NUTRISI: BAHAN UNTUK DIPIKIRKAN

BAB 11 NUTRISI: BAHAN UNTUK DIPIKIRKAN

11.1 Anda Adalah Apa yang Anda Makan Apakah kita makan kreasi kuliner lezat atau melahap junk food di jalankan, semua

kita makan karena makanan menyediakan empat macam dasar bahan yang dibutuhkan untuk menjaga badan kita berfungsi, yaitu: air, sumber energi, bahan baku, dan regulator metabolism. Air berfungsi baik sebagai reaktan dan produk dalam reaksi metabolisme, sebagai pendingin dan regulator termal, dan sebagai pelarut untuk zat-zat yang penting bagi kehidupan. Tubuh kita adalah sekitar 60% air, tetapi

H 2 O tidak dapat dibakar dalam tubuh atau tempat lain. Oleh karena itu, kita membutuhkan makanan sebagai sumber energi untuk memberi tenaga proses- proses seperti aksi otot, otak dan impuls saraf, dan pergerakan molekul dan ion pada waktu dan tempat yang tepat. Kita juga makan karena kita membutuhkan bahan baku untuk sintesis tulang baru, darah, enzim, otot, rambut, dan untuk penggantian dan perbaikan bahan sel dalam tubuh. Terakhir makanan memasok beberapa enzim dan hormon yang berfungsi untuk mengontrol reaksi biokimia yang terkait dengan metabolisme dan semua proses vital lainnya.

Gambar 11.1 Komposisi tubuh manusia

Makan dengan benar adalah bagaimana mengkonsumsi berbagai makanan yang tepat, bukan hanya makan sejumlah makanan yang cukup. Malnutrisi adalah kondisi yang disebabkan oleh pola makan dengan campuran nutrisi/gizi yang kurang tepat, meskipun kandungan energi dari makanan yang dimakan mencukupi. Kebalikan dari kondisi malnutrisi adalah kekurangan gizi, pada kondisi ini asupan kalori seseorang tidak mencukupi kebutuhan metabolism tubuhnya. Makanan olahan wajib memberikan informasi gizi . Sebuah label , seperti pada Gambar 11.2, menampilkan jumlah lemak , karbohidrat , dan protein. Zat-zat ini adalah makronutrisi yang menyediakan semua kebutuhan energi dan sebagian besar bahan baku untuk proses perbaikan dan sintesis dalam tubuh. Ion natrium dan kalium

(bukan dalam bentuk logamnya) terdapat dalam konsentrasi yang lebih rendah, tetapi ion-ion ini sangat penting untuk keseimbangan elektrolit dalam tubuh. Beberapa mineral lainnya dan vitamin (Bagian 11.5) tercantum dalam hal persentase harian yang direkomendasikan untuk satu porsi produk.

Gambar 11.2 Label fakta gizi dari paket kacang

11.2 Lemak dan Minyak: Sebagian keluarga Lipida Beberapa sifat lemak yang umum telah kita ketahui adalah berminyak, licin, lunak, padatan dengan titik leleh rendah, dan tidak larut dalam air. Mentega, keju, cream, susu, dan daging tertentu dan beberapa ikan banyak mengandung lemak. Semua ini produk yang berasal dari hewan. Tapi margarin dan minyak goreng yang berasal dari tumbuhan. Minyak, seperti yang diperoleh dari buah zaitun, jagung,

kacang-kacangan, menunjukkan banyak sifat seperti lemak hewani. Namun tidak seperti lemak, minyak adalah cairan. Baik berupa padatan atau cairan, lemak dan minyak termasuk keluarga senyawa yang dikenal sebagai lipida, golongan senyawa yang mencakup tidak hanya lemak yang dapat dimakan dan minyak, tetapi juga bahan yang beragam seperti kolesterol dan steroid. Molekul asam lemak alami ditandai dengan rantai hidrokarbon nonpolar panjang yang umumnya mengandung atom karbon dalam jumlah genap (biasanya 12-24) dan gugus asam karboksilat polar pada akhir rantai. Sebagai contoh, perhatikan asam

atau

lemak yang umum ditemukan di lemak sapi, asam stearat, C 17 H 35 COOH (Gambar 11.3)

Gambar 11.3 Gambaran asam stearat, suatu asam lemak

Molekul kedua pebentuk lemak dan minyak adalah senyawa gliserol atau gliserin. Gliserol bersifat lengket, cairan manis sering ditambahkan ke produk sabun dan lotion tangan. Gambar 11.4 menunjukkan bahwa molekul gliserol yang berisi tiga gugus - OH, sehingga termasuk golongan alkohol.

