TUGAS TERSTRUKTUR DISAKARIDA

Berapakah kandungan amilosa dan amilopektin pada jagung, beras, sagu, gandum, ubi kayu dan kentang ?

jawab : 

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa (sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang (Kimball, 1983)

Pati adalah suatu polisakarida yang mengandung amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polisakarida berantai lurus bagian dari butir-butir pati yang terdiri atas molekul-molekul  glukosa -1,4-glikosidik . Amilosa merupakan bagian dari pati yang larut dalam air, yang mempunyai berat molekul antara 50.000-200.000, dan bila ditambah dengan iodium akan memberikan warna biru. 

Amilopektin merupakan polisakarida bercabang bagian dari pati, terdiri  atas molekul-molekul glukosa yang terikat satu sama lain melalui ikatan 1,4-glikosidik  dengan percabangan melalui ikatan 1,6-glikosidik pada setiap 20-25 unit molekul glukosa. Amilopektin merupakan bagian dari pati yang tidak larut dalam air dan mempunyai   berat molekul antara 70.000 sampai satu juta. Amilopektin dengan iodium memberikan warna ungu hingga merah (Lehninger, 1988).

A. JAGUNG

 

Komponen utama jagung adalah pati, yaitu sekitar 70% dari bobot biji. Komponen karbohidrat lain adalah gula sederhana, yaitu glukosa, sukrosa dan fruktosa, 1-3% dari bobot biji. Pati terdiri atas dua jenis polimer glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. 

Komposisi amilosa dan amilopektin di dalam biji jagung terkendali secara genetik. Secara umum, baik jagung yang mempunyai tipe endosperma gigi kuda (dent) maupun mutiara (flint), mengandung amilosa 25-30% dan amilopektin 70-75%. Namun jagung pulut (waxy maize) dapat mengandung 100% amilopektin. Suatu mutan endosperma yang disebut amylose-extender (ae) dapat menginduksi peningkatan nisbah amilosa sampai 50% atau lebih. Gen lain, baik sendiri maupun kombinasi, juga dapat memodifikasi nisbah amilosa dan amilopektin dalam pati jagung. Amilopektin berpengaruh terhadap sifat sensoris jagung, terutama tekstur dan rasa. Pada prinsipnya, semakin tinggi kandungan amilopektin, tekstur dan rasa jagung semakin lunak, pulen, dan enak. Komposisi tersebut juga berpengaruh terhadap sifat amilografinya. Kandungan amilosa beberapa varietas lokal dan unggul nasional dapat dilihat pada Tabel 3 (Suarni 2005).

 

B. BERAS

Bagian terbesar beras didominasi oleh pati (sekitar 80-85%). Beras juga mengandung protein, vitamin (terutama pada bagian aleuron), mineral, danair. Pati beras dapat digolongkan menjadi dua kelompok yaitu amilosa pati dengan struktur tidak bercabang dan amilopektin dengan struktur bercabang. Perbandingan komposisi kedua golongan pati ini sangat menentukan warna (transparan atau tidak) dan tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera). Ketan hampir sepenuhnya didominasi oleh amilopektin sehingga sangat lekat, sementara beras pera memiliki kandungan amilosa melebihi 20% yang membuat butiran nasinya terpencar-pencar (tidak berlekatan) dan keras.

Berdasarkan kandungan amilosanya, beras dibagi menjadi empat golongan, yaitu ketan (2-9 persen), beras beramilosa rendah (9-20 persen), beras beramilosa sedang (20-25 persen) dan beras beramilosa tinggi (25-33 persen). Secara umum, beras memiliki bentuk polygonal bulat dengan ukuran bulat 3-8 mikron, dan suhu gelatinisasi 68-78oC.

