pengaruh pengolahan terhadap nilai gizi...
TRANSCRIPT
1
Topik 8
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI PANGAN
Nurheni Sri Palupi
DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR - 2007PPt e-Learning ENBP
MUTU?
PengolahanPengolahan
Sumber: - nabati : serealia & kacang2an- hewani : daging, telur, susu & ikan
Bahan mentah pengolahan produk
reaksi2 DC
1. Reaksi Maillard (browning non enzimatis)- ggs amina (prot ) vs ggs karboksil gula pereduksi
2. Reaksi senyawa polifenol & prot3. Reaksi raseminasi aa4. Pembentukan lisiolalanin5. Reaksi protein vs lipid teroksidasi
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI PROTEIN
2
Perlakuan selama pengolahan terhadap protein
Fisik : penggilingan, pemanasan
Kimia : pelarut organik, bhn pengoksidasi, alkali
Biologis : hidrolisis enzimatis, fermentasi
Bahan mentah pengolahan produk
reaksi2 DC
1. Denaturasi molekul protein
2. Inaktivasi anti protease (anti tripsin)
Reaksi kimia yg tjd: komp bhn pangan (KH, prot. dsb)vs
aditif
Menguntungkan: organoleptik
Merugikan: DC : toksik
Prot – sangat reaktif (lisin, triptofan, metionin, sistein) esensial
- mudah bereaksi : - gula pereduksi
- polifenol
- lemak & hasil oksidasinya
- aditif: alkali, H2O2, SO2
- rasemisasi
- lisinolalanin
-Reaksi prot vs gula pereduksi: NG
-Terjadi: - pembuatan roti
- pembuatan ‘breakfast cereal’
- pemanasan daging
- pengolahan susu
R. Maillard Louis Maillard (Perancis)
memanaskan larutan glukosa & glisin
Mekasnisme reaksi: r awal dan r lanjutan
REAKSI MAILLARD
3
Maillard ReactionReducing Sugars and -amino acids
N-glycosylamine or N-fructosylamine
1-Amino-1-deoxy-2-ketose (Amadori intermediate) or 2-Amino-2-deoxy-1-aldose (Heynes intermediate)
Reductones and dehydroreductones
Furans Thiophenes Pyrroles
Retroaldol condensationH2S
NH3
Strecker degradation
Amino Acids
Hydroxyacetone HydroxyacetylaldehydeAcetoinAcetylaldehyde
Glyoxal Pyruvaldehyde Glycerolaldehyde
Aldehydes + -aminoketone (Methional, NH3, H2S)
HeterocyclizaionPyrazines Pyridines Oxazoles
Thiazoles Pyrroles
Reaksi awal
HI
(H – C – OH) 4I
H - C = Oglukosa
+NH2
IProt
(lisin terikat pd protein)
HI
(H – C – OH) 4IC - HIINI
Prot
(Schiff’s base)
HI
(H – C – OH) 4IC = OIIN - HI
Prot
Seny. Amadori (turunan deoksiketosil)
Bentuk lisin terikat paling banyak dlm bahan pangan
• scr.biologis unavailable
• warna OK
GULA PEREDUKSI
DEG. STRECKERGULA DEOKSIKETOSIL
SENYAWA AMINO+
CH3
C=O
C=O
CHOH
Pemecahan
Karbonil, dikarbonil rantai pendek
Pembentukan melanoidin melalui polimerasi senyawa-senyawa antara
dan produksi N-Heterosiklis
Senyawa metil dikarbamill intermediet
HC=O
C=O
CH2
CHOH
Dehidrasi
5-hidroksi metil-2 furaldehid
Senyawa antara 3-deoksi heksosan
As. amino+
Dikarbonil
Aldehid Strecker
Senyawaamino
+
4
Pengaruh fisiologis & gizi
lisin rusak
terjadi reaksi residu aa lain (sistin) vs seny.antara
(dikarbonil/aldehid)
ketersediaan aa Terbentuk cross-linkage
Tahan thd enzim
Daya Cerna/Kecepatan pencernaan
Produk reaksi MaillardRadioaktivitas (% jml.konsumsi)
URIN FESES
- ξ-deoksifruktosil-lisin bbs 64 14
- ξ-deoksifruktosil-lisin terikat 11 6
- premelanoidin 27 64
- melanoidin 4 87
ξ-deoksifruktosil-lisin bbs:
absorbsi baik tdk dpt digunakan
64 % urin ; 14 feses
