“Allahumma tawwi umurana fi ta’atika wa ta’ati rasulika waj’alna min ibadikas salihina”

SENYAWA PANGAN

KADAR AIR DALAM PANGAN DAN ANALISA PENGUJIANNYA

KADAR AIR DALAM PANGAN DAN ANALISA PENGUJIANNYA

Air merupakan salah satu unsur penting dalam bahan pangan, meskipun bukan sumber nutrient namun keberadaannya sangat esensial dalam kelangsungan proses biokimiawi organisme hidup. Air dalam bahan pangan terdapat dalam berbagai bentuk, yaitu :

  1. Air bebas, terdapat dalam ruang-ruang antar sel dan inter-granular serta pori-pori yang terdapat pada bahan
  2. Air terikat secara lemah karena teradsorpsi pada permukaan koloid makromolekuler seperti protein, pectin pati,dan selulosa. Selain itu air juga terdispersi diantara koloid tersebut dan merupakan pelarut zat yang ada dalam sel. Air dalam bentuk ini masih memiliki sifat air bebas dan dapat dikristalkan dalam proses pembekuan. Ikatan antara air dengan koloid tersebut merupakan ikatan hidrogen
  3. Air dalam keadaan terikat kuat yaitu air yang membentuk hidrat. Ikatannya bersifat ionic sehingga relative sukar dihilangkan atau diuapkan. Air jenis ini tidak membeku meskipun didinginkan pada suhu 0o

Air bebas dapat membantu terjadinya proses kerusakan bahan pangan, seperti proses mikrobiologis, kimiawi, enzimatik, bahkan oleh aktivitas serangga perusak. Sedangkan air dalam bentuk lain tidak membantu terjadinya proses kerusakan pada bahan pangan. Sehingga kadar air bukan parameter absolut untu dipakai meramalkan kecepatan terjadinya kerusakan bahan makanan. Dalam hal ini, digunakan pengertian aktivitas air (Aw) untuk menentukan kemampuan air dalam proses-proses kerusakan bahan makanan.

Hubungan kadar air dan air bebas atau Aw ditunjukan dengan kecenderungan bahwa semakin tinggi kadar air semakin tinggi pula nilai Aw. Akan tetapi, hubungan tersebut tidak linier melainkan berbentuk kurva sigmoid. Kadar air dinyatakan dalam prosen (%) dalam skala 0-100, sedangkan nilai Aw dinyatakan dalam angka decimal pada kisaran skala 0-1,0. Kurva hubungan antara kadar air dan Aw bahan disebut juga sebagai kurva Isoterm Sorbsi Lembab (ISL). Contoh kadar air beberapa jenis bahan pangan dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel Kadar Air Beberapa Jenis Bahan Pangan

No. Jenis Bahan Pangan Kadar air (% wb)
1. Daging sapi 66
2. Daging ayam 56
3. Daging kambing 70
4. Dendeng sapi 25
5. Telur ayam 74
6. Telur itik 71
7. Susu (sapi) 88
8. Keju 34
9. Susu bubuk 3-4

wb = wet basis (berdasarkan bobot basah)

Kadar air dalam bahan pangan dapat ditentukan dengan beberapa cara :

Penentuan Kadar Air dengan Pengeringan (Thermogravimetri)

Prinsip penentuan kadar air dengan pengeringan adalah penguapan air yang ada dalam bahan dengan jalan pemanasan. Kemudian dilakukan penimbangan terhadap bahan hingga berat konstan yang mengindikasikan bahwa semua air yang terkandung dalam bahan sudah teruapkan semua. Penentuan kadar air dengan cara ini relative mudah, dan ekonomis. Namun terdapat beberapa kelemahan, yaitu :

  1. Bahan lain selain air dapat ikut menguap dan ikut hilang bersama dengan uap air , seperti alcohol, asam asetat dan minyak atsiri
  2. Dapat terjadi reaksi selama pemanasan yang menghasilkan air atau zat mudah menguap lain, seperti gula mengalami dekomposisi atau karamelisasi, lemak mengalami oksidasi, dan sebagainya
  3. Bahan yang mengandung bahan yang mengikat air, secara sulit melepaskan airnya meskipun sudah dipanaskan

Bahan yang telah dikeringan, biasanya memiliki sifat higroskopis lebhi tinggi daripada bahan asalnya. Sehingga pendinginan bahan setelah pengeringan sebelum penimbangan perlu dilakukan yaitu pendinginan di desikator yang telah diberi zat penyerap air seperti kapur aktif, asam sulfat, silica gel, alumunium oksida, kalium klorida, kalium hidroksida, kalium sulfat atau barium oksida.

Silica gel yang digunakan diberi warna guna memudahkan untuk mengidentifikasi kemampuan dalam menyerap air. Silica gel akan berwarna merah muda apabila sudah jenuh, dan apabila dipanaskan menjadi kering akan berwarna biru.

Adapun metode penentuan kadar air dengan pengeringan menurut AOAC (1995) yaitu :

Sampel sebanyak 3-5 gr ditimbang dan dimasukan kedalam cawan yang telah dikeringkan dan diketahui bobotnya. Kemudian sampel dan cawan dikeringkan dalam oven suhu 105oC selama 6 jam. Cawan didinginkan dan ditimbang, kemudian dikeringkan kembali sampai diperoleh bobot konstan.

Kadar air dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut :

Keterangan :

W        = bobot sampel sebelum dikeringkan (gr)

W1      = bobot sampel dan cawan kering (gr)

W2      = bobot cawan kosong (gr)

Untuk menganalisis masing-masing jenis mineral dapat dilakukan dengan alat Atomic Absoption Spectrophotometer (ASS). Menggunakan ASS kandungan beberapa jenis mineral didalam bahan pangan dapat ditentukan.

Salah satu upaya untuk mempercepat penguapan air serta menghindari terjadinya reaksi yang menyebabkan terbentuknya air ataupun reaksi yang lain karena pemanasan maka dapat dilakukan pengeringan dengan suhu rendah dan  tekanan vakum. Pengeringan vakum digunakan pada bahan pangan yang mengandung komponen yang mudah terdekomposisi pada 100oC, atau relative banyak mengandung senyawa volatile. Prinsip metode pengeringan vakum adalah mengeringkan sampel yang mudah terdekomposisi pada 100oC didalam suatu tempat yang dapat dikurangi tekanan udaranya atau divakumkan. Dengan demikian proses pengeringan dapat berlangsung pada suhu dan tekanan rendah.

Prosedur dan perhitungan kadar air metode pengeringan-vakum adalah sama dengan metode pengeringan oven seperti tersebut diatas. Namun demikian penggunaan oven vakum relatif sedikit dibandingkan dengan oven biasa, karena harganya relatif mahal.

Penentuan Kadar Air Cara Destilasi (Thermovolumetri)

Metode destilasi digunakan untuk bahan yang banyak mengandung lemak dan komponene mudah menguap disamping air. Sampel yang diuji menggunakan metode ini memiliki sifat sama dengan sampel yang digunakan pada metode oven-vakum.

Prinsip pengukuran kadar air dengan metode destilasi adalah menguapkan air bahan dengan cara destilasi menggunakan pelarut immicible, kemudian air ditampung dalam tabung yang diketahui volumenya. Pelarut yang digunakan mempunyai titik didih lebih besar dari air, tetapi mempunyai berat jenis (bj) lebih kecil dari air. Contoh senyawa yang dapat dijadikan pelarut yaitu : toluene, xelen dan benzene.

Prosedur metode destilasi adalah diawali dengan memberikan pelarut sebanyak kira-kira 75-100 ml pada sampel yang diperkirakan mengandung air 2-5 ml. campuran ini kemudian dipanaskan hingga mendidih. Uap air dan pelarut diembunkan dan ditampung didalam tabung. Air dan pelarut saling terpisah (air dubagian bawah) dan dapat ditentukan volumenya berdasarkan skala pada tabung penampung.  Metode destilasi mempunyai keuntungan, antara lain :

  1. Dapat untuk menentukan kadar air bahan yang memiliki kandungan air relative kecil
  2. Penentuan kadar air memerlukan waktu yang relative singkat, yaitu sekitar 1 jam
  3. Terjadinya oksidasi senyawa lipida dan dekomposisi senyawa gula dapat dihindari, sehingga penentuan kadar air cukup akurat.

Penentuan Kadar Air Metode Kimiawi

Terdapat beberapa cara penentuan kadar air dengan metode kimiawi, yaitu metode titrasi karl Fischer, metode kalsium karbida, metode asetil klorida.

  1. Metode Titrasi Karl Fischer. Metode ini digunakan untuk pengukuran kadar air pada bahan berupa cairan, tepung, madu dan beberapa produk kering. Sesuai dengan namanya, metode ini menggunakan reagensia Karl Fischer yang terdiri dari SO2, piridin dan iodin. Prinsip metode ini adalah melakukan titrasi sampel dengan larutan iodin dalam methanol dan piridin. Apabila masih terdapat air di dalam bahan maka iodin akan bereaksi, tetapi apabila air habis maka iodin akan bebas. Perhitungan kadar air pada metode ini yaitu dengan menggunakan rumus dibawah ini :

Dengan :

W1 = berat sampel (gr)

V1 = volume pereaksi Karl Fischer untuk titrasi sampel (ml)

V2 = volume pereaksi untuk titrasi blanko (ml)

F  = faktor standarisasi pereaksi

0,4 = ekivalen air pereaksi

  1. Metode kalsium klorida. Metode ini didasarkan atas rekasi antara kalsium karbida dengan air menghasilkan gas asetilin. Cara ini cukup cepat dan tidak memerlukan alat yang rumit. Jumlah asetilin yang terbentuk dapat diukur dengan beberapa cara, antara lain :
  • Selisish bobot campuran bahan sebelum dan sesudah reaksi
  • Menampung dan mengukur volume gas asetilin dalam tabung tertutup
  • Mengukur tekanan gas asetilin apabila reaksi dilakukan pada ruang tertutup
  1. Metode asetil klorida. Metode ini didasarkan atas reaksi antara asetil klorida dengan air menghasilkan asam yang dapat dititrasi dengan basa. Cara ini dapat digunakan untuk menentukan kadar air bahanberupa minyak, mentega, margarin, rempah-rempah, dan beberapa bahan berkadar air rendah.

Penentuan Kadar Air Metode Fisis

Penentuan kadar air dengan metode fisisi didasarkan pada beberapa cara, yaitu :

  1. Tetapan dielektrikum. Air memiliki tetapan dielektrikum sebesar 80. Zat-zat lain memiliki tetapan tertentu, seperti karbohidrat  dan protein memiliki tetapan dielektrikum lebih kecil dari 10, methanol 33, etanol 24, aseton 214, benzene 2,3, dan heksan 1,9. Kontante dielektrikum dapat dituliskan rumusnya sebagai berikut :

Dengan :

F        = daya tarik menarik antar dua ion yang berlawanan

ee2   = muatan ion-ion

r         = jarak antara dua ion

Untuk mengetahui kadar air bahan diperlukan kurva standar yang melukiskan hubungan antara kadar air dengan tetapan dielektrikum dari bahan yang ingin diketahui kadar airnya. Dengan mengetahui tetapan dielektrikum bahan sejenis akan dapat dihitung kadar air bahan tersebut.

  1. Daya hantar resistansi listrik atau resistensi. Air merupakan penghantar listrik yang baik. Bahan yang memiliki kandungan air tinggi akan mudah menghantarkan listrik atau memiliki resistensi yang relative kecil. Suatu zat yang dilalui aliran listrik, akan diketahui kadar airnya apabila diketahui grafik yang menggambarkan hubungan-hubungan antara kadar air dengan resistensiya. Alat yang digunakan untuk mengukur kadar air berdasarkan daya hantar listrik adalah resistensi meter atau moisture tester.
  2. Resonansi nuklir magnetic atau nuclear magnetic resonance (NMR). Penentuan kadar air cara ini berdasarkan kepada sifat-sifat magnetic dari inti atom, yang mampu menyerap enersi. Dengan kondisi yang terkendali absorbsi enersi dapar merupakan index zat yang dikandungnya. Enersi yang diserap oleh inti atom hydrogen oleh molekul air dapat merupakan suatu ukuran dari banyaknya air yang dikandungnya oleh bahan tersebut.  Untuk itu diperlukan kurva standar yang menggambarkan antara banyaknya enersi yang diserap dengan kandungan air.

Sumber :

Winarno. Kimia Pangan dan Gizi. 2004. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama

Iklan

Kadar Abu dan Analisa Pengujiannya

Kadar Abu dan Analisa Pengujiannya

Abu merupakan zat anorganik sisa hasil pembakaran suatu bahan organik. Kandungan abu dan komposisinya pada bahan pangan tergantung pada jenis bahan dan cara pengabuannya. Beberapa contoh kadar abu dalam bahan pangan dapat dilihat pada tabel dibawah ini :

Tabel : Kadar abu beberapa bahan pangan

Jenis Bahan % Abu
Susu 0,5-1,0
Susu kering tidak berlemak 1,5
Buah-buahan segar 0,2-0,8
Buah-buahan yang dikeringkan 3,5
Biji kacang-kacangan 1,5-2,5
Daging segar 1
Daging yang di keringkan 12
Daging ikan segar 1-2
Gula, madu 0,5
Sayur-sayuran 1

Kadar abu suatu bahan erat kaitannya dengan kandungan mineral bahan tersebut. Mineral yang terdapat dalam suatu bahan dapat merupakan dua macam garam, yaitu garam organik dan garam anorganik. Contoh garam organik yaitu asam mallat, asam oksalat, asetat, dan pektat. Sedangkan contoh garam anorganik yaitu garam fosfat, karbonat, klorida, sulfat, dan nitrat. Selain kedua garam tersebut, mineral dapat juga berbentuk senyawaan komplek yang bersifat organik, sehingga penentuan jumlah mineral dalam bentuk aslinya sulit dilakukan. Oleh karenanya biasanya dilakukan dengan menentukan sisa-sisa pembakaran garam mineral dengan pengabuan.

