Materi Biokimia Larutan - Stabilitas Vitamin Larut Lemak Ir. Priyanto Triwitono, MP. Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Pertanian

VITAMIN A Struktur Vit A terdiri dari senyawa Hidrokarbon tidak jenuh C20 dan C40 , tdpt dalam 3 bentuk, yaitu : Bentuk Alkohol bebas  Retinol Ester  Retinil asetat / Retinil Palmitat Aldehid atau Asam  Retinal / As. Retinoat Bentuk Alkohol ---O2--- Aldehid ---O2- Asam Bentuk Ester  lebih Stabil  Vit A komersial (ester asam Asetat / Palmitat dg Retinol)

Kurang Stabil

Adanya ikatan ganda dalam struktur Vitamin A membuatnya mengalami isomerisasi, khususnya dalam media cair pada pH asam. Vitamin A relatif stabil dalam larutan alkali. Isomer dengan aktivitas biologis tertinggi adalah all-trans vitamin A. Isomer 13-cis atau neovitamin A hanya memiliki aktivitas biologis 75% dari isomer all-trans, sedangkan isomer 6-cis dan 2, 6-di-isomer cis memiliki aktivitas biologis <25% dari bentuk all-trans vitamin A.

Ester dari Retinol + Asetat / Palmitat R-OH + HOOCR’ R-OOCR’ + H2O Bentuk Ester  Relatif Lebih Stabil

Sumber Vitamin A Sumber Vit A berasal dari = Bahan pangan hewani (liver, kuning telur) Bahan pangan Nabati (minyak sawit). Pada tanaman dan jamur, vit A masih berupa pro-Vitamin A (dalam bentuk senyawa Karotenoid) yg akan di konversi menjadi Vitamin A setelah diabsorbsi dalam usus halus. Senyawa karotenoid dengan aktivitas provitamin A tsb terdapat secara alami dalam a) pigmen tanaman yang memberikan karakteristik kuning, oranye dan merah pada berbagai macam buah-buahan dan sayuran; dan juga pada b) ginjal hati limpa dan susu.

Pro Vitamin A yang paling potensial adalah beta-karoten  strukturnya mampu menghasilkan 2 ekuivalent Vitamin A.

Aktivitas pro-Vit A Seny Karotenoid

Adanya Ikatan Rangkap Konjugasi pada struktur Seny Karotenoid  memp sifat Absorbansi terhadap Sinar UV yg sangat kuat  absorbansinya 300 – 500 nm (warna Orange – Kuning) Absorbansi Karotenoid 400 – 500 nm, tetapi secara individu bervariasi  beta-Karoten 450 nm ; Retinoid 320 – 380 nm.

Stabilitas Vit A pada Pangan Destruksi provitamin A selama pengolahan dan penyimpanan makanan sangat tergantung kondisi reaksinya. Pada Kondisi Anaerob – tanpa Oksigen  kemungkinan terjadi transformasi thermal dan sebagian Isomerisasi Cis-Trans. Proses ini dpt terjadi pd Sayur Rebus & Kaleng, dan kehilangannya mencapai 5-40 % tergantung Suhu, waktu, dan sifat Karotenoidnya. Pada suhu yg tinggi, beta-karoten dpt terfragmentasi dan menghasilkan senyawa Hidrokarbon Aromatik.

2. Pada kondisi Aerob – ada Oksigen  terjadi OKSIDASI. dpt terjadi kehilangan karotenoid, terutama bila dipacu oleh Cahaya, Enzyme, dan Hidroperoksida. Oksidasi kimiawi beta-karoten menghasilkan 5,6 epoxide  akan terisomerisasi menjadi Mutachrome (5,8 epoxide)  telah diteliti pd Orange Juice. Oksidasi Vitamin A menyebabkan Kehilangan Aktivitas Vitamin seluruhnya. Oksidasi selama penyimpanan dehydrated Food  terjadi kehilangan Vitamin dan Provitamin A (tabel 11)

Degradasi Beta-Karoten AEROB ANAEROB

Kehilangan beta Karoten pada Produk Kering selama Penyimpanan

Efek Oksigen Vitamin A sangat sensitif terhadap Oksigen atmosfer, sehingga Vitamin A bentuk alkohol menjadi kurang stabil daripada ester. Dekomposisi ini dikatalisis oleh adanya mineral. Oleh karena itu vitamin A komersial biasanya dilapisi Antioksidan sebagai lapisan pelindung  Butylated HidroksiAnisol (BHA) dan Butylated HydroxyToluene (BHT).

