KAJIAN· PBRBANDINGAN SIFAT-SIFAT FIZIKAL SRPRRTI
SORPSI
KETUHPATAN PUKAL DAN PRHAHPATAN BAGI
BRRAS
AIR~
KANJI
SRHULAJADI DAN KANJI BRRAS HIDROKSIPROPIL.
OLEH
MANJULA
DISERTASI
UNTUK
M U N
HEHENUHI
I
AND Y
SYARAT-SYARAT
PRBGANUGERAHAN
IJAZAH SARJANA HUDA . TEKNOLOGI
DBNGAN KBPUJIAN
(TBKNOLOGI INDUSTRI HHANAN).
PUSAT PENGAJIAN TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVRRSITI SAINS HALAYSIA HAC 1988.
BAGI INDUSTRI
£,
II
Dedicated
to
~y
and lo'Ved
ones
"
•
parents
fBNGHARGAAN Pada awalnya menulis disertasi ini merupakan suatu kesulitan
bagi saya. Bantuan dan tunjuk
ajar
daripada
beberapa orang telah memudahkan penulisan disertasi ini. Mula-mula terima
kasih
meluangkan perjalanan
sekali
DR.
kepada banyak
saya ingin
masa
C, dan
projek saya licin.
C,
mengucapkan
SBOl.
Beliau
telah
saya
agar
menasihati Beliau
ribuan
juga
memberikan
banyak bantuan dan ajaran semasa saya menulis
disertasi
saya ini. Seterusnya
saya
ingin mengucapkan
terima
kepada saudari THBJAKALAR dan saudara NAGIBDRAR. telah
banyak
memberikan
nasihat
dan
kasih Mereka
tunjuk
ajar
sepanjang masa projek ini dijalankan. yang
Bantuan
diberikan ·oleh
pembantu
makmal
Puan PBK SAlK dan saudara SADALI sangat saya hargai. Saya
juga ingin mengucapkan terima
kasih
kepada
KELUARGA SAYA dan saudara DAYBTHU D,JACOB kerana
segala
bantuan dan tunjuk ajar yang diberikan. Tanpa
bantuan
dari pihak-pihak
ini
saya
tentu
sekali tidak berinspirasi untuk menulis disertasi ini.
KANJULA KUNIANDY KAC~ 1988.
KANDUNGAN
MUKASURAT
Ringkasan
i
1. Pengenalan
1
1.1
Granul Kanji.
1
1.2
Kimia dan Penggunaan Kanji
5
1.3
Pengubahsuaian Kanji"
11
1.3.1 Pengubahsuaian fizikal
11
1.3.2 Pengubahsuaian kimia
11
1.3.3 Pengubahsuaian genetik
15
Sifat-sifat Fizikal Serbuk Kanji
15
1.4.1 Aktiviti air dan isoterma sorpsi air bagi bahan makanan
15
1.4.2 Ketumpatan pukal
25
1.4.3 Pemampatan
32
1.4
1.4.4 Sifat-sifat 1~5
fizik~l
yang lain
Objekti-objektif Kajian Ini
2.1
Kanji Hidroksipropil
40
2.2
Penentuan Penukargantian Molar untuk Kanji "Hidroksipropil
41
Prapengeringan untuk Mencapai Kandungan Lembapan Air
42
2.4
Isoterma Adsorpsi Air
43
2.5
Ketumpatan Pukal
45
2.6
Pemampatan
46
2.3
,
39 40
2. Bahan Dan Kaedah
3
36
Keputusan Dan Perbincangan
47 47
3.1
Penuk~rgantian
3.2
Kelakuan Adsorpsi Air
49
3.2.1 Kadar adsorpsi air
49
Molar
3.3
3.4
3.2.2 Isoterma adsorpsi air
53
Ketumpatan Pukal
60
3.3.1 Kesan aktiviti air dan penukargantian molar terhadap ketumpatan pukal regang
61
3.3.2 Kesan aktiviti air dan penukargantian molar terhadap~ ketumpatan pukal padat
65
Pemampatan
69
3.4.1 Kesan aktiviti air terhadap pecahan penurunan isipadu maksimum (Ymaks) r
73
3.4.2 Kesan penukargantian molar terhadap pecahan penurunan isipadu maksimum (Ymaks)'
73
3.4.3 Kesan aktiviti air terhadap kebolehmampatan
76
3.4.4 Kesan penukargantian molar terhadap kebolehmampatan
78
\
4. ,Kesimpulan
81
5. Cadangan untuk kajian lanjutan
83
Appendix 1 • Appendix 2
•
RINGKASAB Kanji dalam
tepung
keadaan
pengubahsuaian kaedah dikaji
beras boleh dikaji samada
semulajadi atau
terubahsuaikan.
yang digunakan dalam kajian
penghidroksipropilan. Sifat-sifat adalah
sorpsi
air,
bila
ia
Kaedah
ini
adalah
fizikal
yang
pukal
dan
ketumpatan
pemampatan. Kajian ini menunjukkan bahawasifat adsorpsi air
semakin
meningkat
penukargantian monolapisan
dan
dengan
bertambahnya
molar. Sebagaimana yang luas permukaan
paras
dijangka
penjerapan
nilai
air
meningkat dengan paras penukargantian molar.
turut
Ketumpatan
pukal
regang dan padat memberikan corak yang sama
paras
penukargantian
dan aktiviti
air
yang
pada
berbeza.
