II. TINJAUAN PUSTAKA
A. AMPOK JAGUNG Tanaman jagung terdiri atas kelobot (kulit), biji dan tongkol. Biji jagung tersusun dalam tongkol dengan susunan teratur memanjang dan ditutup oleh seludang (kelobot). Terdapat juga susunan biji yang teratur (mozaik). Diameter tongkol adalah 3-5 cm dan mengandung 300-1000 biji (Koswara, 1991). Dalam taksonominya, sistematika tanaman jagung adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisio : Spermatophyta Sub Divisio : Angisospermae Classis : Monocotyledon Ordo : Graminae Familia : Graminaceace Genus : Zea Spesies : Zea mays L. (Anonim, 2005) Anonim (1982) menyebutkan bahwa biji jagung dapat diolah menjadi berbagai macam bahan baku industri maupun produk jadi seperti grits, tepung jagung, maizena, sirup jagung, dan homini. Homini atau ampok jagung adalah co-product dari proses pengolahan jagung kering (dry-milling) sebesar 35% dari total jagung dan bernilai jual sangat rendah ($83,7/ ton ~ ±Rp 800.000,-/ ton) (Sharma et al., 2008). Homini atau ampok yang terdiri atas kandung lembaga, kulit ari, tip cap, dan sebagian endosperma yang keras merupakan pakan dengan kandungan energi tinggi dan merupakan pengganti jagung pipil bagi sejumlah ternak. Kandungan karatenoid yang tinggi pada ampok yang berasal dari jagung kuning merupakan pakan yang tepat untuk ayam karena akan memberikan warna kuning yang cerah pada kuning telur (yolk) (Duensing et al., 2003 dalam White dan Johnson 2007). Larson et al (1993) menyatakan homini atau ampok jagung terdiri atas pati (56,9%), serat kasar (25,2%), protein (11,1%), dan lemak (5,3%) dalam basis kering. Ampok dihasilkan dari penggilingan jagung (dry milling). Tahapan penggilingan jagung meliputi perendaman jagung dengan air panas dan proses pemisahan lembaga yang diikuti proses grinding (penggilingan), shifting (penyaringan), dan separation (pemisahan) kernel jagung atas lembaga, corn bran, dan endosperm. Tahapan proses tersaji pada Gambar 1. Menurut Hardeman (1981) dalam White (2007) pemisahan bagian-bagian pada ampok/ homini pada skala industri menggunakan kaustik soda untuk melunakkan dan menghilangkan pericarp. Air panas yang mengandung 0,86% lindi ditambahkan untuk merendam jagung dan secara periodik diaduk pada saat dididihkan selama 25 - 40 menit. Setelah itu ampok/ homini dicuci dengan air untuk melepaskan pericarp dan lindi.
3
Jagung
Pelunakan
Penghancuran germ
Pengeringan/ pendinginan
Shifter
Aspirator Air panas/ uap Roller mill Pengeringan/ pendinginan
Aspirator
Flaking grits/ serpihan grits
Grits (ukuran kecil) Bubur jagung
Shifter Tepung jagung Meja gravitasi
Ekstaksi minyak jagung
Minyak jagung
Hammer mill
Homini/ ampok
Gambar 1. Diagram alir penggilingan jagung kering (Sharma et al., 2008)
B. PATI PRAGELATINISASI Pati pragelatinisasi adalah pati yang telah mengalami gelatinisasi dengan memanaskan pasta pati di atas suhu gelatinisasinya kemudian dikeringkan. Pemanasan pasta pati dalam air akan menyebabkan molekul air disekitar granula memutuskan ikatan hidrogen, masuk ke dalam granula dan granula akan mengembung secara irreversible, proses ini disebut gelatinisasi. Amilopektin akan tetap berada di dalam granula, sedangkan amilosa akan dilepas (tersollubilisasi) ke dalam larutan membentuk matriks intergranular sehingga terjadi peningkatan viskositas. Granula akan kehilangan sifat birefringence-nya (Wurzburg, 1989). Pati pragelatinisasi dibuat dengan cara memasak pati. Pengeringan pati dilakukan dengan menggilingnya melewati rol-rol yang dipanaskan. Jika pati ini terkena air, maka dengan mudah akan larut tanpa memasaknya kembali (Tjokroadikusumo, 1986). Modifikasi pati pragelatinisasi yang telah mengalami pemasakan awal dan dikeringkan dengan drum dryer menghasilkan