Gula invert merupakan hasil hidrolisis dari sukrosa yaitu α-D-glukosa α -D-glukosa dan β-D-fruktosa. Hidrolisis terjadi pada larutan dengan suasana asam atau dengan enzim invertase (Junk dan Pancoast 1980). Reaksi hidrolisis ini disebut inversi karena terjadi akibat perubahan putaran optik sebagai berikut :
Selama pendidihan larutan sukrosa dengan adanya asam akan terjadi proses hidrolisis menghasilkan gula pereduksi (glukosa dan fruktosa). Sukrosa diubah menjadi gula pereduksi dan hasilnya dikenal sebagai gula invert. Kecepatan inversi dipengaruhi oleh suhu, waktu pemanasan,konversi asam yang digunakan, dan nilai pH dari larutan (Desrosier 1988). Beberapa asam yang dapat digunakan untuk menginversi sukrosa adalah HCl, H 2SO, H3PO4, asam tartarat, asam sitrat dan asam laktat. Masing-masing asam memiliki kekuatan inversi yang berbeda tergantung dari kekuatan ionisasinya. Secara komersial, asam klorida banyak digunakan untuk menghidrolisa sukrosa karena asam klorida mempunyai daya inversi yang tinggi (Palungkun 1993). Apabila sukrosa terhidrolisis sempurna, maka akan dihasilkan 52,63% glukosa dan 52,63% fruktosa. Jadi dari hasil reaksi ini ada tambahan padatan terlarut sekitar 5%. Hal ini tergantung pada derajat inversinya. Mekanisme hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa dapat dilihat pada Gambar di bawah
Gambar 1. Mekanisme hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa Menurut Winarno (1997), ada tidaknya sifat pereduksi dari suatu molekul gula ditentukan dari ada tidaknya gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif. Gugus
hidroksil yang reaktif pada glukosa (aldosa) biasanya terletak pada karbon nomor satu (anomerik), sedangkan pada fruktosa (ketosa) hidroksil reaktifnya terdapat pada karbon nomor dua. Beberapa tipe gula cair yang penting menurut Junk dan Pancoast (1980), adalah gula cair sukrosa, gula cair invert, dan liquid brown sugar . Gula cair sukrosa dapat diperoleh melalui dua cara yaitu pencairan gula kristal secara langsung (merupakan gula cair pertama) atau pada saat pembuatan gula kristal namun tanpa melewati proses kristalisasi. Menurut Junk dan Pancoast (1980), sirup gula invert dapat diproduksi melalui tiga cara. Pertama adalah dengan menggunakan enzim invertase, cara yang kedua dengan hidrolisis asam s edangkan cara yang ketiga dengan menggunakan resin penukar ion. Gula invert tidak dapat berbentuk kristal karena kelarutan fruktosa dan glukosa sangat besar. Ada dua cara pembuatan gula invert, yaitu dengan menghidrolisis sukrosa dengan asam dan secara enzimatis menggunakan invertase (Junk dan Pancoast 1980). Kadar gula pereduksi sirup gula invert ditentukan oleh kesempurnaan proses hidrolisis. Apabila konsentrasi asam dan waktu hidrolisis berlebihan maka kadar gula pereduksinya akan turun. Hal ini karena glukosa dan fruktosa yang telah terbentuk selama hidrolisis pada suasana asam dan suhu tinggi dapat terurai menjadi senyawa lain yang tidak diinginkan yaitu Hidroksimetil furfural, sehingga akan menurunkan kadar gula pereduksi (Hall 1973). Gula invert mempunyai nilai kemanisan yang lebih tinggi dibandingkan sukrosa. Dengan basis sukrosa 100, gula invert dianggap memiliki kemanisan 85130 dengan rata-rata 105 (Johnson 1976). Gula cair invert adalah gula cair dengan persentase gula invert yang bervariasi yaitu dari 10% hingga 90%. Gula cair jenis ini biasanya dibuat dengan konsentrasi yang lebih tinggi dari gula cair sukrosa o
o