Ketumpatan pukal mengurang pada penukargantian molar dan
meningkat
pada
8%.
Pecahan
penurunan
4%
isipadu
maksimrim memberikan hubungan linear dengan aktiviti
air
dan penukargantian molar. Kadar kebolehmampatan mencapai suatu Nilai
nilai minimum bagi setiap minimum
ini
mengurang
penukargantian dengan
molar.
bertambahnya
penukargantian molar. Kadar kebolehmampatan lebih
cepat
bila
boleh
penukargantian molar meningkat. Kanji beras
dimampatkan lebih cepat pada aktiviti air yang tinggi.
1. Pengenalan 1.1 Granul Kanj i Bila
granul-granul
tumbuh-tumbuhan,
ianya
kanji akan
dibentuk terkumpul
di
dalam
di
dalam
amiloplast sel. Ini akari membentuk granul-granul kanji. Granul
kanji
mempunyai
daripada
tumbuh-tumbuhan
yang
bentuk dan saiz yang berlainan.
berbeza
Diameternya
berubah dari 2 hingga 150 mikrometer (Gaman, 1969). Granul-granul daripada
semua
daripada beras adalah lebih
granul yang
dihasilkan
oleh
keeil tumbuh-
tumbuhan;
ia berpurata garis pusat 3-8 mikrometer
dan
berbentuk
poligonal.
dan
jagung
Granul
adalah bergaris pusat
daripada .ubi 12~25
kayu
mikrometer.
Granul
ubi kayu berbentuk bulat dan granul jagung adalah bulat atau poligonal. Kanji berbeza pusat
gandum
mempunyai dua
jenis
granul
iaitu yang keeil berbentuk sfera dan
yang
bergaris
lebih kurang 10 mikrometer manakala granul
lebih besar berbentuk diskus dan garis pusatnya
yang adalah
35 mikrometer (Powell, 1973). Granul
kanji ubi kentang adalah besar dan
boleh
dieamkan dari bentuk tiramnya. Ia juga mempunyai bentuk "striation"
yang
tumbuh-tumbuhan molekul (Meyer setengah
spesifik. mempunyai
Granul
kebanyakan
kurang
seperempat
amilosa dan tiga perempat molekul
amilopektin
& Bernfeld,
lebih
kanji
1940).
tumbuh-tumbuhan
Walau
yang
1
bagaimanapun
berkebolehan
ada
membina
granul kanji yang mengandungi kadaran yang tinggi
sama
ada dalam molekul amilosa atau amilopektin. Pengkupelan residu
glukosa
kehadiran
dengan ikatan
suatu
tumbuh-tumbuhan
1-4, bergantung
jenis enzim yang
spesifik
dan ikatan 1-6, pula
kepada
di
dalam
bergantung
pada
enzim yang lain tetapi spesifik juga (Sandstedt, 1965
j
Schoch, 1962). Jumlah relatif kedua-dua molekul amilosa dan amilopektin di dalam tumbuh-tumbuhan merujuk secara terus
kepada
kandungan nisbah kedua-dua
jenis
enzim
yang spesifik itu, suatu sifat yang digenerasikan
oleh
gene-gene. Kadaran kandungan kedua-dua jenis kanji
ini
mempengaruhi sifat kedua-dua molekul ini semasa memasak (Sherrington, 1977). Suatu pasaran
jenis
mengandungi
(Schopmeyer, kanji
kanji
molekul
yang
istimewa
amilopektin
atau
di
bawah
kanji nama
yang
tidak
Amioca
dalam sahaja
1962). Kanji jagung ini dikenali
berlilin
dipasarkan
jagung
sebagai
bergel,
dan
dan
Clearjel.
Amilopektin bercabang adalah komposisi utama dalam padi glutinous melalui
Cina. pembiakan
terutamanya
Suatu jenis jagung selektif yang
amilosa.
Kandungan
telah
dihasilkan
menghasilkan amilosa
yang
dalam kanji jagung ini, membuatkan kanji ini
kanji, tinggi
membentuk
bahan pembungkusan. yang lutsinar dan boleh dimakan. Pemeriksaan memberikan
bukti
mikroskopik
ke atas
molekul
kepada pengaturan molekul
kanji
dalamnya. Untuk kajian mikroskopik, punca granul
2
kanji di
kanji
yang
segar dan mudah diperolehi adalah suatu
potongan
ubi kentang. Granul kanji mudah dibasuh keluar daripada sel-sel kanji
yang dipotong. Untuk kajian mikroskop, boleh
Striasi
direndam
konsentrik
dalam
air
adalah
granul
ataupun
gliserina.
pada
permukaan
jelas
setengah-tengah granul (Badenhuizen, 1965). Bila cahaya polar
dipancarkan
melalui
granul-granul
nampaknya
dibahagikan kepada empat bahagian yang berwarna
cerah.
