ABSTRAK
Mineral esensial adalah mineral yang dibutuhkan oleh makhluk hidup untuk proses fisiologis, dan dibagi ke dalam
dua kelompok yaitu mineral makro dan mineral mikro. Mineral makro dibutuhkan tubuh dalam jumlah besar, yang
terdiri atas kalsium, klorin, magnesium, kalium, fosforus, natrium, dan sulfur. Mineral mikro diperlukan tubuh
dalam jumlah kecil, seperti kobalt, tembaga, iodin, besi, mangan, selenium, dan seng. Keperluan optimum akan
berbagai mineral tersebut belum banyak diketahui dengan pasti, sedangkan mineral mikro dapat ditemukan pada
berbagai bagian tubuh walaupun dalam jumlah sedikit. Kekurangan (defisiensi) mineral, baik pada manusia maupun
hewan, dapat menyebabkan penyakit. Sebaliknya pemberian mineral esensial yang berlebihan dapat menimbulkan
gejala keracunan. Analisis kandungan mineral dalam jaringan biologik dengan metode spektrofotometri serapan
atom dapat mendiagnosis kasus defisiensi atau keracunan mineral.
Kata kunci: Mineral esensial, defisiensi, toksisitas
Unsur mineral merupakan salah satu
komponen yang sangat diperlukan
oleh makhluk hidup di samping karbohidrat,
lemak, protein, dan vitamin, juga
dikenal sebagai zat anorganik atau kadar
abu. Sebagai contoh, bila bahan biologis
dibakar, semua senyawa organik akan
rusak; sebagian besar karbon berubah
menjadi gas karbon dioksida (CO2),
hidrogen menjadi uap air, dan nitrogen
menjadi uap nitrogen (N2). Sebagian besar
mineral akan tertinggal dalam bentuk abu
dalam bentuk senyawa anorganik sederhana,
serta akan terjadi penggabungan
antarindividu atau dengan oksigen sehingga
terbentuk garam anorganik (Davis
dan Mertz 1987).
Berbagai unsur anorganik (mineral)
terdapat dalam bahan biologi, tetapi tidak
atau belum semua mineral tersebut terbukti
esensial, sehingga ada mineral esensial
dan nonesensial. Mineral esensial yaitu
mineral yang sangat diperlukan dalam
proses fisiologis makhluk hidup untuk
membantu kerja enzim atau pembentukan
organ. Unsur-unsur mineral esensial dalam
tubuh terdiri atas dua golongan, yaitu
mineral makro dan mineral mikro. Mineral
makro diperlukan untuk membentuk
komponen organ di dalam tubuh. Mineral
mikro yaitu mineral yang diperlukan dalam
jumlah sangat sedikit dan umumnya
terdapat dalam jaringan dengan konsentrasi
sangat kecil. Mineral nonesensial
adalah logam yang perannya dalam tubuh
makhluk hidup belum diketahui dan
kandungannya dalam jaringan sangat
kecil. Bila kandungannya tinggi dapat
merusak organ tubuh makhluk hidup yang
bersangkutan. Di samping mengakibatkan
keracunan, logam juga dapat menyebabkan
penyakit defisiensi (McDonald et
al. 1988; Spears 1999; Inoue et al. 2002).
Tulisan ini menguraikan pentingnya
mineral mikro esensial dalam kehidupan
hewan. Sifat-sifat mineral seperti sifat
kimia, biokimia maupun proses biologis
dalam jaringan makhluk hidup, perlu
diketahui dalam upaya mendiagnosis
penyakit defisiensi mineral pada hewan.
PENGGOLONGAN
MINERAL DALAM TUBUH
Berdasarkan kegunaannya dalam aktivitas
kehidupan, mineral (logam) dibagi menjadi
dua golongan, yaitu mineral logam esensial
dan nonesensial. Logam esensial
diperlukan dalam proses fisiologis hewan,
sehingga logam golongan ini merupakan
unsur nutrisi penting yang jika kekurangan
dapat menyebabkan kelainan proses
fisiologis atau disebut penyakit defisiensi
mineral. Mineral ini biasanya terikat
dengan protein, termasuk enzim untuk
proses metabolisme tubuh, yaitu kalsium
(Ca), fosforus (P), kalium (K), natrium (Na),
klorin (Cl), sulfur (S), magnesium (Mg),
besi (Fe), tembaga (Cu), seng (Zn), mangan
(Mn), kobalt (Co), iodin (I), dan selenium
(Se). Logam nonesensial adalah golongan
logam yang tidak berguna, atau belum
diketahui kegunaannya dalam tubuh
hewan, sehingga hadirnya unsur tersebut
lebih dari normal dapat menyebabkan
keracunan. Logam tersebut bahkan sangat
berbahaya bagi makhluk hidup, sepertitimbal (Pb), merkuri (Hg), arsenik (As),
kadmium (Cd), dan aluminium (Al)
(Gartenberg et al. 1990; Darmono 1995;
Spears 1999).
