KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hydrogen dan oksigen.

Tiap 1 gram karbohidrat yang dikonsumsi akan menghasilkan energy sebesar 4 kkal dan energy hasil proses oksidasi (pembakaran) karbohidrat ini kemudian akan digunakan oleh tubuh untuk menjalankan fungsi-fungsinya seperti bernafas, kontraksi jantung dan otot serta juga untuk menjalankan berbagai aktivitas fisik seperti berolahraga atau bekerja.

CIRI KIMIAWI KARBOHIDRAT

·Sifat mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat

•Pembentukan furfural

Dalam larutan asam yang encer, walaupun dipanaskan monosakarida umumnya stabil. Tetapi apabila dipanaskan dengan asam kuat yang pekat, monosakarida menghasilkan furfural atau derivatnya. Reaksi pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu senyawa.

•Pembentukan osazon

Semua karbohidrat yang mempunyai gugus aldehida atau keton bebas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat.

•Pembentukan ester

Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila direaksikan dengan asam. Monosakarida mempunyai beberapa gugus –OH dan dengan asam fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam fosfat.

• Isomerisasi

Kalau dalam larutan asam encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian menjadi fruktosa dan manosa. Ketiga monosakarida ini ada dalam keadaan keseimbangan. Demikian pula apabila yang dilarutkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi Lobry de Bruin Van Eckenstein yang berlangsung melalui proses enolisasi.

• Pembentukan Glikosida

Apabila glukosa direaksikan dengan metil alcohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebut secara umum glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosidik dan gugus –OH yang bereaksi disebut gugus –OH glikosidik.

Klasifikasi Karbohidrat

Dalam Ilmu Gizi karbohidrat dibagi dalam 2 golongan, yaitu karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks.

*Karbohidrat Sederhana terdiri atas :

Monosakarida
Monosakarida (zat gula tunggal) merupakan jenis karbohidrat sederhana yang terdiri dari 1 gugus cincin. Dalam tubuh, monosakarida ini langsung diserap oleh dinding usus halus dan masuk ke dalam aliran darah. Terbentuknya monosakarida ini dalam tubuh berasal dari pemecahan kedua macam sakarida lainnya. Monosakarida ini larut dalam air. Contoh dari monosakarida yang banyak terdapat di dalam sel tubuh manusia adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa.

§      Glukosa di dalam industry pangan lebih dikenal sebagai dekstrosa atau juga gula anggur. Di alam, glukosa banyak terkandung di dalam buah-buahan, sayuran dan juga sirup jagung. Karbohidrat dalam makanan setelah dicernakan akan diserap oleh dinding usus sebagai glucose dan dibawa oleh darah ke dalam hati. Oleh hati sebagian glucose dikembalikan ke dalam darah untuk menjaga agar kadar glucose darah tetap konstan yaitu 100 mg%. jika kadar glucose melebihi 120 mg% maka disebut hiperglikemia dan jika kurang dari 80 mg% disebut hipoglikemia. Kedua keadaan itu sering terjadi pada penderita penyakit diabetes mellitus. Jika kadar glucose darah melebihi 120 mg%, kelebihan glucose itu akan dibuang keluar tubuh lewat ginjal bersama urine. Keadaan itu disebut glukosuria.

§      Fruktosa dikenal juga sebagai gula buah dan merupakan gula dengan rasa yang paling manis. Di alam fruktosa banyak terkandung di dalam madu (bersama dengan glukosa) dan juga terkandung diberbagai macam buah-buahan. Oligofruktose terdapat dalam asparagus, bawang merah, bawang putih, gandum, pisang. Selain dapat mencegah sembelit, juga dapat membantu penyerapan kalsium serta memacu tumbuhnya bakteri bifidus yang berguna untuk pencernaan.

§      Galaktosa merupakan karbohidrat hasil proses pencernaan laktosa yaitu karbohidrat yang terdapat dalam susu. Galaktose penting untuk pertumbuhan otak dan medulla spinalis karena untuk pembentukan myelin pada medulla spinalis dan sintesa galaktosida di otak diperlukan galaktose. Kadar lactose yang tinggi dalam air susu ibu sangat menguntungkan pertumbuhan otak anak.

§      Selain sebagai molekul tunggal, monosakarida juga akan berfungsi sebagai molekul dasar bagi pembentukan senyawa karbohidrat kompleks pati (starch) atau selulosa.

Disakarida
Setiap molekul disakarida akan terbentuk dari gabungan 2 molekul monosakarida. Disakarida ini larut dalam air. Contoh disakarida yang umum digunakan dalam konsumsi sehari-hari adalah sukrosa yang terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa dan fruktosa dan juga laktosa yang terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa dan galaktosa.