produk yang dapat terdispersi dalam air dingin untuk membentuk suspensi yang stabil (Hodge dan Osman, 1976). Proses pengolahan pati pragelatinisasi dengan alat drum dryer melalui beberapa tahap. Pati yang telah dicampur air dengan kadar tertentu dimasukkan ke dalam ruang yang sangat panas diantara drum dryer pada suhu tertentu di atas suhu gelatinisasi bahan. Suspensi pati tersebut selanjutnya akan tergelatinisasi akibat pemasakan dan secara simultan langsung dikeringkan. Tidak semua granula pati dalam proses ini tergelatinisasi. Hal ini dikarenakan keterbatasan jumlah air yang digunakan (Snyder, 1984). Anastasiades et al. (2002) menambahkan bahwa ada dua tahap utama dalam proses modifikasi pati dengan drum dryer ialah gelatinisasi dan pengeringan. Pada double drum dryer, gelatinisasi terjadi pada bagian tengah kedua drum. Pengeringan sebenarnya terjadi setelah
4
bahan yang telah tergelatinisasi melewati celah sempit diantara kedua drum dan membentuk lapisan tipis pada permukaan drum.
C. MODIFIKASI ENZIMATIS Enzim adalah biokatalis yang diproduksi oleh sel hidup. Reaksi biokimia spesifik dalam proses metabolik sel disebabkan oleh enzim. Aksi enzim sangat spesifik pada substrat dan sering kali banyak enzim yang berbeda dibutuhkan sehingga terbentuk kerjasama dan keberhasilan reaksi metabolik yang dilakukan oleh sel hidup. Faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim adalah pH, suhu, konsentrasi substrat, konsentrasi enzim dan waktu inkubasi. Suhu meningkatkan aktivitas enzim sampai suhu optimum setelah itu protein enzim akan terdenaturasi dan terjadi inaktivasi. Begitu pula halnya dengan pH, pada pH optimum aktivitasnya akan maksimum sedangkan di luar pH optimum aktivitas enzim akan turun. Konsentrasi substrat dan juga waktu inkubasi enzim yang bertambah akan akan meningkatkan aktivitas enzim sampai tingkat tertentu setelah itu aktivitasnya tetap. (Wijaya, 2001). Gong (1981) menyatakan bahwa gula sederhana dapat dihasilkan oleh proses hidrolisis. Hidrolisis enzimatis adalah suatu cara yang baik untuk memproduksi gula dari bahan lignoselulosik karena tidak adanya hasil samping. Hemiselulase adalah kelompok enzim yang mempunyai kemampuan menghidrolisis hemiselulosa. Hidrolisis sempurna dari berbagai hemiselulosa dapat dipantau dari jumlah D-xilosa, L-aribinosa, dan asam D-glukoronat yang dihasilkan. Karena kemampuannya dalam menghidrolisis xilan, maka hemiselulase juga biasa disebut xilanase ( Krisnasari 2003). Hidrolisis xilan melibatkan endo-β-1,4-xilanase dan β-Dxilosidase. α-L-arabinofuranosil dan D-glukuronil residu dapat merupakan inhibitor kerja xilanase. Xilanase dapat terproduksi lebih banyak dan dapat lebih aktif pada substrat dengan rantai utama xilosa yang panjang (Kubata et all. 1994). Biosintesis enzim xilanolitik diinduksi oleh xilan atau xilobiosa dan terhalangi oleh adanya glukosa (Tsujibo et al. 2004). Xilanase dapat dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu β-xilosidase, eksoxilanase, dan endoxilanase. β-xilosidase memiliki kemampuan untuk menghidrolisi xilooligosakarida rantai pendek menjadi xilosa. Xilosa merupakan produk hidrolisis dan juga berperan sebagai inhibitor bagi β-xilosidase. Aktivitas β-xilosidase akan menurun dengan meningkatnya rantai xilooligosakarida. Eksoxilanase memutus rantai polimer pada ujung-ujung reduksi. Enzim eksoxilanase yang dihasilkan oleh Bacillus pumilus dan Malbranca pulchella dapat menghidrolisis xilan, menghasilkan xilosa sebagai produk utama dan sejumlah kecil oligosakarida-oligosakarida rantai pendek. Adapun enzim-enzim yang termasuk dalam kelompok endoxilanase adalah enzim yang memutuskan ikatan-ikatan β-1-4 pada bagian dalam dari rantai xilan secara teratur. Keheterogenan substrat menyebabkan terdapat berbagai macam enzim yang dikelompokkan pada endoselulase. Kelompok enzim yang dapat memutus titik-titik cabang dapat digunakan untuk menghasilkan xilosa (Irawadi 1991). Cho et al.