Karbohidrat

Karbohidrat, juga dikenal sebagai sakarida, adalah senyawa organik yang melimpah di bumi. Fungsi karbohidrat dalam tubuh makhluk hidup sangat beragam, termasuk sebagai sumber energi (seperti glukosa), cadangan makanan (seperti pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan sebagai bahan pembangun (seperti selulosa pada tumbuhan dan kitin pada hewan dan jamur). Karbohidrat dibentuk melalui proses fotosintesis, di mana tumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat.

Secara biokimia, karbohidrat adalah senyawa yang mengandung gugus karbonil (aldehida atau keton) dan gugus hidroksil. Ada berbagai macam karbohidrat, mulai dari monosakarida (gula sederhana) seperti glukosa, galaktosa, dan fruktosa, hingga polisakarida yang terdiri dari rantai gula yang panjang, seperti pati, kitin, dan selulosa. Karbohidrat juga dapat berupa disakarida (dua gula sederhana terikat) dan oligosakarida (beberapa gula sederhana terikat).

Karbohidrat sangat penting sebagai sumber energi bagi manusia dan hewan, dan kebanyakan berasal dari tumbuhan. Melalui proses fotosintesis, tanaman mengubah karbon dioksida dan air menjadi karbohidrat. Karbohidrat ini kemudian dipecah menjadi gula sederhana yang mudah diangkut ke sel-sel tubuh untuk energi. Sebagian gula sederhana ini juga dapat membentuk polisakarida, seperti pati dan nonpati, yang berperan sebagai sumber energi jangka panjang atau struktur dinding sel.

Di berbagai negara, karbohidrat merupakan sumber utama energi dalam makanan. Di negara maju, konsumsi karbohidrat cenderung lebih rendah dibandingkan dengan negara berkembang. Karbohidrat memainkan peran vital dalam memberikan energi bagi kehidupan makhluk hidup dan merupakan komponen penting dalam pola makan sehari-hari.

 1. Karbohidrat Sederhana

Karbohidrat sederhana terdiri dari:
A. Monosakarida
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6 rantai atau cincin karbon. 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. Ketiga monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaan dalam susunan atom ini menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida biasanya ditemukan dalam bentuk isomer dekstro (D). Struktur kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Ada juga pentosa, yang merupakan monosakarida dengan lima atom karbon, seperti ribosa dan arabinosa.

Struktur terbuka
a. Glukosa, juga dikenal sebagai dekstrosa atau gula anggur, ditemukan luas di alam dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam metabolisme, glukosa berperan sebagai sumber energi di dalam tubuh.
b. Fruktosa, juga dikenal sebagai levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa memiliki rumus kimia yang sama dengan glukosa, yaitu C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Rasa manis fruktosa disebabkan oleh susunan atom dalam molekulnya.
c. Galaktosa, tidak ditemukan bebas di alam seperti glukosa dan fruktosa, tapi ditemukan dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
d. Manosa, jarang ditemukan dalam makanan, kecuali di manna yang diolah untuk membuat roti.
e. Pentosa, merupakan bagian seluruh bahan makanan alami, tetapi jumlahnya sangat sedikit sehingga tidak signifikan sebagai sumber energi.

B. Disakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa, dan trehalosa. Trehalosa tidak terlalu penting dalam ilmu gizi dan akan dibahas secara singkat. Disakarida terdiri dari dua unit monosakarida yang terikat melalui reaksi kondensasi. Glukosa terdapat dalam keempat jenis disakarida; monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa.

Laktosa
Sukrosa atau sakarosa, juga dikenal sebagai gula tebu atau gula bit, adalah gula pasir yang 99% terbuat dari sukrosa. Sukrosa juga ditemukan dalam buah, sayur, dan madu.
Maltosa (gula malt) tidak ditemukan bebas di alam, tapi terbentuk saat pati dipecah, misalnya saat biji tumbuhan berkecambah atau saat pencernaan pati di usus manusia.
Laktosa (gula susu) hanya ditemukan dalam susu dan terdiri dari satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase dapat menyebabkan ketidakmampuan mencerna laktosa. Laktosa yang tidak dicerna dapat menyebabkan gejala seperti kembung, kejang perut, dan diare. Ketidakmampuan mencerna laktosa lebih umum terjadi pada orang tua. Laktosa memiliki rasa yang kurang manis dibandingkan dengan disakarida lainnya.

C. Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat secara alami dan dapat juga dibuat secara sintetis. Ada empat jenis gula alkohol, yaitu sorbitol, manitol, dulsitol, dan inositol. Sorbitol banyak digunakan dalam makanan khusus penderita diabetes.

