Air dalam Pangan
Air mempunyai peran kristis dalam ilmu pangan sehingga
sangat penting bagi seorang ahli pangan untuk mengerti seluk beluk tentang air
dalam proses pangan yang dapat menjamin keberhasilan suatu produk.
Zat terlarut seperti garam dan gula yang ditemukan dalam
air dapat mempengaruhi struktur fisik air. Titik didih dan titik beku air
dipengaruhi zat terlarut. Satu mol sukrosa (gula) dapat menaikan titik didih
air sekitar 0,52°C dan satu mol garam dapat menaikan titik didih air 1,04°C.
Zat terlarut dalam air juga mempengaruhi aktivitas air
yang mempengaruhi banyak reaksi kimia dan pertumbuhan mikrobiologi dalam
pangan. Aktivitas air dapat digambarkan sebagai perbandingan tekanan uap air
dalam larutan dengan tekanan uap air murni. Zat terlarut dalam air lebih rendah
dari air itu sendiri. Hal ini sangat penting untuk diketahui karena kebanyakan
bakteri berhenti tumbuh dalam aktivitas air pada level rendah. Tidak hanya
pertumbuhan bakteri saja yang dapat mempengaruhi keamanan pangan tetapi juga
pengawetan yang seringkali dilakukan.
Kesadahan air juga menjadi faktor kritis dalam pengolahan
pangan. Secara dramatisasi kesadahan air dapat mempengaruhi kualitas produk
seperti halnya peranan sanitasi. Kesadahan air diklasifikasikan berdasarkan
jumlah perpindahan kandungan garam kalsium karbonat per galon. Kesadahan air dihitung dalam
grain. Kalsium karbonat sebanyak 0,064 gram ekivalen dengan 1 gram kesadahan.
Air dikatakan lunak bila mengandung 1 hingga 4 gram,
kesadahan lunak bila mengandung 5 hingga 10 gram, kesadahan sedang bila
mengandung 5 hingga 10 gram dan kesadahan tinggi 11 hingga 20 gram.
Kesadahan air dapat diubah atau diberi perlakuan dengan
menggunakan sistem pertukaran
ion. Kesadahan juga dapat mempengaruhi
kesetimbangan ph yang memegang peranan penting dalam pengolahan pangan. Sebagai
contoh, kesadahan air dapat mencegah produksi minuman bersih. Air sadah juga
mempengaruhi sanitasi.
Air
merupakan kandungan penting banyak makanan. Air dapat berupa komponen intrasel
dan/atau ekstrasel dalam sayuran dan produk hewani, sebagai medium pendispersi
atau pelarut dalam berbagai produk, sebagai fase terdispersi dalam berbagai produk yang diemulsi seperti mentega dan
margarin dan sebagai komponen tambahan dalam makanan lain.
Semua
bahan makanan mengandung air dalam jumlah yang berbeda-beda. Buah mentah yang
menjadi matang selalu bertambah kandungan airnya, misalnya calon buah apel
hanya mengandung 10% air dapat menghasilkan buah apel yang kadar airnya 80%.
Nenas mempunyai kadar air 87% dan tomat 95%. Buah yang paling banyak mengandung
air adalah semangka dengan kadar air 97%. Banyaknya air dalam suatu bahan tidak
dapat ditentukan dari keadaan fisik bahan tersebut. Bahkan dalam bahan pangan
kering sekalipun seperti buah kering, tepung dan biji-bijian terkandung air
dalam jumlah tertentu.
Tabel di
bawah ini menunjukan kandungan air dalam beberapa pangan :
Produk
|
Kandungan Air (%)
|
Tomat
|
95
|
Selada (Lactusa
sativa)
|
95
|
Kubis
|
92
|
Jeruk
|
87
|
Sari buah apel
|
87
|
Susu
|
87
|
Kentang
|
78
|
Pisang
|
75
|
Ayam
|
70
|
Daging
|
65
|
Keju
|
37
|
Roti, putih
|
35
|
Madu
|
20
|
Mentega dan margarin
|
16
|
Tepung tepung
|
14
|
Tepung gandum
|
12
|
Beras
|
12
|
Serbuk susu
|
4
|
Shortening
|
0
|
John M deMan, Kimia Makanan
Air
mempengaruhi mutu makanan secara kimia dan mikrobiologi. Pengeringan atau
pembekuan air sangat penting dalam beberapa metode pengawetan makanan.
Kandungan air dalam bahan makanan ikut
menentukan accettability, 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.
Hingga
saat ini belum ada istilah yang tepat untuk air dalam bahan makanan. Istilah
yang umum digunakan adalah air terikat (bound water). Meski istilah
tersebut kurang tepat karena keterikatan air dalam bahan berbeda-beda bahkan
ada yang tidak terikat.
Menurut derajat
keterikatan air, air terikat dibagi atas :
1. Tipe I
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 I tidak
dapat membeku pada proses pembekuan tetapi sebagian air ini dapat dihilangkan
dnegan pengeringan biasa. Air tipe I terikat kuat sehingga sering disebut air
terikat dalam arti sebenarnya.
