< PreviousKimia Pangan 339CH3CH3CH3CH3CH2OHCH3 CH3CH3CH3CH3CH2OHCH3 Gambar 8.17. Rumus struktur Vitamin D2 dan D3 Vitamin D2 memiliki aktivitas penuh bagi manusia yang berasal dari iradiasi ergosterol yang terdapat dalam hampir semua tanaman, terutama sel khamir. Vitamin D3 mempunyai aktivitas penuh bagi hewan dan manusia. Bentuk-bentuk vitamin D yang lain adalah D4, D5, D6, dan D7. Perbedaan masing-masing vitamin D tersebut kurang penting karena aktivitasnya kecil. Prekursor vitamin D2 adalah ergosterol, sedangkan vitamin D3 adalah 7-dehidrokolesterol. Prekursor-prekursor atau provitamin-provitamin tersebut dapat dikonversi masing-masing menjadi vitamin D2 dan D3 melalui iradiasi dengan sinar ultraviolet. Selain kedua prekursor di atas, ada beberapa sterol lain yang dapat memperoleh aktivitas vitamin D ketika diiradiasi. Provitamin-provitamin itu dapat dikonversi menjadi vitamin D dalam kulit manusia melalui kontak dengan sinar matahari. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin D Vitamin D2 ada dalam jumlah yang kecil dalam minyak hati ikan; sementara vitamin D3 tersebar luas dalam produk-produk hewani dengan jumlah terbanyak terkandung dalam minyak hati ikan, sedangkan jumlah lebih kecil ada dalam telur, susu, mentega, dan keju. Satuan aktivitas untuk vitamin D adalah IU yang sama dengan aktivitas 1 mg preparat standar yang dikeluarkan WHO. Satu IU juga sama dengan aktivitas 0,025 µg kristal murni vitamin D2 atau D3. Kebutuhan manusia sebesar 400 – 500 IU tetapi meningkat hingga 1000 IU selama hamil dan menyusui. Orang dewasa yang secara teratur terkena sinar matahari mungkin mempunyai persediaan vitamin D yang cukup. Kelebihan asupan vitamin ini menyebabkan toksik. Menurut Stipanuk (2000), sintesis vitamin D dalam kulit sebagai akibat terkena sinar matahari merupakan sumber vitamin D terpenting. Suplemen vitamin D atau asupan makanan yang difortifikasi vitamin D bermanfaat bagi individu yang terkena sinar matahari terbatas atau orang dewasa lainnya yang memiliki kemampuan terbatas dalam mensintesis vitamin D. Kimia Pangan 340Karena sangat sedikit makanan sebagai sumber vitamin D yang baik, manusia memiliki kemungkinan yang lebih besar kekurangan vitamin D dibandingkan kekurangan vitamin yang lain. Pengayaan (enrichment) beberapa makanan dengan vitamin D telah membantu secara signifikan untuk memberantas rahitis, suatu jenis penyakit kekurangan vitamin D. Margarin dan susu adalah makanan yang biasanya digunakan sebagai pembawa untuk vitamin D yang ditambahkan. Fungsi utama vitamin D dalam memelihara skeleton yang sehat adalah mempertahankan konsentrasi kalsium dan fosfor dalam serum dalam kisaran normalnya. Defisiensi vitamin D terjadi jika absorpsi kalsium dalam usus yang biasanya 30% sampai 50% menurun menjadi tidak lebih dari 15%. Penurunan ini mengakibatkan kerusakan matriks mineral dalam tulang karena kalsium dan fosfor diserap untuk menutupi kekurangan tadi. Akibatnya akan terjadi rakhitis pada anak-anak dan osteomalacia pada orang dewasa. Gambar 8.18 di bawah ini memperlihatkan pasien yang terkena rakhitis tersebut. Gambar 8.18 Penderita rakhitis c. Sifat Fisikokimia Dalam keadaan murni, semua vitamin D merupakan kristal putih, tidak berbau, larut dalam lemak atau minyak dan pelarut organik seperti eter, heksana, kloroform, aseton, alkohol, serta