MINERAL 1 - Klasifikasi mineral

Transkripsi

1 MINERAL 1 - Klasifikasi mineral Mineral merupakan elemen anorganik, jumlahnya dalam tubuh kurang lebih 4 %. Elemen an organik tersebut merupakan sisa pembakaran senyawa organik yang disebut abu. Mineral dikelompokkan menjadi: a. Mineral esensiel Termasuk dalam kelompok mineral esensiel untuk makro elemen adalah kalsium (Cu), magnesium (Mg), natrium (Na), kalium (K), fosfor (P), khlorin (Cl) dan sulfur (S). untuk elemen kelumit atau mikro mineral adalah mangan (Mn), zat besi (Fe), tembaga (Cu), iodium (I), seng (Zn), flourin (F), vanadium (Va), kobalt (Co), molibdenum (Mo), selenium (Se), kromium (Cr), timah putih (Sn), nikel (ni) dan silikat (Si). b. Mineral kemungkinan esensiel Termasuk dalam kelompok ini adalah arsen, barium, bromin, kadmium, dan strontium. c. Mineral non esensiel Termasuk dalam kelompok ini adalah alumunium, antimon, bismut, boron, germanium, aurum, timah hitam, air raksa, rubidium, perak, dan titanium. d. Mineral yang berpotensi toksik a) tembaga (Cu), molibdenum (Mo), selenium (Se) b) arsen (As), cadmium c) timah hitam (Pb) dan air raksa (Hg) Kapan mineral disebut esensiel? Ada dua pengertian kapan mineral disebut esensiel, yaitu apabila: 1. Defesiensi dari mineral tersebut mengakibatkan ketidaknormalan fungsi fisiologis 2. a. Mineral terdapat dalam jaringan yang sehat pada makhluk hidup b. Kadar mineral relatif constant c. Kekurangan mineral tersebut mengakibatkan gangguan fisiologis maupun ketidaknormalan struktur

2 d. Penambahan mineral tersebut dapat mencegah terjadinya ketidaknormalan tersebut e. Ketidaknormalan karena defisiensi selalu diikuti perubahan biokimiawi f. Perubahan biokimiawi dapat dicegah apabila defisiensi dapat dicegah ataupun diobati 2 - Peranan Mineral dalam Kehidupan Peranan mineral dalam kehidupan diketahui setelah adanya fakta bahwa mineral tersebut ada di dalam jaringan. Misalnya tembaga yang terdapat dalam bulu burung, dalam darah siput, vanadium dalam darah, iodium dalam kelenjar tiroid, seng dalam abu sayuran. Selain itu juga adanya/timbulnya penyakit defisiensi yang disebabkan karena kekurangan mineral misalnya penyakit gondok karena kekurangan iodium, anemi karena kekurangan zat besi ataupun tembaga. Penemuan-penemuan mineral yang mempunyai arti penting dalam kehidupan tersebut tidak terlepas dari pengembangan teknologi pada bidang analisis kimia, sehingga mineral dalam jumlah yang sangat kecilpun dapat dideteksi. Determinasi dengan spektrofotometer serapan atom maupun aktivasi neutron sangat membantu peranan mineral dalam kehidupan. Fungsi mineral Mineral esensiel mempunyai fungsi (bisa salah satu atau seluruhnya) yaitu: 1. Sebagai penyusun kerangka tubuh 2. Mempertahankan, mengatur sifat fisik dari sistim koloid. Misalnya viskositas, difusi, tekanan osmose 3. Mengatur keseimbangan asam-basa 4. Sebagai komponen enzim ataupun aktivator enzim Mineral sebagai penyusun kerangka tubuh seperti tulang dan gigi terutama dilakukan oleh kalsium d an fosfor. M ineral tersebut d alam j umlah n ormal d apat memberikan kekuatan dan kekerasan pada kerangka tersebut. Sistem koloid merupakan sistim dua fase, fase yang satu dalam bentuk partikel terdispersi kedalam fase yanglain yang bertindak sebagai pelarut. Salah satu ciri

