FIRDAUS SYAFII, M.SI
KIMIA PANGAN
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunianya sehingga Modul Matakuliah Kimia Pangan dapat diselesaikan. Modul ini dibuat sebagai pedoman bagi mahasiswa Jurusan Gizi Poltekkes Kemenkes Mamuju serta memberikan petunjuk praktis agar mahasiswa lebih memahami dan mendalami Matakuliah Kimia Pangan
Tersusunnya modul ini tentu bukan dari usaha penulis seorang.
Dukungan dari berbagai pihak sangatlah membantu tersusunnya buku ini. Untuk itu, penulis ucapkan terima kasih kepada keluarga, sahabat, rekan-rekan Poltekkes Kemenkes Mamuju, khususnya jurusan gizi yang membantu atas tersusunnya modul ini.
Modul yang tersusun ini tentu masih jauh dari kata sempurna. Untuk itu, kritik dan saran yang membangun sangat diperlukan agar modul ini bisa lebih baik nantinya. Semoga modul ini dapat memberi maanfaat bagi mahasiswa Jurusan Gizi Poltekkes Kemenkes Mamuju dan bagi semua pihak yang membutuhkan.
Mamuju, Januari 2022 Penulis
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iii
BAB I. PENGANTAR KIMIA PANGAN ... 1
BAB II. KIMIA AIR ... 12
BAB III. KIMIA KARBOHIDRAT... 23
BAB IV. KIMIA PROTEIN ... 39
BAB V. KIMIA MINYAK DAN LEMAK ... 56
BAB 1
PENGANTAR KIMIA PANGAN
A. PENDAHULUAN
Sebelum membahas apa itu kimia pangan, kita harus tahu dulu apa yang disebut dengan istilah pangan. Pangan adalah sesuatu yang berasal dari sumber alam hayati (hewani dan nabati) dan air, baik sebelum diolah (pangan segar) maupun yang sudah diolah (pangan olahan) yang diperuntukkan sebagai makanan atau minuman bagi manusia. Apa bedanya pangan segar dengan olahan? pangan segar adalah pangan yang belum diolah/diproses, berasal dari sumber nabati dan hewani seperti buah-buahan, sayur-sayuran, umbi-umbian, serealia, kacang- kacangan, ikan, daging, unggas, dan lain-lain. Sedangkan pangan olahan adalah makanan atau minuman hasil proses pengolahan dengan cara atau metode tertentu, misalnya pemasakan, pengeringan, pemanggangan, pemekatan, penggorengan, pembekuan, dan sebagainya, baik dengan atau tanpa bahan tambahan pangan. Pangan olahan diproses dari satu atau lebih bahan pangan. Contohnya daging yang dibekukan berasal dari daging segar saja, tetapi sosis dibuat dari daging, rempah-rempah, garam, dan bahan tambahan pangan seperti emulsifier, pengental, pewarna, pengawet, antikosidan dan lain-lain
Pangan (segar dan olahan) terdiri atas komponen makro (air, karbohidrat, protein, dan lemak) dan komponen mikro (vitamin, mineral, dan senyawa organik lainnya). Komponen utama, seperti air, karbohidrat, protein, lemak, vitamin,dan mineral disebut sebagai komponen gizi yang merupakan komponen utama agar manusia dapat mempertahankan hidup. diantara komponen tersebut, yang menjadi sumber energi utama adalah karbohidrat (4 Kkal/gram), protein (4 Kkal/gram) dan lemak (9 Kkal/gram). Komponen mikro seperti vitamin dan mineral berperan dalam memelihara kesehatan dan kebugaran tubuh dan dalam metabolisme tubuh berperan dalam membantu kerja enzim sebagai koenzim dan kofaktor.
Berdasarkan paparan diatas, dapat kita jelaskan terkait apa itu kimia pangan. Kimia pangan merupakan cabang ilmu kimia yang merupakan aplikasi prinsip ilmu kimia dalam bidang pangan. Kimia pangan menekankan pembahasan pada kimia komponen pangan, baik komponen makro, komponen mikro, dan bahan tambahan pangan (pemanis, pengawet, pewarna, dan sebagainya). Pembahasan kimia pangan mencakup struktur kimia komponen pangan, pengelompokannya, reaksi atau perubahan kimia yang terlibat baik selama penyimpanan ataupun pengolahan serta pengaruhnya terhadap karakteristik dan mutu pangan. Kimia pangan juga membahas analisis kualitatif dan kuantitatif untuk mengidentifikasi dan menentukan kandungan komponen-komponen pangan yang terdapat dalam sistem pangan.
Semua bahan pangan baik segar ataupun olahan semuanya memiliki struktur kimia masing-masing. Tidak ada produk pangan yang tidak mengandung bahan kimia. Jadi sangat salah diartikan bahwa bahan pangan tersebut tidak mengandung bahan kimia, karena komponen gizi penting baik makro ataupun mikro merupakan bahan kimia yang memiliki struktur kimia sederhana sampai sktuktur kimia yang kompleks.
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa mampu memahami peran kimia pangan dalam ilmu gizi, jenis dan klasifikasi senyawa kimia dalam pangan dan memahami reaksi-reaksi kimia dalam bahan pangan
C. URAIAN MATERI
1. Komposisi Kimia Bahan Pangan
Komposisi kimia bahan pangan terdiri atas komponen makro (air, karbohidrat, protein, dan lemak) dan komponen mikro (vitamin, mineral, dan senyawa organik lainnya). Komponen seperti air, karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan mineral merupakan komponen gizi yang dibutuhkan/diserap oleh tubuh dalam proses metabolisme untuk
mempertahankan kelangsungan hidup manusia. Secara garis besar, kimia komponen pangan dapat dijelaskan sebagai berikut
a. Air
Air adalah senyawa kimia penting penyusun bahan pangan. Secara kimia, air disusun oleh dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O) yang berikatan kovalen membentuk molekul H2O. Setiap bahan pangan mengandung air dengan jumlah yang berbeda-beda. Air dalam bahan pangan berperan dalam mempengaruhi kesegaran, stabilitas, keawetan, kemudahan reaksi kimia, aktivitas enzim, serta pertumbuhan mikroba. Air dalam pangan didefinisikan menjadi 3 katagori, yaitu air bebas (free water), terserap dalam jaringan pangan (adsorbed water), dan air terikat secara kimia (bound water)
Jumlah air dalam bahan pangan dinyatakan dalam bentuk kadar air dan aktivitas air. Kadar air merupakan jumlah absolut air dalam bahan pangan sebagai komponen pangan. Aktivitas air menunjukkan bagaimana air berperan atau beraktivitas pada suatu reaksi kimia dan biologi pangan tersebut.
b. Karbohidrat
Karbohidrat adalah senyawa organik yang berasal dari hasil fotosintesis tanaman. Karbohidrat disusun oleh 3 atom, yaitu: Karbon (C), Oksigen (O), dan Hidrogen (H). Secara unit molekul, penggolongan karbohidrat terbagi menjadi monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.
Secara metabolisme, karbohidrat dibagi menjadi karbohidrat yang dapat dicerna dan karbohidrat yang tidak dapat dicerna. Karbohidrat yang dapat dicerna adalah kelompok karbohidrat yang dapat dimanfaatkan oleh manusia sebagai sumber energi, dimana karbohidrat tersebut dapat dipecah oleh enzim pencernaan manusia. Contoh karbohidrat yang dapat dicerna adalah monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa), disakarida (maltosa, laktosa, sukrosa), dan polisakarida pati (amilosa dan amilopektin). Karbohidrat yang tidak dapat dicerna merupakan karbohidrat
yang tidak dapat menjadi sumber energi karena tidak dapat dihidrolisis oleh enzim dalam sistem pencernaan manusia. Karbohidrat ini biasa disebut sebagai serat pangan, contohnya oligosakarida (rafinosa, staikosa, verbaskosa) dan polisakarida (selulosa, lignin, pektin, dan pati resisten).
c. Lemak
Lemak merupakan senyawa trigilserida yang disintesis dari asam lemak dan gliserol. Lemak tersusun oleh atom karbon (C), oksigen (O), dan hidrogen (H). Dibandingkan dengan karbohidrat, jumlah karbon dari lemak lebih banyak. Hal ini yang menjelaskan bahwa jumlah kalori yang dihasilkan lemak lebih besar dibanding karbohidrat. Lemak (trigilserida) dalam tubuh akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Asam lemak dapat dikelompokan menjadi asam lemak esensial dan non esensial.
Asam lemak esensial merupakan asam lemak yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia sehingga harus disuplai dari pangan, misalnya asam lemak oleat, linoleat, dan linolenat.
Jenis lemak dapat dibedakan dari penyusun asam lemaknya. Asam lemak terdiri atas asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Dalam bahan pangan, lemak bersumber dari nabati (minyak) dan hewani (lemak).
