BAB II HIDROLISIS PATI ENZIMATIS
A.
TUJUAN PRAKTIKUM
1.
Menguraikan karbohidrat kompleks dari biomassa menjadi gula sederhana melalui reaksi aksi hidrolisis dengan enzim.
2.
B.
Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi reaksi hrdrolisis enzimatis.
DASAR TEORI
1.
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 membentuk karbohidrat karbohidrat dari karbondioksida (CO2) berasal dari udara dan air (H 2O) dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah klarbohidrat sederhana glukosa. Di samping itu dihasil kan 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
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 (Yohanis, tissues (Yohanis, 2010). Pati adalah adalah karbohidrat karbohidrat yang merupakan polimer glukosa, dan terdiri atas amilosa dan amilopektin. Pati dapat diperoleh dari biji-bijian, umbiumbian, sayuran, maupun buah-buahan. Sumber alami pati antara lain
adalah jagung, labu, kentang, ubi jalar, pisang, barley, gandul, beras, sagu, amaranth, ubi kayu, ganyong, dan sorgum (Herawati, 2010). Pati adalah polimer glukosa dengan rumus molekul (C 6H10O5)n. Pembentukan polimer pati diawali dengan terbentuknya ikatan glukosida yaitu ikatan antara molekul glukosa melalui oksigen pada atom karbon pertama. Pati dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer rantai lurus yang terdiri dari ribuan glukosa dengan ikatan α 1,4 glukosida. Jenis kedua yaitu amilopektin yang mengandung percabangan rantai akibat adanya ikatan α 1,6 glukosida di beberapa bagiannya. Struktur amilosa dan amilopektin sebagai berikut :
(a)
(b)
Gambar 2.1 (a) Struktur Amilosa (b) Struktur Amilopektin Karbohidrat golongan polisakarida ini banyak terdapat di alam, terutama pada sebagian besar tumbuhan. Pati dapat ditemukan pada umbi, daun, batang dan biji-bijian. Pati merupakan kelompok terbesar karbohidrat cadangan yang dimiliki oleh tumbuhan sesudah selulosa. Pati berperan sebagai sumber makanan penghasil energi utama dari golongan karbohidrat. Selain itu pati berperan sebagai bahan aditif pada proses pengolahan makanan, misalnya sebagai penstabil dalam proses pembuatan puding).Pada pembuatan sirup dan pemanis buatan seperti sakarin, pati juga digunakan sebagai bahan utama. Dalam bidang non makanan, pati digunakan untuk
bahan baku dalam proses pembuatan kertas, pakaian dari katun, industri cat, maupun untuk produksi hidrogen (Nangin dkk, 2015). 2.
Hidrolisis Pati Hidrolisis adalah suatu proses antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah atau terurai. Reaksi ini merupakan reaksi orde satu, karena air yang digunakan berlebih, sehingga perubahan air dapat diabaikan. Ada beberapa hidrolisa yaitu: 1. Hidrolisa murni, sebagai reaktan hanya air. 2. Hidrolisa dengan katalis larutan asam, bisa berupa asam encer atau asam pekat. 3. Hidrolisa dengan katalis larutan basa, bisa berupa basa encer atau basa pekat. 4. Hidrolisa dengan menggunakan katalis enzim. 5. Alkali fussion, dengan sedikit atau tanpa air (Wahyudi dkk, 2011). Hidrolisis merupakan proses pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana. Pada proses hidrolisis, selulosa diubah menjadi selobiosa atau sukrosa dan selanjutnya menjadi gula-gula sederhana seperti glukosa. Sementara itu hasil hidrolisis komponen hemiselulosa adalah campuran gula-gula sederhana seperti glukosa, galaktosa, xylosa, dan arabinosa. Proses hidrolisa pati merupakan pemutusan ikatan glikosidik pada rantai polimernya oleh suatu reaktan yang dibantu oleh air. Proses ini digunakan di industri untuk memproduksi molekul sederhana seperti glukosa, maltosa, dan dekstrin (Nangin dkk, 2015).
3.
