BAB IIXYLITOLA. Definisi XylitolPada tahun 1943, xylitol pertama kali ditemukan pada beberapa tanaman, seperti tanaman birch (gambar 1) di finlandia lalu diperkenalkan di Eropa dan Uni Soviet. Xylitol juga dapat diperoleh dari tanaman strawberry, raspberry dan beberapa produk selulosa seperti kayu.6 Tahun 1963, The United States Food and Drug Administration menyetujui penggunaan xylitol. penelitian tentang penggunaan xylitol pada bidang kedokteran gigi dimulai sejak tahun 1970. Xylitol dikenal sebagai bahan kimia organik pada tahun 1980. xylitol diproduksi dalam tubuh manusia sebagai bagian dari metabolisme normal sebanyak 10-15 gram per hari. Xylitol dikenal sebagi pemanis pertama yang tidak mengganggu tingkat insulin pada penderita diabetes.7 Pada tahun 1983, JFCF (suatu komite gabungan antara WHO dan FAO) memutuskan bahwa xylitol merupakan pemanis yang aman untuk dikonsumsi. sehingga pada tahun 1988-1990, xylitol banyak diproduksi dalam bentuk permen karet di Swedia dan Norwegia.10

GAMBAR 1. Pohon Birch

Xylitol adalah gula alkohol atau gula polialkohol tipe pentitol karena didalam molekulnya, xylitol mengandung 5 rantai atom karbon atau 5 golongan hidroksil. Xylitol dimetabolisme di hati dan dikonversikan menjadi D-xylulose dan glukosa oleh polyol dehydrogenase.11 Xylitol mempunyai atom karbon yang lebih pendek daripada pemanis lainnya, seperti sorbitol, fruktosa, dan glukosa. Xylitol merupakan karbohidrat dengan tingkat kemanisan 80-100% sukrosa, dan memiliki rasa manis serta isokalorik yang hampir sama.12

B. Struktur Kimia XylitolXylitol merupakan serbuk kristal berwarna putih tidak berbau yang memiliki rumus kimia C5H12O5 (gambar 2) . Nama IUAPC untuk ikatan kimia xylitol adalah (2R,3r,4S)-Pentane-1,2,3,4,5-pentanol, nama lainnya adalah 1,2,3,4,5-Pentehidroksipentan. Titik cair xylitol terletak antara 920 C 960 C dan titik didihnya 1260 C. Densitas xylitol sebesar 1,52 g/cm3 dengan massa mol 152,15 g/mol.6

Gambar 2. Struktur xylitolSatu sendok teh xylitol mengandung 9,6 kalori, sedangkan satu sendok gula pasir (sukrosa) mengandung 15 kalori. Xylitol tidak mengandung karbohidrat efektif (zero net effective carbohydrates), sedangkan gula pasir (sukrosa) mengandung 4 gram per sendok teh. Xylitol juga tidak mempunyai efek aftertaste (rasa tidak enak yang bertahan setelah mengkonsumsi sesuatu).5 Xylitol memiliki sifat fisis dan kimiawi, yaitu apabila dilarutkan, panas pelarutan xylitol yang negatif sepuluh kali lebih besar daripada sukrosa. Xylitol terasa dingin apabila mencair dalam mulut seperti dalam kandungan permen karet.C. Proses Pembuatan XylitolXylitol dapat diperoleh dengan berbagai teknologi termasuk ekstraksi dari beberapa buah dan sayur seperti strawberry, raspberry, plump dan pear, tetapi jumlahnya yang sangat kecil dalam buah dan sayur menjadikan ekstraksinya sulit. Secara alami, produksi xylitol skala besar adalah secara kimia melalui reduksi D-xylosa dengan adanya katalis nikel pada suhu tinggi. Namun demikian, suhu tinggi (80 1400C) dan membutuhkan tekanan (diatas 50 atm).13 Proses pembuatan xylitol dari bahan baku alami tergantung pada senyawa pentosa yang berada di dalamnya.10 Salah satu cara adalah dengan metode bioteknologi dari tongkol jagung yang dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : 81. Hidrogenasi xylosaCara dengan menghidrolisasi xylitol telah banyak dilakukan karena cara ini telah dibakukan oleh Asian and Pacific for Transfer of Technology (APCTT). Tongkol jagung yang utuh dihancurkan menjadi potongan-potongan kecil dengan panjang maksimal 15 cm lalu dimasukkan ke dalam reaktor hidrolisis dengan keadaan operasi 90oC dan 1 atm. Di dalam reaktor ditambahkan katalis HCl 12% dari massa tongkol jagung. Produk dari reaktor adalah ampas tongkol jagung yang mengandung xylosa yang larut dalam asam. Ampas tongkol jagung tersebut kemudian dipisahkan dengan menggunakan filter press untuk mendapatkan xylosa yang masih mengandung asam klorida. Hasil keluaran dari filter press kemudian dilanjutkan ke flash drum untuk memisahkan asam klorida dan air dari campuran xylosa.Campuran xylosa lalu diumpankan ke reaktor hidrogenasi, di mana di dalam reaktor terjadi reaksi antara xylosa dengan gas hidrogen sehingga akan menghasilkan xylitol. Proses yang terjadi mempunyai keadaan operasi 150oC dan pada tekanan 30 atm dengan waktu operasi 1 jam. Katalis yang digunakan pada reaktor adalah katalis Ni. Keluaran dari reaktor lalu didinginkan dengan cooler sehingga suhu mencapai 60oC dilanjutkan ke filter press and plate frame yang bertujuan untuk memisahkan katalis Ni dari campuran xylitol. Setelah katalis Ni dipisahkan, campuran xylitol dilanjutkan ke evaporator dengan temperatur 120oC dan tekanan 1 atm untuk menguapkan air yang masih terkandung dalam campuran xylitol. Hasil dari evaporator berupa sirup xylitol yang kental. xylitol diumpankan ke prilling tower hingga diperoleh produk xylitol yang berupa kristal padat dengan tingkat kemurnian 98%.

