BERBAGAI MACAM BENTUK GRANULA PATI

Menurut Radley (1976), fungsionalitas pati pada produk pangan ataupun

nonpangan tergantung dari sifat fisik pati. Sifat fisik pati tersebut dipengaruhi oleh

dua komponen utama dalam pati yaitu amilosa dan amilopektin. Menurut Matz

(1992), tingkat pengembangan dan tekstur dari makanan ringan (snack)

dipengaruhi oleh rasio dari amilosa dan amilopektin. Menurut Balagopalan et al.

(1988), tekstur pada produk berbahan dasar pati diperoleh dari hasil perubahan

pati selama dan setelah pemasakan. Beberapa faktor yang mempengaruhi tekstur

produk antara lain gelatinisasi, daya kembang, viskositas, dan retrogradasi. Faktor

pH pada pati juga dapat mempengaruhi mutu produk berbahan dasar pati.

Menurut Taggart (2004), asam dapat mengganggu ikatan hidrogen yang terdapat

dalam pati, sehingga menyebabkan granula pati lebih mudah untuk mengembang.

Amilosa

Pati adalah karbohidrat yang merupakan polimer glukosa yang terdiri dari

amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan bagian polimer dengan ikatan α-

(1,4) dari unit glukosa, yang membentuk rantai lurus, yang umumnya dikatakan

sebagai linier dari pati. Meskipun sebenarnya amilase dihidrolisa dengan β-

amilase pada beberapa jenis pati tidak diperoleh hasil hidrolisis yang sempurna, β-

amilase menghidrolisis amilosa menjadi unit-unit residu glukosa dengan memutus

ikatan α-(1,4) dari ujung non pereduksi rantai amilosa menghasilkan maltosa

(Hee-Joung An, 2005).

Suatu karakteristik dari amilosa dalam suatu larutan adalah kecenderungan

membentuk koil yang sangat panjang dan fleksibel yang selalu bergerak

melingkar. Struktur ini mendasari terjadinya interaksi iodamilosa membentuk

warna biru. Dalam masakan, amilosa memberikan efek keras bagi pati (Hee-Joung

An, 2005). Struktur rantai amilosa cenderung membentuk rantai yang linear.

Amilopektin

Amilopektin seperti amilosa juga mempunyai ikatan α-(1,4) pada rantai

lurusnya, serta ikatan β-(1,6) pada titik percabangannya. Struktur rantai

amilopektin cenderung membentuk rantai yang bercabang. Ikatan percabangan

tersebut berjumlah sekitar 4–5 % dari seluruh lkatan yang ada pada amilopektin

(Ann-Charlotte Eliasson, 2004). Biasanya amilopektin mengandung 1000 atau

lebih unit molekul glukosa untuk setiap rantai. Berat molekul amilopektin glukosa

untuk setiap rantai bervariasi tergantung pada sumbernya. Amilopektin pada pati

umbi-umbian mengandung sejumlah kecil ester fosfat yang terikat pada atom

karbon ke 6 dari cincin glukosa (Koswara, 2006).

Amilopektin dan amilosa mempunyai sifat fisik yang berbeda. Amilosa

lebih mudah larut dalam air dibandingkan amilopektin. Bila amilosa direaksikan

dengan larutan iod akan membentuk warna biru tua, sedangkan amilopektin akan

membentuk warna merah (Greenwood dkk., 1979).

Berikut ini adalah berbagai tabel tentang sumber pati, perbedaan bentuk

granula pati, serta sifat-sifat fisik dan kimianya.

Tabel 1. Gambar sifat fisik dan kimia berbagai jenis pati

Jenis Pati Bentuk

Granula

Ukuran

Granula

(μm)

Kandungan (rasio) Suhu

gelatinisasi

(0C)

amilosa amilopektin

Arrowroot Oval 10.05±0.32 19 81 72.7-75.9

Oats - - 27 73 56-62

Sorghum – 21-34 66-79 69-75

Gandum Elips 2-35 25 75 52-85

Sagu Elips agak

terpotong

20-60 27-23 73 -

Ubi Jalar Poligonal 16-25 18 82 88.5

Kentang Bundar 15-100 24 76 58-65

Pati jagung Polygonal 5-25 26 74 62-80

Sumber : Belitz dan Grosch (1999)

