mineral - eLisa UGM

MINERAL
1 - Klasifikasi mineral
Mineral merupakan elemen anorganik, jumlahnya dalam tubuh kurang
lebih 4 %. Elemen an organik tersebut merupakan sisa pembakaran senyawa
organik yang disebut abu. Mineral dikelompokkan menjadi:
a. Mineral esensiel
Termasuk dalam kelompok mineral esensiel untuk makro elemen adalah
kalsium (Cu), magnesium (Mg), natrium (Na), kalium (K), fosfor (P),
khlorin (Cl) dan sulfur (S). untuk elemen kelumit atau mikro mineral
adalah mangan (Mn), zat besi (Fe), tembaga (Cu), iodium (I), seng (Zn),
flourin (F), vanadium (Va), kobalt (Co), molibdenum (Mo), selenium (Se),
kromium (Cr), timah putih (Sn), nikel (ni) dan silikat (Si).
b. Mineral kemungkinan esensiel
Termasuk dalam kelompok ini adalah arsen, barium, bromin, kadmium,
dan strontium.
c. Mineral non esensiel
Termasuk dalam kelompok ini adalah alumunium, antimon, bismut, boron,
germanium, aurum, timah hitam, air raksa, rubidium, perak, dan titanium.
d. Mineral yang berpotensi toksik
a) tembaga (Cu), molibdenum (Mo), selenium (Se)
b) arsen (As), cadmium
c) timah hitam (Pb) dan air raksa (Hg)
Kapan mineral disebut esensiel?
Ada dua pengertian kapan mineral disebut esensiel, yaitu apabila:
1. Defesiensi dari mineral tersebut mengakibatkan ketidaknormalan fungsi
fisiologis
2. a. Mineral terdapat dalam jaringan yang sehat pada makhluk hidup
b. Kadar mineral relatif constant
c. Kekurangan
mineral
tersebut
mengakibatkan
fisiologis maupun ketidaknormalan struktur
Universitas Gadjah Mada
gangguan
d. Penambahan
mineral
tersebut
dapat
mencegah
terjadinya
ketidaknormalan tersebut
e. Ketidaknormalan karena defisiensi selalu diikuti perubahan biokimiawi
f.
Perubahan biokimiawi dapat dicegah apabila defisiensi dapat dicegah
ataupun diobati
2 - Peranan Mineral dalam Kehidupan
Peranan mineral dalam kehidupan diketahui setelah adanya fakta bahwa
mineral tersebut ada di dalam jaringan. Misalnya tembaga yang terdapat dalam
bulu burung, dalam darah siput, vanadium dalam darah, iodium dalam kelenjar
tiroid, seng dalam abu sayuran. Selain itu juga adanya/timbulnya penyakit
defisiensi yang disebabkan karena kekurangan mineral misalnya penyakit
gondok karena kekurangan iodium, anemi karena kekurangan zat besi ataupun
tembaga.
Penemuan-penemuan mineral yang mempunyai arti penting dalam
kehidupan tersebut tidak terlepas dari pengembangan teknologi pada bidang
analisis kimia, sehingga mineral dalam jumlah yang sangat kecilpun dapat
dideteksi. Determinasi dengan spektrofotometer serapan atom maupun aktivasi
neutron sangat membantu peranan mineral dalam kehidupan.
Fungsi mineral
Mineral esensiel mempunyai fungsi (bisa salah satu atau seluruhnya) yaitu:
1. Sebagai penyusun kerangka tubuh
2. Mempertahankan, mengatur sifat fisik dari sistim koloid. Misalnya
viskositas, difusi, tekanan osmose
3. Mengatur keseimbangan asam-basa
4. Sebagai komponen enzim ataupun aktivator enzim
Mineral sebagai penyusun kerangka tubuh seperti tulang dan gigi
terutama dilakukan oleh kalsium d an fosfor. M ineral tersebut d alam j umlah n
ormal d apat memberikan kekuatan dan kekerasan pada kerangka tersebut.