§      Sucrose atau sakarosa adalah jenis disakarida yang terdapat dalam gula tebu, gula bit dan gula kelapa. Pada pembuatan sirup, gula dilarutkan dalam air dan dipanaskan sehingga sucrose terurai menjadi glucose dan fructose dan disebut gula invert. Kadar kemanisan sucrose diberi skor 100, maka tingkat kemanisan glucose = 74, fructose = 173, lactose = 16, dan maltose = 32.

§      Maltose (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltose terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati. Dalam proses berkecambah, pati yang terdapat dalam padi-padian pecah menjadi maltose, untuk kemudian diuraikan menjadi unit-unit glukosa tunggal sebagai makanan bagi benih yang sedang tumbuh. Produksi bir terjadi bila maltose difermentasi menjadi alcohol. Bila dicernakan atau dihidrolisis, maltose pecah menjadi dua unit glukosa.

§      Lactose (gula susu) adalah disakarida yang terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (1/6 manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain. Kadar lactose dalam ASI lebih tinggi dari susu sapi yaitu 7 %, sedang dalam susu sapi 4,8 %. Lactose sangat penting dalam kehidupan bayi, karena selain sebagai sumber energy, lactose juga mempunyai fungsi lain, yaitu :

1. Sebagai sumber galaktose untuk pertumbuhan sel otak.
2. Lactose yang berasal dari ASI akan mencegah anak menderita diare. Dalam ASI terdapat zat yang disebut lactobacillus bifidus, factor yang merangsang tumbuhnya bakteri lactobacillus. Bakteri ini mengubah lactose menjadi asam laktat dalam saluran pencernaan. Asam laktat menyebabkan saluran pencernaan bereaksi asam sehingga mencegah tumbuhnya bakteri pathogen seperti E.Colli, E.Histolitika.
3. Mempermudah terjadinya pengendapan calcium caseinat.
4. Mempermudah penyerapan berbagai mineral.

Lactose mempunyai sifat laksatif (pencahar). Karena itu terlalu banyak minum susu dapat menyebabkan diare. Kadang-kadang ada bayi yang alergi terhadap lactose dan disebut lactose intolerance.

§      Trehalosa seperti juga maltose, terdiri atas dua molekul glukosa dan dikenal sebagai gula jamur. Sebanyak 15 % bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

Gula alcohol.

Terdapat di alam dan dapat pula dibuat secara sintetis. Ada empat jenis gula alcohol, yaitu sorbitol, manitol, dulsitol dan inositol.

§      Sorbitol terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan sorbitol hanya 60 % bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi > 50 gram/hari dapat menyebabkan diare pada pasien DM. sorbitol tidak mudah di metabolism oleh bakteri dalam mulut sehingga tidak mudah menimbulkan karies gigi. Oleh karena itu, sorbitol banyak digunakan dalam pembuatan permen karet.

§      Manitol dan dulsitol adalah alcohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar dan wortel. Secara komersial manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis alcohol ini banyak digunakan dalam industry pangan.

§      Inositol merupakan alcohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. Bentuk esternya dengan asam fitat menghambat absorpsi kalsium dan zat besi dalam usus halus.

Oligosakarida.
Termasuk jenis ini adalah rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat di dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim pencernaan. Seperti halnya polisakarida nonpati, oligosakarida ini di dalam susu besar mengalami fermentasi. Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagian besar di dalam usus besar difermentasi.
*Karbohidrat Kompleks terdiri atas:
(1) Polisakarida yang terdiri atas lebih dari dua ikatan monosakarida
(2) serat yang dinamakan juga polisakarida non pati
Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Gula sederhana ini terutama glukosa. Jenis polisakarida yang terpenting adalah pati,dekstrin,glikogen,dan polisakarida nonpati.

a) Pati (starch)

Pati yang juga merupakan simpanan energy di dalam sel-sel tumbuhan ini berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan berdiameter berkisar antara 5-50 nm. Dan di alam, pati akan banyak terkandung dalam beras, gandum, jagung, biji-bijian

Di dalam berbagai produk pangan, pati umumnya akan terbentuk dari dua polimer molekul glukosa yaitu amilosa (amylase) dan amilopektin (amylopectin). Amilosa merupakan polimer glukosa rantai panjang yang tidak bercabang dan yang larut dalam air, sedangkan amilopektin merupakan polimer glukosa dengan susunan yang bercabang-cabang dan tidak larut dalam air. Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin ini akan bervariasi dalam produk pangan dimana produk pangan yang memiliki kandungan amilopektin tinggi akan semakin mudah untuk dicerna.