3 dari sistem koloid yaitu dapat membuat gel. Contoh dalam organisme yaitu protoplasma yang bersifat koloid. Protoplasma dapat membentuk gel melalui kegiatan ion-ion, misalnya ion kalsium akan meningkatkan tegangan antar muka lapisan partikel. Viskositas sistim koloid dipengaruhi oleh konsentrasi ion kalsium, natrium dan kalium. Difusi suatu nutrien dari suatu kompartemen ke dalam kompertemen yang lain tidak hanya ditentukan oleh ukuran partikel tetapi juga diatur oleh mieral seperti pompa natrium-kalium. Tekanan osmose yang diukur dari kecenderungan suatu pelarut (air) untuk bergerak melalui m embran dari Iarutan yang encer ke dalam Iarutan yang Iebih pekat. Tekanan osmose biasanya sebanding dengan berat molekul zat yang larut. Elemen an organik yang berbentuk ion dengan berat molekul rendah mempengaruhi tekanan osmose dengan mengatur pengaliran air dan zat yang larut melalui dinding sel. Dengan demikian dengan adanya pengaturan pengaliran air dan zat maka mineral sangat penting peranannya dalam proses absorbsi nutrien dalam usus, konstraksi otot, impuls saraf maupun transportasi dalam darah, cairan intra sel maupun ekstra sel. Untuk mempertahankan kesehatan, proses yang terjadi dalam tubuh diatur pada ph dengan kisaran yang sangat kecil. Pada manusia sehat, ph netral dengan harga 7,4 + 0,1 dengan kisaran ph 7,0-7,8. keseimbangan asam basa dalam cairan tubuh harus dipertahankan yang diatur oleh mineral bersama protein. Berbagai mineral berperanan sebagai komponen dari enzim maupun aktivator enzim. Dengan demikian mineral juga akan berfungsi dalam pengaturan proses yang terjadi di dalam tubuh. 3 - Makro Mineral Suatu mineral dikelompokkan sebagai makro mineral bila jumlahnya lebih dari 0,01 % berat tubuh. 1. Kalsium dan fosfor Peranan kalsium dan fosfor saling berkaitan. Jumlah kalsium dan fosfor sebanyak 70% dari total abu. 99 % kalsium dan 88 % fosfor terdapat dalam tulang dan gigi. Komposisi mineral dalam tulang yaitu: Ca 3 (PO 4 ) 2 84 %

4 CaCO 3 10% Ca 3 (sitrat) 2 % Mg 3 (P0 4 ) 2 1 % MgCO 3 1% Na 2 HPO 4 2 % Tulang merupakan jaringan pengikat yang dibentuk melalui dua proses yang terpisah yaitu pembentukan matriks dan penempatan mineral dalam matriks. Di dalam tulang terdapat sel yang mempunyai fungsi yang berbedabeda. Osteoblast mempunyai peranan dalam pembentukan tulang yaitu dengan membentuk kolagen tempat mineral-mineral tersebut melekat. Osteocyte berperanan dalam penyerapan kembali mineral dalam tulang. Tulang secara terus menerus dibentuk dan dirombak secara simultan. Dengan demikian metabolisme kalsium dalam tulang terjadi sepanjang hidup manusia. Rangsangan yang menghasilkan kontraksi otot merupakan impuls listrik yang diangkut oleh serabut urat saraf yaitu dari ujung saraf ke tenunan otot yang kemudian menyebabkan kontraksi karena lepasnya ion kalsium dari tempat penyimpanannya dalam sel. Keluarnya kalsium akan menstimulir enzim ATP ase dalam miosin sehingga terbentuk aktimiosin dan terjadi kontraksi. Setelah terjadi pengendoran otot, ion kalsium dipompa kembali ke tempat penyimpanannya dalam sel. Peranan kalsium dalam pembekuan darah yaitu kalsium menstimulir pembebasan tromboplastin dari darah. Tromboplastin mengkatalis perubahan protrombin menjadi trombin. Kalsium sebagai aktivator enzim yaitu pada aktivasi enzim lipase pankreas pada proses pencernaan lemak. Selain itu juga pada enzim fosfatase yang menghidrolisis glukosa 6-P menjadi glukosa dan fosfat. Enzim lain yang diaktifkan oleh kalsium adalah kholin esterase, miosin ATP ase, suksinat dehidrogenase. Berbeda dengan kalsium, fosfor tidak berfungsi sebagai aktivator enzim tetapi sebagai bagian dari enzim misalnya dalam enzim pepsin, xantin-oksidase. 2. Natrium, kalium, dan klorida Natrium, kalium, dan klorida terdapat dalam cairan tubuh dan jaringan

