KARBOHIDRAT

Karbohidrat

• Senyawa organik• Polihidroksi dari aldehid atau keton• Unsur penyusunnya: C, H, O• Berasal dari kata karbon & hidrat = air• Rumus empiris menyerupai rumus molekul air

(H2O) yaitu C(H2O)n• Contoh: Glukosa C(H2O)6 = C6H12O6

• Pada tumbuhan, karbohidrat terdapat sebagai selulosa, yaitu senyawa yang membentuk dinding sel tumbuhan.

• Karbohidrat berasal dari makanan, dalam tubuh mengalami perubahan atau metabolisme yang hasilnya adalah glukosa yang terdapat dalam darah.

Sintesa karbohidrat

• Disintesa dalam tanaman melalui fotosintesis

Karbohidrat

Sumber utama dalam tanaman (75% dari BK) Nutrisi terbesar penyususn ransum

Pangan (manusia) : 45-60%

Pakan (ternak) : 60-80%

Sumber energi utama untuk semua ternak

•Monosakharida: (C 3) atau triosa : gliseraldehid, dihidroksiaseton

(C 5) atau pentosa : ribosa, arabinosa (C 6) atau heksosa : glukosa,fruktosa, galaktosa

•Di/Oligosakharida: maltosa, sukrosa, laktosa, selobiosa

•Polisakharida: Homopolisakharida : Pati,selulosa, fruktan

Heteropolisakharida: hemiselulosa,pektin, gum

Klasifikasi Karbohidrat

Klasifikasi lain Karbohidrat

Karbohidrat non struktural (simpanan):

- Sukrosa, glukosa, fruktosa, sukrosa, fruktan, pati

Karbohidrat Struktural:

- selulosa, hemiselulosa, pektin

Monosakharida (aldosa)

Monosakharida (ketosa)

MonosakharidaGlukosa rantai terbuka atau rantai lurus

Glukosa rantai tertutup atau struktur cincin

Fruktosa rantai terbuka atau rantai lurus

Struktur glukosa

Disakarida

• Pembentukan disakarida:– Glukosa + Fruktosa = Sukrosa + Air– Glukosa + Galaktosa = Laktosa + Air– Glukosa + Glukosa = Maltosa + Air

Struktur Sukrosa (gula tebu)

Hidrolisis disakarida

Polisakarida = polimer dari molekul gula- Pati - polimer glukosa (tanaman)

o Ikatan alfa1- 4, cabang pada alfa1-6o Amilosa (tdk bercabang) 20 -30% molekul

pati pada biji-bijiano Amilopektin (bercabang) 70 - 80% molekul

pati pada biji-bijian- Glikogen - polimer glukosa (hewan)

o Ikatan alfa1- 4, cabang pada alfa1-6- Selulosa - polimer glukosa (tanaman)

o Ikatan beta1- 4

Polisakarida

Polisakarida

Lurus / tdk bercabang

Bercabang

Pati = campuran dua polisakaraida yaitu amilosa dan amilopektin

Selulosa

Polimer glukosa dengan ikatan β – 1,4, tersusun atas 1,000 - 10,000 β-D-glukosa dan tidak bercabang.

Ikatan β-1,4

Pati

Polimer α-D-glukosa yang terikat dengan ikatan α-1, 4 glikosidik. Ada 2 jenis pati yaitu amilosa dan amilopektin

Amilosa merupakan rantai unit glukosa tunggal tanpa cabang, sedangkan amilopektin adalah rantai glukosa yang bercabang pada setiap 20 unit glukosa dengan ikatan α-1, 6.

AmilosaAmilopektin

Hirdolisis polisakarida

Dipengaruhi oleh: asam, enzim dan pemanasan

Klasifikasi lain Karbohidrat

• Karbohidrat dibagi menjadi dua golongan pokok: gula dan non gula.

• Gula paling sederhana adalah monosakarida yang dibagi lagi menjadi sub golongan berdasar jumlah atom karbon.