Suatu pasangan bahagian bertentangan adalah satu warna, yang
sepasangan
lagi warna kedua.
Ini
adalah
sifat
bahan yang sangat rapi penyusunannya (Marrs, 1975). Granul
kanji adalah separa dihadamkan oleh
asid
atau enzim dan menunjukkan bahawa bukan semua
bahagian
granul 'yang mempunyai kerintangan yang
terhadap
sama
asid atau enzim. Striasi konsentrik dan retakan memberikan Schoch,
pembentukkan
rupa
pai
(Sandstedt,
1962). Ini menunjukkan bahawa kanji
granul
tidak teratur secara seragam atau
berbeza.
Walaupun
keadaan ini
radial
hadir,
di
daya
1965; dalam ikatan
penyusunan
di
dalam granul adalah nyata. Granul-granul ini dipercayai dibina
daripada molekul-molekul kanji
dalam
yang
cincin-cincin kosentrik yang mana
keratan
rentas
kelihatan
seperti
diaturkan
bila
sepotongan
dilihat bawang
(Osman, 1959). Molekul-molekul kanji yang membentuk satu lapisan dikumpulkan selari
dalam
kepada
fesyen radial dan
satu
sama
lain. 3
biasanya
Beberapa
adalah bahagian
daripada
itu dipercayai berada
dalam
keadaan
mampat
dan bentuk hablur yang tersusun
baik.
Ikatan-
ikatan
hidrogen
kanji di
cincin
dipercayai
mengikat
molekul-molekul
bersama di bahagian yang tersusun baik dan
kawasan lain. Pembungkusan yang rapat dan
molekul-molekul memberikan
kanji
sifat-sifat
di
dalam
berfungsi
tersusun
granul-granul untuk
kanji
pemprosesan makanan. Oi dalam granul, kanji
juga
akan dalam
memberikan
sumber tenaga yang tak larut yang boleh diperolehi oleh tumbuh-tumbuhan
melalui aktiviti enzim
(Akazawa, 1965).
4
yang
bertahap
1.2 Kimia dan Penggunaan Kanji Molekul-molekul ringkas
(atau
kanji adalah polimer
monosakarida), iaitu
dari
glukosa.
gula
Glukosa
adalah suatu heksosa, iaitu suatu gula dengan enam atom karbon di dalam molekulnya. Gumpalan atom yang setiap
molekul glukosa adalah disusun
ketat." Molekul
glukosa
di dalam larutan mempunyai kedua-dua
aldehid
dan
bawah:
piranosa,
seperti
membina
yang
struktur
digambarkan
di
H-r=0 H-9- 0H
HO-i-
H
H- -OH H- -OH
I I
H-C-OH H
aldehida glukosa
Struktur
alfa-D-glukosa
oinoin
glukosa
beta-D-glukosa
adalah
lebih
apabila
berbanding dengan struktur linear (Sanstedt, 1965). Dua struktur tertutup (oinoin), alfa-D-glukosa dan glukosa,
berbeza
hidroksil
pada
kumpulan sama
hanya
dalam
kumpulan
orientasi
atom karbon 1. Di dalam
bentuk
hidroksil ini diorientasikan pada
kumpulan
hidroksil pada karbon-karbon 1
diorientasikan
pada
molekul
adalah dibina daripada
kanji
arah
yang
5
alfa,
arah
seperti hidroksil pada karbon 4. Di dalam
bet~,
beta-D-
bertentangan. glukosa
yang bentuk dan
4
Suatu dengan
struktur dengan
piranosa, bentuk
dan dalam bentuk
beta.
dihubungkan' melalui karbon
4
alfa
Dua molekul karbon 1 pada
penghasilan
satu
molekul
air),
alfa-D-glukosa
satu
molekul lain (dengan ikatan
berbanding
molekul' dan
glukosidik
menghasilkan
dan satu
molekul disakarida, maltosa seperti digambarkan:
+
---->
alfa-D-glukopiranosa
alfa-D-glukopiranosa
2
+
OH
0" air
maltosa
Tiga seperti
molekul glukosa dihubungkan melalui
maltosa untuk memberikan suatu
rangkaian
molekul
glukosa yang diikat
ikatan
triosa.
Suatu
begini
adalah
dikenali sebagai dekstrin. Bila melebihi
unit-unit suatu
glukosa
bilangan
dalam
tertentu,
6
suatu polimer
molekul yang
dihasilkan
adalah dipanggil kanji.
