Biokimia
Air dan Air bebas
Venny Agustin, M.Sc.
Air
•
•
Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H₂O.
satu molekul air tersusun atas 2 atom hidrogen
yang terkait secara kovalen pada satu atom
oksigen.
Air bersifat tidak berwarna , tidak berasa dan tidak
berbau pada kondisi standar.
Air
•
•
Air merupakan komponen yang paling penting bagi
kehidupan seluruh makhluk hidup dan fungsinya tidak
dapat digantikan oleh senyawa lain.
Air berfungsi sebagai pembawa zat-zat makanan dan
sisa-sisa metabolisme.
•
•
•
•
Ada dua isu utama yang menekankan perlunya
menjaga tubuh dengan mengkonsumsi air dalam
jumlah tertentu.
Pertama, air yang masuk ke dalam tubuh kita
→mencegah toksin & zat kimia yang bersifat
destruktif pada sel.
Air membawa semua mineral & nutrisi yang
dibutuhkan untuk metabolisme sel.
Kedua, air terlibat dalam setiap fungsi tubuh
→sebagai konduktor aktivitas elektrokimia, dengan
memindahkan air dari satu sel saraf ke sel lainnya
dengan lancar dan efektif.
Air dalam bahan pangan & peran air bagi
manusia
Peran Air bagi Manusia
 Pembawa oksigen, nutrisi dan hasil metabolisme







Peran Air dalam Bahan Makanan
Mempengaruhi penampakan tekstur serta cita rasa makanan
Mempengaruhi Kesegaran, Stabilitas, dan Keawetan Pangan
Menentukan kualitas dan Tingkat Resiko Keamanan Pangan
Untuk Reaksi Kimia
Pelarut Universal untuk Senyawa kimia
Mempengaruhi Aktivasi Enzim dalam Bahan Pangan
Medium Pindah Panas
Air Bebas
70-80 %
Terdapat di seluruh permukaan tubuh ikan dan air
bebas ini sering dinyatakan dengan water activity
(Aw).
Air Terikat
Air yang terikat erat dengan komponen bahan pangan
lainnya.
air
yang
terikat
secara
kimia,
fisik
dan koloid dengan senyawa lain seperti lemak, protein dan
sebagainya.
Perbedaan Air bebas dan Air terikat
Air Bebas
Air bebas menunjukan sifat-sifat air
dengan keaktifan penuh.
● Dapat dengan mudah hilang apabila
terjadi penguapan dan pengeringan.
● Dapat membantu terjadinya proses
kerusakan bahan makanan misalnya
proses
mikrobiologis,
kimiawi,
enzimatik, bahkan oleh aktivitas
serangga perusak.
●
Air Terikat
Air terikat menunjukan air yang terikat
erat dengan komponen bahan pangan
lainnya.
● Tidak mudah hilang apabila terjadi
penguapan dan pengeringan.
● Tidak menyebabkan proses kerusakan.
● Air terikat adalah air yang tidak dapat
dibekukan lagi pada suhu lebih kecil
atau sama dengan -4°C.
●
Pengaruh Aktivitas Air (Aw)
dalam Bidang Pangan
•
•
•
Menunjukkan jumlah air bebas di dalam
pangan yang dapat digunakan oleh mikroba
untuk pertumbuhannya.
Mikroba mempunyai kebutuhan Aw minimal
yang berbeda-beda untuk pertumbuhannya.
Untuk mengawetkan pangan adalah dengan
menurunkan Aw bahan tersebut.
Berbagai mikrobia mempunyai aw minimal
agar dapat tumbuh dengan baik misalnya
•
•
•
Bakteri mempunyai aw minimal = 0,90;
Khamir mempunyai aw minimal = 0,80 0,90;
kapang/jamur mempunyai aw minimal =
0,60 - 0,70.
“Konsentrasi garam dan gula yang tinggi dapat mengikat air dan menurunkan aw
sehingga menghambat pertumbuhan mikroba.”Makanan yang mengandung
kadar garam dan atau gula yang tinggi, biasanya mempunyai Aw di bawah 0,60
dan sangat tahan terhadap kerusakan oleh mikroba”.
Air dan Penyimpanan
Makanan
● Kandungan air dalam bahan makanan mempengaruhi
daya tahan bahan makanan terhadap serangan
mikroba yang dinyatakan dengan Aw.
● Makanan yang dikeringkan atau dikeringbekukan,
mempunyai kestabilan tinggi pada penyimpanan,
kandungan airnya sekitar 5-15%.