• I. GULA

A. MONOSAKARIDA

• Triose (C3H6O3) : Gliseraldehide, Dihidroksiasetone

• Tetrose (C4H8O4): Eritrose

• Pentose (C5H10O5): Arabinose

• Heksose (C6H12O6): Fruktose, Galaktose, Glukose, Mannose

B. DISAKARIDA (C12H22O11): Selobiose, Laktose, Maltose, Sukrose, Trehalose

C. TRISAKARIDA (C18H32O16): Rafinose

D. TETRASAKARIDA (C24H42O21): Stakiose

• Triose dan tetrose adalah zat intermedier yang terjadi pada metabolisme karbohidrat lain.

• Monosakarida mungkin dapat bergabung satu sama lain, dengan mengambil satu molekul air untuk tiap gabungan, menghasilkan, di-, tri-, atau polisakarida yang mengandung 2,3 atau lebih monosakarida.

II. NON-GULA• HOMOPOLISAKARIDA – Pentosan– Heksosan

• HETEROPOLISAKARIDA– Hemiselulose– Gummi– Musilage– Zat Peptik– Mukopolisakaride dari hewan

• Homopolisakarida: polisakarida yang oleh hidrolisis menghasilkan hanya satu macam gula, misal: glukans hanya menghasilkan glucose (atau dengan kata lain glukan adalah polimer dari glucose), fruktans fructose, xilans xilose.

• Heteropolisakarida: polisakarida campuran yang oleh hidrolisis menghasilkan campuran monosakaride dan produk lain.

• Pati : polimer dari α-D-glukose, sangat mudah dicerna

• Selulose: 2-β-D-glukose, sukar dicerna. Hewan tidak memproduksi selulase (enzim yang menghidrolisis selulose), hanya diproduksi oleh mikroba saluran pencernaan.

Penentuan Karbohidrat untuk makanan ternak

• Dalam analisis proksimat, karbohidrat terdiri dari serat kasar dan bahan ekstrak tanpa nitrogen (BETN/NFE=Nitrogen Free Extract).

• Serat kasar mengandung selulosa, hemiselulosa dan polisakarida lain yang berfungsi sebagai bahan pelindung tanaman, serta lignin.

• BETN adalah 100% dikurangi jumlah % dari kadar air, abu, protein, lemak kasar dan serat kasar.

• Lignin bukan suatu karbohidrat, tetapi zat ini berhubungan erat dengan bagian-bagian serat kasar dalam analisis proksimat.

• Lignin adalah gabungan beberapa senyawa yang erat hubungannya satu dengan lainnya, mengandung karbon, hydrogen dan oksigen, namun proporsi karbonnya lebih tinggi dibanding senyawa karbohidrat, kandungan nitrogen 1-5%.

• Lignin sangat tahan terhadap setiap degradasi kimia, termasuk degradasi enzimatik. • Kadar lignin tanaman bertambah

dengan bertambahnya umur tanaman, sehingga daya cernanya makin rendah dengan bertambahnya lignifikasi.

• Kemampuan ternak untuk memanfaatkan karbohidrat tergantung pada kemampuannya menghasilkan enzim amilase sebagai pemecah karbohidrat.

• Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik dalam mulut, lambung, maupun usus.

• Hasil akhir metabolisme karbohidrat adalah glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan monosakarida lain.

• Selanjutnya senyawa ini diadsorbsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah. Dalam tubuh ternak karbohidrat mengalami berbagai proses kimia dimana antara reaksi yang satu dengan yang lain saling berhubungan dan tidak dapat berdiri sendiri.

• Dalam tubuh, karbohidrat disimpan sebagai glikogen yang dapat dimobilisasi untuk kebutuhan cadangan energi.

• Karbohidrat merupakan sumber energi utama untuk hewan mamalia

• Mamalia dapat menghasilkan energi sebanyak 4 kcal dari 1 gram karbohidrat

Regulasi Metabolisme Glikogen dan Glukosa

• Penyerapan karbohidrat dalam bentuk monosacharida yaitu glukosa, fruktosa, galaktosa.

