Aplikasi Konsep Kimia Konfigurasi Elektron di Bidang Pangan

Sumber : The Periodic Table Chemistry - Free photo on Pixabay

Kalian yang pernah belajar Kimia Dasar di SMA pasti pernah denger konfigurasi elektron kan? Oke deh, bagi yang belum tahu apa itu konfigurasi elektron kukasih pemahaman dulu. Konfigurasi elektron merupakan cara penyusunan elektron dalam suatu atom (Sutresna, 2007). Dengan konfigurasi electron, kita dapat mengetahui letak golongan dan periode suatu unsur. Ternyata konfigurasi elektron ada keterkaitan dengan sifat-sifat zat termasuk makanan yang kita konsumsi loh. Berikut akan aku jelaskan apa sih hubungan konfigurasi elektron dengan sifat suatu zat lalu kegunaan mengetahui konfigurasi elektron di bidang pangan.

A. Hubungan Antara Konfigurasi Elektron Dengan Sifat Suatu Zat

Tabel sistem periodik yang terdiri dari periode dan golongan merupakan penemuan yang sangat berharga. Dengan penyusunan unsur dalam sistem periodik dapat menghubungkan semua informasi yang berguna dan dapat membantu kita mengamati variasi penting mengenai sifat-sifat yang ada di antara unsur-unsur yang ada. Dalam sistem periodik nomor periode menujukkan jumlah kulit (n) sedangkan nomor golongan menyatakan jumlah elektron valensi. Konfigurasi elektron merupakan urutan sub tingkatan energi yang diisi oleh elektron dalam sebuah atom. Konfigurasi elektron sangat erat kaitanya dengan sistem periodik unsur. Hal tersebut dikarenakan sifat-sifat unsur dalam sistem periodik ditentukan oleh jumlah elektron valensinya. Unsur-unsur yang memiliki elektron valensi sama, mempunyai sifat yang mirip dan diletakkan dalam satu golongan yang sama dalam tabel periodik unsur. Keteraturan sifat dalam sistem periodik tidak hanya terjadi dalam satu golongan tetapi juga dalam satu periodik.

B. Konsep Kimia Dalam Bidang Pangan

Ilmu kimia adalah ilmu yang mencangkup sejumlah aspek mengenai bahan-bahan kimia dan mempelajari reaksi-reaksi yang dihasilkan dari interaksi bahan-bahan kimia tersebut. Nah, bahan-bahan kimia beberapa di antaranya bermanfaat dan sangat penting misalnya di bidang pangan. Dalam bidang pangan diperlukan bahan-bahan kimia entah itu berbentuk atom, ion, molekul unsur maupun senyawa.

Contoh pengaplikasian ilmu kimia di bidang pangan adalah penggunaan zat aditif berupa pengawet makanan, pemanis buatan, pewarna makanan, pengemulsi, dan sebagainya. Dalam penggunaan zat-zat kimia yang tentunya memiliki sifat fisik maupun kimia yang berbeda dan dipengaruhi sifat penyusunnya maka ada beberapa hal yang harus diperhatikan agar produk pangan yang dihasilkan berkualitas baik dan aman. Untuk mengolah suatu bahan menjadi produk makanan yang aman dan bermutu harus memahami cara-cara pengolahan bahan, zat kimia apa yang harusnya dipakai, apa efek sampingnya bagi pengonsumsi, dan apa pengaruh zat kimia terhadap hasil produk pangan

Salah satu bahan kimia yang digunakan di bidang pangan adalah garam. Ada banyak macam garam yang masing-masing penyusun dan sifatnya berbeda. Pada kesempatan kali ini akan diberikan contoh perbedaan hasil produk pangan berdasarkan penggunaan garam dapur murni NaCl dan garam laut/tambak (NaCl dengan campuran CaCl2 dan MgCl2) dalam proses pengolahan pangan yakni penggaraman atau pengasinan ikan. Apakah ada perbedaan ikan asin yang dihasilkan antara pengasinan ikan menggunakan NaCl murni dengan pengasinan menggunakan garam laut/tambak (campuran NaCl, CaCl2, dan MgCl2)?

C. Mengenal Unsur Na, Ca, Mg dan Cl

Sebelum membahas apa itu NaCl, CaCl2, dan MgCl2 perlu kita ketahui unsur-unsur penyusunnya dan sifat-sifatnya berdasarkan letak masing-masing unsur di tabel sistem periodik (sesuai konfigurasi elektronnya).

