PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411-4216 PENGAMBILAN GLUKOSA DARI TEPUNG BIJI NANGKA DENGAN CARA HIDROLISIS ENZIMATIK KECAMBAH JAGUNG Siti Jamilatun, Yanti Sumiyati dan Ryan Nur Handayani Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta Jl. Prof. Dr. Soepomo, Janturan, Yogyakarta, Telp.(0274) 379418/381523, Fax (0274)381523 Intisari Glukosa merupakan salah satu monosakarida yang tidak dapat lagi dipecah menjadi senyawa lebih sederhana, dan untuk mendapatkannya dapat dilakukan dengan reaksi hidrolisis pada tepung biji nangka secara enzimatik maupun non enzimatik. Hidrolisis enzimatik menggunakan enzim sebagai katalisator, sedangkan hidrolisis non enzimatik menggunakan pelarut contohnya HCl. Pengambilan glukosa selain dapat menambah pengetahuan tentang cara pengambilan glukosa dengan reaksi enzimatik,juga diharapkan dapat memenuhi kebutuhan kalori dan meningkatkan kesejahteraan rakyat. Hidrolisis tepung biji nangka dengan cara enzymatis untuk mengambil glukosa ini dilakukan secara batch dengan variasi waktu dan perbandingan pereaksi. Dari hasil penelitian didapatkan, kondisi operasi yang optimal yaitu waktu reaksi enzimatik selama 20 jam dengan perbandingan pereaksi yaitu berat kecambah jagung : tepung biji nangka adalah 2:4, maka akan didapatkan % glukosa yaitu sebesar 45,97%. Kata kunci: glukosa;hidrolisis;enzimatis PENDAHULUAN Latar Belakang Indonesia terletak di daerah tropis yang memiliki kekayaan alam berupa tanaman dengan keragaman hayati yang sangat luas, salah satu diantaranya adalah tanaman nangka. Saat ini bagian dari tanaman nangka yang dimanfaatkan sebagai bahan makanan hanya buahnya sedangkan bijinya lebih banyak dibuang. Biji nangka merupakan salah satu sumber amilum. Amilum biji nangka mengandung amilosa 16,23% dan amilopiktin 83,72% (Daud,A.,1986). Glukosa banyak digunakan dalam teknologi, seperti misalnya penghambat kristalisasi, dalam industri fermentasi, dalam pasta gigi, dalam kembang gula, kimia, es krim, dll. Dalam farmasi digunakan untuk menyimpan darah, sebagai makanan yang dimasukkan secara oral, enema, injeksi subkutan dan intravena. Juga digunakan sebagai pengganti laktosa (Brotosisworo,1978). Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemungkinan pengambilan glukosa dari tepung biji nangka dengan hidrolisis secara enzimatik dari kecambah jagung dan juga mempelajari hubungan % glukosa yang terbentuk terhadap variabel-variabel proses yang ditinjau yaitu waktu reaksi dan perbandingan pereaksi antara kecambah jagung dengan tepung biji nangka. Landasan Teori Glukosa adalah gula yang biasanya diperoleh dengan hidrolisis dari pati. Biji nangka dapat diambil glukosanya dengan cara hidrolisis enzimatik maupun non enzimatik. Penelitian ini menggunakan cara hidrolisis enzimatik dengan kecambah jagung. Enzim yang bekerja pada percobaan ini yaitu α-amilase yang diperoleh dari jagung yang telah dikecambahkan. Sebelum jagung berkecamabah enzim yang bekerja yaitu enzim β-amilase tetapi setelah jagung mulai berkecambah maka enzim yang aktif yaitu enzim α-amilase. Enzim ini menghidrolisis amilopektin menjadi oligosakarida yang mengandung 2-6 satuan glukosa. Campuran amilosa dan amilopektin akan dihidrolisis menjadi campuran dekstrin, maltosa, glukosa dan oligosakarida (Winarno,2002). Reaksi hidrolisis enzimatik: enzim ( C 6 H 10 O 5 )m + m H 2 O m C 6 H 12 O 6 JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK F-12-1
Proses reaksi hidrolisis enzimatik dari pati dimulai yaitu, hidrasi dari pati dengan menggiling biji nangka dan merendamnya dalam air, gelatinasi dengan merebusnya dan selanjutnya proses hidrolisis enzimatik sampai menjadi glukosa. Hipotesa Tepung biji nangka mengandung karbohidrat yang cukup tinggi, apabila dihidrolisis akan menghasilkan glukosa, dan yang berpengaruh terhadap proses hidrolisis diantaranya adalah waktu dan perbandingan pereaksi. Dengan semakin bertambahnya waktu dan perbandingan pereaksi maka glukosa yang didapatkan semakin besar. METODOLOGI PENELITIAN Bahan Biji nangka dan jagung diperoleh dari Pasar Beringharjo. Larutan NaOH 10%, larutan HCl 25%, Larutan KI 20%, larutan H 