Pati

Suhu

Gelatinisasi

Koffer (oC)

Suhu

Pemastaan

Brabender

(oC)

“Peak”

Viskositas

Brabender

(BU)

Daya

Pembengkakan

pada 95 oC

(BU)

Jagung 62-67-72 75-80 700 24

Kentang 56-63-68 60-65 3000 1153

Gandum 58-61-64 80-85 200 21

Tapioka 59-64-69 65-70 1200 71

Sumber : Beynum dan Roels, 1985

Dari gambar II-9 tentang sketsa granula pati dari berbagai sumber pati

dapat diketahui bahwa gambar tersebut adalah berbagai macam jenis granula pati

dari keluarga serealia dan umbi-umbian. Gambar pertama adalah granula pati

jagung (Zea mays) kemudian kentang (Solanum tuberosum L.), beras (Oryza

sativa), sagu (Metroxylon sp.), tapioka (Manihot Utillisima) dan yang terakhir

adalah gambar granula pati pada gandum (Triticum sp.). Berbagai jenis bentuk

granula pati itu memiliki ukuran kerapatan dan ciri-ciri fisik lainnya yang akan

membedakan sifat masing-masing famili serealia dan umbi-umbian itu sendiri.

Kali ini akan diuraikan beberapa jenis granula pati itu dilihat dari ukuran, bentuk

granula dan kerapatannya sehingga mempunyai sifat yang berbeda-beda.

1. JAGUNG (Zea mays)

Biji jagung mengandung pati 54,1-71,7%, sedangkan kandungan gulanya

2,6-12,0%. Karbohidrat pada jagung sebagian besar merupakan komponen pati,

sedangkan komponen lainnya adalah pentosan, serat kasar, dekstrin,sukrosa, dan

gula pereduksi.Bentuk dan ukuran granula pati jagung dipengaruhi oleh sifat

biokimia dari khloroplas atau amyloplasnya. Sifat birefringence adalah sifat

granula pati yang dapat merefleksi cahaya terpolarisasi sehingga di bawah

mikroskop polarisasi membentuk bidang berwarna biru dan kuning.

Pati jagung mempunyai ukuran granula yang cukup besar dan tidak

homogen yaitu 1-7μm untuk yang kecil dan 15-20 μm untuk yang besar. Granula

besar berbentuk oval polyhedral dengan diameter 6-30 μm. Granula pati yang

lebih kecil akan memperlihatkan ketahanan yang lebih kecil terhadap perlakuan

panas dan air dibanding granula yang besar. Pengamatan dengan DSC pada

berbagai ukuran granula memperlihatkan nilai entalpi dan kisaran suhu

gelatinisasi yang lebih rendah dari ukuran granula yang lebih besar (Singh et al.

2005).

Dibanding sumber pati lain, jagung mempunyai beragam jenis pati, mulai

dari amilopektin rendah sampai tinggi. Jagung dapat digolongkan menjadi empat

jenis berdasarkan sifat patinya, yaitu jenis normal mengandung 74- 76%

amilopektin dan 24-26% amilosa, jenis waxy mengandung 99% amilopektin, jenis

amilomaize mengandung 20% amilopektin atau 40-70% amilosa, dan jagung

manis mengandung sejumlah sukrosa di samping pati. Jagung normal

mengandung 15,3-25,1% amilosa, jagung jenis waxy hampir tidak beramilosa,

jagung amilomize mengandung 42,6-67,8% amilosa, jagung manis mengandung

22,8% amilosa.

Tabel 1. Kandungan amilosa, daya pengembangan, dan nisbah kelarutan air.

Pati jagung Amilosa (%) Daya absorpsi (g/g)

(oC)

Kelarutan (%)

(oC)

Jagung normal 15,3-25,1 14,9-17,9 (90) 12,5-20,3 (90)

Waxy 0 30,2 (90) 10,5 (90)

Amilomize 42,6-67,8 6,3 (95) 12,4 (95)

Jagung manis 22,8 7,8 (90) 6,3 (90)

Sumber: Singh et al. (2005)

Kadar amilosa yang tinggi akan menurunkan daya absorbsi dan kelarutan.

