BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. Karbohidrat

1. Definisi karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh

penduduk dunia, khususnya bagi penduduk negara yang sedang berkembang

karena karbohidrat merupakan sumber kalori yang murah. Jumlah kalori yang

dapat dihasilkan oleh 1 gram karbohidrat adalah 4 Kal (kkal). Selain itu,

beberapa golongan karbohidrat menghasilkan serat-serat yang berguna bagi

pencernaan.

Karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan

karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain.

Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketosis,

pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna

untuk membantu metabolisme lemak dan protein. Dalam tubuh manusia

karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol

lemak. Tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang

dimakan sehari-hari, terutama bahan makanan yang berasal dari tumbuh-

tumbuhan (Winarno, FG, 2004).

2. Jenis Karbohidrat

Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi monosakarida,

disakarida, serta polisakarida.

a. Monosakarida

Monosakarida adalah suatu molekul yang dapat terdiri dari lima atau

enam atom C. Monosakarida yang mengandung 6 karbon disebut heksosa,

misalnya glukosa (dekstrosa atau gula anggur), fruktosa (levulosa atau gula

buah), dan galaktosa. Sedangkan monosakarida yang mengandung 5 karbon

disebut pentosa, misalnya xilosa, arabinosa dan ribosa. Monosakarida tidak

terhidrolisis menjadi gula yang lebih sederhana lagi, tetapi monosakarida

merupakan hasil hidrolisis dari jenis karbihidrat yang lain. Kebanyakan gula

sederhana (monosakarida) adalah merupakan polisakarida aldehida yang

disebut aldosa dan polisakarida keton yang disebut ketosa. Dengan

penggabungan pengertian-pengertian ini kita mendapatkan nama-nama

seperti aldo pentosa (CH2OH(CHOH)3CHO). Monosakarida adalah senyawa

tak berwarna dan kebanyakan mempunyai rasa manis dan berbentuk kristal.

b. Disakarida

Disakarida adalah senyawa yang berisi dua gula sederhana yang

dihubungkan oleh pembentukan asetal antara gugus aldehida atau gugus

keton dengan gugus hidroksil. Disakarida mempunyai sifat larut dalam air,

sedikit larut dalam alkohol dan praktis tak larut dalam eter dan pelarut

organik non-polar. Disakarida terhidrolisis menghasilkan dua molekul

monosakarida (mungkin dapat sama atau berbeda), misal sukrosa (sakarosa

atau gula tebu) terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa terdiri dari

molekul glukosa dan galaktosa.

c. Polisakarida

Polisakarida adalah ikatan dari beberapa gula sederhana yang

dihubungkan dalam ikatan glikosida. Oligosakarida merupakan polisakarida

yang sederhana dimana mengandung beberapa satuan gula, namun demikian

antara oligosakarida dan polisakarida tak ada batas yang tegas. Polisakarida

meliputi pati, selulosa dan dekstrin, merupakan substan yang amorph

sebagian besar tak larut dalam air dan tak berasa mempunyai perumusan

(C6H10O5)n.H2O atau (C5H8O4)n.H2O, dimana n sangat besar. Bila

polisakarida dihirolisis diperoleh gula-gula C6- atau C5-. Gula tebu (sukrosa)

bila dihirolisis menghasilkan dua gugus C6, glukosa dan fruktosa.

(C12H22O11) + H2O + Asam → CHO(CHOH)4CH2OH + CH2OH-C-(CHOH)3-CH2OH sukrosa glukosa fruktosa

(Sastrohamidjojo, H, 2005)

O//

B. Pati

Pati adalah polisakarida yang terdapat dalam semua tanaman terutama dalam

jagung, kentang, biji-bijian, ubi akar, dan padi atau gandum. Pati bila dipanaskan

dengan air, akan terbentuk larutan koloidal. Dalam pati terdapat dua bagian. Bagian

yang larut dalam air disebut amilosa (10-20%), yang mempunyai berat molekul

antara 50.000 – 200.000, bila ditambah iodium akan memberikan warna biru. Bagian

yang lain yaitu yang tak larut dalam air, disebut amilopektin (80-90%) yang

mempunyai berat molekul antara 70.000 – 106, dengan iodium memberikan warna

ungu hingga merah. Kedua bagian tersebut mempunyai rumus empiris (C6H10O5).

Baik amilosa maupun amilopektin, bila dihidrolisis menunjukkan adanya sifat-sifat

karbonil, dan tersusun atas satuan-satuan maltosa (Sastrohamidjoyo, H, 2005).

