Lahan Gambut Analisis Mineral dengan AAS Atomic Absorption Spectrometry

B. Lahan Gambut

Gambut merupakan tanah hasil akumulasi timbunan bahan organik dengan komposisi lebih dari 65 yang terbentuk secara alami dalam jangka waktu ratusan tahun dari pelapukan vegetasi yang tumbuh di atasnya yang terhambat proses dekomposisinya karena suasana anaerob dan basah. Setiap lahan gambut memiliki karakteristik yang berbeda-beda tergantung sifat dari bahan alami yang terdiri atas sifat fisik, kimia, dan biologi serta macam sedimen di bawahnya yang akan menentukan daya dukung wilayah gambut, salah satunya adalah mengenai kapasitasnya sebagai media tumbuh Deptan, 2009. Penipisan lahan gambut menyebabkan munculnya lapisan tanah mineral di bawah lapisan gambut ke permukaan. Lapisan tanah mineral ini dapat berasal dari sedimen payau, pasir kuarsa, dan sedimen sungai. Sedimen tersebut memiliki unsur hara yang berbeda-beda sehingga akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman Suryadiputra et al., 2005

C. Mineral

Semua makhluk hidup membutuhkan zat gizi makro dan mikro. Zat gizi makro terdiri dari karbohidrat, lemak, dan protein. Sedangkan zat gizi mikrro terdiri dari mineral dan vitamin. Berdasarkan peranannya dalam fungsi biologis, mineral terbagi menjadi mineral esensial dan non esensial Belitz dan Groch, 1999. Mineral esensial merupakan mineral yang diperlukan untuk mendukung pertumbuhan. reproduksi dan kesehatan sepanjang siklus hidup. ketika seluruh nutrien terpenuhi secara optimal O’Dell dan Sunde, 1997. Mineral terbagi menjadi dua kategori utama yaitu mineral makro dan mineral mikro. Kebutuhan mineral makro yang diperlukan adalah dalam gram per kilo gram diet gkg diet, sementara mineral mikro diperlukan dalam mili gram per kilo gram diet mgkg diet bahkan mikrogram per kilo gram diet µgkg diet O’Dell dan Sunde, 1997. Mineral tidak seperti asam amino ataupun vitamin, yaitu tidak dapat hancur akibat terpapar panas, agen pengoksidasi, pH yang ekstrim, dan faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi nutrisi organik. Mineral bersifat indestructible Fennema 1996. Tabel 3 Batas asupan mineral per hari beberapa mineral Mineral Batas Asupan Harian mg hari Essensial Fe 15 Zn 6-22 Cu 3.2 Mn 2-9 Sn 4.0 Mo 0.3 Non-Esensial Al 5-35 Br 7.5 Li 2.0 Sumber : Belitz dan Grosch 1999

1. Magnesium Mg

Magnesium Mg adalah komponen esensial dari klorofil dan juga berasosiasi dengan banyak protein tumbuhan. Ion magnesium merupakan aktivator alami dari sejumlah enzim yang berperan sebagai substrat dalam fosforilasi Sutcliffe dan Baker, 1975. Mg diperlukan sebagai pembawa fosfor ke tanaman, sehingga kenaikan kandungan magnesium dalam daun akan diikuti dengan kenaikan kandungan fosfor Indrarjo, 1986. Gejala defisiensi magnesium adalah klorosis yang diikuti dengan akumulasi pigmen antosianin dan nekrosis. Selain itu juga dapat menyebabkan penurunan pertumbuhan, kematian premature dari daun, dan dapat menghambat pembuahan Sutcliffe dan Baker, 1975. Pada tubuh manusia, Mg berperan penting pada fungi syaraf dan hati, serta aktivator banyak enzim. Di samping itu, ion Mg berikat dengan ATP Adenosin Trifosfat untuk membentuk ATP aktif. Magnesium berperan dalam metabolisme K dan Ca, jadi kecukupan Mg akan berpengaruh terhadap kesehatan tulang. Secara normal, jumlah magnesium yang dapat diserap tubuh dari bahan pangan adalah sekitar 30 sampai dengan 40. Namun pada kondisi asupan yang rendah. daya absorpsinya dapat meningkat hingga 80. Keracunan Mg dapat dilihat dari adanya kegagalan ginjal karena ginjal merupakan organ utama yang mengatur Mg darah. Tingginya kandungan magnesium di dalam darah dapat menyebabkan mudah lelah. Recommended Daily Allowance RDA untuk wanita dewasa adalah 320 mg per hari, sedangkan untuk laki-laki dewasa adalah 420 mg per hari. Daily Value yang digunakan pada pelabelan pangan adalah 400 mg Mardlaw, 1999.

