KARBOHIDRAT DAN PROTEIN

Oleh:

Nama : Lendy Marta Fitra

Nrp : 123020078

Kelas : B

JURUSAN TEKNOLOGI PANGANFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS PASUNDANBANDUNG

2014

BIOKIMIA - KARBOHIDRAT

A. PENDAHULUANKarbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena

merupakan sumber energi utama bagi manusia dan hewan yang harganyarelatif murah. Semua karbohidrat berasal dari tumbuh-tumbuhan. Melaluifotosintesis, klorofil tanaman dengan bantuan sinar matahari mampumembentuk karbohidrat dari karbondioksida (CO2) berasal dari udara dan air(H2O) dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah klarbohidrat sederhanaglukosa. Di samping itu dihasilkan oksigen (O2) yang lepas di udara.

Sinar matahari

klorofil

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2karbohidrat

Produk yang dihasilkan terutama dalam bentuk gula sederhana yangmudah larut dalam air dan mudah diangkut ke seluruh sel-sel guna penyediaanenergi. Sebagian dari gula sederhana inmi kemudian mengalami polimerisasidan membentuk polisakarida. Ada dua jenis polisakarida tumbuh-tumbuhan,yaitu pati dan nonpati. Pati adalah bentuk simpanan karbohidrat berupapolimer glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik (ikatan antaragugus hidroksil atom C nomor 1 pada molekul glukosa dengan gugushiodroksil atom nomor 4 pada molekul glukosa lain dengan melepas 1 molair). Polisakarida nonpati membentuk struktur dinding sel yang tidak larutdalam air. Struktur polisakarida nonpati mirip pati, tapi tidak mengandungikatan glikosidik. Serelia, seperti beras, gandum, dan jagung serta umbi-umbian merupakan sumber pati utama di dunia. Polisakarida nonpatimerupakan komponen utama serat makanan.

Di negara-negara sedang berkembang kurang lebih 80% energimakanan berasal dari karbohidrat. Di negara-negara maju seperti AmerikaSerikat dan Eropa Barat, angka ini lebih rendah, yaitu rata-rata 50%. Nilai

B. JENIS-JENIS KARBOHIDRAT1. Karbohidrat Sederhana

Karbohidrat sederhana terdiri dari:1.1.Monosakarida

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karenaterdiri atas 6-rantai atau cincin karbon. Atom-atom hidrogen danoksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagaigugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmugizi, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macammonosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannyahanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigendi sekitar atom-atom karbon. Perbedaan dalam susunan atom inilahyang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dansifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida yang terdapat dialam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro (D). gugushidroksil ada karbon nomor 2 terletak di sebelah kanan. Strukturkimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Jenisheksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi adalah manosa.Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa,seperti ribosa dan arabinosa

Struktur terbukaO H O O O

CH HCOH CH CH COH

HCOH C==O HCOH HOCH HCOH

HOCH HOCH HOCH HCOH HCOH

HCOH HCOH HOCH HCOH HCOH

HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH

HCOH HCOH HCOH HCOH HCOH

H H H H H

D-Glukosa D-Fruktosa D-Galaktosa D-Manosa D-Ribosa

Struktur CincinCH2OH

OHOH H

OH OH

H OH

D-Glukosa

CH2OHO OH

OHCH2OH

OH

D-Fruktosa

CH2OH

HO O

OHOH

OH

D-Galaktosa

CH2OH

OHOH OH

HO OH

D-Manosa

CH2OHO OH

OH OH

D-Ribosa

2. Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luasdi alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirupjagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu.Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi.

Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa,dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme,glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuhdan di dalam sel merupakan sumber energi.

3. Fruktosa, dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gulapaling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama denganglukosa, C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalamfruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehinggamenimbulkan rasa manis.

4. Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa danfruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaanlaktosa.

5. Manosa, jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, sepertidi Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuatroti.

6. Pentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami.Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumberenergi.

1.2.DisakaridaAda empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa,

maltosa, laktosa, dan trehaltosa.Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gizi, oleh karena

itu akan dibahas secara terbatas. Disakarida terdiri atas dua unitmonosakarida yang terikat satu sama lain melalui reaksi kondensasi.kedua monosakarida saling mengikat berupa ikatan glikosidik melaluisatu atom oksigen (O). ikatan glikosidik ini biasanya terjadi antara atomC nomor 1 dengan atom C nomor 4 dan membentuk ikatan alfa, denganmelepaskan satu molekul air. hanya karbohidrat yang unitmonosakaridanya terikat dalam bentuk alfa yang dapat dicernakan.Disakarida dapat dipecah kembali mejadi dua molekul monosakarida

melalui reaksi hidrolisis. Glukosa terdapat pada ke empat jenisdisakarida; monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa.