yang umumnya dibuat dengan konsentrasi padatan 66,5 -68 Brix. Gula cair invert lebih diterima karena memiliki densitas yang lebih tinggi. Dengan sifat ini sirup gula invert mempunyai ketahanan terhadap serangan kapang dan khamir (Junk dan Pancoast 1980). Gula invert pada umumnya diperdagangkan dalam bentuk sirup karena gula invert dalam keadaan kering sangat mudah menyerap air dan tidak stabil. Gula invert dalam keadaan kering yang disimpan dalam ruangan dengan Rh 60 persen selama 5 hari akan menyerap air sebanyak 5 persen, dan apabila disimpan pada Rh 100 persen selama 25 hari akan menyerap air sebanyak 74 persen. (Kirk dan Othmer, 1954). Pada praktikum ini juga dilakukan pembuatan gula merah berupa gula invert dalam bentuk cair. Gula invert merupakan gula yang diperoleh dari proses inversi sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Proses inversi ini mengubah sifat optis aktif sukrosa yang semula bersifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke arah kanan (searah jarum jam/dextro) menjadi ke arah kiri (berlawanan arah jarum jam/levo). Glukosa dan fruktosa yang terdapat pada nira dapat mengalami reaksi reduksi sehingga disebut sebagai gula pereduksi.
Pada pembutan gula merah invert dilakukan penambahan tartaric acid dan sodium carbonat . Penambahan tartaric acid dimaksudkan agar terjadi proses inversi, selain itu juga dapat berperan untuk menjernihkan nira. Penambahannya dilakukan sebanyak 1 g per kg nira sedangkan sodium carbonat sebanyak 1,134 g per kg nira. Di lain pihak, terjadinya proses inversi ini tidak diinginkan. Penambahan sodium metacilikat dapat menekan terjadinya proses inversi. Pada praktikum kali ini, pembuatan gula invert menggunakan teknik asam yaitu asam tartarat dan asam clorida. Proses hidrolisa dengan katalis asam Merupakan cara yang umum dan sering dilakukan. Hampir semua jenis asam inorganik maupun organik dapat dipergunakan tergantung pada penggunaan akhir sirup invert tersebut. Misal, untuk membuat sirup invert yang akan dipergunakan dalam minuman lebih baik dipergunakan asam sitrat atau asam phospat sebagai katalis. Tetapi pada umumnya asam yang sering dipergunakan sebagai katalis adalah asam khlorida (Junk dan Pancoast 1973). Penelitian pembuatan sirup invert terdahulu dengan katalis asam khlorida pernah dilakukan. Mula-mula dibuat larutan gula dengan kekentalan 60 oBrix, ke dalam larutan ini ditambah asam khlorida sampai pH larutan 1,8. Kemudian dilakukan hidrolisa pada suhu 90 oC selama 30 menit.Setelah selesai inversi, larutan ini dinetralisasi dengan penambahan basa sampai pH amtara 5.0 sampai 5.5. Apabila dipergunakan suhu 115 oC di bawah tekanan 10 psi dan pH larutan lebih kurang 2.3, maka waktu hidrolisa yang diperlukan hanya 1 menit. Penelitian lain dilakukan oleh Junk dan Pancoast (1973), dengan mempergunakan dua jenis asam sebagai katalis yaitu asam khlorida dan asam tartarat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk mendapatkan hasil gula invert yang tinggi, diperlukan asam dengan konsentrasi tinggi dan konsentrasi yang berbeda untuk jenis asam yang berbeda. Pembuatan sirup invert dengan kadar gula invert 90 persen pada suhu 90 oC selama 20 menit dipergunakan asam chlorida sebesar 0.00875 persen atau asam tartrat s ebesar 0.1 persen. Perbedaan konsentrasi pada penggunaan jenis asam yang berbeda disebabkan karena kecepatan katalis masing-masing asam tersebut tidak sama. Kecepatan katalis asam tergantung pada sifat afinitas dan sifat ionisasi asam di dalam air (Browne 1941). Reaksi inversi sukrosa dengan asam sebagai katalis adalah sebagai berikut C12H22O11 +H2O + H+ 2 C6H12O6 + H+ Ion H+ dihasilkan dari asam sebagai katalis. Ion-ion ini akan terus dihasilkan selama proses inversi berlangsung. Konsentrasi asam yang dipergunakan akan mempengaruhi kecepatan inversi, karena semakin tinggi konsentrasi asam maka ion H+ yang dihasilkan semakin banyak dan proses inversi berjalan cepat. Tetapi penggunaan asam dengan konsentrasi yang terlalu tinggi tidak dikehendaki, karena akan memerlukan bahan penetral yang terlalu banyak. Sehingga garam yang terbentuk dan terdapat di dalam sirup invert tinggi dan akan memberikan rasa yang kurang enak.
