Fisiko Kimia Susu
description
Transcript of Fisiko Kimia Susu
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