PATI

Apakah itu Pati?

Pati merupakan senyawa polisakarida yang terdiri dari monosakarida yang berikatan melalui ikatan oksigen. Monomer dari pati adalah glukosa yang berikatan dengan ikatan (1,4)-glikosidik, yaitu ikatan kimia yang menggabungkan 2 molekul monosakarida yang berikatan kovalen terhadap sesamanya. Pati merupakan zat tepung dari karbohidrat dengan suatu polimer senyawa glukosa yang terdiri dari dua komponen utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Polimer linier dari D-glukosa membentuk amilosa dengan ikatan ()-1,4-glukosa. Sedangkan polimer amilopektin adalah terbentuk dari ikatan ()-1,4-glukosida dan membentuk cabang pada ikatan ()-1,6-glukosida. Pati dihasilkan dari proses fotosintesis tanaman yang dibentuk (disintesa) di dalam daun (plastid) dan amiloplas seperti umbi, akar atau biji dan merupakan komponen terbesar pada singkong, beras, sagu, jagung, kentang, talas, dan ubi jalar.


Aplikasi Pati
Pati dan juga produk turunannya merupakan bahan yang multiguna dan banyak digunakan pada berbagai industri antara lain pada minuman dan confectionary, makanan yang diproses, kertas, makanan ternak, farmasi dan bahan kimia serta industri non pangan seperti tekstil, detergent, kemasan dan sebagainya. Kegunaan pati dan turunannya pada industri minuman dan confectionery memiliki persentase paling besar yaitu 29%, industri makanan yang diproses dan industri kertas masing-masing sebanyak 28%, industri farmasi dan bahan kimia 10%, industri non pangan 4% dan makanan ternak sebanyak 1%.
Di dalam industri non pangan seperti tekstil dan kemasan, pati digunakan sebagai bahan pengisi. Pati dapat digunakan sebagai bahan yang mengurangi kerutan pada pakaian dan digunakan untuk busa buatan untuk kemasan "kacang tanah". Pada sektor kimia, pati dan turunannya banyak diaplikasikan pada pembuatan plastik biodegradable, surfaktan, poliurethan, resin, senyawa kimia dan obat-obatan. Pada sektor lainnya, pati dan turunannya dimanfaatkan sebagai bahan detergent yang bersifat non toksik dan aman bagi kulit, pengikat, pelarut, biopestisida, pelumas, pewarna dan flavor. Adapun di dalam industri pangan, pati dapat digunakan sebagai bahan makanan dan flavor baik pati konvensional maupun termodifikasi. Khusus untuk industri makanan, pati sangat penting untuk pembuatan makanan bayi, kue, pudding, bahan pengental susu, permen jelly, dan pembuatan dekstrin.
Pati merupakan polimer glukosa, dimana glukosa merupakan substrat utama pada proses fermentasi. Di dalam fermentasi pati akan dihasilkan berbagai macam produk turunan, seperti asam-asam organik (asam sitrat dan asam laktat), asam amino, antibiotik, alkohol dan enzim.

