Teknologi Pati. (Pengembangan Proses & Produk berbasis Pati)

Transkripsi

1 Teknologi Pati (Pengembangan Proses & Produk berbasis Pati)

2 Isi Materi : 1. Komoditas Sumber Pati 2. Komponen Penyusun Pati 3. Sifat Fisiko-kimia 4. Gelatinisasi, Pasting & Retrogradasi 5. Modifikasi Pati 6. Matching Starches to Applications

3 Sifat sifat Pati Sifat Kimiawi Komposisi Kimia : * Komponen mayor : amilosa & amilopektin * Komponen minor Struktur Granula Bentuk, dan ukuran Sifat Fisiko-kimia Gelatinisasi, pasting, retrogradasi Sifat Penerimaan Pati terhadap Enzim

4 Sifat Molekul Pati Amilosa Amilopektin Tipe Ikatan α-1,4 linear α-1,4 dan α-1,6 bercabang Bobot Molekul 100 ribu - 1 juta 1 juta 10 Juta Derajat Polimerisasi ~ Panjang rantai rata2 ~ Sifat Film yang terbentuk Kuat (strong) Lemah (weak) Formasi Gel Kaku (firm) Tidak terbentuk gel - lunak Pewarnaan dengan iodin Biru Coklat kemerahan

5 Amilosa Ikatan α-1,4 glikosidik Model Rantai Lurus Reducing end n Unit D-glukopiranosa n 6 unit glukosa Anhidrous per Unit heliks n Model Heliks Reducing end n

6 Starch-Lipid Inclusion Complex An amylose helix is complexed with the fatty acid chain of a monoglyceride CH 2 OH CHOH C-O-CH 2 n Heliks Amilosa Rantai Asam Lemak

7 Amilopektin Ikatan α-1,6 glikosidik Ikatan α-1,6 glikosidik pada pati 4-6% dari seluruh ikatan glikosidik Ikatan α-1,4 glikosidik

8 Model struktur amilopektin pada granula pati Degree of Polymerization The molecular size of a polymer, the number of α-1,4 linked D-glucopyranose unit in starch chain DP rantai pendek 15 DP rantai panjang 45

9 Tipe Pati Amilosa (%) Amilopektin (%) Dent corn Waxy corn <1 >99 Tapioka Kentang High amylose corn (>>>) (<<<) Gandum Beras Rasio Amilosa: Amilopektin berperan penting dalam Karakterisasi sifat fungsional pati terutama untuk produk pangan

10 Granula Pati Amylose and amylopectin do not exist free in nature, but as components of discrete, semicrystalline aggregates called starch granules Tipe Pati Sumber Diameter (µm) Bentuk Dent (normal) corn Serealia 5-30 Poligonal, bulat Waxy corn Serealia 5-30 Poligonal, bulat High amylose corn Serealia 5-30 Poligonal, bulat, tidak beraturan Gandum Serealia 1-45 Bulat, lenticular Beras Serealia 1-3 Poligonal, spherical Kentang Umbi Oval, spherical Tapioka Akar 4-35 Oval, truncated

11 Struktur Granula dengan Analisis Mikroskopik Light Microscopy : identifikasi tipe pati, bentuk & ukuran * Polarized Light Microscopy all native starch granules appear to shine while exhibiting a dark maltese cross birefringence (indikator tingkat ordo dari granula). * Light Microscopy with iodine staining Informasi kandungan amilosa & amilopektin dalam pati Contoh : normal corn (25% Am) biru waxy corn (100% Ap) coklat kemerahan Scanning Electron Microscopy Identifikasi bentuk dan fitur permukaan granula tiga dimensi.

