Apa itu Aktivitas Air?

Rumus molekul air, sumber: pixabay.com

Pada artikel sebelumnya, kita telah membahas mengenai Fungsi Air dalam Bahan Pangan. Namun kita masih belum membahas bagaiman aktivitas air mempengaruhi fungsi air dalam bahan pangan tersebut. Pertama-tama yang perlu digaris bawahi adalah perbedaan antara kadar air dengan aktivitas air. Kadar air adalah berat atau jumlah air yang diperlukan untuk dapat diuapkan dari bahan pangan dengan suhu 100 C. Sedangkan aktivitas air merupakan perbandingan atau rasio dari tekanan uap air bahan pangan dengan tekanan uap air murni disaat suhu yang sama.

Semakin besar tekanan uap air bahan pangan, maka semakin besar aktivitas air pada bahan pangan tersebut. Bahan pangan akan melepaskan uap air (desorpsi) jika tekanan uap air bahan pangan lebih besar dari tekanan uap air murni. Sebaliknya, bahan pangan akan menyerap uap air (sorpsi) jika tekanan uap air murni lebih besar dibanding dengan tekanan uap air bahan pangan.

Air bebas yang tidak terikat dengan bahan pangan, memiliki aktivitas air = 1. Sedangkan bahan pangan biasanya memiliki  aktivitas air tidak lebih dari 1. Semakin tinggi aktivitas air bahan pangan, maka semakin tinggi pula reaktivitasnya. Maka bahan pangan yang memiliki aktivitas air tinggi cenderung lebih mudah mengalami kerusakan. Oleh karena itu, dalam pengolahan bahan pangan perlu diperhatikan aktivitas air bahan pangan tersebut dan dilakukan penyimpanan sebaik mungkin. Kadar air yang tinggi pada bahan pangan, bisa menjadi petunjuk bahwa aktivitas air bahan pangan tersebut juga tinggi. Namun hal tersebut  belum tentu pasti selalu terjadi. Hubungan antara kadar air dengan aktivitas air dapat dijelaskan melalui kurva sorpsi air berikut ini:

Kurva isotherm sorpsi air

Terdapat tiga zona wilayah pembagian kurva isotherm sorpsi air, yaitu:

1. Zona 1 merupakan zona dimana hubungan antara kadar air dengan aktivitas air selaras. Makin tinggi kadar air, maka semakin tinggi pula aktivitas air bahan pangan tersebut. Air pada zona ini adalah air yang terikat kuat dengan pada komponen bahan pangan seperti karbohidrat dan protein.
2. Zona 2 adalah zona dimana peningkatan aktivitas air bahan pangan tidak diikuti oleh peningkatan kadar air. Air pada zona ini adalah air yang terikat lemah dengan komponen bahan pangan.
3. Zona 3 adalah zona dimana peningkatan kadar air tidak diikuti oleh peningkatan aktivitas air. Air pada zona ini adalah air yang bebas dan tidak tidak terikat sama sekali dengan komponen bahan pangan.

Penyerapan dan pelepasan uap air dalam kurva isotherm sorpsi air

 Apabila bahan pangan disimpan dalam lingkungan yang kelembabannya lebih tinggi, maka bahan pangan tersebut dapat menyerap air dari lingkungan. Akibatnya hal tersebut menyebabkan peningkatan kadar air dan aktivitas air bahan pangan dengan kecenderungan yang berbeda. Sebaliknya, jika kelembaban lingkungan sekitar lebih rendah dibanding dengan bahan pangan, maka bahan pangan tersebut dapat melepas uap air ke lingkungan. Pelepasan uap air tersebut menyebabkan penurunan kadar air dan aktivitas air pada bahan pangan. Berdasarkan kurva tersebut, proses penyerapan dan pelepasan uap air oleh bahan pangan menunjukkan bentuk kurva yang mirip, hanya saja parameter kuantitatif berbeda, serta posisinya juga berbeda. Kurva diatas menunjukkan bagaimana arah yang berlawanan antara pelepasan dan penyerapan uap air, serta pengaruhnya terhadap kadar air dan aktivitas air.

Kelembaban lingkungan dapat mempengaruhi kualitas bahan pangan, oleh karena itu perlunya pengaturan kelembaban lingkungan untuk dapat menyesuaikan isotherm sorpsi air. Berikut adalah beberapa jenis garam yang dapat ditambahkan untuk dapat mengatur kelembaban lingkungan:

1. LiCI                 = RH 11,3 %
2. KCH3CO2       = RH 22,5 %
3. MgCI2              = RH 32 %
4. K2CO3             = RH 43,2 %
5. Mg(NO2)2       = RH 52,9 %
6. NaNO2             = RH 65,4 %
7. NaCI                 = RH 75,3 %
8. KCI                   = RH 84,3 %

Hubungan kadar air dan aktivitas air

Berdasarkan gambar di atas, gambar sebelah kiri (A) menunjukkan bahwa nilai kadar air yang sama tidak menjamin aktivitas air sama juga. Begitu juga dengan gambar sebelah kanan (B), yang menunjukkan bahwa nilai aktivitas air yang sama, namun kadar air yang berbeda. Hal tersebut disebabkan karena pengaruh lingkungan terhadap penyerapan uap air dan pelepasan uap air bahan pangan.

Aktivitas air merupakan parameter utama dalam penilaian kemampuan molekul air untuk menunjang berbagai reaksi seperti reaksi kimia, enzimatis, dan mikrobiologis. reaksi kimia maupun reaksi enzimatis dapat berlangsung dengan baik dalam media yang aktivitas airnya tepat. Aktivitas air merupakan acuan yang lebih baik ketimbang kadar air dalam menentukan kualitas dan stabilitas bahan pangan. 

Umumnya pertumbuhan mikroorganisme terhambat pada aktivitas air di bawah 0,8. Hal tersebut disebabkan karena rendahnya aktivitas air, menunjukkan rendahnya juga air bebas yang dapat dimanfaatkan oleh mikroorganisme untuk perkembangbiakan.

BAHAN PANGAN	AKTIVITAS AIR (Aw
Buah - buahan, sayur, daging, susu dan minuman	0,95 - 1,0
Roti, keju, dan tortilla	0,91 - 0,95
Sosis, bakso, dan margarine	0,87 - 0,91
Jam, jelly, dan syrup	0,80 - 0,87
Manisan kering	0,75 - 0,80
Kacang-kacangan dan madu	0,60 - 0,75
Pasta kering	0,40 - 0,60
Biskuit	0,30 - 0,40
Susu bubuk dan kopi instan	0,20 - 0,30

Berikut ini adalah pengaruh aktivitas air (Aw) terhadap bahan pangan, yaitu:

1. Aw menentukan pertumbuhan mikroorganisme.
2. Aw dihubungkan dengan beberapa reaksi degradasi seperti reaksi kimia, enzimatik dan fisik.
3. Aw menentukan tekstur bahan pangan. Aw 0,2-0,5 memberikan tekstur renyah, sedangkan bahan pangan dengan Aw diatas 0,5 membuat tekstur bahan pangan lembut.
4. Aw menjadi penentu fisik tepung, aktivitas air dibawah 0,4 membuat sifat alir yang bebas pada tepung, sedangkan tepung dengan aktivitas air diatas 0,4 cenderung membentuk aglomerasi.

Referensi:

Agus, Dkk. 2019. Dasar Teknologi Hasil Ternak. Malang: UB Press.

Kumalaningsih, Sri. 2016. Rekayasa Komoditas Pengolahan Pangan. Malang: UB Press.

Rauf, Rusdin. 2015. Kimia Pangan. Yogyakarta: Penerbit Andi

Share this post