Kimia pangan: Perbedaan antara revisi

{{sainsIlmu}}

'''Kimia pangan''' adalah studi mengenai [[proses kimia]] dan interaksinya dengan komponen [[biologi]]s dan non-biologis [[bahan pangan]]. Substansi biologis misalnya [[produk daging]], [[sayuran]], [[produk susu]], dan sebagainya. Mirip dengan [[biokimia]] dengan komponen utamanya yaitu [[karbohidrat]], [[lemak]], dan [[protein]] namun juga mempelajari komponen lain seperti [[air]], [[vitamin]], [[mineral]], [[enzim]], [[zat aditif]], [[perasa]], danserta [[pewarna makanan]]. Ilmu ini juga meliputi bagaimana suatu produk pangan mengalami perubahan akibat berbagai metode pemrosesan atau [[pengolahan makanan]] dan cara untuk meningkatkan maupun mencegah terjadinya perubahan itu. Contoh peningkatan proses adalah dengan mendorong fermentasi produk [[susu]] dengan [[mikroorganisme]] yang mengubah [[laktosa]] menjadi [[asam laktat]]; sedangkan contoh untuk mencegah proses adalah menghentikan [[pencoklatan]] pada permukaan apel yang baru dipotong menggunakan jus [[lemon]] atau [[air asam]] lainnya.

Sejarah mengenai kimia pangan dimulai dipada tahun 1700an1700-an ketika para ahli kimia terlibat dalam penemuan [[senyawa kimia]] penting dalam bahan pangan, termasuk [[Carl Wilhelm Scheele]] yang mengisolasi [[asam malat]] dari buah [[apel]] dipada tahun 1785, dan [[Sir Humphry Davy]] yang mempublikasikan buku ''Elements of Agricultural Chemistry, in a Course of Lectures for the Board of Agriculture'' pada tahun 1813 yang dikatakan sebagai buku tentang pertanian dan pangan pertama.

Komponen utama dari bahan pangan adalah [[air]]. 50% massa produk daging adalah air, dan 95% dari massa sayuran segar (misalnya [[selada]], [[kol]], [[tomat]]) adalah air. Air juga tempat utama perkembangan [[bakteri]] pada bahan pangan dan penyebab utama berbagai kerusakan bahan pangan. [[Aktivitas air]] (''water activity'') adalah salah satu cara dalam menentukan [[usia simpan]] suatu produk pangan. Salah satu kunci [[pengawetan]] bahan pangan]] adalah dengan mengurangi [[kadar air]] atau mengubah karakteristik dari air tersebut, misalnya dengan [[dehidrasi]], [[pembekuan]], dan [[pendinginan]].

Terdiri dari 80% total konsumsi manusia, karbohidrat yang paling umum dikenal manusia adalah [[pati]]. Jenis karbohidrat yang paling sederhana adalah dari jenis [[monosakarida]], yaitu [[glukosa]], [[fruktosa]], [[galaktosa]], [[manosa]], [[sorbosa]], dan sebagainya. Rangkaian monosakarida akan membentuk sakarida lain yang lebih besar, yaitu [[polisakarida]] (rantai panjang), [[oligosakarida]] (rantai pendek), dan [[disakarida]] (dua molekul monosakarida).

Nilai [[kalori]] karbohidrat adalah 4 kilokalori per gram. Karbohidrat dapat digunakan sebagai sumber energi setelah melalui proses kimia di dalam tubuh yang memecah karbohidrat rantai panjang (polisakarida) menjadi monosakarida, mislanya glukosa. Glukosa dibakar di dalam tubuh untuk menghasilkan energi, dengan reaksi C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O. Reaksi ini tidak terjadi secara langsung, melainkan melalui kurang lebih 50 tahap reaksi.

Klasifikasi karbohidrat:

** [[Pati]] dan [[dekstrin]]. Komponennya berupa glukosa. Karbohidrat ini umum dijumpai pada [[umbi-umbian]], [[kacang-kacangan]], [[tebu]], [[bit]], dan sebagainya. Polisakarida ini dapat dicerna manusia.

** [[Selulosa]]. Komponennya berupa glukosa. Umum dijumpai pada [[dinding sel]] dan [[serat]] tanaman. Polisakarida ini tidak dapat dicerna manusia.

** [[Hemiselulosa]]. Komponen utamanya adalah [[arabinosa]], [[xylosa]], [[rhamnosa]], [[galaktosa]], [[manosa]], [[glukoronat]], dan [[galakturonat]]. Umumnya terdapat di dinding sel, serat tanaman, [[biji-bijian]], kacang-kacangan, [[tepung]], [[dedak]], dll. Polisakarida ini tidak dapat dicerna manusia.