(1996) menambahkan secara umum xilanase menyerang rantai xilosidik bagian dalam pada rangka dasar dan β-xilosidase melepaskan residu xilosil dengan serangan arah ke ujung dari xilooligosakarida. Xilanase aktif pada suhu 55°C dengan pH 9. Pada suhu 60°C dengan pH normal xilanase diketahui lebih stabil (Cho et al. 1996). Sementara Nakamura et al. (1993) menyatakan bahwa xilanase menunjukkan aktivitas yang baik pada kisaran pH antara 4 sampai dengan 11 dan pH optimal yang bisa dilakukannya adalah pada pH 9 dimana suhu aktifitasnya pada kisaran 50°C.
5
Selulase merupakan enzim kompleks yang bekerja secara sinergis satu sama lain. Miyamoto (1997) menyatakan selulase terdiri dari tiga komponen enzim penting yaitu : 1.
Endoglukosidase Enzim ini berfungsi memotong secara acak ikatan selulosa menjadi selooligosakarida. Enzim ini aktif menyerang pada bagian selulosa yang tersubstitusi seperti CMC. 2. Selobiohidrolase/ Eksoglukanase Enzim ini menyerang ujung rantai selulosa non-pereduksi dan membebaskan selobiosa dari rantai selulosa. 3. β-glukosidase Enzim ini menghidrolisis selobiosa menjadi glukosa. Miyamoto (1997) juga menuliskan mekanisme kerja selulase sebagai berikut: 1. Endoglukanase menyerang bagian selulosa yang amorf, membuka jalan bagi eksoglukanase. 2. Eksoglukanase (selobiohidrolase) menyerang bagian selulosa yang telah terbuka oleh endoglukanase membebaskan selobiosa dari serat selulosa. 3. Terjadi kerjasama antara endoglukanase dan eksoglukanase merombak selulosa menjadi selo-oligosakarida dan selobiosa. 4. β-glukosidase mengubah selobiosa yaitu hasil kerjasama antara endoglukanase dan eksoglukanase menjadi glukosa. Pengukuran aktivitas selulase lengkap dilakukan untuk mengukur aktivitas campuran enzim yang menghidrolisis bahan yang mengandung selulosa dan menghasilkan glukosa sebagai produk akhirnya (Darwis et al.,1995). Pengujian aktivitas enzim carboxy methyl cellulase (CMC-ase) dapat mencerminkan aktivitas enzim endoglukanase yang menyerang selulosa yang telah diregangkan struktur seratnya ataupun selulosa yang telah tersubstitusi.
D. WAFER Biskuit adalah istilah yang menunjukkan kepada sekelompok makanan ringan (snack food) berkadar air rendah dengan tekstur renyah, terbuat dari campuran tepung, shortening (lemak), gula, air, dan sebgaian kecil leaving agent (yeast, soda, amonium bikarbonat) (Savitri 2000). Komposisi produk biskuit sangat beragam, namun demikian hampir semua produk biskuit mengandung air berkisar antara: 0,7% - 6,7%: lemak 1,9% - 30,7%; protein 5,0% - 45%; gula (sukrosa) 1,0% - 44,7%; abu 0,0% - 1,0%; garam (NaCl) 0,2% - 3,1% (Paul dan Southgate, 1978 dalam Savitri, 2000). Manley (1983) membagi biskuit berdasarkan pada perbandingan air dan lemak, perbandingan antara jumlah bagian lemak terhadap tepung serta jumlah bagian gula terhadap tepung. Perbandingan antara air dan lemak digunakan untuk mengklasifikasi jenis adonan. Perbandingan antara jumlah bagian lemak dan gula terhadap jumlah bagian tepung digunakan untuk mengklasifikasikan produk akhir (Tabel 1). Wafer adalah sejenis biskuit yang tipis, dengan ketebalan antara 1 – 4 mm, yang mempunyai struktur lembut dan renyah. Wafer tidak seperti jenis biskuit lainnya baik dalam bentuk maupun pengolahannya. Wafer dibuat dengan proses pemanggangan yang sangat cepat, campuran bahan-bahannya tidak disebut dough (adonan) melainkan batter yang merupakan campuran
6
likuid yang terdiri atas tepung, air, bahan pengembang dan sejumlah kecil bahan lain ( Almond et al., 1991).