Penentuan konstituen mineral dalam bahan hasil pertanian dapat dibedakan menjadi dua, yaitu penentuan abu total dan penentuan individu komponen. Tujuan penentuan abu total biasanya digunakan untuk beberapa hal, yaitu :

  1. Menentukan baik tidaknya proses pengolahan
  2. Mengetahui jenis bahan yang digunakan
  3. Menentukan parameter nilai gizi bahan makanan

Penentuan abu total dapat dilakukan dalam dua cara, yaitu pengabuan langsung/ pengabuan kering dan pengabuan tidak langsung/ pengabuan basah.

 Pengabuan langsung / kering

Prinsip penentuan kadar abu adalah dengan mengkondisikan semua zat organik pada suhu yang tinggi, yaitu sekitar 500-600oC, kemudian zat hasil pembakaran yang tertinggal ditimbang. Jumlah sampel yang akan diabukan ditimbang sejumlah tertentu tergantung pada macam bahannya. Beberapa contoh bahan dan jumlah berat yang diperlukan dapat dilihat dari tabel dibawah ini :

Tabel Berat bahan untuk pengabuan

Macam bahan Berat bahan (gr)
Ikan dan hasil olahanya, biji-bijian dan makanan ternak 2
Padi-padian, susu dan keju 3-5
Gula, daging dan sayuran 5-10
Agar-agar, sirup, jam dan buah kering 10
Jus, buah segar, buah kalengan 25
Anggur 50

Bahan yang mengandung kadar air lebih tinggi, sebelum pengabuan dilakukan pengeringan pada bahan. Bahan yang mengandung kandugan zat yang mudah menguap dan berlemak, pengabuannya dilakukan dengan suhu rendah pada awal proses sampai hilangnya asam, kemudian suhu dinaikan sesuai yang dikehendaki. Sedangkan bahan yang dapat membentuk buih selama dipanaskan, sebelumnya dilakukan pengeringan dan ditambahkan  zat anti buah seperti olive atau paraffin.

Bahan yang akan diabukan ditempatkan pada wadah khusus yaitu krus yang terbuat dari porselen, silica, quartz, nikel atau platina dengan berbagai kapasitas (25-100 ml). Pemilihan krus ini disesuaikan dengan  bahan yang akan diabukan. Suhu pengabuan untuk setiap bahan berbeda-beda tergantung pada komponen yang terkandung dalam bahan tersebut, mengingat terdapat beberapa komponen abu yang mudah mengalami dekomposisi juga menguap pada suhu yang tinggi.

Pengabuan dilakukan dengan muffle (tanur) yang dapat diatur suhunya, apabila tidak tersedia dapat menggunakan pemanas bunsen. Lama pengabuan tiap-tiap bahan berbeda, berkisar antara 2-8 jam. Pengabuan dianggap selesai apabila diperoleh sisa pengabuan berwarna putih abu-abu dan memiliki berat konstan. Penimbangan terhadap bahan dilakukan dalam suhu dingin, krus yang berisi abu dipanaskan dalam oven bersuhu 105oC untuk menurunkan suhu krus, kemudian dimasukan ke desikator.

Pengabuan  tidak langsung (pengabuan basah)

Pengabuan basah digunakan untuk digesti sampel dalam usaha penentuan trace element dan logam-logam beracun. Prinsip pengabuan cara basah adalah dengan menambahkan reagen kimia tertentu ke dalam bahan sebelum dilakukan pengabuan. Beberapa bahan kimia yang sering digunakan untuk pengabuan basah adalah :

  1. Asam sulfat ditambahkan ke dalam sampel untuk membantu mempercepat terjadinya oksidasi
  2. Campuran asam sulfat dan potasium sulfat digunakan untuk mempercepat dekomposisi sampel
  3. Campuran asam sulfat dan asam nitrat digunakan unruk mempercepat proses pengabuan
  4. Asam perkholat dan asam nitrat digunakan untuk bahan yang sangat sulit mengalami oksidasi.

Sebagaimana cara kering, setelah pengabuan bahan di muffle, krus dipanaskan dalam oven suhu 105oC, dan selanjutnya dipindahkan ke desikator.

Perbedaan pengabuan cara kering dan cara basah yaitu :

  1. Cara kering digunakan untuk penentuan abu total dalam suatu bahan pangan, sedangkan cara basah digunakan untuk penentuan trace element
  2. Penentuan abu yang larut dan tidak larut dalam air serta abu yang tidak larut dalam asam membutuhkan waktu rekalif lama apabila pengabuan dilakukan dengan cara pengabuan kering, sedangkan pengabuan basah relatif lebih cepat.
  3. Cara kering membutuhkan suhu relative tinggi, sedangkan pengabuan basah membutuhkan suhu relatif rendah
  4. Cara kering dapar digunakan untuk sampel yang relatif banyak, sedangkan cara basah sebaiknya sampel yang diuji sedikit dan membutuhkan regensia yang merupakan bahan kimia cukup berbahaya.

Untuk menganalisis masing-masing jenis mineral dapat dilakukan dengan alat Atomic Absoption Spectrophotometer (ASS). Menggunakan ASS kandungan beberapa jenis mineral didalam bahan pangan dapat ditentukan.

Cara perhitungan kadar abu dengan cara pengabuan kering (AOAC, 1995):

Diketahui :

 

Sumber :

Winarno. Kimia Pangan dan Gizi. 2004. Jakarta : Gramedia Pustaka Utama


PROTEIN DAN ANALISA PENGUJIANNYA

PROTEIN DAN ANALISA PENGUJIANNYA

A. Protein

Protein merupakan suatu zat makanan yang amat penting bagi tubuh, karena zat ini disamping berfungsi sebagai bahan bakar dalam tubuh juga berfungsi sebagai zat pembangun dan pengatur. Pada sebagian besar jaringan tubuh, protein merupakan komponen terbesar setelah air. Diperkirakan separuh atau 50% dari berat kering sel dalam jaringan seperti misalnya hati dan daging terdiri dari protein. Protein adalah sumber asam-asam amino yang mengandung unsur-unsur C, H, O, dan N yang tidak dimiliki oleh lemak atau karbohidrat. Molekul protein dapat mengandung unsur logam seperti besi dan tembaga.

Protein adalah suatu polipeptida yang mempunyai bobot molekul yang sangat bervariasi. Disamping berat molekul yang berbeda-beda, protein mempunyai sifat yang berbeda-beda pula. Ada protein yang mudah larut dalam air, tetapi ada juga yang sukar larut dalam air. Sebagai contoh, rambut dan kuku adalah suatu protein yang tidak larut dalam air dan tidak mudah bereaksi, sedangkan protein yang terdapat dalam bagian putih telur mudah larut dalam air dan mudah bereaksi.

Sebagai zat pembangun, protein merupakan bahan pembentuk jaringan-jaringan baru yang selalu terjadi dalam tubuh. Pada masa pertumbuhan proses pembentukan jaringan terjadi secara besar-besaran, pada masa kehamilan protein yang membentuk jaringan janin dan pertumbuhan embrio. Protein juga mengganti jaringan tubuh yang rusak dan yang perlu dirombak. Fungsi utama protein bagi tubuh ialah untuk membentuk jaringan baru dan mempertahankan jaringan yang telah ada.

Protein dapat juga digunakan sebagai bahan bakar apabila keperluan energi tubuh tidak terpenuhi oleh karbohidrat dan lemak. Protein ikut pula mengatur berbagai proses tubuh, baik langsung maupun tidak langsung dengan membentuk zat pengatur proses dalam tubuh. Protein mengatur keseimbangan cairan dalam jaringan dan pembuluh darah, yaitu dengan menimbulkan tekanan osmotik koloid yang dapat menarik cairan dari jaringan ke dalam pembuluh darah. Sifat amfoter protein yang dapat bereaksi dengan asam dan basa, dapat mengatur keseimbangan asam-basa dalam tubuh.

B. Struktur Protein

Secara teoritik dari 20 jenis asam amino yang ada di alam dapat dibentuk protein dengan jenis yang tidak terbatas. Struktur protein terbagi menjadi beberapa bentuk yaitu struktur primer, sekunder, tersier, dan kuartener.

  1. Struktur Primer

Struktur primer menunjukkan jumlah, jenis dan urutan asam amino dalam molekul protein. Oleh karena ikatan antar asam amino ialah ikatan peptida, maka struktur primer protein juga menunjukkan ikatan peptida yang urutannya diketahui. Salah satu contoh struktur primer protein yaitu struktur primer enzim ribonuklease yang berasal dari cairan pankreas.

Gambar 1. Struktur primer ribonuklease
(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

  1. Struktur Sekunder

Bila hanya struktur primer yang ada dalam protein, maka molekul protein tersebut akan merupakan bentuk yang sangat panjang dan tipis. Bentuk tersebut memungkinkan terjadinya banyak sekali reaksi dengan senyawa yang lain, yang kenyataannya hal tersebut tidak terjadi di alam. Dalam kenyataannya struktur protein biasanya merupakan polipeptida yang terlipat-lipat; merupakan bentuk tiga dimensi dengan cabang-cabang rantai polipeptidanya tersusun saling berdekatan. Pada rantai polipeptida terdapat banyak gugus karboksil dan gugus amino. Kedua gugus ini dapat berikatan satu dengan yang lain karena terbentuknya ikatan hidrogen antara atom oksigen dari gugus karboksil dengan atom hidrogen dari gugus amino. Apabila ikatan hidrogen ini terbentuk antara gugus-gugus yang terdapat dalam satu rantai polipeptida, akan terbentuk struktur heliks seperti tampak pada Gambar 2.

Gambar 2. Struktur alfa heliks suatu polipeptida

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

Ikatan hidrogen ini dapat pula terjadi antara dua rantai polipeptida atau lebih dan akan membentuk konfigurasi α yaitu bukan bentuk heliks tetapi rantai sejajar yang berkelok-kelok dan disebut struktur lembaran berlipat (plated sheet structure).

Ada dua bentuk lembaran berlipat, yaitu bentuk paralel dan bentuk anti paralel. Bentuk paralel terjadi apabila rantai polipeptida yang berikatan melalui ikatan hidrogen itu sejajar dan searah, sedangkan bentuk anti paralel terjadi apabila rantai polipeptia berikatan berikatn dalam posisi sejajar tetapi berlawan arah. Struktur alfa heliks dan lembaran berlipat merupakan struktur sekunder protein.

Gambar 3. Struktur lembaran berlipat paralel

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

Gambar 4. Struktur lembaran berlipat anti paralel

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

Contoh bahan yang memiliki struktur ini ialah bentuk α-heliks pada wol, bentuk lipatan-lipatan (wiru) pada molekul-molekul sutera, serta bentuk heliks pada kolagen. Dalam bentuk lipatan-lipatan, kerangka peptida protein mempunyai pola zig-zag dengan gugus R mencuat ke atas dan ke bawah. Struktur sekunder terdiri dari satu rantai polipeptida.

  1. Struktur Tersier

Artinya adalah susunan dari struktur sekunder yang satu dengan struktur sekunder bentuk lain. Contoh: beberapa protein yang mempunyai bentuk α-heliks dan bagian yang tidak berbentuk α-heliks. Biasanya bentuk-bentuk sekunder ini dihubungkan dengan ikatan hydrogen, ikatan garam, ikatan hidrofobik, dan ikatan disulfida. Ikatan disulfida merupakan ikatan yang terkuat dalam mempertahankan struktur tersier protein. Ikatan hidrofobik terjadi antara ikatan-ikatan nonpolar molekul-molekul, sedang ikatan-ikatan garam ternyata tidak begitu penting peranannya terhadap struktur tersier molekul. Ikatan garam mempunyai kecenderungan bereaksi dengan ion-ion lain di sekitar molekul.

Gambar 5. Beberapa jenis ikatan yang terdapat pada polipeptida

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

  1. Struktur Kuartener

Struktur primer, sekunder, dan tersier umumnya hanya melibatkan satu rantai polipeptida. Tetapi bila struktur ini melibatkan beberapa polipeptida dalam membentuk suatu protein, maka disebut struktur kuartener. Struktur kuartener menunjukkan derajat persekutuan unit-unit protein. Sebagian besar protein globular terdiri atas beberapa rantai polipeptida yang terpisah. Rantai polipeptida ini saling berinteraksi membentuk persekutuan.

Gambar 6. Struktur kuartener protein globuler yang kompleks

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

Gambar di atas menunjukkan suatu model struktur kuartener yang terdiri atas dua unit protein globular. Sebagai contoh enzim fosforilase terdiri atas dua unit protein yang bila terpisah tidak memperlihatkan aktivitas enzim, tetapi bila bersekutu membentuk enzim yang aktif, karena kedua unit protein ini sama, maka disebut struktur kuartener homogen. Apabila unit-unit itu tidak sama, misalnya virus mozaik tembakau, disebut kuartener heterogen.

C. Klasifikasi Protein

Protein dapat digolongkan berdasarkan struktur susunan molekul, kelarutan, keberadaan senyawa lain dalam molekul, tingkat degradasi, dan fungsinya.

