FUNGSI ZAT GIZI DALAM TUBUH KARBOHIDRAT

KARBOHIDRAT Fungsi utama karbohidrat (pati, gula) adalah sebagai sumber energi. Glukosa adalah sumber energi utama bagi jaringan syaraf dan paru-paru. Selain berasal dari pangan yang dikonsumsi, tubuh dapat memproduksi glukosa dari bagian molekul protein atau lemak melalui proses yang dikenal sebagai “glukoneogenesis” (pembentukan glukosa baru). Karbohidrat (dalam hal ini pati, gula atau glikogen) merupakan zat gizi sumber energi paling penting bagi makhluk hidup karena molekulnya menyediakan unsur karbon yang siap digunakan oleh sel. Secara kimia karbohidrat dapat didefinisikan sebagai turunan aldehid atau keton dari alkohol polihidrik (karena mengandung gugus hidroksi lebih dari satu), atau sebagai senyawa yang menghasilkan turunan tersebut apabila dihidrolisis.

Karbohidrat dibagi berdasarkan ketersediaanya (availabilitas) bagi tubuh: Karbohidrat Tersedia adalah karbohidrat yang dapat dicerna dan/atau diserap serta dimetabolisasi dalam tubuh. Kelompok ini meliputi monosakarida (misalnya glukosa, fruktosa, dan galaktosa); disakarida dan oligosakarida (misalnya sukrosa, laktosa, maltosa, trehalosa dan oligosakarida lain yang sejenis dengan maltosa dan isomaltosa); polisakarida (misalnya pati, dekstrin, dan glikogen); kelompok gula alkohol dan senyawa- senyawa sejenis, baik yang terdapat secara alami dalam bahan pangan maupun yang sengaja ditambahkan (misalnya sebagai pemanis untuk menggantikan sukrosa) Karbohidrat Tidak Tersedia adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim-enzim yang terdapat dalam saluran pencernaan manusia, sehingga akhirnya tidak dapat diserap oleh tubuh. Kelompok ini meliputi oligosakarida yang tergolong sebagai seri rafinosa (rafinosa, stakhiosa dan verbaskosa); polisakarida glukan (selulosa); polisakarida turunan (hemiselulosa, lignin, gum, pektin); serta beberapa macam disakarida misalnya laktulosa. Karbohidrat kelompok ini dapat difermentasi oleh mikroflora yang terdapat dalam saluran pencernaan, menjadi asam lemak rantai pendek dan asam laktat. Sebagian dari hasil fermentasi ini akan diserap oleh usus (besar) dan akhirnya di metabolisme dalam tubuh.

Menurut ukuran molekulnya, karbohidrat dapat dibagi ke dalam tiga kelompok besar, sebagai berikut : Monosakarida Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana susunan molekulnya, karena hanya terdiri dari satu unit polihidroksi aldehid atau keton. monosakarida dapat digolongkan lagi menurut jumlah atom karbon (C) yang dimilikinya, yaitu triosa (3-C), tetrosa (4-C), pentosa (5-C) dan heksosa (6-C). Karena rasa manisnya, monosakarida disebut juga gula sederhana.

Glukosa Monosakarida ini kadang-kadang disebut sebagai dekstrosa atau gula anggur. Glukosa terdapat banyak dalam buah-buahan, sayur-sayuran, madu, sirup jagung dan molase (tetes tebu). Karena hanya glukosa yang ditemukan dalam plasma darah dan sel darah merah, maka glukosa kadang-kadang disebut juga sebagai gula darah. Glukosa yang terdapat dalam darah berasal dari hasil pemecahan glikogen (cadangan karbohidrat dalam jaringan), dari pangan yang dikonsumsi atau sebagai hasil pemecahan karbohidrat lain yang lebih kompleks. Kadar gula dalam darah dalam keadaan normal adalah sekitar 80-100 mg per 100 ml darah. Glukosa dapat direduksi menjadi suatu gula alkohol, yaitu sorbitol. Sorbitol dengan tingkat kemanisan yang setara dengan glukosa telah digunakan untuk membantu menurunkan berat badan, yang dalam teorinya disebutkan bahwa tubuh tidak dapat mampu untuk menggunakannya. Sebenarnya karena laju penyerapannya lambat, sorbotil tetap membantu mempertahankan kadar gula darah yang tinggi setelah makan, sehingga dapat menunda munculnya rasa lapar.

Glukosa

Fruktosa dan Galaktosa Walaupun fruktosa dan galaktosa mempunyai rumus formula kimia yang sama dengan glukosa (C6H1206), tetapi berbeda dalam susunan atom hidrogen dan oksigen pada rantai karbonnya. Galaktosa tidak ditemukan dalam keadaan bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, tetapi dihasilkan di dalam tubuh selama berlangsungnya proses pencernaan laktosa (gula susu). Galaktosa merupakan komponen serebrosida, yaitu lemak turunan yang terdapat di dalam otak dan jaringan syaraf.