2. Kalsium Ca

Kalsium Ca merupakan salah satu mineral penting dalam tumbuhan. Ca bersaing dengan mineral lain untuk memasuki tanaman. Apabila unsur hara berada pada jumlah yang lebih rendah dari pada yang lain, maka unsur yang kadarnya lebih rendah sukar diserap Leiwakabessy et al., 2002. Kehadiran sejumlah besar garam Ca tak larut dari asam organik, seperti asam oksalat, pada banyak tumbuhan diduga memiliki banyak peranan dalam mengatur keasaman sel Sutcliffe dan Baker, 1975. Umumnya tanah bersifat masam memiliki kandungan kalsium yang rendah. Kalsium ditambahkan untuk meningkatkan pH tanah. Sebagian besar Ca berada pada kompleks serapan dan mudah dipertukarkan. Pada keadaan tersebut Ca mudah tersedia bagi tumbuhan Soepardi, 1983. Ca merupakan salah satu makro mineral penting bagi tubuh manusia. Fungsi kalsium adalah untuk kekuatan tulang dan gigi, membantu pembekuan darah, transmisi impulse syaraf, kontraksi otot, dan membantu regulasi sel. Absorpsi kalsium dapat berkurang akibat adanya asam oksalat yang biasanya terdapat pada kembang kol, bayam, dan sayuran lain. Recommended Daily Allowance untuk Ca adalah 800 mg per hari Mardlaw, 1999.

3. Besi Fe

Besi merupakan mineral penting bagi tumbuhan. Besi berperan dalam sintesis klorofil. Kekurangan atau defisiensi besi dapat menyebabkan klorosis pada daun, khususnya daun muda. Hal ini disebabkan oleh pergerakan besi yang lambat menuju daun-daun tua, sedangkan kelebihan kation logam seperti mangan, tembaga, seng, dan nikel akan mengakibatkan hal serupa seperti pada kondisi kekurangan besi. Hal ini terjadi akibat adanya kompetisi sisi akseptor besi di dalam tumbuhan Sutcliffe dan Baker, 1975. Besi merupakan mikromineral karena diperlukan dalam jumlah sedikit Harper et al., 1985. Sekitar 15 besi disimpan di dalam tubuh dan baru dimobilisasikan ketika asupan harian tidak mencukupi Aberoumand dan Deokule 2008 di dalam Borah 2008. Recommended Daily Allowance RDA untuk besi pada orang dewasa wanita adalah 10 mg per hari. sedangkan untuk orang dewasa laki-laki adalah 15 mg per hari. Sumber bahan pangan yang kaya akan zat besi diantaranya daging merah, daging babi, hati, enrich grain, sereal, dan tiram. Mardlaw, 1999. Tingkat absorpsi manusia terhadap besi dari asupan bahan pangan memiliki nilai yang berbeda-beda. Absorpsi besi pada orang sehat berkisar antara 5-10, sedangkan pada orang yang mengalami defisiensi zat besi tingkat absorpsinya berkisar antara 10-20 Mardlaw, 1999. Peranan besi di dalam tubuh manusia diantaranya dalam sintesis hemoglobin dan mioglobin, mendukung sistem imun, dan metabolisme tubuh Mardlaw, 1999. Besi merupakan bagian dari molekul hemoglobin Hb yang berfungsi untuk mengangkut oksigen O 2 dari paru-paru dan mendistribusikannya ke sel-sel yang membutuhkan untuk selanjutnya digunakan dalam metabolisme karbohidrat. protein. dan lemak menjadi energi ATP Gaman dan Sherrington, 1992. Defisiensi zat besi pada manusia dapat menyebabkan turunnya sintesis sel darah merah yang akan mengakibatkan anemia. Menurut Shimson 1991, hampir dua per tiga anak-anak dan ibu-ibu di negara berkembang menderita kekurangan besi. Asupan berlebih terhadap zat besi dalam tubuh juga dapat menyebabkan toksisitas. Selain dari asupan berlebih terhadap zat besi. toksisitas besi dapat pula disebabkan oleh genetik atau turunan. Toksisitas besi yang disebabkan oleh penyakit genetik atau turunan biasa disebut juga hemocromatosis. Penyakit ini dapat menyebabkan over absorption sehingga menimbulkan kerusakan hati dan jantung.

