Jenis-Jenis Metode Analisis Kadar Air pada Bahan Pangan Dan Cara Menghitung % Kadar Air

Kadar air pada makanan berperan sangat penting karena kadar air dalam makanan merupakan faktor-faktor seperti rasa, tekstur, penampilan, bentuk, dan berat produk makanan sehingga menentukan umur simpan makanan atau produk makanan, pengukuran kualitas makanan, dan operasi pemrosesan makanan. Penyimpangan dari kadar air dapat mempengaruhi berbagai kualitas produk makanan, yang dapat berdampak tidak hanya pada kualitas produk tetapi juga keamanannya. Kelebihan air dalam produk makanan dapat menyebabkan peningkatan laju pertumbuhan mikroba, yang tidak hanya merusak produk makanan tetapi juga dapat mengurangi lamanya waktu produk makanan tetap segar. Ada berbagai metode untuk mengukur kadar air dalam makanan sebagai berikut:

1. Distilasi

Metode distilasi adalah teknik laboratorium yang umum digunakan untuk mengukur kadar air pada makanan. Berikut adalah langkah-langkah umum yang dilakukan dalam metode distilasi:

1. Persiapan sampel: Makanan yang akan diuji harus dihancurkan atau digiling menjadi butiran yang halus sehingga memudahkan dalam pengambilan sampel.
2. Menimbang sampel: Ambil 5-10 gram sampel makanan yang telah dihancurkan dan timbang menggunakan timbangan analitik.
3. Menambahkan air: Tambahkan sejumlah pelarut ke dalam sampel makanan yang telah ditimbang sebelumnya.
4. Pemanasan: Sampel yang telah dicampur dengan Pelarut dipanaskan dalam sebuah alat distilasi dengan titik didih tinggi. Pemanasan dilakukan hingga air di dalam sampel makanan menguap dan terkondensasi kembali ke dalam tabung pengumpul.
5. Pengukuran: Kadar air diukur dengan mengukur volume air yang terkondensasi dalam tabung pengumpul menggunakan pipet atau buret.
6. Penghitungan: Kadar air dalam sampel makanan dihitung dengan menggunakan rumus berikut: Kadar air (%) = (volume air yang terkumpul/berat sampel) x 100%

Metode distilasi dapat mengukur kadar air pada makanan dengan akurat dan cepat. Namun, metode ini memerlukan alat dan bahan kimia tertentu serta membutuhkan keahlian khusus untuk melakukan pengukuran dan penghitungan yang akurat. Kelemahan lainnya yaitu pada metode ini berpotensi menyebabkan reaksi kimia yang merusak pada makanan.

2. Metode Dielektrik

Metode ini melibatkan pemanfaatan sifat listrik air untuk mengukur kadar air. Perubahan arus listrik yang melewati suatu sampel diukur untuk mendapatkan suatu pengukuran. Metode ini sering digunakan sebagai proses kontrol untuk memastikan bahwa kadar air tetap terjaga. Berikut adalah langkah-langkah umum yang dilakukan dalam metode dielektrik:

1. Persiapan sampel: Makanan yang akan diuji harus dihancurkan atau digiling menjadi butiran yang halus sehingga memudahkan dalam pengambilan sampel.
2. Menimbang sampel: Ambil 5-10 gram sampel makanan yang telah dihancurkan dan timbang menggunakan timbangan analitik.
3. Menempatkan sampel: Tempatkan sampel makanan dalam alat pengukur dielektrik yang telah di kalibrasi.
4. Pengukuran: Alat pengukur dielektrik mengukur nilai dielektrik sampel makanan. Nilai dielektrik ini berubah sesuai dengan kadar air dalam sampel. Semakin banyak air dalam sampel, semakin besar nilai dielektriknya.
5. Penghitungan: Kadar air dalam sampel makanan dihitung dengan menggunakan rumus berikut: Kadar air (%) = [(nilai dielektrik sampel – nilai dielektrik sampel kering) / (nilai dielektrik sampel basah – nilai dielektrik sampel kering)] x 100%

Metode dielektrik dapat mengukur kadar air pada makanan dengan cepat dan akurat, dan tidak memerlukan penggunaan bahan kimia. Namun, metode ini memerlukan alat pengukur dielektrik yang canggih dan relatif mahal serta memerlukan keahlian khusus untuk melakukan pengukuran dan penghitungan yang akurat.