Efek Pemanasan Secara umum, vitamin A relatif stabil selama pengolahan makanan yang melibatkan pemanasan. Ester Palmitat diketahui lebih stabil terhadap panas dibanding Retinol, sehingga biasanya dianggap stabil selama pengolahan susu. Namun, pemanasan suhu tinggi dalam waktu lama dengan terpapar Udara pada produk susu atau mentega dapat menurunkan aktivitas vitamin A secara signifikan.

Efek Sulfur Dioksida Perlakuan sulfur dioksida diketahui dapat mengurangi kerusakan karotenoid dalam sayuran selama dehidrasi dan penyimpanan. Perlakuan sulfur dioksida diketahui dapat meningkatkan stabilitas β-karoten , baik yg ditambahkan dalam bentuk larutan sulfit ATAU sebagai gas headspace dalam kemasan b-karoten). Produk yang mengandung b-karoten harus dilindungi dari cahaya dan udara headspace harus dijaga agar tetap minimum.

Metode Kolorimetri Carr-Price Merupakan metode yg banyak digunakan sampai tahun 1970-an. Metode ini berdasarkan pembentukan Komplek warna biru antara Anthimon Trichlorida ATAU Tri Fluor Asam Asetat (TriFluoroacetic acid) dg Retinol dalam Khloroform dan diukur pada panjang gelombang 620 nm. Metode ini mempunyai beberapa kelemahan : tdk mempunyai spesifisitas tertentu  seny karotenoid lain ikut terdeteksi & mengabaikan Cis-trans Isomer yg terjadi selama pengolahan pangan sehingga hasilnya bias; warna tidak stabil shg memerlukan pengukuran dg cepat dan waktu yg konsisten; Reagen yg digunakan bersifat korosif dan karsinogen.

Metode Lain Metode Spektroscopy  untuk mengkarakterisasi dan mengukur senyawa karotenoid. Spektroscopy yg dipakai Nucleic Magnetic Resonance (NMR) Spectroscopy ; Near Infrared Spectroscopy; Photo Acoustic Spectoscopy, Electro Absorption Spectroscopy; Resonance Raman Spectroscopy. 2. HPLC  metode terbaik, karena mampu mendeteksi Cis dan Trans Isomer Karotenoid  hasil lebih akurat.

Khromatogram Hasil Pemisahan Karotenoid

Vitamin D Vitamin D merupakan derivat sterol yg berperan sbg Anti-Rakhitik. Bentuk vitamin D  Vitamin D2 dan Vitamin D3. Semua bentuk vitamin D mempunyai ciri kisaran spektrum panjang gelombang maksimum 264 nm dan minimal 228 nm.

Struktur Vit D2 dan Vit D3 Ergocalciferol Cholecalciferol

Aktivasi proVitamin D menjadi Vitamin D

Stabilitas Vit D Vitamin D sangat sensitif terhadap Oksigen dan Cahaya. Sebaliknya Vitamin D stabil pada kondisi tanpa air, tanpa cahaya, tanpa asam, dan pada suhu rendah. Pada kondisi asam dan terkena Cahaya, terjadi isomerisasi vit D menjadi 5,6-trans-isomer dan isotachysterol. Oksidasi merupakan jalur terjadinya dekomposisi ikatan rangkap terkonjugasi pada posisi 5,6 dan 7,8 struktur Secosteroid.

Dibandingkan Vitamin E, beta-karoten, dan Retinol, Vitamin D relatif tidak peka terhadap kehilangan karena oksidasi, sehingga stabilitas vitamin D pada pangan tidak dianggap sebagai masalah yg serius. Stabilitas vitamin D pada pangan dianggap cukup stabil dan tidak masalah, sebab pada produk pangan seperti susu cair dan susu bubuk telah difortifikasi sebagai pembawa vitamin D.

Pemaparan dg cahaya pd produk susu fortifikasi ternyata hanya menyebabkan sedikit kehilangan Vitamin D3. Demikian juga pemaparan dg Oksigen terbukti tidak menyebabkan kehilangan berarti. Penelitian lain membuktikan bahwa perlakuan panas pada susu fortifikasi seperti pre-heating, steam Injection pada suhu 95oC , evaporasi 5 tingkat, dan spray drying pada suhu 149oC ternyata tidak menyebabkan kehilangan vitamin D3 secara signifikan.

Vit D pada pangan Non Susu Stabilitas vit D pada produk daging sangat bervariasi tergantung pada metode pengolahannya. Pada produk bakar tdk terjadi kehilangan vit D3, tetapi pada daging rebus hanya tinggal 58-65%. Penjemuran mampu menyebabkan kerusakan vit D3 seluruhnya pada ikan Mackerel dan Saury. Pemurnian, pemucatan dan Deodorisasi pd minyak menyebabkan penurunan vitamin D3 sebesar 80%.