Beras ketan dan beras biasa (non ketan) berbeda kandungan amylosa dan amylopektinnya. Amylosa berantai lurus dengan ikatan 1-4 alfa-glikosidik, sedangkan amylopektin berantai cabang dengan ikatan 1-4 alfa dan 1-6 beta glikosidik pada percabangannya dengan panjang rantai 20 – 26 satuan glukosa. Ketan (atau beras ketan), berwarna putih, tidak transparan, seluruh atau hampir seluruh patinya merupakan amilopektin. Perbandingan antara amilosa dan amilopektin ini dijadikan dasar atau merupakan factor tunggal dalam menentukan mutu rasa dan tekstur nasi. Kandungan amilosa tersebut berkorelasi positif dengan tingkat kelemahan, kelengketan, warna dan kilap. Semakin tinggi kadar amilosa volume nasi yang diperoleh makin besar tanpa kecenderungan mengempes, hal ini dikarenakan amilosa mempunyai kemampuan retrogadasi yang lebih besar. Beras dengan kandungan amilosa tinggi menghasilkan nasi pera dan kering, sebaliknya beras dengan kandungan amilosa rendah menghasilkan nasi yang lengket dan lunak. Semakin tinggi kandungan atau kadar amylose yang terkandung, maka akan semakin berkurang keenakan rasanya karena semakin tinggi kadar amylose yang terkandung, maka struktur nasi yang diperoleh akan semakin keras dan mempunyai struktur pisah-pisah.

C. SAGU

Pati sagu tersusun atas dua fraksi penting yaitu amilosa yang merupakan fraksi linier dan amilopektin yang merupakan fraksi cabang. Fraksi terlarutnya adalah amilosa dengan kadar ±27% dengan struktur linier, sedangkan fraksi tidak terlarutnya adalah amilopektin dengan kadar ±73% dengan struktur bercabang (Yazid, et.al, 2006). Berdasarkan kandungan amilosanya, pati dibagi menjadi empat golongan, yaitu : Pati dengan kadar amilosanya tinggi (25 – 33 %); Pati dengan kadar amilosa menengah (20 – 25 %); Pati dengan kadar amilosa rendah (9 – 20 %); dan pati dengan kadar amilosa sangat rendah (< 9 %) (Winarno,2002).

Pati sagu yang ada di Indonesia umumnya merupakan pati sagu yang diperoleh melalui ekstraksi secara tradisional. Proses ekstraksi yang dilakukan secara tradisional hanya memisahkan pati berdasarkan kemampuannya untuk tersuspensi di dalam air kemudian mengendapkan pati yang tersuspensi (Herawati, 2009).  Keberadaan komponen selain pati pada pati sagu menjadi bagian dari penentu mutu pati sagu. Proses ekstraksi pati sagu yang dilakukan dengan baik akan menghasilkan pati dengan tingkat kemurnian yang tinggi yaitu dengan kandungan abu, lemak, protein dan serat kasar yang serendah mungkin. Adanya variasi metode dan peralatan yang digunakan dalam ekstraksi pati sagu di setiap daerah menyebabkan adanya perbedaan tingkat kemurnian sagu yang diperoleh.

Sagu memiliki kandungan karbohidrat, protein, lemak, kalsium, dan zat besi yang tinggi. Dengan kandungan tersebut, sagu berpotensi dijadikan sebagai bahan baku sirup glukosa yang dapat meningkatkan nilai tambah sagu. Pati sagu mengandung 27% amilosa dan 73% amilopektin. Perbandingan komposisi kadar amilosa dan amilopektin akan mempengaruhi sifat pati. Semakin tinggi kadar amilosa maka pati bersifat kurang kering, kurang lekat dan mudah menyerap air (higroskopis). Komposisi kimia sagu asal Indonesia dapat dilihat pada tabel berikut :

D. GANDUM

Gandum (Triticum spp.) merupakan tanaman serealia dari suku padi-padian yang kaya akan karbohidrat. Selain sebagai bahan makanan, gandum dapat pula diolah sebagai bahan-bahan industri yang penting, baik bentuk karbohidrat utamanya atau komponen lainnya.

Granula pati gandum berbentuk elips dengan ukuran granula 2-35 µm. Kandungan amilosa dalam pati gandum adalah 25% sedangkan amilopektinnya sebesar 75%. Dalam produk makanan, amilopektin bersifat merangsang terjadinya proses mekar (puffing) dimana produk makan yang berasal dari pati yang kandungan amilopektinnya tinggi akan bersifat ringan, porus, garing dan renyah. Hal ini dikarenakan amilopektin memiliki sifat mudah mengembang dan membentuk koloid dalam air. Kebalikannya pati dengan kandungan amilosa tinggi, cenderung menghasilkan produk yang keras, pejal, karena proses mekarnya terjadi secara terbatas (Pudjihastuti, 2010). Oleh karena itulah tepung gandum utuh cocok digunakan untuk pembuatan roti dan kue karena pati gandum mengandung amilopektin yang tinggi yang sangat berpengaruh terhadap swelling properties (sifat mengembang pada pati).

