Komponen Utama Bahan Pangan

Komponen Utama Bahan Pangan

Komponen utama bahan pangan yaitu : air, protein, karbohidrat dan lemak. Disamping itu juga mengandung zat anorganik dalam bentuk mineral dan komponen organik misalnya vitamin, asam, antioksida, pigmen dan komponen cita rasa. Jumlah masing-masing komponen berbeda-beda tergantung sifat alamiah bahan.

1. Air

Air merupakan bahan yang sangat penting bagi kehidupan umat manusia. Fungsi air tidak pernah dapat tergantikan oleh senyawa lain. Air juga merupakan komponen yang penting pada bahan pangan karena air dapat mempengaruhi tekstur, penampakan serta cita rasa. Bahkan dalam makanan kering sekalipun seperti buah kering, tepung serta biji-bijian masih terkandung air dalam jumlah tertentu. Air memang bukan merupakan sumber nutrien, namun sangat esensial dalam kelangsungan proses biokimiawi organisme hidup.

Semua bahan pangan mengandung air dalam jumlah yang berbeda-beda, baik itu nabati maupun hewani. Air berperan sebagai pembawa zat-zat makanan dan sisa-sisa metabolisme serta sebagai media reaksi berbagai senyawa kimia. Air dalam bahan pangan berupa kristal yang akan terhisap pada bagian permukaan dalam jumlah sedikit. Dalam jaringan tumbuhan dan hewan mengandung air yaitu 90% daun mengandung air dan 50-65% daging mengandung air. Pada tumbuhan dan hewan air berada dalam sirkulasi cairan misalnya dalam darah dan limfa dan antara 2 sel terdapat di bagian cairan intraseluler dan cairan antar sel.

Air merupakan komponen bahan pangan yang mempengaruhi sifat fisik, kimia dan biologis bahan pangan. Pada perubahan fisik bahan pangan, maka perubahan air akan mempengaruhi tekstur. Pada proses mikrobiologis, peranan air sangat penting untuk pertumbuhan dan perkembangan bakteri. Pada proses kimiawi dalam bahan pangan, air sangat penting sebagai pelarut sebagai reaktan reaksi hidrolisis, sebagai reaksi produk kondensasi dan sebagai modifikator aktivitas katalisator dan inhibitor.

Disamping itu sifat-sifat air dapat dikorelasikan dengan aktivitas air (Aw). Nilai Aw bukan kadar air, tetapi merupakan nilai batas terendah dari air yang tersedia untuk pertumbuhan mikroba. Jenis mikroba yang berbeda membutuhkan jumlah air yang berbeda pula untuk pertumbuhannya. Bakteri dapat tumbuh dengan baik pada Aw 0,91, jamur pada Aw 0,7-0,91 dan kapang lebih rendah lagi.

Air juga sangat berpengaruh terhadap mutu bahan pangan. Hal ini merupakan salah satu alasan mengapa dalam pengolahan pangan air sering dikeluarkan atau dikurangi dengan cara penguapan atau pengentalan dan pengeringan. Pengeluaran air selain mengawetkan juga untuk mengurangi besar dan berat bahan pangan sehingga memudahkan dan menghemat pengepakan.

Kandungan air sangat berpengaruh terhadap konsistensi bahan pangan, dimana sebagian besar bahan pangan segar mempunyai kadar air lebih dari 70%. Sebagai contoh sayur-sayuran dan buah-buahan segar mempunyai kadar ar 90-95%, susu 85-90%, ikan 70-80%, telur 70-75% dan daging 60-70%. Umumnya keawetan pangan berhubungan erat dengan kadar air yang dikandungnya. Beberapa jenis biji-bijian yang diperdagangkan mempunyai kadar air tertentu misalnya beras 14% atau kacang kedelai 8%. Pada kadar air tersebut beras dan kacang kedelai mempunyai keawetan dan daya simpan lebih lama dibandingkan dengan keadaan segarnya pada kadar air yang lebih tinggi.