● Golongan
makanan yang kandungan airnya
menengah, seperti kurma , kue basah rentang
kandungan airnya 20-40%.
Air pada ikan dan hasil perairan
Air bebas dan air terikat (Water bound) yang keterikatannya berbeda-beda
pada masing-masing ikan. Menurut derajat keterikatannya air pada ikan dibagi
menjadi 3 tipe yaitu :
Air tipe 1
Air tipe 2
Air tipe 3
● Air tipe I adalah air yang terikat pada molekul-molekul lain melalui suatu ikatan
hidrogen yang besar.
● Air tipe I ini sangat sulit dihilangkan dengan pengeringan
biasa. Air yang dalam keadaan terikat kuat. Ikatannya berifat ionik sehingga
relatif sukar dihilangkan atau diuapkan. Air ini tidak membeku meskipun pada
suhu 0° F.
● Air tipe II yaitu molekul air membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air
lainnya. Penghilangan air tipe II ini akan mengakibatkan penurunan aw, bila air
tipe II dihilangkan, maka pertumbuhan mikrobia dan reaksi kimia akan terhenti
seperti reaksi browning, hidrolisis atau oksidasi lemak.
● Jika dihilangkan seluruhnya, maka kadar air bahan menjadi 3-7 %, sehingga
kestabilan bahan akan tercapai.
• Air tipe III adalah air yang secara fisik terikat dalam jaringan
matrik seperti membran, serat dan air ini sering disebut dengan
air bebas. Air tipe III mudah diuapkan dengan pengeringan dan
dapat dengan mudah dimanfaatkan oleh mikrobia untuk
pertumbuhan dan media reaksi kimia lainnya.
Pentingnya penentuan kadar air
•
•
•
•
•
Kadar air dalam bahan pangan sangat mempengaruhi kualitas dan daya
simpan dari bahan pangan tersebut.
Penentuan kadar air dari suatu bahan pangan sangat penting agar dalam
proses pengolahan maupun pendistribusian mendapat penanganan yang
tepat.
Faktor mutu dalam pengawetan beberapa produk & mempengaruhi
stabilitas : sayur & buah-buahan kering, susu kering, tepung telur, kentang
kering.
Faktor mutu untuk selai & jeli → mencegah kristalisasi gula, sirup gula dan
penyiapan cereal
Menurunkan kadar air digunakan u/ kenyamanan dalam pengemasan atau
transportasi: susu konsentrat, gula tebu cair (67% solid), Sirup gula jagung
(80% solid), Sirup glukosa (>70%).
Faktor penentu kualitas air
Faktor Fisika
1.
2.
3.
4.
5.
Kekeruhan: air dapat ditimbulkan oleh adanya bahan-bahan anorganik dan organik
yang terkandung dalam air seperti lumpur dan bahan yang dihasilkan oleh buangan
industri.
Temperatur: Kenaikan temperatur air menyebabkan penurunan kadar oksigen terlarut.
Kadar oksigen terlarut yang terlalu rendah akan menimbulkan bau yang tidak sedap
akibat degradasi anaerobic yang mungkin saja terjadi.
Warna: air dapat ditimbulkan oleh kehadiran organisme, bahan-bahan tersuspensi
yang berwarna dan oleh ekstrak senyawa-senyawa organik serta tumbuh-tumbuhan.
Solid (zat padat): Kandungan zat padat menimbulkan bau, juga dapat meyebabkan
turunnya kadar oksigen terlarut. Zat padat dapat menghalangi penetrasi sinar
matahari kedalam air.
Bau dan Rasa: Bau dan rasa dapat dihasilkan oleh adanya organisme dalam air seperti
alga serta oleh adanya gas seperti H2S yang terbentuk dalam kondisi anaerobik, dan
oleh adanya senyawa-senyawa organik tertentu.
Faktor Kimia
1.
2.
3.
pH (keasaman): Pembatasan pH dilakukan karena akan mempengaruhi rasa,
korosifitas air dan efisiensi klorinasi. Beberapa senyawa asam dan basa lebih
toksid dalam bentuk molekuler, dimana disosiasi senyawa-senyawa tersebut
dipengaruhi oleh pH.
DO (dissolved Oxygent): DO adalah jumlah oksigen terlarut dalam air yang
berasal dari fotosintesa dan absorbsi atmosfer/udara. Semakin banyak jumlah
DO maka kualitas air semakin baik.