Lemak yang bersumber dari nabati (minyak) banyak mengandung asam lemak tidak jenuh, sedangkan lemak yang bersumber dari hewani (lemak) banyak mengandung asam lemak jenuh. Lemak yang banyak mengandung asam lemak tidak jenuh berwujud cair, dan berikatan rangkap sedangkan lemak yang banyak mengandung asam lemak jenuh berwujud padat dan berikatan tunggal. Contoh bahan pangan yang banyak mengandung asam lemak tak jenuh antara lain : minyak sawit, minyak zaitun, minyak ikan, minyak kedelai dan lain-lain. Contoh bahan pangan yang banyak mengandung asam lemak jenuh antara lain lemak hewan, margarin, mentega, butter dan lain-lain
d. Protein
Protein adalah senyawa organik yang tersusun atas atom karbon (C), oksigen (O), hidrogen (H), dan nitrogen (N), dan beberapa
mengandung atom sulfur (S). Protein merupakan biopolimer/
makromolekul yang tersusun atas monomer asam amino yang berikatan satu sama lain melalui ikatan peptida. Protein pada bahan pangan bersumber dari nabati dan hewani. Sumber protein nabati misalnya kacang-kacangan (kedelai), serealia (gandum, jagung). Sedangkan sumber protein hewani misalnya susu, telur, daging, unggas, dan ikan
Protein dapat dibedakan berdasarkan konformasi dan struktur molekulnya (primer, sekunder, tersier dan kuartener) berdasarkan sifat kelarutannya (albumin, globulin, glutein), fungsinya dalam sistem tubuh (globural dan fibrous). Selain memiliki fungsi gizi, protein juga memiliki sifat fungsional dalam proses pengolahan pangan, misalnya sebagai emulsifier, pembentuk busa, pengental, dan pembentuk gel. Protein tertentu juga dapat berfungsi sebagai enzim yang mengkatalisis reaksi biokimia dalam tubuh
Terdapat 20 jenis asam amino dialam yang dapat membentuk struktur protein. Sembilan diantara asam amino tersebut merupakan asam amino esensial yang tidak dapat disintesis tubuh manusia sehingga harus disuplai dari pangan. Sembilan asam amino tersebut Antara lain : isoleusin, leusin, metionin, fenilalanin, treonin, valin, lisin, histidin (diperlukan anak-anak dan bayi), dan arginin (diperlukan bayi). Asam amino memiliki dua gugus fungsi utama yaitu gugus fungsi asam karboksilat (-COOH) yang bersifat asam, dan gugus fungsi amina (-NH2) yang bersifat basa. Kedua gugus fungsi yang dimiliki oleh asam amino menjadikan asam amino bersifat amfoterik yang artinya dapat bersifat asam atau basa (tergantung pada kondisi pH lingkungan
e. Vitamin
Vitamin adalah komponen mikro pada pangan baik secara alami atau tambahan yang secara sengaja untuk memberikan sifat fungsional tertentu (misalnya vitamin C dan E sebagai antioksidan). Vitamin merupakan senyawa organik rantai pendek yang diperlukan oleh tubuh untuk mempertahankan kesehatan dan kebugaran. Fungsi vitamin dalam tubuh antara lain sebagai antioksidan, mencegah timbulnya penyakit,
membentuk sel darah, sebagai koenzim untuk memfasilitasi reaksi enzimatis.
Berdasarkan kelarutan, vitamin dikelompokan menjadi 2, yaitu vitamin larut air (B dan C), dan vitamin larut lemak (A,D,E, dan K). Vitamin B sering disebut sebagai B kompleks karena terdiri atas berbagai jenis vitamin, yaitu B1 (thiamin), B2 (riboflavin), B3 (niacin), B4 (kolin), B5 (asam pentotennat), B6 (piridoksin), B12 (sianokobalamin) serta biotin dan asam folat
f. Mineral
Mineral merupakan komponen anorganik yang terdapat pada periodik unsur. Dari semua mineral yanga ada dialam, hanya 17 mineral yang dibutuhkan oleh tubuh manusia atau biasa disebut sebagai mineral esensial. Mineral esensial terbagi menjadi 2, yaitu mineral makro (Ca, P, Mg, Na, Cl, K, dan S) dan mineral mikro (S, Fe, Zn, Cu, F, Se, Cr, Mn, Co, dan Mo)
g. Komponen Organik Mikro Lain
Selain komponen yang dipaparkan diatas, beberapa sumber pangan, terutama yang bersumber dari tanaman mengandung komponen kimia mikro yang mempunyai sifat fungsional tertentu yang bermanfaat bagi kesehatan misalnya menurunkan risiko jantung koroner, hipertensi, diabetes, dan kanker. Komponen organik ini biasanya dikenal dengan komponen fitokimia. Contoh senyawa yang termasuk fitokimia yang banyak jadi perhatian oleh para peneliti antara lain senyawa flavonoid, karotenoid, isoflavon, terpenoid, saponin dan lain-lain. Komponen fitokimia dapat dikonsumsi dalam bentuk pangan segar atau ekstrak yang ditambahnkan pada produk olahan. Pangan olahan yang memiliki fungsi kesehatan tertentu yang terdapat kandungan komponen bioaktif biasanya disebut sebagai pangan fungsional
Bahan pangan segar secara alami mengandung senyawa toksin dalam jumlah kecil, misalnya asam sianida pada singkong, solanin pada kentang, asam oksalat pada bayam, dan histamin pada ikan. Beberpa bahan pangan juga mengandung zat antinutrisi yang dapat menghambat
daya cerna atau penyerapan zat nutrisi, misalnya tripsin inhibitor (menghambat daya cerna protein), hemaglutin, fitat, dan tannin (mengikat mineral). Komponen toksik dan zat anti nutrisi ini tidak diinginkan pada produk pangan sehingga dalam proses pengolahan harus dapat menghilangkan zat tersebut agar tidak memiliki efek buruk bagi kesehatan
2. Reaksi Kimia pada Bahan Pangan
Komponen kimia pada bahan pangan dapat mengalami perubahan dan bereaksi akibat adanya interaksi dengan senyawa lain atau dengan lingkungan sekitar. Kecepatan reaksi kimia dipengaruhi oleh karakteristik bahan (pH, aktivitas air, enzim), kondisi proses pengolahan (suhu, tekanan, homogenisasi), kondisi penyimpanan (suhu, waktu, kelembapan udara, oksigen, cahaya, jenis kemasan, dan aktivitas mikroba)
Reaksi kimia yang berlangsung dalam pangan dapat meibatkan satu atau lebih reaksi kimia, tergantung pada komponen kimia apa yang terdapat dalam pangan tersebut. Reaksi kimia yang terjadi pada pangan sering kali disertai dengan perubahan karakteristik dan mutu pangan (fisik dan sensori), baik yang diinginkan atau tidak diinginkan. Sebagai contoh:
1) pembentukkan bau langu pada susu kedelai akibat adanya reaksi oksidasi lemak oleh aktivitas enzim lipoksigenase; 2) penggumpalan putih telur karena pemanasan yang menyebabkan denaturasi protein. Dimana terjadi perubahan struktur protein dari tersier menjadi sekunder; 3) aroma khas tempe yang disebabkan oleh adanya reaksi hidrolisis protein membentuk peptide rantai pendek yang menagndung residu asam glutamate yang berkontribusi pada pemebntukan flavor yang disukai; 4) reaksi oksidasi lemak tidak jenuh yang menghasilkan bau tengik; 5) reaksi maillard yang terjadi pada roti dapat menyebabkan pembentukkan warna coklat yang iinginkan.
Reaksi kimia yang sering terjadi pada pangan yang banyak pengaruhnya terhadap karakteristik dan mutu pangan antara lain : Reaksi kecoklatan enzimatis, kecoklatan non-enzimatis (maillard), karamelisasi,
reaksi oksidasi (lemak, vitamin C), , hidrolisis (lemak, pati, protein), dan retrodegradasi pati.
a. Reaksi Kecokelatan Enzimatis
Mengapa buah apel, kentang, pisang, alpukat dan pir yang terkelupas atau dipotong berangsur-angsur permukaannya berubah menjadi warna coklat? Pembentukkan warna coklat ini dipicu oleh adanya reaksi oksidasi yang dikatalisis oleh enzim fenol oksidasi. Enzim ini dapat mengkatalisis reaksi oksidasi senyawa golongan fenol (misalnya katekol) yang dapat menyebabkan perubahan menjadi warna coklat. Jika buah apel atau pisang dikupas, maka bagian permukaannya akan terkontaminasi oleh oksigen sehingga memicu terjadinya reaksi oksidasi senyawa fenol pada buah dan dikatalisisi oleh enzim fenol oksidase sehingga permukaannya menjadi berwana coklat.
Reaksi kecoklatan enzimatik merupakan reaksi yang tidak diinginkan karena pembentukkan warna coklat pada buah atau sayur sering diartikan sebagai bentuk kerusakan atau penurunan mutu. Untuk mencegah reaksi enzimatik maka enzim oksidase harus diinaktivasi, misalnya dengan pemanasan (blansir), penambahan senyawa antioksidan (vitamin C, sulfur dioksida), atau proses vakum untuk menghilangkan oksigen
b. Reaksi Kecoklatan non-enzimatis
Mengapa roti atau cookies jika dipanaskan dalam oven menjadi coklat? Fenomena perubahan warna coklat ini disebabkan oleh adanya reaksi kecoklatan non-enzmatik. Reaksi ini biasanya disebut reaksi maillard. Reaksi maillard terjadi jika dalam pangan terdapat gula pereduksi (glukosa) dan senyawa yang mengandung amin (asam amino/protein).
Reaksi ini akan menghasilkan pigmen melanoidin yang menghasilkan warna coklat. Reaksi maillard dapat dipicu oleh pemanasan pada suhu tinggi seperti penyangraian, penggorengan, dan pemanggangan.
c. Reaksi Karamelisasi
Reaksi karamelisasi terjadi apabila terdapat gula sederhana, mislnya sukrosa dipanaskan pada suhu tinggi ( >170 0C) maka akan membentuk warna coklat caramel dan flavor yang disukai. Reaksi karamelisasi melibatkan tahapan reaksi yang kompleks, seperti reaksi inversi, dan fragmentaasi yang menghasilkan senyawa asam organik, aldehida, keton yang bersifat volatil, serta pigmen karamel yang membentuk warna coklat
d. Reaksi Oksidasi dan Hidrolisis lemak
Mengapa minyak goring yang digunakan untuk memasak lama kelamaan akan rusak dan tengik? Mengapa produk pangan yang mengandung lemak, misalnya kacang-kacangan dan olahannya jika disimpan lama menjadi tengik? Mengapa minyak ikan harus disimpan dalam kemasan yang gelap?