Gambar 11.4 Gambaran molekul gliserol, suatu alcohol Jika tiga asam lemak bereaksi dengan gliserol, satu produk adalah trigliserida-ester dari tiga molekul asam lemak dan satu molekul gliserol-, produk lainnya adalah tiga molekul air.

3 molekul asam lemak + 1 molekul gliserol 1 molekul trigliserida + 3 molekul air

Lemak dan minyak berbeda sifat tidak hanya karena panjang rantai hidrokarbon dalam asam lemak pembentuk trigliserida, tetapi juga karena ikatan dalam rantai itu. Asam lemak jenuh (saturated fatty acids) adalah asam lemak dengan rantai hidrokarbon hanya mengandung ikatan tunggal antar atom karbon. Asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acids) adalah asam lemak dengan molekul berisi satu atau lebih ikatan rangkap antar atom-atom karbon. Asam oleat, dengan hanya satu ikatan rangkap atom karbon per molekul, dikelompokkan sebagai tak jenuh tunggal. Asam lemak tak jenuh ganda (Polyunsaturated fatty acids) mengandung lebih dari satu ikatan rangkap antar atom karbon per molekul. Asam linoleat, yang berisi dua ikatan C-C rangkap per molekul, dan asam linolenat dengan tiga ikatan rangkap C- C per molekul, adalah contoh dari asam lemak tak jenuh ganda. Perhatikan pada Gambar 11.5 semua asam lemak tak jenuh tersebut mengandung 18 atom karbon.

Gambar 11.5 Asam lemak tak jenuh

Kategori lain dari lemak yang akhir-akhir ini banyak beritakan adalah lemak “trans” (trans fats), lemak yang telah diubah dengan penambahan hidrogen ke minyak nabati

tak jenuh. Ini adalah contoh proses hidrogenasi, di mana gas hidrogen (H 2 ) dengan bantuan katalis logam, ditambahkan ke ikatan rangkap sehingga berubah menjadi ikatan tunggal.

Hidrogenasi, selain mengganti ikatan rangkap dengan ikatan tunggal, dapat mengkonfigurasi ulang geometri sekitar ikatan ganda sehingga atom hidrogen di sisi berlawanan dari ikatan rangkap. Sebagai contoh, asam oleat dan asam elaidat memiliki rumus kimia yang sama, tetapi sifat, penggunaan, dan mungkin efek terhadap

kesehatan berbeda. Asam oleat adalah suatu

asam lemak tak jenuh alami komponen utama dari minyak zaitun, tetapi asam elaidat, ditemukan di beberapa jenis margarin lunak, adalah asam lemak “trans”.

Kolesterol adalah lemak, tetapi memiliki struktur yang sangat berbeda dari lemak dan minyak yang kita telah membahas. Molekul kolesterol memiliki struktur empat-cincin dengan rantai hidrokarbon yang melekat pada cincin lima-karbon. Struktur ini mirip dengan yang ditemukan pada hormon seperti progesteron dan testosteron. Golongan senyawa ini yang dikenal sebagai steroid, dan kolesterol adalah steroid yang paling Kolesterol adalah lemak, tetapi memiliki struktur yang sangat berbeda dari lemak dan minyak yang kita telah membahas. Molekul kolesterol memiliki struktur empat-cincin dengan rantai hidrokarbon yang melekat pada cincin lima-karbon. Struktur ini mirip dengan yang ditemukan pada hormon seperti progesteron dan testosteron. Golongan senyawa ini yang dikenal sebagai steroid, dan kolesterol adalah steroid yang paling

11.3 Karbohidrat: Manis dan Bertepung Karbohidrat memiliki tugas menyediakan energy untuk semua sel dalam

tubuh. Karbohidrat diet yang paling terkenal adalah gula-sederhana karbohidrat seperti yang ditemukan dalam buah-buahan dan makanan olahan. Karbohidrat sederhana dikenal dengan rasa manis dan mudah dicerna oleh tubuh. Karbohidrat kompleks paling terkenal adalah kemungkinan pati, ditemukan di hampir semua makanan nabati seperti biji-bijian, kentang, dan beras. Karbohidrat kompleks dalam kepiting terasa lebih enak, tetapi mereka tidak memiliki rasa manis dan perlu waktu lama untuk dicerna.