4. Seng Zn

Zn diabsorpsi oleh partikel tanah liat atau membentuk kompleks dengan materi organik. Mineral ini diserap cepat dalam bentuk ion bivalen Zn 2+ . Seperti tembaga, ketersediaan Zn menurun seiring meningkatnya pH, dan dengan peningkatan fosfat Sutcliffe dan Baker, 1975. Asupan Zn cukup penting untuk mendukung fungsi tubuh manusia. seperti pada sintesis asam nukleat, metabolisme protein, penyembuh luka, fungsi perkembangan imun, perkembangan organ seksual, struktur dan fungsi membran sel, komponen dari superoksida dismutase SOD dan tulang, serta mengatur pelepasan dan fungsi insulin Mardlaw, 1999. Defisiensi Zn di negara berkembang merupakan hal yang perlu diperhatikan karena hasil penelitian menunjukkan bahwa kekurangan Zn tidak hanya berkontribusi pada penurunan pertumbuhan tetapi juga meningkatkan keabnormalan. Asupan Zn yang cukup dapat menurunkan penyakit diare yang menjadi penyebab penting kematian di negara berkembang. Recommended Daily Allowance RDA Zn untuk wanita dewasa adalah 12 mg per hari, sedangkan untuk laki-laki dewasa adalah 15 mg per hari Mardlaw, 1999. Zn dapat menimbulkan toksisitas bila jumlah dalam tubuh ± 1000 ppm NRC, 1980.

5. Mangan Mn

Mn merupakan mineral esensial bagi tubuh manusia. Manusia jarang mengalami defisiensi mineral ini. Fungsi penting Mn adalah sebagai kofaktor enzim piruvat karboksilase dan superoksida dismutase. Bahan pengan sumber mangan antara lain biji-bijian, buah, dan sayuran. Asupan kebutuhan Mn yang diperlukan tubuh yaitu 2-9 mg per hari.

6. Tembaga Cu

Kandungan Cu dalam tanaman tergantung dari jenis tanah tumbuh, spesies tanaman, umur, pemeliharaan tanaman, iklim, dan derajat keasaman dari tanah. Tanah bersifat asam akan meningkatkan kelarutan sehingga ketersediaan logam berat di dalam tanah dapat berlebih Darmono, 2001. Konsentrasi tembaga pada tumbuhan menurun bersamaan dengan semakin tua umur tumbuhan dan akan rendah kadarnya pada tanah yang bersifat basa Mc Dowell, 1985. Cu merupakan trace element. Beberapa peranan Cu antara lain, Cu menjadi bagian dari beberapa enzim, memiliki kontribusi dalam aktivitas beberapa enzim, dan membantu metabolisme besi. Sekitar 55-57 tembaga dapat diserap tubuh. Cu merupakan konstituen yang harus ada dalam makanan manusia. Beberapa senyawa yang dapat terganggu penyerapannya ke dalam tubuh akibat keberadaan tembaga antara lain fitat, asam amino tertentu, vitamin C, serat, Zn, dan Fe Mc Dowell, 1985.

