Karbohidrat

KARBOHIDRAT Karbohidrat adalah polihidrasi aldehida atau keton atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa. yang mempunyai rumus empiris ( )n dengan perbandingan hidrogen terhadap oksigen 2:1. Akan tetapi banyak karbohidrat juga mengandung Nitrogen, Fosfor atau Sulfur. Semua jenis karbohidrat terdiri atas unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H), dan Oksigen (O). Perbandingan antara hydrogen dan oksigen pada umumnya adalah 2:1 seperti halnya dalam air, oleh karena itu diberi nama karbohidrat (Lehninger, 1994). Nama lain karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa yunani “sakarida” yang berarti gula, atau berasal dari bahasa Arab "sakkar" artinya gula. karbohidrat terbagi ke dalam 3 golongan, yaitu: Monosakarida Monosakarida adalah gula sederhana yang terdiri dari hanya 1 unit polihidroksi aldehida atau keton dan memiliki paling sedikit 1 atom karbon asimetrik atau khiral, kecuali dihidroksiaseton sehingga terdapat dalam bentuk isomer yang bersifat optik aktif. Sifat monosakarida, yaitu tidak berwarna yang merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tetapi tidak larut di dalam pelarut non-polar. Kebanyakan mempunyai rasa manis disebabkan karena gugus hidroksilnya (Lehninger, 1994). Monosakarida ada 2 golongan, yaitu: Aldosa dan ketosa. Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu di antara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen, membentuk gugus karbonil. Masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah suatu aldehida. Dan disebut suatu aldosa. Jika gugus karbonil berada pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu keton. Dan disebut suatu ketosa. Aldosa paling sederhana, gliseraldehida hanya mengandung 1 khiral sehingga dapat berbentuk sebagai 2 isomer optik yang berbeda, yang bukan merupakan bayangan cermin dan tidak saling menutupi sesamanya. Monosakarida yang paling banyak di alam adalah D-glukosa 6 karbon, seperti ribosa, glukosa, fruktosa dan manosa. Banyak aldosa memiliki 2 atau lebih pusat khiral, jadi awalan D- atau L- ditunjukkan pada konfigurasi dari karbon khiral yang paling jauh dari atom karbon karbonil. Jika gugus hidroksil pada karbon khiral mengarah ke kanan pada rumus proyeksi maka gula tersebut adalah gula D. Dan jika gugus hidroksil tersebut mengarah ke kiri, hal itu menunjukkan suatu gugus L. Jika dua gula berbeda hanya dalam konfigurasi di sekitar satu atom karbon spesifik, senyawa-senyawa tersebut dinamakan epimer dari masing masing. D-glukosa dan D-manosa adalah epimer jika dilihat dari atom karbon no.2, dan D-glukosa dan D-galaktosa adalah epimer dilihat dari atom karbon 4 (Lehninger, 1994). Struktur berbagai aldosa dan ketosa ditulis dalam rantai lurus. Akan tetapi untuk monosakarida dengan 5 atau lebih atom karbon pada kerangkanya biasanya di dalam larutan terdapat sebagai struktur siklik atau cincin-tertutup hemiasetal, sebagai furanosa (cincin beranggota 5) atau piranosa (cincin beranggota 6). Furanosa dan piranosa terdapat dalam bentuk α dan β, yang dapat saling bertukar dalam proses mutarotasi. Bentuk isomer dari monosakarida yang berbeda satu dengan lainnya, hanya dalam konfigurasi di sekitar atom karbon hemiasetal, seperti α-D-glukosa dan β-D-glukosa disebut anomer. Hemiasetal atau atom karbon karbonil disebut karbon anomer. Monosakarida yang memiliki 4,5,6 dan 7 atom karbon pada kerangkanya disebut, berturut-turut tetrosa, pentosa, heksosa dan heptosa. Masing-masing senyawa ini berada dalam 2 kelompok; aldotetrosa dan ketotetrosa, aldopentosa dan ketopentosa, aldoheksosa dan ketoheksosa, dan sebagainya. Golongan heksosa, yang mencakup aldoheksosa D-glikosa, dan ketohekso sa D-fruktosa, adalah