KIMIA PANGAN (minggu ke-2) M. Khoiron Ferdiansyah, STP., M.Sc.

AIR

PERANAN AIR DALAM MAKANAN Mempengaruhi tekstur, appearance and taste –berinteraksi dengan proteins, CHO and lipids: contoh grapes vs raisins; rare steak is juicy compared w/ well done; milk vs yogurt and cheese • Medium yang baik dalam memasak • Kandungan Air –related to perishability of foods- great medium for chemical, biochemical, microorganism grow better in moist foods

KANDUNGAN AIR DLM MAKANAN Beef, raw - 50-70 Fish, raw - 65- 81 Berries,cherries,ears,apples, peaches – 80-90 Asparagus, cabbage - 90-95 Corn, rice, wheat, oats (whole grains) – 10-11 Gatorade – 94 Whole milk – 88 Dried milk – 4 Cheese (Monterey jack) -28 Regular butter – 16 Peanut butter – 1 Smoked salmon - 72 Beef sausage – 54 Kielbasa sausage – 54 Pepperoni sausage - 27 Cooked brown rice – 73 Wheat Chex – 2 Cooked macaroni – 66 Popcorn – 4 Pasta, linguini - 66 Cracker – 4 Doughnut – 21 Bread – 34 Canola oil – 0 Margarine (hard, 80% fat) - 16

STRUKTUR KIMIA AIR H O 104°

IKATAN HIDROGEN

KORELASI ANTAR MOLEKUL H2O Kemampuan untuk membentuk multiple hydrogen bonds sec 3 dimensi Satu molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen dengan 4 mol air lain water x

ICE MEMPUNYAI DENSITY YANG LEBIH RENDAH DARIPADA LIQUID WATER • Normally, substances transitioning from liquid to solid increases in density, due to decrease in volume • Water contracts as it freezes, but as ice crystals form,they expand making ice at 0oC less dense than water at 0oC

KORELASI % AIR & UMUR SIMPAN

MOISTURE SORPTION ISOTHERMS Highly product specific (physical and chemical structure) Highly temperature dependant Show sorption/desorption hysteresis Affect both physical/chemical reactivity of the food and the dynamics of water transport

MOISTURE SORPTION ISOTHERM Moisture content (d.w.b.) aw

MOISTURE SORPTION ISOTHERM Moisture content (d.w.b.) aw

ZONES IN ISOTHERMS Zone 3: Bulk water Zone 2: Loosely bound water Zone 1: Tightly bound water.

MOISTURE SORPTION ISOTHERM aw Moisture content (d.w.b.) Zone 3 Zone 2 Zone 1

Temperature Dependency cold Moisture content (d.w.b.) ???? hot aw

Sorption and Desorption Moisture content (d.w.b.) desorption sorption

BENTUK AIR DALAM MAKANAN Air dalam suatu bahan makanan terdapat dalam berbagai bentuk Air Bebas Air yang terdapat sebagai cairan bebas terdapat dalam sitoplasma, cairan antar sel dan cairan yang beredar dalam jaringan Air yang terikat secara lemah karena teradsorbsi (terserap) Air yang terdapat pada seluruh permukaan zat yang terkena udara yang mengandung uap air Air yang terikat secara kuat membentuk hidrat x

Air yang terdapat dalam keadaan bebas dapat membantu proses kerusakan bahan makanan misalnya proses mikrobiologis, kimiawi, enzimatik, bahkan oleh aktivitas serangga perusak. Sedangkan air dalam bentuk lainnya tidak membantu terjadinya proses kerusakan tsb diatas. Oleh karenanya kadar air bukan merupakan parameter yang absolut untuk dapat dipakai meramalkan kecepatan terjadinya kerusakan bahan makanan.