BOD (biological oxygen demand): BOD adalah banyaknya okigen yang
dibutuhkan oleh mikroorgasnisme untuk menguraikan bahan-bahan organik
(zat pencerna) yang terdapat di dalam air secara biologi..
4. COD (chemical oxygen demand): COD adalah banyaknya oksigen yang di
butuhkan untuk mengoksidasi bahan-bahan organik secara kimia.
5.
Kesadahan: Kesadahan air yang tinggi akan mempengaruhi efektifitas
pemakaian sabun, namun sebaliknya dapat memberikan rasa yang segar. Di
dalam pemakaian untuk industri (air ketel, air pendingin, atau pemanas)
adanya kesadahan dalam air tidaklah dikehendaki. Kesadahan yang tinggi
bisa disebabkan oleh adanya kadar residu terlarut yang tinggi dalam air.
6.
Senyawa Kimia Beracun: Kehadiran unsur arsen (As) pada dosis yang rendah
sudah merupakan racun terhadap manusia sehingga perlu pembatasan yang
agak ketat (= 0,05 mg/I). Kehadiran besi (Fe) dalam air bersih akan
menyebabkan timbulnya rasa dan bau ligan, menimbulkan warna koloid
merah (karat) akibat oksidasi oleh oksigen terlarut yang dapat menjadi racun
bagi manusia (Farida, 2002).
Faktor Biologi
•
Bakteri: Bakteri yang menimbulkan penyakit
disebut disebut bakteri patogen. Dengan
ukuran yang berbeda-beda dari 1-4 mikron,
bakteri tidak dapat dilihat dengan mata
telanjang.
•
Organisme Coliform: secara umum untuk air
yang dianggap aman untuk dikonsumsi,
tidak boleh lebih dari 1 didalam 100ml air.
•
•
Organisme Mikro Lainnya: Air dapat
mengandung organisme mikroskopis
lain yang tidak diinginkan berupa
ganggang dan jamur. Pertumbuhan
ganggang yang berlebihan dapat
dicegah dengan pemakaian sulfat
tembaga atau klorin.
Jamur adalah tanaman yang dapat
tumbuh tanpa sinar mafahari dan pada
waktu tertentu dapat merajalela pada
pipa-pipa air, sehingga menimbulkan
rasa dan bau yang tidak enak.
Bahan Penyerap Air
• Kapur aktif
• H2SO4
• Silika gel (jenuh- merah, tidak jenuh-biru)
• Aluminium oksida
• KCI
• K2SO4
• Barium oksida
Metode Oven/Pengeringan
Digunakan
untuk
semua
bahan
makanan/produk kecuali:
• Produk mengandung senyawa mudah
menguap.
• Mengalami dekomposisi pada suhu 100 °C
• Prinsip: sampel dikeringkan dalam oven
100-105°C sampai diperoleh berat tetap.
Selisih berat = berat air sampel.
Metode Pengeringan (Oven drying)
●
●
●
●
●
Metode ini mengukur massa air dalam suatu massa yang diketahui dari
sampel.
Kadar air ditentukan dengan mengukur massa makanan sebelum dan
sesudah air dihilangkan dengan pengeringan.
Prinsip Dasar: Air memiliki titik didih yang lebih rendah dibandingkan
komponen utama lain dalam makanan seperti lipid, protein dan
karbohidrat.
Keuntungan: Murah, mudah digunakan, banyak sampel dapat dianalisis
secara bersamaan.
Kekurangan: Merusak, memakan waktu.
Metode oven
●
●
●
●
●
●
●
Prinsip : sampel dikeringkan dim oven
100-102 °C sampai diperoleh berat yg
tetap.
Peralatan:
Oven dengan kisaran suhu 105° C.
Cawan
(porselin,
stainless
steel,
Alumunium atau Nikjel) tempat sample.
Desikator berisi bahan pengering (Silika
gel)
Penjepit Cawan
Timbangan Analitik
Metode Destilasi
Digunakan u/ bahan2 yg mengandung lemak
& komponen2 yg mudah menguap disamping
air
● Prinsip: Air dikeluarkan dr sampel dgn
caradistilasi
azeotropik
kontinyu
dgn
menggunakan pelarut "immible".
● Air dikumpulkan dim tabung penerima &
volume air yg terkumpul dpt diketahui. Krn
berat jenis pelarut Ibh kecil dr berat jenis air,
maka air selalu berada di bawah pelarut &
pelarut akan kembali ke labu didih.
●
THANKS
CREDITS: This presentation template was
created by Slidesgo, including icons by
Flaticon, and infographics & images by
Freepik