radio muadz 94,3 fm kendari

radio muadz 94,3 fm kendari
radio muadz 94,3 fm kendari

February 02, 2011

Hidrolisis Karbohidrat

BAB I
PENDAHULUAN
A.    Latar Belakang
Indonesia merupakan Negara yang memiliki tanah yang sangat subur, banyak tanaman yang dapat tumbuh di tanah Negara merah putih ini, palawija, kacang-kacangan, umbi-umbian dan padi-padian merupakan contoh kecil jenis tanaman yang ada. Dengan kondisi tanah seperti ini membuat masyarakat Indonesia dapat hidup dengan mudah dari hasil pertanian mereka. Sejak dahulu kala, masyarakat Indonesia telah mengkonsumsi nasi atau produk olahan dari beras (Oryzae sativa) tanpa mengetahui berapa kandungan karbohidrat yang terdapat di dalamnya. Alasan utama mengkonsumsi nasi ialah karena memiliki rasa yang gurih dan lezat.
Salah satu rujukan penting dalam memilih bahan pangan pokok adalah kandungan karbohidrat dari bahan pangan tersebut.Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

 Sehingga penting bagi ilmuwan kimia untuk lebih banyak mengetahui tentang karbohidrat beserta reaksi-reaksinya,  sebagai bentuk pengabdian kepada masyarakat dalam mencari bahan pangan pokok alternatif bagi masyarakat Indonesia, khususnya masyarakat ekonomi lemah. Oleh karena itu, diperlukan adanya suatu praktikum yang bertujuan untuk hidrolisis karbohidrat secara kualitatif dari tanaman-tanaman lokal Indonesia
B.     Permasalahan
Permasalahan dalam praktikum ini yaitu:
1.      Bagaimana cara menghidrolisis pati dengan menggunakan asam?
2.      Bagaimana cara menghidrolisis pati dengan enzim?
C.    Tujuan
Tujuan dari percobaan ini adalah :
1.      Untuk mengetahui hidrolisis pati dengan asam.
2.      Untuk mengetahui hidrolisis pati dengan enzim amilase.
D.    Manfaat
Manfaat yang diperoleh dari praktikum  ini antara lain:
1.      memberikan  pengetahuan mengenai hidrolisis pati dengan asam.
2.      memberikan pengalaman mengenai hidrolisis pati dengan enzim amilase

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.  Karbohidrat dan Pati
Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena merupakan sumber energi utama bagi manusia dan hewan. Semua karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO2) berasal dari udara dan air (H2O) dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah klarbohidrat sederhana glukosa. Di samping itu dihasilkan oksigen (O2) yang lepas di udara. Produk yang dihasilkan terutama dalam bentuk gula sederhana yang mudah larut dalam air dan mudah diangkut ke seluruh sel-sel guna penyediaan energi. Sebagian dari gula sederhana ini kemudian mengalami polimerisasi dan membentuk polisakarida. Ada dua jenis polisakarida tumbuh-tumbuhan, yaitu pati dan nonpati. Polisakarida non pati merupakan sumber utama serat makanan
Karbohidrat terbagi menjadi beberapa bagian menurut panjang rantai karbonnya. Monosakarida, disakarida dan polisakarida. Contoh dari monosakarida adalah sukrosa. Sukrosa merupakan produksi akhir asimilasi karbon (C) pada proses fotosintesis yang terjadi di daun  dan bentuk karbohidrat yang mudah ditransportasikan ke jaringan simpan atau sink tissues. Selain berfungsi dalam penyediaan energi dan kerangka karbon, sukrosa juga berperan dalam pengaturan ekspresi gen lainnya (Miswar et al, 2007).
Pati merupakan karbohidrat yang tersebar dalam tanaman terutama tanaman berklorofil. Bagi tanaman, pati merupakan cadangan makanan yang terdapat pada biji, batang dan pada bagian umbi tanaman. Banyaknya kandungan pati pada tanaman tergantung pada asal pati tersebut, misalnya pati yang berasal dari biji beras mengandung pati 50–60% dan pati yang berasal dari umbi singkong mengandung pati 80% (Winarno, 1986).
Pati adalah polisakarida nutrien yang tersedia melimpah pada sel tumbuhan dan beberapa mikroorganisme. Pati umumnya berbentuk granula dengan diameter beberapa mikron. Granula pati mengandung campuran dari dua polisakarida berbeda, yaitu amilum dan amilopektin. Jumlah kedua poliskarida ini tergantung dari jenis pati. Pati yang ada dalam kentang, jagung dan tumbuhan lain mengandung amilopektin sekitar 75 – 80% dan amilum sekitar 20- 25%. Komponen amilum merupakan polisakarida rantai lurus tak bercabang terdiri dari molekul                       D-Glukopiranosa yang berikatan  a(1® 4) glikosida. Struktur rantai lurus ini membentuk untaian heliks, seperti tambang.
 



