BAB V

AIR DAN BAHAN PANGAN

Setelah menyelesaikan bab ini dan ditunjang dengan sesi tanya jawab

Mahasiswa diharapkan dapat mengetahui tipe-tipe air dan pengaruhnya terhadap

bahan pertanian maupun bahan pangan, sehingga dapat mengetahui penanganan

yang tepat pada bahan pertanian dan bahan pangan tersebut.

Keberhasilan saudara dalam menguasai bab ini adalah dapat diukur

dengan keriteria sebagai berikut :

- Mengetahui dan dapat menjelaskan kembali tipe-tipe air

- Mampu menjelaskan peranan air dalam bahan pangan

- Mengetahui pengaruh air dalam lingkungan dan pengaruhnya terhadap bahan

pertanian maupun bahan pangan.

- Mampu menjelaskan kembali manfaat mempelajari sifat air dalam bahan

pangan

Buku Utama:

Muchtadi, T.R., Sugiyono, dan Ayustaningwarna. 2010. Ilmu Pengetahuan Bahan

Pangan. Penerbit AlfaBeta, Bandung.

Syarif dan Anis, 1999. Teknologi Proses pengolahan Pangan. PAU pangan dan

Gizi IPB, Bogor.

Syah, D. 2012. Pengantar Teknologi Pangan. IPB Press, Bogor.

Hasil Pembelajaran

Kriteria Penilaian

Sumber Pustaka

Buku Penunjang:

Syarief R. dan Halid H. 1993. Teknologi Penyimpanan Pangan. Penerbit Arcan.

Kerja sama dengan PAU Pangan dan Gizi IPB, Bogor.

Winarno, F.G. 2002. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia, Jakarta.

Pantastico, 1986. Fisiologi Pascapanen. Gadjah Mada University Press,

Yogyakarta.

Secara umum jaringan tanaman dan hewan merupakan suatu sistem air

dari karbohidrat, protein, dan lemak, dengan jumlah air terbesar. Sebagian besar

bahan pangan segar memiliki kadar air 70% atau lebih. Air penting sebagai alat

transportasi dalam tubuh, reaktan maupun sebagai media reaksi, stabilisasi, dan

fasilitator bagi enzim. Kerusakan bahan pangan pada umumnya merupakan

kerusakan kimiawi, enzimatis, mikrobiologis, atau kombinasi antara ketiganya.

Semua jenis kerusakan ini memerlukan air selama prosesnya, oleh karena itu

banyaknya air dalam bahan pangan ikut menentukan kecepatan tingkat kerusakan.

Mempelajari pengetahuan tentang air dalam bahan pangan adalah mempelajari air

dan pengaruhnya terhadap sifat kimia, fisik, maupun mikrobiologi bahan tersebut.

A. Tipe-Tipe Air

Berdasarkan interaksi antara molekul air dan komponen bahan, air dalam

bahan pangan dibedakan menjadi 2 tipe yaitu air terikat dan air bebas. Air terikat

memiliki energi yang kuat antar ikatan air dengan komponen bahan pangan,

sedangkan air bebas memiliki energi ikatan yang lebih lemah, sehingga air bebas

dengan mudah hilang apabila dilakukan penguapan atau pengeringan.

Berdasarkan keterikatannya, air digolongkan ke dalam beberapa kelompok

seperti pada tabel 5.1. Tipe I merupakan molekul air yang terikat secara kimia

dengan molekul lainnya melalui ikatan hidrogen, tipe II merupakan molekul air

yang terikat secara kimia membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lainnya,

tipe III yaitu molekul air yang terikat secara fisik dalam jaringan-jaringan matriks

bahan, dan tipe IV merupakan air murni yang tidak terikat dalam jarigan suatu

bahan.

