KARBOHIDRAT: Struktur, Klasifikasi, Proses Pembentukan, Aplikasi dalam Pangan

 KARBOHIDRAT

Definisi Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O) dengan rumus umum $C_n(H_2O)_n$. Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi makhluk hidup dan memiliki fungsi biologis serta teknologi penting dalam sistem pangan.

Struktur Karbohidrat

Karbohidrat dikelompokkan berdasarkan kompleksitas strukturnya:

1. Monosakarida

   • Karbohidrat sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul lebih kecil.
   • Contoh: Glukosa, fruktosa, galaktosa.
   • Struktur:
     • Aldosa: Mengandung gugus aldehida (contoh: glukosa).
     • Ketosa: Mengandung gugus keton (contoh: fruktosa).

2. Disakarida

   • Dibentuk dari dua monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik.
   • Contoh: Sukrosa (glukosa + fruktosa), maltosa (glukosa + glukosa), laktosa (glukosa + galaktosa).

3. Oligosakarida

   • Terdiri dari 3-10 unit monosakarida.
   • Contoh: Raffinosa, stakiosa.

4. Polisakarida

   • Polimer panjang dari unit monosakarida.
   • Dikelompokkan menjadi:
     • Homopolisakarida: Satu jenis monosakarida (contoh: pati, selulosa, glikogen).
     • Heteropolisakarida: Beberapa jenis monosakarida (contoh: hemiselulosa, asam hialuronat).

Klasifikasi Karbohidrat

Karbohidrat dapat diklasifikasikan berdasarkan:

1. Struktur Molekul

   • Karbohidrat Sederhana: Monosakarida dan disakarida.
   • Karbohidrat Kompleks: Oligosakarida dan polisakarida.

2. Sumber Pangan

   • Hewani: Glikogen (hati dan otot hewan).
   • Nabati: Pati (beras, jagung), serat makanan (selulosa, pektin).

3. Fungsi dalam Pangan

   • Pemanis: Glukosa, sukrosa.
   • Pengental: Pati, gum.
   • Pengisi dan serat: Selulosa, hemiselulosa.

Proses Pembentukan (Biosintesis) Karbohidrat

Biosintesis karbohidrat terjadi melalui proses fotosintesis di tanaman:

1. Fotosintesis

   • Karbon dioksida ($CO_2$) dan air ($H_2O$) diubah menjadi glukosa ($C_6H_{12}O_6$) dengan bantuan cahaya matahari dan klorofil.
   • Reaksi: $$6CO_2 + 6H_2O + cahaya \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2$$

2. Sintesis Pati

   • Glukosa diubah menjadi amilosa dan amilopektin, yang disimpan sebagai pati di biji, umbi, dan akar tanaman.

3. Glikogenogenesis

   • Pada hewan, glukosa diubah menjadi glikogen yang disimpan di hati dan otot.

4. Sintesis Polisakarida Non-Pati

   • Hemiselulosa dan pektin disintesis dari prekursor gula sederhana untuk membentuk dinding sel tanaman.

Kerusakan Karbohidrat

Karbohidrat dalam pangan dapat mengalami kerusakan yang memengaruhi mutu dan keamanan pangan. Berikut beberapa jenis kerusakan:

1. Hidrolisis

   • Polisakarida terhidrolisis menjadi monosakarida atau disakarida akibat enzim (amilase, invertase) atau kondisi asam.
   • Contoh: Inversi sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa pada pembuatan sirup.

2. Reaksi Maillard

   • Reaksi antara gugus karbonil karbohidrat dengan gugus amina protein, menghasilkan warna cokelat dan aroma khas.
   • Contoh: Warna cokelat pada roti panggang.

3. Karamelisasi

   • Pemanasan gula pada suhu tinggi tanpa adanya enzim, menghasilkan senyawa berwarna cokelat dan rasa khas.
   • Contoh: Pembuatan karamel.

4. Fermentasi

   • Karbohidrat dipecah menjadi alkohol atau asam oleh mikroorganisme.
   • Contoh: Fermentasi glukosa menjadi etanol dalam pembuatan bir.

Manfaat Karbohidrat dalam Pangan

1. Sumber Energi Utama

   • Setiap gram karbohidrat menyediakan 4 kkal energi. Glukosa adalah bahan bakar utama metabolisme tubuh.

2. Fungsi Teknologi Pangan

   • Pengental dan Pembentuk Gel: Pati, pektin, dan gum digunakan dalam pengentalan sup, saus, dan produk jeli.
   • Stabilisasi Emulsi: Karbohidrat seperti guar gum membantu menstabilkan emulsi.
   • Peningkat Tekstur: Pati memberikan kelembutan pada roti dan kue.

3. Pemanis Alami

   • Monosakarida (glukosa, fruktosa) dan disakarida (sukrosa) memberikan rasa manis pada produk pangan.

4. Serat Pangan

   • Selulosa, hemiselulosa, dan pektin meningkatkan kesehatan pencernaan dan membantu mencegah penyakit kronis seperti diabetes dan obesitas.

5. Pengawetan Pangan

   • Konsentrasi gula tinggi, seperti dalam selai dan sirup, dapat menghambat pertumbuhan mikroba.

6. Aroma dan Warna

   • Reaksi Maillard dan karamelisasi memberikan aroma dan warna khas pada produk panggang, daging olahan, dan gula-gula.

Aplikasi dalam Pangan

1. Pati: Digunakan dalam produk roti, kue, dan saus sebagai pengental.
2. Gula: Sebagai pemanis dan pengawet dalam sirup, selai, dan permen.
3. Serat Pangan: Ditambahkan ke produk makanan fungsional untuk meningkatkan kesehatan pencernaan.
4. Gum dan Pektin: Membantu dalam stabilisasi es krim, jeli, dan minuman.