KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan komponen utama dalam bahan pangan yang yang memiliki sifat fungsional yang penting dalam proses pengolahan pangan. Karbohidrat dapat dibedakan menjadi karbohidrat yang dapat dicerna (digestable carbohydrate) dan karbohidrat yang tidak dapat dicerna (nondigestable carbohydrate). Karbohidrat yang dapat dicerna adalah karbohidrat yang dapat dihidrolisis oleh enzim α-amilase menjadi monosakarida di dalam sistem pencernaan manusia yang akan diserap oleh tubuh dan menyediakan energi untuk proses metabolisme. Salah satu karbohidrat yang dapat dicerna adalah pati (polisakarida). Sementara itu, karbohidrat yang tidak dapat dicerna adalah karbohidrat yang tidak dipecah oleh enzim α-amilase yang terdapat di dalam tubuh manusia. Serat pangan (dietary fiber) dan pati resisten (resistant starch) merupakan contoh dari karbohidrat yang tidak dapat dicerna (Groper Saren S., 2000).

Pati merupakan zat makanan yang sangat penting bagi tubuh. Pati merupakan sumber utama karbohidrat dalam pangan. Pati adalah bentuk penting polisakarida yang tersimpan dalam jaringan tanaman, berupa granula dalam kloroplas daun serta dalam amiloplas pada biji dan umbi (Sajilata et al., 2006). Pati adalah homopolimer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-glikosidik. Molekul pati berbentuk semikristalin yang tersusun dari unit kristal dan unit amorphous. Unit kristalin pati lebih tahan terhadap perlakuan asam kuat dan enzim, sedangkan unit amorphous-nya bersifat kurang stabil terhadap asam kuat dan enzim. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarutnya merupakan amilosa, sedangkan fraksi tidak terlarutnya merupakan amilopektin (Winarno, 1992).

Semua jenis karbohidrat, termasuk pati, mulai mengalami reaksi kimiawi sejak ada di dalam mulut, yaitu oleh enzim α-amilase (ptialin) dalam saliva. Dalam hal ini, karbohidrat berantai panjang, termasuk pati, mengalami proses pencernaan sebagian. Setelah melewati lambung, karbohidrat ini akan dicerna lebih lanjut dalam duodenum oleh enzim amilase yang dihasilkan oleh pankreas menjadi rantai yang lebih pendek. Pencernaan karbohidrat diakhiri oleh enzim-enzim disakaridase yang dihasilkan oleh mukosa usus halus menjadi monosakarida yang dapat diserap ke dalam aliran darah (Groper Saren S., 2000).

Daya cerna pati adalah tingkat kemudahan suatu jenis pati untuk dapat dihidrolisis oleh enzim pemecah pati menjadi unit-unit yang lebih sederhana. Daya cerna pati dihitung sebagai persentase relatif terhadap pati larut (soluble starch). Pati larut diasumsikan dapat dicerna dengan sempurna dalam saluran pencernaan.

Serat pangan adalah bagian dari komponen bahan pangan nabati yang tidak dapat dicerna oleh saluran pencernaan manusia. Serat pangan merupakan bahan tumbuhan yang tidak diuraikan oleh sekresi endogen saluran pencernaan manusia. Hal ini berarti bahwa ikatan glikosidik senyawa ini tahan terhadap pencernaan. Padi-padian merupakan sumber serat pangan yang baik. Serat pangan terdiri atas serat pangan tidak larut atau insoluble dietary fiber (IDF) dan serat pangan larut atau soluble dietary fiber (SDF).

Serat pangan tidak dapat diserap oleh dinding usus halus dan tidak dapat masuk ke dalam sirkulasi darah. Di dalam tubuh manusia, serat akan dilewatkan menuju usus besar (kolon) dengan gerakan peristaltik usus. Serat pangan yang tersisa di dalam kolon tidak membahayakan organ usus, tetapi justru kehadirannya berpengaruh positif terhadap proses-proses di dalam saluran pencernaan dan metabolisme zat gizi, asalkan jumlahnya tidak berlebihan.

Serat pangan dianggap penting karena perannya dimulai dari pengeluaran saliva di mulut, penelanan, pengosongan dan pengeluaran asam lambung, serta pencernaan di usus halus sampai usus besar. Kandungan serat yang tinggi pada makanan yang dikonsumsi membutuhkan pengunyahan yang lebih lama di dalam mulut. Lamanya pengunyahan berpengaruh terhadap pengeluaran saliva yang dapat menetralkan asam sehingga menghambat kerusakan gigi. Di dalam lambung, serat memiliki kemampuan mengikat air dan membentuk gel. Ketika melewati lambung, serat larut air dan komponen kental serat menunda pengosongan isi lambung. Gel yang terbentuk memiliki volume besar, namun kandungan energinya rendah sehingga menurunkan konsumsi energi. Di dalam usus halus, serat mampu melapisi usus halus untuk menyerap glukosa dan mengikat asam empedu sehingga memperlambat penyerapan lemak dan kolesterol. Di dalam usus besar, serat tidak larut dapat membentuk volume dan berat feses yang akan mengurangi konstipasi dan mempercepat waktu transit makanan, sedangkan serat larut segera didegradasi oleh bakteri usus sehingga tidak mempengaruhi bobot feses dan tidak menimbulkan efek laksatif.

