Laporan Karaktristik Kimia Karbohidrat (Alfonsa Ratna Pertiwi)
-
Upload
alfonsa-ratna-pertiwi -
Category
Documents
-
view
407 -
download
15
Transcript of Laporan Karaktristik Kimia Karbohidrat (Alfonsa Ratna Pertiwi)
Karaktristik Kimia Karbohidrat
Laporan Praktikum Biokimia
Disusun oleh :
Praktikan : Alfonsa Ratna Pertiwi (2011-21-001)
Koordinator Praktikum : F.X Prastowo Agung Putranto, S.TP
Waktu Percobaan : Selasa, 18 September 2012 Pukul 08.00 - 14.00
Kode - Nama Mata Kuliah : B21 – 201 Kimia Pangan
Program Studi : Prodi. S1 Ilmu Gizi STIK Sint Carolus
PRODI S1 ILMU GIZI
SEKOLAH ILMU KESEHATAN SINT CAROLUS
JAKARTA
2012
1
Abstrak
Karbohidrat adalah hasil alam yang melakukan banyak fungsi penting dalam
tanaman maupun hewan. ( Hart, 1987 ). Karbohidrat mempunyai peranan penting
dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur,
dan lain-lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah
timbulnya ketosis, pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral,
dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein (Winarno, 2002).
Pada percobaan pertama kita akan menguji gelatinisasi tepung tapioka, tepung
maizena dan tepung gandum pada konsentrasi 5, 10 dan 15 gram dengan volume
aquades 50 ml. Setelah itu dicampurkan dan di aduk rata lalu dipanaskan, tulis
waktu dan suhu awal terbentuknya gel dan mencairnya kembali. Pada tepung
tapioka dengan konsentrasi 15 gram akan menghasilkan gel yang meningkat dan
waktu serta suhu yang meningkat pula.
Pada percobaan kedua kita menguji sampel gula sukrosa dan glukosa dengan uji
Maillard. Pada gula sukrosa reaksi tidak memberikan perubahan warna, yang
menandakan bahwa gula sukrosa bukan merupakan gula pereduksi, sedangkan
pada gula glukosa pada menit ke 15 menghasilkan warna coklat sebagai reaksi
pengikatan antara asam amino bebas dan gula pereduksi didalam glukosa, yang
menandakan bahwa gula glukosa merupakan gula pereduksi.
Kata kunci : Gelatinisasi, Karbohidrat, Tepung tapioka, Tepung Maizena, Tepung
Gandum, Uji Maillard, Gula Sukrosa dan Gula Glukosa.
2
1. Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh penduduk
dunia, khususnya bagi penduduk negara yang sedang bekerja seperti Indonesia.
Walaupun jumlah kalori yang dapat dihasilkan oleh 1 gram karbohidrat hanya 4
kkal bila dibanding dengan protein dan lemak, karbohidrat merupkan sumber
kalori yang murah. Selain itu beberapa golongan karbohidrat menghasilkan serat –
serat (Dietery fiber) yang berguna bagi pencernaan.
Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan nabati, baik berupa gula sederhana,
heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dengan berat molekul yang tinggi seperti
pati, pektin, selulosa dan lignin. Selulosa dan lignin merupakan penyusun dinding
sel tanaman. Pada umumnya buah-buahan mengandung monosakarida seperti
glukosa dan fruktosa.
1.2 Tujuan
2.1 Menjelaskan proses terbentuknya gel.
2.2 Menentukan pengaruh jenis dan konsentrasi pati terhadap terbentuknya gel.
2.3 Menentukan pengaruh jenis gula dan waktu pemanasan terhadap reaksi
Millard.
1.3 Manfaat
Dalam praktikum I ini, diharapakan mahasiswa bisa benar-benar mengerti dan
memahami mengenai karaktristik kimia karbohidrat, karena karbohidrat
merupakan sumber energi utama bagi hampir seluruh penduduk dunia. Dan kita
sebagai calon ahli gizi wajib mengetahui karaktristik kimia dari karbohidrat.
