Traditional Food-Processing and Preparation Practices to Enhance the Bioavailability of Micronutrients in Plant-Based Diets
- Christine Hotz
- Rosalind S. Gibson
Abstrak
Kualitas makanan merupakan faktor pembatas penting untuk nutrisi yang memadai di banyak rangkaian miskin sumber daya. Salah satu aspek dari kualitas makanan sehubungan dengan kecukupan mikronutrien intake adalah bioavailabilitas. Beberapa
metode pengolahan makanan dan persiapan rumah tangga tradisional dapat
digunakan untuk meningkatkan bioavailabilitas mikronutrien dalam diet
nabati. Ini termasuk pengolahan termal, pengolahan mekanik, perendaman, fermentasi, dan perkecambahan / malting. Strategi
ini bertujuan untuk meningkatkan aksesibilitas fisikokimia
mikronutrien, menurunkan kandungan antinutrients, seperti fitat, atau
meningkatkan kandungan senyawa yang meningkatkan bioavailabilitas. Kombinasi strategi mungkin diperlukan untuk memastikan efek positif dan signifikan terhadap kecukupan mikronutrien. Sebuah
intervensi partisipatif jangka panjang di Malawi yang menggunakan
berbagai strategi tersebut ditambah promosi asupan makanan yang kaya
mikronutrien lainnya, termasuk makanan hewani-sumber, menghasilkan
peningkatan dalam hemoglobin dan massa tubuh tanpa lemak dan rendah
insiden infeksi umum antara intervensi dibandingkan dengan anak-anak
kontrol. Kesesuaian strategi dan dampaknya terhadap status gizi dan kesehatan fungsional harus lebih luas dinilai.
Dalam miskin sumber daya masyarakat, telah menjadi jelas bahwa
kekurangan gizi disebabkan tidak semata-mata untuk jumlah yang cukup
dari makanan, tetapi juga dengan kualitas gizi buruk dari pasokan
makanan yang tersedia (
1 ,
2 ), khususnya di kalangan pola makan nabati yang mengandung hanya sejumlah kecil makanan hewani-sumber mikronutrien padat. Bioavailabilitas
rendah nutrisi, yang timbul dari kehadiran antinutrients seperti fitat,
polifenol, dan oksalat, adalah faktor lain yang membatasi kualitas
didominasi diet berbasis tumbuhan (
3 ,
4 ). Mengingat
ketergantungan penduduk berpenghasilan rendah pada sereal sebagai
sumber makanan, efek negatif dari bioavailabilitas mineral rendah status
mineral dan kesehatan selanjutnya berpotensi cukup besar. Berbagai intervensi yang sesuai untuk kebutuhan miskin pedesaan dipertimbangkan untuk mengatasi keterbatasan ini.
Beberapa metode pengolahan makanan dan persiapan tradisional dapat
digunakan di tingkat rumah tangga untuk meningkatkan bioavailabilitas
mikronutrien dalam diet nabati. Metode ini meliputi pengolahan termal, pengolahan mekanik, perendaman, fermentasi, dan perkecambahan / malting. Metode ini telah dibahas secara rinci di tempat lain (
5 ) dan diringkas singkat di bawah ini.
Pengolahan termal
Pengolahan termal dapat meningkatkan bioavailabilitas mikronutrien
seperti thiamin dan yodium dengan menghancurkan faktor antinutritional
tertentu (misalnya, goitrogens, thiaminases), meskipun apakah itu
degradasi fitat, inhibitor poten besi, seng, dan penyerapan kalsium,
tergantung pada jenis tanaman, temperatur, dan pH. Ada beberapa bukti bahwa merebus umbi (
5 ,
6 ) dan blanching daun hijau (
7 ) menginduksi kerugian moderat (yaitu, 5-15%) dari asam fitat. Pengolahan
termal juga dapat meningkatkan bioavailabilitas thiamin, vitamin B-6,
niasin, folat, dan karotenoid dengan melepaskan mereka dari jeratan di
pabrik matriks (
6 ,
8 ). Namun,
apakah perbaikan tersebut dalam bioavailabilitas mengkompensasi
kerugian dalam aktivitas vitamin panas-labil dan larut dalam air
(misalnya, thiamin, riboflavin, vitamin C, folat) masih harus
ditentukan. Untuk meminimalkan oksidasi karotenoid dan
kerugian dalam air rebusan, waktu memasak lebih singkat dan penggunaan
mengepul ketimbang mendidih dianjurkan (
8 ).
