Kimia pangan membahas komposisi kimia dan sifat pangan serta perubahannya selama pengolahan, penanganan, dan penyimpanan. Gizi pangan membahas fungsi komponen kimia pangan dalam tubuh dan pengaruh pengolahan terhadap nilai gizinya."

1. KIMIA DAN GIZI PANGAN
.
Kimia Pangan:
1. Bagian ilmu pangan yang mempelajari
komposisi dan sifat-sifat komponen kimia
(nutrien), komponen non-gizi (bioaktif, racun)
dalam pangan.
2. Perubahan komponen kimia (nutrien) selama
penanganan, prosesing dan penyimpanan pangan.
3. Kimia pangan berhubungan dengan kimia,
biokimia, fisiologi, botani, zoologi dan biologi
molekuler.
Gizi Pangan: fungsi komponen kimia pangan dalam
tubuh, nilai gizi (nutrien) pangan dan evaluasi
gizi pangan, senyawa antigizi, serta pengaruh
pengolahan terhadap gizi pangan.

2. •Materi kuliah :
1. Kimia pangan hasil pertanian
2. Perubahan kimia pangan akibat
pengolahan
3. Gizi pangan.
Pangan:
-kimia/nutrien,
bioaktif, racun
-fisik
-mikrobiologis
-sensoris
pengolahan,
pengawetan
Pangan olahan / awetan:
terjadi perubahan fisik, kimia,
mikrobiologis, sensoris, dan
gizi / nilai biologis

3. Perubahan Komponen Kimia
Pangan akibat Pengolahan
Komponen bahan pangan nabati dan hewani:
- Utama: karbohidrat, protein, lemak, serat
beserta turunannya dan air.
- Lainnya: mineral, vitamin, enzim, asam-asam
organik, bioaktif (oksidan, antioksidan), racun,
penyebab rasa dan bau.
Komponen tersebut bervariasi tergantung jenis bahan
dan jumlahnya, sehingga bentuk struktur, tekstur
warna, rasa, bau dan kandungan nutrien (gizi) ya
berbeda-beda.

4. Kimia Pangan Air dan Peranannya
•Air di alam dapat berbentuk padat (es), cair
(air), dan gas (uap air).
•Sebagian besar bahan pangan segar
mengandung air. Modifikasi air dalam
bahan pangan sering diterapkan untuk
meningkatkan masa simpan dan kualitas.
•Penyusun air adalah hidrogen dan oksigen,
strukturnya H2O ; disebut juga biomolekul.
Model
imajinatif air
Struktur
molekul air

5. Model
imajinatif air
Struktur
molekul air
-H-----O-
Disebut ikatan hidrogen, yang
juga terdapat pada karbohidrat
dan protein
(lihat struktur karbohidrat dan
protein)
Molekul air membentuk sudut 105o
45’

6. POLISAKARIDA (karbohidrat)

7. 1. Air dalam bahan pangan
• Air adalah salah satu komponen dalam bahan
pangan, karena mempengaruhi bentuk, tekstur,
citarasa.
• Kandungan air dalam bahan pangan ikut
menentukan daya terima, kesegaran, masa
simpan, pembawa komponen hidrofilik.
• Air dalam bahan pangan dapat diikat, atau
dipisahkan.
• Air penting dalam pengolahan pangan, sebagian
besar perubahan (kimia, enzimatik) bahan
pangan terjadi dalam media air, baik yang berada
dalam bahan pangan, ataupun air yang
ditambahkan.

8. Tipe air dalam bahan pangan:
Tipe I : molekul air terikat secara kimia
dengan molekul lain melalui ikatan hidrogen
yang berenergi besar.
- tidak dapat membeku
- sulit dihilangkan
- membentuk hidrat dengan molekul lain
(atom O dan N), contoh: pada karbohidrat,
protein dan garam.
- disebut air terikat (kuat).