tidak larut dalam air. Vitamin D sensitif terhadap faktor-faktor yang sama dengan vitamin A, tetapi mempunyai tingkat kestabilan yang lebih baik. Vitamin D2 lebih labil dibandingkan D3 karena ikatan rangkapnya lebih banyak. Kestabilan vitamin ini dipengaruhi oleh jenis zat pelarut yang digunakan. Untuk menjaga kestabilan vitamin D dalam bahan pangan dapat dilakukan dengan menambahkan antioksidan pada minyak atau lemak, dihindari kontak dengan udara, asam, dan trace mineral seperti Cu dan Fe karena dapat bertindak sebagai prooksidan. Kimia Pangan 341d. Pengaruh Pengolahan Vitamin D sangat stabil, sedikit atau tidak ada kehilangan dalam pengolahan dan penyimpanan. Vitamin D dalam susu tidak dipengaruhi pasteurisasi, perebusan, atau sterilisasi (Hartman dan Dryden, 1965). Penyimpanan beku susu atau mentega juga memiliki sedikit atau tidak berefek pada jumlah vitamin D, dan hasil yang diperoleh sama selama penyimpanan susu kering. Potensi vitamin D susu dapat ditingkatkan melalui beberapa cara: pemberian pakan sapi yang tinggi vitamin D seperti khamir yang diiradiasi, iradiasi susu, dan penambahan konsentrat vitamin D. Metode terakhir sekarang hanya digunakan sebagai prosedur biasa. Praktek iradiasi susu untuk meningkatkan potensi vitamin D telah dihentikan, karena pengaruh buruk iradiasi pada komponen susu yang lain. Vitamin D ditambahkan pada susu untuk memberikan konsentrasi sebesar 400 IU per quart (0.9463 liter). Penambahan vitamin D pada margarin ada pada level 550 IU per 100 gram. Pada saat ini hampir semua susu diperkaya dengan vitamin D dengan cara penambahan kristal vitamin D secara langsung. Susu secara alami miskin vitamin D, tetapi merupakan media yang cocok untuk fortifikasi karena mengandung kalsium dan fosfor. Bahan pangan lain yang difortifikasi dengan vitamin D adalah produk biji-bijian dan margarin, berbagai jenis breakfast cereal, serta makanan bayi. 3. Vitamin E a. Klasifikasi dan Struktur Vitamin E adalah istilah untuk semua tokoferol, tokotrienol, dan turunannya yang secara kualitatif memperlihatkan aktivitas dari RRR-α-tokoferol (Gambar 8.19). Istilah tokoferol adalah deskripsi umum untuk semua mono-, di-, dan trimetil tokoferol dan tokotrienol. Posisi metil Struktur Tokoferol Struktur Tokotrienol 5,7,8 α - Tokoferol (α-T) α-Tokotrienol ( α-T-3 ) 5,8 β - Tokoferol (β-T) β-Tokotrienol ( β-T-3 ) 7,8 γ - Tokoferol (γ-T) γ-Tokotrienol ( γ-T-3 ) 8 δ - Tokoferol (δ-T) δ -Tokotrienol ( δ-T-3) CCCCCCOCCH2CH23CH3CH3CH3OH5CH312546789101112587679102348CH3Struktur Tocopherol Kimia Pangan 34212567CH3CH3CH389101112587679OCH2CH23OH5CH3348CH3Struktur Tocotrienrol OCH2CH2CH3CH3CH3CH2OH535CH3CH3CH3H678910432CH31246789101112H3CH 2R, 4’R, 8’R- α- Tocopherol Gambar 8.19. Rumus struktur vitamin E. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin E Sumber vitamin E alami yang paling baik adalah minyak nabati, terutama minyak dari lembaga (germ) gandum. Salada dan alfalfa mengandung vitamin E cukup banyak; jeruk, pisang, dan minyak kacang tanah hanya sedikit; sedangkan minyak zaitun tidak mengandung vitamin E. Jaringan hewan hanya mengandung sedikit vitamin E. Jumlah yang paling besar terdapat dalam hati (kuda dan sapi, tetapi tidak banyak dalam tikus), sejumlah kecil terdapat dalam otot, hati, ginjal, plasenta, susu, dan