Berdasarkan banyaknya, mineral dibagi
menjadi dua kelompok, yaitu mineral
makro dan mineral mikro. Mineral makro
diperlukan atau terdapat dalam jumlah
relatif besar, meliputi Ca, P, K, Na, Cl, S,
dan Mg. Mineral mikro ialah mineral yang
diperlukan dalam jumlah sangat sedikit
dan umumnya terdapat dalam jaringan
dengan konsentrasi sangat kecil, yaitu Fe,
Mo, Cu, Zn, Mn, Co, I, dan Se (McDonald
et al. 1988; Spears 1999; Tabel 1).
BEBERAPA MINERAL
MIKRO ESENSIAL DALAM
TUBUH
Tembaga (Cu) merupakan mineral mikro
karena keberadaannya dalam tubuh
sangat sedikit namun diperlukan dalam
proses fisiologis. Di alam, Cu ditemukan
dalam bentuk senyawa sulfida (CuS).
Walaupun dibutuhkan tubuh dalam jumlah
sedikit, bila kelebihan dapat mengganggu
kesehatan atau mengakibatkan keracunan.
Namun bila terjadi kekurangan Cu dalam
darah dapat menyebabkan anemia yang
merupakan gejala umum, pertumbuhan
terhambat, kerusakan tulang, depigmentasi
rambut dan bulu, pertumbuhan bulu
abnormal, dan gangguan gastrointestinal
(Davis dan Mertz 1987; Baker et al. 1991;
Clark et al. 1993).
Besi (Fe) merupakan mineral makro
dalam kerak bumi, tetapi dalam sistem
biologi tubuh merupakan mineral mikro.
Pada hewan, manusia, dan tanaman, Fe
termasuk logam esensial, bersifat kurang
stabil, dan secara perlahan berubah
menjadi ferro (Fe II) atau ferri (Fe III).
Kandungan Fe dalam tubuh hewan bervariasi,
bergantung pada status kesehatan,
nutrisi, umur, jenis kelamin, dan spesies
(Dhur et al. 1989; Graham 1991; Beard et
al. 1996). Besi dalam tubuh berasal dari
tiga sumber, yaitu hasil perusakan sel-sel
darah merah (hemolisis), dari penyimpanan
di dalam tubuh, dan hasil penyerapan
pada saluran pencernaan (Darmono 1995;
King 2006). Dari ketiga sumber tersebut,
Fe hasil hemolisis merupakan sumber
utama. Bentuk-bentuk senyawa yang ada
ialah senyawa heme (hemoglobin, mioglobin,
enzim heme) dan poliporfirin
(tranfirin, ferritin, dan hemosiderin). Sebagian
besar Fe disimpan dalam hati, limpa,
dan sumsum tulang (Brock dan Mainou-
Fowler 1986; Desousa 1989; Brown et al.
2004).
Kobalt (Co) merupakan unsur mineral
esensial untuk pertumbuhan hewan, dan
merupakan bagian dari molekul vitamin
B12. Konversi Co dari dalam tanah menjadi
vitamin B12 pada makanan hingga dicerna
hewan nonruminansia kadang-kadang
disebut sebagai siklus kobalt. Ternak ruminansia
(sapi, domba, dan kambing) memakan
hijauan pakan, di mana tanaman
menyerap kobalt dari dalam tanah dan
bakteri-bakteri yang ada di dalam lambung
(rumen) menggunakan kobalt dalam penyusunan
vitamin B12. Hewan menyerap
vitamin B12 dan mendistribusikannya ke
seluruh jaringan tubuh (Davis dan Mertz
1987; Mills 1987; Darmono 1995). Semua
bangsa hewan membutuhkan vitamin
sehingga secara tidak langsung memerlukan
kobalt. Ternak babi dan unggas
tidak mempunyai mikroflora dalam saluran
pencernaan untuk mengubah kobalt dalam
ransum sehingga harus mendapat vitamin
B12 yang cukup dalam ransum (Lee et al.
1999).
Iodin (I) diperlukan tubuh untuk
membentuk tiroksin, suatu hormon dalam
kelenjar tiroid. Tiroksin merupakan hormon
utama yang dikeluarkan oleh kelenjar
tiroid. Setiap molekul tiroksin mengandung
empat atom iodin (Darmono 1995).
Sebagian besar iodin diserap melalui usus
halus, dan sebagian kecil langsung masuk
ke dalam saluran darah melalui dinding
lambung. Sebagian iodin masuk ke dalam
kelenjar tiroid, yang kadarnya 25 kali lebih
tinggi dibanding yang ada dalam darah
(Mills 1987). Namun bila jumlah yang
sedikit ini tidak terdapat dalam bahan
pakan maka ternak akan kekurangan iodin.
