PERANAN AIR DALAM PRODUK DAN BAHAN PANGAN

Kuliah TP ^^ Leave a comment

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Sebuah molekul air terdiri dari sebuah atom oksigen yang berikatan kovalen dengan dua atom hidrogen. Ikatan kovalen tersebut merupakan dasar bagi sifat air yang penting, misalnya kebolehan air sebagai pelarut.

Menurut derajat keterikatan air, air dapat dibagi atas empat tipe, yaitu:

a)      Tipe I, adalah molekul air yang terikat pada molekul-molekul lain melalui suatu ikatan hidrogen yang berenergi besar. Molekul air membentuk hidrat dengan molekul-molekul lain yang mengandung atom-atom O dan N seperti karbohidrat, protein, atau garam. Air tipe ini tidak dapat membeku pada proses pembekuan, tetapi sebagian air ini dapat dihilangkan dengan cara pengeringan biasa. Air tipe ini terikat kuat dan sering kali disebut air terikat dalam arti sebenarnya. Derajat pengikatan air sedemikian rupa sehingga reaksi-reaksi yang terjadi sangat lambat dan tidak terukur.

b)      Tipe II, yaitu molekul-molekul air membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lain, terdapat dalam mikrokapiler dan sifatnya agak berbeda dari air murni. Air jenis ini lebih sukar dihilangkan dan penghilangan air tipe II akan mengakibatkan penurunan aw (water activity). Bila sebagian air tipe II dihilangkan, pertumbuhan mikroba dan reaksi-reaksi kimia yang bersifat merusak bahan makanan seperti reaksi browning, hidrolisis, atau oksidasi lemak akan dikurangi. Jika air tipe II dihilangkan seluruhnya, kadar air bahan akan berkisar antara 3-7%, dan kestabilan optimum bahan makanan akan tercapai, kecuali pada produk-produk yang dapat mengalami oksidasi akibat adanya kandungan lemak tidak jenuh.

c)      Tipe III, adalah air yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, kapiler, serat, dan lain-lain. Air tipe III inilah yang sering kali disebut air bebas. Air tipe ini mudah diuapkan dan dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan mikroba dan media bagi reaksi-reaksi kimiawi. Apabila air tipe III ini diuapkan seluruhnya, kandungan air bahan berkisar antara 12-25% dengan aw (water activity) kira-kira 0,8 tergantung dari jenis bahan dan suhu.

d)     Tipe IV, adalah air yang tidak terikat dalam jaringan suatu bahan atau air murni, dengan sifat-sifat air biasa dan keaktifan penuh.

Selain ke-IV tipe diatas, ada pula yang beberapa penulis yang membedakan air kedalam air imbibisi dan air kristal. Air imbibisi merupakan air yang masuk ke dalam bahan pangan dan akan menyebabkan pengembangan volume, tetapi air ini tidak merupakan komponen penyusun bahan tersebut. Sedangkan air kristal adalah air terikat dalam semua bahan, baik pangan maupun nonpangan yang berbentuk kristal, seperti gula, garam, CuSO4, dll.

Air merupakan komponen penting dalam bahan dan produk pangan karena dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, dan cita rasa. Kandungan air beberapa bahan makanan yang umum menunjukkan bahwa banyaknya air dalam suatu bahan tidak ditentukan dari keadaan fisik bahan tersebut. Misalnya kandungan air dalam nata de coco ± 90% yang dalam keadaan fisiknya berupa padatan. Semua bahan makanan mengandung air dalam jumlah yang berbeda-beda, baik itu bahan makanan hewani maupun nabati. Air berperan sebagai pembawa zat-zat makanan dan sisa-sisa metabolisme, sebagai media reaksi yang menstabilkan pembentukan biopolimer dan sebagainya.

Bahan pangan terdiri dari bahan kering ditambah sejumlah air. Air dalam bahan pangan merupakan bagian seutuhnya dari bahan pangan itu sendiri. Air tersebut terdapat air bebas dan air terikat. Air bebas terdapat di bagian permukaan bahan atau benda padat, diantara sel-sel maupun dalam pori-pori, air ini mudah teruapkan pada pengeringan. Air terikat yaitu air yang terikat secara fisik menurut sistem kapiler atau absorpsi karena adanya tenaga penyerapan. Air terikat secara kimia, yaitu air yang berada dalam bahan dalam bentuk kristal dan air yang terikat dalam sistem dispersi koloid. Air terikat di atas dapat berikatan dengan protein, selulosa, zat tepung, pektin, dan sebagian zat-zat yang terkandung dalam bahan pangan.



