peranannya sebagai sumber energi utama bagi tumbuhan, hewan dan manusia.
Karbohidrat terdapat dalam jaringan tumbuhan, hewan serta mikroorganisme
dalam berbagai bentuk. Pada tanaman, karbohidrat diproduksi melalui jalur
fotosintesis dimana klorofil pada tanaman dengan bantuan sinar matahari dan air
dari tanah akan membentuk persenyawaan karbohidrat dan oksigen.

→  
disakarida ataupun pati. Salah satu bentuk karbohidrat yang penting dalam
menunjang struktur tumbuhan adalah selulosa. Bentuk karbohidrat lain yang
 bermanfaat terutama sebagai bahan tambahan dalam pengolahan pangan adalah
gum yang diproduksi secara alami oleh tumbuhan, rumput laut dan selulosa. Pada
hewan, karbohidrat terdapat dalam bentuk nutrisi yaitu glukosa dan cadangan
makanan yaitu glikogen. Selain itu terdapat juga laktosa yaitu disakarida yang
 bisa ditemukan pada susu. Lebih lanjut komposisi karbohidrat yang terdapat pada
 produk pangan dapat dilihat pada table 2.1.
B.  Pengertian dan Klasifikasi Karbohidrat
Karbohidrat (diambil dari kata” hidrat dari karbon”) adalah komponen organik
dengan struktur dasar Cx(H2O)y. Secara kimia, karbohidrat mengandung elemen
karbon, hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 2:1 hidrogen terhadap
oksigen. Dalam ilmu nutrisi pangan, karbohidrat yang paling penting peranannya
adalah termasuk dalam kelompok heksosa (mengandung 6-atom karbon) dan
 pentosa (mengandung 5-atom karbon).
sederhana dan karbohidrat kompleks. Karbohidrat sederhana biasanya disebut
gula sederhana dan dapat dibedakan menjadi:
1.  Monosakarida
 
Tata nama monosakarida tergantung dari gugus fungsional yang dimilikinya dan
letak gugus hidroksilnya. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang
 
menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifàt lain
monosakarida. Monosakarida mengandung satu gugus aldehid disebut sebagai
aldosa, sedangkan ketosa adalah monosakarida yang mengandung gugus keton.
Monosakarida dengan enam atom karbon disebut heksosa sedangkan yang
mempunyai lima atom karbon disebut pentosa. Contoh gula pentosa yaitu xilosa,
arabinosa dan ribose. Sedangkan Contoh gula heksosa antara lain glukosa,
fruktosa dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan
 jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom
oksigen. Perbedaanya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen
dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Klasifikasi monosakarida berdasarkan
gugus fungsional (aldosa dan ketosa) serta jumlah atom karbonnya dapat dilihat
 pada Table 2.2.
Tabel 2.2 . Klasifikasi karbohidrat
Penulisan rumus bangun molekul gula ada beberapa macam. Salah satu bentuk
 penulisan yang paling sederhana adalah menurut Fischer yang disebut  Fischer
 projection formula. Penulisan rumus Fischer ini bisa juga disebut bentuk
 penulisan struktur terbuka. Contoh bentuk penulisan rumus Fischer beberapa
monosakarida ini dapat dilihat pada gambar 2.1. berikut:
 
Seperti karbohidrat pada umumnya, monosakarida mengandung atom karbon kiral
yaitu atom karbon yang mengikat empat gugus yang berbeda pada masing-masing
lengannya, sehingga dapat membentuk bayangan cermin antara konfigurasi satu
dengan yang lainnya. Sifat atom karbon inilah yang menjadi dasar pemberian
tanda D dan L pada monosakarida. Huruf D yang terlihat pada nama gula seperti
D-glukosa merupakan singkatan dan kata dekstro dan L dan kata levo. Biasanya
huruf D atau L ditulis di depan nama gula sederhana. Bentuk L merupakan
 bayangan cermin dari bentuk D. Pemberian nama D atau L berdasarkan penulisan
rumus bangun gliseraldéhida menurut Fischer (gambar 2.2). Bila gugus hidroksil
 pada karbon nomor 2 (di tengah) pada sebuah molekul gliseraldehida terletak
sebelah kanan, dinamakan D dan bila berada di sebelah kiri dinamakañ L. Di
alam, kebanyakan monosakarida terdapat dalam bentuk dektro, jarang sekali
dalam bentuk levo, kecuali L-fukosa, L-arabinosa dan L-xilosa.
Gambar 2.2. Rumus bangun Fischer D- dan L-gliseraldehid.
 
17
Selain tata nama dengan D- dan L- pada nama gula-gula sederhana, penulisan
nama sering juga dituliskan dengan penambahan (+) dan (-). Contoh pada glukosa
 bisa dituliskan sebagai D(+)-glukosa. Penulisan seperti ini didasarkan pasa
kemampuan dari monosakarida untuk memutar cahaya terpolarisasi. Meskipun D-
glukosa dan D-fruktosa sama-sama mempunyai bentu dektro (D), tetapi terhadap
cahaya terpolarisasi D-fruktosa bersifat pemutar kiri sedangkan bersifat D-glukosa
 pemutar kanan. Karena itu untuk lebih lengkapnya penulisannya adalah D(+)-
glukosa dan D(-)-fruktosa.
monosakarida. Pada rumus Fischer digambarkan gugus aldehid bebas dan empat
hidroksil sekunder yang aktif optic. Dalam kenyataanya penulisan monosakarida
tidak sesuai dengan struktur ini, konfigurasi cincin yang melibatkan hemiasetal
antara karbon 1 dan 5 lebih tepat menggambarkan struktur monosakarida.
Hemiasetal merupakan suatu jembatan oksigen sehingga membentuk cincin yang
melibatkan hidroksil (OH) dari karbon nomor 5. Cara penyajian struktur
monosakarida inilah yang dikenal dengan cara penyajian Haworth. Struktur cincin
Howorth yang terbentuk bila beranggotakan lima disebut furanosa; cincin
anggota-enam disebut piranosa. Cincin seperti itu disebut heterosiklik karena satu
anggotanya atom oksigen (heteroatom). Jika gugus mereduksi terlibat dalam
struktur cincin hemiasetal, karbon 1 menjadi asimetrik dan ada dua isomer yang
mungkin, keduanya disebut anomer. Contoh pada glukosa dikenal anomer α-D-
glukosa dan β-D-glukosa (gambar 2.3).
Gambar 2.3. Pembentukan struktur cincin dan anomer dari glukosa
 
