IPTEK Pengolahan Susu FISIKO KIMIA SUSU SIFAT FISIK

IPTEK Pengolahan Susu FISIKO KIMIA SUSU

SIFAT FISIK DAN KIMIA Sifat fisik merupakan sifat-sifat atau karakteristik yang dapat dilihat secara visual sehingga dapat dilihat kualitas fisik-nya Sifat kimia merupakan sifat-sifat atau karakteristik yang terbentuk karena reaksi-reaksi kimia antar senyawa yang ada dalam bahan pangan

SIFAT FISIK KIMIA SUSU Fisik Kimia Viskositas Berat Jenis Rasa dan Aroma Warna Daya Cerna Nutrisi

DASAR SIFAT FISIK KIMIA SUSU Komposisi Rerata (%) Tipe emulsi (o/w) Larutan Koloid/ suspensi Kelarutan dalam air Kadar air 87 Lemak 4 Protein 3, 5 Laktosa 4, 7 X Abu 0, 8 X X X

SIFAT FISIK Sifat Fisik dan Kimia Susu

WARNA SUSU Warna susu berbeda-beda yang dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain adalah sbb; � � � bangsa ternak jenis pakan jumlah lemak bahan padat bahan pembentuk warna Warna susu berkisar dari putih kebiruan hingga kuning keemasan Warna putih susu merupakan hasil dispersi dari refleksi cahaya oleh globula lemak dan partikel koloidal dari casein dan calsium phosphat � Warna kuning adalah karena lemak dan caroten yang dapat larut. Bila lemak diambil dari susu maka susu akan menunjukkan warna kebiruan �

RASA DAN AROMA SUSU Manis Laktosa Asin klorida sitrat garam mineral

PENYIMPANGAN FLAVOR SUSU Pakan � Enzimatis � disebabkan oleh oksidasi lemak. mikrobiologis � rasa tengik karena aktivitas enzim lipase pada lemak susu. Kimiawi � cita rasa pakan sapi misalnya alfalfa, bawang merah, bawang putih, dan cita rasa algae yang akan masuk ke dalam susu jika bahan-bahan itu mencemari pakan dan air minum sapi. Disebabkan pencemaran dan pertumbuhan bakteri yang menyebabkan fermentasi laktosa menjadi asam laktat dan hasil samping metabolik lainnya yang mudah menguap. Mekanis � bila susu mungkin menyerap cita rasa cat yang ada disekitarnya, sabun dan larutan chlor.

AROMA SUSU Aroma susu mudah berubah dari yang dikehendaki menjadi aroma yang tidak dikehendaki. Aroma ini dipengaruhi oleh sifat lemak susu yang mudah menyerap bau di sekitarnya. Pakan ternak sapi juga dapat merubah karakteristik aroma susu

BERAT JENIS SUSU Susu mempunyai berat jenis yang lebih besar dari pada air. � BJ susu = 1. 023 -1. 035 dengan rata-rata 1. 028. Menurut codex susu, BJ susu adalah 1. 028. � Codex susu adalah suatu daftar satuan yang harus dipenuhi susu sebagai bahan makanan. Berat jenis harus ditetapkan 3 jam setelah susu diperah. Penetapan lebih awal akan menunjukkan hasil BJ yang lebih kecil. Hal ini disebabkan oleh : � Perubahan kondisi lemak � Adanya gas yang timbul didalam susu

VISKOSITAS SUSU Kekentalan susu (viskositas). Seperti BJ maka viskositas susu lebih tinggi daripada air. Viskositas susu berkisar 1, 5 – 2, 0 c. P. Pada suhu 20 °C viskositas whey 1, 2 c. P, viskositas susu skim 1, 5 c. P dan susu segar 2, 0 c. P. Bahan padat dan lemak susu juga mempengaruhi viskositas. Temperatur juga menentukan viskositas susu. Sifat ini sangat menguntungkan dalam pembuatan mentega.

TITIK BEKU DAN TITIK CAIR SUSU Pada codex susu dicantumkan bahwa titik beku susu adalah – 0, 500 0 C. Akan tetapi untuk Indonesia telah berubah menjadi – 0, 520 0 C. Titik beku air adalah 0 0 C. Apabila terdapat pemalsuan susu dengan penambahan air, maka dengan mudah dapat dilakukan pengujian dengan uji penentuan titik beku. Karena campuran susu dengan air akan memperlihatkan titik beku yang lebih besar daripada air dan lebih kecil daripada susu. Titik didih air adalah 100 °C dan susu 100, 16 °C. Titik didih juga akan mengalami perubahan pada pemalsuan susu dengan air.

