Universitas Pakuan, Bogor

1

MODIFIKASI DAN KARAKTERISASI PATI NANOPARTIKEL DARI PATI TALAS

BENENG (Xanthosoma undipes K.Koch) DAN GARUT (Maranta arundinacea L)

DENGAN METODE HIDROLISIS ASAM

Mar’atun Uswah 1)

, Ade Heri Mulyati 1)

, Christina Winarti 2)

1) Program Studi Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Pakuan, Bogor 2) Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pasca Panen Pertanian Jl. Tentara Pelajar

No. 12A Cimanggu Bogor 16114

ABSTRAK

Talas beneng (Xanthosoma undipes K. Koch) dan garut (Maranta arundinaceae L)

adalah sumber pati yang belum banyak dieksplorasi. Untuk memperluas aplikasinya pati tersebut

perlu dimodifikasi. Pati alami dibuat dengan menggunakan ekstraksi basah. Pati alami disintesis

menjadi pati nanopartikel dengan hidrolisis asam. Karakterisasi pati nanopartikel meliputi

morfologi permukaan, distribusi ukuran partikel, kristalinitas, sifat termal dan sifat

fungsionalnya meliputi daya pengembangan, kelarutan dan daya cerna.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen pati talas beneng alami menggunakan

metode ekstraksi basah sebesar 3,38% sedangkan pati garut alami sebesar 16,13%. Rendemen

pati nanopartikel yang tertinggi pada pati talas beneng dengan perlakuan H2SO4 3,16 M waktu

hidrolisis selama 5 hari sebesar 21,64% dengan morfologi granula pati tidak teratur, ukuran

partikel: 379,2 nm, kristalinitas: 87,3%, ∆H: 25,3068 J/g, daya pengembangan 0,29%, kelarutan

92,45% dan daya cerna pati 148,67%. Rendemen pati nanopartikel yang tertinggi pada pati garut

dengan perlakuan H2SO4 3,16 M waktu hidrolisis selama 5 hari sebesar 33,83% dengan

morfologi granula pati tidak teratur, ukuran partikel: 464,4 nm, kristalinitas: 77,5%, ∆H: 65,2330

J/g, daya pengembangan 0,01%, kelarutan 92,45% dan daya cerna pati: 158,11%.

Kata Kunci: Talas beneng, garut, hidrolisis asam, pati nanopartikel

PENDAHULUAN

Pati merupakan karbohidrat yang

berfungsi sebagai sumber pangan karena

fungsinya adalah penstabil tekstur dan

penentu karakteristik pangan. Akan tetapi

pati alami memiliki kelemahan antara lain

karakteristiknya tidak larut dalam air dingin,

sifatnya terlalu lengket, tidak tahan

perlakuan asam, waktu pemasakan lama,

pasta yang terbentuk keras dan tidak bening

(Koswara, 2009). Oleh karena itu untuk

memperluas aplikasinya pati perlu

dimodifikasi.

Sifat-sifat penting yang diinginkan

dari pati termodifikasi diantaranya adalah

kecerahannya lebih tinggi, kekentalannya

lebih rendah, gel yang terbentuk lebih jernih,

granula pati lebih mudah pecah, waktu dan

suhu gelatinisasi yang lebih tinggi

(Koswara, 2009).

Modifikasi beberapa jenis pati yaitu

tapioka, sagu dapat menghasilkan pati

nanopartikel yang berfungsi sebagai matriks

pengikat bahan aktif herbal dan bakteri asam

laktat (Sunarti et al., 2014). Sumber pati

yang belum banyak dikembangkan antara

lain talas beneng dan garut. Talas dilaporkan

memiliki kadar pati 70-80% dengan butiran

kecil (Jane et al., 1992). Umbi garut

merupakan jenis umbi komoditas lokal

Indonesia dan berfungsi sebagai sumber

karbohidrat yang sebagian besar

penyusunnya adalah pati. Kelebihan dari

2

pati garut adalah mempunyai daya cerna

yang cukup tinggi sehingga dapat

digolongkan ke dalam pati yang mudah

dicerna, dan memiliki kadar amilosa yang

tinggi (Faridah et al., 2014).

Modifikasi dengan hidrolisis asam

akan menghasilkan pati dengan sifat lebih

encer jika dilarutkan, lebih mudah larut dan

berat molekulnya lebih rendah (Koswara,

2009). Pati nano dapat dihasilkan dengan

cara hidrolisis menggunakan HCl 2,2 N atau

H2SO4 3,16 M pada suhu 35-45⁰C (Angelier

et al., 2004).

BAHAN DAN METODE

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam

penelitian ini adalah baskom, pisau, loyang,

kain penyaring, kertas saring 110 mm,

blender, oven, penggiling disc mill ayakan,

neraca, cawan porselin, kaca arloji, tanur,

labu ukur, erlenmeyer, beaker glass, pipet

ukur, tabung reaksi, pendingin tegak, pH

meter, desikator, penangas air, sentrifuge,

soxlet, labu kjeldhal, glukometer dan shaker

inkubator, Instrumen spektrofotometri UV-

Vis, ultraturax (IKA®

T2S digital), ultrasonik

(Sonicators QSonica, LLC, model Q700),

SEM (ZEISS, type: EVO MA 10), PSA

(Delsa Nano, C Beckman Coulter), XRD

(Shimadzu diffractometer), DSC (Perkin-

Elmer Co, Norwalk, CT), dan RVA.