Sistem koloid merupakan sistim dua fase, fase yang satu dalam bentuk partikel
terdispersi kedalam fase yanglain yang bertindak sebagai pelarut. Salah satu ciri
Universitas Gadjah Mada
dari sistem koloid yaitu dapat membuat gel. Contoh dalam organisme yaitu
protoplasma yang bersifat koloid. Protoplasma dapat membentuk gel melalui
kegiatan ion-ion, misalnya ion kalsium akan meningkatkan tegangan antar muka
lapisan partikel. Viskositas sistim koloid dipengaruhi oleh konsentrasi ion kalsium,
natrium dan kalium. Difusi suatu nutrien dari suatu kompartemen ke dalam
kompertemen yang lain tidak hanya ditentukan oleh ukuran partikel tetapi juga
diatur oleh mieral seperti pompa natrium-kalium.
Tekanan osmose yang diukur dari kecenderungan suatu pelarut (air)
untuk bergerak melalui m embran dari Iarutan yang encer ke dalam Iarutan yang
Iebih pekat. Tekanan osmose biasanya sebanding dengan berat molekul zat
yang larut. Elemen an organik yang berbentuk ion dengan berat molekul rendah
mempengaruhi tekanan osmose dengan mengatur pengaliran air dan zat yang
larut melalui dinding sel. Dengan demikian dengan adanya pengaturan
pengaliran air dan zat maka mineral sangat penting peranannya dalam proses
absorbsi nutrien dalam usus, konstraksi otot, impuls saraf maupun transportasi
dalam darah, cairan intra sel maupun ekstra sel. Untuk mempertahankan
kesehatan, proses yang terjadi dalam tubuh diatur pada pH dengan kisaran yang
sangat kecil. Pada manusia sehat, pH netral dengan harga 7,4 + 0,1 dengan
kisaran pH 7,0 - 7,8. keseimbangan asam basa dalam cairan tubuh harus
dipertahankan yang diatur oleh mineral bersama protein.
Berbagai mineral berperanan sebagai komponen dari enzim maupun
aktivator enzim. Dengan demikian mineral juga akan berfungsi dalam pengaturan
proses yang terjadi di dalam tubuh.
3 - Makro Mineral
Suatu mineral dikelompokkan sebagai makro mineral bila jumlahnya lebih dari
0,01 % berat tubuh.
1. Kalsium dan fosfor
Peranan kalsium dan fosfor saling berkaitan. Jumlah kalsium dan fosfor
sebanyak 70% dari total abu. 99 % kalsium dan 88 % fosfor terdapat dalam
tulang dan gigi. Komposisi mineral dalam tulang yaitu:
Ca3(PO4)2
Universitas Gadjah Mada
84 %
CaCO3
10%
Ca3 (sitrat)
2%
Mg3(P04)2
1%
MgCO3
1%
Na2HPO4
2%
Tulang merupakan jaringan pengikat yang dibentuk melalui dua proses
yang terpisah yaitu pembentukan matriks dan penempatan mineral dalam
matriks. Di dalam tulang terdapat sel yang mempunyai fungsi yang berbedabeda. Osteoblast mempunyai peranan dalam pembentukan tulang yaitu dengan
membentuk kolagen tempat mineral-mineral tersebut melekat. Osteocyte
berperanan dalam penyerapan kembali mineral dalam tulang. Tulang secara
terus menerus dibentuk dan dirombak secara simultan. Dengan demikian
metabolisme kalsium dalam tulang terjadi sepanjang hidup manusia.
Rangsangan yang menghasilkan kontraksi otot merupakan impuls listrik
yang diangkut oleh
serabut urat saraf yaitu dari
ujung
saraf ke tenunan
otot yang kemudian menyebabkan kontraksi karena lepasnya ion kalsium dari
tempat penyimpanannya dalam sel. Keluarnya kalsium akan menstimulir enzim
ATP ase dalam miosin sehingga terbentuk aktimiosin dan terjadi kontraksi.
