1 / 35

Karbohidrat

Biokimia Pangan Semester II 2010/2011. Karbohidrat. Pendahuluan. Produksi pati. Total dunia ~1,4 milyar ton Produksi Indonesia (FAO, 2005): Padi → 54 juta ton (3) Ketela → 19,5 juta ton (3) Jagung → 12 juta ton (8) Pisang → 4,5 juta ton (6) Ubi jalar → 1,8 juta ton (8). Pati.

nam
Download Presentation

Karbohidrat

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Biokimia Pangan Semester II 2010/2011 Karbohidrat

  2. Pendahuluan Produksi pati • Total dunia ~1,4 milyar ton • Produksi Indonesia (FAO, 2005): • Padi → 54 juta ton (3) • Ketela → 19,5 juta ton (3) • Jagung → 12 juta ton (8) • Pisang → 4,5 juta ton (6) • Ubi jalar → 1,8 juta ton (8)

  3. Pati Sifat fisik pati • Hasil fotosintesis • Disintesis dalam plastid (daun) dan amiloplas (umbi, akar, atau biji) • Bentuk butiran: bulat, polihedral, oval, dan serat • Kandungan: amilosa dan/atau amilopektin • Organisasi: amorf dan kristal

  4. Pati Komposisi butiran pati

  5. Amaranth starch(Bar: 1 µm) Arrowroot starch(Bar: 20 µm) Buckwheat starch(Bar: 5 µm) Cassava starch(Bar: 10 µm) Corn starch(Bar: 10 µm) Oat starch(Bar: 5 µm) Potato starch(Bar: 50 µm) Rice starch(Bar: 2 µm) Kidney bean starch(Bar: 20 µm)

  6. Pati Gelatinisasi • Pati menyerap air, mengembang, dan kembali ke ukuran asal pada pengeringan (reversibel) • Pada suhu tinggi, proses menjadi irreversibel (butiran-butiran pecah membentuk lem pati, dan larutan menjadi kental)

  7. Pati Struktur kimia

  8. Pati Derajat polimerisasi • Amilosa: α,1-4 glikosidik (DP ~200–200.000; Mr 30–3.200 kDa) • ketela atau kentang (DP 1.000–6.000) • jagung atau gandum (DP 200–1.200) • Amilopektin: α,1-4 dan α,1-6 glikosidik • kentang (DP 10.000-100.000) • Nisbah amilosa : amilopektin = ~1:3 • beras ~16–30% amilosa • kentang ~20–21% amilosa

  9. Pati Ciri fisik pati

  10. Pemrosesan pati Kelompok amilase • Endoamilase • Eksoamilase • Enzim pemutus cabang • Transferase

  11. Keluarga α-amilase Keluarga α-amilase • EC 3.2.1.1, a-1,4-glukan 4-glukanhidrolase • Keluarga 13 dari keluarga glikosil hidrolase • Endoenzim: hidrolisis ikatan a-1,4 glikosidik pada pati, seperti amilosa dan amilopektin • Terdiri dari 3 domain: domain A (domain inti katalitik struktur tong (b/a)8 dekat ujung-C), B (domain bersama A untuk mengikat ion kalsium), dan C (domain 8 lembar untai-b)

  12. Domain B Ion Ca2+ Substrat Domain A Domain C

  13. Keluarga α-amilase Residu lestari C Domain A B Motif I Motif II Motif III Motif IV

  14. Keluarga α-amilase Motif lestari Sumber enzim: Thermus aquaticus1, Neisseria polysaccharea3, Clostridium thermohydrosulfuricin3,Pseudomonas amyloderamosa4, Bacillus favocaldarius5, dan Bacillus licheniformis6.

  15. Aplikasi α-amilase Produksi bioetanol Ragi Pemisahan alkohol α-Amylase Glukoamilase Jagung Beras Ketela Sagu Ubi Talas Pencairan Sakarifikasi Fermentasi Distilation & dehidrasi Air Pemasakan >100° C 5–8 menit Tangki penyimpan Pencairan kedua 95° C ~90 menit 60° C 8–10 jam (optional) Tangki bubur Penggilingan DDGS

  16. 40% 35% 30% 25% % of total process energy 20% 15% 10% 5% 0% Milling Storage Mash prep. Separation Distillation Evaporation Fermentation DDGS drying Aplikasi α-amilase Biaya produksi bioetanol • Keperluan energi utama: • Pemasakan (mash prep.) • Distilasi • Pengeringan Solusi ► Konversi butiran pati pada suhu rendah

  17. Aplikasi α-amilase Pelarutan pati mentah

  18. SEM of Starch Treated with α-Amylase of Bacillus sp. ALSHL3 Rice Corn Cassava Seminar Nasional Bioteknologi Enzim, Universitas Atmajaya

