Download as PDF, PPTX
Uploaded byFransiska Puteri
ITP UNS Semester 3, KIMIA PANGAN: air
Dokumen tersebut membahas tentang pentingnya air bagi manusia dan bahan pangan, struktur molekul air dan es, sifat fisik dan kimia air, peran air dalam bahan pangan, aktivitas air, dan pengawetan pangan dengan pengendalian kadar air.
More Related Content
ITP UNS Semester 3, KIMIA PANGAN: air
- 1. AIR KIMIA PANGAN Program studiIlmu dan Teknologi Pangan Universitas Sebelas Maret (UNS) Surakarta Dosen : Danar Praseptiangga, S.TP., M.Sc., Ph.D.
- 2. Pendahuluan • Arti pentingair bagi manusia • pembawa oksigen, nutrisi, hasil metabolisme • media reaksi metabolisme tubuh • Arti penting air bagi bahan pangan • menentukan bentuk, kenampakan, kesegaran, cita rasa • menentukan daya simpan Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 3. Batasan • Air suatu molekulyang terdiri dari 1 atom O dan 2 atom H yang saling berikatan secara kovalen (atom-atom mengadakan ikatan saling memberikan elektron untuk dipergunakan bersama, sehingga diperoleh susunan elektron seperti gas mulia) • Es molekul air yang tersusun sedemikian rupa sehingga 1 atom H dari suatu molekul air terletak di antara atom O molekul yang lainnya sehingga membentuk suatu ‘heksagonal simetris’ Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 4. Struktur Molekul Air •Molekul air terdiri atas 1 atom O dan 2 atom H yang berikatan secara kovalen, ikatan ini terbentuk sebagai akibat pemakaian elektron bersama di mana atom H memiliki 1 elektron pada kulit terluar, sedang atom O memiliki 6 elektron pada kulit terluar • Atom O pada kulit terluar memerlukan 8 elektron dan atom H memerlukan 2 elektron 1 atom O memerlukan 2 elektron dari 2 atom H sehingga 2 elektron dapat dipakai secara bersama-sama oleh 1 atom O dan 2 atom H • Dalam 1 molekul air terdapat 2 ikatan kovalen yang terbentuk antara 1 atom O dan 2 atom H Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 5. Struktur Molekul Air KimiaPangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 6. Struktur Molekul Air •Posisi pemakaian elektron menyebabkan molekul air berbentuk seperti ‘kepala kelinci’ dengan dua telinga di mana atom O sebagai kepala, dan atom H sebagai telinganya. Apabila dari inti atom O ditarik garis lurus ke kedua inti H terbentuk sudut 104’45’ (105º) • Akibat lain dari pemakaian elektron bersama ini adalah terjadinya polarisasi molekul air di mana pada atom O cenderung bermuatan negatif dan pada daerah atom H cenderung bermuatan positif, karena itu molekul air dapat berikatan dengan molekul lain yang bermuatan negatif maupun positif Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 7. Sifat Fisik danKimia Air • Sifat fisik dan kimia air antara lain : • Cohesion kecenderungan molekul air untuk saling melekat satu sama lain • Adhesion kecenderungan molekul air untuk melekat dengan molekul lain • Capillarity kemampuan bahan cair untuk bergerak ke atas dalam kolom/diameter yang sempit (merupakan gabungan kedua sifat di atas ‘capillary adhesion’) • Surface tension kecenderungan molekul air untuk saling tarik-manarik, tetapi tidak terjadi saling tarik dengan udara (tolak-menolak antara air dengan udara) • Specific heat jumlah panas yang dibutuhkan untuk menaikkan suhu air pada volume tertentu (akibat adanya ikatan hidrogen, specific heat air besar) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 8. Sifat Fisik danKimia Air • Sifat kimia air yang menonjol kemampuannya dalam melarutkan bahan lain yang bersifat polar • Hal ini disebabkan oleh adanya ikatan hidrogen (ikatan