Pengertian, Jenis dan Sifat sifat Karbohidrat

Baca Juga

Pengertian, Jenis dan Sifat sifat Karbohidrat

KATA PENGANTAR

        Puji syukur atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas makalah yang berjudul “Karbohidrat”.

Penulis menyadari bahwa makalah ini tidak dapat terselesaikan dengan baik, apabila tidak ada bantuan-bantuan baik secara langsung maupun secara tidak langsung dari berbagai pihak yang bersangkutan.

        Kami sadar bahwa dalam makalah ini masih jauh dari kesempurnaan. Hal itu di karenakan keterbatasan kemampuan dan pengetahuan kami. Oleh karena itu, kami mohon maaf atas segala kekurangan dan sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari para pembaca. Semoga makalah ini bermanfaat bagi pengembangan wawasan dan peningkatan ilmu pengetahuan bagi kita semua. Atas perhatiannya, penulis  mengucapkan terima kasih.

BAB I

PENDAHULUAN

A.     Latar Belakang

Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil energi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan energi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein.

Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan aktivitas, baik yang merupakan kebiasaan misalnya berdiri, berjalan, mandi, makan, dan sebagainya atau yang hanya kadang-kadang saja kita lakukan. Untuk melakukan aktivitas itu kita memerlukan energi. Energi yang diperlukan ini kita peroleh dari bahan makanan yang kita makan. Pada umumnya bahan makanan itu mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak atau lipid. Bahan makanan pokok yang biasa kita makan ialah beras, jagung, sagu, dan kadang-kadang juga singkong atau ubi. Bahan makanan tersebut berasal dari tumbuhan dan senyawa yang terkandung di dalamnya sebagian besar adalah karbohidrat, yang terdapat sebagai amilum atau pati. Karbohidrat ini tidak hanya terdapat sebagai sebagai pati saja, tetapi terdapat pula sebagai gula misalnya dalam buah-buahan, dalam madu lebah, dan lain sebagainya.

B.            Rumusan Masalah

Adapun masalah yang akan dibahas pada penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.       Apakah yang dimaksud dengan karbohidrat?

2.       Apa jenis karbohidrat dan sifatnya?

3.       Bagaimana perubahan kimia karbohidrat dalam pengolahan?

4.       Apa prinsip dan metode analisis karbohidrat?

5.      Macam-macam metabolisme karbohidrat?

C.            Tujuan Penulisan

Tujuan yang ingin dicapai pada penulisan makalah ini adalah  sebagai berikut :

1.       Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan karbohidrat.

2.       Untuk mengetahui jenis karbohidrat dan sifatnya.

3.       Untuk mengetahui bagaimana perubahan fisik dan kimia karbohidrat dalam pengolahan.

4.      Untuk mengetahui macam-macam metabolisme karbohidrat

D.        Manfaat Penulisan

Bagi Mahasiswa dan Umun makalah ini diharapkan dapat membantu dalam mempelajari tentang Karbohidrat yang terdapat pada bahan makanan.

BAB II

PEMBAHASAN

1.      Pengertian Karbohidrat

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen dan Oksigen dalam komposisi menghasilkan H₂O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. (Hutahalung, 2004)

Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO₂ dan H₂O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). (Hutagalung, 2004)

2.       Jenis Karbohidrat

Karbohidrat merupakan polihidroksi aldehida ataupun polihidroksi keton yang mengandung unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Pada tumbuh-tumbuhan yang berklorofil, karbohidrat dihasilkan dari reaksi karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis.

Dalam bahan makanan, karbohidrat terdiri dari 3 golongan utama yaitu monosakarida, oligosakarida dan polisakarida.

Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul-molekul yang berbeda-beda ukurannya, yaitu dari senyawa yang sederhana yang mempunyai berat molekul 90 hingga senyawa yang mempunyai berat molekul 500.000 bahkan lebih. Berbagai senyawa itu dibagi dalam tiga golongan, yaitu golongan monosakarida, golongan oligosakarida, dan golongan polisakarida. Uraian ketiga golongan tersebut adalah sebagai berikut:

·      Monosakarida

        Monosakarida merupakan karbohidrat yang sederhana dimana molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi lunak menjadi karbohidrat yang lain. (Lehninger, 1982):

-       Glukosa

Glukosa adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065-0,11% darah kita. Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk paling stabil untuk aldosa berkarbon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH₂OH.

-       Galaktosa

      Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi. Glukosa dan galaktosa bereaksi positif terhadap Larutan fehling, yaitu dengan menghasilkan endapan merah bata dari Cu₂O.