Lebih dari setengah iodin dalam tubuh terdapat
pada kelenjar perisai (tiroid). Meskipun
sebagian besar iodin tubuh terdapat
dalam kelenjar tiroid, iodin juga ditemukan
dalam kelenjar ludah, lambung, usus halus,
kulit, rambut, kelenjar susu, plasenta, dan
ovarium (Puls 1994; Stangl et al. 2000).
Seng (Zn) ditemukan hampir dalam
seluruh jaringan hewan. Seng lebih
banyak terakumulasi dalam tulang
dibanding dalam hati yang merupakan
organ utama penyimpan mineral mikro.
Jumlah terbanyak terdapat dalam jaringan
epidermal (kulit, rambut, dan bulu), dan
sedikit dalam tulang, otot, darah, dan enzim
(Richards 1989; Puls 1994; Brown et al.
2004). Seng merupakan komponen penting
dalam enzim, seperti karbonik-anhidrase
dalam sel darah merah serta karboksi
peptidase dan dehidrogenase dalam hati.
Tabel 1. Nutrisi mineral esensial dan jumlahnya dalam tubuh hewan.
Mineral makro g/kg Mineral mikro mg/kg
Kalsium (Ca) 15 Besi (Fe) 20−80
Fosforus (P) 10 Seng (Zn) 10−50
Kalium (K) 2 Tembaga (Cu) 1−5
Natrium (Na) 1,60 Molibdenum (Mo) 1−4
Klorin (Cl) 1,10 Selenium (Se) 1−2
Sulfur (S) 1,50 Iodin (I) 0,30−0,60
Magnesium (Mg) 0,40 Mangan (Mn) 0,20−0,60
Kobalt (Co) 0,02−0,10
Sumber: McDonald et al. (1988).
Jurnal Litbang Pertanian, 27(3), 2008 101
Sebagai kofaktor, seng dapat meningkatkan
aktivitas enzim. Seng dalam protein
nabati kurang tersedia dan lebih sulit
digunakan tubuh daripada seng dalam
protein hewani. Hal tersebut mungkin
disebabkan adanya asam fitrat yang
mampu mengikat ion-ion logam (Mills
1987; Puls 1994; Sharma et al. 2003).
PERAN MINERAL MIKRO
ESENSIAL DALAM TUBUH
Secara garis besar, mineral esensial dapat
dikelompokkan menurut fungsi metaboliknya
atau fungsinya dalam proses metabolisme
zat makanan. Dalam tubuh, mineral
ada yang bergabung dengan zat organik,
ada pula yang berbentuk ion-ion bebas.
Tiap unsur esensial mempunyai fungsi
yang berbeda-beda (Tabel 2), bergantung
pada bentuk atau senyawa kimia serta
tempatnya dalam cairan dan jaringan
tubuh (Puls 1994).
Tembaga merupakan unsur esensial
yang bila kekurangan dapat menghambat
pertumbuhan dan pembentukan hemoglobin.
Tembaga sangat dibutuhkan dalam
proses metabolisme, pembentukan hemoglobin,
dan proses fisiologis dalam tubuh
hewan (Richards 1989; Ahmed et al. 2002).
Tembaga ditemukan dalam protein plasma,
seperti seruloplasmin yang berperan
dalam pembebasan besi dari sel ke plasma.
Tembaga juga merupakan komponen dari
protein darah, antara lain eritrokuprin,
yang ditemukan dalam eritrosit (sel darah
merah) yang berperan dalam metabolisme
oksigen (Darmono 1995; 2001). Selain ikut
berperan dalam sintesis hemoglobin,
tembaga merupakan bagian dari enzimenzim
dalam sel jaringan. Tembaga berperan
dalam aktivitas enzim pernapasan,
sebagai kofaktor bagi enzim tirosinase dan
sitokrom oksidase. Tirosinase mengkristalisasi
reaksi oksidasi tirosin menjadi
pigmen melanin (pigmen gelap pada kulit
dan rambut). Sitokrom oksidase, suatu
enzim dari gugus heme dan atom-atom
tembaga, dapat mereduksi oksigen (Davis
dan Mertz 1987; Mills 1987; Sharma et al.
2003).
Zat besi dalam tubuh berperan
penting dalam berbagai reaksi biokimia,
antara lain dalam memproduksi sel darah
merah. Sel ini sangat diperlukan untuk
mengangkut oksigen ke seluruh jaringan
tubuh. Zat besi berperan sebagai pembawa
oksigen, bukan saja oksigen pernapasan
menuju jaringan, tetapi juga dalam jaringan
atau dalam sel (Brock dan Mainou-
Fowler 1986; King 2006). Zat besi bukan
hanya diperlukan dalam pembentukan
darah, tetapi juga sebagai bagian dari
beberapa enzim hemoprotein (Dhur et al.