  1. Struktur susunan molekul
    – Protein fibriler/skleroprotein adalah protein yang berbentuk serabut. Protein ini tidak larut dalam pelarut-pelarut encer, baik larutan garam, asam, basa, ataupun alkohol. Berat molekulnya yang besar belum dapat ditentukan dengan pasti dan sukar dimurnikan. Susunan molekulnya terdiri dari rantai molekul yang panjang sejajar dengan rantai utama, tidak membentuk kristal dan bila rantai ditarik memanjang, dapat kembali pada keadaan semula. Kegunaan protein ini terutama hanya untuk membentuk struktur bahan dan jaringan. Kadang-kadang protein ini disebut albuminoid dan sklerin. Contoh protein fibriler adalah kolagen yang terdapat pada tulang rawan, myosin pada otot, keratin pada rambut, fibrin pada gumpalan darah.
    – Protein globuler/sferoprotein yaitu protein yang berbentuk bola. Protein ini banyak terdapat pada bahan pangan seperti susu, telur, dan daging. Protein ini larut dalam larutan garam dan asam encer, juga lebih mudah berubah di bawah mengaruh suhu, konsentrasi garam, pelarut asam, dan basa dibandingkan protein fibriler. Protein ini mudah terdenaturasi, yaitu susunan molekulnya berubah yang diikuti dengan perubahan sifat fisik dan fisiologisnya seperti yang dialami oleh enzim dan hormon.
  2. Kelarutan
    Menurut kelarutannya, protein globuler dapat dibagi dalam beberapa grup, yaitu albumin, globulin, glutelin, prolamin, histon dan protamin.
    a. Albumin: larut dalam air dan terkoagulasi oleh panas. Contohnya albumin telur, albumin serum, dan laktalbumin dalam susu.
    b. Globulin: tidak larut dalam air, terkogulasi oleh panas, larut dalam larutan garam encer, dan mengendap dalam larutan garam konsentrasi tinggi (salting out).
    c. Glutelin: tidak larut dalam pelarut netral tetapi larut dalam asam atau basa encer. Contohnya glutelin dalam gandum dan orizenin dalam beras.
    d. Prolamin atau gliadin: larut dalam alkohol 70-80% dan tak larut dalam air maupun alkohol absolut. Contohnya gliadin dalam gandum, hordain dalam barley, dan zein pada jagung.
    e. Histon: larut dalam air dan tidak larut dalam amonia encer. Histon dapat mengendap dalam pelarut protein lainnya. Histon yang terkoagulasi karena pemanasan dapat larut lagi dalam larutan asam encer. Contohnya globin dalam hemoglobin
    f. Protamin: adalah protein paling sederhana dibandingkan protein-protein lain. Protein ini larut di dalam air dan tidak terkoagulasi oleh panas. Larutan protamin dapat mengendapkan protein lain, bersifat basa kuat, dan dengan asam kuat membentuk garam kuat. Contohnya salmin dalam ikan salmon, klupein dalam ikan herring, skombin (scombin) pada ikan mackerel, dan siprinin (cyprinin) pada ikan karper.
  3. Protein Konjugasi
    Protein yang mengandung senyawa lain yang nonprotein disebut protein konjugasi, sedangkan protein yang tidak mengandung senyawa nonprotein disebut protein sederhana. Ada bermacam-macam protein konjugasi, yang perbedaannya terletak pada senyawa nonprotein yang bergabung dengan molekul proteinnya.
    a. Nukleoprotein merupakan jenis protein konjugasi yang tersusun oleh protein dan asam nuklet. Protein jenis ini terdapat pada inti sel dan kecambah biji-bijian.
    b. Glikoprotein merupakan jenis protein konjugasi yang tersusun oleh protein dan karbohidrat. Protein ini terdapat pada musin pada kelenjar ludah, tendomusin pada tendon dan hati.
    c. Fosfoprotein merupakan jenis protein konjugasi yang tersusun oleh protein dan fosfat yang mengandung lesitin. Protein ini terdapat pada kasein susu dan vitelin atau kuning telur.
    d. Kromoprotein (metalprotein) yaitu jenis protein konjugasi yang terusun oleh protein dan pigmen (ion logam). Protein ini terdapat pada hemoglobin.
    e. Lipoprotein yaitu jenis protein konjugasi yang tersusun atas protein dan lemak. Protein ini terdapat pada serum darah, kuning telur, susu dan darah.

D. Fungsi Protein

Protein mempunyai bermacam-macam fungsi bagi tubuh, yaitu sebagai enzim, zat pengatur, pertahanan tubuh, alat pengangkut, dan lain-lain.

  1. Sebagai Enzim
    Enzim merupakan biokatalisator yang dapat menurunkan energi aktivasi sehingga dapat mempercepat reaksi. Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzim; dari reaksi yang sangat sederhana seperti reaksi transportasi karbondioksida sampai yang sangat rumit seperti replikasi kromoson. Hampir semua enzim menunjukkan daya katalitik yang luar biasa dan biasanya dapat mempercepat reaksi sampai beberapa juta kali. Sampai kini lebih dari seribu enzim telah dapat diketahui sifat-sifatnya dan jumlah tersebut masih terus bertambah. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologis.
  1. Alat Pengangkut
    Banyak molekul dengan bobot molekul kecil serta beberapa ion dapat diangkut atau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobin mengangkut oksigen dalam eritrosit, sedang myoglobin mengangkut oksigen dalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferrin dan disimpan dalam hati sebagai kompleks dengan ferritin, suatu protein yang berbeda denga transferrin.
  1. Pengatur Pergerakan
    Protein merupakan komponen utama daging. Gerakan otot terjadi karena adanya dua molekul protein yang saling bergeseran. Pergerakan flagella sperma disebabkan oleh protein.
  1. Penunjang Mekanis
    Kekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanya kolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentuk serabut.
  1. Pertahanan Tubuh/Imunisasi
    Pertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibodi, yaitu suatu protein khusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-benda asing yang masuk ke dalam tubuh seperti virus, bakteria, dan sel-sel asing lain. Protein ini pandai sekali membedakan benda-benda yang menjadi anggota tubuh dengan benda-benda asing.
  1. Media Perambatan Impuls Syaraf
    Protein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk reseptor, misalnya rhodopsin, suatu protein yang bertindak sebagai reseptor/penerima warna atau cahaya pada sel-sel mata.
  1. Pengendalian Pertumbuhan
    Protein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapat mempengaruhi fungsi bagian-bagian DNA yang mengatur sifat dan karakter badan.

E. Metode Penetapan Kandungan Protein Dalam Bahan Pangan

  1. Analisis Kualitatif
    a. Reaksi Xantoprotein

Larutan asam nitrat pekat ditambahkan dengan hati-hati ke dalam larutan protein. Setelah dicampur terjadi endapan putih yang dapat berubah menjadi kuning apabila dipanaskan. Reaksi yang terjadi ialah nitrasi pada inti benzene yang terdapat pada molekul protein. Jadi reaksi ini positif untuk protein yang mengandung tirosin, fenilalanin dan triptofan. Jika kulit terkena nitrat berwarna kuning, hal tersebut terjadi karena reaksi xantoprotein.

b. Reaksi Hopkins-Cole

Triptofan dapat berkondensasi dengan beberapa aldehid dengan bantuan asam kuat dan membentuk senyawa yang berwarna. Larutan protein yang mengandung triptofan dapat direaksikan dengan pereaksi Hopkins-Cole yang mengandung asam glioksilat. Pereaksi ini dibuat dari asam oksalat dengan serbuk magnesium dalam air.

Gambar 7. Reaksi Hopkins-Cole

(Sumber: Poedjiadi dan Supriyanti, 2005)

Setelah dicampur dengan pereaksi Hopkins-Cole, asam sulfat dituangkan perlahan-lahan sehingga membentuk lapisan di bawah larutan protein. Beberapa saat kemudian akan terjadi cincin ungu pada batas antara kedua lapisan tersebut. Pada dasarnya reaksi Hopkins-Cole memberikan hasil positif khas untuk gugus indol dalam protein.

c. Reaksi Millon

Pereaksi Millon adalah larutan merkuro dan merkuri nitrat dalam asam nitrat. Apabila pereaksi ini ditambahkan pada larutan protein, akan menghasilkan endapan putih yang dapat berubah menjadi merah oleh pemanasan. Pada dasarnya reaksi ini positif untuk fenol-fenol, karena terbentuknya senyawa merkuri dengan gugus hidroksifenil yang berwarna. Protein yang mengandung tirosin akan memberikan hasil positif.

d. Reaksi Nitroprusida

Natriumnitroprusida dalam larutan amoniak akan menghasilkan warna merah dengan protein yang mempunyai gugus –SH bebas. Jadi protein yang mengandung sistein dapat memberikan hasil positif. Gugus –s–s– pada sistin apabila direduksi dahulu dapat jugamemberikan hasil positif.

e. Reaksi Sakaguchi

Pereaksi yang digunakan ialah naftol dan natriumhipobromit. Pada dasarnya reaksi ini memberi hasil positif apabila ada gugus guanidine. Jadi arginine atau protein yang mengandung arginine dapat menghasilkan warna merah.

 Analisis Kuantitatif

  1. a. Metode Kjeldahl

Penentuan jumlah protein secara empiris yang umum dilakukan adalah dengan menentukan jumlah nitrogen (N) yang dikandung oleh suatu bahan. Metode tersebut dikembangkan oleh Kjeldahl, seorang ahli ilmu kimia Denmark pada tahun 1883. Dalam penentuan protein, seharusnya hanya nitrogen yang berasal dari protein saja yang ditentukan. Akan tetapi hal tersebut sulit dilakukan karena kandungan senyawa lain memiliki jumlah yang cenderung sedikit. Penentuan jumlah N total ini dikatakan sebagai representasi jumlah protein yang akan dicari. Kadar protein hasil dari analisis kadar protein metode Kjeldahl ini dengan demikian sering disebut sebagai kadar protein kasar (crude protein).

Dasar perhitungan penentuan protein menurut Kjeldahl ini adalah hasil penelitian dan pengamatan yang menyatakan bahwa umumnya protein alamiah mengandung unsur N rata-rata 16% (dalam protein murni). Untuk senyawa-senyawa protein tertentu yang telah diketahui kadar unsur N-nya, maka angka yang lebih tepat dapat dipakai.

Apabila jumlah unsur N dalam bahan telah diketahui (dengan berbagai cara) maka jumlah protein dapat diperhitungkan dengan:

Jumlah N x 100/16 atau

Jumlah N x 6,25

Untuk campuran senyawa-senyawa protein atau yang belum diketahui komposisi unsur-unsur penyusunnya secara pasti, maka faktor perkalian 6,25 inilah yang dipakai. Sedangkan beberapa jenis protein telah diketahui faktor perkaliannya.

Tabel 1. Faktor Perkalian N Beberapa Bahan

Macam Bahan Faktor Perkalian
Bir, sirup, biji-bijian, ragi 6,25
Buah-buahan, teh, anggur, malt 6,25
Makanan ternak 6,25
Beras 5,95
Roti, gandum, makaroni, mie 5,70
Kacang tanah 5,46
Kedelai 5,75
Kenari 5,18
Susu 6,38
Gelatin 5,55

Sumber: Sudarmadji, dkk., 2007

Analisa protein cara Kjeldahl pada dasarnya dapat dibagi menjadi tiga tahapan yaitu tahap destruksi, tahap destilasi dan tahap titrasi.

  1. Tahap destruksi

Pada tahapan ini sampel dipanaskan dalam asam sulfat pekat sehingga terjadi destruksi menjadi unsur-unsurnya yaitu unsur C, H, O, N, dan S. Jumlah asam sulfat yang digunakan tergantung pada kandungan protein, lemak dan karbohidrat bahan pangan yang dianalisis. Untuk mendestruksi 1 gram protein diperlukan 9 gram asam sulfat, untuk 1 gram lemak perlu 17,8 gram, sedangkan 1 gram karbohidrat perlu asam sulfat sebanyak 7,3 gram. Karena lemak memerlukan asam sulfat yang paling banyak dan memerlukan waktu destruksi cukup lama, maka sebaiknya lemak dihilangkan lebih dahulu sebelum destruksi dilakukan. Asam sulfat yang digunakan minimum 10 ml (18,4 gram). Sampel yang dianalisis sebanyak 0,3 – 3,5 gram atau mengandung nitrogen sebanyak 0,02 – 0,04 gram.

Untuk mempercepat proses destruksi sering ditambahkan katalisator berupa campuran Na2SO4 dan HgO (20:1) dan atau K2SO4 dan CuSO4. Dengan penambahan katalisator tersebut titik didih asam sulfat akan dipertinggi sehingga destruksi berjalan lebih cepat. Tiap 1 gram K2SO4 dapat menaikkan titik didih 3oC. Suhu destruksi berkisar antara 370 – 410oC.

Protein yang kaya asam amino histidin dan tryptophan umumnya memerlukan waktu yang lama dan sukar dalam destruksinya. Untuk bahan seperti ini memerlukan katalisator yang relatif lebih banyak.

  1. Tahap destilasi

Pada tahap destilasi, ammonium sulfat dipecah menjadi ammonia (NH3) dengan penambahan NaOH sampai alkalis dan dipanaskan. Agar selama destilasi tidak terjadi superheating ataupun pemercikan cairan atau timbulnya gelembung gas yang besar maka dapat ditambahkan logam zink (Zn). Ammonia yang dibebaskan selanjutnya akan ditangkap oleh larutan asam standar. Asam standar yang dapat dipakai adalah asam klorida (HCl) atau asam borat (H3BO3) 4%. Apabila penampung destilat digunakan asam klorida maka indikator yang digunakan yaitu phenolftalein (PP). Sementara itu, apabila penampung destilasi digunakan asam borat maka digunakan indikator (BCG + MR). Agar kontak antara asam dan ammonia lebih baik maka diusahakan ujung tabung destilasi tercelup sedalam mungkin dalam asam. Destilasi diakhiri bila sudah semua ammonia terdestilasi sempurna dengan ditandai adanya perubahan warna larutan dalam erlenmeyer menjadi hijau muda.

  1. Tahap titrasi

Apabila penampung destilat digunakan asam klorida maka sisa asam klorida yang tidak bereaksi dengan ammonia dititrasi dengan NaOH standar (0,1 N). Akhir titrasi ditandai dengan tepat perubahan warna larutan menjadi merah muda dan tidak hilang selama 30 detik bila menggunakan indikator PP. Selisih jumlah titrasi blanko dan sampel merupakan jumlah ekuivalen nitrogen.

%N =  x N NaOH x 14,008 x 100%

Apabila penampung destilasi digunakan asam borat makan banyaknya asam borat yang bereaksi dengan ammonia dapat diketahui dengan titrasi menggunakan asam klorida 0,1 N dengan indikator (BCG + MR). Akhir titrasi ditandai dengan perubahan warna larutan dari biru menjadi merah muda. Selisih jumlah titrasi sampel dan blanko merupakan jumlah ekuivalen nitrogen.