2. Fermentasi XylosaPembuatan xylitol dengan proses fermentasi sudah sejak lama digunakan sejak awal ditemukannya xylitol. Proses fermentasi produk yang dihasilkan tidak hanya xylitol tapi turunan turunan dari produk xylitol. Proses ini juga menggunakan bahan baku tongkol jagung, kulit gandum dan ampas tebu dengan pertimbangan kadar pentosan yang cukup tinggi untuk diproses lebih lanjut menghasilkan xylitol. Bahan baku yang digunakan dipotong terlebih dahulu menjadi potongan kecil diumpankan ke dalam reaktor dengan penambahan katalis H2SO4 pada kondisi temperatur 100oC. Untuk menghilangkan adanya zat berbahaya ditambahkan juga kalsium karbonat (CaCO3). Hasil dari reaktor dimasukkan ke evaporator untuk menghilangkan air dalam campuran xylose, oleh karena campuran masih mengandung ion sulfat (SO42-) maka perlu ditambahkan resin ion exchange dengan alat ion exchanger yang bertujuan untuk menghilangkan ion sulfat tersebut.Campuran xylosa kemudian dijernihkan warnanya dengan penambahan karbon aktif (activated carbon). Maka didapatkan xylosa yang murni dan bebas dari zat berbahaya karena ion sulfat telah dihilangkan. Dari xylosa yang murni diumpankan ke dalam bioreaktor yang menggunakan proses fermentasi dengan menambahkan ragi dan nutrients. Bioreaktor perlu dijaga agar kondisi operasi stabil pada 30oC selama 170 jam. Hasil dari bioreaktor ini berupa campuran etanol dan xylitol, selanjutnya dilakukan pemisahan pada campuran tersebut dengan menggunakan flash drum dengan keadaan operasi 100oC dan 1 atm. Setelah didapat xylitol maka xylitol didinginkan dengan cooler sampai temperature xylitol berada pada 90oC, kemudian dilanjutkan dengan proses kristalisasi dengan kristalizer pada temperature 30oC dan tekanan 1 atm. Kristal xylitol lalu dikeringkan dengan menggunakan dryer. Hasil dari pengeringan inilah yang berupa xylitol dengan kemurnian xylitol 65%, adapun keuntungan proses fermentasi xylitol ini adalah produk yang dihasilkan lebih bervariasi. Kelemahannya yaitu kemurnian xylitol hanya 65%, waktu operasi lebih lama dan banyak menggunakan bahan kimia lainnya seperti CaCO3 dan karbon aktif.

D. Manfaat XylitolXylitol dapat membantu proses remineralisasi dan memperkuat email gigi karena menyebabkan aliran saliva bertambah sehingga menormalkan pH saliva dan menetralisir semua asam yang telah terbentuk, Oleh karena itu xylitol banyak digunakan dalam pembuatan pasta gigi, obat kumur, permen karet.

1. Pasta gigiPasta gigi adalah sejenispastayang digunakan untuk membersihkangigi, kandungan dari pasta gigi antara lain adalah Agent polishing (penggosok), deterjen dan foaming (pembuat busa), pengikat, flavour, Pengawet, Pemanis. Xylitol dapat dimanfaatkan sebagai pemanis pada pasta gigi2. Obat kumurObat kumur merupakan larutan atau cairan yang digunakan untuk membilas rongga mulut serta mencegah karies gigi, kandungan obat kumur antara lain adalah bahan antibakteri dan anti jamur, oksigenasi, Astringents, Anodynes, buffer, deodorizing agents, deterjen, dan juga xylitol sebagai bahan tambahannya.

3. Permen karetPermen karetadalahpermenkunyah yang memiliki ciri khas yaitu dapat dibuat untuk mengembangkan gelembung. Warnanya beraneka ragam dan memiliki rasa tertentu, Kandungan permen karet terdiri dari campuran beberapa getah ataudamar, zat pemanis (gula atau sirup ), akan tetapi banyak produsen permen karet yang mengganti zat pemanis dengan xylitol, karena terbukti lebih baik untuk kesehatan gigi dan mulut.