Proses pemurnian sirup invert meliputi proses netralisasi dan atau tanpa pengentalan sampai tingkat kekentalan yang dikehendaki. Pengentalan sirup invert ini biasanya dilakukan dengan cara penguapan. Secara komersial asam klorida banyak digunakan untuk menghidrolisis sukrosa karena asam klorida mempunyai daya inversi yang tinggi. Berikut ini daya inversi beberapa jenis asam ( Junk dan Pancoast 1980) : Asam Daya Inversi Asam Klorida 100 Asam Sulfat 53.60 Asam Fosfat 6.21 Tartarat 3.00 Sitrat 1.72 Laktat 1.07 Asam khlorida termasuk golongan asam halida.Larutan asam ini tidak berwarna dan mempunyai bau asam yang khas.Larutan asam khlorida dalam konsentrasi yang pekat mudah menguap dan menimbulkan bau asam disekitarnya. Rumus molekul asam khlorida yaitu HCl dengan berat molekul 37.5. Asam ini di dalam air akan terionisasi dengan sempurna dan termasuk golongan asam kuat. Kekuatan asam ini dalam ionisasi dinyatakan dalam nil ai Ka (konstanta pengionan asam) sebesar 2.5 x 107. Reaksi ionisasi asam khlorida dalam air adalah sebagai berikut : HCl + H2O H3O+ + ClTitik cair asam khlorida yaitu -112 oC dengan titik didih sebesar 110 oC. Pada praktikum kali ini pembuatan gula invert dilakukan dengan penambahan asam. Asam yang digunakan adalah HCl dan asam tartarat. Pada penambahan HCl yang bersifat asam kuat, perubahan kadar gula invert sebelum dan sesudah inverse lebih bersifat variatif dibandingkan dengan penambahan asam tartarat. Dalam pembuatan gula invert, ada beberapa metode yang digunakan antara lain metode asam tartarat dan metode HCl. Gula invert merupakan hasil hidrolisa dari sukrosa. Sukrosa atau disebut juga α - D- glukopiranosida β – Dfruktofuranosida adalah disakarida yang terdiri dari molekul α- D- glukosa dengan bentuk cicin segi enam (piranosa) dan satu molekul β – D-fruktosa dengan bentuk cincin segi lima (furanosa). Hasil hidrolisa sukrosa adalah α- D- glukosa dan β – D- fruktosa. Hidrolisa terjadi pada larutan suasana asam dengan adanya enzim invertase (Junk dan Pancoast, 1980). Gula yang dihasilkan memiliki nilai kemanisan yang lebih tinggi dibandingkan sukrosa ini disebabkan karena dalam gula invert terkandung glukosa dan fruktosa yang bercampur, karena fruktosa memiliki tingkat kemanisan yang tinggi maka gula invert tinggi tingkat kemanisannya dibanding sukrosa dan glukosa. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kesempurnaan dalam pembuatan gula invert yang tergantung metode pembuatannya. Jika menggunakan metode hidrolisis asam maka
konsentrasi asam, suhu pemanasan dan waktu pemanasan berpengaruh terhadap pembuatan gula invert, namun jika menggunakan enzim maka suhu, konsentarsi subsrat serta konsentrasi bahan yang akan diubah menjadi gula invert sangat mempengaruhi pembuatan gula invert. Pembuatan gula invert menggunakan metode asam yang pertama kali yang harus dilakukan adalah menurunkan pH air dari netral menjadi asam. Hal ini dilakukan supaya dalam proses hidrolisis menjadi lebih cepat serta lebih