Download Makro_Nutrien.pps

Makro Nutrien
2. NUTRISI

Makronutrien:




Karbohidrat
Lipid
Protein
Mikronutrien



Air
Vitamin
Mineral
2.1Nutrisi-Katabolisme


Hubungan Metabolisme karbohidrat, Lipid,
Protein
Karbohidrat sebagai sumber energi:




Kalori nutrisi (Cal=kkal)
Kebutuhan kalori basal
Katabolisme KH:
Serat
Hubungan Katabolisme dan
Anabolisme


Struktur polimer
untuk proses
katabolisme 
anabolisme
Tahap 1, 2, 3
dibedakan
berdasarkan ukuran
molekul
Hubungan metabolisme karbohidrat, Lipid,
Protein dan Asam Nukleat
2.1.1 Katabolisme Karbohidrat

Glikolisis :




diperlukan energi
dihasilkan energi
:Hasil glikolisis diolah berbeda antara sel yang
anaerob dan aerob
Fermentasi alkohol:


1. Pyruvate <=> Acetaldehyde + CO2 (catalyzed in
yeast by Pyruvate Decarboxylase).
2. Ethanol + NAD+ <=> Acetaldehyde + NADH
(catalyzed by Alcohol Dehydrogenase)
Fermentasi alkohol
Piruvat _ Dekarboksilase
Alkohol _ Dehidrogenase
Daur asam trikarboksilat



Piruvat hasil glikolisis, dalam keadaan
aerob akan diubah menjadi asetil-KoA.
Asetil-KoA ini kemudian akan masuk ke
dalam daur asam trikarboksilat, tempat
dihasilkannya NADH, FADH2, dan GTP,
diawali dengan bereaksinya oksaloasetat
membentuk sitrat
 Rantai respirasi/ fosforelasi oksidatif
Fosforelasi Oksidatif






Reaksi redoks
Sistem transport elektron: . . .
Lokasi & mekanisme reaksi
rantai respirasi
p/o rasio dan reaksi oksidatif  ATP
sintesis
inhibitor
2.1.2 -Katabolisme asam lemak

Penyerapan dan transport:



didegradasi di lumen usus kecil,
direkombinasi pada RE &badan golgi
aktivasi asam lemak

R-COO- + ATP + CoASH <=> Acyl-S-CoA
+ AMP + PPi ( = -0.8 kJ/mol)

dikatalisis oleh enzim fatty acyl CoA ligase
Transfer ‘fatty Acyl CoA’ dari sitosol ke
mitokondria
Beta oksidasi dari asam lemak




Terjadi di dalam mitokondria.
Tahapan -tahapan -oksidasi
FADH2 dan NADH yang dihasilkan akan
masuk ke dalam sistem transport elektron,
sehingga dihasilkan ATP
perolehan energi
Oksidasi asam lemak ganjil



Menghasilkan propionil-KoA yang tidak
dapat langsung digunakan pada TCA
Propionil-KoA ini harus di konversi
menjadi suksinil KoA
Asam lemak esensial & non esensial
Ketogenesis


Terjadi jika jumlah asetil-KoA berlebih
merupakan sumber energi otak jika dalam
keadaan kelaparan
Membran Sel dan Proses
Transport

Struktur Membran :




Lipid ‘bilayer’
Protein
Fluiditas Membran
Proses transport
Struktur membran
Proses transport


Transport pasif  Difusi
Difusi dengan bantuan



pori
pengemban (carrier)
Transport aktif  dengan bantuan sumber energi, terjadi
proses transport yang melawan arah gradien konsentrasi:



pompa Ion
sistem ko-tansport
transport dengan modifikasi
2.2 Nutrisi- Komponen
Karbohidrat


Merupakan komponen penyusun pangan terbesar setelah
air.
Karbohidrat sebagai komponen struktur sel:




Glikoprotein: glycosaminoglycans :
Lectins: interaksi antar sel
Serat
Beberapa KH yang banyak terdapat di pangan:




Glukosa, fruktosa
Sukrosa
Maltosa
Laktosa
Struktur antigen oligosakarida A,B
&O
Interaksi KH-Prot
Elastase
Structure fo a C-type carbohydrate-binding domain from
an animal lectin. A calcium ion links a mannose residue to the lectin.
Selected interactions are shown, with some H atoms ommited for clarity
Selectins mediate cell-cell interactions.
Lymphocytes adhering to the endothelial lining of a lymph
node.
Glukosa & fruktosa




