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