• Pada dinding usus terjadi reaksi asam phospat menjadi heksosa phospat. Heksosa phospat dihidrolisa menjadi glukosa. Glukosa masuk ke dalam sel darah.

• Hormon insulin yang dihasilkan oleh pancreas berfungsi mengatur pemasukan glukosa ke dalam sel darah.

• Jika konsentrasi glukosa sel tubuh rendah maka insulin akan mempertinggi permiabilitas dinding sel terhadap glukosa, sehingga glukosa darah masuk ke dalam sel tubuh, akibatnya glukosa darah turun konsentrasinya.

• Agar berlangsung keseimbangan antara kadar gula darah dalam darah dengan kadar gula dalam sel tubuh, maka growth hormone yang diproduksi oleh hypophisa merangsang pancreas untuk mensecresikan glukagon.

• Glukagon merangsang glikogen menjadi glukosa darah.

• Glukosa darah yang tinggi mengalir juga ke pancreas, dan akan disekresikan insulin demikian seterusnya

• Glukosa melalui proses glikogenesis dibentuk menjadi glikogen yang disimpan dalam hati.

• Jika dibutuhkan untuk tenaga, maka yang diproses melalui glikogenolisis akan diuraikan menjadi glukosa, glukosa diubah menjadi fruktosa. Fruktosa melalui glikolisis diuraikan menjadi asam-asam piruvat, asam laktat.

• Dalam setiap proses glikolisis dilepaskan 4 molekul ATP yang disimpan dalam mitochondria. ATP dengan katalisator mineral magnesium dipecah menjadi ADP + P + tenaga.

• Dalam tubuh reaksi oksidasi harus sedemikian rupa sehingga jumlah kalori yang dilepaskan tidak menaikkan suhu media.

• Reaksi metabolisme dalam tubuh umumnya bersifat bolak-balik .

• Jika tidak diperlukan maka glukosa yang sampai di otot tidak dirombak akan tetapi disintesa kembali menjadi glikogen otot melalui proses glikogenesis.

• Proses perombakan glukosa di otot selain proses glikolisis juga melalui siklus sitrat, yaitu perubahan asam laktat atau asam piruvat, sehingga ada tambahan tenaga sebesar 10 %.

• Dalam keadaan darurat, jika kekurangan glikogen dalam hati maka tubuh akan mengubah zat non karbohidrat, misalnya lemak menjadi karbohidrat melalui proses glikoneogenesis.

Peranan Karbohidrat

Fungsi karbohidrat dalam tubuh hewan adalah:

• Sumber sumber energi untuk proses metabolisme tubuh. Sebagai sumber energi yang jauh lebih murah bila dibandingkan dengan protein, maka karbohidrat dapat menekan biaya produksi dan yang pada akhirnya dapat menurunkan total harga pakan

• sumber glikogen tubuh• sumber gula darah

• sumber bagian-bagian kerangka karbon untuk sintesis protein

• sumber monosakaride dalam struktur polisakaride dan asam nukleat tubuh

• sebagai binder, karbohidrat (terutama yang berasal dari bahan

pakan tertentu) mampu meningkatkan kualitas fisik pakan dan menurunkan prosentase debu pakan

• sebagai komponen tanpa nitrogen, maka penggunaan karbohidrat dalam jumlah tertentu dalam pakan dapat menurunkan sejumlah limbah ber-nitrogen sehingga meminimalkan dampak negatif dari pakan terhadap lingkungan

Daya cerna atau kemampuan dalam memanfaatkan karbohidrat bervariasi dan terkait dengan :

• sumber/asal karbohidrat, • spesies,• proses pembuatan pakan

(pemanasan/penggunaan suhu saat pembuatan pellet),

• kondisi lingkungan hidupnya (terutama suhu),

• status kesehatan.