18
Posisi H dan OH  pada karbon anomerik disebut α atau β ditentukan dengan
mereaksikannya dengan asam borat; α -glukosa bereaksi dengan cepat sedang β -
g1ukosa tidak mudah bereaksi dengan asam borat. Haworth berhasil
menggambarkan rumus tersebut dalam bentuk perspektif dengan atom H dan
hidroksil (OH) di atas atau di bawah bidang cincin yang letaknya tegak lurus
 pada permukaan kertas. Ikatan-ikatan digambarkan, tebal terletak di depan,
sedang yang tipis di bagian be1akang (gambar 2.4). Pada gambar 2.4. dapat pula
dijelaskan cara pemberian symbol D dan L pada heksosa yang didasarkan pada
letak karbon no 6.
gambar berikut.
Gambar 2.5. Penulisan struktur cincin Haworth beberapa monosakarida.
Selain cara penulisan Fischer dan Haworth tersebut, dikenal juga cara penulisan
yang lain yaitu Conformational Formula  atau biasa dikenal dengan konformasi
kursi. Cara penulisan ini merupakan modifikasi dari penulisan Haworth, dimana
 pada penulisan konformasi kursi sudut ikatan lebih diperhatikan. Seperti pada
 penulisan Haworth, bentuk α yaitu bila gugus OH pada atom karbon no. 1 (C1)
 berada di bawah, sedangkan β  bila gugus OH di atas bidang. Gambar 2.6.
membandingkan 3 cara penyajian penulisan D-glukosa dan D-fruktosa.
b.  Nutrisi monosakarida
Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam
 jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan
 bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Tubuh hanya dapat menggunakan
glukosa dalam bentuk D. Glukosa murni yang ada di pasar biasanya diperoleh dan
hasil olahan pati. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi.
Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, makosa, dan laktosa
 pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk
karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber
 
glukosa sebagai sumber energi. Glukosa dalam bentuk bebas hanya terdapat
dalam jumlah terbatas dalam bahan makanan. Glukosa dapat dimanfaatkan untuk
diet tinggi energi. Tingkat kemanisan glukosa hanya separuh dan sukrosa,
sehingga dapat digunakan lebih banyak untuk tingkat kemanisan yang sama.
Gambar 2.6. Cara penyajian D-Glukosa dan D-Fruktosa
 Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis.
Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C 6H1206, namun
strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan
 pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Gula ini terutama terdapat dalam
 
tubuh, fruktosa merupakan hasil pencernaan sakarosa.
Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan
tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
 Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel
terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.
 Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat
kecil, Sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Ribosa dan deoksiribosa
merupakan bagian asam nuldeat dalam inti sel. Karena dapat disintesis oleh semua
hewan, ribosa dan deoksiribosa tidak merupakan zat gizi esensial.
2.  Oligosakarida
Oligosakarida merupakan polimer dari monosakarida. Oligosakarida dapat berupa
homo- atau hetero- polimer dari monosakarida yang terdiri dari dua atau sepuluh
monosakarida yang bergabung melalui ikatan glikosidik. Oligosakarida yang
terdiri dari dua molekul disebut disakarida, bila tiga molekul disebut triosa, dan
seterusnya. Ikatan glikosidik yang banyak dijumpai adalah terjadi antara atom
karbon anomerik atau atom karbon no. 1 (C1) dari monosakarida satu dengan
karbon no. 4 (C4) dari monosakarida lainnya. Ikatan glikosidik yang terjadi
umumnya pada karbon anomerik dengan karbon genap (2, 4, atau 6) dan jarang
terjadi pada karbon ganjil (misal 3,5). Beberapa oligosakarida umum terdapat
dalam makanan disajikan pada table 2.3. dan gambar 2.7.
 
