Makro Nutrien.

Presentasi berjudul: "Makro Nutrien."— Transcript presentasi:

1 Makro Nutrien

2 NUTRISI Makronutrien: Mikronutrien Karbohidrat Lipid Protein Air
Vitamin Mineral

3 2.1Nutrisi-Katabolisme Hubungan Metabolisme karbohidrat, Lipid, Protein Karbohidrat sebagai sumber energi: Kalori nutrisi (Cal=kkal) Kebutuhan kalori basal Katabolisme KH: Serat College students need 2900Cal/d (m) & 2100 Cal/d (f) Basal: 1800 Cal/d (m) & 1300 Cal/d (f)

4 Hubungan Katabolisme dan Anabolisme
Struktur polimer untuk proses katabolisme  anabolisme Tahap 1, 2, 3 dibedakan berdasarkan ukuran molekul

5 Hubungan metabolisme karbohidrat, Lipid, Protein dan Asam Nukleat

6 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)

7 Fermentasi alkohol

8 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

9 Fosforelasi Oksidatif
Reaksi redoks Sistem transport elektron: . . . Lokasi & mekanisme reaksi rantai respirasi p/o rasio dan reaksi oksidatif  ATP sintesis inhibitor

10 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

11 Transfer ‘fatty Acyl CoA’ dari sitosol ke mitokondria

12 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

13 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

14 Ketogenesis Terjadi jika jumlah asetil-KoA berlebih
merupakan sumber energi otak jika dalam keadaan kelaparan

15 Membran Sel dan Proses Transport
Struktur Membran : Lipid ‘bilayer’ Protein Fluiditas Membran Proses transport 15 Lipid penyusun membran: gliserofosfolipids sfingolipid kolesterol

16 Struktur membran

17 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

18

19 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

20 Struktur antigen oligosakarida A,B & O

21 Interaksi KH-Prot

22

23

24 Elastase

25 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

26 Selectins mediate cell-cell interactions.
Lymphocytes adhering to the endothelial lining of a lymph node.

27 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)

28 Uji Ketosa

29 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

30 Ikatan glikosida pada disakarida

31 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.

32 Disakarida-Maltosa Struktur:
Jarang diproduksi oleh tanaman, hasil hidrolisis tepung oleh enzim b-amilase (bakteri Bacillus), merupakan senyawa antara pada proses fermentasi. Sifat: gula pereduksi, mutarotasi, hidrolisis oleh asam/panas – maltase Manfaat: sirup jagung, kombinasi pemanis

33 Disakarida - Laktosa Kelimpahan:
Susu sapi/kambing ( %), susu manusia (~7%) Produk susu tanpa fermentasi Sifat: gula pereduksi, mutarotasi, menghasilkan glukosa & galaktosa pada hidrolisis dgn asam/panas atau laktase (b-galaktosidase)

34 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.

35 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 Kekurangan laktase menyebakan laktosa berkumpul di perut, pada gilirannya akan menyerap air (osmosis)  menyebabkan kramp & kembung perut. Kalau sudah mencapai colon, bakteri anaerob mengubahnya menjadi asam laktat yang menyebabkan penurunan pH & air makin banyak tersimpan. pH yang rendah menyebabkan iritasi dinding usus, meningkatkan kontraksi  diarea. Gas hsl fermentasi menyebakan kramp &kembung

36 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. recognition threshold : konsentrasi terendah yang masih memberikan rasa manis.

37 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: Faktor yg mempengaruhi pertumbuhan kristal sukrosa: Supersaturation soln, temp, type & conc of impurities, nature of crystal surface, rate of movement of soln & crystals

38 Polisakarida Polimer dari monosakarida  derajat polimerisasi (DP)
DP < 100 beberapa 200<DP<3000 kebanyakan 7000<DP< beberapa e.g selulosa

39 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

40 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

41 Komposisi tepung Amilosa (17-30%), kec ‘Sweet corn & peas’: 70%
Struktur: rantai lurus: a-1,4-glikosidik ‘right handed spiral’ Dp ~ 103 Larut dalam air Hidrolis dengn b-amilase  100% dextrin  glukosa Strong pliable films Crystalline X-Ray pattern 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 b-amilase  60% glukosa Brittle films amorph

42 Struktur butiran tepung
Amilosa & amilopektin tersusun secara radial Kristalin & non-kristalin tersusun berlapis-lapis ( seperti lapisan bawang)

43 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)

44 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 than cellulose cellulose lignin Cereals 75 % 17 % 7% Fruits 63% 20% 17% Vegetables 68% 31% 3%