telur. Minyak hati ikan yang kaya akan vitamin A dan D, sangat sedikit mengandung vitamin E. Kebutuhan dan makanan yang mengandung vitamin E didefinisikan dalam istilah α-tokoferol ekivalen (α-TE). Untuk memperoleh 1 mg α-TE, seseorang harus mengkonsumsi 1 mg RRR- α-tokoferol, 1,35 mg all-rac- α-tokoferol, 1,49 mg all-rac- α-tokoferil asetat, atau 10 mg RRR- -tokoferol. Satuan sebelumnya yang digunakan adalah International Unit (IU), yang besarnya adalah: 1 mg α-TE = 1,49 IU Kebutuhan vitamin E juga tidak sama untuk setiap golongan umur, jenis kelamin, dan kondisi. Kebutuhan tertinggi adalah bagi golongan ibu menyusui. Keadaan defisiensi vitamin E pada manusia. masih belum diketahui. Pada tikus yang dihilangkan vitamin E-nya, yang jantan menjadi steril dan betina yang sedang hamil tidak dapat melahirkan karena kekurangan vitamin ini akan mengakibatkan kematian dan reabsorpsi embrio dalam uterus. Kesuburan tikus betina tidak dihilangkan, ketika diberikan vitamin E yang cukup, mereka dapat Kimia Pangan 343melahirkan normal. Anak-anak tikus (dan hewan lain) setelah beberapa bulan diberikan diet yang kurang vitamin E, tidak tumbuh normal, lemah, dan terjadi degenerasi (kemunduran) pada jaringan skeletal (muscular dystrophy), juga luka ditemukan pada jaringan hati (Bogert, 1960). c. Sifat Fisikokimia Tokoferol dan tokotrienol berwarna kuning sampai kuning pucat, berbentuk minyak kental, larut dalam alkohol, lemak, dan pelarut lemak, tetapi tidak larut dalam air. Tokoferol dan tokotrienol stabil terhadap asam, panas, dan alkali, tetapi dapat dirusak oleh oksigen dan proses oksidasi dapat dipercepat jika terkena cahaya, panas, alkali, dan adanya logam seperti Cu2+ dan Fe3+. Tanpa adanya oksigen, vitamin E stabil terhadap panas pada suhu di atas 200 oC, serta tidak terpengaruh oleh asam sulfat dan asam klorida pada suhu di atas 100 oC. d. Pengaruh Pengolahan Kehilangan tokoferol selama proses pengolahan bahan pangan sebagian besar disebabkan karena oksidasi karena tokoferol merupakan antioksidan sehingga mudah teroksidasi. Distribusi tokoferol di seluruh biji tidak seragam, dan tepung dengan derajat ekstraksi berbeda dapat memiliki jumlah tokoferol berbeda pula. Hal ini ditunjukkan oleh Menger (1957) dalam suatu studi tentang tepung terigu (Tabel 8.12). Tabel 8.12. Kandungan Tokoferol Gandum dan Produk-Produk Gilingnya Produk Abu (%) Tokoferol Mg/100 G (Db) Gandum utuh 2,05 5,04 Tepung 1 (halus)1,68 5,90 Tepung 2 1,14 4,27 Tepung 3 0,84 3,48 Tepung 4 0,59 2,55 Tepung 5 0,47 2,35 Tepung 6 (kasar)0,48 2,13 Endosperma (germ) 4,10 25,0 Sumber: Menger, 1957 Pada proses pemasakan yang normal dilaporkan tidak ada kehilangan vitamin E. Walaupun kehilangan vitamin E pada minyak yang digunakan untuk menggoreng irisan kentang hanya 11%, tetapi kehilangan yang besar dapat dialami pada minyak yang melekat pada produk hasil gorengan selama penyimpanan. Hanya setelah dua minggu penyimpanan keripik pada suhu ruang, hampir setengah tokoferol hilang. Kehilangan-kehilangan agak lebih kecil selama penyimpanan pada suhu freezer. Perebusan sayuran hingga 30 menit berakibat kehilangan tokoferol hanya sedikit. Pemanggangan roti putih mengakibatkan kehilangan sekitar 5% tokoferol dalam remah-remahnya (crumb). Kimia Pangan 344Vitamin E dapat ditambahkan ke dalam makanan sebagai antioksidan. Komponen ini menetralisasi radikal-radikal bebas, menuju peningkatan masa simpan. 