Perbedaan antara amilopektin dan amilosa tidak saja dalam berat molekulnya,

tetapi juga dalam kenyataan bahwa dalam amilosa satuan-satuan gula dihubungkan

dengan ikatan 1,4 glukosida, sedangkan dalam amilopektin ikatannya pada 1,6

glukosida atau dengan perkataan lain atom C1 dari satu gula dihubungkan dengan

atom C6 dari satuan gula berikutnya.

Bila pati yang terdapat dalam sel dihidrolisis oleh enzim maka pati akan pecah

menjadi bagian yang lebih kecil yang disebut dekstrin, hingga diperoleh dimmer

maltosa. Salah satu polisakarida yang terdapat dalam tanaman disebut inulin, yang

mempunyai rumus molekul sama dengan pati, tetapi mempunyai berat molekul kira-

kira 5.000 dengan iodium akan memberikan warna kuning pucat. Inulin bila

dihidrolisis akan memberikan warna kuning berat dan akan menghasilkan fruktosa

dan sejumlah kecil dari glukosa. Karbohidrat yang disimpan dalam binatang adalah

dalam bentuk glikogen, mempunyai berat molekul kira-kira 2.000 dan memberikan

warna merah dengan iodium dan bila dihidrolisis glikogen menghasilkan glukosa

(Sastroamidjoyo,H, 2005).

C. Onggok

Onggok merupakan limbah atau hasil samping proses pembuatan tapioka ubi

kayu. Ketersediaan terus meningkat dengan meningkatnya produksi tapioka. Hal ini

diindikasikan dengan semakin luas areal penanaman dan produksi ubi kayu. Karena

kandungan proteinnya rendah (kurang dari 5%) limbah tersebut belum dimanfaatkan

orang. Namun dengan teknik fermentasi kandungan proteinnya dapat ditingkatkan.

Onggok dalam keadaan kering mengandung 0,01% asam sianida, sedangkan

kandungan zat gizinya adalah 3,6% protein kasar, 2,19% serat kasar, 0,033% lemak

kasar, 0,01% kalsium dan 0,033% phospor, dan sisanya karbohidrat (Ikawati, 2006).

Dari hasil analisis kimia, ternyata onggok yang difermentasi memiliki

kandungan nilai gizi yang lebih baik. Demikian pula kandungan abu, kalsium, dan

phospor pada produk onggok terfenmentasi lebih tinggi dari onggoknya, sedang

kandungan serat kasar dan lemak pada onggok yang difermentasi dan yang tanpa

difermentasi tidak berbeda nyata. Bila dilihat dari nilai energinya ternyata perlakuan

onggok terfermentasi dan tanpa terfermentasi tidaklah berbeda jauh, yakni berturut-

turut 3926 dan 3945 kkal/kg (Dewi, 2007).

D. Proses Hidrolisis Onggok

1. Definisi Hidrolisis

Hidrolisis adalah proses pemisahan zat dari senyawa kompleks menjadi

senyawa sederhana dengan bantuan air. Proses hidrolisis pati dengan asam

ditemukan pertama kali oleh Kirchoff pada tahun 1812, namun produksi secara

komersial baru terlaksana pada tahun 1850. Pada proses ini, sejumlah pati

diasamkan sekitar pH 2 dipanasi memakai uap di dalam suatu tangki bertekanan

yang disebut konverter sampai suhu 120-1400C. Derajat konversi yang diperoleh

bergantung pada konsentrasi asam, waktu konversi, suhu dan tekanan selama

reaksi. Karena hidrolisis asam sepenuhnya terlaksana secara acak, dan sebagian

gula yang dihasilkannya berupa gula pereduksi, maka pengukuran kandungan

gula pereduksi tersebut dapat dijadikan alat pengontrol kualitas hasil. Pada

hidrolisis yang sempurna, dimana pati seluruhnya dikonversikan menjadi

dekstrosa, derajat konversi dinyatakan dengan Desktrosa Ekuivalen (DE) dari

larutan tersebut diberi indeks 100, pati yang sama sekali belum terhidrolisis

memiliki DE = 0 (Winarno, FG, 2004).