Serat pangan (dietary fiber) merupakan komponen utama penyusun tanaman yang tidak dapat dihidrolisis oleh enzim pencernaan, termasuk di dalamnya adalah komponen dinding sel tanaman (selulosa, hemiselulosa, pektin, dan lignin) serta polisakarida intraseluler (gum dan mucilage). Serat pangan merupakan campuran kompleks dari polisakarida yang berasal dari jaringan tanaman. Pati dan serat pangan terdapat dalam hampir semua jenis polisakarida yang berasal dari tanaman. Pati umumnya terdapat dalam konsentrasi lebih tinggi dibandingkan dengan serat pangan (80 : 1) (Setiawan, 2006). Secara umum, komponen serat pangan berdasarkan fungsinya, dapat dibedakan menjadi:

1.       Polisakarida struktural

Penyusun dinding sel tanaman, termasuk selulosa dan polisakarida nonselulosa.

2.       Nonpolisakarida struktural

Komponen penyusun dinding sel tanaman (selain polisakarida) yang sebagian besar merupakan lignin.

3.       Polisakarida nonstruktural

Komponen polisakarida yang bukan merupakan dinding sel, melainkan berupa hasil sekresi sel (gum dan mucilage).

Serat pangan berfungsi sebagai pangan fungsional yang berpotensi hipokolesterolemik hipoglikemik (mengurangi absorbsi glukosa), sebagai prebiotik, mencegah kanker kolon, dan dapat difermentasi oleh bakteri menghasilkan SCFA (short chain fatty acid) yang dapat membantu penyerapan mineral, terutama kalsium.

1.      Serat-serat yang terfermentasi

Produk utama metabolisme fermentasi serat (termasuk beberapa gel yang melewati serum dan didegradasi oleh bakteri) adalah laktat dan asam lemak rantai pendek (SCFA), yang dahulunya dikenal dengan asam lemak volatil (VFA) karena sifatnya yang mudah menguap dalam larutan acidic yang mengandung air. Banyak serat yang berbeda termasuk pektin, gum, gandum, terigu, dan psyllium serta sebagian besar mucillages dan nonpolisakarida didegradasi menjadi asam lemak rantai pendek. Acetic, butiric, dan asam propionik termasuk dalam asam lemak rantai pendek. Sebagai tambahan, selain jenis asam tersebut, produk lainnya dari hasil fermentasi serat adalah hidrogen, karbondioksida, dan gas-gas methan yang akan dikeluarkan sebagai fetus, maupun produk buangan dari paru-paru. Serat yang berbeda akan difermentasi menjadi asam lemak rantai pendek dalam jumlah yang berbeda oleh bekteri yang berbeda pula. Sebagai contoh proses pencernaan pectin pada usus tikus mengakibatkan konsentrasi propionate yang lebih tinggi dibanding wheat bran yang menghasilkan konsentrasi butirat yang lebih tinggi. Sebagai contoh dari bakteri yang mencerna pectin, adalah sebagai berikut (Groper Saren S., 2000)  :

a.    Bakteroides yang menghasilkan asetat, propionate, dan sukkionat.

b.   Eubakteria yang menghasilkan asetat, butirat, dan laktat.

c.    Bifidobakteria yang menghasilkan asetat dan laktat.

Beberapa pengaruh umum asam lemak rantai pendek yang diturunkan dari fermentasi serat oleh mikroba usus termasuk :

a.    Meningkatnya penyerapan air dan sodium di usus. Asam lemak rantai pendek yang dihasilkan dari fermentasi akan diserap dengan cepat, dan ikut mempengaruhi penyerapan air dan sodium di usus.   

b.   Perkembangbiakan sel mucosal. Substrat yang diturunkan dari degradasi serat makanan di usus akan merangsang perkembangbiakkan sel mucosal pada saluran pencernaan.

c.    Ketetapan energi. Asam lemak rantai pendek menyediakan sel-sel tubuh dengan substrat untuk memproduksi energi. Asam butiric menyediakan sumber energi bagi koloni sel-sel epitel. Fermentasi karbohidrat oleh koloni bakteri anaerobik membuat tersedianya sejumlah energi yang terkandung dalam makanan yang tidak tercerna yang mencapai serum. Jumlah yang tepat dari energi yang dihasilkan sebagian besar tergantung dari jenis serat makanan yang dicerna.  

d.   Acidifikasi lingkungan luminal. Produksi asam lemak rantai pendek di usus yang merupakan hasil dari fermentasi karbohidrat oleh bakteri mengakibatkan menurunnya pH lingkungan luminal usus. Semakin asam pH, semakin kurang asam empedu bebas.

2.      Serat-serat yang tidak dapat difermentasi.

Komponen-komponen yang tidak dapat difermentasi adalah selulosa dan ligin. Adapun yang sangat pelan proses fermentasinya adalah hemiselulosa yang sangat membantu proses perkembangbiakkan mikroba di usus. Perkembangbiakkan mikroba sangat penting dalam :

a.       Detoksifikasi, didasarkan pada teori yang menyatakan bahwa peningkatan sel-sel mikroba akan meningkatkan pembuangan zat-zat beracun.

b.      Menambah volume feses. Perkembangbiakkan mikrobakteri dapat menambah volume feses. Secara umum feses akan meningkat bila perkembangan bakteri meningkat. Pada umumnya feses meningkat saat fermentasi serat berkurang. Wheat bran adalah satu-satunya serat yang efektif mencuci lambung, sebab wheat bran dapat menyerap air 3 kali dari beratnya, sehingga dapat menghasilkan volume feses yang lebih besar.

Respon saluran pencernaan  terhadap wheat bran, dapat (Groper, 2000)

a)   Meningkatnya voleme feses

b)   Frekuensi pembuangan kotoran yang lebih banyak

c)   Mengurangi waktu transit makanan ke usus

d)  Mengurangi tekanan intraluminal