Pembentukkan aroma tengik pada pangan disebabkan oleh adanya kerusakan lemak/minyak. Kerusakan ini terjadi akibat adanya reaksi oksidasi dan hidrolisis lemak. Reaksi oksidasi terjadi akibat adanya asam lemak yang tidak jenuh (ikatan rangkap) menjadi ikatan tunggal akibat adanya oksigen dan menghasilkan senyawa radikal peroksida.
Senyawa ini akan mudah terdegradasi membentuk senyawa berantai pendek dari golongan aldehida, keton, alkohol yang tercium sebagai bau tengik. Sedangkan reaksi hidrolisis lemak terjadi jika lemak (trigilserida) pecah menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Penyebab bau tengik disini disebabkan terbentuknya asam lemak bebas. Reaksi ini terjadi jika tersedianya air dan adanya aktivitas enzim lipase dan panas. Reaksi hidrolisis dapat terjadi pada lemak jenuh dan tak jenuh
e. Hidrolisis pati
Pati yang disusun oleh amilosa dan amilopektin dapat mengalami hidrolisis oleh enzim alfa amilase. Reaksi hidrolisis pati memutus ikatan glikosidik pada struktur amilosa dan amilopektin sehingga terbentu
monosakarida, disakarida, atau polisakarida rantai pendek. Reaksi hidrolisis pati banyak diaplikasikan secara komersial untuk memproduksi sirup glukosa.
f. Retrodegradasi Pati
Mengapa roti jika dimasukan ke kulkas teksturnya menjadi keras?
Fenomena ini terjadi akibat adanya retrodegradasi pati. Retrodegradasi pati adalah pembentukkan ikatan-ikatan hydrogen yang terbentuk antara gugus hidroksil pada molekul amilosa dan amilopektin sehingga membentuk tekstur yang keras
D. RANGKUMAN
1. Pangan adalah sesuatu yang berasal dari sumber alam hayati (hewani dan nabati) dan air, baik sebelum diolah (pangan segar) maupun yang sudah diolah (pangan olahan) yang diperuntukkan sebagai makanan atau minuman bagi manusia
2. Kimia pangan merupakan cabang ilmu kimia yang merupakan aplikasi prinsip ilmu kimia dalam bidang pangan. Kimia pangan menekankan pembahasan pada kimia komponen pangan, baik komponen makro, komponen mikro, dan bahan tambahan pangan
3. Komposisi kimia bahan pangan terdiri atas komponen makro (air, karbohidrat, protein, dan lemak) dan komponen mikro (vitamin, mineral, dan senyawa organik lainnya).
4. Reaksi kimia yang sering terjadi pada pangan yang banyak pengaruhnya terhadap karakteristik dan mutu pangan antara lain : Reaksi kecoklatan enzimatis, kecoklatan non-enzimatis (maillard), karamelisasi, reaksi oksidasi (lemak, Vitamin C), , hidrolisis (lemak, pati, protein), dan retrodegradasi pati.
E. LATIHAN SOAL
1. Perubahan mutu pangan berikut ini yang bukan disebabkan oleh reaksi kimia adalah
a. Makanan berminyak menjadi tengik akibat oksidasi lemak
b. Telur menggumpal apabila dipanaskan akibat denaturasi protein c. Warna apel menjadi coklat karena reaksi pencoklatan enzimatik d. Roti menjadi coklat akibat reaksi maillard
e. Tekstur krupuk menjadi tidak renyah
2. Vitamin beriut ini yang larut dalam air adalah a. A
b. K c. E d. B e. D
3. Diantara komponen kimia berikut, yang merupakan komponen mikro adalah
a. Karbohidrat b. Vitamin c. Protein d. Lemak e. Air
4. Kerusakan pangan oleh pembentukkan bau tengik dapat disebabkan oleh reaksi
a. Oksidasi dan hidrolisis pati b. Oksidasi dan hidroliisis lemak c. Oksidasi vitamin C
d. Reaksi kecoklatan enzimatik e. Reaksi Maillard
5. Berikut ini yang benar mengenai reaksi maillard adalah a. Melibatkan semua jenis gula sederhana
b. Berlangsung tanpa keberadaan protein c. Tidak menghasilkan aroma khas
d. Gula yang terlibat harus gula pereduksi
e. Menghasilkan warna coklat akibat terbentuknya pigmen klorofil
DAFTAR PUSTAKA
Daniel J, Weaver C. 2014. Kimia Pangan Analisis Laboratrium. Tamamedia Pustaka : Jakarta
Kusnandar F..2011. Kimia pangan Komponen Makro. Dian Rakyat : Jakarta Kusnandar F. 2011. Kimia pangan Komponen Mikro. Dian Rakyat : Jakarta Sudarmadji, dkk. 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian.Liberty :
Yogyakarta
Tejasari. 2005. Nilai-Nilai Gizi Pangan. Graha Ilmu : Jogjakarta Owusu-Apenten, R.2005. Introduction to Food Chemistry. CRC Press Winarno. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia: Jakarta
BAB 2 KIMIA AIR A. PENDAHULUAN
Air merupakan komponen penting dalam pangan. Air dapat berfungsi sebagai pelarut dalam berbagai produk pangan. Air dalam pangan berperan dalam mempengaruhi tingkat kesegaran, stabilitas, keawetan, dan kemudahan terjadinya reaksi-reaksi kimia, aktivitas enzim, dan pertumbuhan mikroba
Setiap sumber pangan memiliki kandungan air yang berbeda-beda.
Kandungan air dalam pangan ada yang berada dalam keadaan bebas, terserap dalam matriks/jaringan atau terikat secara kimia pada komponen kimia lainnya yang terdapat dalam pangan.
Begitu pentingnya air dalam sistem pangan sehingga sangat penting untuk difahami sifat fisikokimianya dan peranan air dalam berbagai reaksi kimia dan mikrobiologi dalam pangan. Pada bab ini membahas tentang struktur kimia molekul air, sifat fisikokima air, kandungan air dalam pangan (kadar air), aktivitas air, dan peran air dalam sistem pangan
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini, Mahasiswa mampu memahami pengertian kimia air, memahami peran air dalam bahan pangan, memahami pronsip kadar air dan aktivitas air, dan bisa menjelaskan prinsip metode analisis kadar air
C. URAIAN MATERI
1. Struktur Kimia Molekul air
Molekul air tersusun oleh dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O) yang terikat satu sama lain melalui ikatan kovalen polar.
Struktur kimia molekul air biasanya ditulis H2O. Sifat polar yang dimiliki air menjadikan air sebagai pelarut universal, artinya dapat melarutkan zat-zat yang pada umumnya bersifat polar.
Gambar 2.1. Struktur Molekul air
Melalui ikatan kovalen (O-H), terjadi perbedaan muatan (momen dipol) antara atom hidrogen dan oksigen, dimana atom oksigen cenderung bermuatan negatif sedangkan atom hidrogen cenderung bermuatan postif.
Air dapat berikatan antar molekulnya. Ikatan-ikatan antara molekul air disebut dengan ikatan hidrogen. Ikatan ini terbentuk ketika air berada dalam fase padat dan cair. Ikatan hidrogen tidak hanya dapat terbentuk antar molekul air tetapi juga dapat terbentuk antara molekul air dan molekul lainnya yang memiliki gugus polar dan memiliki atom oksigen dan nitrogen sepeti gugus hidroksil, amin, karbonil, amida, dan karboksil.
Molekul yang memiliki gugus polar adalah karbohidrat dan protein sehingga air dapat berikatan hidrogen dengan karbohidrat (-OH) dan protein (-NH2). Contoh Ikatan hidrogen air dengan molekul lain adalah ikatan air dengan glukosa dan ikatan air dengan asam amino.
Selain dapat membentuk ikatan hidrogen, air juga dapat berinteraksi dengan senyawa ion. Hal ini yang menyebabkan air dapat melarutkan senyawa garam, contohnya: interaksi air dengan ion Na+ dan Cl- yang menyebabkan air dapat melarutkan garam NaCl. Interaski air dengan garam NaCl menyebabkan NaCl akan membentuk ion-ion bebas, dimana Na+ akan berinteraksi dengan sisi negatif oksigen dari molekul air, dan ion Cl- akan berinteraksi dengan sisi positif oksigen dari molekul air.
2. Sifat Fisikokimia Air
Sifat ikatan kimia air seperti ikatan kovalen polar dan ikatan hidrogen yang dimiliki air sangat mempengaruhi sifat fisik air, diantaranya adalah titik leleh, titik didih, dan titik uap. Titik didih air pada tekanan 1 atm
sebesar 100oC. Titik didih yang tinggi disebabkan air memiliki ikatan hidrogen dengan energi yang tinggi dibandingkan pelarut organik lainnya.
Konduktivitas air dalam fase es pada suhu 0oC nilainya empat kali lebih besar dibandingkan fase air dalam wujud cair pada suhu yang sama.
Hal ini menunjukkan es dapat menghantarkan panas lebih besar dibandingkan dengan air. Difusifitas panas dari air dan es menunjukkan seberapa mudah air dapat mengalami perubahan suhu. Difusifitas panas es sekitar sembilan kali lebih besar dibandingkan air sehingga menunjukkan bahwa air dalam fase es memiliki perubahan suhu yang lebih cepat dibandingkan fase cair pada kondisi yang sama. Sifat fisik yang dimiliki air ini diperlukan dalam pengolahan pangan seperti untuk mendesain proses pembekuan, pengeringan, dan pemekatan.
