1. air

AIRTeti 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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Komponen produk pangan

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Komponen utama

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Struktur Air

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Es

• Molekul air saling berinteraksi membentuk

unit kristal es dalam bentuk tetrahedral

Tiap unit bergabung membentuk

struktur kristal heksagonal

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Sifat Fisik Air

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Sifat Lain

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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)

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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 -40°C

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Contoh

Es krim Roti Dodol

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Constitutional Water (Air Konstitusi)

• Bagian integral dari suatu molekul

• Kadar < 0.03% dari total kadar air

• Contoh: protein papain

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Contoh Hidrasi

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Contoh

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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.

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Contoh

Bakso Sosis Nugget

Jelly Drink

PudingPermenJelly

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

• 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 (,50%), sedikit

perubahan pada kadar air menyebabkan

perubahan yang besar pada aktivitas air

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Hubungan antara Aw dan Kadar Air

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Aktivitas Air Larutan Garam Jenuh

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Pengaruh Aw terhadap Kecepatan Reaksi

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Aw dan Pertumbuhan Mikrobia

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Aw Minimum untuk Sejumlah

Mikroorganisme

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Histeresis

• Ada perbedaan

kurva penyerapan

(sorpsi) dan kurva

pelepasan air

(desorpsi)

• Kurva desorpsi

berada di atas

kurva sorpsi

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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 glasy ke rubbery (Plastis)

• Produk pangan menjadi plastis jika komponen

hidrofiliknya terhidrasi

• Kadar air mempengaruhi suhu Tq

• Contoh: gelatinisasi pati

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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)

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

• 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%

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

Suhu Fase Transisi Tg

Sejumlah Buah dan Sayuran

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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 taua produk

pangan? Jelaskan masing-masing dan

perannya terhadap bahan atau produk pangan!

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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?

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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?

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB

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?

Teti Estiasih – PS ITP-THP-FTP-UB