Makalah Kimia Pangan 1 HUBUNGAN AIR DENGAN UMUR SIMPAN

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Sebuah molekul air terdiri dari sebuah atom oksigen yang berikatan kovalen dengan dua atom hidrogen. Hidrogen dan oksigen mempunyai daya padu yang sangat besar antara keduanya. Keunikan air terjadi berkat ikatan pemadu kedua unsurnya. Perangkaian jarak atom-atomnya mirip kunci yang masuk lubangnya, kecocokannya begitu sempurna, sehingga air tergolong senyawa alam yang paling mantap. Semua atom dalam molekul air terjalin menjadi satu oleh ikatan yang kuat, yang hanya dapat dipecahkan oleh perantara yang paling agresif, misalnya energi listrik atau zat kimia seperti logam kalium.

Oksigen mempunyai nomor atom 8 dan massa atom 16, terletak pada periode ke-2 dan golongan VI A pada sistem periodik.  Sebuah atom oksigen mempunyai delapan elektron, dua elektron berada pada kulit elektron bagian dalam (kulit K) dan enam elektron berada pada kulit berikutnya (kulit L), jadi kulit L belum penuh atau masih bias diisi dua elektron. Sedang sebuah atom hydrogen dengan nomor atom 1 hanya mempunyai satu elektron pada kulit K, jadi belum penuh atau kekurangan satu elektron. Kulit yang belum terisi penuh tersebut tidak mantap dan elektronnya cepat bergabung dengan elektron lain untuk memenuhi ruang dalam suatu kulit. Kulit yang telah terisi penuh merupakan bentuk yang mantap, dan setelah hal itu terjadi, maka akan dilawannya setiap usaha pemisahan. 

Air merupakan bahan yang sangat penting bagi kehidupan manusia dan fungsinya tidak pernah dapat digantikan oleh senyawa lain. Air juga merupakan komponen penting dalam bahan makanan kerena air dapat mempengaruhi penampakan, tekstur, serta cita rasa makanan yang kering sekalipun seperti buah kering, tepung biji-bijian mengandung air dalam jumlah tertentu (Ir. Muhammad Arfah, 1993).Air sendiri meskipun bukan merupakan sumber nutrien seperti bahan makanan lain, namun sangat  esensial dalam kelangsungan proses biokimiawi organisme hidup.

Air dalam industri pangan memegang peranan penting karena dapat mempengaruhi mutu makanan yang dihasilkan. Jenis air yang digunakan berbeda-beda tergantung dari jenis bahan yang diolah, oleh karena itu perlu adanya suatu standar untuk masing-masing jenis pengolahan. Air yang digunakan pada industri umunya harus mempunyai syarat-syarat tidak berwarna, tidak berbau, jernih, tidak mempunyai rasa, tidak mengandung besi dan mangan, serta dpat diterima secara bakteriologis yaitu tidak mengganggu kesehatan dan tidak menyebabkan kebusukan bahan pangan yang diolah (Slamet Sudarmadji, 2003)

Air juga berpengaruh terhadap umur simpan, umur simpan merupakan rentang waktu antara saat produk mulai dikemas dengan mutu produk yang masih memenuhi syarat dikonsumsi. Dimana mutu sangat berpengaruh pada suatu produk, semakin baik mutu suatu produk maka semakin memuaskan konsumen.

Pencantuman informasi umur simpan menjadi sangat penting karena terkait dengan kemanan produk pangan dan untuk memberikan jaminan mutu pada saa produk sampai ke tangan konsumen. Informassi umur simpan produk sangat penting bagi banyak pihak, baik produsen, konsumen, penjual, dan distributor. Konsumen tidak hanya dapat mengetahui tingkat keamam kelayakan produk untuk dikonsumsi, tetapi juga dapat memberi petunjuk terjadinya perubahan citarasa, penampakan dan kandungan gizi produk tersebut. Perubahan-perubahan tersebut secara langsung akan mempengaruhi mutu dari suatu produk. Untuk itu, perlu diketahui umur simpan dari setiap produk.