5 lunak. Natrium dan klorida lebih banyak terdapat dalam cairan ekstraseluler, sedangkan kalium dalam cairan intraseluler. a. Natrium Kandungan natrium pada tubuh orang dewasa sehat lebih kurang 100 g. Sebagian besar terdapat dalam cairan ekstraseluler (plasma, ruang antar sel), yang lain terdapat dalam tulang. Ion natrium berfungsi mengatur tekanan osmose, menjaga keseimbangan asam-basa dan berperanan pada absorbs! karbohidrat terutama glukosa. b. Kalium Kandungan kalium lebih kurang sebanyak 250 g. Kalium lebih banyak terdapat dalam cairan intraseluler. Komposisi kalium pada umumnya konstan sehingga sering dipakai untuk menentukan bagian badan tanpa Iemak (lean body mass). Secara invivo menggunakan K 40. kalium bersama natrium dan klorida berperanan dalam mengatur tekanan osmose dan keseimbangan asam-basa. Walaupun mekanismenya belum diketahui dengan jelas, kalium juga diperlukan untuk sintesis protein maupun glikogen. Kalium juga diperlukan untuk aktivasi enzim kinase. c. Klorida Tubuh mengandung 100 g klorida. Nutrien ini terdapat dalam cairan ekstraseluler, darah merah dan beberapa jaringan. Berperanan dalam pengaturan tekanan osmose dan keseimbangan asam-basa. d. Magnesium dan sulfur Magnesium jumlahnya relatif kecil yaitu g. Sebagian besar terdapat dalam tulang. Yang lain terdapat dalam jaringan lunak dan cairan ekstraseluier. Magnesium berperanan sebagai aktivator enzim misalnya enzim yang tergolong dalam enzim kinase, mutase, ATP ase, kholin esterase, alkali fosfatase, enolase, isositrat dehidrogenase, deoksiribonuklease. Magnesium juga merupakan komponen enzim arginase. Magnesium dalam bentuk garam sering dipakai untuk membantu kelancaran pencernaan makanan. Garam magnesium (MgSO 4 ) mempunyai kelarutan yang rendah, Dalam jumlah besar dapat

6 meningkatkan tekanan osmose sehingga air akan ditarik ke pencernaan makanan, akibatnya mudah uang air karena sisa makanan menjadi lunak. Garam magnesium tersebut berfungsi sebagai pencahar. Sulfur pada umumnya terdapat sebagai komponen senyawa organik. Misalnya asam amino sistin dan metionin, hormon (glutation, insulin), vitamin biotin dan tiamin serta asam lipoat. Sulfur terdapat dalam jaringan pengikat, kuku, rambut maupun kulit. 4 - Mikro Mineral Mikro mineral esensiel yang dikenal pada pertengahan tahun 1950 baru ada 7 buah unsur yaitu mangan, zat besi, tembaga, iodium, seng, kobalt, dan molibdenum. Kemudian pada pertengahan tahun 1970 diketahui meningkat menjadi 14 buah unsur yaitu flourida, selenium, kromium, vanadium, silikat, nikel, dan timah putih. Mineral digolongkan sebagai mikro mineral bila jumlahnya kurang dari 0,01 % berat tubuh. 1. Mangan Mangan dalam tubuh orang dewasa sebanyak mg. Sebagian besar mangan terdapat daiam tulang dan sebagian kecil dalam hati, otot, dan kulit. Pada mamalia, mineral ini sangat esensiel untuk reproduksi yang normal. Mangan mempunyai peranan yang sangat penting dalam metabolisme karbohidrat. Mangan mempunyai peranan pula dalam mengkatalisis reaksi glukosamin dengan serin pada sintesis mukopolisakarida 2. Zat besi Zat besi dalam tubuh orang dewasa sebanyak 4-5 g. sebanyak 70 % jumlah zat besi dalam tubuh terdapat dalam hemoglobin sedangkan yang lain terdapat dalam hati, limfa, sumsum tulang belakang, dalam plasma yang umumnya sebagai protein transferin dan sebagai komponen enzim yang berperanan pada proses reaksi oksidasi reduksi di dalam sel. Zat besi dalam hemoglobin terdapat dalam heme, yang dapat diperoleh apabila hemoglobin dihidrolisis sehingga akan diperoleh protein globin sebanyak 96 % dan senyawa heme sebanyak 4 %. Dalam setiap molekul