Kadar amilosa pada gandum berhubungan dengan indeks glisemiknya dan daya cerna pati. Kandungan amilosa dalam gandum utuh yang cukup tinggi yaitu sebesar 25%, menyebabkan daya cerna pati serta indeks glisemik gandum yang rendah. Indeks glisemik gandum utuh adalah 55-69 (Foster dan Miler, 1995). Indeks glisemik dan daya cerna pati yang rendah menyebabkan proses pencernaan karbohidrat di dalam tubuh lamban karena karbohidrat tidak langsung dicerna menjadi gula darah, sehingga makanan olahan yang berasal dari gandum utuh sangat baik untuk penederita diabetes mellitus. 

E. UBU KAYU

Umbi akar singkong banyak mengandung glukosa dan dapat dimakan mentah. Dari umbi ini dapat pula dibuat tepung tapioka. Tapioka adalah pati yang diperoleh dari hasil ekstrak ubi kayu, dimana pati itu terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan yang tidak larut disebut amilopektin. Tepung tapioca mengandung 17 % amilosa dan 83 % amilopektin. Perbandingan amilosa dan amilopektin mempengaruhi sifat kelarutan dan derajat gelatinisasi pati.

Semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, maka pati cenderung menyerap air lebih banyak (Tjokroadikusumo, 1986). Gelatinisasi suhu berkisar antara 58,8oC-70oC. Pati yang kandungan amilopektinnya tinggi akan membentuk gel yang tidak kaku, sedangkan pati yang kandungan amilopektinnya rendah akan membentuk gel yang kaku. Pati jagung berbentuk bulat dengan ukuran granula patinya berkisar 5-25 mikron.

F. KENTANG

Kentang (Solanum Tuberosum) merupakan umbi dari bagian batang tanaman. Kentang merupakan tanaman berbentuk semak/herba. Secara kimia, umbi kentang banyak mengandung air. Pati yang dihasilkan memiliki sifat yang berbeda-beda tergantung dari jenis patinya. Kentang memiliki bentuk bulat telur pada granulanya, berukuran 15-100 mikron, dan suhu gelatinisasinya 58-66^oC. Kandungan amilum pada kentang adalah sekitar 59,7%. Bentuk dominan dari karbohidrat ini adalah patiBila digoreng, kentang hanya akan mengandung karbohidrat sebesar 27%. Sedangkan penyajian dalam bentuk direbus, akan memberikan karbohidrat yang lebih besar, yaitu sebesar 35%.

 

DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA

DISAKARIDA

Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.

1. Maltosa

Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.

1. Sukrosa
Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal.

Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi.

STRUKTUR SUKROSA

1. Laktosa
Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β.

Struktur laktosa

Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi. 

    Polisakarida

Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting.

1.  Selulosa 

Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

 

Struktur selulosa Selulosa terdiri dari helai monomer yang sangat panjang glukosa dengan hidrogen terikat satu sama lain. Selulosa sebagian besar dapat dicerna dan mencakup dinding sel tanaman.

 

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

1. Pati / Amilum

Pati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin.

Zat ini terbentuk pada proses fotosintesis dalam klorofil daun dengan bantuan energi matahari.

6 n CO₂ + 5 n H₂O → (C₆H₁₀O₅) n + 6 n O₂

Hidrolisis amilum dengan katalis enzim amilase atau enzim diastase akan menghasilkan sejumlah satuan maltosa. Selanjutnya, maltosa dihidrolisis dengan katalis enzim maltase menghasilkan dua satuan glukosa.

Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya. Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Struktur amilosa

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

Struktur amilopektin

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

2. Glikogen

Glikogen merupakan polisakarida yang memiliki lebih banyak cabang monomer glukosa yang melayani fungsi penyimpanan energi pada hewan. Glikogen dibuat dan disimpan terutama dalam sel-sel hati dan otot.

Glikogen merupakan polimer bercabang dari glukosa dan berfungsi sebagai penyimpanan energi pada hewan.

PERMASALAHAN

Berdasarkan materi diatas mengenai polisakarida. Dapatkah anda jelaskan jenis-jenis polisakarida selain yang diatas !