Zat pati terdapat dalam bentuk granula yang jika direndam dalam air dan dipanaskan akan membengkak karena menghisap air. Jika suhu pemanasan lebih dari 60⁰C, volume yang membengkak itu tidak dapat kembali lagi karena tidak mengalami proses gelatinisasi. Prinsip ini digunakan untuk membuat makanan instan seperti mie atau flakes. Zat pati yang telah mengalami gelatinisasi itu dikeringkan dan volumenya akan mengecil. Jika direndam lagi dalam air maka volumenya akan membesar.

b)        Dekstrin.

Merupakan produk antara pada pencernaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pila (tube feeding). Dekstrin maltose, suatu produk hasil hidrolisis parsial pati, digunakan sebagai makanan bayi karena tidak mudah mengalami fermentasi dan mudah dicernakan.

c)         Glikogen.

Glikogen dinamakan juga pati hewan, merupakan salah satu bentuk simpanan energy di dalam tubuh yang dapat dihasilkan melalui konsumsi karbohidrat dalam sehari-hari dan merupakan salah satu sumber energy utama yang digunakan oleh tubuh pada saat berolahraga.

Di dalam tubuh, glikogen akan tersimpan di dalam hati dan otot. Kapasitas penyimpanan glikogen di dalam tubuh sangat terbatas yaitu hanya sekitar 350-500 gram atau dapat menyediakan energy sebesar 1200-2000 kkal. Namun kapasitas penyimpanannya ini dapat ditingkatkan dengan cara memperbesar konsumsi karbohidrat dan mengurangi konsumsi lemak atau dikenal dengan istilah carbohidrat loading dan penting dilakukan bagi atlet terutama yang menekuni cabang olahraga bersifat endurans (endurance) seperti marathon atau juga sepakbola.

Sekitar 67 % dari simpanan glikogen yang terdapat di dalam tubuh akan tersimpan di dalam otot dan sisanya akan tersimpan di dalam hati. Di dalam otot, glikogen merupakan simpanan energy utama yang mampu membentuk hamper 2 % dari total massa otot. Glikogen yang terdapat di dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energy di dalam otot tersebut dan tidak dapat dikembalikan ke dalam aliran darah dalam bentuk glukosa apabila terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkannya. Berbeda dengan glikogen hati dapat dikeluarkan apabila terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkan. Glikogen yang terdapat di dalam hati dapat di konversi melalui proses glicogenolysis menjadi glukosa dan kemudian dapat dibawa oleh aliran darah menuju bagian tubuh yang membutuhkan seperti otak, system saraf, jantung, otot dan organ tubuh lainnya.

d)        Polisakarida Nonpati/Serat makanan.

Ada dua golongan serat yaitu yang tidak larut dan yang larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pectin, gum, mukilase, glukal dan algal.

Selulosa, hemiselulosa dan lignin merupakan kerangka structural semua tumbuh-tumbuhan. Pectin terdapat di dalam sayur dan buah, terutama jenis sitrus, papaya, apel, jambu biji, anggur dan wortel. Senyawa pectin berfungsi sebagai perekat antara dinding sel yang satu dengan lainnya. Buah-buahan yang mengandung pectin tinggi, baik untuk dibuat jam atau jelly.

Serat makanan tidak dapat dicernakan oleh manusia karena manusia tidak menghasilkan energy bagi tubuh. Akan tetapi serat mempunyai beberapa fungsi bagi tubuh, yaitu :

1. Merangsang gerak peristaltic usus sehingga pencernaan makanan menjadi lebih baik.
2. Membentuk volume makanan sehingga memberikan rasa kenyang.
3. Melunakkan dan memadatkan faeces sehingga memudahkan defikasi dan mencegah konstipasi.
4. Mencegah penyerapan lemak dan kolesterol, karena serat merangsang sekresi getah empedu yang membuat lemak menjadi emulsi dan terbuang bersama faeces.
5. Memperlambat penyerapan glucose sehingga membantu mencegah kenaikan glucose darah pada penderita diabetes mellitus.
6. Mencegah terjadinya kanker usus terutama kanker pada kolon.

7.      Sumber Karbohidrat.

Secara umum sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering dan gula. Hasil olahan bahan ini adalah mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan bit serta sayur kacang-kacangan relative lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan telur dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat.

Berdasarkan jumlah atau kadar karbohidrat yang terdapat dalam masing-masing bahan makanan ini, maka sumber karbohidrat dapat kita golongkan ke dalam dua golongan :

1. Bahan makanan sumber karbohidrat dari jenis padi-padian termasuk beras, gandum, jagung, cantel dan sebagainya.
2. Bahan makanan sumber karbohidrat yang berasal dari jenis umbi-umbian seperti kentang, singkong, ubi dan sebagainya.

