HIDROLISA PATI (STARCH) MENJADI GLUKOSA

A. TUJUAN

Melakukan hidrolisa dengan menggunakan pati (starch) dengan katalisator asam klorida

Menentukan kadar glukosa hasil hidrolisa yang dihasilkan

B. DASAR TEORI

Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh penduduk dunia,

khususnya bagi penduduk negara sedang berkembang. Walaupun jumlah kalori yang

dihasilkan oleh satu gram karbohidrat hanya 4kkal bila dibandingkan protein dan lemak,

karbohidrat merupakan sumber kalori yang murah. Selain itu, beberapa golongan

karbohidrat menghasilkan serat-serat fiber yang berguna bagi pencernaan.

Di samping merupakan sumber energi bagi makhluk hidup, senyawa-senyawa

karbohidrat mempunyai kegunaan yang luas dalam bidang industri, misalnya pada

pembuatan serat pakaian, kertas film, industri fermentasi, industri gula, dan sebagainya.

Karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan

makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Sedangkan di dalam tubuh,

karbohidrat berfungsi untuk mencegah timbulnya ketosis, pemecahan protein tubuh yang

berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan

protein.

Pada tanaman, karbohidrat dibentuk dari reaksi CO2 dengan H2O dengan bantuan sinar

matahari melalui proses fotosintesis di dalam sel tanaman yang berklorofil. Karbohidrat bisa

di sintesis secara kimia, misalnya pada pembuatan sirup formosa dengan penambahan

larutan alkali encer pada aldehida.

Cara yang lebih mudah dan murah untuk mendapatkan karbohidrat adalah dengan

mengekstraknya dari bahan-bahan nabati sumber karbohidrat, yaitu serelia, sagu, beras, dan

umbi-umbian, misalnya ketela pohon.

Pada umumnya karbohidrat dikelompokkan menjadi monosakarida, oligosakarida, dan

polisakarida. Monosakarida merupakan suatu molekul yang dapat terdiri dari 5 atau 6 atom

C, sedangkan oligosakarida merupakan polimer terdiri dari 2-10 monosakarida, dan pada

umumnya polisakarida mempunyai lebih dari 10 monomer monosakarida.

Senyawa-senyawa monosakarida dan oligosakarida berbentuk kristal, larut dalam air,

serta memiliki rasa manis. Sedangkan senyawa-senyawa polisakarida berbentuk serbuk atau

amorf, tidak larut dalam air, dan tidak berasa (tawar).

Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang dapat berupa

rantai lurus atau bercabang dan dapat dihidrolisis dengan enzim-enzim yang spesifik

kerjanya. Hasil hidrolisisnya sebagian akan menghasilkan oligosakarida dan dapat dipakai

untuk menentukan struktur polisakarida. Berat molekul polisakarida bervariasi sekitar 5000

sampai 500.000, tergantung pada jumlah monomer monosakarida yang dikandungnya. Jenis-

jenis polisakarida yang penting antara lain : pati (amilum),glikogen, dan selulosa.

Pati, disebut juga amilum atau tepung dapat ditemukan dalam semua tumbuh-

tumbuhan. Ia tersimpan dalam semua buji dan umbi. Oleh karena pati mudah terhidrolisis

menghasilkan glukosa-glukosa, maka pati banyak digunakan sebagai bahan makanan pokok.

Hidrolisis pati atau polisakarida dalam bidang keilmuan merupakan langkah awal

untuk mengetahui struktur molekul dari polisakarida yang diinginkan. Hidrolisis pati dengan

sejumlah larutan asam (suasana asam) akan menghasilkan unit-unit monosakarida.

Reaksi hidrolisis pati dalam suasana asam berlangsung menurut reaksi sebagai berikut :

(C6H10O5)n + nH2O HCl nC6H12O6

Untuk mempercepat jalannya hidrolisis pati, dibutuhkan suatu katalis HCl. Jalannya

proses hidrolisis pati tapioka secara kimiawi dengan menggunakan katalis HCl sangaht

berkaitan erat dengan mekanisme kerja dari katalis itu sendiri. Secara mikro, mkanisme

kerja katalis dapat dijelaskan sebagai terjadinya tumbukan antar elektron yang

mengakibatkan adanya perubahan konfigurasi elektron sehingga didapat unsur baru yang

pada akhirnya menghasilkan senyawa baru.