CH2OH CH2OH

O O

OH O OHHO OH

OH OH

Maltosa

CH2OHCH2OH

O O CH2OHH

OH HOHO O CH2OH

OH OH

Sukrosa

CH2OH CH2OH

O OO

OH OHOH OH

OH OH

Laktosa

Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit.Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuatdari keuda macam bahan makanan tersebut melalui prosespenyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan diIndonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui prosespenyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah,sayuran, dan madu.

Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. Maltosa terbentukpada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada tumbuh-

tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam ususmanusia pada pencernaan pati.

Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satuunit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase inimenyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidakdicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluranpencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yangtumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dandiare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi padaorang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis(seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakaridalain.

Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dandikenal sebagai gila jamur. Sebanyak 15% bagian kering jamurterdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga.

1.3.Gula Alkohol

Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuatsecara sintesis. Ada empat jenis gula alkohol yaitu sorbitol, manitol,dulsitol, dan inositol. Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial

dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugusaldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol (CH2OH). Strukturkimianya dapat dilihat di bawah.Sorbitol banyak digunakan dalam minuman dan makanan khususpasien diabetes, seperti minuman ringan, selai dan kue-kue. Tingkatkemanisan 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 dari lima puluh gram sehari dapat menyebabkandiare pada pasien diabetes.

H H

HCOH HCOH

HCOH HOCH

HOCH HOCH

HCOH HCOH

HCOH HCOH

HCOH HCOH

H H

Sorbitol Manitol

Manitol dan Dulsitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakaridamanosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus,ubi jalar, dan wortel. Secara komersialo manitol diekstraksi darisejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol ini banyak digunakandalam industri pangan.

Inositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositolterdfapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekamserealia.

1.4.OligosakaridaOligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh

monosakarida. Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah oligosakarida yang terdiri

atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenisoligosakarida ini terdapat du dalam biji tumbuh-tumbuhan dankacang-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzimperncernaan.

Fruktan adalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atasbeberapa unit fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa.Fruktan terdapat di dalam serealia, bawang merah, bawang putih,dan asparagus. Fruktan tidak dicernakan secara berarti. Sebagianebsar di dalam usus besar difermentasi.

B. Karbohidrat Kompleks2.2.Polisakarida

Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gulasederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus ataubercabang. Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah pati,dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati. Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan

merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruhdunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, danumbi-umbian.Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbedasatu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiranpati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalamhal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakanrantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkanamilopektin adfalah polimer yang susunannya bercabang-cabangdengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang.

amilosa amilopektin

Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati ataudibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumberutama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairanglukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa,glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa danglukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehinggatidak mudah menimbulkan diare.

Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuksimpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yangterutama terdapat di dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dariglikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogendalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalamotot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakansebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihanglukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentukglikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringanlemak.

2.2.Polisakari dan Nonpati/SeratSerat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannyadalam mencegah berbagai penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yangtidak dapat larut dan yang dapat larut dalam air. Serat yang tidak larutdalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larutdalam air adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.

C. Sumber KarbohidratSumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-umbian,

kacang-kacang kering, dan gula. Hasil olah bahan-bahan ini adalah bihun,mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan sebagainya. Sebagian besar sayurdan buah tidak banyak mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, sepertiwortel dan bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandungkarbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani seperti

daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali mengandung karbohidrat.Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok diIndonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas, dan sagu.

D. Fungsi Karbohidrat1. Sumber Energi

Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi bagi tubuh.Karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi penduduk di seluruhdunia, karena banyakdi dapat di alam dan harganya relatif murah. Satu gramkarbohidrat menghasilkan 4 kkalori. Sebagian karbohidrat di dalam tubuhberada dalam sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan energisegera; sebagian disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot,dan sebagian diubah menjadi lemak untuk kemudian disimpan sebagaicadangan energi di dalam jaringan lemak. Seseorang yang memakankarbohidrat dalam jumlah berlebihan akan menjadi gemuk.2. Pemberi Rasa Manis pada Makanan

Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan, khususnya mono dandisakarida. Gula tidak mempunyai rasa manis yang sama. Fruktosa adalaggula yang paling manis. Bila tingkat kemanisan sakarosa diberi nilai 1,maka tingkat kemanisan fruktosa adalah 1,7; glukosa 0,7; maltosa 0,4;laktosa 0,2.3. Penghemat Protein

Bila karbohidrat makanan tidak mencukupi, maka protein akan digunakanuntuk memenuhi kebutuhan energi, dengan mengalahkan fungsi utamanyasebagai zat pembangun. Sebaliknya, bila karbohidrat makanan mencukupi,protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.4. Pengatur Metabolisme Lemak

Karbohidrat mencegah terjadinya oksidasi lemak yang tidak sempurna,sehingga menghasilkan bahan-bahan keton berupa asam asetoasetat, aseton,dan asam beta-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini dibentuk menyebabkan

ketidakseimbangan natrium dan dehidrasi. pH cairan menurun. Keadaan inimenimbulkan ketosis atau asidosis yang dapat merugikan tubuh.5. Membantu Pengeluaran Feses

Karbohidrat membantu pengeluaran feses dengan cara emngatur peristaltikusus dan memberi bentuk pada feses. Selulosa dalam serat makananmengatur peristaltik usus.