7. Aluminium Al

Alumunium Al merupakan salah satu unsur mikro mineral non esensial pada manusia. Sekitar 50-150 mg Al terkandung dalam tubuh manusia. Kandungan tertinggi Al dalam tubuh manusia ditemukan pada tubuh orang yang lebih tua. Rata-rata asupan harian alumunium adalah 10-20 mg. Alumunium diserap kembali oleh usus dalam jumlah yang sangat sedikit dapat diabaikan. Ekskresi alumunium melalui urin kurang dari 0.1 mg per hari. Beberapa penelitian menujukkan bahwa secara pathology alumunium dapat menyebabkan kerusakan yang signifikan pada sel pada system syaraf pusat Belitz dan Grosch, 1999. Berdasarkan Gupta et al. 2005, disebutkan bahwa Al dapat berperan terhadap neurotoxic effect. Pertumbuhan yang buruk pada tanaman sering diasosiasikan dengan keracunan alumunium. Hal ini disebabkan karena pada tanah masam ion alumunium meningkat sehingga mencapai pada taraf yang meracuni tanaman. Keracunan alumunium menyebabkan pertumbuhan akar terhambat sehingga penyerapan air dan unsur hara berkurang Kamprath, 1970. Pada tanah masam persaingan mineral lain dengan alumunium perlu diperhitungkan Havlin et al. 1997 diacu dalam Made 2005. Menurut Soepardi 1979, alumunium yang tinggi pada tanah masam menyebabakan ketersediaan unsur hara mikro lain seperti besi, mangan, seng, copper, dan boron juga meningkat sehingga dapat meracuni tanaman, sedangkan ketersediaan molibdenum menurun sehingga mengalami defisiensi. Selain itu. menurut Sutcliffe dan Baker 1975, kelebihan produksi alumunium akan memiliki gejala yang sama dengan defisiensi fosfat karena hal tersebut menyebabkan presipitasi fosfat seperti alumunium fosfat tidak larut di dalam tanah dan jaringan akar. Foy 1974 di dalam Sanchez 1976 menunjukkan bahwa alumunium cenderung ditimbun di akar dan kemudian merintangi penyerapan serta pengangkutan kalsium dan fosfat ke bagian akar tanaman. Sanchez 1976 melaporkan bahwa serapan magnesium berkurang jika pH kurang dari 4.8. Hal ini menunjukkan adanya antagonisme alumunium dengan pengambilan magnesium. Dalam pangan, aluminium merupakan trace element non esensial. Selain itu fungsinya dalam tubuh juga belum banyak diketahui. Konsumsi bahan pangan yang mengandung Al berlebihan dapat membahayakan kesehatan. Menurut Gupta et al. 2005, Al dapat berkontribusi terhadap neurotoxic effect.

D. Analisis Mineral dengan AAS Atomic Absorption Spectrometry

Salah satu alat yang dewasa ini digunakan untuk mengukur mineral adalah Atomic Absorption Spectrometry AAS. AAS telah digunakan untuk mengukur sekitar 70 macam mineral karena kemampuannya mengukur kandungan mineral dengan baik. Komponen penting yang terdapat pada AAS terdiri dari sumber radiasi, atomizer, serta sistem optik dan pengukuran. Sumber radiasi pada AAS harus stabil dan konsisten, memberikan intensitas yang cukup dalam area spektrum yang cocok dengan tingkat gangguan serendah mungkin, serta tahan lama. Lampu yang biasa digunakan karena memenuhi karakteristik tersebut adalah lampu hallow cathode. Lampu hallow cathode terdiri dari hallow cathode dan anoda yang mengandung gas murni seperti argon atau neon. Selain itu sering juga digunakan discharge lamps dan electrodeless discharge lamps Van Loon, 1980. Atomizer merupakan komponen dasar AAS yang bertujuan untuk menghasilkan sebanyak mungkin sampel yang teratomisasi dengan tingkat propagasi yang sangat rendah. Flames merupakan sumber atomisasi yang paling popular. Tipe flame yang digunakan diantaranya udara-asetilen dan N 2 O-asetilen Van Loon, 1980.

E. Proses pemasakan