Tabel 1. Tingkat kemanisan beberapa macam gula Jenis Gula Tingkat Kemanisan Sukrosa (kristal) 1.0 Glukosa (cair) 0.7 Isoglukosa (cair) Fruktosa (kristal) 1.2 Sorbitol (tepung) 0.5 Sumber : Nicol (1982)

Oligosakarida Oligosakrida adalah karbohidrat yang mengandung dua sampai sepuluh molekul sederhana, yang digabungkan dengan ikatan glikosida. Oligoskarida yang banyak terdapat dalam bahan pangan adalah dari golongan disakarida, yaitu sukrosa, maltosa dan laktosa. Sukrosa terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa, maltosa terdiri dari dua molekul glukosa sedangkan laktosa terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul galaktosa (disebut juga gula susu karena terdapat dalam air susu). Ketiga macam disakarida ini harus terlebih dahulu dihidrolisis menjadi monosakarida sebelum digunakan oleh tubuh sebagai sumber energi.

Sukrosa Sukrosa terdiri dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Gula putih (gula pasir) maupun gula gula merah (gula batok) yang diproduksi dari tebu 100% terdiri dari sukrosa; sedangkan gula merah dari palma (aren, kelapa) masih mengandung glukosa dan fruktosa dalam jumlah sedikit. Sukrosa banyak digunakan dalam pengolahan pangan misalnya sirup, jam (selai) dan jelly buah-buahan, puddings, cakes dan lain-lain. Konsumsi sukrosa dalam jumlah banyak dapat menimbulkan kerusakan gigi (carries) serta dapat menyebabkab kegemukan.

Sukrosa

Maltosa dan Laktosa Maltosa banyak terdapat dalam biji-bijian (serealia) yang dikecambahkan, misalnya “malt” yaitu biji barley yang dikecambahkan, yang digunakan dalam pembuatan bir; atau dalam sirup yang dibuat dari tepung biji-bijian, misalnya sirup jagung. Di dalam tubuh, maltosa dibentuk sebagai suatu senyawa antara dari pencernaan pati. Bila dihidrolisis lebih lanjut, maltosa akan menghasilkan dua unit glukosa. Laktosa hanya tedapat dalam air susu, oleh karena itu seringkali disebut sebagai gula susu. Jumlah laktosa dalam air susu ibu (ASI) dan air susu sapi sekitar 6.8 dan 4.8 g per 100 ml. bila dihidrolisis, laktosa akan terurai menjadi dua monosakarida yaitu glukosa dan galaktosa. Di dalam usus besar, laktosa yang tidak dicerna (dalam usus kecil) akan diubah oleh mikroba usus menjadi asam laktat.

Laktosa

Oligosakarida Famili Rafinosa Yang tergolong sebagai oligosakarida famili rafinosa (tersusun dari galaktosa, glukosa dan fruktosa) adalah: rafinosa (Gal-Glu-Fru), stakhiosa (Gal-Gal-Glu-Fu) dan verbaksosa (Gal-Gal-Gal-Glu-Fru). Jenis oligosakarida ini tidak dapat dicerna dalam usus, karena manusia tidak mempunyai enzim beta- galaktosidase. Awalnya jenis oligosakarida ini disarankan untuk tidak dikonsumsi karena dapat menimbulkan kembung perut (flatulensi). Tetapi sekarang oligosakarida ini digolongkan sebagai prebiotik, karena dapat menstimulir pertumbuhan bakteri “baik” dalam usus, yaitu Lactobacillus sp dan Bifidus sp.

Polisakarida Polisakarida adalah karbohidrat yang mempunyai molekul yang lebih kompleks, yang terdiri dari molekul-molekul monosakarida yang kadang-kadang jumlahnya mencapai ribuan buah. Berdasarkan kegunaannya bagi tubuh, polisakarida dibagi menjadi dua macam, yaitu: Yang dapat dicerna oleh enzim-enzim pencrnaan, misalnya pati, dektrin dan glikogen. Yang tidak dapat dicerna misalnya selulosa, hemiselulosa, gum dan pektin.

STRUKTUR OLIGOSAKARIDA FAMILI RAFINOSA

Pati Pati dapat ditemukan dalam bentuk alfa-amilosa atau amilopektin. Amilosa terdiri dari rantai glukosa yang panjang dan tidak bercab.ang, sedangkan amilopektin terdiri dari rantai glukosa yang bercabang. Masing-masing rantai amilopektin terdiri dari 24-30 unit glukosa yang dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4 dalam rantai lurusnya dan ikatan alfa-1,6 pada tempat percabangannya. Perbandingan antara jumlah amilosa (fraksi larut air) dan amilopektin (fraksi tidak larut air) dalam suatu jenis pati akan menentukan sifat fisiknya. Contohnya pada beras; semakin sedikit kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektin, semakin lengket nasi yang dibuat dari beras tersebut. Berdasarkan kandungan amilosanya, beras dapat dibagi menjadi empat golongan, yaitu: Beras dengan kadar amilosa tinggi (25-33%) Beras dengan kadar amilosa menengah (20-33%) Beras dengan kadar amilosa rendah (kurang dari 9-20%) Beras dengan kadar amilosa sangat rendah (kurang dari 9%). Beras ketan praktis tidak mengandung amilosa (1-2%), sehingga nasinya bersifat sangat lengket. Pati banyak dijumpai dalam serealia, kacang-kacangan, umbi- umbian dan tanaman lain serta buah-buahan yang bekum matang.