Contoh : madu
kelarutan
Semua monosakarida adalah gula pereduksi,
karena dapat mereduksi senyawa/unsur seperti
Cu2+ menjadi Cu+
Pereaksi untuk identifikasi gula pada pangan:


Uji Benedict (aldosa)
Uji Fehling (ketosa pada kondisi basa)
Uji Ketosa
Disakarida


Kebanyakan diperoleh dari hasil hidrolisis
sebagian dari polisakarida
Sukrosa : gula meja



Diperoleh dari tebu atau beet
Sifat: bukan gula pereduksi, pemanasan
menghasilkan karamel, dapat di fermentasi
Gula Invert:

Hasil hidrolisis sukrosa dengan asam/panas atau dengan
invertase dgn perbandingan glukosa : fruktosa = 1 : 1
Ikatan glikosida pada disakarida
Manfaat sukrosa pada pangan




Fermantasi: pembuatan roti, pakan ternak
Brown sugar: kristal gula putih yang diberi
perlakuan dangan molase.
Gula bubuk: bubuk sukrosa yang mengandung
3% tepung jagung sbg ‘anticaking agent’
Gula ‘fondant’, untuk hiasan kue atau permen:
kristal sukrosa yang sangat halus diselaputi
larutan jenuh gula invert, sirup jagung,
maltodextrin.
Disakarida-Maltosa

Struktur:

Jarang diproduksi oleh tanaman, hasil hidrolisis
tepung oleh enzim -amilase (bakteri Bacillus),
merupakan senyawa antara pada proses
fermentasi.
Sifat: gula pereduksi, mutarotasi, hidrolisis oleh
asam/panas – maltase
Manfaat: sirup jagung, kombinasi pemanis


Disakarida - Laktosa

Kelimpahan:



Susu sapi/kambing (4.54.8%), susu manusia
(~7%)
Produk susu tanpa
fermentasi
Sifat: gula pereduksi,
mutarotasi, menghasilkan
glukosa & galaktosa pada
hidrolisis dgn asam/panas
atau laktase (galaktosidase)
Sifat Laktosa (lanjutan)






Gula yang paling tidak manis
Paling sukar larut
Digunakan sebagai pembawa senyawa pewarna
atau senyawa pembangkit rasa (adsorbsi)
Tidak dapat difermentasi oleh kapang
Bereaksi dgn protein reaksi pencoklatan
Merangsang adsorbsi nutrisi di usus halus &
menyebabkan waktu tinggal Ca lebih lama.
Manfaat laktosa



Sumber karbohidrat utama selama masa
pertumbuhan mamalia (40%)
Tidak di dapatkan pada makanan
fermentasi (asam laktat)
Pencernaan: laktase pada lumen usus halus
Lactosa intolerance
Derajad kemanisan

Intensitas rasa: recognition threshold

Nilai batas ambang berhubungan dengan afinitas
khemoreseptor rasa manis untuk suatu senyawa
manis dan bergantung pada struktur senyawa
Dipengaruhi juga oleh suhu, pH dan keberadaan
senyawa manis/tidak manis lain di dalam bahan.

Kristalisasi




Digunakan utk memurnikan gula
Makin murni larutan, makin cepat
kristalisasi
Proses ini tidak selalu diinginkan terjadi
pada produk pangan e.g kristalisasi laktosa
pada es krim
Pertumbuhan kristal:
Polisakarida




Polimer dari monosakarida  derajat
polimerisasi (DP)
DP < 100
beberapa
200<DP<3000
kebanyakan
7000<DP<15000 beberapa e.g
selulosa
Sifat polisakarida






Terhubung melalui ikt glikosidik
Ada yang berantai lurus atau bercabang
Massa molekul tinggi
Tidak larut dalam air
Tidak dapat dikristalkan
Bukan gula pereduksi
Manfaat pada bahan pangan




Efek pada sifat bahan :
Mengatur -menurunkan mobilitas air pada
sistem bahan pangan
Air dapat mengubah sifat fisik &
fungsional polisakarida
Bersama-sama air, polisakarida dapat
megubah sifat fungsional bahan pangan.
e.g
Komposisi tepung








Amilosa
(17-30%), kec ‘Sweet
corn & peas’: 70%
Struktur: rantai lurus: a1,4-glikosidik
‘right handed spiral’
Dp ~ 103
Larut dalam air
Hidrolis dengn -amilase
 100% dextrin 
glukosa
Strong pliable films








Amilopektin
(70-80%), kec‘waxy
starch’ e.g Waxy corn
kernel’: 100%
Struktur : bercabang - …
+ a-1,6 Glikosidik
 heliks ganda
DP > 106
Tak larut dalam air
Hidrolisis dengan amilase  60% glukosa
Brittle films
Struktur butiran tepung