(Zulfikar, 2008).
Komponen penting penyusun pati adalah amilosa dan amilopektin. Kedua komponen ini dapat dikatakan homogen secara kimia, tetapi masih heterogen dalam ukuran molekul, derakat percabangan, rantai, susunan dan keacakan rantai cabang (Winarno, 1986; Halim, 1990; Ikhsan, 1996).
Amilosa merupakan komponen pati yang mempunyai rantai lurus dan larut dalam air. Umumnya amilosa menyusun pati 17 – 21%, terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan α-(1,4) D-glukosa. Amilopektin merupakan komponen pati yang mempunyai rantai cabang, terdiri dari satuan glukosa yang bergabung melalui ikatan α-(1,4) D-glukosa dan α-(1,6) D-glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopektin tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik seperti butanol (Sahlan B. E., 2007).
 



                                       
Gambar 1a. Struktur molekul amilosa (Winarno, 1992)

           




Gambar 1b. Struktur molekul amilopektin (Winarno, 1992)
B. Hidrolisis Pati
Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Rindit et al, 1998).
Proses hidrolisis dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: Enzim, ukuran partikel, temperatur, pH, waktu hidrolisis, perbandingan cairan terhadap bahan baku (volume substrat), dan pengadukan.
B1. Hidrolisis dengan Asam
Metode  kimiawi  dilakukan  dengan  cara  hidrolisis  pati  menggunakan asam-asam  organik,  yang  sering  digunakan  adalah  H2SO4,  HCl,  dan  HNO3.  Pemotongan  rantai  pati  oleh  asam  lebih  tidak  teratur  dibandingkan  dengan  hasil pemotongan  rantai  pati  oleh  enzim. Hasil  pemotongan  oleh  asam  adalah  campuran dekstrin, maltosa dan glukosa, sementara enzim bekerja secara spesifik sehingga hasil hidrolisis  dapat  dikendalikan (Assegaf, 2009).
B2. Hidrolisis dengan Enzim Amilase
Enzim merupakan senyawa protein kompleks yang dihasilkan oleh sel-sel organisme dan berfungsi sebagai katalisator suatu reaksi kimia (Harwati dkk,1997). Kerja enzim sangat spesifik, karena strukturnya hanya dapat mengkatalisis satu tipe reaksi kimia saja dari suatu substrat, seperti hidrolisis, oksidasi dan reduksi. Ukuran partikel mempengaruhi laju hidrolisis. Ukuran partikel yang kecil akan meningkatkan luas permukaan serta meningkatkan kelarutan dalam air (Saraswati, 2006). Temperatur hidrolisis berhubungan dengan laju reaksi. Makin tinggi temperatur hidrolisis, maka hidrolisis akan berlangsung lebih cepat. Hal ini disebabkan konstanta laju reaksi meningkat dengan meningkatnya temperatur operasi. Enzim dapat diisolasi dari hewan, tumbuhan dan mikroorganisme (Azmi, 2006).
Pati merupakan cadangan karbohidrat pada tanaman berbentuk granula-granula tak larut yang tersusun dari dua macam molekul polisakarida yaitu amilosa dan amilopektin, umumnya ditemukan pada umbi, akar dan biji. Gula reduksi terutama dalam bentuk glukosa diperoleh dari hidrolisis pati oleh enzim amilase yang terdapat pada kapang  Rhizopus. Selain dari pati, glukosa dapat diperoleh dari hidrolisis isoflavon glikosida oleh kapang Rhizopus (Septiani dkk., 2004). pH untuk enzim acid fungal amilase optimum pada 4 - 5 dan untuk enzim glukoamilase pada 3,5 – 5 (Novo,1995).
Hidrolisis amilosa oleh a-amilase terjadi melalui dua tahap. Tahap pertama adalah degradasi menjadi maltosa dan maltotriosa yang terjadi secara acak. Degradasi ini terjadi secara cepat diikuti pula dengan menurunnya viskositas dengan cepat. Tahap kedua relatif lambat dengan pembentukan glukosa dan maltosa sebagai hasil akhir. Sedangkan untuk amilopektin, hidrolisis dengan a-amilase menghasilkan glukosa, maltosa dan berbagai jenis a-limit dekstrin yang merupakan oligosakarida yang terdiri dari 4  atau lebih residu gula yang semuanya mengandung ikatan a-1,6 glikosidik (Suhartono, 1989).