ξ-d-lisin terikat:
abs ≠ baik
11% yg diserap urin
Premelanoidin:
Sedikit dapat dicerna
27% urin
Melanoidin:
hampir ≠ dicerna
90% yang dikonsumsi feces
Reaksi Maillard dalam bahan pangan
1. Pembakaran & pengeringan roti: 10-15% lisin hilang
Terutama pada bagian coklat
Terjadi karena gula reduksi yg.tbt slm fermentasi ≠
habis digunakan o/ khamir
Terjadi karena adanya pemecahan ikatan glikosidik
dari sukrosa fruktosa & glukosa pada T
bereaksi dengan protein Maillard
5
Proses pemanasanProses pemanasan % Lisin terblokir% Lisin terblokir
1. Pengeringan beku 0
2. Pasteurisasi 0
3. Sterilisasi UHT 0-2
4. Pengeringan semprot – susu formula 5-10
5. Sterilisasi HTST 5-10
6. Sterilisasi konvensional 10-15
7. Pengerinagn drum 20-50
8. Pengeringan semprot. Lactose-hydrolyzed milks/camp.kasein-glukosa
15-70
2. Produk olahan susu sampai pembt.seny.Amadori
Hurrel, 84
Sedikit lisin terblokir 3 pertama
Susu formula > banyak mengandung laktosa
lac.hydrolyzed milks kand.glukosa glukosa &
galaktosa > reaktif di: laktosa
Asam Fenolat protein tanaman: mutu
Flavonoid mempengaruhi met vit C
Tanin DC prot & availabilitas mineral
As. Fenolat – turunan asam sinamat
alat proteksi terhadap infeksi, predator, parasit tnm
As Klorogenat
As Kafeat
Seny.orto-difenol
Mudah ter-O2
Dlm.alkali/aktivitas
enz. polifenol oksidasae
Radikal orto-semikuinon/
orto-kuinon reaktif
Senyawa coklat
REAKSI PROTEIN-POLIFENOL
Tanin
asam fenolat flavonoid tanin
Polifenol tanaman akar batang daun bunga buah biji
menurunkan daya cerna protein danbioavailabilitas mineral (Fe)
Asam Fenolat asam klorogenat asam kafeat senyawa O-difenol lain
Mudah teroksidasi (oksigen)- suasana alkali- enzim polifenol oksidase
Radikal orto-semikuinon/molekul orto-kuinon
sangatreaktif
PRODUKwarna coklat; BM↑
POLIFENOLPOLIFENOL
6
Flavonoids
OH
OH
OHO
OOH
HO
Quercetin Flavonols
O
OH
O
OH
HO
Glucoside
OH
Cyanidin-3-glucoside Anthocyanins
Secondary products of plant metabolism: • Metal chelating ability• Superoxide anion scavengers
Anthocyanines, catechins, flavones, flavonols,
isoflavone, and proanthocyanidins
KUINONgrup sulfhidril SISTEIN
grup -amino LISIN
grup -amino AA terminal METIONIN, TRIPTOFAN
MET, CYS, TRP dapat pula teroksidasi oleh kuinon
metioninmetionin
sulfoksidatidak dapat digunakan tubuh sebaik metionin
Horigome & Kandatsu, 1968 :Horigome & Kandatsu, 1968 :
kaseinas. kafeat teroksidasi (enzimatis)
atau as. isoklorogenatatau polifenol lain
PROTEIN
(coklat)
NILAI BIOLOGISDAYA CERNALisin tersedia
R OH
OH
As. polifenolat
Jalur reaksi protein + asam fenolat
NH-Lys
NH-LysR
NH-Lys
O
crosslinkage
NH-Lys
NH-Lys
R OH
NH-Lys
crosslinkage
NH-Lys
O
O
R
NH-Lys
(o)
NH-LysR
NH-Lys
crosslinkage
NH-Lys
Kompleks lisin(polimer kuinon)
NH-Lys
R (Quinon)n
OH
+ n kuinon
R
O
O
kuinon
(O) enzim/alkali
NH-Lys
R
OH
OH
pH netral & alkalis
OR
NH-Lys
kuinonimin
pH alkalis
(Quinon)nR
NH-Lys
Kompleks lisin(polimer kuinon)
+ n kuinon
7
SENYAWA POLIFENOL (as.fenolat. flavonoid, tanin)
Sifat antinutrisi:
1. Membt kompleks dg protein : DC
availabilitas lisin
2. Membt kompleks dg mineral: ketersediaan mineral
Fenolat(mudah teroksidasi)
enz.fenolasealkali / pH
= O
OII
R -
OH
OHR -
sangat.reaktifX
Senyawa lain
produk wrn.coklatBM