efektif dalam proses hidrolisis. Jika dilakukan setelah bahan dicampur dengan akuades maka untuk menurunkan pH akan sangat sulit dan asam yang digunakan semakin banyak sehingga hal ini tidak efisien. Pada proses pemanasan dilakukan dengan kontrol yang baik supaya suhu optimum yang digunakan dalam proses hidrolisis lebih efektif dan berlangsung cepat, jika suhu terlalu panas dan waktu pemanasan lama maka yang akan terjadi adalah produk akan membludak karena dengan adanya panas berlebih maka akan terbentuk gelembung udara sehingga akan mendorong bahan keluar wadah. Pada praktikum kali ini akan membuat gula invert. Pembuatan gula invert ini dibuat dari gula pasir, gula kelapa, dan gula aren. Perlakuan yang diberikan adalah pemberian asam yang berbeda yaitu asam kuat HCl dan asam lemah dengan asam tartarat. Asam digunakan untuk memecah ikatan antara glukosa dan fruktosa yang membentuk sukrosa. Mula-mula gula yang berbentuk padatan dilarutkan dengan aquades dan kemudian disaring untuk menghilangkan kotoran yang ada pada gula. Kemudian, larutan gula itu dipanaskan pada suhu 100 0C untuk asam tartarat dan pada suhu 70 0C untuk gula yang ditambah asam klorida. Suhu yang diberikan berbeda karena asam kuat akan menghidrolisis sukrosa lebih cepat daripada asam lemah. Hal ini dikarenakan sifat asam yang kuat akan jauh lebih cepat memecah ikatan yang ada pada sukrosa. Larutan yang dipanaskan selama 30 menit untuk gula yang dicampur asam tartarat dan selama 1,5 jam untuk gula yang dicampur asam klorida. Setelah itu, larutan diangkat dan ditunggu sampai hangat, lalu ditambah sodium bikarbonat. Penambahan sodium bikarbonat yang bersifat basa adalah untuk menetralkan sifat asam pada larutan, sehingga terbentuk garam. Pada praktikum ini kelompok 1 membuat gula invert dari gula pasir , kelompok 2 gula kelapa, kelompok 3 dari gulan aren dengan penambahan HCL. Lalu kelompok 4 membuat gula invert dari gula pasir, kelomppok 5 dari gula kelapa dan kelompok 6 dari gula aren dengan penambahan asam tartarat. Berdasarkan hasil praktikum gula invert yang dihasilkan dari masing-masing kelompok adalah 90 ml; 95 ml; 91 ml; 100 ml; 99,5 ml; 100 ml. Selain itu juga dihitung kadar gula dari masing-masing gula invert yang dihasilkan. Kadar gula tertinggi yang dihitung berdasarkan 0 brix adalah gula invert yang dihasilkan dari gula pasir dengan penambahan HCL yaitu 78 0 brix. Dan kadar gula terendah adalah gula kelapa yang ditambahkan dengan asam
tartarat yaitu 690 brix. Nilai kadar gula masing-masing kelompok adalah 78 0 brix; 730 brix; 740 brix; 720 brix; 690 brix; 67,20 brix. Pada gula invert, gula yang diolah menggunakan asam klorida kadar sukrosanya lebih banyak daripada yang diolah dengan asam tartarat. Sebenarnya gula yang diolah dengan asam klorida mepunyai kadar sukrosa yang lebih sedikit. Hal ini mungkin dikarenakan adanya kesalahan dalam praktikum. Sedangkan gula yang memiliki kadar sukrosa paling tinggi adalah gula pasir. Uji DNS dilakukan pada