MODIFIKASI PATI = PRE GELATINISASI

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Pati banyak digunakan di dalam industry makanan, dan keberadaannya sangat penting dalam suatu struktur zat pangan.  Pati merupakan jenis karbohidrat yang terutama dihasilkan oleh tanaman. Pati tersusun dari dua makromolekul polisakarida, yaitu amilosa dan amilopetin, yang keduanya tersimpan dalam bentuk butiran yang disebut granula pati. Amilosa tersusun dari molekul-molekul glukosa yang diikat dengan ikatan glikosidik a-1,4 yang membentuk struktur linear, sedangkan amilopektin di samping disusun oleh struktur utama linear juga memiliki struktur yang bercabang-cabang, dimana titik-titik percabangannya diikat dengan ikatan glikosidik alfa-1,6. Amilopektin memiliki struktur molekul yang lebih besar dibanding amilosa dan umumnya kandungannya di dalam granula pati lebih banyak dibanding amilosa. Kandungan amilosa dan amilopektin dan struktur granula pati berbeda-beda pada berbagai jenis sumber pati menyebabkan perbedaan sifat fungsional pati, seperti kemampuan membentuk gel dan kekentalannya (Whistler et al.,1984)

            Karena ada beberapa sifat pati yang tidak diinginkan, maka dilakukan modifikasi pati dengan berbagai cara yang bisa dilakukan. Salah satunya adalah dengan cara pengikatan silang, seperti yang akan dibahas di dalam makalah ini. Modifikasi pati sendiri  memiliki beberapa definisi menurut beberapa pakar, yaitu:

-          Pati termodifikasi adalah pati dimana gugus hidroksilnya telah diubah lewat suatu reaksi kimia seperti esterifikasi, eterifikasi atau oksidasi atau dengan mengganggu struktur awalnya (Fleche, 1985).

-          Pati termodifikasi adalah pati yang diberi perlakuan tertentu dengan tujuan untuk menghasilkan sifat yang lebih baik untuk memperbaiki sifat sebelumnya atau merubah beberapa sifar lainnya. Perlakuan ini dapat mencakup penggunaan panas, asam, alkali, zat pengoksidasi atau bahan kimia lainnya yang akan menghasilkan gugus kimia baru atau perubahan bentuk, ukuran serta struktur molekul (Glicksman, 1969).

Jadi modifikasi pati sering dilakukan oleh beberapa industri untuk memperbaiki kualitas dari produk yang menggunakan pati sebagai bahan dasarnya.  Modifikasi pati dilakukan untuk mengatasi sifat-sifat dasar pati alami yang kurang menguntungkan seperti yang akan dijelaskan di bawah ini, sehingga dapat memperluas penggunaannya dalam proses pengolahan pangan serta menghasilkan karakteristik produk pangan yang diinginkan. Beberapa kekurangan dari pati alami sendiri adalah:

-          Pati alami mudah mengalami sineresis (pemisahan air dari struktur gelnya) akibat terjadinya retrogradasi pati, terutama selama penyimpanan dingin. Sineresis ini akan menjadi masalah apabila pati alami digunakan pada produk pangan yang harus disimpan pada suhu rendah (pendinginan/pembekuan).

-          Kebanyakan pati alami tidak tahan pada pemanasan suhu tinggi. Dalam proses gelatinisasi pati, biasanya akan terjadi penurunan kekentalan suspensi pati (viscosity breakdown) dengan meningkatnya suhu pemanasan. Apabila dalam proses pengolahan digunakan suhu tinggi (misalnya pati alami digunakan sebagai pengental dalam produk pangan yang diproses dengan sterilisasi), maka akan dihasilkan kekentalan produk yang tidak sesuai (Pomeranz, 1985)

-          Pada umumnya pati akan menghasilkan viskositas suspense pati yang tidak seragam. Gelatinisasi pati alami sangat dipengaruhi oleh iklim dan kondisi fisiologis tanaman, sehingga jenis pati yang sama belum tentu memiliki sifat fungsional yang sama.

-          Pati alami tidak tahan proses mekanis. Dimana viskositas pati akan menurun adanya proses pengadukan yang terlalu lama.

-          Kelarutan pati yang terbatas di dalam air. Kemampuan pati untuk membentuk tekstur yang kental dan gel akan menjadi masalah apabila dalam proses pengolahan diinginkan konsentrasi pati yang tinggi namun tidak diinginkan kekentalan dan struktur gel yang tinggi.