%N =  x N HCl x 14,008 x 100%

Setelah diperoleh %N, selanjutnya dihitung kadar proteinnya dengan mengalikan suatu faktor. Besarnya faktor perkalian N menjadi protein ini tergantung pada presentase N yang menyusun protein dalam suatu bahan.

b. Metode Lowry

Protein dengan asam fosfotungstat-fosfomolibdat pada suasana alkalis akan memberikan warna biru yang intensitasnya bergantung pada konsentrasi protein yang ditera. Konsentrasi protein diukur berdasarkan optical density (OD) pada panjang gelombang 600 nm (OD terpilih). Untuk mengetahui banyaknya protein dalam larutan, lebih dahulu dibuat kurva standar yang melukiskan hubungan antara konsentrasi dengan OD. Biasanya digunakn protein standar Bovine Serum Albumin (BSA) atau Albumin Serum Darah Sapi. Larutan Lowry ada dua macam yaitu larutan A yang terdiri dari fosfotungstat-fosfomolibdat (1:1); dan larutan Lowry B yang terdisi dari Na-karbonat 2% dalam NaOH 0,1 N, kupri sulfat dan Na-K-tartrat 2%. Cara penentuannya adalah sebagai berikut: 1 ml larutan protein ditambah 5 ml Lowry B, digojog dan dibiarkan selama 10 menit. Kemudian ditambah 0,5 ml Lowry A digojog dan dibiarkan 20 menit, selanjutnya diamati OD-nya pada panjang gelombang 600 nm. Cara Lowry 10-20 kali lebih sensitif daripada cara UV atau cara Biuret.

c. Metode Biuret

Larutan protein dibuat alkalis dengan NaOH kemudian ditambahkan larutan CuSO4 encer. Uji ini untuk menunjukkan adanya senyawa-senyawa yang mengandung gugus amida asam (-CONH2) yang berada bersama gugus amida asam yang lain atau gugus yang lain seperti – CSNH2; – C(NH)NH2; – CH2NH2; – CRHNH2; – CHOHCH2NH2 – CHOHCH2NH2 – CHNH2CH2OH; – CHNH2CHOH.

Dengan demikian uji biuret tidak hanya untuk protein tetapi zat lain seperti biuret atau malonamida juga memberikan reaksi positif yaitu ditandai dengan timbulnya warna merah-violet atau biru-violet.

Reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut:

Gambar 8. Reaksi positif adanya protein

(Sumber: Sudarmadji, dkk., 2007)

Intensitas warna tergantung pada konsentrasi protein yang ditera. Penentuan protein cara biuret adalah dengan mengukur OD pada panjang gelombang 560-580 nm. Agar dapat dihitung banyaknya protein dalam bahan maka perlu lebih dahulu dibuat kurva standar yang melukiskan hubungan antara konsentrasi protein dengan OD pada panjang gelombang terpilih. Dibandingkan dengan cara Kjeldahl maka biuret lebih baik karena hanya protein atau senyawa peptida yang bereaksi dengan biuret, kecuali urea.

d. Metode Spektrofotometer UV

Reagen yang digunakan pada metode ini yaitu reagen bradford. Kebanyakan protein mengabsorbsi sinar ultraviolet maximum pada 280 nm. Hal ini tertutama oleh adanya asam amino tirosin triptophan dan fenilalanin yang ada pada protein tersebut. Pengukuran protein berdasarkan absorbsi sinar UV adalah cepat, mudah dan  tidak merusak bahan. Untuk keperluan perhitungan juga diperlukan kurva standar yang melukiskan hubungan antara konsentrasi protein dengan OD.

e. Metode Turbudimetri atau Kekeruhan

Kekeruhan akan terbentuk dalam larutan yang mengandung protein apabila ditambahkan bahan pengendap protein misalnya Tri Chloro Acetic Acid (TCA), Kalium Ferri Cianida K4Fe9(CN)atau asam sulfosalisilat. Tingkat kekeruhan diukur dengan alat turbidimeter. Tabel atau kurva juga harus dibuat terlebih dahulu untuk menunjukkan hubungan antara kekeruhan dengan kadar protein (dapat ditentukan dengan cara Kjeldahl). Cara ini hanya dapat dipakai untuk bahan protein yang berupa larutan dan hasilnya biasanya kurang tepat.

f. Metode Pengecatan

Beberapa bahan pewarna misalnya Orange G, Orange 12 dan Amido Black dapat membentuk senyawaan berwarna dengan protein dan menjadi tidak larut. Dengan mengukur sisa bahan pewarna yang tidak bereaksi dalam larutan (dengan colorimeter), maka jumlah protein dapat ditentukan dengan cepat. Tentunya tabel atau kurva standar perlu dibuat terlebih dahulu untuk keperluan ini.

g. Metode Titrasi Formol

Larutan dinetralkan dengan basa (NaOH), kemudian ditambahkan formalin akan membentuk dimethilol. Dengan terbentuknya dimethilol ini berarti gugus aminonya sudah terikat dan tidak akan mempengaruhi reaksi antara asam (gugus karboksi) dengan basa NaOH sehingga akhir titrasi dapat diakhiri dengan tepat. Indikator yang digunakan adalah PP, akhir titrasi bila tepat terjadi perubahan warna menjadi merah muda yang tidak hilang dalam 30 detik. Titrasi formol ini hanya tepat untuk menentukan suatu proses terjadinya pemecahan protein dan kurang tepat untuk penetuan protein.

Reaksi titrasi formol adalah sebagai berikut:

Gambar 9. Reaksi Titrasi Formol

(Sumber: Sudarmadji, dkk., 2007)

 

Referensi:

Poedjiadi dan Supriyanti. (2005). Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.

Sudarmadji, dkk.. (2007). Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Yogyakarta: Liberty Yogyakarta.

Winarno. (2004). Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.


LEMAK DAN MINYAK SERTA ANALISA PENGUJIANNYA

  1. Pengertian Lemak dan Minyak

Lemak dan minyak adalah salah satu kelompok yang termasuk pada golongan lipid. Secara umum, lemak diartikan sebagai trigliserida yang dalam kondisi suhu ruang berada dalam keadaan padat. Sedangkan minyak adalah trigliserida yang dalam suhu ruang berbentuk cair. Lemak dan minyak pun merupakan senyawa organik yang terdapat di alam serta tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar, misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), kloroform(CHCl3), benzena dan hidrokarbon lainnya. Lemak dan minyak dapat larut dalam pelarut yang disebutkan di atas karena lemak dan minyak mempunyai polaritas yang sama dengan pelarut tersebut.

Hasil hidrolisis lemak dan minyak adalah asam karboksilat dan gliserol. Asam karboksilat ini juga disebut asam lemak yang mempunyai rantai hidrokarbon yang panjang dan tidak bercabang.

  1. Pembentukan Lemak dan Minyak

Dalam proses pembentukannya, trigliserida merupakan hasil proses kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam-asam lemak (umumnya ketiga asam lemak berbeda-beda) yang membentuk satu molekul trigliserida dan tiga molekul air.

Sumber : Pasaribu, Nurhida (2004)

Apabila R1=R2=R3 maka trigliserida yang terbentuk disebut trigliserida sederhana. Sebaliknya, apabila berbeda-beda disebut trigliserida campuran.

Apabila satu molekul gliserol hanya mengikat satu molekul asam lemak maka hasilnya disebut monogliserida dan apabila dua asam lemak disebut digliserida. Mono dan digliserida ini di alam hanya terdapat sangat sedikit dalam dunia tanaman.

  1. Penamaan Lemak dan Minyak

Lemak dan minyak sering kali diberi nama derivat asam-asam lemaknya, yaitu dengan cara menggantikan akhiran at pada asam lemak dengan akhiran in, misalnya :

  • Tristearat dari gliserol diberi nama tristearin
  • Tripalmitat dari gliserol diberi nama tripalmitin

Selain itu, lemak dan minyak juga diberi nama dengan cara yang biasa dipakai untuk penamaan suatu ester, misalnya:

  • Triestearat dari gliserol disebut gliseril tristearat
  • Tripalmitat dari gliserol disebut gliseril tripalmitat
  1. Klasifikasi Lemak dan Minyak

Lemak dan minyak dapat dibedakan berdasarkan beberapa penggolongan, yaitu:

4.1  Berdasarkan sumbernya

Tabel 4.1 Pengklasifikasian lemak dan minyak berdasarkan sumbernya

Sumber Keterangan
Berasal dari tanaman (Minyak Nabati)
  • Biji-biji palawija

Contoh: minyak jagung, minyak biji kapas

  • Kulit buah tanaman tahunan

Contoh: minyak zaitun, minyak kelapa sawit

  • Biji-biji tanaman tahunan

Contoh : minyak kelapa, minyak coklat, minyak inti sawit

Berasal dari hewan

(lemak hewani)

 

  • Susu hewan peliharaan,

Contoh: lemak susu sapi

  • Daging hewan peliharaan

Contoh: lemak sapi,oleosterin

  • Hasil laut

Contoh: minyak ikan sardin, minyak ikan paus.

 4.2  Berdasarkan Kejenuhannya

4.2.1        Asam lemak jenuh ( Tidak memiliki ikatan rangkap)

Tabel 1. Contoh-contoh dari asam lemak jenuh

Nama asam Struktur Sumber
ButiratPalmitat

Stearat

CH3(CH2)2CO2OHCH3(CH2)14CO2H

CH3 (CH2)16CO2H

Lemak susuLemak hewan

Lemak hewan

4.2.2        Asam lemak tak jenuh (Memiliki ikatan rangkap)

Tabel 2. Contoh-contoh dari asam lemak tak jenuh

Nama asam Struktur Sumber
Palmitoleat

 

Oleat

 

 

Linoleat

 

 

Linolenat

CH3(CH2)5CH=CH(CH2)7CO2H

 

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7CO2H

 

 

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7CO2H

 

 

CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2=CH(CH2)7CO2H

Lemak hewani dan nabatiLemak hewani dan nabati

Minyak nabati

 

Minyak biji rami

4.3  Berdasarkan kegunaannya

Tabel 5. Pengklasifikasian lemak dan minyak berdasarkan kegunaannya

Nama Kegunaan
Minyak mineral (minyak bumi) Sebagai bahan bakar
Minyak nabati/hewani (minyak lemak) Bahan makan bagi manusia
Minyak atsiri(essential oil) Untuk obat-obatan minyak ini mudah menguap pada temperatur kamar, sehingga disebut juga minyak terbang

 Ekstraksi Lemak dan Minyak

5.1  Metode Soxhlet

  • Prinsip Analisis :
  1. Ekstraksi lemak dengan pelarut lemak seperti petroleum eter, petroleum benzena, dietileter, aseton, methanol, dll.
  2. Bobot lemak diperoleh dengan cara memisahkan lemak dengan pelarutnya.
  • Gambar Peralatan Metode Soxhlet
  • Prosedur Kerja Metode Soxhlet. 

 

 

  Lakukan pemanasan kembali kedalam oven selama 1 jam, apabila selisih penimbangan hasil ekstraksi terakhir dengan penimbangan sebelumnya belum mencapai 0,0002 gram

  •  % kadar lemak dihitung dengan rumus:

Keterangan :

W1 = Bobot sampel (g)

W2 = Bobot labu lemak kosong (g)

W3  = Bobot labu lemak + lemak hasil ekstraksi (g)

Sampel yang digunakan adalah sampel yang sudah melalui proses kadar air (sampel kering). Penghalusan sampel dilakukan menggunakan mortar. Penghalusan sampel bertujuan untuk memperluas permukaan sampel agar pelarut mudah berpenetrasi kedalam sampel. Kemudian sampel ditimbang dan dimasukkan kedalam selongsong yang dibungkus dari kertas saring menjadi bentuk selongsong dengan penyumbat kapas di kedua ujung selongsong tersebut.

Pelarut yang digunakan mencukupi 1½- 2 siklus. Pemanasan sebaiknya menggunakan penangas air untuk menghindari bahaya kebakaran atau bila terpaksa menggunakan kompor listrik harus dilengkapi dengan pembungkus labu dari asbes. Lemak akan terekstraksi dan melalui sifon terkumpul ke dalam labu lemak. Labu lemak yang sudah diekstraksi selama ± 5 jam, kemudian dipisahkan oleh alat rotary evaporator dengan cara diuapkan antara heksan dan lemak yang berada dalam labu lemak tersebut hingga heksan tidak menetes lagi pada labu heksan.

Tahapan selanjutnya dilakukan pemanasan dalam oven selama 1 jam pada suhu 105°C agar sisa heksan teruapkan. Labu yang berisi ekstrak ditimbang menggunakan neraca analitik. Lakukan pemanasan kembali kedalam oven selama 1 jam, apabila selisih penimbangan hasil ekstraksi terakhir dengan penimbangan sebelumnya belum mencapai 0,0002 gram.

5.2  Metode Babcock

  • Prinsip analisis:

Penentuan volume lemak sampel cair dengan proses pelarutan sampel pada pelarut organik. 

  • Gambar Alat Metode Babcock

                

Sumber :  Maligan, Jaya (2014)

  • Prosedur Kerja Metode Babcock 

 

  • Botol babcock diletakkan pada penangas air T= 55-60°C selama 5 menit sampai batas skala terbatas terendam sehingga lemak dapat mengapung ke atas dan dapat diukur volumenya.
  • % kadar lemak  dihitung dengan rumus:

Keterangan :

Va = Volume susu

Vb= Volume lemak yang terbaca pada botol babcock

Penentuan lemak dengan botol babcock sangatlah sederhana. Sampel yang telah ditimbang dimasukkan ke dalam botol Babcock. Pada leher botol babcock ini telah dilengkapi dengan skala ukuran volume. Sampel yang dianalisa ditambah dengan asam sulfat pekat (95%) untuk merusak emulsi lemak. Dengan rusaknya protein (denaturasi ataupun koagulasi) maka memungkinkan globula lemak lain mengumpul menjadi lemak yang lebih besar dan akan mengapung di atas cairan. Setelah disentrifugasi, lemak akan semakin jelas terpisah dengan komponen yang lain. Agar dapat dibaca banyaknya lemak, maka ke dalam botol ditambahkan aquades panas sampai lemak tepat pada tanda skala bagian atas, dengan demikian banyaknya lemak dapat secara langsung dibaca atau diketahui.

