Vitamin dan Mineral

Vitamin dan Mineral
Umar Santoso
FTP UGM
Vitamin









Pengertian
Penggolongan
Struktur
Kebutuhan
Sumber
Faktor-faktor yang mempengaruhi kehilangan
selama pengolahan / penyimpanan
Definisi Istilah: Enrichments, Fortifikasi,
Suplementasi
Prediksi/ Optimasi ketahanan vitamin
Sifat kimia vitamin dan mineral
Kebutuhan Zat Gizi Esensial
(Food & Nutr.Board)


Status Kebutuhan dietary dirangkum
dalam Recommended Daily Allowances
(RDA) – FNB – National Academy of
Sciences – National Research Council.
RDA dirancang untuk memenuhi batas
kecukupan di atas rata-rata kebutuhan
fisiologis untuk melingkupi beragam
penduduk.
Tabel 1. Kebutuhan Zat-zat
Gizi Esensial
(Food & Nutr.Board)
Tabel 1.
Unit
Rata-rata Dietary Allowances untuk
orang normal, sehat, 23-50 th.
Kcal
2350
Protein
g
51
Vit A
IU
4500
Vit E
IU
14
As. Askorbat (Vit. C)
mg
45
Folacin
mg
400
Niacin
mg equiv.
16
Riboflavin (B2)
mg
1,4
Thiamin (B1)
mg
1,2
Vit B 6
mg
2,0
Vit B.12
mg
3,0
Ca
mg
800
P
mg
800
Iodine
mg
115
Fe
mg
14
Mg
mg
325
Zn
mg
15
Co (Copper)
mg
2
K (Potasium)
mg
2,5
Asam Pantotenat
mg
5-10
Zat Gizi
A
A: Zat gizi
dengan
RDA
B
Kalori
Tabel 2
-------------------------------------------------------Vitamin
Source
--------------------------------------------------------------------------------------------------
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
A (Retinol)
B1(Thiamin)
C
D (Calciferol)
B2 (Riboflavin)
E (Tocopherol)
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
Vitamin
12 (Cyanocobalamin)
K (Phylloquinone)
B5 (Pantothenic acid)
B7 (Biotin)
B6 (Pyridoxine)
B3 (Niacin)
B9 (Folic acid)
Cod liver oil
Rice bran
Lemons
Cod liver oil
Eggs
Wheat germ oil,
Cosmetic and Liver
Liver
Alfalfa
Liver
Liver
Rice bran
Liver
Liver
Penambahan zat gizi pada makanan
diperbolehkan dlm keadaan
1. Apabila intake zat gizi ada di bawah
tingkat yg dikehendaki dalam diet
orang-orang dlm jml significant.
2. Apabila pangan yg digunakan untuk
menyuplai zat gizi nampaknya akan
dikonsumsi dlm jumlah yg
memberikan andil secara significant
thd diet populasi yg memerlukan.
3. Apabila penambahan zat gizi cenderung
tidak akan menciptakan zat-zat gizi
esensial yg tak seimbang.
4. Apabila zat gizi yg ditambahkan stabil di
bawah kondisi penyimpanan dan
penggunaan.
5. Apabila zat gizi secara fisiologis tersedia
(available) bagi yg men-konsumsi.
6. Apabila ada jaminan yang reasonable
thd intake yg berlebihan sampai suatu
tingkat yang membayakan (toxicity).
Definisi berbagai istilah yg
berkaitan



Restorasi (Restoration): penambahan untuk
menyimpan kembali kandungan zat-zat gizi
aslinya.
Fortifikasi (Fortification): Penamhahan zat-zat
gizi dlm jumlah cukup significant untuk
menjadikan pangan unggul sbg sumber zatzat gizi yg ditambahkan.
Pen-kayaan (Enrichment): Penambahan
sejumlah spesifik zat-zat gizi tertentu sesuai
dengan standard identitas sebagaimana
didefinisikan oleh FDA – USA.
Penyebab kehilangan vitamin dan
mineral


Selama pengolahan dan penyimpanan
kemungkinan bahan pengan mengalami
kehilangan vitamin dan mineral.
Kemungkinan lain:



Umumnya, hrs diusahakan:



Availability zat gizi meningkat, atau
Zat-zat antigizi akan ter-inaktivasi.
Kehilangan zat gizi diminimalkan.
Safety produknya dimaksimalkan.
Perlu diingat, ada faktor pra-proses yg
mempengaruhi kandungan zat gizi.
A. Genetik dan Tingkat ketuaan
(Maturity)
Tabel 3. Tingkat ketuaan
dan kand. Vit. C Tomat

Tomat,
kandungan
Vit.C
maksimum
pada waktu
immature.
Minggu
Warna
As.Askorbat
(mg%)
2
Hijau
10,7
3
Hijau
7,6
4
HijauKuning
10.,9
5
KuningHijau
20,7
6
Merah
14,6
7
Merah
10,1
B. Variabel pra-pengolahan
lain


