BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Siklus Daur Ulang Nitrogen
Nitrogen merupakan elemen yang sangat esensial, keberadaannya dibutuhkan oleh seluruh makhluk hidup (Bernhard, 2010). Nitrogen menempati porsi 1-2 % dari berat kering tanaman. Ketersedian nitrogen di alam berada dalam beberapa bentuk persenyawaan, yaitu berupa N2 (nitrogen), N2O (Dinitrogen oksida), NO (Nitrogen monoksida), NO2- (Nirit), NO3- (Nitrat), NH3 (Amoniak) dan NH4+ (Amonium) (Al, 2009).
Di alam terjadi siklus nitrogen sebagai proses aliran materi. Persenyawaan nitrogen di luar tubuh organisme lebih banyak sebagai N-anorganik. Sebagian berupa anion dan kation yang larut dalam air, berada dalam sistem tanah. Sebagian lain persenyawaan nitrogen berada dalam fase gas di udara. Terjadi perubahan siklis antara fase N-anorganik dan N-organik, yang melibatkan hewan, tumbuhan, jamur dan mikroorganisme lain serta faktor lingkungan abiotiknya (Al, 2009; Bernhard, 2010).
2010). Mikroorganisme yang memfiksasi nitrogen disebut diazotrof. Mikroorganisme ini memiliki enzim nitrogenase yang dapat menggabungkan hidrogen dan nitrogen. Beberapa jenis tumbuhan dapat menggunakan nitrogen bebas dari udara secara langsung karena mereka bersimbiosis dengan mikroorganisme diazotrof pada bintil-bintil akar tumbuhan tersebut (Darjamuni, 2003; Pujianto, 2015; Bernhard, 2010).
Gambar 2.1 Daur nitrogen di alam.
Tumbuhan yang tidak bersimbiosis dengan mikroorganisme memperoleh intake atau material masukan yang sebagian besar berupa kation maupun anion
amino, sintesis amida dan peptida serta, sintesis protein dan perombakan protein (Al, 2009).
Proses pemanfataan senyawa nitrogen menjadi nitrat melalui beberapa proses, diantaranya proses nitrifikasi, asimilasi dan denitrifikasi. 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 mengubahan amonium menjadi nitrit oleh bakteri nitritasi seperti Nitrosomonas. Sedangkan nitratasi adalah proses pengubahan nitrit menjadi nitrat oleh bakteri nitratasi seperti Nitrobacter (Bernhard, 2010). Beberapa bakteri dapat mengubah senyawa nitro yang telah tereduksi kembali ke alam dengan cara oksidasi. Proses oksidasi NH4+ menjadi NO3- disebut nitrifikasi bakteri (Garrett dan Grisham, 2010).
Nitrat yang dihasilkan melalui proses nitrifikasi selanjutnya akan digunakan kedalam jaringan biologis tumbuhan melalui proses asimilasi. Asimilasi adalah proses pengolahan ion nitrat dan amonium yang difiksasi oleh tumbuhan yang akan dibentuk menjadi asam amino essensial. Senyawa ion nitrogen tersebut kemudian direaksikan hingga terbentuk berbagai unsur organik seperti asam amino, asam nukleat, protein nabati dan bahkan ada senyawa ion nitrogen yang di sisipkan ke dalam klorofil (Bernhard, 2010).
menjadi ion amonia (NH4+). Bakteri nitrifikasi dan denitrifikasi berperan pada proses konversi tersebut (Al, 2009).
Di alam terdapat beberapa bakteri yang terlibat dalam konversi nitrat menjadi amonia, atau sebaliknya. Proses-proses pengubahan dari amonia menjadi nitrat disebut nitrifikasi. Sebaliknya, terjadi peristiwa pengubahan nitrat dan nitrit menjadi amonia atau N2 yang disebut denitrifikasi. Proses nitrikasi melibatkan bakteri nitrosomonas dan nitrobakter. Pada proses pembusukan dari senyawa N-organik, akan dihasilkan ion-ion amonia yang prosesnya disebut amonifikasi (Al, 2009; Bernhard, 2010).
Tabel 2.1 Rentang Kadar Nitrat dan Nitrit dari Berbagai Sayuran
Jenis Sayur Rentang Kadar Nitrat (mg/kg)
Selada 90-13000 0,16-1,4
Daun Sop 0-4100 0-94
Kacang Polong 20-100 0,4-2,6
Kentang 57-1000 0-2,1
Lobak 60-9000 0-3,5
Bayam 2-6700 0-162
Tomat 0-170 0,16-1,6
Sumber: (Walters, 1996 dan Keeton, et al., 2009).