Secara kimiawi, karbohidrat adalah senyawa yang mengandung karbon, hidrogen, dan oksigen, dua elemen terakhir dalam rasio atom 2:1 seperti yang ditemukan dalam air. Glukosa, misalnya, memiliki rumus C 6 H 12 O 6 . Molekul karbohidrat yang dibangun dari cincin yang mengandung atom karbon dan atom oksigen. Atom hidrogen dan gugus -OH yang melekat pada atom karbon. Ada banyak kemungkinan perbedaan dalam struktur molekul yang disebut isomer, sebagai

contoh, 32 isomer berbeda (termasuk isomer kiral) untuk C 6 H 12 O 6.

Gambar 11.6 Struktur molekul tiga monosakarida

Gambar 11.7 Pembentukan sukros, suatu disakarida

Penyambungan molekul monosakarida tidak berarti terbatas hanya pada pembentukan disakarida. Beberapa karbohidrat yang paling umum dan melimpah adalah polisakarida, polimer terdiri dari ribuan unit glukosa. Monomer monosakarida bergabung untuk membentuk polisakarida, melepaskan sebuah molekul air setiap kali monomer yang dimasukkan ke dalam rantai. Pati, selulosa, dan glikogen adalah tiga contoh umum polisakarida, yang juga disebut karbohidrat kompleks.

Seperti pati, selulosa merupakan polimer dari glukosa, tapi dua polisakarida ini bersifat sangat berbeda di dalam tubuh kita. Manusia dapat mencerna pati dengan memecahnya menjadi unit-unit glukosa, sebaliknya, kita tidak bisa mencerna selulosa. Alasannya adalah perbedaan kecil bagaimana unit glukosa bergabung dalam pati dan selulosa. Dalam pati tautan α yang menghubungkan antar unit glukosa memiliki orientasi tertentu, sedangkan tautan β antar unit glukosa dalam selulosa mempunyai orientasi yang berbeda (Gambar 11.8)

Gambar 11.8 Tautan antar unit glukosa dalam (a) pati (b) selulosa Intoleransi laktosa adalah disfungsi metabolik umum yang mirip dengan

perbedaan antara prose cerna pati dan selulosa. Kecuali dalam kasus pada bayi yang sangat muda, intoleransi laktosa pada sebagian besar orang, membuat mereka sulit untuk mencerna produk susu. Konsumsi makanan ini sering diikuti dengan diare dan kembung (buang gas berlebih). Gejala ini akibat dari ketidakmampuan untuk memecah laktosa (gula susu) menjadi monosakarida komponennya, glukosa dan galaktosa. Tautan antara dua monosakarida dalam laktosa adalah tautan β, mirip dengan yang di selulosa. Orang yang tidak toleran terhadap laktosa memiliki kekurangan atau konsentrasi laktase rendah, enzim yang mengkatalisis pemutusan tautan ini. Pada individu tersebut, laktosa dicerna bukan oleh usus mereka sendiri perbedaan antara prose cerna pati dan selulosa. Kecuali dalam kasus pada bayi yang sangat muda, intoleransi laktosa pada sebagian besar orang, membuat mereka sulit untuk mencerna produk susu. Konsumsi makanan ini sering diikuti dengan diare dan kembung (buang gas berlebih). Gejala ini akibat dari ketidakmampuan untuk memecah laktosa (gula susu) menjadi monosakarida komponennya, glukosa dan galaktosa. Tautan antara dua monosakarida dalam laktosa adalah tautan β, mirip dengan yang di selulosa. Orang yang tidak toleran terhadap laktosa memiliki kekurangan atau konsentrasi laktase rendah, enzim yang mengkatalisis pemutusan tautan ini. Pada individu tersebut, laktosa dicerna bukan oleh usus mereka sendiri

11.4 Protein Protein adalah poliamida atau polipeptida, polimer dibangun dari monomer asam amino. Sebagian besar protein yang dibuat dari berbagai kombinasi 20 asam amino yang berbeda. Molekul dari semua asam amino mempunyai pola umum struktur yang sama. Empat gugus fungsi atau atom yang melekat pada sebuah atom karbon adalah: (1) gugus asam karboksilat, (2) gugus amina, (3)atom hidrogen, dan (4) rantai samping R yang ditunjuk dalam struktur pada Gambar 11.9.