Serat makanan mencegah kegemukan, konstipasi, hemoroid,penyakit-penyakit divertikulosis, kanker usus besar, penyakiut diabetesmellitus, dan jantung koroner yang berkaitan dengan kadar kolesterol darahtinggi.

Laktosa dalam susu membantu absorpsi kalsium. Laktosa lebih lamatinggal dalam saluran cerna, sehingga menyebabkan pertumbuhan bakteriyang menguntungkan.

E. Pencernaan dan Metabolisme KarbohidratTujuan akhir pencernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah

karbohidrat menjadi ikatan-ikatan lebih kecil, terutama berupa glukosa danfruktosa, sehingga dapat diserap oleh pembulu darah melalui dinding usushalus. Pencernaan karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usushalus.

Pencernaan karbohidrat :1. Mulut

Pencernaan karbohidrat dimulai di mulut. Bola makanan yang diperolehsetelah makanan dikunyah bercampurn dengan ludah yang mengandungenzim amilase (sebelumnya dikenal sebagai ptialin). Amilasemenghidrolisis pati atau amilum menjadi bentuk karbohidrat lebihsederhana, yaitu dekstrin. Bila berada di mulut cukup lama, sebagian diubahmenjadi disakarida maltosa. Enzim amilase ludah bekerja paling baik padapH ludah yang bersifat netral. Bolus yang ditelan masuk ke dalam lambung.

2. Usus Halus

Pencernaan karbohidrat dilakukan oleh enzim-enzim disakarida yangdikeluarkan olej sel-sel mukosa usus halus bnerupa maltase, sukrase, danlaktase. Hidrolisis disakarida oleh enzim-enzim ini terjadi di dalammikrovili dan monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut :

MaltaseMaltosa 2 mol glukosa

SukraseSakarosa 1 mol glukosa + 1 mol fruktosa

LaktaseLaktosa 1 mol glukosa + 1 mol galaktosa

Monosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsimelalui sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darahmelalui vena porta. Bila konsentrasi monosakarida di dalam usus halus ataupada mukosa sel cukup tinggi, absorpsi dilakukan secara pasif ataufasilitatif. Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi dilakukan secara aktifmelawan gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari ATP danion natrium.

3. Usus BesarDalam waktu 1-4 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau seratmakanan dan sebagian kecil pati yang tidak dicernakan masuk ke dalamusus besar. Sisa-sisa pencernaan ini merupakan substrat potensial untukdifermentasi oleh mikroorganisma di dalam usus besar. Substrat potensiallain yang difermentasi adalah fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yangsusah dicernakan, laktosa pada mereka yang kekurangan laktase, sertarafinosa, stakiosa, verbaskosa, dan fruktan.

Produk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalahkarbondioksida, hidrogen, metan dan asam-asam lemak rantai pendek yangmudah menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat.

Sekilas Metabolisme KarbohidratPeranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosabagi sel-sel tubuh, yangkemudian diubah menjadi energi. Glukosamemegang peranan sentral dalam metabolisme karbohidrat. Jaringantertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat seperti sel darah merahserta sebagian besar otak dan sistem saraf.Glukosa yang diserap dari pencernaan makanan di usus dibawa darahmenuju ke seluruh sel tubuh. Dalam sitoplasma glukosa akan mengalamiGLIKOLISIS yaitu peristiwa pemecahan gula hingga menjadi energi(ATP). Ada dua jalur glikolisis yaitu jalur biasa untuk aktivitas/kegiatanhidup yang biasa (normal) dengan hasil ATP terbatas, dan glikolisis jalurcepat yang dikenal dengan jalur EMBDEN MEYER-HOFF untukmenyediakan ATP cepat pada aktivitas/kegiatan kerja keras, misalnya laricepat. Jalur cepat ini memberi hasil asam laktat yang bila terus bertambahdapat menyebabkan terjadinya ASIDOSIS LAKTAT . Asidosis ini dapatberakibat fatal terutama bagi orang yang tidak terbiasa (terlatih) beraktivitaskeras. Hasil oksidasi glukosa melalui glikolisis akan dilanjutkan dalamSIKLUS KREB yang terjadi di bagian matriks mitokondria. Selanjutnyahasil siklus Kreb akan digunakan dalam SYSTEM COUPLE(FOSFORILASI OKSIDATIF) dengan menggunakan sitokrom danberakhir dengan pemanfaatan Oksigen sebagai penangkap ion H. Kejadiantubuh kemasukan racun menyebabkan system sitokrom di-blokir olehsenyawa racun sehingga reaksi REDUKSI-OKSIDASI dalam systemcouple, terutama oleh Oksigen, tidak dapat berjalan. Selanjutnyadisarankan membaca materi biokimia enzim, oksidasi biologi, danglukoneogenesis pada situs ini juga.