2. Jenis Asam

Jenis asam yang digunakan pada hidrolisis onggok antara lain:

a. Asam sulfat

Mempunyai rumus H2SO4 dengan berat molekul 98,07, merupakan asam

mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua kepekatan. Asam

sulfat mempunyai banyak kegunaan, misalnya dalam reaksi kimia dan pada

produksi baja, memproses bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air

limbah dan penampisan minyak. Asam sulfat merupakan agen pengering

yang baik, dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan

kering.

b. Asam oksalat

Adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus H2C2O42H2O dengan nama

sistematis asam etanadionat. Asam dikarboksilat ini digambarkan dengan

rumus HOOC – COOH. Merupakan asam organik yang relatif kuat yaitu

10.000 kali lebih kuat dari asam asetat. Dianionnya oksalat dikenal juga

sebagai agen pereduktor. Banyak ion logam yang membentuk endapan,

tidak larut dengan asam oksalat, contohnya kalsium oksalat (CaC2O4).

c. Asam klorida

Asam klorida p.a mengandung tidak kurang dari 35,5% dan tidak lebih lebih

dari 38,8% HCl. Asam klorida mempunyai rumus molekul HCl dengan

berat molekul 36,46 dan merupakan asam mineral yang kuat. Dalam bentuk

cair (larutan), merupakan larutan tidak berwarna, berasap, bau merangsang.

Jika larutan diencerkan dengan 2 bagian air, asap dam bau hilang.

3. Proses Hidrolisis

Hidrolisis dengan menggunakan asam klorida akan menghasilkan pati

yang strukturnya lebih renggang, sehingga air lebih mudah menguap pada waktu

pengeringan. Struktur pati yang agak rapat akan lebih tinggi daya ikat airnya,

selain itu terjadi pemutusan ikatan hidrogen pada rantai linier dan berkurangnya

daerah amorf yang mudah dimasuki air. Cara ini dilakukan suspense pati dalam

air dipanaskan dalam suhu gelatinasi air.

Suhu awal gelatinasi adalah saat terjadinya pembekuan granula pati.

Sewaktu suhu dinaikkan suspensi pati dihidrolisis dengan penambahan asam

encer. Selama pemanasan granula pati akan mengembang. Pada proses

pengembangan granula akan terjadi penekanan antar granula, sehingga

viskositas pati akan naik. Hidrolisis dihentikan setelah dicapai kekentalan yang

diinginkan. Pati yang termodifikasi asam dibuat dengan mengontrol hidrolisis

pati dengan asam dalam suatu suspense. Konversi berlangsung pada suhu 500 C

di bawah suhu gelatinasi pati. Prinsipnya adalah memotong ikatan (alfa) -1,4-

glukosida dan (alfa)-1,6-glukosida dari amilopektin sehingga ukuran pati

menjadi lebih kecil (Winarno, FG, 2004).

E. Fermentasi

1. Definisi fermentasi

Fermentasi adalah proses perubahan senyawa-senyawa kompleks dari

bahan menjadi senyawa sederhana dengan disertai bau yang spesifik atau khusus,

oleh aktivitas mikroba halofilik. Sedangkan pengertian lain dari fermentasi adalah

proses penguraian gula menjadi alkohol dan karbondioksida yang disebabkan oleh

aktivitas sel-sel khamir yang tumbuh dan berkembang baik dengan cairan

(Gumbira said, E, 1987).

Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab

fermentasi pada substrat yang sesuai. Terjadinya fermentasi ini dapat

menyebabkan perubahan bahan pangan, sehingga akibat dari pemecahan

kandungan bahan pangan tersebut, misalnya aroma alkohol dan asam pada

peuyeum (tape). Cara pengawetan pangan dengan proses fermentasi adalah

memperbanyak jumlah mikroba dan membiakkan metabolisme dalam makanan

(Winarno, FG, 2004).

2. Perubahan yang terjadi selama fermentasi

Pada mulanya yang disebut fermentasi adalah pemecahan gula menjadi

alkohol dan CO2. Namun, banyak proses yang disebut fermentasi tidak selalu

menggunakan substrat gula tapi menghasilkan alkohol serta CO2 (Winarno, FG,

2004).

Klasifikasi karbohidrat terdiri dari monosakarida, disakarida, dan

polisakarida. Bahan-bahan yang mengandung monosakarida langsung dapat

difermentasi, akan tetapi disakarida, pati ataupun karbohidrat komplek harus

dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen sederhana, yaitu monosakarida

baru setelah itu bisa difermentasi.

