Download - KARBOHIDRAT
KARBOHIDRATdr. Nur Asiah, MS, SpGK
Definisi Kelompok substansi yang memiliki rumus
kimia Cn(H2O)n, dengan rasio molar karbon:hidrogen:oksigen = 1:2:1
Karbohidrat Hampir semua kebutuhan energi otak
manusia berasal dari karbohidrat Sebagian besar energi otot dan jaringan
lain berasal dari karbohidrat Karbohidrat dalam makanan digunakan
tubuh setelah diubah menjadi glukosa
Fungsi Karbohidrat Sumber energi: energi kontraktil untuk otot
jantung Cadangan glikogen Protein-sparing action: mencegah protein
digunakan sebagai sumber energi Efek antiketogenik: mencegah benda keton
digunakan sebagai sumber energi; keton adalah produk intermediate dari metabolisme lemak
Aktivitas jantung Sistem saraf pusat: otak dan sistem saraf pusat
menggunakan glukosa sebagai sumber energi
Jenis Karbohidrat Karbohidrat simplek:
Karbohidrat kompleks:
Jenis Karbohidrat Karbohidrat Simplek
1. Monosakarida: single sugars 2. Disakarida: gula-gula yang terdiri dari pasangan
monosakarida
Karbohidrat Kompleks: Polisakarida: molekul-molekul besar yang terdiri
dari rantai monosakarida Misalnya: starch (tepung), serat
Karbohidrat Simplek Monosakarida:
Glukosa: rasa manisnya sedang
sumber energi esensial untuk semua aktivitas tubuh Fruktosa: paling manis (semanis madu); dalam madu dan
buah-buahan, corn syrup, dessert, cereal Galaktosa: hanya sedikit terdapat dalam makanan
Disakarida:- Maltosa (glukosa+glukosa): hasil pemecahan starch- Sukrosa (glukosa+fruktosa): brown, white table sugar- Laktosa (glukosa+galaktosa): milk sugar
Monosakarida
Disakarida
Disakarida
Karbohidrat Kompleks
Tersusun atas molekul-molekul monosakarida: polisakarida
3 jenis polisakarida: Glikogen: cadangan energi dalam tubuh manusia,
terdapat dalam otot dan hati. Terdiri dari unit glukosa Starch: pada tanaman, terdiri dari unit glukosa Fiber: struktur batang, akar, daun dan kulit tanaman,
terdiri dari berbagai jenis monosakarida dan derivat karbohidrat lainnya
Karbohidrat Kompleks Glikogen
Makanan bukan sumber glikogen yang penting Terdapat dalam daging dan ada tidak pada
semua jenis tanaman Tempat penyimpanan: otot dan hati Penting dalam penyediaan glukosa tubuh
Karbohidrat Kompleks Starches
Semua berasal dari tanaman, grains: sumber starch yang terbanyak
Grains: sumber energi sebagian besar orang di seluruh dunia (beras di Asia; wheat di Kanada, USA dan Eropa; Jagung di Amerika Tengah dan Selatan).