yang terjadi antara hidrogen dengan unsur-unsur yang elektronegatifitasnya tinggi misalnya F, O, dan N pada molekul yang terpisah) baik antar molekul-molekul air maupun molekul air dengan bahan lain Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 9. Air Dalam BahanPangan • Keberadaan air dalam bahan pangan dapat dibagi sebagai berikut: 1.) Air bebas; yaitu air yang terdapat dalam sitoplasma, ruang antar sel, dan semua air yang terlibat dalam proses sirkulasi dalam jaringan bahan, berpengaruh terhadap proses kerusakan bahan pangan melalui reaksi enzimatik, proses mikrobiologis, biokimiawi, membeku pada suhu 0ºC dan mudah teruapkan pada 71ºC Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 10. Air Dalam BahanPangan 2.) Air terikat ; yaitu air yang terdapat di sekitar bahan yang terlarut maupun bahan yang bukan bersifat cairan dan menunjukkan mobilitas molekuler yang lebih rendah dibandingkan jenis air yang lain dalam sistem yang sama (Fennema, 1985), sedangkan Meyer (1973) berpendapat bahwa air terikat terbagi menjadi dua jenis yaitu, air terikat kuat (air yang berikatan secara kuat pada suatu bahan dan membentuk hidrat dengan bahan tersebut, sukar diuapkan dan tidak membeku pada suhu 0ºF) dan air terikat lemah (air yang teradsorpsi pada permukaan makromolekul, juga terdispersi di antara makromolekul sebagai pelarut dalam sel). Namun, air terikat (bound water) ini secara terminologis memiliki keterbatasan dan sukar didefinisikannya sehingga belum ada konsensus yang terbaik dari beberapa pendapat yang ada (Fennema, 2008) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 11. Air Dalam BahanPangan • Menurut derajat keterikatan air, air terikat dapat dibagi atas empat tipe, yaitu tipe I (berikatan sangat kuat, membentuk hidrat, tidak membeku pada proses pembekuan), tipe II (membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lain, terdapat dalam mikrokapiler, memiliki sifat seperti air bebas) tipe III (secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, mudah diuapkan dan dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan mikrobia dan sebagai media reaksi kimia dan biokimia), tipe IV ( tidak terikat dalam jaringan) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 12. Air Dalam BahanPangan 3.) Air imbibisi; yaitu air yang berasal dari luar bahan yang kemudian masuk ke dalam bahan dan akan menyebabkan pengembangan volume, tetapi air ini tidak merupakan penyusun bahan tersebut. Air tersebut berikatan dengan komponen bahan melalui ikatan hidrogen 4.) Air kristal; yaitu air yang terikat dalam semua bahan (pangan maupun non pangan yang berbentuk kristal) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 13. Air Dalam BahanPangan • Penambahan bahan ke dalam air akan mempengaruhi sifat-sifat air maupun bahan yang ditambahkan itu sendiri. Bahan yang bersifat ‘suka terhadap air’ (hydrophilic) akan berinteraksi secara kuat dengan air melalui interaksi ion-dipole atau dipole-dipole. Jika bahan yang ditambahkan bersifat ‘tidak suka terhadap air’ (hydrophobic) maka bahan tersebut akan berinteraksi (secara lemah) melalui ikatan hydrophobic Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 14. Air Dalam BahanPangan • Dalam membicarakan interaksi bahan dengan air maka perlu dipahami beberapa istilah seperti : hidrasi (hydration) air terikat (bound water) kemampuan mengikat air (water holding capacity) • Pengertian water binding dan hidrasi hampir sama di mana keduanya menunjukkan kecenderungan air untuk bergabung dengan bahan yang bersifat hydrophilic • Tingkat kekuatan