monosakarida yang paling banyak dijumpai di alam. Golongan aldopentosa D-ribosa dan 2-deoksiribosa adalah komponen asam nukleat (Lehninger, 1994). Monosakarida yang mengandung gugus aldehid dan gugus keton dapat mereduksi senyawa-senyawa pengoksidasi seperti ferrisianida, hidrogen peroksida dan ion cupri. Pada reaksi ini, gula dioksidasi pada gugus karbonil, dan senyawa pengoksidasi menjadi tereduksi. Gula reduksi adalah gula yang mempunyai kemampuan untuk mareduksi. Sifat mereduksi ini disebabkan adanya gugus hidroksi yang bebas dan reaktif. Selain gula reduksi ada juga yang disebut gula non reduksi, yaitu senyawa gula yang gugus karbonilnya berikatan dengan senyawa monosakarida lain sehingga tidak bebas lagi, Misalnya : sukrosa (Lehninger, 1982). Jumlah keseluruhan gula reduksi dan gula non reduksi adalah gula total. Pada keadaan asam encer, monosakarida bersifat relatif stabil dari pada penambahan asam kuat akan terhidrasi menjadi furfural atau hidroksi metilfurfural. Pada penambahan alkali encer monosakarida dapat mengalami isomerasi atau terbentuk senyawa yang lebih pendek D-manosa dan D-1-fruktosa. Sedang pada penambahan alkali kuat enediol dapat berubah menjadi formaldehid atau pentosa (Winarno, 1992). Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabinosa (Lehninger, 1994). Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi. 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. 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. Oligosakarida (beberapa unit sakarida) Bahasa yunani oligos “sedikit”, terdiri dari rantai pendek (terdiri dari 2-10 monomer gula) unit monosakarida yang digabungkan bersama-sama oleh ikatan kovalen, di antaranya yang paling banyak adalah disakarida yang terdiri dari 2 unit monosakarida yang berikatan kovalen terhadap sesamanya. Ikatan kimia yang menggbungkan kedua unit monosakarida disebut ikatan glikosida dan dibentuk jika gugus hidroksil pada salah satu gula bereaksi dengan karbon anomer pada gula yang kedua. Ikatan glikosida segera terhidrolisa oleh asam, tetapi tahan terhadap basa. Jadi, disakarida dapat dihidrolisa, menghasilkan komponen monosakarida bebasnya dengan perebusan oleh asam encer. Disakarida yang banyak terdapat di alam, yaitu sukrosa, laktosa dan maltosa (Lehninger, 1994). Maltosa, disakarida paling sederhana, mengandung 2 residu D-glukosa yang dihubungkan oleh suatu ikatan glikosida di antara atom karbon 1 (karbon anomer) dari residu glukosa yang pertama dan atom karbon 4 dari glukosa yang kedua. Konfigurasi atom karbon anomer dalam ikatan glikosida di antara kedua residu D-glukosa adalah bentuk α. Kedua residu glukosa pada maltosa berada dalam bentuk piranosa. Maltosa adalah gula pereduksi karena gugus karbonil yang berpotensi bebas, yang dapat dioksidasi (Lehninger, 1994). Laktosa, menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa jika dihidrolisis dan hanya terdapat dalam susu. Termasuk gula pereduksi. Sukrosa atau gula tebu, terdiri dari gula D-glukosa dan D-fruktosa yang digabungkan oleh atom karbon anomernya. Sukrosa dibentuk oleh banyak tanaman, tetapi tidak terdapat dalam hewan tingkat tinggi. Berlawanan dengan maltosa dan laktosa, sukrosa tidak mengandung atom karbon anomer bebas karena telah terikat satu dengan yang lain. Sehingga gula ini bukan merupakan gula pereduksi (Lehninger, 1994). Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gula jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga. Kebanyakan oligosakarida yang mempunyai 3 atau lebih unit tidak terdapat secara bebas. Tetapi digabungkan sebagai rantai samping polipeptida Pada glikoprotein dan proteoglikan (Lehninger, 1994). Ada tidaknya molekul gula yang bersifat reduktif tergantung dari ada tidaknya gugus hidroksil bebas yang reaktif yang terletak pada atom C nomer 1 sedangkan pada fruktosa terletak pada atom C nomer 2. Sukrosa tidak mempunyai gugus hidroksil yang reaktif karena kedua gugus reaktifnya sudah saling berikatan. Pada laktosa karena mempunyai gugus hidroksil bebas pada molekul glukosanya maka laktosa bersifat reduktif (Anonim, 2010). Polisakarida (molekul besar linear atau bercabang yang mengandung banyak unit monosakarida) Polisakarida atau glikan terdiri dari rantai panjang yang mempunyai ratusan atau ribuan unit monosakarida yang berikatan glikosida. Beberapa polisakarida berfungsi sebagai bentuk penyimpan karbohidrat, sedangkan yang lain berfungsi sebagai unsur struktural di dalam dinding sel dan jaringan pengikat, seperti selulosa, mempunyai rantai linear. Sedangkan yang lain, seperti glikogen, mempunyai rantai bercabang. Polisakarida yang paling banyak dijumpai pada tanaman, yaitu pati dan selulosa, terdiri dari unit berulang D-glukosa. Selulosa merupakan homopolisakarida linear tidak bercabang (Lehninger, 1994). Dibedakan menjadi dua yaitu homopolisakarida yasa merupakan mengandung satu jenis unit monomer, seperti pati dan heteropolisakarida yang mengandung dua atau lebih jenis jenis unit monosakarida yang berbeda, contohnya adalah asam hialuronat pada jaringan pengikat. Sedangkan Polisakarida tidak terasa manis karena molekulnya yang terlalu besar tidak dapat dirasa oleh indera pengecap dalam lidah (Anonim, 2010). Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas, yaitu: Amilosa, merupakan fraksi yang terlarut dalam air panas yang mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-1,4-D-glukosa. Amilopektin, merupakan fraksi yang tidak larut dalam air panas dan mempunyai struktur bercabang dengan ikatan α-1,6-D-glukosa (Winarno, 2002). 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 (Lehninger, 2010). Glikoprotein mengandung satu monosakarida tunggal atau oligosakarida yang relatif pendek. Kebanyakan permukaan sel atau protein ekstraseluler adalah glikoprotein. Jaringan pengikat hewan mengandung beberapa mukopolisakarida asam, yang terdiri dari unit gula secara berganti-ganti, satu di antaranya memiliki gugus asam. Struktur tersebut, dengan polisakarida sebagai komponen utama disebut proteoglikan (Lehninger, 2010). Manfaat Karbohidrat Karbohidrat merupakan unsur nutrisi yang sering dianggap sebagai musuh dalam selimut. Di satu sisi karbohidrat adalah unsur nutrisi yang sangat diperlukan sebagai sumber energi, sementara di sisi lain, paling erat kaitannya dengan obesitas. Karbohidrat merupakan unsur nutrisi yang sulit ditaklukkan karena merupakan unsur nutrisi makro yang paling cepat diserap tubuh, yang membuat kita bisa dengan cepat merasakan kenikmatan saat menyantapnya. Fungsi utama karbohidrat adalah sebagai nutrisi utama sumber tenaga untuk semua fungsi tubuh (Lau, 2009). Cara kerja karbohidrat Sumber karbohidrat yang dikonsumsi akan diubah menjadi glukosa di dalam tubuh. Glukosa sendiri akan menjadi pilihan bahan bakar utama tubuh. Otak dan sel darah merah bergantung sepenuhnya pada glukosa sebagai sumber energi. Beberapa bagian glukosa yang disimpan dalam otot dan hati disebut dengan glikogen. Jumlah glikogen yang tersimpan dalam otot kurang lebih tiga kali lebih banyak dari pada jumlah glikogen yang tersimpan dalam hati. Total glikogen yang tersimpan dalam tubuh rata-rata adalah sekitar 500 g, dimana sekitar 400 g tersimpan dalam otot dan yang lain tersimpan dalam hati. Meningkatnya massa otot berarti meningkatnya kapasitas glikogen dalam otot. Itulah sebabnya massa otot yang tinggi berarti tingkat metabolisme yang tinggi pula. Pasokan glikogen bisa habis