Air dapat membentuk ion H+ dan OH-. Dalam bentuk air murni, jumlah ion H+ dan OH- akan sama sehingga memberikan nilai pH=7. Jika jumlah ion H+ lebih banyak maka akan bersifat asam (pH<7), sedangkan jika jumlah ion OH- lebih banyak maka akan bersifat basa (pH>7). Dalam pangan, air tidak berada dalam bentuk murni, sehingga pH air dalam pangan biasanya tidak bernilai 7.
3. Kandungan Air dalam Pangan
Kandungan air dalam pangan memiliki jumlah yang berbeda-beda.
Jumlah air dalam pangan dinyatakan dalam kadar air. Kadar air merupakan jumlah absolut air dalam bahan pangan yang dinyatakan dalam persen. Setiap bahan pangan memiliki kadar air yang berbeda- beda. Pangan yang kering, seperti serealia, kacang-kacangan, tepung- tepungan memiki kadar air yang rendah. Sedangkan pangan basah, seperti tomat, semangka, daging, ikan, unggas memiliki kadar air yang tinggi
Tabel 2.1. Kandungan air dalam beberapa contoh pangan
Pangan Kadar air (%) Pangan Kadar air (%)
Tomat 94 Ikan kering 38
Semangka 93 Daging sapi 66
Kol 92 Roti 36
Nanas 85 Buah kering 28
Susu sapi 90 Susu bubuk 14
Kacang hijau
88 Tepung
terigu
12
Nilai kadar air pada pangan diukur menggunakan metode yang berbeda-beda, tergantung jenis bahan pangan dan jenis ikatan air pada matriks pangan. Kadar air pada pangan dihitung dengan membagi jumlah total air pada pangan dengan total bahan dan dinyatakan dalam persen.
4. Aktivitas Air
Pangan memiliki tingkat keawetan dan umur simpan yang berbeda- beda. Hal ini disebabkan oleh kandungan air didalam yang berbeda.
Pangan yang dikeringkan akan memiliki umur simpan yang lama. Akan tetapi hubungan antara kandungan air dengan tingkat keawetan pangan tidak data ditentukan secara langsung karena pangan dengan kandungan air yang sama belum tentu memiliki tingkat keawetan yang sama, artinya kandungan air/kadar air tidak dapat dijadikan indikator terhadap tingkat keawetan dan stabilitas pangan. Air dalam pangan memiliki jenis ikatan yang berbeda-beda. Semakin kuat air terikat dalam mariks pangan maka air akan sulit digunakan untuk pertumbuhan mikroba, reaksi kimia dan aktivitas enzim. Jadi, kandungan air tidak dapat menjelaskan seberapa kuat air terikat dalam pangan sehingga akan sulit untuk menentukan hubungan antara kandungan air dengan keawetan dan kestabilan pangan Parameter lain yang dapat digunakan untuk menentukan hubungan keawetan dan kestabilan pangan adalah aktivitas air (aw). Aktivitas air paling umum digunakan untuk kriteria stabilitas pangan, umur simpan, dan keamanan pangan. Aktivitas air dapat menjelaskan kenapa produk pangan dengan kadar air yang sama memiliki tingkat keawetan yang berbeda. Aktivitas air dapat menjelaskan selai, dan sirup memiliki umur
simpan yang lama, daging segar yang dibiarkan dalam wadah terbuka memiliki umur simpan yang pendek. Selain itu aktivtias air dapat menjelaskan kerusakan pangan oleh mikroba, misalnya daging segar akan rusak oleh bakteri, roti akan rusak oleh kapang dan sebagainya.
Nilai aw berkisar antara 0,0-1,0 yang diperoleh dari rasio antara tekanan uap air (P) pada kelembapan air tertentu dengan tekanan uap air murni (Po). Jika nilai aw=0, maka bahan pangan tersebut kering mutlak, sedangkan jika nilai aw=1 maka bahan adalah air murni. Nilai aw bahan pangan dapat diukur secara sederhana dengan menggunakan alat aw- meter. Beberapa nilai aw pangan segar dan pangan olahan dapat dilihat pada tabel 2.2.
Tabel 2. Nilai aktivitas air beberapa bahan/produk pangan Bahan/Produk Pangan Aktivitas air (aw)
Daging, ikan, buah segar 0.95
Sirup buah 0.87-0.80
Selai buah 0.80-0.75
Susu bubuk 0.20
Roti 0.72
Buah kering 0.62
Tepung 0.72
Makaroni 0.45
Sereal 0.30
Aktivitas air mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Mikroba hanya dapat memanfaatkan air bebas untuk pertumbuhannya. Batas terendah aw untuk pertumbuhan mikroba adalah sebagai berikut: bakteri (0.91), khamir (0.88), kapang (0.80), dan bakteri halofilik (0.75). Pada produk pangan dibawah nilai aw terendah akan sulit untuk ditumbuhi mikroba karena tidak mendukung air bebas yang cukup untuk mendukung pertumbuhannya. Aktivitas air juga mempengaruhi laju reaksi kimia dalam pangan (reaksi oksidasi lemak, reaksi hidrolisis, reaksi maillard) dan
aktivitas enzim. Hubungan antara nilai aw dengan pertumbuhan mikroba, reaksi-reaksi kimia, dan aktivitas enzim dalam pangan dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Hubungan aw dengan pertumbuhan mikroba, reaksi kimia, dan aktivitas enzim
Kerusakan bahan pangan akibat aktivitas mikroba dan reaksi- reaksi kimia dapat ditekan dengan menurunkan aw sampai berada di bawah kisaran aw optimum. Salah satu caranya yaitu dengan proses pengeringan, evaporasi, penggaraman, dan penambahan gula.
Penurunan nilai aw pada pangan juga dapat menurunkan risiko keamanan pangan.
5. Peran Air dalam Sistem Pangan
Air memiliki peran penting dalam sistem pangan, yaitu : 1) Memengaruhi kesegaran, kestabilan, dan keawetan pangan.; 2) Berperan sebagai pelarut universal untuk senyawa kovalen polar dan ionik, misalnya gula, garam, vitamin (B dan C), dan pigmen.; 3) Berperan dalam reaksi- reaksi kimia.; 4) Memengaruhi aktivitas enzim.; 5) Pertumbuhan mikroba.;
6) Menentukan tingkat risiko keamanan pangan.;. Paran air dalam sistem pangan secara lebih detail dijelaskan sebagai berikut
Peran air terhadap kesegaran, kestabilan, dan keawetan pangan Peran air terhadap kesegaran bahan pangan terlihat pada buah dan sayur. Kesegaran pada buah dan sayur sangat dipengaruhi oleh kandungan air didalamnya. Jika buah dan sayur mengalami penurunan
kandungan air akan terlihat layu dan tidak segar. Kandungan air juga memengaruhi sifat dan kestabilan pangan. Pangan yang memiliki kadar air yang tinggi akan mudah rusak karena adanya aktivitas mikroba dan reaksi kimia. Bahan pangan segar seperti buah sayur dan daging sangat mudah rusak dan memiliki umur simpan yang pendek, sedangkan bahan pangan kering seperti serealia, kacang-kacangan, tepung-tepungan dan olangan pangan kering lebih awet dan memiliki umur simpan yang lebih lama.
Peningkatan kadar air pada produk pangan dapat menjadi indikasi penurunan mutu. Produk kering seperti permen, kerupuk, biskuit, susu bubuk memiliki kadar air yang rendah. Peningkatan kadar air melalui penyerapan uap air dari lingkungan sekitar pada produk ini akan menurunkan mutu, misalnya menjadi tidak renyah, menggumpal, lengket, dan sebagainya. Penurunan mutu tersebut dapat diartikan bahwa produk tersebut sudah melewati batas kritis kadar airnya.
Peran air sebagai pelarut universal
Air bersifat kovalen polar sehingga dapat digunakan untuk melarutkan bahan pangan yang bersifat polar dan ionik. Air dapat melarutkan karbohidrat sederhana (monosakarida, disakarida, dan oligosakarida), sebagian asam amino yang bersifat polar, vitamin larut air (C dan B), dan garam mineral. Sifat melarutkan ini disebabkan oleh pembentukkan ikatan hidrogen antara molekul air dengan molekul polar atau melalui interaksi ionik
Peran air dalam reaksi kimia
Reaksi kimia pada pangan yang melibatkan air adalah reaksi polimersisasi dan reaksi hidrolisis. Reaksi ini melibatkan senyawa makromolekul seperti karbohidrat, protein, dan lemak. Untuk pembentukan makromolekul dari monomer-monomernya akan dibebaskan molekul air, contohnya pembentukkan protein dari asam amino akan membebaskan sejumlah molekul air. Reaksi pembentukan makromolekul ini dinamakan reaksi polimersisasi. Sedangkan untuk memecah makromolekul, dibutuhkan molekul air (reaksi hidrolisis),
contohnya reaksi hidrolisisis polisakarida menjadi monosakarida, hidrolisis protein/polipeptida menjadi peptida rantai pendek dan lain-lain. Selain reaksi polimerisasi dan hidrolisis, jumlah air dalam pangan juga mempengaruhi kecepatan reaksi lain, misalnya reaksi maillard, reaksi oksidasi dan hidrolisis lemak.