Sumber starch lainnya: legumes dan tubers (umbi) Tanaman menyimpan glukosa dalam bentuk starch Terdiri dari beratus-ratus atau beribu-ribu molekul glukosa Misalnya: grains (wheat, rice), pada akar tanaman dan
umbi (kentang, ubi), pada legume (bean)
Starch Polisakarida yang mengandung unit glukosa Terdiri dari 2 homopolimer: amilosa dan amilopektin Rasio amilosa : amilopektin tergantung pada jenis tanaman Tumbuh-tumbuhan memiliki starch dalam bentuk tidak larut,
granul semikristalin Amilase saliva dihambat oleh asam lambung Amilase pankreas dan saliva memecah ikatan 1-4 tetapi tidak
dapat memecah ikatan antar glukosa-glukosa di bagian luar. Hasil akhir pemecahan amilase adalah dalam bentuk ά-(1-4)
disakarida (maltosa) dan trisakarida (maltotriosa) Maltosa dan maltotriosa dipecah oleh disakarida sukrase dan
isomaltase menjadi glukosa bebas
Rasio Amilosa dan Amilopektin pada Tanaman
Tanaman Amilosa (%) Amilopektin (%)
Jagung 24 76
(standard)
Kentang 20 80
Beras 18,5 81,5
Tapioka 16,7 83,3
Gandum 25 75
STARCH
Karbohidrat Kompleks Fiber
Bagian dari struktur tanaman Terdapat pada makanan yang berasal dari
tumbuh-tumbuhan: sayur-sayuran, buah-buahan, whole grains, legumes
Berbeda dengan starch, struktur monosakarida pada fiber tidak dapat dicerna oleh enzim pencernaan manusia: nonstarch polysaccharides
Hanya menyediakan sedikit energi
Fibre (Serat)
Bakteri usus memetabolisme serat untuk membentuk gas (hidrogen, karbondioksida, metan) dan asam lemak rantai pendek (asetat, propionat, butirat),
Gas-gas diserap atau diekskresikan dalam pernafasan atau melalui rektum
Butirat terutama dimetabolisme oleh kolonosit yang menjadi sumber nutrisi dan pengaturan pertumbuhan sel-sel usus
Asetat melalui peredaran darah dan diambil oleh hati, otot dan jaringa lain
Karbohidrat Kompleks Macam-macam fiber
Soluble fiber: larut dalam air, membentuk gel, dapat dengan
mudah dicerna oleh bakteri kolon (fermentasi) Umumnya ditemukan pada oat, barley, legume,
buah-buahan Berperan dalam menurunkan kadar kolesterol
dan glukosa darah
Karbohidrat Kompleks Macam-macam fiber
Insoluble fiber:
Hanya sedikit membentuk gel
Hanya sedikit yang difermentasi oleh bakteri
kolon
Sebagian besar ditemukan pada whole grain (bran), sayur-sayuran,
Meningkatkan pergerakan usus dan meringankan gejala konstipasi
Karbohidrat Kompleks Fiber Bahan makanan sumber: tanam-tanaman
Ditambahkan pada makanan: functional fibers Contoh: selulosa dalam sereal Total fiber: dietary fibers + functional fibersResistant starches:- Beberapa jenis starch diklasifikasikan sebagai dietary fiber,
disebut resistant starch- Starch yang lewat dari pencernaan dan penyerapan di dalam
usus halus- Starch sulit dicerna: efisiensi individu dalam mencerna starch,
dan bentuk fisik dari makanan- Banyak ditemukan pada whole legumes, kentang mentah,
pisang yang belum matang
Pencernaan dan Penyerapan Karbohidrat
Tujuan: memecah menjadi molekul lebh kecil, terutama menjadi glukosa agar dapat diserap dan digunakan tubuh
Mulai di mulut, berakhir dan diserap di usus halus, dikonversi menjadi energi (glukosa) di dalam hati
Pencernaan Karbohidrat Sekitar 60% karbohidrat yang dicerna dalam bentuk
polisakarida, terutama starch. Sukrosa dan laktosa sekitar 30 dan 10% dari bentuk karbohidrat yang dicerna dalam tubuh
Makanan dalam bentuk starch yang masuk ke dalam saluran cerna akan dipecah menjadi molekul lebih pendek, akhirnya diubah menjadi monosakarida
Mulut: Makanan tinggi serat memperlambat proses makan dan
merangsang aliran saliva Saliva mengandung enzim amilase yang menghidrolisis starch
menjadi polisakarida yang rantainya lebih pendek dan menjadi maltosa disakarida
Pencernaan Karbohidrat Lambung
Bercampurnya asam lambung dan enzim yang memecah protein membuat amilase tidak aktif
Asam lambung terus memecah starch , tetapi asam lambung tidak mengandung enzim untuk mendigesti karbohidrat, sehingga digesti karbohidrat dimulai lagi dalam usus halus
Serat memperlambat pengosongan lambung dan membuat rasa penuh dan kenyang
Asam lambung menghambat amilase saliva
Pencernaan Karbohidrat Sebagian besar digesti karbohidrat di dalam usus halus
Enzim pencerna karbohidrat utama adalah amilase pankreas, memecah polisakarida menjadi rantai glukosa lebih pendek dan maltosa.
3 enzim khusus memecah disakarida di usus halus: Maltase: maltosa menjadi 2 molekul glukosa Sukrase: sukrosa menjadi 1 glukosa + 1 fruktosa Laktase: laktosa menjadi 1 glukosa + 1 galaktosa
Semua polisakarida dan disakarida dipecah menjadi Monosakarida, sebagian besar adalah glukosa, sebagian menjadi molekul fruktosa dan galaktosa
Absorbsi Absorbsi monosakarida terjadi secara transport aktif, difusi dengan
perantaraan carier, dan difusi sederhana (simple diffusion) 80% karbohidrat diabsorbsi dalam bentuk glukosa melalui
mekanisme transport sodium, 20% sisanya dalam bentuk galaktosa dan fruktosa
Membran sel terdiri dari lipid yang bersifat impermiabel untuk glukosa sehingga dibutuhkan pengangkut (transporter).
Protein spesifik bertindak sebagai carrier di dalam sel yang mengikat glukosa yang memasuki sel melalui membran lipid
1. Kelompok yang memfasilitasi transporter glukosa bagian dari protein integral di permukaan sel. Glukosa berpindah sesuai
dengan gradien konsentrasi (difusi fasilitatif)2. Sodium (NA+) glukosa transporter (simporter),
Glukosa dan fruktosa merupakan gula terbanyak yang diabsorbsi
Sekitar 95% glukosa diabsorbsi secara aktif Sebagian glukosa dan galaktosa diabsorbsi
dengan bantuan sodium-dependent carrier (tergantung pada sodium)
Absorbsi fruktosa secara difusi fasilitatif, kecepatannya tergantung pada konsentrasi gula. Carrier yang disebut GLUT5 sangat dibutuhkan untuk absorbsi fruktosa
Absorbsi GLUT sebagai carrier untuk absorbsi
glukosa memiliki beberapa isoform: GLUT 1: di berbagai jaringan, otak, plasenta,
ginjal, kolon GLUT 2: hati, pankreas, ginjal, usus halus GLUT 3: otak, testis GLUT 4: otot skeletal, lemak, otot jantung,
jaringan lemak GLUT 5: usus halus, sperma
Summary of Carbohydrate Digestion Digestive area Enzyme Action Mouth Salivary amilase: Starch dextrins
ptyalin maltose
Stomach None Starch hydrolysis
continuous briefly
Small intestine Pancreatic amylase Starch dextrins
maltose
Intestinal disaccharidases
Sucrase Sucrose glucose fructose
Lactase Lactose glucose galactose
Maltase Maltose glucose + glucose
Pengaturan Glukosa Darah Konsentrasi glukosa darah setelah puasa
semalaman sekitar 70-105 mg/100 mL(3,9-5,8 mmol/L)
Setelah mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat meningkat menjadi 6,5-7,2 mmol/L
Saat puasa lama turun menjadi 3,3-3,9 mmol/L Otak sangat tergantung pada glukosa, dibutuhkan
sekitar 140 g/hari
Pengaturan Glukosa Darah Glukosa yang memasuki sirkulasi diperoleh secara eksogen
(diet) dan endogen (glikogenolisis dan glukoneogenesis) Setelah glukosa memasuki sel, reaksi kimia yang pertama
kali adalah fosforilasi Hormon yang berperan dalam pengaturan kadar gula darah:
insulin, glukagon, epinefrin (adrenalin), tiroid, glukokortikoid, growth hormon
Hormon lainnya disebut counterregulatory insulin: glukagon, epinefrin (adrenalin), tiroid, glukokortikoid, growth hormon. Kerjanya berlawanan dengan insulin
Pengaturan Glukosa Darah Epinefrin: sekresinya meningkat saat hipoglikemia,
meningkatkan glikogenolisis di hati dan otot Tiroid: meningkatkan aktivitas epinefrin pada glikolisis,
glukoneogenesis, membantu insulin dalam menggunakan glukosa dan sintesis glikogen
Glukokortikoid: meningkatkan glukoneogenesis, menghambat penggunaan glukosa dalam jaringan ekstrahepatik dan bersifat antagonis insulin
Growth hormon: sekresinya meningkat saat hipoglikemia, menghambat metabolisme glukosa ketika dilepaskan asam lemak bebas dari jaringan adiposa
