/pressure
reaction. Carbohydrate Polymers.52: 319-326
.
16
Suryana, A. 2009.Tantangan dan Kebijakan Ketahanan Pangan Dalam Pemberdayaan
Masyarakat Untuk Mencapai Ketahanan Pangan Dan Pemulihan Ekonomi (ed).
Jakarta: Pusat Studi Kebijakan Pangan dan Gizi Agrindo Aneka Consult.
Triyani, P., Ishartani M., danRahadian, A. 2013. Kajian Karakteristik Fisikokimia
Tepung Labu Kuning (Cucurbita Moschata) Termodifikasi Dengan Variasi
Lama Perendaman Dan Konsentrasi Asam Asetat.Jurnal Teknosains Pangan. 1-
10
Winarno, F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi.Jakarta: PT. Gramedia Pustaka Utama.
Wurzburg, O. B. 1995. Starch, Modified Starch And Dextrin.Proceeding Of Seminar In
Products Of The Corn Refining Industry. 223– 32
Winarti, C., Richana, N., Mangunwidajay, D., dan Sunarti, C.T. 2014. Pengaruh Lama
Hidrolisis Asam Terhadap Karakteristik Fisiko-Kimia Pati. Jurnal Teknologi
Industri Pertanian. 24(3): 218-225
Wuttisela, K., Shobsngob, S., Triampo, W., and Triampo, D. 2007. Amylase and
Amylopectin Simple DeterminationIn Acid Hydrolyzed Tapioca Starch. Journal
of Chemical Society. 53(3): 1665-1667
Xu, Y.X., Miladinov, V., andHanna, M.A. 2004. Synthesis and characterization ofstarch
acetates with high substitution. Cereal Chemistry, 81: 735-740
17
Lampiran
Gambar 9. Spektra FTIR Tepung MOCAF
Gambar 10. Spektra FTIR Tepung MOCAF terasetlasi
18
Gambar 11. Spektra FTIR tepung hasil hidrolisis MOCAF terasetilasi