3
2. Dasar Teori
2.1 Karaktristik Kimia Karbohidrat
Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi monosakarida,
oligosakarida serta poliskarida. Monosakarida merupakan suatu molekul yang
dapat terdiri dari lima atau enam atom C, sedangkan oligosakarida merupakan
polimer dari 2-10 monosakarida, dan pada umumnya polisakarida merupakan
polimer yang terdiri lebih dari 10 monomer monosakarida. (Winarno, 2004)
2.2 Gelatinisasi Pati
Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granula (butir) yang berbeda –
beda. Dengan mikroskop jenis pati dapat dibedakan karena mempunyai bentuk,
ukuran, letak hilum yang unik, dan juga dengan sifat birefringent-nya.
Gelatinisasi pati adalah perubahan yang terjadi pada granula saat mengalami
pembengkakan yang luar biasa dan tidak dapat kembali kebentuk semula.
(Winarno, 2004)
Gelatinisasi juga disebut sebagai peristiwa koagulasi koloid dengan ikatan rantai
polimer atau penyerapan zat terlarut yang membentuk jaringan tiga dimensi yang
tidak terputus sehingga dapat mengakibatkan terperangkapnya air dan terhentinya
aliran zat cair yang ada di sekelilingnya kemudian mengalami proses
pengorientasian partikel (Meyer, 1973).
Suhu gelatinisasi adalah suhu pada saat granula pati pecah. Suhu gelatinisasi
berbeda–beda bagi tiap jenis pati dan merupakan suatu kisaran. Dengan
viskometer suhu gelatinisasi dapat ditentukan, misalnya pada jagung 62–700C,
beras 68-780C gandum 54,5–640C, kentang 58–660C, dan tapioka 52– 640C
(Winarno, 2002).
Dengan adanya gelatinisasi, terjadi juga perubahan viskositas pati. Viskositas
adalah resistansi suatu cairan terhadap alirannya. Pemanasan yang semakin lama
akan mengakibatkan viskositasnya semakin tinggi. Pada saat larutan pati
4
mencapai suhu gelatinisasi maka granula-granula pati akan pecah dan molekul-
molekul pati keluar dan terlepas dari granula serta masuk dalam sistem larutan.
Hal ini menyebabkan viskositas. Amilosa dan amilopektin besar pengaruhnya
terhadap viskositas sistem dispersi pati dan air. Gugus hidroksil yang terletak pada
salah satu ujung rantai amilosa dan pada ujung rantai pokok amilopektin berperan
dalam penarikan air oleh pati karena gugus hidroksil dari pati akan tarik menarik
dengan gugus hidrogen dari air. Semakin rendah kadar amilosa dan amilopektin
pada pati maka gugus hidroksilnya akan turun sehingga akan menyebabkan gaya
tarik-menarik antara pati dengan air menjadi kecil sehingga viskositas yang
dihasilkan juga kecil. (Whistler dan Be Miller, 1994 dalam Rakhmawati, 2008).
Faktor-faktor yang mempengaruhi gelatinisasi pati, viskositas, dan karakteristik
gel pati menurut Haryadi (1993) dalam Astuti (2000) adalah sebagai berikut :
a. Karakteristik granula pati
Amilosa akan membentuk gel yang tegar. Strukturnya yang linier menyebabkan
granula lebih mudah menyerap air dan gel amilosa cepat terjadi pada konsentrasi
yang rendah (5%). Sedangkan amilopektin akan membentuk gel yang lembut dan
membutuhkan konsentrasi yang tinggi (30%) karena struktur yang bercabang
membuatnya sulit menyerap air.
b. Suhu gelatinisasi
Adalah kisaran suhu saat pengembangan seluruh granula pati. Suhu gelatinisasi
dipengaruhi oleh konsentrasi pati dan pH larutan. Konsentrasi pati 20 % dan pH
larutan 4-7 akan membentuk gel dengan viskositas yang baik.
c. Bahan-bahan lain yang ditambahkan :
- Gula, garam, dan asam mempunyai kemampuan mengikat air sehingga
mengganggu proses gelatinisasi dan suhu gelatinisasi akan meningkat.
- Lemak membentuk kompleks dengan amilosa sehingga gelatinisasi terhambat
dan mengganggu pengembangan granula pati.
5
- Protein mempunyai kemampuan mengikat air sehingga mengganggu
pengembangan granula pati. Kemampuan mengikat air oleh molekul protein tidak
menyebabkan pengembangan, karena komponen utama yang mengembang adalah
pati sedangkan protein kurang atau tidak mengembang.