** [[Pentosan]]. Komponen utamanya adalah [[arabinosa]] dan [[xylosa]]. Umum ditemukan pada [[buah-buahan]].

** [[Rafinosa]] atau [[stakynosa]]. Komponen utamanya adalah [[galaktosa]], [[glukosa]], dan [[fruktosa]]. Umum ditemukan pada kacang-kacangan, biji-bijian, bit, dan tebu. Oligosakarida ini tidak dapat dicerna manusia.

** [[Fruktosil-sukrosa]]. Komponen utamanya adalah [[fruktosa]] dan [[glukosa]]. Umum ditemukan pada biji-bijian dan [[bawang bombay]].

** [[Maltooligosakarida]]. Komponen utamanya adalah [[glukosa]]. Umum ditemukan pada [[sirup]] dan [[malt]].

** [[Sukrosa]]. Komponen utamanya adalah [[glukosa]] dan [[fruktosa]]. Umum ditemukan pada tebu, bit, buah-buahan, sayur, dan makanan manis. Disakarida ini dapat dicerna.

** [[Maltosa]] dan [[isomaltosa]]. Komponen utamanya adalah [[glukosa]]. Umum ditemukan pada sirup, malt, dan [[madu]]. Disakarida ini dapat dicerna.

** [[Laktosa]]. Komponen utamanya adalah [[galaktosa]] dan [[glukosa]]. Umum ditemukan pada [[susu]], [[keju]], dan [[produk susu]] lainnya. Disakarida ini dapat dicerna.

[[Monosakarida]] merupakan karbohidrat yang paling sederhana. Monosakarida yang paling penting yaitu [[glukosa]], [[fruktosa]], dan [[galaktosa]]. Glukosa merupakan monosakarida yang paling umum dan terdapat pada seluruh bagian tanaman sebagai [[pati]] dan [[selulosa]]. Galaktosa merupakan monosakarida yang tidak terdapat di alam, melainkan melalui proses hidrolisis dari laktosa. Fruktosa adalah glukosa dengan gugus [[keton]] yang didapatkan dari proses [[hidrolisis]] sukrosa.

Merupakan karbohidrat yang tersusun atas dua molekul monosakarida. Ada 3 disakarida yang paling umum, yaitu [[maltosa]], [[laktosa]], dan [[sukrosa]]. Maltosa tersusun atas dua molekul glukosa. Laktosa tersusun atas glukosa dan fruktosa. Sukrosa tersusun atas fruktosa dan glukosa.

[[Lipid]] jika didefinisikan cakupannya cukup luas, yaitu segala komponen biologis nonpolar yang tidak larut, dan itu termasuk [[lilin]], [[asam lemak]], [[fosfolipid]], [[terpentin]], dan sebagainya. Sebagian lipid berbentuk linear [[alifatik]], sebagian lagi [[siklik]]. Sebagian lipid adalah [[aromatik]] sebagian lain bukan. Strukur sebagian lipid fleksibel, sebagian lagi kaku.

Dalam bahan pangan, lipid termasuk [[minyak]] yang didapatkan dari [[biji-bijian]] seperti [[jagung]], [[kacang kedelai]], [[lemak hewani]], dan sebagainya. Lipid dalam bahan pangan adalah pelarut [[vitamin]]; lipid membawa vitamin sejak berada di dalam bahan pangan hingga diserap di dalam tubuh.

[[Lemak]] merupakan [[ester]] dari [[gliserol]] dan [[asam lemak]] rantai panjang. Lemak umumnya dibedakan menjadi [[lemak hewani]] dan [[lemak nabati]]. Lemak hewani mengandung asam lemak jenuh lebih banyak, dan pada [[Suhu|temperatur]] kamar berbentuk padat. Lemak nabati memiliki asam lemak tak jenuh lebih banyak, dan dalam temperatur kamar berbentuk cair. Dalam mengukur derajat ketidakjenuhan suatu lemak, digunakan [[bilangan iod]], yaitu jumlah [[iodium]] yang digunakan untuk mengadisi ikatan rangkap dari 100 gram lemak.

Lemak bersifat tidak larut dalam air, namuntetapi larut dalam [[pelarut organik]] seperti [[karbon tetraklorida]], [[eter]], dsb. Total energi yang diberikan lemak adalah 9 kilo[[kalori]] per [[gram]]. Lemak berguna untuk membentuk sel [[otak]] dan [[membran sel]], sebagai cadangan energi, pengatur suhu tubuh, dan pelindung [[organ]].

[[Asam lemak]] diklasifikasikan menjadi dua, yaitu [[asam lemak jenuh]] dan [[asam lemak tak jenuh]].