dalam 2-3 jam tergantung jenis aktivitas. Tanpa aktivitas, berarti glikogen bisa menyediakan tenaga sampai 15 jam. Glikogen tersebut bisa terisi penuh kembali secara maksimal dalam kurun waktu sekitar 48 jam. Glikogen mengikat air 3 kali beratnya sendiri. Air tersebut selanjutnya disimpan dalam otot dan hati. Itulah sebabnya orang yang menjalani diet tipe rendah karbohidrat dapat dengan cepat menurunkan berat badannya. Kebanyakan berat badan yang hilang adalah air dan glikogen, bukan lemak. Fungsi utama glikogen dalam hati adalah menjaga tingkat energi pada waktu istirahat dan berlatih dalam jangka waktu lama (Lau, 2009). Apabila kehabisan glikogen, tubuh akan memecah partikel protein dan lemak sebagai sumber energi cadangan. Sayangnya, tubuh terlebih dulu beralih ke protein ketimbang lemak, yang berarti terjadinya penyusutan massa otot karena sumber protein terbesar terletak dalam otot dalam bentuk asam amino. Tidak seperti protein, proses pemecahan lemak menjadi glukosa tidak akan lengkap karena tidak hadirnya karbohidrat. Hal ini akan membuat darah terlalu asam yang disebut ketosis. Keadaan ini dapat menyebabkan dehidrasi yang bisa berakibat fatal. Jumlah karbohidrat minimal yang dibutuhkan untuk mencegah protein dan lemak dikonversi menjadi energi adalah sekitar 120-150 g perhari. Jumlah ini juga merupakan jumlah minimal bagi otak untuk dapat bekerja secara normal. Serat adalah komponen karbohidrat yang paling berguna bagi sistem pencernaan yang baik dan berpotensi mencegah berbagai macam penyakit kardiovaskular (Lau, 2009). Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan seperti rasa, warna dan tekstur. Sedangkan fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah: 1. Fungsi utamanya sebagai sumber energi (1 gram karbohidrat menghasilkan 4 kalori) bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh. Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi energi untuk aktifitas tubuh dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot. Ada beberapa jaringan tubuh seperti sistem syaraf dan eritrosit hanya dapat menggunakan energi yang berasal dari karbohidrat saja. 2. Melindungi protein agar tidak terbakar sebagai penghasil energi. 3. Kebutuhan tubuh akan energi merupakan prioritas pertama, bila karbohidrat yang dikonsumsi tidak mencukupi untuk kebutuhan energi tubuh dan jika tidak cukup terdapat lemak di dalam makanan atau cadangan lemak yang disimpan di dalam tubuh, maka protein akan menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil energi. Dengan demikian protein akan meninggalkan fungsi utamanya sebagai zat pembangun. Apabila keadaan ini berlangsung terus-menerus, maka keadaan kekurangan energi dan protein (KEP) tidak dapat dihindari lagi. 4. Membantu metabolisme lemak dan protein, dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan. 5. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu. 6. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa misalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium dan juga Ribosa yang merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat. 7. Selain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk pencernaan, seperti selulosa, pektin dan lignin. Muncul pertanyaan, apakah ada jenis karbohidrat baik atau buruk? Jawabannya sedikit komplek dan rumit, ada karbohidrat baik buat diri seseorang dan buruk buat orang lainnya. Panduan ini akan membantu dalam menentukan karbohidrat mana yang baik untuk diri seseorang. Sumber Karbohidrat Baik Karbohidrat adalah makanan yang mudah dicerna dan akan berubah menjadi gula untuk menjadi bahan bakar tubuh. Ketika proses ini terjadi, akan diperoleh suatu energi. Manfaat karbohidrat yang baik adalah karbohidrat