Pada amilomaize dengan kadar amilosa 42,6-67,8%, daya absorsi dan daya larut

berturut-turut 6,3 (g/g)(oC) dan 12,4%. Jika jumlah air dalam sistem dibatasi maka

amilosa tidak dapat meninggalkan granula. Nisbah penyerapan air dan minyak

juga dipengaruhi oleh serat yang mudah menyerap air.

2. KENTANG (Solanum tuberosum L.)

Kentang adalah tanaman dari suku Solanaceae yang memiliki umbi

batang yang dapat dimakan dan disebut "kentang" pula. Umbi kentang sekarang

telah menjadi salah satu makanan pokok penting di Eropa walaupun pada awalnya

didatangkan dari Amerika Selatan. Pati kentang adalah pati yang diekstrak dari

kentang. Untuk mengekstrak pati, kenatng dilumatkan sehingga butiran pati yang

terlepas dari sel-sel. Pati tersebut kemudian dibersihkan dan dikeringkan menjadi

bubuk. Pati kentang adalah jenis pati yang telah dimurnikan, mengandung jumlah

protein dan lemak yang minimum. Hal ini membuat bubuknya menjadi warna

putih bersih. Pati yang telah dimasak memiliki ciri khas rasa netral, kejernihan

yang tinggi, kekuatan mengikat yang tinggi, tekstur baik dan kecenderungan

minim terjadinya busa atau perubahan warna menjadi kuning pada larutan

tersebut.

Adapun sifat fisik kimia pati kentang adalah sebagai berikut :

ukuran granula 12-100 µm

rasio amilosa/amilopektin adalah 23% amilosa dan 77% amilopektin

bentuk granula bundar

Kristanilitas 25%

Suhu gelatinisasi 58-66oC

Granula pati kentang adalah yang terbesar ukurannya di antara pati – pati

komersial, yaitu antara 5 – 100 μm. Bentuknya kentang adalah bulat telur,

granulanya mempunyai hilum terletak di dekat ujung. Granula ini juga

menunjukkan keberadaan striasi.

Suhu gelatinisasi tergantung juga pada konsentrasi pati. Makin kental

larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu kekentalan

tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun. Konsentrasi terbaik untuk

membuat larutan gel adalah konsentrasi 20%, makin tinggi konsentrasinya gel

yang terbentuk makin kurang kental dan setelah beberapa saat viskositasnya akan

turun. Tiap jenis pati memiliki suhu gelatinisasi yang berbeda-beda antara lain:

jagung 620-700C, beras 680-780C, gandum 54,50-640C, kentang 580-660C, dan

tapioca 520-640C.

3. BERAS (Oryza sativa)

Kata "beras" mengacu pada bagian butir padi (gabah) yang telah dipisah

dari sekam. Sekam secara anatomi disebut 'palea' (bagian yang ditutupi) dan

'lemma' (bagian yang menutupi). Pada salah satu tahap pemrosesan hasil panen

padi, gabah ditumbuk dengan lesung atau digiling sehingga bagian luarnya (kulit

gabah) terlepas dari isinya. Bagian isi inilah, yang berwarna putih, kemerahan,

ungu, atau bahkan hitam, yang disebut beras.

Sebagaimana bulir serealia lain, bagian terbesar beras didominasi oleh pati

(sekitar 80-85%). Beras juga mengandung protein, vitamin (terutama pada bagian

aleuron), mineral, dan air. Pati beras tersusun dari dua polimer karbohidrat, yaitu

amilosa (pati dengan struktur tidak bercabang) dan amilopektin (pati dengan

struktur bercabang dan cenderung bersifat lengket). Perbandingan komposisi

kedua golongan pati ini sangat menentukan warna (transparan atau tidak) dan

tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera). Ketan hampir sepenuhnya

didominasi oleh amilopektin sehingga sangat lekat, sementara beras pera memiliki

kandungan amilosa melebihi 20% yang membuat butiran nasinya terpencar-

pencar (tidak berlekatan) dan keras (Winarno, 1992). Granula pati beras berbentuk

segi banyak, dengan berkecenderungan membentuk kelompok – kelompok. Beras

memiliki warna yang berbeda-beda, hal ini disebabkan oleh adanya perbedaan gen

yang mengatur warna aleuron, warna endospermia, dan komposisi pati pada

endospermia.