Hidrolisis Enzimatis Enzim adalah satu atau beberapa gugus polipeptida (protein) yang berfungsi sebagai katalis (senyawa yang mempercepat reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu reaksi kimia. Enzim bekerja dengan cara menempel pada permukaan molekul zat-zat yang bereaksi. Enzim mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Sebagian besar enzim bekerja secara spesifik, hal ini disebabkan perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap, sebagai contoh enzim α-amilase hanya dapat digunakan pada
proses dekomposisi pati menjadi glukosa. Hidrolisis Enzimatis merupakan proses menggunakan enzim biasanya lebih disukai daripada proses menggunakan asam karena enzim bekerja lebih spesifik sehingga tidak menghasilkan produk yang tidak diharapkan, dapat digunakan pada kondisi proses yang lebih ringan, dan lebih ramah lingkungan. Hidrolisis enzimatis memiliki beberapa keuntungan dibandingkan hidrolisis asam, antara lain tidak terjadi degradasi gula hasil hidrolisis, kondisi proses yang lebih lunak (pH sekitar 4,70-4,80 dan suhu 45 – 50°C), tidak terjadi reaksi samping, lebih ramah lingkungan, dan tidak melibatkan bahan - bahan yang bersifat korosif (Fuadi dkk, 2015). 4. Aspergillus niger Aspergillus niger merupakan salah satu jenis kapang yang mampu menghasilkan enzim selulase dengan baik. Pemilihan kapang tersebut pada penelitian ini juga dikarenakan sifatnya yang relatif mudah tumbuh pada berbagai jenis media. Kinerja Aspergillus niger semakin maksimal apabila ditumbuhkan dalam waktu dan kondisi yang optimal pula. Karena semakin baik kualitas sel maka jumlah enzim yang akan dihasilkan dalam metabolisme sel semakin banyak. Selama pertumbuhan, sel-sel Aspergillus niger yang digunakan harus dalam keadaan baru sehingga perlu dilakukan beberapa tahap untuk meremajakannya. Pertama dimulai dengan meremajakan isolat Aspergillus niger dalam media padat. Pertumbuhan Aspergillus niger ini diamati dengan munculnya spora berwarna hitam yang mulai terlihat pada hari ketiga (Purkan,dkk.2015).
C.
ALAT DAN BAHAN
1.
Alat Praktikum
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
o
p
q
Keterangan Gambar: a. Ball filler b. Corong kaca c. Indikator universal d. Gelas arloji e. Erlemeyer 100 mL f. Beaker Glass 250 mL g. Labu takar 100 mL h. Pipet ukur 10 mL i. Spatula j. Hot plate k. Buret l. Pengaduk kaca m. Timbangan analitik n. Shaker o. Gunting penjepit p. Erlemeyer 250 mL q. Pipet ukur 5 mL 2.
Bahan Praktikum a. b. c. d. e. f. g. h.
Aquades Amilum 5 gram Urea 0,5 gram Jamur aspergulus niger 4 spatula Fehling A 3mL Fehling B 3mL Gula pereduksi Larutan hidrolisat
D.
SKEMA KERJA
1.
Pembuatan Larutan Hidrolisat Amilum 5 gram
Aquades 100ml
dipanaskan
diencerkan dengan aquades secukupnya
Campuran
didiamkan di suhu ruang Urea 0,5 gram
Campuran
Campuran
4 spatula jamur aspergilus niger
Hidrolisat Gambar 3.1 Skema Kerja Pembuatan Larutan Hidrolisat
2.
Standarisasi Fehling
0,5 ml fehling A + 0,5 ml fehling B
10 ml aquades
dipanaskan Campuran
Gula standar
titrasi Terstandarisasi (Larutan coklat, endapan coklat)
Gambar 3.2 Skema Standarisasi Fehling 3.
