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