Bahan baku yang digunakan adalah

umbi talas beneng dan garut yang berasal

dari daerah Banten. Bahan kimia yang

digunakan antara lain NaCl 5 %, glukosa

murni, NaOH, H2SO4 pekat, etanol teknis,

etanol pekat, HCl pekat, fenol 5 %, aquades,

asam asetat 1 N, iod, amilosa murni,

campuran selenium, indikator PP, asam

borat 2 %, hexana, enzim pankreatin, enzim

amilase, enzim pepsin dan enzim

amiloglukosidase, dan natrium azida.

METODE PENELITIAN

Ekstraksi Pati Talas Beneng Metode

Basah (Rawuh, 2008, Tinambunan et al.,

2014) Umbi talas ditimbang 88,65 kg lalu

dikupas dari kulit luarnya dan ditiriskan.

Umbi talas kemudian dicuci bersih dan

direndam selama kurang lebih 5 atau 10

menit menggunakan perbandingan talas dan

air 1 : 4 hingga bersih. Selanjutnya umbi

talas direndam selama kurang lebih 1 jam

dengan air garam (NaCl 5 %) yang telah

disiapkan sebelumnya. Umbi talas dicuci

kembali dan perendamannya selama 5 menit

dengan air bersih untuk menghilangkan

garam mineral. Umbi talas kemudian diparut

halus menjadi bubur dengan perbandingan

talas : air (1 : 5) dan disaring dengan kain

saring. Kemudian didiamkan sampai

mengendap selama 12 jam. Cairan diatas

endapan dibuang, pasta diletakkan diatas

loyang dan dikeringkan dengan

menggunakan oven pada suhu 45oC selama

22 jam. Pati kasar dihaluskan dengan alat

penggiling dan diayak dengan ayakan 100

mesh. Pati talas dikemas dalam plastik dan

disimpan siap digunakan.

Ekstraksi Pati Garut Metode Basah

(Faridah et al., 2010)

Umbi garut (21,9 kg) dibersihkan,

dikupas dan dicuci dengan air bersih.

Kemudian direndam dengan air selama 1

jam, diblender atau diparut dengan

perbandingan umbi : air sebesar 1 : 3,5.

Selanjutnya dilakukan penyaringan,

pengendapan pati, pencucian dan

pengeringan pati dengan menggunakan oven

pada suhu 50°C. Pati garut kering digiling

dengan menggunakan disc mill, kemudian

disaring dan diayak dengan ayakan 100

mesh dan ditimbang bobot pati garutnya.

Karakterisasi Pati Alami

Karakterisasi sifat kimia meliputi:

kadar air, kadar abu, kadar protein, kadar

lemak, kadar karbohidrat, kadar pati, kadar

3

amilosa, kadar amilopektin, dan kadar gula

total.

Modifikasi Pati dengan Hidrolisis Asam

(Angelier et al., 2004)

Pati alami ditimbang sebanyak 29,4

gram dan dibuat suspensi masing-masing

dalam larutan 150 mL H2SO4 3,16 M dan

HCl 2,2 N. Kemudian suspensi pati

diinkubasikan pada suhu 40ºC selama 3 dan

5 hari dengan menggunakan shaker

inkubasi. Suspensi pati yang telah

mengalami perlakuan asam pada hari yang

telah ditentukan kemudian disentrifuge dan

dicuci dengan aquades. Setelah itu,

dinetralkan dengan menggunakan NaOH

sampai netral (pH 7,0), dilanjutkan dengan

ultraturax pada kecepatan 13000 rpm selama

2 menit, lalu diultrasonik dengan amplitudo

40 selama 30 menit, kemudian ditambahkan

Natrium Azida, lalu disaring dengan kertas

saring. Setelah itu dicuci dengan etanol.

Kemudian endapan dikeringkan dengan

menggunakan freeze dryer hingga mencapai

kadar air sekitar 10%. Setelah kering pati

digiling dengan disc mill dan disaring

kemudian diayak dan disimpan dalam

freezer sampai digunakan.

Uji Morfologi Permukaan dengan SEM Pati nanopartikel dan pati alami

dikarakterisasi dengan alat (ZEISS, type:

EVO MA 10) Analytical Scanning Electron

Microscope (di Balai Pasca Panen,

Cimangggu, Bogor). Masing-masing

sebanyak 0,3 gram serbuk pati nanopartikel

dan pati alami dimasukkan ke dalam plat

platinum, kemudian permukaannya dilapisi

dengan emas. Plat platinum kemudian

dimasukkan ke dalam alat SEM coating unit

selama 15 menit. Selanjutnya, nanopartikel

diamati dengan SEM yang telah terhubung

dengan komputer. SEM diatur dalam

keadaan vakum dengan tegangan 20kV.