1989). Enzim ini memegang peran penting
dalam proses oksidasi-reduksi dalam sel.
Sitokrom merupakan senyawa heme
protein yang bertindak sebagai agens
dalam perpindahan elektron pada reaksi
oksidasi-reduksi di dalam sel. Zat besi
mungkin diperlukan tidak hanya untuk
pigmentasi bulu merah yang diketahui
mengandung ferrum, tetapi juga berfungsi
dalam susunan enzim dalam proses
pigmentasi (Desousa 1989; Beard et al.
1996; Lee et al. 1999).
Kobalt dalam pakan domba dan sapi
dapat ditemukan dalam vitamin B12. Sapi
dan biri-biri tidak membutuhkan vitamin
B12 dari pakan, karena rumen flora dapat
mensintesis vitamin tersebut (Darmono
1995). Apabila vitamin B12 diberikan dalam
pakan, sebagian besar vitamin akan rusak
dan tidak berguna bagi ternak. Apabila
kobalt tersebut disuntikkan atau diberikan
melalui pakan maka kebutuhan kobalt
untuk vitamin B12 tercukupi (Kennedy et
al. 1991; Stangl et al. 2000).
Iodin merupakan komponen esensial
tiroksin dan kelenjar tiroid. Tiroksin berperan
dalam meningkatkan laju oksidasi
dalam sel sehingga meningkatkan Basal
Metabolic Rate (BMR). Tiroksin juga
berperan menghambat proses fosforilasi
oksidatif sehingga pembentukan Adenosin
Trifosfat (ATP) berkurang dan lebih
banyak dihasilkan panas. Tiroksin juga
mempengaruhi sintesis protein (Mills
1987; Darmono 1995). Iodin secara perlahan-
lahan diserap dari dinding saluran
pencernaan ke dalam darah. Penyerapan
tersebut terutama terjadi dalam usus halus,
meskipun dapat berlangsung pula dalam
lambung. Dalam usus, iodin bebas atau
iodat mengalami reduksi menjadi iodida
sebelum diserap tubuh. Dalam peredaran
darah, iodida menyebar ke dalam cairan
ekstraseluler seperti halnya klorida. Iodida
yang masuk ke dalam kelenjar tiroid
dengan cepat dioksidasi dan diubah menjadi
iodin organik melalui penggabungan
dengan tiroksin. Proses tersebut terjadi
pula secara terbatas dalam ovum (Graham
1991; Puls 1994; Lee et al. 1999).
Seng merupakan komponen penting
pada struktur dan fungsi membran sel,
sebagai antioksidan, dan melindungi
tubuh dari serangan lipid peroksidase.
Seng berperan dalam sintesis dan transkripsi
protein, yaitu dalam regulasi gen.
Pada suhu tinggi, hewan banyak mengeluarkan
keringat dan seng dapat hilang
bersama keringat sehingga perlu penambahan
(Richards 1989; Ahmed et al. 2002).
Ikatan enzim seng yang merupakan katalis
reaksi hidrolitik melibatkan enzim pada
bagian aktif yang bertindak ”super
efisien”. Enzim karbonik anhidrase mengkatalisis
CO2 dalam darah, enzim karboksi
peptidase mengkatalisis protein dalam
prankreas, enzim alkalin fosfatase meng-
Tabel 2. Peran mineral mikro esensial dalam tubuh.
Mineral Fungsi Sumber
Besi (Fe) Membentuk hemoglobin dan Telur, tanah, makanan hijauan
mioglobin, bagian dari susunan dan butiran, injeksi besi,
enzim babi, FeSO4
Tembaga (Cu) Eritropoiesis, susunan Bahan makanan dan CuSO4
Co enzim, fungsi jantung yang (0,25−0,50%) CuSO4 ditambahkan
baik, pigmentasi bulu, reproduksi pada garam
Iodin (I) Membentuk hormon trioksin, Garam beriodin (kalium iodida
sebagai komponen esensial pada garam, minyak ikan)
tiroksin dan kelenjar tiroksin
Kobalt (Co) Bagian dari vitamin B12 Pelet kobalt (untuk ruminansia),
0,50 ppm garam kobalt
ditambahkan pada ransum
(injeksi vitamin B12 untuk
menghilangkan defisiensi kobalt)
Seng (Zn) Carbonic anhydrase ZnO atau ZnCO3 ditambahkan
pada ransum pakan hijauan
Sumber: McDonald et al. (1988).
102 Jurnal Litbang Pertanian, 27(3), 2008
hindrolisis
Tidak ada komentar:
Posting Komentar