modult yuhu

7/22/2019 modult yuhu

1/9

Modul e-learning ENBP topik 7 Departemen Ilmu dan Teknologi Pangan IPB 2007 1

Toksikan yang Terbentuk

karena Pengolahan Pangan

E Prangdimurti, FR Zakaria dan NS Palupi

Pendahuluan

Proses pengolahan pangan dapat meningkatkan nilai gizi bahan pangan,namun di lain pihak dapat menyebabkan terbentuknya komponen-komponen yangbersifat toksik bagi tubuh. Pada modul ini hanya membahas mengenai pengaruhnegatif atau komponen toksik yang timbul akibat pengolahan pangan dandampaknya bagi kesehatan. Tidak semua komponen toksik dibahas dalam modul ini.Komponen toksik yang dibahas yaitu heterosiklik amin (HA), polisiklik aromatik amin(PAH) dan akrilamid (ACA) yang terbentuk karena adanya pemanasan dengan suhuyang tinggi, seperti dibakar, dipanggang atau digoreng. Komponen toksik yang lainyaitu N-nitroso compound (NNC) yang dapat terbentuk karena fermentasi, dankomponen toksik yang berasal dari kontaminan dalam rantai pangan seperti MCPD(monochloro dipropanediol) dan dioksin.

A. Heterosiklik Amines (HAs)

Heterosiklik Amines (HAs) atau disebut juga Heterosiklik Aromatik Amin(HAAs) umumnya terdapat pada pangan berprotein tinggi (daging, ikan) yangterkena pemanasan yang tinggi. Kondensat asap yang diperoleh dari ikan yangdibakar memperlihatkan mutagenisitas pada sistem model pengujian Salmonellatyphimurium TA9. Dengan model pengujian yang sama, bagian yang gosong daridaging dan ikan menunjukkan aktivitas mutagenisitas yang lebih tinggi.Mutagenisitas berbagai daging kaleng dan seafood beberapa kali lebih besardaripada bahan mentahnya. Komposisi bahan dan perlakuan yang diberikanmemberi variasi yang besar dalam hal mutagenisitas.

Ada 20 macam HAs yang mutagen dan/atau karsinogen yang diisolasi dariberbagai pangan yang diproses dengan panas. Komponen yang bersifat mutagenikditemukan baik pada makanan matang maupun hasil pirolisis protein atau asamamino. Komponen ini dimetabolisasi oleh sitokorom P450 yang mengubah grupamino menjadi hidroksiamino, kemudian setelah esterifikasi menghasilkan senyawayang dapat berikatan dengan DNA.

Pada suhu 150 200oC kecepatan reaksi pembentukan HAs jauh meningkat,namun pada suhu relatif rendah 37-60oC HAs terbentuk setelah beberapa minggu.Akan tetapi dalam sistem model (buatan) semakin lama pemanasan terjadi

Modul

7

Tujuan Instruksional Khusus

Setelah menyelesaikan topik 7 ini, mahasiswa diharapkan mampumenjelaskan, menghubungkan, dan menganalisis faktor-faktor dalam

pengoahan pangan yang dapat berpengaruh negatif terhadap kesehatan


2/9


penurunan kadar HAs karena terdekomposisi. Keberadaan lipid dan logam Fe dapatmempercepat pembentukan HAs, begitu pula kondisi Awrendah.

HAs dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu :

1. Kelompok amino-carbolines

merupakan hasil pirolisis protein atau beberapa asam amino.

ditemukan pada produk-produk daging dan ikan yang dipanggang, dibakardan digoreng, atau proses pemanasan suhu tinggi >300oC. Pada suhu>300oC, produk-produk pirolisis asam amino/protein lebih dominandibandingkan turunan quinoline

juga ditemukan pada glutamate, lisin, fenilalanin, triptofan, ornitin dan kreatinyang mengalami pirolisis.