9. Tipe II : molekul air terikat secara kimia membentuk ikatan hidrogen
dengan molekul air lainnya.
- terdapat dalam mikrokapiler
- sulit dihilangkan
- bila hilang menurunkan aw (aktivitas air), mengurangi reaksi kimia
(kecoklatan, hidrolisis dan oksidasi lemak)
- jumlahnya 3 – 7% dari kadar air total.
- air terikat (lemah).
Tipe III : molekul air terikat dalam jaringan (membran, serat,
kapiler).
- disebut air bebas
- dapat dimanfaatkan oleh mikroba dan
reaksi kimia
- jumlahnya 12 – 25%, dengan aw kira-kira 0,8.
Tipe IV : air yang tidak terikat dalam jaringan, air murni.

10. Kadar Air dan Aktivitas Air
Kadar air suatu bahan dinyatakan % berat air
terhadap bahan basah.
Misal: gram air untuk setiap 100 g bahan.
(cara menghitung kadar air lihat “Analisis
Pangan”).

11. Aktivitas air (water activity = aw)
• Merupakan air (bebas) dalam bahan pangan yang dapat dimanfaatkan
untuk aktivitas metabolisme mikroorganisme.
• aw : berbanding lurus dengan jumlah molekul pelarut (solvent) dan
berbanding terbalik dengan jumlah molekul larutan (solution), hukum
Roult.
n2 n1 = jumlah mol zat yang dilarutkan (solute)
• aw = ---------------
n1 + n2
n2 = jumlah mol pelarut (air).
n1 + n2 = jumlah mol di dalam larutan (solution).
aw larutan murni (air) = n2 / n2 = 1.
Rumus tersebut merupakan aktivitas kimia yang berkerja pada zat murni,
larutan murni,
larutan encer (<25%). Asumsi bj larutan 1 (mendekati 1), bj air =1.

12. • Contoh berapa aw larutan sukrosa 10% ?
Asumsi untuk membuat larutan sukrosa 10%,
sebanyak 100 g sukrosa + 900 ml (g) air.
berat sukrosa 100
nsukrosa = ------------------------- = -------- = 0,29 mol (grol)
BM sukrosa 342
berat air 900
nair = ---------------- = --------- = 50 mol (grol)
BM air 18
nair 50
aw sukrosa 10%= --------------------- = --------------- = 0,9942

13. •aw larutan sukrosa 20%.
Asumsi 200 g sukrosa + 800 g air.
nair = 800/18 = 44,44 mol
nsukrosa = 200/342 = 0,58 mol
44,44
aw sukrosa 20% = ------------------------- = 0,9871
44,44 + 0,58

14. •aw larutan glukosa 10%.
Asumsi 100 g glukosa + 900 g air.
BM glukosa 180.
nair = 900/18 = 50
nglukosa = 100/180 = 0,56
50
aw glukosa 10% = -------------------- = 0,9889
50 + 0,56

15. • aw larutan NaCl 10%
Asumsi 100 g NaCl + 900 g air
BM NaCl = 58,5.
nair= 900/18 = 50 mol
nNaCl = 100 / 58,5 = 1,71 mol
NaCl dalam air dapat berionisasi:
NaCl ----------- Na+
+ Cl-
1,71mol 1,71grion 1,71grion
nair 50
awNaCl10%=---------------------------- = -------------------- = 0,9360
nair + nNa+ + nCl- 50+1,71+1,71

16. • aw air murni = 1
• aw sukrosa 10% = 0,99(42)
• awsukrosa 20% = 0,9871
• aw glukosa 10% = 0,9889
• aw NaCl 10% = 0,9360
Apa yang dapat Anda simpulkan ?
Hitung aw larutan: sukrosa 15%, glukosa 15%,
NaCl 15%, campuran (sukrosa 5% + glukosa 5% +
NaCl 5%). Mana yang paling kecil aw-nya ?
Untuk membuat larutan ber-aw 0,90 berapa %
masing-masing (1)larutan NaCl, (2)larutan
glukosa, dan (3)larutan sukrosa yang harus

