BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Nitrogen
Nitrogen adalah unsur yang paling penting dalam pembentukan asam amino, protein dan asam nukleat pada makhluk hidup. Siklus nitrogen menjelaskan tentang perubahan bentuk ion nitrogen dan senyawa nitrogen di alam, dapat dilihat pada Gambar 2.1 (Reece, et al., 2014).
Gambar 2.1 Siklus Nitrogen a. Fiksasi Nitrogen
Fiksasi nitrogen adalah proses alam, biologis atau abiotik yang mengubah nitrogen di udara menjadi amonia (NH3). Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenaseyang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen (Darjamuni, 2003).
Amonifikasi adalah proses pembentukan amonium oleh bakteri yang hidup di dalam tanah. Selain dari hasil fiksasi nitrogen, amonium juga dapat terbentuk dari dekomposisi (penguraian) organisme yang sudah mati baik tumbuhan ataupun hewan oleh bakteri. Selain dekomposisi sampah organik, amonifikasi juga dapat terjadi akibat aktivitas bakteri yang merubah senyawa nitrat menjadi amonium (Darjamuni, 2003).
c. Nitrifikasi
Nitrifikasi adalah proses pengubahan amonium menjadi nitrat oleh aktivitas enzim nitrogenase yang di miliki oleh bakteri nitrifikasi. Proses nitrifikasi berlangsung melalui dua tahap, yaitu nitritasi dan nitratasi. Nitritasi adalah proses pengubahan amonium menjadi nitrit oleh bakteri nitritasi seperti Nitrosomonas. Sedangkan nitratasi adalah proses pengubahan nitrit menjadi nitrat
oleh bakteri nitratasi seperti Nitrobacter (Darjamuni, 2003). d. Asimilasi
Asimilasi adalah proses pemanfaatan nitrat dalam proses fotosintesis. Asimilasi terjadi melalui penyerapan nitrogen dalam bentuk ion nitrat dan amonium dari dalam tanah oleh tanaman. Melalui suatu proses, senyawa ion nitrogen tersebut kemudian direaksikan hingga terbentuk berbagai unsur organik seperti asam amino, asam nukleat dan bahkan ada senyawa ion nitrogen yang di sisipkan ke dalam klorofil (Darjamuni, 2003).
e. Denitrifikasi
nitrogen kembali keudara juga dapat berlangsung melalui proses oksidasi amonia anaerobik (Darjamuni, 2003).
2.2Sumber Nitrit dan Nitrat dalam Pangan
Sumber utamanya secara umum adalah makanan terutama sayuran dan air minum. Sedangkan daging kaleng yang kedalamnya ditambahkan nitrit, ternyata bukan merupakan sumber nitrit yang terpenting. Hal yang perlu diperhatikan adalah pemakaian pupuk pada sayuran. Jika pupuk urea banyak digunakan, akan menyebabkan paparan pada manusia melalui sayuran terutama yang berdaun hijau serta sayuran dari umbi.Jumlah asupan yang diizinkan oleh FAO/WHO untuk berat badan 60 kg adalah 220 mg nitrat dan 8 mg untuk nitrit (Silalahi, 2005).
2.2.1 Sayuran
Konsentrasi nitrat pada sayuran sangat bervariasi mulai dari 1-10.000 mg/kg sayuran segar dapat dilihat pada Tabel 2.1. Buah bit, seledri, selada, bayam, dan lobak merupakan sumber nitrat yang terbesar, biasanya lebih dari 1000 mg/kg. Semakin tinggi kelasnya, maka semakin besar pula kandungan nitratnya (Walters, 1996).
2.2.1.1 Faktor yang Mempengaruhi Kadar Nitrit dan Nitrat dalam Sayuran
Banyak faktor yang mempengaruhi variasi kadar nitrit dan nitrat yaitu, kultivar yang digunakan, Jumlah penggunaan pupuk nitrogen, nitrat asli yang
tanaman luar ruangan, tanah dan suhu lingkungan dan mineral yang terkandung didalam tanah tersebut (Keeton, et al., 2009).Faktor utama yang berkontribusi terhadap kandungan nitrat dalam sayuran dapat dinyatakan sebagai berikut: faktor genetik 10%, periode tumbuh 15%, kondisi tanah 20%, pemupukan 30% dan kondisi cuaca 25% (Raczuk, et al., 2014). Lamanya waktu penyimpanan sampai sayur terjual yang mempengaruhi kadar nitrit dan nitrat (Keeton, et al., 2009; Raczuk, et al., 2014; Nasution, 2016). Menurut hasil penelitian (Nasution, 2016) sayuran selada akan meningkat kadar nitrit dan nitratnya setelah disimpan selama 2 hari baik pada suhu kamar maupun pada suhu lemari pendingin, peningkatan kadar nitrit dan nitrat lebih tinggi pada suhu kamar. Hasil penelitian lain (Manalu, 2015), bayam yang telah direbus kemudian disimpan hingga 5 jam, mengalami peningkatan kadar nitrit.
Tabel 2.1 Rentang Kadar Nitrat dari Berbagai Sayuran
Jenis Sayur Rentang Kadar Nitrat (mg/kg)
Sebenarnya, mengukur kadar nitrat dalam sayuran segar tidak cukup untuk memperkirakan Jumlah yang dicerna sebagai proporsi dari diet manusia. Konsentrasi nitrat mungkin akan menurun ketika sayuran disiapkan sebelum memasak (misalnya dicuci atau dikupas terlebih dahulu) serta selanjutnya pada proses pemanasan. Selain sebagai sumber nitrat, sayur juga merupakan sumber utama asam askorbat (vitamin C). Asam askorbat dapat menghambat sintesis nitrosamin dan menurunkan resiko methaemoglobinemia (Raczuk, et al., 2014).
2.2.2 Air
Berdasarkan Permenkes No. 492/Menkes/Per/IV/2010, persyaratan kualitas air minum, kadar nitrit dan nitrat maksimal adalah 3 mg/l dam 50 mg/l.
Air minum yang berasal dari perusahaan air minum untuk umum selalu dievaluasi kandungan senyawa kimianya, termasuk nitrit dan nitrat secara rutin agar mutu air yang sehat diperoleh. Akan tetapi, penduduk di pedesaan memperoleh air minum yang berasal dari air sumur tradisional dan pesyaratan kimiawi jarang atau tidak pernah di evaluasi. Kadar nitrit dan nitrat dalam air sumur sangat dipengaruhi oleh kondisi lingkungan serta pertanian disekitarnya (Silalahi, dkk., 2007) .
2.2.3 Daging Awetan
Nitrit, terkadang juga dikombinasi dengan nitrat ditambahkan kedalam daging awetan seperti kornet untuk mencegah keracunanClostridium botulinum, memberi warna cerah pada daging dan menambah cita rasa (Massey, 1996).
2.3 Efek Nitrit dan Nitrat Tubuh Manusia
2.3.1 Efek positif
Nitrit merupakan suatu senyawa yang reaktif. Nitrit dapat direduksi menjadi senyawa NO (nitrogen monoksida) (Lundberg, 2009). Nitrit juga digunakan sebagai obat yang berkhasiat sebagai vasodilator, misalnya pada penyakit jantung koroner (Silalahi, 2005). Penelitian yang dilakukan oleh EFSA, pada sukarelawan yang sehat, setelah 3 jam mengkonsumsi 500 ml jus bit yang mengandung nitrat 2,9 g/L, dapat mengurangi tekanan darah (-10 mmHg) dan efek ini mempunyai korelasi dengan kenaikan kadar nitrit dalam plasma (Anonim, 2010). Dosis terapi oral natrium nitrit berkisar 0,03-0,12 gram sebagai vasodilator (Silalahi, 2005). Sistem penghantaran sistemik nitrit pada dosis kecil dapat melindungi jalannya aliran darah ke beberapa organ seperti hati, otak, ginjal. Efek lain dari nitrat dan nitrit adalah sebagai antiinflamasi (Lundberg, 2009).
2.3.2 Efek Negatif
Mengkonsumsi natrium nitrit oral yang berlebihan akan berakibat fatal, dosis letal natrium nitrit 2-9 g sedangkan mengkonsumsi amonium nitrat secara oral dengan dosis 10 g tidak menunjukkan gejala yang besar (Walters, 1996).
melebihi 2%.Tetapi, jika kadarnya meningkat menjadi 20% dapat menyebabkan gangguan pada pengangkutan oksigen yang nyata, namun masih dapat ditoleransi. Darah yang mengandung methaemoglobin yang tinggi disebut methaemoglobinemia, terjadi gejala kulit biru (sianosis), sesak napas, mual dan muntah, serta shock. Kematian dapat terjadi jika kadar methaemoglobin mencapai 70% (Silalahi, 2005).
Nitrat yang berada dalam rongga mulut dapat direduksi menjadi nitrit oleh mikroba rongga mulut dan kemudian tertelan. Sebanyak 25% dari asupan nitrat dikeluarkan melalui kelenjar ludah. Sekitar 20% dari nitrat dalam kelenjar ludah direduksi menjadi nitrit, dengan demikian sekitar 5% dari seluruh asupan nitrat akan direduksi menjadi nitrit dalam ludah dan tertelan kembali. Sintesa nitrit dan nitrat juga terjadi didalam jaringan tubuh mamalia oleh bakteri heterotrop. Jika pH lambung meningkat, bakteri akan berkembang yang kemudian dapat mereduksi nitrat menjadi nitrit. Pada kondisi tertentu, nitrit bereaksi dengan senyawa aina, khususnya amina sekunder, membentuk senyawa nitroso yang bersifat karsinogenik. Tingginya kasus kanker hati dan lambung di Jepang serta China diduga karena mereka banyak mengkonsumsi cumi-cumi yang banyak mengandung dimetilamin (Silalahi, 2005). Oleh karena itu, tidak dianjurkan mengkonsumsi sayur bayam yang banyak mengandung nitrat bersama-sama dengan cumi-cumi (Silalahi, 2006).
2.4 Bayam
hijau keputih-putihan, putih kemerahan, atau hijau. Bunga Amaranthaceae ukurannya kecil muncul dari ketiak daun dan ujung batang pada rangkaian tandan. Buahnya tidak berdaging, tetapi bijinya banyak, sangat kecil, bulat dan mudah pecah. Tanaman ini berakar tunggang dan berakar samping. Akar sampingnya kuat dan dalam (Sunarjono, 2004).Bayam dapat tumbuh sepanjang tahun, baik didataran rendah maupun dataran tinggi. Oleh karena itu, tanaman ini dapat ditanam di kebun dan perkarangan rumah. Bayam yang biasanya ditanam di pekarangan rumah ialah jenis Amaranthus hybridus(Sunarjono, 2004).
Bayam akan tumbuh baik bila ditanam di tanah dengan derajat keasaman atau pH tanah 6-7. Bila pH kurang dari 6, tanaman bayam akan merana, sementara pada pH diatas 7, tanaman bayam akan mengalami klorosis, yaitu timbulnya warna putih kekuning-kuningan, terutama pada daun yang masih muda (Sunarjono, 2004). Bayamyang berumur 3 minggu (berdaun kurang lebih empat helai), sebaiknya diberikan pupuk urea sebanyak 100 kg tiap ha yang ditebarkan diantara dua baris tanaman (Sunarjono, 2004). Bayam organik adalah bayam yang menggunakan pupuk kimia pada tingkat minimum dan dikombinasikan dengan penggunaan pupuk organik dan bahan-bahan alami (Hong, 1994).Bayam siap dipanen pertama pada umur 21 hari setelah tanam, pada saat itu tinggi tanaman telah mencapai 15-20 cm (Bandini dan Aziz, 2001).
cabut(Amaranthus tricolor L.) dan bayam tahun(Amaranthus hybridus L.) (Sunarjono, 2004).Taksonomi Bayam menurut Herbanese Medan (2015) adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae
Divisi : Spermatophyta Kelas : Dicotyledonese Ordo : Amaranthales Famili : Amaranthaceae Genus : Amaranthus
Species : Amaranthus hybridus L.
2.4.1 Komposisi Gizi dan Manfaat Bayam
dengan udara, akan berubah menjadi zat besi yang bersifat racun bagi tubuh (Ferri). Kandungan pada bayam lainnya yang perlu diperhatikan adalah nitrat dan nitrit. Nitrat akan menjadi nitrit pada kondisi tertentu. Nitrit ini bersifat racun dalam tubuh (Suwardi, 2011).
Tabel 2.2Komposisi zat gizi bayam per 100 g bahan
Zat Gizi Bayam Hijau
Sumber: (Tim Penulis PS, 1992)
Bayam dapat memperbaiki daya kerja ginjal dan melancarkan pencernaan. Bayam sangat baik untuk orang yang baru sembuh dari penyakit (Sunarjono, 2004). Ditinjau dari kandungan gizinya, bayam merupakan sayuran hijau yang banyak manfaatnya bagai kesehatan dan pertumbuhan badan. Kandungan vitamin A berguna untuk memberikan ketahanan tubuh dalam menanggulangi penyakit mata, sakit pernapasan, kesehatan kulit dan selaput lendir. Vitamin B dapat mencegah penyakit beri-beri, memperkuat syaraf, dan melenturkan otot rahuim. Vitamin C sangat membantu menyembuhkan para penderita sariawan atau gusi berdarah. Zat besi dapat mencegah penyakit anemia dan sakit kuning serta memperkuat tulang dan gigi (Tim Penulis PS, 1992).
membersihkan darah. Tanaman bayam juga digunakan untuk merawat rambut agar tumbuh dengan sehat. Caranya dengan menyiram kulit kepala dan rambut dengan air sari bayam secara teratur (Tim Penulis PS, 1992).
2.4.2 Kadar nitrit dan nitrat dalam bayam
Rentang kadar nitrit dalam bayam adalah 0-162 mg/kg (Keeton, et al., 2009) dan rentang kadar nitrat dalam bayam adalah 2-6700mg/kg (Walters, 1996). Kadar nitrit dan nitrat pada bayam bervariasi pada berbagai kota di Amerika Serikat, yakni pada kota Chicago, Dallas, Los Angeles, New York dan Raleigh berturut-turut adalah 647,326 mg/kg dan 36,388 mg/kg; 4923,295 mg/kg dan 0,041 mg/kg; 4137,799 mg/kg daan 0,431 mg/kg; 563,823 mg/kg dan 0,47 mg/kg; 3155,293 mg/kg dan 0,037 mg/kg serta pada bayam organik masing-masing kadarnya jauh lebih kecil daripada non-organik (Keeton, et al., 2009).
Penelitian yang dilakukan di Iran pada berbagai kota (Shokrzadeh, 2007), yakni Kota Babol, Qaemshahr, dan Sari memiliki kadar nitrat pada bayam berturut-turut 313 mg/kg, 364 mg/kg, dan 223 mg/kg, sedangkan untuk kadar nitritnya sangat kecil dan tidak terdeteksi oleh alat.
Menurut penelitian yang dilakukan pada bayam yang dijual di pasar Tehran, Iran didapatkan kadar nitrat dan nitrit yaitu 3615 mg/kg dan 3,58 mg/kg (Ziarati, 2012).
Penelitian yang dilakukan di Malaysia pada bayam yang disimpan selama 4 hari pada suhu lemari pendingin (4°C) dan suhu freezer(0°C) kadar nitrat akan
menurun sedangkan nitrit meningkat selama proses penyimpanan. Pada penyimpanan suhu lemari pendingin (4°C) kadar nitrat awal 1259 mg/kg turun
sedangkan pada suhu freezer(0°C) kadar nitrat awal 1259 mg/kg turun menjadi
1056 mg/kg dan kadar nitrit awal 858 mg/kg naik menjadi 1423 mg/kg (Chew, et.al., 2011).
2.5 Penetapan Kadar Nitrit dan Nitrat
Banyak metode yang telah digunakan dalam menentukan kadar nitrit dan nitrat yaitu kolorimetri, HPLC, GC, dan spektrofotometri sinar tampak (Massey, 1996).
Metode kolorimetri dilakukan dengan permanganat yang diasamkan dan m-xilenol; asam sulfanilat dan NED; serta resorsinol dalam suasana asam. Pada metode HPLC digunakan ion-exchange HPLC. Metode GC digunakan turunsn nitrobenzen dalam pengukurannya (Massey, 1996). Sedangkan pada spektrofotometri sinar tampak adalah gabungan dengan metode kolorimetri, dimana sampel sebelumnya direaksikan dengan pereaksi yang akan menghasilkan warna pada larutan sampel (Hess, 2000).
2.5.1 Metode spektrofotometri sinar tampak
Dalam aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya. Radiasi yang diserap oleh cuplikan ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap jika tidak ada spesies penyerap lain. Intensitas atau kekuatan radiasi cahaya sebanding dengan jumlah foton yang melalui satu satuan luas penampang perdetik(Gandjar dan Rohman, 2012).
Pembatasan dalam hukum ini antara lain: (1) sinar yang digunakan dianggap monokromatis; (2) penyerapan terjadi dalam suatu volume yang mempunyai penampang luas yang sama; (3) senyawa yang menyerap dalam larutan tersebut tidak tergantung terhadapyang lain dalam larutan tersebut; (4) tidak terjadi peristiwa fluoresensi atau fosforesensi; (5) indeks bias tidak tergantung pada konsentrasi larutan(Gandjar dan Rohman, 2012).
Spektrofotometri visible disebut juga spektrofotometri sinar tampak. Yang dimaksud sinar tampak adalah sinar yang dapat dilihat oleh mata manusia. Cahaya yang dapat dilihat oleh mata manusia adalah cahaya dengan panjang gelombang 400-800 nm dan memiliki energi sebesar 299–149 kJ/mol. Cahaya yang tampak atau cahaya yang dilihat dalam kehidupan sehari-hari disebut warna komplementer (lihat Tabel 2.3) (Refqi, 2012).
Tabel 2.3 Daftar panjang gelombang dan warna komplementer Panjang gelombang
(nm) Warna
Warna komplementer
400-435 Violet (ungu) Hijau kekuningan
435-480 Biru Kuning
480-490 Biru kehijauan Jingga
490-500 Hijau kebiruan Merah
500−560 Hijau Ungu kemerahan
560-580 Hijau kekuningan Ungu
595-610 Jingga Biru kehijauan
610-680 Merah Hijau kebiruan
680-700 Ungu kemerahan Hijau
(Sumber: Sastrohamidjojo, 1991)
Metode spektrofotometri sinar tampak dalam penetapan kadar nitrit dan nitrat adalah berdasarkan reaksi kolorimetri uji Griess (lihat Gambar 2.2) dimana nitrit mengalami reaksi diazotasi dengan asam sulfanilat dan N-(1-Naftil) etilendiamin dihidroklorida yang akan menghasilkan senyawa azo berwarna ungu kemerahan yang dapat diukur secara spektrofotometri sinar tampak pada panjang gelombang 540 nm(Hess, 2000).