BAB II

PEMBAHASAN

2.1  Kandungan Air dalam Bahan Pangan

Kandungan air dalam bahan makanan mempengaruhi daya tahan bahan makanan terhadap serangan mikroba yang dinyatakan dengan aw, yaitu jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroorganisma untuk pertumbuhannya. Hubungan antara Aw dengan kandungan air per gram suatu bahan makanan disebut isoterm sorpsi air. Pada bahan pangan isoterm sorpsi air dapat menggambarkan kandungan air yang dimiliki bahan tersebut sebagai keadaan kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan.

Kandungan air suatu bahan yang dikeringkan mempengaruhi beberapa hal yaitu seberapa jauh penguapan dapat berlangsung, lamanya proses pengeringan dan jalannya proses pengeringan. Kandungan air dalam suatu bahan pangan dinyatakan atas dasar basah (% berat) atau atas dasar kering, yaitu perbandingan jumlah air dengan jumlah bahan kering. Kadar air secara basis kering adalah perbandingan antara berat air di dalam bahan tersebut dengan berat bahan keringnya. Berat bahan kering adalah berat bahan asal setelah dikurangi dengan berat airnya. Kadar air secara basis basah adalah perbandingan berat air di dalam bahan tersebut dengan berat mentah.

Kandungan air dalam bahan makanan ikut menentukan acceptability, kesegaran, dan daya tahan bahan itu. Selain merupakan bagian dari suatu bahan makanan, air merupakan pencuci yang baik bagi bahan makanan tersebut atau alat-alat yang akan digunakan dalam pengolahannya. Sebagian besar dari perubahan-perubahan bahan makanan terjadi dalam media air yang ditambahkan atau yang berasal dari bahan itu sendiri.

2.2  Air dalam Bahan Pangan

Air dalam bahan pangan dapat dibedakan atas:

  1. Air bebas, yaitu air yang tidak terikat pada bahan padat dalam jaringan pangan. Sifat-sifat fisik dan termodinamika air ini adalah seperti air murni.
  2. Air yang terikat secara mekanik, yaitu air yang memiliki gaya tegangan permukaan. Air jenis ini terdapat dalam ruang antara partikel-partikel pangan atau terdapat sebagai lapisan tipis pada permukaan bahan pangan padat.
  3. Air yang teradsorpsi pada permukaan bahan padat karena adanya ikatan yang lemah antar-molekul yaitu gaya van der Waal.
  4. Air terikat secara kimia. Kekuatan ikatan kimia ini sangat bervariasi, misalnya air hidrasi pada garam anorganik seperti kalsium-sulfat terikat secara reversibel.
    1. Air yang merupakan bagian dari struktur kimia bahan padat, misalnya air dalam karbohidrat. Kehilangan air ini bersifat irreversibel dan kehilangan tersebut menyebabkan dekomposisi bahan padat.

Bila suatu bahan pangan diletakkan dalam suatu ruang yang bersuhu dan tekanan tertentu maka akan terjadi penyerapan dan penguapan air sampai tekanan uap dalam bahan pangan sama dengan tekanan uap air udara lingkungannya. Kondisi ini disebut kondisi kelembaban relatif seimbang dan kadar air bahan pangan disebut kadar air seimbang (equilibrum moisture content).

Bahan pangan umumnya berbeda kurva adsorpsi dan kurva desorpsinya. Sebagai contoh bila kentang pada suhu 28°C dan RH 60% mempunyai  kadar air seimbang 12%, tetapi kemudian contoh tersebut dikeringkan sampai kadar air yang lebih rendah, lalu dikembalikan lagi pada kondisi semula, maka kadar airnya lebih rendah dari 12%. Keadaan ini dikenal sebagai sorption hysteresis. Sorption hysteresis juga menunjukkan bahwa aktivitas air (aw) bahan pangan dapat berbeda pada kadar air yang sama.