Tabel 2.3. Oligosakarida yang umum terdapat pada makanan
Ada tidaknya sifat pereduksi dan suatu molekul gula ditentukan oleh ada tidaknya
gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif. Gugus hidroroksil yang reaktif pada
glukosa (aldosa) biasanya terletak pada karbon nomor 1 (anomerik), sedangkan
 pada fruktosa (ketosa) hidroksil reaktifnya terletak pada karbon nomor dua.
Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif karena keduanya sudah
saling terikat, sedangkan laktosa mempunyai OH bebas pada atom C no. 1 pada
gugus glukosanya. Karena itu, laktosa bersifat pereduksi sedangkan sukrosa
 bersifat nonpereduksi.
Gambar 2.7. Susunan beberapa oligosakarida utama yang terdapat pada makanan
Sukrosa adalah oligosakarida yang mempunyai peran penting dalam pengolahan
makanan dan banyak terdapat pada tebu, bit, siwalan, dan kelapa kopyor. Sukrosa
atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara kornersial gula pasir
yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dan kedua macam báhan makanan tersebut
melalui proses penyulingan dan knistalisasi. Untuk industri-industri makanan
 biasa digunakan sukrosa dalam bentuk kristal halus atau kasar dan dalam jumlah
yang banyak dipergunakan dalam bentuk cairan sukrosa (sirup). Pada pembuatan
sirup, gula pasir (sukrosa) dilarutkan dalam air dan dipanaskan. Sebagian sukrosa
akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula invert. Inversi
sukrosa terjadi dalam suasana asam, dimana dalam suasana asam sukrosa bersifat
sangat labil dibandingkan oligosakarida yang lainnya sehingga gampang
terhidrolisis. Gula invert secara alami terdapat di dalam madu dan rasanya lebih
manis daripada sukrosa. Struktur sukrosa dan beberapa disakarida lainnya
disajikan pada gambar 2.8.
24
Sukrosa bersifat sangat mudah larut pada rentang suhu yang lebar (gambar 9). Hal
inilah yang menjadikan sukrosa sebagai bahan pemanis yang baik untuk sirup dan
makanan-makanan yang lain yang mengandung gula.
Gambar 2.8. Struktur beberapa disakarida penting
Gambar 2.9. Sifat kelarutan beberapa gula pada berbagai suhu.
 
25
 Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentuk pada setiap
 pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-tumbuhan bila benih atau bijian
 berkecambah dan di dalam usus manusia pada pencernaan pati. Dalam proses
 berkecambah, pati yang rerdapat dalam padi-padian pecah menjadi maltosa, untuk
kemudian diuraikan menjadi unit-unit glukosa tunggal sebagai makanan bagi
 benih yang sedang tumbuh. Produksi bir terjadi bila maltosa difermentasi menjadi
alkohol. Bila dicernakan atau dihidrolisis, maltosa pecah menjadi dua unit
glukosa.
 Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit giukosa
dan satu unit galaktosa. Kadar laktosa pada susu sapi adalah 6,8 gram per 100 ml,
sedangkan pada air susu ibu (ASI) 4,8 gram per 100 ml. Banyak orang, terutama
yang berkulit betwarna (termasuk orang Indonesia) tidak tahan terhadap susu sapi,
karena kekurangan enzim laktase yang dibentuk di dalam dinding usus dan
diperlukan untuk pemecahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa. Kekurangan
lactase ini menyebabkan ketidaktahanan tenhadap lakrosa. Lakrosa yang tidak
dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini
mempengaruhi jenis mikroorganisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala
kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap lakrosa lebih banyak
tenjadi pada orang tua. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis
(seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.
Trebalosa seperti juga .maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai
gula jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri aras trehalosa. Trehalosa
 juga terdapat dalam serangga.
glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat di dalam
 biji tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-
enzim pencernaan. Seperti halnya polisakarida nonpati, oligosakarida ini di dalam
usus besar mengalami fermentasi.
 Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit
 
26
hingga 50 unit, bergantung pada sumbernya. Fruktan terdapat di dalam serealia,
 bawang merah, bawang putih, dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara
 berarti, sebagian besar di dalam usus besar difermentasi.
3.  Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat di alam dan dapat pula dibuat secara sintetis. Ada ernpat
 jenis gula alkohol yaim sorbitol, manitol, dulsirol, dan inositol.
Sorbitol   terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dan
glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam
glukosa menjadi alkohol (CH2OH) Struktur kimianya dapat dilihat pada
Gambar 2.10. Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khusus
 pasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkat kemanisan
sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat
dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. Pengaruhnya terhadap kadar gula darah
lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dan lima puluh gram sehari dapat
menyebabkan diare pada pasien diabetes. Sorbitol tidak mudah dimetabolisme
oleh bakteri dalam mulut sehingga tidak mudah menimbulkan karies gigi. Oleh
karena itu, sorbitol banyak digunakan dalam pembuatan permen karet.
 Manitol  dan dulsitol  adalah alkohol yang dibuat dan monosakarida manosa dan
galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel.
Secara komersial manitol diekstraksi dan sejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol
mi banyak digunakan dalam industri pangan.
 Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdapat
dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. Bentuk esternya
 
D.  Karbohidrat Kompleks
(1) polisakarida yang terdiri atas lebih dan dua ikatan monosakanida.
(2) serat yang dinamakan juga polisakanida nonpati.
1. Polisakarida
Karbohidrat kompleks mi dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana
yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Gula sederhana
mi terutama adalah glukosa. Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi
adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakanida nonpati.
a.  Pati
karbohidrat utama yang dikonsumsi manusia di seluruh dunia. Pati terutama
terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian. Beras, jagung, dan
gandum mengandung 70 —   80% pati; kacang-kacang kening, seperti kacang
kedelai, kacang merah dan kacang hijau 30 — 60%, sedangkan ubi, talas, kentang,
dan singkong 20 — 30%.
Secara kimia pati merupakan homopolimer dari glukosa dengan ikatan α-
glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya tergantung dari panjang
 
