TUGAS BIOORGANIK

Diterjemahkan oleh:

Cici Eliestia Rahayu (4311413039)

Miftachul Hidayah (4311413042)

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2015

SIFAT FUNGSIONAL DARI FRAKSI AMILOPEKTIN DAN AMILOSA YANG

DIISOLASI DARI PATI KACANG TANAH BAMBARRA (Voandzeia subterranean)

Pati kacang tanah Bambarra difraksinasi menjadi fraksi amilosa dan amilopektin, dan

termodifikasi kimia melalui oksidasi dan asetilasi, yang diaplikasikan pada fraksi amilosa.

Hasil persentase amilosa dan amilopektin masing-masing adalah 75% dan 11%. Analisis

proksimat menunjukkan bahwa persentase protein, abu, serat kasar, dan lemak kasar di

bawah 1%. Penambahan kapasitas dan kelarutan semua sampel meningkat dengan

meningkatnya suhu. Air dan kapasitas penyerapan minyak menyatakan bahwa kecenderungan

hidrofobik lebih besar daripada potensi hidrofilik. Gel membentuk kapasitas yang tinggi

dengan meningkatnya konsentrasi sampel dan konsentrasi gelasi setidaknya sangat minim

dalam fraksi amilopektin. Suhu awal amilosa berkurang dari 70oC ke 60oC dan 65oC karena

oksidasi dan asetilasi.

Kata kunci: kacang tanah Bambarra, amilosa, amilopektin, modifikasi.

PENGANTAR

Modifikasi kimia seperti oksidasi dan asetilasi diterapkan pada biopolimer untuk

menghindari beberapa sifat yang tidak diinginkan pada polimer tersebut. Selain itu,

modifikasi telah digunakan untuk mempengaruhi sifat tertentu dalam polimer, dan ini

bergantung pada penggunaan akhir dari polimer di berbagai industri. Dalam penelitian

sebelumnya, beberapa modifikasi seperti itu telah diterapkan pada selulosa dan pati

(Kuakpetoon dan Wang, 2001; Atichokudomchai dkk, 2001, Forssel et al, 1995..).

Oksidasi pati memerlukan pengenalan karbonil dan karboksil pada glukosa dalam unit

matriks polimer. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa perubahan tersebut

membawa perbaikan dalam putih pati, dan dibatasi retrogradation atau "pengaturan"

(Kuakpetoon dan Wang, 2001., Adebowale et al., 2002). Asetilasi biopolimer diperoleh

dengan esterifikasi pati asli dengan anhidrida asetat dan pati yang dimodifikasi secara umum

menunjukkan kemurnian perekatan, stabilitas, peningkatan resistensi yang lebih baik untuk

retrogradation, dan peningkatan stabilitas (Adebowale dan Lawal 2003b).

Sebelumnya, kami telah menekankan pada kebutuhan pemanfaatan potensi kacang-

kacangan kurang dimanfaatkan sebagai sumber dari pati dan protein konsentrat (Adebowale

et al., 2002, Adebowale dan Lawal, 2003a).

Pati asli terdiri dari amilosa (sebuah α-1,4 polimer) dan amilopektin (polimer

bercabang) yang terdiri dari α-1 linear singkat, 4 rantai polimer yang terikat satu sama lain

oleh α-1, 6. Kedua komponen membentuk struktur semicrystalline dalam granula pati, yang

terdiri dari kristal lamellae dan lamellae amorf (Oates, 1997). Pati dari asal yang berbeda

memiliki derajat kristalinitas yang berbeda (berkisar sekitar 15-45%) (Zobel, 1988).

Seperti dalam reaksi kimia, modifikasi ini bergantung pada faktor lingkungan dalam

sistem reaksi, seperti pH, waktu reaksi, katalis dan konsentrasi (Whistler dan Daniel, 1990).

