Industri Fruktosa dan Glukosa dengan Proses Hidrolisis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  . Sirup Glukosa

Sirup glukosa (Glucose syrup) didefinisikan sebagai cairan jernih dan kental yang mengandung D-glukosa, maltose, dan polimer D-glukosa yang diperoleh dari hidrolisis pati. Bahan baku untuk pembuatan sirup glukosa adalah pati, misalnya tapioka, sagu, pati jagung, dan pati umbi-umbian. Proses hidrolisis pati menjadi sirup glukosa dapat menggunakan katalis enzim, asam, atau gabungan keduanya.

Glukosa banyak digunakan sebagai bahan baku industri makanan dan minuman, serta industri farmasi. Hal ini didasari oleh beberapa kelebihan sirup glukosa dibandingkan sukrosa diantaranya sirup glukosa tidak mengkristal seperti halnya sukrosa jika dilakukan pemasakan pada suhu tinggi, inti kristal tidak terbentuk sampai larutan sirup glukosa mencapai kejenuhan 75%.

Permasalahan pada industri glukosa saat ini adalah kontinuitas penyediaan bahan baku dan fluktuasi harga bahan baku. Pada pembuatan produk es krim, glukosa dapat meningkatkan kehalusan tekstur dan menekan titik beku dan untuk kue dapat menjaga kue tetap segar dalam waktu lama dan mengurangi keretakan. Untuk permen, glukosa lebih disenangi karena dapat mencegah kerusakan mikrobiologis, dan memperbaiki tekstur.

1.2.Sirup Fruktosa

Sirup fruktosa dibuat dari glukosa melalui proses isomerisasi menggunakan enzim glukosa isomerase. Proses perubahan tersebut disebut “enzymatic glucose-isomerization”. Karena enzim tersebut reversibel artinya dapat mengkatalis ke aksi bolak-balik maka produk akhir selalu merupakan campuran dari glukosa maupun fruktosa. Sirup fruktosa memiliki tingkat kemanisan 2,5 kali lebih besar dibandingkan dengan sirup glukosa dan 1,4-1,8 kali lebih tinggi dari gula sukrosa. Di samping itu, sirup fruktosa memiliki indeks glikemik lebih rendah (32+2) dibandingkan dengan glukosa (138+4), sedangkan sukrosa memiliki indeks glikemik sebesar (87+2).

1.3.Kegunaan Produk

Pada saat ini sirup glukosa (glucose syrup) banyak digunakan dalam industri makanan, seperti penyedap rasa, pembuatan monosodium glutamat, High Boiled Sweet, Caramels, Toffee, Fondants Creams, Gums, Jelies, Pastilles, Marsh mallow, Nougat, Frozen Dessert, Dried Glucose Syrup, Maltodextrins (Dried Starch Hydrolisates), Soup sauce mixes, Coffee whitener, topping, dessert powders, plefillings, sugar confectionery, Dextrose Monohydrate (D Glucose) dan lain-lain.

Sirup fruktosa dapat digunakan sebagai pemanis bagi penderita diabetes. Sirup fruktosa akan terasa lebih manis jika dalam keadaan dingin. Berdasarkan keunggulan sirup fruktosa ini maka sirup fruktosa juga dimanfaatkan untuk produk minuman ringan (softdrink), jelly, sirup, selai, cocktail, dan masih banyak lagi.

1.4.Gula-Gula Karbohidrat

            Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hydrogen dan oksigen yang banyak terdapat di alam, dengan rumus empiris CH₂O. Karbohidrat merupakan sumber energy yang paling utama dalam tubuh makhluk hidup. Karbohidrat juga memiliki kegunaan yang luas dalam bidang industri misalnya kertas, fermentasi, makanan dan minuman, dsb.

Pada umumnya gula karbohidrat dibagi menjadi 3 kelompok:

1.      Monosakarida

2.      Disakarida

3.      Polisakarida

1.4.1.      Monosakarida

Monosakarida adalah gula tunggal seperti glukosa, fruktosa, dan dekstrosa yang mempunyai rumus yang sama yaitu C₆H₁₂O₆. Glukosa disebut juga gula anggur atau dekstrosa karena mempunyai sifat memutar bidang polarisasi ke kanan (+). Fruktosa mempunyai sifat kebalikannya yaitu dapat memutar bidang polarisasi ke kiri (−) . Monosakarida tidak dapat dipecah lagi walaupun dengan larutan asam yang amat encer. Glukosa dan fruktosa pada prakteknya disebut gula reduksi.

a.       Glukosa

Glukosa dipergunakan dalam industri makanan dan minuman, terutama dalam industri permen, selai dan pembuatan buah kaleng. Kemajuan dalam konversi enzim dapat menghasilkan glukosa dengan kadar dekstrosa 95%, kadar dekstrosa lebih tinggi dapat diperoleh dengan menggunakan substrat yang lebih rendah, tetapi ada batas ekonomisnya.