Kadar Gula Reduksi
Hidrolisis 20 ml
Diencerkan sampai 150 ml (pH= 4) Larutan
10 ml aquades
0,5 ml fehling A + 0,5 ml fehling B
dipanaskan Campuran
titrasi Larutan orange endapan merah
Gambar 3.3 Skema Kadar Gula Reduksi
D.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 4.1 Data Pengamatan Pembuatan Larutan Hidrolisat No
Perlakuan
Pengamatan
1
Amilum 5 gr diencerkan dengan aquades secukupnya Aquades yang sudah dipanaskan ditetesi larutan amilum Didiamkan sampai suhu ruang selama 15 menit Urea 0,5 gr ditambahkan pada larutan Larutan ditambahkan jamur aspergulus niger sebanyak 4 spatula Larutan diaduk menggunakan shake dengan kecepatan 260 rpm selama 15 menit Larutan didiamkan selama 1 minggu pada suhu ruang
Larutan berwarna putih
2 3 4 5
6
7
8
Larutan berwarna bening Tidak terjadi perubahan Larutan berwarna bening Larutan berwarna bening endapan berwarna hijau melayang Tidak terjadi perubahan
Terbentuk slurry berwarna putih dan larutan berwarna putih, terdapat jamur seperti lumut berwarna hijau Didiamkan selama 1 minggu Larutan berwarna putih, didalam kulkas terbentuk endapan jamur diatas larutan
Tabel 4.2 Data Pengamatan Standarisasi Fehling No
Perlakuan
Pengamatan
1
0,5 fehling A dan 0,5 fehling B ditambah 10 ml aquades dan dipanaskan Larutan fehling (A+B+aquades) dititrasi dengan larutan gula standar dalam kondisi mendidih dan diaduk
Larutan berwarna biru muda
2
Larutan berwarna endapan coklat V1 = 0,7 ml V2 = 0,9 ml V3 = 1,2 ml
coklat,
Tabel I.3 Data Pengamatan Kadar Gula Reduksi No
Perlakuan
Pengamatan
1
Hidrolisis 20 ml diencerkan dengan aquades 150 ml 0,5 fehling A dan 0,5 fehling B ditambah 10 ml aquades dan dipanaskan Larutan fehling (A+B+aquades) dititrasi dengan larutan sampel standar dalam kondisi mendidih dan diaduk
Larutan berwarna putih hampir bening Larutan berwarna biru muda
2
3
Larutan berwarna orange dengan endapan berwarna merah V1 = 16 ml V2 = 21 ml V3 = 28 ml
1. Konsentrasi fehling Diketahui : V1 = 0,7 ml V2 = 0,9 ml V3 = 1,2 ml Vrata-rata = 0,93 ml Vfehling total = 11 ml M1 = 0,05 M Ditanya = M2 Dijawab = V1.M1= V2.M2 0,93 ml. 0,05 M = 11 ml. M 2 0,0465 ml.M
= 11 ml. M 2
M2
= 0,065 ml.M/ 11 ml
M2
= 0,004227 M
2. Konsentrasi Kadar Gula Reduksi V1 = 15 ml V2 = 23 ml V3 = 27 ml Vrata-rata = 21,67 ml Vfehling = 11 ml M1 = 0,004227 M Ditanya = M2 Dijawab = V1.M1= V2.M2 11 ml. 0,004227 M = 21,67 ml. M 2 0,0473 ml.M
= 21,67 ml. M 2
M2
= 0,0473 ml.M/ 21,67 ml
M2
= 0,002182 M
E.
SIMPULAN DAN SARAN
1.
Simpulan a. Hidrolisis pati enzimatis dapat dilakukan menggunakan enzim glukoamilase yang dihasilkan oleh Aspergillus niger untuk memecah glukosida menjadi glukosa b. Faktor – faktor yang mempengaruhi reaksi hidrolisis enzimatis adalah jenis pati, kandungan amilosa dan amilopektin, kondisi lingkungan enzim meliputi suhu, pH, dan konsentrasi substrat maupun enzim, serta perlakuan pendahuluan enzim sebelum hidrolisis
2.
Saran a. Saat mengambil Aspergillus niger diharuskan memakai masker untuk perlindungan pernapasan b. Melakukan titrasi dengan teliti dan pastikan kran dalam posisi menutup saat mengisi larutan ke buret c. Pemanasan fehling diharuskan dalam sifatnya yang mudah rusak dan menguap
keadaan tertutup dikarenakan
F.
PEMBAHASAN
Nama : Mohammad Arik A NIM
:5231416021
Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memecah molekul-molekul menjadi dua bagian dengan penambahan molekul air (H 2O), dengan tujuan untuk mengkonversi polisakarida menjadi monomer-monomer yang lebih sederhana (Jannah, 2010). Hidrolisis dengan menggunakan enzim memberikan keuntungan antara lain produk murni. Biaya pemurnian lebih murah dan tanpa produk-produk sampingan yang berbahaya (Dani dan Risti, 2010). Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi proses hidrolisis, salah satunya adalah konsentrasi katalis (Joeh, 1998). Pati merupakan zar gizi penting dari simpanan energi didalam sel-sel tumbuhan berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik (Jannah, 2010). Pembuatan Hidrolisat Dalam praktikum kali ini pembuatan hidrolisat dilakukan dengan mencampurkan aquades ditambah dengan amilum sebanyak 5% dari aquades. Tujuan digunakannya amilum karena ailum itu sendiri merupakan karbohidrat kompleks yang dihasilkan dari tumbuhan dimana didalamnya terkandung kelebihan glukosa (Yohanis, 2010). Penambahan amilum dilakukan pada saat aquades dipanaskan, hal ini dilakukan agar amilum terurai menjadi molekul yang lebih sederhana (glukosa) (Dani, Risti, 2010). Setelah dipanaskan larutan berwarna bening dan didinginkan pada suhu ruang, kemudian larutan ditambahkan urea. Tujuan penggunaan urea untuk membantu mempercepat hidrolisis amilum (Taufik, B.P. 2011). Langkah selanjutnya yaitu larutan ditambah dengan jamur Aspergilus Niger , Tujuan digunakanya jamur ini karena sebagai katalis untuk memberikan hasil hidrolisis yang lebih selektif dari pada jamur yang lain (Purkan, dkk 2015). Larutan yang sudah ditambah jamur kemudian didiamkan selama satu minggu untuk difermentasikan. Pengamatan laruatan sapel pada hari ke-1 menunjukkan warna