Anggaran
unit
glukosa .di dalam molekul-molekul
dari
empat
setengah yang
ratus
jenis
lain.
lebih
ke empat ribu
di
bilangan
kanji dalam
setengah-
kanji kepada beberapa ratus
Lebih kurang bilangan
residu
tersebut~
Maltosa
larutlah sebatian
berbeza
di
dalam
glukosanya, dengan
dua
residu adalah boleh larut, begitu juga dengan dekstrin. Tetapi
bila
polimer
adalah
panjang,
kanji,
molekul terlalu besar untuk
seperti
dalam
membentuk
larutan
jenis molekul kanji dihasilkan oleh
tumbuh-
tumbuhan.
Di
glukosa
disatukan
melalui
sebenar (Marrs, 1975). Dua
Molekul
dalam beberapa
molekul
ikatan 1-4 seperti
kanji yang linear sebegini
residu dalam
maltosa.
dikatakan
sebagai
amilosa (Foster, 1965). Sebahagian darinya ditunjukkan: CH)OH OhO H
o
o
o
--0
o OH
Bukan seperti amilosa, molekul amilopektin adalah bercabang-cabang pada
selang
glukosa.
lima
Ikatan
(Powell, 1973). belas
hingga
Pencabangan tiga
residu
puluh
antara karbon 1 dan karbon
7
berlaku
6
residu
glukosa adalah seperti di bawah: CH,OH
..t---O
- --0 0\1
---0 Pencabangan
0--OH sebegini memberikan kesan
bercabang
kepada m9lekul-molekul amilopektin dan membuatkan kanji kurang lagi kelarutannya dalam air (Osman, 1959). Molekul-molekul
kanji terutamanya amilosa
hadir
di dalam air sebagai lingkaran rawak (Banks, 1973). dalam
kehadiran beberapa sebatian lemak
atau
molekul
iodin,
kanji menjadi bentuk heliks dengan enam
tujuh
residu
glukosa
membentuk
setiap
Oi
hingga
lingkaran.
Ruangan di dalam setiap lingkaran memberikan penempatan bagi
molekul-molekul
membolehkan kompleks bilangan adalah
iodin,
kompleks
dan
penggunaan ujian iodin untuk ini
bergantung
molekul panjang
iodin
pada yang
warnanya biru,
panjang terlibat. jika
ini
kanji. Warna heliks Jika
dan heliks
pendek
warnanya
amilopektin
adalah
adalah merah. Nisbah
amilosa
kepada
bertanggungjawab amnya bagi sifat-sifat fizikal Nisbah
ini
berubah dari dua puluh lima 8
unit
kanji. amilosa
kepada tujuh puluh lima unit amilopektin dalam jagung
dan shorgum, satu unit amilosa kepada
gandum, sembilan
puluh sembilan unit amilopektin. Dalam kanji beras pula nisbah
amilosa kepada amilopektin adalah
tujuh
belas
kepada lapan puluh tiga. Keperluan industri sejauh mana kanji dipentingkan adalah
berbagai
jenis tetapi scara am
ia
tugas
~pesifik
kanji
hasilan
dalam
sesuatu
melibatkan yang
tertentu. Terdapat empat tujuan menggunakan kanji iaitu sebagai
pemekat
penstabil.
dan
pengel,
pengisi,
pengikat
Kanji digunakan sebagai agen pemekat
sup yang dikaleng atau sup berbentuk serbuk. yang
utama
tekstur juga
disini adalah kelikatan yang
dan kestabilan jangka panjang. mempunyai
digunakan kuah.
keperluan
yang
Serbuk
di dalam pai
buah-buahan
serta kustad
Kanji
bagi pai daging sebagai pengangkut
Pengisian
dalam
Keperluan
betul
sama.
dan
juga
komponen memerlukan
kanji sebagai pemekat dan dan kejernihan yang baik. Kud limau
menggunakan
kanji
sebagai
pemekat
dan
suatu
kelikatan yang rendah juga diperlukan. Kanji
digunakan
sebagai
agen
pengikat
dalam
produk seperti sosej dan daging terproses di mana sifat kohesif
adalah
keperluan asas. Tanpa
agen
pengikat,
hasilan akan berkecai dan terurai semasa memasak. diguna sebagai pengisi, kanji yang rendah
kelikatannya
pada takat kepejalan yang tinggi diperlukan.
9
Bila
Fungsi keadaan
utama
kepejalan
menggunakan
kanji
adalah
yang
tinggi
untuk
menentukan
dikekalkan
bahan yang kurang harganya
dan
bila
kelikatan
yang rendah membenarkan terbentuk hasilan dengan
kerja
mekanikal 'yang rendah sekali. Tekstur yang lebih baik dan sifat "handling" yang dibaiki
boleh
dicapai bila
kanji
digunakan
sebagai
suatu ramuan dalam formulasi. Kanji makanan
bayi.
pemekat. menarik
hasilan
peranan penting
D1 sini ia biasanya
Keperluan dan
digunakan ganti
memainkan
termasuklah
kestabilan jangka
tradisi,
hasilan
digunakan
sebagai
keseirasan, panjang.
untuk banyak lagi industri
bahan' mentah
dalam
dan
Kanji
makanan terutamanya
yang memerlukan kombinasi sifat-sifat
yang tertentu.