Asam lemak jenuh adalah asam lemak yang tidak memiliki ikatan ganda antara 2 atom karbon. Titik lebur asam lemak jenuh tinggi. Contoh asam lemak jenuh adalah [[asam butirat]], [[asam kaproat]], [[asam laurat]], [[asam miristat]], [[asam palmitat]], dan [[asam stearat]].

Asam lemak tak jenuh adalah asam lemak yang memiliki ikatan rantai ganda antara 2 atom karbon, serta memiliki titik lebur yang relatif rendah. Contohnya adalah [[asam palmitoleat]], [[asam oleat]], [[asam linoleat]], dan [[asam linolenat]].

[[Protein]] merupakan [[makromolekul]] yang sangat kompleks dan menyusun sekitar 50% dari berat kering sel hidup. Protein berperan penting dalam struktur dan fungsi sel. Protein tersusun atas [[karbon]], [[nitrogen]], [[hidrogen]], [[oksigen]], dan beberapa jenis memiliki [[sulfur]] dan mineral seperti [[besi]], [[tembaga]], [[fosfor]], dan [[seng]]. Satu rantai protein merupakan rangkaian dari ribuan unit [[asam amino]].

Terdapat 20 sampai 26 jenis [[asam amino]] (tergantung definisi yang digunakan), namuntetapi hanya 9 yang tidak bisa disintesis oleh tubuh sehingga diperlukan suplai dari luar untuk kebutuhan [[metabolisme]] dan pertumbuhan. 9 asam amino tersebut yaitu [[histidina]], [[isoleusina]], [[leusina]], [[lisina]], [[metionina]], [[fenilalanina]], [[treonina]], [[triptofan]], dan [[valina]], yang disebut sebagai asam amino esensial.

Protein dalam tubuh berfungsi sebagai zat pembentuk jaringan tubuh, pengatur, dan sebagai sumber energi. Selain itu, protein juga berguna sebagai bahan pembentuk [[membran sel]] dan sebagai pembentuk enzim.

Dalam bahan pangan, protein merupakan zat yang penting dalam pertumbuhan dan ketahanan hidup. Kebutuhan terhadap protein berbeda bagi setiap orang tergantung keadaan fisiologisnya (kebutuhan protein bagi [[balita]] berbeda dengan kebutuhan protein bagi [[ibu hamil]], baik jenis maupun kuantitasnya). Protein dalam bahan pangan umumnya ditemukan pada [[kacang-kacangan]], [[produk daging]], dan [[makanan laut]].

[[Enzim]] adalah [[katalis]] [[biokimia]] yang berperan dalam proses konversi dari satu zat ke zat lainnya. Sebagai katalis, enzim berperan penting dalam mengurangi waktu reaksi kimia di dalam tubuh. Banyak industri pangan yang memanfaatkan enzim dalam prosesnya, seperti pembuatan [[bir]], [[industri]] [[susu]], dan sebagainya. Dalam industri-industri tersebut, enzim didapatkan dari [[aktivitas mikrobamikrob]] yang ditambahkan di dalam bahan pangan sehingga zat yang terdapat dalam bahan pangan mengalami perubahan.

[[Vitamin]] adalah molekul organik yang dibutuhkan dalam jumlah kecil untuk reaksi metabolit yang esensial bagi tubuh. Jumlah yang cukup dapat melindungi tubuh dari berbagai penyakit, namuntetapi overdosis dapat memberikan masalah bagi [[kesehatan]], bahkan kematian.

Seluruh vitamin, kecuali [[vitamin A]] dan [[vitamin D|D]], tidak dapat diproduksi oleh tubuh sehingga dibutuhkan suplai dari bahan pangan. Untuk sintesis vitamin A dan D, diperlukan [[provitamin]] A dan D yang didapatkan dari bahan pangan.

[[Vitamin B]] dan [[vitamin C|C]], serta [[pantotenat]], [[biotin]], dan [[folat]] merupakan vitamin yang larut dalam air. Dalam keberadaannya di sumber bahan pangan maupun setelah masuk ke dalam tubuh dan masuk ke dalam metabolisme tubuh, vitamin-vitamin tersebut membutuhkan air. Vitamin yang larut dalam air, jika kelebihan akan dibuang melalui urin. [[Vitamin A]], [[vitamin D|D]], [[vitamin E|E]], dan [[vitamin K|K]] larut di dalam lemak, dan tidak akan dikeluarkan dari dalam tubuh jika kelebihan, melainkan akan disimpan.