I.2 Tujuan

-          Mengetahui metode yang dapat digunakan untuk proses modifikasi pati

-          Memahami proses modifikasi pati menggunakan cara ikatan silang

-          Memahami aplikasi penggunaan modifikasi pati pada industry pangan

BAB II

ISI

II.1  Metode dalam Modifikasi Pati

            Ada banyak metode dalam modifikasi pati dalam rangka untuk memperbaiki sifat fungsionalnya. Beberapa metode yang biasa digunakan adalah:

-          Secara Enzimatis

Biasanya menggunakan enzim amylase. Modifikasi menggunakan enzim bisa melalui proses gelatinisasi terlebih dahulu atau tidak (untuk kondisi tertentu).Biasanya digunakan untuk maltodekstrin, sirup dan lain-lain.

Selain dengan metode langsung menambahkan enzim amylase (enzimnya mahal), ada lagi cara yang digunakan, yaitu dengan menambahkan mikroba yang menghasilkan enzim yang diinginkan, hal ini bisa lebih menghemat biaya karena lebih murah. Misalnya menggunakan mikroorganisme: microbacterium.

            Pati dapat dipecah menjadi unit-unit yang lebih kecil yaitu dengan memotong ikatan- ikatan glikosidiknya. Salah satu enzim yang dapat memotong ikatan tersebut adalah enzim α - amilase. Enzim α - amilase (α - 1,4 glukanhidrolase atau EC 3.2.1.1) terdapat pada tanaman, jaringan mamalia, jaringan mikroba. α - amilase murni dapat diperoleh dari berbagai sumber, misalnya dari malt (barley), air berbagai sumber, misalnya dari malt (barley), air liur manusia an pankreas. Dapat juga diisolasi dari Aspergillus oryzae dan Bacillus subtilis dan c Bacillus licheformis. α - amilase adalah endo enzim yang kerjanya memutus ikatan α - 1,4 secara acak di bagian dalam molekul baik pada amilosa maupun pada amilopektin.

-          Secara Fisik

Secara fisik, modified starch dapat dibentuk dengan cara proses pre gelatinisasi. Prinsip dari pre gelatinisasi sendiri adalah pati digelatinisasi kemudian dikeringkan. Menghasilkan pati yang dapat terdispersi (larut) dalam air dingin. Biasanya digunakan untuk produk pangan yang instan, misalnya bubur instan, beras instan dll.

-          Secara Kimia

Ada banyak metode yang bisa digunakan untuk memodifikasi pati, dan metode inilah yang banyak dan mayoritas digunakan selain metode fisik dan kimia. Metode ini merupakan perlakuan dengan reagen kimia. Hal ini berfungsi untuk mengubah sifat fungsional pati alami. Misalnya reaksi dengan gugus hidroksil

Derivatisasi: - eter/ester

         - oksidasi

         - hidrolisis

Hal yang sering dilakukan adalah dengan cara pembentukan suspensi pati dalam air (30-45% b/v) kemudian diberi perlakuan dengan reagen kimia pada  suhu, kecepatan agitasi, pH tertentu, lalu melalui proses netralisasi, pencucian dengan air dan berakhir dengan proses pengeringan.

Ada banyak metode yang digunakan dengan menggunakan prinsip reaksi kimiawi. Beberapanya adalah:

·        

 Pengikatan silang

Menghasilkan pati yang toleran terhadap suhu tinggi, pengadukan, dan asam serta kecenderungan retrogradasi yang rendah, perbaikan tekstur pasta, viskositas stabil, dan granula pati yang stabil terhadap penggembungan ketika dimasak. Pemberian reagen kimia akan bereaksi dengan gugus hidroksil pada pati.

Pati ikatan silang diperoleh dengan cara mereaksikan pati dengan senyawa bi- atau polifungsional yang dapat bereaksi dengan gugus -OH pada struktur amilosa atau amilopektin sehingga dapat membentuk ikatan silang atau jembatan yang menghubungkan satu molekul pati dengan molekul pati lainnya. Dengan adanya ikatan silang ini, maka akan memperkuat ikatan hidrogen pada rantai pati. Di antara senyawa yang dapat membentuk ikatan silang dan diperbolehkan dalam makanan (food grade) adalah senyawa polifosfat (seperti sodium tri metafosfat, fosforus oksiklorida dan sodium tri polifisfat) dan gliserol.