Penelitian ini dirancang untuk menyelidiki sifat fisikokimia fraksi pati asli dan dimodifikasi

secara kimia dari kacang tanah Bambarra, dengan tujuan untuk memberikan informasi

tentang pemanfaatannya secara efektif, terutama di industri makanan.

BAHAN DAN METODE

Bahan

Biji kacang tanah Bambarra yang diperoleh dari pasar Bodija, Ibadan. Biji disaring untuk

menghilangkan kotoran. Air ditambahkan ke sampel dan dibiarkan semalam. Biji dikeringkan

pada 30 ± 2oC kemudian digiling menjadi bubuk halus. Pati disimpan dalam kantong plastik

sebelum digunakan. Semua bahan kimia yang digunakan dalam percobaan adalah dari kelas

analitis, isolasi pati Metode Sathe dkk. (1981) yang dimodifikasi oleh Adebowale et al.

(2002), digunakan untuk isolasi pati. Pengadukan sesekali diberikan selama ekstraksi.

Fraksinasi amilosa dan amilopektin

Fraksinasi amilosa dan amilopektin dilakukan dengan mengikuti prosedur umum

(Song and Jane, 2000). Ini terdiri dari pemanasan dan pengadukan dispersi pati (0,8%, w/v

dalam air) di pada temperatur 100oC sampai pati menjadi gelatin. Pati disaring untuk

menghilangkan residu tidak larut, dan pH disesuaikan menjadi 6,3 dengan buffer fosfat.

Diaduk dalam baskom yang berisi air mendidih selama 2 jam untuk memecah molekul pati.

Setelah itu, n-butil alkohol ditambahkan (20%, v/v), dan larutan diaduk pada 100oC selama 1

jam, dilanjut dengan pendinginan sampai pada temperatur kamar selama 24-36 jam. Kristal

kompleks amilosa butil alkohol dibentuk dan diendapkan selama pendinginan, dan

dipisahkan dengan penyaringan. Amilopektin yang tersisa di supernatan dengan

menambahkan metil alkohol berlebih.

Asetilasi amilosa

Asetilasi amilosa dilakukan dengan menggunakan metode Wurzburg (1964). Amilosa

asli (100 g) ditambahkan 500 ml air suling dan diaduk menggunakan pengaduk magnetik

selama 30 menit. PH diatur ke pH 8,0 menggunakan 0,5 M Na0H. 10.2 g anhidrida asetat

ditambahkan perlahan-lahan ke dalam campuran sambil mempertahankan pH pada kisaran

8,0-8,5. PH akhirnya disesuaikan menjadi 4,5 dengan 0,5 M HCl. Amilosa disaring, dan

residu yang diperoleh dicuci empat kali dengan air suling dan dikeringkan selama 48 jam

pada 30 ± 200C.

Oksidasi amilosa

Oksidasi amilosa dilakukan menurut metode Sathe dan salunkhe (1981). Amilosa asli

(100 g) dicampur dengan 500 ml air suling dan pH campuran menjadi 9,5 dengan 0,3 M

Na0H. 10 g NaOCl ditambahkan tetes demi tetes selama 2 jam dengan pengadukan konstan

sementara pH tetap dipertahankan pada pH sekitar 9,0-9,5. Reaksi didinginkan dalam

campuran es dan NaCl. Reaksi dibiarkan terus selama 5 jam setelah semua NaOCl telah

ditambahkan. PH menjadi 7.0 dengan 0,3 M HCl dan disaring menggunakan kertas saring

Whatman No 4. Amilosa yang diperoleh dicuci empat kali dengan air suling dan dikeringkan

pada 30 ± 2°C selama 48 jam.

Tingkat modifikasi

Derajat substitusi (DS) dari pati asetat yang merupakan mol asetil substituen per mol

unit D-glukopiranosa ditentukan sesuai dengan metode yang dijelaskan oleh Würzburg,

(1964). Metode Parovuori dkk. (1995) digunakan untuk penentuan isi karboksil. 5 g sampel

pati dioksidasi dengan dibuat bubur ke dalam 25 ml 0,1 M HCl, dan diaduk selama 40 menit.

