FISIKO KIMIA SUSU

IPTEK Pengolahan Susu

SIFAT FISIK DAN KIMIA Sifat fisik merupakan sifat-sifat atau

karakteristik yang dapat dilihat secara visual sehingga dapat dilihat kualitas fisik-nya

Sifat kimia merupakan sifat-sifat atau karakteristik yang terbentuk karena reaksi-reaksi kimia antar senyawa yang ada dalam bahan pangan

SIFAT FISIK KIMIA SUSU

Fisik Kimia

DASAR SIFAT FISIK KIMIA SUSU

Komposisi Rerata (%) Tipe emulsi (o/w)

Larutan Koloid/

suspensi

Kelarutan dalam air

Kadar air 87Lemak 4 X Protein 3,5 X Laktosa 4,7 X Abu 0,8 X

SIFAT FISIKSifat Fisik dan Kimia Susu

WARNA SUSU Warna susu berbeda-beda yang dipengaruhi oleh

beberapa faktor antara lain adalah sbb; bangsa ternak jenis pakan jumlah lemak bahan padat bahan pembentuk warna

Warna susu berkisar dari putih kebiruan hingga kuning keemasan Warna putih susu merupakan hasil dispersi dari refleksi

cahaya oleh globula lemak dan partikel koloidal dari casein dan calsium phosphat

Warna kuning adalah karena lemak dan caroten yang dapat larut. Bila lemak diambil dari susu maka susu akan menunjukkan warna kebiruan

RASA DAN AROMA SUSU

Manis

Laktosa

PENYIMPANGAN FLAVOR SUSU Pakan

cita rasa pakan sapi misalnya alfalfa, bawang merah, bawang putih, dan cita rasa algae yang akan masuk ke dalam susu jika bahan-bahan itu mencemari pakan dan air minum sapi.

Enzimatis rasa tengik karena aktivitas enzim lipase pada lemak susu.

Kimiawi disebabkan oleh oksidasi lemak.

mikrobiologis Disebabkan pencemaran dan pertumbuhan bakteri yang

menyebabkan fermentasi laktosa menjadi asam laktat dan hasil samping metabolik lainnya yang mudah menguap.

Mekanis bila susu mungkin menyerap cita rasa cat yang ada

disekitarnya, sabun dan larutan chlor.

AROMA SUSU Aroma susu mudah berubah dari yang

dikehendaki menjadi aroma yang tidak dikehendaki.

Aroma ini dipengaruhi oleh sifat lemak susu yang mudah menyerap bau di sekitarnya.

Pakan ternak sapi juga dapat merubah karakteristik aroma susu

BERAT JENIS SUSU Susu mempunyai berat jenis yang lebih besar dari

pada air. BJ susu = 1.023-1.035 dengan rata-rata 1.028.

Menurut codex susu, BJ susu adalah 1.028. Codex susu adalah suatu daftar satuan yang harus

dipenuhi susu sebagai bahan makanan.

Berat jenis harus ditetapkan 3 jam setelah susu diperah. Penetapan lebih awal akan menunjukkan hasil BJ yang lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh : Perubahan kondisi lemak Adanya gas yang timbul didalam susu

VISKOSITAS SUSU Kekentalan susu (viskositas) . Seperti BJ

maka viskositas susu lebih tinggi daripada air.

Viskositas susu berkisar 1,5 – 2,0 cP. Pada suhu 20 °C viskositas whey 1,2 cP,

viskositas susu skim 1,5 cP dan susu segar 2,0 cP.

Bahan padat dan lemak susu juga mempengaruhi viskositas.

Temperatur juga menentukan viskositas susu. Sifat ini sangat menguntungkan dalam pembuatan mentega.

TITIK BEKU DAN TITIK CAIR SUSU

Pada codex susu dicantumkan bahwa titik beku susu adalah –0,500 0 C.

Akan tetapi untuk Indonesia telah berubah menjadi –0,520 0 C. Titik beku air adalah 0 0 C. Apabila terdapat pemalsuan susu dengan

penambahan air, maka dengan mudah dapat dilakukan pengujian dengan uji penentuan titik beku. Karena campuran susu dengan air akan memperlihatkan titik beku yang lebih besar daripada air dan lebih kecil daripada susu.

Titik didih air adalah 100 °C dan susu 100,16 °C. Titik didih juga akan mengalami perubahan pada

pemalsuan susu dengan air.