Sejarah bahan pangan dari pemanenan atau
penyembelihan sampai waktu pengolahan
mempengaruhi variasi nilai gizinya.
Beberapa vitamin merupkan co-factor enzim
atau mungkin bisa mengalami degradasi oleh
enzim-enzim endogenous, khususnya yg
dibebaskan setelah kematian tanaman/
hewan maka penanganan pasca panen atau –
postmortem dapat mempengaruhi nilai gizi.
C. Trimming


Pada waktu dilakukan trimming
(penghilangan bagian-bagian yang tdk
diperlukan) dan juga pengecilan ukuran,
jaringan tanaman kemungkinan akan
kehilangan vitamin dan mineral.
Kehilangan kandungan zat gizi tersebut lebih
banyak pada bdd dari pada jika yang
digunakan adalah seluruh bagian tanaman





Kulit dan kulit luar buah dan sayuran
umumnya dibuang.
Kandungan as.askorbat apel lebih banyak pada
bagian dekat kulit dari pada bagian daging.
Kand. Vit. C bagian “hati” (core) nanas lebih
tinggi dari pada bagian dagingnya.
Pada wortel, kandungan Niacin lebih tinggi
pada lapisan epidermal dari pada daging
tengahnya.
Dapat diduga, demikian halnya pada
komoditas-komoditas lain.

Apabila pengupasan (peeling) dilakukan
dengan cara menggunakan larutan alkali
(NaOH) kemungkinan kehilangan vitamin
pada bagian daging dekat kulit
D. Penggilingan



Penggilingan serealia (beras dll)
termasuk proses trimming.
Ini kemungkinan terjadi kehilangan zat
gizi.
Pada waktu penggilingan beras 
kehilangan vitamin B.
E. Leaching dan blanching



Pada waktu pencucian kemungkinan terjadi
leaching  kehilangan vitamin (- water
soluble) dan mineral.
Perlakuan-perlakuan lain: blanching, flume
conveying, pendinginan, dan pemasakan
(cooking).
Faktor-faktor yg mempengaruhi:





pH
Suhu
Rasio air/bahan
Ratio permukaan/ volume
Tk ketuaan.



Dalam pencucian dan perebusan
kemungkinan terjadi penambahan Ca
jika air yg digunakan sadah.
Dari macam-macam perlakuan tsb,
Blanching merupakan suatu tahap yg
paling penting dalam kehilangan zat
gizi.
Tergantung cara blanching



Steam (lebih sedikit kehilangan)
Hot Water blanching
Microwave cooking paling sedikit
kehilangan.
Tabel. Kandungan Vitamin dan Dsitrbusinya
dalam Broccoli yg dimasak
Metode masak
Kandungan Vitamin
(%)*
Kandungan Vitamin
(%)*
Bagian Solid
Bagian Liquid
C
B1
B2
C
B1
B2
Microwave
64
76
71
23
31
31
Pressure (Steam)
72
90
94
6
8
8
Boiling
60
75
69
25
33
33
*Expressed as a percent of
brocccoli’s original vitamin ciontent
F. Processing Chemicals



Bahan-bahan oxidizing agents umumnya
destructive thd vit. A, C dan E.
SO2 digunakan untuk mencegah
browning, kemungkinan dapat merusak
vitamin B1.
Demikian juga penggunaan ethylene
atau propylene oxide.
G. Reaksi deteriorasi

Reaksi-reaksi yang menjurus ke
kerusakan bahan pangan selama
penyimpanan, mis.oksidasi lipida 
peroksida-peroksida, dan senyawasenyawa carbonil.
OPTIMISASI RETENSI VITAMIN



Dengan pengolahan dan penyimpanan
cenderung zat-zat gizinya menurun.
Usahanya adalah penurunan tsb
minimal.
Pendekatan untuk optimisasi ketahanan
zat-zat gizi tergantung tipe makanan
dan tipe proses pengolahannya.
Pengolahan HTST
(High-Temperature, Short –Time)

Pengolahan HTST (High-Temperature,
Short –Time)

Prediksi kehilangan vitamin selama
penyimpanan
Pengolahan HTST
(High-Temperature, Short –Time)

Perkembangan terkini tentang pengolahan
pangan adalah HTST digabung dengan
aseptic canning.



Tujuan pengolahan panas adalah mengurangi
populasi mikrobia produk sampai titik
keamanan dan umur simpan yang
reasonable.
Sterilisasi komersial , HTST disukai.
Energi aktivasi Arrhenius untuk inaktivasi
spora adalah lebih tinggi dibanding energi
aktivasi untuk destruksi vitamin.
-k1t
1) Inaktivasi Spora, N/No = e
No = Jumlah spora mula-mula
N = Jumlah spora waktu ke t
k1 = Konstanta laju reaksi orde satu untuk
inaktivasi spora.
-k2t
2) Destruksi vitamin, V/Vo = e
Vo = Konsentrasi vitamin mula-mula
V = Konsentrasi vitamin waktu ke t
k2 = Konstanta laju reaksi destruksi
vitamin
Keterangan