hidrasi maupun water binding tergantung pada beberapa faktor antara lain komposisi garam, pH, dan suhu • Sedang, istilah water-holding capacity menunjukkan kemampuan makromolekul dalam jaringan bahan untuk mengikat/memerangkap air Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 15. Aktifitas Air • Adahubungan antara kadar air dalam bahan pangan dengan kecepatan kerusakannya • Bahan pangan menjadi lebih awet apabila sebagian kandungan airnya dihilangkan melalui pengeringan • Namun, kemudian diketahui bahwa bahan pangan yang memiliki kadar air yang sama belum tentu memiliki kecepatan kerusakan yang sama pula dengan demikian kadar air saja belum cukup untuk indikator mudah rusaknya suatu bahan pangan • Hal ini disebabkan oleh adanya faktor lain yang berpengaruh yaitu keterikatan antara molekul air dengan substansi lain dalam bahan Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 16. Aktifitas Air • Airyang terikat kuat ini tidak bisa digunakan oleh mikrobia untuk pertumbuhan maupun untuk melakukan aktifitas yang merusak bahan pangan. Dengan demikian timbullah konsep “aktifitas air” (Aw) • Aktifitas air didefinisikan sebagai tingkat kadar air di mana mikrobia dapat melakukan aktifitas dan pertumbuhannya atau dengan kata lain dapat didefinisikan menunjukkan jumlah air bebas yang dibutuhkan mikrobia untuk melakukan pertumbuhan Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 17. Aktifitas Air • Aw= p/po; di mana ‘p’ adalah tekanan parsial air di permukaan bahan (tekanan uap larutan) dan ‘po’ adalah tekanan uap air murni pada suhu yang sama (tekanan uap pelarut, biasanya air) • Aw = ERH/100 ERH = Aw x 100 ( di mana ERH: equilibrium relative humidity, kelembaban relatif pada saat terjadinya kesetimbangan antara kondisi di dalam dengan di luar bahan) mis: ERH =95% Aw : 0,95 RH ERH t awal Kesetimbangan (ERH) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 18. Aktifitas Air • Basic: Air bebas >> Air bebas << Aw >> Aw << keawetan << keawetan >> • Meskipun Aw lebih baik dipergunakan sebagai indikator tingkat mudah rusaknya bahan pangan dibandingkan dengan kadar air, akan tetapi masih ada beberapa faktor lain yang juga berpengaruh dan perlu diperhatikan dalam kaitannya dengan kerusakan bahan pangan yaitu oksigen, pH, jenis bahan terlarut maupun mobilitas air Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 19. Aktifitas Air • NilaiAw sangat dipengaruhi suhu pada suhu yang semakin rendah tekanan uap air di dalam maupun di luar bahan semakin rendah; akan tetapi turunnya tekanan uap air dalam bahan lebih kecil dibandingkan dengan turunnya tekanan uap air di permukaan bahan sehingga sebagian air dalam bahan akan ke luar dan akhirnya akan menurunkan nilai Aw • Dengan demikian, bahan pangan yang disimpan pada suhu -5 ºC akan memiliki nilai Aw yang lebih rendah dibandingkan dengan bahan pangan yang sama apabila disimpan pada suhu 0 ºC Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 20. Aktifitas Air • Beberapahal yang harus diperhatikan pada saat membandingkan nilai Aw suatu bahan di bawah dan di atas suhu beku yaitu : 1) di atas suhu beku, nilai Aw merupakan fungsi dari komposisi bahan dan suhu; tetapi di bawah suhu beku, nilai Aw tidak tergantung pada komposisi bahan tetapi hanya tergantung pada suhu 2) pada nilai Aw yang sama, maka bahan pangan yang disimpan pada suhu -15ºC akan lebih awet dibandingkan pada suhu 20ºC 3) nilai Aw di atas suhu beku tidak dapat digunakan untuk memprediksikan nilai Aw pada bahan yang sama dibawah suhu beku Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 