MAKALAH TEKNOLOGI PATI Modifikasi Pati dan Kegunaannya

Kelompok 9 :

Indri Retno P.2012340005Hosiana Belinda2012340007Fatimah Zahra2012340012Anggita Septina2012340037Putry Imandhari2012340061Suherni2012340046

JURUSAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIANUNIVERSITAS SAHID JAKARTA2015i

KATA PENGANTARPuji syukur senantiasa penyusun panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya kepada penyusun sehingga penyusun dapat menyelesaikan tugas makalah teknologi pati tepat pada waktunya.Tugas ini Merupakan hasil terjemahan dari buku food carbohydrates pada bagian 8 yang berjudul modifikasi pati dan kegunaannya.Penyusun menyadari bahwa tugas ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun selalu penyusun harapkan demi kesempurnaan tugas ini.Akhir kata, penyusun sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah berperan serta dalam penyusunan tugas ini dari awal sampai akhir. Semoga Allah SWT senantiasa meridhai segala usaha kita. Amin.

Jakarta, Mei 2015

Penyusun,

DAFTAR ISI

KATA PENGANTARiDAFTAR ISIiiBAB I PENDAHULUAN38.1 Pendahuluan3BAB II MODIFIKASI PATI DAN KEGUNAANNYA48.2.Modifikasi Pati secara Kimia48.2.1 Oksidasi48.2.2 Cross Linking-Ikatan Silang108.2.3 Esterifikasi158.2.4. Eterifikasi268.2.5. Kationisasi29DAFTAR PUSTAKA34

BAB IPENDAHULUAN8.1 Pendahuluan Pati asli memiliki banyak kelemahan untuk diaplikasikan dalam industri seperti seperti tidak larut dalam air dingin, penurunan viskositas, dan lengket setelah dimasak . Selain itu, retrogradasi terjadi setelah kehilangan struktur pada gelatinisasi pati, yang menghasilkan sineresis atau pemisahan air di struktur pati pangan. Namun, kekurangan dari pati asli bisa diatasi, misalnya dengan memperkenalkan sejumlah kecil kelompok senyawa ion atau hidrofobik ke molekul pati. Modifikasi mengubah sifat pati, termasuk viskositas larutan, sifat, dan stabilitas masa simpan di produk akhir. Pati secara fungsional dapat dimodifikasi secara fisik, kimia, dan secara bioteknologi. Tujuan lain dari modifikasi pati adalah untuk menstabilkan granula pati selama proses pengolahan dan membuat pati cocok bagi banyak makanan dan aplikasi industri.Pati dapat dimodifikasi secara fisik untuk meningkatkan kelarutan air dan mengubah ukuran partikel. Metode modifikasi fisik melibatkan perlakuan granula pati asli di bawah kombinasi suhu / kelembaban yang berbeda, tekanan, gaya geser, dan iradiasi. Modifikasi fisik juga termasuk gesekan mekanik untuk mengubah ukuran fisik granula pati. Pati secara luas dimodifikasi oleh metode kimia. Bahan kimia yang paling umum proses modifikasi adalah perlakuan asam, ikatan silang (cross linking), oksidasi, dan substitusi, termasuk esterifikasi dan esterifikasi.Perkembangan bioteknologi memberikan cara lain untuk modifikasi pati selama pertumbuhan tanaman. Perbedaan tingkat amilosa, struktur amilopektin, dan kandungan fosfor dari berbagai sumber tanaman dapat diproduksi menggunakan pengurangan aktivitas enzim dari satu atau beberapa enzim. Fungsi pati baru juga dapat diidentifikasi dalam secara alami terjadi secara mutan, yang telah banyak digunakan dalam industri makanan karena sifat fungsional alami dan spesifik. Dalam bab ini, modifikasi pati dengan menggunakan berbagai teknik, sifat fungsional pati termodifikasi, dan aplikasinya dalam makanan akan dibahas.BAB IIMODIFIKASI PATI DAN KEGUNAANNYASherry X. Xie, Qiang Liu, and Steve W. Cui

8.2. Modifikasi Pati secara KimiaModifikasi kimia dapat dilakukan pada tiga bentuk pati: Dalam suspensi, di mana pati yang tersebar di dalam air, reaksi kimia terjadi dalam medium air sampai sifat yang diinginkan tercapai. Suspensi kemudian disaring, dicuci, dan dikeringkan dengan udara panas. Dalam pasta, di mana pati tersebut mengalami gelatinisasi dengan bahan kimia di jumlah air yang sedikit,lalu pasta diaduk, dan ketika reaksi selesai, pati dikeringkan dengan udara. Dalam keadaan padat, di mana pati kering diuapkan dengan bahan kimia dalam larutan air, udara kering, dan akhirnya direaksikan pada suhu tinggi (yaitu, 100C).

Modifikasi kimia yang paling umum digunakan termasuk: oksidasi, esterifikasi, dan eterifikasi. Hasil modifikasi pati secara kimia meningkatkan kestabilitas molekul terhadap geser mekanik/pemotongan ,penambahan asam, dan hidrolisis suhu tinggi; memperoleh viskositas yang diinginkan; meningkatkan interaksi dengan ion, elektronegatif, atau zat elektropositif; dan mengurangi tingkat retrogradation pati dimodifikasi. Tingkat bahan kimia diperbolehkan dalam food grade pati yang dimodifikasi diuraikan pada Tabel 8.1

8.2.1 OksidasiOksidasi pati telah dilakukan sejak awal tahun 1800-an, dan berbagai bahan pengoksidasi telah diketahui, misalnya, hipoklorit, hidrogen peroksida, periodat, permanganat, dikromat, persulfat, dan klorit.Kegunaan utama hasil pati termodifikasi secara oksidasi adalah industri kertas dan tekstil. Namun, penerapan pati teroksidasi di industri makanan sedang ditingkatkan karena viskositas yang rendah, stabilitas tinggi, struktur jelas, dan sifat mengikat. Pati hasil oksidasi untuk penggunaan dalam makanan terutama dihasilkan oleh reaksi pati dengan natrium hipoklorit. bahan pemutih, seperti hidrogen peroksida, asam perasetat, kalium permanganat, dan natrium klorit, juga diizinkan oleh Food and Drug Administration (FDA) di Amerika Serikat (Tabel 8.1), namun, kadar senyawa kimia tersebut digunakan pada reaksi yang terlalu rendah untuk mengubah sifat pati, oleh karena itu, bahan-bahan kimia tersebut tidak termasuk dalam bagian ini.

8.2.1.1 Reaksi Kimia

Reaksi utama oksidasi hipoklorit dengan pati meliputi pembelahan rantai polimer dan oksidasi gugus hidroksil untuk karbonil dan karboksil (Gambar 8.1). Oksidasi terjadi secara acak di gugus hidroksil primer (C-6), hidroksil sekunder (C-2, C-3, dan C-4), gugus aldehid mengurangi mengurangi rantai akhir dan kelompok glikol (pembelahan rantai C-2-C-3).Sifat pati secara utama dipengaruhi oleh oksidasi pada posisi rantai C-2, C-3, dan C-6 karena banyaknya gugus hidroksil pada posisi ini. Laju reaksi pati dengan hipoklorit sangat dipengaruhi oleh pH. Laju reaksi paling cepat sekitar pH 7 dan pH sangat lambat pada 10. Sebuah hipotesis telah diusulkan untuk menjelaskan perbedaan dalam laju reaksi di bawah kondisi asam, netral, dan basa.

1. Dalam kondisi asam, ada dua langkah yang terlibat seperti yang ditunjukkan bawah (Persamaan 8.1 dan Persamaan 8.2). Klorin, produk dari konversi cepat hipoklorit, bereaksi dengan gugus hidroksil dalam molekul pati, dan selanjutnya memberikan pati teroksidasi dengan pembentukan gugus keton. Proton (atom hidrogen) yang dihasilkan dari kedua reaksi. Namun, di bawah kondisi asam ada kelebihan proton, yang menghambat pembebasan proton, maka mengurangi laju reaksi:

1

27

Tabel 8.1Peraturan Pangan Berpati - Modifikasi di Amerika Serikat 172,892 Pangan Pati ModifikasiMakanan berpati yang dimodifikasi seperti yang dijelaskan di bagian ini dapat dengan aman digunakan dalam makanan. Jumlah setiap substansi yang digunakan untuk efek perubahan tersebut tidak akan melebihi batas yang diperlukan untuk mencapai efek fisik atau teknis yang diinginkan atau melebihi batasan yang ditentukan. Untuk memastikan penggunaan yang aman dari makanan berpati yang dimodifikasi, label wadah makanan aditif harus menunjukkan nama aditif "Makanan berpati yang dimodifikasi". Selain informasi lain yang diperlukan oleh Undang-Undang. Pati pada makanan dapat dimodifikasi dengan perlakuan, dengan ketentuan sebagai berikut:a) Makanan berpati yang mungkin mengadung asam dimodifikasi melalui perlakuan penambahan asam klorida atau asam sulfat atau keduanya. b) Makanan berpati dapat diputihkan dengan perlakuan sebagai berikut:

MenggunakanBatas

Oksigen aktif yang diperoleh dari hidrogen peroksida dan/ atau asam perasetat, tidak melebihi 0,45% dari oksigen aktif.

Amonium persulfat, tidak melebihi 0,075% dan sulfur dioksida, tidak melebihi 0,05%.

Klorin, kalsium hydrochlorite, tidak melebihi 0,0036% dari pati kering.Makanan jadi yang berasal dari pati yang dimodifikasi terbatas hanya digunakan sebagai komponen adonan untuk makanan olahan komersial.

Chorine, natrium hipoklorit, tidak melebihi 0,0082 klorin per pon pati kering.

Kalium permanganat, tidak melebihi 0,2%.residu mangan (dihitung sebagai Mn), tidak melebihi 50 bagian per juta dalam pangan pati modifikasi.

Sodium klorit, tidak melebihi 0,5%.

a) Makanan berpati dapat dioksidasi melalui perlakuan menggunakan klorin, natrium hipoklorit, tidak lebih dari 0.055 pon klorin per pon keringb) Makanan dapat diesterifikasi dengan perlakuan sebagai berikut:

MenggunakanBatas

Asetat anhidrat Kelompok asetil dalam pangan pati yang dimodifikasi tidakmelebihi 2,5%.

Adipat anhidrat, dan anhidrida asetat tidak melebihi 0,12 persen,

Sedang dilakukan

Monosodium ortofosfat .... residu Fosfat dalam pangan pati yang dimodifikasi tidak melebihi 0,4% (dihitung sebagai fosfor)

1-oktenil anhidrida suksinat, tidak melebihi 3%.

1-oktenil anhidrida suksinat, tidak melebihi 2%, dan aluminium sulfat, tidak melebihi 2%.

1-oktenil anhidrida suksinat, tidak melebihi 3%, diikuti perlakuan dengan enzim beta amilase baik yang disetujui sebagai aditif panan maupun yang umumnya diketahui aman.....

Terbatas untuk di-gunakan sebagai stabilizer atau emulsifier dalam minuman dan sebagai bahan dasar pangan seperti didefinisikan 170.3 (n)(3) bab ini.

Fosfor oksiklorida, tidak melebihi 0,1%.

Fosfor oksiklorida, tidak melebihi 0,1%, dan asetat anhidrida, tidak melebihi 8%, atau vinil asetat, tidak melebihi 7,5%.Kelompok asetil dalam makanan pati yang dimodifikasi tidak melebihi 2,5%.

Natrium trimetafosfatresidu Fosfat dalam makanan pati yang dimodifikasi tidak melebihi 0,04%, dihitung sebagai ~ P.

Natrium tripolifosfat dan natrium trimetafosfat residu fosfat dalam makanan pati yang dimodifikasi tidak melebihi 0,4%, dihitung sebagai ~ P

Suksinat anhidrat, tidak melebihi 4%.

vinyl asetatKelompok asetil dalam makanan pati yang dimodifikasi tidak melebihi 2,5%.

e) Pati pada pangan dapat dieterifikasi dengan perlakuan sebagai berikut :

MenggunakanBatasan

Aklorin, tidak melebihi 6%

Epiklorohidrin, tidak melebihi 3%

Epiklorohidrin, tidak melebihi 0,1%, dan propilena oksida, tidak melebihi 10% ditambahkan dalam kombinasi atau dalam urutan apapun.

residu propilena Klorohidrin tidak lebih dari 5 ppm pada makanan pati modifikasi

Epiklorohidrin, tidak melebihi 0.1%, diikuti oleh propilena oksida, tidak melebihi 25%.

Sedang dilakukan

Propilena oksida, tidak melebihi 25%.Sedang dilakukan

f) Makanan pati dapat dimodifikasi dan dieterifikasi dengan perlakuan sebagai berikut:

MenggunakanBatasan

Akrolein, tidak melebihi 0,6% dan vinil asetat, tidak melebihi 7,5%.

Kelompok asetil pada pangan pati modifikasi tidak melebihi 2,5%.

Epiklorohidrin, dan asetil anhydrat tidak melebih 0.3%Kelompok asetil pada pangan pati modifikasi tidak melebihi 2,5%.

Sumber : Kitab Undang-undang Peraturan Federal,2001Epiklorohidrin, tidak melebihi 0,3%, dan anhidrida suksinat tidak melebihi 4%.

7

Fosfor oksiklorida, tidak melebihi 0,1%, dan propilena oksida, tidak melebihi 10%.residu propilena chlorodrin pada pati modifikasi tidak lebih dari 5 ppm

g) Pati pada pangan dapat dimodifikasi dengan perlakuan sebagai berikut:MenggunakanBatasan

Klorin, natrium hipo klorit, tidak melebihi 0,055 klorin per pon pati kering; 0,45% dari oksigen aktif yang diperoleh dari hidrogen peroksida; dan propilena oksida, tidak melebihi 25%.

residu propilena chlorodrin pada pati modifikasi tidak lebih dari 5 ppm

Natrium hidroksida, tidak melebihi 1%.

h) Pati pada pangan dapat dimodifikasi dengan kombinasi perlakuan yang ditentukan oleh ayat (a), (b), dan/atau (i) pada bagian ini dan setiap salah satu perlakuan yang ditentukan oleh ayat, (d), (e), (f), atau (g) dari bagian ini, tunduk pada pembatasan yang ditetapkan oleh ayat tersebut.i) Pati pada pangan dapat dimodifikasi dengan enzim berikut :

EnzimBatasan

Alpha amilase (E.C 3.2.1.1)Enzim harus secara umum diketahui aman atau disetujui sebagai bahan tambahan pangan dalam keperluan ini. Menghasilkan nutrisi polimer sakarida non pemanis setara dengan dekstrosa kurang dari 20.

Beta amilase (E.C. 3.2.1.2)

Glucoamylase (E.C.3.2.1.3)

Isoamylase (E.C.3.2.1.68)

Pullulanase (E.C.3.2.1.41)

2. Dalam kondisi basa, baik pati dan hipoklorit akan membawa energi negatif. Kedua ion bermuatan negatif akan saling tolak menolak; sebagai hasilnya, laju reaksi menurun dengan meningkatnya pH (Persamaan 8.3 dan Persamaan 8.4).

Gambar 8.1Proses oksidasi hipoklorit dengan pati, menunjukkan struktur karbonil dan karboksil

3. Dalam kondisi netral atau ringan (sedikit asam atau basa), pati netral dan terutama hipoklorit terdisosiasi (asam hipoklorit). Reaksi asam hipoklorit dengan pati dapat dengan mudah terjadi, dan kemudian menghasilkan pati teroksidasi. Pati netral akan bereaksi dengan anion hipoklorit untuk membentuk produk teroksidasi (Persamaan 8.5 sampai Persamaan 8.7).

8.2.1.2 Cara Pembuatan

Oksidasi pati untuk penggunaan makanan dilakukan dengan menambahkan larutan Natrium Hipoklorit dengan kandungan klorida 5 sampai 10% ke tepung bubur dengan pengontrolan suhu (25 sampai 40C) dan pH. Batas maksimum hipoklorit diizinkan oleh Food and Drug Administration dari Amerika Serikat, setara dengan 0,25 mol klor aktif per mol D Unit-glucose. Basa encer ditambahkan terus menerus untuk menetralkan asam klorida yang terbentuk selama reaksi. Laju reaksi oksidasi yang paling cepat pada pH 7.Bubuk kalsium hipoklorit dapat digunakan untuk memutihkan pati dengan pencampuran kering secara sederhana dengan tepung pada konsentrasi 0,036% klorin aktif berdasarkan berat pati kering. Campuran dibiarkan selama satu minggu, pati yang teroksidasi siap untuk digunakan dalam makanan.

8.2.1.3 Sifat Fungsional

Pati teroksidasi menahan silang maltese dan menampilkan bentuk difraksi X-Ray sebagai pati asli, yang mengindikasikan bahwa oksidasi terjadi terutama pada granula amorf pati. Pati teroksidasi umumnya lebih putih dibandingkan pati tidak termodifikasi karena pigmen permukaan granula sudah dibleaching/diputihkan. Proses oksidasi meningkatkan diameter granula pati gandum sekitar 16%, sementara tidak ada perubahan ukuran granula yang ditemukan pada tepung jagung lilin.Oksidasi pati menyebabkan pemecahan ikatan glukosida dan oksidasi gugus hidroksil ke gugus karbonil dan karboksil. Pemotongan ikatan glukosida menghasilkan depolimerasi amilosa dan amilopektin, juga menurunkan kekuatan sweeling dan viskositas pasta. Namun, perlakuan dengan hipoklorit dalam jumlah kecil telah dilaporkan dapat meningkatkan viskositas pasta. Pembentukan gugus karbonil dan karboksil yang tidak terus menerus sepanjang rantai, mengurangi suhu gelatinisasi, meningkatkan kelarutan dan menurunkan gelasi. Gugus karbonil dan karboksil juga mengurangi kestabilan panas dari pati teroksidasi yang menyebabkan reaksi pencoklatan (browning). Sebab gugus karboksil dan karbonil secara langsung dapat mengganggu kecenderungan amilosa untuk bergabung dan berretrogradasi, pati yang teroksidasi menghasilkan pasta dengan kejernihan yang lebih baik dan stabil dibandingkan dengan pati tidak termodifikasi.

8.2.1.4 Kegunaan

Pati teroksidasi digunakan sebagai bahan pengikat pada makanan, seperti adonan yang diaplikasikan pada daging sebelum digoreng. Lapisan yang terbentuk pada proses penggorengan mungkin dihasilkan dari jembatan garam antara molekul protein dan anion pati teroksidasi atau reaksi gugus amino dengan aldehid pada pati teroksidasi. Lapisan asam pada maltodekstrin mungkin teroksidasi untuk menghasilkan modifikasi ganda, yang menghasilkan viskositas yang rendah dan pati yang tidak membentuk gel yang dapat digunakan sebagai bahan pengisi pada produk permen coklat.

8.2.2 Cross Linking-Ikatan SilangPati mengandung dua jenis gugus hidroksil, gugus primer (6-OH) dan sekunder (2-OH dan 3-OH). Gugus hidroksil ini dapat direkaksikan dengan bahan multifungsi yang menghasilkan pati dengan ikatan silang. Ikatan silang dilakukan untuk membatasi pembengkakan pada granula pati saat proses pemasakan atau menghindari proses gelatinisasi pati. Ikatan silang pada pati dilakukan dengan bahan kimia dalam jumlah sedikit. Molekul pati merupakan polimer rantai panjang yang terdapat dalam granula. Molekul-molekul pati dapat digabungkan melalui reaksi antara sejumlah bahan-bahan kimia multifungsi. Bahan-bahan kimia yang diizinkan oleh FDA untuk pembuatan pati ikatan silang yang food grade adalah fosforil klorida, natrium trimetafosfat, campuran adipat asetat anhidrida dan campuran natrium trimetafosfat dan tripolifosfat. Epiklorohidrin tidak lagi digunakan dalam pembuatan pati di Amerika Serikat karena klorohidrin bersifat karsinogenik.

8.2.2.1 Pembuatan dan Reaksi Kimia

Pati ikatan silang dengan oksiklorida fosfor merupakan reaksi yang berlangsung cepat yang menghasilkan sebuah pati fosfat. Reaksi ini biasanya efisien di atas pH 11 dan dengan adanya Natrium Sulfat (2% dari berat pati). Ketika fosfor klorida ditambahkan pada bubur pati, ion klorida pertama dari fosfor klorida segera bereaksi dengan air pada suhu 250C (dengan waktu paruh 0.01 detik) untuk membentuk fosfor diklorida, yang biasanya digunakan sebagai bahan untuk ikatan silang/cross linking. Tidak ada waktu untuk fosforil klorida berdifusi ke dalam granula pati. Sisa dua klorida pada fosforil diklorida bereaksi dengan air secara simultan dengan waktu paruh sekitar 4 menit pada suhu 250C. Sebenarnya, fosforil klorida dapat ditambahkan secepat mungkin ke dalam bubur pati untuk mencampurkan fosforus klorida in situ, yang kemudian berdifusi ke dalam granula untuk menghasilkan ikatan silang (Persamaan 8.8 dan Persamaan 8.9).

Natrium trimetafosfat, padatan yang tidak berbahaya, merupakan bahan ikatan silang lainnya. Hasil pati dengan ikatan silang natrium trimetafosfat secara lambat mengahsilkan pati fosfat (Persamaan 8.10). Namun, reaksi ini dapat dipercepat dengan menurunkan pH dan konsentrasi natrium sulfat.

Pati hasil ikatan silang dengan adipat merupakan reaksi cepat pada pH 8 (Persamaan 8.11). Campuran asetat/anhidrida asam adipat ditambahkan secara perlahan (reaksi eksoterm) ke bubur pati bersama dengan larutan natrium hidroksida untuk mempertahankan pH. Sering kali, ikatan silang adipat dilakukan bersama dengan hidroksil asetilasi untuk memproduksi pati modifikasi ganda.

Karena rendahnya jumlah bahan kimia yang digunakan dalam ikatan silang, pengukuran kimia dari ikatan silang sulit. Dalam kasus ikatan silang dengan reagen fosforilasi, P-NMR dapat digunakan untuk mengukur tingkat ikatan silang. Metode fisik yang berkaitan dengan perubahan pembesaran granula pati juga digunakan untuk mengukur ikatan silang. Tiga metode terkenal meliputi pengukuran fluiditas, kejelasan optik, dan kurva pasta yang tersedia dalam literatur.

8.2.2.2 Sifat Fungsional

Pati dengan ikatan silang yang rendah menunjukkan puncak viskositas yang lebih tinggi dibandingkan dengan pati asli dan mengurangi viskositas breakdown. Ikatan silang dapat menjaga integritas granula agar tetap membengkak, sehingga mencegah hilangnya viskositas dan memberikan pertahanan terhadap pergeseran mekanik. Menaikkan jumlah ikatan silang akan mengurangi pembengkakan granula dan menurunkan viskositas. Pati dengan ikatan silang yang tinggi, akan mencegah granula pati membengkak dan pati tidak dapat berubah menjadi gelatin dalam air mendidih bahkan di dalam kondisi bertekanan.

Gambar 8.2 (a) Amilogram (7.5% padatan pati) dari pati gandum ikatan silang. (Reddy dan Seib, 2000). (b) Pengaruh ikatan silang pada viskositas pati jagung dan baku pati jagung. (Wurzburg, 1986).

Pada gambar 8.2a menunjukkan ikatan silang dari pati gandum lilin pada 7.5% padatan pati. Pati yang dimodifikasi ikatan silang dengan 0.013% fosforil klorida memberikan viskositas yang lebih tinggi dan akan terus meningkat apabila pemanasan dilanjutkan dibandingkan dengan pati gandum yang tidak termodifikasi. Peningkatan kadar forforil klorida 0.013-0.038% menyebabkan penurunan viskositas dan viskositas pasta dingin.Pati dengan pembengkakan tinggi, seperti pati jagung dan umbi akar cukup rapuh dan cenderung terfragmentasi oleh pemanasan atau agitasi berkepanjangan. Pati ini juga sangat sensitif terhadap asam, yang menghasilkan gangguan viskositas. Ikatan silang mencegah granula pati pecah dan kehilangan viskositas dalam kondisi asam. Gambar 8.2b menunjukkan kurva viskositas Brabender untuk pati jagung dan ikatan silang pati jagung pada pH 5 dan pH 3.13. Dalam kondisi asam, viskositas pati jagung menurun secara signifikan. Namun, pati jagung dengan satu ikatan silang per 1330 AGU mempertahankan viskositas yang lebih tinggi dan menunjukkan sedikit penurunan viskositas. Rendahnya tingkat ikatan silang dapat menghilangkan elastisitas, kohesif, tekstur berserabut dari pati yang di masak, terutama lilin atau pati umbi akar. Pati ikatan silang memiliki tekstur seperti pasta dengan sifat reologi yang sangat cocok sebagai pengental dalam aplikasi makanan.

8.2.2.3 Aplikasi

Pati ikatan silang digunakan dalam salad dressing untuk memberikan kekentalan dengan viskositas yang stabil pada pH rendah dan tumbukan yang kuat selama proses homogenisasi. Pati ikatan silang dengan tingkat gelatinisasi yang lambat digunakan dalam aplikasi makanan kaleng dimana sterilisasi retort diterapkan. Pati tersebut memberikan viskositas yang rendah di awal, perpindahan panas tinggi dan kenaikan suhu yang cepat, yang mana cocok digunakan untuk sterilisasi cepat. Pati ikatan silang telah dterapkan pada pembuatan sup, kuah, saus, makanan bayi, pengisi buah, pudding, dan makanan yang digoreng. Pati ikatan silang dengan drum dried digunakan untuk memberikan tekstur lembek dalam system pangan. Ikatan silang drum dried mengandung kadar amilosa rendah, seperti pati jagung yang telah digunakan untuk meningkatkan volume pada kue dan crumb softness. Pati ikatan silang digunakan dalam kombinasi dengan metode lain untuk modifikasi pati, seperti oksidasi, hidrolisis, eterifikasi, dan esterifikasi (monosubstituents), untuk memberikan gelatinisasi yang tepat, viskositas, dan tekstur untuk aplikasi makanan.

8.2.3 EsterifikasiPati ester adalah pati yang dimodifikasi dengan cara mengganti ikatan hidroksil dengan ikatan ester. Tingkat subtituen kelompok hidroksil sepanjang rantai pati dinyatakan sebagai derajat rata-rata subtitusi (DS). Tingkat rata-rata substituen adalah mol substituen per mol D-glukosa residu berulang (unit anhidroglukosa). Angka maksimum DS kemungkinan adalah 3,0 saat ketiga hidroksil tersebut diganti pada setiap unit glukosa sepanjang rantai pati. DS dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

Dimana W = % berat subtituen dan M = Molaritas subtituen.

Bahan kimia monoester organik dan anorganik pati yang disetujui oleh FDA untuk penggunaannya pada bahan bahan pangan yaitu anhidrida asetat, vinil asetat, anhidrida suksinat, 1-oktenil anhidrida suksinat, dan natrium tripolifosfat (Tabel 8.1). Pada pembahasan kali ini 3 jenis pati ester yang dikenal yaitu : Pati asetat dibuat dengan mereaksikan pati dengan anhidrida asetat Pati suksinat dan pati alkenil suksinat dibuat dengan mereaksikan pati dengan anhidrida suksinat dan alkenil diganti dengan anhidrida suksinat secara berturut-turut. Pati fosfat yang dihasilkan dari reaksi pati dengan tripolifosfat dan/atau trimetafosfat

8.2.3.1 Pati Asetat8.2.3.1.1 Reaksi KimiaAsetilasi pati di larutan suspensi oleh anhidrida asetat pada suasana basa digunakan secara komersial untuk memproduksi pati asetat dengan angka DS yang rendah. Dalam kondisi basa, pati secara tidak langsung bereaksi dengan anhidrida karboksilat. Pada awalnya pati alkali memiliki bentuk yang kompleks, kemudian bereaksi dengan anhidrida karboksilat membentuk ester pati dengan pelepasan ion karboksilat dan satu molekul air 15,17 (Persamaan 8.12). Selama proses asetilasi ada dua reaksi samping termasuk deasetilasi pati (Persamaan 8.13), dan pembentukan natrium asetat (oleh produk) (Persamaan 8.14).

8.2.3.1.2 Cara Pembuatan

Adonan pati disiapkan pada pH 8 dan 25 sampai 30C, ditambahkan perlahan-lahan asam anhidrida ke dalam adonan dengan mempertahankan pH 8 dan suhu 25 - 30C. Setelah penambahan reagen, campuran diaduk selama 20 - 30 menit, dan kemudian disesuaikan pada pH 6 - 7. Pati termodifikasi diisolasi dengan cara pencucian dan pengeringan. Jumlah anhidrida asetat sesuai standar yang diizinkan dalam modifikasi pati untuk makanan di AS bisa sampai 8% dari berat pati, yang menghasilkan pati asetat dengan kandungan gugus asetil kurang dari 2,5%, yang sesuai dengan angka DS 0,1.Natrium asetat yang terbentuk sebagai produk harus benar-benar dihilangkan melalui proses pencucian karena menyebabkan bau asetil di pada puding yang terbuat dari asetat pati ini.Pati modifikasi ganda dapat dibuat dengan penyilangan pertama dengan 0,1% fosforil klorida yang kemudian diasetilasi dengan 8% anhidrida asetat. Pati modifikasi ganda bisa juga dibuat dengan cara lain, yaitu dengan sedikit adipat / asetat anhidrida dikombinasi dengan anhidrida asetat.Tingkat ester organik pada pati dapat ditentukan dengan saponifikasi atau metode proton-NMR.

8.2.3.1.3 Sifat Fungsional Pati Asetat

Hasil pengamatan melalui mikroskop cahaya menunjukan granula pati dengan DS sampai dengan 0,5 tidak terdapat perbedaan dari pati asli. Difraksi sinar-X dari pati yang dimodifikasi menunjukkan reaksi terutama terjadi di daerah amorf yang lebih mudah diakses untuk reagen dan katalis. Granula asetat pati jagung yang mengandung 1,85% asetil dapat sepenuhnya terasetilasi kembali pada suhu 25C selama 4 jam pada pH 11. Granula pati yang kembali tersetilasi tersebut sangat mirip dengan granula pati asli.Suhu gelatinisasi pati asetat tercatat lebih rendah dibandingkan dengan pati asli. Sifat pasta dari pati jagung asli dan asetat ditunjukkan pada Gambar 8.3. Pada umumnya pati asetat jagung memiliki suhu 7C lebih rendah dari suhu gelatinisasi pati asli dan viskositas puncak sedikit lebih tinggi dari pati asli. Pada siklus pendinginan, viskositas normal pati asetat jagung lebih rendah, hal ini menunjukkan peningkatan stabilitas pada kondisi dingin. Penurunan viskositas normal pada pati asetat jagung pada saat pendinginan kemungkinan dikarenakan adanya asetat yang mengganggu ikatan molekul amilosa.Penurunan suhu gelatinisasi pada proses asetilasi sangat penting dalam kasus pati jagung berkadar amilosa tinggi. Pati yang mengandung 50% amilosa atau lebih lebih tidak tergelatinisasi dalam air mendidih, maka harus dipanaskan sampai dengan suhu 160C bertekanan untuk mencapai gelatinisasi. Asetilasi pada pati berkadar amilosa tinggi ke angka DS 0,1 - 0,2 akan menurunkan suhu gelatinisasi, Oleh karena itu, pati ini dapat menyebar dalam air mendidih. Gambar 8.3 menunjukkan pati asetat yang mengandung 66% amilosa (DS = 0.130) menunjukkan kurva pasta sebanding dengan pati asli.Pati yang mengandung 0,5 - 2,5% asetil biasanya akan meningkatkan stabilitas dan kejelasan lapisan dengan meningkatkan derajat pengembangan dan dispersi granula pati, hal tersebut itu juga akan mengurangi retrogradasi.

Gambar 8.3 Kurva RVA pasta dari pati jagung berkadar amilosa normal, pati jagung berkadar amilosa tinggi (66% amilosa) dan pati asetat jagung. (dari Liu et al., 1997)

Pati asetat biasanya kurang tahan terhadap pergerakan mekanis dan asam. Pati hasil penyilangan tahan terhadap viskositas breakdown dan kondisi asam tetapi menunjukkan berkurangnya kejelasan dan stabilitas penyimpanan pada suhu rendah. Dengan menggabungkan asetilasi dan penyilangan, baik stabilitas viskositas dan kejelasan dapat dicapai, serta stabilitas penyimpanan suhu rendah. Penyilangan juga akan memberi sifat tekstur yang diinginkan.Beberapa aplikasi pada makanan mungkin memerlukan konsentrasi viskositas pati yang tinggi dengan penanganan yang sesuai. Pati tersebut dapat dihasilkan melalui perlakuan asam atau oksidatif, untuk mengurangi ukuran molekul pati dan kemudian untuk menstabilkan pati dari proses asetilasi.

8.2.3.1.4 Penggunaan

Penyilangan pati asetat digunakan sebagai pengental dalam makanan panggang, makanan kaleng, makanan beku, dan makanan kering. Pati tersebut juga digunakan dalam pembuatan pie buah dan lapisan pie cream, tart, pelapisan salad, dan pembuatan saus. Pie buah beku, pie wadah, dan saus yang dibuat dari pati asetat dapat mempertahankan stabilitas di bawah kondisi penyimpanan suhu rendah. Penyilangan asetat tapioka dan pati jagung lunak memiliki stabilitas dan menambah sifat yang sangat baik, yang cocok dalam membuat makanan bayi.Sumber dan asal jenis pati asetat dikembangkan dalam tebal dan tipisnya media pengalengan untuk penetrasi panas yang lebih baik dan retensi rasa di pengalengan makanan. Pati asetat praglatisinisasi digunakan dalam campuran kering, saus instan, dan pelapisan pie.

8.2.3.2 Pati Suksinat dan Pati Alkenil Suksinat8.2.3.2.1 Pati Suksinat8.2.3.2.1.1 Pembuatan dan Reaksi KimiaPati suksinat adalah semi-ester yang dihasilkan oleh reaksi pati dengan anhidrida suksinat (Persamaan 8.15). Tingkat anhidrida suksinat yang diizinkan oleh US Food and Drug Administration dalam modifikasi pati untuk makanan tidak boleh melebihi 4%. DS pati suksinat yang rendah dapat dibuat dengan cara yang sama seperti pembuatan pati asetat. Suspensi pati disiapkan pada pH 8. Suksinat anhidrat ditambahkan perlahan-lahan ke dalam suspensi pati dengan mempertahankan pH. Akhirnya, pati diisolasi dengan cara pencucian dan pengeringan. DS yang tinggi pada pati suksinat dapat dibuat dalam asam asetat glasial yang mengandung natrium asetat pada suhu 100C atau menggunakan piridin sebagai medium.

8.2.3.2.1.2 Sifat fungsionalPati suksinat terdiri dari kelompok karboksilat bebas yang meningkatkan kekuatan daya ikat air dan kecenderungan untuk mengembang dalam air dingin. Kemampuan pengembangan dalam air dingin meningkat dengan tingkat yang lebih besar dari anhidrida suksinat. Kapasitas pengembangan dalam air dingin pada anhidrida suksinat sebesar 0, 2, dan 4% yaitu masing-masing 34 ml, 40 ml, dan 49 ml, yang ditentukan dengan mengukur volume pati dalam air yang lolos silinder.Terbentuknya suksinat hidrofilik di pati jagung meningkatkan viskositas secara signifikan. Hasil akhir pati suksinat menunjukkan viskositas stabilitas, dan kejelasan yang sangat baik. The Brabender viscoamylograph (Tabel 8.2) menunjukkan peningkatan viskositas pati jagung dihasilkan dari suksinat anhidrida : puncak viskositas dan peningkatan viskositas akhir, sedangkan suhu gelatinisasi menurun seiring dengan peningkatan DS 0,05 - 0,20.

Tabel 8.2 Karakteristik Pati Jagung suksinat pada pH netral menurut Brabender

Sumber : Bhandari dan Singhal, 2002

Gambar 8.4 (a) Pengaruh pH pada viskositas pati jagung dengan penambahan 3% anhidrida suksinat (5% padatan anhidrat) menurut Brabender. (b) Pengaruh natrium klorida pada pati jagung dengan penambahan 3% anhidrida suksinat (5% padatan anhidrat, pH = 6,5) menurut Brabender Amylograph. (Diadaptasi dari Trubiano, 1986.)

Viskositas tertinggi diperoleh pada pH netral. Puncak dan viskositas akhir berkurang jauh saat pH diturunkan 7 - 3 (Gambar. 8.4a). Karena pati suksinat merupakan polimer anionik, viskositas pati suksinat sangat dipengaruhi oleh kadar garam dalam larutan. Gambar 8.4(b) menunjukkan perbandingan viskositas pati jagung suksinat (penambahan 3% dari anhidrida suksinat) dalam air suling, masing-masing 0,5, dan 2% natrium klorida. Viskositas puncak yang sangat berkurang dengan adanya garam. Garam juga melindungi pati dari pengembangan yang menyebabkan peningkatan suhu gelatinisasi.Hasil akhir pati suksinat teksturnya agak lengket, hal tersebut tidak disarankan untuk aplikasinya pada makanan. Pati suksinat dengan penyilangan cahaya dapat memperbaiki tekstur akhir, serta memberikan ketahanan terhadap kerusakan pada temperatur tinggi.

8.2.3.2.1.3 Penggunaan

Pati suksinat biasa digunakan sebagai pengikat dan pengental dalam sup, makanan ringan, kaleng, dan makanan yang didinginkan, hal tersebut dikarenakan pati suksinat memiliki sifat yang diinginkan, seperti daya penebalan tinggi, stabil dalam pembekuan dan pencairan, dan suhu gelatinisasi yang rendah. Pati suksinat jagung juga biasa digunakan dalam bidang farmasi sebagai disintegran tablet ((bahan penghancur tablet jika terpapar di lingkungan berair).

8.2.3.2.2 Pati Alkenil Suksinat8.2.3.2.2.1 Pembuatan dan reaksi kimiaPati alkenil suksinat garam natrium, seperti oktenil dan decenyl, dibuat dengan melarutkan 100 bagian tepung dalam 150 bagian air yang mengandung 2 - 5 bagian natrium karbonat. Suspensi diaduk sambil perlahan-lahan ditambahkan 5 bagian dari decenyl suksinat anhidrida asam atau 0,1 -0,3 bagian dari oktenil anhidrida asam suksinat. Pengadukan dilanjutkan selama 14 jam untuk decenyl dan 12 jam untuk oktenil pada suhu kamar, pH disesuaikan menjadi 7,0 menggunakan asam klorida encer. Kemudian pati yang terbentuk disaring, dicuci, dan dikeringkan. Untuk garam aluminium, ester asam pati disuspensi kembali dalam 100 bagian air dengan pengadukan, dan 2% aluminium sulfat dilarutkan dalam suspensi pati dengan pengadukan berlanjut selama 4 jam pada suhu kamar. Pati derivatif kemudian disaring, dicuci, dan dikeringkan. 1-Octenylsuccinic anhidrida asam yang diizinkan untuk pati modifikasi pada makanan oleh US Food and Drug Administration yaitu maksimal 3%. Reaksi pati dengan 1-oktenil suksinat adalah sebagai berikut (Persamaan 8.16):

8.2.3.2.2.2 Sifat Fungsional

Pati natrium (1-oktenil) succinate secara nyata memberikan puncak lebih tinggi dan viskositas pasta suhu rendah sebanding dengan pati asli. Tabel 8.3 menunjukkan kenaikan yang besar pada granula pati akibat dari adanya 1-oktenil dalam kelompok suksinat pada amylograph. Kenaikan viskositas pasta pada saat pemanasan, pendiaman, dan pendinginan dipengaruhi oleh hidrokarbon dan karboksilat dari suksinat alkenil, yang menyebabkan saling tolak-menolak antara rantai polimer, maka mengakibatkan pengembangan pati yang lebih besar.

Tabel 8.3 Pengaruh 1-oktenil suksinat Kelompok Amylograph terhadap besar granula pati gandum

Sumber : Maningat, 1986

Pati alkenil suksinat mengandung gugus hidrofobik dan hidrofilik. Dalam sistem emulsi, molekul pati ini menunjukkan pertemuan permukaan air dari kelompok hidrofilik dan minyak dari kelompok hidrofobik dan membentuk lapisan yang sangat kuat antar permukaan minyak dan air, sehingga mengurangi kecenderungan untuk peleburan dan memisahkan di fase derivatif pati. Granula ini menyebar sehingga viskositas yang diinginkan dari kelompok hidrofobik dan hidrofilik seimbang telah digunakan dalam industri makanan untuk menstabilkan emulsi dan untuk menstabilkan rasa.Ketika granula pati alkenil suksinat direaksikan dengan ion logam polivalen, seperti aluminium sulfat, tidak akan larut dalam air. Garam aluminium pati 1-octenylsuccinate tidak larut bahkan setelah menyerap 30% kelembaban dari atmosfer.

8.2.3.2.2.3 Penggunaan

Pati alkenil suksinat yang digunakan dalam minuman non-alkohol sebagai penstabil rasa. Sifatnya yang larut dalam air dingin, turunan oktenil suksinat dengan viskositas rendah telah sangat berhasil digunakan untuk stabilisasi minuman berkarbonasi dalam menggantikan gum arab karena unggul dalam menstabilkan sifat-sifat mereka. Viskositas tinggi pati oktenil suksinat digunakan sebagai stabilisator dalam sistem minyak dengan viskositas tinggi, seperti salad dressing. Enkapsulasi zat yang tidak larut air, baik yang mudah menguap dan nonvolatile, adalah aplikasi lain dari pati alkenylsuccinate. Enkapsulasi adalah teknologi yang berkembang pesat dengan banyak aplikasi potensial termasuk di bidang industri farmasi dan makanan. Enkapsulasi merupakan sebuah proses, dimana partikel kecil pada material inti dikemas dalam sebuah dinding untuk membentuk kapsul. Metode enkapsulasi dikembangkan untuk melindungi komponen bioaktif (polifenol, mikronutrient, enzim, dan antioksidan), untuk melindungi dari lingkungan yang merugikan dan juga untuk mengontrol rilis pada target yang dituju (Ezhilarasi, 2012). aplikasi anti air, turunan pati alkenil dapat digunakan sebagai anticaking agen untuk formulasi makanan kering dan antisticking agen untuk buah-buahan kering.

8.2.3.3 Pati Fospat8.2.3.3.1 Pembuatan dan Reaksi KimiaAda dua langkah dalam pembuatan pati fosfat. Pati pertama disemprot atau direndam dengan larutan campuran natrium tripolifosfat dan natrium sulfat bersama dengan sedikit natrium trimetafosfat, kemudian dikeringkan pada 100C. Natrium hidroksida atau asam klorida digunakan untuk mengontrol pH awal. Pada langkah kedua, pati dipanggang pada suhu 130C, dicuci dengan air dan dikeringkan. Pati bereaksi dengan tripolifosfat pada pH 6 sampai 10 untuk menghasilkan pati monofosfat. Pada pH di atas 10, cross-linking terjadi dan pati fosfat dihasilkan. Pati bereaksi dengan campuran tripolifosfat / trimetafosfat pada pH 9,5; penyilangan pati oleh trimetafosfat terjadi dengan cepat pada pH > 9,5. Pati fosfat gandum yang dibuat dari reaksi dengan natrium tripolifosfat mengandung ester 6-fosfat dengan tingkat yang lebih rendah dan hampir sama ester 2- dan 3-fosfat. Tingkat residu fosfat dalam standar pangan untuk pati modifikasi tidak boleh melebihi 0,04% untuk natrium trimetafosfat dan 0,4% untuk natrium tripolifosfat. FDA di AS juga menetapkanmonosodium ortofosfat (tidak boleh melebihi 0,4% sebagai fosfor) dan fosfor oksiklorida (tidak boleh melebihi 0,1%) yang akan digunakan untuk pati modifikasi dalam standar pangan. Skema reaksi monoester fosfat pati dengan natrium tripolifosfat adalah sebagai berikut (Persamaan 8.17):

Sebuah metode untuk mengukur mono dan substitusi diester dalam produk DS rendah telah dikembangkan berdasarkan titik ekivalen dalam titrasi alkali. Pati monofosfat memiliki titik ekivalen 2 dalam kisaran pH 4 - 9, sedangkan, pati diester fosfat hanya memiliki titik ekivalen 1.

8.2.3.3.2 Sifat Fungsional

Sifat pati fosfat yang sangat polimer anionik, yang menghasilkan viskositas yang lebih tinggi, dispersi lebih jelas dan stabil dengan tekstur kohesif panjang dan ketahanan terhadap retrogradasi. Ketiga sifat tersebut bisa berubah. viskositas berkurang dengan adanya garam. Suhu gelatinisasi menurun seiring peningkatan substitusi, dan monoester menjadi mengembang dalam air dingin ketika DS meningkat menjadi 0,07. Dispersi pati fosfat memiliki stabilitas pembekuan dan pencairan lebih unggul dari modifikasi pati fosfat. Sifat pati yg lainnya yaitu emulsifikasi baik karena bersifat ionik.

8.2.3.3.3 Penggunaan

Pati fosfat digunakan dalam makanan sebagai stabilisator emulsi minyak sayur dalam air. Kombinasi pati fosfat, gum, dan propilen glikol telah digunakan sebagai penstabil emulsi cuka dan minyak sayur dalam air. Pati fosfat kering dicampur dengan gula dan agen penyedap dalam air dingin, yang ditambahkan ke dalam susu dingin untuk membentuk puding dengan tekstur halus dan lembut, serta kualitas makanan lebih unggul. Beberapa pati fosfat telah digunakan dalam roti untuk meningkatkan kualitas kue.

8.2.4. EterifikasiBerbeda dengan ikatan ester seperti pati asetat, yang cenderung bersifat deacetylate pada kondisi basa, ikatan eter lebih stabil walaupun pada pH tinggi. Eterifikasi menghasilkan pati dengan kestabilan viskositas yang sangat baik. Pati hidroksialkil, termasuk hidroksietil dan hidroksipropil, diproduksi sebagian besar untuk aplikasi industri. Pati hidroksietil sudah tidak lagi diijinkan sebagai bahan tambahan pangan langsung (Direct Food Additive), tetapi dapat digunakan sebagai bahan tambahan pangan tidak langsung (Indirect Food Additive), seperti bahan perekat pada kertas yang kontak langsung dengan pangan, sebaliknya pati hidroksipropil penggunaannya paling utama pada industri pangan. Jadi, pada bagian ini akan difokuskan pada pati hidroksipropil yang dihasilkan melalui reaksi propilen oksida dengan pati dalam keadaan basa.

8.2.4.1. Reaksi Kimia

Propilen oksida merupakan epoksi yang non-simetris dan merupakan molekul yang sangat reaktif karenan tegangan dari cincin dengan tiga anggota epoksi ini membentuk sudut 60o. Pembukaan dasar epoksida non-simetris, terjadi dengan cara penyerangan pada ujung sterik yang lebih sedikit terhalang epoksida untuk menghasilkan pati 2-hidroksipropil eter.Reaksi dari propilen oksida dengan pati dalam keadaan basa merupakan subtitusi nukleofilik bimolekular atau tipe SN2. Nukleofilik bereaksi dengan Oxiran melaui reaksi tipe SN2 untuk menghasilkan produk dengan cincin terbuka. Persamaan reaksi sebagai berikut (persamaan 8.18 dan 8.19):

Gugus-gugus hidroksipropil biasanya terletak pada posisi O ke-2 dalam unit-unit glukosa. Data NMR menunjukkan bahwa gugus-gugus hidroksipropil didistribusikan dengan perbandingan 7 : 2: 1 pada posisi O ke-2, O ke-3, dan O ke-6. Kemungkinan alasan mengapa reaktivitas HO ke-2 lebih tinggi dari HO ke-6 adalah karena keasaman relatif HO ke-2 lebih tinggi yang disebabkan karena gugus HO ke-2 dekat dengan anomerik pusat.

8.2.4.2. Cara Pembuatan

Berdasarkan pada tingkatan modifikasi, hidroksipropilasi pati ini melalui satu dari dua cara. Pada DS 0,25 , pati dibuat bubur (slurry) dalam NaOH encer (PH ~ 11,5). Natrium sulfat, 5 sampai 15 % (berdasarkan berat pati kering) ditambahkan untuk melindungi pati dari pembengkakan (mengembang). Propilen oksida ditambahkan sampai dengan 10% (berdasarkan berat pati kering). Campuran dipanaskan (45 50oC) dan diaduk selama 24 jam. setelah reaksi eterifikasi, biasanya dilakukan ikatan silang dengan fosforil klorida untuk menghasilkan hydroxypropyl distarch phosphate. Tanpa ikatan silang, turunan hidroksipropil dari pati membengkak berlebihan dan menghasilkan pasta yang berserat atau berserabut.Pembuatan pati hidroksipropil dengan DS yang tinggi, dilakukan dalam kondisi semi kering. Pertama-tama pati disemprot dengan NaOH encer sampai kelembabannya sekitar 20%, kemudian pati tersebut diaduk pada reaktor tertutup dengan gas propilen oksida sampai pada level maximum 25% (berdasarkan berat pati kering) (tabel 8.1). Setelah reaksi selesai, dalam 24 sampai dengan 36 jam, pati yang tinggi akan hidroksipropil diisolasi dengan cara pencucian yang khusus untuk mencegah gelatinisasi. Hasil akhirnya adalah pati yang mengembang dengan air dingin.Tingkatan hidroksipropilasi secara strategis ditentukan oleh NMR-Protein. Pati komersial yang food grade memiliki kadar hidroksipropil 3,3 sampai dengan 11,5% (DS 0,1 sampai 0,3).

8.2.4.3. Sifat-sifat Fungsional

Keberadaan gugus-gugus hidroksi propil telah mempengaruhi daya cerna enzim. Subtitusi pada kentang, jagung, jagung lilin, dan pati jagung amilosa tinggi dengan gugus hidroksipropil dapat menurunkan tingkat hidrolisis enzimatis pada pati mentah dan tergelatinisasi dengan cara meningkatkan DS. Gugus hidroksipropil pada rantai pati dapat meghalangi serangan enzimatik dan juga membuat ikatan disekitarnya tahan terhadap degradasi.Subtitusi gugus hidroksi propil pada rantai pati memecah struktur internal pada ikatan, sehingga mengurangi jumlah energi yang dibutuhkan untuk melarutkan pati di dalam air. Akibatnya, suhu pasting pati akan menurun dengan meningkatnya jumlah subtitusi hidroksipropil. Ketika DS mencapai tingkat tertentu, pati tersebut menjadi membengkak dalam air dingin.Gugus-gugus hidroksipropil mencegah retrodegradasi pada molekul pati. Gugus-gugus subtituen menghambat gelasi dan sineresis, dikarenakan memiliki hambatan sterik yang menghalangi pembentukkan sambungan dan helik ganda pada pati. Dengan demikian, larutan dari pati hidroksipropil menunjukkan peningkatan kejernihan, viskositas, stabilitas, stabilitas pada penyimpanan dingin, dan penurunan kecenderungan untuk retrodegradasi.Pada pati hidroksipropil biasanya memang dilakukan penyilangan ikatan untuk meningkatkan kestabilan viskositas pada suhu tinggi, pH rendah, mechanical shear, dan untuk mendapatkan tekstur yang diinginkan.

8.2.4.4. Aplikasi

Pati hidroksipropil secara luas digunakan pada produk pangan, dimana pati-pati ini meningkatkan stabilitas dan stabilitas pada proses thawing beku. Pati-pati ini biasanya dikombinasi dengan ikatan silang untuk menghasilkan viskositas, tekstur yang diinginkan, dan stabilitas pada saat proses dan penyimpanan. Pati hidroksipropil digunakan sebagai pengental pada pengisi pie buah, pudding, broth, saus, dan salad dressing. Pati tapioka hidroksipropil telah berhasil digunakan pada pudding beku. Pati high amilosa hidroksipropil menghasilkan edible film coating yang sangat baik untuk pangan.

8.2.5. KationisasiPati kationik merupakan turunan industri yang penting, dimana pati ini memberikan muatan ionik positif dengan cara memasukkan gugus amonium, amino, imino, sulfonium, atau fosfonium. Pati kationik digunakan pada industri kertas skala besar sebagai wet-end aditif, surface size, dan pelapis binder. Pati kationik mengandung amino tersier atau gugus amonium quartener yang merupakan turunan-turunan penting untuk komersial.Pati kationik dibuat dari reagen-reagen spesifik yang telah diizinkan oleh FDA yang dapat digunakan untuk membuat kertas atau papan kertas yang kontak dengan pangan. Reagen-reagen ini adalah 2-dietilaminoetil klorida, 2,3-(epoksipropil) trimetilamonium klorida, dan (4-klorobutena-2)-trietilamonium klorida.

8.2.5.1 Cara Pembuatan8.2.5.1.1. Pati Aminoalkil Eter TersierPati kationik dapat dibuat dengan bermacam-macam reagen dialkilaminoalkil klorida. Salah satu contohnya, campurkan pati dengan 2-dietilaminoetil klorida dalam air pada pH 10,5 sampai dengan 12,0 pada suhu 25 sampai dengan 50oC. Reaksi dalam keadaan basa, 2-dietilaminoetil klorida membentuk intermediat siklik etilenimonium (persamaan 8.20), yang merupakan molekul yang sangat reaktif dan mengalami serangan nukleofilik oleh komplek pati alkali, sehingga pati amino eter tersier menjadi basa bebas (persamaan 8.21). reaksi netralisasi dengan asam mengubah amina bebas menjadi garam kationik amonium tersier (persamaan 8.22). Selama reaksi, natrium sulfat dapat ditambahkan untuk mencegah pembengkakan pati. Pati kationik biasanya dianalisis dengan metode kjeldahl. Kandungan nitrogen dapat dipantau untuk mengukur sejauh mana proses kationisasi.

8.2.5.1.2. Pati Amonium Eter Quartener

2,3-epoxypropiltrimetilamonium klorida biasanya digunakan untuk menambahkan gugus amonium quartener pada molekul pati. Reagen dapat disimpan dalam air dalam bentuk klorohidrin (3-kloro-2-hidroksi-propiltrimetilamonium klorida) dan dengan cepat berubah kebentuk epoksida dengan menambahkan NaOH (persamaan 8.23 dan 8.24). Reaksi antara cairan klorohidrin dengan pati jagung telah diteliti; reaksi yang efisien berada pada perbandingan 84% 2,8 mol NaOH sebagai reagen, pada suhu 50oC selama 4 jam, dan 35%dari konsentrasi pati.

Amina tersier, terutama yang mengandung setidaknya 2 gugus metil, dapat bereaksi dengan epiklorohidrin untuk membentuk amonium quartener. Namun, sisa epiklorohidrin atau 1,3-dikloropropanol (by-product) harus dihilangkan dengan destilasi vakum atau ekstraksi dengan pelarut, karena mereka dapat berikatan silang dengan pati dalam keadaan basa dan mengurangi dispersibilitas dan kinerja pati kationik.Reagen non volatil amonium quartener digunakan pada reaksi panas kering pada pati. Efesiensi reaksi untuk membentuk epoksida yaitu komposisi reagen 50 sampai dengan 60% pada suhu 120 sampai dengan 150oC selama satu jam tanpa menggunakan katalis basa. Ketika katalis basa ditambahkan, 75 sampai dengan 100% efesiensi reaksi diperoleh pada 60 sampai dengan 80oC selama 1 sampai dengan 6 jam.

8.2.5.1.3. Pati Aminoetilat

Pati bereaksi dengan etilenimina untuk menghasilkan 2-aminoetil eter (persamaan 8.25) dalam keadaan kering atau larutan. Pada reaksi kering, pati kering atau semi kering dapat dicampur dengan gas etilenimina pada suhu 75 sampai dengan 120oC tanpa katalis, tetapi suhu dan tekanan pada reaksi harus dikontrol dengan hati-hati untuk mengurangi pembentukkan polietilenimina (by-product). Pada reaksi larutan, pati aminoetilat dapat diperoleh melalui perlakuan dengan komplek aziridin sulfur dioksida dalam pelarut inert, seperti karbon tetraklorida dan benzena, atau melalui reaksi dengan etilenimina dalam air dengan adanya alkilena oksida atau halida organik dan katalis basa. Turunan pati amino tersier menunjukkan reaksi yang lebih efisien dengan etilinimina dan meningkatkan kinerja sebagai wet-end aditif dalam pembuatan kertas.

8.2.5.1.4 . Pati Iminoalkil

Pati iminoalkil dapat dihasilkan melalui reaksi pati dengan sianamid atau dialkil sianamid pada pH 10 sampai dengan 12 (persamaan 8.26). Atom nitrogen imino membentuk garam ionik setelah pengasaman dengan asam, yang membuat pati kationik stabil terhadap hidrolisis. Granul pada produk cenderung berikatan silang dan pasta yang dimasak menebal seiring dengan waktu, sedangkan penambahan garam fosfat atau alumunium sulfat akan menstabilkan pasta. Mengatur reaksi pati pada pH 1,0 , dilanjutkan dengan gelatinisasi dan drum drying dapat digunakan untuk menghasilkan pati kationik sianamid yang stabil pada kondisi penyimpanan.

8.2.5.1.5. Pati Kationik Dialdehida

Pati kationik dialdehida didapatkan melalui reaksi pati dialdehida yang disubtitusi dengan senyawa hidrazin atau hidrazid yang mengandung pati amino tersier atau gugus amonium quartener melalui pengasaman secara berkala. Reaksi pati dialdehida dengan betain hidrazid hidroklorida adalah sebagai berikut (persamaan 8.27) :

DAFTAR PUSTAKA

Xie, S.X., Liu, Q., dan Cui, S.W. 2005. Starch Modification and Application, dalam S.W. Cui (ed.). Food Carbohydrates : Chemistry, Physical Properties, and Applications, h.358. Taylor & Francis Group, USA.