Pengolahan mekanik
Rumah Tangga berdebar digunakan untuk menghilangkan dedak dan / atau
kuman dari sereal, yang pada gilirannya juga dapat mengurangi kadar
fitat mereka ketika terlokalisir di lapisan aleuron luar (misalnya,
beras, sorgum, dan gandum) atau kuman (yaitu, jagung) (
9 ). Oleh
karena itu, bioavailabilitas besi, seng, dan kalsium dapat
ditingkatkan, meskipun kandungan mineral dan beberapa vitamin dari
sereal ditumbuk secara simultan berkurang. Di beberapa negara industri, giling tepung sereal yang diperkaya untuk mengkompensasi mikronutrien hilang. Metode
yang dapat mengurangi kadar fitat sereal tetap menjaga jumlah maksimum
mikronutrien akan paling bermanfaat, dan ini termasuk perendaman,
fermentasi, dan perkecambahan / malting, seperti yang dijelaskan di
bawah ini.
Pengolahan mekanik sayuran dapat membantu meningkatkan ketersediaan
hayati karotenoid dengan mengganggu membran subselular di mana mereka
terikat dan membuat mereka lebih mudah diakses untuk micellarization. Hasil dari beberapa penelitian langsung membandingkan metode pengolahan mekanis yang berbeda telah samar-samar (
10 ). Efek
ini memerlukan kuantifikasi lebih baik antara populasi A-kekurangan
vitamin, dan relevansinya dengan adaptasi praktek persiapan biasanya
perlu dieksplorasi.
Perendaman
Perendaman sereal dan sebagian tepung kacang-kacangan (tapi tidak gandum
atau biji) dalam air dapat mengakibatkan difusi pasif yang larut dalam
air Na, K, Mg atau fitat, yang kemudian dapat dihilangkan dengan
dekantisasi air (
11 ,
12 ). Tingkat pengurangan fitat tergantung pada spesies, pH, dan panjang dan kondisi perendaman. Sebuah
prosedur perendaman sederhana yang sesuai untuk rumah tangga subsisten
pedesaan telah dikembangkan yang kabarnya bisa mengurangi kadar fitat
tepung jagung tidak dimurnikan oleh ~ 50% (
12 ). Hal ini penting karena beberapa baru-baru in vivo studi isotop pada orang dewasa (
13 -
16 ) dan bayi (
17
) telah melaporkan perbaikan dalam penyerapan zat besi, seng, dan
kalsium dalam makanan berbasis sereal siap dengan isi fitat berkurang. Beberapa
polifenol dan oksalat yang menghambat penyerapan kalsium dan zat besi,
masing-masing, juga dapat hilang dengan merendam (
5 ).
Fermentasi
Fermentasi dapat menginduksi hidrolisis fitat melalui aksi enzim phytase
mikroba, yang menghidrolisis fitat untuk fosfat inositol rendah. Hidrolisis seperti ini penting karena
myo
-inositol fosfat dengan <5 kelompok fosfat (misalnya, IP-1 untuk
IP-4) tidak memiliki efek negatif terhadap penyerapan seng (
18 ), dan mereka dengan <3 gugus fosfat tidak menghambat besi nonheme penyerapan (
19 ,
20 ).
Phytases mikroba berasal baik dari mikroflora pada permukaan sereal dan kacang-kacangan atau dari menyuntik kultur starter (
21 ). Tingkat
penurunan kadar fosfat inositol tinggi selama fermentasi bervariasi,
kadang-kadang 90% atau lebih dari fitat dapat dihilangkan dengan
fermentasi jagung, kacang kedelai, sorgum, singkong, cocoyam, kecipir,
dan lima kacang. Dalam sereal dengan kandungan tannin yang
tinggi (misalnya, millet rumput gajah dan sorgum merah), aktivitas
phytase dihambat, membuat fermentasi metode fitat-mengurangi kurang
efektif untuk varietas sereal (
21 ). Fermentasi juga meningkatkan kualitas protein dan kecernaan, kadar vitamin B, dan keamanan mikrobiologi dan menjaga kualitas.
Asam organik molekul rendah-berat (misalnya, sitrat, malat, asam laktat)
juga diproduksi selama fermentasi dan memiliki potensi untuk
meningkatkan penyerapan zat besi dan seng melalui pembentukan ligan
larut sekaligus menghasilkan pH rendah yang mengoptimalkan aktivitas
endogen phytase dari sereal atau legum tepung (
22 ). Sebagian
besar bukti untuk efek meningkatkan asam organik pada besi dan
penyerapan zinc telah berdasarkan dalam studi dialyzability vitro dan
perlu dikonfirmasi oleh penelitian in vivo penyerapan isotop stabil.