Setelah terjadi pengendoran otot, ion kalsium dipompa kembali ke tempat
penyimpanannya dalam sel.
Peranan kalsium dalam pembekuan darah yaitu kalsium menstimulir
pembebasan tromboplastin dari darah. Tromboplastin mengkatalis perubahan
protrombin menjadi trombin.
Kalsium sebagai aktivator enzim yaitu pada aktivasi enzim lipase
pankreas pada proses pencernaan lemak. Selain itu juga pada enzim fosfatase
yang menghidrolisis glukosa 6-P menjadi glukosa dan fosfat. Enzim lain yang
diaktifkan oleh kalsium adalah kholin esterase, miosin ATP ase, suksinat
dehidrogenase.
Berbeda dengan kalsium, fosfor tidak berfungsi sebagai aktivator enzim
tetapi sebagai bagian dari enzim misalnya dalam enzim pepsin, xantin-oksidase.
2. Natrium, kalium, dan klorida
Natrium, kalium, dan klorida terdapat dalam cairan tubuh dan jaringan
Universitas Gadjah Mada
lunak. Natrium dan klorida lebih banyak terdapat dalam cairan ekstraseluler,
sedangkan kalium dalam cairan intraseluler.
a. Natrium
Kandungan natrium pada tubuh orang dewasa sehat lebih kurang 100 g.
Sebagian besar terdapat dalam cairan ekstraseluler (plasma, ruang antar
sel), yang lain terdapat dalam tulang. Ion natrium berfungsi mengatur
tekanan osmose, menjaga keseimbangan asam-basa dan berperanan
pada absorbs! karbohidrat terutama glukosa.
b. Kalium
Kandungan kalium lebih kurang sebanyak 250 g. Kalium lebih banyak
terdapat dalam cairan intraseluler. Komposisi kalium pada umumnya
konstan sehingga sering dipakai untuk menentukan bagian badan tanpa
Iemak (lean body mass). Secara invivo menggunakan K40. kalium
bersama natrium dan klorida berperanan dalam mengatur tekanan
osmose dan keseimbangan asam-basa. Walaupun mekanismenya belum
diketahui dengan jelas, kalium juga diperlukan untuk sintesis protein
maupun glikogen. Kalium juga diperlukan untuk aktivasi enzim kinase.
c. Klorida
Tubuh mengandung 100 g klorida. Nutrien ini terdapat dalam cairan
ekstraseluler, darah merah dan beberapa jaringan. Berperanan dalam
pengaturan tekanan osmose dan keseimbangan asam-basa.
d. Magnesium dan sulfur
Magnesium jumlahnya relatif kecil yaitu 20-25 g. Sebagian besar terdapat
dalam tulang. Yang lain terdapat dalam jaringan lunak dan cairan
ekstraseluier. Magnesium berperanan sebagai aktivator enzim misalnya
enzim yang tergolong dalam enzim kinase, mutase, ATP ase, kholin
esterase,
alkali
fosfatase,
enolase,
isositrat
dehidrogenase,
deoksiribonuklease. Magnesium juga merupakan komponen enzim
arginase. Magnesium dalam bentuk garam sering dipakai untuk
membantu
kelancaran
pencernaan
makanan.
Garam
magnesium
(MgSO4) mempunyai kelarutan yang rendah, Dalam jumlah besar dapat
Universitas Gadjah Mada
meningkatkan tekanan osmose sehingga air akan ditarik ke pencernaan
makanan, akibatnya mudah uang air karena sisa makanan menjadi lunak.
Garam magnesium tersebut berfungsi sebagai pencahar.
Sulfur pada umumnya terdapat sebagai komponen senyawa organik.
Misalnya asam amino sistin dan metionin, hormon (glutation, insulin),
vitamin biotin dan tiamin serta asam lipoat. Sulfur terdapat dalam jaringan
pengikat, kuku, rambut maupun kulit.