Untuk mengetahui lebih jauh tentang uraian di atas maka kami akan mengambil tema Hubungan Air Dengan Umur Simpan

1.2  Rumusan Masalah

1.   Apakah pengertian kadar air ?

2.   Apakah pengertian aktivitas air ?

3.   Apakah pengertian kadar air kesetimbangan ?

4.   Bagaimana menentukan kadar air ?

5.   Apakah pengertian umur simpan ?

6.   Bagaimana pengaruh kadar air dan aktivitas air terhadap umur simpan ?

1.3  Tujuan Penulisan

1.      Mendeskripsikan pengertian kadar air

2.      Mendeskripsikan pengertian aktivitas air

3.      Mendeskripsikan pengertian kadar air kesetimbangan

4.      Untuk mengetahui bagaimana menentukan kadar air

5.      Mendeskripsikan pengertian umur simpan

6.      Untuk mengetahui bagaimana pengaruh kadar air dan aktivitas air terhadap umur simpan

1.4 Metode Penulisan

Metode yang digunakan dalam penyusunan makalah ini merupakan metode tinjauan kepustakaan yang bertujuan untuk mempelajari buku-buku yang relevan dengan masalah yang diteliti karena penyusun tidak melakukan tinjaun secara langsung terhadap objek pengamatan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana pengaruh kadar air terhadap umur simpan.

1.5 Manfaat Penulisan

1.      Bagi Pemerintah

Bisa dijadikan sebagai sumbangsih dalam meningkatkan kualitas industri pangan.

2.      Bagi Dosen

Bisa dijadikan sebagai acuan dan sumbangsih dalam mengajar terutama pada materi ini agar para peserta didiknya dapat berprestasi lebih baik dimasa yang akan datang.

3.      Bagi Mahasiswa

Bisa dijadikan sebagai bahan kajian belajar dalam rangka meningkatkan prestasi diri.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Kadar Air

Kadar air adalah perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan. Setiap bahan bila diletakkan dalam udara terbuka kadar airnya akan mencapai keseimbangan dengan kelembaban udara disekitarnya. Kadar air ini disebut dengan kadar air seimbang. Setiap kelembaban relatif tertentu dapat menghasilkan kadar air seimbang tertentu pula. Dengan demikian dapat dibuat hubungan antara kadar air seimbang dengan kelembaban relatif. Aktivitas air dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Aw = ERH/100

Aw = aktivitas air

ERH = kelembaban relative seimbang

Bila diketahui kurva hubungan antara kadar air seimbang dengan kelembaban relatif pada hakikatnya dapat menggambarkan pula hubungan antara kadar air dan aktivitas air. Kurva sering disebut kurva Isoterm Sorpsi Lembab (ISL). Setiap bahan mempunyai ISL yang berbeda dengan bahan lainnya. Pada kurva tersebut dapat diketahui bahwa kadar air yang sama belum tentu memberikan Aw yang sama tergantung macam bahannya. Pada kadar air yang tinggi belum tentu memberikan Aw yang tinggi bila bahannya berbeda. Hal ini dikarenakan mungkin bahan yang satu disusun oleh bahan yang dapat mengikat air sehingga air bebas relatif menjadi lebih kecil dan akibatnya bahan jenis ini mempunyai Aw yang rendah (Wulanriky,2011).

Menurut Fennemena (1996), memaparkan adanya hubungan antara kadar air dalam bahan pangan dengan daya awetnya. Pengurangan air baik dalam pengeringan atau penambahan bahan penguap air bertujuan untuk mengawetakan bahan pangan sehingga dapat tahan terhadap kerusakan mikrobiologis maupun kerusakan kimiawi. Kriteria ikatan air dalam aspek daya awet bahan pangan ditinjau dari kadar air, konsentrasi larutan, tekanan osmotic, kelembaban relative berimbang dan aktivitas air. Kadar air dan konsentrasi larutan hanya sedikit berhubungan dengan sifat-sifat air yang terdapat dalam bahan pangan dan tidak dapat digunakan sebagai indikator nyata dalam menentukan ketahanan simpan. Karenanya lalu muncul istilah aktivitas air yang digunakan untuk menjabarkan air yang tidak terikat atau bebas dalam suatu sistem yang dapat menunjang reaksi biologis atau kimiawi. Air yang terkandung dalam bahan pangan, apabila terikat kuat dengan komponen bukan air lebih sukar digunakan baik untuk aktivitas mikrobiologis maupun aktivitas kimia hidrolik (Syarief dan Halid, 1993).