Bubur disaring melalui media kaca dan residu dicuci dengan air suling sampai bebas dari

klorida, (ditentukan dengan uji perak nitrat). Klorida terdapat di 300 ml air suling. Dispersi

dipanaskan dengan uap dan diaduk terus menerus sampai pati menjadi gelatin. Sampel panas

dititrasi dengan 0,1 M NaOH dengan fenolftalein sampai pada titik akhir titrasi. Untuk

mengukur keasaman karena sumber-sumber lain (terutama asam lemak kompleks dengan

amilase), 5 g pati yang tak teroksidasi dititrasi untuk menyediakan nilai kosong. Metode

hydroxylamine dijelaskan oleh smith (1967) digunakan untuk penentuan kadar karbonil. 2 g

pati dioksidasi menggunakan 100 ml air suling dan suspensi gelatin, dengan pemanasan

dalam air mendidih dan kemudian didinginkan sampai 40oC. PH diatur menjadi 3,2, dan 15

ml reagen hidroklorida ditambahkan (reagen hidroksilamin dibuat dengan melarutkan 25 g

reagen hydroxylamine hidroklorida dalam air dan menambahkan 100 ml 0,5 M NaOH, dibuat

untuk 500 ml dengan air suling). Sampel ditutup dengan aluminium foil dan ditempatkan

dalam bak air pada suhu 40oC. Setelah 4 jam, kelebihan hidroksilamin ditentukan dengan

titrasi menggunakan campuran reaksi pada pH 3,2 dengan asam klorida 0,1 M.

Pengaruh suhu pada kelarutan dan pembengkakan

1.0 g sampel yang ditimbang secara akurat dan kuantitatif dipindahkan ke dalam

tabung reaksi yang kering dan ditimbang (W1). Pati kemudian dikocok dengan 50 cm3 air

suling menggunakan blender. Resultan bubur dipanaskan pada suhu 60°C, 70°C, 80°C dan

90°C masing-masing selama 30 menit dalam bak air. Campuran didinginkan sampai suhu

kamar dan disentrifugasi (500 putaran per menit, selama 15 menit). Aliquot (5 ml) dari

supernatan dikeringkan sampai beratnya konstan pada 110°C. Residu yang diperoleh setelah

pengeringan supernatan mewakili jumlah pati terlarut dalam air. Kelarutan dihitung sebagai g

per 100 g sampel secara berat kering. Residu yang diperoleh dari percobaan di atas (setelah

sentrifugasi) dengan air itu dipindahkan ke tabung reaksi kering yang bersih, dan dicatat

sebagai W2. Pembengkakan pati = (W2 - W1) berat sampel

Kapasitas penyerapan minyak dan air

Kapasitas minyak dan penyerapan air ditentukan dengan metode BEUCHAT (1977).

10 ml air suling atau minyak (Executive Chef Oil, Lever Brothers (Nigeria) Plc, Lagos,

Nigeria) ditambahkan ke 1 g sampel, dan dicampur secara menyeluruh dengan mixer

Variwhirl (Model A901, salver Kimia. Chicago, IL, USA ) selama 30 s dan didiamkan

selama 30 menit. Kemudian volume supernatan tercatat. Massa minyak atau air diserap

dinyatakan sebagai gg-1 pati secara berat kering.

Properti gelasi

Studi gelasi diselidiki, menggunakan metode Coffman dan Garcia (1977). Sampel

pati (0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, dan 0,6 g) yang dikombinasikan dengan 5 ml bagian air suling

dalam tabung reaksi dan dicampur menggunakan mixer Variwhirl (Model A901, salver

Kimia. Chicago, IL, USA) selama 5 menit. Tabung reaksi kemudian dipanaskan selama 30

menit pada 800°C dalam bak air, diikuti dengan pendinginan cepat di bawah air keran dingin.