Beras merupakan tanaman yang secara intensif dibudidayakan oleh petani.

Di samping itu, lebih dari seratus varietas padi telah berhasil dirakit oleh para

pemulianya dalam satu dekade terakhir ini. Varietas-varietas tersebut memiliki

sifat agronomis maupun kualitas rasa nasi yang sangat beragam sesuai dengan

kondisi alam dan preferensi masyarakat Indonesia (Suprihatnoet al. 2010). Sifat

nasi sangat ditentukan oleh kadar amilosa beras. Berdasarkan kadar amilosa, beras

dikelompokkan menjadi: (a) beras ketan dengan kadar amilosa <10%, (b) beras

beramilosa rendah dengan kadar 10-20%, (c) beras beramilosa sedang dengan

kadar 20-25% dan (d) beras beramilosa tinggi dengan kadar >25%(Indrasari et al.

2008). Makin tinggi kadar amilosa makin pera tekstur nasinya.

4. SAGU (Metroxylon sp.)

Sagu adalah tepung yang diperoleh dari batang pohon sagu atau rumbia

(Metroxylon sago Rottb). Pohon sagu pada umumnya banyak dijumpai di kawasan

Asia Tenggara dan Asia Pasifik serta ditanam secara luas di berbagai negara

seperti Malaysia, Indonesia, Papua Nugini, dan daerah tropis Amerika

(Wikipedia,2007).

Pati sagu merupakan hasil ekstraksi empulur pohon sagu (Metroxylon sp)

yang sudah tua (berumur 8-16) tahun. Komponen terbesar yang terkandung dalam

sagu adalah pati. Pati sagu tersusun atas dua fraksi penting yaitu amilosa yang

merupakan fraksi linier dan amilopektin yang merupakan fraksi cabang.

Kandungan amilopektin pati sagu adalah 73%± 3 (Ahmad and Williams,

1998).  Pati sagu memiliki karakteristik seperti yang dijelaskan Ahmad and

Williams (1998) yaitu berbentuk elips memiliki ukuran granula rata-rata 30 µm

(20-60 µm) , kadar amilosa 27%± 3 dan kadar amilopektin 73%, suhu

gelatinisasi pati rata-rata 700C (60-720C), entalpy gelatinisasi 15-17 J/g, dan

termasuk tipe C pada pola X-ray difraction. Sifat pati tidak larut dalam air, namun

bila suspensi pati dipanaskan akan terjadi gelatinisasi setelah mencapai suhu

tertentu (suhu gelatinasi). Hal ini disebabkan oleh pemanasan energi kinetik

molekul-molekul air yang menjadi lebih kuat dari pada daya tarik- menarik antara

molekul pati dalam ganula, sehingga air dapat masuk kedalam pati tersebut dan

pati akan membengkak(mengembang). Granula pati dapat membengkak luar biasa

dan pecah sehingga tidak dapat kembali pada kondisi semula.

Adapun sifat fisikimia pati sagu adalah sebagai berikut :

Bentuk granula elips agak terpotong

Ukuran granula 20-60 µm

Rasio amilosa 27% dan amilopektin 73%.

Suhu gelatinisasi 52-64oC

Entalpy gelatinisasi 15-17 J/g.

Termasuk tipe C pada pola X-ray difraction

Granula pati sagu memiliki bentuk yang bervariasi dari bulat, lonjong

(oval) hingga berbentuk oval terpotong. Khusus bentuk oval terpotong, diduga

bukan merupakan bentuk alami, tetapi lebih disebabkan karena rusaknya granula

akibat proses pengecilan ukuran empulur sagu dalam proses ekstraksi pati. Hal ini

ditunjukkan pada pengamatan mikroskopis, dimana ketika dilakukan pemanasan

granula dengan bentuk oval terpotong langsung mengalami amylose leaching.

Ukuran granula pati sagu berkisar antara 5-62,5 μm.