H+

CH2OH

HHH

O

H

H OH

OHRO OR’

Pati

CH2OH

HHH

O

H

H OH

OHRO O+

HR’

CH2OH

H

HH

O

H

H OH

OHRO

++ R’OH

H2O

CH2OH

HHH

O

H

H OH

OHRO O+

HH

- H+

CH2OH

HHH

O

H

H OH

OHRO OH

Glukosa

Reaksi dan mekanisme kerja katalis HCl dalam menghidrolisis pati menjadi glukosa dapat

dituliskan sebagai berikut :

Hidrolisis dengan menggunakan asam menyebabkan gelatinasi sempurna dari semua

pati, dan menghasilkan hidrolisat yang mudah disaring. Akan tetapi didapat juga produk

reverse yaitu garam-garam dan timbulnya warna akibat kerja katalitik yang tidak spesifik.

Pati yang derajat kemurnianya kurang, mengandung kontamin protein yang akan ikut

terhidrolisis bila digunakan asam, hal ini merupakan penyebab timbulnya warna coklat pada

produk.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap reaksi hidrolisa :

1) Katalisator

Hampir semua reaksi hidrolisa memerlukan katalisator untuk mempercepat jalannya

reaksi. Katalisator yang dipakai dapat berupa enzim atau asam sebagai katalisator, karena

kerjanya lebih cepat. Asam yang dipakai beranekaragam mulai dari asam klorida (Agra

dkk, 1973; Stout & Rydberg Jr., 1939), Asam sulfat sampai asam nitrat.

2) Suhu dan tekanan

Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi mengikuti persamaan Arhenius. Semakin tinggi

suhu, maka semakin cepat jalannya reaksi.

3) Pencampuran (pengadukan)

Supaya zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-baiknya, maka perlu adanya

pencampuran. Untuk proses batch, hal ini dapat dicapai dengan bantuan pengaduk atau

alat pengocok (Agra dkk,1973).

4) Perbandingan zat pereaksi

Kalau salah satu zat pereaksi berlebihan jumlahnya, maka keseimbangan dapat

menggeser ke sebelah kanan dengan baik. Oleh karena itu, suspensipati yang kadarnya

rendah member hasil yang lebih baikdibandingkan kadar patinya tinggi.

Perkembangan Hidrolisis Pati

Proses hidrolisis pati dalam suasana asam pertama kali ditemukan oleh Kirchoff pada

tahun 1912, namun produksi secara komersial mulai terjadi sejak tahun 1950. Pada proses

ini sejumlah pati diasamkan hingga pH 2 kemudian dipanaskan dengan uap pada tanki

bertekanan pada suhu 120 – 140oC. Derajat konversi yang diperoleh bergantung pada

konsentrasi asam, waktu konversi, suhu, dan tekanan selama reaksi.

Beberapa ilmuwan mencoba mengembangkan parameter-parameter reaksi guna

mendapatkan hasil reaksi yang lebih baik dan lebih efisien, misalnya, merekomendasikan

untuk menghidrolisis pati dengan HCl atau asam sulfat pada suhu 100 oC paling lama selama

75 menit. Percobaan ini dikembangkan lagi olewh Somogy dengan cara menentukan

parameter konsentrasinya. pada penemuannya diketahui bahwa campuran antara 0,5 %

larutan pati dengan larutan H2SO4 4N pada suhu 100 oC selama 75 menit dapat

menghasilkan 96% D-glukosa. Sementara itu, Bourne menemukan bahwa hidrolisis pati

dengan asam oksalat 1gr/cm3 pada suhu 100oC selama 4 jam akan menghasilkan glukosa

sebagai produk utama.

Hidrolisis tapioka (hasil ekstraksi di pabrik pengolahan tepung tapioka) dapat

digunakan saebagai bahan baku pembuatan glukosa (sirup glukosa). Hidrolisis tapioka

secara sam sebenarnya merupakan proses likuifaksi tapioka, yakni berupa pemutusan ikatan

rantai-rantai molekul pati yang lemah sehingga perolehan glukosanya belum maksimal.

Hidrolisis dengan menggunakan asam sudah sejak lama berusaha digantikan dengan

menggunakan enzim. Enzim bekerja secara spesifik sehingga diharapkan bahwa kandungan

bahan penyususn glukosa yang dihasilkan dapat diatur perbandingannya saesuai dengan

sp[esifikasi yang telah ditetapkan terlebih dahulu. Contoh enzimnya : P-amilase,

glokoamilase, dan lain-lain.

Sirup glukosa adalah sejenis larutan yang amat kental dihasilkan dari hidrolisis pati

dengan menggunakan katalisator asam, enzim, atau gabungan keduanya. Kandungan bahan

gula pereduksi diukur sebagai ekivalen dari glukosa (DE) berkisar antara 18 – 73%,

tergantung pada dosis enzim yang diberikan, lamanya proses, dan keinginan konsumer.