28
macam fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut
sebagai amilosa merupakan fraksi linear dengan ikatan α(1,4)-D-glukosa.
Sedangkan amilopektin merupakan fraksi tidak terlarut yang memiliki rantai
molekul yang bercabang dengan ikatan α(1,4)-D-glukosa (gambar 2.11).
Gambar 2. 11. Molekul pati (amilosa dan amilopektin).
Amilopektin memiliki susunan bercabang dengan 15 — 30 unit glukosa pada tiap
cabang. Rantai glukosa tersebut terikat satu sama lain melalui ikatan alfa yang
dapat dipecah dalam proses pencernaan.
Komposisi amilosa dan amiopektin berbeda dalam pati berbagai bahan makanan.
Amiopektin pada umumnya terdapat dalam jumlah lebih besar. Sebagian besar
 pati mengandung antara 15% dan 35% amilosa. Pada beras semakin kecil
kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amiopektinnya, semakin pulen
(lekat) nasi yang diperoleh. Berdasarkan kadar amilopektinnya beras dapat
dibedakan menjadi empat golongan yaitu: (1) beras dengan kadar amilosa tinggi
(25-33%); beras dengan kadar amilosa menengah (20-25%); (3) beras dengan
kadar amilosa rendah (9-20%); dan beras yang memiliki kadar amilosa yang
sangat rendah (<9%) contohnya beras ketan hampir tidak mengandung amilosa
(1 — 2%).
a)  Gelatinisasi
Secara fisik karakteristik granula pati berbeda antara tanaman yang satu dengan
yang lainnya. Gambar 2.12 menunjukkan beberapa bentuk granula pati yang dapat
terlihat dengan mikroskop. Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis
 pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati
ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut,
daya mengentalkan, dan rasa.
Gambar 2.12. Penampakan granula beberapa pati
Bila pati dimasukkan dalam air dingin, granula pati akan menyerap air dan
membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya
terbatas. Air yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30%.
Peningkatan volume granula pati yang terjadi dalam air pada suhu antara 55°C
sampai 65°C merupakan pembengkak yang sesungguhnya, dan setelah
 pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula. Granula pati
dapat dibuat membengkak luar biasa, tetapi bersifat tidak dapat kembali lagi pada
kondisi semula. Perubahan tersebut disebut gelatinasi. Suhu pada saat granula
 pati pecah disebut suhu gelatinisasi yang dapat dilakukan dengan penambahan
 
30
 puding, atau air yang ada dalam bahan makanan tersebut, misalnya air dalam
kentang yang dipanggang atau dibakar.
Bila suspensi pati dalam air dipanaskan, beberapa perubahan selama terjadinya
gelatinisasi dapat diamati. Mula-mula suspensi pati yang keruh seperti susu tiba-
tiba mulai menjadi jemih pada suhu tertentu, tergantung jenis pati yang
digunakan. Terjadinya translusi larutan pati tersebut biasanya diikuti
 pembengkakan granula. Bila energi kinetik molekul- molekul air menjadi lebih
kuat daripada daya tarik-menarik antar molekul pati di dalam granula, air dapat
masuk ke dalam butir-butir pati. Hal inilah yang menyebabkan bengkaknya
granula tersebut. Indeks refraksi butir-butir pati yang membengkak itu mendekati
indeks refraksi air dan hal inilah yang menyebabkan sifat translusen.
Karena jumlah gugus hidroksil dalam molekul pati sangat besar, maka
kemampuan menyerap air sangat besar. Terjadinya peningkatan viskositas
disebabkan air yang dulunya berada di luar granula dan bebas bergerak sebelum
suspensi dipanaskan, kini sudah berada dalam butir-butir pati dan tidak dapat
 bergerak dengan bebas lagi.
tersebut tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifatnya sebelum gelatinasi. Bahan yang
telah kering tersebut masih mampu menyerap air kembali dalam jumlah yang
 besar. Sifat inilah yang digunakan agar   instant rice  dan instant pudding dapat
menyerap kembali dengan mudah, yaitu dengan menggunakan pati yang telah
mengalami gelatinisasi.
Suhu gelatinasi tergantung juga pada konsentrasi pati. Makin kental larutan, suhu
tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu kekentalan tidak bertambah,
 bahkan kadang-kadang turun. Konsentrasi terbaik untuk membuat larutan gel
adalah 20%; makin tinggi konsentrasi, gel yang terbentuk makin kurang kental
dan setelah beberapa waktu viskositas akan turun.
Suhu gelatinasi berbeda-beda bagi tiap jenis pati dan merupakan suatu kisaran.
Dengan viskosimeter suhu gelatinasi dapat ditentukan, misa1nya pada jagung 62-
 
Suhu ge1atinasi juga dapat ditentukan dengan  polarized microscope. Granula pati
mempunyai sifat merefleksikan cahaya terpolarisasi sehingga dibawah mikroskop
terlihat seperti Kristal hitam dan putih. Sifat ini disebut sifat birefrigent . Waktu
granula mulai pecah sifat ini akan menghilang. Kisaran suhu dimana 90% butir
 pati dalam air panas membengkak sedemikian rupa sehingga tidak dapat lagi
kembali ke bentuk semula disebut Birefrigent End Point Temperature (BEPT).
Selain konsentrasi, pembentukan gel ini dipengaruhi pula oleh pH larutan.
Pembentukan gel optimum pada pH 4-7. Bila pH terlalu tinggi, pembentukan gel
makin cepat tercapai tapi cepat turun lagi, sedangkan bila pH terlalu rendah
terbentuknya gel lambat dan bila pemanasan diteruskan, viskositas akan turun
lagi. Pada pH 4-7 kecepatan pembentukan gel lebih lambat daripada pH 10, tapi
 bila pemanasan diteruskan, viskositas tidak berubah.
Penambahan gula juga berpengaruh pada kekentalan gel yang terbentuk. Gula
akan menurunkan kekentalan, hal ini disebabkan gula akan mengikat air, sehingga
 pembengkakan butir-butir pati terjadi lebih lambat, akibatnya suhu gelatinasi lebih
tinggi. Adanya gula akan menyebabkan gel lebih tahan terhadap kerusakan
mekanik.
b). Retrogradasi dan Sineresis
Beberapa molekul pati, khususnya amilosa yang dapat terdispersi dalam air panas,
meningkatkan granula-granula yang membengkak dan masuk ke dalam cairan
yang ada di sekitarnya. Karena itu, pasta pati yang telah mengalami gelatinasi
terdiri dan granula-granula yang membengkak tersuspensi dalam air panas dan
molekul-molekul amilosa yang terdispersi dalam air. Molekul-molekul amilosa
tersebut akan terus terdispersi, asalkan pasta pati tersebut tetap dalam keadaan
 panas. Karena itu dalam kondisi panas, pasta masih memiliki kemampuan untuk
mengalir yang fleksibel dan tidak kaku.
Bila pasta tersebut kemudian mendingin, energi kinetik tidak lagi cukup tinggi
untuk melawan kecenderungan molekul-molekul amilosa untuk bersatu kembali.
Molekul-molekul amilosa berikatan kembali satu sama lain serta berikatan dengan
cabang amilopektin pada pinggir-pinggir luar granula. Dengan demikian mereka
 