2.2 Aktivitas Air

Aktivitas air (aw) adalah perbandingan antara tekanan uap larutan dengan tekanan uap air solven murni pada temperatur yang sama ( aw = p/po ). Aktivitas air (singkatan: a_w) adalah sebuah angka yang menghitung intensitas air di dalam unsur-unsur bukan air atau benda padat. Secara sederhana, itu adalah ukuran dari status energi air dalam suatu sistem. Hal ini didefinisikan sebagai tekanan uap dari cairan yang dibagi dengan air murni pada suhu yang sama , karena itu, air suling murni memiliki a_w tepat satu. Semakin tinggi suhu biasanya a_w juga akan naik, kecuali untuk benda yang yang mengkristal seperti garam atau gula.

Semakin tinggi a_w dalam sebuah benda, akan lebih menopang kehidupan mikroorganisme. Bakteri biasanya memerlukan a_w paling tidak 0.91 dan jamur paling tidak 0.7.

Air akan berpindah dari benda dengan a_w tinggi ke benda dengan a_w rendah. Sebagai contoh, jika madu (a_w ≈ 0.6) ditempatkan di udara terbuka yang lembap (a_w ≈ 0.7), maka madu akan menyerap air dari udara.

Ini merupakan jumlah air yang tersedia untuk pertumbuhan mikrobia dalam pangan dan bukan berarti jumlah total air yang terkandung dalam bahan makanan sebab adanya adsorpsi pada konstituen tak larut dan absorpsi oleh konstituen larut (mis. gula, garam). Air murni mempunyai aw 1,0 dan bahan makanan yang sepenuhnya terdehidrasi memiliki aw = 0. Bakteri Gram negatif lebih sensitif terhadap penurunan aw dibandingkan bakteri lain. Batas aw minimum untuk multiplikasi sebagian besar bakteri adalah 0,90. Escherichia coli membutuhkan aw minimum sebesar 0,96, sedangkan Penicillium 0,81. Meskipun demikian aw minimum untuk Staphylococcus aureus adalah 0,85.

Nilai Aw suatu bahan atau produk pangan dinyatakan dalam skala 0 sampai 1. Nilai 0 berarti dalam makanan tersebut tidak terdapat air bebas, sedangkan nilai 1 menunjukkan bahwa bahan pangan tersebut hanya terdiri dari air murni. Kapang, khamir, dan bakteri ternyata memerlukan nilai Aw yang paling tinggi untuk pertumbuhannya. Niai Aw terendah dimana bakteri dapat hidup adalah 0,86. Bakteri-bakteri yang bersifat halofilik atau dapat tumbuh pada kadar garam tinggi dapat hidup pada nilai Aw yang lebih rendah yaitu 0,75. Sebagian besar makanan segar mempunyai nilai Aw = 0,99. Pada produk pangan tertentu supaya lebih awet biasa dilakukan penurunan nilai Aw. Cara menurunkan nilai Aw antara lain dengan menambahkan suatu senyawa yang dapat mengikat air ( Ahmadi & Estiasih,2009).

Kandungan air dalam bahan makanan mempengaruhi daya tahan bahan makanan terhadap serangan mikroba yang dinyatakan Aw yaitu jumlah air bebas yang dapat digunakan oleh mikroorganisme untuk pertumbuhannya. Berbagai mikroorganisme mempunyai Aw minimum agar dapat tumbuh dengan baik, misalnya bakteri Aw : 0,90 ; khamir Aw : 0,80-0,90 ; kapang Aw : 0,60-0,70. Untuk memperpanjang daya tahan suatu bahan, sebagian air dalam bahan harus dihilangkan dengan beberapa cara tergantung dari jenis bahan. Umumnya dilakukan pengeringan, baik dengan penjemuran atau dengan alat pengering buatan (Winarno,1992).

