Hidrolisa Pati

PRAKTIKUM KIMIA ORGANIK

PERCOBAAN III

                                         HIDROLISA PATI                                        

NAMA : SA’DIAH AYU WIHARDINI

NIM : F120155048

PROGRAM STUDI S-1 FARMASI

STIKES MUHAMMADIYAH KUDUS

TAHUN 2017

PERCOBAAN III

HIDROLISA PATI

       I.            Tujuan Percobaan

-        Memahami reaksi hidrolisa asam pati menjadi gula reduksi

-        Memahami reaksi hidrolisa enzim pati menjadi gula reduksi

-        Mengetahui kadar gula reduksi hasil hidrolisa kemudian membandingkan metode hidrolisa

    II.            Landasan Teori

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Pati dapat dibuat dari tumbuhan singkong (ubi kayu), ubi jalar, kentang, jagung, sagu, dan lain-lain. Didalam pati tersusun atas dua macam karbohidrat, amilosa dan amilopektin dalam komposisi yang berbeda-beda. Dua fraksi ini dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Secara struktur amilosa mempunyai struktur lurus, sedang amilopektin bercabang.

Pati atau amilum merupakan karbohidrat kompleks yang dihasilkan oleh tumbuhan, dimana didalamnya terkandung kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis). Ubi kayu atau sering disebut dengan singkong, mengandung karbohidrat yang cukup tinggi, sehingga dapat digunakan sebagai bahan dasar dalam pembuatan glukosa melalui proses hidrolisa pati. Hidrolisa pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana, seperti glukosa (Purba, 2009).

Dalam penelitian Baskar et al. (2008), pati berasal dari singkong atau ubi kayu. Pati singkong ini kemudian dihidrolisa dengan bantuan enzim α-amylase hingga menjadi glukosa. Konsentrasi pati, konsentrasi enzim, suhu, waktu hidrolisa adalah variabel independent yang digunakan dalam penelitian, sedang variabel dependent adalah yield glukosa.

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Purba, 2009). Proses hidrolisis pati menjadi sirup glukosa dapat menggunakan katalis enzim, asam atau gabungan keduanya. Hidrolisis secara enzimatis memiliki perbedaan mendasar dengan hidrolisis secara asam. Hidrolisis secara asam memutus rantai pati secara acak, sedangkan hidrolisis secara enzimatis memutus rantai pati secara spesifik pada percabangan tertentu. Hidrolisis secara enzimatis lebih menguntungkan dibandingkan hidrolisis asam, karena prosesnya lebih spesifik, kondisi prosesnya dapat dikontrol, biaya pemurnian lebih murah, dan kerusakan warna dapat diminimalkan (Virlandi, 2008). Secara garis besar, tahap hidrolisis pati adalah gelatinisasi, liquifikasi dan sakarifikasi. Menurut Purba (2009) proses hidrolisis enzimatik dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: Enzim, ukuran partikel, Suhu, pH, waktu hidrolisis, perbandingan cairan terhadap bahan baku (volume substrat), dan pengadukan.

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, 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, suspensi pati yang kadarnya rendah memberi hasil yang lebih baik dibandingkan kadar patinya tinggi.

Enzim yang dapat digunakan adalah α- amilase, β-amilase, amiloglukosidase, glukosa isomerase, pullulanase, dan isoamilase. Enzim yang biasa digunakan untuk proses pembuatan sirup glukosa secara sinergis adalah enzim α- amylase dan enzim glukoamilase. Enzim α-amylase akan memotong ikatan amilosa dengan cepat pada pati kental yang telah mengalami gelatinisasi. Kemudian enzim glukoamilase akan menguraikan pati secara sempurna menjadi glukosa pada tahap sakarifikasi.

Tahap hidrolisis pati :

-        Gelatinisasi

Gelatinisasi, yaitu memecah pati yang berbentuk granular menjadi suspensi yang viscous. Gelatinisasi, yaitu memecah pati yang berbentuk granular menjadi suspensi yang viscous. Granular pati dibuat membengkak akibat peningkatan volume oleh air dan tidak dapat kembali lagi ke kondisi semula. Perubahan inilah yang disebut gelatinisasi. Suhu pada saat granular pecah disebut suhu gelatiniasi yang dapat dilakukan dengan adanya panas.

-        Liquifikasi

Tahap liquifikasi secara enzimatik merupakan proses hidrolisa pati menjadi dekstrin oleh enzim pada suhu diatas suhu gelatinisasi dan pH optimum aktivitas enzim, selama waktu yang telah ditentukan untuk setiap jenis enzim. Proses liquifikasi selesai ditandai dengan parameter dimana larutan menjadi lebih encer seperti sup.

-        Sakarifikasi

Tahap sakarifikasi adalah tahap pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana dengan penambahan enzim glukoamilase. Pada tahap ini dekstrin diubah menjadi glukosa. Untuk memurnikan sirup glukosa yang dihasilkan dapat dengan proses absorbsi oleh arang aktif.