Dalam bahan pangan air dalam bentuk air bebas dan air terikat. Air bebas mudah dihilangkan dengan cara penguapan atau pengeringan, sedangkan air terikat sukar dihilangkan dari bahan pangan tersebut meskipun dengan cara pengeringan.

Kadar air pada permukaan bahan pangan dipengaruhi oleh kelembaban nisbi (RH) udara sekitarnya. Jika kadar air rendah, sedangkan RH tinggi, maka akan terjadi penyerapan uap air dari udara hingga bahan menjadi lembab atau kadar airnya lebih tinggi. Jika suhu bahan pangan lebih rendah dibanding sekitarnya, maka akan terjadi kondensasi uap air udara pada permukaan bahan dan dapat merupakan media yang baik bagi pertumbuhan mikroorganisme. Terjadinya kondensasi tidak selalu berasal dari luar bahan pangan. Dalam pengepakan, beberapa bahan seperti buah-buahan dan sayur-sayuran dapat menghasilkan air dari respirasi dan transpirasi. Air inilah yang dapat membantu pertumbuhan mikroba.

Bahan pangan kering juga dapat menghasilkan air, misalnya jika suhu naik selama pengepakan. Akibatnya kelembaban nisbi pada permukaan akan berubah. Uap air ini kemudian dapat berkondensasi pada permukaan bahan pangan terutama jika suhu penyimpanan turun.

2. Protein

Protein merupakan salah satu kelompok makronutrien. Tidak seperti makronutrien lainnya (karbohidrat dan lemak) protein berperan lebih penting dalam pembentukan biomolekul daripada sumber energi. Namun demikian apabila organisme sedang kekurangan energi, maka protein dapat juga dipakai sebagai sumber energi. Kandungan energi protein rata-rata 4 Kkal/g atau setara dengan kandungan energi karbohidrat. Disamping dapat sebagai sumber energi, protein sangat penting karena merupakan sumber asam-asam amino karboksilat. Zat ini diperlukan tubuh untuk membentuk protein baru. Umur protein dalam tubuh manusia tergantung fungsinya, misalnya protein darah hanya beberapa hari, sedangkan protein otot kira-kira sebulan.

Protein memiliki bermacam-macam fungsi bagi tubuh diantaranya sebagai enzym, zat pengatur pergerakan, pertahanan tubuh, alat pengangkut dan lain-lain. Hampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu senyawa makromolekul spesifik yang disebut enzym mulai dari reaksi yang sangat sederhana seperti reaksi transportasi karbohidrat sampai reaksi yang sangat rumit seperti replikasi kromosom. Hampir semua enzym menunjukkan daya katalitik yang luar biasa, dan biasanya dipercepat oleh suatu reaksi sampai beberapa juta kali. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam suatu sistem biologis yang menimbulkan penganekaragaman.

Kadar protein dalam bahan pangan menentukan mutu bahan pangan tersebut. Pada tubuh hewan protein terdapat dalam otot daging, kulit, kuku dan rambut. Sedangkan pada tanaman protein terdapat dalam biji, daun, buah dan rhizoma. Protein juga merupakan penyusun utama enzym-enzym dan antibodi serta cairan-cairan tubuh seperti darah, susu dan putih telur.

Protein sangat penting bagi kelangsungan hidup suatu makhluk. Sebagai contoh setiap orang membutuhkan 1 gram per kg BB per hari. Seperempat dari jumlah protein tersebut sebaiknya berasal dari protein hewani. Jadi misalnya seorang dengan BB 50 kg, memerlukan 50 g protein per hari, maka sebanyak 12,5 g berasal dari protein hewani. Satu gram protein dapat menghasilkan 4 kalori.

