1. Air

AIR Teti Estiasih

PS ITP Jurusan THP FTP - UB

Teti Estiasih - PS ITP-THP-FTP-

UB

1

PERHATIKAN FENOMENA BERIKUT

Padat-kering

Padat-basah

Semi padat

Cair Gel Tepung

Kenapa bentuk fisik berbeda? Teti Estiasih PS ITP-THP-FTP-UB

Apa yang terjadi jika

Puding Agar-agar Biskuit

Daging/Ikan Gula pasir

Susu

Disimpan lama Disimpan di

tempat terbuka

Disimpan lama Disimpan di

tempat terbuka

Dipanaskan lama

Mengapa terjadi?

Teti Estiasih PS ITP-THP-FTP-UB

Fenomena tersebut

Berkaitan dengan air


Apa

Fungsi

Air?

Fungsi Air

Komponen utama bahan dan produk pangan

Menfasilitasi reaksi kimia, enzimatis, perumbuhan mikroba

Menyebabkan proses hidrolisis

Penghilangan air, menyebabkan produk pangan lebih awet

Berpengaruh terhadap tekstur akibat interaksi dengan polisakarida, lipid, protein, garam


Komponen produk pangan


Komponen utama


Struktur Air


Es

Molekul air saling berinteraksi membentuk unit kristal es dalam bentuk tetrahedral

Tiap unit bergabung membentuk

struktur kristal heksagonal


Sifat Fisik Air


Sifat Lain


Jenis-jenis Air dalam Bahan dan

Produk Pangan

1. Bound water (air terikat)

2. Constitutional water (air konstitusi)

3. Vicinal water (air hidratasi)

4. Multilayer water (air permukaan)


Bound Water (Air Terikat)

Berada dalam bentuk terikat dengan komponen lain non air

Mempunyai mobilitas yang rendah

Berbeda sifatnya dengan air curah (bulk water)

Tidak membenuk sampai -40C


Contoh

Es krim Roti Dodol


Constitutional Water (Air Konstitusi)

Bagian integral dari suatu molekul

Kadar < 0.03% dari total kadar air

Contoh: protein papain


Vicinal Water (Air Hidratasi)

Berinteraksi kuat secara spesif dengan sisi hidrofilik

Interaksi air-ion atau air-dipol

Kadar 0.5 0.4 % dari total kadar air

Membentuk satu lapisan dipermukaan bahan (monolayer)

Fenomena air untuk berikatan dengan molekul hidrofilik


Contoh Hidrasi


Multilayer Water (Air Permukaan)

Air yang terikat pada lapisan air monolayer

Interaksi melalui ikatan hidrogen air-air atau air-solut

Kadar sekitar 3% dari total kadar air

Meningkatkan kecepatan reaksi

Dapat dimanfaatkan oleh mikrobia dan enzim


Contoh


Air Bebas

Air bebas merupakan air yang tidak terikat dengan komponen pangan

Merupakan air yang dapat dimanfaatakan untuk reaksi kimia, reaksi enzimatis, dan

aktivitas mikrobia

Aktivitas air menunjukkan air bebas yang bisa digunakan untuk reaksi kimia,

enzimatis, dan mikrobiologis.


Daya Ikat Air (WHC, Water

Holding Capacity)

Merupakan kemampuan matriks atau molekul untuk memerangkap air dalam jumlah besar

Akibatnya air tidak mengalami eksudasi atau keluar dari bahan/matriks

Komponen pangan yang mempunyai kemampuan mengikat air:

Protein daging, protein ikan

Polisakarida seperti pati, agar, karaginan, alginat, pektin


Contoh

Bakso Sosis Nugget

Jelly Drink

Puding Permen Jelly


Aktivitas Air

Hubungan antara air dan kerusakan pangan

Berbagai produk dan bahan pangan dengan kadar air yang sama menunjukkan perbedaan

daya tahan terhadap kerusakan

Kerusakan tidak hanya ditentukan oleh kadar air saja

Interaksi antara air dengan komponen lain berpengaruh terhadap daya simpan pangan

Kecepatan kerusakan dan pertumbuhan mikroba dipengaruhi oleh kadar air dan aktivitas air


Aktivitas air didefinisikan sebagai rasio tekanan uap air dalam bahan (p) terhadap

tekanan uap air dari air murni (po) pada

suhu yang sama

aw = p/po= ERH (%) / 100 aw= aktivitas air

p = tekanan uap air dalam bahan

po = tekanan uap air murni

ERH = equilibrium relatif humidity = kelembaban relatif pada kondisi kesetimbangan

Sorpsi Isoterm

(Sorption Isotherms)

Plot antara kadar air pada suatu produk/ bahan pangan dengan aktivitas air pada

suhu konstan

Pada kadar air rendah (

Hubungan antara Aw dan Kadar Air


Kegunaan Kurva Sorpsi Isoterm

Proses pemekatan dan pengeringan yang terkait dengan penghilangan air dari makanan

Pengukuran umur simpan

Pencegahan penggumpalan atau kelengketan produk tepung

Penentuan sifat penghalangan terhadap uap air dari bahan pengemas

Formulasi produk pangan


Aktivitas Air Larutan Garam Jenuh


Zones of moisture

aw

Zona Air (Water Zones)