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 – 140 ^oC. 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 100 ^oC selama 4 jam akan menghasilkan glukosa sebagai produk utama.

Hidrolisis tapioka (hasil ekstraksi di pabrik pengolahan tepung tapioka) dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan glukosa (sirup glukosa). Hidrolisis tapioka secara asam sebenarnya merupakan proses likuifikasi 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 penyusun glukosa yang dihasilkan dapat diatur perbandingannya sesuai dengan spesifikasi 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 konsumen. Kandungan sakarida dalam sirup (umumnya disebut spektrum 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.

 Spektrofotometer adalah merupakan alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu objek kaca atau kuarsa yang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan.

Jenis Spektrofotometer

Spektrofotometer dibagi menjadi dua jenis yaitu 

1.      spektrofotometer single-beam. Pada jenis ini, cahaya hanya melewati satu arah sehingga nilai yang diperoleh hanya nilai absorbansi dari larutan yang dimasukan.

2.      spektrofotometer double-beam. pada jenis ini, nilai blanko dapat langsung diukur bersamaan dengan larutan yang diinginkan dalam satu kali proses yang sama.

Pada dasarnya dengan adanya chopper yang akan membagi sinar menjadi dua, di mana salah satu melewati blanko (disebut juga reference beam) dan yang lainnya melewati larutan (disebut juga sample beam). Dari kedua jenis spektrofotometer tersebut, spektrofotometer double-beam memiliki keunggulan lebih dibanding single-beam, karena nilai absorbansi larutannya telah mengalami pengurangan terhadap nilai absorbansi blanko. Selain itu, pada single-beam, ditemukan juga beberapa kelemahan seperti perubahan intensitas cahaya akibat fluktuasi voltase.

 III.            Alat dan Bahan

v  Alat :

Nama Alat	Jumlah
Batang pengaduk	1
Beakerglass 100 ml	2
Beakerglass 250 ml	1
Botol aquadest	1
Buret	1
Corong	1
Erlenmeyer	1
Gelas arlogi	2
Gelas ukur 10 ml	1
Gelas ukur 50 ml	1
Hot plat	1
Kondensor	1
Labu leher tiga	1
Pipet	1
Statif dan Klem	1
Spektrometer	1
Timbangan	1

v  Bahan :

Nama Bahan	Jumlah
Aquadest	Secukupnya
HCl 2N	250 ml
NaOH	1,35 gram
Pati	5 gram

 IV.            Cara Kerja

    V.            Perhitungan

-        Pembuatan larutan HCl 2N 100ml

N = 10×BJ×%×

N = 10×1,19×37×

N = 12,06 N

V₁×N₁                         = V₂×N₂

V₁×12,06         = 100×2

V₁                          =

V₁                          = 16,58 ml (HCl pekat + aquadest ad 100 ml)

-        Kadar air standar 17-32%

Rata-rata =

-        Kadar gula reduksi          dari data absorbansi

% =        

1.      % =        

% = 72,33%

2.      % =        

% = 78,67%

3.      % =        

% = 83,16%

4.      % =        

% = 80,78%

5.      % =        

% = 83,16%

-        % kadar =

% kadar =

% kadar = 79,62%

 VI.            Hasil Percobaan

Date:                                       24/Feb/2017    19:13:49

Instrumen Name:                    UV-Vis Spectrophotometer UV-1280

Instrumen S/N:                        A12065402060

Measure mode:                        Abs

Wavelength / nm:                    500.0

K factor:                                  1.000

Data accumulation / sec:         0,2

Slit width / nm:                       5

No.                  Abs                  K*Abs

1                      -0,0001            -0,0001

2                      0,0034             0,0034

3                      0,0037             0,0037

4                      0,0039             0,0039

5                      0,0038             0,0038

6                      0,0039             0,0039

VII.            Pembahasan

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Purba, 2009). Pada umumnya kadar air standar adalah 17-32%. Dari kadar air standar tersebut didapatkan rata-rata kadar air untuk perhitungan kadar gula reduksi.

Dalam percobaan analisa pati ini, sampel yang digunakan adalah pati beras. Penambahan HCl pada sampel bertujuan untuk mengaktifkan air karena larutan HCl mempunyai ion H+ dan sebagai katalisator. Setelah itu dilakukan pemanasan yang bertujuan agar pati dapat menyerap air sehingga terjadi reaksi gelatinasi (berkurangnya viskositas) sehingga dapat larut dalam air.

Penggunaan kondensor (pendingin balik) berfungsi untuk menjaga volume larutan tetap konstan. Kondisi yang berlaku adalah pada saat larutan dipanaskan dan menimbulkan uap, uap tersebut akan masuk ke dalam kondensor dan akan tertahan di dalam pipa yang bagian luarnya terdapat air dingin. Air tersebut membuat uap mengembun lebih cepat sehingga uap itu berubah menjadi cair kembali dan turun ke labu didih lagi, maka jumlah volume larutan tetap.