-       Manosa

   Manosa adalah gula aldehida yang dihasilkan dari oksidasi manitol dan memiliki sifat-sifat umum yang serupa dengan glukosa. Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

-            Ribosa

Ribosa adalah gula pentosa yang ditemukan dalam semua sel tumbuhan dan hewan dalam bentuk furanosa. Ribosa merupakan komponen RNA yang digunakan untuk transkripsi genetika. Selain itu Ribosa juga berhubungan erat dengan deoksiribosa, yang merupakan komponen dari DNA. Ribosa juga meupakan komponen dari ATP, NADH, dan beberapa kimia lainnya yang sangat penting bagi metabolisme. (www.scribd.com)

-            Xilosa

Xilosa merupakan gula pentosa, yaitu monosakarida dengan lima atom karbon dan memiliki gugus aldehida. Gula ini diperoleh dengan menguraikan jerami atau serat nabati lainnya dengan cara memasaknya dengan asam sulfat encer. Xilosa  berbentuk serbuk hablur tanpa warna yang digunakan dalam penyamakan dan pewarnaan dan dapat juga digunakan sebagai bahan pemanis untuk penderita kencing manis (diabetes mellitus).

-            Arabinosa

Arabinosa disebut juga gula pektin atau pektinosa. Arabinosa bersumber dari Getah Arab , Plum, dan Getah Ceri , namun tidak memiliki fungsi Fisiologis. Arabinosa berupa kristal putih yang larut dalam air dan gliserol namun tidak larut dalam alkohol dan eter. Arabinosa digunakan dalam obat-obatan dan medium pembiakan bakteri.

·      Polisakarida

                 Pada umumnya polisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks dari pada mono dan oligosakarida. Molekul polisakarida terdiri atas banyak molekul monosakarida. Polisakarida yang terdiri atas satu macam monosakarida saja disebut homopolisakarida, sedangkan yang mengandung senyawa lain disebut heteropolisakarida. Umumnya polisakarida berupa senyawa berwarna putih dan tidak membentuk kristal, tidak mempunyai rasa manis dan tidak mempunyai sifat mereduksi. Berikut ini contoh dari polisakarida :

-       Amilum

               Polisakarida ini terdapat banyak di alam, yaitu pada sebagian besar tumbuhan. Amilum atau dalam bahasa sehari–hari disebut pati terdapat pada umbi, daun, batang dan biji-bijian. Amilum dapat dihidrolisis sempurna dengan menggunakan asam sehingga menghasilkan glukosa. Hidrolisis juga dapat di lakukan dengan bantuan enzim amilase. Dalam ludah dan cairan yang dikeluarkan oleh pankreas.

-       Glikogen

 Glikogen adalah salah satu jenis polisakarida yang terdiri atas glukosa dengan ikatan rantai lurus dan ikatan rantai percabangan. Glikogen memiliki struktur mirip amilopektin (salah satu jenis pati) tetapi dengan lebih banyak percabangan, yaitu setiap 8-12 residu. (Simarmata, 2012). Glikogen adalah polisakarida yang terbentuk dari kelebihan glukosa dalam tubuh. Seperti amilum glikogen juga menghasilkan D-glukosa pada proses hirolisis. Pada tubuh kita glikogen terdapat dalam hati dan otot. Hati berfungsi sebagai tempat pembentukan glikogen dan glukosa. Apabila kadar glukosa dalam darah bertambah, sebagian diubah menjai glikogen sehingga kadar glukosa dalam darah normal kembali. Sebaliknya apabila kadar glukosa darah menurun, glikogen dalam hati diuraikan menjadi glukosa kembali, sehingga kadar glukosa darah normal kembali. (Poedjiadi, 2009:37)

-            Dekstrin

Dekstrin adalah hasil antara proses hidrolisis amilum serta warna yang terjadi pada reaksi dengan iodium. Larutan dekstrin banyak digunakan sebagai bahan perekat.

-       Selulosa  

      Selulosa adalah molekul yang terdiri dari karbon, hidrogen, dan oksigen, dan ditemukan dalam struktur selular hampir semua materi tanaman. Senyawa organik ini, yang dianggap paling melimpah di bumi, bahkan diekskresikan oleh beberapa bakteri. Selulosa adalah rantai panjang molekul gula yang dihubungkan satu sama lain untuk memberikan kekuatan pada kayu yang luar biasa. Selulosa adalah komponen utama dari dinding sel tumbuhan, dan bahan bangunan dasar bagi banyak tekstil dan kertas. Kapas adalah bentuk alami murni selulosa.