F. Pengaruh Faal Karbohidrat Makanan Yang Tidak DicernakanDi Usus

1. Berat Feses

Makanan yang rendah serat menghasilkan feses yang keras dan kering yangsusah dikeluarkan dan membutuhkan peningkatan tekanan saluran cernayang luar biasa untuk mengeluarkannya. Makanan tinggi serat cenderungmeningkatkan berat feses.

2. Metabolisme KolesterolData epidemologik menunjukkan bahwa konsumsi serat makananmempunyai hubungan negatif dengan insiden penyakit jantung koroner danbatu ginjal, terutama dengan kolesterol darah. Polisakarida nonpati larut air(pektin, gum, dan sebagainya) paling berpengaruh sedangkan polisakaridanonpati yang tidak larut air hanya mempunyai pengaruh kecil terhadapkadar kolesterol. Penurunan ini terutama terlihat pada fraksi LDL (lowDensity Lipoprotein) yang disertai dengan penurunan kandungan kolesteroldalam hati dan lain jaringan

Pengaruh ini dikaitkan dengan metabolisme asam empedu. Asamempedu dan steorid netral disintesis dalam hati dari kolesterol, disekresi kedalam empedu dan biasanya kembali ke hati melalui reabsorpsi dalam usushalus (siklus entero hepatik).

3. Waktu Transit

Waktu transit makanan setelah ditelan adalah waktu yang dipelrukanmakanan untyuk melalui mulut sampai ke anus. Waktu transit dalam kolonbiasanya kurang lebih sepuluh kali lebih lama daripada waktu transit darimulut ke awal kolon dan merupakan tahap utama yang mempengaruhiseluruh waktu transit makanan. Waktu transit dari mulut ke bagian awalusus besar dipengaruhi oleh pengosongan lambung dan transit dalam usushalus.

4. Perubahan Susunan MikroorganismeHubungan antara kolon dengan kekurangan serat makanan diduga karenaterjadinya perubahan pada susunan mikroorganisme dalam saluran cerna.Mikroorganisme yang terbentuk menguntungkan pembentukan karsinogenyang berpengaruh terhadap terjadinya kanker. Mikroorganisme ini juga

diduga mencegah atau membatasi pemecahan karsinogen yang terjadisecara normal bila serat makanan lebih tinggi.

G. Bahan-Bahan Pengganti Gula (Pemanis Buatan)Pemanis buatan digunakan untuk memberi rasa manis pada makanan.Pemanis buatan ini tidak menghasilkan energi, oleh karena itu digunakanoleh mereka yang membatasi konsumsi gulanya atau oleh pasien diabetesmellitus. Pemanis buatan yang banyak digunakan di Indonesia adalahsakarin, siklamat, dan aspartam. Daya kemanisan sakarin adalah lima ratuskali manis gula sakarosa.

Sakarin berupa Ca- atau Na-sakarin merupakan pemanis buatan yangpaling lama dikenal. Sakarin merupakan senyawa benzosulfimida atauo-sulfobenzimida dengan rumus molekul C7H5NO3S.

O O

N Ca. 3H2O N Na+

S S

O2 O22

Siklamat diperkenalkan ke dalam makanan dan minuman pada awaltahun 1950-an. Daya kemanisannya adalah 80 kali kemanisan sukrosa.Siklamat biasa dipakai dalam bentuk garam natrium dan asam siklamat.

HNSO2-ONa

Aspartam ditemukan pada tahun 1965 secara kebetulan. Aspartamadalah senyawa metil ester dipeptida yaitu L-fenilalanin-metil esteryang mempunyai daya kemanisan kurang lebih dua ratus kali kemanisansakarosa. Struktur kimianya dapat dilihat pada gambar di bawah ini.

H O O

H2NCCNHCHCOCH3

CH2 CH2 gugus kecil

C==O

OH

Asam aspartatFenilalanin

PROTEIN

PendahuluanProtein (akar kata protos dari bahasa Yunani yang berarti "yang paling

utama") adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yangmerupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satusama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen,oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan pentingdalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Kebanyakan protein merupakan enzim atau subunit enzim. Jenis proteinlain berperan dalam fungsi struktural atau mekanis, seperti misalnya protein yangmembentuk batang dan sendi sitoskeleton. Protein terlibat dalam sistem kekebalan(imun) sebagai antibodi, sistem kendali dalam bentuk hormon, sebagai komponenpenyimpanan (dalam biji) dan juga dalam transportasi hara. Sebagai salah satusumber gizi, protein berperan sebagai sumber asam amino bagi organisme yangtidak mampu membentuk asam amino tersebut (heterotrof).

