Nota Sains Bab 2 Tingkatan 5: Nutrisi Dan Teknologi Makanan
RINGKASAN
Ringkasan (Nota Sains Bab 2 Tingkatan 5: Nutrisi Dan Teknologi Makanan)
Dokumen ini merangkumi konsep-konsep utama berkaitan nutrisi dan teknologi makanan, bermula daripada keperluan asas tenaga dalam makanan hingga kepada peraturan yang mengawal keselamatan makanan. Tumpuan diberikan kepada nilai kalori dalam pelbagai kelas makanan, nutrien penting untuk pertumbuhan tumbuhan, kitar nitrogen yang kritikal, serta kemajuan dalam teknologi pengeluaran dan pemprosesan makanan.
Nilai Kalori dan Nutrisi Manusia: Tenaga dalam makanan diukur dalam unit kalori (cal) atau joule (J), dengan unit S.I. bagi nilai kalori ialah joule per kilogram (J kg⁻¹). Pengukuran ini dilakukan menggunakan kalorimeter bom. Kelas makanan yang berbeza seperti karbohidrat, lemak, dan protein mempunyai nilai kalori yang berlainan, yang mempengaruhi pilihan diet sihat. Isu-isu kesihatan seperti anoreksia nervosa dan aterosklerosis dikaitkan dengan amalan pemakanan yang tidak seimbang.
Nutrisi Tumbuhan: Tumbuhan memerlukan makronutrien (seperti Nitrogen, Fosforus, Kalium) dalam kuantiti yang banyak dan mikronutrien (seperti Boron, Ferum, Zink) dalam kuantiti yang sedikit untuk pertumbuhan yang sihat. Kekurangan nutrien-nutrien ini akan menyebabkan simptom spesifik seperti pertumbuhan terbantut, klorosis (daun kuning), dan penghasilan bunga dan buah yang merosot.
Kitar Nitrogen: Kitar nitrogen ialah proses semula jadi yang mengitar semula unsur nitrogen di antara atmosfera, tanah, air, tumbuhan, dan haiwan. Walaupun 78% udara ialah gas nitrogen, tumbuhan hanya boleh menyerapnya dalam bentuk ion nitrat melalui akar. Kitar ini melibatkan proses penambahan ion nitrat ke dalam tanah (melalui tindakan kilat, pengikatan nitrogen oleh bakteria, dan penitritan) dan proses penyingkiran ion nitrat daripada tanah (melalui penyerapan oleh tumbuhan, pendenitritan, dan larut resap). Kitar ini penting untuk mengekalkan kesuburan tanah dan keseimbangan kandungan nitrogen di atmosfera.
Teknologi Pengeluaran dan Pemprosesan Makanan: Untuk memenuhi permintaan makanan global, pelbagai teknologi dan kaedah digunakan untuk meningkatkan kualiti dan kuantiti pengeluaran makanan. Ini termasuk penggunaan baka bermutu tinggi (cth: Ayam Akar Putra, Lembu Mafriwal), penggunaan teknologi moden, pengurusan tanah yang cekap (cth: tanaman campuran, penggiliran tanaman), dan kaedah kawalan perosak seperti kawalan biologi. Teknologi pemprosesan makanan seperti pengetinan, pempasteuran, dan pembungkusan vakum digunakan untuk memanjangkan jangka hayat makanan. Bahan kimia seperti pengawet, pewarna, dan perisa juga ditambah, namun penggunaannya dikawal untuk mengelakkan kesan buruk terhadap kesihatan.
Keselamatan dan Kualiti Makanan: Di Malaysia, keselamatan makanan dilindungi oleh undang-undang seperti Akta Makanan 1983 dan Peraturan-Peraturan Makanan 1985. Peraturan ini mewajibkan pelabelan makanan yang lengkap untuk melindungi pengguna. Badan seperti Pihak Berkuasa Kawalan Dadah (PBKD) memantau suplemen kesihatan, manakala status halal disahkan melalui pensijilan oleh pihak berkuasa yang berkaitan.