2. Tipe II
Molekul-molekul air
membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lain., terdapat dalam mikrokapiler
dan sifatnya agak berbeda dari air murni. Air jenis ini sukar dihilangkan dan
penghilangan air tipe II akan mengakibatkan penurunan aktivitas air (aw).
bila sebagian air tipe II dihilangkan, pertumbuhan mikroba dan reaksi-reaksi
kimia yang bersifat merusak bahan pangan seperti browning, hidrolisis
atau oksidasi kurang akan dikurangi. Apabila air tipe II dihilangkan seluruhnya
maka kadar air bahan akan berkisar 3 – 7 % dan kestabilan optimum bahan makanan
akan tercapai kecuali pada produk-produk yang dapat mengalami oksidasi akibat
adanya kandungan lemak tidak jenuh.
3. Tipe III
Air tipe II merupakan air
yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran,
kapiler, serat dan lain-lain. Air tipe III inilah yang disebut air bebas.
Sifatnya mudah menguap dan dapat dimanfaatkan pertumbuhan mikroba dan media
bagi reaksi-reaksi kimia. Apabila air tipe III diuapkan sleuruhnya maka
kandungan air bahan berkisar 12 – 25% dengan aktivitas air (aw)
kira-kira 0,8 tergantung jenis bahan dan suhu.
4. Tipe IV
Air tipe
IV tidak terikat jaringan suatu bahan atau air murni dengan sifat air biasa dan
keaktifan penuh.
Jenis
air dalam pangan :
1. Air bebas yaitu air pada ruang-ruang antar sel dan inter granular dan
pori-pori yang terdapat pada bahan
2.
Air terikat lemah yaitu air yang terserap (teradsorpsi) pada permukaan
koloid makromolekuler seperti protein, pektin, pati, selulosa dan air yang
terdispersi diantara koloid dan merupakan pelarut zat-zat dalam sel. Air ini
mempunyai sifat air bebas dan dapat dikristalkan dalam pembekuan. Ikatan antar
air dan koloid adalah ikatan hidrogen
3.
Air terikat kuat yaitu air yang membentuk hidrat. Ikatan bersifat
ionik sehingga relatif sukar dihilangkan atau diuapkan. Air ini tidak membeku
pada suhu 0°C
Air dalam
bentuk bebas dapat membantu terjadinya proses kerusakan bahan makanan misalnya
proses mikrobiologis, kimiawi, enzimatik atau aktivitas serangga perusak.
Sedangkan air dalam bentuk lainnya tidak turut dlam proses tersebut.
Dalam
pangan dapat dibedakan pula air imbibisi dan air kristal. Air imbibisi
merupakan air yang masuk ke dalam bahan pangan dan akan menyebabkan
pengembangan volume tetapi air tersebut bukan merupakan komponen penyususn
bahan tersebut. Contohnya air dengan beras saat dipanaskan membentuk nasi atau
pembentukan gel dari bahan pati. Air kristal adalah air terikat dalam semua
bahan baik pangan maupun non pangan yang berbentuk kristal seperti gula, garam
CuSO4 dan lain-lain.
Fungsi air
dalam pangan:
1. Air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur serta cita rasa makanan
2. Air dalam bahan makanan menentukan kesegaran dan daya tahan pangan.
Kerusakan bahan makanan seperti pembusukan oleh mikroba ditentukan oleh air
yang ada dalam makanan. Reaksi kimia seperti oksidasi lemak dipengaruhi oleh
jumlah air dalam bahan
3. Air dalam bahan makanan menentukan komposisi yang menentukan kualitas
bahan makanan tersebut
Setiap bahan yang diletakan dalam udara
terbuka kadar airnya akan mencapai kesetimbangan dengan kelembaban udara di
sekitarnya. Kadar air bahan ini disebut kadar air seimbang.
Kandungan air
dalam bahan makanan mempengaruhi daya tahan bahan makanan terhadap serangan
mikroba yang dinyatakan dengan aktivitas air (aw) yaitu jumlah air
bebas yang dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya. Berbagai
mikroorganisme mempunyai aw minimum agar tumbuh dengan baik,
misalnya bakteri aw : 0,90; khamir aw : 0,80 – 0,90;
kapang aw : 0,60 – 0,70.
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
penjemuran ikan asin, padi, pembuatan dendeng dan sebagainya. Pada bahan yang
berkadar air tinggi misalnya susu dilakukan evaporasi atau penguapan.
Bahan yang dianalisa sering mengandung air dalam jumlah
tidak menentu. Jumlah air yang terkandung
sering tergantung dari perlakukan yang dialami bahan, kelembaban udara yang
disimpannya dan lain sebagainya. Kemungkinan kesalah pada penentuan kadar air
adalah adanya bahan lain yang mudah menguap dan ikut menguap bersama-sama
dengan air sewaktu dipanaskan. Selain itu adanya bahan yang mudah terurai
sewaktu dilakukan pemanasan misalnya bahan yang mengandung karbonat atau bahan
organik. Bahan-bahan yang mengalami reaksi dengan bahan-bahan yang berada di
udara seperti oksidasi minyak atau lemak tak jenuh.