2.3 Kadar Air Kesetimbangan

Kadar air kesetimbangan suatu bahan pangan kadar air bahan pangan ketika uap air bahan tersebut dalam kondisi setimbang dengan lingkungannya dimana produk sudah tidak mengalami penambahan atau pengurangan bobot produk (Fellows, 1990). Kadar air kesetimbangan adalah kadar air dari suatu produk pangan pada kondisi lingkungan tertentu dalam periode waktu yang lama (Brooker et al., 1992).

Kadar air kritis kesetimbangan pada produk pangan digunakan untuk menentukan dan menggunakan kurva sorpsi isotermis produk tersebut. Kurva tersebut digunakan untuk mendapatkan informasi tentang perpindahan air selama proses adsorpsi atau desorpsi. Proses penyerapan air (adsorpsi) terjadi saat kelembaban relative lingkungan lebih tinggi dibandingkan dengan kelembaban relative bahan pangan. Kelembaban relative lingkungan yang lebih rendah daripada kelembaban bahan menyebabkan terjadinya distribusi uap air dari bahan ke lingkungan melalui proses penguapan (desorpsi) (Brooker et al., 1992). Penambahan atau penurunan bobot sampel selama penyimpanan menunjukkan fenomena hidratasi (deMan, 1979)

Uap air akan berpindah dari lingkungan ke produk atau sebaliknya sampai tercapai kondisi kesetimbangan. Perpindahan uap air ini terjadi sebagai akibat perbedaan RH lingkungan dan produk, dimana uap air akan berpindah dari RH tinggi ke RH rendah. Tercapainya kondisi kesetimbangan antara sampel dan lingkungan ditandai oleh bobot sampel yang konstan. Bobot yang konstan ditandai oleh selisih penimbangan berturut-turut tidak lebih dari 2 mg/g untuk sampel yang disimpan pada RH di bawah 90% dan tidak lebih dari 10 mg/g untuk sampel yang disimpan pada RH di atas 90% (Adawiyah, 2006).

Terdapat dua metode untuk menentukan kadar air kesetimbangan yaitu dengan metode statis dan dinamis. Metode statis dilakukan dengan cara meletakkan bahan pangan pada tempat dengan RH dan suhu yang terkontrol. Dalam metode dinamis, kadar air kesetimbangan ditentukan dengan meletakkan bahan pangan pada kondisi udara bergerak. Metode dinamis sering digunakan untuk pengeringan, dimana pergerakan udara digunakan untuk mempercepat proses pengeringan dan menghindari penjenuhan uap air disekitar bahan (Brooker et al., 1992).

2.4 Penentuan Kadar Air

Penentuan kandungan air dapat dilakukan dengan beberapa cara. Hal ini tergantung pada sifat bahannya. Pada umumnya penentuan kadar air dilakukan dengan mengeringkan bahan dalam oven pada suhu 105-110ºC selama 3 jam atau sampai didapat berat yang konstan. Selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan adalah banyaknya air yang diuapkan. Untuk bahan-bahan yang tidak tahan panas, dilakukan pemanasan dalam oven vakum dengan suhu yang lebih rendah. Seperti bahan bekadar gula tinggi, minyak daging, kecap, dan lain-lain. kadang-kadang pengeringan dilakukan tanpa pemanasan, bahan dimasukkan dalam eksikator dengan H2SO4 pekat sebagai pengering, sehingga mencapai berat yang konstan. Untuk bahan dengan kadar gula tinggi, kadar airnya dapat diukur dengan menggunakan refraktometer disamping menentukan padatan terlarutnya pula. Dalam hal ini, air dan gula dianggap sebagai komponen-komponen yang mempengaruhi indeks refraksi. Disamping cara-cara fisik, ada pula cara-cara kimia untuk menentukan kadar air. Mc Neil mengukur kadar air berdasarkan volume gas asetilen yang dihasilkan dari reaksi kalsium karbida dengan bahan yang akan diperiksa. cara ini dipergunakan untuk bahan-bahan seperti sabun, tepung, kulit, bubuk biji panili, mentega, dan sari buah. Karl Fischer pada tahun 1935 menggunakan cara pengeringan berdasarkan reaksi kimia air dari titrasi langsung dari bahan basah dengan larutan iodine, sulfur, dioksida, dan piridina dalam methanol. Perubahan warna menunjukkan titik akhir titrasi (Winarno.1992).