10
hasilan boleh sebagai untuk fizikal
1.3 Pengubahsuaian Kanji 1.3.1 Pengubahsuaian fizikal Pengubahsuaian granul
kanji
Disrupsi
fizikal
yang akan
boleh
mengubah
dilakukan
pada
sifat-sifat
kanji.
fizikal granul kanji adalah asas bagi
kaedah
ini yang termasuk pemilan, penyembur kering,
pemasakan
jet dan pengeringan putaran (Radley, 1976) 1.3.2 Pengubahsuaian kimia
. Sifat-sifat fizikal kanji boleh diubahsuai secara kimia untuk
untuk menghasilkan hasilan yang lebih
memuaskan
makanan.
Kelakuan
applikasi
kelikatan untuk
kanji
spesifik semasa
menyesuaikan
panjang
bagi
memasak
kehendak
boleh
dan
diubahsuaikan
serta keadaan sinresis boleh dibaiki
1969) .
bagaimanapun
Walau
terubasuaikan kelemahan.
yang
merupakan
meningkat
lagi
lebih
kompleks,
menjadi
pengubahsuaian
(Knight,
kanji
harga
akan meningkat dan ini Harganya
jangka
kestabilan
suatu kaedah
bila
melibatkan
mungkin'beberapa tahap interaksi kimia (Harrs, 1975). Pengubahsuaian kimia yang kini Qipraktikkan skala
industri
pengoksidanan,
termasuklah
pengikatan
silang,
hidrolisis
pada asid,
pengesterifikasian
dan pengeterfikasian (Tsai, 1983). a) hidrolisis asid Hidrolisis separa kanji dengan asid 11
biasanya
dijalankan dan
pada suatu suspensi
kanji
semulajadi
dibentukkan untuk mengurangkan be rat
molekul
dan juga kelikatan pasta kanji bila dimasak. Kanji yang
digelar
adalah
sebagai kanji
digunakan
kelikatan
dalam
pemasakan
mendidih
nipis
proses-proses
yang tinggi
tetapi
produk
diperlukan untuk
adalah
sesuai
sebagai
bahan
ini
di . mana
tidak set.
diterima Kanj i
pelapis.
ini
Dekstrin
kanji adalah produk dari degradasi asid pada kanji asli
dalam
keadaan
kering.
dihasilkan . bergantung
pada
Suatu
julat
suhu
pemanggangan,
kualiti
asid, dan kandungan lembapan
Terdapat
tiga jenis dekstrin iaitu
kuning
dan
gum
British.
Hanya
bahan
yang jenis
dekstrin
awal. putih, putih
digunakan dalam formulasi makanan (Marrs, 1975). b) pengoksidanan Kanji
yang teroksida dalam bentuk sluri,
di
bawah suhu gelatinasi, juga menghasilkan degradasi karbohidrat
dan
pada
kumpulan
hidroksil
teroksida
ini
terhadap berbanding
sifat
masa kepada
yang
sama
karboksil.
menunjukkan rintangan mengel
dan
mengubah
yang
pembentukkan
dengan kanji pendidihan
nipis.
Kanji jela~
pasta Kanji
teroksida ini diguna dalam hasil-hasil yang tinggi kandungan pepejalnya (Radley, 1976). c) pengikatan silang Keinginan kanji, terutamanya jenis
12
berlilin,
untuk
kehilangan
kelikatan awalnya
yang
tinggi
dengan masakan yang melampaui dan pengacauan keadaan
. berasid
boleh
dikurangkan
memperkenalkan
pengikatan silang
molekul
permukaan
pada
pengikatan
silang
ini
atau dengan
kimia
diantara
granul-granul. membuka
Kanji
pasaran
untuk
makanan dengan kanji diubahsuai sebagai penstabil, pemekat
untuk
suatu kumpulan makanan
retot
dan
beku yang luas (Radley, 1976). d) pengesterfikasian dan pengeterifikasian Penukargantian mana
perindustrian
pengesterifikasian
yang
paling
makanan pada
penting terlibat
tahap yang
rendah
sejauh adalah akan
membantu menyatukan molekul kanji (Knight, 1969). Amilosa terutamanya, adalah distabilkan tahap penukargantian yang rendah dan
pada
kebolehannya
beraggregasi boleh dikurangkan, serta
sifat-sifat
gelatinasinya dihadkan. Penukargantian merendahkan suhu
gelatinasi bagi kanji dan menambahkan
kadar
pemasakkan (Radley, 1976). Dalam projek ini kanji beras secara kanji
dimodifikasikan
penukargantian hidroksipropil. eter hidroksipropil boleh
Penyediaan
dikesankan
oleh
reaksi propilana oksida ke atas kanji mentah
atau
tergelatinisasi. Untuk menghasilkan penukargantian yang
tinggi
dalam kanji reaksi 13
harus
dilakukan
dalam pelarut organik (Knight, 1969). Kanji eter komersial disediakan dengan reaksi kanji
dengan propilina oksida. Reaksi
diterangkan
sebagai
hidroksipropil ganti
ke
molekul
fizikal
penukargantian
dalam rantaian
hidroksil.