PH SUSU Kisaran p. H 6, 6 – 6, 7 atau sedikit asam Apabila ada aktivitas mikroorganisme, p. H akan terus menurun. Susu yang baru diperah bersifat amfoter, karena terdapat senyawa buffer (fosfat, sitrat, protein) yang secara alami terdapat di dalam susu Bila p. H di atas p. H normal, indikasi penyakit mastitis

PENGGUMPALAN SUSU Larutan protein susu Faktor penyebab: Asam dan garam Panas Denaturasi protein Enzim renin Pembekuan Flokulasi/curding Gelasi/koagulasi

PENGGUMPALAN SUSU Denaturasi Protein : Perubahan utama pada struktur 3 dimensi Flokulasi : Perubahan sekunder, gumpalan protein yang mengendap berada dalam keadaan terpisah-pisah Gelasi/Koagulasi: Gumpalan-gumpalan protein sudah membentuk massa homogen seperti gel.

PENGGUMPALAN SUSU Flokulasi dan gelasi dipengaruhi oleh lama dan kepadatan koagulasi. Faktor yang mempengaruhi koagulasi a. l. : Asam (p. H) dan garam (Na+, Ca++ ) Suhu: pemanasan dan pembekuan Enzim renin

DENATURASI Denaturasi adalah proses yang mengubah struktur protein, sehingga terjadi kerusakan/kehilangan sifat fungsionalnya atau konformasi alamiahnya; kadang bersifat reversible. Faktor penyebab : Panas Dingin Pengocokan/agitasi Asam/alkali Sinar UV

KOAGULASI Koagulasi adalah proses berubahnya struktur protein, sehingga denaturasi yang terjadi bersifat Ireversible dan protein tersebut menjadi tidak larut. Faktor penyebab : Asam-garam Panas Enzim renin Pembekuan

KOAGULASI OLEH PANAS Dapat berlangsung pada : Campuran susu + sayuran, ikan, daging Menghasilkan asam, garam, dsb. Koagulasi olah panas tidak dapat berlangsung pada susu

KOAGULASI OLEH ENZIM RENIN Ekstrak komersial enzim renin : RENET Renin : enzim yang terdapat dalam ekstrak larutan garam dari perut anak sapi. Renin Glikopeptida + para-K-kasein Ca 2+ Sangat hidrofil, misel kasein

MEMPENGARUHI KOAGULASI OLEH ENZIM RENIN Suhu : Opt 40 – 42 o. C Koagulasi terjadi pada suhu 10 – 65 o. C p. H Konsentrasi Kasein Perlakuan Pemanasan dan pendinginan Kation-kation lain dalam sistem

SIFAT KIMIA Sifat Fisik dan Kimia Susu

KOMPONEN MAKRO PADA SUSU Komposisi Kadar air Lemak Protein Laktosa Abu Rerata (%) 87 4 3, 5 4, 7 0, 8

KOMPONEN MIKRO PADA SUSU Pigmen Enzim Vitamin Phospholipid Gas

LEMAK SUSU 1. Susu dan krim (lemak susu) adalah contoh dari emulsi lemak dalam air (atau minyak dalam air). 2. Lemak susu ada dalam globula kecil atau droplet yang tersebar dalam serum susu 3. Globula lemak memiliki berbagai ukuran 0, 1 -20 p. M (1 p. M = 0. 001 mm dengan ukuran rata-rata 3 - 4 pm. 4. Mungkin ada hingga 15 miliar globula per ml susu. 5. Struktur kimia Lemak Susu - Lemak susu adalah gabungan dari asam lemak ester yang disebut trigliserida, yang terdiri dari gliserol dan asam lemak yang berbeda. - 90% asam lemak adalah penyusun dari lemak susu.

LEMAK SUSU

PROTEIN SUSU

PROTEIN SUSU Susu mengandung semua asam amino essensial Arginine Lysine Histidine Methionine Isoleucine Phenylalanine Leucine Tryptophan Threonine Valine

PROTEIN SUSU Protein dikelompokkan menjadi tiga kategori utama: • Kasein • Albumin • Globulin Protein susu dikelompokkan dalam kelompok besar sbb: • Kasein - 79, 5% • Protein Whey - 19, 3% • Protein Membran globula - 1, 2%

PROTEIN SUSU 1) Kasein adalah protein yang paling menonjol ditemukan dalam susu dan ada tiga jenis utama: * Ά-kasein 38, 6% * Κ-kasein, dan 30, 8% * Β-kasein 10, 1% 2) Kasein misel * kelompok kasein submicelle yang terikat bersama untuk membentuk sedikit dari jaringan yang memungkinkan curd terbentuk dalam pembuatan keju.