Perbesaran diatur berdasarkan visualisasi

terbaiknya.

Uji Distribusi Ukuran Partikel (PSA)

Distribusi ukuran partikel diukur

dengan Particle Size Analyzer (PSA)

berdasarkan prinsip Dynamic Light

Scattering (Delsa Nano, C, Beckman

Coulter). Pati nanopartikel didispersi dengan

metanol, kemudian diukur distribusi partikel

dan indeks polidispersitasnya.

Uji Kristalinitas dengan XRD

Sekitar 200 mg pati nanopartikel dan

pati alami dicetak langsung pada aluminium

ukuran 2 x 2,5 cm2

dengan bantuan perekat.

Pati nanopartikel dan pati alami

dikarakterisasi menggunakan alat difraksi

sinar X (Shimadzu Diffractometer) dengan

sumber Cu (λ= 1,5406 Å). Rentang derajat

2θ yang digunakan antara 5-35°.

Uji Sifat Termal dengan DSC

Sifat termal pati nanopartikel dan

pati alami diamati dengan alat Differential

Scanning Calorimetry Perkin-Elmer

(Perkin-Elmer Co, Norwalk, CT). Masing-

masing sebanyak 7 mg pati nanopartikel dan

pati alami ditimbang secara akurat dalam

plat aluminium dan selanjutnya ditutup

secara hermetik dan disetimbangkan selama

satu jam sebelum dianalisis, lalu

dimasukkan pada alat dan dipanaskan

dengan kecepatan pemanasan 10°C/menit

dari suhu 30 sampai 120°C. Peak

temperature (Tp) dan entalpi (∆H) dihitung

secara otomatis.

Uji Daya Pengembangan (Leach et al.,

1959)

0,1 gram pati nanopartikel dan pati

alami dilarutkan dalam aquades 10 mL,

kemudian larutan dipanaskan menggunakan

water bath dengan temperatur 60⁰C, 70⁰C,

80⁰C dan 90⁰C selama 30 menit. Supernatan

dipisahkan menggunakan sentrifuge dengan

kecepatan 2500 rpm selama 15 menit. Daya

pengembangan dihitung dengan rumus: Berat pasta (gram )

Berat sampel kering (gram ) x 100 %

Uji Kelarutan (Kainuma et al., 1967)

0,1 gram pati nanopartikel dan pati

alami dilarutkan ke dalam 10 mL aquades,

4

kemudian larutan dipanaskan dalam water

bath dengan temperatur 60⁰C, 70⁰C, 80⁰C

dan 90⁰C selama 30 menit. Supernatan

dipisahkan menggunakan sentrifuge dengan

kecepatan 2500 rpm selama 15 menit lalu

diambil 10 ml untuk dikeringkan dalam

oven dan dicatat berat endapan keringnya.

Kelarutan (%) = Berat endapan kering (gram )

Berat Sampel (gram ) x 100 %

Uji Daya Cerna Pati (Sopade dan Gidley,

2009)

Sebanyak 500 mg pati nanopartikel

dan pati alami ditimbang di dalam labu

erlenmeyer 100 mL, lalu ditambahkan 1 mL

artificial saliva yang mengandung α-amilase

(250 U/mL buffer karbonat) selama 15-20

detik. Sampel ditambahkan 5 mL pepsin (0,1

gram pepsin dilarutkan dalam 100 mL HCl

0,02 M). Sampel diinkubasi pada suhu 37°C

selama 30 menit dan dinetralisasi dengan 5

mL NaOH 0,02 M. Sebelum pH menuju 6,

sampel ditambahkan 25 mL buffer natrium

asetat 0,2 M, 5mL pankreatin (2 mg/mL

buffer asetat) dan 5 mL amiloglukosidase

(28 U/mL buffer asetat). Larutan diinkubasi

dan dilanjutkan dengan pengukuran

konsentrasi glukosa dengan menggunakan

glukometer GlucoDrTM

pada menit ke-30.

Daya cerna pati dihitung dengan

menggunakan persamaan berikut:

Daya Cerna Pati (%) = 0,9 x G x fp x 0,055 x 180 x V

Wx S (100−M)

Keterangan =

0,9 = Konstanta stoikiometri dari gula ke

pati

G = Angka terbaca pada glukometer

(mg/dL)

180 = Berat molekul glukosa

0,055 = Konversi satuan mg/dl menjadi

mmoL/L

Fp = Faktor pengenceran (10)

V = Volume total sampel (mL)

W = Berat sampel (g)

S = Kadar pati (%)

M = Kadar air (%)

Uji Profil Gelatinisasi dengan RVA

(Faridah et al., 2014)

Profil gelatinisasi pati nanopartikel

dan pati alami dianalisis dengan

menggunakan Rapid Visco Analyzer (RVA).