7 hemoglobin terdapat 4 senyawa heme. Zat besi dalam otot terdapat dalam mioglobin. Mioglobin mengandung 1 pigmen heme. Zat besi dalam organ adalah feritin dan hemosiderin. Feritin merupakan kompleks protein-besi yang bersifat larut, mengandung zat besi lebih dari 20 %. Hemosiderin adalah kompleks protein-besi yang bersifat tidak larut, mengandung zat besi lebih dari 35 %. Zat besi yang merupakan bagian hemoglobin berperanan dalam proses respirasi yaitu mengikat oksigen dari paru-paru, kemudian ditranspor ke seluruh sel-sel tubuh. Sebagai komponen enzim yang berperanan pada reaksi oksidasi-redukasi dalam sel (enzim sitokrom oksidase). Zat besi juga merupakan komponen dari enzim katalase dan peroksidase, xantin dan aldehid oksidase serta suksinat dehidrogenase. 3. Tembaga Tembaga di dalam tubuh disimpan dalam hati, otak, sumsum tulang belakang, limfa, jantung dan ginjal. Tembaga mempunyai peranan yang sangat penting dalam pembentukan hemoglobin. Tembaga juga berperanan pada sistim enzim oksidasi-reduksi dan ikut mempertahankan integritas mielin pada serabut saraf, pembentukan tulang dan jaringan pengikat, pembentukan pigmen melanin dalam kulit dan rambut. 4. Lodium lodium di dalam tubuh sebagian besar terdapat dalam kelenjar tiroid yang jumlahnya sebanyak 70-80%. Sebagian kecil terdapat dalam otot, ovariam, mata. lodium merupakan komponen hormon tiroksin dan tri iodo tironin. Mormon tiroksin berfungsi untuk mengatur berbagai metabolisme seperti metabolisme vitamin, karbohidrat, lemak maupun protein. 5. Seng Seng sebagian besar terdapat dalam jaringan seperti hati, otot, organ kelamin laki-laki, tulang, jaringan epidermis dan darah. Di dalam darah, sebanyak 75 % seng terdapat dalam eritrosit, 22 % dalam serum dan 3 % dalam leukosit. Seng dapat dipakai untuk pertumbuhan yang normal, pembentukan bulu pada unggas. Selain itu

8 dapat dipakai untuk mencegah penyakit parakeratosis pada babi. Seng merupakan komponen enzim karbonat an hidrase yang terutama terdapat dalam sel darah merah dan sel parietal lambung. Seng juga merupakan komponen enzim yang tergolong metaloenzim yaitu karboksipeptidase, alkali fosfatase, berbagai enzim dehidrogenase (alkohol, malat, laktat, glutamat). Seng juga berperanan sebagai kofaktor enzim arginase, enolase, oksalasetat dekarboksilase. Beberapa kerja hormon juga dipengaruhi oleh seng seperti insulin, glukagon, FSH dan LH. 6. Kobalt, molibdenum dan selenium Kobalt merupakan komponen vitamin B12. Diperlukan untuk mempertahankan aktivitas mikroflora dalam usus. Molibdenum merupakan komponen enzim xantin oksidase. Enzim tersebut mengkatalisis oksidasi senyawa purin. Sebagai contoh xantin oleh aktivitas xantin oksidase dirubah menjadi asam urat. Selenium merupakan kelumit mineral yang ikut berperanan dalam pembentukan koenzim Q, bertindak sebagai anti oksidan yang tidak spesifik, berpengaruh pada absorbsi dan retensi vitamin E dan trigliserida. Enzim glutaton peroksidase mengandung 0,34 % selenium, juga terdapat dalam enzim asam format dehidrogenas serta glisin reduktase. 7. Flourida, timah putih, vanadium Flourida di dalam tubuh terdapat dalam tulang dan gigi. Ion flourida mempunyai kemampuan untuk mencegah penyakit gigi berlubang. Flourida di dalam gigi menggantikan kedudukan kalsium fosfat maupun karbonat selarna pembentukan gigi. Flourida ini di dalam gigi bersifat lebih tahan terhadap aktivitas bakteri pembentuk asam dalam mulut. Timah putih di dalam tubuh berperanan sebagai katalis untuk reaksi oksidasi-reduksi. Vanadium diketahui ikut berperanan dalam klasifikasi tulang dan gigi dan dipakai untuk mencegah penyakit gigi berlubang. Vanadium dapat menghambat sintesis kholesterol.