Tabung uji lanjut didinginkan dan diadakan di 40°C selama 2 jam.

sifat paste

Brabender studi viscographic sampel pati diselidiki menggunakan 80 gl-1 dispersi

pati. Sebuah viscoamylograph Brabender (Tipe VA-V, Brabender GmbH, Duisburg, Jerman)

dilengkapi dengan sensitivitas cartridge 700 ug. Bubur dipanaskan dari 300°C ke 950°C, dan

disimpan pada suhu ini selama 30 menit, sebelum pendinginan untuk 500°C. Sebuah

kecepatan rotasi konstan 75 putaran per menit dipertahankan dan pemanasan atau tingkat

pendinginan adalah 1.50°C min-1 selama proses berlangsung.

Analisis statistik

Analisis dilakukan dalam rangkap tiga. Analisis varians dilakukan untuk menghitung

perbedaan yang signifikan dalam pengobatan sarana, dan LSD (P <0,05) digunakan untuk

sarana terpisah (SAS, 1988).

HASIL DAN DISKUSI

Hasil analisis proksimat dari amilopektin dan fraksi amilase dimodifikasi secara kimia

dari pati kacang tanah Bambarra disajikan pada Tabel 1. Persentase hasil amilosa, dihitung

atas dasar pati asli kering 75%, sedangkan amilopektin adalah 11%. Pati terdiri dari dua

fraksi, fraksi amilosa, yang merupakan sebagian besar bagian yang merupakan fraksi amorf

dan amilopektin, yang merupakan fraksi kristal. Dalam hal ini, hasil yang diperoleh di sini

menunjukkan bahwa pati kacang tanah Bambarra terdiri dari pecahan sebagian besar amorf,

dan ini akhirnya mempengaruhi parameter fisika kimia. Nilai-nilai setuju dengan studi

sebelumnya pada komposisi kimia dari beberapa pati kacang-kacangan (Hoover dan Manuel,

1996a). Hasil dari asetat amilosa dan teroksidasi amilosa 84% dan 74% masing-masing,

berdasarkan amilosa asli. Hasil yang lebih rendah di dioksidasi derivatif mungkin dikaitkan

dengan degradatif oksidasi ikatan glikosidik di amilosa, suatu perkembangan yang mungkin

menyebabkan hilangnya massa. Dalam semua sampel, nilai yang diperoleh untuk protein

persentase, abu, serat kasar dan lemak kasar berada di bawah 1%. Hasil ini menetapkan

tingkat tinggi kemurnian fraksi pati. Tidak ada perubahan ditandai diamati pada kadar air

sampel. Juga oksidasi dan asetilasi tidak mengubah kadar air amilosa asli, mungkin karena

mereka disimpan di bawah kondisi yang sama atau tingkat modifikasi itu tidak cukup tinggi

untuk menyebabkan perubahan signifikan dalam kadar air dari sampel dibandingkan dengan

amilosa asli.

Pengaruh suhu pada pembengkakan kekuasaan dan kelarutan

Pengaruh suhu dimodifikasi secara kimia fraksi pati kacang tanah Bambarra disajikan

pada Gambar 1 dan 2. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pembengkakan kapasitas dan

kelarutan semua sampel meningkat dengan kelarutan dalam semua kasus yang diamati pada

90°C. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan suhu ditingkatkan penetrasi air ke dalam

butiran sampel. Hal ini juga masuk akal bahwa peningkatan suhu melemahkan intragranular

mengikat kekuatan dari kedua derivatif amilosa asli dan dimodifikasi, sehingga memfasilitasi

pembengkakan kurang dibatasi dan ditingkatkan pencucian partikel granular yang

menyebabkan peningkatan kelarutan. Namun, terbatas bengkak di fraksi amilopektin dapat

dikaitkan dengan sifat kristalnya. Susunan kristal dicegah mudah penetrasi air sehingga

membatasi baik kapasitas pembengkakan dan kelarutan.

