Karbohidrat yang penting dalam ilmu gizi dibagi dalam dua golongan, yaitu karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks. Sesungguhnya semua jenis karbohidrat terdiri atas karbohidrat sederhana atau gula sederhana; karbohidrat kompleks mempunyai lebih dari dua unit gula sederhana di dalam satu molekul.
Karbohidrat sederhana
Karbohidrat sederhana terdiri atas:
- Monosakarida yang terdiri atas jumlah atom C yang sama dengan molekul air.
- Disakarida yang terdiri atas ikatan 2 monosakarida dimana untuk tiap 12 atom C ada 11 molekul air
- Gula alkohol merupakan bentuk alkohol dari monosakarida.
- Aligosakarida ialah gula rantai pendek yang dibentuk oleh galaktosa, glukosa dan fruktosa.
Monosakarida
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6 rantai atau cincin kerbon. Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagi gugus hidroksil (OH).
Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon.
Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. monosakarida yang terdapat di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro (D). gugus hidroksil pada karbon nomor 2 erletak di sebelah kiri. Struktur kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin.
Jenis heksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi ialah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa, seperti ribosa, xilosa dan arabinosa.
Glukosa
Dinamakan juga dektrosa 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 dari olahan pati.
Glukosa memegang perana penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia.
Dalam prosesn metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi. Dalam keadaan normal sistem saraf pusat hanya dapat menggunakan 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 dari sukrosa, sehingga dapat digunakan lebih banyak untuk tingkat kemanisan yang sama.
Fruktosa
Dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosa merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis. Gula ini terutama terdapat dalam madu bersama glukosa, dalam buah, nektar bunga, dan juga di dalam sayur. Sepertiga dari gula madu terdiri atas fruktosa.
Fruktosa dapat diolah dari pati dan digunakan secara komersial sebagai pemanis. Di dalam tubuh, fruktosa merupakan hasil pencernaan sakarosa.
Galaktosa
Tidak terdapat di alam bebas seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
Manosa
Jarang terdapat di dalam makanan
Pentosa
Merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Ribosa dan deoksiribosa merupakan bagian asam nukleat dalam inti sel. Karena dapat disintesis oleh semua hewan, ribosa dan deoksiribosa tidak merupakan zat gizi esensial.
Disakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa dan trehalosa. Trehalosa tidak begitu penting dalam ilmu gizi.
Disakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat satu sama lain melalui reaksi kondensasi. Kedua monosakarida saling mengikat berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen (O). Ikatan glukosidik ini biasanya terjadi antara atom C nomor 1 dengan atom C nomor 4 dan membentuk ikatan alfa, dengan melepaskan satu molekul air.
Hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya terikat dalam bentuk alfa yang dapat dicernakan. Disakarida dapat dipecah kembali menjadi dua molekul monosakarida melalui reaksi hidrolisis. Glukosa terdpat pada keempat jenis disakarida; monosakarida lainnya ialah fruktosa dan galaktosa.
Sukrosa
Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dri kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi.
Gula merh yang banyak digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran dan madu. Bila dicernakan atau dihidrolisis, sukrosa pecah menjadi satu unit glukosa dan satu unit fruktosa. Pada pembuatan sirup sebagian sukrosa (gula pasir) akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula invert. Gula invert secara alami terdapat di dalam madu dan rasanya lebih manus daripada sukrosa.
Maltosa
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 terdapat dalam padi-padian pecah menjadi maltosa, untuk kemudian diuraikan menjadi unit-unit glukosa tunggal sebagai bahan makanan bagi benih yang sedang tumbuh. Produksi bit terjadi bila maltosa difermetasi mejadi alkohol. Bila dicernakan atau dihidrolisis, maltosa pecah menjadi dua unit glukosa.
Laktosa
Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kadar laktosa pada susu sapi adalah 6,8 gram per 100 ml, sedangkan pada air susu ibu 4,8 gram per 100 ml.
Banyak orang yang tidak tahan terhadap susu sapi, karena kekurangana enzim laktase yang dibentuk di dalam dinding usus dan diperlukan untuk pemecahan laktosa menjadi glukosa dan galaktosa.
Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam salurn pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorganisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare.
Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pda orang tua. Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.
Trehalosa
Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gula ja-mur. Sebanyak 15% bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa terdapat juga dalam serangga.
Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuat secara sintetis. Ada 4 jenis gula alkohol, yaitu sorbitol, manitol, dulsitol dan inositol
Sorbitol terdaat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol.
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 dari 50 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 permen karet.
Manitol dan dulsitol
Yaitu alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara komersial manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut.
Inositol
Merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. Bentuk asam fitat menghambat absorpsi kalsium dan zat besi dalam usus halus.
Oligosakarida
Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida (oligo berarti sedikit). sebetulnya disakarida termasuk dalam oligosakarida.
Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa ialaholigosakarid yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat di dalam biji tumbuh-tumbuhan dan kacan-kacangan serta tidak dapat dipecah oleh enzim-enzim pencernaan. Seperti halnya polisakarida nonpati, oligosakarida ini di dalam usus besar mengalami fermentasi.
Fruktan
Fruktan ialah seeklompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang terikat dengan atu molekul glukosa. Panjang rantai bisa sampai 3 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 difermentasi.