·      Oligosakarida

        Oligosakarida merupakan senyawa yang terdiri atas gabungan dari beberapa molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida yang berikatan satu dengan yang lain, membentuk satu molekul oligosakarida. Oligosakarida yang lain adalah trisakarida yaitu terdiri atas tiga molekul monosakarida dan tetrasakarida yang terbentuk dari empat molekul monosakarida. Berikut ini beberapa contoh dari ologosakarida :

-       Rafinosa

       Rafinosa adalah suatu trisakarida yang penting, terdiri dari tiga molekul monosakarida yang berikatan, yaitu galaktosa-glukosa-fruktosa. Atom karbon 1 pada galaktosa berikatan dengan atom karbon 6 pada glukosa, selanjutnya atom karbon 1 pada glukosa berikatan dengan atom karbon 2 pada fruktosa. Rafinosa akan menghasilkan galaktosa, glukosa, dan fruktosa apabila dihidrolisis sempurna.

-            Stakiosa

  Stakiosa adalah suatu tetrasakarida. Dengan jalan hidrolisis sempurna, stakiosa menghasilkan 2 molekul galaktosa, 1 molekul glukosa, dan 1 molekul fruktosa. Pada hidrolisis parsial dapat dihasilakan fruktosa dan monotriosa suatu trisakarida. Stakiosa tidak mempunyai sifat mereduksi.

-       Sukrosa atau sakarosa (C₁₁H₂₂O₁₁)

     Sukrosa atau sakarosa adalah oligosakarida yang tersusun dari dua polimer monosakarida yaitu Glukosa dan Fruktosa. Sukrosa memiliki rumus molekul yang hampir sama dengan laktosa dan maltosa tapi berbeda pada struktur molekul. Sukrosa tidak mempunyai sifat pereduksi karena tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif. Sukrosa adalah oligosakarida yang mempunyai peranan sangat penting dalam proses pengolahan makanan. Sukrosa diperoleh dari hasil pengolahan tetes tebu, nira kelapa, siwalan (lontar), dll. Sukrosa juga dapat dihidrolisis menjadi komponen penyusunnya yaitu fruktosa dan glukosa.

-       Laktosa (C₁₂H₂₂O₁₁.H₂O)

        Laktosa adalah kelompok disakarida yang terdapat dalam susu. Laktosa merupakan disakarida yang berasal dari kondensasi antara galaktosa dan glukosa, yang membentuk ikatan glikosial. Laktosa bersifat reduktif karena memiliki gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif. Dalam proses pencernaan, laktosa akan dicerna dengan bantuan enzim laktase hingga terurai menjadi gula sederhana penyusunnya yaitu glukosa dan galaktosa yang dapat segera diserap oleh usus dan dirubah menjadi kalori dalam proses metabolisme tubuh. Secara alami, laktosa terdapat pada air susu dan sering disebut dengan gula susu. Laktosa yang terfermentasi akan berubah menjadi asam laktat. Dalam tubuh Laktosa dapat menstimulasi penyerapan kalsium.

-            Maltosa

  Maltosa adalah disakarida yang terbentuk bila pati (Amilum) di hidrolisis oleh amilase. Maltosa adalah terbentuk dari dua molekul glukosa. ikatan yang terjadi ialah antara atom karbon nomor 1 dan atom karbon nomor 4, oleh karenanya maltosa masih mempunyai gugus –OH glikosidik dan dengan demikian mempunyai sifat pereduksi. Disakarida yang banyak terdapat di alam seperti maltosa yang terbentuk dari 2 molekul glukosa melalui ikatan glikosida. Maltosa diperoleh dari hasil hidrolisa pati dan banyak dimanfaatkan sebagai pemanis.

3.       Sifat-Sifat Karbohidrat

·         Daya Mereduksi

      Bila monosakarida seperti glukosa dan fruktosa ditambahkan ke dalam larutan luff maupun benedict maka akan timbul endapan warna merah bata. Sedangkan sakarosa tidak dapat menyebabkan perubahan warna. Perbedaan ini disebabkan pada monosakarida terdapat gugus karbonil yang reduktif, sedangkan pada sakarosa tidak. Gugus reduktif pada sakarosa terdapat pada atom C nomor 1 pada glukosa sedangkan pada fruktosa pada atom C nomor 2. Jika atom-atom tersebut saling mengikat maka daya reduksinya akan hilang.