Produk pirolisis protein, antara lain: AC, MeAC, Harman

Produk pirolisis asam amino, antara lain: Trp-P-1, Trp-P-2, Glu-P-1, Glu-P-2,Phe-P-1, Orn-P-1

Beberapa carbolines terbukti memiliki aktivitas mutagenik, tetapi umumnyakarsinogen lemah.

Gambar 7.1. Beberapa senyawa amin heterosiklik

2. Kelompok turunan quinolines, quinoxalines dan pyridines

Amin heterosiklik ini ditemukan pada daging dan ikan matang, dagingpanggang oven dan daging goreng. Terbentuk pada suhu yang lebih rendah(150-200oC).

Dibagi menjadi 2 golongan yaitu tipe IQ dan tipe non-IQ. IQ kependekan dari2-amino-3-methylimidazo[4,5-f]quinoline.


3/9


Struktur umum tipe IQ memiliki gugus 2-aminoimidazole dan dihasilkan daripemanasan antara kreatin, asam amino, dan gula, sehingga dapat dihasilkandari reaksi antara produk Maillard dengan kreatin. Sedangkan struktur umumtipe non-IQ mengandung gugus 2-aminopiridin, dan dihasilkan daripemanasan asam amino seperti L-triptofan dan L-asam glutamate.

Dalam daging dan ikan yang telah dimasak umumnya ditemukan senyawa-

senyawa amin heterosiklik seperti amino imidazoquinolines (IQ), aminoimidazoquinoxalines (IQx), dan amino imidazopyridines (PhIP).

Contoh tipe IQ: IQ, MeIQ, sedangkan tipe non IQ: PhIP, DMIP, TMIP

PhIP dan MeIQx adalah yang paling banyak ditemukan dalam makanan,keduanya dipakai sebagai model untuk food carcinogenesis

Terlalu sering mengkonsumsi daging yang dimasak hingga matang sekaliberpotensi terkena kanker

Mutagenik sangat kuat, beberapa karsinogenik pada tikus, dan genotoxic

Meski bersifat genotoksik kuat, efek buruknya dapat mudah dihilangkan olehbahan-bahan alami seperti bawang (onion), kol putih, bakteria asam laktat.

Klorofilin, suatu turunan klorofil yang larut air, terbukti dapat mengikatkeberadaan beberapa amin heterosiklik dalam saluran pencernaan sehinggatidak terserap ke dalam tubuh.

B. Polycyclic Aromatic Hidrocarbons (PAHs)

PAHs merupakan komponen kimia yang terdiri dari cincin-cincin aromatik yangsaling bergabung, tidak mengandung heteroatom atau substituen. PAHs merupakanpolutan organik yang paling tersebar luas. Dihasilkan terutama karena pembakarantidak sempurna dari bahan bakar berkarbon seperti kayu, batubara, diesel, lemakatau tembakau. PAHs juga banyak terdapat pada pangan yang diasap (smokedfoods). Beberapa PAHs diketahui bersifat karsinogen, dan menyebabkan beberapamasalah kesehatan.

Menurut International Union on Pure and Applied Chemistry (IUPAC), PAHsyang paling sederhana adalah phenanthrene dan anthracene.

Molekul yang lebih kecil, seperti benzene naphthalene, secara formal bukanPAH karena hanya punya 1 dan 2 cincin aromatik.

PAH dengan 3 cincin atau lebih memiliki kelarutan dalam air yang rendah dantekanan uap yang rendah. Semakin tinggi BM, kelarutan dalam air dan tekananuapnya menurun. Kebanyakan PAHs bersifat lipofilik

PAH dengan 2 cincin lebih larut dalam air dan lebih volatil. Oleh karena sifat-sifatnya yang berbeda, PAHs ditemukan di tanah, air dan udara. PAHs juga dapatditemukan sebagai partikel yang tersuspensi dalam air dan udara.

