Teknologi Pati (Pengembangan Proses & Produk berbasis Pati)
Isi Materi :
5.
Komoditas Sumber Pati Komponen Penyusun Pati Sifat Fisiko-kimia Gelatinisasi, Pasting & Retrogradasi Modifikasi Pati
6.
Matching Starches to Applications
1. 2. 3. 4.
Sifat –sifat Pati
Sifat Kimiawi Æ Komposisi Kimia : * Komponen mayor : amilosa & amilopektin * Komponen minor
Struktur Granula Æ Bentuk, dan ukuran Sifat Fisiko-kimia Æ Gelatinisasi, pasting, retrogradasi Sifat Penerimaan Pati terhadap Enzim
Sifat Molekul Pati Amilosa
Amilopektin
Tipe Ikatan
α-1,4 linear
α-1,4 dan α-1,6 bercabang
Bobot Molekul
100 ribu - 1 juta 1 juta – 10 Juta
Derajat Polimerisasi
~103
104-105
Panjang rantai rata2
~103
20-25
Sifat Film yang terbentuk
Kuat (strong)
Lemah (weak)
Formasi Gel
Kaku (firm)
Tidak terbentuk gel - lunak
Pewarnaan dengan iodin
Biru
Coklat kemerahan
Amilosa
Model Rantai Lurus
Reducing end
Ikatan α-1,4 glikosidik
Unit D-glukopiranosa n n
6 unit glukosa Anhidrous per Unit heliks n
Model Heliks
Reducing end n
Starch-Lipid Inclusion Complex An amylose helix is complexed with the fatty acid chain of a monoglyceride
CH2OH CHOH C-O-CH2 n
Heliks Amilosa
Rantai Asam Lemak
Amilopektin
Ikatan α-1,6 glikosidik
Ikatan α-1,6 glikosidik pada pati 4-6% dari seluruh ikatan glikosidik
Ikatan α-1,4 glikosidik
Model struktur amilopektin pada granula pati
DP rantai pendek 15 DP rantai panjang 45
Degree of Polymerization The molecular size of a polymer, the number of α-1,4 linked D-glucopyranose unit in starch chain
Tipe Pati
Amilosa (%)
Amilopektin (%)
Dent corn
25
75
Waxy corn
<1
>99
Tapioka
17
83
Kentang
20
80
55-70 (>>>)
45-30 (<<<)
Gandum
25
75
Beras
19
81
High amylose corn
Rasio Amilosa: Amilopektin Î berperan penting dalam Karakterisasi sifat fungsional pati terutama untuk produk pangan
Granula Pati Amylose and amylopectin do not exist free in nature, but as components of discrete, semicrystalline aggregates called starch granules Tipe Pati
Sumber
Diameter (µm)
Bentuk
Dent (normal) corn
Serealia
5-30
Poligonal, bulat
Waxy corn
Serealia
5-30
Poligonal, bulat
High amylose corn
Serealia
5-30
Poligonal, bulat, tidak beraturan
Gandum
Serealia
1-45
Bulat, lenticular
Beras
Serealia
1-3
Poligonal, spherical
Kentang
Umbi
5-100
Oval, spherical
Tapioka
Akar
4-35
Oval, truncated
Struktur Granula dengan Analisis Mikroskopik
Light Microscopy : identifikasi tipe pati, bentuk & ukuran * Polarized Light Microscopy
‘all native starch granules appear to shine while exhibiting a dark maltese cross’ Î birefringence
(indikator tingkat ordo dari granula). * Light Microscopy with iodine staining Informasi kandungan amilosa & amilopektin dalam pati Contoh : normal corn (25% Am) Î biru waxy corn (100% Ap) Î coklat kemerahan Scanning Electron Microscopy Identifikasi bentuk dan fitur permukaan granula tiga dimensi.
