Water Pendahuluan Struktur Sifat Fungsional Air dalam bahan pangan Water Activity (Aw) Pengawetan pangan dengan pengendalian kadar air

Food Chemistry (de Man, 1999)

1. Intoduction Arti penting air bagi manusia : Pembawa oksigen, nutrisi, sisa-sisa metabolisme (limbah) Media reaksi dalam metabolisme tubuh Membantu bentuk makromolekul Mengatur suhu tubuh Menjaga volume darah dalam tubuh

ARTI PENTING AIR DALAM BAHAN PANGAN Mempengaruhi tekstur, kenampakan, rasa, dll. Media Interaksi air, protein, Karbohidrat dan Lipida. Good cooking medium Water Content and Water Activity Terkait dengan perishability of foods, Media reaksi kimia dan biokimia, Media pertumbuhan mikrobia.

Definisi / Batasan A I R : adalah sebuah molekul yang terdiri dari 1 (satu) atom O (oksigen) dan 2 atom H (hidrogen) yang berikatan melalui ikatan kovalen E S : adalah molekul air yang tersusun sedemikian rupa sehingga satu atom H terletak diantara satu sisi atom O membentuk suatu heksagonal simetris.

2. Structure of Water Molecule

Structure of Water Molecule

Struktur Molekul Air dan Es Struktur Es Struktur Air

Struktur Molekul Air dan Es Struktur Es Struktur Air

3. Sifat Fungsional Sebagai Pelarut Water in ionic hydration (NaCl  Na+ + Cl-)

3. Sifat Fungsional “Bound water” in biological systems Membantuk struktur alami makromolekul Molekul Protein Molekul Air Molekul Protein

4. Air dalam bahan pangan Food Moisture content (weight-%) Meat 65–75 Milk 87 Fruits, vegetables 70–90 Bread 35 Honey 20 Butter, margarine 16–18 Cereal flour 12–14 Coffee beans, roasted 5 Milk powder 4 Edible oil 0 Sumber : Belitz, H.D., Grosch, W., and Schieberle, P. (2009)

4. Air dalam bahan pangan Bahan Air (%) Bahan Air (%) Tomato Lettuce Cabage Beer Orange Apple juice Milk Potato Banana Chicken Salmon, canned Meat Cheese 95 92 90 87 78 75 70 67 65 37 Bahan Air (%) Bread, white Jam Honey Butter & margarine Wheat flour Rice Coffee beans, roasted Milk powder Shortening 35 28 20 16 12 5 4

4. Air dalam bahan pangan 1. Air bebas (type III) Dalam bahan pangan 2. Air terikat 2.a. terikat lemah (type II) 2.b. terikat kuat (type I) 3. Air imbibisi (terserap sampai kedalam) Luar bahan pangan 4. Air teradsorpsi (terserap dipermukaan)

4. Air dalam bahan pangan 1. Air bebas (type III) terdapat dalam ruang antar sel, intergranuler dan pori-pori bahan sejumlah air yang terdapat pada/diatas konsentrasi air kritis yang dibutuhkan bahan untuk mempertahankan struktur fisik dan integritas bahan membeku pada 0 oC, mudah teruapkan (pada 71 oC) dapat diukur dengan gravimetri setelah evaporasi atau distilasi membantu proses kerusakan bahan pangan melalui reaksi enzimatis, proses mikrobiologis maupun biokimiawi.

4. Air dalam bahan pangan 2.a. Air terikat lemah (type II) terserap pada permukaan (adsorpsi) makromolekul koloid : (protein, polisakarida) terdispersi diantara makromolekul, sebagai pelarut dalam sel memiliki sifat seperti air bebas menjaga stabilitas makromolekul 2.b. Air terikat kuat (type I) berikatan secara kuat membentuk hidrat dengan makromolekul sukar diuapkan tidak membeku pada 0 oF

Bound Water The numerous definitions proposed for “bound water” should indicate why this term has created confusion [3,51]: Bound water is the equilibrium water content of a sample at some appropriate temperature and low relative humidity. Bound water is that which does not contribute significantly to permittivity at high frequencies and therefore has its rotational mobility restricted by the substance with which it is associated. Bound water is that which does not freeze at some arbitrary low temperature (usually-40°C or lower). Bound water is that which is unavailable as a solvent for additional solutes. Bound water is that which produces line broadening in experiments involving proton nuclear magnetic resonance. Bound water is that which moves with a macromolecule in experiments involving sedimentation rates, viscosity, or diffusion. Bound water is that which exists in the vicinity of solutes and other nonaqueous substances and has properties differing significantly from those of “bulk” water in the same system.