2.3 Reaksi Millard
Reaksi Maillard adalah reaksi pencoklatan enzimatis yang terjadi antara
karbohidrat, khususnya gula pereduksi dengan gugus amin bebas dari protein atau
asam amino. Hasil reaksi tersebut menghasilkan bahan berwarna cokelat, yang
sering disebut sebagai pertanda penurunan mutu.
Reaksi ini sering terjadi pada produk pangan yang biasa dikonsumsi sehari-hari.
Reaksi maillard dalam makanan dapat berfungsi untuk menghasilkan flavor dan
aroma. Reaksi ini juga dapat menyebabkan kehilangan ketersediaan asam amino,
khilangan nilai gizi, bembentukan antinutrisi, pembentukan komponen toksik dan
komponen mutagenik.
Reaksi maillard dipengauhi oleh jenis gula. Pada glukosa, semakin lama
dipanaskan, maka semakin pekat warna coklatnya. Sedangkan pada sukrosa, tidak
terjadi perubahan yang begitu signifikan. Hal ini disebabkan karena glukosa
merupakan gula pereduksi. Semakin tinggi ph, maka reaksi maillard akan semakin
intensif. Karena reaksi maillard yang terjadi optimum pada kondisi basa.
Reaksi Maillard berlangsung melalui tahap-tahap sebagai berikut:
1. Suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu
gugus amino dari protein sehingga menghsilkan basa Schiff.
2. Perubahan terjadi menurut reaksi Amadori sehingga menjadi amino
ketosa.
3. Dehidrasi dari hasil reaksi Amadori membentuk turunan-turunan
furfuraldehida, misalnya dari heksosa diperoleh hidroksi metil furfural.
6
4. Proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan hasil antara metil α-dikarbonil
yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor-reduktor dan α-dikarboksil
seperti metilglioksal, asetol, dan diasetil.
5. Aldehid-aldehid aktif dari 3 dan 4 terpolemerisasi tanpa mengikutsertakan
gugus amino (disebu kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino
membentuk senyawa berwarna cokelat yang disebut melanoidin.
7
3. Metodologi
3.1 Alat dan Bahan yang digunakan :
3.1.1 Gelatinisasi Pati
Alat Bahan Kimia
Gelas beker 100 ml Tepung tapioka 30 gram
Pengaduk Tepung gandum 30 gram
Hot plate Tepung maiezena 30gram
Termometer Aquades 500 ml
Timbangan analitik
3.1.2 Reaksi Millard
Alat Bahan
Timbangan analitik Glisim 50 mg
Tabung reaksi Glukosa 50 mg
Gelas arlogi Sukrosa 50 mg
Gelas ukur Aquades 0,5 ml
Aluminium foil
Gelas beker
Hot plate
8
3.2 Cara Kerja
3.2.1 Gelatinisasi Pati
3.2.2 Reaksi Millard
9
Siapkan masing-masing ketiga sampel tepung dengan berat 5,10,15 gram & volume aquades 50 ml
Larutkan sampel, aduk rata
Panaskan, aduk hingga mulai menegental
Amati, catat suhu dan waktu terbentuk gel
Panaskan pati yang tergelatinisasi sampai encer
Catat suhu dan waktunya
Larutkan 40 ml glisin dengan 40 ml aquades
Tambah 18 gram glukosa, sedikit demi sedikit sambil terus diaduk
2 tetes NaOH 6 N
Ambil 5 ml dari campuran tersebut, masukkan ke 4 tabung reaksi
Panaskan samapi mendidih selama 0, 5, 10, 15 meneit
Dinginkan, amati warnanya
Ulangi percobaan dengan sampel sukrosa
Bandingkan hasilnya
4. Hasil dan Pembahasan
4.1 Hasil Percobaan
4.1.1 Gelatinisasi Pati
Kode
Berat
tepung
(g)
Volume
air
Awal terbentuknya
gel
Akhir terbentuknya
gel
Suhu
(0C)
Waktu
(menit)Suhu (0C)
Waktu
(menit)
A1 5 50 57 02.24 69 03.00
A2 10 50 58 02.01 80 05.07
A3 15 50 65 01.50 80 06.35
B1 5 50 64 02.49 83 07.40
B2 10 50 63 02.33 85 07.48
B3 15 50 54 01.56 89 07.53
C1 5 50 65 02.25 83 04.16
C2 10 50 67 01.50 76 03.56
C3 15 50 66 02.10 87 06.00
Kesimpulan : Kelompok 1 bagian A1, A2, A3 menyimpulkan bahwa semakin
tinggi konsentrasi sampel yang diberikan, suhu dan waktu terbentuknya gel
semakin meninggkat. Serta proses gelatinisasi semakin lama.