Pengaruh air dalam aktivitas enzim
Reaksi kimia dalam pangan banyak yang melibatkan aktivitas enzim tertentu, dimana reaksi tersebut ada yang diinginkan dan tidak diinginkan. Contoh reaksi yang diinginkan adalah enzim protease dan lipase yang diperlukan dalam proses pematangan keju untuk menghasilkan aroma yang diinginkan. Contoh aktivitas enzim yang tidak diinginkan adalah aktivitas enzim lipoksigenase pada kacang kedelai yang dapat memecah lemak tak jenuh sehingga menghasilkan bau langu pada susu kedelai.
Aktivitas enzim dalam reaksi-kimia dipengaruhi oleh keberadaan air. Aktivitas enzim seperti protease, lipase, amilase, lipoksigenasi, fenolase sangat dipengaruhi oleh keberadaan air. Semakin tinggi jumlah dan aktivitas air maka semakin mudah digunakan untuk ativitas enzim.
Sebaliknya, jika jumlah dan aktivitas air rendah, maka aktivitas enzim akan terhambat. Contohnya pada aktivitas enzim lipoksigenase pada susu kedelai, pada bentuk kacang kedelai utuh, aktivitas enzim lipoksigenase belum aktif, sedangkan saat kacang kedelai digiling basah dalam air maka lemak akan keluar dari matriks bahan pangan sehingga enzim lipoksigenasi akan aktif. Enzim lipoksigenasi kemudian mengkatalisis reaksi pemecahan lemak tidak jenuh dari kedelai yang selanjutnya akan memicu senyawa volatile yang menyebabkan terciumnya bau langu pada susu kedelai
1. Peran air dalam pertumbuhan mikroba
Air merupakan salah satu faktor penting dalam pertumbuhan mikroba (bakteri, kapang, dan khamir). Untuk pertumbuhannya, mikroba membutuhkan air bebas karena mikroba tidak bisa menggunakan air terikat dalam matriks pangan. Secara umum, pangan yang kadar air tinggi
lebih mudah ditumbuhi mikroba dan sulit tumbuh pada pangan yang kadar air rendah. Kebutuhan mikroba akan air untuk pertumbuhannya berbeda- beda.
Aktivitas air mempengaruhi pertumbuhan mikroba. Batas terendah aw untuk pertumbuhan mikroba adalah sebagai berikut: bakteri (0.91), khamir (0.88). kapang (0.80), dan bakteri halofilik (0.75). Pada produk pangan dibawah nilai aw terendah akan sulit untuk ditumbuhi mikroba karena tidak mendukung air bebas yang cukup untuk mendukung pertumbuhannya
Peran air dalam menentukkan tingkat risiko keamanan pangan Kandungan air dalam pangan mempengaruhi pertumbuhan mikroba, termasuk mikroba pembusuk dan patogen. Oleh karena itu, kandungan air dalam pangan juga menentukan tingkat risiko keamanan pangan. Pangan dengan kandungan air yang tinggi umumnya lebih mudah ditumbuhi mikroba sehingga lebih berisiko dari segi keamanan pangan.
D. RANGKUMAN
1. Molekul air tersusun oleh dua atom hidrogen (H) dan satu atom oksigen (O) yang terikat satu sama lain melalui ikatan kovalen polar.
Struktur kimia molekul air biasanya ditulis H2O
2. Titik didih air pada tekanan 1 atm sebesar 100oC. Titik didih yang tinggi disebabkan air memiliki ikatan hidrogen dengan energi yang tinggi dibandingkan pelarut organik lainnya
3. Kadar air merupakan jumlah absolut air dalam bahan pangan yang dinyatakan dalam persen. Setiap bahan pangan memiliki kadar air yang berbeda-beda. Pangan yang kering, seperti serealia, kacang- kacangan,tepung-tepungan memiki kadar air yang rendah. Sedangkan pangan basah, seperti tomat, semangka, daging, ikan, unggas memiliki kadar air yang tinggi
4. Aktivitas air paling umum digunakan untuk kriteria stabilitas pangan, umur simpan, dan keamanan pangan. Aktivtias air dapat menjelaskan kerusakan pangan oleh mikroba, misalnya daging segar akan rusak oleh bakteri, roti akan rusak oleh kapang dan sebagainya.
5. Air memiliki peran penting dalam sistem pangan, yaitu : 1) Memengaruhi kesegaran, kestabilan, dan keawetan pangan.; 2)
Berperan sebagai pelarut universal untyuk senyawa kovalen polar dan ionic, misalnya gula, garam, vitamin (B,C), dan pigmen.; 3) Berperan
dalam reaksi-reaksi kimia.; 4) Memengaruhi aktivitas enzim.; 5) berperan dalam pertumbuhan mikroba.; 6) Menentukan tingkat risiko keamanan pangan.; 7) Sebagai media pindah panas
E. LATIHAN SOAL
1. Pernyataan berikut ini yang salah tentang ikatan kimia pada air adalah : a. Ikatan O-H pada molekul air merupakan ikatan kovalen
b. Air bersifat polar
c. Air dapat berikatan Hidrogen
d. Air dapat melarutkan senyawa garam e. Air bersifat ionik
2. Ikatan hidrogen yang dimiliki air menyebabkan
a. Air memiliki titik didih yang lebih tinggi dibanding pelarut organik b. Air dapat digunakan sebagai pelarut non polar
c. Titik didih air lebih rendah dibanding pelarut organik d. Air tidak dapat digunakan sebagai pelarut garam e. Titik didih air lebih rendah dibandingkan alkohol 3. Berikut ini peran air dalam bahan pangan, kecuali
a. Menentukan tekstur pangan
b. Mempengaruhi kesegaran, kestabilan, dan keawetan pangan c. Reaksi kimia dalam pangan
d. Aktivitas enzim dalam pangan
e. Memberikan rasa khas pada pangan
4. Jumlah absolut air dalam bahan pangan dinyatakan dalam a. Kadar air
b. Aktivitas air c. Air kapliler d. Air kering e. Air terikat
5. Donat yang disimpan pada suhu ruang selama sekitar 3 hari akan berangsur ditumbuhi kapang terlebih dahulu, bukan bakteri, hal ini karena :
a. Donat memiliki nilai Aw ≥0,9 b. Donat memiliki nilai Aw ≤0,6
c. Donat memiliki nilai aw yang cocok untuk pertumbuhan kapang d. Donat mudah ditumbuhi bakteri
e. Donat memiliki rasa yang tidak disukai bakteri
DAFTAR PUSTAKA
Daniel J, Weaver C. 2014. Kimia Pangan Analisis Laboratrium. Tamamedia Pustaka : Jakarta
Kusnandar F..2011. Kimia pangan Komponen Makro. Dian Rakyat : Jakarta Sudarmadji, dkk. 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian.Liberty :
Yogyakarta
Tejasari. 2005. Nilai-Nilai Gizi Pangan. Graha Ilmu : Jogjakarta Owusu-Apenten, R.2005. Introduction to Food Chemistry. CRC Press Winarno. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia: Jakarta
BAB 3 KARBOHIDRAT A. PENDAHULUAN
Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdapat dialam yang jumlahnya paling banyak dan bervariasi dibandingkan dengan senyawa organik lainnya. Karbohidrat tersusun atas atom Karbon (C), Oksigen (O) dan Hidrogen (H) dengan rumus molekul Cx(H20)y. Karbohidrat diproduksi oleh tanaman melalui proses fotosisntesis yang disertai pembentukkan oksigen dan pelepasan energi. Reaksi pembetukkan gula dapat dilihat sebagai berikut
6H2O + 6CO2 C6H12O6 + 6O2 + energi
Karbohidrat yang bersumber dari tanaman yang dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia dalam bentuk karbohidrat pati. Sumber utama karbohidrat pati dari tanaman antara lain : serealia (gandum, jagung, beras, sorgum), kacang-kacangan (kacang kedelai, kacang hijau, kacang merah), umbi-umbian (ubi jalar, singkong, kentang), buah-buahan (pisang), sayur-sayuran dan sebagainya
Karbohidrat memegang peran penting dalam kehidupan manusia.
Karbohidrat pati merupakan sumber pangan sebagai asupan energi dan dapat berfungsi sebagai cadangan makanan dalam bentuk glikogen.
Karbohidrat memberikan nilai energi sebesar 4 Kkal/gram. Karbohidrat non pati befungsi sebagai sumber serat yang diperlukan oleh tubuh manusia. selain sebagai sumber energi dan serat, secara fungsional karbohidrat berperan sebagai ingredient penting dalam berbagai proses pengolahan pangan, seperti pembentuk tekstur, pengisi, pengental, penstabil, dan pemanis dalam berbagai formulasi produk pangan
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa mampu menjelaskan pengertian karbohidrat, menjelaskan penggolongan karbohidrat,
menjelaskan rakbohidrat dalam pangan, memahami prinsip analisis karbohidrat ada bahan pangan
C. URAIAN MATERI
1. Penggolongan Karbohidrat
Karbohidrat merupakan makromolekul/biopolimer yang tersusun atas monomer (monosakarida) melalui ikatan glikosidik. Berdasarkan unit molekulnya, karbohidrat dibagi menajdi monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa), disakarida (maltosa, laktosa, sukrosa), oligosakarida (rafinosa, staikosa, verbaskosa, fruktooliogasakrida) dan polisakarida (pati, selulosa, lignin, pektin).
a. Monosakarida
Monosakarida merupakan unit paling sederhana dari karbohidrat.
Berdasarkan gugus fungsi, monosakarida dikelompokan menjadi gugus fungsi aldosa (aldehida) dan ketosa (keton). Contoh gula aldosa antara lain : glukosa, galaktosa, ribosa dll, sedangkan contoh gula ketosa adalah fruktosa. Berdasarkan jumlah karbon, monosakarida dibagi menjadi gula triosa (3 Karbon, contoh : gliseraldehida) tetrosa (4 karbon, contoh eritrosa), pentosa (5 karbon, contoh : ribosa), dan heksosa ( 6 karbon, contoh ; glukosa).