Amilosa & amilopektin tersusun secara
radial
Kristalin & non-kristalin tersusun berlapislapis ( seperti lapisan bawang)
Peran tepung pada pangan








adhesive (bread)
binding (formed meats)
clouding (cream fillings);
dusting (bread)
film forming; foam strengthening
(marshmallows)
gelling (gum drops)
glazing (nuts); moisture retaining (breading)
thickening (soups)
Dietary Fibers




Daily intake: 25-30 g fiber/day (adults)
Reduced diverticular disease & the risk of
colorectal/breast cancer
Class: resistant starches, nonstarch
polysaccharides, & lignin.
Dietary fibres content (Salvin, 1987)
Source
Other PS
cellulose
than cellulose
lignin
Cereals
75 %
17 %
7%
Fruits
63%
20%
17%
Vegetables
68%
31%
3%
1. Resistant Starch
Percentage of Banana Starch Resisting Hydrolysis by
Pancreatic α-Amylase
Treatment
% Resistant starch
Raw Banana
54
Freshly cooked banana
0
Cooked and cooled
8
Cooked, cooled, & reheated
5
Resistant starch




Chemical structure
Physical structure
Not absorbable in small intestine,
probably digest in large intestine due to
bacterial action.
Escaped starch:



Bean : 18%
Cornbread: 6%
Potato: 13%
- white bread: 10-20%
- oat bread : 8%
2. Non starch polysaccharide


Pectin, gums, hemicelluloses, cellulose, βglucans, etc
Probably digested by gut microflora
Source
% (w/w) non starch PS
Brown rice, potatoes, apples,
cabbage, carrot
2
Wheat flour, oats, barley
7-10
Wheat bran
40
Pektin

Sturuktur Pektin:



polimer dari a-D-Galakturonat melalui ikatan a-1,4glikosidik
Beberapa gugus -COOH teresterifikasi dgn metanol
(ester Metoksil ~7-12%, kec strawberi ~0.2%)
Sifat & kemampuannya utk membentuk gel
ditentukan oleh bentuk gugus asamnya : e.g: COOH, -COOCH3, keterikatannya dgn ion Ca2+
& Mg2+
Pektin (lanjutan)



Derajat esterifikasi (Degree of
Esterification, DE) : perbandingan jumlah
galakturonat teresterifikasi thd jml seluruh
galakturonat dlm persen
Alami : 60-10% (bubur apel –strawberi)
Jenis : as pektat (DE=0%), as pektanat
(DE>0), protopektin (DE>60%)
Struktur protopektin
3. Lignin


3-D of Phenylpropane
Properities:
Properties
Value
C
64%
O
26.4%
H
5.7%
Na
0.03%
Ash
0.2%
Dry solids
65-70%
Heat value
26 GJ/t
Lignin pellet
Konformasi polisakarida

Extended ribbon-type conformation (zigzag)



Hollow helix-type



1,3 linked -Dglucopyranose unit (lichenin)
1,4 linked a-D-glukopiranosil residues (amilosa)
Crumpled type


Mis: rantai pektin (unit berulang dari a-D-glaktopiranosil
uronat melalui ikt 1,4) atau alginat (unit berulang dari a-Lgulopyranosyluronat melalui ikt 1,4)
Ion Ca2+ menstabilkan struktur dengan struktur mirip egg box
(egg-box type conformation)
1,2 linked a-D-glukopiranosil residues
Loosely-jointed conformation


1,6 linked  -D-glukopiranosil residues,
Mis carraageenan: -Dgalactopyranosyl1-4-sulfate U
3,6-anhydro-a-D-galactopiranosil 2-sulfate zigzag
Konformasi (lanj.)
Konformasi
Unit
e.g
n
h
Extended
ribbon type
conf
1,4-linked b-Dglucopyranosyl
res
Cellulose
Pectin
2 - 4
5.13
Hollow helixtype conf
1,3-linked b-Dglucopyranose
1,4-linked a-D
glucopyranosyl
Lichenin
(lichens)
amylose
2 - 10
5.64
0-5
3.16
Crumpled type
conf.
1,2-linked b-Dglucopunanosyl
sdkt
4- -2
2-3
Loosely-jointed 1,6-linked b-Dconf.
glucopunanosyl
sifat