10
4.1.2 Reaksi Millard
Waktu (menit)
Warna visual
Glukosa Sukrosa
0 - -
5 + -
10 ++ -
15 +++ -
Keterangan :
- Jernih
+ kuning keemasan
++ kecoklatan
+++ coklat
++++ sangat coklat
Kesimpulan : sukrosa bukan merupakan gula pereduksi. Sedangkan glukosa pada
reaksi Millard ini menghasilkan warna coklat pada pemanasan selama 15 meni.
Karena didalam glukosa tersebut terdapat asam amino bebas yang akan berikatan
dengan gugus karbonil gula pereduksi dan akan menghasilkan warna kuning
keemasan sampai coklat, yang bisa kita lihat dari tabel hasil pengamatan.
11
4.2 Pembahasan
Dari hasil praktikum pertama uji gelatinisasi, peningkatan volume granula pati dri
masing-masing sampel bisa terjadi karena adanya amilosa yang larut dalam air
didalamnya jadi amilosa tersebut menyerap air, yang menjadikan granula
benggkak. Saat air dan pati dipanaskan, maka molekul – molekul air bisa bergerak
bebas karena mendapatkan energi panas dan amilosa akan bergerak menyerap air
pada suhu 550 – 650C. semakin tinggi konsentrasi sampel yang diberikan, suhu
dan waktu terbentuknya gel semakin meninggkat. Serta proses gelatinisasi
semakin lama.
Pengembangan granula pati terjadi apabila energi kinetik dari molekul air lebih
besar daripada daya tarik antar molekul pati dalam granula. Sedangkan viskositas
gel pati terjadi karena air yang bebas bergerak di luar granula menjadi berada di
dalam granula dan tidak bisa bergerak bebas lagi saat suspensi pati dipanaskan.
(Winarno, 1992).
Larutan pati kental selama pendinginan dapat membentuk gel yang disebabkan
karena molekul-molekul amilosa berantai lurus dapat mengelompok kembali
melalui ikatan hidrogen intermolekuler. Pembentukan gel inilah yang disebut
retrogradasi. (Whistler dan Be Miller, 1994 dalam Rakhmawati, 2008).
Retrogradasi merupakan proses kristalisasi kembali molekul pati yang telah
tergelatinisasi. Molekul amilopektin dalam larutan tidak mudah teretrogradasi
karena percabangannya dapat mencegah pengelompokan kembali molekul-
molekul pati yang telah tergelatinisasi.
Gel merupakan jaringan tiga dimensi yang bersifat agak padat dan medium
terdispersinya terkurung di dalamnya (Meyer, 1973). Pembentukan gel disebut
gelatinisasi yaitu peristiwa dimana granula pati mengalami pembengkakan luar
biasa karena menyerap air yang banyak dan menyebabkan pecahnya granula pati
yang bersifat tidak dapat kembali ke keadaan semula atau biasa disebut
irreversible. Suhu pada saat granula pati ini pecah desebut suhu gelatinisasi
(winarno,2002).
12
Bentuk granula pati tepung maizena lebih kecil sedangkan pada tepung tapioca
terlihat lebih lonjong, pada tepung gandum bentuk granula terlihat lebih besar dari
tepung maizena.
Saat pati mentah dimasukkan kedalam air dingin, dan diaduk sampai larut lalu
dipanaskan sampai mengental dan bisa mencair lagi. Saat pati dimasukkan
kedalam air dan dipanaskan granula patinya akan menyerap air dan membengkak.
Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakanya terbatas air yang
terserap hanya mencapai kadar 30%. Peningkatan volume granula pati yang
terjadi didalam air pada suhu antara 550 – 650C, merupakan pembengkakan yang
luar biasa tetapi bersifat tidak bisa kembali kekeadaan semula. Suhu pada saat
granula pati dipecah disebut gelatinisasi. (Winarno, 2004)
Saat suspensi pati dalam air dipanaskan, mula-mula suspensi pati yamg keruh
seperti susu tiba-tiba mulai menjadi jernih pada suhu tertentu, tergantung pada
jenis pati yang diuji. Terjadinya translusi larutan pati tersebut biasanya diikuti
pembengkakan glanula. Bila energi kinetik molekul air menjadi lebih kuat
daripada daya tarik menarik molekul pati didalam air dapat masuk kedalam butir-
butir pati , hal inilah yang menyebababkan bengkaknya granula tersebut. Indeks
refrasi air butir-butir pati yang membengkak ini mendeteksi indeks refrasi air dan
hal inilah yang menyebabkan sifat translusi. (Winarno, 2004)
Pada percobaan kedua kami melakukan uji maillard dengan sampel gula sukrosa
dan glukosa. Jenis gula glukosa dengan pemanasan sampai 15 menit tidak
bereaksi apa-apa, karena gula sukrosa bukan merupakan gula pereduksi karena
tidak ada gula pereduksi (aldosa) yang bereaksi dengan gugus amino protein
sehingga tidak dihasilkan schiff.
Pada gula glukosa yang diuji dengan uji Maillard menghasilkan warna coklat pada
menit ke 15. Hal ini dikarenakan glukosa merupakan gula pereduksi. Rasio gula
terhadap asam amino sangatlah berpengaruh terhadap reaksi pembentukan warna.
Makin meningkat jumlah asam aminonya, semakin banyak terjadi pembentukan
warna. Gugus karbonil dari gula pereduksi dengan gugus asam amino bebas
13
merupakan komponen penting dalam reaksi Maillard. Warna coklat yang
dihasilkan dari reaksi maillard ini dinamakan melanoidin.
Warna coklat pada biskuit merupakan senyawa melanoidin yang dihasilkan dari
rekasi Maillard. Reaksi Maillard berlangsung dengan tahapan-tahapan berikut:
1. Suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau gugus amino
dari protein sehingga menghasilkan basa Schiff.
2. Perubahan terjadi menurut reaksi Amadori sehingga menjadi amino
ketosa.
3. Dehidrasi dari hasil reaksi Amadori membentuk turunan furfuraldehid,
misalnya pentosa akan menghasilkan senyawa furfural, sementara heksosa
akan menghasilkan hidroksimetil furfural.
4. Proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan metil-alfa-dikarbonilyang
diikuti penguraiannya menghasilkan reduktor-reduktor dan alfa-
dikarboksil, seperti metilglioksal, asetol dan diasetil.
5. Aldehid-aldehid aktif hasil tahapan 3 dan 4 akan terpolimerisasi tanpa atau
dengan asam amino membentuk senyawa coklat yang disebut melanoidin.
Dari kelima tahapan di atas, dapat disimpulkan bahwa yang mempengaruhi
intensitas warna coklat yang dihasilkan adalah kecepatan reaksi masing-masing
tahapan. (Winarno, 2004)
14
5.Kesimpulan
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa :
1. Gula sukrosa bila diuji dengan reaksi Maillard tidak menghasilkan warna
coklat/kuning kecoklatan. Karena sukrosa bukan merupkan gula
pereduksi.
2. Gula glukosa diuji dengan reaksi Maillard menghasilkan warna coklat
pada menit ke 15, karena glukosa merupakan gula pereduksi. Asam amino
bebasnya berikatan dengan gula pereduksi sehingga menghasilkan basa
Chiff, dan gugus amino membentuk senyawa melanoidin.
3. Bentuk granula pati tepung maizena lebih kecil sedangkan pada tepung
tapioca terlihat lebih lonjong, pada tepung gandum bentuk granula terlihat
lebih besar dari tepung maizena.
4. Semakin tinggi konsentrasi tepung tapioka yang diberikan maka suhu dan
waktu untuk membentuk gel akan semakin meningkat, serta proses
gelatinisasi semakin lama.
6.Daftar Pustaka
http://apriliaitp.blogspot.com/2012/08/biokimia-pangan-reaksi-pencokelatan.html.
(20 september 2012, 19.15 WIB)
http://ceeva.wordpress.com/2010/01/18/gelatinisasi-pati-puna-ceeva.
(20 september 2012, 17.10 WIB)
http://food4healthy.wordpress.com/2008/08/13/sifat-fisik-dan-kimia-karbohidrat.
(20 september 2012, 19.51 WIB)
Winarno. 2004. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama.
15