granul
kanji tidak
penukargantian
yang
ini
boleh
kumpulan
kanji
sebagai
Walaupun
rupa
luar
berubah
pada
tahap
rendah,
tetapi
sifat-sifat
asas kanji terubah dengan banyaknya (Marrs, 1975). Kehadiran kumpulan eter alkil hidroksil rantaian
kanji
mengelakkan selari.
adalah
sangat
. perhubungan
sepanjang
berkesan
rantaian
kanji
Pasta kanji eter menunjukkan
dalam yang
pengurangan
kebolehan untuk retrogadasi dan membentuk gel yang pejal.
Ini
kestabilan
juga bermakna
bahawa
dengan penyejukan dan
pasta jika
dibaiki selapisan
pasta dikeringkan retrogradasi yang kurang berlaku dan
lapisan boleh di dispersikan semula di
air.
Lapisan
pasta
ini
akan
berwarna
mempunyai sifat keregangan yang baik, lapisan
dibaiki dan pengelakkan
rangkaian
molekul
kanji.
jernih,
pembentukan
pembinaan
Molekul
dalam
kanji
dalam yang
diubahsuaikan dengan kaedah ini boleh menghasilkan suatu julat hasilan dari larut dalam air sejuk dan tidak
menjel kepada separa larut dan
yang
menghasilkan gel yang berkrim. Hasilan ini sesuai
bagi
diguna
dalam
14
sup,
sos
boleh adalah salad
"dressing",
puding dan pelapis gula-gula
(Marrs,
1975). 1.3.3 Pengubahsuaian genetik Pengubahsuaian genetik ini adalah untuk
mengubah
suatu strain bijian berkanji yang tidak baik kualitinya kepada
suatu
komersial. mana
hibrid
1972).
sesuai
bagi
penghasilan
Ini melibatkan suatu proses pembiakan
keadaan
membaiki
yang
genetik asal bahan mentah
kualiti
bahan
mentah
diubah
tersebut
untuk
(Wurzburg,
Pengubahsuaian genetikal dapat digunakan
mengawal
nisbah
molekul
kanji.
amilosanya
amilosa Kanji
kepada
jagung
dihasilkan
untuk
amilopektin
yang
yang
tinggi
melalui kaedah ini.
dalam
kandungan Kanji
ini
dapat merintang pembengkakan pada suhu tinggi. Kanji
yang mengalami pengubahsuaian genetik
ini
digunakan dengan Iuasnya dalam hasilan makanan, seperti makanan
bayi,
makanan 1.4
buah-buahan kaleng, pengisian
ringan
(Wurzburg,
pai
dan
1972).
Sifat-sifat Fizikal Serbuk Kanji
1.4.1 Aktiviti air dan isoterma sorpsi air bagi
bahan
makanan. Air bahan adalah
adalah agen yang sering hadir
makanan
kita;
konstituen
dalam bahan
yang
paling
(Heiss, 1968).
15
dalam
makanan tinggi
bahan-
mentah
ia
kepekatannya
Kehadiran kepekatannya
air menentukan
struktur
fizikal
teknikal
bahan
mustahak dalam
dalam
bahan
tahap
makanan
tinggi
pemakanan,
dan kebolehan pemegangan makanan
(Rockland,
dan
dari
segi
1957).
Paling
adalah semua proses pemerosotan yang
berlaku
bahan makanan dipengaruhi dengan satu cara
atau
lain oleh kepekatan dan keadaan air dalam bahan makanan (Labuza,
1967).
Sebagai
orientasi
am,
bolehlah
dinyatakan, kemerosotan makanan pada kandungan air yang tinggi dan
kemerosotan adalah diakibatkan oleh
pembiakan
makanan,
dan
enzimatik; kualiti
mikroorganisma
dalam
secara
enzimatik
reaksi
pada kepekatan air yang
adalah
autoksidatif
disebabkan
serta
dan
pada
bahan
atau
rendah
terutamanya
pemerosotan
tumbesaran
bukan
kehilangan reaksi
oleh
fizikal
(Christian,
1963). Kadar
kemerosotan
berbagai
proses
kemerosotan
adalah berbeza pada kepekatan air yang berbeza. am,
bahan makanan adalah lebih stabil
air
yang rendah berbanding dengan kepekatan
tinggi dalam
(Acker, 1962). Potensi air proses
aktiviti antara
pemerosotan
adalah
pada
a
=
Po
yang
disifatkan
sebagai
wap air hasilan pada suatu
Kelembapan relatif
= % -------------------100 16
air
bahagian
sama diberikan oleh persamaan : P
kepekatan
mengambil
air di dalam hasilan, yang mana, tekanan
Secara
perhubungan suhu
yang
di mana, a
= aktiviti
P
= tekanan
air, wap air yang dikeluarkan
oleh
bahan
makanan, dan, Po
= tekanan
wap air tulin pada suhu tertentu.