4. Vitamin K a. Klasifikasi dan Struktur Menurut Fennema (1985), aktivitas vitamin K ditemukan dalam turunan-turunan naftokuinon larut lemak. Menurut Stipanuk (2000), senyawa yang memiliki aktivitas vitamin K adalah 2-metil-1,4-naftokuinon dengan bagian hidrofobik pada posisi 3 (Gambar 8.20.). Phylloquinone atau disebut vitamin K1 diisolasi dari tanaman hijau dan memiliki grup phytyl pada posisi 3 dari cincin naftokuinon. Bakteri juga mensintesis vitamin K yang disebut K2 yang lebih dikenal dengan menakuinon. Bentuk ini mempunyai grup multiprenyl tidak jenuh pada posisi 3. Senyawa sintetik menadione (2-metil-1,4-naftokuinon) yang juga mempunyai aktivitas vitamin K biasanya digunakan sebagai sumber vitamin makanan hewan. Phylloquinone tersedia dalam bentuk tablet untuk kebutuhan manusia. 432O1c3OPhylloquinone Oc6OMenaquinone-7 Gambar 8.20. Struktur Vitamin K. b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin K Vitamin K secara luas terdapat makanan dan juga disintesis oleh flora usus. Sumber-sumber vitamin K yang baik adalah sayuran berwarna hijau gelap seperti bayam dan daun kol, kembang kol, kacang polong, dan sereal. Produk hewani sedikit mengandung vitamin ini kecuali hati babi. Walaupun defisiensi vitamin K yang utama tidak umum terjadi pada orang dewasa, penyakit pendarahan pada bayi baru lahir karena kekurangan vitamin ini juga jarang, namun merupakan sindrom yang telah lama dikenal. Kimia Pangan 345Persediaan vitamin K dari bayi yang baru lahir rendah karena transfer vitamin melalui plasenta yang minim dan usus steril menghalangi kemungkinan produksi dan penggunaan menakuinon selama awal kehidupan. Di samping itu, kandungan vitamin K air susu ibu lebih rendah dibandingkan susu sapi. Susu formula bayi kini disuplementasi dengan vitamin K. Adapun pendarahan pada orang dewasa terjadi karena rendahnya asupan diet vitamin K rendah oleh seorang pasien yang juga mengkonsumsi antibiotik, yang mengganggu sintesis menakuinon oleh mikroba dalam usus. Hipoprotrombinemia merupakan defisiensi vitamin K terjadi pada bayi yang diberikan makanan yang mengandung isolat protein kedelai, formula dasar daging (meatbase formula) atau formula yang mengandung hidrolized casein. Produk-produk tersebut ternyata rendah kandungan vitamin K-nya. c. Sifat Fisikokimia Vitamin K1 berupa cairan berwarna kuning, sedangkan K2 adalah kristal berwarna kuning. Semua vitamin K larut dalam sebagian besar pelarut lemak, tetapi hanya sedikit larut dalam metanol atau etanol. Vitamin K1 dengan lambat didekomposisi oleh oksigen atmosfer tetapi siap dirusak oleh cahaya (fotoreaktif). Vitamin ini stabil terhadap panas, tetapi tidak stabil terhadap alkali dan asam kuat. d. Pengaruh Pengolahan Kehilangan vitamin K selama pengolahan relatif kecil karena stabil terhadap panas dan tidak larut dalam air. Pemasakan biasa hanya menyebabkan kerusakan sedikit. Makanan beku cenderung mengandung sedikit vitamin K. Vitamin K1 sintetik merupakan bentuk vitamin K yang digunakan untuk nutrifikasi makanan, terutama makanan bayi. Codex Alimentarius Committee menetapkan jumlah minimal vitamin K dalam makanan bayi sebesar 4 mikrogram per 100 KKal atau 27 mikrogram per liter. D. Vitamin Larut Air 1. Vitamin C Vitamin