17. Simpulan:
• Zat-zat yang larut (sukrosa, glukosa, NaCl) dalam
air dapat menurunkan aw.
• Besarnya penurunan aw dipengaruhi bobot
molekul (BM) zat yang terlarut. BM tinggi
penurunan aw kecil (sukrosa 10% vs glukosa
10%).
• Zat-zat terlarut yang terionisasi (NaCl) akan lebih
besar dalam menurunkan aw(sukrosa 10% vs
glukosa 10% vs NaCl 10%).
• Zat-zat yang tidak larut dalam air misalnya lemak,
serat (selulosa) tidak berpengaruh terhadap
penurunan aw, tetapi protein dan karbohidrat yang
larut dalam air dapat menurunkan aw.

18. •aw juga dapat dihitung perbandingan antara
tekanan uap dari larutan (P) dengan
tekanan uap air murni pada suhu yang
sama (Po).
P
aw = -------
Po
aw berkaitan dengan Equilibrium Relative
Humidity (ERH), yaitu perbandingan antara
tekanan uap larutan dengan air murni,
dinyatakan dalam %.
ERH = aw x 100%

19. •ERH terbatas pada atmosfer serta
dalam keseimbangan degan larutan
atau bahan pangan sehingga kurang
sesuai untuk menggambarkan
ketersediaan air (air bebas).

20. H2Ol
H2Ol H2Ol
H2Ol
H2Og
H2Ol
H2Ol
H2Og
H2Og

21. • Jika larutan dipekatkan (diuapkan) atau
kadar air bahan pangan dikurangi
(dikeringkan, diasap), maka akan terjadi
penurunan aw. Nilai aw maksimum adalah
1,0 (air murni).
• aw bahan pangan dapat turun dengan
penambah humektan (senyawa yang
sifatnya larut dalam air dan dapat
mengikat air), seperti: gula (sukrosa,
glukosa), gliserol, propilen glikol).
• Bakteri tumbuh pada pangan ber-aw 0,90-
0,97; khamir (yeast) 0,87-0,91; kapang

22. •Penggunaan humektan
mempertimbangkan:
- kelarutan.
- bobot molekul.
- flavor (bau), aroma (citarasa).
- kristalisasi selama penyimpanan.
- reaksi kimia (kecoklatan non
enzimatis).
- toksisitas (beracun atau tidak).

23. The typical water activity of some foodstuffs
Type of product Water Activity (aw
)
Fresh meat and fish .99
Bread .95
Aged cheddar .85
Jams and jellies .8
Plum pudding .8
Dried fruit .6
Cookies .3
Milk powder .2
Instant coffee .2

24. Pati dan Gelatinisasi Pati
• Pati merupakan homopolimer glukosa dengan
ikatan alfa-(1,4)-glikosidik.
• Berbagai macam pati tidak sama sifatnya,
tergantung dari panjang rantai C-nya, serta
apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya.
• Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan
dengan air panas.
• Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak
terlarut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai
struktur lurus sedang amilopektin mempunyai
cabang.

25. Sifat fisik pati
• Hasil fotosintesis
• Disintesis dalam plastid (daun) dan
amiloplas (umbi, akar, atau biji)
• Bentuk butiran: bulat, polihedral, oval,
dan serat
• Kandungan: amilosa dan/atau
amilopektin
• Organisasi: amorf (tidak teratur) dan
kristal (teratur)
Pati

26. Komposisi butiran patiPati

27. Amaranth starch
(Bar: 1 µm)
Arrowroot starch
(Bar: 20 µm)
Buckwheat starch
(Bar: 5 µm)
Cassava starch
(Bar: 10 µm)
Corn starch
(Bar: 10 µm)
Oat starch
(Bar: 5 µm)
Potato starch
(Bar: 50 µm)
Rice starch
(Bar: 2 µm)
Kidney bean starch
(Bar: 20 µm)