WATER ACTIVITY (AW) – MEASURE OF BOUND WATER Free (pure) Water – free flowing, great solvent for chemical/biochemical, carrier of nutrients for microorganisms Bound Water – held tightly to other molecules, exhibit no flow properties, not a solvent, high density, lack of VP, inability to freeze, cannot be expressed from tissues Quantitation of Bound Water in Foods Water Activity (aw) = VP of water in food/VP of pure water aw= p/po~%ERH Water Activity in all foods is always <1.0 Water Activity of pure water is 1.0

Water activity aw= P/Po ~ %ERH Keterangan : P = Tekanan parsial air dalam makanan Po = Tekanan air normal pada T yang sama % ERH = Kelembaban nisbi keseimbangan

Water activity and growth of microorganisms, aw Microorganisms inhibited by lowest aw in this range 1.00-0.95 Pseudomonas, Escheridia, Proteus, Bacillus 0.95-0.91 Salmonella, C. botulinum, Lactobacillus 0.91-0.87 many yeasts (Candida, Torulopsis, Micrococcus 0.87 -0.80 many molds (mycotoxigenic penicillia) 0.80-0.75 most halophilic bacteria 0.75-0.65 xerophilic molds 0.65-0.60 osmophilic yeasts (Saccharomyces rouxii) 0.50 -0.20 no microbial proliferation

Why is water activity important? Water activity (aw) merupakan salah satu faktor yang paling kritis dalam menentukan quality and safety dalam makanan. Water activity mempengaruhi makanan dalam shelf life, safety, texture, rasa, and bau. Selain temperature, pH and beberapa faktor lain dapat mempengaruhi bagaimana mikroorganisma akan berkembang cepat pada produk makanan, water activity merupakan faktor yang paling penting dalam mengontrol kerusakan pada makanan. Most bacteria, for example, do not grow at water activities below 0.91, and most molds cease to grow at water activities below 0.80.

Why is water activity important? Melalui pengukuran water activity, merupakan hal yang dapat memperkirakan apakah microorganisme akan menjadi penyebab kerusakan makanan atau tidak. Water activity--not water content--determines the lower limit of available water for microbial growth. In addition to influencing microbial spoilage, water activity can play a significant role in determining the activity of enzymes and vitamins in foods and can have a major impact their color, taste, and aroma.

Reaction Rates and Water Activity aw Moisture content (d.w.b.) log (RATE) Lipid oxidation Most reactions Microbial growth SORPTION ISOTHERM

Water activity and food stability

Water activity and food stability

Water activity and food stability

PENETAPAN KADAR AIR PK Air umumnya identik dengan penentuan kehilangan akan pengeringan pada suhu tertentu → pemanasan dengan oven → tergantung kadar air pada sampel Secara semimikro (kandungan air yang kecil) → penentuan menurut Karl Fischer Jika konsistensi sampel menyerupai pasta → penentuan air secara distilasi azeotrop

PK AIR Metode pemanasan langsung → OVEN Pemanasan dengan oven vakum Metode penyulingan dengan pelarut PK Titrasi metode Karl Fischer

PK Air Karl Fischer Analisis semi mikro Prinsip Analisis: Iod dan belerang dioksida hanya akan bereaksi satu sama lain jika ada air berdasarkan rx sbb: Larutan Karl Fischer (LKF) menurut Ph. Eur. I mengandung metanol, piridin, SO2, dan Iod. Piridin sebagai pelarut dan juga sebagai katalis karena dapat mengikat SO2 sehingga mengurangi hilangnya SO2 karena menguap dan juda dapat mengikat I2 sebagai piridinium Iodida

REAKSI PK AIR KARL FISCHER Titik Akhir secara elektrometri, ditandai dengan adanya aliran arus elektron karena berlebihnya titran (I2) yang akan mengalami reaksi redoks di katoda dan di anoda

Texture Changes Crispy/crunchy Moisture content (d.w.b.) Soft 0.2-0.5

Powder Changes Free flowing Moisture content (d.w.b.) Agglomerated ~0.4

Moisture Sorption Isotherm Moisture content (d.w.b.) aw

Moisture Sorption Isotherm Moisture content (d.w.b.) aw

TUGAS KELOMPOK