KARBOHIDRAT

A.       SUMBER DAN JENIS KARBOHIDRAT DALAM BAHAN MAKANAN

Karbohidrat yang penting dalam ilmu gizi dibagi dalam dua Golongan, yaitu karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. Sesungguhnya semua jenis karbohidrat terdiri atas karbohidrat sederhana atau gula sederhana, karbohidrat kompleks mempunyai lebih dari dua unit gula sederhana di dalam satu molekul.

1.    Karbohidrat sederhana

a.    Monosakarida

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6-rantai atau cincin karbon. Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagai gugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

1)   Glukosa, monosakarida yang terpenting, kadang-kadang disebut gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula anggur (karena dijumpai dalam buah anggur). Binatang menyusui (mamalia) dapat mengubah sukrosa, laktosa, maltosa, dan pati menjadi glukosa, yang kemudian dapat digunakan sebagai energi oleh organisme itu, atau disimpan sebagai glikogen. Bila organisme itu memerlukan energi, glikogen diubah lagi menjadi glukosa.

2)      Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C₆H₁₂O₆,
namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Terdapat dalam buah-buahan dan madu, maupun dalam sukrosa. Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa. Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti. Pentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.

b.    Disakarida

Suatu disakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari dua satuan monosakarida yang dipersatukan oleh suatu hubungan glikosida dari karbon 1 dari satu satuan ke suatu OH satuan lain. Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa dan laktosa.

Sukrosa larut dalam air dan dapat dihidrolisis dengan membentuk glukosa dan fruktosa. Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu.

Maltosa merupakan penggabungan disakarida antara glukosa dengan glukosa. Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati.

Laktosa merupakan penggabungan disakarida dari fruktosa dan glukosa. Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktosa ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain. Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gila jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

c.    Oligosakarida

Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.

1)        Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim perncernaan.

Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagian besar di dalam usus besar difermentasi.

2)        Karbohidrat kompleks

Bahan makanan utama cenderung mengandung karbohidrat kompleks.

a)   Polisakarida

Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen. Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkan amilopektin adalah polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang.

Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare.

Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan lemak.

b)   Polisakarida nonpati/serat

Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam mencegah berbagai penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.

Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun, 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 kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, , Jagung, Pisang, Mangga, Labu kuning dan sagu.

B.       HUBUNGAN TEKSTUR BAHAN MAKANAN TERHADAP SUMBER PANGAN

1.    Nasi

Sebagaimana bulir serealia lain, bagian terbesar beras didominasi oleh pati (sekitar 80-85%). Pati beras tersusun dari dua polimer karbohidrat:

a.         amilosa, pati dengan struktur tidak bercabang

b.         amilopektin, pati dengan struktur bercabang dan cenderung bersifat lengket.

Perbandingan komposisi kedua golongan pati ini sangat menentukan warna (transparan atau tidak) dan tekstur nasi (lengket, lunak, keras, atau pera). Ketan hampir sepenuhnya didominasi oleh amilopektin sehingga sangat lekat, sementara beras pera memiliki kandungan amilosa melebihi 20% yang membuat butiran nasinya terpencar-pencar (tidak berlekatan) dan keras. Dalam 100 gram beras putih mentah terkandung sekitar 80 gram karbohidrat, namun dalam 100 gram nasi putih hanya terkandung sekitar 28 gram karbohidrat karena beratnya bertambah besar dengan air sewaktu proses memasak. Untuk memenuhi kebutuhan tubuh akan energi, fungsi dan pemeliharaan organ tubuh, dianjurkan mengkonsumsi 2 gram karbohidrat per kg berat badan.

2.     Kentang

Dalam hal gizi, kentang terkenal karena kandungan karbohidratnya (sekitar 26 gram dalam kentang medium). Bentuk dominan dari karbohidrat ini adalah pati. Sebagian kecil tapi signifikan pati ini adalah tahan terhadap pencernaan oleh enzim dalam lambung dan usus kecil, sehingga mencapai usus besar dasarnya utuh. Kandungan karbohidrat pada kentang mencapai sekitar 18 persen, protein 2,4 persen dan lemak 0,1 persen. Total energi yang diperoleh dari 100 gram kentang adalah sekitar 80 kkal.

3.    Talas

Kandungan karbohidrat pada talas cukup tinggi meskipun tidak sebesar singkong, beras, maupun gandum. Komponen terbesar dari karbohidrat talas adalah pati yang mencapai 77,9 persen. Pati umbi talas terdiri atas 17-28 persen amilosa, sisanya 72-83 persen adalah amilopektin. Tingginya kadar amilopektin menyebabkan talas bersifat pulen dan lengket seperti beras ketan. Keunggulan lain dari pati talas adalah mudah dicerna, sehingga cocok digunakan sebagai makanan bayi .

4.    Jagung

 Jagung mengandung karbohidrat yang menjadi sumber utama tenaga manusia. Jagung juga mengandung protein. Protein yang terkandung dalm jagung terdiri dari lima jenis,  albumin, globulin, prolemin, glutelin, dan nitrogen non protein. Kadar glukosa dalam jagung tidak terlalu tinggi. Berkisar antara satu hingga tiga persen. Kadar gula dalam jagung diantaranya glukosa,  sukrosa, dan fruktosa.