PH SUSU Kisaran pH 6,6 – 6,7 atau sedikit asam

Apabila ada aktivitas mikroorganisme, pH akan terus menurun.

Susu yang baru diperah bersifat amfoter, karena terdapat senyawa buffer (fosfat, sitrat, protein) yang secara alami terdapat di dalam susu

Bila pH di atas pH normal, indikasi penyakit mastitis

PENGGUMPALAN SUSU

Faktor penyebab: Asam dan garam Panas Enzim renin Pembekuan

Larutan protein susu

Denaturasi protein

Flokulasi/curding

Gelasi/koagulasi

PENGGUMPALAN SUSU Denaturasi Protein :

Perubahan utama pada struktur 3 dimensi

Flokulasi : Perubahan sekunder, gumpalan protein yang

mengendap berada dalam keadaan terpisah-pisah

Gelasi/Koagulasi: Gumpalan-gumpalan protein sudah membentuk

massa homogen seperti gel.

Flokulasi dan gelasi dipengaruhi oleh lama dan kepadatan koagulasi.

Faktor yang mempengaruhi koagulasi a.l. : Asam (pH) dan garam (Na+, Ca++ ) Suhu: pemanasan dan pembekuan Enzim renin

PENGGUMPALAN SUSU

DENATURASI Denaturasi adalah proses yang mengubah

struktur protein, sehingga terjadi kerusakan/kehilangan sifat fungsionalnya atau konformasi alamiahnya; kadang bersifat reversible.

Faktor penyebab : Panas Dingin Pengocokan/agitasi Asam/alkali Sinar UV

KOAGULASI Koagulasi adalah proses berubahnya struktur

protein, sehingga denaturasi yang terjadi bersifat Ireversible dan protein tersebut menjadi tidak larut.

Faktor penyebab : Asam-garam Panas Enzim renin Pembekuan

KOAGULASI OLEH PANAS Dapat berlangsung pada :

Campuran susu + sayuran, ikan, daging

Menghasilkan asam, garam, dsb.Koagulasi olah panas tidak dapat

berlangsung pada susu

KOAGULASI OLEH ENZIM RENIN

Ekstrak komersial enzim renin : RENET Renin : enzim yang terdapat dalam ekstrak

larutan garam dari perut anak sapi.

K-kaseinRenin

Ca2+

Glikopeptida + para-K-kasein

Sangat hidrofil, misel kasein

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KOAGULASI OLEH ENZIM RENIN

Suhu : Opt 40 – 42oC Koagulasi terjadi pada suhu 10 – 65oC

pH Konsentrasi Kasein Perlakuan Pemanasan dan pendinginan Kation-kation lain dalam sistem

SIFAT KIMIASifat Fisik dan Kimia Susu

KOMPONEN MAKRO PADA SUSU

Komposisi Rerata (%)Kadar air 87Lemak 4Protein 3,5Laktosa 4,7Abu 0,8

Pigmen Enzim

Phospholipid Vitamin

Gas

KOMPONEN MIKRO PADA SUSU

LEMAK SUSU1. Susu dan krim (lemak susu) adalah contoh dari emulsi

lemak dalam air (atau minyak dalam air).2. Lemak susu ada dalam globula kecil atau droplet yang

tersebar dalam serum susu3. Globula lemak memiliki berbagai ukuran 0,1-20 pM (1

pM = 0.001mm dengan ukuran rata-rata 3 - 4 pm.4. Mungkin ada hingga 15 miliar globula per ml susu.5. Struktur kimia Lemak Susu

- Lemak susu adalah gabungan dari asam lemak ester yang disebut trigliserida, yang terdiri dari gliserol dan asam lemak yang berbeda.- 90% asam lemak adalah penyusun dari lemak susu.

LEMAK SUSU

PROTEIN SUSU

Susu mengandung semua asam amino essensial

PROTEIN SUSU

Arginine Lysine Histidine

Methionine

Isoleucine

Phenylalanine

Leucine Tryptophan

Threonine

Valine

PROTEIN SUSUProtein dikelompokkan menjadi tiga kategori utama:• Kasein • Albumin • Globulin

Protein susu dikelompokkan dalam kelompok besar sbb:

• Kasein - 79,5%• Protein Whey - 19,3%• Protein Membran globula - 1,2%

PROTEIN SUSU1) Kasein

Kasein adalah protein yang paling menonjol ditemukan dalam susu dan ada tiga jenis utama:* Ά-kasein 38,6%* Κ-kasein, dan 30,8%* Β-kasein 10,1%

2) Kasein misel* kelompok kasein submicelle yang terikat bersama untuk membentuk sedikit dari jaringan yang memungkinkan curd terbentuk dalam pembuatan keju.