Perfectly liner
Branched
Linearly-branched
Gelatinisasi

Proses pengembangan butiran tepung (oleh
air) yang irreversibel




terjadi jika tepung & air dipanaskan pada
suhu kritiknya
susunan molekul butiran tepung menjadi
tak teratur
 terjadi ‘leaching’ amilosa
butiran besar, tergelatinisasi lebih dulu
Tahapan gelatinisasi tepung
1. Suhu gelatinisasi awal (60-80 ºC):
 (a) pemanasan butiran pati dalam keadaan air
berlebih menyebabkan penggelembungan lebih
lanjut dibandingkan dengan hanya oleh air dingin,
diikuti ‘leaching’ amilosa
 (b) pada suhu 60 ºC, penggelembungan terjadi
yang ditandai dengan difusi air melalui dinding
butiran pati, dan terjadi pula pelolosan
(“leaching”) amilosa terlarut.
 (c) pada kenaikan suhu berikut, 60 hingga 80 ºC,
volume butiran pati meningkat hingga 5 kali.
Tahap akhir gelatinisasi tepung

2. Suhu akhir (95-100 ºC):



Pada saat suhu mencapai 95-100 ºC dan suhu
dipelihara tetap sambil diaduk, terjadi kerusakan
butiran, dan terbentuk gel pati dalam larutan yang
disebut pasta.
Massa menjadi kental yang terdiri atas fasa kontinu
dari amilosa terlarut dan/atau amilopektin dan fasa
tak kontinu fragmen-fragmen butiran.
Pemanasan menerus pada 95-100 ºC dengan
pengadukan menghasilkan penurunan viskositas
akibat rusaknya semua butiran.
Sifat fisik

Polisakarida linier sempurna



Bercabang




Tak larut dalam air
Dpt dilarutkan jika ditempatkan dalam keadaan ekstrim
Lebih larut
Dapat balik
Viskositas lebih rendah; sticky paste at high conc.
Linier- bercabang
Gel protein


Definisi: agregasi dari molekul-molekul
protein terdenaturasi dengan keteraturan
tertentu sehingga dihasilkan jaringan yang
kontinu
Faktor yang mempengaruhi pembentukan
gel protein: T, pH, garam, [protein]
Sifat Gel protein



Viskositas tinggi
Elastik &atau Plastik
Syneresis
Kekuatan gel protein

Definisi:


Kemampuan protein dengan berat molekul tertentu
untuk membentuk gel dengan mengikat sejumlah air
pada kondisi percobaan tertentu
Faktor yang mempengaruhi kekuatan gel protein:





[protein]
T
pH  perlu dikendalikan
Agitasi
MW
Gel protein

Proses pembentukan:


Denaturasi
Agregasi (pada saat didinginkan)
Progel (if reversibel)
 Ikatan silang dalam rantai protein: …
 Akibatnya:  absorpsi air prot exterior & interior

Nutrisi: -Katabolisme Protein

sumber asam amino dalam mamalia




protein dari diet
Protein dalam tubuh
waktu paruh protein
Hubungan katabolisme protein dengan
TCA
Degradasi asam amino
Pemindahan gugus amin

Transaminase:




pemindahan gugus amin, biasanya glutamat,
kepada asam a-Keto.
Macamnya: SGPT, SGOT
Deaminasi: glutamat dehidrogenase
Deaminasi oksidatif:


glutamin synthetase
asparagin synthetase
Detoksifikasi amonia

Transport amonia:


ptpt-hati
Siklus Urea:



salah satu cara penghilangan amonia
hanya dimiliki oleh organisme ureotelik
sintesis arginin dari ornitin
Siklus Urea
Nutrisi - Lipid


Kegunaan Lipid pada bahan pangan: rasa &
tekstur, medium penggorengan, kepuasan
Penggelongan Lipid:




Lipid sederhana:trigliserida: fats & oils, wax
Lipid kompleks: glikolipid, fosfolipid, lilpoprotein
Turunan Lipid: sterols, carotenoids, terpens
Contoh:
Asam lemak

Penamaan asam lemak tak jenuh:
Posisi C=C pertama,
dihitung dari-CH3
20:4w6
Jumlah atom C
Jumlah gugus C=C,
Tidak terkonjugasi,
tapi dengan -CH2- - diantaranya


Asam lemak tak jenuh dari
hewan
Tdak dapat mensintesis asam lemak tak
jenuh dengan posisi –C=C- pada posisi >9
(dari –COOH)
Contoh:



12:1w7
herring)
16:1w7
susu)
16:1w7
C5 dari COOH
asam lauroleat (minyak ikan
C9 dari COOH
asam palmitoleat (lemak
Asam Lemak dari Tumbuhan

Paling banyak didapat dari biji-bijian:

18:2w6
asam linolenat
Lipid sederhana & Lipid
kompleks



Fats & Oil : ester dari gliserol dgn asam lemak
Wax: … alkohol 1 atau 2 dgn …
Lipid kompleks:

Fosfolipid : Lechitin, Cephalin

Glikolipid :
Lipoprotein:


Turunan Lipid : Sterols, terpen,
Sifat fisik Lipid yang berhubungan dengan sifat
fungsional lipid
1.
2.
3.
4.
5.
Plastisitas lemak (fat):
Titik leleh
Polimorfisme
Massa jenis
Titik asap minyak
1. Plastisitas


Definisi:merupakan sifat lemak
sehingga ia dapat dioleskan, lembut
dan tak berubah.
Penyebab: perbandingan fasa padat :
fasa cair
<10% padatan
cair
10-50% padatan plastik
> 50%
Rigid, tidak plastik
Plastisitas: Faktor yang
mempengaruhi:



Tipe trigliserida
Komposisi trigliserida
Suhu
2. Titik Leleh


Tidak memiliki titik leleh yg tajam  rentang
leleh
Utk TG murni,




titik leleh = f(panjang rantai, ketakjenuhan)
P. rantai >>  t.l >>
Ketakjenuhan >>  t.l <<
Contoh: cocoa butter, margarin & butter  perlu
rentang leleh yg lebar u/ ‘plasticity &
spreadablelity’
3. Kristalisasi & Polimorfisme
Lipid




Intro:
Kristalisasi lemak lambat
Kalor kristalisasi dibebaskan 
volume berkurang
Lemak tidak membentuk keadaan gelas
pada kristalisasi
Nukleasi vs Pertumbuhan kristal pada lemak
Laju dari pendinginan menentukan mana
yang lebih dominan: nukleasi atau
pertumbuhan kristal
 Lambat: nukleasi lambat terbentuk
kristal yang besar
 Cepat: nukleasi cepat kristal kecil-kecil
 Ukuran kristal umumnya antara 0.1-5.0
mm, tetapi beberapa dapat mencapai 50 mm
 Jika kristal lemak yang terbentuk besarbesar akan megubah rasa & penampilan
yang seperti berpasir
Polimorfisme pada Lemak

Def:




Fasa kristal dari komposisi kimia yang sama
tetapi berbeda struktur , tetapi jika meleleh
menghasilkan fasa yang identik
Hal ini terjadi pada kristalisasi lemak
Tiap bentuk kristal polimorf dapat dibedakan
dengan menentukan titik leleh, pola
kristalografi sinar X, spektrum infra merah
Tiga bentuk utama: a(alpha),  (beta), '
(beta aksen)
Susunan Kristal Trigliserida




Molekul Trigliserida dalam kristalnya berlapislapis
Rantai asam lemak tersusun sangat rapat satu
dengan yang lainnya
Rantai asam lemak itu tersusun tegak lurus
(bentuk a)atau miring (bentuk ’’ and )
terhadap bidang-bidang gugus gliserol dan bidang
gugus metil terminal
Bentuk kristal:
a:hexagonal
’ : ortorombik
 : triklinik
Bentuk Polimorf lemak

Bentuk a



Bentuk 



Paling tidak stabil
Titik leleh paling rendah
Paling stabil
Titik leleh paling tinggi
Bentuk '


Kestabilan berada diantara kedua bentuk diatas
Titik leleh berada diantara kedua bentuk diatas
Pengaruh bentuk polimorfisme pada
titik leleh
Trigliserida
Triolein
Trilaurin
Trimiristin
Tristearin
a
-32
14
32
54
'
-13
34
44
64

4
44
56
73
4. Massa Jenis


<1
= f(MW, ketakjenuhan)
5. Titik Asap Minyak

Beberapa istilah:



Titik asap
Titik nyala
Titik api
Lipid
Minyak
Minyak
Minyak
Minyak
Minyak
Minyak
Minyak
castor
jagung (crude)
jagung (refined)
Linseed (refined)
zaitun
biji kedele (crude)
biji kedele (refined)
Titik Asap (°C)
200
178
227
160
199
181
256
Contoh bentuk polimorf lemak

Pada lemak alami, yang mungkin terdiri
dari bermacam-macam trigliserida,
terdapat satu bentuk polimorf-nya yang
dominan
Bentuk-
Coconut butter
Minyak kelapa
Lard (lemak babi)
Minyak zaitun
Minyak jagung
Minyak bunga matahari
Bentuk- ’
Minyak biji kapas
Minyak canola
Tallow (lemak sapi)
Minyak ikan herring
Minyak ikan paus
Lemak susu sapi