  19. Scanning Electron Microscopy 5 µm 5 µm 10 µm 1 µm 10 µm 1 µm 10 µm 10 µm 5 µm 5 µm Cassava Sago Potato Rice Corn Incubation: 48 hours, 37 oC

  20. SEM A, B = maize; C,D = cassava Recombinant Baq α-amylase Amonium sulphate fraction of B. aquimaris MKSC 6.2

  21. Aplikasi α-amilase Pemakaian α-amilase Pemisahan alkohol Jagung Beras Ketela Sagu Ubi Talas Fermentasi Distilation & dehidrasi Air Tangki penyimpanan Penggilingan Tangki bubur Ragirekombinan DDGS

  22. Bubur pati (35% berat; pH 6.5; 40 ppm Ca2+) Gelatin pati (<1 DE) Pencairan pati(>1 DE; 0.3% Glu; 2% Mal; 97.7% oligosac) Sirop maltosa (44 DE; 4% Glu; 56% mal; 28% maltotri; 12% oligosac) Sirop glukosa (99 DE; 97% Glu; 2% mal; 1% oligosac) Aplikasi α-amilase Hidrolisis pati Gelatinisasi α-amylase 105oC, 5 min Pencairan 95oC, 120 min Sakarifikasi Glucoamilase + pullulanase α-Amylase fungi pH 4.5; 60oC, 72 h pH 5.5; 50 ppm Ca2+; 55oC, 48 h

  23. Lactic acid bacteria (LAB) • Variasi bentuk dan ukuran Lactobacillus brevis Lactobacillus casei Oenococcus oenei Di Supermarket Brevibacterium linens Lactobacillus bulgaricus Brevibacterium pentasoceus www.bioweb.usu.edu/microscopy/research.htm

  24. Lactic acid bacteria • Menghasilkan asam laktat dari glukosa • Anaerobik fakultatif : hidup pada kadar oksigen rendah, tetapi dapat hidup tanpa oksigen

  25. Eksoopolisakarida (EPS) • Polimer gula ‘sticky’ yang terikat pada bagian luar sel atau yang dilepas keluar oleh bakteri dan juga ragi, jamur, mikroalga. • Penempelan bakteri pada permukaan (gigi), dengan sesama bakteri (biofilms), atau pada tanaman (Rhizobium sp.)

  26. Homopolisakarida • Homo: mengandung satu jenis residu monosakarida glukose atau fruktosa (atau galaktosa) • Dihasilkan oleh Streptococcus mutans, Leuconostoc mesenteroides, or Lactobacillus reuteri • Mikroflora usus, mikroflora daging yang difermentasi, kol yang difermentasi

  27. Homopolisakarida • Bread improver, pengental • Matriks untuk pemurnian protein • Efek negatif: karang gigi. HPS membantu bakteri menempel di permukaan gigi

  28. -glucans dari LAB Dextran -(16) Mutan -(13) Streptococcus mutans Leuconostoc mesenteroides B-512F Alternan -(13)/-(16) Reuteran -(14)/-(16) Leuconostoc mesenteroides B-1355 Lactobacillus reuteri 121

  29. Fruktan dari LAB • Levan- Residu fruktosa yang terikat melalui ikatan b, 2-6 dan cabang yang terikat melalui b, 2-1 - Ujung residu glukosa- Dihasilkan oleh Bacillus subtilus • Inulin-Residu fruktosa yang terikat melalui ikatan b, 2-1 dan carang yang terikat melalui ikatan b, 2-6 - Ujung residu glukosa- Dihasilkan oleh Streptococcus sp.danLactobacillus reuteri 121

  30. Sintesis HoPS • Oleh satu enzim: - sucrase yang merubah sukrosa menjadi polimer • - energi yang terdapat pada ikatan fruktosa-glukosa menggerakkan reaksi

  31. Sucrase Lactobacillus reuteri 121 Levan -(26) L. reuteri 121 + 5% sucrose Reuteran -(14)/-(16) Van Geel-Schutten et al. 1999, Appl. Environ. Microbiol. 65:3008-3014

  32. Glucansucrases • 140-200 kDa • Enzim ekstraselular • Struktur umum: Ujung N Daerah katalitik Ujung C dengan tingkat Variasi tinggi Signal sequence 13 Streptococcus GTF enzymes 7 Leuconostoc GTF enzymes Monchois et al. 1999, FEMS Microbiol. Rev. 23:131-151

  33. Topologi a-amilase MacGregor et al. 1996, FEBS Lett. 378:263-266

  34. Kg3 121 86 DSM BIO 180 182 121 Kg15 33 ML1 181 WCFS 190 kDa Glucansucrases tersebar pada lactobacilli *Van Geel-Schutten et al. (1998) Appl. Microbiol. Biotechnol.

  35. Produksi glucan Pengendapan EtOH 5% sukrose + enzim GTF Endapan dan freeze-dried glucan

More Related