5. Water activity (Aw) Menunjukkan sejumlah air bebas dalam bahan pangan yang tersedia untuk : mikrobia dalam melakukan aktivitas dan pertumbuhannya berlangsungnya reaksi kimia dan biokimia komponen dalam bahan pangan berlangsungnya reaksi ensimatis dalam bahan pangan Peranan Aw dalam bahan pangan penting untuk : Menjaga Kualitas (Food quality) Menjaga Stabilitas (Food stability) Menjaga Keamanan (Food safety)

5. Water activity (Aw) Pengukuran dan pengendalian Aw dalam bahan pangan penting untuk : Memprediksi jenis mikrobia perusak yang tumbuh Menjaga stabilitas komponen kimia dalam bahan Meminimalkan terjadinya non-enzymatic browning dan reaksi oksidasi lipid secara spontan/autocatalytic Memperpanjang waktu reaksi enzimatis yang diinginkan Mengoptimalkan sifat fisik bahan kaitannya dengan umur simpan dan tekstur Microbial safety Chemical & Biochemical reactivity, and Enzymatic activity AW Physical properties Shelf life and packaging

5. Water activity (Aw) ERH = kelembaban relatif setimbang (equilibrium relative humidity) ERH = 95 %  Aw = 0.95 Aw = ERH / 100 ERH = Aw x 100 RH ERH Waktu, t Bahan Pangan Awal Setimbang Keseimbangan : kadar air ERH

5. Water activity (Aw) Pengukuran Aw bahan pangan :  Mata kuliah Analisa Hasil Pertanian Prinsip : hubungan antara kadar air seimbang dengan ERH hubungan antara kadar air dengan Aw  kurva ISL (Isotherm Sorpsi Lembab) 20 Bahan A Bahan B 15 Kadar Air 10 5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Aw

Mana yang lebih awet ? Why ?

5. Water activity (Aw) Type I Type II Type III

Pada setiap kadar air yang sama, p/po naik seiring naiknya suhu

The typical water activity of some foodstuffs 5. Water activity (Aw) The typical water activity of some foodstuffs Type of product Water Activity (aw) Fresh meat and fish 0.99 Bread 0.95 Aged cheddar 0.85 Jams and jellies 0.8 Plum pudding Dried fruit 0.6 Biscuits 0.3 Milk powder 0.2 Instant coffee

WATER CONTENTS AND STORAGE LIFE OF VARIOUS FOODS 5. Water activity (Aw) WATER CONTENTS AND STORAGE LIFE OF VARIOUS FOODS % WATER STORAGE LIFE, 21oC 1. HIGH MOISTURE FOODS (50-95%) MEAT (RAW) PORK 53-60 1-2 days BEEF 50-70 1-2 days CHICKEN 70-78 1-2 days FISH 65-81 1-2 days FRUITS BERRIES, CHERRIES, PEARS 80-85 2-12 days APPLES, PEACHES, ORANGES, etc 80-90 2-12 days STRAWBERRIES,TOMATOES 90-95 2-12 days VEGETABLES BROCOLLI,CARROTS,POTATOES 74-80 2-12 days ASPARAGUS,GREEN BEANS,CABBAGE, LETTUCE 85-90 2-12 days 2. INTERMEDIATE MOISTURE FOODS (20-50%) HONEY, JAMS, JELLIES, CONFECTIONS 20-30 6-24 months BAKED PRODUCTS, FRUIT CAKES 20-30 6-24 months 3. LOW MOISTURE FOODS (<20%) DEHYDRATED FOODS (SOUPS, ORANGE JUICE POTATO, FRUITS) 16-18 2-4 years CEREAL GRAINS, NUTS, DRIED BEANS 10-14 2-8 years

5. Water activity (Aw)