ENZIM DALAM SUSU ü Enzim adalah suatu kelompok protein yang dihasilkan oleh organisme hidup. ü Enzim memicu reaksi kimia dan mempengaruhi jalannya dan kecepatan reaksi tersebut. Enzim melakukan ini tanpa dikonsumsi, Mereka disebut sebagai 'biocatalysts‘ ü Aktivitas enzim sangat spesifik, masing-masing jenis enzim mengkatalisis satu jenis reaksi ü Suhu dan p. H sangat mempengaruhi aktivitas enzim

ENZIM DALAM SUSU Enzim yang ada dalam susu, antara lain adalah sebagai berikut, a. Peroxidase b. Catalase c. Phosphatase d. Lipase

LAKTOSA ü Laktosa merupakan disakarida (gula) yang hanya ditemukan dalam susu. ü Salah satu jenis karbohidrat yang terdiri dari dua molekul gula sederhana (glukosa - galaktosa) ü Kandungan laktosa susu bervariasi antara 3, 6% sampai 5, 5% ü Laktosa dapat dimanfaatkan oleh bakteri asam laktat yang menghasilkan laktase panggilan enzim yang memecah molekul laktosa menjadi glukosa dan galaktosa yang kemudian membentuk menjadi asam laktat melalui proses fermentasi. Sehingga terbentuklah susu masam.

SUSU q Vitamin adalah zat organik yang ada dalam konsentrasi yang sangat kecil pada tumbuhan dan hewan q Susu mengandung beberapa macam vitamin. Namun vitamin utama yang ditemukan dalam susu adalah: a. Vitamin A Larut Lemak b. Vitamin B 1 larut Air c. Vitamin B 2 Larut Air d. Vitamin C larut Air e. Vitamin D larut dalam lemak

SUSU q Konsentrasi total mineral dalam susu kurang dari 1% q Garam mineral ada dalam larutan serum susu atau dalam senyawa kasein. q Garam mineral primer yang ada dalam susu antara lain adalah; q Kalsium q Natrium q Kalium q Magnesium

TERIMA KASIH IPTEK Pengolahan Susu

MILK COMPOSITION Solution - dissolve to the molecular level Lactose Minerals Suspension - Colloid, particles so small they will not settle out Proteins - Casein Emulsion - compounds that don't mix with water Butterfat

MILK Nature's most perfect food Nutritional value is greater than the sum of it's parts One of only two foods we eat whose sole purpose in nature is food (Honey is the other) High quality ingredients Protein – AA Content Fat Sugars Complete nutrition for the young animal

COMPOSITION OF MILK Water 87. 5% Lactose 4. 9% Protein Casein Lactalbumin Lactoglobulin 3. 2% 2. 9% 0. 52% 0. 20% Fat 3. 7% Minerals Calcium Phosphorus Chlorine 0. 72% 0. 11%

OTHER COMPOUNDS NORMALLY FOUND IN MILK Acids Citrate, Formate, Acetate, Lactate, Oxalate Enzymes Peroxidase, Catalase, Lipase, Phosphatase Gases Oxygen, Nitrogen, Carbon dioxide Vitamins A, C, D, B Complex

WATER Lactating cows require lots 1 lb. per lb. of milk produced Carrier for all other components Regulated by the lactose production Lactose pumped into the micelles causes osmotic pressure which draws water in

MILKFAT Complex blend of lipids Triglycerides 98% of lipids Mono and Diglycerides, FFA, Phospholipids and Cholesterol Fat and water don't mix Forms globules surrounded by protein Rise to top Provide the young with energy Content highly variable Species, breeds, stage of lactation Feed, fiber, temperature

MILKFAT SYNTHESIS Two Sources Blood (VLDL) Longchained FA Synthesis Short Chained – Acetate and Betahydroxy Butyrate Occurs in cytoplasm Small lipid droplets coalesce in cytoplasm

CHANGES IN FAT PERCENTAGE DURING A MILKING

FATTY ACID COMPOSITION Fatty Acid Percent C 4: 0 (Butyric) 11 C 6: 0 (Caproic) 5 C 8: 0 (Caprylic) 1 C 10: 0 (Capric) 3 C 12: 0 3 C 14: 0 10 C 16: 0 (Palmitic) 23 C 18: 0 (Steric) 10 C 18: 1 (Oleic) 29 C 18: 2 (Linoleic) 2 FA Triglyceride composition not random C 4 – 97% in 3 binding site