4 - Mikro Mineral
Mikro mineral esensiel yang dikenal pada pertengahan tahun 1950 baru
ada 7 buah unsur yaitu mangan, zat besi, tembaga, iodium, seng, kobalt, dan
molibdenum. Kemudian pada pertengahan tahun 1970 diketahui meningkat
menjadi 14 buah unsur yaitu flourida, selenium, kromium, vanadium, silikat, nikel,
dan timah putih. Mineral digolongkan sebagai mikro mineral bila jumlahnya
kurang dari 0,01 % berat tubuh.
1. Mangan
Mangan dalam tubuh orang dewasa sebanyak 12-20 mg. Sebagian besar
mangan terdapat daiam tulang dan sebagian kecil dalam hati, otot, dan
kulit. Pada mamalia, mineral ini sangat esensiel untuk reproduksi yang
normal. Mangan mempunyai peranan yang sangat penting dalam
metabolisme karbohidrat. Mangan mempunyai peranan pula dalam
mengkatalisis
reaksi
glukosamin
dengan
serin
pada
sintesis
mukopolisakarida
2. Zat besi
Zat besi dalam tubuh orang dewasa sebanyak 4-5 g. sebanyak 70 %
jumlah zat besi dalam tubuh terdapat dalam hemoglobin sedangkan yang
lain terdapat dalam hati, limfa, sumsum tulang belakang, dalam plasma
yang umumnya sebagai protein transferin dan sebagai komponen enzim
yang berperanan pada proses reaksi oksidasi reduksi di dalam sel.
Zat besi dalam hemoglobin terdapat dalam heme, yang dapat diperoleh
apabila hemoglobin dihidrolisis sehingga akan diperoleh protein globin
sebanyak 96 % dan senyawa heme sebanyak 4 %. Dalam setiap molekul
Universitas Gadjah Mada
hemoglobin terdapat 4 senyawa heme. Zat besi dalam otot terdapat
dalam mioglobin. Mioglobin mengandung 1 pigmen heme. Zat besi dalam
organ adalah feritin dan hemosiderin. Feritin merupakan kompleks
protein-besi yang bersifat larut, mengandung zat besi lebih dari 20 %.
Hemosiderin adalah kompleks protein-besi yang bersifat tidak larut,
mengandung zat besi lebih dari 35 %. Zat besi yang merupakan bagian
hemoglobin berperanan dalam proses respirasi yaitu mengikat oksigen
dari paru-paru, kemudian ditranspor ke seluruh sel-sel tubuh. Sebagai
komponen enzim yang berperanan pada reaksi oksidasi-redukasi dalam
sel (enzim sitokrom oksidase). Zat besi juga merupakan komponen dari
enzim katalase dan peroksidase, xantin dan aldehid oksidase serta
suksinat dehidrogenase.
3. Tembaga
Tembaga di dalam tubuh disimpan dalam hati, otak, sumsum tulang
belakang, limfa, jantung dan ginjal. Tembaga mempunyai peranan yang
sangat
penting
dalam
pembentukan
hemoglobin.
Tembaga
juga
berperanan pada sistim enzim oksidasi-reduksi dan ikut mempertahankan
integritas mielin pada serabut saraf, pembentukan tulang dan jaringan
pengikat, pembentukan pigmen melanin dalam kulit dan rambut.
4. Lodium
lodium di dalam tubuh sebagian besar terdapat dalam kelenjar tiroid yang
jumlahnya sebanyak 70-80%. Sebagian kecil terdapat dalam otot,
ovariam, mata. lodium merupakan komponen hormon tiroksin dan tri iodo
tironin. Mormon tiroksin berfungsi untuk mengatur berbagai metabolisme
seperti metabolisme vitamin, karbohidrat, lemak maupun protein.
5. Seng
Seng sebagian besar terdapat dalam jaringan seperti hati, otot, organ
kelamin laki-laki, tulang, jaringan epidermis dan darah.