12 Granula pati identitas untuk setiap pati Uji mikroskopik : bentuk, ukuran, dan sifatnya khas Penampakan mikroskopik cahaya beberapa granula pati

13 Granula Wheat, Barley & Rye mempunyai dua jenis granula pati bimodal distribution % A : Granula besar, oval, lenticular, 35 µm B : Granula kecil, spherical, 3 µm B A Diameter Granula Barley : bentuk oval, terbentuk 15 hari dari penyerbukan bentuk spherical, terbentuk hari setelah penyerbukan (88%)

14 Microscopy Structure of Starch Granule Light microscopy Polarized Light Microscopy Scanning Electron Microscopy

15

16

17 Damaged starch Pengaruh Perlakuan Fisik terhadap Struktur Granula Pati Damaged Starch - Lebih higroskopis dari pati alami. - Lebih mudah dihidrolisis oleh αamilase

18 Pengaruh Enzim Terhadap Struktur Granula pati

19

20 Komponen Minor dalam Granula Pati Komponen Minor (1) Protein (2) Lipid (3) Air (+ 12%) (4) Abu (mineral & Garam) (0.5%) Meskipun jumlah minor tapi berpengaruh besar pada -Profil Flavor -Proses Ekstraksi Pati Tipe pati Protein (%) Lipid (%) Dent corn Waxy corn Gandum Kentang Tapioka

21 Komponen Minor dalam Pati Lipid Bentuk : Polar Lipid (Lipofosfatidil kolin) Ekstraksi Lipid sangat sulit pati harus digelatinisasi (kombinasi air dan panas), pelarut terbaik n-propanol-air (3:1) Internal Lipid : bentuk kompleks inklusi heliks amilosa Proporsi : Gandum 2.5%, Barley 3.3%, Rye 3%, Beras 3%, Sorgum %, Jagung ( %, germ 12%) Jagung sereal utama untuk produksi minyak komersial

22 Protein Lipoprotein (lisolesitin) Enzim (sintesis pati, germinasi biji) Klasifikasi Protein berdasarkan kelarutan : Albumin : larut dalam air Globulin : tidak larut dalam air, larut dalam larutan garam Prolamin : larut dalam alkohol 70% Glutelin : larut dalam asam atau basa Protein spesifik berpengaruh pada hardness endosperma Gandum

23 Kandungan Protein dalam Serealia Serealia Nama Protein Persentase Gandum Gluten (glutelin) 6-27% (8-16%) Jagung Zein (prolamin) 8% Sorgum Kafirin (prolamin 9-10% Oat Avenin (prolamin) 10-15% Barley Hordenin (glutelin) ~ 3% Beras Oryzenin (glutelin) 12%

24 Protein pada serealia Cadangan Protein dalam serealia : prolamin & glutelin Protein aktif (enzim) : albumin dan globulin Kebanyakan protein pada serealia kekurangan asam amino lysine Protein pada gandum protein fungsional - Tidak mempunyai aktivitas enzim - Dapat membentuk adonan yang dapat mempertahankan gas dan membentuk produk yang lembut Protein pada jagung sangat bervariasi Kultivar high lysine mutant pakan Jagung tinggi kandungan leucine penyebab pelagra (Penyakit defisiensi vitamin B)

25 Komponen Minor dalam Pati. Vitamin, mineral, enzim & pigment Enzim : amilase, protease, lipase, lipoksigenase & phytase Barley : amylase, tripsin inhibitor Jagung : low amylase, lipase, Millet & Sorghum : amilase, phytase, protease Beras : amilase, maltase, lipase Gandum : α-amilase, β-amilase, proteinase, lipase, dll Pigments Barley : cyanidin Jagung : karotenoid Beras : anthocyanin (beras merah & ketan hitam) Sorghum & millet : tannin Gandum : xanthofil & xanthofil ester

26 Polisakarida Non-Pati - Selulosa polisakarida struktural pada tanaman - Hemiselulosa & Pentosan : β-glukan, gula sederhana & polimer yang mengandung pentosa, heksosa protein dan senyawa fenolik. - Gula & Oligosakarida : Glukosa, Fruktosa, Sukrosa, Rafinosa, glukofruktosan (levosine). Vitamin & Mineral Serealia kaya akan vitamin : tiamin, niasin, riboflavin, piridoksin Asam pantotenat, dan tokoferol. Vitamin terkonsentrasi pada aleurone &/scutellum Sumber mineral : P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn Mineral 60% terkumpul pada lapisan auleuron