Tabel 1. Klasifikasi biskuit Jenis Biskuit Crackers Semi sweet Short sweet Cookies/ Rich short sweet Snaps & crunches Wafer
Deskripsi Kandungan gula sedikit, kandungan lemak bervariasi, tergantung tekstur yang diinginkan. Kandungan gula sedang, kandungan lemak rendah, tekstur keras, dan manis. Kandungan gula maupun lemak tinggi, jenis produknya cukup beragam Kandungan lemak maupun gula lebih tinggi dari short sweet Kandungan gula sangat tinggi, tekstur sangat keras Kandungan gula dan lemak sangat rendah, diberikan aerasi untuk memberikan karakter ringan dan crispy.
Sumber : Manley (1983)
Almond (1991) menyatakan formula wafer terdiri atas sekitar 40% tepung dan 60% air dengan sedikit minyak sayur, garam, lechitin, aerating agent (soda bikarbonat) dan gula serta pewarna. Kandungan air yang tinggi mengakibatkan komposisi lain tercampur hingga halus. Proses mixing harus dilakukan dengan cepat pada suhu yang rendah untuk mencegah kemungkinan batter (adonan) mengeras dan sebaiknya batter digunakan setelah 10 sampai 30 menit setelah mixing. Wafer dipanggang diantara dua lempengan datar yang terbuat dari besi atau baja dan lempeng chromium. Kedua lempeng tersebut disambungkan pada satu sisi dan dikancingkan sehingga dapat tertutup dengan baik (Wade, 1991) Air berfungsi untuk melarutkan garam, menahan, dan menyebarkan bahan bukan tepung secara seragam, membasahi, dan mengembangkan pati. Lemak dan minyak digunakan untuk memperbaiki citarasa, struktur (melunakkan dan menghaluskan tekstur), dan keempukan (membuat struktur elastis) (Winarno, 1992). Lemak yang ada antara lain margarine, minyak tumbuhan, mentega dan lemak hewan seperti sapi dan lemak babi (Matz dan Matz, 1978). Garam dan gula yang digunakan terutama berperan dalam hal rasa. Gula yang biasa digunakan dalam pembuatan produk bakeri adalah gula sukrosa (gula putih dari tebu atau dari bit), baik berbentuk kristal maupun berbentuk tepung. Garam akan membangkitkan rasa pada bahan-bahan lainnya. Garam adalah suatu bahan pemadat (pengeras). Bila adonan tidak memakai garam, maka adonan akan menjadi agak basah (Maulana, 2003). Faktor yang dapat menentukan penambahan jumlah garam adalah resep atau formula yang dipakai. Dalam keadaan normal, garam yang digunakan adalah 2-2,25% (U.S. Wheat Associates, 1981). Leavening agent atau bahan pengembang merupakan senyawa kimia yang apabila terurai akan menghasilkan gas dalam adonan (Winarno, 1992). Leavening agent dalam adonan penting untuk tekstur dan warna yang dihasilkan pada produk (Faridi, 1994). Bahan pengembang yang umum digunakan adalah amonium bikarbonat, sodium bikarbonat (NaHCO 3), dan baking powder. Penggunaan sodium bikarbonat (soda kue) lebih populer disebabkan oleh harga dan
7
toksisitas yang rendah, mudah ditangani, cepat larut pada suhu ruang, tidak meninggalkan rasa pada produk dan lebih murni (Sitanggang, 2008).
8