BROWNING ENZIMATIK (sayuran & buahan)
Kuinon
Prot - lisin
--- C – C – C – C – C – C
O
OH
NH3NH3
Cαβγδ
bebas
Kemungkinan berikatandg. senyawa lain (polifenol)
berikatan dg. a.a. lain
Example:
pengolahan biji bunga matahari
- sumber miny. & prot
- mengandung orto-difenol: as.klorogenat
- ekstraksi pd T alkaliTerjadi perubahan warna produk
Hrs.dilak.ekst.thd.seny.tsb.sblmnya
Produk warna putih
konsetrat prot daun tnm ’lucene’ ( Mendicago sativa)- NG rendah- produk.berwarna coklat
banyak mengand.as.fenolat &flavonoid
akibat reaksi prot vs produk oksidasi
kuinon
8
Dpt.terjadi. krn : - perlakuan as.
- perlakuan alkali
- penyangraian (roasting)
- Perubahan dari bentuk L- menjadi D- → tidak dapat digunakan oleh tubuh
COO-
C
C
+NH3H
COO-
C
C
+NH3H
D-alaninL-alanin
Rasemisasi akibat pns ≠ NGalkali NG : DC prot
destruksi AAEaa D kurang dp.dimanfaatkan
RASEMISASI ASAM AMINO
Nξ – (DL-2 amino-karboksietil) – L-lisin Kerusakan ginjal (cytomegaly)
- pangan berprotein- hidrolisat RNA
dg.perlakuan.alkali
Mekanisme reaksi
Sistein
Serin
alkali
-H2S-H2O
CH2
IICII
+ L-lisin
*C-HI
(CH2)4
INH
ICH2
I
* C-H
LL-LAL
*C-HI
(CH2)4
INH
ICH2
IH -* C
LD-LAL
+
LISINOLALANIN
a. Reaksi β-eliminasi
1. Melarutkan protein dalam pembuatan konsentrat & isolat protein nabati
2. Memperbaiki sifat2 fungsional protein: pengemulsi, penstabil, pembetk busa
3. Menghancurkan aflatoksin
TUJUAN
Terdapat dalam
b. Reaksi Substitusi
*C-HI
(CH2)4
INH
ICH2
I
* C-H
LL-LAL
O- fosfatICH2
I
* C-H
ResiduSerin fosfat
+ L-lisin
-H3PO4
LAL NG destruksi aa
rasemisasi aabioavail aa DC prot
9
Tahapan oksidasi lipid1. Pembentukan produk primer H2O2
2. Degradasi H2O2 prod sekunder: aldehid, hidrokarbon
3. Polimerisasi prod.primer & sekunder seny.stabil
- bereaksi dengan protein
- triptofan & aas dapat teroksidasi o/ H2O2
- lisin bereaksi dg prod sekunder
INTERAKSI PROTEINDAN LIPID TEROKSIDASI
protein termodifikasi(tdk dpt dicerna)
1. Kehilangan aa secara individual
- lisin: ξ amino vs aldehid Maillard
- metionin: oksidasi sulfoksida (dpt.digunakan) sulfon ( ≠ dpt)
- sistin & sistein: sistin mono – α dioksida β eliminasi LAL
- triptofan: bereaksi dg aldehid Maillard lanjut
2. Kehilangan aa secara relatif
- lisin & metionin lebih penting DC prot
metionin metonin-sulfoksida 90%
Kehil lisin reaktif 60%
Kehil triptofan 14%
DC prot 30%
Maillard
Karamelisasi
Penggilingan serealia serat mkn
Pengolahan buah saribuah serat mkn
Peranan serat:
mencegah penyakit jantung koroner
mencegah kanker usus besar
mencegah penyakit diverticular benjolan/luka-luka pada usus (feses keras)
mencegah kegemukan
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI KARBOHIDRAT
10
Proses pemanasan :
lemak produk volatil (aldehid, keton,
alkohol, hidrokarbon) pembentukan flavor
Penggorengan:
T normal 168 -196 OC
> T normal degradasi minyak
oksidasi T
(terutama as.lmk. ≠ jenuh) esensial
alb (bau tengik)
Minyak kedele: linolenat ≠ baik u/ minyak goreng
Minyak jagung: linoleat ≠ baik u/ minyak goreng
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI LEMAK
Merupakan titik berat penilaian pengaruh pengolahan
terhadap bahan pangan
Vitamin sensitif terhadap:
pH,
O2
panas
cahaya
kombinasi dengan komponen lain