Masing-masing sebanyak 3 gram pati

nanopartikel dan pati alami (berat kering)

ditimbang dalam wadah RVA, lalu

ditambahkan 25 gram aquades. Pengukuran

dengan RVA mencakup fase proses

pemanasan dan pendinginan pada

pengadukan konstan (160 rpm). Pada fase

pemanasan, suspensi pati dipanaskan dari

suhu 50°C hingga 95°C dengan kecepatan

6°C/menit, lalu dipertahankan pada suhu

tersebut (holding) selama 5 menit. Setelah

fase pemanasan selesai, pasta pati

dilewatkan pada fase pendinginan, yaitu

suhu diturunkan dari 95°C menjadi 50°C

dengan kecepatan 6°C/menit, kemudian

dipertahankan pada suhu tersebut selama 2

menit. Instrumen RVA memplot kurva profil

gelatinisasi sebagai hubungan dari nilai

viskositas (cP) pada sumbu y dengan

perubahan suhu (°C) selama fase pemanasan

dan pendinginan pada sumbu x.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Ekstraksi pati talas beneng dan garut

dilakukan dengan menggunakan metode

basah. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

rendemen pati alami talas beneng dan garut

yang diperoleh masing-masing sebanyak

3,38% dan 16,13%. Pati talas beneng

mempunyai granula pati yang berukuran

kecil sehingga sulit dipisahkan. Hal ini juga

sangat berpengaruh terhadap hasil rendemen

pati sehingga pati talas beneng yang

diperoleh jauh lebih rendah dibandingkan

dengan pati garut.

Menurut Faridah et al., (2014),

proses ekstraksi cara basah tersebut

menghasilkan rendemen pati garut sebanyak

15,69%. Hal ini tidak jauh berbeda dengan

penelitian pada pati garut yang dilakukan

5

sehingga umbi garut dapat berpotensi

menghasilkan pati.

Karakteristik Fisik dan Kimia Pati Alami

Karakteristik fisik pati alami diamati

dengan panca indra meliputi: warna, tekstur

dan aroma. Pati talas beneng memiliki

warna putih kekuning-kuningan sedangkan

pati garut berwarna putih. Tekstur pati talas

beneng dan garut yang dihasilkan sangat

halus karena pada proses penggilingan pati

dengan menggunakan ayakan 100 mesh.

Aroma yang dimiliki pati talas beneng dan

garut memiliki aroma khas umbi talas

beneng dan garut.

Kadar air merupakan komponen

penting yang menentukan suatu produk

dalam bahan pangan. Kadar air pati talas

beneng dan garut yang diperoleh masing-

masing sebesar 10,38% dan 13,74%. Hal ini

cukup mendekati angka maksimal terutama

yang pati garut. Menurut Fardiaz (1989),

mikroba masih mampu tumbuh pada kadar

air 14%-15%. Kadar air pati lebih dari 14%

lebih mudah mengalami kerusakan

mikrobiologis sehingga umur simpan pati

lebih pendek.

Tabel 1. Karakteristik kimia pati talas

beneng dan garut

Kadar protein digunakan untuk

menentukan jumlah atau kandungan protein

dalam suatu bahan. Kadar protein pati talas

beneng dan garut tergolong sangat rendah

yaitu sebesar 0,66% dan 0,52%. Hal ini

disebabkan adanya proses ekstraksi dan

pencucian akan menurunkan kadar protein.

Kadar pati dari pati talas beneng dan

garut yang diperoleh sangat tinggi yaitu

masing-masing sebesar 98,05% dan 90,94%.

Hal ini disebabkan karena pati yang

diperoleh dari ekstraksi metode basah

sehingga pati yang dihasilkan lebih murni.

Kadar amilosa pati talas beneng dan

garut masing-masing sebesar 24,78% dan

25,54%. Kadar amilosa dan amilopektin

sangat berperan pada saat proses

gelatinisasi, retrogradasi dan lebih

menentukan karakteristik pasta pati (Jane et

al., 1999).

Pati Hasil Modifikasi dengan Metode

Hidrolisis Asam Pati talas beneng dan garut

dimodifikasi dengan metode hidrolisis asam

yaitu menggunakan H2SO4 3,16 M dan HCl

2,2 N. Asam menyerang bagian amorf

granula pati sehingga menyebabkan

pemutusan pada struktur amorf amilopektin

dan amilosa.

6

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

rendemen pati talas beneng dan garut

dengan H2SO4 3,16 M dan HCl 2,2 N

selama 3 hari dibandingkan dengan selama 5

hari. Hal ini disebabkan adanya pengaruh

waktu hidrolisis asam yaitu semakin lama

waktu hidrolisisnya maka semakin banyak

komponen pati yang terlarut dalam medium

asam sehingga rendemen nanopartikel yang

dihasilkan menjadi turun. Hal ini sejalan

dengan penelitian Winarti et al., (2014)

melaporkan bahwa hasil hidrolisis pati garut

dengan HCl 2,2N sebanyak 97,61% pada

waktu 2 jam menjadi 82,73% pada waktu

120 jam.