Gambar 11.9 Struktur umum asam amino

Gambar 11.10 Struktur asam-asam amino dengan rantai samping berbeda

Tubuh biasanya tidak menyimpan pasokan cadangan protein, sehingga makanan yang mengandung protein harus dimakan secara teratur. Sebagai sumber utama nitrogen bagi tubuh, protein terus-menerus dipecah dan direkonstruksi. Seorang dewasa sehat dengan diet seimbang akan mempunyai keseimbangan nitrogen, membuang nitrogen (terutama sebagai urea dalam urin) sebanyak yang ia makan. Anak-anak, wanita hamil, dan orang-orang pulih dari sakit jangka panjang atau luka bakar memiliki keseimbangan nitrogen positif. Ini berarti bahwa mereka mengkonsumsi lebih banyak nitrogen dari yang mereka keluarkan karena mereka menggunakan elemen untuk mensintesis protein tambahan. Keseimbangan nitrogen Tubuh biasanya tidak menyimpan pasokan cadangan protein, sehingga makanan yang mengandung protein harus dimakan secara teratur. Sebagai sumber utama nitrogen bagi tubuh, protein terus-menerus dipecah dan direkonstruksi. Seorang dewasa sehat dengan diet seimbang akan mempunyai keseimbangan nitrogen, membuang nitrogen (terutama sebagai urea dalam urin) sebanyak yang ia makan. Anak-anak, wanita hamil, dan orang-orang pulih dari sakit jangka panjang atau luka bakar memiliki keseimbangan nitrogen positif. Ini berarti bahwa mereka mengkonsumsi lebih banyak nitrogen dari yang mereka keluarkan karena mereka menggunakan elemen untuk mensintesis protein tambahan. Keseimbangan nitrogen

Penyebab lain dari keseimbangan nitrogen negatif kemungkinan asupan asam amino esensial yang tidak cukup. Asam amino esensial adalah asam amino yang dibutuhkan untuk sintesis protein tapi itu harus diperoleh dari makanan karena tubuh tidak dapat mensintesis mereka. Dari 20 asam amino alami yang membentuk protein, tubuh kita dapat mensintesis 11 asam amino dari molekul sederhana, tetapi

9 asam amino harus diperoleh dari makanan langsung. Jika salah satu dari sembilan asam amino esensial pada Tabel 11.4 hilang dari diet, bisa menyebabkan malnutrisi parah karena beberapa asam amino yang termakan tidak dapat dimanfaatkan dan diekskresikan.

11.5 Vitamin dan Mineral Diet harian Anda tidak hanya harus menyediakan jumlah memadai kalori dan macronutrients, tetapi juga harus menyediakan vitamin dan mineral. Vitamin dan mineral adalah mikronutrien, zat yang dibutuhkan hanya dalam jumlah sangat kecil, tetapi penting bagi tubuh untuk memproduksi enzim, hormon, dan zat lainnya yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan. Vitamin sering diklasifikasikan berdasarkan kelarutannya. Vitamin yang larut dalam minyak/lemak (lipid-soluble) atau larut dalam air (water soluble). Sebagai contoh, struktur molekul vitamin A, yang ditunjukkan pada Gambar 11.11, hampir hanya mengandung atom karbon dan hidrogen mirip dengan hidrokarbon yang berasal dari minyak bumi. Vitamin yang tidak larut dalam lemak akan larut dalam air karena molekul-molekul mengandung atom/gugus polar seperti gugus -OH yang membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Contoh Vitamin C

Gambar 11.11 Vitamin yang larut dalam lemak/minyak dan larut dalam air

Perbedaan kelarutan vitamin ini memiliki implikasi yang signifikan untuk gizi dan kesehatan. Vitamin A, D, E, dan K larut dalam lemak/minyak sehingga akan disimpan dalam sel-sel yang kaya lipida. Ini berarti bahwa vitamin yang larut dalam lemak/minyak tidak perlu diminum setiap hari karena dapat beracun jika dikonsumsi Perbedaan kelarutan vitamin ini memiliki implikasi yang signifikan untuk gizi dan kesehatan. Vitamin A, D, E, dan K larut dalam lemak/minyak sehingga akan disimpan dalam sel-sel yang kaya lipida. Ini berarti bahwa vitamin yang larut dalam lemak/minyak tidak perlu diminum setiap hari karena dapat beracun jika dikonsumsi

Banyak vitamin yang larut dalam air berfungsi sebagai koenzim, molekul yang bekerja sama dengan enzim untuk meningkatkan aktivitas enzim. Lipid, protein, dan sintesis karbohidrat dan metabolisme semua tergantung pada fungsi penting ini. Anggota keluarga vitamin B banyak berfungsi sebagai koenzim, seperti Niacin yang berperan penting dalam transfer energi dalam metabolisme glukosa dan lemak.