Pro vit A > stabil di: vit A (bentuk koloid, berikatan dg.prot)
Vitamin A ≠ lrt.air
Pemanasan biasa → relatif stabil
Susut besar jika terdapat O2 & hasil oksidasi lemak
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI VITAMIN
Vitamin D
relatif stabil thd pengolahan ≠ lrt air
pasteurisasi &sterilisasi susu ≠ tjd.kerusakan
Vitamin E
susut karena oksidasi
daya tahan panas baik
Vitmin K
stabil thd pns & RH;
labil thd as, basa, oksidator, cahaya (UV)
11
Vitamin C
mudah hilang akibat leaching
kehilangan disebabkan: degradasi kimia
reaksi pencoklatan non enzimatik
penyimpanan buah T (0 OC) stabil
T (7-9 OC) hil. 50%
makanan kaleng blansing susut vit C
Tiamin
labil
larut dalam air terekstraksi dalam air pemasak
Riboflavin (B2)
stabil terhadap panas, larut asam, pH netral, senyawa pengoksidasi
labil terhadap basa dan cahaya
Piridoksin (B6)
dipengaruhi oleh pemanasan, pengeringan
Niasin
stabil selama pengolahan
As.folat
susut > perebusan
Vitamin B-12
stabil slm pemasakan, kecuali pendidihan dlm.lrt basa
As. Pantotenat
stabil terhadap panas & hilang karena dripping
Biotin
stabil selama pengolahan
Fermentasi kedele → tempe avail Fe
pH kelarutan Fe
Perubahan pH, potensial reduksi & densitas muatan
mempengaruhi kadar mineral
Peningkatan pH 5-7 pd kulit gandum pengikatan mineral
Ca, Mg, Zn, Fe. , daya larut
Pendorong penyerapan mineral:
as askorbat
daging
as sitrat
PENGARUH PENGOLAHAN TERHADAP NILAI GIZI MINERAL
12
Important interactionsImportant interactions
Cooking and processing Cooking and processing
BioavailabilityBioavailability
DefinitionsDefinitions Bioavailability:Bioavailability: bagian dari zat gizi yang bagian dari zat gizi yang
dikonsumsi yang tersedia dan dapat digunakan dikonsumsi yang tersedia dan dapat digunakan
untuk fungsi fisiologis normal dan penyimpananuntuk fungsi fisiologis normal dan penyimpanan
100% berarti semua yang dikonsumsi dapat diserap 100% berarti semua yang dikonsumsi dapat diserap
dan teresdia untuk digunakan dalam tubuhdan teresdia untuk digunakan dalam tubuh
Determined bioavailabilitiesDetermined bioavailabilities
55--15% Fe depending on type of diet15% Fe depending on type of diet
1515--50% Zn depending on type of diet50% Zn depending on type of diet
Factors affecting Factors affecting bioavailability of mineralsbioavailability of minerals
Iron (heme/non heme) or zinc intakeIron (heme/non heme) or zinc intake
Individual nutrient statusIndividual nutrient status
Phytate Phytate
Polyphenols (Fe)Polyphenols (Fe)
Protein quantity & qualityProtein quantity & quality
Organic acids (Fe)Organic acids (Fe)
13
Factors affecting Factors affecting bioavailability of ironbioavailability of iron
Type of iron in mealType of iron in meal Heme iron more bioavailable than Heme iron more bioavailable than
non heme ironnon heme iron
Iron statusIron status Low status enhances absorptionLow status enhances absorption
PhytatePhytate
Bentuk fitat tak larut dan/atau tdk dapat Bentuk fitat tak larut dan/atau tdk dapat dicerna membentuk kompleks diantara dicerna membentuk kompleks diantara Fe, Fitat & proteinFe, Fitat & protein
Penghambatan tergantung dosis fitat Penghambatan tergantung dosis fitat (Hurrell et al, AJCN 1992;56:573(Hurrell et al, AJCN 1992;56:573--76)76)