1. Natrium (Na)

Natrium adalah salah satu unsur periode ketiga yang bernomor atom 11 dengan konfigurasi elektron [Ne] 3s1 dan termasuk golongan logam alkali. Dengan konfigurasi elektronnya Na bersifat reaktif. Strukturnya berbentuk kristal logam raksasa yang lebih renggang daripada Ca membuat titik didih dan titik lelehnya relatif rendah. Natrium merupakan reduktor kuat yang dapat mereduksi air.

2. Kalsium (Ca)

Kalsium adalah salah satu logam alkali tanah golongan IIA bernomor atom 20 dengan konfigurasi elektron [Ar] 4s2 yang memilliki jari-jari atom kecil dan muatan atom lebih besar sehingga berbentuk kristal yang lebih keras dari Na (logam alkali). Kalsium memiliki daya reduksi lebih kuat dari Na dan bereaksi cepat dengan air.

3. Magnesium (Mg)

Magnesium adalah salah satu logam alkali tanah golongan IIA bernomor atom 12. Dengan konfigurasi elektron [Ne] 3s2 maka magnesium memiliki energi ionisasi lebih tinggi dibanding alkali Na. Logam yang relatif lunak dan mampu menghantarkan panas dengan baik. Reaksinya terhadap air sangat lambat tetapi bereaksi cepat dengan halogen membentuk garam halida (MgCl2). Jika dibiarkan di udara warnanya yang putih keperakan akan menjadi kusam.

4. Klor (Cl)

Klor adalah unsur nonlogam periode ketiga bernomor atom 17 dengan konfigurasi elektron [Ne] 3s2 3p5 yang pada keadaan bebas berwujud gas diatomik (Cl2). Klorin merupakan oksidator terkuat dibandingkan Na dan unsur periode ketiga lainnya. Karena reaktivitasnya yang hebat, semua klorin dalam kerak bumi adalah dalam bentuk senyawa ion klorida (Cl-).

D. Perbedaan NaCl, CaCl2, dan MgCl2

Berdasarkan senyawa penyusunnya antara garam NaCl, CaCl2, dan MgCl2 memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda. Berikut beberapa perbedaan antara NaCl, CaCl2, dan MgCl2.

1. Garam NaCl (Monovalen)

Natrium klorida adalah senyawa ionik yang menyebabkan air laut terasa asin. Natrium Klorida (NaCl) berbentuk padatan putih, tidak berbau dan rapuh. Kristalnya mudah menjadi bubuk halus apabila dihancurkan senyawa ionik yang memiliki ikatan Na+ dan Cl- yang sangat kuat sehingga meleleh di suhu 800℃ dan mendidih di suhu tinggi sekitar 1.400℃.

NaCl cair bersifat elektrolit kuat yang dapat menghantarkan arus listrik. NaCl juga larut dalam air dan bersifat stabil tetapi dapat menghasilkan asam beracun seperti asam klorida dan dinatrium oksida bila dipanaskan dalam suhu tinggi. NaCl tidak terlalu bersifat higroskopis karena hanya menyerap uap air dari udara jika kelembapan di atas 76%.

2. Garam CaCl2 (Divalen)

Kalsium klorida (CaCl2) adalah senyawa ionik yang terdiri dari unsur kalsium (logam alkali tanah) dan klorin. Ia tidak berbau, tidak berwarna, tidak beracun dan berbentuk padat pada suhu kamar. Kalsium klorida banyak ditemukan di air laut serta dapat dibuat dari campuran antara larutan asam klorida dengan kalsium hidroksida. Kalsium klorida dapat berfungsi sebagai sumber ion kalsium dalam larutan. Dalam menekan titik beku, CaCl2 lebih baik daripada NaCl. Karena afinitasnya yang kuat terhadap kelembapan udara, sifat higroskopis CaCl2 sangat tinggi sehingga kemampuan menyerap air di lingkugan sangat baik.

3. Garam MgCl2 (Divalen)

Garam-garam ini adalah ion halida khas yang sangat larut dalam air. Bentuk kristal padat putih dan tak berwarna. Magnesium klorida hidrat dapat diekstraksi dari air asin atau air laut. Viskositasnya lebih tinggi dibanding NaCl serta memiliki titik didih 714℃.

