Penguraian Mikroorganisme terhadap bahan pati

Karbohidrat terbagi menjadi beberapa bagian menurut panjang rantai karbonnya. Monosakarida, disakarida dan polisakarida. Contoh dari monosakarida adalah sukrosa. Glukosa dapat dibuat dengan jalan fermentasi dan hidrolisa. Pada hidrolisa pati secara enzimatis di butuhkan enzim yang dapat menghidrolisis pati menjadi senyawa yang lebih sederhana seperti disakarida ataupun monosakarida.Contoh enzim tersebut adalah α amylase,β amylase,glukoamilase.Namunkarena secara ekonomis enzim-enzim tersebut sangat mahal harganya sehinggA pada hidrolisa pati secara enzimatis dapat digunakan mikroba penghasil enzim tersebut seperti Apergillus oryzae dan Bacillus subtilitis.

Jenis Jenis Karbohidrat menurut ukuran molekulnya, yaitu :

1. Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana susunan molekulnya, karena hanya terdiri dari satu unit polihidroksi ulhedid atau keton. Karena rasa manisnya, monosakarida disebut juga sebagai gula sederhana. Monosakarida yang penting diperhatikan dalam mempelajari ilmu gizi adalah gula yang mempunyai enam atom karbon (heksosa), yaitu glukosa, fruktosa dan galaktosa.

a. Glukosa

Monosakarida ini kadang-kadang disebut sebagai dekstrosa atau gula anggur. Glukosa terdapat banyak di dalam buah-buahan, sayur-sayuran, sirup jagung, madu dan molase (tetes tebu). Karena hanya glukosa yang ditemukan dalam plasma darah (keping darah) dan sel darah merah (eritrosit), maka glukosa kadang kadang disebut juga sebagai gula darah. Glukosa dapat direduksi menjadi suatu gula alkohol, yaitu sorbitol. 

b. Fruktosa dan Galaktosa

Walaupun fruktosa dan galaktosa mempunyai rumus formula kimia yang sama dengan glukosa (C6H12O6), tetapi berbeda di dalam susunan atom hidrogen dan oksigen pada rantai karbonnya. Demikian juga tingkat kemanisannya, di mana fruktosa lebih manis dibandingkan glukosa maupun sukrosa, sedangkan tingkat kemanisan galaktosa sedikit lebih rendah dari glukosa.

2. Oligosakarida

Oligosakarida adalah karbohidrat yang mengandung dua sampai sepuluh molekul gula sederhana, yang tergabung di dalam ikatan glikosida.

a. Sukrosa

Seperti yang telah disebutkan di atas, bahwa sukrosa terdiri dari satu unit glukosa dan satu unit fruktosa.

b. Maltosa dan Laktosa

Tidak seperti halnya sukrosa, maltosa dan laktosa tidak dikonsumsi dalam jumlah banyak dalam makanan sehari-hari. Maltosa banyak terdapat dalam biji-bijian (serealia) yang dikecambahkan, contohnya “malt” yaitu biji barley yang dikecambahkan, dipergunakan di dalam pembuatan bir;

3. Polisakarida

Polisakarida adalah karbohidrat yang mempunyai molekul lebih kompleks, yang terdiri dari molekul-molekul monosakarida yang kadang kadang jumlahnya yang mencapai ribuan buah.

a. Pati

Di seluruh dunia, pati merupakan karbohidrat yang dikonsumsi paling banyak oleh manusia. Pati dapat ditemukan dalam bentuk alfa-amilosa atau amilopektin. Amilosa ini terdiri dari rantai glukosa yang panjang dan tidak bercabang, sedangkan amilopektin terdiri dari rantai glukosa yang bercabang. Rantai amilopektin ini masing masing terdiri dari 24-30 unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan alfa – 1,4 dalam rantai lurusnya dan ikatan alfa – 1,6 di tempat percabangannya.

b. Glikogen

Glikogen merupakan polisakarida yang disimpan di dalam tubuh hewan (termasuk manusia). Oleh karena struktur molekulnya sama dengan pati, sering disebut sebagai “pati hewan”. Glikogen ini banyak terdapat dalam hati dan jaringan otot.

c. Selulosa

Seperti halnya pati dan glikogen, selulosa merupakan molekul besar yang terdiri dari unit unit glukosa

Analisa kualiatif karbohidrat.

1. Uji Molisch
– Prinsip reaksi ini adalah dehidrasi senyawa karbohidrat oleh asam sulfat pekat.
– Dehidrasi heksosa menghasilkan senyawa hidroksi metil furfural, sedangkan dehidrasi pentosa menghasilkan senyawa fulfural.
– Uji positif jika timbul cincin merah ungu yang merupakan kondensasi antara furfural atau hidroksimetil furfural dengan alpha-naftol dalam pereaksi molish.