9 8. Kromium, silikat, nikel Kromium bervalensi tiga diketahui mempunyai peranan yang penting dalam metabolisme karbohidrat, terutama pada metabolisme glukosa dan kerja hormon insulin. Kromium tersebut merupakan komponen GIF (glucose tolerance factor). GIF terdapat dalam yeast yang dipakai untuk memproduksi bir yang mempertahankan metabolisme karbohidrat tetap dalam keadaan normal. Cr 3+ bertindak sebagai kofaktor hormon insulin melalui pembentukan kompleks dengan bagian membran, insulin dan kromium. Pada sekelompok orang di masa umur pertengahan mempunyai kesuiitan untuk melakukan metabolisme karbohidrat secara normal karena kekurangan insulin. Untuk mengatsi hal tersebut dalam diit dapat ditambahkan kromium karena diduga kromium dapat menggantikan insulin untuk menurunkan kadar gula darah. Kromium juga diketahui berperanan dalam metabolisme lemak dan protein. Silikat yang banyak terkandung dalam abu sekam maupun bulu. Silikat merupakan komponen mukopolisakarida. Mineral ini diperlukan untuk pertumbuhan yang normal dan pembentukan kerangka. Nikel dalam tubuh terdapat dalam jumlah yang sangat kecil. Percobaan secara in vitro memberikan gambaran fungsi nikel yaitu mengaktifkan beberapa enzim seperti arginase, tirosinase, asetil koenzim A sintetase, deoksiribonuklease. Nikel juga mempertahankan kestabilan DNA dan RNA dari pengaruh panas yang mengakibatkan denaturasi. 5 - Mineral dalam Bahan Pangan Mineral dalam bahan pangan dapat berada dalam bentuk: 1. Terikat dengan senyawa organic Contoh : Hemoglobin enzim fitin

10 2. Sebagai garam Contoh: NaCI CaCO 3 KIO 3 3. Ion bebas Contoh : Na + ; Ca ++ ; CP Mineral yang terdapat dalam bahan pangan dapat berasal dari: a. Alami ada di dalam bahan pangan. Untuk pangan nabati berasal dari tanah, air ataupun pupuk, sedangkan untuk pangan hewani dapat bersal dari pakan ataupun minumnya b. Mineral yang sengaja ditambahkan dalam bahan. Penambahan tersebut karena program fortifikasi maupun karena proses. Sebagai contoh fortifikasi iodium dalam garam, penambahan garam kalsium dalam pembuatan tahu. c. Kontaminan, yaitu yang berasal dari air, udara, alat-alat yang dipakai untuk pengolahan, pupuk, bahan kimia untuk memberantas hama dan penyakit, bahan pengepak maupun zat radio aktif. Bahan pangan umumnya dikelompokkan menjadi lima, yaitu: a. Susu dan hasil olahannya b. Kelompok daging c. Kelompok sayuran dan buah-buahan d. Kelompok bijian e. Makanan lain Susu merupakan makanan sumber kalsium, fosfor, protein, riboflavin, vitamin A, vitamin B12. Beberapa produk susu difortifikasi dengan vitamin D. Adanya vitamin D tersebut akan membantu absorbs! dan penggunaan kalsium.

11 Susu kandungan tembaga, zat besi dan vitamin C rendah, sehingga susu formula bayi, untuk ibu hamil dan menyusui difortifikasi dengan zat besi. Untuk memenuhi kebutuhan kalsium, dianjurkan untuk mengkonsumsi susu sebanyak 240 ml setiap hari. Termasuk dalam kelompok daging adalah pangan hewani dan nabati seperti daging sapi, babi, unggas, ikan dan hasil laut, telur, organ, untuk pangan nabati adalah kelompok sumber protein yang terdiri atas kacangan. Pada kelompok daging dari pangan hewani yaitu daging sapi, ayam, babi maupun i kan m erupakan s umber z at b esi yang s angat b aik. Z at b esi d alam k elompok daging terdiri atas zat besi heme dan zat besi non heme. Zat besi heme adalah zat besi yang terikat pada forfirin senyawa heme. Absorbs! zat besi heme tidak dipengaruhi oleh senyawa lain yang terdapat dalam diit karena zat besi heme diabsorbsi sebagai senyawa heme. Mineral kalsium dan fosfor dalam kelompok daging babi cukup besar jumlahnya. Kelompok sayuran dan buah-buahan merupakan sumber vitamin dan mineral yang potensial dan seringkali disebut sebagai "protective foods". Vitamin golongan B selain vitamin B12 banyak terdapat dalam kelompok ini. Beberapa sayuran hijau merupakan sumber mineral Fe, magnesium, seng. Zat besi dalam sayuran merupakan zat besi non heme yang absorbsinya dipengaruhi oleh senyawa lain dalam diit. Dengan demikian walaupun kandungan zat besinya cukup tinggi tetapi kualitasnya lebih rendah dari kelompok daging. Kelompok bijian merupakan sumber karbohidrat, vitamin terutama tiamin, ribiflavin, niasin, piridoksin dan asam folat. Mineral yang terkandung dalam kelompok ini adalah zat besi, magnesium, kalium dan seng. Makanan lain umumnya kaya energi terutama dari lemak dan pati tetapi kandungan nutrien esensiel yang lain sangat rendah.