E. Penggaraman Ikan Asin

Sumber : Salted Fish Of The Sea - Free photo on Pixabay

Istilah penggaraman atau yang lebih dikenal dengan pengasinan merupakan cara pengawetan ikan yang produk akhirnya biasa kita kenal sebagai ikan asin. Ikan asin yang baik tentunya memiliki daya simpan yang tinggi (awet) serta memiliki tingkat keasinan dan kekeringan yang sesuai dengan selera konsumen. Tubuh ikan mengandung 56%-80% air. Dalam pengasinan ikan digunakan garam yang dapat menghambat pembusukan dan mengurangi kadar air dalam sel mikroorganisme yang ada di ikan (agar bakteri plasmolisis). Garam yang bersifat elektrolit juga dapat mendenaturasi protein (enzim) sehingga menghambat autolisis ikan. Berdasarkan sifat dan karakteristik NaCl, CaCl2, dan MgCl2 ternyata ikan asin yang diasinkan dengan garam monovalen NaCl murni lebih bermutu dibandingkan dengan pengasinan menggunakan garam laut/tambak (NaCl yang tercampur dengan CaCl2 dan MgCl2).

Beberapa alasannya adalah MgCl2 yang banyak mengandung Mg2+ serta berkristal kasar dan tak beraturan lebih lambat dan sulit meresap ke daging ikan segar dibanding NaCl sehingga memungkinkan adanya proses pembusukan selama proses pengasinan. Akibatnya, timbul bercak-bercak merah sepanjang tulang punggung ikan dan muncul bau busuk. Ikan asin yang diasinkan dengan CaCl2 akan bersifat higroskopis sehingga tekstur ikan menjadi terlalu padat. Garam CaCl2 juga membuat ikan kaku, warnanya putih pucat dan mudah pecah. Garam divalen CaCl2 dan MgCl2 membuat rasa ikan sedikit pahit.

Proses penggaraman dapat dilakukan dengan metode perendaman yang nantinya garam kristal itu dilarutkan dengan air hingga terbentuk larutan garam pekat. Biasanya larutan akan dipanaskan dengan suhu tertentu. Semakin tinggi suhu larutan, maka viskositas larutan garam semakin kecil yang artinya mempermudah proses peresapan pada daging ikan. Dengan begitu, MgCl2 yang titik didihnya tinggi membuat ia susah mengurangi viskositasnya ketika MgCl2 dipanaskan sehingga proses penyerapannya tetap lambat.

Garam yang kristalnya lebih halus akan lebih cepat larut dan meresap ke dalam tubuh ikan. Hal ini berlaku pada NaCl yang kristal garamnya halus sehingga lebih mudah meresap. Rasa asin yang dihasilkan NaCl lebih enak dan gurih dibandingkan CaCl2 dan MgCl2. Selain itu, ikan asin yang diasinkan dengan garam NaCl murni memiliki daya awet yang tinggi karena NaCl lebih efektif menyerap air melalui osmosis (tidak terlalu higroskopis).

Simpulan

Berawal dari konfigurasi elektron kita dapat mengetahui elektron valensi suatu atom. Elektron valensi merupakan komponen penting dalam atom. Selanjutnya, kita dapat mengetahui letak periode dan golongan suatu unsur. Nah, dengan bantuan sistem periodik yang memuat periode dan golongan itulah kita dapat mengetahui sifat kimia dan sifat fisik unsur tersebut. Sifat-sifat tersebut menjadi landasan suatu bahan digunakan di bidang pangan entah itu dalam bentuk atom, ion, molekul unsur maupun molekul senyawa.

Dalam proses pembuatan ikan asin memerlukan garam untuk mengawetkan dan mengasinkan ikan. Dengan mengetahui konfigurasi elektron serta memahami sifat fisik dan kimia suatu garam, kita menjadi tahu jenis garam apa yang paling baik untuk mengasinkan ikan supaya tercipta ikan asin yang memiliki daya awet tinggi, renyah, dan rasa asin yang gurih. Selain itu, kita juga dapat menentukan perlakuan selanjutnya terhadap ikan misalnya metode penjemuran hingga pengemasan.

Dengan demikian, dalam penggaraman ikan diperlukan garam yang banyak mengandung garam monovalen Natrium Klorida (NaCl). Berdasarkan sifat yang dimiliki NaCl dan reaksinya saat penggaraman maka akan dihasilkan ikan asin yang bermutu tinggi.

Referensi

Djarijah, S. A. 1995. Ikan Asin. Yogyakarta : Kanisius.

Murniyati, A. S., Sunarman. 2000. Pendinginan Pembekuan dan Pengawetan Ikan. Yogyakarta : Kanisius.

Sudarmo,Unggul. 2013. Kimia Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Erlangga.

Sutresna, N. 2007. Cerdas Belajar Kimia untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Bandung: Grafindo Media Pratama