GLOSARI
| Istilah | Definisi |
| Akta Makanan 1983 | Undang-undang Malaysia yang dikuatkuasakan untuk melindungi orang ramai terhadap bahaya kesihatan dan penipuan berkaitan penyediaan, penjualan, dan penggunaan makanan. |
| Anoreksia nervosa | Masalah kesihatan yang berpunca daripada keengganan seseorang individu untuk makan kerana terlalu risau akan kenaikan berat badan, yang boleh membawa kepada malnutrisi dan maut. |
| Bakteria pendenitritan | Bakteria dalam tanah yang menukarkan ion nitrat kembali kepada gas nitrogen. |
| Bakteria pengikat nitrogen | Bakteria yang terdapat di dalam tanah, air atau nodul akar pokok kekacang yang menukarkan nitrogen daripada udara kepada ion nitrat. |
| Bakteria penitritan | Bakteria yang menukarkan sebatian ammonium kepada ion nitrit dan seterusnya ion nitrat. |
| Gizi seimbang | Pemakanan yang mengandungi semua kelas makanan yang diperlukan oleh badan seseorang dalam kuantiti yang betul. |
| Kalorimeter bom | Radas khas yang digunakan untuk mengukur nilai kalori dalam makanan melalui proses pembakaran. |
| Kawalan biologi | Kaedah yang mengaplikasikan interaksi antara organisma seperti mangsa-pemangsa dan parasitisme untuk mengawal perosak tanaman. |
| Kitar nitrogen | Kitar semula jadi yang mengitarkan unsur nitrogen antara tumbuhan dengan haiwan dan seterusnya di atmosfera, tanah dan air. |
| Makronutrien | Unsur (atau mineral) yang diperlukan oleh tumbuhan dalam kuantiti yang banyak. Contoh: Nitrogen, Fosforus, Kalium. |
| Mikronutrien | Unsur (atau mineral) yang diperlukan oleh tumbuhan dalam kuantiti yang sedikit. Contoh: Boron, Ferum, Zink. |
| Nilai kalori | Tenaga yang dibebaskan oleh pengoksidaan atau pembakaran makanan, diukur dalam unit kalori (cal), kilokalori (kcal), joule (J) atau kilojoule (kJ). |
| Pelawas | Kelas makanan yang tidak mempunyai nilai kalori. |
| Pempasteuran | Kaedah pemprosesan di mana cecair dipanaskan pada suhu di bawah takat didih untuk membunuh patogen dan kemudian disejukkan dengan cepat. |
| Penapaian | Proses penguraian bahan kompleks kepada bahan yang lebih ringkas melalui tindakan bakteria, yis, atau mikroorganisma berfaedah yang lain. |
| Pengetinan | Kaedah pemprosesan di mana makanan disimpan di dalam tin yang telah disteril dan dipanaskan pada suhu tinggi di bawah tekanan tinggi untuk membunuh mikroorganisma. |
| Penyinaran | Kaedah pemprosesan di mana makanan didedahkan pada sinaran mengion (seperti sinar gama) untuk membunuh mikroorganisma dan serangga perosak. |
| Peraturan-Peraturan Makanan 1985 | Undang-undang yang digubal di bawah Akta Makanan 1983 untuk memastikan orang ramai memperoleh makanan yang selamat, berkualiti, dan bersih. |
| Proses melarut resap nitrat | Proses semula jadi di mana ion nitrat dalam tanah melarut dalam air dan mengalir ke dalam sungai atau air bawah tanah, menyingkirkan nitrat daripada tanah. |
| Proses pendenitritan | Proses penukaran ion nitrat dalam tanah kepada gas nitrogen oleh bakteria pendenitritan. |
| Proses pengikatan nitrogen | Proses penukaran nitrogen daripada udara kepada ion nitrat oleh bakteria pengikat nitrogen. |
| Proses penitritan | Proses penukaran protein haiwan dan tumbuhan yang mati kepada sebatian ammonium, dan seterusnya kepada ion nitrit dan ion nitrat oleh bakteria pengurai dan bakteria penitritan. |
| Status Halal | Pengesahan bahawa sesuatu produk makanan atau tempat makan mematuhi keperluan syarak dan adalah dibenarkan untuk orang Islam. |
| Suplemen kesihatan | Bahan nutrien yang diambil dalam bentuk kapsul, pil, cecair, atau serbuk dalam dos tertentu. |
| Teknologi pemprosesan makanan | Kaedah dan teknik yang digunakan untuk menukar bahan mentah kepada produk makanan atau mengubah makanan kepada bentuk lain untuk dimakan. |
| Teknologi pengeluaran makanan | Aplikasi teknologi untuk meningkatkan kualiti, kuantiti, dan kecekapan dalam penghasilan sumber makanan. |
CONTOH SOALAN KBAT
Soalan Kemahiran Berfikir Aras Tinggi (KBAT)
1. Seorang petani mendapati tanaman jagungnya menunjukkan pertumbuhan yang terbantut, batangnya lemah, daun di bahagian atas lebih kecil dan berwarna ungu, manakala daun di bahagian bawah berwarna hijau kebiruan dan bergulung. Berdasarkan simptom-simptom ini, kenal pasti kekurangan makronutrien yang paling mungkin dialami oleh tanaman tersebut dan cadangkan dua tindakan yang boleh diambil oleh petani itu untuk mengatasi masalah ini dengan merujuk kepada proses dalam kitar nitrogen.