C ditemukan oleh Albert Szent-Gyorgyi pada 1937. Albert Szent-Gyorgyi mendeskripsikan vitamin yang serupa gula itu sebagai suatu yang dapat membuat badan bekerja baik sehingga tubuh menjadi lebih kuat dan lebih sehat. Ilmuwan pemenang hadiah nobel dua kali Dr Linus Pauling meninggal dalam usia 93 tahun. Ia dengan bersemangat mengatakan dirinya telah berhasil menunda kematian sekurang-kurangnya selama 20 tahun karena mengkonsumsi vitamin C dosis tinggi. a. Klasifikasi dan Struktur Asam L-askorbat adalah lakton (ester dalam asam hidroksikarboksilat) dan diberi ciri oleh gugus enadiol yang Kimia Pangan 346menjadikannya senyawa pereduksi yang kuat. Bentuk D tidak mempunyai aktivitas biologi. Salah satu dari isomer , asam D-isoaskorbat, atau asam eritorbat, diproduksi secara niaga untuk sebagai tinambah dalam makanan (De Man, 1999). Vitamin C dapat berbentuk sebagai asam L-askorbat dan asam L-dehidroaskorbat, keduanya memiliki keaktifan sebagai vitamin C.Asam askorbat sangat mudah teroksidasi secara reversible menjadi asam L-dehidroaskorbat, yang secara kimia bersifat sangat labil dan dapat mengalami perubahan lebih lanjut menjadi asam L-diketogulonat yang tidak memiliki keaktifan vitamin C lagi (Winarno,1998). HCH2OHCH2OHHOHHOHHHOHCH2OHHOHHOHOOCOOHOOOHHOOHCH2OHOOOOOHOH L-ascorbic Dehydro-L-ascorbic acidD-isoascorbic acid2,3-Diketogutonik acid (DKGA) (DHAA) Gambar 8.21. Struktur Asam Askorbat & Unsur- Unsur Yang Berhubungan b. Kebutuhan dan Defisiensi Vitamin C Sumber vitamin C antara lain berasal dari sayur-sayuran dan buah-buahan. Di antara sayur-sayuran dan buah-buahan yang paling mendominasi sebagai sumber vitamin C terbanyak adalah tomat dan jeruk. beraneka jenis makanan lainnya adalah, asparagus, kol, susu, mentega, kentang, ikan, atau hati. Oleh karena itu, cara yang terbaik mendapatkan vitamin C adalah dengan mengonsumsi bahan makanan yang banyak mengandung vitamin C (Noer,R.,2002 ). Berikut ini adalah sumber makanan terbaik untuk mendapatkan vitamin C dalam setiap 100 gram bahan. Kebutuhan vitamin C memang berbeda-beda bagi tiap orang, tergantung kebiasaan masing-masing. Pada remaja, kebiasaan yang berpengaruh di antaranya: merokok, minum kopi, atau minuman beralkohol, konsumsi Kimia Pangan 347obat tertentu seperti obat antikejang, antibiotik,obat tidur, dan kontrasepsi oral. Kebiasaan merokok menghilangkan 25% vitamin C dalam darah. Selain nikotin senyawa lain yang berdampak sama buruknya adalah kafein. Maka, sebisa mungkin hindari minum kopi, teh, dan cola. Selain itu stres, demam, infeksi, dan giat berolahraga juga meningkatkan kebutuhan akan vitamin C. Kondisi badan yang selalu didera stress juga akan menguras berbagai vitamin/mineral termasuk vitamin C. Dalam suatu penelitian diketahui mereka yang stres ringan ketika diekspos dengan virus flu, 27 persen diantaranya segera terserang flu. Vitamin C tersimpan dalam kelenjar adrenal, kelenjar lendir, ginjal, hati, indung telur, mata, dan organ yang lain. Vitamin ini akan keluar saat kita berolah raga berat dan pada saat tekanan yang sangat tinggi. Hipoaskorbemia (defisiensi asam askorbat) bisa berakibat seriawan, baik di mulut maupun perut, kulit kasar, gusi tidak sehat sehingga gigi mudah goyah dan lepas, perdarahan di bawah kulit (sekitar mata dan gusi), cepat lelah, otot lemah dan