BAB III

AKTIVITAS AIR DAN AKTIVITAS MIKROBIA

Andian Ari Anggraeni, M.Sc

Aktivitas air (aw) : banyaknya air bebas dalam bahan makanan yang dapat digunakan untuk pertumbuhan mikroorganisme. Pertumbuhan dan metabolisme mikroba sangat tergantung adanya air, contohnya seperti proses kimiawi, enzimatis, mikrobiologis dan entomologis.

aw ditentukan oleh banyaknya air bebas dalam bahan makanan. Air tipe lainnya tidak membantu terjadinya proses kerusakan tersebut.

Kisaran nilai aw = 0 – 1. Nilai aw bahan pangan = 0,6 - 1.

A. Mekanisme Antimikrobia Akibat Penurunan Aw

Air dalam Bahan Makanan

Tipe IV

Adalah air yang tidak terikat dalam jaringan suatu bahan atau air murni, dengan sifat-sifat air biasa dan keaktifan penuh.

Contohnya adalah air yang menempel pada bahan makanan setelah proses pencucian bahan.

Menurut derajat keterikatan air, air terikat dibagi menjadi empat tipe.

Tipe III (air bebas)

Adalah air yang secara fisik terikat dalam jaringan matriks bahan seperti membran, kapiler, serat, pori-pori, dan lain-lain. Air tipe III sering disebut sebagai air bebas. Air tipe ini mudah diuapkan dan dapat dimanfaatkan untuk pertumbuhan mikroba dan media bagi reaksi-reaksi kimia.

Apabila air tipe III ini diuapkan seluruhnya, kandungan air bahan akan berkisar antara 12 – 25% dan aw sekitar 0,8.

Tipe II (weak-bound water / air terikat lemah)

Adalah molekul-molekul air yang membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air lain, terdapat dalam mikrokapiler. Air ini teradsorbsi pada permukaan makromolekul seperti protein, pektin, pati, selulosa.

Air jenis ini lebih sukar dihilangkan, namun masih dapat diuapkan dan dibekukan.

Bila sebagian air tipe II dihilangkan, pertumbuhan mikroba dan reaksi-reaksi kimia yang bersifat merusak bahan makanan seperti reaksi browning, hidrolisis atau oksidasi lemak akan berkurang.

Jika air tipe II ini dihilangkan seluruhnya, kandungan air bahan akan berkisar 3 – 7%, dan kestabilan optimum bahan makanan akan tercapai.

Tipe I (strong-bound water / air terikat kuat)

Adalah molekul air yang terikat pada molekul-molekul lain melalui suatu ikatan hidrogen berenergi besar.

Molekul air membentuk hidrat dengan molekul-molekul lain yang mengandung atom O dan N seperti karbohidrat, protein dan garam.Air tipe ini tidak dapat membeku pada proses pembekuan, tetapi sebagian air ini bisa dihilangkan dengan pengeringan biasa.

Aw bahan pangan hanya ditentukan oleh air bebas (air tipe III)

B. FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KETAHANAN MIKROBIA

TERHADAP PENURUNAN Aw1. Proses penurunan aw

Aw berbeda dengan kadar air. Pada bahan pangan, nilai aw lebih kecil daripada kadar air.

Kadar air yang sama belum tentu memberikan nilai aw yang sama, bila bahan pangannya berbeda.

Penurunan aw menyebabkan kerusakan dan kematian mikrobia.

2. Karakteristik bahan pangan. Meliputi pH, bahan pengawet

3. Karakteristik mikrobia

Beberapa nilai aw untuk mikroba adalah sbb (selengkapnya dapat dilihat di Tabel 6 BAB 1):

Bakteri, aw = 0,9Khamir, aw = 0,8 – 0,9Kapang, aw = 0,6 – 0,7

Umumnya mikroba akan tumbuh pada bahan pangan dengan aw > 0,9.

Yeast dan jamur mempunyai kisaran aw yang lebih lebar daripada bakteri. Yeast, jamur dan fungi mampu tumbuh pada aw rendah.

Sebaliknya, pertumbuhan bakteri membutuhkan aw tinggi.

C. METODE PENURUNAN AW PADA BAHAN PANGAN

1. Pengeringan

a. Natural drying (menggunakan sinar matahari)

b. Artificial or mechanical drying (menggunakan alat)

Mold dapat tumbuh pada bahan pangan dengan kadar air minimum 12%. Jika kadar air diatas 30%, maka bakteri dan mold bisa tumbuh dalam bahan pangan.

Biji-bijian dikeringkan sampai kadar air 12%. Buah-buahan dikeringkan sampai kadar air 16-25%.

NaCl digunakan dalam pengeringan untuk menyeleksi mikrobia yang dapat tumbuh. Kadar garam > 5% dapat menghambat pertumbuhan mikrobia pembusuk. Bakteri patogen dan parasit patogen kadang masih tetap hidup selama proses pengeringan.