5. TAPIOKA (Manihot Utillisima)

Singkong merupakan tanaman perdu yang berasal dari Amerika Selatan

dengan lembah sungai Amazon sebagai tempat penyebarannya (Odigboh, 1983

dalam Chan 1983). Bagian dari ubi singkong yang dapat dimakan mencapai 80-

90%. Bentuknya dapat berupa silinder, kerucut, atau oval (Wankhede, Satwadhar,

dan Sawate, 1998 dalam Salunkhe dan Kadam, 1998). Panjang ubi berkisar 15

hingga 100 cm dan diameternya 3 hingga 15 cm. Bobot ubi kayu berkisar

beberapa ratus gram hingga 15 kg. Tanaman singkong umumnya menghasilkan

sekitar 5-10 ubi (Rubatzky dan Yamaguchi, 1995).

Menurut Moorthy (2004), granula tepung tapioka menunjukan variasi

yang besar yaitu sekitar 5-40 μm dengan bentuk bulat dan oval. Febriyanti (1990)

mendapati ukuran granula pati dari beberapa varietas tepung singkong berada

pada kisaran 3-25 μm. Rata-rata ukuran granula tepung tapioka dalam penelititan

ini menunjukan nilai yang tidak berbeda dengan studi terdahulu, yaitu sekitar 3-40

μm. Sriroth et al., (1999) melaporkan bahwa ukuran granula pati dari singkong

yaitu sekitar 8-22 μm, dengan rata-rata ukuran granula yaitu 15 μm (14 bulan

masa panen) dan 12 μm (16 bulan masa panen). Perbedaan ukuran granula dapat

dipengaruhi oleh kondisi dan waktu panen singkong.

Granula pati tapioka berbentuk bulat dan bulat seperti terpotong pada salah

satu sisi membentuk seperti drum ketel. Ukuran granula pati tapioka sekitar 4 – 5

μm, banyak granula – granula menunjukkan keberadaan hilum di bagian

tengahnya. Pati singkong atau tapioka memiliki suhu gelatinisasi yang sangat

rendah, lebih rendah dari pati umbi-umbian yang lain maupun pati sereal.

Menurut Grace (1977), kadar pati tepung tapioka sekitar 85%. Sementara

itu, Abera dan Rakshit (2003) melaporkan jumlah kadar pati dari tiga varietas

singkong (CMR, KU50, dan R5) yang diolah dengan cara yang berbeda

(penggilingan basah dan penggilingan kering) yaitu sekitar 96-98%. Proses

penggilingan kering pada pembuatan tepung tapioka dapat menghilangkan kadar

pati sebesar 13-20%. Selain itu, kadar pati juga dapat berkurang karena partikel-

partikel pati yang berukuran kecil ikut terbuang bersama partikel serat halus

selama proses pencucian pati.

Menurut Moorthy (2004), kadar amilosa tepung tapioka berada pada

kisaran 20-27% mirip dengan pati tanaman lain, sedangkan kadar amilosa pada

singkong sekitar 18-25%. Variasi kadar amilosa tergantung dari varietas

singkong. Sementara itu, menurut Pomeranz (1991), kadar amilosa tepung tapioka

yaitu sekitar 17%.

Pati singkong mengandung 83% amilopektin yang mengakibatkan pasta

yang terbentuk menjadi bening dan kecil kemungkinan untuk terjadi retrogradasi

(Friedman, 1950; Gliksman, 1969 dikutip Odigboh, 1983 dalam Chan, 1983).

Menurut Murphy (2000) dalam Phillips dan Williams (2000), ukuran granula pati

singkong 4-35 μm, berbentuk oval, kerucut dengan bagian atas terpotong, dan

seperti kettle drum. Suhu gelatinisasi pada 62-73°C, sedangkan suhu

pembentukan pasta pada 63°C.

Ketela pohon (Manihot Utillisima) mempunyai kemampuan untuk

membentuk gel melalui proses pemanasan (90°C atau lebih) sebagai akibat

pecahnya struktur amilosa dan amilopektin. Dengan terbentuknya gel ini, ketela

mampu menjebak udara dan air bebas. Pemecahan ikatan amilosa dan

amolopektin akan menyebabkan terjadinya perubahan lebih lanjut seperti

peningkatan molekul air sehingga terjadi penggelembungan molekul, pelelehan

kristal, dan terjadi peningkatan viskositas (M.J. Deman, 1993).