·      Pengaruh asam

Monosakarida stabil terhadap asam mineral encer dan panas. Asam yang pekat akan menyebabkan dehidrasi menjadi furfural, yaitu suatu turunan aldehid.

·      Pengaruh Alkali

Larutan basa encer pada suhu kamar akan mengubah sakarida. Perubahan ini terjadi pada atom C anomerik dan atom C tetangganya tanpa mempengaruhi atom-atom C lainnya. Jika D-glukosa dituangi larutan basa encer maka sakarida itu akan berubah menjadi campuran: D-glukosa, D-manosa, D-fruktosa. Perubahan menjadi senyawaan tersebut melalui bentuk-bentuk enediolnya. Bilamana basa yang digunakan berkadar tinggi maka akan terjadi fragmentasi atau polimerisasi. Sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan non-enzimatis bila dipanaskan dalam suasana basa. Tetapi pada disakarida dalam suasana sedikit basa akan lebih stabil terhadap reaksi hidrolisis.

4.        Perubahan Kimia Karbohidrat Dalam Pengolahan

        Banyak reaksi-reaksi kimia yang terjadi selama pengolahan pangan yang pada akhirnya berpengaruh terhadap nilai gizi, keamanan dan penerimaannya. Masing-masing jenis reaksi dapat melibatkan reaktan atau substrat yang berbeda, tergantung pada jenis bahan pangan dan kondisi penanganan, pengolahan dan penyimpanan.

Dalam pengolahan yang melibatkan pemanasan yang tinggi karbohidrat terutama gula akan mengalami karamelisasi (pencoklatan non enzimatis).

Faktor pengolahan juga sangat berpengaruh terhadap kandungan karbohidrat, terutama seratnya. Beras giling sudah barang tentu memiliki kadar serat makanan dan vitamin B1 (thiamin) yang lebih rendah dibandingkan dengan beras tumbuk. Demikian juga pencucian beras yang dilakukan  berulang-ulang sebelum dimasak, akan sangat berperan dalam menurunkan kadar serat. 

Ø  Metode Kimia

Metode ini didasarkan pada sifat mereduksi gula, seperti glukosa, galaktosa, dan fruktosa (kecuali sukrosa karena tidak memiliki gugus aldehid). Fruktosa meskipun tidak memiliki gugus aldehid, namun memiliki gugus alfa hidroksi keton, sehingga tetap dapat bereaksi. Dalam metode kimia ini ada dua (2) macam cara yaitu :

a)      Titrasi

Untuk cara yang pertama ini dapat melihat metode yang telah distandarisasi oleh BSN yaitu pada SNI cara uji makanan dan minuman nomor SNI 01-2892-1992.

Spektrofotometri

Adapun untuk cara yang kedua ini menggunakan prinsip reaksi reduksi CuSO₄ oleh gugus karbonil pada gula reduksi yang setelah dipanaskan terbentuk endapan kupru oksida (Cu₂O) kemudian ditambahkan Na-sitrat dan Na-tatrat serta asam fosfomolibdat sehingga terbentuk suatu komplek senyawa berwarna biru yang dapat diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 630 nm. 

b)      Metode enzimatis

Untuk metode enzimatis ini, sangat tepat digunakan untuk penentuan kagar suatu gula secara individual, disebabkan kerja enzim yang sangat spesifik. Contoh enzim yang dapat digunakan ialah glukosa oksidase dan heksokinase Keduanya digunakan untuk mengukur kadar glukosa.

c)       Metode Dinitrosalisilat (DNS)

Prinsip:

Metode ini digunakan untuk mengukur gula pereduksi dengan teknik kolorimetri. Teknik ini hanya dapat mendeteksi satu gula pereduksi, misalnya glukosa. Glukosa memiliki gugus aldehida, sehingga dapat dioksidasi menjadi gugus karboksil. Gugus aldehida yang dimiliki oleh glukosa akan dioksidasi oleh asam 3,5-dinitrosalisilat menjadi gugus karboksil dan menghasilkan asam 3-amino-5-salisilat pada kondisi basa dengan suhu 90-100oC. Senyawa ini dapat dideteksi dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm.

d)      Metode Asam Fenol Sulfat

Prinsip:

Metode ini disebut juga dengan metode TS (total sugar) yang digunakan untuk mengukur total gula. Metode ini dapat mengukur dua molekul gula pereduksi. Gula sederhana, oligosakarida, dan turunannya dapat dideteksi dengan fenol dalam asam sulfat pekat yang akan menghasilkan warna jingga kekuningan yang stabil.