45 1. Resistant Starch Percentage of Banana Starch Resisting Hydrolysis by Pancreatic α-Amylase Treatment % Resistant starch Raw Banana 54 Freshly cooked banana Cooked and cooled 8 Cooked, cooled, & reheated 5 Starch in starchy foods, eg bananas, potatoes & rice, occurs in structures called grains. The starch molecule occurs in an organized arrangement in such grains. The grains are not soluble in water and are somewhat resistant to attack by digestive einzymes. The starch in the grains is hydrolyzed during the process of ripening (in the case of bananas) or with storage ( in the cae of potatoes). Cooking dissrupts the sturctue of the starch molecule. In the grains, resulting in a marked increase in their digestibility. With cooling, the starch molecules regain a more orderly structure, resulting in a slight increase in resistance to enzymatic hydrolysis, as in the table above. The reversion to an organized sturctue with cooling is called “crystalization” of starch. Although this process may not result in a significant effect on the nutritional value of the food, it may detract from its aesthetic value. Eg: storage bread ”stale” needs to be heated

46 Resistant starch Chemical structure Physical structure
Not absorbable in small intestine, probably digest in large intestine due to bacterial action. Escaped starch: Bean : 18% - white bread: 10-20% Cornbread: 6% - oat bread : 8% Potato: 13% Resistant starch is starches that is not digestible towards human’s or intestine-microflora’s enzymes. Due to its chemical structure or physical structure as in the case of bananas experiments (previous slide)

47 2. Non starch polysaccharide
Pectin, gums, hemicelluloses, cellulose, β-glucans, 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 Table 1 – Composition of dry barley husks g/100 g barley husk Xylan 25.7 Arabinan 4.7 Glucan (non-starch) 30.1 Glucan (starch) 4.7 Galactan 1.1 Acid-insoluble lignin 14.7 Acid-soluble lignin 9.8 Ash 9.1 (food and b i o p roducts p r oc e s s i n g 86 ( ) 3 1 – 36)

48 Pektin Sturuktur Pektin:
polimer dari a-D-Galakturonat melalui ikatan a-1,4-glikosidik 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+

49 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%)

50 Struktur protopektin

51 3. Lignin Lignin pellet 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

52 Konformasi polisakarida
Extended ribbon-type conformation (zigzag) Mis: rantai pektin (unit berulang dari -D-glaktopiranosil uronat melalui ikt 1,4) atau alginat (unit berulang dari -L-gulopyranosyluronat melalui ikt 1,4) Ion Ca2+ menstabilkan struktur dengan struktur mirip egg box (egg-box type conformation) Hollow helix-type 1,3 linked -Dglucopyranose unit (lichenin) 1,4 linked -D-glukopiranosil residues (amilosa) Crumpled type 1,2 linked -D-glukopiranosil residues Loosely-jointed conformation 1,6 linked  -D-glukopiranosil residues, Mis carraageenan: -Dgalactopyranosyl1-4-sulfate U 3,6-anhydro--D-galactopiranosil 2-sulfate zigzag

53 Konformasi (lanj.) Konformasi Unit e.g n h Extended ribbon type conf
1,4-linked b-D-glucopyranosyl res Cellulose Pectin 2 - 4 5.13 Hollow helix-type conf 1,3-linked b-D-glucopyranose 1,4-linked a-D glucopyranosyl Lichenin (lichens) amylose 2 - 10 5.64 0-5 3.16 Crumpled type conf. 1,2-linked b-D- glucopunanosyl sdkt 4- -2 2-3 Loosely-jointed conf. 1,6-linked b-D- glucopunanosyl

54 sifat Perfectly liner Branched Linearly-branched

55 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 Imbibisi dgn air dingin rerversibel

56 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.

57 Tahap akhir gelatinisasi tepung
2. Suhu akhir ( ºC): Pada saat suhu mencapai 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 ºC dengan pengadukan menghasilkan penurunan viskositas akibat rusaknya semua butiran.

58 Sifat fisik Polisakarida linier sempurna Bercabang Linier- bercabang
Tak larut dalam air Dpt dilarutkan jika ditempatkan dalam keadaan ekstrim Bercabang Lebih larut Dapat balik Viskositas lebih rendah; sticky paste at high conc. Linier- bercabang

59 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] Definisi: denaturasi protein

60 Sifat Gel protein Viskositas tinggi Elastik &atau Plastik Syneresis
Syneresis : beberapa gel dapat membebaskan air kembali jika didiamkan.