2.5 Umur Simpan

Umur simpan adalah periode waktu dimana makanan atau minuman yang diproduksi masih dapat dikonsumsi. kadaluarsa adalah waktu dimana makanan atau minuman yang diproduski sudah tidak boleh dikonsumsi lagi. parameternya dari umur simpan dan kadaluarsa tersbut dari banyak faktor, namun saya bagi 3 faktor saja yaitu dari bahan kemas, bahan pangan itu sendiri dan faktor lingkungan.

Bahan kemas dapat menjadi faktor dimana umur simpan akan berbeda padahal produkny sama. fungsi dari pengemasan adalah memperlambat proses deteriorasi, yaitu penyimpangan suatu produk dari mutu awalnya. Reaksi deteriorasi dapat disebabkan oleh faktor intrinsik maupun ekstrinsik yang akan memicu reaksi ini di dalam produk berupa reaksi kimia, reaksi enzimatis atau proses fisik yaitu penyerapan uap air atau gas dari sekelilingnya. Hal ini menyebabkan perubahan terhadap produk meliputi perubahan tekstur, flavor, warna, penampakan fisik, nilai gizi, maupun mikrobiologis. misalnya saja kemasan plastik akan berbeda dengan kemasan kaca. permeabilitas kaca lebih kecil dari pada plastik sehingga plastik lebih mudah terjadi transfer udara atau uap air. di antara plastik juga punya permeabilitas yang berbeda. penentuan kemasan ini juga menjadi salah satu faktor untuk menentukan umur simpan makanan.

Faktor lingkungan seperti suhu, cahaya, panas, kelembaban, tekanan fisik, dll menjadi faktor yang diperhitungkan juga dalam penentuan umur simpan. misalanya saja produk yang disimpan di suhu tropis akan berbeda umur simpannya dibanding yang disimpan di suhu subtropis. makanan biasanya disimpan di tempat yang tidak panas dan tidak dingin, namun kadang kala baik dalam transportasi ataupun penyimpanan ternyata terkena faktor lingkungan yang ekstrim, maka perusahaan akan mempertimbangkan juga umur simpan dari makanan tersebut jika produknya akan terkena faktor lingkungan yang tidak biasa.

2.6 Pengaruh Kadar Air Dan Aktivitas Air Terhadap Umur Simpan

Kadar air dan aktivitas air sangat berpengaruh dalam menentukan masa simpan dari makanan, karena faktor-faktor ini akan mempengaruhi sifat-sifat fisik (kekerasan dan kekeringan) dan sifat-sifat fisiko-kimia, perubahan-perubahan kimia, kerusakan mikrobiologis dan perubahan enzimatis terutama pada makanan yang tidak diolah (Winarno, 2004). selama penyimpanan akan terjadinya proses penyerapan uap air dari lingkungan yang menyebabkan produk kering mengalami penurunan mutu menjadi lembab/tidak renyah (Robertson, 2010).

Menurut Labuza (1982), hubungan antara aktivitas air dan mutu makanan yang dikemas adalah sebagai berikut:

1.      Produk dikatakan pada selang aktivitas air sekitar 0.7-0.75 dan di atas selang tersebut mikroorganisme berbahaya dapat mulai tumbuh dan produk menjadi beracun.

2.      Pada selang aktivitas air sekitar 0.6-0.7 jamur dapat mulai tumbuh.

3.      Aktivitas air sekitar 0.35-0.5 dapat menyebabkan makanan ringan hilang kerenyahannya.

4.      Produk pasta yang terlalu kering selama pengeringan atau kehilngan air selama distribusi atau penyimpanan, akan mudah hancur dan rapuh selama dimasak atau karena goncangan mekanis. Hal ini terjadi pada selang aktivitas air 0.4-0.5.

Aktivitas air ini juga dapat didefinisikan sebagai kelembaban relative kesetimbangan (equilibrium relative humidity = ERH) dibagi dengan 100 (Labuza, 1980 diacu dalam Arpah, 2001).

Aktivitas air menunjukkan sifat bahan itu sendiri, sedangkan ERH menggambarkan sifat lingkungan disekitarnya yang berada dalam keadaan seimbang dengan bahan tersebut. Bertambah atau berkurangnya kandungan air suatu bahan pangan pada suatu keadaan lingkungan sangat tergantung pada ERH lingkungannya.