Molekul protein terutama disusun oleh atom karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) dan nitrogen (N). Sebagian protein mengandung sulfur (S) dan fosfor (P). Protein dibentuk oleh satuan-satuan asam amino yang membentuk polimer sehingga merupakan senyawa yang panjang. Molekul asam amino mempunyai gugus amino (-NH2) yang bersifat basa dan gugus karboksil (-COOH) yang bersifat asam. Keadaan tersebut memungkinkan asam amino dapat bereaksi baik dengan asam maupun basa. Gugus karboksil dari asam amino berikatan dengan asam amino lain mengeluarkan H2O dan membentuk suatu ikatan peptida (-CO-NH-). Dua molekul asam amino yang membentuk ikatan peptida disebut dipeptida. Gugus amino dan karboksil bebas dari dipeptida ersebut dapat bereaksi lagi dengan asam amino lainnya membentuk polipeptida.

Sifat fisikokimia protein tidak sama, tergantung pada jumlah dan jenis asam aminonya. Berat molekul protein sangat besar sehingga bila protein dilarutkan dalam air dapat membentuk suatu dispersi koloidal. Molekul protein tidak dapat melalui membaran semipermiabel, tetapi masih dapat menimbulkan tegangan membran. Protein ada yang larut dalam air, ada pula yang tidak larut air, tetapi semua protein tidak larut dalam pelarut lemak seperti etil ether. Bila dalam suatu larutan protei ditambahkan garam, daya larut protein akan berkurang, akibatnya protein akan terpisah sebagai endapan. Peristiwa pemisahan protein ini disebut salting out. Bila garam neral ditambahkan dalam konsentrasi tinggi, maka protein akan mengendap. Garam-garam logam berat dan asam mineral kuat ternyata baik digunakan untuk mengendapkan protein. Prinsip ini dapat dipakai untuk mengobati orang yang keracunan logam berat dengan memberi minum susu atau makan telur mentah. Apabila protein dipanaskan atau ditambahkan alkohol, maka protein akan menggumpal. Hal ini disebabkan alkohol dapat menarik mantel air yang melingkupi molekul-molekul protein, selain itu penggumpalan juga dapat terjadi karena aktivitas enzym-enzym proteolitik.

Kini telah dikenal 25 masam asam amino dan 10 diantaranya adalah asam amino esensial yaitu asam amino yang tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia maupun hewan. Kebutuhan asam amino tersebut harus dimaukkan kedalam tubuh melalui makanan. Asam amino esensial tersebut meliputi leusin, isoleusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptopan, valin, arginin dan histidin. Arginin tidak esensial untuk anak-anak maupun orang dewasa tetapi dapat memperbaiki pertumbuhan bayi, sedangkan histidin esensial untuk anak-anak tetapi tidak esensial untuk orang dewasa. Asam-asam amino lainnya dapat disintesis dari asam amino yang lain atau dari asam keto secara aminasi didalam tubuh manusia atau hewan.

Protein dapat mengalami kerusakan karena pengaruh panas, reaksi dengan asam maupun basa, goncangan dan sebab-sebab lain. Sebagai contoh protein dalam larutan pada pH tertentu dapat mengalami denaturasi dan mengendap. Perubahan tersebut dalam makanan mudah dikenal dengan terjadinya penggumpalan atau pengerutan, misalnya putih telur akan menggumpal dan daging akan mengerut apabila dipanaskan atau susu dapat menggumpal karena pengaruh asam.

Larutan protein dapa juga membentuk selaput yang akan membuih apabila dikocok. Misalnya putih telur, bila pengocokan berlebihan dapat menyebabkan protein mengalami denaturasi sehingga selaput pecah dan buih mengempis. Selain denaturasi protein dapat mengalami degradasi yaitu pemecahan molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana karena pengaruh asam, basa atau enzym. Hasil degradasi protein dapat berbentuk proteosa, pepton, polipeptida, peptida, asam amino, NH3 dan unsur N. Selain itu dapat pula dihasilkan komponen-komponen yang menimbulkan bau busuk misalnya merkaptan, skatol, putrescine dan H2S.

3. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber kalori atau makronutrien utama bagi organisme heterotrof. Berbeda dengan organisme autotrof yang dapat mensintesa biomolekul untuk satu keperluan hidupnya dari bahan-bahan anorganik (CO2 dan H2O). Mikroorganisme, manusia dan hewan hanya dapat menggunakan hasil sintesa organisme autotrof untuk keperluan hidupnya.

Akrbohidrat berperan penting dalam sistem biologi khususnya dalam respirasi. Karbohidrat dihasilkan dari proses fotosintesis dalam tanaman berdaun hijau. Karbohidrat dapat dioksidasi menjadai energi, misalnya glukosa dalam sel jaringan manusia atau hewan. Fermentasi karbohidrat oleh ragi atau mikroba lain dapat menghasilkan CO2, alkohol, asam organik dan zat-zat organik lainnya.

Dalam bahan pangan nabati, karbohidrat merupakan komponen yang relatif tinggi kadarnya. Beberapa zat yang termasuk golongan karbohidrat adalah gula, dekstrin, pati, selulosa, hemiselulosa, pektin, gum dll. Unsur-unsur yang membentuk karbohidrat terdiri hari karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) kadang-kadang juga nitrogen (N). Pentosa dan heksosa merupakan salah satu contoh karbohidrat sederhana misalnya arabinosa, glukosa, fruktosa, galaktosa dll. Masing-masing gula tersebut mempunyai rumus molekul C6H12O6, tetapi masing-masing dibedakan oleh posisi hidroksil (-OH) di sekeliling cincin. Perbedaan posisi gugus-gugus hidroksil tersebut diantaranya mempengaruhi sifat-sifat kelarutan, kemanisan dan mudah tidaknya difermentasi oleh mikroba tertentu.

Dua molekul gula dapat saling berkaitan dengan cara mengeluarkan satu molekul air. Hasil pengikatan tersebut membentuk satu molekul disakarida, sebagai contoh misalnya maltosa dibentuk dari 2 molekul glukosa. Disakarida, dekstrin, pati, selulosa, hemiselulosa, pektin dan gum dapat diuraikan atau dihidrolisa menjadi sakarida yang lebih kecil atau gula-gula sederhana, sebagai contoh misalnya amilosa dapat dihidrolisa menghasilkan oligosakarida dan maltosa.

Polisakarida merupakan kelompok karbohidrat yang paling banyak di alam. Polisakarida juga merupakan suatu senyawa makromolekul yang terbentuk dari banyak sekali satuan unit monosakaraida. Jumlah polisakarida ini jauh lebih banyak daripada oligosakarida maupun monosakarida. Sebagian dari polisakarida membentuk struktur tanaman yang tidak dapat larut misalnya selulosa dan hemiselulosa. Sebagian lagi membentuk senyawa cadangan pangan berbentuk pati dalam tanaman atau glikogen pada sel hewan. Untuk karbohidrat cadangan tersebut dapat larut dalam air hangat.

Gula pereduksi biasanya dapat bereaksi dengan zat-zat lain misalnya dengan asam amino dari protein seperti yang terjadi pada reaksi Maillard atau proses browning, membentuk warna dan sifat yang berbeda. Pada keadaan ini gugus amino dari protein bereaksi dengan gugus aldehid atau keton dari gula pereduksi dan menghasilkan warna coklat, misalnya warna gelap pada susu bubuk yang terlalu lama disimpan. Proses brwning seperti itu disebut reaksi non enzymatikbrowning. Selain itu browning juga dapat trjadi secara enzymatik yang disebut enzymatik browning. Sebagai contoh adalah warna gelap pada permukaan sayatan buah apel atau salak dan warna coklat dari teh yang berasal dari tannin. Selain itu warna juga dapat disebabkan oleh faktor lain yaitu proses karamelisasi gula menyebabkan warna coklat tua. Beberapa contoh yang termasuk karamelisasi adalah warna gelap pada gula tebu karena pemanasan, warna roti penggang dan warna coklat dari karamel kembang gula.