setiap sampel gula invert, diketahui dari data bahwa nilai absorbansi tertinggi dimiliki oleh gula invert yang dibuat dari gula kelapa dengan penambahan asam tartarat (0,109) dan yang terendah adalah gula invert yang dibuat dari gula aren dengan penambahan asam tartarat (-0,007). Rentang transmitat yang baik adalah diantara 0,2-0,8, ini mengindikasikan bahwa nilai absorban yang memenuhi kriteria tidak ada atau yang paling mendekati adalah gula invert yang dihasilkan dari gula kelapa dengan penambahan asam tartarat dengang nilai absorban 0,109. Nilai absorban sebanding dengan kandungan gula pereduksi di dalam suatu larutan dengan asumsi tidak ada senyawa pengotor lain yang tidak diinginkan. Terjadi kesalahan pada nilai kandungan gula invert pada kelompok 1, 3 dan 6 karena telah menunjukkan nilai yang negatif atau minus diduga bahwa terjadi kesalahan pada nilai yang ditunjukkan oleh spektrofotometer. Selain metode DNS, analisa gula pereduksi juga dilakukan dengan metode fenol.Metode ini sering disebut juga metode TS (Total Sugar) digunakan untuk mengukur total gula.Perbedaan metode DNS dengan metode fenol ini adalah jika dengan metode DNS hanya akan mendeteksi satu gula pereduksi, sedangkan metode asam sulfat akan mendeteksi dua gula pereduksi.Gula sederhana oligosakarida, polisakarida dan turunannya dapat bereaksi dengan fenol dalam asam sulfat pekat menghasilkan warna oranye kekuningan yang stabil (Apriyantono dkk 1998). Kemampuan metode fenol sulfat mendeteksi dua gula pereduksi, karena maltosa yang ada akan dihidrolisis dahulu menjadi dua molekul glukosa sehingga metode ini dapat mengetahui gula pereduksi total. Pengukuran serapan pada metode asam fenol sulfat pada panjang gelombang 490 nm pada spektrofotometer. Berdasarkan hasil praktikum nilai absoransi tiap kelompok adalah 1,22; 0,356; 0,677; 0,54; 0,028; 0,819. Kadar gula pereduksi gula invert ditentkan oleh kesempurnaan proses hidrolisis. Apabila konsentrasi asam dan waktu hidrolisis berlebihan maka kadar gula pereduksinya akan turun. Hal ini dikarenakan glukosa dan fruktosa yang terbentuk selama hidrolisis pada suasana asam dan suhu tinggi dapat terurai menjadi senyawa lain yang tidak diiginkan yaitu hidroksi metil sehingga akan menurunkan kadar gula pereduksi (Hall 1973).
DAFTAR PUSTAKA
Desrosier, N.W. 1988. Teknologi Pengawetan Pangan. Terjemahan: Muchji Muljodiharjo. Jakarta: UI-Press. Hall M.N.A. 1973. The Small Scale Manufacture of High and Low Boiled Sweet and Toffes. London: Tropical Product Institu. Junk, W.R. dan H.M. Pancoast. 1980. Handbook of Sugars. Avi Publishing Company. Inc. Westport, Connecticut. Johnson. 1976. Food Chemistry. New York: Marcell Dekker Inc. Kirk R.E dan O.F Othmer. 1954. Encylopedia of Chemical Technology. New York: The Interscience encyclopedia Inc. Palungkun, R. 1993. Aneka Produk Olaan Kelapa. Jakarta: Penebar Swadaya. Winarno, F.G. 1997. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta: Penerbit PT Gramedia Pustaka Utama.