·         Subtitusi

Metode subtitusi ini bertujuan untuk  mencegah retrogradasi, menurunkan suhu gelatinisasi, stabilisasi pati selama penyimpanan, pasta lebih jernih. Biasanya cocok untuk refrigerated dan frozen food, penstabil. Tetapi metode ini tidak sesuai untuk pangan dengan kadar protein yang tinggi.  Metode yang biasa digunakan adalah dengan cara mensubstitusi gugus OH pati dengan gugus tertentu sepeti asetat, octenylsucci-nate (OSA), fosfat, hidroksipropil

Hasil dari produk ini adalah suhu gelatinisasi lebih rendah, meningkatkan viskositas, menurunkan retrogradasi, pati dengan derajat substitusi tinggi sangat stabil pada pembekuan dan thawing, pasta yang dihasilkan lebih jernih, struktur dalam granula lebih longgar sehingga pemasakan lebih cepat.

-          Hidrolisis Asam

Tujuan dari hidrolisis asam pati ini adalah untuk  menurunkan viskositas pasta pati sehingga dapat digunakan dengan  konsentrasi pati lebih tinggi, kecenderungan retrogradasi lebih besar, ratio viskositas pasta pati dingin dari pasta pati panas lebih rendah, granula yang mengembang selama gelatinisasi dalam air panas lebih rendah, peningkatan stabilitas dalam air hangat di bawah suhu gelatinisasi dan bilangan alkali lebih tinggiAplikasi dari metode ini biasa digunakan pada produk permen dengan tekstur seperti jeli, coating.

Pati termodifikasi asam dibuat dengan menghidrolisis pati dengan asam dibawah suhu gelatinisasi, pada suhu sekitar 52^oC. Reaksi dasar meliputi pemotongan ikatan a-1,4-glukosidik dari amilosa a-1,6-D-glukosidik dari amilopektin, sehingga ukuran molekul pati menjadi lebih rendah dan meningkatkan kecenderungan pasta untuk membentuk gel.

-          Oksidasi dan Bleaching

Metode lain yang sering digunakan adalah oksidasi dan bleaching. Metode ini bertujuan untuk meningkatkan derajat putih, viskositas rendah, pasta jernih, stabil pada  suhu rendah, sifat adhesi yang baik. Aplikasi pada produk pangan akan menghasilkan tekstur renyah pada makanan yang digoreng, coating berbagai produk makanan

Bleaching agents: H₂O₂, amonium persulfat dll

Oxidation agents: klorin, Na-hipoklorit dll

-          Dekstrinasi

Metode ini disebut dengan metode dekstrinasi yaitu proses pembentukan desktrin. Metode ini akan menghasilkan dekstrin dengan     viskositas rendah, good film forming, kelarutan tinggi

Proses pembuatannya adalah dengan cara pemanasan pati (penyangraian) yang telah diberi asam. Sifat dari modifikasi pati ini adalah:  film forming dan mempunyai kelarutan dalam air yang tinggi. Aplikasi pati ini adalah untuk  fat replacer dalam bakery dan dairy products, pengganti gum, coating.

II.2  Modifikasi Pati dengan Cara Fisik (Pre Gelatinisasi)

            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. Pregelatinisasi pati mempunyai sifat umum yaitu terdispersi dalam air dingin. Parameter pengeringan seperti rol dan gap antar rol dapat mempengaruhi sifat dan karakteristik dari pati yang diperoleh seperti, produk yang halus dan lembut memberikan viskositas yang tinggi dari dispersi tetapi cenderung menyerap air terlalu cepat menyebabkan produk menjadi lembek, hal ini dapat dicegah dengan pemberian hydrofobik agent pada partikel. Bentuk dan karakteristik densitas mempengaruhi karena terbentuknya lapisan yang tebal dan padat serta mempunyai tingkat absorbsi air yang rendah, viskositas pasta panas yang tinggi dan viskositas pasta dingin yang rendah.