Kapasitas air dan penyerapan minyak

Kapasitas air dan penyerapan minyak dari sampel disajikan pada Gambar 3. Hasil

penelitian menunjukkan bahwa kecenderungan hidrofobik lebih besar dari sifat hidrofilik

dalam semua sampel. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa kapasitas penyerapan air

sangat minim di amilopektin asli, di mana nilai setidaknya 5,5 ml / 10 g sampel tercatat. Air

dan penyerapan minyak kapasitas maksimal yang diamati pada amilosa asli. Karena sifat

amorf dari amilosa, minyak dan air yang diserap lebih cepat dibandingkan dengan

amilopektin kristal. Asetat amilase memiliki minyak dan penyerapan air kapasitas lebih baik

daripada teroksidasi amilosa. Sebelumnya, Sathe dan salunkhe (1981) dan Hoover dan

Vasanthan (1994) telah melaporkan peningkatan kapasitas air dan penyerapan minyak berikut

asetilasi.

Sifat gelasi

Tabel 2 menyajikan sifat gelasi dari amilopektin, asli dan fraksi amilosa dimodifikasi

secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra. Menggunakan konsentrasi gelasi setidaknya

(LGC) sebagai indeks dari gelasi, hasil yang diperoleh dalam penelitian ini menunjukkan

bahwa LGC terendah diamati pada amilopektin dan amilosa tertinggi di teroksidasi. Hal ini

juga dicatat bahwa amilopektin membentuk gel pada konsentrasi yang sangat rendah dari 2%.

Kekuatan gel dari amilopektin disebabkan kekakuan yang disediakan oleh alam kristalnya.

Daerah kristal ini, baik di dalam butiran bengkak dan dalam larutan berair antara butiran,

meningkatkan kekuatan dan kekakuan pati gel. Dalam semua sampel diselidikii. Hal ini

menunjukkan bahwa interaksi ditingkatkan apabila konsentrasi meningkat. Mungkin,

pengenalan karbonil dan karboksil kelompok disebabkan tolakan antarmolekul yang terbatas

interaksi molekul amilosa teroksidasi, yang menyebabkan penurunan sifat gelasi.

Brabender studi amylographic

Karakteristik Amylographic dari amilopektin, fraksi amilosa asli dan dimodifikasi

secara kimia dari pati kacang tanah Bambarra disajikan pada Tabel 3. suhu paste awal dari

amilosa asli berkurang dari 70°C ke 60°C dan 65°C berikut oksidasi dan asetilasi masing-

masing. Di antara sampel, suhu leleh tertinggi diamati pada amilopektin asli. Nilai untuk

viskositas puncak selama pemanasan (Pv); pasta panas viskositas (di 95°C) (Hv); viskositas

setelah 30 menit memegang pada 95°C (HV30); Cv: viskositas pasta dingin (di 50°C),

mengatur kembali dan kerusakan yang maksimal di amilosa asli. Memasak pati fraksi bubur

dengan menangguhkan dalam air dan meningkatkan suhu secara bertahap meningkatkan

viskositas maksimum, yang dikenal sebagai viskositas puncak. Viskositas tetes sebagai

pemanasan terus dan akhirnya meningkat lagi pada pendinginan. Perubahan dimensi granul

dan struktur selama proses memasak disertai dengan perubahan yang signifikan dalam

viskositas dan sifat reologi lainnya. Informasi yang diperoleh dari karakteristik paste penting

ketika mempertimbangkan mereka sebagai komponen produk makanan. Suhu amilopektin

lebih tinggi karena yang bersifat kristalin tinggi yang menolak gelatinisasi dibandingkan

dengan amilosa amorf. Penurunan nilai paste dingin asetat dan teroksidasi amilosa

menginformasikan bahwa kelompok substituen baru telah diperkenalkan ke dalam derivatif

dimodifikasi. Kelompok substituen membatasi kecenderungan molekul untuk mengatur

kembali setelah pendinginan, sehingga memfasilitasi nilai kemunduran lebih rendah untuk

modifikasi derivatif.