ENZIM DALAM SUSU Enzim adalah suatu kelompok protein yang

dihasilkan oleh organisme hidup.

Enzim memicu reaksi kimia dan mempengaruhi jalannya dan kecepatan reaksi tersebut. Enzim melakukan ini tanpa dikonsumsi, Mereka disebut sebagai 'biocatalysts‘

Aktivitas enzim sangat spesifik, masing-masing jenis enzim mengkatalisis satu jenis reaksi

Suhu dan pH sangat mempengaruhi aktivitas enzim

ENZIM DALAM SUSU Enzim yang ada dalam susu, antara lain adalah

sebagai berikut,

a. Peroxidase b. Catalase c. Phosphatase d. Lipase

LAKTOSA Laktosa merupakan disakarida (gula) yang hanya

ditemukan dalam susu.

Salah satu jenis karbohidrat yang terdiri dari dua molekul gula sederhana (glukosa - galaktosa)

Kandungan laktosa susu bervariasi antara 3,6% sampai 5,5%

Laktosa dapat dimanfaatkan oleh bakteri asam laktat yang menghasilkan laktase panggilan enzim yang memecah molekul laktosa menjadi glukosa dan galaktosa yang kemudian membentuk menjadi asam laktat melalui proses fermentasi. Sehingga terbentuklah susu masam.

VITAMIN DALAM SUSU Vitamin adalah zat organik yang ada dalam

konsentrasi yang sangat kecil pada tumbuhan dan hewan

Susu mengandung beberapa macam vitamin. Namun vitamin utama yang ditemukan dalam susu adalah:a. Vitamin A Larut Lemakb. Vitamin B1 larut Airc. Vitamin B2 Larut Aird. Vitamin C larut Aire. Vitamin D larut dalam lemak

MINERAL DALAM SUSU Konsentrasi total mineral dalam susu kurang dari

1%

Garam mineral ada dalam larutan serum susu atau dalam senyawa kasein.

Garam mineral primer yang ada dalam susu antara lain adalah; Kalsium Natrium Kalium Magnesium

TERIMA KASIH

IPTEK Pengolahan Susu

Click icon to add picture

MILK COMPOSITION Solution - dissolve to the molecular level

LactoseMinerals

 Suspension - Colloid, particles so small they will not settle out Proteins - Casein

 Emulsion - compounds that don't mix with water Butterfat

MILK Nature's most perfect food Nutritional value is greater than the sum of it's

parts One of only two foods we eat whose sole

purpose in nature is food (Honey is the other) High quality ingredients

Protein – AA ContentFatSugars

Complete nutrition for the young animal

COMPOSITION OF MILKWater 87.5%

Lactose 4.9%

Protein    Casein    Lactalbumin    Lactoglobulin

3.2%2.9%0.52%0.20%

Fat 3.7%

Minerals   Calcium   Phosphorus   Chlorine

0.72%0.12%0.11%0.11%

OTHER COMPOUNDS NORMALLY FOUND IN MILK Acids

Citrate, Formate, Acetate, Lactate, Oxalate Enzymes

Peroxidase, Catalase, Lipase, Phosphatase Gases

Oxygen, Nitrogen, Carbon dioxide Vitamins

A, C, D, B Complex

WATER

Lactating cows require lots 1 lb. per lb. of milk produced

Carrier for all other componentsRegulated by the lactose production

Lactose pumped into the micelles causes osmotic pressure which draws water in

MILKFAT Complex blend of lipids Triglycerides

98% of lipidsMono and Diglycerides, FFA, Phospholipids and

Cholesterol Fat and water don't mix

Forms globules surrounded by protein Rise to top

Provide the young with energy Content highly variable

Species, breeds, stage of lactation Feed, fiber, temperature

MILKFAT SYNTHESIS Two Sources

Blood (VLDL)Longchained FA

FA SynthesisShort Chained – Acetate and Betahydroxy Butyrate

Occurs in cytoplasm Small lipid droplets coalesce in cytoplasm

CHANGES IN FAT PERCENTAGE DURING A MILKING

FATTY ACID COMPOSITION Fatty Acid Percent

C4:0 (Butyric) 11

C6:0 (Caproic) 5

C8:0 (Caprylic) 1

C10:0 (Capric) 3

C12:0 3

C14:0 10

C16:0 (Palmitic) 23

C18:0 (Steric) 10

C18:1 (Oleic) 29

C18:2 (Linoleic) 2

FA Triglyceride composition not randomC4 – 97% in 3 binding site

MILKFAT GLOBULES Size ranges from 0.1 to 15 microns in

diameter Covered by a thin membrane from

secretory cells (Protein and Phospholipids)