Pregelatinisasi merupakan teknik modifikasi pati secara fisik yang paling sederhana yang dilakukan dengan cara memasak pati di dalam air sehingga tergelatinisasi sempurna, kemudian mengeringkan pasta pati yang dihasilkan dengan menggunakan spray dryer atau drum dryer. Karena sudah mengalami gelatinisasi, maka pati pregelatinisasi tidak lagi memiliki penampakan granula pati. Pati pregelatinisasi bersifat instan, dimana dapat larut dalam dalam air dingin (cold water soluble). Di samping itu, pati pregelatinisasi memiliki viskositas yang lebih rendah dibanding pati yang tidak dipregelatinisasi.

II.3  Aplikasi Modifikasi Pati pada Produk Pangan

            Banyak produk serealia yang menggunakan teknik pre-gelatinisasi untuk meningkatkan kualitas dari sifat pati alami itu sendiri. Beberapa contohnya adalah:

-          Pembuatan Mie Instan dari Jagung

Pada pembuatan produk mi dari bahan non terigu, misalnya mi dari

tepung jagung, diperlukan proses pengukusan adonan yang bertujuan untuk menggelatinisasi pati. Pati yang tergelatinisasi tersebut akan berperan sebagai bahan pengikat dalam proses pembentukan lembaran dan untaian mi. Hal ini dikarenakan protein pada tepung jagung yang sebagian besar terdiri atas zein dan glutelin (zeanin) tidak mampu membentuk massa yang elastis dan kohesif jika hanya ditambahkan air saja. Berbeda halnya dengan protein gluten (gliadin dan glutenin) pada terigu yang dapat bereaksi dengan air membentuk massa yang elastis dan kohesif. Namun demikian, pengukusan adonan ini hanya bertujuan agar pati mengalami gelatinisasi sebagian (pregelatinisasi). Bila pati telah mengalami gelatinisasi sempurna, maka adonan yang dihasilkan akan menjadi lengket saat pembentukan lembaran mi.

Pada proses gelatinisasi, ikatan hidrogen yang mengatur integritas struktur granula pati akan melemah. Terdapatnya gugus hidroksil yang bebas akan menyerap molekul air sehingga terjadi pembengkakan granula pati. Ketika granula mengembang, amilosa akan keluar dari granula. Granula hanya mengandung amilopektin,  rusak, dan terperangkap dalam matriks amilosa membentuk gel (Harper, 1981). 

Faktor penting yang harus diperhatikan selama pengukusan adalah

suhu dan waktu proses. Kedua parameter ini akan mempengaruhi jumlah pati yang tergelatinisasi dalam adonan. Selain itu, jenis dan ukuran alat pengukus yang digunakan juga akan mempengaruhi kecukupan dan pemerataan panas dalam adonan. Pada penelitian ini, proses pengukusan dilakukan dengan menggunakan uap panas bersuhu 90-100^o C yang berasal dari pemanasan air menggunakan  kompor. Sedangkan lama waktu pengukusan dapat bervariasi tergantung jumlah adonan yang dimasak,

-          Pembuatan Beras instan

Beras instan adalah beras yang secara cepat dapat diubah menjadi nasi.  Pemasakan beras menjadi nasi secara cepat, yaitu dengan cara merehidrasi nasi kering dengan air mendidih selama beberapa waktu sehingga diperoleh nasi yang siap dikonsumsi. Waktu pemasakan  diperlukan beras instan  sekitar 5-8 menit. Beras instan lebih tahan terhadap serangan serangga dan jasad renik dibandingkan dengan beras giling biasa. Cara pembuatan nasi instan adalah:

1.      Beras mula-mula direndam dalam air sampai kadar airnya menjadi 30 %, kemudian dimasak dengan air panas sampai kadar air 50 - 60 % dengan atau tanpa menggunakan uap. Kemudian, perebusan atau pengukusan diteruskan sampai kadar airnya menjadi 60 - 70 % dan kemudian dikeringkan dengan hati-hati sampai kadar airnya mencapai 8-14 % dengan menjaga agar struktumya berpori-pori. Modifikasi yang dilakukan terhadap cara ini antara lain dengan perlakuan panas kering pendahuluan untuk membuat berpori-pori butir-butir beras sebelum dimasak dan dikeringkan.

2.      Beras direndam, direbus, dikukus atau dikukus dengan tekanan untuk membuat butir-butir beras tergelatinisasi, dikeringkan dengan suhu yang rendah untuk menghasiikan butir-butir beras yang agak berat dan mengkilat, kemudian diberi perlakuan dengan pengembangan pada tekanan dan suhu tinggi untuk memperoleh struktur berpori-pori yang diinginkan.