Protein adalah senyawa organik kompleks berbobot molekul tinggi yangmerupakan polimer dari monomer-monomer asam amino yang dihubungkan satusama lain dengan ikatan peptida. Molekul protein mengandung karbon, hidrogen,oksigen, nitrogen dan kadang kala sulfur serta fosfor. Protein berperan pentingdalam struktur dan fungsi semua sel makhluk hidup dan virus.

Protein adalah salah satu bio-makromolekul yang penting perananyadalam makhluk hidup. Fungsi dari protein itu sendiri secara garis besar dapatdibagi ke dalam dua kelompok besar, yaitu sebagai bahan struktural dan sebagaimesin yang bekerja pada tingkat molekular.

Klasifikasi Proteina. Berdasarkan bentuknya protein dikelompokkan sebagai berikut:

1. Protein bentuk serabut (fibrous)Protein ini terdiri atas beberapa rantai peptida berbentu spiral yang

terjalin. Satu sama lain sehingga menyerupai batang yang kaku.Karakteristik protein bentuk serabut adalah rendahnya daya larut,mempunyai kekuatan mekanis yang tinggi untuk tahan terhadap enzimpencernaan. Kolagen merupakan protein utama jaringan ikat. Elastiterdapat dalam urat, otot, arteri (pembuluh darah) dan jaringan elastis lain.Keratini adalah protein rambut dan kuku. Miosin merupakan protein utamaserat otot.

2. Protein globulerBerbentuk bola terdapat dalam cairan jaringan tubuh. Protein ini larut

dalam larutan garam dan encer, mudah berubah dibawah pengaruh suhu,konsentrasi garam dan mudah denaturasi. Albumin terdapat dalam telur,susu, plasma, dan hemoglobin. Globulin terdapat dalam otot, serum,kuning telur, dan gizi tumbuh-tumbuhan. Histon terdapat dalam jaringan-jaringan seperti timus dan pancreas. Protamin dihubungkan dengan asamnukleat.

3. Protein konjugasiMerupakan protein sederhana yang terikat dengan baha-bahan non-

asam amino. Nukleoprotein terdaoat dalam inti sel dan merupakan bagianpenting DNA dan RNA. Nukleoprotein adalah kombinasi protein dengankarbohidrat dalam jumlah besar. Lipoprotein terdapat dalam plasma-plasma yang terikat melalui ikatan ester dengan asam fosfat sepertu kaseindalam susu. Metaloprotein adalah protein yang terikat dengan mineralseperti feritin dan hemosiderin adalah protein dimana mineralnya adalahzat besi, tembaga dan seng.

Menurut kelarutannya, protein globuler dibagi menjadi :a. Albumin : laut dalam air terkoagulasi oleh panas. Contoh : albumin telur,

albumin serum.b. Globulin : tak larut air, terkoagulasi oleh panas, larut dalam larutan garam,

mengendap dalam larutan garam, konsentrasi meningkat. Contoh : Ixiosinogendalam otot.

c. Glutelin : tak larut dalam pelarut netral tapi tapi larut dalam asam atau basaencer. Contoh : Histo dalam Hb.

d. Plolamin/Gliadin : larut dalam alcohol 70-80% dasn tak larut dalam airmaupun alcohol absolut. Contoh : prolaamin dalam gandum.

e. Histon : Larut dalam air dasn tak larut dalam ammonia encer. Contoh : Hisrondalam Hb.

f. Protamin : protein paling sederhana dibanding protein-protein lain, larut dalamair dan tak terkoagulasi oleh panas. Contoh : salmin dalam ikatan salmon.

Struktur ProteinStruktur protein dapat dilihat sebagai hirarki, yaitu berupa struktur primer

(tingkat satu), sekunder (tingkat dua), tersier (tingkat tiga), dan kuartener (tingkatempat). Struktur primer protein merupakan urutan asam amino penyusun proteinyang dihubungkan melalui ikatan peptida (amida). Sementara itu, struktursekunder protein adalah struktur tiga dimensi lokal dari berbagai rangkaian asamamino pada protein yang distabilkan oleh ikatan hidrogen. Berbagai bentukstruktur sekunder misalnya ialah sebagai berikut:

alpha helix (-helix, "puntiran-alfa"), berupa pilinan rantai asam-asamamino berbentuk seperti spiral;

beta-sheet (-sheet, "lempeng-beta"), berupa lembaran-lembaran lebaryang tersusun dari sejumlah rantai asam amino yang saling terikat melaluiikatan hidrogen atau ikatan tiol (S-H);

beta-turn, (-turn, "lekukan-beta"); dan gamma-turn, (-turn, "lekukan-gamma").(Wikipedia, 2009).

