Kajian Meta-Analisis dan Verifikasi Metode Modifikasi Pati Annealing

Abstract

Pati resisten merupakan fraksi pati yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim pencernaan manusia, akan difermentasi oleh bakteri di usus, dan memiliki berbagai manfaat untuk kesehatan. Berbagai teknik untuk meningkatkan kadar pati resisten dipelajari secara ekstensif. Salah satu cara yang dilakukan adalah dengan modifikasi pati. Metode annealing merupakan salah satu teknik modifikasi pati secara fisik dengan memanfaatkan pemanasan suspensi air pada jumlah air (lebih besar dari 40%), periode waktu tertentu (2-96 jam) pada suhu di antara suhu transisi gelas dan di bawah suhu gelatinisasi. Studi yang mempelajari pengaruh teknik modifikasi annealing terhadap kadar pati resisten yang dihasilkan pada berbagai sumber karbohidrat dengan parameter suhu, waktu, dan jumlah air yang berbeda beda telah banyak dilakukan. Hasil yang sangat beragam ini menyebabkan sulitnya penentuan kondisi parameter annealing yang dapat meningkatkan kandungan pati resisten secara signifikan sehingga perlu dilakukan studi meta-analisis. Meta analisis merupakan metode statistik yang mengumpulkan semua data dari berbagai penelitian tentang suatu topik tertentu dan mengambil kesimpulan komprehensif secara kuantitatif. Penelitian ini terdiri dari tiga tahapan. Tahapan pertama adalah studi meta analisis untuk menentukan kondisi parameter annealing yang dapat meningkatkan kandungan pati resisten secara signifikan. Studi meta-analisis menunjukkan bahwa annealing terhadap pati kelompok biji-bijian terutama gandum pada jumlah air inkubasi 80%, suhu 50-54°C, dan waktu 12-24 jam dapat meningkatkan pati resisten secara signifikan. Pati dengan tipe kristalin A mengalami peningkatan kadar pati resisten yang signifikan. Hasil funnel plot menunjukkan adanya bias publikasi sehingga perlu dilakukan verifikasi terhadap hasil meta-analisis di laboratorium dengan jumlah air inkubasi 80% pada suhu 50 °C dan waktu 20 jam. Tahapan kedua adalah modifikasi pati gandum sesuai dengan hasil meta-analisis. Tahapan ketiga adalah karakterisasi pati gandum termodifikasi annealing. Pati gandum termodifikasi menunjukkan peningkatan kadar pati resisten yang signifikan dari 0,47% menjadi 1,02%, meningkat sebesar 117%. Hal tersebut berbanding terbalik dengan terjadinya penurunan jumlah digestible starch yang signifikan (15,59%). Hal tersebut mungkin disebabkan oleh penyempurnaan kristalin pati, interaksi antar rantai amilopektin-amilopektin, amilosa-amilosa, amilopektin-amilosa, dan pembentukan kompleks amilosa-lipid. Perubahan profil gelatinisasi terjadi pada pati termodifikasi, yaitu penurunan viskositas maksimum dan viskositas akhir serta peningkatan stabilitas panas dan retrogradasi. Berdasarkan profil gelatinisasinya, pati gandum termodifikasi annealing memiliki karakteristik stabil dalam pemanasan dan sesuai untuk aplikasi dalam bentuk pangan dalam kaleng

Resistant starch is a starch fraction that cannot be hydrolyzed by human digestive enzymes and will be fermented by gut bacteria. It offers various health benefits. Therefore, numerous techniques to increase resistant starch content have been studied extensively such as starch modification. Annealing is one of physical starch modification techniques which applies heat on starch suspension at a certain combination of temperature (between glass transition temperature and gelatinization temperature), water ratio (above 40%) and time (2-96 hours). There have been many studies applying annealing on various carbohydrate sources with different combination of annealing parameters. These studies resulted in contradictory effects on resistant starch content. Some studies increased it while others decreased resistant starch content. These very diverse results hinder the effort of optimally increasing resistant starch content by annealing. Therefore, a meta analysis study to determine starch source and annealing parameters influence on resistant starch was necessary. Meta-analysis is a study which collect, integrate data from various studies and produce comprehensive conclusion quantitatively. This research consisted of three stages. The first stage was meta-analysis study to determine the annealing conditions and parameters that increase resistant starch content optimally. The study showed that annealing on the cerealia group, especially wheat at water ratio of 80%, a temperature of 50-54°C for 12-24 hours could optimally increase resistant starch content. The results of the meta-analysis also revealed that starch with type A crystalline experienced significant increase of resistant starch content. Publication bias was detected in the meta-analysis result, therefore verification of meta-analysis results was needed. The second stage was the modification of wheat starch based on the results of the meta-analysis followed by the third stage which is the characterization of the annealed wheat starch at water ratio of 80% and temperature of 50°C for 20 hours. Annealed wheat starch displayed a significant increase (117%) in resistant starch content from 0.47% to 1.02% along with a significant decrease (15,29%) in the amount of the digestible starch. The increase of resistant starch and decrease of digestible starch were assumed to be caused by the perfection of starch crystallinity, interactions between amylopectin-amylopectin, amylose-amylose and amylopectin-amylose chains and the formation of V amylose-lipid complexes. Changes in the pasting characteristics also occurred in annealed wheat starch, for instances decrease of maximum and final viscosity and increase of stability during heating and retrogradation. Based on the the pasting characteristics, annealed wheat starch is thermostabile and suitable for canned food.