Hasil penelitian juga menunjukkan

bahwa hidrolisis menggunakan HCl

rendemen yang dihasilkan lebih banyak

dibandingkan dengan H2SO4. Hal ini sejalan

dengan penelitian Angelier et al., (2004),

melaporkan bahwa produksi nanokristal

dengan menggunakan H2SO4 memperoleh

hasil yang lebih rendah dibandingkan

dengan HCl tetapi menunjukkan bahwa

suspensi akhir yang lebih stabil dengan

H2SO4 karena adanya kelompok sulfat di

permukaan.

Tabel 2. Rendemen pati nanopartikel pada

berbagai jenis asam dan waktu hidrolisis

Morfologi Permukaan Pati Alami dan

Hasil Modifikasi Uji morfologi permukaan dapat

diamati dengan menggunakan alat SEM

(Scanning Electron Microscopy). Hasil uji

SEM disajikan pada Gambar 2, 3, 4, 5 dan

6.

7

Hasil analisis SEM menunjukkan

bahwa granula pati talas beneng alami

(Gambar 2a) mempunyai bentuk poligonal,

tidak teratur. Ukuran granula pati talas

beneng dalam ukuran mikro yaitu berkisar

antara 1,344 µm-4,695µm. Hal ini sesuai

dengan penelitian Jane et al., (1992)

melaporkan bahwa pati talas memiliki

bentuk yang tidak teratur, poligonal dan

ukuran butiran kecil dengan diameter

berkisar antara 1-5 µm.

Granula pati garut alami (Gambar

2b) mempunyai bentuk oval, sebagaimana

sesuai yang telah dilaporkan Faridah et al.,

(2014). Pati garut alami mempunyai ukuran

granula berkisar antara 12,34 µm–28,46 µm.

Hal ini sesuai menurut Lee Core et al.,

(2010) yang melaporkan bahwa ukuran

granula pati alami berkisar antara 2-100 µm.

Modifikasi pati talas beneng dan

garut menggunakan H2SO4 3,16 M dan HCl

2,2 N menunjukkan bahwa granula pati

sudah berubah menjadi bentuk yang tidak

teratur dan saling menggumpal, tetapi sudah

menghasilkan ukuran nano, terutama untuk

perlakuan dengan H2SO4 3,16 M (Gambar 3

dan 4). Pati talas beneng modifikasi asam

menghasilkan ukuran granula berkisar antara

395,1–904,15 nm. Pati garut modifikasi

asam menghasilkan ukuran granula sebesar

382,2 nm-10,48 µm. Ukuran granula

menggunakan SEM belum dikatakan akurat

dalam menentukan ukurannya sehingga

perlu diuji distribusi ukuran partikel dengan

menggunakan alat PSA (Particle Size

Analyzer) untuk menentukan ukuran

partikel.

Distribusi Ukuran Partikel Pati Hasil

Modifikasi

Distribusi ukuran partikel dapat

diamati dengan menggunakan PSA (Particle

Size Analyzer). Sampel yang diamati adalah

pati hasil modifikasi dari perlakuan terbaik

yaitu pati talas beneng H2SO4 3,16 M dan

pati garut H2SO4 3,16 M. Hasil distribusi

ukuran partikel dapat dilihat pada Gambar 7.

Gambar 7. Distribusi ukuran partikel: (a)

pati talas beneng H2SO4 3,16 M dan(b) pati

garut H2SO4 3,16 M

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

pati talas beneng H2SO4 3,16 M mempunyai

ukuran partikel rata-rata sebesar 379,2 nm

sedangkan pati garut H2SO4 3,16 M

mempunyai ukuran partikel rata-rata sebesar

464,4 nm. Ukuran partikel yang dihasilkan

masih dalam ukuran nano karena tidak lebih

dari 1 mikron.

Berdasarkan grafik (Gambar 7)

menunjukkan bahwa pik yang dihasilkan

tidak seragam sehingga meningkatkan nilai

PdI. Nilai PdI nya semakin tinggi

menunjukkan bahwa distribusi ukuran

partikel semakin meluas maka partikel yang

nano lebih bervariasi sehingga grafik yang

dihasilkan tidak seragam. PdI tinggi juga

menunjukkan bahwa pati sebagian besar

masih teraglomerasi.

Kristalinitas Pati Alami dan Hasil

Modifikasi

Kristalinitas sampel pati talas beneng

alami, pati garut alami dan hasil terbaik dari

sampel pati modifikasi yaitu pati talas

beneng H2SO4 3,16 M dan pati garut H2SO4

3,16 M diamati dengan menggunakan alat

XRD (X-Ray Diffractometry). Pola

kristalinitas pati alami dan hasil modifikasi

dapat dilihat pada Gambar 8.

a b

b

8

Gambar 8. Pola kristalinitas: (a) pati talas

beneng alami, (b) pati garut alami, (c) pati

talas beneng H2SO4 3,16 M, (d) pati garut

H2SO4 3,16 M.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

pati talas beneng dan garut alami

mempunyai derajat kristalinitas masing-

masing sebesar 44,1% dan 43,5% yang

ditandai dengan puncak 2θ yaitu 15°, 17°,

18° dan 23° (Gambar 8a dan b). Hal ini

menunjukkan bahwa pati alami memiliki

kristalin tipe A karena mempunyai intensitas

tertinggi dan densitasnya lebih padat pada

daerah struktur heliks. Hal ini sesuai dengan

penelitian Winarti et al., (2014) melaporkan

bahwa pati garut alami mempunyai

kristalinitas tipe A yang mempunyai

karakteristik puncak 2θ berada pada 15°,

17°, 18° dan 23°.