Tabel 5.1. Derajat Keterikatan Air Dalam Bahan Pangan Tipe Air/

Keterikatan

Deskripsi Kandungan Air

(g H2O/g BK)

Titik Beku Kapasitas

Sebagai

Pelarut

Mobilitas

Tipe IV

(aktivitas

penuh)

Air murni Tidak ada Normal Normal Normal

Tipe III

(aktivitas

sedikit

menurun)

Air terperangkap

dalam jaringan

matriks oleh

membran atau

makrokapiler

Minumum 0,14

0,33

Berkurang Berkurang

sedikit

Berkurang

sedikit

Tipe II

(aktivitas air

berkurang dan

energi terikat

bertambah)

Ikatan H air-

solute/ ikatan H

air-air; air dalam

makrokapiler;

sifat larut berbeda

dengan larut

aslinya

Minimum 0,07

Maksimum 0,14-

0,33

Berkurang

tidak dapat

beku

Berkurang Berkurang

sedikit

Tipe I

(aktivitas

berkurang

sekali dan

energi terikat

bertambah

besar

Air terikat secara

kimiawi pada

salah satu

ujungnya; ikatan

air-hidrogen

0,0 0,7 Tidak dapat

beku

Berkurang

besar atau

hilang sama

sekali

Berkurang

besar

Sumber: Syah (2012)

B. Peranan Air Terhadap Bahan Pangan

Jumlah air yang berada di dalam bahan pangan biasa disebut kadar air.

Nilai ini menunjukkan persentase keseluruhan air yang dikandung oleh bahan.

Kandungan air dalam bahan pangan akan berubah-ubah sesuai dengan

lingkungannya. Kadar air pada pada bahan pangan akan mengalami

kesetimbangan dengan kandungan air pada udara di sekitarnya. Kandungan air

atau jumlah uap air di udara pada suhu tertentu disebut sebagai kelembaban relatif

(RH). Seperti contoh bila kadar air bahan rendah sedangkan RH di sekitarnya

tinggi, akan terjadi penyerapan uap air dari udara, sehingga bahan menjadi lembab

atau kadar air meningkat. Bila suhu bahan lebih rendah (dingin) daripada

sekitarnyta, akan terjadi kondensasi uap air udara pada permukaaan bahan dan

dapat menjadi media yang baik bagi pertumbuhan kapang atau perkembangbiakan

bakteri.

Kadar air hanya sedikit berhubungan dengan sifat-sifat air yang berada

dalam bahan pangan, sehingga keberadaaan air dalam bahan pangan lebih tepat

dinyatakan sebagai aktivitas air (Aw) . Aktivitas air (Aw) merupakan parameter

untuk menunjukkan hubungan air dengan aktivitas kimiawi, enzimatis, dan

mikroorganisme dalam bahan pangan. Reaksi kimiawi, enzimatis, dan

mikroorganisme ini dipengaruhi oleh jumlah air bebas yang terkandung pada

bahan pangan.

Selain itu, Aw juga dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara

tekanan uap air larutan/bahan pangan (P) dengan tekanan uap air murni (Po) pada

suhu yang sama yang ditunjukkan dengan persamaan (1), sedangkan hubungan

antara kelembaban relatif kesetimbangan (RH) dengan Aw pada tekanan tertentu

dinyatakan pada persamaan (2), sehingga pada keadaan kesetimbangan, Aw akan

seimbang dengan RH atau Aw sama dengan RH/100.

.................................................. (1)

....................(2)

C. Isotermis Sorpsi Air

Isotermis sorpsi air merupakan hubungan antara kadar air pada bahan

pangan dengan kelembaban relatif ruang tempat penyimpanan (RH) atau aktivitas

air (Aw) pada suhu tertentu. Kurva isotermis sorpsi air berbentuk sigmoid

ditunjukkan pada gambar 5.1. Kurva isotermis sorpsi air dapat bermanfaat untuk

merancang dan optimasi proses seperti pengeringan, pengemasan, kondisi

penyimpanan, serta mengetahui perubahan kadar air selama proses pengeringan

pada bahan pangan, sehingga dapat diketahui kondisi optimal pada setiap proses

pengolahan. Selain itu, dapat mengetahui kadar air maupun aktivitas air yang

tepat pada suatu bahan pangan, sehingga dapat memprediksi umur simpan bahan

pangan tersebut.