61 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 Faktor: [protein] >>  kekuatan >> T >>  kekuatan << pH > atau < pHI  kekuatan << Agitasi may or may not breaks the gel MW >>  kekuatan >>

62 Gel protein Proses pembentukan: Denaturasi
Agregasi (pada saat didinginkan) Progel (if reversibel) Ikatan silang dalam rantai protein: … Akibatnya:  absorpsi air prot exterior & interior

63 Nutrisi: -Katabolisme Protein
sumber asam amino dalam mamalia protein dari diet Protein dalam tubuh waktu paruh protein Hubungan katabolisme protein dengan TCA

64 Degradasi asam amino

65 Pemindahan gugus amin Transaminase: Deaminasi: glutamat dehidrogenase
pemindahan gugus amin, biasanya glutamat, kepada asam -Keto. Macamnya: SGPT, SGOT Deaminasi: glutamat dehidrogenase Deaminasi oksidatif: glutamin synthetase asparagin synthetase

66 Detoksifikasi amonia Transport amonia: Siklus Urea: ptpt-hati
salah satu cara penghilangan amonia hanya dimiliki oleh organisme ureotelik sintesis arginin dari ornitin

67 Siklus Urea

68 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: Two Broad Types of Food Lipids Two Broad Types of Food Lipids 1. Fats: " solid at room temperature solid at room temperature animal in origin, saturated organic compound e.g:" butter, lard, tallow 2. Oils: liquid at room temperature plant in origin plant in origin unsaturated organic compound E.g: olive oil, palm oil, coconut oil.

69 Asam lemak 20:4w6 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

70 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 C5 dari COOH asam lauroleat (minyak ikan herring) 16:1w7 C9 dari COOH asam palmitoleat (lemak susu) 16:1w7

71 Asam Lemak dari Tumbuhan
Paling banyak didapat dari biji-bijian: 18:2w6 asam linolenat

72 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, Food Sources of Phospholipids High levels in: ??? Egg yolks (lecithins) 33% lipid –67% triglyceride –28% phospholipid –5% cholesterol 16% protein yeast Liver Soy beans (commercial source of lecithin) essentially all lecithin removed during oil processing

73 Sifat fisik Lipid yang berhubungan dengan sifat fungsional lipid
Plastisitas lemak (fat): Titik leleh Polimorfisme Massa jenis Titik asap minyak Fasa padat : krital dari gliseraldehid

74 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

75 Plastisitas: Faktor yang mempengaruhi:
Tipe trigliserida Komposisi trigliserida Suhu Tipe & komposisi trigliserida  titik leleh berbeda Suhu: naik  lemak mencair  plastisitas naik

76 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’ Cocoa butter: most component triglycerides melt in the range °C 80% of fat is three triglycerides (SUS type) having similar melting points Consists of fatty acids: Palmitic (P), oleic (O), Stearic (St) Triglycerides: POP ~15%; POSt ~ 40%; StOSt ~25%

77 Kristalisasi & Polimorfisme Lipid
Intro: Kristalisasi lemak lambat Kalor kristalisasi dibebaskan  volume berkurang Lemak tidak membentuk keadaan gelas pada kristalisasi

78 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 mm, tetapi beberapa dapat mencapai 50 mm Jika kristal lemak yang terbentuk besar-besar akan megubah rasa & penampilan yang seperti berpasir

79 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), b (beta), b' (beta aksen)

80 Susunan Kristal Trigliserida
Molekul Trigliserida dalam kristalnya berlapis-lapis Rantai asam lemak tersusun sangat rapat satu dengan yang lainnya Rantai asam lemak itu tersusun tegak lurus (bentuk a) atau miring (bentuk b’’ and b) terhadap bidang-bidang gugus gliserol dan bidang gugus metil terminal Bentuk kristal: a: hexagonal b’ : ortorombik b : triklinik

81 Bentuk Polimorf lemak Bentuk a Bentuk b Bentuk b' Paling tidak stabil
Titik leleh paling rendah Bentuk b Paling stabil Titik leleh paling tinggi Bentuk b' Kestabilan berada diantara kedua bentuk diatas Titik leleh berada diantara kedua bentuk diatas

82 Pengaruh bentuk polimorfisme pada titik leleh

83 Massa Jenis < 1 = f(MW, ketakjenuhan)

84 Titik Asap Minyak Beberapa istilah: Titik asap Titik nyala Titik api
Titk asap: suhu dimana minyak mulai mengeluarkan asap kebiruan Tititk nyala : … minyak mulai terbakar Titik api : … minyak terus menerus terbakar.

85 Contoh bentuk polimorf lemak
Pada lemak alami, yang mungkin terdiri dari bermacam-macam trigliserida, terdapat satu bentuk polimorf-nya yang dominan Cocoa butter : g,a,b’,b bentuk polimorfisme, Chocolate : 6 bentuk, 5 stabil