2 SO 4 4N, larutan Na Thiosulfat 0,1N, Indikator Amilum, Larutan Fehling A + B dan Aquades diperoleh dari Laboratorium Teknik Kimia Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta. Alat Rangkaian alat hidrolisis dapat dilihat pada gambar 1. Hidrolisis A B C F F D E G E Analisis Keterangan : A = Kecambah jagung yang sudah diblender B = Tepung biji nangka yang sudah ditanak C = Aquades D = Gelas beker E = Adonan antara bubur kecambah dan bubur biji nangka F = Kapas sebagai penutup G = sirup glukosa Gambar 1. Proses Hidrolisis Enzimatik Kecambah Jagung Jalannya penelitian Percobaan dilakukan dengan mencampur antara biji nangka yang telah dibuat tepung dan dimasak sebanyak 18 gr, dengan jagung yang dikecambahkan selama 4 hari dan telah diblender sebanyak 12 gr. Kemudian campuran diaduk rata, ditambah air sebanyak 50 ml kemudian dipindahkan dalam beker gelas. Selanjutnya beker gelas ditutup dengan kapas dan biarkan sampai reaksi enzimatik terjadi. Percobaan dilakukan dengan variasi waktu dan perbandingan pereaksi. Analisa Hasil Analisa kualitatif. Masukkan kurang lebih 3 ml sirup yang dihasilkan ke dalam larutan fehling. Lalu dipanaskan dengan api bebas. Maka akan terjadi warna semula biru berubah menjadi warna cokelat pada pemanasan hingga 70 o C dan warna biru akan muncul kembali jika didinginkan. Hal ini terjadi karena JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK F-12-2
mengalami reaksi pencokelatan (Browning reaktan) atau karamelisasi yaitu terjadi hanya pada bahan yang mengandung karbohidrat. Analisa Kuantitatif. Diambil sebanyak 10 ml sirup yang tjadi dalam labu takar 100 ml. Netralkan larutan tersebut dngan NaOH 10%, kemudian tambahkan aquades sampai tanda. Diambil 5 ml masukkan ke dalam Erlenmeyer 250 ml tambahkan 10 ml Fehling A, 10 ml Fehling B dan 5 ml Aquades. Campuran dididihkan dengan kompor listrik selama 2 menit, lalu didinginkan dengan cepat dalam air.tambahkan 10 ml larutan KI 10 % dan 15 ml larutan H 2 SO 4 4N. Campuran tersebut dititrasi menggunakan NaThiosulfat 0.1 N dengan indikator amilium. Titrasi ini digunakan untuk masing-masing percobaan 2 kali. Percobaan`Blanko.Masukkan 10 ml larutan fehling A dan 10 ml fehling B tambahkan 30 ml aquades, didihkan selama 2 menit kemudian dinginkan dengan cepat dalam air. Tambahkan 10 ml larutan KI 20% dan 15 ml H 2 SO 4 4N. Titrasi dengan larutan NaThiosulfat 0,1 N Amilum, titrasi dilakukan 2 kali. Dengan diketahui selisih titrasi sampel dan blanko, maka banyaknya glukosa dalam 5 ml sampel dapat diketahui dari tabel Luff Schoorl.. Data hasil percobaan kadar glukosa terambil pada tepung biji nangka setelah hidrolisis untuk variasi waktu reaksi, dan perbandingan pereaksi disajikan dalam bentuk tabel, grafik dan persamaan (Groggins,1958). HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Pengaruh waktu reaksi Pengaruh waktu reaksi terhadap besarnya % glukosa terambil yang dicapai setelah hidrolisis disajikan dalam tabel I. Tabel I. Pengaruh waktu reaksi (x) terhadap % glukosa (Y) ( berat tepung biji nangka : 18 gr ; berat kecambah jagung 16 gr dan perb. Pereaksi 2 : 3 ) Waktu, jam(x) 5 10 15 20 25 30 Y ( % ) 33,07 37,60 41,07 43,50 29,80 21,83 50.0 45.0 40.0 % Glukosa 35.0 30.0 25.0 20.0 15.0 10.0 5.0 0.0 0 5 10 15 20 25 30 35 Waktu reaksi, jam(x) Gambar 2. Hubungan antara waktu reaksi(x) dengan % glukosa(y) Dari gambar 2 dapat dinyatakan bahwa untuk perbandingan pereaksi tetap, semakin lama waktu reaksi enzimatik, semakin besar % glukosa yang diperoleh. Hal ini terbukti pada waktu reaksi 5 20 jam % glukosa yang dihasilkan akan semakin tinggi, hal ini disebabkan oleh masih adanya kemampuan α-amilase JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK F-12-3