Reaksi yang terjadi adalah :

2. Uji Benedict
– merupakan uji umum untuk karbohidrat yang memiliki gugus aldehid atau keton bebas
– Uji benedict berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+ oleh gugus aldehid atau keton bebas dalam suasana alkalis
– biasanya ditambahkan zat pengompleks seperti sitrat atau tatrat untuk mencegah terjadinya pengendapan CuCO3
– uji positif ditandai dengan terbentuknya larutan hijau, merah, orange atau merah bata serta adanya endapan.

Ringkasan reaksi:
Monosakarida / gula pereduksi + ion tembaga dari reagen benedict = karboksilat + tembaga (I) oksida (warna merah bata)

3. Uji Iodin
– Digunakan untuk menunjukkan adanya polisakarida
– Amilum dengan iodine dapat membentuk kompleks biru
– Amilopektin dengan iodin akan memberi warna merah ungu
– sedangkan dengan glikogen dan dekstrin akan membentuk warna merah coklat

reaksi yang terjadi pada uji ini adalah

3 I₂ + 6 NaOH → 5 NaI + NaIO₃ + 3 H₂O

4. Uji Fehling
– Digunakan untuk menunjukkan adanya karbohidrat pereduksi (monosakarida, laktosa, maltosa, dll)
– Uji positif ditandai dengan warna merah bata

Reaksi yang terjadi dalam uji fehling adalah :

Pemanasan dalam reaksi ini bertujuan agar gugus aldehida pada sampel terbongkar ikatannya dan dapat bereaksi dengan ion OH^- membentuk asam karboksilat. Cu₂O (endapan merah bata) yang terbentuk merupakan hasil sampingan dari reaksi pembentukan asam karboksilat.

         

.2  Hidrolisis Pati

Hidrolisis adalah proses dekomposisi kimia dengan menggunakan air untuk memisahkan ikatan kimia dari substansinya. Hidrolisis pati merupakan proses pemecahan molekul amilum menjadi bagian-bagian penyusunnya yang lebih sederhana seperti dekstrin, isomaltosa, maltosa dan glukosa (Rindit et al, 1998).

Proses hidrolisis dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: Enzim, ukuran partikel, temperatur, pH, waktu hidrolisis, perbandingan cairan terhadap bahan baku (volume substrat), dan pengadukan.

a.  Hidrolisis dengan Asam

Metode  kimiawi  dilakukan  dengan  cara  hidrolisis  pati  menggunakan asam-asam  organik,  yang  sering  digunakan  adalah  H2SO4,  HCl,  dan  HNO3.  Pemotongan  rantai  pati  oleh  asam  lebih  tidak  teratur  dibandingkan  dengan  hasil pemotongan  rantai  pati  oleh  enzim. Hasil  pemotongan  oleh  asam  adalah  campuran dekstrin, maltosa dan glukosa, sementara enzim bekerja secara spesifik sehingga hasil hidrolisis  dapat  dikendalikan (Assegaf, 2009).

b. Hidrolisis secara Enzimatis

Enzim merupakan senyawa protein kompleks yang dihasilkan oleh sel-sel organisme dan berfungsi sebagai katalisator suatu reaksi kimia (Harwati dkk,1997). Kerja enzim sangat spesifik, karena strukturnya hanya dapat mengkatalisis satu tipe reaksi kimia saja dari suatu substrat, seperti hidrolisis, oksidasi dan reduksi. Ukuran partikel mempengaruhi laju hidrolisis. Ukuran partikel yang kecil akan meningkatkan luas permukaan serta meningkatkan kelarutan dalam air (Saraswati, 2006). Temperatur hidrolisis berhubungan dengan laju reaksi. Makin tinggi temperatur hidrolisis, maka hidrolisis akan berlangsung lebih cepat. Hal ini disebabkan konstanta laju reaksi meningkat dengan meningkatnya temperatur operasi. Enzim dapat diisolasi dari hewan, tumbuhan dan mikroorganisme (Azmi, 2006)

Reaksi hidrolisis pati dalam suasana asam berlangsung menurut reaksi sebagai berikut :

(C₆H₁₀O₅)_n             +          nH₂O               ^HCl        nC₆H₁₂O₆

Sukrosa 

merupakan suatu disakarida yang dibentuk dari monomer-monomernya yang berupa unit glukosa dan fruktosa, dengan rumus molekul C₁₂H₂₂O₁₁.^[1] Senyawa ini dikenal sebagai sumber nutrisi serta dibentuk oleh tumbuhan, tidak oleh organisme lain seperti hewan Penambahan sukrosa dalam media berfungsi sebagai sumber karbon.^[1] Sukrosa atau gula dapur diperoleh dari gula tebu atau gula beet.^[1] Unit glukosa dan fruktosa diikat oleh jembatan asetal oksigen dengan orientasi alpha.^[1] Struktur ini mudah dikenali karena mengandung enam cincin glukosa dan lima cincin fruktosa.^[1] Proses fermentasi sukrosa melibatkan mikroorganisme yang dapat memperoleh energi dari substrat sukrosa dengan melepaskan karbondioksida dan produk samping berupa senyawaan alkohol.^[2] Penggunaan ragi (yeast) ini dalam proses fermentasi diduga merupakan proses tertua dalam bioteknologi dan sering disebut dengan zymotechnology.^[2] Sukrosa diproduksi sekitar 150 juta ton setiap tahunnya.^[3]