Gambar 3.1. Jenis-jenis monosakarida
Secara struktur molekul, monosakarida ditulis dalam bentuk fischer dan Haworth. Dalam proyeksi fischer, rantai karbon ditulis vertikal dengan gugus aldehida atau keton sebagai basis penentuan posisi atom C.
Gugus fungsi aldehida pada gula aldosa ditulis pada atom C1, sedangkan gugus fungsi keton pada ketosa ditulis pada atom C2. Sisi atom C lainnya mengikat gugus hidroksil (OH). Berdasarkan gugus fungsi Hidroksil yang terikat pada atom C, terutama pada urutan Cn-1, monosakarida dapat digolongkan menjadi struktur dekstro (D) bila posisi hidroksil berada disebelah kanan, dan levo (L) bila posisi hidroksil berada disebelah kiri.
Gambar 3.2. Struktrur Fischer molekul Monosakarida.
Strutur Haworth pada molekul monosakarida ditulis dalam bentuk rantai tertutup/siklik. Struktur ini dibentuk dari interaksi gugus fungsi
D-glukosa L-glukosa D-fruktosa L-fruktosa
aldehida/keton dengan atom oksigen yang diikat oleh Cn-1. Reaksi ini digambarkan dengan pembentukan jembatan oksigen menghasilkan struktur siklik hemiasetal/hemiketal dari monosakarida. Dalam struktur ini, struktur siklik monosakarida digambarkan dapat memiliki struktur alfa (α) atau beta (β). Struktur α dan β dapat dikenali dari struktrur hidroksi pada C1 ( aldosa) dan C2 (ketosa). Disebut strutur α jika posisi gugus hidroksil berada disebelah bawah, sedangkan strutur β jika posisi gugus hidroksil berada disebelah atas.
Gambar 3.3. Proses Terbentuknya Struktur Haworth (piranosa)
Pembentukkan struktur siklik dari monosakarida, khusunya kelompok heksosa dapat menghasilkan cincin piranosa dan furanosa.
Cincin piranosa berbentuk segi 6 yang terbentuk oleh jembatan oksigen antara C5 dengan C1 aldosa, sedangkan cincin furanosa berbentuk segi 5 yang terbentuk oleh jembatan oksigen C4 dengan C1 aldosa dan C5 dengan C2 ketosa. Strutur D-glukosa dalam bentuk segi 6 disebut sebagai D-glukopiranosa, sedangkan dalam bentuk segi 5 disebut sebagai D- Glukofuranosa, dan begitu juga dengan struktur fruktosa.
Gambar 3.4. Struktur molekul Haworth (kiri =piranosa, kanan=furanosa)
Diantara semua jenis monosakarida, D-glukosa merupakan monosakarida kelompok aldosa yang paling banyak berperan karena sebagai monomer berbagai jenis karbohidrat, seperti, maltosa, sukrosa,
α -D-glukopiranosa α -D-fruktofuranosa
amilosa, amilopektin, glikogen, selulosa dan lain-lain. Sedangkan D- galaktosa merupakan penyusun gula susu (laktosa), dan fruktosa penyusun dari gula sukrosa (gula pasir). Fruktosa juga banyak dijumpai pada buah-buahan dan madu.
b. Disakarida
Disakarida merupakan karbohidrat sederhana yang tersusun atas dua molekul monosakarida yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan glikosidik. Jenis ikatan glikosidik pada disakarida adalah ikatan alfa dan beta. Diantara semua jenis molekul disakarida, maltosa, laktosa, dan sukrosa adalah disakarida yang paling banyak ditemui pada pangan.
Maltosa disusun oleh α-D-glukosa dan α-D-glukosa memalui ikatan α-1,4 glikosidik. Laktosa disusun oleh β-D-galaktosa dan α-D-glukosa melalui ikatan β-1,4 glikosidik. Sukrosa disusun oleh α-D-glukosa dan β-D- fruktosa melalui ikatan α,β-1,2 glikosidik. Struktur molekul disakarida dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 3.5. Struktur Molekul Disakarida Maltosa (α-1,4)
Laktosa (β-1,4)
fruktosa (α,β-1,2)
Banyak jenis dari golongan disakarida dapat ditemui di pangan.
Maltosa dihasilkan dari hidrolisis pati yang biasanya digunakan untuk industri sirup untuk menghasilkan glukosa. Laktosa dapat dijumpai pada susu, sedangkan sukrosa dijumpai pada gula pasir atau gula aren. Jika molekul disakarida dihidrolisis, maka akan pecah menjadi molekul monosakarida penyusunnya. Misalnya maltosa menjadi 2 molekul glukosa, laktosa menjadi 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa, dan sukrosa menjadi 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa.
Gula sederhana (monosakarida dan disakarida) memiliki rasa manis dalam mulut. Kemanisan yang dirasakan oleh jenis gula tersebut memiliki tingkat yang berbeda-beda. Diantara semua jenis gula, sukrosa merupakan gula yang paling banyak digunakan untuk memberikan rasa manis dalam proses pengolahan pangan. Sehingga sukrosa dijadikan sebagai standar kemanisan dan diberi angka 1. Jika gula lain memiliki tingkat kemanisan <1, maka gula tersebut tingkat kemanisannya dibawah sukrosa , sedangkan jika memiliki tingkat kemanisan >1, maka gula tersebut memiliki tingkat kemanisan diatas sukrosa. Tingkat kemanisan sukrosa dibandingkan dengan gula/pemanis buatan lain dapat dilihat pada tabel 3.1
Tabel 3.1 Tingkat Kemanisan Sukrosa Dibandingkan gula/pemanis lain
Pemanis Tingkat Kemanisan Relatif
Sukrosa 1
Glukosa 0.74
Fruktosa 1.3
Laktosa 0.16
Xilitol 1.03
Maltosa 0.3-0.5
Galaktosa 0.4-0.6
Sakarin 20.000-70.000
Siklamat 3000-8000
Aspartam 200
Berdasarkan tabel 3.1, Sukrosa lebih manis dibandingkan glukosa, laktosa, galaktosa, dan maltosa, akan tetapi kurang manis dibandingkan fruktosa, xilitol, sakarin, siklamat dan aspartam. Sakarin memiliki tingkat kemanisan yang paling tinggi dibandingkan dengan gula/pemanis buatan lainnya.
c. Oligosakarida
Oligosakarida merupakan polimer yang disusun oleh 3 sampai 9 unit monosakarida. Oligosakarida dapat diperoleh secara alami dari sayur- sayuran dan buah-buahan dan bisa juga diproduksi melalui hidrolisis polisakarida. Contoh karbohidrat yang termasuk golongan oligosakarida adalah rafinosa, stakiosa, dan vebraskosa. Perbedaan ketiganya dapat dilihat pada tabel 3.2.
Tabel 3.2. Perbedaan Jenis Oligosakarida Oligosakarida Jumlah
unit
Monomer Penyusun
Sumber pangan Rafinosa 3 α-D-galaktosa,
α-D-glukosa, β-D-fruktosa,
Kacang kedelai, kacang hijau, ubi jalar, talas, bit Stakiosa 4 α-D-galaktosa,
α-D-glukosa, β-D-fruktosa,
Kacang-kacangan Vebraskosa 5 α-D-galaktosa,
α-D-glukosa, β-D-fruktosa,
Biji-bijian
Ketiga oligosakarida yang disajikan pada tabel 3.2 ini tidak dapat dicerna oleh sistem pencernaan manusia, namun dapat menjadi makanan bagi bakteri yang terdapat dalam usus besar. Hasil pemecahan oligosakarida oleh bakteri dalam usus besar akan menghasilkan gas.
Bakteri yang memanfaatkan oligosakarida tersebut termasuk golongan bakteri asam laktat (misalnya lactobacillus casei dan Bifidobacterium longum) yang dapat tumbuh di usus besar manusia dan dapat menekan pertumbuhan bakteri patogen. Oligosakarida yang digunakan untuk pertumbuhan bakteri probiotik disebut sebagai prebiotik
Oligosakarida dapat dimetabolisme oleh mikroflora usus sehingga dihasilkan asam laktat, asam asetat, asam butirat dan metabolit lainnya.
Oligosakarida tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia karena tidak memiliki enzim α-D-galaktosidase sehingga tidak dapat diserap oleh tubuh. Didalam usus, oligosakarida difermentasi oleh bakteri asam laktat sehingga menghasilkan gas karbondioksida, dan gas hidrogen.
Fruktosa oligosakarida (FOS) merupakan oligosakarida lainnya yang tersusun dari glukosa, fruktosa, dan inulin. Sumber FOS dapat ditemui pada berbagai jenis tanaman seperti bawang, asparagus, pisang, gandum, dan terdapat dalam akar chicory sebagai sediaan energi utamanya. Selain itu, FOS dapat diperoleh melalui hidrolisis enzim parisal inulin yang berasal dari chicory dan melalui sintesis dari sukrosa menggunakan enzim fruktosil transferase
d. Polisakarida
Polisakarida merupakan makromolekul/biopolimer yang dibentuk dari reaksi polimerisasi monosakarida dalam jumlah besar, yang diikat satu sama lain melalui ikatan glikosidik. Polisakarida digolongkan berdasarkan polisakarida yang dapat dicerna dan tidak dapat dicerna.