depresi. Bahkan, punya korelasi dengan masalah kesehatan seperti kolestrol tinggi, sakit jantung, artritis (radang sendi), dan pilek. Defesiensi vitamin juga akan mengakibatkan animea apabila terjadi saat bayi dan pada saat kehamilan ( Noer, R., 2002 ). c. Sifat Fisikokimia Asam L-askorbat mudah dioksidasi secara bolak-balik menjadi asam dehidro-L-askorbat, yang tetap mempertahankan aktivitas vitamin C. Senyawa ini dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi asam diketo-L-gulonat, dalam reaksi yang tidak bolak-balik. Asam diketo-L-gulonat tidak mempunyai aktivitas biologi, tidak stabil, dan dioksidasi lebih lanjut menjadi beberapa senyawa yang mungkin, termasuk asam 1-treona. Dehidrasi dan dekarboksilasi dapat menjurus ke pembentukan furfural, yang dapat berpolimerisasi membentuk pigmen coklat atau bergabung dengan asam amino dalam penguraian Strecker (deMan, 1999). Gambar 8.22 . Reaksi metabolisme vitamin C Kimia Pangan 348Berikut ini beberapa fungsi dari vitamin C yang sekarang semakin disadari tidak hanya sekedar untuk antisariawan, tetapi juga untuk meningkatkan kekebalan tubuh. Agar tubuh mampu menangkal penyerbu-penyerbu asing (virus, kuman, dan bakteri) maka limposit (sel darah putih) harus tersedia dalam jumlah yang cukup. Mengkonsumsi vitamin C dosis tinggi diketahui dapat meningkatkan produksi limfosit. Vitamin C bekerja sebagai antibiotika dalam tubuh untuk menghancurkan virus penyebab penyakit. Vitamin C juga akan meningkatkan kadar glutation di dalam tubuh. Glutation adalah antioksidan dalam tubuh yang dapat menjaga sistem kekebalan tubuh. Konsumsi vitamin C 500 mg sehari dapat meningkatkan kadar glutation tubuh sampai 50 persen (Khomsan, 2000). Selama ini vitamin C atau asam askorbat lebih terkenal perannya dalam menjaga dan memperkuat imunitas terhadap infeksi. Vitamin C juga berperan penting dalam fungsi otak, karena otak banyak mengandung vitamin C. Dua peneliti di Texas Woman's University menemukan, murid SMTP yang tingkat vitamin C-nya dalam darah lebih tinggi ternyata menghasilkan tes IQ lebih baik daripada yang jumlah vitamin C-nya lebih rendah. Vitamin C digunakan untuk menjaga struktur kolagen, sejenis protein yang menghubungkan semua jaringan serabut, kulit, urat, tulang rawan, dan jaringan lain di tubuh manusia. Struktur kolagen yang baik dapat menyembuhkan luka, patah tulang, memar, perdarahan kecil dan luka ringan. d. Pengaruh Pengolahan Vitamin C adalah vitamin yang paling tidak stabil dari semua vitamin dan mudah rusak selama pemrosesan dan penyimpanan. Laju perusakan meningkat karena kerja logam, terutama tembaga dan besi dan juga oleh kerja enzim. Pendedahan oksigen, pemanasan yang terlalu lama dengan adanya oksigen dan pendedahan terhadap cahaya semuanya merusak kandungan vitamin C makanan (deMan, 1999). Kandungan vitamin C pada makanan dapat hilang saat proses pengolahan, ketika dimasak atau pada proses penyimpanan. Beberapa cara untuk meminimalkan perubahan yang timbul antara lain adalah sebagai berikut: Bila merebus makanan, diusahakan tidak terlalu banyak air dan tidak dalam waktu yang terlalu lama. Menyimpan juice dalam kulkas jangan lebih dari 2-3 hari. Menyimpan buah-buahan dan sayur-sayuran di tempat yang jauh dari air agar tidak tercampur dengan air karena vitamin C larut dalam air ( Noer, ., 2002 ). Next >