Typically 1Typically 1--2% phytate: 22% phytate: 2--5% Fe ab5% Fe ab
0.10% phytate 0.10% phytate -- 22--fold fold Fe absorpFe absorp
0.01% phytate 0.01% phytate -- 55--fold fold Fe absorpFe absorp
PolyphenolsPolyphenols Membentuk komplek FeMembentuk komplek Fe--tanat yang tak laruttanat yang tak larut
1 cup of tea or coffee 1 cup of tea or coffee FeFe absorption absorption ~30%~30%(Disler et al, Gut 1975;15:193(Disler et al, Gut 1975;15:193--200, Morck et al, AJCN 200, Morck et al, AJCN 1973;37:4161973;37:416--20)20)
Dose dependentDose dependent (Derman et al, Br J Nutr(Derman et al, Br J Nutr 1977;38:2611977;38:261--9)9)
Gugus Gugus galloylgalloyl ++ 3 gugus hdroksil yang 3 gugus hdroksil yang berdekatan merupakan struktur utama yang berdekatan merupakan struktur utama yang umum terjadi dalam ikatan olifenolumum terjadi dalam ikatan olifenol--FeFe
Efek pada kopi Coffee effect from berasal Efek pada kopi Coffee effect from berasal darai asam klorogenatdarai asam klorogenat
14
Protein quantity & qualityProtein quantity & quality SSoy beans and nuts inhibitoy beans and nuts inhibit nonnon--heme iron heme iron
absorptionabsorption
Meat, fish, and poultry enhance iron Meat, fish, and poultry enhance iron absorptionabsorption
Organic acidsOrganic acids
Vitamin C: molar ratio 4:1 vit C:Fe requiredVitamin C: molar ratio 4:1 vit C:Fe required(Hurrell et al, Nutr Rev 2002;60:S7(Hurrell et al, Nutr Rev 2002;60:S7--15)15)
Other organic acids: citric acid, malic acid, Other organic acids: citric acid, malic acid, tartaric acid, and lactic acidtartaric acid, and lactic acid
FaktorFaktor--faktor yang mempengaruhi faktor yang mempengaruhi bioavailabilitas Znbioavailabilitas Zn
Jumlah Zn dalam bahan panganJumlah Zn dalam bahan pangan
Fraksi Zn: Fraksi Zn: → → absorption absorption with with amounts amounts of Zn in meal of Zn in meal
Zinc statusZinc status
Low status enhances absorptionLow status enhances absorption
53% absorption of Zn from diet containing 53% absorption of Zn from diet containing 5.5 mg/d vs 25% when 16.5 mg/d fed5.5 mg/d vs 25% when 16.5 mg/d fed (Wada et al (Wada et al
J Nutr 1995;115:1345J Nutr 1995;115:1345--1254)1254)
PhytatePhytate
Absorpsi Zn berkorelasi terbalik Absorpsi Zn berkorelasi terbalik dengan kandungan fitatdengan kandungan fitat tidak ada pengaruh ambang batas (threshold tidak ada pengaruh ambang batas (threshold
effect)effect) High phytate High phytate –– low Zn absorptionlow Zn absorption
(Lonnerdal et al, 1989; J Nutr; 119:211(Lonnerdal et al, 1989; J Nutr; 119:211--14)14)
Hambatan tergantung dosis fitat Hambatan tergantung dosis fitat (Hurrell et (Hurrell et al AJCN 1992;56:573al AJCN 1992;56:573--676)676)
Typically 1Typically 1--2% phytate: 22% phytate: 2--10% Zn absorption10% Zn absorption
0.10% phytate 0.10% phytate -- 22--fold fold Zn Zn absorptionabsorption
0.01% phytate 0.01% phytate -- >2>2--fold fold Zn Zn absorptionabsorption
15
Protein quantity & qualityProtein quantity & quality
Fractional Zn absorption Fractional Zn absorption linearly linearly with with protein contentprotein content
Protein hewani meniadakan efek Protein hewani meniadakan efek penghambatan oleh fitatpenghambatan oleh fitat