Asam sulfat yang berfungsi untuk merusak emulsi lemak dapat diganti dengan senyawa lain misalnya detergent yang bersifat anion seperti dioktil sodiumfosfat atau memakai detergent yang tidak mengion tetapi bersifat hidrofil seperti poloxiethilen sorbitan monolaurat.

5.3  Metode Mojonnier

  • Prinsip analisis:

Sampel yang dimasukkan kedalam tabung mojonnier dilarutkan dengan etanol dan dihidrolisis dengan ammonium hidroksida membentuk asam lemak bebas yang selanjutnya diekstrak dengan menggunakan pelarut organik dietil eter dan petroleum eter.

  • Gambar Alat Metode Mojonnier

 

Sumber : Nielsen (1998)

  • Prosedur kerja metode mojonnier

Ø  Ekstraksi 1

Ø  Ekstraksi 2

Ø  Ekstraksi 3

  •  % lemak dihitung dengan rumus:

Penentuan kadar lemak dengan Mojonnier, sampel dimasukkan ke dalam tabung mojonnier dan ditambahkan ethanol, ammonium hidroksida, kemudian diekstraksi menggunakan campuran ethil-ether dan petroleum ether (1:1). Ammonium hidroksida akan menetralkan asam-asam dan menghilangkan mantol/lapisan film, sekeliling globula lemak sehingga lemak mudah terekstraksi. Ethanol merupakan medium yang menyebabkan ether dapat mudah mengadakan kontak dengan lemak secara lebih baik. Dengan demikian adanya ethanol menyebabkan esktraksi lebih cepat. Petroleum ether mempunyai kemampuan mengurangi kelarutan air dalam ethil-ether, dengan demikian adanya petroleum ether ini akan memperkecil adanya zat-zat yang dapat larut dalam air terikut dalam minyak. Dengan kata lain akan diperoleh lemak/minyak yang mencerminkan jumlah sebenarnya.

Hasil ekstraksi kemudian diuapkan pelarutnya dan dikeringkan dalam oven pada suhu 100°C sampai diperoleh bobot konstan. Bobot residu dinyatakan sebagai bobot lemak/minyak dalam bahan.

DAFTAR PUSTAKA

Herlina, dkk. 2002. Lemak dan Minyak. Teknik Kimia, Universitas Sumatera Utara : Suamtera Utara

Khoerunnisa. 2017. Pengembangan Laboratorium Virtual Sebagai Media Pembelajaran Mata Kuliah Analisis Pangan. [Skripsi]. Universitas Pendidikan Indonesia : Bandung

Maligan, Jaya. 2014. Analisis Lemak dan Minyak. Teknologi Hasil Pertanian, Universitas Brawijaya: Malang

Nielsen. 1998. Food Analysis.  Purdue University West Lafayette. Indiana

Pasaribu, Nurhida. 2004. Minyak Buah Kelapa Sawit. Universitas Sumatera Utara : Sumatera Utara.

Sudarmadji, dkk. 2007. Analisa bahan makanan dan pertanian. Liberty Yogyakarta : Yogyakarta


JENIS BAHAN PENGAWET DAN FUNGSINYA DALAM PENGOLAHAN PANGAN

JENIS BAHAN PENGAWET DAN FUNGSINYA DALAM PENGOLAHAN PANGAN

Bahan pengawet terdiri dari bahan pengawet organik dan anorganik dalam bentuk asam atau garamnya. Pengawet berfungsi untuk memperpanjang umur simpan produk makanan dan menghambat pertumbuhan mikroba. Oleh karena itu sering pula disebut senyawa anti mikroba (Winarno, 1989). Bahan pengawet anorganik diantaranya adalah sulfit, nitrit dan nitrat. Bahan pengawet organik meliputi asam asetat, asam propionat, asam benzoat, asam sorbat dan senyawa epoksida.

Bahan pengawet anorganik seperti sulfit, selain digunakan sebagai pengawet sering pula digunakan untuk mencegah reaksi browning pada bahan pangan. Nitrit dan nitrat biasanya digunakan untuk mengawetkan daging olahan untuk mencegah pertumbuhan mikroba dan menghasilkan warna produk yang menarik.

Bahan pengawet organik seperti asam sorbat, merupakan asam lemak monokarboksilat yang berantai lurus dan mempunyai ikatan tidak jenuh (α- diena). Bentuk yang biasa digunakan umumnya dalam bentuk garamnya seperti Na-sorbat dan K-sorbat. Pengawet ini digunakan untuk mencegah pertumbuhan kapang dan bakteri. Sorbat aktif pada pH diatas 6,5 dan keaktifannya menurun dengan meningkatnya pH.

Asam propionat (CH3CH2COOH) merupakan asam yang memiliki tiga atom karbon yang tidak dapat dimetabolisme oleh mikroba. Hewan tingkat tinggi dan manusia dapat memetabolisme asam propionat ini seperti asam lemak biasa. Penggunaan propionat biasanya dalam bentuk garam Na-propionat dan Ca-propionat. Bentuk efektifnya dalam bentuk yang tidak terdisosiasi, pengawet ini efektif terhadap kapang dan khamir pada pH diatas 5.

Asam asetat merupakan bahan pengawet yang dapat digunakan untuk mencegah pertumbuhan kapang, contohnya pertumbuhan kapang pada roti. Asam asetat tidak dapat mencegah pertumbuhan khamir. Asam asetat sebesar 4% kita kenal sebagai cuka dan aktivitasnya akan lebih besar pada pH rendah.

Epoksida merupakan senyawa kimia yang bersifat membunuh semua mikroba termasuk spora dan virus. Contoh senyawa epoksida adalah etilen oksida dan propilen oksida. Bahan pengawet ini digunakan sebagai fumigan terhadap bahan-bahan kering seperti rempah-rempah, tepung dan lain-lain. Etilen oksida lebih efektif dari propilen oksida, tetapi etilen oksida lebih mudah menguap, terbakar dan meledak, karena itu biasanya diencerkan dengan senyawa lain membentuk campuran 10% etilen oksida dan 90% CO2.

Bahan pengawet yang sering digunakan adalah Na-benzoat dengan rumus kimia C6H5COONa. Bahan pengawet ini sangat luas penggunaanya dan sering digunakan dalam bahan makanan berasam rendah untuk mencegah pertumbuhan bakteri dan khamir pada konsentrasi yang rendah yaitu dibawah 0,1 %. Benzoat juga telah banyak digunakan dalam pembuatan jam, jelly, margarin, minuman berkarbonasi, salad buah, acar, sari buah dan lain lain. Menurut Winarno (1989), aktifitas antimikroba dari benzoat akan mencapai maksimum pada pH 2,5-4,5 dengan bentuk asam tidak berdisosiasi. Apabila dilihat dari tingkat kelarutannya maka benzoat dalam bentuk garamnya yaitu Na-benzoat memiliki tingkat kelarutan yang lebih tinggi pada air dan etanol sehingga pada penelitian ini digunakan bentuk Na-benzoat. Na-benzoat berbentuk kristal putih, tanpa bau. Perlu di ketahui bahwa penambahan Na-benzoat dapat mempengaruhi rasa produk, sebab Na-benzoat memiliki rasa astringent. Seringkali dengan penambahan Na-benzoat dapat menimbulkan aroma fenol, yaitu seperti aroma obat cair. Apabila penambahan Na-benzoat melebihi 0,1 % maka sering kali menimbulkan rasa pedas dan terbakar.

Winarno (1989) menyatakan bahwa efektivitas dari Na-benzoat akan meningkat apabila ada penambahan senyawa belerang (SO2) atau senyawa sulfit (SO3) dan gas karbon (CO2). Efektivitas dari Na-benzoat dalam menghambat pertumbuhan mikroba meliputi jenis bakteri seperti Lactobacillus, Listeria, Kapang seperti Candida, Saccharomyces dan Khamir jenis Aspergillus, Rhyzopus dan Cladosphorium.

Legalitas dari penggunaan Na-benzoat digolongkan kedalam Generally Recognized As Safe (GRAS). Hal ini menunjukan bahwa penggunaanya memiliki toksisitas yang rendah terhadap hewan dan manusia. Hewan dan manusia memiliki mekanisme detoksifikasi benzoat yang efisien, sebab jika dikonsumsi 60-95 % dari senyawa ini akan dapat dikeluarkan oleh tubuh. Hingga saat ini benzoat dipandang tidak memiliki efek teratogenik (menyebabkan cacat bawaan) jika dikonsumsi dan tidak bersifat karsinogenik.


KARBOHIDRAT

KARBOHIDRAT

 

Pendahuluan

Karbohidrat merupakan salah satu komponen pangan yang penting karena peranannya sebagai sumber energi utama bagi tumbuhan, hewan dan manusia. Karbohidrat terdapat dalam jaringan tumbuhan, hewan serta mikroorganisme dalam berbagai bentuk. Pada tanaman, karbohidrat diproduksi melalui jalur fotosintesis dimana klorofil pada tanaman dengan bantuan sinar matahari dan air dari tanah akan membentuk persenyawaan karbohidrat dan oksigen.

Karbohidrat pada tanaman ini terdapat dalam berbagai bentuk monosakarida, disakarida ataupun pati. Salah satu bentuk karbohidrat yang penting dalam menunjang struktur tumbuhan adalah selulosa. Bentuk karbohidrat lain yang bermanfaat terutama sebagai bahan tambahan dalam pengolahan pangan adalah gum yang diproduksi secara alami oleh tumbuhan, rumput laut dan selulosa. Pada hewan, karbohidrat terdapat dalam bentuk nutrisi yaitu glukosa dan cadangan makanan yaitu glikogen. Selain itu terdapat juga laktosa yaitu disakarida yang bisa ditemukan pada susu.

Pengertian dan Klasifikasi Karbohidrat

Karbohidrat (diambil dari kata” hidrat dari karbon”) adalah komponen organik dengan struktur dasar Cx(H2O)y. Secara kimia, karbohidrat mengandung elemen karbon, hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 2:1 hidrogen terhadap oksigen. Dalam ilmu nutrisi pangan, karbohidrat yang paling penting peranannya adalah termasuk dalam kelompok heksosa (mengandung 6-atom karbon) dan pentosa (mengandung 5-atom karbon).

Secara umum karbohidrat diklasifikasikan atas dua golongan yaitu karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. Karbohidrat sederhana biasanya disebut gula sederhana dan dapat dibedakan menjadi:

  • Monosakarida
  • Disakarida
  • Oligosakarida
  • Gula alkohol


Karbohidrat Sederhana

  • Monosakarida

Kimia Monosakarida

Tata nama monosakarida tergantung dari gugus fungsional yang dimilikinya dan letak gugus hidroksilnya. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifàt lain monosakarida. Monosakarida mengandung satu gugus aldehid disebut sebagai aldosa, sedangkan ketosa adalah monosakarida yang mengandung gugus keton. Monosakarida dengan enam atom karbon disebut heksosa sedangkan yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa. Contoh gula pentosa yaitu xilosa, arabinosa dan ribose. Sedangkan Contoh gula heksosa antara lain glukosa, fruktosa dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaanya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Klasifikasi monosakarida berdasarkan gugus fungsional (aldosa dan ketosa) serta jumlah atom karbonnya dapat dilihat pada Table 2.2.

Klasifikasi karbohidrat


Penulisan rumus bangun molekul gula ada beberapa macam. Salah satu bentuk penulisan yang paling sederhana adalah menurut Fischer yang disebut Fischer projection formula. Penulisan rumus Fischer ini bisa juga disebut bentuk penulisan struktur terbuka. Contoh bentuk penulisan rumus Fischer beberapa monosakarida ini dapat dilihat pada gambar. berikut:


Seperti karbohidrat pada umumnya, monosakarida mengandung atom karbon kiral yaitu atom karbon yang mengikat empat gugus yang berbeda pada masing-masing lengannya, sehingga dapat membentuk bayangan cermin antara konfigurasi satu dengan yang lainnya. Sifat atom karbon inilah yang menjadi dasar pemberian tanda D dan L pada monosakarida. Huruf D yang terlihat pada nama gula seperti D-glukosa merupakan singkatan dan kata dekstro dan L dan kata levo. Biasanya huruf D atau L ditulis di depan nama gula sederhana. Bentuk L merupakan bayangan cermin dari bentuk D. Pemberian nama D atau L berdasarkan penulisan rumus bangun gliseraldéhida menurut Fischer. Bila gugus hidroksil pada karbon nomor 2 (di tengah) pada sebuah molekul gliseraldehida terletak sebelah kanan, dinamakan D dan bila berada di sebelah kiri dinamakañ L. Di alam, kebanyakan monosakarida terdapat dalam bentuk dektro, jarang sekali dalam bentuk levo, kecuali L-fukosa, L-arabinosa dan L-xilosa.


Selain tata nama dengan D- dan L- pada nama gula-gula sederhana, penulisan nama sering juga dituliskan dengan penambahan (+) dan (-). Contoh pada glukosa bisa dituliskan sebagai D(+)-glukosa. Penulisan seperti ini didasarkan pasa kemampuan dari monosakarida untuk memutar cahaya terpolarisasi. Meskipun D-glukosa dan D-fruktosa sama-sama mempunyai bentu dektro (D), tetapi terhadap cahaya terpolarisasi D-fruktosa bersifat pemutar kiri sedangkan bersifat D-glukosa pemutar kanan. Karena itu untuk lebih lengkapnya penulisannya adalah D(+)-glukosa dan D(-)-fruktosa.