Gambar 5.1. Hubungan kadar air dengan aktivitas air

Pada gambar 5.1 kurva isotermis sorpsi air dibagi menjadi tiga

zona I, II, dan III. Masing-masing zona menggambarkan reaksi kimiawi,

enzimatis, maupun mikrobiologis pada bahan pangan dan pengaruhnya

terhadap jumlah air bebas, kondisi ini dapat dilihat juga pada gambar 5.2.

Pada zona I (Aw 0 0,2) air terikat sangat kuat pada bahan. Reaksi

kimiawi yang terjadi pada zona I adalah oksidasi lipid. Terjadinya oksidasi

lipid disebabkan komponen asam lemak tak jenuh yang terkandung pada

bahan memiliki mobilitas molekul tinggi, sehingga reaksi oksidasi pada

bahan masih dapat terjadi dan menghasikan bau yang tengik. Contoh

bahan pangan yang memiliki Aw pada kisaran zona I seperti kerupuk.

Kerusakan kerupuk didominan oleh munculnya bau tengik akibat oksidasi

lipid.

I III II

Gambar 5.2. Kurva Pengaruh Aw Terhadap Laju Reaksi Kimia,

Enzimatis dan Mikrobiologi Pada Bahan Pangan

Pada zona II (0,2 0,6) reaksi oksidasi lipid masih terjadi dan

mengalami kenaikan kembali seiring dengan peningkatan nilai Aw. Selain

itu terjadi pula reaksi enzimatis maupun reaksi pencoklatan non-enzimatis.

Hal ini disebabkan karena pada zona II menyediakan air yang cukup untuk

mobilitas reaksi, sehingga meningkatkan interaksi antara senyawa-

senyawa tertentu. Bahan pangan yang memiliki kisaran Aw pada zona II

akan mengalami oksidasi lipid, reaksi enzimatis maupun non enzimatis.

Pada zona III (Aw > 0,6) sifat air berupa air bebas yang terikat

pada rongga kosong maupun kapiler pada bahan pangan, sehingga

menyediakan air yang cukup untuk pertumbuhan mikroorganisme.

Pertumbuhan kapang atau jamur dimulai pada kisaran Aw > 0,7, khamir

atau yeast pada kisaran Aw>0,8, sedangkan bakteri pada kisaran Aw > 0,9.

(a) (b) (c)

Gambar 5.3 (a) Kapang (b) Khamir (c) Bakteri

Air dan bahan pangan memiliki peranan penting dalam menentukan

mutu serta memprediksi umur simpan bahan pangan. Kandungan air dalam

bahan pangan disebut sebagai kadar air, tetapi kadar air kurang tepat

menyatakan sifat air dalam bahan pangan. Sifat air dalam bahan pangan lebih

tepat dinyatakan sebagai aktivitas air. Aktivitas air merupakan jumlah air

bebas yang terdapat dalam bahan yang dapat menentukan reaksi kimiawi,

enzimatis, dan mikroorganisme yang terjadi pada bahan tesebut. Pada

keadaaan kesetimbangan aw dengan RH akan memiliki nilai yang sama.

Hubungan antara kadar air dengan kelembaban relatif (RH) atau aktivitas air

(Aw) pada suhu tertentu disebut isotermis sorpsi air. Isotermis sorpsi air

memiliki banyak manfaat untuk dipelajari.

1. Sebutkan dan jelaskan 4 tipe air?

2. Apa perbedaan antara air terikat dan air bebas?

3. Suatu bahan pangan memiliki nilai Aw 0,7. Prediksi kerusakan apa yang

akan terjadi pada bahan tersebut?

Latihan Soal

Rangkuman

4. Pada gambar dibawah ini dapatkah saudara menentukan tingkat

kerusakannya? Jelaskan!

(a) Kerupuk (b) Bolu gulung (c) Kue kering