Gambar. Struktur tersier protein. Protein ini memiliki banyak struktur sekunderbeta-sheet dan alpha-helix yang sangat pendek.

Protein memiliki empat tingkatan struktur yang bersifat hirarki. Artinya,protein disusun setahap demi setahap dan setiap tingkatan tergantung dari tahapandi bawahnya.

1. Struktur primer rantai polipeptida sebuah protein adalah susunan atauurutan bagaimana asam-asam amino disatukan dan susunan ini mencakuplokasi setiap ikatan disulfida. Struktur primer dapat digambarkan sebagairumus bangun yang baisa ditulis untuk senyawa organik. Urutan, macam,dan jumlah asam amino yang membentuk rantai polipeptida adalahstruktur primer protein.

2. Struktur sekunder Struktur sekunder protein bersifat reguler, pola lipatanberulang dari rangka protein. Dua pola terbanyak adalah alpha helix danbeta sheet. Analisis difraksi sinar-X merupakan cara yang baik untukmempelajari struktur protein serabut. Struktur ini terjadi karena ikatanhidrogen antara atom O dari gugus karbonil (C=O) dengan atom H darigugus amino (N-H) dala satu rantai polipeptida, memungkinkanterbentuknya konformasi spiral yang disebut struktur helix. Bila ikatanhidrogen tersebut terjadi di antara dua rantai polipeptida, maka masing-masing rantai tidak membentuk helix, melainkan rantai pararel polepeptidadengan konformasi- . Rantai polipeptida denagn konformasi- inidihubung silangkan (cross-linked) oleh ikatan hydrogen sehinggamembentuk struktur yang disebut lembaran berlipat-lipat (pleated sheets).

3. Struktur tersier adalah lipatan secara keseluruhan dari rantai polipeptidasehingga membentuk struktur 3 dimensi tertentu. Sebagai contoh, strukturtersier enzim sering padat, berbentuk globuler. Struktur tersier terbentukkarena terjadinya perlipatan (folding) rantai -helix, konformasi ,maupun gulungan rambang suatu polipeptida, membentuk proteinglobular, yang struktur tiga dimensinya lebih rumit daripada proteinserabut. Dengan menggunakan berbagai cara difraksi sinar-x yang teliti,beberapa protein telah dapat ditentukan struktur tersiernya, sepertimisalnya, hemoglobin, mioglobin, lisozim, ribonuklease, dankimotripsinogen (Wirahadikusumah, 1989).

Dari hasil penelitian didapatkan beberapa fakta mengenai struktur tigadimensi mioglobin sebagai berikut:

a. molekul sangat kompak, dan di bagian dalamnya terdapat suaturuangan yang cukup untuk empat molekul air.

b. Semua gugus R mengutub dari asam aminonya berlokasi di bagianpermukaan molekul dan berhidart.

c. Gugus R yang tak mengutub dari asam aminonya tedapart dibagian dalam, sehingga tersembunyi dari larutan medium di luar.

d. Residu prolin hanya terdapat pada bagian rantai yangmembengkok, yang juga mengandung sisa asam amino yang takdapat membentuk -helix seperti isolesin dan serin.

e. Konformasi umumnya sama dengan molekul mioglobin padahewan menyusui.

Gambar. Struktur mioglobin, penentuan dengan sinar-X4. Struktur kuaternair Beberapa protein tersusun atas lebih dari satu rantai

polipeptida. Struktur kuartener menggambarkan subunit-subunit yangberbeda dipak bersama-sama membentuk struktur protein. Sebagian besarprotein berbentuk globular yang mempunyai berat molekul lebih dari50.000 merupakan suatu oligomer, yang terjadi dari beberapa rantaipolipeptida yang terpisah. Rantai polipeptida ini juga disebut protomersaling mengadakan interaksi membentuk struktur kuartener dari proteinaolighomer tersebut. (Wirahadikusumah, 1989).

Fungsi ProteinMenurut Winarno (2002), Protein mempunyai bermacam-macam fungsi

bagi tubuh, yaitu sebagai enzim, zat pengatur pergerakan, pertahanan tubuh, alatpengangkut.

a. Sebagai enzimHampir semua reaksi biologis dipercepat atau dibantu oleh suatu senyawamakromolekul spesifik yang disebut enzim; dari reaksi yang sangatsederhana seperti reaksi transportasi karbon dioksida sampai yang sangatrumit seperti reaksi kromoson.