Proses hidrolisis asam dapat

meningkatkan kristalinitasnya. Peningkatan

derajat kristalinitas disebabkan karena

adanya asam yang menyerang gugus

amorphous pati sementara bagian kristalin

tetap sehingga dapat meningkatkan derajat

kristalinitasnya.

Sifat Termal Pati Alami dan Hasil

Modifikasi

Uji sifat termal dari sampel pati

alami dan pati nanopartikel dapat dianalisis

dengan menggunakan alat DSC (Differential

Scanning Calorimetry). Berdasarkan sifat

termal pati alami dan hasil modifikasi dapat

dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Sifat termal pati alami dan hasil

modifikasi

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

pati talas beneng dan garut alami memiliki

∆H masing-masing sebesar 41,4946 J/g dan

52,7016 J/g serta puncak temperatur masing-

masing sebesar 92,30°C dan 94,14°C. Hasil

penelitian yang diperoleh lebih tinggi

dibandingkan dengan penelitian Aprianita

(2010) yang melaporkan bahwa pati talas

memiliki ∆H sebesar 6,28 J/g dan suhu

gelatinisasi sebesar 78,53°C. Hal ini

disebabkan oleh adanya faktor lingkungan,

perbedaan sifat genetik dan umur panen.

Proses hidrolisis asam dapat

mempengaruhi sifat termal. Hasil penelitian

menunjukkan bahwa ∆H pati terhidrolisis

asam lebih rendah dibandingkan dengan pati

alami terutama pati talas beneng H2SO4

3,16M sebesar 25,3068 J/g, hal ini

disebabkan oleh asam menyerang bagian

amorf dengan membutuhkan energi panas

yang lebih rendah mengakibatkan bagian

amorf dan kristal akan terputus sehingga

menghasilkan rantai molekul rendah. Suhu

gelatinisasi hidrolisis asam yang diperoleh

mengalami penurunan secara signifikan

dibandingkan dengan pati alami, hal ini

dikarenakan suhu yang dibutuhkan lebih

rendah selama proses pemasakan.

Sifat Fungsional Pati Alami dan Pati

Nanopartikel Sifat fungsional yang diamati

meliputi daya pengembangan, kelarutan,

daya cerna pati dan profil gelatinisasi.

Menurut Charles et al., (2005) melaporkan

bahwa pati yang memiliki kandungan

amilosa yang berbeda akan memiliki sifat

9

fungsional yang berbeda, antara lain daya

pengembangan dan kelarutan.

Daya Pengembangan dan Kelarutan Pati

Alami dan Pati Nanopartikel

Penelitian menunjukkan bahwa daya

pengembangan dan kelarutan pati diperoleh

secara meningkat dengan menggunakan

suhu 60°C, 70°C, 80°C dan 90°C.

Gambar 9. Daya pengembangan pati alami

pada berbagai suhu

Hasil penelitian (Gambar 9)

menunjukkan bahwa pati talas beneng ketika

dipanaskan menghasilkan daya

pengembangan lebih rendah dibandingkan

dengan pati garut. Hal ini dipengaruhi oleh

ukuran granula pati talas beneng lebih kecil

dibandingkan pati garut sehingga pati

dipanaskan kurang mengembang.

Gambar 10. Kelarutan pati alami pada

berbagai suhu

Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kelarutan pati talas beneng dan garut

mengalami kenaikan dengan bertambahnya

suhu (Gambar 10). Hal ini sesuai dengan

penelitian Winarti et al., (2014)

menunjukkan bahwa nilai kelarutan pati

garut alami 3,5% pada suhu kamar

meningkat menjadi 43,04% pada suhu 70°C.

Gambar 11. Daya pengembangan pati talas

beneng H2SO4 dan HCl pada berbagai suhu

Gambar 12. Daya pengembangan pati garut

H2SO4 dan HCl pada berbagai suhu

Berdasarkan data (Gambar 11 dan

12) menunjukkan bahwa daya

pengembangan pati talas beneng dan garut

dimodifikasi menggunakan hidrolisis asam

lebih rendah dibandingkan dengan pati talas

beneng dan garut alami (Gambar 9). Hal ini

disebabkan adanya asam yang menyerang

gugus amorphous pati mengakibatkan rantai

pendek meningkat sehingga daya

pengembangan menurun.