Untuk menyatakan stabilitas bahan pangan (daya tahan terhadap kerusakan) tidak cukup hanya dengan mengetahui kadar airnya saja. Sebagai contoh, minyak kacang mungkin tidak akan stabil pada kadar air yang rendah yaitu sekitar 1%, tetapi pati kentang relatif lebih stabil meski kadar airnya 20%. Oleh karena itu, diperlukan suatu ukuran yang dapat menunjukkan kandungan air minimal yang tidak memungkinkan terjadinya aktivitas mikroorganisme, enzim, dan reaksi-reaksi kimia pada bahan pangan tersebut yaitu aktivitas air minimum (aw minimum) bahan pangan.

Aktivitas air diukur sebagai kelembaban relatif dibagi 100 atau rasio tekanan parsial uap air udara sekitar produk (P) dengan tekanan uap air murni (Po) pada suhu yang sama.

aw = ERH/100 = P/Po

Untuk memperpanjang daya tahan suatu bahan, sebagian air dalam bahan harus dihilangkan dengan beberapa cara tergantung dari jenis bahan. Umumnya dilakukan pengeringan, baik dengan penjemuran atau dengan alat pengering buatan; seperti pada penjemuran padi, ikan asin, pembuatan dendeng, dan sebagainya. Pada bahan yang berkadar air tinggi, susu misalnya, dilakukan evaporasi atau penguapan. Pembuatan susu kental pada prinsipnya adalah mengurangi kadar air dengan cara dehidrasi.

Pada pengeringan bahan makanan ini, terdapat 2 tingkat kecepatan penghilangan air. Pada awal pengeringan, kecepatan jumlah air yang hilang per satuan waktu tetap, kemudian akan terjadi penurunan kecepatan penghilangan air per satuan waktu. Hal ini berhubungan dengan jenis air yang terikat dalam bahan.

2.3  Fungsi dan Peranan Air

Air merupakan substansi yang paling penting dalam hidup. Substansi ini memiliki susunan spesifik secara kimiawi maupun fisika yang berbeda nyata dengan komponen lain ditijau dari struktur molekulnya. Karakteristik penting yang dimiliki oleh air di dalam produk susu mencakup kemampuannya sebagai pelarut dan plasticizer untuk komponen karbohidrat dan protein (Fox, 1997).

Menurut Winarno (2002), air berfungsi sebagai bahan yang dapat mendispersikan berbagai senyawa yang ada dalam bahan makanan. Untuk beberapa bahan malah berfungsi sebagai pelarut. Air dapat melarutkan berbagai bahan seperti garam, vitamin, yang larut air, mineral, dan senyawa-senyawa cita rasa seperti yang terkandung dalah teh dan kopi. Air juga merupakan komponen penting dalam bahan makanan karena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, serta cita rasa makanan kita.

Air berfungsi sebagai media antara gluten dan karbohidrat, melarutkan garam dan membentuk sifat kenyal gluten. Pati dan gluten akan mengembang dengan adanya air. Air yang digunakan sebaiknya memiliki pH antara 6-9, hal ini disebabkan absorpsi air makin meningkat dengan naiknya pH (Ebook pangan, 2009).

Menurut Hastuti (2009), fungsi air dalam bahan makanan antara lain : pembawa komponen bahan makanan hidrofilik, sebagai medium reaksi kimia dan enzimatis, dapat dilarutkan dan dipisahkan dan menentukan mutu (bentuk, kenampakan, kesegaran, cita rasa dan derajad penerimaan konsumen) dan daya simpan.

Menurut Belitz dan Grosh (1999), air pada bahan pangan digunakan sebagai media yang mendukung reaksi kimia dan merupakan reaktan langsung pada proses hidroksi. Penambahan gula, garam akan menyebabkan kandungan air berkurang dan mempengruhi pertumbuhan mikroorganisme dan dapat memperpanjang waktu simpan. Air juga bereaksi fisik dengan protein, polisakarida, lemak yang memberikan konstribusi secara signifikan pada tekstur makanan atau bahan pangan.

Peran air dalam bahan makanan antara lain:

  1. Mempengaruhi penampakan tekstur serta cita rasa makanan
  2. Menentukan kualitas bahan makanan tersebut
  3. Adanya karakter air yang dapat menentukan: titik cair, titik didih, energi, perubahan fase, dan parameter titik krisis
  4. Pembawa zat-zat makanan dan sisa-sisa metabolisme, sebagai media reaksi yang menstabilkan pembentukan biopolimer dan sebagainya.
  5. Pencuci yang baik bagi bahan makanan tersebut atau alat-alat yang akan digunakan dalam pengolahannya.
  6. Mempengaruhi Kesegaran, Stabilitas, dan Keawetan Pangan
  7. Menentukan Tingkat Resiko Keamanan Pangan
  8. Untuk Reaksi Kimia
  9. Pelarut Universal untuk Senyawa Ionik dan Polar

Air berfungsi sebagai bahan yang dapat mendispersikan berbagai senyawa yang ada dalam bahan makanan. Untuk beberapa bahan, air berfungsi sebagai pelarut. Air dapat melarutkan berbagai bahan seperti garam, vitamin yang larut dalam air, mineral, senyawa-senyawa cita rasa seperti yang terkandung dalam teh dan kopi.