21. Aktifitas Air • Dalammempelajari Aw dalam kaitannya dengan kadar air suatu bahan, maka dikenal suatu kurva yang disebut dengan kurva isotermis (Isoterm Sorpsi Lembab, ISL atau MSI (moisture sorption isotherm). Kurva ini mencerminkan interelasi antara kadar air suatu bahan dengan nilai Awnya pada suhu yang konstan • Kurva ini penting dalam 1) menentukan proses pengeringan dan pemekatan suatu bahan, 2) menilai stabilitas bahan pangan • Dalam kurva tersebut dikenal “Sorption phenomena”: • adsorption : terjadi pada saat bahan pangan menerima air dari luar bahan (produk-produk higroskopis) • desorption : terjadi pada saat air dari dalam bahan ke luar bahan (proses pengeringan) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 22. Aktifitas Air Bentuk umumkurva isoterm sorpsi air (pada bahan pangan) Note: fenomena histeresis (loss of H2O binding sites) pada kurva ISL Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 23. Pengawetan Pangan dengan PengendalianAir dalam Bahan • Salah satu prinsip pengawetan bahan pangan adalah dengan mengurangi jumlah air bebasnya sampai dengan batas tertentu atau dengan kata lain mengurangi Aw dalam bahan • Teknik penurunan Aw dapat dilakukan dengan: • Pengurangan kadar air (pengeringan, penguapan) • Mengubah bentuk (fase) cair menjadi padat (pembekuan) • Amobilisasi air dalam jaringan (misalnya dalam bentuk gel) • Pengikatan air bebas dalam bahan ( penambahan gula atau garam) Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 24. Pengawetan Pangan dengan PengendalianAir dalam Bahan • Pengendalian air (misal: pengeringan) Mengapa pengawetan? • Menurunkan kadar air menurunkan ketersediaan/aktifitas air • Menurunkan aktifitas mikrobia • Menurunkan reaksi perubahan (stabil selama penyimpanan) • Aw most fresh food : 0.99 • Most spoilage bacteria do not grow below Aw 0.91 • Spoilage mold can grow as low as 0.80 • S. aureus grow at Aw 0.86; C. botulinum does not grow below 0.95 • Yeast and mold grow at wider Aw range than bacteria Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 25. Ketahanan Mikroorganisme terhadap AktivitasAir Rendah • Salah satu cara untuk menghambat pertumbuhan sel vegetatif mikroorganisme adalah dengan menurunkan aktivitas air, yaitu dengan cara pengeringan, penambahan garam, gula, atau bahan-bahan lainnya meskipun sebagian mikroorganisme mungkin akan mati selama proses pengeringan • Bakteri memerlukan Aw relatif tinggi untuk pertumbuhan, sedangkan khamir memerlukan Aw minimal lebih rendah daripada bakteri, kapang memerlukan Aw minimal paling rendah • Bakteri memerlukan Aw lebih dari 0.90 untuk pertumbuhannya, oleh karena itu pada bahan pangan dengan Aw sekitar 0,90 mikroba yang sering tumbuh terutama adalah kapang dan khamir • Kerusakan pangan (busuk) dapat dicegah salah satunya dengan upaya pengaturan Aw di bawah 0.75 Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga
- 26. Pengawetan Pangan dengan PengendalianAir dalam Bahan Beberapa bahan pangan yang diolah melalui penurunan Aw Nilai Aw Bahan Pangan Jenis Pengolahan >0,98 - Ikan dan daging segar - Buah dan sayur segar - Susu - Tidak diolah - Tidak diolah - Tidak diolah 0,93-0,98 - Pasta tomat - Roti - Buah kaleng dg sirup kental - Amobilisasi - Pengeringan, penambahan gula - Penambahan gula 0,85-0,93 - Daging sapi dikeringkan - Susu kental manis - Pengeringan - Penambahan gula, evaporasi 0,60-0,85 - Tepung terigu - Jam dan jelly - Pengeringan - Penambahan gula <0,60 - Biskuit - Potato chips - Penambahan ingredient - Pengeringan Kimia Pangan - Dr. Danar Praseptiangga