Gambar 13. Kelarutan pati talas beneng

H2SO4 dan HCl pada berbagai suhu

10

Gambar 14. Kelarutan pati garut H2SO4 dan

HCl pada berbagai suhu

Hasil penelitian (Gambar 13 dan 14)

menunjukkan bahwa pati nanopartikel

menggunakan hidrolisis asam memiliki

tingkat kelarutan lebih tinggi dibandingkan

dengan pati alami, tetapi masih meningkat

dengan betambahnya suhu, hal ini

disebabkan proses hidrolisis asam telah

memecah rantai pati menjadi lebih pendek,

ukuran granula menjadi lebih kecil sehingga

pati lebih mudah larut.

Daya Cerna Pati pada Pati Alami dan

Pati Nanopartikel Berdasarkan hasil penelitian

menunjukkan bahwa pati talas beneng alami

sebesar 80,92%, pati talas beneng H2SO4

3,16 M 148,67% dan pati talas beneng HCl

2,2 N 98,80%. Daya cerna pati garut alami

yang diperoleh sebesar 79,05%, pati garut

H2SO4 3,16 M 158,11% dan pati garut HCl

2,2 N 113,83%. Hasil penelitian tersebut

menunjukkan bahwa daya cerna pati pada

modifikasi lebih tinggi dibandingkan dengan

pati alaminya. Hal ini membuktikan bahwa

tingginya daya cerna pati pada modifikasi

hidrolisis asam dapat memiliki tingkat

kemampuan yang lebih tinggi untuk dicerna

oleh pencernaan manusia.

Profil Gelatinisasi dengan RVA

Profil gelatinisasi pati talas beneng

dan garut dapat diukur dengan

menggunakan RVA (Rapid Visco Analyzer).

Hasil profil gelatinisasi pati talas beneng

dan garut dapat dilihat pada Gambar 15.

Gambar 15. Profil gelatinisasi: (a) pati talas

beneng alami, (b) pati garut alami dan (c)

pati terhidrolisis asam

Berdasarkan kurva (Gambar 15a dan

15b) menunjukkan bahwa viskositas puncak

pada pati garut lebih besar dibandingkan

dengan pati talas beneng. Hal ini disebabkan

oleh kemampuan retrogradasi, kemampuan

granula pati dalam menghidrasi air dan

pemecahan granula pati pada pati garut lebih

tinggi dibandingkan dengan pati talas

beneng. Pati talas beneng dan garut

mengalami penurunan viskositas yang cukup

tajam selama fase pemanasan. Hal ini

menunjukkan granula pati talas beneng dan

garut kurang stabil oleh proses pemanasan.

Hasil penelitian juga menunjukkan

bahwa pati terhidrolisis asam tidak

mengalami perubahan profil gelatinisasi

(Gambar 15c). Hal ini disebabkan adanya

hidrolisis asam yang dapat menurunkan

viskositas.

KESIMPULAN

Rendemen pati talas beneng alami

menggunakan metode ekstraksi basah

sebesar 3,38%, kadar air 10,38%, kadar

protein 0,66%, kadar pati 98,05% dan kadar

amilosa 24,78%. Rendemen pati garut alami

menggunakan metode ekstraksi basah

sebesar 16,13%, kadar air 13,74%, kadar

protein 0,52%, kadar pati 90,94% dan kadar

amilosa 25,54%.

Rendemen pati nanopartikel yang

tertinggi pada pati talas beneng dengan

perlakuan H2SO4 3,16 M selama 5 hari

sebesar 21,64% dengan morfologi granula

pati tidak teratur, ukuran partikel: 379,2 nm,

11

kristalinitas: 87,3%, ∆H: 25,3068 J/g,

puncak temperatur: 81,50°C, daya

pengembangan 0,29%, kelarutan 92,45%,

dan daya cerna pati 148,67%,

Rendemen pati nanopartikel yang

tertinggi pada pati garut dengan perlakuan

H2SO4 3,16 M selama 5 hari sebesar 33,83%

dengan morfologi granula pati tidak teratur,

ukuran partikel: 464,4 nm, kristalinitas:

77,5%, ∆H: 65,2330 J/g, puncak temperatur:

88,10°C, daya pengembangan 0,01%,

kelarutan 92,45%, dan daya cerna pati

158,11%,

SARAN

Perlu dilakukan penelitian mengenai

metode lain yang digunakan untuk ekstraksi

umbi talas beneng sehingga menghasilkan

rendemen lebih besar.

Perlu dilakukan penelitian lebih

lanjut mengenai perlakuan proses hidrolisis

asam dengan perbedaan konsentrasi dan

suhu hidrolisis.

Perlu dilakukan penelitian lebih

lanjut mengenai hasil modifikasi pati dari

umbi talas beneng dan garut dapat diuji

manfaatnya dalam berbagai contoh aplikasi

di industri.

DAFTAR PUSTAKA

Angelier, H., Choisnard, L., Molina

Boisseau, S., Ozil, P., and Dufresne,

A. 2004. Optimization of the

Preparation of Aqueous Suspensions

of Waxy Maize Starch Nanocrystals

Using a Response Surface

Methodology. Biomacromolecules 5

(4): 1545–1551.