Penulisan rumus bangun menurut Fischer dianggap kurang tepat menggambarkan monosakarida. Pada rumus Fischer digambarkan gugus aldehid bebas dan empat hidroksil sekunder yang aktif optic. Dalam kenyataanya penulisan monosakarida tidak sesuai dengan struktur ini, konfigurasi cincin yang melibatkan hemiasetal antara karbon 1 dan 5 lebih tepat menggambarkan struktur monosakarida. Hemiasetal merupakan suatu jembatan oksigen sehingga membentuk cincin yang melibatkan hidroksil (OH) dari karbon nomor 5. Cara penyajian struktur monosakarida inilah yang dikenal dengan cara penyajian Haworth. Struktur cincin Howorth yang terbentuk bila beranggotakan lima disebut furanosa; cincin anggota-enam disebut piranosa. Cincin seperti itu disebut heterosiklik karena satu anggotanya atom oksigen (heteroatom). Jika gugus mereduksi terlibat dalam struktur cincin hemiasetal, karbon 1 menjadi asimetrik dan ada dua isomer yang mungkin, keduanya disebut anomer. Contoh pada glukosa dikenal anomer α-D-glukosa dan β-D-glukosa


Posisi H dan OH pada karbon anomerik disebut α atau β ditentukan dengan mereaksikannya dengan asam borat; α -glukosa bereaksi dengan cepat sedang β -g1ukosa tidak mudah bereaksi dengan asam borat. Haworth berhasil menggambarkan rumus tersebut dalam bentuk perspektif dengan atom H dan hidroksil (OH) di atas atau di bawah bidang cincin yang letaknya tegak lurus pada permukaan kertas. Ikatan-ikatan digambarkan, tebal terletak di depan, sedang yang tipis di bagian be1akang. dapat pula dijelaskan cara pemberian symbol D dan L pada heksosa yang didasarkan pada letak karbon no 6.


Penulisan struktur cincin Haworth beberapa monosakarida dapat dilihat pada gambar berikut.



Penulisan struktur cincin Haworth beberapa monosakarida.

Selain cara penulisan Fischer dan Haworth tersebut, dikenal juga cara penulisan yang lain yaitu Conformational Formula atau biasa dikenal dengan konformasi kursi. Cara penulisan ini merupakan modifikasi dari penulisan Haworth, dimana pada penulisan konformasi kursi sudut ikatan lebih diperhatikan. Seperti pada penulisan Haworth, bentuk α yaitu bila gugus OH pada atom karbon no. 1 (C1) berada di bawah, sedangkan β bila gugus OH di atas bidang.

Nutrisi monosakarida

Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Tubuh hanya dapat menggunakan glukosa dalam bentuk D. Glukosa murni yang ada di pasar biasanya diperoleh dan hasil olahan pati. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, makosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi. Dalam keadaan normal sistem saraf pusat hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi. Glukosa dalam bentuk bebas hanya terdapat dalam jumlah terbatas dalam bahan makanan. Glukosa dapat dimanfaatkan untuk diet tinggi energi. Tingkat kemanisan glukosa hanya separuh dan sukrosa, sehingga dapat digunakan lebih banyak untuk tingkat kemanisan yang sama.



Cara penyajian D-Glukosa dan D-Fruktosa

Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C6H1206, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Gula ini terutama terdapat dalam madu bersama glukosa, dalam buah, nektan bunga, dan juga di dalam sayur. Sepertiga dan gula madu terdini atas fruktosa. Fruktosa dapat diolah dan pati dan digunakan secara komersial sebagai pemanis. Minuman ringan banyak menggunakan sirup jagung-tinggi-fruktosa sebagai bahan pemanis. Di dalam tubuh, fruktosa merupakan hasil pencernaan sakarosa.


Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.

Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, Sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Ribosa dan deoksiribosa merupakan bagian asam nuldeat dalam inti sel. Karena dapat disintesis oleh semua hewan, ribosa dan deoksiribosa tidak merupakan zat gizi esensial.

  • Oligosakarida

Oligosakarida merupakan polimer dari monosakarida. Oligosakarida dapat berupa homo- atau hetero- polimer dari monosakarida yang terdiri dari dua atau sepuluh monosakarida yang bergabung melalui ikatan glikosidik. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida, bila tiga molekul disebut triosa, dan seterusnya. Ikatan glikosidik yang banyak dijumpai adalah terjadi antara atom karbon anomerik atau atom karbon no. 1 (C1) dari monosakarida satu dengan karbon no. 4 (C4) dari monosakarida lainnya. Ikatan glikosidik yang terjadi umumnya pada karbon anomerik dengan karbon genap (2, 4, atau 6) dan jarang terjadi pada karbon ganjil (misal 3,5).


Ada tidaknya sifat pereduksi dan suatu molekul gula ditentukan oleh ada tidaknya gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif. Gugus hidroroksil yang reaktif pada glukosa (aldosa) biasanya terletak pada karbon nomor 1 (anomerik), sedangkan pada fruktosa (ketosa) hidroksil reaktifnya terletak pada karbon nomor dua.

Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif karena keduanya sudah saling terikat, sedangkan laktosa mempunyai OH bebas pada atom C no. 1 pada gugus glukosanya. Karena itu, laktosa bersifat pereduksi sedangkan sukrosa bersifat nonpereduksi.


Sukrosa adalah oligosakarida yang mempunyai peran penting dalam pengolahan makanan dan banyak terdapat pada tebu, bit, siwalan, dan kelapa kopyor. Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara kornersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dan kedua macam báhan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan knistalisasi. Untuk industri-industri makanan biasa digunakan sukrosa dalam bentuk kristal halus atau kasar dan dalam jumlah yang banyak dipergunakan dalam bentuk cairan sukrosa (sirup). Pada pembuatan sirup, gula pasir (sukrosa) dilarutkan dalam air dan dipanaskan. Sebagian sukrosa akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula invert. Inversi sukrosa terjadi dalam suasana asam, dimana dalam suasana asam sukrosa bersifat sangat labil dibandingkan oligosakarida yang lainnya sehingga gampang terhidrolisis. Gula invert secara alami terdapat di dalam madu dan rasanya lebih manis daripada sukrosa.

Sukrosa bersifat sangat mudah larut pada rentang suhu yang lebar. Hal inilah yang menjadikan sukrosa sebagai bahan pemanis yang baik untuk sirup dan makanan-makanan yang lain yang mengandung gula.



Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati. Dalam proses berkecambah, pati yang rerdapat dalam padi-padian pecah menjadi maltosa, untuk kemudian diuraikan menjadi unit-unit glukosa tunggal sebagai makanan bagi benih yang sedang tumbuh. Produksi bir terjadi bila maltosa difermentasi menjadi alkohol. Bila dicernakan atau dihidrolisis, maltosa pecah menjadi dua unit glukosa.

Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit giukosa dan satu unit galaktosa. Kadar laktosa pada susu sapi adalah 6,8 gram per 100 ml, sedangkan pada air susu ibu (ASI) 4,8 gram per 100 ml. Banyak orang, terutama yang berkulit betwarna (termasuk orang Indonesia) tidak tahan terhadap susu sapi, karena kekurangan enzim laktase yang dibentuk di dalam dinding usus dan diperlukan untuk pemecahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Kekurangan lactase ini menyebabkan ketidaktahanan tenhadap lakrosa. Lakrosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorganisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap lakrosa lebih banyak tenjadi pada orang tua. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.

Trebalosa seperti juga .maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gula jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri aras trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat di dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim pencernaan. Seperti halnya polisakarida nonpati, oligosakarida ini di dalam usus besar mengalami fermentasi.

Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terkait dengan satu molekul glukosa. Panjang rantai bisa sampai 3 hingga 50 unit, bergantung pada sumbernya. Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti, sebagian besar di dalam usus besar difermentasi.

  • Gula Alkohol

Gula alkohol terdapat di alam dan dapat pula dibuat secara sintetis. Ada ernpat jenis gula alkohol yaim sorbitol, manitol, dulsirol, dan inositol.
Sorbitol terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dan glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol
(CH2OH) Struktur kimianya dapat dilihat pada Gambar 2.10. Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dan lima puluh gram sehari dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes. Sorbitol tidak mudah dimetabolisme oleh bakteri dalam mulut sehingga tidak mudah menimbulkan karies gigi. Oleh karena itu, sorbitol banyak digunakan dalam pembuatan permen karet.

Manitol dan dulsitol adalah alkohol yang dibuat dan monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara komersial manitol diekstraksi dan sejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol mi banyak digunakan dalam industri pangan.

Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. Bentuk esternya dengan asam fitat menghambat absorpsi kalsium dan zat besi dalam usus halus.


Struktur kimia sorbitol dan manitol

  • Karbohidrat Kompleks
    Karbohidrat kompleks terdiri atas:
    (1) polisakarida yang terdiri atas lebih dan dua ikatan monosakanida.
    (2) serat yang dinamakan juga polisakanida nonpati.

Polisakarida

Karbohidrat kompleks mi dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Gula sederhana mi terutama adalah glukosa. Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakanida nonpati.

Pati

Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan rnerupakan karbohidrat utama yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Beras, jagung, dan gandum mengandung 70— 80% pati; kacang-kacang kening, seperti kacang kedelai, kacang merah dan kacang hijau 30—60%, sedangkan ubi, talas, kentang, dan singkong 20—30%.

Secara kimia pati merupakan homopolimer dari glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung dari panjang rantai karbonnya dan percabangan pada rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua macam fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut sebagai amilosa merupakan fraksi linear dengan ikatan α(1,4)-D-glukosa. Sedangkan amilopektin merupakan fraksi tidak terlarut yang memiliki rantai molekul yang bercabang dengan ikatan α(1,4)-D-glukosa


Molekul pati (amilosa dan amilopektin).

Amilopektin memiliki susunan bercabang dengan 15—30 unit glukosa pada tiap cabang. Rantai glukosa tersebut terikat satu sama lain melalui ikatan alfa yang dapat dipecah dalam proses pencernaan.

Komposisi amilosa dan amiopektin berbeda dalam pati berbagai bahan makanan. Amiopektin pada umumnya terdapat dalam jumlah lebih besar. Sebagian besar pati mengandung antara 15% dan 35% amilosa. Pada beras semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amiopektinnya, semakin pulen (lekat) nasi yang diperoleh. Berdasarkan kadar amilopektinnya beras dapat dibedakan menjadi empat golongan yaitu: (1) beras dengan kadar amilosa tinggi (25-33%); beras dengan kadar amilosa menengah (20-25%); (3) beras dengan kadar amilosa rendah (9-20%); dan beras yang memiliki kadar amilosa yang sangat rendah (<9%) contohnya beras ketan hampir tidak mengandung amilosa (1—2%).

Sifat-sifat Pati

a. Gelatinisasi

Secara fisik karakteristik granula pati berbeda antara tanaman yang satu dengan yang lainnya. Gambar menunjukkan beberapa bentuk granula pati yang dapat terlihat dengan mikroskop. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa.


Penampakan granula beberapa pati

Bila pati dimasukkan dalam air dingin, granula pati akan menyerap air dan membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas. Air yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30%. Peningkatan volume granula pati yang terjadi dalam air pada suhu antara 55°C sampai 65°C merupakan pembengkak yang sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula. Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa, tetapi bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula. Perubahan tersebut disebut gelatinasi. Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi yang dapat dilakukan dengan penambahan panas. Air dapat ditambahkan dari luar seperti halnya pembuatan kanji dan puding, atau air yang ada dalam bahan makanan tersebut, misalnya air dalam kentang yang dipanggang atau dibakar.

Bila suspensi pati dalam air dipanaskan, beberapa perubahan selama terjadinya gelatinisasi dapat diamati. Mula-mula suspensi pati yang keruh seperti susu tiba-tiba mulai menjadi jemih pada suhu tertentu, tergantung jenis pati yang digunakan. Terjadinya translusi larutan pati tersebut biasanya diikuti pembengkakan granula. Bila energi kinetik molekul- molekul air menjadi lebih kuat daripada daya tarik-menarik antar molekul pati di dalam granula, air dapat masuk ke dalam butir-butir pati. Hal inilah yang menyebabkan bengkaknya granula tersebut. Indeks refraksi butir-butir pati yang membengkak itu mendekati indeks refraksi air dan hal inilah yang menyebabkan sifat translusen.

Karena jumlah gugus hidroksil dalam molekul pati sangat besar, maka kemampuan menyerap air sangat besar. Terjadinya peningkatan viskositas disebabkan air yang dulunya berada di luar granula dan bebas bergerak sebelum suspensi dipanaskan, kini sudah berada dalam butir-butir pati dan tidak dapat bergerak dengan bebas lagi.

Pati yang telah mengalami gelatinasi dapat dikeringkan, tetapi molekul-molekul tersebut tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifatnya sebelum gelatinasi. Bahan yang telah kering tersebut masih mampu menyerap air kembali dalam jumlah yang besar. Sifat inilah yang digunakan agar instant rice dan instant pudding dapat menyerap kembali dengan mudah, yaitu dengan menggunakan pati yang telah mengalami gelatinisasi.

Suhu gelatinasi tergantung juga pada konsentrasi pati. Makin kental larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu kekentalan tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun. Konsentrasi terbaik untuk membuat larutan gel adalah 20%; makin tinggi konsentrasi, gel yang terbentuk makin kurang kental dan setelah beberapa waktu viskositas akan turun.

Suhu gelatinasi berbeda-beda bagi tiap jenis pati dan merupakan suatu kisaran. Dengan viskosimeter suhu gelatinasi dapat ditentukan, misa1nya pada jagung 62-70°C, beras 68-78°C, gandum 54,5-64°C, kentang 58-66°C, dan tapioka 52-64°C. Suhu ge1atinasi juga dapat ditentukan dengan polarized microscope. Granula pati mempunyai sifat merefleksikan cahaya terpolarisasi sehingga dibawah mikroskop terlihat seperti Kristal hitam dan putih. Sifat ini disebut sifat birefrigent. Waktu granula mulai pecah sifat ini akan menghilang. Kisaran suhu dimana 90% butir pati dalam air panas membengkak sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi kembali ke bentuk semula disebut Birefrigent End Point Temperature (BEPT).