Sukrosa pada bahan mula-mula dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa

oleh enzim invertase, kemudian oleh aktivitas beberapa enzim, glukosa dan

fruktosa ini akan diubah menjadi alkohol. Reaksi pemecahan gula menjadi

alkohol adalah sebagai berikut :

CHO – (CHOH)4 – CH2OH

C12H32O11

Dalam proses fermentasi akan diperoleh hasil ikutan seperti gliserol, asam

laktat, asam asetat asetaldehida, dan 2,3 butilen glikol. Protein pada substrat akan

diubah oleh enzim lipase menjadi asam lemak, dan asam lemak ini akan bereaksi

dengan alkohol menjadi ester, dimana ester inilah yang menjadi aroma dan flavor

(Gumbira Said, E, 1987)

CH2OH – C - (CHOH)3 – CH2OH Enzim 2C2H5OH + 2 H2O

Glukosa O

//

Enzim 2C2H5OH + 2 H2O Hidrolisis

Fruktosa

3. Keuntungan fermentasi

Beberapa keuntungan hasil fermentasi terutama asam dan alkohol dapat

mencegah pertumbuhan mikroba beracun dalam makanan, misalnya Clostridium

botulinum yang pada pH 4,6 dapat tumbuh membentuk toksin. Makanan-makanan

yang telah mengalami fermentasi biasanya mempunyai nilai gizi yang tinggi dari

pada bahan dasarnya. Hal ini hanya disebabkan oleh mikroorganisme yang

bersifat katabolik dalam memecah komponen kompleks menjadi zat yang

sederhana sehingga mudah dicerna oleh tubuh. Mikroba fermentatif juga dapat

mensintesa beberapa vitamin kompleks dan faktor-faktor pertumbuhan bahan

lainnya, misalnya produk dari beberapa vitamin seperti riboflavin, vitamin B12

dan provitamin A (Winarno, FG, 2004).

4. Faktor yang mempengaruhi fermentasi

Hasil fermentasi terutama dipengaruhi oleh jenis pangan (substrat),

macam mikroba dan kondisi disekelilingnya (suhu, pH, oksigen, garam) yang

dapat mempengaruhi pertumbuhan serta metabolisme mikroba tersebut (Winarno,

FG, 2004).

F. Alkohol

Alkohol merupakan bahan alami yang dihasilkan dari proses fermentasi

yang banyak ditemui dalam produk bir, anggur, spirtus dan sebagainya. Sebutan

alkohol biasanya diartikan sebagai etil alkohol (CH3CH2 OH), mempunyai

densitas 0,78508 g/ml pada suhu 250C, titik didih 78,40C, berat molekul 46, tidak

berwarna dan mempunyai bau serta rasa yang spesifik.

Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam fermentasi diantaranya adalah

jenis bahan dasar, cara dan lama fermentasi, ada tidaknya perlakuan destilasi. Ada

tidaknya aging (pemeraman) dan adanya bahan tambahan tertentu dalam produk.

Alkohol dapat dibuat dari berbagai macam bahan dasar diantaranya bahan berpati,

bahan berselulosa/berserat dan bahan bergula (Kartika, B. 1992).

G. Penetapan Kadar Alkohol

1. Definisi

Kadar alkohol adalah persen volume atau persen bobot zat yang ditetapkan

dengan cara destilasi

2. Dasar penetapan

Hasil sulingan sampel kemudian ditetapkan bobot jenisnya, dari bobot jenis

ditetapkan kadar alkoholnya dengan menggunakan daftar bobot jenis dan kadar

alkohol pada suhu 200C.

3. Cara uji

a. Penetapan berat jenis dengan piknometer

Pemisahan alkohol dari zat-zat tambahan dengan destilasi. Piknometer

yang sudah diketahui beratnya diisi sampel dan ditetapkan beratnya dengan

ditimbang pada suhu 200C. dari berat jenisnya, diketahui kadar alkohol

sampel pada daftar jenis dan kadar alkohol pada suhu 200C. untuk kadar

alkohol lebih dari 30% v/v dilakukan dengan air lebih kurang dua kali

volumenya

b. Perhitungan

Hitung kadar alkohol menggunakan daftar bobot jenis kadar alkohol

pada suhu 200C. Daftar bobot jenis dan kadar alkohol menunjukkan

hubungan antara bobot jenis dan kadar alkohol pada suhu 200C dimana bobot

jenis dihitung terhadap air pada suhu 200C.

H. Kerangka Teori

Alkohol

Alkohol

Alkohol

Hidrolisis

Asam klorida

Asam sulfat

Asam oksalat Fermentasi

Fermentasi

Glukosa

Fermentasi Glukosa

Glukosa

Onggok

I. Kerangka Konsep

Kadar alkohol Jenis dan konsentrasi asam

pada proses hidrolisis onggok

Variabel bebas Variabel terikat

J. Hipotesa

Ho : Tidak ada perbedaan antara kadar alkohol pada fermentasi onggok yang

dihidrolisis dengan asam klorida, asam sulfat dan asam oksalat

Ha : Ada perbedaan antara kadar alkohol pada fermentasi onggok yang dihidrolisis dengan asam klorida, asam sulfat dan asam oksalat.