Aktiviti air kebanyakan bahan makanan pada
komposisi kimianya, keadaan
bergantung
aggregasi
komponen-
komponennya, kandungan air dan suhu hasilan. Suatu plot kandungan suhu
lembap
melawan aktiviti airnya
tertentu adalah digelar sebagai
pada
isoterma
suatu sorpsi
(Gal, 1972). Beberapa sifat makanan dan bagaimana air bereaksi dengan
komponen-komponen makanan
menghasilkan
pengikatan air yang berlainan. Lebih ketat air lebih
kurang
aktiviti airnya. Darjah
boleh
mempengaruhi
kualiti hasilan
darjah diikat,
pengikatan makanan
ini
(Labuza,
1984). Isoterma adalah bentu
biasanya berlainan
Memandangkan dari
sorpsi air kebanyakan
makanan
manakala
bentuk-
adalah juga mungkin
kelakuan sorpsi air
komposisi
konstituennya,
berbentuk sigmoid,
hasilan
kimianya sistem
dan
(Labuza,
makanan keadaan
sorpsi berbagai
berbeza dalam bentuknya (Heiss, 1968).
dibentukkan fiziko-kimia
jenis
makanan
Hasilan-hasilan
yang serupa juga boleh menunjukkan deviasi pada
17
1984).
bentuk
isoterm
sorpsinya
bila
ianya
daripada
as as
yang
berlainan. Kanji menyerap lebih air pada keaktifan yang
air
rendah berbanding dengan bahan makanan yang
kaya
protin, bahan seperti daging (Nemitz, 1961). Kurva Isoterma
isoterma
boleh didapati dalam
adsorpsi adalah didapati apabila
bahan
kering sepenuhnya ditempatkan dalam berbagai dengan
~elatif
kelembapan
yang
arah~
dua
berbeza.
yang
atmosfera Penambahan
berat akibat pengambilan air diukur (Labuza, 1984). Isoterma menempatkan kelembapan
desorpsi bahan
relatif
yang
pula lembap
tertentu,
didapati pada
tetapi
dengan
asalnya bagi
pada
kes
ini
mengukur kehilangan berat akibat air (Labuza, 1968). Secara diterangkan boleh
am, keseimbangan wap bahan makanan oleh
diperhatikan
Gambarajah
1.1.
dari gambarajah
boleh
Sebagaimana ini
lapan
yang puluh
hingga sembilan puluh peratus dari jumlah wap air
yang
hadir dalam makanan memberikan suatu tekanan wap hampir sama
dengan
air
tulin ( aw
= 1.0
).
Hanya
sepuluh
hingga dua puluh peratus air yang akhir yang menyumbang kepada kestabilan makanan dan kesan mas a pengeringan. Isoterma boleh dibahagikan kepada beberapa segmen bergantung
pada
keadaan
air
yang
hadir.
Seperti
ditunjukkan dalam Gambarajah 1.2 (Labuza, 1968). Segmen A berhubungan dengan lapisan air monomolekular; B berhubungan dengan adsorpsi lapisan-lapisan 18
segmen tambahan
100
-+ bO
-crV L
•
1
2
3
'Kandun4on
+
5
lembapan
(3 H,Q / ~ peF~al) Gambarajah 1.1
Hubungan kandungan lembapan dan kelembapan relatl.f.
19
-c
0)
o - penukargantian
molar 4
%
.~
c
a
~
.
. 20·0
0)
o o
-18,0
""'o" N
:1:16·0
I
I
I
I
·--A--l
I
I --I I
C----
I.
I 0'1 : Gambarajah
0·2 0·3
0·4 0·5 0·6 0·7 0·8 Aktiviti air
1.2. Kurva isoterma adsorpsi am. (Labuza, 1968).
20
O-g
ke
atas lapisan mono dan segmen C
kondensasi
berhubungan· dengan
air dalam bukaan-bukaan ("pores"
)
bahan
diikuti dengan pelarutan bahan larut yang hadir. Tiada dianggap
suatu
kelembapan'
relatif
sebagai persimpangan bagi
.
boleh
segmen-segmen
dan ada kemungkinan segmen-segmen ini bertindih
ini
akibat
kurva desorpsi. Fakta-fakta ini menghadkan kebolehan model
matematik
untuk
menerangkan
seluruhnya.Terdapat empat kegunaan yang
utama
isoterma
dengan
data-data
sorpsi
dalam perindustrian makanan
pengeringan,
menggunakan
iaitu,
pencampuran, pembungkusan
dan
untuk
penstoran
(Gal, 1972). yang paling terkenal bagi
P~ndangan
untuk
~
makanan adalah persamaan BET (Brunauer
1938). yang
sorpsi
Hodel
BET menggambarkan suatu
fizikal
Berg,
bagi kebanyakan bahan makanan
1985).