putih kental yang belum banyak terjadi perubahan. Pada hari ke-3 larutan berwarna putih namun ada sedikit endapan dan kental.Sementara pada hari ke-7 larutan berwarna putih keruh dan memiliki tekstur kental. Hal ini menunjukkan bahwa jamur Aspergilus Niger melakukan proses fermentasi. Standarisasi Fehling Standarisasi fehling dilakunan untuk mengetahui konsentrasi yag terdapat pada lauran ferling tersebut. Standarisasi fehling dilakukan menggunakan larutan fehling A dan fehlig B yang kemudian ditambahkan aquades lalu dipanaskan sampai mendidih dan diaduk. Tujuan dilakukan pemanasan untuk mempercepat reaksi pada larutan (Purkan, 2015). Langkah selanjutnya memasukkan larutan gula standar lalu dititrasi dengan larutan fehling yang sudah memdidih sampai warna mengalami perubahan. Tujuan penggunaan gula standar karena memiliki gugus aldehid yang merupakan pereduktor kuat sehingga dapat mereduksi fehling (Sudarmadji, 1997). Proses titrasi dilakukan sebanyak tiga kali dan didapatkan volume titran 0,7; 0,9; dan 1,2 ml. Titrasi dihentikan ketika larutan berubah menjadi bening dan terbentuk endapan cokelat (Sudarmadji, 1997). Titrasi ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi dari larutan fehling dan didapat konsentrasi sebesar 0,004227 M. Menentukan Kadar Gula Pereduksi Proses ini digunakan larutan hidrolisat yang diencerkan sebagai titran dan larutan fehling yang dititrasi. Dalam Erlenmeyer pH dalam sempel dipastikan pada kondisi netral, karena jika didapatkan pH yang asam maka akan mengakibatkan hasil titrasi semakin tinggi dari keadaan sebenarnya, sedangkan bila didapatkan pada kondisi basa maka akan mengakibatkan titrasi lebih rendah dari keadaan sebenarnya (Faudi, dkk. 2015). Larutan fehling dititrasi pada saat mendidih. Titrasi dihentikan ketika larutan fehling berubah menjadi bening dan terbentuk endapan merah bata (Sudarmadji, 1997). Titrasi dilakukan tiga kali dan diperoleh volume titran 15 ml, 23 ml dan 27 ml. Kemudian hasil dari volume titran yang didapatkan
dihitung konsentrasinya dengan menggunakan konsentrasi fehling, sehingga didapatkan konsentrasi gula pereduksi sebesar 0,002182 M.
Nama : Rifan Fauzi NIM
: 5213416028
Dalam praktikum hidrolisis pati enzimatis terdapat tiga tahap yang dilakukan, yaitu membuat hidrolisat, standarisasi fehling, dan menentukan kadar gula pereduksi. Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memecah molekul menjadi dua bagian dengan penambahan molekul air (H2O), dengan tujuan untuk mengkonversi polisakarida menjadi monomer-monomer sederhana. Proses hidrolisis dilakukan dengan tujuan untuk mendapatkan glukosa yang kemudian difermentasi oleh khamir (Bambang dan Rini, 2013). Hidrolisis dengan menggunakan enzim memberikan keuntungan antara lain produk murni. Biaya pemurnian lebih murah dan tanpa produk-produk sampingan yang berbahaya (Dani dan Risti, 2010). Ada beberapa faktor yang mempengaruhi proses hidrolisis, salah satunya adalah konsentrasi katalis (Joeh, 1998). Enzim merupakan katalis yang digunakan dalam proses hidrolisis untuk memperbesar kecepatan reaksi. Jadi, semakin banyak jumlah katalisator yang dipakai makin cepat reaksi hidrolisis (Riza dan Salimatul, 2009). Pada reaksi enzimatis, semakin banyak enzim yang ditambahkan pada proses hidrolisis maka semakin singkat waktu yang dibutuhkan untuk memperoleh konversi yang sama (Levenspiel, 1972). Pembuatan hidrolisat dengan mencampurkan aquades ditambah dengan amilum sebanyak 5% dari aquades. Amilum digunakan karena amilum merupakan karbohidrat kompleks yang dihasilkan dari tumbuhan dimana didalamnya terkandung kelebihan glukosa (Poedjadi, 1994). Penambahan amilum dilakukan pada saat aquades dipanaskan, hal ini dilakukan agar amilum terurai menjadi molekul yang lebih sederhana (glukosa) (Lehninger, 1998). Setelah dipanaskan larutan berwarna bening dan didinginkan pada suhu ruang, kemudian larutan ditambah urea untuk membantu mempercepat hidrolisis amilum.