3. Spektroskopi Inframerah

Metode spektroskopi inframerah (IR) adalah salah satu teknik non-destruktif yang dapat digunakan untuk mengukur kadar air pada makanan. Metode ini didasarkan pada prinsip bahwa molekul air dapat menyerap radiasi inframerah pada frekuensi tertentu. Jumlah energi yang dipantulkan atau diserap adalah indikator utama seberapa banyak air dalam sampel. Pengolahan data dalam metode spektroskopi inframerah (IR) untuk menentukan persentase kadar air pada makanan melibatkan penghitungan spektrum IR dan analisis data menggunakan teknik statistik multivariat. Berikut adalah langkah-langkah umum yang dilakukan dalam metode spektroskopi IR:

1. Persiapan sampel: Makanan yang akan diuji harus dihancurkan atau digiling menjadi butiran yang halus sehingga memudahkan dalam pengambilan sampel.
2. Menempatkan sampel: Tempatkan sampel makanan pada atas kaca yang transparan terhadap radiasi inframerah.
3. Pengukuran: Alat spektroskopi IR menghasilkan spektrum inframerah dari sampel makanan. Spektrum ini menunjukkan intensitas radiasi inframerah yang diserap oleh molekul air dalam sampel makanan.
4. Pengolahan data: Analisis spektrum inframerah menggunakan teknik statistik multivariat seperti regresi linear berganda atau analisis komponen utama (PCA) untuk menghitung kadar air dalam sampel makanan. Metode regresi linear berganda dapat digunakan untuk mengembangkan model matematis yang memungkinkan penggunaan spektrum IR untuk memprediksi kadar air dalam sampel makanan. Sedangkan, metode PCA dapat digunakan untuk mengekstrak informasi penting dari spektrum IR dan mengidentifikasi variabel yang paling signifikan untuk memprediksi kadar air.
5. Validasi model: Setelah model matematis dikembangkan, validasi dilakukan untuk memastikan bahwa model tersebut dapat diandalkan dan akurat. Validasi model melibatkan pengujian ulang model pada sampel makanan yang berbeda dan membandingkan hasilnya dengan nilai yang diukur secara konvensional menggunakan metode lain.

Metode spektroskopi IR dapat mengukur kadar air pada makanan dengan cepat dan akurat, dan tidak merusak atau mengubah sifat kimia atau fisik dari sampel makanan. Selain itu, metode ini juga dapat digunakan untuk mengukur kadar air pada makanan dalam berbagai bentuk dan ukuran, termasuk dalam bentuk padat, cair, atau pasta. Namun, metode ini memerlukan alat spektroskopi IR yang canggih dan relatif mahal serta memerlukan keahlian khusus untuk melakukan pengukuran dan pengolahan data yang akurat.

4. Refraktometri

Metode refraktometri adalah teknik yang digunakan untuk mengukur persentase kadar air dalam sampel makanan berdasarkan pada indeks bias cahaya. Cahaya merambat lebih lambat melalui media yang lebih padat, seperti air, daripada melalui media yang lebih tipis, seperti udara. Dalam refraktometri, alat refraktometer digunakan untuk mengukur indeks bias cahaya dalam sampel makanan, yang dapat memberikan indikasi tentang persentase kadar air dalam sampel. Berikut adalah langkah-langkah umum dalam menggunakan metode refraktometri untuk mengukur persentase kadar air dalam sampel makanan:

1. Persiapan sampel: Sampel makanan diambil dan dihancurkan atau dihaluskan agar menjadi homogen. Sampel kemudian ditempatkan pada pelat refraktometer untuk pengukuran.
2. Kalibrasi refraktometer: Refraktometer dikalibrasi dengan menggunakan larutan standar yang diketahui persentase kadar airnya. Ini memastikan akurasi pengukuran oleh refraktometer.
3. Pengukuran indeks bias: Sampel makanan ditempatkan pada pelat refraktometer dan refraktometer digunakan untuk mengukur indeks bias cahaya dalam sampel. Indeks bias ini kemudian dibandingkan dengan indeks bias dari larutan standar yang diketahui persentase kadar airnya untuk menghitung persentase kadar air dalam sampel makanan.
4. Analisis data: Setelah pengukuran indeks bias dilakukan, data tersebut diolah menggunakan teknik statistik untuk menghitung persentase kadar air dalam sampel makanan.

Metode refraktometri dapat digunakan untuk mengukur kadar air pada berbagai jenis makanan, termasuk buah-buahan, sayuran, dan produk susu. Namun, teknik ini memiliki beberapa keterbatasan, seperti sensitivitas yang rendah terhadap perubahan kadar air yang kecil dan adanya gangguan dari senyawa lain dalam sampel yang dapat mempengaruhi indeks bias cahaya. Oleh karena itu, metode ini sering digunakan sebagai metode tambahan untuk memverifikasi hasil pengukuran dari metode lain yang lebih sensitif.

5. Metode Titrasi Karl Fischer

Metode ini digunakan untuk pengukuran kadar air pada bahan berupa cairan, tepung, madu dan beberapa produk kering. Sesuai dengan namanya, metode ini menggunakan reagensia Karl Fischer yang terdiri dari SO₂, piridin dan iodin. Prinsip metode ini adalah Apabila masih terdapat air di dalam bahan maka iodin akan bereaksi, namun apabila air habis maka iodin akan bebas. Reaksi ini menghasilkan senyawa kompleks yang dapat diukur secara titrasi untuk menentukan kadar air dalam sampel. Berikut adalah langkah-langkah umum dalam menggunakan metode titrasi Karl Fischer untuk mengukur persentase kadar air dalam sampel makanan:

1. Persiapan sampel: Sampel makanan diambil dan dihancurkan atau dihaluskan agar menjadi homogen. Sampel kemudian dilarutkan dalam pelarut organik seperti metanol atau asetonitril.
2. Persiapan reagen Karl Fischer: Reagen Karl Fischer dipersiapkan sesuai dengan instruksi dari produsen dan ditempatkan dalam buret.
3. Titrasi: Sampel makanan diinjeksikan ke dalam reagen Karl Fischer di bawah kondisi yang terkendali dan campuran diaduk hingga reaksi selesai. Setelah reaksi selesai, jumlah reagen Karl Fischer yang digunakan untuk mengonversi semua air dalam sampel diukur secara titrasi.
4. Analisis data: Setelah titrasi selesai, data tersebut diolah untuk menghitung persentase kadar air dalam sampel makanan. Perhitungan kadar air pada metode ini yaitu dengan menggunakan rumus dibawah ini :

Metode titrasi Karl Fischer dianggap sebagai metode standar untuk mengukur kadar air dalam sampel makanan karena sensitivitas dan spesifisitas yang tinggi. Namun, perlu diingat bahwa metode ini membutuhkan peralatan yang lebih canggih dan reagen yang lebih mahal dibandingkan dengan metode lain. Selain itu, pelarut organik yang digunakan dalam metode ini dapat mempengaruhi reaksi kimia dan menghasilkan kesalahan pada pengukuran jika tidak dipilih dengan hati-hati.

6. Metode kalsium klorida

Metode kalsium klorida adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengukur kadar air dalam makanan. Metode ini didasarkan pada prinsip bahwa kalsium klorida merupakan senyawa yang sangat higroskopis, artinya ia sangat mudah menyerap air dari lingkungannya. Ketika kalsium klorida ditempatkan dalam wadah dengan makanan, ia akan menyerap kelembaban dari makanan sampai mencapai kondisi kesetimbangan dengan kelembapan relatif tertentu. Kadar air dalam makanan kemudian dapat dihitung dari berapa banyak air yang diserap oleh kalsium klorida. Metode ini didasarkan atas reaksi antara kalsium karbida dengan air menghasilkan gas asetilin. Berikut adalah langkah-langkah dalam menggunakan metode kalsium klorida untuk mengukur kadar air pada makanan:

1. Persiapan wadah: Wadah yang bersih dan kering (biasanya terbuat dari bahan plastik) harus diisi dengan kalsium klorida yang telah dikeringkan sebelumnya.
2. Penimbangan sampel: Timbang sampel makanan yang akan diuji dan catat beratnya.
3. Penempatan sampel: Letakkan sampel makanan di atas kalsium klorida yang telah disiapkan di dalam wadah. Pastikan bahwa sampel tidak bersentuhan langsung dengan kalsium klorida.
4. Penimbangan kembali sampel dan kalsium klorida: Timbang kembali wadah beserta sampel dan kalsium klorida setelah sejumlah waktu tertentu (biasanya 24 jam). Catat beratnya.
5. Hitung kadar air: Kadar air dalam sampel makanan dapat dihitung menggunakan rumus berikut: Kadar air (%) = ((B-A)/A) x 100%. A = berat kalsium klorida sebelum penempatan sampel; B = berat kalsium klorida setelah penempatan sampel

Metode kalsium klorida relatif mudah dilakukan dan dapat memberikan hasil yang akurat, terutama jika dilakukan dengan hati-hati dan dengan mengikuti prosedur yang benar. Namun, metode ini juga memiliki kekurangan, yaitu membutuhkan waktu yang cukup lama untuk menunggu sampel mencapai kondisi kesetimbangan, sehingga memakan waktu lebih lama untuk mendapatkan hasil. Selain itu, metode ini juga dapat memberikan hasil yang tidak akurat jika tidak dijaga dari kontaminasi dari udara lingkungan yang lembap.

7. Pengeringan Oven

Metode pengeringan oven adalah salah satu metode yang dapat digunakan untuk mengukur kadar air dalam makanan. Metode ini didasarkan pada prinsip bahwa air yang terkandung dalam makanan dapat dihilangkan dengan mengeringkannya pada suhu dan waktu tertentu. Setelah makanan dikeringkan, beratnya akan berkurang dan kadar air dalam makanan dapat dihitung dari selisih berat sebelum dan sesudah pengeringan. Berikut adalah langkah-langkah dalam menggunakan metode pengeringan oven untuk mengukur kadar air pada makanan:

1. Persiapan sampel: Timbang sampel makanan yang akan diuji dan catat beratnya.
2. Penempatan sampel di oven: Tempatkan sampel makanan di atas wadah atau piring yang cocok dan masukkan ke dalam oven yang telah dipanaskan pada suhu tertentu (biasanya sekitar 105-110°C).
3. Pengeringan: Biarkan sampel makanan di dalam oven selama waktu tertentu (biasanya sekitar 3-4 jam atau sampai beratnya tidak berubah lagi).
4. Penimbangan kembali sampel: Setelah pengeringan selesai, keluarkan sampel makanan dari oven dan biarkan sampel makanan dingin sampai mencapai suhu ruangan. Timbang kembali sampel makanan yang telah dikeringkan dan catat beratnya.
5. Hitung kadar air: Kadar air dalam sampel makanan dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Metode pengeringan oven dapat memberikan hasil yang akurat, terutama jika dilakukan dengan hati-hati dan dengan mengikuti prosedur yang benar. Namun, metode ini juga memiliki kelemahan yaitu beberapa jenis makanan mungkin tidak dapat dihitung dengan akurat menggunakan metode ini karena beberapa bahan makanan dapat terurai atau teroksidasi selama pengeringan, yang dapat menyebabkan hasil yang tidak akurat. Selain itu, penggunaan suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan degradasi atau perubahan senyawa dalam makanan, sehingga metode ini harus dilakukan dengan suhu yang tepat dan waktu yang optimal untuk mencegah perubahan pada sampel makanan.