Karakteristik Pati
a. Struktur Pati Pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa yang terdiri dari amilosa dan amilopektin dengan perbandingan 1:3 (besarnya perbandingan amilosa dan amiloektin ini berbeda-beda tergantung jenis patinya). Amilosa memiliki struktur lurus dengan ikatan (1,4)-D-glikosidik, lebih mudah larut dalam air karena banyak mengandung gugus hidroksil. Kumpulan amilosa dalam air sulit membentuk gel sehingga kurang kental dibandingkan amilopektin serta lebih mudah membentuk senyawa komplek dengan asam lemak dan molekul organik. Derajat Polimerisasi dari amilosa berkisar antara 500-6000 unit glukosa .
Amilopektin memiliki ikatan (1,4) dan (1,6) dengan struktur yang bercabang, memiliki sifat mudah mengembang dan membentuk koloid dalam air. DP amilopektin berkisar antara 105 sampai 3x106 unit glukosa. DP amilosa dan amilopektin ini dipengaruhi oleh jenis-jenis pati. Selain amilosa dan amilopektin, di dalam pati juga ditemukan komponen lain dalam jumlah yang sedikit, yaitu lipid (sekitar 1%), protein, fosfor dan mineral-mineral. Bagian lipid ada yang berikatan dengan amilosa dan ada yang bebas. Bentuk dan ukuran ganula pati berbeda-beda tergantung dari sumber tanamannya. Granula pati beras memiliki ukuran yang kecil (3-8 µm), berbentuk poligonal dan cenderung terjadi agregasi atau bergumpal-gumpal. Granula pati jagung agak lebih besar (sekitar 15 µm), berbentuk bulat ke arah poligonal. Granula tapioka berukuran lebih besar (sekitar 20 µm), berbentuk agak bulat dan pada salah satu bagian ujunnya berbentuk kerucut. Granula pati gandum cenderung berkelompok dengan berbagai ukuran. Ukuran normalnya adalah 18 µm, granula yang lebih besar berukuran rata-rata 24 µm dan granula yang lebih kecil berukuran 7-8 µm. Bentuk granula pati gandum adalah bulat sampai lonjong. Pati kentang berbentuk oval dan sangat besar, berukuran rata-rata 30-50 µm. Distribusi ukuran granula pati berpengaruh terhadap kekuatan pembengkakan pati. Ukuran granula pati yang kecil, maka kekuatan pembengkakannya juga keci Pada struktur granula pati, amilosa dan amilopektin tersusun dalam suatu cincin-cincin. Jumlah cincin dalam suatu granula kurang lebih berjumlah 16, dimana sebagian berbentuk lapisan amorf dan sebagian berbentuk lapisan semikristal. b. Gelatinisasi Pati Amilosa dan amilopektin di dalam granula pati dihubungkan dengan ikatan hidrogen. Apabila granula pati dipanaskan di dalam air, maka energi panas akan menyebabkan ikatan hidrogen terputus, dan air masuk ke dalam granula pati. Air yang masuk selanjutnya membentuk ikatan hidrogen dengan amilosa dan amilopektin. Meresapnya air ke dalam granula menyebabkan terjadinya pembengkakan granula pati. Ukuran granula akan meningkat sampai batas tertentu sebelum akhirnya granula pati tersebut pecah. Pecahnya granula menyebabkan bagian amilosa dan amilopektin berdifusi keluar. Proses masuknya air ke dalam pati yang menyebabkan granula mengembang dan akhirnya pecah disebut dengan gelatinisasi, sedangkan suhu dimana terjadinya gelatinisasi disebut dengan suhu gelatinisasi. Proses gelatinisasi pati menyebabkan perubahan viskositas larutan pati. Dengan menggunakan Brabender Viscoamylograph, terukur bahwa larutan pati sebelum dipanaskan memiliki viskositas 0 unit. Dengan adanya pemanasan, granula pati sedikit demi sedikit mengalami pembengkakan sampai titik tertentu. Pembengkakan pati diikuti denganpeningkatan viskositas. Semakin besar pembengkakan granula, viskositas semakin besar. Setelah pembengkakan maksimum, dan granula pati pecah, dan pemanasan tetap dilanjutkan dengan suhu konstan, maka akan terjadi penurunan viskositas akibat proses degradasi.

Modifikasi Pati
Salah satu sifat pati adalah tidak larut dalam air dingin, karena molekulnya berantai lurus atau bercabang tidak berpasangan, sehingga membentuk jaringan yang mempersatukan granula pati. Selain itu, kesulitan dalam penggunaan pati adalah selain pemasakannya memakan waktu yang cukup lama, pasta yang terbentuk juga cukup keras. Selain itu terjadinya proses retrogradasi dan sineresis pada pati alami sering tidak dikehendaki. Retrogradasi merupakan proses kristalisasi kembali dan pembentukan matrik pati yang telah mengalami gelatinisasi akibat pengaruh suhu. Untuk mengatasi hal tersebut, maka perlu dilakukan modifikasi pati sehingga diperoleh sifat-sifat yang cocok untuk aplikasi tertentu. Modifikasi pati merupakan salah satu upaya untuk mengubah sifat kimia dan atau fisik dari pati alami. Modifikasi pati dapat dilakukan dengan cara pemotongan struktur molekul, penyusunan kembali struktur molekul, oksidasi atau dengan cara melakukan substitusi gugus kimia pada molekul pati. Terdapat beberapa metode modifikasi antara lain modifikasi kimia, fisika maupun dengan hidrolisis.