BAB III
METODE PRAKTIKUM
A.    Waktu dan Tempat
Praktikum yang berjudul Hidrolisis Karbohidrat telah dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA Universitas Haluoleo pada hari Jum’at tanggal 11 November 2010.
B.     Alat dan Bahan
Alat yang digunakan pada praktikum ini diantaranya gelas kimia,                          penangas air, gelas ukur, filler, timbangan analitik, pipet tetes, tabung reaksi,  spektrofotometer, dan pipet volume.
Sedangkan bahan-bahan yang digunakan yaitu larutan glukosa standar, larutan standar maltosa, larutan pati jagung, HCl 4 N, K2HPO4 1 M, Reagen DNS, larutan ludah  dan akuades.

C.    Rancangan Percobaan
1.    Rounded Rectangle: 5 mL Larutan PatiHidrolisis dengan Asam
-   ditimbang 5 mL HCl 4 N
-   dipipet 0,5 mL
 
Waktu        A
    0          0,128
    15        0,031
 
 



















Larutan Blanko : 0,5 mL larutan pati + 2,5 KH2PO4 1 M dipanaskan ± 15 menit, diencerkan hingga 10 mL.






2.    Rounded Rectangle: 1 mL larutan ludah 
10 %, 1 % dan 0,1 %
Hidrolisis dengan Enzim


 














3.    Kurva Standar
 















BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada percobaan ini dilakukan hidrolisis karbohidrat yaitu pati jagung muda dengan menggunakan asam yaitu HCl 4 N dan enzim amilase yang diperoleh dari ludah. Berdasarkan teori Bronsted-Lowry dikatakan bahwa hidrolisis merupakan proses protolisis yang melibatkan molekul air dan protolit lemah yang bermuatan
Dalam proses hidrolisis pati akan mengalami proses pemutusan rantai oleh enzim atau asam selama pemanasan menjadi molekul-molekul yang lebih kecil. Ada beberapa tingkatan dalam reaksi hidrolisis tersebut, yaitu molekul pati mula-mula pecah menjadi unit rantai glukosa yang lebih pendek (6 – 10 molekul) yang disebut dekstrin. Dekstrin kemudian pecah menjadi maltosa yang selanjutnya dipecah lagi menjadi unit terkecil glukosa.
Pada perlakuan pertama hidrolisis pati jagung dilakukan dengan asam, yakni larutan HCl 4 N. HCl yang merupakan asam kuat akan cenderung memberikan proton jika dilarutkan dalam air, sehingga asam ini akan berubah seluruhnya menjadi basa pasangannya/konjugat. Dalam praktek yang dilakukan larutan pati ditambahkan HCl dan dipanaskan dengan variasi waktu 0, 5, 15, dan 20 menit. Larutan asam HCl akan menghidrolisis pati melalui proses pemotongan rantai, hasil pemotongannya adalah  campuran dekstrin, maltosa dan glukosa.
 Pati yang telah terhidrolisis dengan asam ini kemudian ditambahkan dengan reagen DNS. Penggunaan DNS ini dimaksudkan agar terbentuk senyawa kompleks yang akan memudahkan pengukuran absorbansi larutan melalui instrumen spektrofotometer. Dari perlakukan ini terjadi perubahan pada larutan dimana larutan yang semulanya bening berubah menjadi warna kuning.
Warna kuning yang dihasilkan merupakan reaksi antara reagen dan panjang rantai pati hidrolisat. Molekul reagen tersebut akan dikurung oleh 6 satuan glukosa pada rantai heliks pada pati hidrolisat. Semakin panjang rantai pati hidrolisat maka akan semakin kuning warna larutan.
Dari pembacaan grafik antara konsentrasi maltosa dan absorbansi diperoleh persamaan regresi linear dari kurva standar yaitu y = 0,147x - 0,024, sehingga dapat ditentukan kadar glukosa hasil hidrolisis dengan asam untuk masing-masing variasi waktu pemanasan. Untuk perlakuan tanpa pemanasan diperoleh absorbansi larutan paling tinggi yaitu 0,128 sehingga berdasarkan perhitungan melalui persamaan regresi dari kurva standar diperoleh kadar paling tinggi pula yaitu 1,03 ppm. Untuk waktu pemanasan 15 menit diperoleh kadar glukosa hasil hidrolisis 0,37 ppm, dan waktu pemanasan 5, 10 dan 20 menit tidak diperoleh absorbansi.
Metode ini memiliki kelemahan yakni glukosa yang dihasilkan relatif kecil  jumlahnya dan juga tidak ramah lingkungan. Proses hidrolisis menggunakan katalis asam juga memerlukan suhu yang sangat tinggi agar hidrolisis dapat terjadi. Berdasarkan kelemahan  tersebut  proses  hidrolisis  pati  menggunakan  asam  jarang  digunakan.
Metode  hidrolisis  pati  yang  lebih  sering  digunakan  adalah  secara  enzimatis  dengan menggunakan  enzim.  Enzim  yang  umumnya  digunakan  adalah  amilase,  seperti  α- amilase dan glukoamilase. Pada percobaan ini, jenis enzim yang digunakan untuk menghidrolisis pati adalah enzim amilase.
Hidrolosis pati dengan amilase dilakukan dengan menggunakan air ludah.  Penggunaan air ludah ini dikarenakan air ludah mengandung enzim amylase yang dapat menghidrolisis ikatan α(1-4) pada cabang sebelah luar glikogen dan amilopektin yang nantinya menghasilkan D-glukosa. Melalui enzim ini ikatan cabang pada pati dapat dihidrolisis sehingga dapat menguraikan glikogen dan amilopektin secara sempurna menjadi glukosa. Dalam penentuan banyaknya kandungan glukosa dari hidrolisis dengan amilase ini tidak jauh berbeda dengan penentuan pada hidrolisis dengan asam.
Enzim ditambahkan pada larutan pati kemudian dipanaskan selama 5 menit. Enzim α- amilase dapat menghidrolisis ikatan α- 1,4-glukosida secara spesifik. Hidrolisis amilosa oleh a-amilase terjadi melalui dua tahap. Tahap pertama adalah degradasi menjadi maltosa dan maltotriosa yang terjadi secara acak. Degradasi ini terjadi secara cepat diikuti pula dengan menurunnya viskositas dengan cepat. Tahap kedua relatif lambat dengan pembentukan glukosa dan maltosa sebagai hasil akhir. Sedangkan untuk amilopektin, hidrolisis dengan a-amilase menghasilkan glukosa, maltosa dan berbagai jenis a-limit dekstrin yang merupakan oligosakarida yang terdiri dari 4  atau lebih residu gula yang semuanya mengandung ikatan a-1,6 glikosidik. Berikut  ini  merupakan  skema  pemutusan  pati  menggunakan  enzim amilase.
glukoamilase
 