Pertumbuhan mikroba dalam bahan pangan erat kaitannya dengan jumlah air yang tersedia untuk pertumbuhan mikroba didalamnya. Jumlah air didalam bahan yang tersedia untuk pertumbuhan mikroba dikenal dengan istilah aktivitas air (water activity = aw). Jika kandungan air bahan diturunkan, maka pertumbuhan mikroba akan diperlambat. Pertumbuhan bakteri patogen terutama Staphylococcus aureus dan Clostridium botulinum dapat dihambat jika aw bahan pangan < 0.8 sementara produksi toksinnya dihambat jika aw bahan pangan kurang dari < 0.85. Sehingga, produk kering yang memiliki aw < 0.85, dapat disimpan pada suhu ruang. Tapi, jika aw produk >0.85 maka produk harus disimpan dalam refrigerator untuk mencegah produksi toksin penyebab keracunan pangan yang berasal dari bakteri patogen. Perlu diperhatikan bahwa nilai aw < 0.8 ditujukan pada keamanan produk dengan menghambat produksi toksin dari mikroba patogen. Pada kondisi ini, mikroba pembusuk masih bisa tumbuh dan menyebabkan kerusakan pangan. Bakteri dan kamir butuh kadar air yang lebih tinggi daripada kapang. Sebagian besar bakteri terhambat pertumbuhannya pada aw < 0.9; kamir pada aw < 0.8 dan kapang pada aw < 0.7. Beberapa jenis kapang dapat tumbuh pada aw sekitar 0.62. Karena itu, kapang sering dijumpai mengkontaminasi makanan kering seperti ikan kering dan asin yang tidak dikemas. Penghambatan mikroba secara total akan terjadi pada aw bahan pangan < 0.6.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

1.      Kadar air adalah perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan.

2.      Aktivitas air (aw) adalah perbandingan antara tekanan uap larutan dengan tekanan uap air solven murni pada temperatur yang sama ( aw = p/po ).

3.      Kadar air kesetimbangan adalah kadar air dari suatu produk pangan pada kondisi lingkungan tertentu dalam periode waktu yang lama (Brooker et al., 1992).

4.      Penentuan kandungan air dapat dilakukan dengan beberapa cara. Hal ini tergantung pada sifat bahannya. Pada umumnya penentuan kadar air dilakukan dengan mengeringkan bahan dalam oven, oven vakum, refractometer, reaksi kimia air dari titrasi langsung dari bahan basah.

5.      Umur simpan adalah periode waktu dimana makanan atau minuman yang diproduksi masih dapat dikonsumsi.

6.      Bila kadar air tinggi dan Aw rendah maka air terikat akan meningkat dan mikroba menurun sehingga memperpanjang umur simpan ditambah dengan penyimpanan yang tepat.

3.2 Saran

1.      Bagi pemerintah

Dalam rangka meningkatkan industri pangan di Indonesia hendaklah pemerintah memperhatikan industri pangan khususnya home industry dalam kualitas pangan yang dihasilkan.

2.      Bagi Dosen

Dengan adanya makalah ini diharapkan memiliki manfaat langsung maupun tidak langsung untuk memperkaya bahan kajian dalam proses pendidikan.

3.      Bagi Mahasiswa

Memberikan nuansa baru dalam menambah wawasan pengetahuan yang memungkinkan mahasisiwa berkesempatan untuk memperbaiki cara dan sikap dalam memahami hubungan air dengan umur simpan.

Daftar Pustaka

Anonim. 2012. Umur Simpan Produk Pangan. http://bumikecil.wordpress.com. Diakses : 29 September 2014

Anonim. 2014. Aktivitas Air. http://id.wikipedia.org. Diakses : 29 September 2014

Franisa, Risna. 2013. Air Dalam Bahan Pangan. http://risnafranisa.blogspot.com. Diakses : 29 September 2014

Mauliana, Rosi. 2012. Air Dalam Bahan Pangan. http://liana-ros.blogspot.com. Diakses : 29 September 2014

Winarno. 1992. Kimia Pangan dan Gizi. Jakarta. Gramedia.