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