1. Modifikasi dengan Hidrolisis Modifikasi pati dengan cara hidrolisis dapat dilakukan dengan menggunakan asam dan enzim. Hidrolisis pati dengan enzim dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu likuefaksi, sakarifikasi dan isomerisasi. Langkah yang pertama adalah likuefaksi 30-40% suspensi padatan untuk menghasilkan maltodekstrin dengan menggunakan enzim -amilase. Setelah likuefaksi dilakukan sakarifikasi menggunakan enzim glukoamilase atau pullulanase untuk menghasilkan sirup glukosa atau sirup maltosa. Hasil sakarifikasi dilakukan isomerisasi dengan enzim glukosa isomerase untuk menghasilkan sirup fruktosa. Hidrolisis dengan enzim dapat menghasilkan beberapa produk hidrolisat pati dengan sifat-sifat tertentu yang didasarkan pada nilai DE (ekuivalen dekstrosa). Nilai DE 100 adalah murni dekstrosa sedangkan nilai DE 0 adalah pati alami. Hidrolisat dengan nilai DE 50 adalah maltosa, nilai DE di bawah 20 adalah maltodekstrin, sedangkan hidrolisat dengan DE berkisar antara 20-100 adalah sirup glukosa.
2. Modifikasi Pati secara Kimia Modifikasi pati secara kimia dapat dilakukan dengan 3 metode yaitu substitusi, cross linking dan gabungan antara substitusi dengan cross linking. Metode substitusi menghasilkan pati tersubstitusi. Pati ini dibuat dari pati dalam bentuk granula dan substitusi tingkat rendah akan menginterupsi secara linier, mencegah retrogadasi, meningkatkan water binding capacity (kapasitas mengikat air), menurunkan suhu gelatinisasi dan mengubah kejernihan pasta. Terdapat dua kelompok dalam pati tersubstitusi, yang didasarkan pada senyawa yang mensubstitusinya yaitu pati ester (pati asetat, pati phospat dan pati suksinat) dan pati ether yang meliputi carboxy methyl starch dan hydroxyl propyl starch. Pati asetat merupakan hasil asetilasi pati dimana granula pati diesterkan dengan grup asetat dengan mensubstitusi gugus hidroksil pati. Proses asetilasi dapat meningkatkan kestabilan pasta dan kejernihan, serta dapat mencegah retrogadasi. Tingkat asetilasi juga dapat dibatasi hingga dapat memperbaiki sifat-sifat yang diperlukan. Pati asetat banyak diapliksikan pada persiapan produk-produk beku seperti es krim, cheese cake dan produk lainnya. Pati phospat memiliki dua kelompok, yang pertama termasuk dalam pati tersubstitusi dan yang kedua termasuk dalam cross linked starch. Dalam kelompok pati tersubstitusi, pati phosphat memiliki fungsi yang hampir sama dengan pati asetat, dimana grup phosphat berfungsi untuk mencegah retrogadasi. Adapun pati phosphat dalam kelompok cross linked starch dapat digunakan untuk menstabilkan viskositas. Modifikasi dengan metode suksinilasi merupakan proses suksinilasi pati dengan asam suksinat atau alkenil suksinat. Pati termodifikasi dengan metode ini dapat mencegah retrogradasi, meningkatkan sifat hidrofobik pati serta dapat membantu pembentukan emulsi.