Di dalam darah, sebanyak 75 % seng terdapat dalam eritrosit, 22 %
dalam serum dan 3 % dalam leukosit. Seng dapat dipakai untuk
pertumbuhan yang normal, pembentukan bulu pada unggas. Selain itu
Universitas Gadjah Mada
dapat dipakai untuk mencegah penyakit parakeratosis pada babi. Seng
merupakan komponen enzim karbonat an hidrase yang terutama terdapat
dalam sel darah merah dan sel parietal lambung. Seng juga merupakan
komponen enzim yang tergolong metaloenzim yaitu karboksipeptidase,
alkali fosfatase, berbagai enzim dehidrogenase (alkohol, malat, laktat,
glutamat). Seng juga berperanan sebagai kofaktor enzim arginase,
enolase, oksalasetat dekarboksilase. Beberapa kerja hormon juga
dipengaruhi oleh seng seperti insulin, glukagon, FSH dan LH.
6. Kobalt, molibdenum dan selenium
Kobalt
merupakan
komponen
vitamin
B12.
Diperlukan
untuk
mempertahankan aktivitas mikroflora dalam usus.
Molibdenum merupakan komponen enzim xantin oksidase. Enzim
tersebut mengkatalisis oksidasi senyawa purin. Sebagai contoh xantin
oleh aktivitas xantin oksidase dirubah menjadi asam urat.
Selenium merupakan kelumit mineral yang ikut berperanan dalam
pembentukan koenzim Q, bertindak sebagai anti oksidan yang tidak
spesifik, berpengaruh pada absorbsi dan retensi vitamin E dan trigliserida.
Enzim glutaton peroksidase mengandung 0,34 % selenium, juga terdapat
dalam enzim asam format dehidrogenas serta glisin reduktase.
7. Flourida, timah putih, vanadium
Flourida di dalam tubuh terdapat dalam tulang dan gigi.
Ion flourida
mempunyai kemampuan untuk mencegah penyakit gigi berlubang.
Flourida
di
dalam
gigi menggantikan kedudukan kalsium fosfat
maupun karbonat selarna pembentukan gigi.
Flourida ini di dalam gigi bersifat lebih tahan terhadap aktivitas bakteri
pembentuk asam dalam mulut.
Timah putih di dalam tubuh berperanan sebagai katalis untuk reaksi
oksidasi-reduksi.
Vanadium diketahui ikut berperanan dalam klasifikasi tulang dan gigi dan
dipakai untuk mencegah penyakit gigi berlubang. Vanadium dapat
menghambat sintesis kholesterol.
Universitas Gadjah Mada
8. Kromium, silikat, nikel
Kromium bervalensi tiga diketahui mempunyai peranan yang penting
dalam metabolisme karbohidrat, terutama pada metabolisme glukosa dan
kerja hormon insulin. Kromium tersebut merupakan komponen GIF
(glucose tolerance factor). GIF terdapat dalam yeast yang dipakai untuk
memproduksi bir yang mempertahankan metabolisme karbohidrat tetap
dalam keadaan normal.
Cr3+ bertindak sebagai kofaktor hormon insulin melalui pembentukan
kompleks dengan bagian membran, insulin dan kromium. Pada
sekelompok orang di masa umur pertengahan mempunyai kesuiitan untuk
melakukan metabolisme karbohidrat secara normal karena kekurangan
insulin. Untuk mengatsi hal tersebut dalam diit dapat ditambahkan
kromium karena diduga kromium dapat menggantikan insulin untuk
menurunkan kadar gula darah. Kromium juga diketahui berperanan dalam
metabolisme lemak dan protein.
Silikat yang banyak terkandung dalam abu sekam maupun bulu. Silikat
merupakan komponen mukopolisakarida. Mineral ini diperlukan untuk
pertumbuhan yang normal dan pembentukan kerangka.
Nikel dalam tubuh terdapat dalam jumlah yang sangat kecil. Percobaan
secara in vitro memberikan gambaran fungsi nikel yaitu mengaktifkan
beberapa enzim seperti arginase, tirosinase, asetil koenzim A sintetase,
deoksiribonuklease. Nikel juga mempertahankan kestabilan DNA dan
RNA dari pengaruh panas yang mengakibatkan denaturasi.