• Jawapan:
◦ Kekurangan Makronutrien: Tanaman jagung itu berkemungkinan besar mengalami kekurangan fosforus. Ini berdasarkan simptom spesifik yang dinyatakan dalam Jadual 2.5: pertumbuhan terbantut, batang lemah, daun atas kecil dan berwarna ungu, serta daun bawah berwarna hijau kebiruan dan bergulung.
◦ Tindakan Mengatasi:
1. Penggunaan Baja: Petani boleh menambah baja yang kaya dengan fosfat ke dalam tanah. Ini secara langsung akan meningkatkan ketersediaan ion fosfat untuk diserap oleh akar tumbuhan.
2. Menambah Bahan Organik (Kompos): Petani boleh menambah kompos atau bahan organik lain ke dalam tanah. Apabila bahan organik ini mereput, protein di dalamnya akan diuraikan oleh bakteria dan kulat. Walaupun proses ini lebih sinonim dengan penambahan nitrogen melalui proses penitritan, penguraian bahan organik secara amnya akan membebaskan pelbagai nutrien, termasuk fosforus, ke dalam tanah, sekali gus meningkatkan kesuburannya.
2. Penggunaan racun serangga secara berleluasa untuk mengawal populasi perosak tanaman didapati mempunyai banyak kesan sampingan. Sebagai alternatif, kawalan biologi diperkenalkan. Namun, kawalan biologi juga mempunyai kelemahannya. Bincangkan mengapa kawalan biologi yang menggunakan cerpelai untuk mengawal tikus di ladang tebu Hawaii gagal, dan bandingkan kegagalan ini dengan potensi kejayaan penggunaan burung hantu jelapang untuk tujuan yang sama di ladang kelapa sawit.
• Jawapan:
◦ Kegagalan Cerpelai di Hawaii: Kawalan biologi menggunakan cerpelai gagal kerana perancangan yang tidak teliti. Cerpelai aktif pada waktu siang, manakala tikus (mangsa sasarannya) aktif pada waktu malam. Ketidakpadanan waktu aktif ini menyebabkan cerpelai tidak memburu tikus sebaliknya beralih kepada mangsa lain seperti burung dan telur penyu. Ini bukan sahaja gagal mengawal populasi tikus tetapi juga mengganggu keseimbangan ekosistem sedia ada dengan mengancam spesies tempatan yang lain.
◦ Perbandingan dengan Burung Hantu Jelapang: Sebaliknya, penggunaan burung hantu jelapang untuk mengawal tikus di ladang kelapa sawit lebih berpotensi untuk berjaya. Burung hantu jelapang ialah pemangsa semula jadi bagi tikus dan kedua-duanya aktif pada waktu malam (nokturnal). Ini memastikan burung hantu akan memburu sasaran yang betul. Interaksi mangsa-pemangsa ini lebih spesifik dan tidak mengganggu spesies lain secara meluas, menjadikannya kaedah kawalan biologi yang lebih berkesan dan kurang merosakkan ekosistem berbanding kes cerpelai di Hawaii.
3. Kitar nitrogen adalah penting untuk mengekalkan kesuburan tanah. Namun, aktiviti pertanian moden yang intensif sering menggunakan baja bernitrogen secara berlebihan. Jelaskan bagaimana amalan ini boleh mengganggu kitar nitrogen dan membawa kepada pencemaran alam sekitar melalui proses yang dinyatakan dalam sumber.
• Jawapan:
◦ Penggunaan baja bernitrogen secara berlebihan akan meningkatkan kepekatan ion nitrat di dalam tanah melebihi apa yang mampu diserap oleh tumbuhan. Lebihan ion nitrat ini akan disingkirkan daripada tanah melalui proses melarut resap nitrat (nitrate leaching).