3.      Beras dipregelatinisasi, digiling atau ditekan untuk memperoleh butiran yang agak gepeng dan kemudian dikeringkan untuk memperoleh butiran beras yang relatif kering dan mengkilat

4.      Beras diberi perlakuan dengan udara panas yang mengaiir cepat pada suhu 65,6 - 315,6°C untuk membuat proses dekstrinasi pati dalam beras, membuat berpori-pori atau mengembangkan butiran beras. Dalam proses ini tidak ada perlakuan pemasakan atau pengukusan.

5.      Beras diaron, kemudian dibekukan, dtfhawing (dicairkan kembali) dan dikeringkan. Metode ini sering dikombinasikan dengan metode 1, 2 dan 3.

6.      Metode Gun Puffing yang merupakan kombinasi dari periakuan-perlakuan pendahuluan terhadap beras dengan pengunaan suhu dan tekanan tinggi, diikuti dengan pengeluaran secara cepat ke dalam ruangan yang tekanannya lebih rendah (biasanya ke ruangan tekanan atmosfir atau ruang hampa).

7.      Nasi masak dengan pengeringan beku.

-          Beras Jagung Instan

Dalam rangka mengembangkan jagung menjadi pangan pokok, diperlukan teknologi pengolahan untuk menghasilkan produk jagung yang dapat diterima secara organoleptik serta praktis atau sudah cara persiapannya. Salah satu produk yang dapat dikembangkan adalah beras jagung instan.

Beras jagung instan adalah beras jagung yang siap dimasak menjadi nasi jagung instan. Pemasakannya cukup dengan air direbus atau susu dalam waktu singkat. Produk yang memiliki rasa sama dengan nasi jagung yang diolah secara tradisional ini siap dimasak dalam waktu 5 menit. Produk ini dibuat melalui proses penggilingan biji jagung yang diikuti dengan proses pre-gelatinisasi (pre-cooking) dan pengeringan. Produk nasi jagung instan telah diuji dan dapat diterima secara organoleptik oleh konsumen (Anonim, 2008).

Menurut Suarni (2005), cara pembuatannya, jagung pipilan digiling kasar, lalu diayak menggunakan ayak dengan ukuran lubang 1,4 mm. Fraksi yang lolos ayakan adalah dedak, kemudian ditampi untuk menghilangkan kotoran, lalu dicuci, dan direndam selama dua jam, seterusnya ditiriskan, dikeringkan hingga permukaan kering. Rebus hingga terbentuk bubur, ditandai oleh mengentalnya adonan. Kemudian bubur jagung didinginkan, lalu dikemas dalam plastik. Masukkan kemasan tersebut ke dalam freezer (Suhu -20⁰C). Setelah pembekuan selama 24 jam lalu produk dilunakkan (thawing) dengan perendaman air yang diganti setiap lima menit. Kemudian bubur jagung dikeringkan pada suhu 60-70⁰C selama tiga jam. Pengemasan beras jagung instan dengan kemasan plastik.
Dengan sentuhan teknologi, pengolahan jagung menjadi jagung instan (bahan baku bassang) akan mempersingkat waktu penyiapan dari 15-18 jam menjadi 1/2 jam. Produk jagung instan cepat mengalami kerusakan, maka diperlukan upaya untuk memperpanjang masa simpan, yaitu dengan cara pemberian kemasan yang sesuai.

Proses instanisasi pada beras padi dapat diterapkan pada beras jagung. Pada proses instanisasi beras jagung (bahan bassang) dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut: perendaman, pengeluaran kulit, pengukusan (steaming), dan pengeringan (drying). Perendaman bertujuan untuk memperoleh absorbsi yang cepat dan seragam dari air (Tawali et al. 2003).

-          Pengental pada makanan yang mengalami pemanasan minimal

-          Pembuatan dairy products (dry mix)

BAB III

PENUTUP

III.1 Kesimpulan

-          Untuk memberikan dan memaksimalkan kualitas dari suatu produk pangan berbasis pati maka modified pati perlu dilakukan, mengingat sifat alami pati yang kadang tidak cocok digunakan untuk jenis pangan tertentu sehingga membutuhkan beberapa perlakuan pendahuluan