Pati dan Gula

1. Pati dan Gula Fadlianto Botutihe

2. 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

3. 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

4. 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)

5. 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

6. 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

7. 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

8. 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.

9. 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

10. 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.

11. Amilopektin • Amilopektin merupakan rantai bercabang yang terdapat pada pati yang dihubungkan oleh ikatan α1,6 glikosida. Gugus amilopektin tidak semuanya memiliki ikatan α1,6glikosida, 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 padasebagian jenis pati yang terdapat di alam. Komposisi perbandingan amilopektin dan amilosa sangat besar

12. 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 danamilopektin dari berbagai jenis pati.

13. Granula • Amilosa dan amilopektin tidak terdapat secara bebas di alam, namun terdapat dalamgranula. Bentukgranula yang dilihatmenggunakan SEM (scanning electron microscopy). Ukuran, bentuk dan struktur granula dari tiap sumber pati berbeda-beda. Ukuran diameter dari granula pati bervariasi antara 1μm hingga lebih dari 100μm, 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

14. Bentuk dan ukuran ganula pati berbeda-beda tergantung dari sumber tanamannya. Granula pati beras memiliki ukuran yang kecil (3-8 μm), berbentuk poligonal dan cenderung terjadi agregasi atau bergumpal-gumpal. Granula pati jagung agak lebih besar (sekitar 15 μm), 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

15. 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

16. 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.

17. 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.

18. Proses ini menyebabkangranula 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.

19. 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.