PAHs yang paling banyak adalah terdiri dari 5-6 cincin. PAHs yang terbentukhanya dari 6 cincin disebut alternant PAHs. Alternant PAHs tertentu disebutbenzenoid PAHs.

Small PAHs mengandung hingga 6 cincin aromatik, Large PAHs memilikilebih dari 6 cincin aromatic.

Toksisitas PAHs sangat tergantung pada strukturnya; isomerisasi dapatmengubahnya menjadi non toksik atau sangat toksik. Jadi, PAHs yang sangatkarsinogenik bisa berukuran kecil atau besar. Benzo[a]pyrene merupakankarsinogen kimiawi yang pertama kali ditemukan, dan merupakan salah satu


4/9


karsinogen yang terdapat dalam asap rokok. Ada 7 komponen PAH yang dianggapkarsinogen pada manusia yaitu benz[a]anthracene, benzo[a]pyrene,benzo[b]fluoranthene, benzo[k]fluoranthene, chrysene, dibenz[a,h]anthracene, andindeno[1,2,3-cd]pyrene. PAH yang paling banyak terdapat dalam makanan adalahBaP (benzo(a)pyrene) dan BaA (benzo(a)antracene). BaP merupakan PAH yangkarsinogen pada manusia.

Untuk menganalisis keberadaan PAHs, sebagai biomarker pada manusiaadalah urinary 1-hydroxypyrene. PAHs memiliki spektrum absorbansi UV yangsangat khas, sehingga berguna untuk identifikasi. Kebanyakan PAHs jugaberfluoresens.

PAH dalam daging asap :

PAH yang diisolasi dari produk asap sebagian besar ber-BM < 216

Regulasi Jerman : kandungan BaP dalam daging asap tidak boleh > 1 ng/g

Kisaran konsentrasi BaP dalam ham, bacon, frankfruters : 0,4 s/d 56,5 ng/g

PAH dalam produk ikan :

Seafood segar (tidak diasap) mengandung sejumlah kecil PAH yang berasaldari air laut yang tercemar

Ikan lebih cepat mengeksresi PAH daripada moluska (kerang). Kerang dariperairan yang terkena polusi minyak dapat mengandung PAH 215 ng/g

Ikan asap mengandung PAH lebih banyak daripada ikan segar. Selamapenyimpanan BaP dalam produk dapat menurun karena terdegradasi

C. N-Nitroso Compounds (NNCs)

Yang termasuk NNCs yaitu senyawa-senyawa N-nitrosamines dan N-nitrosamides. Prekursor pembentukan NNCs adalah nitrit atau nitrogen oksida, danamin sekunder atau N-alkilamida. Nitrit bereaksi dengan amina atau amida untuk

Gambar 7.2. Berbagai bentuk PAHs


5/9


membentuk senyawa N-nitrosamina dan N-nitrosamida di dalam lambung ataukondisi asam.

Nitrat dalam sayuran dapat direduksi menjadi nitrit oleh bakteri di mulut.Sedangkan nitrit umumnya ditambahkan sebagai bahan tambahan pangan padadaging yang diawetkan (di-curing), seperti sosis, corned. Pangan biasanyamengandung 10 ng/g, sedangkan daging/ikan yang di-curing dan diasap

mengandung ratusan ng/g.Nitrit dapat dengan mudah terdekomposisi dalam lingkungan asam membentuk

nitrosating agents yang sangat reaktif, yaitu NO+, N2O3 dan HNO2O3

+. Nitrosatingagen ini akan bereaksi dengan senyawa amina dan amida yang terdapat dalampangan membentuk NNCs, yaitu :

- N-nitroso-dimetilamin (paling karsinogenik)- N-nitroso-dietilamin- N-nitroso-pirolidine- N-nitroso-piperidine

Nitrosating agents (species) dapat diikat oleh asam askorbat. Selain berasaldari makanan, nitrosamines juga terdapat dalam asap rokok. Pada produk yang

diasap, terdapat bentuk nitrosamina lain yaitu N-nitrosotiazolidin yang merupakanhasil reaksi antara aldehid (dari asap), amin dalam bahan pangan dan nitrit. Adasekitar 300-an NNCs yang sudah diuji, dan 90%nya bersifat karsinogenik.

