Pengertian Karbohidrat
Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdiri dari atom karbon ©, hidrogen (H), dan oksigen (O), biasanya dengan perbandingan atom hidrogen–oksigen 2:1 (seperti pada molekul air) dan rumus empiris Cm(H2O)n (dengan m bisa saja sama atau berbeda dengan n).
Namun, tidak semua karbohidrat sesuai dengan definisi stoikiometri ini (misalnya asam uronat dan gula deoksi seperti fukosa) dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau belerang. Selain itu, tidak semua bahan kimia yang sesuai dengan definisi ini secara otomatis diklasifikasikan sebagai karbohidrat (misalnya formaldehida dan asam asetat).1
Karbohidrat juga dikenal sebagai sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti “gula”), yang merupakan kelompok yang mencakup gula, pati, dan selulosa. Sakarida dibagi menjadi empat kelompok kimia: monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.
Monosakarida dan disakarida, karbohidrat terkecil (berat molekul rendah), biasa disebut sebagai gula. Nama-nama monosakarida dan disakarida sering kali berakhiran -osa, yang diambil dari nama glukosa (dari bahasa Yunani γλεῦκος, gleûkos, berarti “anggur, must”), dan digunakan untuk hampir semua gula, misalnya fruktosa (gula buah), sukrosa (gula tebu atau bit), ribosa, laktosa (gula susu), dll.1
Jenis-Jenis Karbohidrat
Monosakarida
Monosakarida adalah karbohidrat paling sederhana yang terdiri dari satu molekul gula. Monosakarida memiliki rumus umum CnH2nOn atau (CH2O)n dengan n minimal 3. Monosakarida dapat diklasifikasikan berdasarkan jumlah atom karbonnya menjadi triosa (n=3), tetrosa (n=4), pentosa (n=5), heksosa (n=6), heptosa (n=7), dll. Monosakarida juga dapat diklasifikasikan berdasarkan jenis gugus fungsionalnya menjadi aldos (jika memiliki gugus aldehida) atau ketos (jika memiliki gugus keton).1
Contoh monosakarida adalah:
- Glukosa: C6H12O6, aldoheksosa, merupakan sumber energi utama bagi sel-sel hidup.
- Fruktosa: C6H12O6, ketoheksosa, merupakan gula termanis yang banyak terdapat pada buah-buahan.
- Galaktosa: C6H12O6, aldoheksosa, merupakan komponen gula susu (laktosa) bersama dengan glukosa.
- Ribosa: C5H10O5, aldopentosa, merupakan komponen penting koenzim (misalnya ATP, FAD, dan NAD) dan tulang punggung molekul genetik RNA.
- Deoksiribosa: C5H10O4, aldopentosa, merupakan komponen DNA yang berbeda dari ribosa hanya pada keberadaan atom oksigen pada posisi 2’.
Disakarida
Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari dua molekul monosakarida yang bergabung melalui ikatan glikosidik. Ikatan glikosidik terbentuk melalui reaksi kondensasi antara gugus hidroksil (-OH) dari dua monosakarida dengan pelepasan satu molekul air. Disakarida dapat dipecah kembali menjadi monosakaridanya melalui reaksi hidrolisis dengan penambahan satu molekul air. Disakarida memiliki rumus umum C12H22O11.1
Contoh disakarida adalah:
- Sukrosa: terdiri dari glukosa dan fruktosa, merupakan gula pasir yang diekstrak dari tebu atau bit gula.
- Laktosa: terdiri dari glukosa dan galaktosa, merupakan gula susu yang dapat menyebabkan intoleransi laktosa pada beberapa orang.
- Maltosa: terdiri dari dua molekul glukosa, merupakan gula malt yang dihasilkan dari hidrolisis pati.
Oligosakarida
Oligosakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari beberapa (3-10) molekul monosakarida yang bergabung melalui ikatan glikosidik. Oligosakarida dapat berperan sebagai senyawa antara dalam sintesis atau degradasi polisakarida. Oligosakarida juga dapat berfungsi sebagai penanda seluler, pengenal antigen, atau prebiotik.1
Contoh oligosakarida adalah:
- Rafinosa: terdiri dari glukosa, fruktosa, dan galaktosa, merupakan oligosakarida yang banyak terdapat pada biji-bijian, kacang-kacangan, dan sayuran.
- Maltooligosakarida: terdiri dari beberapa molekul glukosa dengan ikatan alfa-1,4-glikosidik, merupakan produk antara dalam hidrolisis pati oleh enzim amilase.
- Dekstrin: terdiri dari beberapa molekul glukosa dengan ikatan alfa-1,6-glikosidik, merupakan produk antara dalam hidrolisis pati oleh enzim dekstrinase.
Polisakarida
Polisakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari banyak (lebih dari 10) molekul monosakarida yang bergabung melalui ikatan glikosidik. Polisakarida dapat berperan sebagai penyimpan energi atau komponen struktural. Polisakarida tidak memiliki rumus umum karena jumlah dan jenis monosakaridanya dapat bervariasi.1
Contoh polisakarida adalah:
- Pati: terdiri dari banyak molekul glukosa dengan ikatan alfa-1,4-glikosidik dan cabang alfa-1,6-glikosidik, merupakan bentuk penyimpanan energi pada tumbuhan.
- Glikogen: terdiri dari banyak molekul glukosa dengan ikatan alfa-1,4-glikosidik dan cabang alfa-1,6-glikosidik yang lebih banyak daripada pati, merupakan bentuk penyimpanan energi pada hewan dan jamur.
- Selulosa: terdiri dari banyak molekul glukosa dengan ikatan beta-1,4-glikosidik tanpa cabang, merupakan komponen utama dinding sel tumbuhan dan serat pangan.
- Kitin: terdiri dari banyak molekul N-asetilglukosamin dengan ikatan beta-1,4-glikosidik tanpa cabang, merupakan komponen utama eksoskeleton serangga dan dinding sel jamur.
Fungsi Karbohidrat
Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, antara lain:
- Sebagai sumber energi utama. Karbohidrat dapat dioksidasi menjadi karbon dioksida dan air dengan pelepasan energi yang dapat digunakan untuk berbagai proses biologis. Satu gram karbohidrat menghasilkan sekitar 4 kilokalori energi.2
- Sebagai cadangan energi. Karbohidrat dapat disimpan dalam bentuk polisakarida seperti pati atau glikogen untuk digunakan saat dibutuhkan. Pati disimpan pada tumbuhan dalam bentuk granula di plastida seperti kloroplas atau amiloplas. Glikogen disimpan pada hewan dalam bentuk granula di hati atau otot.2
- Sebagai materi pembangun. Karbohidrat dapat membentuk struktur yang kokoh dan tahan lama seperti selulosa atau kitin. Selulosa memberikan kekuatan dan dukungan pada dinding sel tumbuhan. Kitin memberikan perlindungan dan fleksibilitas pada eksoskeleton serangga dan dinding sel jamur. Selain itu, karbohidrat juga dapat membentuk senyawa kompleks seperti asam nukleat (DNA dan RNA) yang merupakan materi genetik makhluk hidup.
- Sebagai pengatur metabolisme. Karbohidrat dapat berperan sebagai koenzim atau kofaktor yang membantu reaksi enzimatik. Contoh koenzim yang mengandung karbohidrat adalah ATP (adenosin trifosfat), FAD (flavin adenin dinukleotida), dan NAD (nikotinamid adenin dinukleotida).
- Sebagai pengenal seluler. Karbohidrat dapat berfungsi sebagai penanda atau pengenal pada permukaan sel. Contoh penanda seluler yang mengandung karbohidrat adalah glikoprotein dan glikolipid. Glikoprotein adalah protein yang terikat dengan oligosakarida, sedangkan glikolipid adalah lipid yang terikat dengan oligosakarida. Glikoprotein dan glikolipid dapat berperan dalam proses adhesi sel, komunikasi sel, dan respons imun.
Sumber Karbohidrat
Karbohidrat dapat diperoleh dari berbagai sumber, baik alami maupun buatan. Sumber karbohidrat alami adalah makanan yang berasal dari tumbuhan atau hewan yang mengandung karbohidrat dalam bentuk gula, pati, atau serat. Sumber karbohidrat buatan adalah makanan yang diproses atau dimodifikasi dari sumber alami untuk meningkatkan rasa, tekstur, atau nilai gizi.
Contoh sumber karbohidrat alami adalah:
- Buah-buahan: mengandung gula seperti fruktosa, glukosa, dan sukrosa, serta serat seperti pektin dan selulosa. Contoh buah-buahan yang kaya akan karbohidrat adalah pisang, apel, jeruk, anggur, dan semangka.
- Sayuran: mengandung pati seperti amilum dan amilopektin, serta serat seperti selulosa dan hemiselulosa. Contoh sayuran yang kaya akan karbohidrat adalah kentang, ubi jalar, jagung, wortel, dan buncis.
- Bijian: mengandung pati seperti amilum dan amilopektin, serta serat seperti selulosa dan hemiselulosa. Contoh bijian yang kaya akan karbohidrat adalah beras, gandum, jagung, oat, dan quinoa.
- Kacang-kacangan: mengandung pati seperti amilum dan amilopektin, serta serat seperti selulosa dan hemiselulosa. Contoh kacang-kacangan yang kaya akan karbohidrat adalah kacang tanah, kacang kedelai, kacang merah, kacang hijau, dan lentil.
- Susu: mengandung gula seperti laktosa, serta protein dan lemak. Contoh susu yang kaya akan karbohidrat adalah susu sapi, susu kambing, susu kedelai, dan susu almond.
Contoh sumber karbohidrat buatan adalah:
- Gula pasir: merupakan produk olahan dari tebu atau bit gula yang mengandung sukrosa murni.
- Sirup jagung: merupakan produk olahan dari jagung yang mengandung fruktosa tinggi.
- Roti: merupakan produk olahan dari tepung gandum yang mengandung pati dan gluten.
- Pasta: merupakan produk olahan dari tepung gandum durum yang mengandung pati dan gluten.
- Permen: merupakan produk olahan dari gula pasir atau sirup jagung yang dicampur dengan pewarna, perasa, atau pemanis buatan.
Kesimpulan
Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdiri dari atom karbon ©, hidrogen (H), dan oksigen (O), biasanya dengan perbandingan atom hidrogen–oksigen 2:1 (seperti pada molekul air) dan rumus empiris Cm(H2O)n (dengan m bisa saja sama atau berbeda dengan n). Karbohidrat juga dikenal sebagai sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti “gula”), yang merupakan kelompok yang mencakup gula, pati, dan selulosa. Sakarida dibagi menjadi empat kelompok kimia: monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida.
Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, antara lain sebagai sumber energi utama, cadangan energi, materi pembangun, pengatur metabolisme, dan pengenal seluler. Karbohidrat dapat diperoleh dari berbagai sumber, baik alami maupun buatan. Sumber karbohidrat alami adalah makanan yang berasal dari tumbuhan atau hewan yang mengandung karbohidrat dalam bentuk gula, pati, atau serat. Sumber karbohidrat buatan adalah makanan yang diproses atau dimodifikasi dari sumber alami untuk meningkatkan rasa, tekstur, atau nilai gizi.