AMILOPEKTIN

A: amilosa menunjukkan struktur gelung heliks A: amilosa menunjukkan struktur gelung heliks. B: amilopektin, menunjukkan adanya ikatan percabangan (Martin et al, 1987)

Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granula (butir) yang berbeda-beda. Di bawah mikroskop, jenis-jenis pati dapat dibedakan menurut sumbernya karena mempunyai bentuk dan ukuran yang berbeda. Pati bersifat tidak larut dalam air dingin, tetapi bila dipanaskan dengan air akan membentuk pasta, karena granula pati membengkak (menyerap air) dan tidak dapat kembali lagi ke kondisi semula. Proses perubahan ini disebut gelatinisasi pati. Proses pemasakan membuat bahan-bahan pangan yang mengandung pati menjadi lebih enak rasanya dan lebih mudah dicerna. Glukosa merupakan produk akhir pencernaan pati di dalam tubuh. Dekstrin adalah turunan pati yang terbentuk apabila pati dihidrolisis. Dekstrin mengandung amilosa dan amilopektin, namun rantainya jauh lebih pendek dibandingkan pati. Apabila pati dihidrolisis oleh alfa-amilase, maka akan terdapat molekul sisa yang tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut oleh enzim tersebut, yang disebut sebagai “alpha-limit dextrin”. Bila enzim beta-amilase yang digunakan, maka molekul sisanya disebut sebagai “beta-limit dextrin”. Pada hidrolisis lebih lanjut, dektrin akan diubah menjadi maltosa dan akhirnya glukosa. Dekstrin dalam jumlah yang cukup berarti terdapat dalam sirup jagung (yang dibuat dengan cara hidrolisis pati jagung); jumlah yang lebih sedikit terdapat dalam tepung terigu (dari gandum), madu, jagung, kacang-kacangan dan beras.

Glikogen Glikogen merupakan polisakarida yang disimpan dalam tubuh hewan (termasuk manusia). Oleh karena struktur molekulnya sama dengan pati, sering disebut sebagai pati hewan. Glikogen banyak terdapat dalam hati dan jaringan otot. Tubuh mempunyai kapasitas terbatas untuk menyimpan glikogen, yaitu hanya sekitar 350 g. dua per tiga dari jumlah glikogen tersebut disimpan dalam otot (glikogen otot), yang hanya dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan energi sel-sel otot. Sedangkan glikogen yang terdapat dalam hati (sekitar atu per tiga dari jumlah total glikogen dalam tubuh), dapat digunakan sebagai sumber energi bagi seluruh tubuh. Cadangan glikogen tubuh akan dihidrolisis menjadi glukosa yang kemudian dioksidasi menjadi energi, bila karbohidrat (pati, gula) tidak tersedia dalam saluran pencernaan, misalnya pada waktu puasa atau sewaktu melakukan aktivitas fisik yang cukup berat (misalnya olahraga).

Bentuk granula pati beberapa macam bahan pangan (Winarno, 1986)

Struktur kimia dekstrin dan glikogen

Glikogen

Selulosa Seperti halnya pati dan glikogen, selulosa merupakan molekul besar yang terdiri unit-unit glukosa yang dapat mencapai 12.000 unit. Selulosa merupakan unsur pembentuk utama kerangka tanaman. Dari seluruh senyawa karbon yang terdapat dalam tanaman, sekitar 50% merpakan selulosa. Manusia dan hewan karnivora tidak mempuyai enzim yang diperlukan untuk mencerna selulosa (yaitu enzim selulase). Residu yang tidak dicerna ini memberikan sifat bulk (bulky) pada makanan dan ini diperlukan untuk mempertahankan gerakan perstaltik usus. Minimal diperlukan 100 mg serat kg berat badan per hari, untuk merangsang pergerakan usus yang normal dan untuk membantu pembuangan kotoran (feses) yang normal. Konsumsi pangan berserat rendah dapat menyebabkab sembelit (susah buang air besar). Selain itu juga, dapat menyebabkan timbulnya penyakit divertikulosis (benjolan pada permukaan usus) dan kanker usus besar. Konsumsi serat yang tinggi selain dapat mencegah timbulnya penyakit-penyakit tersebut, secara tidak langsung juga dapat mencegah timbulnya aterosklerosis dan penyakit jantung koroner. Akan tetapi, konsumsi serat yang terlalu tinggi dapat menghambat pencernaan dan penyerapan zat-zat gizi dalam usus. Selain itu beberapa macam vitamin dan mineral dapat terganggu penyerapannya oleh susu, karena terlindungi oleh serat.

Selulosa