◦ Dalam proses ini, ion nitrat yang sangat larut dalam air akan dilarutkan oleh air hujan atau air pengairan. Air yang kaya dengan nitrat ini kemudiannya akan mengalir masuk ke dalam sungai, tasik, atau sumber air bawah tanah.
◦ Kehadiran nitrat yang tinggi dalam sumber air ini menyebabkan pencemaran air dan boleh membawa kepada proses eutrofikasi, di mana pertumbuhan alga menjadi tidak terkawal, mengurangkan kandungan oksigen di dalam air dan membunuh hidupan akuatik lain. Oleh itu, walaupun bertujuan untuk menyuburkan tanah, penggunaan baja bernitrogen yang tidak terkawal sebenarnya mengganggu keseimbangan kitar nitrogen dan mencemarkan ekosistem perairan.
4. Akta Makanan 1983 dan Peraturan-Peraturan Makanan 1985 adalah penting untuk melindungi pengguna. Dengan merujuk kepada contoh label makanan roti yang disediakan, justifikasikan kepentingan tiga maklumat yang wajib dipaparkan pada label untuk membantu pengguna membuat pilihan yang sihat dan selamat.
• Jawapan:
◦ 1. Senarai Ramuan: Maklumat ini disenaraikan mengikut berat dalam susunan menurun. Ini membolehkan pengguna yang mempunyai alahan (contohnya, alahan kepada susu atau gandum) atau yang mengamalkan diet tertentu (contohnya, mengelakkan gula berlebihan) untuk mengenal pasti kandungan produk. Pada label roti, “Tepung gandum” disenaraikan pertama, menunjukkan ia adalah komponen utama.
◦ 2. Maklumat Pemakanan: Jadual ini memberikan data kuantitatif tentang kandungan tenaga (kcal), karbohidrat, protein, lemak, dan nutrien lain (seperti kalsium) bagi setiap hidangan dan setiap 100g. Ini amat penting bagi individu yang perlu mengawal pengambilan kalori (untuk pengurusan berat badan), pesakit diabetes yang perlu mengawal pengambilan karbohidrat, atau mereka yang ingin meningkatkan pengambilan nutrien tertentu seperti kalsium.
◦ 3. Penandaan Tarikh (“GUNA SEBELUM”): Tarikh luput ini adalah penunjuk kritikal bagi keselamatan makanan. Ia memberitahu pengguna sehingga bila kualiti dan keselamatan produk terjamin. Pengambilan makanan selepas tarikh luput boleh menyebabkan keracunan makanan akibat pertumbuhan mikroorganisma. Ini adalah ciri keselamatan yang paling asas bagi pengguna.
5. Pembungkusan vakum adalah satu kaedah teknologi pemprosesan makanan. Terangkan prinsip di sebalik kaedah ini dan bagaimana ia membantu mengekalkan kualiti buah-buahan seperti durian dan cempedak. Kaitkan penjelasan anda dengan keperluan mikroorganisma untuk hidup.
• Jawapan:
◦ Prinsip Pembungkusan Vakum: Prinsip utama pembungkusan vakum adalah penyingkiran udara, terutamanya oksigen, dari dalam bungkusan sebelum ia ditutup kedap. Mikroorganisma seperti bakteria dan kulat yang menyebabkan makanan menjadi rosak memerlukan oksigen untuk respirasi sel bagi menghasilkan tenaga dan membiak.
◦ Aplikasi pada Buah-buahan: Dengan menyingkirkan oksigen melalui pembungkusan vakum, pertumbuhan mikroorganisma aerobik ini dapat dihalang atau diperlahankan dengan ketara. Ini memanjangkan jangka hayat buah durian dan cempedak. Selain itu, proses pengoksidaan yang menyebabkan perubahan warna, rasa, dan tekstur pada buah juga dapat dikurangkan. Bagi buah-buahan berbau kuat seperti durian dan cempedak, kaedah ini juga memerangkap gas-gas yang menghasilkan bau di dalam bungkusan, menjadikannya lebih mudah untuk diangkut dan dieksport.
KOLEKSI LATIHAN
| LATIHAN | SKEMA JAWAPAN |
Tekan Gambar Untuk Makmal Maya: Sains Bab 2