Contoh polisakarida yang dapat dicerna adalah pati (amilosa dan amilopektin), dan glikogen. Sedangkan contoh poliskarida yang tidak dapat dicerna adalah selulosa, hemiselulosa, kitin, pektin, dan sebagainya. Polisakarida yang tidak dapat dicerna biasanya disebut sebagai serat.
Diantara semua jenis polisakarida, pati yang paling menempati posisi penting dalam pangan. Pati merupakan polisakariuda yang temukan pada tanaman sebagai cadangan makanan dalam bentuk granula serbuk. Pati merupakan sumber energi utama bagi manusia. pati juga memiliki sifat fungsional penting dalam proses pengolahan pangan, misalnya untuk memberikan karakteristik produk pangan yang diinginkan, sebagai pengental, penstabil, dan pembentuk gel. Pati juga dapat
dijadikan bahan baku dalam proses produksi sirup glukosa dengan cara menghidrolisis pati secara enzimatik menjadi molekul gula sederhana.
Sumber pati pada pangan banyak terdapat pada biji-bijian, kacang- kacangan, dan umbi-umbian. Karena jumlahnya melimpah dan kemudahannya untuk dicerna oleh enzim pencernaan manusia maka pati disebut sebagai sumber energi murah bagi manusia. Kandungan pati dari berbagai sumber tanaman dapat dilihat pada tabel 3.3
Tabel 3.3. Kandungan pati dari berbagai tanaman
Sumber tanaman Pati(%) Protein(%) Lipid(%)
Biji gandum 67 15 2
Beras sosoh 89 8 1
Jagung pipil 57 12 7
Biji sorgum 72 12 4
Umbi kentang 75 8 <1
Tapioka 90 <1 <1
Biji-bijian 42 23 2
Pati terdapat dalam bentuk granula. Ganula pati tersusun oleh dua komponen utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan antara molekul amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada tabel 3.4.
Tabel 3.4. Perbedaan amilosa dan amilopektin
Karakteristik Amilosa Amilopektin
Struktur Linier Bercabang
Jenis Ikatan glikosidik α-1,4 α-1,4, dan α-1,6 Jumlah glukosa/monomer 103 103-105 (linier),
20-25 (cabang) Berat molekul <0,5 juta 50-500 juta
Kompleks dengan iodin biru Cokelat kemerahan Kemampuan membentuk
gel
kuat Kuat
Struktur amilosa berbentuk linier/lurus, sedangkan struktur amilopektin memiliki percabangan. Amilosa dan amilopektin tersusun dari monomer D-glukosa yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan glikosidik. Ikatan glikosodik pada amilosa adalah α-1,4 sedangkan pada amilopektin α-1,4 dan α-1,6 pada rantai cabangnya. Struktruk molekul amilosa dan amilopektin dapat dilihat pada gambar 3.6.
Gambar 3.6. Struktur molekul Amilosa dan Amilopektin
Banyaknya gugus hidroksil yang dimiliki oleh amilosa menyebabkan terjadinya interaksi antara gugus hidroksil memalui ikatan hidrogen sehingga menyebabkan struktur amilosa menjadi berbentuk heliks. Struktur heliks ini dapat membentuk ikatan kompleks dengan iodin yang memberikan warna biru. Hal ini yang dijadikan salah satu untuk mengidentifikasi amilosa, dimana jika zat tersebut mengandung amilosa, maka jika diteteskan iodin akan menghasilkan warna biru. Berbeda dengan amilopektin, karena memiliki struktur yang besar, amilpoektin tidak membentuk heliks, sehingga tidak memberikan warna ungu pada iodin, tetapi berwarna cokelat kemerahan. Dengan demikian, untuk membedakan amilosa dan amilopektin dilakukan uji iodin.
Selain polisakarida pati, terdapat polisakarida penting lain yang sifatnya tidak dapat dicerna, yaitu selulosa. Selulosa Merupakan biopolimer yang disusun oleh monomer glukosa yang diikat satu sama lain
amilopektin (cabang α-1,6) amilosa (linier α-1,4)
melalui ikatan glikosia (β-1,4). Selulosa merupakan komponen utama struktural dinding sel. Selulosa dicirikan dengan kekuatan daya tahannya yang tinggi terhadap zat-zat kimia dan tidak larut dalam air. Selulosa tidak dapat dihirolisis oleh enzim pencernaan manusia, akan tetapi bisa dihidrolisis oleh enzim selulase yang terdapat pada sistem pencernaan hewan ruminanisa seperti kambing, domba, sapi, kerbau dan sebagainya 2. Reaksi Kimia Karbohidrat
Karbohidrat sederhana seperti monosakarida memiliki gugus fungsi utama aldehida dan keton. Selain itu memiliki banyak gugus hidroksil pada setiap karbonnya. Hal inilah yang menyebabkan monosakarida mudah mengalami reaksi kimia. Reaksi kimia penting pada karbohidrat sederahana antara lain : reaksi polimerisasi, hidrolisis, oksidasi, reduksi, maillard dan karamelisasi
a. Reaksi Polimerisasi dan Hidrolisis
Reaksi polimerisasi dan hidrolisis merupakan reaksi yang melibatkan air. Reaksi polimerisasi terjadi jika monosakarida dengan monosakarida lain bergabung menjadi satu melalui ikatan glikosidik membentuk polisakarida. Reaksi polimerisasi melepaskan molekul air.
Reaksi Hidrolisis terjadi jika molekul disakarida, oligosakarida, atau polisakarida dipecah dengan molekul air sehingga menghasilkan monosakarida. Reaksi hidrolisis membutuhkan molekul air.
b. Reaksi Oksidasi dan Reduksi
Reaksi oksidasi dan reduksi pada karbohidrat terjadi pada karbohidrat sederhana yang memiliki gugus fungsi aldehida (aldosa) dan keton (ketosa). Reaksi reduksi monosakarida dapat merubah gula (aldosa dan ketosa) menjadi gula alkohol. Contoh gula alkohol yang dihasilkan dari reduksi gula adalah glusitol (hasil reduksi glukosa), xilitol (hasil reduksi xilosa). Kandungan kalori pada gula alkohol lebih rendah dibandingkan monosakarida lain sehingga banyak digunakan dalam industri permen karet atau permen rendah kalori.
Reaksi oksidasi karbohidrat hanya terjadi pada golongan monosakarida dan disakarida yang memiliki gugus fungsi aldehida (aldosa), contohnya : glukosa, galaktosa, laktosa, dan maltosa.
Sedangkan gula fruktosa dan sukrosa memiliki gugus fungsi keton (ketosa) sehingga tidak dapat mengalami oksidasi. Golongan gula yang dapat mengalami oksidasi disebut sebagai gula pereduksi. Gula aldosa dikatakan sebagai gula pereduksi karena dapat mengalami oksidasi menghasilkan gula asam, sementara gugus fungsi keton (ketosa) tidak bisa mengalami oksidasi. Contoh gula yang dpat dioksidasi adalah glukosa yang menghasilkan asam glukonat dan asam glukarat.
Kemampuan oksidasi ini dijadikan prinsip analisis untuk mementukan jenis gula pereduksi. Salah satu uji yang dilakukan untuk menentukan gula pereduksi adalah uji fehiling dan tollens. Pada uji fehling, jika zat tersebut positif mengandung gula pereduksi akan menghasilkan endapan merah bata, sedangkan reaksi tollens akan menghasilkan cermin perak. Hal ini tidak dapat terjadi jika zat tersebut tidak mengandung gula pereduksi.
Salah satu contoh uji ini adalah untuk membedakan antara glukosa dan sukrosa (gula pasir). Glukosa menunjukkan positif pada uji fehling dan tollens sedangkan sukrosa menunjukkan negatif pada uji fehling dan tollens
c. Reaksi Maillard dan Karamelisasi
Mengapa roti atau cookies jika dipanaskan dalam oven menjadi cokelat? Fenomena perubahan warna coklat ini disebabkan oleh adanya reaksi kecoklatan non-enzmatik. Reaksi ini biasanya disebut reaksi maillard. Reaksi maillard terjadi jika dalam pangan terdapat gula pereduksi (glukosa) dan senyawa yang mengandung amin (asam amino/protein).
Reaksi ini akan menghasilkan pigmen melanoidin yang menghasilkan warna cokelat. Reaksi maillard dapat dipicu oleh pemanasan pada suhu tinggi seperti penyangraian, penggorengan, dan pemanggangan.
Reaksi karamelisasi terjadi apabila terdapat gula sederhana, misalnya sukrosa/gula pasir dipanaskan pada suhu tinggi ( >170 0C) maka
akan membentuk warna cokelat karamel dan flavor yang disukai. Reaksi karamelisasi melibatkan tahapan reaksi yang kompleks, seperti reaksi inversi, dan fragmentaasi yang menghasilkan senyawa asam organik, aldehida, keton yang bersifat volatil, serta pigmen karamel yang membentuk warna cokelat
D. RANGKUMAN
1. Karbohidrat tersusun atas atom Karbon (C), Oksigen (O) dan Hidrogen (H) dengan rumus molekul Cx(H20)y. Karbohidrat diproduksi oleh tanaman melalui proses fotosisntesis yang disertai pembentukkan oksigen dan pelepasan energi. Karbohidrat merupakan makromolekul/biopolimer yang tersusun atas monomer (monosakarida) melalui ikatan glikosidik
2. Berdasarkan unit molekulnya, karbohidrat dibagi menjadi monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa), disakarida (maltosa, laktosa, sukrosa), oligosakarida (rafinosa, staikosa, verbaskosa) dan polisakarida (pati, selulosa, lignin, pektin).
