Cara Menentukan Kadar Air (biokimia)

TEORI.

Bahan makanan mengandung 2 komponen yaitu air dan bahan kering. Air meskipun bukan merupakan sumber nutrien seperti bahan makanan lain, tetapi sangat essential  dalam kelangsungan proses biokimiawi. Pertumbuhan mikroba pada bahan pangan sangat erat hubungannya dengan jumlah kandungan air dan tidak akan pernah terjadi tanpa adanya air. Bahan kering merupakan berat tetap suatu sampel setelah dilakukan pemanasan pada suhu 100-105 ˚C dalam oven pengering.

            Istilah untuk air yang terdapat dalam bahan makanan adalah air terikat (bound water). Walaupun istilah ini kurang tepat karena keterikatan air dalam bahan berbeda-beda, bahkan ada yang tidak terikat. Karena itu istilah air terikat dianggap sebagi suatu sistem yang mencakup air yang mempunyai derajat keterikatan berbeda-beda dalam bahan makanan.

Air terikat dibagi atas 4 tipe :

1.      Tipe I, adalah molekul yang terikat pada molekul-molekul lain melaaui suatu ikatan H berbenergi besar. Molekul yang mengandung O dan N : karbohidrat, protein, garam. Tidak dapat membeku pada pembekuan, tapi sebgaian air ini dapat dihilangkan dengan pengeringan biasa.

2.      Tipe II yaitu molekul-molekul air membentuk ikatan H dengan molekul air lain. Lebih sukar dihilangkan dan penghilangan air mengakibatkan penurunan water activity dan pertumbuhan mikroba merusak bahan makanan seperti reaksi browning. Jika air tipe II dihilangkan kadar air 3-7% dan kestabilan optimum bahan tercapai.

3.      Tipe III, adalah air yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, kapiler, serat, dll. Disebut juga air bebas.Mudah diuapkan dan dapat untuk pertumbuhan mikroba.Bila diuapkan maka kadar airnya 12-25%.

4.      Tipe IV, adalah air yang tidak terikat dalan jaringna suatu bahan atau air murni dengan sifat-sifat air biasa dan keaktifan penuh.

Air yang terbentuk dalam bentuk bebas dapat membantu terjadinya proses perusakan bahan makanan misalnya proses mikrobiologis, kimiawi, enzimatik bahkan oleh aktivitas serangga perusak. Sedangkan air dalam bentuk lainnnya tidak memebantu terjadinya proses perusakan kimiawi diatas. Oleh karenanya kadar air bukan merupakan parameter yang mutlak untuk dipakai dalam menentukan kecepatan terjadinya kerusakan  bahan makanan.

Air yang terkandung dalam suatu bahan akan menguap seluruhnya apabila bahan tersebut dipanaskan pada suhu 105^oC selama waktu tertentu. Perbedaan antara berat bahan sebelum dan sesudah dipanaskan adalah kadar airnya.

Penentuan kadar air dalam suatu bahan dapat dilakukan dengan berbagai cara antar lain :

1.      Penentuan kadar air cara pengeringan (Thermogravimetri)

Prinsipnya menguapkan air yang ada dalam bahan dengan cara pemanasan. Kemudian menimbang bahan sampai berat konstan yang berarti semua air sudah diuapkan. Cara ini relatif mudah dan murah, namun terdapat beberapa kelemahan pada cara ini antara lain

a)    Bahan lain selain air juga ikut menguap dan ikut hilang bersamaan dengan uap air misalnya  alkhohol, asam asetat, minyak atsiri dan lain-lain

b)   Dapat terjadi reaksi selama pemanasan  yang menghasilkan air atau zat mudah menghilang lainnya. Contoh : gula mengalami dekomposisi atau karamelisasi, lemak mengalami oksidasi dan sebagainya.

c)    Bahan yang mengandung bahan yang kuat mengikat air secara kuat sangat sulit melepasakan airnya walaupun sudah dipanaskan.

Untuk mempercepat penguapan air serta menghindari terjadinya reaksi yang menyebabkan terbentuknya air ataupun reaksi yang lain karena pemanasan maka dapat dilakukan pemanasan dengan suhu rendah dan tekanan vakum. Dengan demikian akan diperoleh hasil yang lebih mencerminkan kadar air yang sebenarnya.

Suatu bahan yang telah mengalami pengeringan ternyata lebih bersifat higroskopis daripada bahan asalnya. Oleh karena itu selama pendinginan sebelum penimbangan, bahan selalu ditempatkan dalam ruang tertutup yang kering misalnya dalam eksikator atau desikator yang telah diberi zat penyerap air. Penyerap air ini dapat menggunakan kapur aktif, asam sulfat, silica gel, aluminium oksida, kalium klorida, kalium hidroksida, kalsium sulfat atau barium oksida.

2.      Penentuan kadar air cara destilasi (Thermovolumetri)

   Prinsip penentuan kadar air dengan destilasi adalah menguapkan air dengan pembawa cairan kimia yang mempunyai titik didih lebih tinggi daripada air dan tidak campur dengan air..

            Di samping cara-cara fisik ada pula cara kimia untuk menentukan kadar air. Mc Neil megukur 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 dengan titrasi langsung dari bahan basah dengan larutan iodium, sulfurdioksida, dan pirimidin dalam methanol. Perubahan warna menunjukkan titik akhir titrasi.

1. Alat                                                                2. Bahan

a. Cawan (crusible) porselin dengan tutup          a. Kacang tanah

b. Desikator                                                         b. Kacang merah

c. Tang penjepit                                                   c. Kacang hijau

d. Oven pengering                                              d. Keju

e. Timbangan analitik                                          e. Susu

Cara Kerja:

1. Mengeringkan cawan porselin yang sudah dibersihkan didalam oven pengering pada suhu 105^oC selama 1 jam dengan tutup dilepas

2. Mengambil cawan porselin dengan menggunakan tang penjepit dan mendinginkan di dalam desikator dengan tutup dilepas selama 1 jam

3. Setelah dingin, menimbang cawan porselin dalam keadaan tertutup (m_s)

4. Menimbang sampel ± 2 gr dengan menggunakan cawan porselin (m_s1) dan dikeringkan dalam oven pengering pada suhu 105^oC selama 8 jam atau sampai beratnya tetap dengan tutup dilepas

5. Dengan menggunakan tang penjepit cawan porselin ditutup, kemudian mendinginkan dalam desikator selama 30 menit dengan tutup dilepas. Setelah dingin cawan porselin ditutup kembali dan ditimbang (m_s2)

6. Memasukkan data tersebut dalam tabel dan menghitung kadar airnya dengan rumus:

Kadar air (%) = m_s1 - m_s2   x 100%

                         m_s1 - m_s