diterima
Walaupun
jangkaan
kebanyakan
sifat
bagi
asas
dalam
teori teori
bahan makanan,
ini, ini
pemahaman
air
ai.,
adsorpsi (van di
tidak masalah
den mana boleh ini
adalah terlibat. Teori BET adalah dihasilkan daripada
pemerhatian
ke atas adsorpsi gas-gas tak polar pada permukaan
agen
pemangkinanj jangkaan yang asas adalah: a) Sorpsi
hanya
berlaku
21
pada
tempat-tempat
spesifik pada permukaan hasilan. b) Haba
sorpsi
untuk lapisan
monolapisan)
pertama
(dipanggil
adalah tetap dan bersamaan
dengan
haba pengewapan dicampur dengan haba pada tempat interaksi~
c) Haba di
sorpsi untuk lapisan kedua dan atas
lapisan
pertama
adalah
seterusnya sama
dengan
BET
adalah
haba pengewapan. Persamaan derivasi
dari
statistik.
am
mekaniks
bagi
isoterma
termodinamik,
Nilaimonolapisan
kinetik
dihitungkan
dan
daripada
persamaan ini : a
----------- = (l-a) M
1 ------
(c-1) a
----------
+
M1 c
M1 c
di mana,
= aktiviti air,
a
M = kandungan lembapan, M1 = nilai monolapisan, dan, = suatu angkatap.
c
Angkatap c bolehlah diberikan oleh persamaan berikut
c
=k
exp ( E1 - E2 ) / RT,
=
angkatap
di mana, k
bergantung
pada
entropi
dan dianggap bersamaan dengan satu,
22
El
= haba adsorpsi lapisan pertama.,
E2
= haba kondensasi air pada bahan pepejal,
R
= angkatap gas universal, dan,
T
= suhu dimana berlakunya adsorpsi.
Memandangkan
bahawa
jangkaan-jangkaan
adalah
tidak se!alunya benar untuk kebanyakan bahan, BET
biasanya
dianggap
sah bagi aw
0.1
isoterma
hingga
0.5,
tetapi ini memberikan cukup data untuk menentukan.nilai monolapisan. penjerapan bahawa,
Sebagai
tambahan,
luas
permukaan
air So boleh dihitungkan dengan
luas
permukaan penjetapan air
menganggap
ini
bersamaan
dengan: So
= 3~5
x 10 Ml.
bila Ml, dalam unit g per g. Kebanyakan permukaan boleh air
bahan
makanan
memberikan
penjerapan air dari 100 hingga 200 mig.
diterangkan .denga fakta
bahawa
boleh memplastik berbagai jenis
tempat
dalaman untuk
rantaian
adsorpsi
(Stitt,
. Persamaan penentuan yang
mana
BET nilai
adalah
mungkin
paling
monolapisan dan haba
sangat
penting
23
daLam
1968). melalui
yang
rekahan-rekahan
dan
panjang
mendedahkan
Sebagai tambahan molekul molekul air juga akan bukaan-bukaan
Ini
molekul-molekul
polimer yang membina matrik struktur, lalu semua
luas
berguna
dalam
adsorpsi
(Qs),
pemprosesan
dan
penstoran. Teari menyelidik
adsorpsi
BET
perhubungan
adalah
antara
penting
sorpsi
dalam
lembapan
dan
kestabilan (Salwin, 1963). Adalah munasabah bahawa pada amnya
kandungan
lembapan
lapisan
monolapisan
menur~t
persamaan
yang
teoretikal BET akan
BET
sering
untuk
~
dengan
air . terjerap
menunujukkan
minuman yang diingini (Brunauer Persamaan
berhubungan
jumlah
air
ai., 1938).
mengalami
pengkritikkan
tetapi ramai penyelidik mendapati ia mudah dan
berguna
sebagai kaj ian asas (van den Berg, 1985). Air bertindakbalas dengan kumpulan kimia ikatan
tertentu
seperti ikatan
ionik
dan
Molekul-molekul air ini disebabkan terikat,
melalui hidrogen.
memerlukan
lebih banyak tenaga untuk dipindahkan dari fasa ke
cecair
fasa wap, dan ini mengurangkan aktiviti air.
yang
mempunyaf
monolapisan. setiap
kepentingan
kritikal
adalah
Ini adalah kandungan lembapan
untukmembentuk
permukaan
nilai
pada
kumpulan polar dan ionik mempunyai air
padanya,
Nilai
mana
terikat
fasa
cecair
(Labuza, 1984) . Nilai lembapan
di
monolapisan mana
merupakan
kebanyakan
keadaan
makanan
kandungan
paling
stabil
(Salwin, 1956). Kandungan lembapan yang kurang daripada nilai
monolapisan
telah
mengakibatkan
kemerosotan dalam hasilan makanan-makanan kering.
24
banyak