[AOAC] Association of Official Analytical

Chemists. 2006. Official Methods of

Analysis of The Association of

Official Agriculture Chemists 16th

edition. AOAC International,

Virginia (US).

[AOAC] Association of Official Analytical

Chemists. 1995. Official Methods of

Analysis of The Association of

Official Agriculture Chemists 16th

edition. AOAC International,

Virginia (US).

Aprianita. 2010. Assessment of

Underutilized Starchy Roots and

Tubers for their Applications in the

Food Industry. School of Biomedical

and Health Sciences: Victoria

University, Werribee Campus,

Victoria, Australia.

Apriyantono, A., D. Fardaz, N.L.

Puspitasari, Sedarnawati dan S.

Budijanto. 1998. Petunjuk

Laboratorium Analisis Pangan. PAU

Pangan dan Gizi-IPB, Bogor.

Charles, A.L., Chang, Y.H., Ko, W.C.,

Sriroth, K., and Huang, T.C. 2005.

Influence of Amylopectin Structure

and Amylose Content on Gelling

Properties of Five Cultivars of

Cassava Starches. J. Agric. Food

Chemistry, 53: 2717-2725.

[DSN] Dewan Standarisasi Nasional. 1992.

Cara Uji Makanan dan Minuman

(SNI 01-2891-1992). Dewan

Standarisasi Nasional, Jakarta.

Fardiaz, S. 1989. Mikrobiologi Pangan I.

PAU Pangan dan Gizi, Institut

Prtanian Bogor, Bogor.

Faridah, D.N., Fardiaz, D., Andarwulan, N.,

dan Sunarti, T.C. 2014. Karakteristik

Sifat Fisikokimia Pati Garut

(Maranta arundinaceae). J.

Agritech, Vol. 34, No. 1.

Faridah, D.N., Fardiaz, D., Andarwulan, N.,

dan Sunarti, T.C. 2010. Perubahan

Struktur Pati Garut (Maranta

arundinaceae) Sebagai Akibat

Modifikasi Hidrolisis Asam,

Pemotongan Titik Percabangan dan

Siklus Pemanasan-Pendinginan.

Jurnal Teknol dan Industri Pangan,

21(2): 136.

Jane, J., Shen, L., Chen, J., Lim, S.,

Kasemsuwan, T., and Nip, W.K.

12

1992. Physical and Chemical Studies

of Taro Starches and Flours. Cereal

Chemistry, 69(5): 528–535.

Jane, J., Y.Y. Chen, L.F. Lee, A.E.

McPherson, K.S.Wong, M.

Radosavljevics, and T. Kasemsuwan.

1999. Effect of amylopectin brain

chain length and amylose content on

the gelatinization and pasting

properties of starch. Cereal Chem.

76(5): 629 – 637.

Kainuma, K., Odat, T., and Cuzuki, S. 1967.

Study of starch Phosphates

Monoester. J. Technol, Soc. Starch,

14: 24-28..

Koswara, S. 2009. Teknologi Modifikasi

Pati. ebook pangan.com, diakses 20

Februari 2015.

Leach, H.W, Mc Cowen L.D, and Schoch

T.J. 1959. Structure of the starch

granules. Di dalam Daramola. B dan

Osanyinlusi. S.A., 2006,

Investigation on modification of

cassava starch using active

components of ginger roots (Zingiber

officinale Roscoe). African Journal

of Biotechnology, 5 (10): 917-920.

Lee Core, D., Bras, J., and Defresne, A.

2010. Starch Nanoparticles: A

Review. Saint Martin d’Heres

Cedex, France. Biomacromolecules,

11: 1139-1153.

Rawuh, S. 2008. Penghilangan Rasa Gatal

Pada Talas. www.yellashakti.

wordpress.com, Diakses tanggal 1

Desember 2015.

Sopade, P.A., and Gidley, M.J. 2009. A

Rapid In-vitro Digestibility Assay

Based on Glucometry for

Investigating Kinetics of Starch

Digestion. Starch. 61:245-255.

Sunarti, T.C., Mangunwidjaja, D., dan

Richana, N. 2014. Potensi Dan

Aplikasi Pati Termodifikasi Sebagai

Bahan Matriks Enkapulasi Senyawa

Bioaktif Herbal. Balai Besar

Penelitian dan Pengembangan

Pascapanen Pertanian, Bogor.

Tinambunan, N., Herla, R., dan Mimi, N.

2014. Pengaruh Rasio Tepung Talas,

Pati Talas, dan Tepung Terigu

dengan Penambahan CMC Terhadap

Sifat Kimia Dan Organoleptik Mie

Instan. J. Rekayasa Pangan dan

Pertanian, 2(3): 30.

Winarti, C., Sunarti, T.C., Mangunwidjaja,

D., dan Richana, N. 2014. Pengaruh

Lama Hidrolisis Asam Terhadap

Karakteristik Fisiko-Kimia Pati

Garut. Jurnal Teknologi Industri

Pertanian, 24(3): 218-2

13