dalam mengubah pati menjadi glukosa. Tetapi pada waktu reaksi berjalan dari 20 30 jam, % glukosa semakin menurun. Hal ini disebabkan oleh kemampuan enzim α-amilase untuk mengubah pati menjadi glukosa semakin menurun dan dapat memungkinkan glukosa pecah menjadi alkohol dan selanjutnya menjadi asam asetat, ini terbukti dengan adanya (timbulnya) gas dan rasa asam karena mengalami pembusukan. Jadi dapat disimpulkan bahwa waktu reaksi enzimatik selama 20 jam adalah waktu yang paling baik. Hubungan antara lamanya waktu reaksi enzimatik (x) dengan % glukosa (Y) yang dihasilkan, didekati dengan persamaan : Y = -0,0937x 2 + 2,8385x + 20,332. Persamaan diatas berlaku untuk waktu reaksi enzimatik 5 30 jam, ralat rata-ratanya sebesar 3,25 %. Pengaruh perbandingan pereaksi Variasi perbandingan pereaksi dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbandingan pereaksi (z) terhadap % glukosa (Y) yang dihasilkan setelah hidrolisis, dapat dilihat pada Tabel II. Tabel II. Pengaruh perbandingan pereaksi (z) terhadap % glukosa (Y) o ( waktu reaksi 20 jam; suhu 30 C ) Perb. Pereaksi (z) 2 : 2 2 : 3 2 : 4 2 : 5 2 : 6 2 : 7 % glukosa (Y) 33,07 43,50 45,97 37,60 30,63 27,05 Dari table II diatas dapat dibuat grafik pada gambar 3 yang menunjukan hubungan antara perbandingan pereaksi (z) dengan % glukosa (Y). 50 45 40 35 % Glukosa 30 25 20 15 10 5 0 2:01 2:02 2:03 2:03 2:04 2:05 2:06 2:06 2:07 Perbandingan Pereaksi(z) Gambar 3. Hubungan antara perbandingan pereaksi (z) terhadap % glukosa (Y) Dari gambar 3, hubungan antara perbandingan pereaksi dengan % hasil glukosa terlihat bahwa semakin besar perbandingan pereaksi yang digunakan maka % glukosa yang diperoleh semakin besar pula. Hal ini disebabkan karena kecambah jagung yang digunakan adalah besarnya tetap. Sebenarnya dengan semakin banyak tepung biji nangka yang digunakan tentunya memungkinkan semakin besar pula % glukosa yang didapat. Pada saat perbandingan 2:2-2:4 menunjukkan kenaikan % hasil glukosa, hal ini disebabkan JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK F-12-4
karena kontak antara kecambah jagung dan tepung biji nangka masih berjalan dengan baik sehingga kemampuan kecambah jagung sebagai enzim yang menguraikan pati dalam tepung biji nangka cukup besar. Sedangkan pada saat perbandingan 2:5 2:7 menunjukkan penurunan hasil, hal ini disebabkan karena kontak antara kecambah jagung dengan tepung biji nangka yang terjadi berjalan kurang baik karena bila tepung biji nangka yang digunakan terlalu banyak maka kemampuan enzim α-amilase dalam kecambah jagung untuk menguraikan pati menjadi glukosa akan semakin menurun. Jadi dapat disimpulkan bahwa perbandingan pereaksi yang optimal pada waktu hidrolisis selama 20 jam yaitu 2:4, dengan kadar glukosa yang terbentuk sebesar 45,97%. Hubungan antara perbandingan kecambah jagung dengan tepung biji nangka (z) dengan % hasil glukosa yang dihasilkan (Y) didekati dengan persamaan : Y = -4E+06z 2 + 687165z -29527 Persamaan di atas berlaku untuk perbandingan kecambah jagung 2:2 2:7. Ralat rata-ratanya sebesar 9,93%. KESIMPULAN Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :. 1. Pengambilan glukosa dari tepung biji nangka dapat dilakukan dengan cara hidrolisis dengan menggunakan katalisator enzim α-amilase dari kecambah jagung, % glukosa terambil dipengaruhi oleh waktu hidrolisis dan perbandingan pereaksi antara tepung biji nangka dengan kecambah jagung. 2. Dari hasil penelitian diperoleh kondisi reaksi hidrolisis yang relatif baik adalah pada perbandingan 2:4 antara tepung biji nangka dengan kecambah jagung, volume aquades yang digunakan 50 ml dan suhu reaksi 30 o C dan waktu hidrolisis 20 jam dengan kadar glukosa yang terbentuk sebesar 45,97%. Daftar Notasi x = lamanya waktu reaksi enzimatik ( jam ) Y = % glukosa yang dihasilkan z = perbandingan kecambah jagung dengan tepung biji nangka DAFTAR PUSTAKA Brotosisworo, S., 1978, Obat Hayati Golongan Karbohidrat, Fakultas Farmasi UGM, Yogyakarta. Daud, A., 1986, Nangka Mini, Hal. 8-12, Penerbit CV. Yasaguna, Jakarta. DeMan, M., 1997, Kimia Makanan, Edisi kedua, Hal. 455 456, Penerbit ITB, Bandung. Groggins, P.H., 1958, Unit Processes in Organik Synthesis, 5 -ed, pp. 778 779, Mc. Graw Hill Kogakusha, Tokyo. Slamet, S., Bambang, H., dan Suhardi, 1984, Analisa Bahan Makanan dan Pertanian, Penerbit ITB, Bandung. Said, E.G., 1987, Bioindustri Penerapan Teknologi Fermentasi, Hal. 279 280, PT. Mediatama Sarana Perkasa, Jakarta. Winarno, F.G., 2002, Kimia Pangan dan Gizi, Hal. 28-33, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK F-12-5