AKTIVITAS AIR

Air merupakan kandungan penting banyak makanan. Air dapat berupa komponen intra sel dan/atau ekstrasel dalam sayuran dan produk hewani, sebagai medium pendispersi atau pelarut dalam berbagai produk, sebagai fase terdispersi dalam beberapa produk yang diemulsi seperti mentega dan margarine, dan sebagai komponen tambahan dalam makanan lain. Adanya air mempengaruhi kemerosotan mutu makanan secara kimia dan mikrobiologi. Begitu pula, penghilangan (pengeringan) atau pembekuan air penting pada beberapa metode pengawetan makanan. Pada kedua peristiwa itu perubahan yang mendasar dalam produk dapat terjadi.

1.      Sifat Fisika Air dan Es

Beberapa sifat fisika air dan es dapat dilihat pada table berikut:

Air	Suhu (oC)
	0	20	40	60	80	100
Tekanan uap (mm Hg)	4,58	17,53	55,32	149,4	355,2	760,0
Kerapatan (g/cm3)	0,9998	0,9982	0,9922	0,9832	0,9718	0,9583
Bahang jenis (cal/goC)	1,0074	0,9988	0,9980	0,9994	1,0023	1,0070
Bahang  penguapan (cal/g)	597,2	586,0	574,7	563,3	551,3	538,9
Hantar bahang (kcal/m2hoC	0,486	0,515	0,540	0,561	0,576	0,585
Tekanan permukaan (dyne/cm)	75,62	72,75	69,55	66,17	62,60	58,84
Viskositas (centipoises)	1,792	1,002	0,653	0,466	0,355	0,282
Indeks bias	1,3338	1,3330	1,3306	1,3272	1,3230	1,3180
Tetapan dielektrik	88,0	80,4	73,3	66,7	60,8	55,3
Koefisien muai bahang x 10-4	-	2,07	3,87	5,38	6,57	-

Es	Suhu (oC)
	0	-5	-10	-15	-20	-25	-30
Tekanan uap (mm Hg)	4,58	3,01	1,95	1,24	0,77	0,47	0,28
Bahang fusi (cal/g)	79,8	-	-	-	-	-	-
Bahang sublimasi  (cal/g)	677,8	-	672,3	-	666,7	-	662,3
Kerapatan (g/cm3)	0,9168	0,9171	0,9175	0,9178	0,9182	0,9185	0,9188
Bahang jenis (cal/goC)	0,4873	-	0,4770	-	0,4647	-	0,4504
Koefisien muai bahang x 10-4	9,2	7,1	5,5	4,4	3,9	3,6	3,5
Kapasitas bahang (joule/g)	2,06	-	-	-	1,94	-	-

Harga sifat kebahangan air yang luar biasa tingginya penting untuk operasi pemprosesan makanan seperti pembekuan dan pengeringan. Perbedaan kerapatan air dan es yang besar dapat mengakibatkan kerusakan struktur makanan jika makanan dibeku

kan. Kerapatan es berubah dengan berubahnya suhu dan karena itu menimbulkan tekanan dalam makanan yang dibekukan. Karena padatan kurang kenyal ketimbang semipadatan, fluktuasi suhu dapat mengakibatkan kerusakan struktur, meskipun fluktuasi itu tetap di bawah titik beku.

2.      Struktur Molekul Air

Penyebab dari perilaku air yang tidak biasa terdapat pada struktur molekul air dan pada kemampuan molekul air untuk membentuk ikatan hidrogen. Dalam molekul air atom-atom disusun dengan sudut 105^o dan jarak antara inti hidrogen dengan oksigen 0,0597 nm. Molekul air dapat dianggap sebagai kuadropol berbentuk bulat dengan garis tengah 0,276 nm, dan inti oksigen merupakan pusat kuadropol (gambar 1)

Dua muatan negatif dan muatan positif membentuk sudut tetrahedron yang biasa. Karena adanya pemisahan muatan dalam molekul air, tarik menarik antar molekul air, tarik menarik antar molekul yang bertetangga lebih besar daripada gaya Van der Waals yang normal.

Gambar 2. Ikatan hidrogen antar molekul air

Dalam es setiap molekul H₂O terikat oleh empat jembatan ke setiap tetangganya. Energi ikatan dari ikatan hidrogen dalam es besarnya 5 kcal per mol (Pauling 1960). Perbandingan sifat air dan sifat hidrida unsur dekat oksigen dalam susunan berkala (CH4, NH3, HF, DH3, H2S, HCl) menunjukkan bahwa air mempunyai tetapan fisika tertentu yang tinggi luar biasa, seperti titik leleh, titik didih, kapasitas bahang, bahang fusi laten, tegangan permukaan, dan tetapan elektrik.

Air dapat mempengaruhi konformasi makromolekul jika air mempunyai efek terhadap setiap ikatan nonkovalen yang menstabilkan konformasi molekul besar (Klotz 1965). Ikatan nonkovalen ini mungkin salah satu dari tiga jenis ikatan: ikatan hidrogen, ikatan ion, atau ikatan apolar. Sebagai akibatnya gugus apolar yang terpisah dalam lingkungan air cenderung berasosiasi satu sama lain tidak dengan molekul air. Konsep ikatan hidrofob ini telah dikemukan olek Klotz (1965) berupa bagan seperti pada gambar 3

Gambar 3. Bagan pembentukan ikatan hidrofob oleh gugus polar dalam lingkungan air

Dalam kondisi yang sesuai molekul apolar dapat membentuk hidrat berbentuk kristal, yang terkurung dalam ruang yang terbentuk oleh polyhedron yang terdiri atas molekul air. Polyhedron dapat mengurung molekul tamu apolar membentuk hidrat apolar (Speedy 1984). Polyhedron molekul air yang pentagonal ini tidak stabil dan biasanya berubah menjadi air cair di atas 0^oC dan  menjadi es heksagonal normal di bawah 0^oC.