Granula pati Î identitas untuk setiap pati Uji mikroskopik : bentuk, ukuran, dan sifatnya khas
Penampakan mikroskopik cahaya beberapa granula pati
Granula Wheat, Barley & Rye Î mempunyai dua jenis granula pati “bimodal distribution” %
A : Granula besar, oval, lenticular, 35 µm B : Granula kecil, spherical, 3 µm
B
A
Diameter Granula
Barley : bentuk oval, terbentuk 15 hari dari penyerbukan bentuk spherical, terbentuk 18-30 hari setelah penyerbukan (88%)
Microscopy Structure of Starch Granule Light microscopy
Polarized Light Microscopy
Scanning Electron Microscopy
Damaged starch
Pengaruh Perlakuan Fisik terhadap Struktur Granula Pati Damaged Starch
- Lebih higroskopis dari pati alami. - Lebih mudah dihidrolisis oleh αamilase
Pengaruh Enzim Terhadap Struktur Granula pati
Komponen Minor dalam Granula Pati Komponen Minor (1) Protein (2) Lipid (3) Air (+ 12%) (4) Abu (mineral & Garam) (0.5%)
Meskipun jumlah minor tapi berpengaruh besar pada -Profil Flavor -Proses Ekstraksi Pati
Tipe pati
Protein (%)
Lipid (%)
Dent corn
0.35
0.80
Waxy corn
0.25
0.20
Gandum
0.4
0.90
Kentang
0.1
0.1
Tapioka
0.1
0.1
Komponen Minor dalam Pati Lipid Bentuk : Polar Lipid (Lipofosfatidil kolin)
Ekstraksi Lipid Æ sangat sulit pati harus digelatinisasi (kombinasi air dan panas), pelarut terbaik n-propanol-air (3:1)
Internal Lipid : bentuk kompleks inklusi heliks amilosa
Proporsi : Gandum Rye Sorgum
2.5%, 3%, 2.1-5.0%,
Barley Beras Jagung
3.3%, 3%, (4.5-5.5%, germ 12%) Jagung Æ sereal utama untuk produksi minyak komersial
Protein • •
Lipoprotein (lisolesitin) Enzim (sintesis pati, germinasi biji)
Klasifikasi Protein berdasarkan kelarutan :
• • • •
Albumin : larut dalam air Globulin : tidak larut dalam air, larut dalam larutan garam Prolamin : larut dalam alkohol 70% Glutelin : larut dalam asam atau basa
Protein spesifik berpengaruh pada hardness endosperma Gandum
Kandungan Protein dalam Serealia Serealia
Nama Protein
Persentase
Gandum
Gluten (glutelin)
6-27% (8-16%)
Jagung
Zein (prolamin)
8%
Sorgum
Kafirin (prolamin
9-10%
Oat
Avenin (prolamin)
10-15%
Barley
Hordenin (glutelin)
~ 3%
Beras
Oryzenin (glutelin)
12%
Protein pada serealia
Cadangan Protein dalam serealia : prolamin & glutelin Protein aktif (enzim) : albumin dan globulin Kebanyakan protein pada serealia Î kekurangan asam amino lysine Protein pada gandum Æ protein fungsional - Tidak mempunyai aktivitas enzim - Dapat membentuk adonan yang dapat mempertahankan gas dan membentuk produk yang lembut Protein pada jagung Æ sangat bervariasi Kultivar high lysine mutant Å pakan
Jagung Æ tinggi kandungan leucine Æ penyebab pelagra (Penyakit defisiensi vitamin B)
Komponen Minor dalam Pati…. Vitamin, mineral, enzim & pigment Enzim : amilase, protease, lipase, lipoksigenase & phytase
Barley : amylase, tripsin inhibitor Jagung : low amylase, lipase, Millet & Sorghum : amilase, phytase, protease Beras : amilase, maltase, lipase Gandum : α-amilase, β-amilase, proteinase, lipase, dll
Pigments
Barley : cyanidin Jagung : karotenoid Beras : anthocyanin (beras merah & ketan hitam) Sorghum & millet : tannin Gandum : xanthofil & xanthofil ester
Polisakarida Non-Pati - Selulosa Æ polisakarida struktural pada tanaman - Hemiselulosa & Pentosan : β-glukan, gula sederhana & polimer yang mengandung pentosa, heksosa protein dan senyawa fenolik. - Gula & Oligosakarida : Glukosa, Fruktosa, Sukrosa, Rafinosa, glukofruktosan (levosine).
Vitamin & Mineral Serealia kaya akan vitamin : tiamin, niasin, riboflavin, piridoksin Asam pantotenat, dan tokoferol. Î Vitamin terkonsentrasi pada aleurone &/scutellum Sumber mineral : P, K, Ca, Mg, Fe, Cu, Mn Î Mineral 60% terkumpul pada lapisan auleuron