[[Mineral]] dalam bahan pangan amat bervariasi dan dibutuhkan oleh tubuh karena memberikan manfaat tertentu. Namun tidak semua mineral di alam dibutuhkan oleh tubuh, sebagian justru berbahaya walau dalam jumlah yang sedikit (misalnya [[arsen]]). Mineral yang dibutuhkan oleh tubuh pun tidak boleh dikonsumsi berlebih karena dapat mengganggu kesehatan (misalnya [[natrium]], yang dalam kadar berlebih dapat menyebabkan [[hipertensi]]). Hampir semua mineral yang dibutuhkan tubuh bisa ditemukan dalam makanan.

Mineral menyusun sekitar 4% berat tubuh manusia. Mineral yang terdapat dalam tubuh yaitu mineral dalam darah ([[klorida]], [[fosfat]], [[bikarbonat]], [[sulfat]], biasanya berbentuk ion), [[besi]] pada [[hemoglobin]], [[fosfor]] pada [[asam nukleat]], [[tulang]], dan [[gigi]], [[kalsium]] pada tulang dan gigi, dan sebagainya.

[[Serat]] yaitu bagian dari tanaman, umumnya merupakan rantai glukosa seperti selulosa, yang tidak dicerna oleh tubuh. Serat bermanfaat dalam proses pencernaan, membantu pergerakan bahan makanan dan [[tinja]] di dalam usus sehingga tidak terlalu lama berada di dalam tubuh.

Saat ini, tingkat konsumsi serat masyarakat berkurang karena sebagian besar makanan diproses berlebihan dan dibuang bagian yang berseratnya. Misalnya [[beras]], dari gabah yang digiling, kemudian disosoh agar menjadi putih. Beras sebelum disosoh mengandung serat yang tinggi, sedangkan beras putih yang saat ini beredar memiliki kadar serat yang sangat sedikit. Begitu juga dengan [[gandum]], yang saat ini sedang kembali dipopulerkan konsumsi [[gandum utuh]] (''whole wheat'') guna meningkatkan konsumsi serat masyarakat.

[[Bahan tambahan makanan]] yaitu bahan campuran yang secara alamiah tidak terdapat dalam makanan, tetapi ditambahkan secara sengaja dalam proses pembuatan maupun pengemasannya. Tujuannya yaitu:

Terdapat tiga jenis [[zat pewarna]], yaitu pewarna alami, identik alami, dan buatan. Pewarna alami yaitu senyawa pigmen yang berasal dari bahan alami, biasanya nabati. Contohnya yaitu [[antosianin]], [[beta karoten]], dan [[kurkumin]]. Identik alami yaitu pewarna yang disintesis oleh manusia namun memiliki struktur yang identik seperti yang terdapat di alam, misalnya [[karotenoid]]. Pewarna buatan yaitu pewarna yang dibuat oleh manusia. Pewarna buatan ini dapat mengubah warna makanan hanya dengan konsentrasi yang sedikit, yaitu 5 sampai 600 ppm. Namun pewarna buatan ini berbahaya bagi kesehatan, dapat mengakibatkan gangguan saluran pencernaan dan kanker.

Diklasifikasikan menjadi dua, yaitu alami dan buatan. Yang alami misalnya [[jahe]], [[kayu manis]], [[merica]], [[vanili]], [[garam]], dan sebagainya. Yang buatan misalnya [[MSG]] dan senyawa [[ester]].

[[Pengawet (aditif makanan)|Pengawet]] yaitu senyawa yang ditambahkan ke dalam makanan untuk mencegah pertumbuhan [[jamur]] dan [[bakteri]] sehingga makanan menjadi lebih tahan lama. Zat pengawet diklasifikasikan menjadi dua, yaitu pengawet organik dan pengawet anorganik. Keduanya bisa didapatkan secara alami maupun disintesis. Contoh pengawet organik yaitu [[asam sorbat]], [[asam propionat]], [[asam benzoat]], [[asam asetat]], dan sebagainya. Contoh pengawet anorganik, yaitu [[NaNO2]], [[garam]], dsb.

Yaitu[[Antioksidan]] adalah bahan yang dapat mencegah terjadinya oksidasi pada minyak dan lemak, sehingga tidak mudah tengik. Senyawa antioksidan yang umum ditambahkan ke dalam bahan pangan adalah [[butil hidroksianisol]] (BHA) dan [[butil hidroksitoluen]] (BHT). Gugus [[butana|butil]] dalam senyawa itu bermanfaat untuk menangkap gugus COOH sehingga oksidasi yang biasanya terjadi pada bagian tersebut, bisa dicegah.

John* MH.-D. DeManBelitz, Werner Grosch, Peter Schieberle. ''Principles of Food Chemistry''. Springer, 19992009