Helps prevent coalescence and flocculation

Protects fat from enzymatic action Properties enable the production of

butter, whipped cream and ice cream Homogenization

Decreases diameter making them more stable in suspension

MILK PROTEINS

Several types found in milk Casein – 76% Whey proteins – 18%

beta lactoglobulin alpha lactalbumin

Lactose synthesis Serum proteins

Blood Serum albumin

Enzymes, hormones, antibodies, growth factors, lactoferrin, NPN

Major proteins are unique to milk Amino acids balanced for growth Manufactured from AA's

PROTEIN COMPOSITION OF MILKProtein Approx. % of skim

milk protein Isoelectric point Molecular weightalpha-Casein 45-55 4.1 23,000

kappa-Casein 8-15 4.1 19,000

B-Casein 25-35 4.5 24,000

gamma-Casein 3-7 5.8-6.0 30,650

alpha-Lactalbumin 2-5 5.1 14,437

B-Lactoglobulin 7-12 5.3 18,000

Blood serum albumin 0.7-1.3 4.7 68,000

Lactoferrin 0.2-0.8 87,000

Immunoglobulins

IgG1 1-2 160,000

IgG2 0.2-0.5 160,000

IgM 0.1-0.2 ~1,000,000

IgA 0.05-0.10 ~400,000

Proteose peptone fraction 2-6 3.3-3.7 4,100-200,000

CASEIN Phosphoproteins – about 80% of all milk proteins Lack Disulfide bonds and has little secondary and tertiary

structure Form a micelle (140nm) - hydrophobic

Calcium and phosphates stabilize structure Several forms

Alpha - phosphorylated form S1 and S2 variants (39%) Beta - major (28%) Kappa - glycoprotein (10%)

Stabilizes the micelle Gamma - fragments of beta (3%)

Precipitated by pH below 4.6 – Low solubility – Clots in stomach Ultracentrifugation Ultrafiltration - reduce trucking costs of milk used for cheese. Rennin - cheese

Cleaves Kappa casein

MILK FAT INVERSIONS

Usually Holstein milk is 3.7% F and 3.1% P Fat inversion – 2.9% F and 3.0% P Low acetate production in rumen High grain low fiber diet

Decrease acetate Increase propionate

Indicator of acidosis

HIGH BUTTERFAT CONTENT

Herd of Holsteins at >3.8% F Good Thing??

Dairy producer paid for increased fat High butterfat with average of lower milk

production Indicator of unfulfilled milk production

LACTOSE Major carbohydrate in milk Disaccharide

Glucose and galactose molecule Only present in the mammary gland Draws water into the alveoli Determines the quantity of milk produced

LACTOSE

LACTOSE SYNTHESIS Glucose

Major precursor Can limit secretion 50% made from propionate Mammary gland uses 60-85% 60-70 of that is used to make lactose

Lactose synthetase - Golgi Galactosyltranferase-bound Alpha lactalbumin-soluable

regulatory lost in secretory vessicles

Lactose non-permeable Water drawn in to vessicles  

MINERAL AND VITAMIN CONTENTMinerals mg/ml Vitamins ug/mlK 138 A 30CL 125 D 0.06Ca 103 E 88P 96 K 17Na 58 B1 37S 30 B2 180Mg 12 B6 46Trace Minerals

<0.1 B12 0.42

C 1.7

OTHER THINGS FOUND IN MILK Somatic cells Bacteria Sediment Disinfectants Antibiotics Pesticides Aromatic Compounds Excess Water Other Stuff

MILK PRECURSORS AND THEIR ORIGINS FOR THE SYNTHESIS OF MILK BY RUMINANTS

POUNDS OF RAW MILK REQUIRED TO MAKE 1 LB OF PRODUCT

Product Milk Equivalence

Butter 21.91

Nonfat Dry milk 11.58

American Cheese 9.57

Evaporated Milk 2.15

MILK - VOLUME WEIGHT MEASURES

1 gallon of milk = 8.62 lbs1 pint of milk = 1.08 lbs

100 lbs of milk = 11.6 gallons