Perbenihan / malting
Perkecambahan / malting meningkatkan aktivitas aktivitas phytase endogen
dalam sereal, kacang-kacangan, dan biji minyak melalui de novo
sintesis, aktivasi phytase intrinsik, atau keduanya. Sereal
tropis seperti jagung dan sorgum memiliki aktivitas phytase endogen
lebih rendah daripada gandum, gandum, triticale, soba, dan barley (
23 ). Oleh
karena itu, campuran sereal tepung dibuat dari serealia berkecambah dan
berkecambah akan mempromosikan beberapa hidrolisis fitat jika disiapkan
sebagai bubur untuk bayi dan pemberian makanan anak muda. Tingkat
hidrolisis fitat bervariasi dengan spesies dan berbagai serta tahap
perkecambahan, pH, kadar air, suhu (kisaran optimal 45-57 ° C),
kelarutan fitat, dan adanya inhibitor tertentu (
19 ,
23 ) . Egli et al. (
23 ) mengamati bahwa selama perkecambahan, beras, millet, dan kacang hijau memiliki penurunan terbesar dalam konten fitat.
α aktivitas-Amilase juga meningkat selama perkecambahan sereal, terutama sorgum dan millet. Ini
enzim amilase menghidrolisis dan amilopektin untuk dekstrin dan
maltosa, sehingga mengurangi viskositas bubur sereal tebal tanpa
pengenceran dengan air sekaligus meningkatkan energi dan kepadatan
nutrisi (
24 ). Tanin dan polifenol tertentu lainnya dalam kacang-kacangan (misalnya,
Vicia faba
) dan sorgum merah juga dapat dikurangi selama perkecambahan sebagai
akibat dari pembentukan kompleks polifenol dengan protein dan degradasi
bertahap oligosakarida (
25 ). Pengurangan seperti polifenol dapat memfasilitasi penyerapan zat besi.
Strategi Gabungan
Efek ini menekankan bahwa pendekatan terpadu yang menggabungkan berbagai
tradisional pengolahan makanan dan praktek persiapan dibahas di atas,
termasuk penambahan bahkan sejumlah kecil dari makanan hewani-sumber,
mungkin adalah strategi terbaik untuk memperbaiki isi dan
bioavailabilitas mikronutrien diet di pabrik berbasis di miskin sumber
daya pengaturan (
26 ). Penggunaan seperti kombinasi strategi dapat hampir sepenuhnya menghapus fitat. Hal ini penting karena asam fitat merupakan inhibitor poten penyerapan zat besi, bahkan pada konsentrasi rendah (
20 ).
Dalam berbasis masyarakat uji coba terkontrol secara acak besar bayi
Tanzania 6-mo-tua, efek dari makan mentah dan olahan makanan pendamping
pada anemia dan status zat besi dibandingkan (
27 ). Makanan
pelengkap olahan didasarkan pada basah dan kecambah millet jari dan
kacang merah dengan kacang panggang dan haluskan mangga. Tidak
ada perbedaan yang signifikan dalam konsentrasi protoporfirin
hemoglobin atau seng antara 2 kelompok dilaporkan setelah 6 bulan,
mungkin sebagian karena hanya ada penurunan 34% dalam isi fitat dari
makanan pelengkap olahan. Meskipun fitat: rasio molar besi
lebih rendah dalam makanan olahan (11,8) dibandingkan makanan mentah
(16,5), rasio itu masih cukup tinggi dan mungkin tidak mengizinkan
perbaikan yang signifikan dalam penyerapan zat besi. Selanjutnya,
makanan yang belum diproses memiliki kandungan besi total yang lebih
tinggi dari makanan olahan (5,9 vs 4,7 mg/100 g bahan kering). Fitat:
rasio besi yang memungkinkan secara signifikan meningkatkan penyerapan
zat besi dari makanan nabati harus ditentukan agar diet dapat dirancang
untuk mengoptimalkan bioavailabilitas besi. Konsentrasi seng rambut juga tidak membaik pada bayi mengkonsumsi makanan pelengkap olahan (
28 ).
Kami telah mempekerjakan kombinasi pengolahan makanan dan persiapan
praktek-praktek tradisional, termasuk penambahan makanan hewani-sumber,
terutama ikan, di 2 uji coba berbasis komunitas di antara weanlings dan
anak-anak di Malawi pedesaan. Rincian strategi dan pelaksanaannya telah diterbitkan sebelumnya (
24 ,
26 ,
29 ,
30 ). Secara singkat, strategi yang digunakan dalam penelitian anak-anak (
24 ,
26 ,
29
) termasuk perkecambahan, fermentasi, dan perendaman untuk mengurangi
kadar fitat jagung dan / atau kacang-kacangan, menggabungkan makanan
yang dapat menyebabkan peningkatan besi, seng, dan provitamin A
karotenoid, dan meningkatkan produksi dan konsumsi makanan mikronutrien
padat (misalnya buah oranye-merah, makanan daging, termasuk ikan utuh
kering dengan tulang). Studi percontohan dengan weanlings (
30
) difokuskan pada metode perendaman untuk mengurangi kandungan fitat
jagung, metode untuk memperkaya makanan dengan bahan-bahan bergizi
penyapihan tersedia di masyarakat termasuk makanan hewani-sumber, metode
untuk meningkatkan kepadatan energi dari bubur jagung, dan makan
perilaku yang mendorong weanlings untuk makan (
30 ).