Pasokan yang cukup dari diet mineral (ion atau senyawa anorganik) juga penting untuk kesehatan yang baik. Ada tujuh makromineral-Ca, P, Cl, K, S, Na, Mg- adalah unsur-unsur yang penting bagi kehidupan namun tidak sebanyak seperti O,

C, H, atau N. Makromineral hanya dibutuhkan dalam jumlah lebih besar dari 100 mg (0.100 g) atau hadir dalam tubuh dalam jumlah yang lebih besar dari 0,01% dari berat badan.

Tubuh membutuhkan jumlah yang lebih kecil dari Fe, Cu, dan Zn-yang disebut mikromineral. Mineral runut (trace mineral), termasuk I F, Se, V, Cr, Mn, Co, Ni, Mo,

B, Si, dan Sn, biasanya diukur dalam mikrogram (µg). Meskipun jumlah total elemen dalam tubuh hanya sekitar 25-30 g, jumlah sedikit mereka sering mengaburkan pentingnya mereka dalam menjaga kesehatan yang baik.

Gambar 11.12 Tabel periodik yang menunjukkan diet mineral yang diperlukan untuk kehidupan manusia

11.6 Energi dari Metabolism Makanan Selama metabolisme, proses fotosintesis dibalik, makanan diubah menjadi senyawa yang lebih sederhana dan energi yang tersimpan dilepaskan.

Gambar 11.13 Keseimnbangan energi untuk fotosintesis dan metabolism glukosa

Sumber utama energi dalam diet seimbang adalah lemak. Pada basis gram per gram, lemak menyediakan sekitar 2,5 kali lebih banyak energi dari makronutrien lainnya. Penjelasan untuk perbedaan besar kandungan energi antara lemak dan karbohidrat adalah terlihat dari komposisi kimia dari kedua jenis material tersebut

Meskipun protein, seperti karbohidrat, menghasilkan sekitar 4 Cal / g jika dimetabolisme, protein tidak digunakan dalam tubuh sebagai sumber energi utama, tetapi protein menyimpan bagian molekul untuk membangun kulit, otot, tendon, ligamen, darah, dan enzim.

11.7 Pengawetan Makanan Keracunan makanan adalah masalah serius. Jika Anda pernah mengalami bahkan untuk kasus yang ringan, Anda mengetahui ketidaknyamanan dan kadang- kadang memalukan. Dalam kasus yang parah, keracunan makanan dapat merenggut kehidupan orang-orang terkasih. Dengan demikian selama berabad-abad, orang- orang dalam setiap kebudayaan telah menemukan cara untuk mengawetkan makanan.

Dua cara pengawetan yang telah teruji adalah pengawet makanan dengan gula dan garam. Seperti yang Anda ketahui, jeli, selai, dan acar memanfaatkan mereka. Pengawet ini bekerja dengan menciptakan lingkungan dengan konsentrasi garam atau gula tinggi, yang tidak menguntungkan bagi pertumbuhan bakteri, ragi, dan jamur. Dengan proses osmosis, air akan mengalir keluar dari sel-sel dari organisme ini, sehingga sel mereka rusak. Kekurangannya cara ini adalah bahwa gula dan garam sangat mengubah rasa makanan, meskipun beberapa perubahan rasa ada yang diinginkan (acar ikan herring adalah kelezatan sebagian orang). Metode pengawetan lain adalah dengan memanaskan atau mendinginkan makanan.

Jika Anda memeriksa label makanan yang mengandung lemak atau minyak, Anda mungkin menemukan bahwa BHT atau BHA telah ditambahkan baik ke makanan atau kemasan karton. Senyawa ini butil hidroksi toluena (BHT) dan butil hidroksi anisol (BHA) adalah antioksidan. Antioksidan adalah senyawa yang ditambahkan ke makanan, obat-obatan, dan kosmetik untuk meminimalkan oksidasi minyak dan lemak tak jenuh yang dapat menyebabkan tengik, kehilangan warna, dan perubahan rasa. BHT dan BHA bertindak dengan mencegah penumpukan radikal bebas yang terbentuk ketika lemak dan minyak bereaksi dengan oksigen dari udara.

Radikal bebas memiliki elektron tidak berpasangan yang sangat reaktif. BHT, BHA, dan antioksidan lainnya menangkap elektron tidak berpasangan dari radikal bebas untuk membentuk spesies stabil. Hal ini untuk mencegah oksidasi lebih lanjut dari lemak, sehingga menjaga sereal, kue, dan keripik kentang lebih lezat dan bebas dari minyak tengik.

Gambar 11.14 Struktur antioksidan BHT dan BHA