Ø  Metode fisika

a. Berdasarkan indeks bias

Cara ini menggunakan alat yang dinamakan refraktometer, Refraktometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur kadar/ konsentrasi bahan terlarut. Misalnya gula, garam, protein, dsb. Prinsip kerja dari refraktometer sesuai dengan namanya adalah memanfaatkan refraksi cahaya. Refraktometer ditemukan oleh Dr. Ernest Abbe seorang ilmuan dari German pada permulaan abad 20 (Anonim, 2010). Pengukurannya didasarkan atas prinsip bahwa cahaya yang masuk melalui prisma-cahaya hanya bisa melewati bidang batas antara cairan dan prisma kerja dengan suatu sudut yang terletak dalam batas-batas tertentu yang ditentukan oleh sudut batas antara cairan dan alas.

yaitu dengan rumus :
X = [(A+B)C - BD)]
dimana :
X = % sukrosa atau gula yang diperoleh
A = berat larutan sampel (g)
B = berat larutan pengencer (g)
C = % sukrosa dalam camp A dan B dalam tabel
D = % sukrosa dalam pengencer B –

Cara Kerja:

·        Refraktometer dibersihkan terlebih dahulu dengan tisu ke arah bawah 

·        Refraktometer ditetesi dengan  aquadest atau larutan NaCl 5% pada bagian prisma dan day light plate 

·        Refraktometer dibersihkan dengan kertas tissue sisa aquadest / NaCl yang tertinggal 

·        Sampel  cairan diteteskan pada prisma 1 – 3 tetes 

·        Skala kemudian dilihat ditempat yang bercahaya dan dibaca skalanya 

·        Kaca dan prisma dibilas dengan aquades / NaCl 5% serta dikeringkan dengan tisu, dan 

·        Refraktometer disimpan di tempat kering

b. Berdasarkan rotasi optis

Cara ini digunakan berdasarkan sifat optis dari gula yang memiliki struktur asimetrs (dapat memutar bidang polarisasi) sehingga dapat diukur menggunakan alat yang dinamakan polarimeter atau polarimeter digital (dapat diketahui hasilnya langsung) yang dinamakan sakarimeter. Menurut hokum Biot; “besarnya rotasi optis tiap individu gula sebanding dengan konsentrasi larutan dan tebal cairan” sehingga dapat dihitung menggunakan rumus :
[a] D20 = 100 A
L x C
[a] D20 = rotasi jenis pada suhu 20 oC menggunakan
D = sinar kuning pada panjang gelombang 589 nm dari lampu Na
A = sudut putar yang diamati
C = kadar (dalam g/100 ml)
L = panjang tabung (dm)
sehingga C = 100 A
L x [a] D20

5.      Metabolisme karbohidrat

Semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida, proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa memasuki aliran darah dengan jalan transfer aktif, sedangkan fruktosa dengan jalan difusi. Para ahli sepakat bahwa karbohidrat hanya dapat diserap dalam bentuk disakarida. Hal ini dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa dalam urine apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak. Akhimya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa sebelum diikut sertakan dalam proses metabolisme. Proses metabolisme karbohidrat yaitu sebagai berikut:

                          I.      Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H), sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin trifosfat) merupakan senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfatnya menghasilkan energi. Pada proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP (Rochimah, 2009).

Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain. Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di sitoplasma (sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara lengkap: Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada tahap penggunaan energi adalah 2 ATP. Sementara itu, energy yang dihasilkan pada tahap pelepasan energi adalah 4 ATP dan 2 NADH. Dengan demikian, selisih energi atau hasil akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH (Rochimah, 2009).

Proses pembentukan ATP inilah yang disebut fosforilasi. Pada tahapan glikolisis tersebut, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul organic dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkatsubstrat (Rochimah, 2009)

Gambar reaksi glikolisis

                        II.      Dekarboksilasi oksidatif

Tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO₂ melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O₂ sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksidatif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sambungan (junction) antara glikolisis dengan siklus Krebs. Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom C) hasil glikolisis dari sitosol diubah menjadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam mitokondria. Pada tahap 1, molekul piruvat (3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi) membentuk CO₂ (piruvat dipecah menjadi CO₂ dan molekul berkarbon 2). Pada tahap 2, NAD+ direduksi (menerima elektron) menjadi NADH + H+. Pada tahap 3, molekul berkarbon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO₂, dan 2NADH (Rochimah, 2009). Berikut gambar di bawah ini reaksi dekarboksilasi oksidatif dan reaksinya.