Golongan pertama karbohidrat lebih banyak jika dibandingkan dengan golongan kedua. Penggunaan bahan makanan dari golongan pertama sebagai bahan makanan memberi karbohidrat banyak mempunyai keuntungan, karena dalam bahan makanan itu selain karbohidratnya tinggi, juga mengandung protein yang jauh lebih  banyak daripada golongan kedua.

Fungsi Karbohidrat.
1)        Sebagai sumber energy.
Karbohidrat merupakan sumber utama energy yang paling murah. Dari tiga jenis sumber utama energy yaitu karbohidrat, lemak dan protein, karbohidrat yang tidak dapat dicerna memberikan volume dalam isi usus dan melancarkan gerak peristaltic yang melancarkan aliran hasil yang sudah halus (kimus) melalui saluran pencernaan serta memudahkan pembuangan tinja (defekasi).
2)        Pemberi rasa manis pada makanan.
Khususnya monosakarida dan disakarida. Fruktosa adalah gula paling manis. Bila tingkat kemanisan sukrosa diberi nilai 1, maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltose 0,4; dan laktosa 0,2.
3)        Sebagai sparing action dari protein.
Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakan untuk memenuhi kebutuhan energy, dengan mengalahkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun Sepanjang kebutuhan energy dapat dipenuhi oleh karbohidrat, maka protein makanan sepenuhnya digunakan untuk membentuk protein tubuh.
4)        Untuk membentuk volume makanan.
Terpenuhinya rasa kenyang akan member kepuasan pada manusia, rasa kenyang itu akan terjadi jika lambung penuh berisi makanan. Hal itu akan terwujud jika volume makanan cukup besar. Oleh karena karbohidrat dapat mengikat air jika dimasak, maka volume makanan menjadi besar dan memberi rasa kenyang.
5)        Membantu cadangan energy dalam tubuh.
Jika kandungan karbohidrat dalam makanan melebihi kebutuhan tubuh, maka kelebihan karbohidrat itu tidak dibuang akan tetapi diubah menjadi cadangan energy dalam bentuk lemak tubuh. Banyaknya cadangan lemak tubuh tergantung pada berapa banyak kelebihan karbohidrat dalam makanan.
Proses Pencernaan Karbohidrat

Karbohidrat yang diperoleh dari makanan yang dikonsumsi, tentunya tidak begitu saja secara langsung diserap oleh tubuh melalui dinding usus untuk selanjutnya masuk ke peredaran darah, melainkan harus dipecah dahulu menjadi persenyawaaan yang lebih sederhana, dan hal tersebut melalui suatau proses yang disebut daaengan proses pencernaan karbohidrat.

Dalam proses pemecahan karbohidrat kompleks tersebut menjadi senyawa yang lebih sederhana akan terlibat beberapa enzim, misalnya enzim pengubah pati –amilase,ataua ptyalin, dan enzim enzim pengubah disakharida—disakharidase. Monosakharida merupakan karbohidrat yang biasanya dapat melewati usus halus. Didalam mulut , makanan yang dikonsumsi akan dikunyah sampai lumat. Karbohidrat yang diperoleh mempunyai kandungan zat pati dan zat gula(malthosa-sukrosa-laktosa). Deangnadanya amylase (=ptialin) yangbercampur dengan makanan didalam mulut,pati dengan bantuan air ludah / saliva akan diubah menjadi dekstrin. Dengan terdapatnya asam klorida (HCl) yang diproduksi lambung, sebelum makanan bereaksi asam, pati sebesar mungkin akan diubah menjadi disakharida.

Selanjutnya makanan yang telah dikunyah masuk ke usus dandinding usus yang mempunyai kelenjar yang mengeluarkan enzim amylase atau enzim pengubah pati akan berlangsung pemecahan pati menjadi disakharida. Didalam usus berlangsung pemecahan:

1. sukrosa———-fruktosa + glukosa, oleh enzim intestinsukrase
2. maltose———-glukosa + glukosa, oleh enzim intestinal maltase
3. laktosa ———galaktosaa+glukosa, oleh enzim intestinal laktosa

kemampuan pencernaan karbohidrat didalam tubuh tergantung pada tidak terganggunya alat-alat pencernaan dan sumbernya, apakah berserat,berbiji dan sejenisnya, biasanya bervariasi antara 90%-98%, namun kalau sumbernya berserat maka daya cerna akan menurun sampai 80%-85%.