Selain konsentrasi, pembentukan gel ini dipengaruhi pula oleh pH larutan. Pembentukan gel optimum pada pH 4-7. Bila pH terlalu tinggi, pembentukan gel makin cepat tercapai tapi cepat turun lagi, sedangkan bila pH terlalu rendah terbentuknya gel lambat dan bila pemanasan diteruskan, viskositas akan turun lagi. Pada pH 4-7 kecepatan pembentukan gel lebih lambat daripada pH 10, tapi bila pemanasan diteruskan, viskositas tidak berubah.

Penambahan gula juga berpengaruh pada kekentalan gel yang terbentuk. Gula akan menurunkan kekentalan, hal ini disebabkan gula akan mengikat air, sehingga pembengkakan butir-butir pati terjadi lebih lambat, akibatnya suhu gelatinasi lebih tinggi. Adanya gula akan menyebabkan gel lebih tahan terhadap kerusakan mekanik.

b). Retrogradasi dan Sineresis

Beberapa molekul pati, khususnya amilosa yang dapat terdispersi dalam air panas, meningkatkan granula-granula yang membengkak dan masuk ke dalam cairan yang ada di sekitarnya. Karena itu, pasta pati yang telah mengalami gelatinasi terdiri dan granula-granula yang membengkak tersuspensi dalam air panas dan molekul-molekul amilosa yang terdispersi dalam air. Molekul-molekul amilosa tersebut akan terus terdispersi, asalkan pasta pati tersebut tetap dalam keadaan panas. Karena itu dalam kondisi panas, pasta masih memiliki kemampuan untuk mengalir yang fleksibel dan tidak kaku.

Bila pasta tersebut kemudian mendingin, energi kinetik tidak lagi cukup tinggi untuk melawan kecenderungan molekul-molekul amilosa untuk bersatu kembali. Molekul-molekul amilosa berikatan kembali satu sama lain serta berikatan dengan cabang amilopektin pada pinggir-pinggir luar granula. Dengan demikian mereka menggabungkan butir pati yang membengkak itu menjadi semacam jaring-jaring membentuk mikrokristal dan mengendap. Proses kristalisasi kembali pati yang telah mengalami gelatinasi tersebut disebut retrogradasi. Sebagian besar pati yang telah menjadi gel bila disimpan atau didinginkan untuk beberapa hari atau minggu akan membentuk endapan kristal di dasar wadahnya.

Pada pati yang dipanaskan dan telah dingin kembali ini sebagian air masih berada di bagian luar granula yang membengkak. Air ini mengadakan ikatan yang erat dengan molekul-molekul pati pada pennukaan butir-butir pati yang membengkak; demikian juga dengan amilosa yang mengakibatkan butir-butir pati yang membengkak. Sebagian air pada pasta yang telah dimasak tersebut berada dalam rongga-rongga jaringan yang terbentuk dan butir pati dan endapan amilosa. Bila gel dipotong dengan pisau atau disimpan untuk beberapa hari, air tersebut dapat keluar dan bahan. Keluarnya atau merembesnya cairan dan suatu gel dari pati disebut sineresis (syneresis).

Mekanisme prilaku pati pada proses penggembungan, pelarutan dan peretrogradarian dapat dilihat pada berikut:

Mekanisme prilaku pati pada proses penggembungan, pelarutan dan peretrogradarian

c). Pemecahan Pati

Proses pemasakan pati di samping menyebabkan pembentukan gel juga akan melunakkan dan memecah sel, sehingga memudahkan pemecahan pati menjadi komponen-komponen yang lebih sederhana. Dalam proses pemecahan semua bentuk pati dihidrolisis menjadi glukosa. Pada tahap pertengahan akan dihasilkan dekstrin dan maltosa. Selain proses pemanasan tersebut, pemecahan pati dapat dlakukan secara enzimatis. Enzim-enzim yang terdapat pada tanaman yang dapat menhidrolisis pati adalah α -ami1ase, β-amilase, dan fosforilase.

Enzim β-amilase dapat memecah pati menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil, misalnya pemecahan amilosa menjadi fraksi kecil yang disebut maltosa, suatu disakarida dari glukosa. Bila β-amilase direaksikan terhadap pati biasa, hanya diperoleh 60% sampai 70% dan hasil dari maltosa teoretis. Bagian pati yang tidak terurai menjadi residu yang disebut β-amilase limit dextrin. Hal ini disebabkan karena ternyata β-amilase tidak mampu menghidrolisi amilopektin di luar batas cabang-cabang tertentu.

Dibandingkan β-amilase, kemampuan menhidrolisis α-ami1ase lebih baik. Enzim ini dapat menghidrolisis pati menjadi fraksi-fraksi molekul yang terdiri dari 6 sampai 7 unit glukosa.

Enzim fosforilase mampu memecah ikatan 1,4-glikosidik pati dengan bantuan asam atau ion fosfat, sedangkan amilase memerlukan molekul air.


Pati + PO43- α-D-glukosa-1-fosfat

Proses tersebut disebut proses fosforilasi, dan biasanya tidak disebut proses hidrolisis. Fosforilase dapat memecah aniilosa secara tuntas, tetapi bila substratnya amilpektin, di samping glukosa terbentuk dekstrin yang disebut “dekstrin tahan fosforilase” yang molekulnya mengandung cabang dengan ikatan α-1,6.

Dektrin merupakan produk antara pada pencernaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dan sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare. Pati yang dipanaskan secara kening (dibakar) seperti halnya pada proses membakar roti akan menghasilkan dekstrin. Molekul sakarida bila bertambah kecil, akan meningkatkan daya larut dan kemanisannya, oleh karena itu dekstrin lebih manis daripada pati dengan daya larut lebih tiaggi dan lebih mudah dicernakan. Dekstrin maltosa, suatu produk hasil hidrolisis parsial pati, digunakan sebagai makanan bayi karena tidak mudah mengalami fermentasi dan mudah dicernakan.

d). Reaksi dengan lodin

Pati yang berikatan dengan iodin (I2) akan menghasilkan warna biru. Sifat ini dapat digunakan untuk menganalisis adanya pati. Hal ml disebabkan oleh struktur molekul pati yang berbentuk spiral, sehingga akan mengikat molekul iodin dan terbentuklah warna biru. Bila pati dipanaskan, spiral merenggang, molekul-molekul iodin terlepas sehingga warna biru hilang. Dari percobaan- percobaan didapat bahwa pati akan merefleksikan warna biru bila berupa polimer glukosa yang lebih besar dari dua puluh, misalnya molekul-molekul amilosa. Bila polimernya kurang dan dua puluh seperti amilopektin, maka akan dapat dihasilkan warna merah. Sedang dekstrin dengan polimer 6, 7, dan 8 membentuk warna coklat. Polimer yang lebih kecil dari lima tidak memberikan warna dengan lodin.

  1. Glikogen

Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalarn hati dan otot. Glikogen terdiri atas unit-unit glukosa dalam bentuk rantai lebih bercabang daripada amilopektin. Struktur yang lebih bercabang ini membuat glikogen lebih mudah dipecah. Tubuh mempunyai kapasitas terbatas untuk menyimpan glikogen, yaitu hnya sebanyak 350 gram. Dua pertiga bagian dan glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam janingan lemak. Glikogen tidak merupakan sumber karbohidrat yang penting dalam bahan makanan, karena hanya terdapat di dalam makanan berasal dan hewani dalam jumlah terbatas.


Molekul glikogen

 

Polisakarida Nonpati/Serat

Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam mencegah berbagai penyakit. Serat makanan makanan merupakan polisakarida yang menyususn dinding sel. Ada dua golongan serat, yaitu yang tidak dapat larut dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal. Selulosa, hemiselulosa, dan lignin merupakan kerangka struktural semua tumbuh-tumbuhan.

Selulosa

Selulosa merupakan bagian utama dinding sel tumbuh-tumbuhan yang terdiri atas polimer linier panjang hingga 10.000 unit glukosa terikat dalam bentuk ikatan beta (1→4). Polimer karbohidrat dalam bentuk ikatan beta tidak dapat dicernakan oleh enzim pencernaan manusia. Selulosa merupakan struktur kristal yang sangat stabil. Selulosa yang berasal dan makanan nabati akan meliwati saluran cerna secara utuh. Selulosa melunakkan dan memberi bentuk pada feses karena mampu menyerap air, sehingga membantu gerakan peristaltik usus, dengan demikian membantu defekasi dan mencegah konstipasi.

Seperti juga amilosa, selulosa adalah polimer berantai lurus α(1,4)-D-glukosa. Bedanya dengan amilosa adalah pada jenis ikatan glikosidanya. Selulosa bila dihidrolisis oleh enzim selobiase, yang cara kerjanya serupa dengan β-amilase, akan terhidrolisis dan menghasilkan dua molekul glukosa dan ujung rantai, sehingga dihasilkan selobiosa (β-(1,4)-G-G)

Pada penggilingan padi, dihasilkan hampir 50% sekam yang banyak mengandung selulosa, lignin, dan mineral Na dan K yang mempunyai daya saponifikasi. Selulosa dalam sekam padi dapat dipergunakan untuk makanan ternak, tetapi kandungan ligninnya harus dihilangkan terlebih dahulu, biasanya dengan menggunakan KOH. Di beberapa negara misalnya Taiwan, telah diusahakan untuk melarutkan lignin dengan NH4OH sebagai pengganti KOH. Penambahan NH4OH ini mempunyai keuntungan berupa penambahan sumber N dalam makanan ternak. Di samping itu NH4OH harganya jauh lebih murah dibandingkan dengan KOH.

Turunan selulosa yang dikenal sebagai carboxymethyl cellulose (CMC) sering dipakai dalam industri makanan untuk mendapatkan tekstur yang baik. Misalnya pada pembuatan es krim, pemakaian CMC akan memperbaiki tekstur dan kristal laktosa yang terbentuk akan lebih halus. CMC juga sering dipakai dalam bahan makanan untuk mencegah terjadinya retrogradasi. CMC yang banyak dipakai pada industri makanan adalah garam Na-carboxymethyl cellulose disingkat CMC yang dalam bentuk murninya disebut gum selulosa. Pembuatan CMC ini adalah dengan cara mereaksikan NaOH dengan selulosa murni, kemudian ditambahkan Na kloroasetat.

ROH + NaOH → R—ONa + HOH

R—ONa +ClCH2COONa – R—CH2COONa + NaCl

Karena CMC mempunyai gugus karboksil, maka viskositas larutan CMC dipengaruhi oleh pH larutan; pH optimumnya adalah 5, dan bila pH terlalu rendah (<3), CMC akan mengendap.

Hemiselulosa

Bila komponen- komponen pembentuk jaringan tanaman dianalisis dan dipisah-pisahkan, mula-mula lignin akan terpisah dan senyawa yang tinggal adalah hemiselulosa. Lebih lanjut lagi ternyata hemiselulosa terdiri dan selulosa dan senyawa lain yang larut dalam alkali. Dari hasil hidrolisis hemiselulosa, diperkirakan unit monomer yang membentukknya tidak sejenis (heteromer). Unit pembentuk hemiselulosa terutama adalah D-xilosa, pentosa, heksosa lain dan asam uronat yang membentuk rantai bercabang.

Beda hemiselulosa dengan selulosa yaitu: hemiselulosa mempunyai derajat polimenisasi rendah dan mudali larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, sedang selulosa adalah sebaliknya. Hemiselulosa tidak merupakan serat-serat yang panjang seperti selulosa, juga suhu bakarnya tidak setinggi selulosa. Hasil hidrolisis selulosa akan menghasilkan D-glukosa, sedangkan hemiselulosa terutama akan menghasilkan D-xilosa dan monosakarida lainnya.

Lignin

Lignin terdiri atas polimer karbohidrat yang relatif pendek yaitu antara 50— 2000 unit. Lignin memberi kekuatan pada struktur tumbuh-tumbuhan, oleh karena itu merupakan bagian keras dan tumbuh-tumbuhan sehingga jarang dimakan. Lignin terdapat di dalam tangkai sayuran, bagian inti di dalam wortel dan biji jambu biji. Lignin sesungguhnya bukan karbohidrat dan seharusnya. tidak dimasukkan dalam serat makanan.

Pektin

Pektin secara umum terdapat di dalam dinding sel primer tanaman, khususnya di sela-sela antara selulosa dan hemiselulosa. Ikatan-ikatan ini larut atau mengembang di dalam air sehingga membentuk gel. Oleh karena itu, di dalam industri pangan digunakan sebagai bahan pengental, emulsifier, dan stabilizer. Senyawa-senyawa pektin juga berfungsi sebagai bahan perekat antara dinding sel yang satu dengan yang lain. Bagian antara dua dinding sel yang berdekatan tersebut disebut lamela tengah (middle lamella).

Pektin terdapat di dalam sayur dan buah, terutama jenis sitrus, apel, jambu biji, anggur, dan wortel. Buah-buahan yang mempunyai kandungan pektin tinggi baik untuk dibuat jam atau jeli. Secara komersial pektin diekstraksi dan apel dan kulit sitrus.

Senyawa-senyawa pektin merupakan polimer dan asam D-galakturonat yang dihubungkan dengan ikatan β-(1,4)-glukosida; asam galakturonat merupakan turunan dari galaktosa.

Pada umumnya senyawa-senyawa pektin dapat diklasifikasi menjadi tiga kelompok senyawa yaitu asam pektat, asam pektinat (pektin), dan protopektin. Pada asam pektat, gugus karboksil asam galakturonat dalam ikatan polimemya tidak teresterkan. Asam pektat dapat membentuk garam seperti halnya asam-asam lain. Asam pektat terdapat dalam jaringan tanaman sebagai kalsium atau magnesium pektat.