Kelompok pati tersubstitusi dalam kelompok ether, secara umum dikelompokkan sebagai berikut:

• Anionik (Carboxy methyl starches)
• Kationik (Quaternery ammonium)
• Non ionik (Hydroxy alkyl starches)

Pati ether memiliki kejernihan yang lebih baik, lebih resisten terhadap retrogadasi dan memiliki viskositas yang lebih tinggi. Pati ether jenis Carboxy methyl dan Hydroxy prophyl lebih disukai karena memiliki sifat-sifat fungsional yang lebih baik dibandingkan kelompok pati ester (starch acetate and monostarch phosphates). Pati Hydroxy prophyl hampir sama dengan pati asetat hanya saja grup pensubstitusinya lebih besar dan grup Hydroxy prophyl tersebut berfungsi untuk mencegah retrogradasi.
Metode Cross Linking dapat dilakukan dengan berbagai tingkat. Dengan metode ini dapat mengurangi elastisitas pati alami, dan pati yang dihasilkan lebih toleran terhadap adukan yang tinggi dalam pemrosesan. Pati yang dihasilkan juga lebih tahan terhadap panas dan tidak mudah dipengaruhi oleh adanya asam atau gula. 3. Modifikasi Pati secara Fisika Modifikasi pati secara fisik yang umum digunakan adalah pragelatinisasi. Pati pragelatinisasi dibuat dengan cara memasak pati di atas suhu gelatinisasinya dan mengeringkannya dengan cara menggiling lewat rol-rol yang dipanaskan. Pati pragelatinisasi ini jika terkena air maka akan larut dengan mudah tanpa memasaknya kembali. Pati pragelatinisasi telah banyak digunakan dalam berbagai aplikasi industri dimana fasilitas pemasakan tidak tersedia atau kelarutan yang cepat sangat diharapkan. Industri kertas memanfaatkan pati ini dalam campuran pulp agar kertas yang dihasilkan lebih kuat. Pati pragelatinisasi juga digunakan dalam pembuatan makanan instan seperti puding dan dimanfaatkan juga dalam pengeboran minyak sebagai kontrol terhadap viskositas lumpur pengeboran. Dunia industri makanan sudah mulai melirik penggunaan pati termodifikasi ini sebagai bahan penolong bagi produk makanan tertentu Pati termodifikasi berfungsi sebagai bahan pengisi, pengental, pengemulsi dan pemantap bagi makanan. Dengan penambahan pati termodifikasi produk makanan akan mempunyai keunggulan kualitas baik dari penampakan secara fisik, rasa, konsistensi, warna, zat gizi atau pun proses pengolahan yang lebih mudah dan cepat. Adapun industri makanan yang memanfaatkan pati pragelatinisasi adalah dalam pembuatan pie sebgai bahan pengisi, campuran saus, bahan pelapis, persiapan bumbu masak dan dalam pembuatan roti.

Tanaman -Tanaman Penghasil Pati
Pati dapat dihasilkan dari beberapa macam sumber antara lain dari biji-bijian dan umbi-umbian. Pati yang berasal dari biji-bijian dapat berasal dari serealia seperti jagung, gandum, beras, sorghum dan dari kacang-kacangan. Adapun dari umbi-umbian, pati dapat dihasilkan dari singkong, kentang. Selain dari kedua sumber tersebut, pati juga dapat dihasilkan dari batang tanaman, seperti pati sagu, dan dari daging buah muda seperti pisang. Pati umbi-umbian memiliki suhu gelatinisasi berkisar antara 70-80oC, bersifat elastis, mudah rusak dan memiliki penampakan yang translucent ketika dingin. Pati biji-bijian memiliki suhu gelatinisasi yang lebih tinggi, yaitu 95oC, berbentuk gel dan ketika dingin memiliki penampakan yang opaque. Secara umum biji-bijian mengandung 75% karbohidrat dalam bentuk pati, selulosa, hemiselulosa, dan pektin; 10-14% protein; 1-2% lemak; 10% air; dan 1-2% abu (mineral). Selain jenis-jenis pati diatas, dikenal juga pati waxy yang mengandung 99% amilopektin dan pati amilosa tinggi yang mengandung sekitar 70% amilosa.

Share