                      III.      Siklus Krebs

Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang mempunyai  gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat. Asetil koenzim A hasi dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs, membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi (Rochimah, 2009).

Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs:

1.       Asetil Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat (4 atom C) sehingga dihasilkan asam sitrat (6 atom C).

2.       Sitrat menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas HO dan menerima H₂O kembali.

3.       Isositrat melepaskan CO₂ sehingga terbentuk - ketoglutarat (5 atom C).

4.       ketoglutarat melepaskan CO₂. NAD+ sebagai akseptor atau penerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C).

5.       Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).

6.       Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH₂.

7.       Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga membentuk malat (4 atom C).

8.       Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH. satu siklus Krebs tersebut hanya untuk satu molekul piruvat saja.

Sementara itu, hasil glikolisis menghasilkan 2 molekul piruvat (untuk 1 molekul glukosa). Oleh karena itu, hasil akhir total dari siklus Krebs tersebut adalah 2 kalinya. Dengan demikian, diperoleh hasil sebanyak 6 NADH, 2FADH₂dan 2ATP (ingat: jumlah ini untuk katabolisme setiap 1 molekul glukosa).

               IV.   Transfer electron

Sebelum masuk rantai tanspor elektron yang berada dalam mitokondria, 8 pasang atom H yang dibebaskan selama berlangsungnya siklus Krebs akan ditangkap oleh NAD dan FAD menjadi NADH dan FADH. Pada saat masuk ke rantai transpor elektron, molekul tersebut mengalami rangkaian reaksi oksidasi-reduksi (Redoks) yang terjadi secara berantai dengan melibatkan beberapa zat perantara untuk menghasilkan ATP dan H₂O. Beberapa zat perantara dalam reaksi redoks, antara lain flavoprotein, koenzim A dan Q serta sitokrom yaitu sitokrom a, a3, b, c, dan c1. Semua zat perantara itu berfungsi sebagai pembawa hidrogen/pembawa elektron (electron carriers) untuk 1 molekul NADH₂ yang masuk ke rantai transpor elektron dapat dihasilkan 3 molekul ATP sedangkan dari 1 molekul FADH2 dapat dihasilkan 2 molekul ATP (Kistinnah, 2009).

Molekul pertama yang menerima elektron berupa . avoprotein, dinamakan avin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dipindahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S), ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3, dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah molekul H₂O (air). Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH₂ masing-masing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH₂ hasil siklus Krebs masing-masing menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jadi, sistem transportasi elektron menghasilkan 34 ATP (Rochimah, 2009).

Setiap molekul glukosa akan menghasilkan 36 ATP dalam respirasi. Hasil ini berbeda dengan respirasi pada organism prokariotik. Telah diketahui bahwa oksidasi NADH atau NADPH₂ dan FADH₂ terjadi dalam membrane mitokondria, namun ada NADH yang dibentuk di sitoplasma (dalam proses glikolisis). Pada organism eukariotik, untuk memasukkan setiap 1 NADH dari sitoplasma ke dalam mitokondria diperlukan 1 ATP. Dengan demikian, 2 NADH dari glikolisis menghasilkan hasil bersih 4 ATP setelah dikurangi 2 ATP. Sementara itu, pada organisme prokariotik, karena tidak memiliki sistem membran dalam maka tidak diperlukan ATP lagi untuk memasukkan NADH ke dalam mitokondria sehingga 2 NADH menghasilkan 6 ATP. Akibatnya total hasil bersih ATP yang dihasilkan respirasi aerob pada organisme prokariotik, yaitu 38 ATP (Sembiring, 2009).

DAFTAR PUSTAKA

Sumantri, Abdul. 2007. Analisis Makanan. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.Puspita,

putri.2013.UjiKuantitatifKarbohidrat.online:http://organiksmakma3a26.blogspot.com/2013/03/uji-kuantitatif-karbohidrat.html (diakses tanggal 10 Maret 2016).

Fathony, Irsyad. 2011. Pengaruh Pengolahan Terhadap Nilai Gizi. http://irsyadfathony.blogspot.com/2011/04/pengaruh-pengolahan-terhadap-nilai-gizi.html (diakases pada 10 September 2013)

Lehninger, Thenawijaya. 1993. Dasar-Dasar Biokimia I. Jakarta: Erlangga.