Manfaat pengeringan:1. Melindungi bahan pangan yang mudah rusak. 2. Pengurangan kadar air akan menurunkan bobot dan memperkecil

volume bahan pangan, sehingga memperkecil biaya pengangkutan dan penyimpanan.

3. Memudahkan penanganan, pengemasan, pengangkutan dan konsumsi

Meskipun demikian, selama proses pengeringan terjadi perubahan fisik dan kimia yang semuanya tidak diinginkan.,

2. Freeze Drying (Pengeringan Beku)

Bahan pangan dbekukan terlebih dahulu, kemudian air dikeluarkan dengan cara sublimasi pada tekanan vakum. Proses ini menggunakan suhu rendah (< -10 C) sehingga kerusakan bahan pangan dapat dihindari. Proses ini didahului dengan proses blanching.

Freeze drying ini menghasilkan produk terbaik, terutama karena pangan tidak kehilangan banyak aroma dan rasa atau nilai gizi. Namun, proses ini mahal karena memerlukan suhu rendah maupun tinggi dan keadaan hampa udara. Cara ini digunakan jika bahan pangan sangat peka terhadap panas, dan produk yang diperoleh harus memenuhi standar gizi yang tinggi

Freeze drying akan menghasilkan produk yang berpori dengan perubahan yang sangat kecil terhadap ukuran dan bentuk bahan aslinya. Produk yang berpori dapat direhidrasi dengan cepat didalam air dingin.

Urutan proses penghilangan air pada freeze drying:

1. Air bebas / air tipe III (40-95% dari total kandungan air)

2. Air terikat (bound water) / air tipe II

Air tipe I (strong bund water) tidak dapat membeku pada suhu < -30C, sehingga tidak dapat diihilangkan dengan freeze drying.

3. Pengasapan (smoking)

Merupakan metode pengawetan tertua. Pengasapan dilakukan untuk produk daging dan ikan, karena dapat mencegah oksidasi lemak. Senyawa yang terbentuk selama pengasapan mempunyai sifat antibakteri dan antioksidan.

Proses pengasapan sangat lambat dan perlu kontrol ketat. Smoking menghasilkan senyawa asap yang berbahaya. Jika senyawa ini terlalu banyak, dapat membahayakan kesehatan.

Pengasapan merupakan cara pengawetan dengan memanfaatkan kombinasi perlakuan pengeringan dan pemberian senyawa kimia alami dari hasil pembakaran. Pembakaran menghasilkan senyawa asap serta panas. Jadi, proses pengasapan juga termasuk pengawetan dengan cara kimiawi sebab bahan-bahan kimia dalam asap dimasukkan ke dalam makanan yang diawetkan.

Asap memiliki kemampuan untuk mengawetkan bahan makanan karena adanya senyawa asam, fenolat dan karbonil.

- Fenol bersifat antibakteri dan anti jamur, serta antioksidan sehingga berperan mencegah oksidasi lemak pada makanan yang diawetkan.

- Senyawa asam organik akan memberikan warna. Rasa dan aroma asap yang khas disebabkan oleh senyawa fenol dan karbonil.

- Kombinasi fenol dan formaldehid membentuk lapisan damar sehingga produk yang diawetkan menjadi mengkilat. Panas dari pembakaran juga membunuh mikroba dan menurunkan kadar air.

Metode pengasapan:

1. Pengasapan DinginDilakukan pada suhu rendah (150-330 C). Waktu pengasapan 4-6 minggu. Penggunaan suhu rendah dimaksudkan agar daging ikan tidak menjadi masak atau protein di dalamnya tidak terkoagulasi. Daya awetnya dikarenakan garam, asam, dan pengeringan.

2. Pengasapan PanasDilakukan suhu yang cukup tinggi (800-900 C). Waktu pengasapan 3-8 jam. Suhu tinggi menyebabkan ikan menjadi masak dan tidak perlu diolah sebelum dikonsumsi. Daya awetnya dikarenakan garam, asap, dan panas.

4. Intermediate Moisture Foods (IMF) / Makanan semi basah

Bahan pangan ini mempunyai kandungan air 15 - 50% dan aw sekitar 0,6 – 0,85. Produk ini stabil pada suhu kamar. Contoh: dendeng

Produk ini kadang ditambah dengan gliserol, glikol, sorbitol, sukrosa yang berfungsi untuk mempertahankan kadar air pada bahan pangan.IMF juga kadang ditambah dengan sorbat dan senyawa benzoat untukmenghambat pertumbuhan kapang.

Untuk membuat IMF, air dihilangkan sampai mencapai aw tertentu dengan cara:- Adsorpsi

Bahan pangan di freeze drying kemudian dilembabkan sampai aw tertentu

- DesorpsiBahan pangan dikontakkan dengan larutan pekat, sehingga air pindah dari bahan pangan ke larutan

Proses adsorpsi lebih baik dalam mencegah pertumbuhan mikrobia,