Menurut Pomeranz (1991), suhu gelatinisasi tapioka berkisar antara 52-

64°C. Kadar air pada tapioka sekitar 10-12%. Perbedaan kadar air sampel dapat

dipengaruhi oleh proses pengolahan, khususnya pada saat pengeringan. Pada

industri rumah tangga, biasanya pengeringan dilakukan secara tradisional yaitu

dengan penjemuran di bawah sinar matahari, sedangkan pada industri besar,

pengeringan biasanya dilakukan dengan menggunakan alat pengering (dryer).

Menurut Meyer (1960) dalam Mulyandari (1992), derajat putih sangat

dipengaruhi oleh proses ekstraksi pati. Secara umum partikel-partikel tapioka

mempunyai tingkat keputihan sebesar 94.5%. Sasaki dan Matsuki (1998) dalam Li

dan Yeh (2001) melaporkan bahwa proporsi yang tinggi pada rantai cabang

amilopektin berkontribusi dalam peningkatan nilai swelling. Sasaki dan Matsuki

(1998) dalam Li dan Yeh (2001) juga melaporkan bahwa terdapat korelasi negatif

antara swelling power dengan kadar amilosa. Hal ini terjadi karena amilosa dapat

membentuk kompleks dengan lipida dalam pati, sehingga dapat menghambat

swelling. Menurut Pomeranz (1991), kelarutan pati akan meningkat dengan

meningkatnya suhu, dan kecepatan peningkatan kelarutan adalah khas untuk tiap

pati.

6. GANDUM (Triticum sp.)

Gandum adalah sekelompok tanaman serealia dari suku padi-padian yang

kaya akan karbohidrat. Gandum biasanya digunakan untuk memproduksi tepung

terigu, pakan ternak, ataupun difermentasi untuk menghasilkan alkohol. Pati

gandum adalah zat tepung yang diperoleh dari biji gandum, yang digelatin pada

suhu pemanasan yang rendah ketika memberntuk pasta masak yang lembut dan

bertekstur halus. akhirnya akan menghasilkan gel yang lunak, lembut dan

berwarna putih susu.

Adapun sifat fisikimia tepung gandum adalah sebagai berikut :

Bentuk granula elips.

Ukuran granula 2-35 µm.

Rasio amilosa 25% dan amilopektin 75%

Kristalinitas 36%.

Suhu gelatinisasi 53-65oC

Granula pati gandum tampak pipih, bulat, dan lonjong, dengan

kecenderungan mengelompok menjadi dua macam ukuran, yaitu yang kecil

berukuran 2 – 10 μm, dan yang besar antara 20 – 35 μm. Ukuran granula patinya

berkisar 2-35 mikron dan suhu gelatinisasi nya pada suhu 52-640C. Granula –

granula pati gandum yang sudah mengalami gelatinisasi, tampak kempes karena

sebagian besar penyusun terutama amilosa telah lepas keluar.

Granula pati gandum cenderung berkelompok dengan berbagai ukuran.

Ukuran normalnya adalah18 µm, granula yang lebih besar berukuran rata-rata 24

µm dan granula yang lebih kecil berukuran 7-8 µm, secara umum berkisar 2-35

µm. Bentuk granula pati gandum adalah bulat (lonjong) cenderung berbentuk

ellips. Rasio kadar amilosa dan amilopektinnyaadalah 1:3. Dengan kadar amilosa

sebesar 25% dan kadar amilopektin sebesar 75%. 

Tepung terigu memiliki kandungan pati sebesar 65-70%, protein 8-13%,

lemak 0,8-1,5% serta abu dan air masing-masing 0,3-0,6% dan 13-15,5%. Di

antara komponen tersebut yang erat kaitannya dengan sifat khas mie adalah

proteinnya yaitu prolamin (gliadin) dan glutelin (glutenin) yang digolongkan

sebagai protein pembentuk gluten (Kent Jones dan Amas, 1967). Tepung terigu

kaya akan kandungan protein. Protein tepung terigu memiliki struktur yang unik.

Seperti yang disebutkan dalam Desrosier (1988), bila tepung terigu dicampur

dengan air dalam perbandingan tertentu, maka protein akan membentuk suatu

massa atau adonan koloidal yang plastis yang dapat menahan gas dan akan

membentuk suatu struktur spons bila dipanggang.Karakteristik tepung terigu ini,

yang memungkinkan pembuatan roti tawar yang lunak tidak dijumpai dalam butir

serealia lain.