MILKFAT GLOBULES Size ranges from 0. 1 to 15 microns in diameter Covered by a thin membrane from secretory cells (Protein and Phospholipids) Helps prevent coalescence and flocculation Protects fat from enzymatic action Properties enable the production of butter, whipped cream and ice cream Homogenization Decreases diameter making them more stable in suspension

MILK PROTEINS Several types found in milk Casein – 76% Whey proteins – 18% beta lactoglobulin alpha lactalbumin Lactose synthesis Serum proteins Blood Serum albumin Enzymes, hormones, antibodies, growth factors, lactoferrin, NPN Major proteins are unique to milk Amino acids balanced for growth Manufactured from AA's

PROTEIN COMPOSITION OF MILK Protein Approx. % of skim milk protein Isoelectric point Molecular weight alpha-Casein 45 -55 4. 1 23, 000 kappa-Casein 8 -15 4. 1 19, 000 B-Casein 25 -35 4. 5 24, 000 gamma-Casein 3 -7 5. 8 -6. 0 30, 650 alpha-Lactalbumin 2 -5 5. 1 14, 437 B-Lactoglobulin 7 -12 5. 3 18, 000 Blood serum albumin 0. 7 -1. 3 4. 7 68, 000 Lactoferrin 0. 2 -0. 8 87, 000 Ig. G 1 1 -2 160, 000 Ig. G 2 0. 2 -0. 5 160, 000 Ig. M 0. 1 -0. 2 ~1, 000 Ig. A 0. 05 -0. 10 ~400, 000 Proteose peptone fraction 2 -6 Immunoglobulins 3. 3 -3. 7 4, 100 -200, 000

CASEIN Phosphoproteins – about 80% of all milk proteins Lack Disulfide bonds and has little secondary and tertiary structure Form a micelle (140 nm) - hydrophobic Calcium and phosphates stabilize structure Several forms Alpha - phosphorylated form S 1 and S 2 variants (39%) Beta - major (28%) Kappa - glycoprotein (10%) Stabilizes the micelle Gamma - fragments of beta (3%) Precipitated by p. H below 4. 6 – Low solubility – Clots in stomach Ultracentrifugation Ultrafiltration - reduce trucking costs of milk used for cheese. Rennin - cheese Cleaves Kappa casein

MILK FAT INVERSIONS Usually Holstein milk is 3. 7% F and 3. 1% P Fat inversion – 2. 9% F and 3. 0% P Low acetate production in rumen High grain low fiber diet Decrease acetate Increase propionate Indicator of acidosis

HIGH BUTTERFAT CONTENT Herd of Holsteins at >3. 8% F Good Thing? ? Dairy producer paid for increased fat High butterfat with average of lower milk production Indicator of unfulfilled milk production

LACTOSE Major carbohydrate in milk Disaccharide Glucose and galactose molecule Only present in the mammary gland Draws water into the alveoli Determines the quantity of milk produced

LACTOSE

LACTOSE SYNTHESIS Glucose Major precursor Can limit secretion 50% made from propionate Mammary gland uses 60 -85% 60 -70 of that is used to make lactose Lactose synthetase - Golgi Galactosyltranferase-bound Alpha lactalbumin-soluable regulatory lost in secretory vessicles Lactose non-permeable Water drawn in to vessicles

MINERAL AND VITAMIN CONTENT Minerals K CL Ca P Na S Mg Trace Minerals mg/ml 138 125 103 96 58 30 Vitamins A D E K B 1 B 2 ug/ml 30 0. 06 88 17 37 180 12 <0. 1 B 6 B 12 46 0. 42 C 1. 7

OTHER THINGS FOUND IN MILK Somatic cells Bacteria Sediment Disinfectants Antibiotics Pesticides Aromatic Compounds Excess Water Other Stuff

MILK PRECURSORS AND THEIR ORIGINS FOR THE SYNTHESIS OF MILK BY RUMINANTS

POUNDS OF RAW MILK REQUIRED TO MAKE 1 LB OF PRODUCT Product Milk Equivalence Butter 21. 91 Nonfat Dry milk 11. 58 American Cheese 9. 57 Evaporated Milk 2. 15

MILK - VOLUME WEIGHT MEASURES 1 gallon of milk = 8. 62 lbs 1 pint of milk = 1. 08 lbs 100 lbs of milk = 11. 6 gallons