Sorbitol
Manitol dan Dulsitol terbuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol ditemukan di buah nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Kedua jenis gula alkohol ini banyak digunakan dalam industri makanan.
Inositol mirip dengan glukosa dan terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.

D. Oligosakarida
Oligosakarida terdiri dari dua hingga sepuluh unit monosakarida. Contohnya adalah rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa yang terdapat dalam biji tumbuhan dan kacang-kacangan.

Fruktan
Fruktan adalah kelompok oligo dan polisakarida yang terdiri dari beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan ditemukan dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus.

2. Karbohidrat Kompleks
A. Polisakarida
Karbohidrat kompleks ini bisa mengandung hingga tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis polisakarida penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati.

Pati
Pati adalah sumber karbohidrat utama yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia. Terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Struktur butiran pati itu berbeda-beda tergantung dari tanaman asalnya. Amilosa adalah rantai panjang glukosa tanpa cabang, sementara amilopektin adalah polimer dengan cabang-cabang yang mengandung 15-30 unit glukosa di setiap cabang.

Dekstrin
Dekstrin adalah produk antara dari perencanaan pati atau hasil hidrolisis parsial pati. Dekstrin adalah sumber utama karbohidrat dalam makanan cair.

Glikogen
Glikogen disebut juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di tubuh manusia dan hewan. Glikogen disimpan di hati dan otot untuk digunakan sebagai sumber energi.

B. Polisakarida dan Nonpati/Serat
Serat, baik yang larut maupun yang tidak larut dalam air, memiliki peran penting dalam mencegah penyakit. Serat tidak larut dalam air meliputi selulosa, hemiselulosa, dan lignin, sementara serat larut dalam air meliputi pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.

Sumber Karbohidrat
Sumber karbohidrat utama adalah padi-padian, umbi-umbian, kacang-kacangan kering, dan gula. Bahan-bahan ini diolah menjadi berbagai produk makanan seperti mie, roti, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak mengandung karbohidrat banyak. Beberapa sayur umbi-umbian dan kacang-kacangan memiliki kandungan karbohidrat yang relatif tinggi. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu memiliki sedikit kandungan karbohidrat. Sumber karbohidrat yang umum dikonsumsi sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.1. Karbohidrat Sederhana

Karbohidrat sederhana terdiri dari:
A. Monosakarida
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6 rantai atau cincin karbon. 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. Ketiga monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaan dalam susunan atom ini menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida biasanya ditemukan dalam bentuk isomer dekstro (D). Struktur kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Ada juga pentosa, yang merupakan monosakarida dengan lima atom karbon, seperti ribosa dan arabinosa.

Struktur terbuka
a. Glukosa, juga dikenal sebagai dekstrosa atau gula anggur, ditemukan luas di alam dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam metabolisme, glukosa berperan sebagai sumber energi di dalam tubuh.
b. Fruktosa, juga dikenal sebagai levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa memiliki rumus kimia yang sama dengan glukosa, yaitu C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Rasa manis fruktosa disebabkan oleh susunan atom dalam molekulnya.
c. Galaktosa, tidak ditemukan bebas di alam seperti glukosa dan fruktosa, tapi ditemukan dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
d. Manosa, jarang ditemukan dalam makanan, kecuali di manna yang diolah untuk membuat roti.
e. Pentosa, merupakan bagian seluruh bahan makanan alami, tetapi jumlahnya sangat sedikit sehingga tidak signifikan sebagai sumber energi.

B. Disakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa, dan trehalosa. Trehalosa tidak terlalu penting dalam ilmu gizi dan akan dibahas secara singkat. Disakarida terdiri dari dua unit monosakarida yang terikat melalui reaksi kondensasi. Glukosa terdapat dalam keempat jenis disakarida; monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa.

Laktosa
Sukrosa atau sakarosa, juga dikenal sebagai gula tebu atau gula bit, adalah gula pasir yang 99% terbuat dari sukrosa. Sukrosa juga ditemukan dalam buah, sayur, dan madu.
Maltosa (gula malt) tidak ditemukan bebas di alam, tapi terbentuk saat pati dipecah, misalnya saat biji tumbuhan berkecambah atau saat pencernaan pati di usus manusia.
Laktosa (gula susu) hanya ditemukan dalam susu dan terdiri dari satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase dapat menyebabkan ketidakmampuan mencerna laktosa. Laktosa yang tidak dicerna dapat menyebabkan gejala seperti kembung, kejang perut, dan diare. Ketidakmampuan mencerna laktosa lebih umum terjadi pada orang tua. Laktosa memiliki rasa yang kurang manis dibandingkan dengan disakarida lainnya.

C. Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat secara alami dan dapat juga dibuat secara sintetis. Ada empat jenis gula alkohol, yaitu sorbitol, manitol, dulsitol, dan inositol. Sorbitol banyak digunakan dalam makanan khusus penderita diabetes.

Sorbitol
Manitol dan Dulsitol terbuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol ditemukan di buah nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Kedua jenis gula alkohol ini banyak digunakan dalam industri makanan.
Inositol mirip dengan glukosa dan terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.

D. Oligosakarida
Oligosakarida terdiri dari dua hingga sepuluh unit monosakarida. Contohnya adalah rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa yang terdapat dalam biji tumbuhan dan kacang-kacangan.

Fruktan
Fruktan adalah kelompok oligo dan polisakarida yang terdiri dari beberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan ditemukan dalam serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus.

2. Karbohidrat Kompleks
A. Polisakarida
Karbohidrat kompleks ini bisa mengandung hingga tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis polisakarida penting dalam ilmu gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati.

Pati
Pati adalah sumber karbohidrat utama yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia. Terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Struktur butiran pati itu berbeda-beda tergantung dari tanaman asalnya. Amilosa adalah rantai panjang glukosa tanpa cabang, sementara amilopektin adalah polimer dengan cabang-cabang yang mengandung 15-30 unit glukosa di setiap cabang.

Dekstrin
Dekstrin adalah produk antara dari perencanaan pati atau hasil hidrolisis parsial pati. Dekstrin adalah sumber utama karbohidrat dalam makanan cair.

Glikogen
Glikogen disebut juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di tubuh manusia dan hewan. Glikogen disimpan di hati dan otot untuk digunakan sebagai sumber energi.

B. Polisakarida dan Nonpati/Serat
Serat, baik yang larut maupun yang tidak larut dalam air, memiliki peran penting dalam mencegah penyakit. Serat tidak larut dalam air meliputi selulosa, hemiselulosa, dan lignin, sementara serat larut dalam air meliputi pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.

Sumber Karbohidrat
Sumber karbohidrat utama adalah padi-padian, umbi-umbian, kacang-kacangan kering, dan gula. Bahan-bahan ini diolah menjadi berbagai produk makanan seperti mie, roti, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayur dan buah tidak mengandung karbohidrat banyak. Beberapa sayur umbi-umbian dan kacang-kacangan memiliki kandungan karbohidrat yang relatif tinggi. Bahan makanan hewani seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu memiliki sedikit kandungan karbohidrat. Sumber karbohidrat yang umum dikonsumsi sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.

1. Karbohidrat adalah sumber energi utama bagi tubuh manusia. Fungsinya adalah untuk menyediakan energi yang dibutuhkan oleh tubuh. Karbohidrat dapat ditemukan secara luas di alam dan memiliki harga yang terjangkau. Setiap gram karbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Karbohidrat dalam tubuh dapat berperan sebagai sumber energi segera dalam bentuk glukosa, disimpan sebagai glikogen di hati dan otot, atau diubah menjadi lemak untuk cadangan energi. Konsumsi karbohidrat berlebih dapat menyebabkan kegemukan.

2. Karbohidrat memberikan rasa manis pada makanan, terutama mono dan disakarida. Fruktosa adalah gula yang paling manis. Berbagai jenis karbohidrat memiliki tingkat kemanisan yang berbeda.

3. Karbohidrat dapat menghemat protein dengan menjadi sumber energi alternatif. Jika karbohidrat tidak cukup, protein akan digunakan sebagai sumber energi, mengurangi fungsinya sebagai zat pembangun.

4. Karbohidrat mengatur metabolisme lemak dengan mencegah oksidasi lemak yang tidak sempurna. Hal ini dapat mencegah terjadinya ketosis atau asidosis yang merugikan tubuh.

5. Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan mengatur peristaltik usus dan memberi bentuk pada feses. Serat makanan juga mencegah berbagai penyakit terkait dengan sistem pencernaan.

Pencernaan dan metabolisme karbohidrat terjadi melalui berbagai tahapan, mulai dari mulut hingga usus besar. Karbohidrat dipecah menjadi glukosa dan fruktosa yang kemudian diserap oleh pembuluh darah. Metabolisme karbohidrat berperan penting dalam menyediakan energi bagi sel-sel tubuh.

Pemanis buatan digunakan sebagai alternatif pengganti gula, terutama bagi mereka yang menghindari konsumsi gula atau penderita diabetes. Sakarin, siklamat, dan aspartam adalah beberapa contoh pemanis buatan yang umum digunakan. Sakarin, misalnya, memiliki tingkat kemanisan 500 kali lebih tinggi daripada gula.