3. Monosakarida merupakan unit paling sederhana dari karbohidrat.
Berdasarkan gugus fungsi, monosakarida dikelompokan menjadi gugus fungsi aldosa (aldehida) dan ketosa (keton). Contoh gula aldosa antara lain : glukosa, galaktosa, ribosa dll, sedangkan contoh gula ketosa adalah fruktosa. Secara struktur molekul, monosakarida ditulis dalam bentuk fischer dan Haworth
4. Disakarida merupakan karbohidrat sederhana yang tersusun atas dua molekul monosakarida yang dihubungkan satu sama lain oleh ikatan glikosidik. Jenis ikatan glikosidik pada disakarida adalah ikatan alfa dan beta. Diantara semua jenis molekul disakarida, maltosa, laktosa, dan sukrosa adalah disakarida yang paling banyak ditemui pada pangan.
5. Oligosakarida merupakan polimer yang disusun oleh 3 sampai 9 unit monosakarida. Oligosakarida dapat diperoleh secara alami dari sayur- sayuran dan buah-buahan dan bisa juga diproduksi melalui hidrolisis polisakarida. Contoh karbohidrat yang termasuk golongan oligosakarida adalah rafinosa, stakiosa, vebraskosa, dan fruktosaoligosakarida (FOS).
6. Polisakarida digolongkan berdasarkan polisakarida yang dapat dicerna dan tidak dapat dicerna. Contoh polisakarida yang dapat dicerna adalah pati (amilosa dan amilopektin), dan glikogen. Sedangkan contoh poliskarida yang tidak dapat dicerna adalah selulosa, hemiselulosa, kitin, pektin, dan sebagainya. Polisakarida yang tidak dapat dicerna biasanya disebut sebagai serat
7. Reaksi kimia penting pada karbohidrat sederahana antara lain : reaksi polimerisasi, hidrolisis, oksidasi, reduksi, maillard dan karamelisasi
E. Latihan Soal
1. Berikut ini yang termasuk golongan monosakarida adalah a. Glukosa, laktosa, sukrosa
b. Glukosa, fruktosa, galaktosa c. Glukosa, fruktosa, sukrosa d. Fruktosa, glukosa, maltose e. Sukrosa, laktosa, galaktosa
2. Monosakrida yang memiliki gugus fungsi utama aldehida disebut gula a. Aldosa
b. Ketosa c. Alkhohol d. Fischer e. Heksosa
3. Laktosa merupakan disakarida yang tersusuan atas 2 monosakarida, yaitu :……., dan ikatan glikosidik yang mengubungkan kedua
monosakarida tersebut adalah…..
a. Glukosa dan glukosa (α-1,4) b. Glukosa dan fruktosa (α-1,2) c. Glukosa dan glukosa (α-1,2) d. Galaktosa dan glukosa (β-1,4) e. Glukosa dan glukosa (β-1,4)
4. Nama yang tepat untuk strukrur gula disamping ini adalah
a. D-glukosa b. L-fruktosa c. L-galaktosa d. D-galaktosa e. L-glukosa
5. Senyawa yang digunakan sebagai standar tingkat kemanisan dan bernilai 1 (100%) adalah
a. sukrosa b. glukosa c. laktosa d. fruktosa e. maltosa
6. Nama yang tepat untuk strukrur gula disamping ini adalah
a. α-D- fruktosa b. α-D- glukosa c. β - D-fruktosa d. β - D- galaktosa e. β -D- gllukosa
7. Suatu gula disakarida yang tersusun atas glukosa dan fruktosa adalah
a. maltosa b. amilosa c. laktosa d. sukrosa e. selulosa
8. Pada proses pembuatan roti, terjadi perubahan menjadi warna coeklat, hal ini dikarenakan ada interaksi antara gula dengan protein, reaksi yang terjadi disebut reaksi:
a. karamelisasi b. mailard
c. gula pereduksi d. hidrolisiis e. kondensasi
9. Olahan pangan berikut ini yang merupakan contoh dari hasil proses karamelisasi adalah
a. Roti b. Donat c. coca-cola
d. minuman teh dalam kemasan e. Kopi
10. Berikut ini yang termasuk gula pereduki, kecuali a. glukosa
b. galaktosa c. laktosa d. maltosa e. sukrosa
11. berikut ini yang termasuk polisakarida adalah a. sukrosa
b. laktosa c. glikogen d. fruktosa e. glukosa
DAFTAR PUSTAKA
Daniel J, Weaver C. 2014. Kimia Pangan Analisis Laboratrium. Tamamedia Pustaka : Jakarta
Kusnandar F..2011. Kimia pangan Komponen Makro. Dian Rakyat : Jakarta Sudarmadji, dkk. 1989. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian.Liberty :
Yogyakarta
Tejasari. 2005. Nilai-Nilai Gizi Pangan. Graha Ilmu : Jogjakarta Owusu-Apenten, R.2005. Introduction to Food Chemistry. CRC Press Winarno. 2008. Kimia Pangan dan Gizi. Gramedia: Jakarta
Yenrina R. 2015. Metode Analisis Bahan Pangan dan Komponen Bioaktif.
Andalas University Press: Padang
BAB 4 PROTEIN A. PENDAHULUAN
Asam amino dan protein merupakan komponen penting dalam sitem pangan. Asam amino merupakan penyusun dari protein. Struktur protein disusun oleh asam amino yang dihubungkan satu sama lain melalui ikatan peptida. Sifat kelarutan protein berbeda-beda tergantung penyusun asam aminonya. Jika protein disusun oleh asam amino yang memiliki gugus polar, maka protein tersebut mudah larut dalam air, contohnya albumnin. Sedangkan jika protein disusun oleh asam amino yang memiliki gugus non polar, maka protein tersebut susah larut dalam air, contohnya gliadin dan glutenin.
Protein merupakan makromolekul/biopolimer yang sangat penting.
Protein berperan dalam sistem biologis yang berkontribusi sebagai sumber nutrisi. Selain itu, protein berperan dalam memengaruhi proses pengolahan. Dalam sistem biologis, protein berperan sebagai zat pengatur dan pembangun jaringan, mempunyai aktivitas biologis sebagai hormon, enzim, antibodi dan sebagainya. Sebagai sumber energi, protein menyumbangkan energi sebesar 4 Kkal/gram. Dalam proses pengolahan pangan, protein dapat berperan dalam memengaruhi karakteristik produk pangan, misalnya sebagai pengental, pembentuk gel, emulsifier, membentuk buih, dan menghasilkan flavor yang diinginkan.
Sumber protein pangan dapat diperoleh dari tanaman dan hewan, misalnya kacang-kacangan, biji-bijian, daging, ikan, dan unggas.
Kandungan protein dalam pangan memiliki jumlah yang berbeda-beda.
Setiap jenis protein memiliki jumlah, kandungan, dan sekuen asam amino yang berbeda-beda. Sifat-sifat asam amino dan protein secara lebih detail dapat dijelaskan sebagai berikut.
B. TUJUAN PEMBELAJARAN
Setelah mempelajari modul ini, mahasiswa mampu memahami pengertian kimia protein dan asam amino, memahami protein dalam bahan pangan dan menjelaskan analisis protein pada bahan pangan C. URAIAN MATERI
1. Asam amino
a. Struktur Kimia Asam Amino
Asam amino merupakan senyawa organik penyusun protein yang memiliki 2 gugus fungsi utama, yaitu karboksil (-COOH), dan amina (-NH2).
Kedua gugus tersebut terikat pada karbon α yang bersifat kiral. Struktur umum asam amino dapat dilihat pada gambar 4.1
Gambar 4.1. Struktur umum molekul asam amino
Gugus fungsi yang terikat pada karbon α dapat mengalami ionisasi.
Gugus fungsi karboksil dapat membentuk ion negatif (COO-) yang melepaskan ion (H+) sehingga bersifat asam, dan gugus fungsi amina dapat membentuk ion positif (-NH3+) yang menangkap ion H+ sehingga bersifat basa. Hal inilah yang menjadikan asam amino bersifat amfoter, artinya dapat bersifat asam dan basa. Sifat asam dan basa dari asam amino dipengaruhi oleh pH lingkungan.
Asam amino penting yang ada dialam berjumlah 20. Dari 20 jenis asam amino, terdapat 9 asam amino esensial yang tidak dapat disintesis tubuh manusia sehingga harus disuplai dari pangan. Sembilan asam amino tersebut antara lain : isoleusin, leusin, metionin, fenilalanin, treonin, valin, lisin, histidin (diperlukan anak-anak dan bayi), dan arginin (diperlukan bayi).
Dua puluh jenis asam amino memiliki struktur yang berbeda-beda.
Perbedaan struktur tersebut dilihat dari gugus samping (R) pada struktur umum asam amino (gambar 4.1). Struktur kimia 20 jenis asam amino dapat dilihat pada gambar 4.2
Gambar 4.2. Struktur molekul 20 asam amino
b. Klasifikasi Asam amino
Asam amino memiliki gugus samping (R) yang berbeda-beda.
Perbedaan gugus samping ini dapat menentukan nama dari asam amino tersebut, misalnya serina (-CH2OH), Glisina (-H), alanina (-CH3) dan sebagainya (gambar 4.2). Berdasarkan gusus samping ini, asam amino dapat diklasifikasikan berdasarkan perbedaan gugus fungsi, sifat kelarutan dalam air (polar/non polar) , dan sifat asam/basa.
Berdasarkan gugus fungsi, asam amino memiliki gugus samping (R) yang berbeda-beda, antara lain gugus alkil (glisina, alanina, valina, leusina, isoleusina), alkohol (serina, treonina), sulfur (sisteina, metionina), siklik (prolina), aromatik (fenilalanina, tirosina, triptofan), amina (lisina,