Larutan yang sudah di hidrolisis kemudian di saring. Filtrat diambil 20 ml lalu dinetralkan dengan penambahan NaOH, di encerkan dengan aquadest lalu dimasukkan ke dalam buret. Kemudian mengambil fehling A dan fehling B dimasukkan dalam erlenmeyer 250 ml lalu dipanaskan sampai mendidih sambil dititrasi dengan larutan dalam buret, tujuan ditambahkannya fehling A dan B adalah sebagai pendeteksi ada atau tidaknya glukosa dalam larutan. Ketika warna biru hampir hilang dan terbentuk endapan merah bata dapat ditambahkan indikator metil kue sebanyak 2 tetes, alasan indikator ini di tambahkan pada saat suhu larutan masih panas adalah karena apabila indikator ini di tambahkan pada suhu dingin, maka fungsi indikatornya akan hilang dan endapan merah bata tidak akan terbentuk. Fungsi dari indikator ini sendiri adalah untuk mengetahui terjadinya titik ekivalen karena perubahan larutan dilanjutkan titrasi sampai warna biru menghilang. Saat warna biru sudah menghilang dan dasar erlenmeyer terdapat endapan catat volumenya. Reaksi yang terjadi adalah :

HCl + NaOH      NaCl + H2O

Pada proses titrasi ini, endapan merah bata yang terbentuk menandakan telah terjadinya titik ekivalen, namun pada percobaan kali ini larutan tidak terdapat endapan dan warna hanya sedikit memudar dari sebelumnya. Mungkin ini dikarenakan proses pemanasan yang terlalu lama, sehingga akan menimbulkan karbon atau arang, selain itu pada konsentrasi katalis jika menggunakan asam berlebih akan menyebabkan garam yang dihasilkan akan lebih banyak dan mempengaruhi.

Reaksi hidrolisa pati:

Karena kurang maksimalnya percobaan ini maka larutan di uji coba dengan alat spektrofotometer untuk mendapatkan data sehingga dapat menghitung kadar gula reduksi dalam sampel. Data yang di dapatkan sebagai berikut:

Date:                                       24/Feb/2017    19:13:49

Instrumen Name:                    UV-Vis Spectrophotometer UV-1280

Instrumen S/N:                        A12065402060

Measure mode:                        Abs

Wavelength / nm:                    500.0

K factor:                                  1.000

Data accumulation / sec:         0,2

Slit width / nm:                       5

No.                  Abs                  K*Abs

1                      -0,0001            -0,0001

2                      0,0034             0,0034

3                      0,0037             0,0037

4                      0,0039             0,0039

5                      0,0038             0,0038

6                      0,0039             0,0039

Data di atas pada nomer satu disebut blanko, dalam percobaan ini blanko yang digunakan adalah aquadest. Lalu pada data kedua sampai terakhir merupakan data yang digunakan untuk menghitung kadar gula. Kadar (%) pertama yaitu 72,33%, kadar kedua 78,67%, kadar ketiga 83,16%, kadar keempat 80,78%, dan kadar kelima 83,16%. Maka % kadar gula reduksi dari kelima data di atas adalah 79,62%.

VIII.            Kesimpulan

Dari percobaan diatas dapat disimpulkan bahwa:

1.      Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Purba, 2009).

2.      Spektrofotometer adalah merupakan alat yang digunakan untuk mengukur absorbansi dengan cara melewatkan cahaya dengan panjang gelombang tertentu pada suatu objek kaca atau kuarsa yang disebut kuvet. Sebagian dari cahaya tersebut akan diserap dan sisanya akan dilewatkan.

3.      Kadar gula reduksi dalam pati beras adalah 79,62%

 IX.            Saran

Saran yang dapat diberikan untuk percobaan ini adalah sebaiknya praktikan lebih teliti dalam mengamati perubahan warna larutan saat proses titrasi, agar tercapai titik ekivalen yang tepat. 

DAFTAR PUSTAKA

1.      Baskar, G., Muthukumaran, C., Renganathan, S., (2008), “Optimization of Enzymatic Hydrolysis of Manihot Esculenta Root Starch by Immobilize α-Amylase Using Response Surface Methodology”, International Jurnal of Natural Sciences and Engineering 1:3, pp. 156-160.

2.      Chaerani, Annisa Nurul. 2010. Laporan hidrolisis Sukrosa. http://www.slideshare.net Diakses pada 1 Maret 2013.

3.      Fatimah, Murni Fitri. 2010. Analisa Pati. http://www.slideshare.net Diakses pada 1 Maret 2013.

4.      Purba, Elida, (2009), “Hidrolisis Pati Ubi Kayu (Manihot Esculenta) dan Pati Ubi Jalar (Impomonea batatas) menjadi Glukosa secara Cold Process dengan Acid Fungal Amilase dan Glukoamilase”, Universitas Lampung, Lampung.

5.      Virlandia, Feby, (2008), “Pembuatan Sirup Glukosa dari Pati Ubi Jalar (Impomonea batatas) dengan metode Enzimatis”.

LAMPIRAN