Larutan ditambah dengan jamur Aspergilus Niger , jamur ini dipilih sebagai katalis dikarenakan memberikan hasil hidrolisis yang selektif terbaik (Carvalho, 2009). Larutan yang sudah ditambah jamur didiamkan selama satu minggu untuk difermentasi. Standarisasi Fehling Standarisasi fehling menggunakan larutan gula standar dalam kondisi mendidih dan diaduk, pemanasan dilakukan untuk mempercepat reaksi, gula standar digunakan karena memiliki gugus aldehid yang merupakan pereduktor kuat sehingga dapat mereduksi fehling (Wahyudi, 2011). Proses titrasi dilakukan sebanyak tiga kali dan didapatkan volume titran 0,7;0,9; dan 1,2 ml. Titrasi dihentikan ketika larutan berubah menjadi bening dan terbentuk endapan cokelat (Sudarmadji, 1997). Titrasi ini bertujuan untuk mengetahui konsentrasi dari larutan fehling dan didapat konsentrasi sebesar 0,004227 M. Menentukan Kadar Gula Pereduksi Proses ini digunakan larutan hidrolisat yang diencerkan sebagai titran dan larutan fehling yang dititrasi. Fehling dititrasi pada saat mendidih. Titrasi dihentikan ketika larutan fehling berubah menjadi bening dan terbentuk endapan merah bata (Sudarmadji, 1997). Titrasi dilakukan tiga kali dan diperoleh volume titran 15 ml, 23 ml dan 27 ml. Kemudian dihitung konsentrasi titran dengan menggunakan konsentrasi fehling yang sudah didapat, sehingga konsentrasi gula pereduksi sebesar 0,002182 M.
DAFTAR PUSTAKA
Faudi, dkk. 2015. “Hidrolisis Enzimatis Kertas Bekas Dengan Variasi Pemanasan Awal”. ISSN 2407-918. Herawati. 2010. “Potensi Pengembangan Produk Pati Tahan Cerna Sebagai Pangan Fungsional”. Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Jawa Tengah, Bukit Tegalepek. Jannah, A.M. 2010. Proses Fermentasi Hidrolisat Jerami Padi Untuk Menghasilkan Bioetanol . Jurnal Teknik Kimia , 17(1). Joeh. 1998. Produksi Enzim Selulosa dari Aspergilus Niger pada Pembuatan Hidrolisat. Jurnal Teknik Kimia. Khopar. 2003. Konsep Dasar Kimia Analitik , UI – Press, Jakarta. Nangin dan Aji. 2015. “Enzim Amilase Pemecah Pati Mentah Dari Mikroba : Raw Starch Degrading Amylase Enzyme from Microbes: A Review”. 3 (3) ,1032-1039. Purkan, dkk. 2015. “ Produksi Enzim Selulosa dari Aspergilus Niger Menggunakan Sekam Padi dan Ampas Tebu sebagai Induser ”.16 (2),95-102. Sudarmadji, B., Bambang, H., dan Suhardi. 1997. Analisa Bahan Makanan Dan Pertanian, Yogyakarta: Liberty. Seftian, D. 2012. Pembuatan Etanol Dari Kulit Pisang Menggunakan Metode Hidrolisis Enzimatik Dan Fermentasi. Jurnal Teknik Kimia, 18(1). Taufik, B.P. 2018. Verifikasi Metode Penentuan Kadar Total Sugar As Invert Dalam Tetes Tebu Dengan Metode Lane Eynon. Jurnal Analisis Kimia.
Risti, Dani, dkk. 2010. Biokimia Dasar . Jakarta. Wahyudi, dkk. 2011. “Pengaruh Suhu Terhadap Kadar Glukosa Terbentuk dan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Hidrolisa Kulit Pisang”. ISSN 1693 – 4393
Yohanis. 2010. Biokimia Dasar. Bandung:Rekayasa Sains.