Vitamin E Vit E dikenal sbg faktor yg diperlukan untuk repro-duksi, anti-sterilitas, dan pencegah kematian bayi  selanjutnya dikenal sbg Tocopherol  dari bhs Yunani kata “pherein”=“carry” & kata “tocos”=“to birth”. Vit E terdapat dalam beberapa bentuk, yaitu : Tocoferol  5 Isomer (α, β, gamma, δ, tocol)  yg paling aktif α-tokoferol Tocotrienol Tokoferol adalah derivat Polyisoprenol yg memp 16 Atom C jenuh, dan mempunyai variasi substitusi Metil pd gugus R1, R2, dan R3.

Tocopherol

Tocotrienol

Analisa Vit E Analisa vit E kaitannya dg fungsi Vit E bagi manusia dan hewan, antara lain = Mengukur bia-assay vit E kaitannya dg fungsi biologis  misal dlm fungsinya untuk mencegah resorpsi fetal pd tikus & Encephalomalacia pada anak ayam Mengukur fungsi Fisiologis vit E  misal dalam kaitannya dg fungsi pencegahan hemolisis erytrosit. Mengukur level vit E secara in vivo  pada cadangan vit E di Liver dan plasma

Sumber Vit E Vit E banyak terdapat pada : Biji-bijian, serealia , biji-bijian sbr minyak (wijen, kacang, kedelai dll) , Minyak goreng, Buah, Sayur, produk hewani  Tabel 13. Keberadaan Vit E bersama-sama dg Lipid, terutama Asam Lemak Tidak Jenuh  mudah teroksidasi. Faktor pemicu oksidasi  Cahaya, panas, alkali, pH, enzim lipoksidase, logam terutama Besi dan Cu, adanya radikal bebas pd minyak. Intake harian vitamin E  2,6 – 15,4 mg/hari  dipenuhi dari bhn pangan segar dan olahan, dari nabati dan hewani.

Sumber Tokoferol

Tokoferol selain sbg Vitamin juga potensial sbg Antioksidan (kemampuannya rendah, biasanya digunakan secara sinergis dg antioksidan lain). Macam antioksidan berdasarkan mekanisme reaksinya ada 2 = Antioksidan primer  memutus rantai (chain breaking Antioxidant) Antioksidan sekunder  mencegah / meng-hambat /memperlambat laju reaksi Mekanisme antioksidan Vit E  memutus rantai radikal bebas peroksil  sbg Scavengger  menjadi bentuk yg stabil  menghentikan reaksi berantai.

Stabilitas Vit E Kehilangan vit E dapat terjadi karena = Proses mekanis  degerminasi / penghilangan sekam/kulit/bekatul pd biji2an; pemisahan atau penghilangan fraksi lipid  pengepresan, proses Refining & Hydrogenasi pd lipid. Pemurnian minyak menyebabkan kehilangan vit E, meskipun demikian stabilitas terhadap oksidasi tetap tinggi  karena senyawa2 pro-oksidant yg ada sudah dihilangkan pd saat pemurnian. Vit E juga dpt hilang selama Deodorisasi.

Oksidasi  terjadi bersamaan dg oksidasi lemak pelarutnya; penggunaan bhn kimia seperti Benzoil Peroksida atau Hidrogen Peroksida. Proses penggorengan menyebabkan kerusakan Vit E pada minyak goreng  karena adanya Udara dan ALB tak Jenuh  terjadi Oksidasi. Stabilitas Vitamin E menurun pada suhu di bawah titik beku. Dalam hal ini peroksida yang terbentuk dari hasil oksidasi lemak yang stabil pada suhu di bawah 0°C dapat bereaksi dengan vitamin E, sehingga terjadi Oksidasi.

Vitamin K Vit K merupakan faktor AntiHemorrahagic atau faktor Koagulasi. Deffisiensi Vit K  jarang terjadi  bila terjadi pd bayi  karena kualitas gizi si ibu yg buruk & asupan vit K melalui ASI rendah. Vit K merupakan derivat NaphtaQuinone, yg banyak tdpt pada sayuran hijau, terutama brocolli, sawi, bayam, dll.  lihat Tabel 4.1.

Bayam Sawi Brokoli Selada

Struktur Vitamin K1 dan K2

Stabilitas Vit K Vit K sangat stabil terhadap Oksidasi dan proses preparasi maupun pengolahan pangan. Vitamin K sangat stabil selama pengolahan, dan hanya sedikit menurun pada suhu penggorengan 185-190oC selama 40 menit. Vit K sangat tdk stabil bila terkena cahaya, dan kondisi Alkali. Pemaparan cahaya sinar matahari dan cahaya lampu mampu merusak vit K. Senyawa reduksi juga dapat merusak aktivitas Vitamin K.