  1. Mempengaruhi Aktivasi Enzim dalam Bahan Pangan

Dalam bahan pangan, terdapat beberapa enzim yang hanya dapat bekerja jika ada air. Enzim tersebut tergolong enzim hidrolase seperti enzim protease, lipase, dan amilase.

  1. Medium Pindah Panas

Dalam proses pengolahan pangan sering dilakukan pemasakan, dalam proses pemasakan tersebut digunakan kalor (panas). Kalor tersebut akan dihantarkan oleh air kebagian-bagian dalam bahan pangan secara merata, hal ini karena air mempunyai konduktivitas panas yang baik.

  1. Air mempengaruhi kestabilan bahan pangan selama proses penyimpanan

Hal  ini karena kestabilan bahan pangan tergantung dari aktivitas mikroba pembusuk seperti kapang, kamir dan jamur. Sedangkan aktivitas mikroba tersebut membutuhkan aw (water activity) tertentu yang bersifat spesifik untuk tiap jenis mikroba.

  1. Media Pertumbuhan Mikroba

Aktivitas air (aw) merupakan menggambarkan derajat aktivitas air dalam bahan pangan, baik kimia dan biologis. Nilai untuk aw berkisar antara 0 sampai 1 (tanpa satuan). Aktivitas air menggambarkan jumlah air bebas yang dapat dimanfaatkan mikroba untuk pertumbuhannya. Nilai aw minimum yang diperlukan tiap mikroba berbeda-beda sebagai contoh, kapang membutuhkan aw > 0,7; khamir > 0,8; dan bakteri 0,9. Dari data tersebut dapat dilihat kapang paling tahan terhadap bahan pangan yang mengandung aw rendah sedangkan bakteri paling tidak tahan terhadap aw rendah.

2.4  Syarat Air yang Baik Dikonsumsi

1.    pH normal

Air normal memiliki kisaran nilai pH 6,5 – 8,5; apabila pH > 8,5 berarti air bersifat basa dan akan terasa licin dikulit. Untuk mengidentifikasi pH air dapat digunakan indikator universal atau pH meter.

2.    Tidak mengadung bahan kimia beracun

3.    Tidak mengandung garam atau ion-ion logam

Air dengan kandungan ion logam, seperti zat besi tinggi akan menyebabkan air berwarna kuning. Pertama keluar dari kran, air nampak jernih namun setelah beberapa saat air akan berubah warna menjadi kuning, bahkan dalam jangka waktu lama akan membentuk endapan kuning dan menempel didasar bak penampungan air. Hal ini disebabkan karena zat besi dalam air berupa ion Fe2+, kemudian zat besi di bak penampungan air tersebut berinteraksi dengan udara bebas sehingga teroksidasi menjadi ion Fe3+ dan berwarna kuning. Untuk mengidentifikasi air mengandung suatu ion logam dapat digunakan alat uji air

4.    Kesadahan rendah

Air sadah biasanya juga disebut air berkapur. Air seperti ini sangat mudah dikenali, biasanya muncul bercak-bercak putih dikamar mandi. Selain itu, air berkapur menyebabkan pakaian yang dicuci sangat sukar berbusa sehingga boros deterjen dan sabun mandi, pakaian hasil cucian pun terlihat kusam terutama pakaian berwarna putih.

5.    Tidak mengandung bahan organik

Air yang mengandung senyawa organik biasanya akan berwarna kuning permanen. Air seperti ini biasanya terdapat di daerah bakau dan tanah gambut yang kaya akan kandungan senyawa organik. Berbeda dengan kuning akibat kadar besi tinggi, air kuning permanen ini sudah berwarna kuning saat pertama keluar dari kran sampai beberapa saat kemudian didiamkan akan tetap berwarna kuning.

 

 

 

Leave a comment