menggabungkan butir pati yang membengkak itu menjadi semacam jaring-jaring
membentuk mikrokristal dan mengendap. Proses kristalisasi kembali pati yang
telah mengalami gelatinasi tersebut disebut retrogradasi . Sebagian besar pati
yang telah menjadi gel bila disimpan atau didinginkan untuk beberapa hari atau
minggu akan membentuk endapan kristal di dasar wadahnya.
Pada pati yang dipanaskan dan telah dingin kembali ini sebagian air masih berada
di bagian luar granula yang membengkak. Air ini mengadakan ikatan yang erat
dengan molekul-molekul pati pada pennukaan butir-butir pati yang membengkak;
demikian juga dengan amilosa yang mengakibatkan butir-butir pati yang
membengkak. Sebagian air pada pasta yang telah dimasak tersebut berada dalam
rongga-rongga jaringan yang terbentuk dan butir pati dan endapan amilosa. Bila
gel dipotong dengan pisau atau disimpan untuk beberapa hari, air tersebut dapat
keluar dan bahan. Keluarnya atau merembesnya cairan dan suatu gel dari pati
disebut sineresis (syneresis).
 peretrogradarian dapat dilihat pada gambar 2.13. berikut:
 
Gambar 2.13. Mekanisme prilaku pati pada proses penggembungan, pelarutan dan
 peretrogradarian
Proses pemasakan pati di samping menyebabkan pembentukan gel juga akan
melunakkan dan memecah sel, sehingga memudahkan pemecahan pati menjadi
komponen-komponen yang lebih sederhana. Dalam proses pemecahan semua
 bentuk pati dihidrolisis menjadi glukosa. Pada tahap pertengahan akan dihasilkan
dekstrin dan maltosa. Selain proses pemanasan tersebut, pemecahan pati dapat
dlakukan secara enzimatis. Enzim-enzim yang terdapat pada tanaman yang dapat
menhidrolisis pati adalah α -ami1ase, β-amilase, dan fosforilase.
Enzim β-amilase dapat memecah pati menjadi fraksi-fraksi yang lebih kecil,
misalnya pemecahan amilosa menjadi fraksi kecil yang disebut maltosa, suatu
disakarida dari glukosa. Bila β-amilase direaksikan terhadap pati biasa, hanya
diperoleh 60% sampai 70% dan hasil dari maltosa teoretis. Bagian pati yang tidak
terurai menjadi residu yang disebut  β -amilase limit dextrin. Hal ini disebabkan
karena ternyata β-amilase tidak mampu menghidrolisi amilopektin di luar batas
cabang-cabang tertentu.
Dibandingkan β-amilase, kemampuan menhidrolisis α-ami1ase lebih baik. Enzim
ini dapat menghidrolisis pati menjadi fraksi-fraksi molekul yang terdiri dari 6
sampai 7 unit glukosa.
Pati + PO4 3-  α-D-glukosa-1-fosfat
Proses tersebut disebut proses fosforilasi, dan biasanya tidak disebut proses
hidrolisis. Fosforilase dapat memecah aniilosa secara tuntas, tetapi bila
substratnya amilpektin, di samping glukosa terbentuk dekstrin yang disebut
“dekstrin tahan fosforilase” yang molekulnya mengandung cabang dengan ikatan
α-1,6.
fosforilase
Dektrin merupakan produk antara pada pencernaan pati atau dibentuk melalui
hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam
makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan
campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dan
sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga
tidak mudah menimbulkan diare. Pati yang dipanaskan secara kening (dibakar)
seperti halnya pada proses membakar roti akan menghasilkan dekstrin. Molekul
sakarida bila bertambah kecil, akan meningkatkan daya larut dan kemanisannya,
oleh karena itu dekstrin lebih manis daripada pati dengan daya larut lebih tiaggi
dan lebih mudah dicernakan. Dekstrin maltosa, suatu produk hasil hidrolisis
 parsial pati, digunakan sebagai makanan bayi karena tidak mudah mengalami
fermentasi dan mudah dicernakan.
d). Reaksi dengan lodin
Pati yang berikatan dengan iodin (I2) akan menghasilkan warna biru. Sifat ini
dapat digunakan untuk menganalisis adanya pati. Hal ml disebabkan oleh struktur
molekul pati yang berbentuk spiral, sehingga akan mengikat molekul iodin dan
terbentuklah warna biru. Bila pati dipanaskan, spiral merenggang, molekul-
molekul iodin terlepas sehingga warna biru hilang. Dari percobaan- percobaan
didapat bahwa pati akan merefleksikan warna biru bila berupa polimer glukosa
yang lebih besar dari dua puluh, misalnya molekul-molekul amilosa. Bila
 polimernya kurang dan dua puluh seperti amilopektin, maka akan dapat dihasilkan
warna merah. Sedang dekstrin dengan polimer 6, 7, dan 8 membentuk warna
coklat. Polimer yang lebih kecil dari lima tidak memberikan warna dengan lodin.
b.  Glikogen
Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan
karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalarn
hati dan otot. Glikogen terdiri atas unit-unit glukosa dalam bentuk rantai lebih
 bercabang daripada amilopektin (gambar 2.13). Struktur yang lebih bercabang ini
membuat glikogen lebih mudah dipecah. Tubuh mempunyai kapasitas terbatas
 