Kandungan gizi jagung yang paling utama adalah pati dengan kandungan amilosa dan amilopektin. Disebut paling utama karena kadar pati dalam jagung paling tinggi di antara kandungan gizi lain, yaitu 72-73 persen. Pada jagung jenis pulut, pati yang terkandung lebih banyak, antara 93-100 persen. Jagung mengandung asam lemak, meliputi asam lemak jenuh yang terdiri atas palmitat dan stearat dan asam lemak tak jenuh yang terdiri atas oleat atau omega 6, dan linoleat atau omega 3. Linoleat  dan linolenat merupakan dua asam lemak esensial.

Kandungan gizi jagung lainya adalah vitamin A dan E. Kedua jenis vitamin ini sangat baik bagi tubuh. Vitamin E berperan sebagai antioksidan dalam tubuh, meningkatkan kekebalan tubuh atau sistem imunitas, serta menghambat kerusakan pada degeneratif sel. 

C. PROSES KIMIA DAN FISIKA KARBOHIDRAT DALAM BAHAN MAKANAN

a.     Proses kimia dan fisika

1.    Proses fisika

Proses fisika yang dimaksud disini adalah mengenai keadaan fisik dari karbohidrat yaitu meliputi sifat-sifat fisik dari karbohidrat. Adapun sifat-sifat fisik dari karbohidrat yaitu:

a.    Molekul karbohidrat terdiri atas atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen.

b.    Jika kristal glukosa murni dilarutkan dalam air, maka larutannya akan memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Namun bila larutan itu dibiarkan beberapa waktu dan diamati putarannya, terlihat bahwa sudut putaran berubah menjadi semakin kecil, hingga lama-kelamaan menjadi tetap. Peristiwa ini disebut mutarotasi, yang berarti perubahan rotasi atau perputaran.

c.    Kalau secara rasanya karbohidrat mempunyai ciri manis. tawar, pahit, asam, dan padat.

2.    Proses kimia

Proses kimia yang dimaksud disini adalah proses pencernaan karbohidrart (polisakarida) menjadi molekul karbohidrat yang lebih sederhana yaitu glukosa, serta proses metabolisme dari karbohidrat tersebut.

a.    Proses Pencernaan Karbohidrat

1)   Mulut

Pencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Makanan yang masuk kedalam mulut setelah dikunyah bercampurn dengan ludah yang mengandung enzim amilase (sebelumnya dikenal sebagai ptialin). Amilase  menghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. Bila berada di mulut cukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida (maltosa) dan glukosa.

2)   Usus Halus (usus 12 jari)

Pencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yang dikeluarkan oleh sel-sel mukosa usus halus berupa maltase, sukrase, dan laktase. Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalam mikrovili dan monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut:

Maltosa      ^Maltase               2 mol glukosa

Sakarosa    ^Sukrase               1 mol glukosa + 1 mol fruktosa

Laktosa      ^Laktase              1 mol glukosa + 1 mol galaktosa

3)   Usus Besar

Dalam waktu 1-4 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat makanan dan sebagian kecil pati yang tidak dicernakan masuk ke dalam usus besar. Sisa-sisa pencernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh mikroorganisme di dalam usus besar. Substrat potensial lain yang difermentasi adalah fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah dicernakan, laktosa pada mereka yang kekurangan laktase, serta rafinosa, stakiosa, verbaskosa, dan fruktan.

Produk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah karbondioksida, hidrogen, metan dan asam-asam lemak rantai pendek yang mudah menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat.

b.    Sekilas Metabolisme Karbohidrat

Peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.

Glukosa yang diserap dari pencernaan makanan di usus dibawa darah menuju ke seluruh sel tubuh. Dalam sitoplasma glukosa akan mengalami glikolisis yaitu peristiwa pemecahan gula hingga menjadi energi (ATP). Ada dua jalur glikolisis yaitu jalur biasa untuk aktivitas/kegiatan hidup yang biasa (normal) dengan hasil ATP terbatas, dan glikolisis jalur cepat yang dikenal dengan jalur embden meyer-hoff untuk menyediakan ATP cepat pada aktivitas/kegiatan kerja keras, misalnya lari cepat. Jalur cepat ini memberi hasil asam laktat yang bila terus bertambah dapat menyebabkan terjadinya asidosis laktat . Asidosis ini dapat berakibat fatal terutama bagi orang yang tidak terbiasa (terlatih) beraktivitas keras. Hasil oksidasi glukosa melalui glikolisis akan dilanjutkan dalam siklus krebs yang terjadi di bagian matriks mitokondria. Selanjutnya hasil siklus Kreb akan digunakan dalam system couple (fosforilasi oksidatif) dengan menggunakan sitokrom dan berakhir dengan pemanfaatan Oksigen sebagai penangkap ion H. Kejadian tubuh kemasukan racun menyebabkan system sitokrom di-blokir oleh senyawa racun sehingga reaksi reduksi-oksidasi dalam system couple, terutama oleh Oksigen, tidak dapat berjalan.