5 - Mineral dalam Bahan Pangan
Mineral dalam bahan pangan dapat berada dalam bentuk:
1. Terikat dengan senyawa organic
Contoh :
Hemoglobin
enzim
fitin
Universitas Gadjah Mada
2. Sebagai garam
Contoh:
NaCI
CaCO3
KIO3
3. Ion bebas
Contoh :
Na+;
Ca++;
CP
Mineral yang terdapat dalam bahan pangan dapat berasal dari:
a. Alami ada di dalam bahan pangan. Untuk pangan nabati berasal dari
tanah, air ataupun pupuk, sedangkan untuk pangan hewani dapat bersal
dari pakan ataupun minumnya
b. Mineral yang sengaja ditambahkan dalam bahan. Penambahan tersebut
karena program fortifikasi maupun karena proses. Sebagai contoh
fortifikasi iodium dalam garam, penambahan garam kalsium dalam
pembuatan tahu.
c. Kontaminan,
dipakai
yaitu
yang
berasal
dari
air,
udara,
alat-alat yang
untuk pengolahan, pupuk, bahan kimia untuk memberantas
hama dan penyakit, bahan pengepak maupun zat radio aktif.
Bahan pangan umumnya dikelompokkan menjadi lima, yaitu:
a. Susu dan hasil olahannya
b. Kelompok daging
c. Kelompok sayuran dan buah-buahan
d. Kelompok bijian
e. Makanan lain
Susu merupakan makanan sumber kalsium, fosfor, protein, riboflavin,
vitamin A, vitamin B12. Beberapa produk susu difortifikasi dengan vitamin D.
Adanya vitamin D tersebut akan membantu absorbs! dan penggunaan kalsium.
Universitas Gadjah Mada
Susu kandungan tembaga, zat besi dan vitamin C rendah, sehingga susu formula
bayi, untuk ibu hamil dan menyusui difortifikasi dengan zat besi. Untuk memenuhi
kebutuhan kalsium, dianjurkan untuk mengkonsumsi susu sebanyak 240 ml
setiap hari. Termasuk dalam kelompok daging adalah pangan hewani dan nabati
seperti daging sapi, babi, unggas, ikan dan hasil laut, telur, organ, untuk pangan
nabati adalah kelompok sumber protein yang terdiri atas kacangan. Pada
kelompok daging dari pangan hewani yaitu daging sapi, ayam, babi maupun i kan
m erupakan s umber z at b esi yang s angat b aik. Z at b esi d alam k elompok
daging terdiri atas zat besi heme dan zat besi non heme. Zat besi heme adalah
zat besi yang terikat pada forfirin senyawa heme. Absorbs! zat besi heme tidak
dipengaruhi oleh senyawa lain yang terdapat dalam diit karena zat besi heme
diabsorbsi sebagai senyawa heme. Mineral kalsium dan fosfor dalam kelompok
daging babi cukup besar jumlahnya.
Kelompok sayuran dan buah-buahan merupakan sumber vitamin dan
mineral yang potensial dan seringkali disebut sebagai "protective foods". Vitamin
golongan B selain vitamin B12 banyak terdapat dalam kelompok ini. Beberapa
sayuran hijau merupakan sumber mineral Fe, magnesium, seng. Zat besi dalam
sayuran merupakan zat besi non heme yang absorbsinya dipengaruhi oleh
senyawa lain dalam diit. Dengan demikian walaupun kandungan zat besinya
cukup tinggi tetapi kualitasnya lebih rendah dari kelompok daging.
Kelompok bijian merupakan sumber karbohidrat, vitamin terutama tiamin,
ribiflavin, niasin, piridoksin dan asam folat. Mineral yang terkandung dalam
kelompok ini adalah zat besi, magnesium, kalium dan seng.
Makanan lain umumnya kaya energi terutama dari lemak dan pati tetapi
kandungan nutrien esensiel yang lain sangat rendah.
Universitas Gadjah Mada