Kandungan sakarida dalam sirup (umumnya disebut sprektrum gula) sangat bervariasi,

terdiri dari glukosa, maltosa, iso amilosa, dekstrin, dan oligosakarida lainnya.

Hidrolisis pati secara enzimatis merupakan proses sakarifikasi, yaitu proses pemutusan

seluruh rantai molekul pati sehingga didapatkan perolehan glukosa yang maksimal. Karena

itu, pada proses pembuatan glukosa secara asam biasanya diikuti oleh proses enzim dengan

tujuan agar produk yang dihasilkan benar-benar murni glukosa.

Proses hidrolisis lain yang mulai digunakan adalah hidrolisis secara mikrobiologi.

Proses ini terutama bertujuan untuk mengkonversikan pati menjadi glukosa dengan

menggunakan mikroorganisme tertentu dari golongan jamur, yaitu jenis Rhizopus delemar

atau Rhizopus boulard. Proses secara mikrobiologi dibagi dalam 4 tahap, yaitu tahap di

laboratorium, pilot plant pertama, pilot plant kedua, dan tahap pemurnian.

Selain ketiga cara di atas, proses hidrolisis dapat juga dilakukan secara basa, tetapi

produk yang dihasilkan bukan glukosa, melainkan saccharinate (sakarin), salah satu zat

pemanis sintesis. Pada proses secara asam, larutan berfungsi sebagai katalis, tetapi pada

proses basa, larutan basa ikut sebagai pereaksi bersama pati.

Jika basa yang digunakan adalah NaOH maka terbentuk natrium sakarin, jika yang

digunakan Ca(OH)2, maka produknya adalah kalsium sakarin. Reaksi pembentukan sakarin

akan menjadi lambat jika dalam pereaksi terdapat oksigen terlarut, karena adanya oksigen

ini akan terbentuk asam-asam volatile seperti asam asetat dan asam format.

C. ALAT DAN BAHAN

NO

.

ALAT BAHAN

1. Penangas air Pati ketela pohon 36 gram

2. Peralatan refluks HCl 25% 20 mL

3. Gelas kimia 500 mL Benedict

4. Tabung reaksi 12 buah Iodium

5. Pipet ukur 5 mL Aquades

6. Pipet tetes

7. Bola isap

8. Batang pengaduk

9. Botol semprot

10. Neraca analitik

D. PROSEDUR KERJA

Reaktor (Peralatan Refluks)

Aquades 100 mLPati 18 gram

Proses Pengadukan

Memanaskannya

pada suhu reaktor

±75°C

terbentuk kanjiLarutan HCl 10%

sebanyak 10 mL

Mengambil 2 ml pati

setiap 10 menit

1 ml untuk uji amilum didalam

tabung reaksi

1 ml untuk uji glukosa didalam

tabung reaksi

Menambahkan 2.5 mL Larutan Benedict Pada setiap larutan

sampel

Menambahkan Larutan KI Pada

setiap larutan sampel

Proses pemanasan selama 5

menit

Mengamati Hasil Pengujian

Mengamati Hasil Pengujian

D. DATA PENGAMATAN

1. Persiapan

Bahan Massa

(gram)

Volume

(mL)

Konsentrasi

(%)

Massa

Moleku

l

Rumus

Kimia

Indeks

Bias

Berat

Jenis

(g/cm3)

Pati 18 - 18% - (C6H10O5)n - 1,5

Asam Klorida - 10 10 % 36,5 HCl 1,5410 3,21

Glukosa - - - 180 C6H12O6 - 0,8

2. Proses Hidrolisis

Volume larutan induk : 100 ml

Jumlah katalis HCl 100% : 10 ml

Waktu operasi : 60 menit

Konsentrasi Pati : 18/100 X 100 % b/v

3. Uji Kualitatif dan Fisik

a) Uji Amilum (Menambahkan Iodium Pada Setiap Larutan Sampel)

b) Uji Glukosa (Menambahkan Larutan Benedict Pada Setiap Larutan Sampel)

E. PENGOLAHAN DATA

T0 reaktor = 75oC

T0 penangas = 122 oC

Analisa

Waktu

10 menit 20 menit 30 menit 40 menit 50 menit 60 menit

Amylum ++++ +++ ++ - - -

Glukosa ++ +++ ++++ ++++ ++++ ++++

Keterangan :

Uji Amylum dengan menggunakan larutan KI

++++ : Warna Ungu tua pekat

+++ : Warna Ungu tua

++ : Warna Ungu

- : Warna Kuning Bening (sudah terhidrolisis sempurna)

Uji Glukosa dengan menggunakan larutan Benedict

++++ : merah keruh pekat

+++ : merah keruh

++ : merah keruh