Gum

Gum adalah polisakarida larut air terdiri atas 10.000—30.000 unit yang terutama terdiri atas glukosa, galaktosa, manosa, arabinosa, ramnosa, dan asam uronat. Gum arabic adalah sari pohon akasia. Gum diekstraksi secara komersial dan digunakan dalam industri pangan sebagai pengental, emusifter, dan stabilizer. Mukilase merupakan struktur kompleks yang mempunyai ciri khas, yaitu memiliki komponen asam D-galakturonat. Mukilase terdapat di dalam biji-bijian dan akar yang fungsinya diduga mencegah pengeringan. Beta-glukan terutama terdiri atas polimer glukosa bercabang yang terikat dalam bentuk Beta (1—3) dan Beta (1—9). Beta-glukan terdapat dalam serealia, terutama di dalam oat dan barley, dan diduga berperan dalam menurunkan kadar kolesterol darah. Polisakarida algal yang diambil dan algae dan rumput laut merupakan polimer asam-asam manuronat dan guluronat. Produk alga luas digunakan di Indonesia sebagai agar-agar, karaginan dan banyak digunakan sebagai bahan pengental dan stabilizer.

Agar merupakan kárbohidrat terdiri dan galaktosa yang dihubungkan satu dengan lainnya melalui ikatan β(1 – 4), inembentuk Agarose dan Agaropektin dengan proporsi yang berbéda-beda. Agaropektin mernpunyai struktur seperti agarose dengan residu asan serta D-asam glukouronat dan asam pyruvat. Agaropektin merupakan campuran dari (1-3) dengan (1 – 4) galaktosa dan (3 – 6) anhidrogalaktosa, serta sebagian kecil asam sulfat dan asam D-glukouronat.

Agaropektin dapat dipisahkan dan agarose dengan cara pengendapan agarqpektin dengar menggunakàn senyawa garam Quarternary cimonium atau propilen-glycot. Agarose merupakan komponen agar-agar yang bertanggung jawab atas daya gelasi agar-agar. Di samping itu, viskositas dan daya gelasi agar-agar tergantung pada cara produksi dan jenis ganggang yang digunakan, serta kandungan sulfat yang terdapat pada agar-agar tersebut. Kenaikan kandu.ngan sulfat akan mereduksi kapasitas gelasi agar-agar.

Karaginan merupakan getah rumput laut yang diekstraksi dengan air atau larutan alkali dan spesies tertentu dan kelas Rhodophyceae (alga merah). Karaginan rnerupakan senyawa hidrokoloid yang terdiri dan ester kalium, natrium, magnesium dan kalsium sulfat, dengan galaktosa dan 3,6 anhydrogalakto copolymer. Sebagai stabilisator (pengatur kesembangan), thickener atau pengental, gelling agent (pembentuk gel), pengemulsi, lain-lain, karaginan sangat penting peranannya. Sifat ini banyak dimanfaatkan oleh industri makanan, obat-obatan, kosmetik, tekstil, cat, pasta gigi dan industri lainnya.

  • Reaksi-reaksi karbohidrat

1.Kemanisan

Pada umumnya manusia baik bayi, anak, maupun orang dewasa menyukai rasa manis gula; demikian juga halnya beberapa serangga dan hewan lain.

Beberapa monosakarida dan oligosakarida mempunyai rasa manis sehingga sering kali digunakan sebagai bahan pemanis. Yang sering digunakan adalah sukrosa (kristal), glukosa (dalam sirup jagung), dan dekstrosa (kristal D-glukosa). D-fruktosa dan maltosa jarang dijual dalam bentuk kristal, tetapi merupakan bahan pemanis makanan yang penting. D-fruktosa terdapat dalam gula invert, dan sirup jagung mengandung 45% D-fruktosa atau maltosa. Sebagai standar kemanisan dipergunakan rasa manis suknosa.

Bila kemanisan beberapa gula dibandingkan dengan kemanisan sukrosa = 1,00, maka kemanisan D-galaktosa = 0,4 — 0,6; maltosa = 0,3—0,5; laktosa = 0,2—0,3; dan rafinosa 0,15; sedang D-fruktosa sekitar 1,32 serta xilitol hampir sama kemanisannya dengan sukrosa =0,96 —1,18.

Kemanisan larutan D-fruktosa terhadap sukrosa akan menurun bila suhu dinaikkan. Pada suhu 5°C, D-fruktosa kira-kira 1,4 kali lebih manis daripada sukrosa. Tetapi pada suhu 40°C kira-kira sama, dan pada suhu 60°C kemanisan D-sukrosa tinggal 0,8. Demikian balnya pada D-galaktosa, D-glukosa, dan L-sorbosa. Sedang kemanisan maltosa tidak dipengaruhi oleh perubahan-perubahan. suhu.

2.Pencoklatan (browning)

Proses pencoklatan atau browning sering terjadi pada buah-buahan seperti pisang, peach, pear, salak, pala, dan apel. Buah yang memar juga mengalami proses pencoklatan. Pada umumnya proses pencokiatan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu proses pencoklatan yang enzimatik dan yang nonenzimatik.

a.Pencoklatan enzimatik

Pencoklatan enzimatik terjadi pada buah-buahan yang banyak menpndung substrat senyawa fenolik. Ada banyak sekali senyawa fenolik yang dapat bertindak sebagai substrat dalam proses pencoklatan enzimatik pada buah-buahan dan sayuran. Di samping katekin dan turunannya seperti tirosin, asam kafeat, asam kiorogenat, serta leukoantosianin dapat menjadi substrat proses pencoklatan.

Senyawa fenolik dengan jenis ortodihidroksi atau trihidroksi yang saling berdekatan merupakan substrat yang baik untuk proses pencoklatan. Proses pencokiatan enzimatik memerlukan adanya enzim fenol oksidase dan oksigen yang harus berhubungan dengan substrat tersebut.

 

Enzim-enzim yang dapat mengkatalisis oksidasi dalam proses pencoklatan dikenal dengan berbagai nama, yaitu fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase, atau polifenolase; maing-masing bekerja secara spesifik untuk substrat tertentu. Terjadinya reaksi pencoklatan diperkirakan melibatkan perubahan dan bentuk kuinol menjadi kuinon seperti terlihat pada gambar berikut ini:

 


Struktur kuinon

 

Reaksi pencoklatan yang nonezimatik belum diketahui atau dimengerti penuh. Tetapi pada umumnya ada tiga macam reaksi pencokiatan nonenzimatik yaitu karamelisasi, reaksi Maillard, dan pencokiatan akibat vitamin C.

b. Karamelisasi

Bila suatu larutan sukrosa diuapkan maka konsentrasinya akan meningkat, demikian juga titik didihnya. Keadaan ini akan terus berlangsung sehingga seluruh air menguap semua. Bila keadaan tersebut telah tercapai dan penanasan diteruskan, makacairan yang ada bukan lagi terdini dan air tetapi cairan sukrosa yang lebur. Titik lebur sukrosa adalah 160°C,


Bila gula yang telah mencair tersebut dipanaskan terus sehingga suhunya melampaui titik leburnya, misalnya pada suhu 170°C, maka mulailah terjadi karamelisasi sukrosa. Gula karamel senirig dipergunakan sebagai bahan pemberi cita rasa makanan. Reaksi yang terjadi bila gula mulai hancur atau terpecah-pecah tidak diketahui pasti, tetapi paling sedikit melalui tahap-tahap seperti berikut: Mula-mula setiap molekul sukrosa dipecah menjadi sebuah molekul glukosa dan sebuah molekul fruktosan (fruktosa yang kekurangan asam molekul air). Suhu yang tinggi mampu mengeluarkan sebuah molekul air dan setiap molekul gula sehingga terjadilah glukosan, suatu molekul yang analog dengan fruktosan. Proses pemecahan dan dehidrasi diikuti dengan polimenisasi, dan beberapa jenis asam timbul dalam campuran tersebut.

 

Bila soda ditambahkan ke dalam gula yan telah terkaramelisasi, maka adanya panas dan asam akan mengeluarkan gelembung-gelembung CO2 yang mengembangkan cairan karamel. Bila didinginkan akan membentuk benda yang kropos dan rapuh. Bila soda ditambahkan ke dalam gula yang telah terkaramelisasi, maka adanya panas dan asam akan mengeluarkan gelembung-gelembung CO2 yang mengembangkan cairan karamel. Bila didinginkan akan membentuk benda yang kropos dan rapuh.

c. Reaksi Mailard

Reaksj-reaksi antara karbohidrat, khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer, disebut reaksi-reaksi Maillard. Hasil reaksi tersebut menghasilkan bahan berwarna coklat, yang sering dikehendaki atau kadang-kadang malahan menjadi pertanda penurunan mutu. Warna coklat pada pembuatan sate atau pemanggangan daging, adalah warna yang dikehendaki, demikian juga halnya pada penggorengan ubi jalar dan singkong serta pencokiatan yang indah dan berbagai roti. Gugus amina primer biasanya terdapat pada bahan awal sebagai asam amino.

Reaksi Maillard berlangsung melalui tahap-tahap sebagai berikut:

  • Suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu gugus amino dan protein sehingga menghasilkan basa Schiff.
  • Perubahan terjadi menurut reaksi Amadori sehingga menjadi amino ketosa.Dehidrasi dan hasil reaksi Amadori membentuk turunan-turunan furfuraldehida, misalnya dan heksosa diperoleh hidroksimetil furfural.
  • Proses dehidrasi selanjutnya menghasilkan hasil antara men x-dikarbonil yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor-reduktor dan a-dikarboksil seperu metilglioksal, asetol, dan. diasetil.
  • Aldehida-aldehida aktif dan 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan gugus amino (hal ini disebut kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino membentuk senyawa berwarna coklat yang disebut melanoidin.

d.Pencoklatan akibat Vitamin C

Vitamin C (asam askorbat) merupakan suatu senyawa reduktor dan juga dapat bertindak sebagai precursor untuk pembentukan warna cokiat nonenzimatik. Asam-asam askorbat berada dalam keseimbangan dengan asam dehidroaskorbat. Dalam suasana asam, cincin lakton asam dehidroaskorbat terurai secara irreversible dengan membentuk suatu senyawa diketogulonat; dan kemudian berlangsunglah reaksi Maillard dan proses pencoklatan.


Gum Arab

Gum arab dihasilkan dari getah bermacam-macam pohon Acasia sp. di Sudan dan Senegal. Gum arab pada dasarnya merupakan serangkaian satuan-satuan D-galaktosa, L-arabinosa, asam D-galakturonat dan L-ramnosa. Berat molekulnya antara 250.000-1.000.000. Gum arab jauh lebih mudah larut dalam air dibanding hidrokoloid lainnya. Pada olahan pangan yang banyak mengandung gula, gum arab digunakan untuk mendorong pembentukan emulsi lemak yang mantap dan mencegah kristalisasi gula (Tranggono dkk,1991). Gum dimurnikan melalui proses pengendapan dengan menggunakan etanol dan diikuti proses elektrodialisis (Stephen and Churms, 1995). Menurut Imeson (1999), gum arab stabil dalam larutan asam. pH alami gum dari Acasia Senegal ini berkisar 3,9-4,9 yang berasal dari residu asam glukoronik. Emulsifikasi dari gum arab berhubungan dengan kandungan nitrogennya (protein).

Gum arab dapat meningkatkan stabilitas dengan peningkatan viskositas. Jenis pengental ini juga tahan panas pada proses yang menggunakan panas namun lebih baik jika panasnya dikontrol untuk mempersingkat waktu pemanasan, mengingat gum arab dapat terdegradasi secara perlahan-lahan dan kekurangan efisiensi emulsifikasi dan viskositas.

Menurut Alinkolis (1989), gum arab dapat digunakan untuk pengikatan flavor, bahan pengental, pembentuk lapisan tipis dan pemantap emulsi. Gum arab akan membentuk larutan yang tidak begitu kental dan tidak membentuk gel pada kepekatan yang biasa digunakan (paling tinggi 50%). Viskositas akan meningkat sebanding dengan peningkatan konsentrasi (Tranggono dkk, 1991). Gum arab mempunyai gugus arabinogalactan protein (AGP) dan glikoprotein (GP) yang berperan sebagai pengemulsi dan pengental (Gaonkar,1995).

Hui (1992) menambahkan bahwa gum arab merupakan bahan pengental emulsi yang efektif karena kemampuannya melindungi koloid dan sering digunakan pada pembuatan roti. Gum arab memiliki keunikan karena kelarutannya yang tinggi dan viskositasnya rendah. Karakteristik kimia gum arab berdasar basis kering dapat dilihat pada Tabel

Komponen Nilai (%)
Galaktosa 36,2 ± 2,3
Arabinosa 30,5 ± 3,5
Rhamnosa 13,0 ± 1,1
Asam glukoronik 19,5 ± 0,2
Protein 2,24 ± 0,15
Sumber : Glicksman (1992)

Ditulis oleh Ari Setyawan (Alumni Jurusan Teknologi Hasil Pertanian Universitas Brawijaya 2007)

Daftar Pustaka
Alinkolis, J. J. 1989. Candy Technology. The AVI Publishing Co. Westport-Connecticut
Gaonkar, A. G. 1995. Inggredient Interactions Effects on Food Quality. Marcell Dekker, Inc., New York
Hui, Y. H. 1992. Encyclopedia of Food Science and Technology. Volume II. John Willey and Sons Inc, Canada
Imeson, A. 1999. Thickening and Gelling Agent for Food. Aspen Publisher Inc, New York
Stephen, A. M. and S. C. Churms. 1995. Food Polysaccarides and Their Applications. Marcell Dekker, Inc, New York
Tranggono, S., Haryadi, Suparmo, A. Murdiati, S. Sudarmadji, K. Rahayu, S. Naruki, dan M. Astuti. 1991. Bahan
Tambahan Makanan (Food Additive). PAU Pangan dan Gizi UGM, Yogyakarta