WAKTU untuk menyempurnakan proses
sterilisasi komersial ditentukan oleh tingkat
keamanan yang diinginkan.
Pada asam rendah, makanan kalengan
komersial tingkat keamanannya biasanya (scr
konvensional) ditentukan sebagai
pengurangan sekitar 10-12 populasi awal spora
Clostridium botulinum.
Mikroorganisme lain, dan pada tingkat
probabiliti lain juga dapat digunakan.
WAKTU untuk menyempurnakan proses
sterilisasi:
a. Memilih N/N0 untuk organisme spesifik.
b. Mendapatkan k1 dan k2 sebagai fungsi waktu (T).
Ini dpt diperoleh dengan menentukan energi aktivasi
untuk reaksi spesifik menggunakan persm Arrhenius:
-Ea1/RT
K1 = A1 e
-Ea2/RT
K2 = A2 e
-Ea1/RT
K1 = A1 e
-Ea2/RT
K2 = A2 e
Keter.:
• A1 dan A2 adalah konstanta frequensi tubrukan
• Ea1 dan Ea2 adalah energi aktivasi dalam kcal/mole.
• R adalah kandungan gas
• T adalah suhu absolut.
Secara ekperimental, nilai-nilai tersebut
biasanya ditentukan dengan mempelajari
kinetika reaksi pada kisaran suhu tertentu, dan
membuat plot ln k vs 1/T, slope-nya akan sama
dengan –Ea/R.
c. Menyelesaikan kedua laju persamaan secara
simultan. Karena itu WAKTU untuk proses
sterilisasi (tc)

tc = (ln N0/N)k1-1
= (ln N0/N)
Dan,
(A1-1
-Ea1/RT
(e
)
ln (V/V0) = k2k1-1 (ln N/N0), etc.



Karena itu, retensi vitamin (V/V0) dapat
ditentukan untuk tiap proses sebagi fungsi T
jika konstanta-konstanta lain diketahui.
Karena aktivasi energi untuk inaktivasi spora lebih
besar daripada aktivasi energi untuk destruksi vitamin,
maka konstanta laju untuk inaktivasi spora meningkat
lebih cepat sejalan suhu yg meningkat dari pada
destruksi vitamin.
Dg dmk, suhu dapat diperoleh di mana laju
keseluruhan Inaktivasi spora tinggi dibanding laju
untuk destruksi vitamin, sehingga proses dapat
disempurnakan dengan kehilangan vitamin minimal.
Contoh: Inaktivasi Thiamine dan spora Bacillus
stearothermophilus

Untuk thiamine



K2 = 0.014/min pada suhu 102°C.
Ea2 = 22 kcal/mole
Untuk B. stearothermophilus :


K1 = 0.07/min pada suhu 125°C
Ea1 = 69kcal/ mole.
 Table .
Tabel. Kehilangan thiamine
Sterility level N/N0 = 10-10
Suhu (°C)
Waktu untuk % Kehilangan
Sterilitas (min)
Thiamine
100
110
527
47
99.99
75
120
130
140
4.7
0.52
0.067
6
2
1
150
0.009
Sekitar 0
Tabel. Kehilangan thiamine
Sterility level N/N0 = 10-16
Suhu (°C)
Waktu untuk % Kehilangan
Sterilitas (min)
Thiamine
100
110
843
75
99.99
89
120
130
140
7.6
0.85
0.11
27
10
3
150
0.015
1
Dengan demikian:
HTST
Kehilangan
Vitamin minimal
Mineral



Pada Tabel 1 ditunjukkan ada 8 mineral yg
ditetapkan atau di-ancar-ancar-kan dengan
RDA dan beberapa yang lain (Mn, Mo, Ni, Se,
Si, Na, Sn) yg dibutuhkan oleh manusia tetapi
tdk ada ketentuan RDA.
Berbeda dg vitamin, kandungan mineral dalam
pangan bisa sangat bervariasi, tergantung
faktor-faktor lingkungan seperti komposisi
kimia tanah atau sifat pakan hewan.
Kehilangan selama pengolahan/ penyimpanan
karena kerusakan akibat reaksi kimia relatif tdk
banyak, melainkan karena perlakuan fisik, atau
kombinasi dengan senyawa lain sehingga
menjadi scr biologis tdk available.




Mekanisme utama kehilangan mineral
adl melalui leaching, dan trimming.
Misalnya, kehilangan meneral pada
penggilingan serealia.
Interaksi dengan komponen lain juga
penting. Ini bisa positif bisa negatif.
Anion polivalen, mis. oxalat dan fitat
(phytate), dapat membentuk garam
dengan kation logam divalen dan ini tdk
larut shg menjadi tdk dapat diserap
dalam saluran pencernaan.





Availability zat besi tdk hanya tergantung pada
sifat garam dan ligand-nya tetapi jg
dipengaruhi oleh oxidative state-nya.
Contoh : zat besi dalam kuning telur.
Relative biological value (RBV, Ferro sulfat =
100) kuning telur mentah adalah 29,
sedangkan yang dimasak (cooked) adalah 32,
dan pada yang di-spray-dried adalah 20.
Availability yang rendah ini kemungkinan krn
pengikatan zat besi dengan protein kuning
telur, dan dpt ditingkatkan mjd 100 dengan
perlakuan reducing agents, spt asam askorbat
atau cysteine.
Dengan dmk, availability mineral dipengerahi
oleh cara pengolahannya.