Pati dapat dihidrolisis dengan enzim amilase menghasilkan maltosa, maltotriosa, dan isomaltosa Bila pati dihidrolisis dengan enzim transglukosidase akan dihasilkan suatu oligosakarida dengan derajat polimerisasi yang lebih besar. Pada hidrolisis menggunakan enzim ini ditentukan kadar maltosa hasil hidrolisis menggunakan cara yang sama seperti penentuan kadar glukosa sebelumnya, yaitu dengan teknik spektrofotometri. Sebelumnya telah dibuat kurva standar maltosa sehingga diperoleh peramaan regresi linear yaitu y = 0,147x - 0,024. Pada percobaan yang dilakukan, divariasikan konsentrasi larutan ludah yang ditambahkan ke dalam larutan pati yaitu 10 %, 1 % dan 0,1 %. Semakin tinggi konsentrasi larutan ludah, semakin banyak jumlah enzim amilase yang ditambahkan.
Berdasarkan data pengamatan yang diperoleh, untuk penggunakan larutan ludah 10 % diperoleh maltosa sebanyak 0,42 ppm dan tidak diperoleh absorbansi pada larutan pati 1 dan 0,1%. Hal ini menunjukkan semakin banyak enzim amilase yang digunakan, semakin banyak pula kadar maltosa hasil hidrolisis yang diperoleh.
BAB V
PENUTUP
A.    Simpulan
Dari percobaan yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa :
1.      Hidrolisis pati dapat dilakukan dengan penambahan asam seperti HCl disertai pemanasan pada suhu tinggi serta penambahan KH2PO4.
2.      Hidrolisis pati dapat dilakukan dengan  penambahan enzim amilase untuk menghidrolisis    ikatan α- 1,4-glukosida dari pati secara  spesifik.

DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2009,’ Uji Kualitatif Untuk Identifikasi Karbohidrat  I dan II’, Laboratorium Kimia Universitas Nasional. Jakarta

Assegaf F., 2009,’ Prospek Produksi Bioetanol Bonggol Pisang (Musa paradisiaca L.) Menggunakan Metode Hidrolisis Asam Dan Enzimatis’, Ilmu Pengetahuan Teknologi dan Seni, Purwokerto

Azmi, 2006,’ Penentuan Kondisi Optimum  Fermentasi Aspergillus oryzae Untuk Isolasi Enzim Amilase  Pada Medium Pati Biji Nangka (Arthocarphus heterophilus Lmk)’, Jurnal Biogenesis Vol. 2(2), Pekanbaru

Harwati, Usa., S., Widodo. H.N Sofian., M. Barwami. 1997. Biologi Untuk SMU.             Fajar Agung. Jakarta.

Novo. 1995. Novo’s Hand Book. Kopenhagen. Denmark.

Radinal,  Indra, Marliah, 2008,’Karbohidrat’, Darussalam

Rindit, Pambaylun, dkk. 1998. Laporan Penelitian : Mempelajari Hidrolisis Pati     Gadung (Dioscoreahispida Dernst) dengan Enzim α-amilase dan Gluko amilase untuk Pembuatan Sirup Glukosa. Fakultas Pertanian UNSRI.             Palembang.

Saraswati. 1982. The Problems to be Solved in Starch Processing Technologies in Indonesia. BPPT.Jakarta

Septiani Y., Purwoko T., Pangastuti A., 2004,  Kadar Karbohidrat, Lemak, dan     Protein pada Kecap dari Tempe, Bioteknologi 1 (2), Surakarta

Suhartono. 1989. Enzim dan Bioteknologi, Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Winarno, 1992. Biofermentase dan Biosintesa Protein. PT. Angkasa. Bandung.

Zulfikar, 2008, Kimia Kesehatan, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah           Kejuruan, Jakarta



Lampiran Hasil Pengamatan Dan Perhitungan
Hasil Pengamatan
1.      Hidrolisis Pati dengan Asam
Waktu (Menit)
Absorbansi
0
5
10
15
20
0,128
0
0
0,031
0

2.      Kurva Standar Maltosa
Konsentrasi (ppm)
Absorbansi Maltosa
0
2
4
6
8
10
0
0,209
0,468
0,995
1,280
1,310

3.      Hidrolisis Pati dengan - Amilase
Konsentrasi (%)
Absorbansi
0,1
1
10
0
0
0,038


Perhitungan :
1.      Kurva Standar Maltosa
 [Maltosa] (ppm)
Absorbansi Maltosa
0
2
4
6
8
10
0
0,209
0,468
0,995
1,280
1,310

Dari data di atas diperoleh kurva standar:


Dari grafik diperoleh persamaan regresi linear y = 0,147x - 0,024, sehingga konsentrasi maltosa (x) hasil hidrolisis pati dengan asam dan enzim - amilase adalah sebagai berikut:
x = = … ppm
a.       Konsentrasi Maltosa (x) hasil hidrolisis pati dengan asam
x1 =  = 1,03 ppm
x2 =  = 0 ppm
x4 =  = 0,37 ppm
Dengan cara yang sama diperoleh :
Waktu (menit)
Absorbansi
[Maltosa] (ppm)
0
5
10
15
20
0,128
0
0
0,031
0
1,03
0
0
0,37
0

b.      Konsentrasi Maltosa (x) hasil hidrolisis pati dengan enzim - amilase
x1 =  = 0 ppm
x2 =  = 0 ppm
x3 =  = 0,42 ppm
Dengan cara yang sama diperoleh:
Konsentrasi (%)
Absorbansi Maltosa
[Maltosa] (ppm)
0,1
1
10
0
0
0,038
0
0
0,42



LAPORAN SEMENTARA
PERCOBAAN II
Hari, tanggal   : Jumat, 12 November 2010
Judul               : Hidrolisis Karbohidrat
Data Pengamatan
1.    Hidrolisis Pati dengan Asam
Waktu (Menit)
Absorbansi
0
5
10
15
20
0,128
0
0
0,031
0

2.    Kurva Standar Maltosa

Konsentrasi (ppm)
Absorbansi Maltosa
0
2
4
6
8
10
0
0,209
0,468
0,995
1,280
1,310

3.    Hidrolisis Pati dengan - Amilase

Konsentrasi (%)
Absorbansi
0,1
1
10
0
0
0,038
Kendari, 11 November 2010
Asisten Pembimbing


GAYUH AGASTIA
 
 

No comments: