Pengambilan Glukosa

PROSIDING
SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004
ISSN : 1411 - 4216
PENGAMBILAN GLUKOSA DARI TEPUNG BIJI NANGKA
DENGAN CARA HIDROLISIS ENZIMATIK KECAMBAH JAGUNG
Siti Jamilatun, Yanti Sumiyati dan Ryan Nur Handayani
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta
Jl. Prof. Dr. Soepomo, Janturan, Yogyakarta, Telp.(0274) 379418/381523, Fax (0274)381523
Intisari
Glukosa merupakan salah satu monosakarida yang tidak dapat lagi dipecah menjadi senyawa lebih
sederhana, dan untuk mendapatkannya dapat dilakukan dengan reaksi hidrolisis pada tepung biji nangka
secara enzimatik maupun non enzimatik. Hidrolisis enzimatik menggunakan enzim sebagai katalisator,
sedangkan hidrolisis non enzimatik menggunakan pelarut contohnya HCl.
Pengambilan glukosa selain dapat menambah pengetahuan tentang cara pengambilan glukosa
dengan reaksi enzimatik ,juga diharapkan dapat memenuhi kebutuhan kalori dan meningkatkan
kesejahteraan rakyat. Hidrolisis tepung biji nangka dengan cara enzymatis untuk mengambil glukosa ini
dilakukan secara batch dengan variasi waktu dan perbandingan pereaksi.
Dari hasil penelitian didapatkan, kondisi operasi yang optimal yaitu waktu reaksi enzimatik selama
20 jam dengan perbandingan pereaksi yaitu berat kecambah jagung : tepung biji nangka adalah 2:4, maka
akan didapatkan % glukosa yaitu sebesar 45,97%.
Kata kunci: glukosa;hidrolisis;enzimatis
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Indonesia terletak di daerah tropis yang memiliki kekayaan alam berupa tanaman dengan keragaman
hayati yang sangat luas, salah satu diantaranya adalah tanaman nangka. Saat ini bagian dari tanaman nangka
yang dimanfaatkan sebagai bahan makanan hanya buahnya sedangkan bijinya lebih banyak dibuang. Biji
nangka merupakan salah satu sumber amilum. Amilum biji nangka mengandung amilosa 16,23% dan
amilopiktin 83,72% (Daud,A.,1986).
Glukosa banyak digunakan dalam teknologi, seperti misalnya penghambat kristalisasi, dalam
industri fermentasi, dalam pasta gigi, dalam kembang gula, kimia, es krim, dll. Dalam farmasi digunakan
untuk menyimpan darah, sebagai makanan yang dimasukkan secara oral, enema, injeksi subkutan dan
intravena. Juga digunakan sebagai pengganti laktosa (Brotosisworo,1978).
Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari kemungkinan pengambilan glukosa dari tepung biji
nangka dengan hidrolisis secara enzimatik dari kecambah jagung dan juga mempelajari hubungan % glukosa
yang terbentuk terhadap variabel-variabel proses yang ditinjau yaitu waktu reaksi dan perbandingan pereaksi
antara kecambah jagung dengan tepung biji nangka.
Landasan Teori
Glukosa adalah gula yang biasanya diperoleh dengan hidrolisis dari pati. Biji nangka dapat diambil
glukosanya dengan cara hidrolisis enzimatik maupun non enzimatik. Penelitian ini menggunakan cara
hidrolisis enzimatik dengan kecambah jagung. Enzim yang bekerja pada percobaan ini yaitu α-amilase yang
diperoleh dari jagung yang telah dikecambahkan. Sebelum jagung berkecamabah enzim yang bekerja yaitu
enzim β-amilase tetapi setelah jagung mulai berkecambah maka enzim yang aktif yaitu enzim α-amilase.
Enzim ini menghidrolisis amilopektin menjadi oligosakarida yang mengandung 2-6 satuan glukosa.
Campuran amilosa dan amilopektin akan dihidrolisis menjadi campuran dekstrin, maltosa, glukosa dan
oligosakarida (Winarno,2002).
Reaksi hidrolisis enzimatik:
enzim
( C6H10O5 )m
+
m H 2O
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
m C6H12O6
F-12-1
Proses reaksi hidrolisis enzimatik dari pati dimulai yaitu, hidrasi dari pati dengan menggiling biji
nangka dan merendamnya dalam air, gelatinasi dengan merebusnya dan selanjutnya proses hidrolisis
enzimatik sampai menjadi glukosa.
Hipotesa
Tepung biji nangka mengandung karbohidrat yang cukup tinggi, apabila dihidrolisis akan
menghasilkan glukosa, dan yang berpengaruh terhadap proses hidrolisis diantaranya adalah waktu dan
perbandingan pereaksi. Dengan semakin bertambahnya waktu dan perbandingan pereaksi maka glukosa yang
didapatkan semakin besar.
METODOLOGI PENELITIAN
Bahan
Biji nangka dan jagung diperoleh dari Pasar Beringharjo.
Larutan NaOH 10%, larutan HCl 25%, Larutan KI 20%, larutan H2SO4 4N, larutan Na Thiosulfat 0,1N,
Indikator Amilum, Larutan Fehling A + B dan Aquades diperoleh dari Laboratorium Teknik Kimia
Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta.
Alat
Rangkaian alat hidrolisis dapat dilihat pada gambar 1.
Hidrolisis
A
B
C
F
F
Analisis
G
E
D
E
Keterangan :
A = Kecambah jagung yang sudah diblender
B = Tepung biji nangka yang sudah ditanak
C = Aquades
D = Gelas beker
E = Adonan antara bubur kecambah dan bubur biji nangka
F = Kapas sebagai penutup
G = sirup glukosa
Gambar 1. Proses Hidrolisis Enzimatik Kecambah Jagung
Jalannya penelitian
Percobaan dilakukan dengan mencampur antara biji nangka yang telah dibuat tepung dan dimasak
sebanyak 18 gr, dengan jagung yang dikecambahkan selama 4 hari dan telah diblender sebanyak 12 gr .
Kemudian campuran diaduk rata, ditambah air sebanyak 50 ml kemudian dipindahkan dalam beker gelas.
Selanjutnya beker gelas ditutup dengan kapas dan biarkan sampai reaksi enzimatik terjadi. Percobaan
dilakukan dengan variasi waktu dan perbandingan pereaksi.
Analisa Hasil
Analisa kualitatif. Masukkan kurang lebih 3 ml sirup yang dihasilkan ke dalam larutan fehling.
Lalu dipanaskan dengan api bebas. Maka akan terjadi warna semula biru berubah menjadi warna cokelat
pada pemanasan hingga 70oC dan warna biru akan muncul kembali jika didinginkan. Hal ini terjadi karena
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
F-12 -2
mengalami reaksi pencokelatan (Browning reaktan) atau karamelisasi yaitu terjadi hanya pada bahan yang
mengandung karbohidrat.
Analisa Kuantitatif. Diambil sebanyak 10 ml sirup yang tjadi dalam labu takar 100 ml. Netralkan
larutan tersebut dngan NaOH 10% , kemudian tambahkan aquades sampai tanda. Diambil 5 ml masukkan ke
dalam Erlenmeyer 250 ml tambahkan 10 ml Fehling A, 10 ml Fehling B dan 5 ml Aquades. Campuran
dididihkan dengan kompor listrik selama 2 menit, lalu didinginkan dengan cepat dalam air.Tambahkan 10 ml
larutan KI 10 % dan 15 ml larutan H2SO4 4N. Campuran tersebut dititrasi menggunakan NaThiosulfat 0.1 N
dengan indikator amilium. Titrasi ini digunakan untuk masing-masing percobaan 2 kali.
Percobaan`Blanko.Masukkan 10 ml larutan fehling A dan 10 ml fehling B tambahkan 30 ml
aquades, didihkan selama 2 menit kemudian dinginkan dengan cepat dalam air. Tambahkan 10 ml larutan KI
20% dan 15 ml H2SO4 4N. Titrasi dengan larutan NaThiosulfat 0,1 N Amilum, titrasi dilakukan 2 kali.
Dengan diketahui selisih titrasi sampel dan blanko, maka banyaknya glukosa dalam 5 ml sampel dapat
diketahui dari tabel Luff Schoorl.. Data hasil percobaan kadar glukosa terambil pada tepung biji nangka
setelah hidrolisis untuk variasi waktu reaksi, dan perbandingan pereaksi disajikan dalam bentuk tabel, grafik
dan persamaan (Groggins,1958).
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Pengaruh waktu reaksi
Pengaruh waktu reaksi terhadap besarnya % glukosa terambil yang dicapai setelah hidrolisis
disajikan dalam tabel I.
Tabel I. Pengaruh waktu reaksi (x) terhadap % glukosa (Y)
( berat tepung biji nangka : 18 gr ; berat kecambah jagung 16 gr dan perb. Pereaksi 2 : 3 )
Waktu, jam(x)
Y(%)
5
33,07
10
37,60
15
41,07
20
43,50
25
29,80
30
21,83
30
35
5 0 .0
4 5 .0
% G lu k o s a
4 0 .0
3 5 .0
3 0 .0
2 5 .0
2 0 .0
1 5 .0
1 0 .0
5 .0
0 .0
0
5
10
15
20
25
W a k t u r e a k s i , ja m ( x )
Gambar 2. Hubungan antara waktu reaksi(x) dengan % glukosa(Y)
Dari gambar 2 dapat dinyatakan bahwa untuk perbandingan pereaksi tetap, semakin lama waktu
reaksi enzimatik, semakin besar % glukosa yang diperoleh. Hal ini terbukti pada waktu reaksi 5 – 20 jam %
glukosa yang dihasilkan akan semakin tinggi, hal ini disebabkan oleh masih adanya kemampuan α-amilase
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
F-12 -3
dalam mengubah pati menjadi glukosa. Tetapi pada waktu reaksi berjalan dari 20–30 jam, % glukosa
semakin menurun. Hal ini disebabkan oleh kemampuan enzim α-amilase untuk mengubah pati menjadi
glukosa semakin menurun dan dapat memungkinkan glukosa pecah menjadi alkohol dan selanjutnya menjadi
asam asetat, ini terbukti dengan adanya (timbulnya) gas dan rasa asam karena mengalami pembusukan.
Jadi dapat disimpulkan bahwa waktu reaksi enzimatik selama 20 jam adalah waktu yang paling
baik. Hubungan antara lamanya waktu reaksi enzimatik (x) dengan % glukosa (Y) yang dihasilkan, didekati
dengan persamaan :
Y = -0,0937x2 + 2,8385x + 20,332
.
Persamaan diatas berlaku untuk waktu reaksi enzimatik 5 – 30 jam, ralat rata-ratanya sebesar 3,25 %.
Pengaruh perbandingan pereaksi
Variasi perbandingan pereaksi dilakukan untuk mengetahui pengaruh perbandingan pereaksi (z)
terhadap % glukosa (Y) yang dihasilkan setelah hidrolisis, dapat dilihat pada Tabel II.
Tabel II. Pengaruh perbandingan pereaksi (z) terhadap % glukosa (Y)
( waktu reaksi 20 jam; suhu 30oC )
Perb. Pereaksi (z)
% glukosa (Y)
2:2
33,07
2:3
43,50
2:4
45,97
2:5
37,60
Dari table II diatas dapat dibuat grafik pada gambar 3
perbandingan pereaksi (z) dengan % glukosa (Y).
2:6
30,63
2:7
27,05
yang menunjukan hubungan antara
50
45
40
% G lu k o s a
35
30
25
20
15
10
5
0
2 :0 1
2 :0 2
2 :0 3
2 :0 3
2 :0 4
2 :0 5
2 :0 6
2 :0 6
2 :0 7
P e r b a n d in g a n P e r e a k s i( z )
Gambar 3. Hubungan antara perbandingan pereaksi (z) terhadap % glukosa (Y)
Dari gambar 3, hubungan antara perbandingan pereaksi dengan % hasil glukosa terlihat bahwa
semakin besar perbandingan pereaksi yang digunakan maka % glukosa yang diperoleh semakin besar pula.
Hal ini disebabkan karena kecambah jagung yang digunakan adalah besarnya tetap. Sebenarnya dengan
semakin banyak tepung biji nangka yang digunakan tentunya memungkinkan semakin besar pula % glukosa
yang didapat. Pada saat perbandingan 2:2 - 2:4 menunjukkan kenaikan % hasil glukosa, hal ini disebabkan
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
F-12 -4
karena kontak antara kecambah jagung dan tepung biji nangka masih berjalan dengan baik sehingga
kemampuan kecambah jagung sebagai enzim yang menguraikan pati dalam tepung biji nangka cukup besar.
Sedangkan pada saat perbandingan 2:5 – 2:7 menunjukkan penurunan hasil, hal ini disebabkan
karena kontak antara kecambah jagung dengan tepung biji nangka yang terjadi berjalan kurang baik karena
bila tepung biji nangka yang digunakan terlalu banyak maka kemampuan enzim α-amilase dalam kecambah
jagung untuk menguraikan pati menjadi glukosa akan semakin menurun.
Jadi dapat disimpulkan bahwa perbandingan pereaksi yang optimal pada waktu hidrolisis selama 20
jam yaitu 2:4 , dengan kadar glukosa yang terbentuk sebesar 45,97%.
Hubungan antara perbandingan kecambah jagung dengan tepung biji nangka (z) dengan % hasil
glukosa yang dihasilkan (Y) didekati dengan persamaan :
Y = -4E+06z2 + 687165z -29527
Persamaan di atas berlaku untuk perbandingan kecambah jagung 2:2 – 2:7. Ralat rata-ratanya
sebesar 9,93%.
KESIMPULAN
1.
2.
Dari hasil penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :.
Pengambilan glukosa dari tepung biji nangka dapat dilakukan dengan cara hidrolisis dengan
menggunakan katalisator enzim α-amilase dari kecambah jagung, % glukosa terambil dipengaruhi oleh
waktu hidrolisis dan perbandingan pereaksi antara tepung biji nangka dengan kecambah jagung .
Dari hasil penelitian diperoleh kondisi reaksi hidrolisis yang relatif baik adalah pada perbandingan 2:4
antara tepung biji nangka dengan kecambah jagung, volume aquades yang digunakan 50 ml dan suhu
reaksi 30oC dan waktu hidrolisis 20 jam dengan kadar glukosa yang terbentuk sebesar 45,97%.
Daftar Notasi
x = lamanya waktu reaksi enzimatik ( jam )
Y = % glukosa yang dihasilkan
z = perbandingan kecambah jagung dengan tepung biji nangka
DAFTAR PUSTAKA
Brotosisworo, S., 1978, “ Obat Hayati Golongan Karbohidrat ”, Fakultas Farmasi UGM, Yogyakarta.
Daud, A., 1986, “ Nangka Mini “, Hal. 8-12, Penerbit CV. Yasaguna, Jakarta.
DeMan, M., 1997, ” Kimia Makanan “, Edisi kedua, Hal. 455 – 456, Penerbit ITB, Bandung.
Groggins, P.H., 1958, “ Unit Processes in Organik Synthesis “, 5-ed, pp. 778 – 779, Mc. Graw Hill
Kogakusha, Tokyo.
Slamet, S., Bambang, H., dan Suhardi, 1984, “ Analisa Bahan Makanan dan Pertanian ”, Penerbit ITB,
Bandung.
Said, E.G., 1987, “ Bioindustri Penerapan Teknologi Fermentasi “, Hal. 279 – 280, PT. Mediatama Sarana
Perkasa, Jakarta.
Winarno, F.G., 2002, “ Kimia Pangan dan Gizi “, Hal. 28-33, Penerbit PT. Gramedia Pustaka Utama,
Jakarta.
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG
F-12 -5