Hamper semua enzim menunjukan daya kualitik yang luar biasa, danbiasanya dapat mempercepat reaksi sampai beberapa juta kali. Sampai kinilebih dari seribu enzim telah dapat diketahui sifat-0sifatnya dan jumlahatersebut terus bertambah. Protein besar peranannya terhadap perubahan-perubahan kimia dalam sistem biologis.

b. Alat pengangkut dan alat penyimpanBanyak molekul dengan Berat molekul serta beberapa ion dapat diangkutatau dipindahkan oleh protein-protein tertentu. Misalnya hemoglobinmengankut oksigen dalam eritosit, sedang mioglobin mengankut oksigwndalam otot. Ion besi diangkut dalam plasma darah oleh transferin dandisimpan dalam hati sebagai kompleks dengan feritin, suatu protein yangberbeda dengan transferin.

c. Pengatur pergerakan

Protein merupakan komponen utama daging; gerakan otot terjadi karenaadanya dua molekul protein yang saling bergeseran. Pergerakan flagellasperma disebabkan oleh protein.

d. Penunjang mekanisKekuatan dan daya tahan robek kulit dan tulang disebabkan adanyakolagen, suatu protein berbentuk bulat panjang dan mudah membentukserabut.

e. Pertahanan tubuh/ImunisasiPertahanan tubuh biasanya dalam bentuk antibody, yaitu suatu proteinkhusus yang dapat mengenal dan menempel atau mengikat benda-bendaasing yang masuk ke dalam tubuh seperti virus, bakteri, dan sel-sel asonglain. Protein dapat membedakan benda-benda yang menjadi anggota tubuhdengan benda-benda asing.

f. Media perambatan impuls syarafProtein yang mempunyai fungsi ini biasanya berbentuk resepotr; misalnyarodopsin, suatu protein yang bertindak sebagai reseptor/penerima warnaatau cahaya pada sel-sel mata.

g. Pengendalian pertumbuhanProtein ini bekerja sebagai reseptor (dalam bakteri) yang dapatmempengaruhi fungsi-fungsi bagain DNA yang mengatur sifat dankarakter bahan.

Asam AminoAsam amino adalah sembarang senyawa organik yang memiliki gugus

fungsional karboksil (-COOH) dan amina (biasanya -NH2). Dalam biokimiaseringkali pengertiannya dipersempit: keduanya terikat pada satu atom karbon (C)yang sama (disebut atom C "alfa" atau ). Gugus karboksil memberikan sifatasam dan gugus amina memberikan sifat basa. Dalam bentuk larutan, asam aminobersifat amfoterik: cenderung menjadi asam pada larutan basa dan menjadi basapada larutan asam. Perilaku ini terjadi karena asam amino mampu menjadizwitter-ion. Asam amino termasuk golongan senyawa yang paling banyakdipelajari karena salah satu fungsinya sangat penting dalam organisme, yaitusebagai penyusun protein (Wikipedia b, 2009).Struktur Asam Amino

Struktur asam amino secara umum adalah satu atom C yang mengikatempat gugus: gugus amina (NH2), gugus karboksil (COOH), atom hidrogen (H),dan satu gugus sisa (R, dari residue) atau disebut juga gugus atau rantai sampingyang membedakan satu asam amino dengan asam amino lainnya.

Atom C pusat tersebut dinamai atom C ("C-alfa") sesuai denganpenamaan senyawa bergugus karboksil, yaitu atom C yang berikatan langsungdengan gugus karboksil. Oleh karena gugus amina juga terikat pada atom C ini,senyawa tersebut merupakan asam -amino.

Asam amino biasanya diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia rantaisamping tersebut menjadi empat kelompok. Rantai samping dapat membuat asamamino bersifat asam lemah, basa lemah, hidrofilik jika polar, dan hidrofobik jikanonpolar.

Asam Amino sendiri di bagi menjadi 3 jenis :1. Asam amino essensial.

2. Asam amino nonessendial.3. Asam amino essensial bersyarat.

Asam amino esensial adalah asam amino yang tidak bisa diproduksisendiri oleh tubuh, sehingga harus didapat dari konsumsi makanan. Asam aminonon-esensial adalah asam amino yang bisa diprosuksi sendiri oleh tubuh, sehinggamemiliki prioritas konsumsi yang lebih rendah dibandingkan dengan asam aminoesensial. Asam amino esensial bersyarat adalah kelompok asam amino non-esensial, namun pada saat tertentu, seperti setelah latihan beban yang keras,produksi dalam tubuh tidak secepat dan tidak sebanyak yang diperlukan sehinggaharus didapat dari makanan maupun suplemen protein.

Jenis-jenis asam amino essensial :1. Leucine (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino dengan

rantai bercabang)- Membantu mencegah penyusutan otot- Membantu pemulihan pada kulit dan tulang

2. Isoleucine (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino denganrantai bercabang)- Membantu mencegah penyusutan otot- Membantu dalam pembentukan sel darah merah

3. Valine (BCAA = Branched-Chain Amino Acids = Asam amino denganrantai bercabang)

- Tidak diproses di organ hati, dan lebih langsung diserap oleh otot- Membantu dalam mengirimkan asam amino lain (tryptophan, fenilalanin)ke otak.

4. Lycine

- Kekurangan lycine akan mempengaruhi pembuatan protein pada otot danjaringan penghubung lainnya- Bersama dengan Vitamin C membentuk L-Carnitine- Membantu dalam pembentukan kolagen maupun jaringan penghubungtubuh lainnya (cartilago dan persendian)

5. Tryptophan- Pemicu serotonin (hormon yang memiliki efek relaksasi)- Merangsang pelepasan hormon pertumbuhan

6. Methionine- Prekusor dari cysteine dan creatine- Menurunkan kadar kolestrol darah- Membantu membuang zat racun pada organ hati dan membentukregenerasi jaringan baru pada hati dan ginjal

7. Threonine

- Salah satu asam amino yang membantu detoksifikasi- Membantu pencegahan penumpukan lemak pada organ hati- Komponen penting dari kolagen- Biasanya kekurangannya diderita oleh vegetarian

8. Phenylalanine- Prekursor untuk tyrosine

- Meningkatkan daya ingat, mood, fokus mental- Digunakan dalam terapi depresi- Membantu menekan nafsu makan

Jenis-jenis asam amino non-essensial :1. Aspartic Acid

- Membantu mengubah karbohidrat menjadi energy

- Membangun daya tahan tubuh melalui immunoglobulin dan antibodi- Meredakan tingkat ammonia dalam darah setelah latihan

2. Glyicine- Membantu tubuh membentuk asam amino lain- Merupakan bagian dari sel darah merah dan cytochrome (enzim yangterlibat dalam produksi energi)- Memproduksi glucagon yang mengaktifkan glikogen- Berpotensi menghambat keinginan akan gula

3. Alanine- Membantu tubuh mengembangkan daya tahan- Merupakan salah satu kunci dari siklus glukosa alanine yangmemungkinkan otot dan jaringan lain untuk mendapatkan energi dari asamamino

4. Serine

- Diperlukan untuk memproduksi energi pada tingkat sel- Membantu dalam fungsi otak (daya ingat) dan syaraf

Jenis-jenis asam amino essensial bersyarat :1. Arginine (asam amino essensial untuk anak-anak)

- Diyakini merangsang produksi hormon pertumbuhan- Diyakini sebagai pemicu Nitric Oxide (suatu senyawa yang melegakanpembuluh darah untuk aliran darah dan pengantaran nutrisi yang lebihbaik) dan GABA- Bersama glycine dan methionine membentuk creatine

2. Histidine (asam amino essensial pada beberapa individu)- Salah satu zat yang menyerah ultraviolet dalam tubuh- Diperlukan untuk pembentukan sel darah merah dan sel darah putih- Banyak digunakan untuk terapi rematik dan alergi

3. Cystine- Mengurangi efek kerusakan dari alkohol dan asap rokok- Merangsang aktivitas sel darah putih dalam peranannya meningkatkan

daya tahan tubuh- Bersama L-Aspartic Acid dan L-Citruline menetralkan radikal bebas- Salah satu komponen yang membentuk otot jantung dan jaringanpenyambung (persendian, ligamen, dan lain-lain)- Siap diubah menjadi energi- Salah satu elemen besar dari kolagen

4. Glutamic Acid (Asam Glutamic)- Pemicu dasar untuk glutamine, proline, ornithine, arginine, glutathine,dan GABA- Diperlukan untuk kinerja otak dan metabolisme asam amino lain

5. Tyrosine- Pemicu hormon dopamine, epinephrine, norepinephrine, melanin(pigmen kulit), hormon thyroid- Meningkatkan mood dan fokus mental

6. Glutamine- Asam amino yang paling banyak ditemukan dalam otot manusia- Dosis 2 gram cukup untuk memicu produksi hormon pertumbuhan- Membantu dalam membentuk daya tahan tubuh- Sumber energi penting pada organ tubuh pada saat kekurangan kalori- Salah satu nutrisi untuk otak dan kesehatan pencernaan- Mengingkatkan volume sel otot

7. Taurine

- Membantu dalam penyerapan dan pelepasan lemak- Membantu dalam meningkatkan volume sel otot

8. Ornithine- Dalam dosis besar bisa membantu produksi hormon pertumbuhan- Membantu dalam penyembuhan dari penyakit- Membantu daya tahan tubuh dan fungsi organ hati