35
dan glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot
hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan
glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan
semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya
dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam janingan
lemak. Glikogen tidak merupakan sumber karbohidrat yang penting dalam bahan
makanan, karena hanya terdapat di dalam makanan berasal dan hewani dalam
 jumlah terbatas.
mencegah berbagai penyakit. Serat makanan makanan merupakan polisakarida
yang menyususn dinding sel. Ada dua golongan serat, yaitu yang tidak dapat larut
dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa,
hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase,
glukan, dan algal. Selulosa, hemiselulosa, dan lignin merupakan kerangka
struktural semua tumbuh-tumbuhan.
Selulosa merupakan bagian utama dinding sel tumbuh-tumbuhan yang terdiri atas
 polimer linier panjang hingga 10.000 unit glukosa terikat dalam bentuk ikatan
 beta (1→4). Polimer karbohidrat dalam bentuk ikatan beta tidak dapat dicernakan
oleh enzim pencernaan manusia. Selulosa merupakan struktur kristal yang sangat
stabil. Selulosa yang berasal dan makanan nabati akan meliwati saluran cerna
secara utuh. Selulosa melunakkan dan memberi bentuk pada feses karena mampu
menyerap air, sehingga membantu gerakan peristaltik usus, dengan demikian
membantu defekasi dan mencegah konstipasi.
Seperti juga amilosa, selulosa adalah polimer berantai lurus α(1,4)-D-glukosa.
Bedanya dengan amilosa adalah pada jenis ikatan glikosidanya. Selulosa bila
dihidrolisis oleh enzim selobiase, yang cara kerjanya serupa dengan β-amilase,
akan terhidrolisis dan menghasilkan dua molekul glukosa dan ujung rantai,
sehingga dihasilkan selobiosa (β-(1,4)-G-G)
Pada penggilingan padi, dihasilkan hampir 50% sekam yang banyak mengandung
selulosa, lignin, dan mineral Na dan K yang mempunyai daya saponifikasi.
Selulosa dalam sekam padi dapat dipergunakan untuk makanan ternak, tetapi
kandungan ligninnya harus dihilangkan terlebih dahulu, biasanya dengan
menggunakan KOH. Di beberapa negara misalnya Taiwan, telah diusahakan
untuk melarutkan lignin dengan NH4OH sebagai pengganti KOH. Penambahan
 NH4OH ini mempunyai keuntungan berupa penambahan sumber N dalam
makanan ternak. Di samping itu NH4OH harganya jauh lebih murah dibandingkan
dengan KOH.
dipakai dalam industri makanan untuk mendapatkan tekstur yang baik. Misalnya
 pada pembuatan es krim, pemakaian CMC akan memperbaiki tekstur dan kristal
laktosa yang terbentuk akan lebih halus. CMC juga sering dipakai dalam bahan
makanan untuk mencegah terjadinya retrogradasi. CMC yang banyak dipakai
 pada industri makanan adalah garam Na-carboxymethyl cellulose disingkat CMC
 
 Na kloroasetat.
R  — ONa +ClCH2COONa - R  — CH2COONa + NaCl
Karena CMC mempunyai gugus karboksil, maka viskositas larutan CMC
dipengaruhi oleh pH larutan; pH optimumnya adalah 5, dan bila pH terlalu rendah
(<3), CMC akan mengendap.
 pisahkan, mula-mula lignin akan terpisah dan senyawa yang tinggal adalah
hemiselulosa. Lebih lanjut lagi ternyata hemiselulosa terdiri dan selulosa dan
senyawa lain yang larut dalam alkali. Dari hasil hidrolisis hemiselulosa,
diperkirakan unit monomer yang membentukknya tidak sejenis (heteromer). Unit
 pembentuk hemiselulosa terutama adalah D-xilosa, pentosa, heksosa lain dan
asam uronat yang membentuk rantai bercabang.
Beda hemiselulosa dengan selulosa yaitu: hemiselulosa mempunyai derajat
 polimenisasi rendah dan mudali larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam,
sedang selulosa adalah sebaliknya. Hemiselulosa tidak merupakan serat-serat yang
 panjang seperti selulosa, juga suhu bakarnya tidak setinggi selulosa. Hasil
hidrolisis selulosa akan menghasilkan D-glukosa, sedangkan hemiselulosa
terutama akan menghasilkan D-xilosa dan monosakarida lainnya.
c.  Lignin
Lignin terdiri atas polimer karbohidrat yang relatif pendek yaitu antara 50 —  2000
unit. Lignin memberi kekuatan pada struktur tumbuh-tumbuhan, oleh karena itu
merupakan bagian keras dan tumbuh-tumbuhan sehingga jarang dimakan. Lignin
terdapat di dalam tangkai sayuran, bagian inti di dalam wortel dan biji jambu biji.
Lignin sesungguhnya bukan karbohidrat dan seharusnya. tidak dimasukkan dalam
serat makanan.
d.  Pektin
Pektin secara umum terdapat di dalam dinding sel primer tanaman, khususnya di
sela-sela antara selulosa dan hemiselulosa. Ikatan-ikatan ini larut atau
mengembang di dalam air sehingga membentuk gel. Oleh karena itu, di dalam
industri pangan digunakan sebagai bahan pengental, emulsifier, dan stabilizer.
Senyawa-senyawa pektin juga berfungsi sebagai bahan perekat antara dinding sel
yang satu dengan yang lain. Bagian antara dua dinding sel yang berdekatan
tersebut disebut lamela tengah (middle lamella).
Pektin terdapat di dalam sayur dan buah, terutama jenis sitrus, apel, jambu biji,
anggur, dan wortel. Buah-buahan yang mempunyai kandungan pektin tinggi baik
untuk dibuat jam atau jeli. Secara komersial pektin diekstraksi dan apel dan kulit
sitrus.
dihubungkan dengan ikatan β-(1,4)-glukosida; asam galakturonat merupakan
turunan dari galaktosa.
kelompok senyawa yaitu asam pektat, asam pektinat (pektin), dan protopektin.
Pada asam pektat, gugus karboksil asam galakturonat dalam ikatan polimemya
tidak teresterkan. Asam pektat dapat membentuk garam seperti halnya asam-asam
lain. Asam pektat terdapat dalam jaringan tanaman sebagai kalsium atau
magnesium pektat.
e.  Gum
Gum adalah polisakarida larut air terdiri atas 10.000 — 30.000 unit yang terutama
terdiri atas glukosa, galaktosa, manosa, arabinosa, ramnosa, dan asam uronat.
Gum arabic adalah sari pohon akasia. Gum diekstraksi secara komersial dan
digunakan dalam industri pangan sebagai pengental, emusifter, dan stabilizer.
Mukilase merupakan struktur kompleks yang mempunyai ciri khas, yaitu
memiliki komponen asam D-galakturonat. Mukilase terdapat di dalam biji-bijian
dan akar yang fungsinya diduga mencegah pengeringan. Beta-glukan terutama
terdiri atas polimer glukosa bercabang yang terikat dalam bentuk Beta (1 — 3) dan
Beta (1 — 9). Beta-glukan terdapat dalam serealia, terutama di dalam oat dan
 barley, dan diduga berperan dalam menurunkan kadar kolesterol darah.
Polisakarida algal yang diambil dan algae dan rumput laut merupakan polimer
asam-asam manuronat dan guluronat. Produk alga luas digunakan di Indonesia
sebagai agar-agar, karaginan dan banyak digunakan sebagai bahan pengental dan
stabilizer.
 Agar   merupakan kárbohidrat terdiri dan galaktosa yang dihubungkan satu dengan
lainnya melalui ikatan β(1 - 4), inembentuk Agarose dan Agaropektin dengan
 proporsi yang berbéda-beda. Agaropektin mernpunyai struktur seperti agarose
 
40
merupakan campuran dari (1-3) dengan (1 - 4) galaktosa dan (3 - 6)
anhidrogalaktosa, serta sebagian kecil asam sulfat dan asam D-glukouronat.
Agaropektin dapat dipisahkan dan agarose dengan cara pengendapan agarqpektin
dengar menggunakàn senyawa garam Quarternary cimonium atau propilen-glycot.
Agarose merupakan komponen agar-agar yang bertanggung jawab atas daya
gelasi agar-agar. Di samping itu, viskositas dan daya gelasi agar-agar tergantung
 pada cara produksi dan jenis ganggang yang digunakan, serta kandungan sulfat
yang terdapat pada agar-agar tersebut. Kenaikan kandu.ngan sulfat akan
mereduksi kapasitas gelasi agar-agar.
 Karaginan merupakan getah rumput laut yang diekstraksi dengan air atau larutan
alkali dan spesies tertentu dan kelas  Rhodophyceae (alga merah). Karaginan
rnerupakan senyawa hidrokoloid yang terdiri dan ester kalium, natrium,
magnesium dan kalsium sulfat, dengan galaktosa dan 3,6 anhydrogalakto
copolymer. Sebagai stabilisator (pengatur kesembangan), thickener atau
 pengental, gelling agent (pembentuk gel), pengemulsi, lain-lain, karaginan sangat
 penting peranannya. Sifat ini banyak dimanfaatkan oleh industri makanan, obat-
obatan, kosmetik, tekstil, cat, pasta gigi dan industri lainnya.
E. Reaksi-reaksi karbohidrat 
1.  Kemanisan
Pada umumnya manusia baik bayi, anak, maupun orang dewasa menyukai rasa
manis gula; demikian juga halnya beberapa serangga dan hewan lain.
Beberapa monosakarida dan oligosakarida mempunyai rasa manis sehingga sering
kali digunakan sebagai bahan pemanis. Yang sering digunakan adalah sukrosa
(kristal), glukosa (dalam sirup jagung), dan dekstrosa (kristal D-glukosa).
D-fruktosa dan maltosa jarang dijual dalam bentuk kristal, tetapi merupakan
 bahan pemanis makanan yang penting. D-fruktosa terdapat dalam gula invert, dan
sirup jagung mengandung 45% D-fruktosa atau maltosa. Sebagai standar
kemanisan dipergunakan rasa manis suknosa.
 