28. Struktur kimia pati Pati

29. Amilosa dan Amilopektin
Amilosa
Amilopektin

30. Amilosa
Amilosa

31. Pati
Pati dapat ditemukan dalam bentuk alfa-amilosa atau amilopektin.
Amilosa terdiri dari rantai glukosa yang panjang dan tidak bercab.ang,
sedangkan amilopektin terdiri dari rantai glukosa yang bercabang.
Masing-masing rantai amilopektin terdiri dari 24-30 unit glukosa yang
dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4 dalam rantai lurusnya dan ikatan
alfa-1,6 pada tempat percabangannya.
Perbandingan antara jumlah amilosa (fraksi larut air) dan amilopektin
(fraksi tidak larut air) dalam suatu jenis pati akan menentukan sifat
fisiknya. Contohnya pada beras; semakin sedikit kandungan amilosa
atau semakin tinggi kandungan amilopektin, semakin lengket nasi
yang dibuat dari beras tersebut.
Berdasarkan kandungan amilosanya, beras dapat dibagi menjadi
empat golongan, yaitu:
a. Beras dengan kadar amilosa tinggi (25-33%)
b. Beras dengan kadar amilosa menengah (20-33%)
c. Beras dengan kadar amilosa rendah (kurang dari 9-20%)
d. Beras dengan kadar amilosa sangat rendah (kurang dari 9%). Beras
ketan praktis tidak mengandung amilosa (1-2%), sehingga nasinya
bersifat sangat lengket.
Pati banyak dijumpai dalam serealia, kacang-kacangan, umbi-umbian
dan tanaman lain serta buah-buahan yang bekum matang.

32. Derajat polimerisasi
• Amilosa: α,1-4 glikosidik (DP ~200–
200.000; Mr 30–3.200 kDa)
– ketela atau kentang (DP 1.000–
6.000)
– jagung atau gandum (DP 200–1.200)
• Amilopektin: α,1-4 dan α,1-6 glikosidik
– kentang (DP 10.000-100.000)
• Nisbah amilosa : amilopektin = ~1:3
– beras ~16–30% amilosa
– kentang ~20–21% amilosa
Pati

33. Pati dan Gelatinisasi Pati
• Pati menyerap air,
mengembang, dan
kembali ke ukuran
asal pada
pengeringan
(reversibel)
• Pada suhu tinggi,
proses menjadi
irreversibel (butiran-
butiran pecah
membentuk lem pati,
dan larutan menjadi
kental)
Melibatkan: pati, air, dan suhu panas

34. • Pati dalam jaringan tanaman mempunyai
bentuk granula yang berbeda-beda.
Dengan mikroskop jenis pati dapat
dibedakan karena mempunyai bentuk,
ukuran, dan letak hilum yang unik.
• Bila pati mentah dimasukkan ke dalam air
dingin, granula patinya akan menyerap air
dan membengkak. Peningkatan volume
granula pati yang terjadi di dalam air
pada suhu 55 0
C – 65 0
C merupakan
pembekakan yang sesungguhnya, dan
setelah pembengkakan ini granula pati
dapat kembali ke kondisi semula.
• Granula pati dapat dibuat membengkak
luar biasa dan bersifat tidak dapat

35. Ciri fisik pati
Pati Jenis
Diameter
(µm)
Morfologi
Suhu
gelatinisasi
(o
C)
Suhu lem
(o
C)
Amilosa
(%)
Sifat
dimasak
Beras Biji 1 – 9
Poligon,
bulat
68 – 78 81 19
Gel,
buram
Ketela Akar 4 – 35
Oval,
terpotong
52 – 73 63 17
Jernih,
kohesif
Jagung Biji 2 – 30
Bundar,
poligon
62 – 72 80 25 – 28
Gel,
buram
Sagu Batang 15 – 65
Oval,
terpotong
69 – 74 74 26
Gel,
buram
Kentang Umbi 5 – 100
Oval,
bulat
58 – 68 64 20 – 21
Jernih,
kohesif
Gandum Biji 1 – 55 Bundar 52 – 85 77 25 – 28
Gel,
buram
Pati

36. Fenomena Gelatinasi

37. Tugas
•Berilah contoh produk-produk olahan atau
awetan pangan yang melibatkan gelatinisasi
pati ?
•Pati – air – panas !

38. HIDROLISIS
•Hidro ?
•Lisis ?
•Melibatkan - makromolekul (karbohidrat,
protein, lemak, selulosa)
- air (mutlak)
- enzim hidrolase atau asam
- panas (?)

39. •Enzim yang berperan dalam hidrolisis
disebut (enzim) hidrolase yang berfungsi
memutus ikatan kimia dengan penambahan
air :
•Pati + air –- amilase ---- gula
(monosakarida)
•Protein + air – protease  asam amino
•Lemak + air – lipase  gliserol + as lemak
•Selulosa+air -- selulase--gula
(monosakarida)

40. Prinsip hidrolisis oleh enzim / asam
Starch → Glucose

- - - - -

Sucrose → Glucose + Fructose
  
Proteins → Amino Acids
      

41. Amilosa dan Amilopektin
Amilosa
Amilopektin

42. O
H OH
OH H
CH2OH
H
H H O
H OH
OH H
CH2
H
H H
O
H OH
OH H
CH2OH
H
H H
O O
α-1,4 α-1,4
O-RHO
+
O
H OH
OH H
CH2OH
H
OH
H H
OH
glukosa (dekstrosa) amilosa kekurangan 1 glokusa
O
H OH
OH H
CH2
H
H H
O
H OH
OH H
CH2OH
H
H H
O
α-1,4
O-R
HO
amilosa
Amilase + H2O

43. Analisis Produk Hidrolisis Pati
Analisis kualitatif
Hasil hidrolisis pati dikarakterisasi oleh
nilai DE (dextrose equivalent) yang
terkait dengan derajat hidrolisis
DE (Dextrose Equivalent) merupakan
persentase dari ikatan glikosidik yang
telah terhidrolisis.
 
 ÷
 
jumlah ikatan glikosidik yang putus
DE =100 x
jumlah ikatan glikosidik mula-mula
 
 ÷
 
gula pereduksi, dinyatakan sebagai glukosa
DE =100 x
karbohidrat total
 
 ÷
 
jumlah ikatan glikosidik yang putus
DE =100 x
jumlah ikatan glikosidik mula-mula

44. Hidrolisis protein oleh proteaseHidrolisis protein oleh protease
R1
NH2 C CO
H
R2
NH C CO
H
R3
NH C CO
H
R2
NH2 C COO
HH
＋
R1
NH2 C CO0H
H
Peptide
bond
Peptide
bond
Protein struktur primer
A A
F
NG
G
S
T
S
D
K
+ H2OProtease

45. Proteins are linear polymers ofProteins are linear polymers of
amino acidsamino acids
R1
NH3
＋
C CO
H
R2
NH C CO
H
R3
NH C CO
H
R2
NH3
＋
C CO
O ー
H
＋
R1
NH3
＋
C CO
O ー
H
＋
H2OH2O
Peptide
bond
Peptide
bond
The amino acid
sequence is called as
primary structure
A A
F
NG
G
S
T
S
D
K
A carboxylic acid
condenses with an amino
group with the release of a
water

46. Hidrolisis lemak sederhana oleh lipase
H C – OH₂ R – COOH₁
I
HC – OH + R – COOH₂
I
H C – OH₂ R – COOH₃
GLICEROL AS. LEMAK
lipase + 3H2O
H C –O- C – R₂ ₁
I
HC – O- C – R2
I
H C – 0- C – R₂ ₃
I
I
II
II
O
II
O
O

47. Lipid MoleculeLipid Molecule
esterifikasi

48. Selulase + H2O
Monomernya ?
Alfa-D-glukosa
atau
Beta-D-glukosa
CH O₂
H
OH
OH
OH
H
H
H
H
oH
H

49. Tugas
•Cari contoh produk hidrolisis
makromolekul (KH, protein, lemak)
•Produk-produk hidrolisis umumnya
didahului oleh proses gelatinisasi
atau denaturasi, mengapa ?