Hidrolisis sukrosa

Hidrolisis akan memecah ikatan glikosida, dan mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Meskipun begitu, proses hidrolisis sukrosa berjalan amat lambat sehingga bisa memakan waktu bertahun-tahun. Proses ini bisa dipercepat berlipat-lipat dengan adanya enzim sukrase.^[4] Hidrolisis juga dapat dipercepat dengan asam, misalnya dengan kalium bitartrat atau jus lemon, keduanya asam lemah. Demikian juga, keasaman lambung mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa selama proses pencernaan dalam tubuh.

 reaksi hidrolisis sukrosa adalah 

Mikroorganisme perombak bahan organik

Mikroorganisme perombak bahan organik merupakan activator biologis yang tumbuh alami atau sengaja diberikan untuk mempercepat pengomposan dan meningkatkan mutu kompos. Jumlah dan jenis mikroorganisme menentukan keberhasilan proses dekomposisi atau pengomposan. Proses dekomposisi bahan organik di alam tidak dilakukan oleh satu mikroorganisme monokultur tetapi dilakukan oleh konsorsia mikroorganisme.

Bakteri perombak bahan organik dapat ditemukan di tempat yang mengandung senyawa organik berasal dari sisa-sisa tanaman yang telah mati, baik di laut maupun di darat. Berbagai bentuk bakteri dari bentuk yang sederhana (bulat, batang, koma, dan lengkung), tunggal sampai bentuk koloni seperti filamen/spiral mendekomposisi sisa tumbuhan maupun hewan. Sebagian bakteri hidup secara aerob dan sebagian lagi anaerob, sel berukuran 1 μm – ≤ 1.000 μm.

Dalam merombak bahan organik, biasanya bakteri hidup bebas di luar organisme lain, tetapi ada sebagian kecil yang hidup dalam saluran pencernaan hewan (mamalia, rayap, dan lain-lain). Bakteri yang berkemampuan tinggi dalam memutus ikatan rantai C penyusun senyawa lignin (pada bahan yang berkayu), selulosa (pada bahan yang berserat) dan hemiselulosa yang merupakan komponen penyusun bahan organik sisa tanaman, secara alami merombak lebih lambat dibandingkan pada senyawa polisakarida yang lebih sederhana (amilum, disakarida, dan monosakarida). Demikian pula proses peruraian senyawa organik yang banyak mengandung protein (misal daging), secara alami berjalan relatif cepat.

Organisme tanah berperan penting dalam mempercepat penyediaan hara dan juga sebagai sumber bahan organik tanah. Mikroorganisme tanah sangat nyata perannya dalam hal dekomposisi bahan organik pada tanaman tingkat tinggi. Dalam proses dekomposisi sisa tumbuhan dihancurkan atau dirombak menjadi unsur yang dapat digunakan tanaman untuk tumbuh. Mikroorganisme akan menyerang atau merusak tumbuhan sampai hilangnya sebagian O2 dan berkembangnya toksin yang akan merusak kehidupan mikroorganisme. Jika proses tersebut berjalan terus, maka akan dihasilkan gambut yang berwarna hitam. Jika proses tersebut tidak berjalan terus maka akan dihasilkan gambut yang mempunyai struktur seperti tumbuhan dan biasanya berwarna coklat yang mengandung sisa-sisa kayu dan material tumbuhan lainnya.

PATI

Jenis karbohidrat kompleks, pati ditemukan dalam berbagai makanan, termasuk kentang dan biji-bijian. Pati terurai menjadi glukosa dalam tubuh Anda, menyediakan sumber energi yang lebih bertahap untuk diproses dalam tubuh Anda daripada karbohidrat sederhana, seperti gula halus. Karbohidrat, seperti pati, menyediakan sebagian besar bahan bakar untuk tubuh Anda, sehingga membuat bagian penting dari asupan kalori Anda.

fungsi pati

Dalam hal fungsi makanan, satu-satunya tujuan pati berubah menjadi glukosa yang digunakan sebagai energi bagi tubuh Anda. Glukosa adalah bentuk karbohidrat yang dapat digunakan bagi tubuh Anda. Glukosa beredar ke seluruh tubuh Anda dalam aliran darah Anda, dan dapat diambil oleh sel-sel dan digunakan sebagai sumber bahan bakar. Glukosa digunakan untuk semua daya fungsi tubuh Anda, dan itu adalah sumber utama energi untuk otak dan sistem saraf.