maka kemanisan D-galaktosa = 0,4  —  0,6; maltosa = 0,3 — 0,5; laktosa = 0,2 — 
0,3; dan rafinosa 0,15; sedang D-fruktosa sekitar 1,32 serta xilitol hampir sama
kemanisannya dengan sukrosa =0,96 — 1,18.
Kemanisan larutan D-fruktosa terhadap sukrosa akan menurun bila suhu
dinaikkan. Pada suhu 5°C, D-fruktosa kira-kira 1,4 kali lebih manis daripada
sukrosa. Tetapi pada suhu 40°C kira-kira sama, dan pada suhu 60°C kemanisan D-
sukrosa tinggal 0,8. Demikian balnya pada D-galaktosa, D-glukosa, dan L-
sorbosa. Sedang kemanisan maltosa tidak dipengaruhi oleh perubahan-perubahan.
suhu.
Proses pencoklatan atau browning sering terjadi pada buah-buahan seperti pisang,
 peach, pear, salak, pala, dan apel. Buah yang memar juga mengalami proses
 pencoklatan. Pada umumnya proses pencokiatan dapat dibagi menjadi dua jenis,
yaitu proses pencoklatan yang enzimatik dan yang nonenzimatik.
a.  Pencoklatan enzimatik
substrat senyawa fenolik. Ada banyak sekali senyawa fenolik yang dapat
 bertindak sebagai substrat dalam proses pencoklatan enzimatik pada buah-buahan
dan sayuran. Di samping katekin dan turunannya seperti tirosin, asam kafeat,
asam kiorogenat, serta leukoantosianin dapat menjadi substrat proses pencoklatan.
Senyawa fenolik dengan jenis ortodihidroksi atau trihidroksi yang saling
 berdekatan merupakan substrat yang baik untuk proses pencoklatan. Proses
 pencokiatan enzimatik memerlukan adanya enzim fenol oksidase dan oksigen
yang harus berhubungan dengan substrat tersebut.
Enzim-enzim yang dapat mengkatalisis oksidasi dalam proses pencoklatan dikenal
dengan berbagai nama, yaitu  fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase, atau 
 polifenolase; maing-masing bekerja secara spesifik untuk substrat tertentu.
 
kuinol menjadi kuinon seperti terlihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2. 15. Struktur kuinon
Reaksi pencoklatan yang nonezimatik belum diketahui atau dimengerti penuh.
Tetapi pada umumnya ada tiga macam reaksi pencokiatan nonenzimatik yaitu
karamelisasi, reaksi Maillard, dan pencokiatan akibat vitamin C.
b. Karamelisasi
demikian juga titik didihnya. Keadaan ini akan terus berlangsung sehingga seluruh
air menguap semua. Bila keadaan tersebut telah tercapai dan penanasan
diteruskan, makacairan yang ada bukan lagi terdini dan air tetapi cairan sukrosa
yang lebur. Titik lebur sukrosa adalah 160°C,
Bila gula yang telah mencair tersebut dipanaskan terus sehingga suhunya
melampaui titik leburnya, misalnya pada suhu 170°C, maka mulailah terjadi
karamelisasi sukrosa. Gula karamel senirig dipergunakan sebagai bahan pemberi
cita rasa makanan. Reaksi yang terjadi bila gula mulai hancur atau terpecah-pecah
tidak diketahui pasti, tetapi paling sedikit melalui tahap-tahap seperti berikut:
Mula-mula setiap molekul sukrosa dipecah menjadi sebuah molekul glukosa dan
sebuah molekul fruktosan (fruktosa yang kekurangan asam molekul air). Suhu
yang tinggi mampu mengeluarkan sebuah molekul air dan setiap molekul gula
sehingga terjadilah glukosan, suatu molekul yang analog dengan fruktosan. Proses
 pemecahan dan dehidrasi diikuti dengan polimenisasi, dan beberapa jenis asam
timbul dalam campuran tersebut.
43
Bila soda ditambahkan ke dalam gula yan telah terkaramelisasi, maka adanya
 panas dan asam akan mengeluarkan gelembung-gelembung CO2 yang
mengembangkan cairan karamel. Bila didinginkan akan membentuk benda yang
kropos dan rapuh. Bila soda ditambahkan ke dalam gula yang telah
terkaramelisasi, maka adanya panas dan asam akan mengeluarkan gelembung-
gelembung CO2 yang mengembangkan cairan karamel. Bila didinginkan akan
membentuk benda yang kropos dan rapuh.
c. Reaksi Mailard
 pertanda penurunan mutu. Warna coklat pada pembuatan sate atau pemanggangan
daging, adalah warna yang dikehendaki, demikian juga halnya pada penggorengan
ubi jalar dan singkong serta pencokiatan yang indah dan berbagai roti. Gugus
amina primer biasanya terdapat pada bahan awal sebagai asam amino.
Reaksi Maillard berlangsung melalui tahap-tahap sebagai berikut:
1)  Suatu aldosa bereaksi bolak-balik dengan asam amino atau dengan suatu
gugus amino dan protein sehingga menghasilkan basa Schiff.
2)  
ketosa.Dehidrasi dan hasil reaksi Amadori membentuk turunan-turunan
furfuraldehida, misalnya dan heksosa diperoleh hidroksimetil furfural.
3)  
yang diikuti penguraian menghasilkan reduktor-reduktor dan a-dikarboksil
seperu metilglioksal, asetol, dan. diasetil.
4)  Aldehida-aldehida aktif dan 3 dan 4 terpolimerisasi tanpa mengikutsertakan
gugus amino (hal ini disebut kondensasi aldol) atau dengan gugusan amino
membentuk senyawa berwarna coklat yang disebut melanoidin.
 
3.  Pencoklatan akibat Vitamin C
Vitamin C (asam askorbat) merupakan suatu senyawa reduktor dan juga dapat
 bertindak sebagai precursor untuk pembentukan warna cokiat nonenzimatik.
Asam-asam askorbat berada dalam keseimbangan dengan asam dehidroaskorbat.
Dalam suasana asam, cincin lakton asam dehidroaskorbat terurai secara
irreversible dengan membentuk suatu senyawa diketogulonat; dan kemudian
 berlangsunglah reaksi Maillard dan proses pencoklatan.
Soal-soal latihan :
5. Jelaskan proses pencoklatan akibat vitamin C