Pengaturan Glukosa Darah Tingginya kadar glukosa darah merupakan sinyal utama
dilepaskannya insulin oleh pankreas Insulin akan merangsang terjadinya glikolisis dan
menghambat lipolisis Insulin ditingkatkan oleh: asam-asam amino tertentu, asam-
asam lemak, glukagon, sekretin, hormon-hormon inkkretin, glukagon-like peptide-1, glucose-dependent insulinotropic polypeptide
Rendahnya kadar glukosa akan merangsang pengeluaran glukagon
Pengaruh glukagon di hati: glikogenolisis (pemecahan glokogen dengan mengaktifkan enzim fosforilase), glukoneogenesis,
Interelasi Metabolisme Karbohidrat, Protein, Lemak
Indeks Glikemik Merupakan pengukuran pengaruh makanan yang
mengandung karbohidrat terhadap kadar glukosa darah
Suatu tes yang membandingkan peningkatan kadar glukosa darah yang terjadi setelah 2 jam mengkonsumsi makanan yang mengandung 50 g karbohidrat terhadap makanan yang dijadikan referensi (biasanya roti atau larutan glukosa)
Roti putih dicerna dengan cepat, menyebabkan peningkatan glukosa darah, diberi nilai 100
Indeks Glikemik Kategori makanan:
Indeks glikemik rendah: < 50 Indeks glikemik sedang: 55-70 Indeks glikemik tinggi: > 70Makanan yang kaya akan tepung dan karbohidrat simpleks
rendah serat memiliki indeks glikemik tinggi, cepat dicerna dan meningkatkan kadar gula darah dengan cepat
Makanan yang mengalami proses memasak yang lama memiliki indeks glikemik tinggi
Protein dan lemak dalam makanan memperlambat absorbsi glukosa
Makanan berasal dari tumbuh-tumbuhan mengandung serat dapat mencegah fluktuasi kadar glukosa dalam darah
Makanan Indeks glikemik
Baked potato (without skin) 121
Corn flakes 119
Jelly beans 114
White bread 101
Soft drink 97
Angel food cake 95
Cheese pizza 86
Spaghetti 83
Banana 76
Orange juice 74
Green peas 68
All bran cereal 60
Apple 52
Skim milk 46
Kidney beans 42
Fructose 32
Bahan Makanan SumberHeksosa Sumber Kepentingannya
D-glukosa Jus buah, hidrolisis tepung, dalam bentuk glukosa gula dalam kaleng, maltosa digunakan tubuh, dan laktosa dan jaringan, sumber
energi untuk sel tubuhD-fruktosa Buah, jus, madu, hidrolisis Diubah menjadi glukosa di
sukrosa dari gula dalam kaleng dalam hati dan usus sebagai cadangan energi bagi sel-sel tubuh
D-glaktosa Hidrolisis laktosa (gula susu) Diubah menjadi glukosa di dalam hati dan digunakan oleh tubuhsebagai sumber energi;disintesis di dalam kelenjarsusu untuk membuat laktosasusu; terdapat dalam glikolipid dan glikoprotein
Disakarida Sumber Kepentingannya
Sukrosa Gula dalam kaleng, gula bit, Dihidrolisis menjadi
wortel, nenas glukosa dan fruktosa,
sumber energi untuk sel
Laktosa Susu Dihidrolisis menjadi glukosa
dan galaktosa, sumber
energi utuk sel, bahan-
bahan untuk memproduksi
ASI saat menyusui
Maltosa Pemecahan tepung oleh Dihidrolisis menjadi glukosa,
amilase atau hidrolisis makanan sumber energi untuk sel,
komersil, benih-benih sereal hasil metabolisme
pencernaan, dapat
dapat difermentasi
Pemanis Buatan
Non-nutritive: tanpa kalorikemanisan dibanding sukrosa
Aspartam 160-220 kali Acesulfame-K 200 kali Sakarin 200-700 kali Sukralose 600 kali Neotame 8,000 kali
Karbohidrat dan Penyakit Kronik Sukrosa penting dalam pembentukan
karies gigi Konsumsi fruktosa berlebihan (misalnya
dalam high-fructose corn syrup) dihubungkan dengan hipertrigliseridemia, aterosklerosis, resistensi insulin, obesitas
Reference:
Keim NL, Levin RJ, Havel PJ. Carbohydrates dalam Modern Nutrition in Health and Disease. Lippincott Williams & Wilkins, 2006: 65-82