Proses mutagenesis dikarenakan N-nitrosamin dimetabolisme oleh Sit-P450menjadi intermediet yg tidak stabil dan dapat terdekomposisi spontan menjadisenyawa pengalkilasi DNA (elektrofil) sehingga terbentuk o-metil-deoxy guanosin (o-Me-dG) yang dapat berakibat mutasi (Gambar 7.3)

Gambar 7.3. Mutagenesis yang diakibatkan oleh senyawa N-nitroso (NNC)


6/9


Ada 6 grup pangan yang mengandung NNCs:1. Daging yang di-curing (sosis, corned)2. Ikan dan daging yang diasap3. Produk pangan yang sewaktu dikeringkan terekspos oleh NO hasil pemba-

pembakaran, contoh : malt yang digunakan untuk produksi bir dan wiski4. Pikel, terutama pikel sayuran dimana mikroba yang terlibat dapat mereduksi

nitrat (V) menjadi nitrat (III)5. Pangan yang disimpan dalam kondisi yang disukai oleh kapang penghasil

Nitrosamin6. Produk yang terkontaminasi NNCs yang terbentuk karena adanya kontak

antara pangan dengan wadahnya (contoh : karet dari botol susu)

D. Akrilamid (ACA)

Pada tahun 2000-2002 peneliti Swedia menemukan adanya senyawa ACApada produk pangan dan feses manusia. ACA terutama terdapat dalam makananberpati yang diproses dengan panas (produk gorengan, grilled dan dibakar). ACAterbentuk terutama pada suhu antara 120-140oC, dan terdegradasi di atas suhu200oC. Kadarnya tinggi dalam kentang goreng, irisan kentang (potato chips), roti dan

sereal sarapan, serta minuman kopi. Makanan kaya karbohidrat yang digoreng ataudibakar seperti sereal dan kentang goreng mengandung ratusan microgram perkilogram makanan. Diperkirakan asupannya pada manusia dewasa berkisar 0.3

0.8 g/kg BB/hari. Asupannya pada anak-anak kemungkinan 2-3 kali lebih besardibandingkan orang dewasa jika berdasarkan pada berat badan.

ACA juga dapat berasal dari senyawa-senyawa precursor seperti akrolein danasam akrilat. Akrolein secara structural mirip dengan akrilamid. Akrolein terbentukdalam minyak selama proses penggorengan. Dapat juga berasal dari degradasitermal pati, gula, protein, dan asam amino. Oleh karena itu akrolein banyakditemukan pada produk gorengan. Akrolein dengan adanya penambahan atomoksigen berubah menjadi asam akrilat. Adanya substitusi gugus NH3terhadap asamakrilat mengakibatkan pembentukan akrilamid.

AkroleinAsam akrilat Akrilamid

Pembentukannya bertahap, diawali oleh reaksi Maillard antara asparagin dangula pereduksi, disertai panas tinggi (missal penggorengan). Asparagin, asam aminobebas utama dalam sereal dan kentang, adalah komponen penting (krusial) dalamproduksi akrilamid melalui mekanisme degradasi Strecker reaksi Maillard. Selainasparagin, asam amino glutamine juga dapat mengakibatkan pembentukan ACAmeskipun kekuatannya jauh lebih rendah. Konsentrasi ACA dalam kentang gorengdan panggang meningkat dengan meningkatnya kadar fruktosa dan glukosa produk,sehingga direkomendasikan kadar gula pereduksi < 1 g/kg untuk produk-produkpangan tersebut. Perendaman potongan kentang ke dalam larutan asidulan asamsitrat 1% dan 2% selama 1 jam sebelum penggorengan dapat menghambatpembentukan akrilamid sebesar 73% dan 80% pada kentang goreng.

ACA digolongkan sebagai Probable human carcinogen oleh InternationalAgency for Research on Cancer (IARC) tahun 1994, dan terbukti karsinogen padahewan rodensia. Telah lama diketahui bahwa pemberian akrilamid pada hewanpercobaan menghasilkan pembentukan tumor pada berbagai organ (antara lain paru-paru, kulit, tiroid, kelenjar mammary, uterus, clitory gland). Glycidamide merupakanturunan epoksi dari akrilamid dan metabolit primer akrilamid. Uji mutagenisitasmenggunakan gen beberapa galur bakteri tidak selalu memberi hasil yang konsisten,sedangkan glicidamid konsisten menunjukkan mutagenesis. ACA juga memilikiaktivitas neurotoxic, yaitu rusaknya protein yang terlibat dalam transduksi sinyal


7/9


sehingga terjadi kehilangan refleks dan disfungsi CNS. Terhadap sistem reproduksi,ACA juga memperlihatkan efek toksiknya. ACA sangat reaktif berinteraksi dengangrup tiol dari asam amino, enzim-enzim dan DNA.

Gambar 7.4. Pembentukan akrilamid

E. Dioxin

Dioxinadalah nama umum untuk sekelompok polychlorinated dibenzodioxins

(PCDDs). Dioxin, yang merupakan anggota komponen organik terhalogenasi,diketahui terakumulasi dalam tubuh manusia dikarenakan sifatnya yang lipofilik.Dioxin termasuk teratogen, mutagen, dan diduga carcinogens untuk manusia.

Struktur dasar dioxin terdiri dari 2 cincin benzen yang digabungkan oleh duajembatan oksigen. Atom klorin menempel pada struktur dasar pada 8 posisi yangberbeda, yaitu posisi 1-4 dan 6-9. Toksisitas dioxin tergantung pada jumlah danposisi atom klorin. Dioxin yang paling toksik yaitu 2,3,7,8 tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), menjadi sangat terkenal sebagai kontaminan Agent Orange,herbisida yang digunakan dalam perang Vietnam. Dioxin memasuki rantai panganterutama melalui konsumsi ikan, daging dan produk susu karena dioxin bersifat larutlemak.

Gambar 7.5. Struktur dasar dioxin


8/9


Dioxin diserap ke dalam tubuh terutama melalui asupan lemak, danterakumulasi di dalam tubuh hewan maupun manusia. Pada manusia, dioxinterklorinasi berada pada jaringan lemak, dan tidak segera dimetabolisasi maupundieksresi.

Dioxin dihasilkan dalam jumlah kecil jika suatu materi organik terbakar dengankeberadaan klorin, baik sebagai ion klorin atau sebagai komponen organoklorin.

Sumber utama dioxin adalah pembakaran batubara, pencairan logam, asap trukdiesel, pembakaran kayu yang telah diberi perlakuan.

Gambar 7.6. Struktur 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD)

Gambar 7.7. Struktur dioxin lainnya

Pada tahun 1994, U.S. EPA (Environmental Protection Agency) melaporkanbahwa dioxin adalah probable carcinogen, tapi mengakibatkan kanker (reproduksi

dan sistem imun). TCDD adalah dibenzodioxin yang paling toksik, memiliki waktuparuh sekitar 8 tahun dalam tubuh manusia. Dioxins juga terakumlasi dalam rantaipangan. Hal ini berarti meskipun air terkontaminasi dalam jumlah kecil namun dapatterkonsentrasi hingga kadar yang membahayakan dalam rantai pangan karenawaktu paruhnya yang panjang dan kelarutannya yang rendah.

Efek lainnya yaitu : perkembangan abnormal dari enamel gigi anak, patologipada Central Nervous System dan Peripheral Nervous System, kerusakan padatiroid, kerusakan pada sistem imun, endometriosis dan diabetes.


9/9


F. MCPD (monochloro dipropanediol)

3-Chloro-1,2-propanediol dibentuk jika ion klorida bereaksi dengan trigliseridadalam makanan dibawah kondisi tertentu, termasuk kondisi pengolahan pangan,pemasakan dan penyimpanan. Komponen ini ditemukan pada berbagai makanan,dan yang paling terkenal adalah dalam produk hidrolisat protein dan kecap kedelaiyang dibuat dengan cara hidrolisis asam, sedangkan kecap kedelai yangdifermentasi secara tradisional tidak mengandung MCPD. MCPD juga terdeteksipada konsentrasi rendah pada produk sereal yang disangrai dan dibakar.Pembentukan MCPD dapat diminimalisir dengan memberlakukan GMP dalampengolahan pangan. MCPD merupakan precursor 1,3-dichloro-2-propanol dalamhidrolisat protein. Dalam kecap kedelai, konsentrasi 1,3-dichloro-2-propanol jauhlebih rendah daripada MCPD.

Senyawa propanol terklorinasi merupakan kontaminan dalam hidrolisat proteinnabati. Proses penghilangan lemak dari protein nabati dengan cara hidrolisis olehasam klorida mengakibatkan pembentukan 3-chloro-1,2-propanediol dan 1,3-dichloro-2-propanol.

3-Chloro-1,2-propanediol menembus barrier antara darah dan testis sertadarah dan otak, dan terdistribusi luas dalam cairan tubuh. Tikus yang menerima 3-chloro-1,2-propanediol pada dosis 6.5 mg/kg BB per hari selama 9 hari mengalamipenurunan yang signifikan untuk kadar RNA dan proteinnya dalam testis, danperubahan ini paralel dengan peningkatan konsentrasi proteinase dan ribonuklease.Namun kadar DNA tidak berubah. MCPD menurunkan fertilitas pada tikus jantan.Pada dosis tinggi (10-20 mg/kg BB), terjadi perubahan morfologi sperma, dan padadosis > 25 mg/kg, tikus dan mencit menunjukkan lesi CNS. Pada studi jangkapendek menggunakan dosis tinggi pada tikus dan mencit, ginjal merupakan organtarget toksisitas. MCPD tidak bersifat genotoksik secara in vivo.

LD50 dari 3-chloro-1,2-propanediol pada tikus adalah 150 mg/kg BB. MCPDtidak memperlihatkan efek toksik akut. Disimpulkan bahwa NOEL (No ObservationEffect Level) untuk efek tumorigenik MCPD pada tikus adalah 1.1mg/kg BB/hari.

Beberapa strategi untuk mengurangi kontaminasi pada produk akhir :

Menurunkan konsentrasi lemak dan minyak pada bahan awal Mengontrol secara ketat hidrolisis oleh asam Membuang setiap chlorohydrins yang terbentuk selama hidrolisis asam,

misalnya dengan pemberian perlakuan dengan alkali

Referensi :

1. Sikorski, Z.E. 2004. The effect of processing on the nutritional value andtoxicity of foods. Di dalamDabrowski, W.M and Z.E. Sikorski (eds.) Toxins inFood. CRC Press. New York.

2. Bartoszek, A. 2005. Genotoxic food components. Di dalamBaer-Dubowska,W, A. Bartoszek and D. Malejka-Giganti (eds.) Carcinogenic andAnticarcinogenic Food Components. Taylor & Francis Group. New York.

3. Cross, A.J. and R. Sinha. 2005. Impact of food preservation, processing, andcooking on cancer risk. Di dalam Baer-Dubowska, W, A. Bartoszek and D.Malejka-Giganti (eds.) Carcinogenic and Anticarcinogenic Food Components.Taylor & Francis Group. New York.

modult yuhu

Documents

Transcript of modult yuhu