Zone I Terikat kuat Tidak berperan

sebagai pelarut

Berperilaku sebagai bagian dari padatan

Lapisan monolayer Perbatasan zona I dan

zona II

Air yang terikat kuat pada gugus polar

bahan

Air hidratasi dan air konstitusional

Zone II Menempati lapisan

berikutnya sekitar

gugus hidrogilik

Lapisan ganda air(multilayer water):

berikatan dengan

molekul yang yang

berdekatan melalui

ikatan hidrogen air-

air-solut


Zone III (Bulk-phase water)

Terikat sangat Lemah dan paling mobil

Dapat beku

Berperan sebagai pelarut

Berperan untuk pertumbuhan mikrobia dan reaksi kimia/enzmatis

> 95% dari total air


Kaitan Aktivitas Air dan Reaksi

dalam Pangan

Aktivitas air dapat mempengaruhi proses yang akan berpengaruh terhadap kualitas pangan

Penurunan aktivitas air menunda pertumbuhan mikrobia, memperlambat reaksi katalisis enzim

(terutama enzim penghidrolisis), menunda reaksi

pencoklatan, dan reaksi oksidasi lipid meningkat

pada pangan kering


Pengaruh Aw terhadap Kecepatan Reaksi


Pangan Semi Basah (IMF, Intermediate Moisture Foods)

Pangan dengan nilai aw antara 0.6 0.9

Pangan tersebut tahan terjadap kerusakan mikrobiologis

Biasanya mengandung komponen yang mampu mengikat air dalam jumlah besar yang

disebut humektan

Contoh IMF: dodol, jenang, keju, permen jeli

Contoh humektan: glukosa, sukrosa


Aw dan Pertumbuhan Mikrobia


Aw Minimum untuk Sejumlah

Mikroorganisme


Histeresis

Ada perbedaan kurva penyerapan

(sorpsi) dan kurva

pelepasan air

(desorpsi)

Kurva desorpsi berada di atas

kurva sorpsi


Fase Transisi

Bentuk fisik pangan yang metastabil bergantung pada komposisinya, suhu, dan lama penyimpanan

Bergantung pada suhu, fase bahan/produk pangan dapat berupa glassy, rubbery (plastis), atau sangat kental

Kinetika transisi fase dapat diukur dengan differential scanning calorimetry (DSC), yang menghasilkan termogram yang menunjukkan suhu Tg sebagai suhu

transisi dari glassy ke rubbery (Plastis)

Produk pangan menjadi plastis jika komponen hidrofiliknya terhidrasi

Kadar air mempengaruhi suhu Tg

Contoh: gelatinisasi pati


Contoh Transisi Fase Pati Tergelatinisasi

Diagram yang menunjukkan suhu Tg

Sebagai fungsi dari massa dan kadar air

pada sistem pati

tergelatinisasi-air

Fase: I = glassy; II = rubbery

Tg,s dan Tg,w = suhu transisi fase dari pati

kering dan air

Tm = titik leleh (es)


Selama pendinginan larutan di bawah titik beku, sebagai air mengkristal,

menyebabkan bahan tidak larut dan

berada pada fase cair (air yang tidak beku)

Pada termogram, suhu Tg tampak ketika fase glassy dari larutan kental berubah

menjadi fase rubbery

Posisi Tg (5 C) pada kurva ditunjukkan sebagai contoh pati tergelatinisasi

Jumlah air yang tidak beku Wg pada suhu tersebut adalah 27%


Suhu Fase Transisi Tg

Sejumlah Buah dan Sayuran


Pertanyaan

1. Bagaimana struktur molekul air?

2. Mengapa antar molekul air terbentuk ikatan

hidrogen?

3. Bagaimana bentuk unit sel kristal dari air?

4. Bagaimana bentuk kristal dari es? Ikatan apa

yang menstabilisasi kristal es?

5. Sebutkan sifat fisik dan sifat lainnya dari air!

6. Ada berapa jenis air dalam bahan atau produk

pangan? Jelaskan masing-masing dan

perannya terhadap bahan atau produk pangan!


7. Apa yang dimaksud dengan daya ikat air?

8. Produk pangan apa yang memerlukan daya

ikat air yang baik?

9. Sebutkan komponen pangan yang mempunyai

kemampuan mengikat air!

10.Apa yang disebut dengan aktivitas air dan apa

perannya terhadap bahan dan produk pangan?

11.Bagaimana hubungan antara kadar air dan

aktivitas air?

12.Bagaimana cara menentukan aktivitas air?

13.Apa yang dimaksud dengan kurva sorpsi

isoterm dan apa kegunaannya?


14.Ada berapa zona kurva sorpsi isoterm?

15.Bagaimana pembagian zona tersebut?

16.Bagaimana kondisi air pada masing-masing

zona?

17.Reaksi-reaksi apa yang terjadi pada zona I?

Jelaskan alasannya!

18.Reaksi-reaksi apa yang terjadi pada zona II?

Jelaskan alasannya!

19.Reaksi-reaksi apa yang terjadi pada zona III?

Jelaskan alasannya!

20.Reaksi apa yang biasa terjadi pada produk

pangan yang kering, semi basah, dan basah?


21.Bagaimana hubungan antara aw dan

pertumbuhan mikrobia?

22.Apa yang dimaksud dengan histeresis? Apa

fungsinya dalam penyimpanan pangan?

23.Ada berapa bentuk fisik dalam produk atau

bahan pangan?

24.Apa yang dimaksud dengan transisi fase?

25.Bagaimana transisi fase terjadi pada pati

tergelatinisasi?


Documents

1. Air