Kadar dekstrosa juga bisa berkurang oleh adanya trans-glukosa karena enzim yang digunakan tidak murni. Dosis enzim yang tinggi dan waktu konversi yang terlalu panjang mengakibatkan polimerisasi membentuk maltosa yang dapat juga terbentuk karena konversi non ideal.

Pada suhu 60^oC kelarutan dekstrosa sama dengan sukrosa. Pada suhu dibawah 60^oC kelarutan sukrosa lebih tinggi dibanding dekstroksa, sebaliknya pada suhu di atas 60^oC kelarutan dekstrosa lebih tinggi. Suhu transisi dekstrosa adalah pada suhu 50^oC, pada suhu di bawah ini monohidrat glukosa membentuk fase padat.

Dekstrosa tidak mudah mengkristal seperti sukrosa. Inti kristal tidak terbentuk sampai larutan dekstrosa mencapai kejenuhan 75%. Tetapi pada suhu tinggi sirup glukosa dapat mengkristal.

b.      Fruktosa

Fruktosa nama lain dari levulosa adalah monosakarida sederhana yang banyak ditemukan dalam bahan makanan yang larut dalam air. Madu, buah2an, dan beberapa umbi-umbian mengandung  sukrosa yang didalamnya mengandung fruktosa dalam jumlah besar. sukrosa adalah disakarida hasil dari kondensasi antara glukosa dan fruktosa. Fruktosa padat dan HFCS sering dianggap produk yang sama. Fruktosa padat seringkali diproduksi dari sirup jagung kaya fruktosa yang benar-benar monosakarida. HFCS, sebenarnya adalah gabungan dari sejumlah fruktosa dan glukosa. Fruktosa adalah 6-karbon polihidroksi keton yamg merupakan isomer dari glukosa yang memiliki rumus molekul sama tetapi memiliki struktur yang berbeda, yang dinamakan D-fruktopiranosa.

Salah satu alasan utama fruktosa digunakan secara komersial dalam industri makanan dan minuman adalah selain harganya murah juga karena memiliki tingkat kemanisan yang tinggi. Fruktosa merupakan  yang termanis dala semua karbohidrat. Tingkat kemanisan fruktosa 1,73 kali tingkat kemanisan sukrosa. Tingkat kemanisan beberapa gula dan pemanis :

Tingkat kemanisan fruktosa lebih tinggi dibandingkan dengan sukrosa atau dekstrosa dan sensasi rasa mencapai tingkat tertinggi dibandingkan dengan sukrosa dan menurun lebih cepat dibandingkan dengan sukrosa. Fruktosa banyak digunakan juga sebagai penambah rasa.

1.4.2.      Disakarida

Disakarida tersusun dari gabungan 2 buah gula tunggal. Yang terpenting adalah sukrosa atau disebut gula tebu. Secara kimiawi sukrosa juga disebut gula bit. Disakarida adalah bentuk polisakarida yang paling sederhana dengan rumus C₁₂H₂₂O₁₁.

Bagian sebelah kiri molekul berasal dari glukosa (terbentuk cincin piranosa), bagian sebelah kanan berasal dari fruktosa (terbentuk cincin furanosa).

1.4.3.      Polisakarida

Polisakarida tersusun dari banyak molekul gula tunggal. Contoh polisakarida adalah selulosa (C₁₂H₂₂O₁₁) dan pati (C₆H₁₀O₅)₈. Molekul selulosa tersusun lebih dari 1000 molekul glukosa yang satu sama lain dihubungkan dengan oksigen. Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan utama yang dihasilkan tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga menjadikan pati sebagai sumber energy yang penting. Pati tersusun dari dua macam karbohidrat yaitu amilosa dan amilopektin dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat keras sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa memberikan warna ungu pekat pada tes iodine sedangkan amilopektin tidak bereaksi.

1.4.4.      Amilosa

Hidrolisis lengkap amilosa hanya menghasilkan D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan maltose sebagai satu-satunya disakarida. Disimpulkan bahwa amilosa adalah polimer linear dari -D-Glukosa. Perbedaan  amilosa dan selulosa adalah ikatan glikosidanya,  dalam selulosa,  dalam amilosa. Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida itu.

Terdapat 250 satuan glukosa atau lebih per molekul amilosa. Banyaknya satuan bergantung spesies hewan atau tumbuhan itu.

1.4.5.      Amilopektin

Suatu polisakarida yang jauh lebih besar daripada amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Seperti rantai pada amilosa, rantai utama dari amilopektin mengandung 1,4- -D-Glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopektin bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk tiap-tiap25 satuan glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6- -Glukosa.

Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-Glukosa. Namun hidrolisis tak lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltose dan iso maltose, yang kedua ini berasal dari percabangan 1,6 campuran oligosakarida yang diperoleh dari hidrolisis parsial amilopektin, yang biasa dirujuk sebagai dekstrin, digunakan untuk membuat lem, pasta, dan kanji tekstil.

1.4.6.      Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin. Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat 1,4-  dengan percabangan-percabangan (1,6- ). Beda antara glikogen dan amilopektin ialah glikogen lebih bercabang dari amilopektin.

Posted in: teknik kimia