yang biasanya tinggi serat dan tetap seperti keadaan alaminya. Dengan ini, akan didapatkan perasaan yang lebih lengkap dan akan merasa lebih bersemangat lagi. Beberapa contoh di antaranya adalah apel, seledri dan lain sebagainya. Makanan yang tidak begitu baik biasanya makanan kemasan yang penuh dengan gula putih dan tepung. Mereka memiliki sedikit nilai gizi, dan penuh dengan kalori kosong. Makanan itu dapat meliputi snack dan kue-kue (Lau, 2009). Indeks glikemia juga dapat membantu dalam menentukan apakah karbohidrat tersebut lebih baik bagi Anda atau tidak. Biasanya semakin rendah angka indeks, semakin baik karbohidratnya. Karbohidrat yang baik akan jatuh di bawah angka indeks dari 55, dan yang tinggi adalah di atas 70. Karbohidrat yang jatuh ke tengah-tengah skala ini dapat dimakan, tetapi harus dilakukan hanya sekali-sekali. Jika makan banyak yang jatuh ke dalam kisaran tinggi, akan lebih mungkin untuk menambah berat badan juga. Manfaat karbohidrat baik dan buruk dapat mempengaruhi tubuh seseorang dalam banyak cara. Jika menderita diabetes, pemahaman ini sangat penting. Jika berencana untuk menyatakan diet, maka harus berbicara dengan dokter untuk memastikan kesehatan dan jelas atas pertanyaan apapun yang mungkin dimiliki. Setiap orang memerlukan daftar makanan karbohidrat yang akan menunjukkan kepada orang tersebut bagaimana beberapa karbohidrat yang buruk dan tidak sehat, sementara yang lain karbohidrat baik yang sehat. Apakah diabetes mellitus itu? Kata diabetes berasal dari Yunani yang berarti pipa. Hal ini disebabkan penderita diabetes cenderung memiliki rasa haus dan hasrat buang air kecil yang berlebihan, yang akhirnya kemudian diartikan bahwa apa pun yang masuk ke dalam tubuh penderita seperti langsung keluar seperti melalui pipa. Sementara itu kata mellitus berasal dar kata latin yang berarti madu. Hal ini disebabkan penelitian zaman dahulu menemukan bahwa urin penderita cenderung memiliki rasa manis. Di Indonesia pun diabetes juga dikenal dengan nama kencing manis (Sumardjo, 2008). Diabetes terjadi akibat adanya masalah dengan insulin, hormon yang mengatur fluktuasi gula darah dalam tubuh. Saat gula darah meningkat setelah seseorang makan, pancreas melepaskan insulin. Jadi, insulin bisa dianggap sebagai “supir” yang membawa glukosa ke seluruh sel tubuh. Jika insulin tidak hadir, terjadilah apa yang disebut sebagai hyperglycemia atau keadaan dimana tingkat gula dalam darah menjadi sangat tinggi yang akhirnya dibuang melalui urin. Kebalikan dari hyperglycemia adalah hypoglycemia, yaitu keadaan dimana tingkat gula dalam darah menjadi sangat rendah yang dapat disebabkan oleh terlalu banyaknya insulin, terlalu sedikitnya konsumsi makanan atau berlebihnya suatu aktivitas dan olahraga. Tanda-tanda hypoglycemia adalah adanya detak jantung yang cepat dan perasaan gemetar, lelah, gugup, berkeringat, pusing dan gelisah, mirip dengan stress atau depresi. Penyakit ini menyebabkan penderitanya sangat rapuh terhadap infeksi terutama pada organ-organ tubuh yang penting. Kemampuan tubuh penderita untuk menyembuhkan diri sendiri pun menjadi sangat rendah seiring dengan menurunnya imunitas tubuh. Hal ini pada akhirnya bisa membuat penderita mengalami kebutaan, gagal ginjal, amputasi, bahkan kematian (Sumardjo, 2008). DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2010. Biokimia – Karbohidrat. http://trimanunipa@yahoo.com diakses pada 21 Nopember 2010 pada pukul 09.35 WIB Lau, Edwin. 2009. Healthy Express Super Sehat dalam 2 Minggu. Gramedia: Jakarta. Lehninger, A. L. 1994. Dasar-dasar Biokimia Jilid 1. Terjemahan Maggy Thenawijaya. Erlangga: Jakarta. Sumardjo, Damin. 2008. Pengantar Kimia. Penerbit Buku Kedokteran EGC: Jakarta.