Efektivitas intervensi dievaluasi dengan menentukan pengetahuan,
percobaan dan adopsi praktek-praktek baru, membandingkan kualitas
makanan dan kecukupan energi dan gizi asupan intervensi dan kelompok
kontrol postintervention (
26 ,
30
), dan hanya anak-anak , perubahan dalam pertumbuhan dan komposisi
tubuh, morbiditas, dan hemoglobin dan konsentrasi seng rambut (
29 ). Dalam
weanlings, asupan yang tinggi seng dan besi bioavailable pada kelompok
intervensi dikaitkan dengan total intake dan asupan lebih tinggi dari
makanan hewani-sumber (yaitu, daging, unggas, atau ikan) daripada metode
fitat-mengurangi karena yang terakhir yang belum digunakan cukup luas
untuk menghasilkan penurunan yang signifikan dalam fitat dari seluruh
diet (
30 ). Di
antara anak-anak, strategi diet secara signifikan mengurangi prevalensi
asupan yang tidak memadai protein, kalsium, seng, dan vitamin B-12 (
26 ). Perkiraan
jumlah seng hayati secara signifikan lebih tinggi pada kelompok
intervensi, dan ini sebagian disebabkan asupan jauh lebih tinggi dari
makanan hewani-sumber (yaitu, ikan) dan fitat signifikan lebih rendah:
rasio molar seng dalam diet kelompok intervensi. Perkiraan
jumlah zat besi bioavailable dalam makanan itu tidak lebih tinggi pada
kelompok intervensi, tetapi perlu dicatat bahwa algoritma yang digunakan
untuk memperkirakan bioavailabilitas besi nonheme tidak mengambil fitat
ke rekening. Setelah mengontrol variabel awal, rata-rata
hemoglobin adalah postintervention tinggi, sedangkan kejadian anemia dan
infeksi umum lebih rendah pada intervensi dibandingkan dengan kelompok
kontrol, dengan tidak ada perubahan dalam kejadian malaria atau status
seng rambut (
26 ). Agar
berkelanjutan, bagaimanapun, strategi tersebut harus terintegrasi
dengan pertanian berkelanjutan nasional, makanan, gizi, dan program
pendidikan kesehatan dan diimplementasikan dengan menggunakan pendekatan
partisipatif untuk memastikan penerimaan dan adopsi mereka.
Identifikasi dan kesesuaian strategi pengolahan yang berbeda pada
kecukupan gizi pada populasi miskin sumber daya harus dinilai dalam
pengaturan lainnya. Meskipun promosi tingkat rumah tangga
pengolahan makanan dan strategi berbasis makanan lain untuk meningkatkan
kecukupan gizi, telah ada sedikit usaha untuk menilai dampaknya dalam
uji yang dirancang dengan baik. Penelitian lebih lanjut dari keberhasilan strategi ini untuk menentukan dampaknya terhadap status gizi yang diperlukan. Secara
khusus, terkontrol, uji coba makan jangka panjang yang diperlukan untuk
memberikan informasi mengenai tujuan spesifik untuk pengurangan fitat
yang akan mengakibatkan dampak yang terukur terhadap status mineral. Strategi
ditemukan cocok dan dengan potensi yang baik untuk meningkatkan asupan
mikronutrien dapat diintegrasikan ke dalam intervensi yang ada untuk
meningkatkan kualitas diet, terutama intervensi yang menyediakan nutrisi
dan pendidikan kesehatan di tingkat masyarakat.
Catatan kaki
-
↵ 1
Disajikan sebagai bagian dari simposium "Pendekatan Berbasis Makanan
untuk Memerangi Kekurangan mikronutrien pada Anak Negara Berkembang"
yang diberikan pada pertemuan Experimental Biology 2006 pada tanggal 3
April 2006, San Francisco, CA. Sebelumnya disajikan di bagian di 18
th International Congress of Nutrition, September 2005, Durban, Afrika Selatan, abstrak halaman 11. Simposium
ini disponsori oleh American Society for Nutrition dan didukung
sebagian oleh hibah pendidikan dari Merck & Company. Suplemen adalah tanggung jawab Editor Tamu kepada siapa Editor
The Journal of Nutrition telah mendelegasikan pengawasan terhadap kesesuaian teknis dengan peraturan yang dipublikasikan
The Journal of Nutrition dan pengawasan umum dari prestasi ilmiah dari setiap artikel. Pendapat
yang dikemukakan dalam publikasi ini adalah dari penulis dan tidak
disebabkan oleh sponsor atau penerbit, Editor, atau Dewan Redaksi
The Journal of Nutrition . Editor tamu untuk publikasi simposium adalah Charlotte G. Neumann dan Suzanne P. Murphy.