2.2 Kandungan Nitrat Dan Nitrit Pada Sayuran
sama, namun kadar nitrat maupun nitrit dapat berbeda sangat jauh tergantung faktor yang mempengaruhi pada saat proses penanaman dan perlakuan pasca panen, suhu dan lama penyimpanan, pada proses pengolahan bahan pangan seperti pencucian, pemasakaan dan pemisahan. Suhu yang digunakan pada saat penyimpanan, seperti suhu kamar dan suhu lemari pendingin atau suhu beku (EFSA, 2008).
2.3 Pengaruh Suhu dan Lama Penyimpanan Terhadap Kadar Nitrat Dan Nitrit
peningkatan kadar nitrit pada hari ke-3, hal tersebut membuktikan bahwa adanya aktivitas enzim nitrat reduktase pada periode waktu hari ke 3-4 yang menyebabkan perubahan kadar nitrat dan nitrit. Pengaruh lainnya berupa aktivitas mikroba pereduksi nitrat yang menyebabkan terjadinya penumpukan jumlah nitrit (Chung, et al., 2004; Tamme, et al., 2010).
2.4Efek Nitrat dan Nitrit Pada Manusia
Nitrat dan nitrit dapat memberikan efek negatif dan efek positif pada manusia. Nitrit merupakan suatu senyawa yang reaktif, dapat direduksi menjadi senyawa NO yang bersifat sebagai vasodilator (Silalahi, 2005; Miranda., et al, 2001; Lundberg, 2009). 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. Dosis terapi oral natrium nitrit berkisar 0,03-0,12 gram sebagai vasodilator. Pemberian nitrit pada dosis kecil juga dapat melindungi jalannya aliran darah ke beberapa organ seperti hati, otak, ginjal. Efek lain dari nitrat dan nitrit adalah sebagai antiinflamasi (Lundberg, 2009; Silalahi, 2005).
oksigen telah berkurang dan menyebabkan warna darah menjadi coklat. Methaemoglobin dapat terjadi jika hemoglobin terpapar oleh oksidator lain, termasuk nitrit. Kadar methaemoglobin yang diperbolehkan dalam tubuh hanya 2% apabila kadarnya meningkat hingga 20% maka dapat menyebabkan gangguan yang signifikan terhadap pengangkutan oksigen, sekalipun masih dapat ditoleransi (Silalahi, 2005; Jimidar, et al., 1995).
Nitrat dan nitrit juga dapat menyebabkan pembentukan senyawa nitrosamin pada saluran pencernaan yang dapat menghasilkan senyawa karsinogenik penyebab kanker. Nitrosamin dapat terbentuk melalui reaksi kimia antara agen nitrosasi dan senyawa amin yang mudah dinitrosasi (Tamme, et al., 2010). Reaksi tersebut terjadi pada pH asam dalam air. Biasanya tingkat keasaman makanan sudah cukup untuk memicu nitrosasi, sehingga nitrit dalam makanan akan bereaksi dengan asam dilambung membentuk senyawa nitrosamin yang bersifat karsinogenik. Tingginya kasus kanker hati dan kanker lambung di Jepang serta China diduga dikarenakan mengkonsumsi cumi-cumi yang mengandung dietilamina (Silalahi, 2005).
2.5Brokoli (Brassica oleracea L.)
bahasa Italia, dimana broco berarti tunas. Tanaman brokoli termasuk cool season crop, sehingga cocok ditanam pada daerah pegunungan (dataran tinggi), yang
beriklim sejuk (Sudarminto, 2015; Gardjito, dkk., 2015).
Taksonomi Brokoli menurut Herbanese Medan (2016) adalah sebagai berikut : Kingdom : Plantae
Divisi : Spermathophyta Class : Dicotyledoneae Ordo : Capparales Famili : Brassicaceae Genus : Brassisca
Species : Brassisca oleraceae L. Nama lokal : Brokoli
2.5.1 Jenis Tanaman
Varietas brokoli dibagi menjadi dua kelompok berdasarkan umurnya, yaitu berumur pendek (early variety) dan berumur panjang (late variety). Berdasarkan klasifikasinya brokoli termasuk divisi spermathophyta. Subdivisi angiospermae (Sudarminto, 2015).
Brokoli adalah tanaman yang termasuk dalam suku kubis-kubisan. Lahan yang cocok untuk menanam brokoli terletak pada ketinggian 1000-2000 mdpl. Sedangkan tekstur tanah yang dikehendaki adalah tanah liat berpasir dan banyak mengandung bahan organik (Sudarminto, 2015).
2.5.2 Morfologi Tanaman
dengan kubis bunga. Massa bunga brokoli tersusun secara kompak membentuk bulatan berwarna hijau tua, atau hijau kebiru-biruan, dengan diameter antara 15-20 cm atau lebih. Pada kondisi lingkungan yang sesuai massa bunga brokoli dapat tumbuh memanjang menjadi tangkai yang penuh dengan kuntum bunga, tiap bunga terdiri atas 4 helai kelopak bunga (calyx), empat helai daun mahkota (corolla), enam benang sari yang komposisinya empat memanjang dan dua pendek. Bakal buah terdiri atas dua ruang dan setiap ruang berisi bakal biji. Biji brokoli membentuk dan warna yang hampir sama, yaitu bulat kecil berwarna coklat sampai kehitaman. Biji tersebut dihasilkan oleh penyerbukan sendiri ataupun silang dengan bantuan sendiri ataupun serangga (Sudarminto, 2015; Gardjito, dkk., 2015).
Bunga brokoli berwarna hijau dan masa tumbuhnya lebih lama dari kubis bunga. Brokoli tersusun dari bunga-bunga kecil yang berwarna hijau, tetapi tidak sekompak kubis. Dibandingkan dengan kubis bunga, bunga brokoli akan terasa lebih lunak setelah direbus (Sudarminto, 2015).
2.5.3 Manfaat Brokoli Untuk Kesehatan
a. Melawan Kanker
Brokoli mengandung dua senyawa fitokimia yang disebut indoles dan isohtiocyanate. Senyawa fitokima tersebut berfungsi meningkatkan aktivitas
enzim yang berperan untuk menghancurkan agen karsinogenik. Brokoli mempunyai agen antikanker seperti glucoraphanin, betakaroten, diindolymetthane, selenium dan nutrisi lain seperti vitamin A, Vitamin C, vitamin
kanker payudara, rahim, kelenjar prostat, usus, ginjal, hati dan paru-paru (Sudarminto, 2015).
Sebagai tanaman dengan kandungan vitamin C yang tinggi, dapat dipastikan bahwa brokoli memiliki aktivitas antioksidan yang baik. Aktivitas antioksidan ini sangat baik sekali untuk pertahanan tubuh, terutama membantu menjaga tubuh dari penyakit kanker (Sudarminto, 2015; Raczuk, et al., 2014).
Dalam beberapa penelitian, manfaat brokoli untuk membantu mencegah kanker diperkuat dengan adanya senyawa glukorafanin, yang merupakan bentuk alami dari senyawa antikanker sulforana. Disamping sulforana, terdapat juga isotiosianat yang memiliki manfaat yang sama yaitu sebagai zat yang berkhasiat antikanker (Sudarminto, 2015).
b. Detoksifikasi
Brokoli turut berperan dalam proses detoksifikasi dan membebaskan tubuh dari radikal bebas dan racun asam urat, sehingga melindungi tubuh dari toksik seperti bisul, gatal, rematik, batu ginjal, asam urat dan eksim (Sudarminto, 2015). Detoksifikasi adalah proses pengeluaran racun atau zat-zat yang bersifat racun didalam tubuh. Organ vital yang menjadi target dalam program pembersihan racun yang efektif adalah usus besar (pengeluaran) dan liver (detoksifikasi). Pembersihan dan detoksifikasi meningkatkan proses alamiah pengeluaran toksin dari tubuh kita (Sudarminto, 2015).
c. Sehatkan Jantung
Para peneliti Amerika Serikat menyatakan bahwa menkonsumsi brokoli banyak manfaat positif bagi kesehatan tubuh. Salah satu diantara manfaat positifnya adalah melidungi jantung dari sel-sel perusak. Brokoli mengandung sulforana yang efektif untuk mencegah kerusakan pada jantung. Selain itu brokoli juga merangsang tubuh memproduksi sebuah protein yang disebut thioredoxin. Zat ini juga berfungsi melindungi jantung dari sel-sel perusak (Sudarminto, 2015).
d. Perawatan Mata
Zexanthin adalah salah satu senyawa dalam brokoli yang bermanfaat bagi kesehatan mata. Nutrisi dalam perbaikan kerusakan yan disebabkan karena radiasi UV serta mencegah gangguan kondisi mata seperti degenerasi mata manula dan katarak (Sudarminto, 2015).
e. Meningkatkan Kesehatan Kulit dan Meningkatkan Imunitas
Brokoli mengandung banyak Vitamin C, Betakaroten dan Vitamin B kompleks yang sangat dibutuhkan oleh kulit. Bahkan Vitamin E yang ada di dalam brokoli mampu membantu regenerasi kulit yang telah mati (Sudarminto, 2015).
f. Kesehatan Tulang dan Mendukung Kehamilan
Kalsium yang terkandung dalam brokoli sangat membantu dalam pertumbuhan tulang anak-anak, orang tua dan ibu hamil atau menyusui. Kekurangan kalsium dapat menyebabkan melemahnya tulang, gigi, osteoporosis. Brokoli berkontribusi terhadap kesehatan tulang karena kandungan zat besi, kalium, fosfor dan magnesium (Sudarminto, 2015).
g. Menjaga Kadar Gula Darah
Brokoli mengandung mineral yang disebut Kromim, yang membantu berfungsinya hormon insulin. Ini merupakan salah satu cara mengatur kadar gula darah (Sudarminto, 2015).
h. Mencegah Anemia
2.5.4 Kandungan Gizi Brokoli
Brokoli mengandung air, protein, lemak, karbohidrat, serat, kalsium, zat besi, vitamin (A, C, E, tiamin, nikotinamid), beta karoten dan glutation. Selain itu, brokoli mengandung senyawa cianohidroksibutena (CHB), sulforafan dan iberin yang merangsang pembentukan glutation. Nilai gizi yang terkandung dalam 156 gram brokoli (1 mangkuk brokoli yang dikukus) ditunjukan dalam tabel 2.2.
Tabel 2.2 Kandungan Gizi Brokoli
Nilai Gizi Total Kandungan
Kalori 43,68 kal
Protein 4,66 gram
Asam lemak omega 3 0,20 gram
Karbohidrat 8,19 gram
Lemak 0,55 gram
Kalsium 74,72 gram
Pottasium (kalium) 505, 44 mg
Fosfor 102,80 mg
Besi 1,37 mg
Zinc 0,62 mg
Magnesiun 39,00 mg
Vitamin A 228,07 mg
Vitamin B1 (Thiamin) 0,09 mg
Vitamin B2 (Riboflavin) 0,18 mg
Vitamin B6 (pyridoxin) 0,22 mg
Vitamin B3 (Niasin) 0,94 mg
Vitamin B5 (Panatotthenic acid) 0,79 mg
Vitamin B9 (Folat) 93,91 mcg
Vitamin C 123,40 mg
Sumber : (Sudarminto, 2015).
2.6Penetapan Kadar Nitrat Dan Nitrit
Chromatography), keluminensen dan spektrofotometri sinar tampak. Metode
pengukuran menggunakan spektrofotometri telah digunakan pada penetapan kadar nitrit dari nitrat yang direduksi menggunakan vanadium (III) yang dilarutkan kedalam HCl (Beda, et al., 2005; Miranda, et al., 2001). Penetapan kadar nitrit dalam air menggunakan spektrofotometer sinar tampak juga telah digunakan sebagai metode penetapan kadar nitrit (Aydin, et al., 2005). Untuk penentuan kadar nitrat sendiri, dilakukan dengan terlebih dahulu mereduksinya menjadi nitrit. Reduksi nitrat menjadi nitrit, dilakukan dengan cara direduksi dengan logam Zn (Walters, 1996; Vogel, 1990) maupun dengan campuran kadmium, natrium tartrat dan asam tartrat (Özdestan dan Üren, 2011; Silalahi, et al., 2007). Nitrat juga dapat direduksi dengan serbuk Zn dan HCl atau asam asetat (Masfria, dkk., 2013; Walters, 1996).
2.7 Spektroskopi Sinar Tampak
Ultra
violet Violet Nila Biru Hijau Kuning Jingga Merah
Infra merah Sumber spektrum tersebut dapat didapatkan dari sumber selain sinar matahari, misalnya pengaliran arus listrik melalui filamen yang terbuat dari bahan seperti tungsten menghasilkan suatu sumber yang berpijar yang memancarkan radiasi sinar tampak (Sastrohamidjojo, 1991).
2.7.1 Hubungan Warna Dan Panjang Gelombang
Cahaya yang dapat dilihat manusia disebut cahaya terlihat atau cahaya tampak. Biasanya cahaya tampak merupakan campuran dari cahaya yang mempunyai berbagai panjang gelombang, dari 400-700 nm, seperti pelangi yang bisa dilihat oleh mata. Hubungan antara warna atau cahaya tampak dengan panjang gelombang yang terlihat, ditunjukan pada tabel 2.3 (Sastrohamidjojo, 1991).
Tabel 2.3 Warna 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
2.7.2 Instrumentasi
lain-lain, monokromator untuk mengubah radiasi menjadi komponen-komponen panjang gelombang tunggal, tempat cuplikan yang transparan dan detektor radiasi yang dihubungkan dengan sistem meter pencatat.
Diagram sederhana dari spektrofotometer adalah sebagai berikut :
Gambar 2.2 Diagram Spektrofotometer (Sastrohamidjojo, 1991).
Metode spektrofotometri sinar tampak digunakan untuk pemeriksaan kuantitatif nitrit dengan pereaksi asam sulfanilat dan NED yang membentuk warna ungu merah dan dapat diukur dengan panjang gelombang maksimum 540 nm (Hess, 2000; Beda, et al., 2005; Miranda, et al., 2001).
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).
Gambar 2.3 Reaksi diazotasi antara nitrit, asam sulfanilat dan NED
(N-(1-Naphthyl ethylenediamine) Sumber
Radiasi
detektor Sel
penyerap Monokroma
tor