Penentuan kadar air tergantung dari sifat bahan. Pada
umumnya mengeringkan pada suhu 105 – 110 oC selama 3 jam atau sampai
didapat berat konstan dalam oven. Selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan
adalah banyaknya air yang diuapkan.
Untuk bahan tidak tahan panas seperti yang berkadar gula
tinggi, minyak, daging, kecap, dilakukan pada kondisi vakum dengan suhu lebih
rendah. Kadang-kadang pengeringan dilakukan tanpa pemanasan, bahan dimasukan ke
dalam eksikator dengan H2SO4 pekat sebagai pengering
hingga didapat berat konstan.
Bahan dengan kadar air tinggi dan mengandung senyawa yang
mudah menguap (seperti susu, sayuran) penentuannya dengan cara destilasi dengan
pelarut tertentu misalnya toluen, xilol dan heptana yang berat jenisnya rendah.
Contoh dimasukan ke dalam tabung bola kemudian dipanaskan. Air dan pelarut
menguap, diembunkan dan jatuh pada tabung Aufhauser yang berskala. Air yang
mempunyai berat jenis tinggi berada di bawah sehingga dapat dibaca pada skala
tabung Aufhauser tersebut.
Untuk bahan dengan kadar gula tinggi, kadar airnya dapat
diukur dengan menggunakan refraktometer disamping menentukan padatan
terlarutnya pula. Dalam hal ini air dan gula dianggap sebagai
komponen-komponennya yang mempengaruhi indeks refraksi.
Penentuan
kadar air cara pengeringan, prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan
dengan cara pemanasan. Bahan ditimbang hingga berat konstan yang dapat
diartikan semua air sudah teruapkan. Cara ini relatif mudah dan murah.
Penguapan
dapat dipercepat dan reaksi yang menyebabkan terbentuknya air atau reaksi lain
dapat dicegah dengan melakukan pemanasan pada suhu rendah dan tekanan vakum.
Bahan-bahan yang mempunyai kadar gula tinggi akan mengalami pengerakan pada
permukaan bahan bila dipanaskan pada suhu ± 100 °C.
Beberapa hal
penting dari metode penguapan ini adalah lamanya pemanasan. Jika bahan harus
dipanaskan pada 105 °C selama 3 jam, maka
harus kita perhatikan agar oven benar-benar sudah mencapai suhu 105 °C
sebelum bahan dimasukkan ke dalamnya, disamping itu sedapat mungkin oven jangan
dibuka lagi sebelum berlangsung 3 jam
Dapat pula
terjadi, sekelompok orang harus mengeringkan bahan masing-masing, tetapi tidak
siap untuk memasukkan bahannya dalam oven pada saat yang sama, lalu setiap
orang memasukkannya sendiri-sendiri manakala siap. Hal ini mungkin menyebabkan
kesalahan besar dalam nilai kadar air, karena setiap kali oven dibuka suhu
didalmnya turun, makin lama terbuka makin banyak turunnya suhu. Berarti bahwa
bahan yang dimasukkan sebelumnya, tidak benar-benar dipanaskan pada suhu 105 °C
selama 3 jam. Jadi harus diusahakan agar hanya sekali membuka oven, sekali itu
memasukkan bahan yang harus dikeringkan, itupun harus secepat mungin, supaya
suhunya yang semula sudah menjadi 105 °C tidak turun terlalu banyak. Hal ini dapat
diatur misalnya dengan mengeluarkan papan oven sebelumnya, lalu mengatur semua
botol timbang diatasnya, baru oven dibuka lagi dan seluruhnya sekaligus
dimasukkan.
Suatu bahan
yang telah mengalami pengeringan akan bersifat lebih higroskopis daripada bahan
asalnya. Selama pendinginan sebelum penimbangan, bahan harus selalu ditempatkan
dalam ruang tertutup kering misalnya eksikator atau desikator yang telah diberi
zat penyerap air. Penyerap air/uap air yang dapat digunakan antara lain kapur
aktif, silika gel, asam sulfat, aluminium oksida, kalium klorida, kalium
hidroksida, kalium sulfat atau barium sulfat. Silika gel lebih sering digunakan
karena memberikan perubahan warna saat jenuh dengan air/uap air.
Hal lain yang
juga perlu diperhatikan adalah:
§ Padatan yang akan
dikeringkan hendaknya dihaluskan hingga sehalus mungkin
§ Padatan itu disebar
merata dalam botol timbang sehingga tingginya sama
§ Bila botol timbang
bertutup, maka selama pemanasan botol dalam keadaan terbuka, tetapi setelah selesai
pemanasan hendaknya selalu tertutup sampai selesai ditimbang.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar