Aplikasi Karbohidratoleh Stephanie Sabhaninidta (1406575241)

AbstrakKarbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton. Karbohidrat mengandung

gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai sumber energy (glukosa), cadangan makanan (pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Selain itu juga karbohidrat ternyata memiliki aplikasi yang beragam dalam kehidupan sehari-hari manusia. Terutama dalam sektor pangan, karbohidrat dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar makanan yaitu terigu dan juga sebagai pemanis alami. Dalam sektor farmasi atau biomedicine juga karbohidrat adalah salah satu bahan pokok dalam hal pengantar obat seperti obat untuk kanker. Ditambah lagi kegunaan karbohidrat dalam sektor industri sangat berguna sebagai bahan utama pembentuk polimer yang dapat dimanfaatkan sebagai

Kata Kunci: polimer, biodegradable, unit, monomer, terapi, kanker, sintesis, dendrimers, hidrogel, nanopartikel, hidroksil, purifikasi, emulsifikasi, carbon, hidrogen, gel, biopolimer, petrokimia

Pembahasan

Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam. Banyak karbohidrat mempunyai rumus empiris CH2O.Tipe karbohidrat

• MonosakaridaMonosakarida adalah suatu karbohidrat yang tersederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil lagi.- Glukosa / gula anggur banyak terdapat dalam buah , jagung, dan madu.- Fruktosa terdapat bersama dengan glukosa dan sukrosa dalam buah-buahan dan madu.- Galaktosa, sumber dapat diperoleh dari laktosa yang dihidrolisis melalui pencernaan makanan kita.

• DisakaridaDisakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari dua monosakarida.- Maltosa (glukosa + glukosa), tidak dapat difermentasi bakteri kolon dengan mudah, maka digunakan dalam makanan bayi, susu bubuk beragi (malted milk)- Laktosa (glukosa + galaktosa), terdapat dalam susu sapi dan 5-8% dalam susu ibu.- Sukrosa (glukosa + fruktosa), ialah gula pasir biasa. Bila dipanaskan akan membentuk gula invert berwarna coklat yang disebut karamel. Digunakan untuk pembuatan es krim, minuman ringan, dan permen.

• PolisakaridaPolisakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari banyak monosakarida. Kegunaan hidrokarbon pada polisakarida dalam bidang pangan seperti beras, pati, jagung, dll.

1. Pangana. Industri Tepung

Tepung Gandum (wheat flour)Tepung gandum (wheat flour) merupakan tepung yang terbuat dari hasil penggilingan gandum untuk dikonsumsi manusia. Biasanya lebih banyak diproduksi daripada jenis tepung-tepung lainTepung gandum diklasifikasikan dalam dua jenis :- Wheat hard flour (mengandung gluten kadar tinggi)- Wheat soft flour (mengandung gluten kadar rendah)

Pada wheat flour yang kadar karbohidratnya cukup tinggi yaitu sekitar 72.57 gram per 100 g wheat flour. Jenis karbohidrat yang terdapat pada wheat flour adalah pati (starch) yang merupakan polisakarida.Selain itu juga terdapat Dextrine, malt sugar and dextrose amylase enzyme yang menyusun jenis-jenis karbohidrat pada wheat flour.

Dekstrin adalah campuran dari polimer unit D-glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosidik α-(1 → 4) atau α-(1 → 6). Berikut adalah diagram proses pengolahan tepung gandum

Gambar 1. Diagram Proses Pembuatan Tepung GandumSumber: http://www.google.co.id/imgres?imgurl=

Wheat flour biasanya digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan pasta atau roti, tergantung dari jenis wheat flour yang digunakan. Pasta biasanya dibuat dari wheat flour yang mengandung gluten tinggi, karena gluten biasanya dapat meningkatkan elastisitas adonan dan memudahkan pembentukan dari pasta itu sendiri. Sedangkan untuk pembuatan roti tepung wheat flour yang digunakan biasanya disebut bread flour, yang dibentuk dari hard wheat, mengandung protein dengan kadar tinggi (sekitar 10%-13%), untuk membantu pengembangan ragi saat pembuatan roti.

Tepung JagungTepung jagung merupakan butiran-butiran halus yang berasal dari jagung kering yang dihancurkan. Secara umum, karakteristik tepung jagung adalah tidak cepat menyerap air, tidak keras dan tidak mudah hancur sehingga cocok untuk membuat adonan yang renyah.Tepung jagung memiliki tekstur agak kasar, kandungan gluten relatif rendah (< 1%) dengan sifat amilograf tergolong viskositas dingin (240−620 BU)

Proses pembuatan tepung jagung Secara garis besar, pembuatan tepung jagung dibedakan menjadi 2 metode, yaitu :

- Metode basah- Metode kering

Perbedaan keduanya hanya pada bagian awalnya setelah jagung disosoh. Pada metode basah, jagung direndam terlebih dahulu, sedangkan di metode kering tidak ada proses perendaman.

Gambar 2 Proses Pembuatan Tepung JagungSumber: http://blogs.rsc.org/jm/files/2011/04/GA8.gif&imgrefurl

Selain dengan metode perendaman air, proses penepungan jagung juga dapat dilakukan dengan menggunakan larutan kapur. Pada metode ini, biji jagung direndam dengan larutan kapur (5%) selama 24 jam kemudian dikeringkan sampai kadar air 14%, digiling dan diayak menjadi tepung. Penggunaan larutan kapur 5% dapat melepaskan perikarp dalam jumlah yang besar. Selain itu juga dapat ditambahkan calsium hidroksida (CaOH) atau kapur tohor atau lime dengan konsentrasi penambahan harus lebih rendah dari 5%. Adapun konsentrasi yang sering digunakan adalah 1%. Penambahan lime akan menghancurkan pericarp dan kemudian terbuang selama pencucian. Penambahan lime juga akan mengurangi jumlah mikroba, memperbaiki tekstur, aroma, warna, dan umur simpan tepung.

Pada prinsipnya penggilingan biji jagung menjadi tepung adalah proses pemisahan perikarp, endosperm dan lembaga dan dilanjutkan dengan proses pengecilan ukuran. Perikarp harus dipisahkan pada proses pembuatan tepung karena kandungan seratnya tinggi sehingga membuat tepung bertekstur kasar. Pada proses pembuatan tepung, dilakukan pemisahan lembaga karena tanpa pemisahan lembaga akan menyebabkan tepung mudah tengik. Tip cap atau bagian pangkal juga harus dipisahkan karena dapat membuat tepung menjadi kasar. Pada pembuatan tepung, endosperm merupakan bagian yang digiling menjadi tepung.

Penepungan dengan metode basah (perendaman) menghasilkan rendemen tepung lebih tinggi dibandingkan dengan metode kering. Namun, kandungan nutrisi tepung lebih tinggi pada penepungan dengan metode kering. Karena sifat-sifatnya, tepung jagung sering digunakan untuk membuat cookies atau biskuit-biskuit renyah atau kue kering

Tepung BerasTepung beras merupakan butiran putih halus yang dibuat dari beras yang ditumbuk. Beras yang dipakai bisa berbagai macam beras, bisa beras putih biasa ataupun beras merah dan beras hitam. Masing-masing jenis beras nantinya akan mempengaruhi kandungan nilai gizinya.

CARA PEMBUATAN1) Beras diayak atau ditampi untuk menghilangkan kotoran seperti kerikil,

sekam, dan gabah.2) Beras yang sudah bersih, kemudian digiling sampai halus dengan menggunakan

penggiling hammer mill yang berpenyaring 80 mesh.

Beras dapat dicuci terlebih dahulu sampai bersih, kemudian direndam di dalam air yang mengandung natrium bisulfit, 1 ppm (1 g natrium bisulfit di dalam 1 m3 air ) selama 6 jam.

Setelah itu beras ditiriskan dan dikeringkan sehingga dihasilkan beras lembab. Selanjutnya beras lembab ini digiling sampai halus. Beras lembab ini lebih mudah dihaluskan sehingga penggilingannya lebih cepat dan hemat energi.

Setelah digiling, tepung beras perlu dijemur atau dikeringkan sampai kadar air dibawah 14%.

Tepung beras atau tepung adalah bahan secara luas dikenal untuk mengobati noda, keriput dan pigmentasi. Bahkan, bahan ini telah digunakan sebagai perawatan kulit anti-penuaan di banyak negara Asia selama berabad-abad. Para gadis di Jepang, menggunakan bubuk beras dalam rutinitas kecantikan mereka dan meskipun riasan tebal mereka, kulit mereka tetap porselen halus.

Tepung beras memiliki sifat exfoliating dan sehingga dapat membantu menjaga kulit tampak cerah. Selain itu, bubuk beras memiliki struktur kimia yang mirip dengan ceramide, dan meningkatkan produksi kolagen ceramide untuk membuat kulit lebih kenyal. Tepung beras termasuk pada tepung gluten-free. Banyak dipakai untuk membuat kue tradisional (kue mangkuk), atau pelapis gorengan karena sifatnya renyah.

b. Pemanis AlamiZat pemanis alami berfungsi sebagai sumber energi. Pemanis ini dapat diperoleh dari

tumbuhan sepeti kelapa, tebu, dan aren. Selain itu zat pemanis alami dapat pula diperoleh dari buah-buahan dan madu. Bahan pemanis alami diasilkan dari pengolahan bahan yang dihasilkan secara alami atau dari pengolahan nabati. Sumber bahan alami adalah karbohidrat, terutama karbohidrat yang digolongkan dalam monosakarida (glukosa, fruktosa, laktosa) dan disakarida (maltosa, sukrosa, dan galaktosa). Sumber karbohidrat tersebut sebagian besar dihasilkan dari sari pohon tebu, dapat juga dari hasil pengolahan (hidrolisis) karbohidrat dari umbi-umbian, antara lain bit, ketela, kentang, dan lain-lain.

Beberapa contoh sumber pemanis alami adalah : Madu. Madu merupakan larutan yang mengandung 80% gula dan mempunyai

kandungan fruktosa, yaitu suatu monosakarida yang banyak terdapat dalam buah sehingga sering juga disebut sebagai gula buah. Madu mengandung fruktosa sekitar 41 %, 35% glukosa, dan 1,9 % sukrosa. Fruktosa adalah gula paling manis, mempunyai tingkat kemanisan 1,7 kali dibanding gula sukrosa yang banyak terdapat dalam gula pasir. Meskipun termasuk karbohidrat simpleks (sederhana), fruktosa mempunyai indeks glisemik rendah -sekitar 20- sehingga tidak cepat menaikkan kadar gula dalam tubuh. Madu juga diketahui mengandung 80% karbohidrat, 0,5 % protein, asam amino, vitamin, dan mineral. Dalam satu sendok makan madu terkandung sekitar 60 – 70 kalori. Kalorinya kecil, tapi kaya nutrisi.

Gula aren. Gula aren sama dengan gula pasir, mempunyai kandungan karbohidrat yang disebut sukrosa yaitu suatu disakarida yang dalam pencernaan akan diubah atau dipecah menjadi glukosa dan fruktosa. Dibandingkan dengan gula pasir, gula aren mempunyai kandungan kalsium, fosfor, dan zat besi yang lebih tinggi. Gula aren mempunyai cita-rasa dan aroma khas yang tidak terdapat dalam gula pasir sehingga lebih disukai untuk membuat minuman dan makanan. Dan indeks glikemik gula aren sekitar 35.

Stevia. Stevia berasal dari tumbuhan perdu, mempunyai rasa manis yang unik dan khas tidak meninggalkan rasa pahit setelah dikonsumsi. Daun stevia mengandung 3 glikosida yaitu steviosida, rebaudisida, dan dulkosida yang mempunyai ikatan dengan karbohidrat seperti dengan glukosa, fruktosa, silosa, arabinosa. Stevia juga mengandung mineral, beberapa vitamin dan sedikit protein. Tubuh Anda tidak dapat mencerna daun stevia maka tidak terjadi penyerapan karbohidrat. Sehingga, tidak ada

kalori yang dihasilkan dan indeks glisemiknya rendah.Tingkat kemanisannya bisa 30–300 kali dibanding gula pasir. Rahasia kemanisannya terletak pada bahan kimia alaminya yang bernama steviosida. Stevia aman dikonsumsi, juga oleh penderita diabetes, tekanan darah tinggi, atau kelebihan berat badan. Hebatnya, stevia juga memiliki sifat antibiotik ringan seperti mampu menghambat pertumbuhan bakteri yang menyebabkan gangguan gigi dan penyakit gusi.

Gula kelapa. Sama dengan gula pasir, gula kelapa mengandung disakarida sukrosa atau sakarosa. “Dan serupa dengan gula aren, gula kelapa mempunyai kandungan kalsium, fosfor, dan zat besi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan gula pasir.

Gula jagung. Gula jagung adalah gula yang diperoleh dari jagung, mempunyai kandungan monosakarida berupa glukosa. Daya kemanisannya lebih rendah daripada gula pasir maupun gula merah.

Kandungan karbohidrat yang terkandung didalamnya meliputi: Sukrosa

Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan di Indonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu. Adapun rumus molekulnya yaitu :

Gambar 3. Struktur SukrosaSumber: https://croisant.files.wordpress.com/2013/09/gambar-1-4.png?w=642

GlukosaGlukosa, 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. 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 tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi.

Gambar 4. Struktur GlukosaSumber: https://ringkasanmateri.files.wordpress.com/2010/08/untitled-7-copy.png

FruktosaFruktosa, 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 fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis

Gambar 5. Struktur FruktosaSumber: https://ringkasanmateri.files.wordpress.com/2010/08/untitled-7-copy.png

GalaktosaGalaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.

Gambar 6. Struktur GalaktosaSumber: https://ringkasanmateri.files.wordpress.com/2010/08/untitled-7-copy.png

Manosa

Manosa jarang terdapat di dalam makanan. Di gurun pasir, seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

Gambar 7. Struktur ManosaSumber: https://ringkasanmateri.files.wordpress.com/2010/08/untitled-7-copy.png

PentosaPentosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Ribosa merupakan salah satu unsur dari pentosa.

Gambar 8. Struktur Pentosa Sumber: https://oktavianipratama.files.wordpress.com/2013/04/untitled.png

MaltosaMaltosa (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.Strukturnya yaitu

Gambar 9. Struktur MaltosaSumber: https://croisant.files.wordpress.com/2013/09/gambar-1-6.png?w=642

Laktosa Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.Strukturnya yaitu

Gambar 10. Struktur LaktosaSumber: https://croisant.files.wordpress.com/2013/09/gambar-1-5.png?w=642

SorbitolSorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol (CH2OH). Struktur kimianya dapat dilihat di bawah.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 lima puluh gram sehari dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes.

ManitolManitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel. Secara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.

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

InositolInositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. Inositol terdfapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.

SukralosaSukralosa dihasilkan dari proses klorinasi sukrosa. Pemanis ini mempunyai tingkat

relatif kemanisan yang sangat tinggi terhadap sukrosa yaitu 550-750 kalinya. Keuntungan lain pemanis ini adalah sifatnya yang tidak menyebabkan karies dan tidak merusak gigi, sehingga cocok untuk digunakan dalam industri kembang gula

Sukralosa juga bersifat non-nutritif, dicirikan dari rendahnya kalori yang dihasilkan yaitu sekitar 2 kalori per satu sendok teh, sehingga dapat digunakan untuk penderita diabetes dan program penurunan berat badan.

PalatinitPemanis ini merupakan campuran dari 6-O-(x-D-glukopiranosil) -D-manitol dan 6-O-x-D-glukopiranosil)-D-sorbitol dan diproduksi melalui tiga tahap yaitu hidrogenasi palatinosa, pemurnian, dan rekristalisasi. Pemanis ini sangat cocok di konsumsi untuk penderita diabetes militus.

LeukrosaPemanis leukrosa merupakan hasil sintetis dari campuran sukrosa dan fruktosa

sebanyak 2 persen serta menggunakan enzim dextranase dari Leuconostoc mesenteroides dan dikembangkan oleh Pfeifer dan Langen (Jerman)

Masih banyak sebenarnya pilihan bahan pemanis alternatif yang aman dan bergizi yang dapat digunakan produsen untuk substitusi bahan pemanis sintetis di industri makanan dan minuman. Tetapi bagaimanapun penggunaan ini harus didasari oleh niat baik produsen untuk menghasilkan produknya yang bergizi serta sehat dan tidak hanya menitikberatkan pada besarnya keuntungan semata.Keberhasilan ini tentunya harus ditunjang peran aktif pihak pengawas, yaitu Badan POM dan Depkes di dalam implementasi fungsi pengawasan peredaran makanan dan minuman yang sehat, terutama dalam merekomendasikan jenis pemanis yang aman.

PalatinosaPalatinosa merupakan turunan sukrosa sebagai hasil proses enzimatis. Enzim yang digunakan adalah x-glukosil transferase dari Protanimobacler rubrum. Palatinosa mempunyai kemanisan lebih rendah yaitu 0,42 kalinya sukrosa, tetapi mempunyai keuntungan dengan sifat yang tidak merusak gigi dan kandungan kalori 4 kkal/gram.

XylitolSalah satu pemanis alternatif pengganti sukrosa yang potensial adalah xylitol.

Xylitol ditemukan di Jerman oleh seorang kimiawan bernama Emil Fischer dan

Sachen serta di Perancis oleh Betrand. Tetapi Xylitol baru dinyatakan aman untuk penggunaan pemanis produk pangan pada tahun 1983.

Xylitol adalah gula alkohol jenis pentitol dengan rumus umum C5H12O3.Sifat-sifat kimia dan fisika lain dari xylitol antara lain berbentuk serbuk, berwarna putih, dan tidak berbau. Tingkat kemanisan 1,2-0,8 kali dari sukrosa bergantung pada pH larutan, tetapi lebih manis dari sorbitol dan manitol. Kelarutan dalam air pada 20 derajat Celsius adalah 64,2 g/100 ml. Sedikit larut dalam alkohol, pH larutan antara 5-7, dan nilai kalori rendah

Dalam jumlah kecil (BPJ -bagian persejuta), xylitol secara alami banyak ditemukan pada buah-buahan dan sayuran seperti strawberry, wortel, bayam, selada dan bunga kol. Sedangkan untuk produksi skala besar, dilakukan dengan proses kimiawi dan bioteknologi. Proses kimia dilakukan dengan hidrogenasi xylose menggunakan larutan asam. Sedangkan proses bioteknologi dilakukan menggunakan proses enzimatik dengan bantuan mikroba jenis yeast seperti candida dan saccharomyces.

Xylitol mempunyai sifat yang menguntungkan yaitu rasa yang menarik, aman bagi kesehatan gigi karena sifatnya yang tidak merusak gigi (non cariogenik). Juga membantu menurunkan pembentukan carries dan plaque pada gigi sehingga banyak digunakan untuk campuran pasta gigi Untuk mengatur metabolismenya tidak memerlukan insulin, sehingga menguntungkan bagi penderita diabetes, mempunyai efek sensasi dingin yang menyenangkan, tahan panas dan tidak mengalami karamelisa

Produk dari pemanis alami antara lain gula pasir (sukrosa), gula batu, gula merah, gula aren dan gula cair. Jika kita mengonsumsi pemanis alami secara berlebihan kita akan mengalami resiko kegemukan. Orang-orang yang sudah gemuk badannya sebaiknya menghindari makanan atau minuman yang mengandung pemanis alami.

2. Biomedicala. Biopolimer

Biopolimer adalah polimer yang secara alami ditemukan di alam.Seperti polimer, biopolimer atau polimer organik adalah rantai molekul yang terdiri dari

komposisi kimia tepat dimana unit-unit disusun dan bisa sangat panjang. Awalan bio berarti bahwa mereka diproduksi oleh organisme hidup dan dengan demikian dapat terurai secara alami. Biopolimer dapat disintesis dari monomer-monomer organik diperoleh dari bahan-bahan non migas seperti biomassa, serat alam, atau bahan selulosa lainnya.

Biopolimer dapat digolongkan dalam tiga kelompok, tergantung pada sifat dari unit kimia berulang yang mereka buat, terdiri dari: (i) polysakarida terbuat dari gula, (ii) protein asam amino, dan (iii) asam nukleat nukleotida. Zat tersebut merupakan contoh-biopolimer untuk masing-masing kelompok: selulosa (ditemukan pada tumbuhan), mioglobin (otot), dan DNA (bahan genetik dari organisme tertentu). Pada Novozymes, mereka memproduksi makromolekul dua kelas pertama, yaitu polisakarida dan protein. Kanji, protein dan peptida, serta DNA dan RNA ialah contoh biopolimer, di mana unit monomernya berturut-turut adalah glukosa, asam amino, serta asam nukleat.

Aplikasi biopolimer sangat luas, terutama digunakan pada pada aplikasi farmasi dan biomedis biopolimer. Misalnya, banyak aplikasi dari asam hyaluronic. Suntikan intra-artikular solusi hyaluronic atau gel di lutut bisa menghilangkan rasa sakit pada pasien rematik hingga 6 bulan yang mengarah ke perbaikan serius mobilitas mereka. Secara umum, biopolimer adalah eksipien yang ideal, fondasi, operator dan agen pelindung yang digunakan untuk meningkatkan kinerja molekul biologis aktif lainnya dalam suatu produk. Mereka juga dapat dimodifikasi untuk melayani tujuan tertentu yang menjelaskan banyak aplikasi potensial.

Tidak seperti polimer sintetis yang bahan baku bisa berasal dari petrokimia atau proses kimia, biopolimer yang dihasilkan dari sumber daya terbarukan seperti tanaman dan atau organisme hidup. Mereka dapat terdegradasi oleh proses alam, mikroorganisme dan enzim

ke entitas unsur yang dapat diserap di lingkungan. Sehingga biopolimer menawarkan kemungkinan untuk menciptakan industri yang berkelanjutan dan mengurangi emisi CO2. Hal ini artinya biopolimer lebih ramah lingkungan sehingga termasuk dalam eko-material.

b. Dendrimers

Gambar 11. Struktur dendrimersSumber http://www.starpharma.com/technology/what_are_dendrimers

Dendrimer merupakan polimer yang bercabang banyak, terdiri dari inti, kulit dalam dan kulit luar. Struktur dendrimer sangat unik dengan cabang yang tersusun rapi menjadikannya lebih stabil dibanding polimer biasa dan dapat diaplikasinya diberbagai bidang seperti farmasi, proses industri dan katalis. Sampai saat ini dendrimer disintesis dengan menggunakan bahan sintetik yang tidak ramah lingkungan. Dilain pihak, Indonesia memiliki bahan alam trigliserida yang mudah terurai dan merupakan sumber yang dapat diperbaharui. Trigliserida merupakan bahan utama pembentuk minyak nabati seperti minyak kelapa sawit. Trigliserida dengan gugus hydroxyl berpotensi diolah menjadi dendrimer.

Proses sintesa dendrimer dilakukan melalui empat tahap, yaitu proses hidrolisis/esterifikasi, amidasi, polimerisasi dan aktivasi katalis atau uap hydrogen pada suhu tinggi. Untuk mengetahui gugus fungsi, struktur dan karakteristik setiap proses, dilakukan analisis dan evaluasi secara spektrofotometri, scattering teknik, dan mikroskopi (SEM). Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan metoda optimal pembuatan katalis dendrimer yang dapat diaplikasikan untuk proses derivatisasi bahan alam.

Penggunaan dendrimer pada sistem biologi berkembang pesat selama dekade terakhir ini. Hal ini memberi harapan dalam pengantaran obat yang spesisfik dan sistem diagnosa yang lebih baik. Teknologi dendrimer yang saat ini tengah dikembangkan oleh berbagai grup riset, diharapkan menjadi wahana pengangkut obat sampai ke sasarannya. Pengiriman senyawa toksik langsung ke target sel yang diinginkan yaitu sel kanker merupakan model pengobatan kanker yang ideal. Dengan tersedianya teknologi penghantaran obat yang baik (targetted drug delivery), maka obat secara cerdas dapat menemukan targetnya, yaitu sel kanker sehingga meningkatkan efek anti kankernya serta menurunkan efek toksiknya terhadap sel yang sehat.

Dendrimer akan membawa muatan berupa obat, pengenal, dan pengait (linker). Sebagai pengenal, asam folat yang diikatkan pada dendrimer, akan berjabat tangan dengan reseptor pada sel kanker. Hasil dari jabat tangan ini maka dendrimer beserta muatannya akan diijinkan masuk ke dalam sel yang sulit ditembus dengan cara biasa. Suasana cairan diluar dan didalam sel berbeda tingkat keasamannya, maka pengait akan mudah terlepas sehingga obat berada dalam posisi bebas dan siap melakukan tugasnya untuk menghantam seluruh isi sel.

c. HydrogelHidrogel adalah sebuah contoh dari material pintar yang dapat mengubah strukturnya

sendiri sebagai respon dari konsentrasi garam, pH, dan temperatur. Struktur dari Hidrogel adalah polimer garis bersilang yang mempunyai kelompok hidrofilik. Biasanya, polimer tersebut mengandung gugus karboksilat dan asam. Salah satu polimer yang umum digunakan untuk membuat hidrogel adalah natrium poliakrilat atau tata nama yang resminya adalah poli (natrium propenoat). Struktur unit yang berulangnya dapat diihat seperti gambar dibawah ini:

Gambar 12 Struktur berulang atrium poliakrilatSumber http://www.google.co.id/imgres?imgurl=

Rantai polimer biasanya tersedia dalam bentuk molekul acak yang tergulung. Ketika ion Na+ hilang (ketika menghilangkan kandungan garam) maka muatan negatif dari ion oksida sepanjang rantai polimer akan menolak satu sama lainnya dan rantai polimer akan condong untuk melepaskan lilitannya seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini:

Gambar 13. Rantai polimer hidrogelSumber http://www.gcsescience.com/hydrogel-hydrogen-bonding.gif&imgrefurl=

Kemudian molekul air akan tertarik kepada muatan negatif pada ikatan hidrogen.

Gambar 14. Ikatan hidrogen dengan molekul airSumber http://www.gcsescience.com/o70.htm&h=439&w=506&tbnid=-

Pada tahapan ini hidrogel akan menyerap air murni 500 kali lipat lebih dari beratnya sendiri, namun menyerap lebih sedikit air garam. kemampuan hidrogel untuk menyerap air yang sangat banyak ini menyebabkan hidrogel sangat berguna untuk lapisan popok bayi

dan hal lainnya. Ketika garam ditambahkan kedalam hidrogel, rantai polimernya akan mulai untuk mengubah bentuknya dan air akan hilang dari gelnya.

Gambar 15. Reaksi netralisasi pada hidrogelSumber: http://www.google.co.id/imgres?imgurl=http://www.nature.com/nmat/journal/v7/n4/

images/nmat2147-

Gambar diatas melukiskan mengenai pengolahan hidrogela) Hidrogel yang telah ternetralisir secara penuh akan terbentuk dari pengolahan

berulang alkohol gel dengan NaOH dan air. Hidrogel yang terlah ternetralisir akan menyusut sebagai hasil dari perpindahan silang secara fisikal.

b) Jika reaksi netralisasi terganggu oleh pengangkatan gel dari wadah NaOH, maka sebuah larutan interfasa akan terbentuk dan terjadi kondensasi rantai polimer residu (panah keriting hijau). Bagian inter-membran terbentuk dari kondensasi lengkap akan rantai polimer.

Hidrogel disentesis untuk memperpanjang masa tahanan gel pada terapi sebagai sistem pengantara obat. Bahan utama dari polimer seperti yang terkandung dalam polimer karbohidrat dapat dimanfaatkan yaitu, , κ- carrageenan telah banyak digunakan untuk hidrogel. Kalsium karbonat dan natrium bikarbonat ditambah sebagai agen pengampungan ke dalam setiap formulasi κ-carrageenan untuk memberi kesan terapung. Hidrogel ini berpotensi untuk diapplikasikan dalam industri farmaseutikal.

d. NanoparticelNanopartikel adalah partikel koloid dengan ukuran lebih kecil dari 1 mm (10 nm -1000

nm). Senyawa aktif tersebut dapat di hadapkan dalam bermacam-macam keadaan keadaan fisik. Dapatdilarutkan dalam matrik polimer, dapatdienkapsulasi, atau dapatdiabsorbsi atau dilekatkanpada permukaan permbawa koloid. Ada dua definisi dalam persyaratan ikatan obat.Nanocapsule mempunyai struktur kulit-inti (sebuah system penyimpanan), sementara Nanospheremewakili sebuah matrix-system. Sebagian besar didesain untuk pembawa parenteral.

Macam-macam tipe nanopartikel:a. Nanocapsuleb. Nanospherec. Coated nanosphere

Manfaat:• Memungkinkan pengendalian pelepasan obat dan targetting obat.• Meningkatkan stabilitas obat.• Kemungkinan untuk memasukkan obat lipofilik dan hidrofilik.• Pembawa tidak biotoksis.• Menghindarkan pelarut organic.• Tidak bermasalah mengenai produksi dan sterilisasi skala besar.

PREPARASI/PEMBUATAN Teknik yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel pada umumnya diklasifikasikan

dalam dua grup. Didalam grup pertama nanopartikel dibentuk dari pembentukan polimer awal. Polimer

tersebut melingkupi kedua polimer sintetik tidak larut-air dan larut-air, semisintetik, atau alami.

Alternative lainnya, nanopartikel dibuat melalui bermacam-macam reaksi polimerisasi monomer lipofilik atau hidrofilik.

Group Io High Shear Homogenization and Ultrasound: untuk memproduksi nanodispersi lipid

padat.o High Pressure Homogenization (HPH): untuk produksi nanoemulsi pada nutrisi

parenteral.o Hot Homogenization: untuk menurunkan ukuran partikel dan meningkatkan laju

degradasi obat dan pembawa.o Cold Homogenization: untuk mengatasi masalah hot homogenization yaitu:

(1)temperature menginduksi degradasi obat.(2)distribusi obat ke dalam fase air selama homogenisasi.(3)Komplesksitas dari tahapan kristalisasi dari nanoemulsi membawa beberapa modifikasi dan supercooled melts.

o Emulsifikasi/evaporasi pelarut: lipid padat dilarutkan dalam sebuah pelarut organic water-immiscible (contoh sikloheksan/kloroform) yangdiemulsifikasi dalam fase cair.

o Metode Salting-Out: larutan tersaturasi elektrolit mengandung hidrokoloid (polivinil alcohol) ditambahkan pada larutan aseton dari polimer ke bentuk emulsi O/W. Sejumlah air atau larutan PEG secukupnya ditambahkan untuk membiarkan difusi sempurna dari aseton kedalam fase ammmmmir, kemudian menginduksikan penyusunan dari nanosphere.

o Metode Emulsi-Difusi: cairan gel dari hidrokoloid (gelatin) ditambahkan pada larutan polimer yang dilarutkan dalam benzyl alcohol ke bentuk emulsi W/O. Sejumlah besar air kemudian ditambahkan ke emulsi dalam perintah untuk membiarkan difusi sempurna dari pelarut organic kedalam air, membawa presipitasidari polimer sebagai nanosfer.

o Metode Presipitasi/pengendapan:Polimer dilarutkan dalam pelarut water-miscible (aseton) dan dicampur ke nonpelarut (air yg mengandung surfaktan) yang membawa pengendapan dari nanosphere.

o Injeksi Pelarut:

Nanopartikel hanya diproduksi dengan pelarut yang diditribusi dengan cepat ke dalam fase cair (contoh: etanol, aseton, DMSO) sementara partikel besar diporel dengan lebih banyak pelarut lipofilik.Terbatas untuk lipid yang dilarutkan dalam pelarut organic polar. Manfaat metode ini adalah menghindari kenaikan suhu dan tekanan tinggi.

Grup IIMekanisme Polimerisasi Emulsi:• Monomer diemulsifikasi dalam sebuah immiscible fase eksternal yang mengadung

surfaktan.• Diatas konsentrasi kritis misel, bentuk misel mampu melarutkan molekul monomer.• Surfaktan juga diadsorpsi pada monomer droplet emulsi dan membuat stabil emulsi

serta polimer nanopartikel.• Reaksi polimerisasi dapat diinisiasi/dimulai dengan misel atau fase kontinu.• Setelah mencapai berat molekul kritis, molekul menjadi tidak larut, dan terjadi

pemisahan fase dan penyusunan nanopartikel.• Sebuah nanopartikel mengandung sejumlah besar molekul polimer individu.

PURIFICATION/PEMURNIAN• Berdasarkan pada metode preparasi, kemungkinan banyaknya racun dan preparasi

tambahan yang tidak diinginkan dapat di beri suspense mentah, yang mencakup pelarut organic, surfaktan, penstabil, elektrolit dan agregat polimer.

• Jadi langkah pemurnian diperlukan untuk memisahkan komponen-komponen tersebut dari nanopartikel.

• Permurnian dapat juga memisahkan obat bebas dari ikatan obat pada partikel.

Macam-macam Pemurnian:1. Ultrasentrifugasi -> pembuangan supernatant dan suspense kembali partikel di dalam

air. Untuk membuangan preparasi tambahan.2. Ultrafiltrasi sentrifugal ->ultrafiltrasi membrane untuk memisahkan nanopartikel dari

medium disperse.3. Cross-flow filtration ->Cairan dimurnikan secara langsung secara tangensial pada

permukaan membrane untuk mencegah penymbatan saringan, dan nanosphere dipertahankan di dalam suspense dengan penambahan air dari tampungan pada laju yang sama sebagai laju filtrasi.

4. Permeasi gel -> penggunaan material berbentuk gel untuk memisahkan obat bebas dari ikatan partikel obat.

5. Dialisis -> suspense nanopartikulat didialisis bersama dengan larutan poloxamer melalui membrane selopase.

KARAKTERISASIFormulasi nanopartikel ->Karakterisasi Fisikokimia –>Interaksi dengan protein darah–> Pengambilan kembali oleh sel secara invitro -> Evaluasi secara in vivo.

Metode Emulsifikasio Larutan aqueous dari albumin dibuat menjadi bentuk emulsi dengan minyak nabati

(cotton seed oil) pada suhu kamar.o Kemudian dengan menggunakanhomogenizer pada kecepatan tinggi, akan diperoleh

emulsi yang homogen.o Emulsi yang diperoleh kemudian ditambahkan ke dalam pre-heated oil (lebih dari 120

oC) setetes demi setetes hingga terbentuk nanopartikel.o Kemudian suspensi yang diperoleh diletakkan dalam penangas es.

Metode Desolvasio Faktor desolvasi seperti garam atau alkohol yang ditambahkan secara perlahan-lahan

pada larutan protein.

o Akumulasi partikel protein akan terbentuk dengan sendirinya dengan adanya peningkatan turbiditas sistem.

o Tahap selanjutnya akan terbentuk nanopartikel melalui proses polimerisasi sambungsilang (cross lingkage) dengan faktor glutaraldehid.

3. Industria. Polimer Biodegradable

Plastik biodegradabel adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik konvensional, namun akan hancur terurai oleh aktivitas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. Plastik biodegradabel merupakan bahan plastik yang ramah terhadap lingkungan karena sifatnya yang dapat kembali ke alam.

Secara umum, kemasan biodegradabel diartikan sebagai film kemasan yang dapat didaur ulang dan dapat dihancurkan secara alami. Menurut Stevens (2001), plastik biodegradabel disebut juga bioplastik, adalah plastik yang seluruh atau hampir seluruh komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui. Plastik biodegradabel mengandung satu atau lebih biopolimer sebagai ingridien yang esensial.

Istilah bioplastik ditujukan untuk bahan kemasan yang berasal dari polimer yang 100% biodegradabel dan sudah diuji biodegradabilitasnya berdasarkan standar yang berlaku dari biopolimer (produk hasil pertanian)

Berdasarkan bahan baku yang dipakai, plastik biodegradabel dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu kelompok dengan bahan baku petrokimia dan kelompok dengan bahan baku produk tanaman seperti pati dan selulosa. Kelompok pertama adalah penggunaan sumberdaya alam yang tidak terbaharui (non-renewable resources), sedangkan kelompok kedua adalah sumber daya alam terbarui (renewable resources). Saat ini polimer plastik biodegradabel yang telah diproduksi adalah kebanyakan dari polimer jenis poliester alifatik

Teknologi pembuatan plastik biodegradabel sudah banyak diteliti sebagai alternatif pemecahan masalah limbah plastik. Menurut Sriroth et al. (2006), pati singkong, kentang dan bahan yang mengandung karbohidrat ataupun protein dapat menjadi salah satu alternatif bahan baku plastik biodegradabel. Proses pembuatannya hampir sama dengan proses pembuatan plastik dengan bahan baku polimer sintetis.

KentangKentang, Potato (Solanum tuberosum L.) adalah tanaman dari suku Solanaceae yang

memiliki umbi batang yang dapat dimakan dan disebut "kentang" pula. Umbi kentang sekarang telah menjadi salah satu makanan pokok penting di Eropa walaupun pada awalnya didatangkan dari Amerika Selatan.

Kentang ini mengandung vitamin dan mineral, serta bermacam-macam phytochemical, seperti karotenoid dan polifenol. Kentang ukuran sedang 150 g (5.3 oz) kentang dengan kulit memberikan 27 mg vitamin C (45% dari Nilai Harian), 620 mg potasium (18% ), 0,2 mg vitamin B6 (10% ) dan melacak jumlah thiamin, riboflavin, folat, niacin, magnesium, fosfor, besi, dan seng. Isi serat kentang dengan kulit (2 g) adalah setara dengan banyak roti gandum, pasta, dan sereal. Dalam hal gizi, kentang terkenal karena kandungan karbohidrat nya (sekitar 26 gram dalam kentang medium). Bentuk dominan dari karbohidrat ini adalah pati. Sebagian kecil tapi signifikan pati ini adalah tahan terhadap pencernaan oleh enzim dalam lambung dan usus kecil, sehingga mencapai usus besar dasarnya utuh.

RANGKUMAN

Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam. Karbohidrat mempunyai banyak manfaat baik bagi di dalam tubuh manusia maupun dalam kehidupan sehari-hari. Aplikasi karbohidrat dalam kehidupan sehari-hari dapat digunakan dalam bidang pangan, farmasi, dan industri. Dalam bidang pangan, karbohidrat

merupakan sumber alami sebagai bahan pembuatan berbagai jenis tepung dan pemanis alami. Selanjutnya bahan pangan ini akan menjadi dasar pembuatan makanan lainnya. dalam sektor farmasi, aplikasi karbohidrat bergerak dalam bidang kesehatan sebagai pengantar obat misalnya obat kanker. Karbohidrat menjadi bahan dari nanopartikel yang berfungsi untuk mengantarkan obat menuju temoat spesifik sel yang rusak sehingga akan mengurangi efek samping dari penderita. Selain itu peran karbohidrat juga terdapat dalam bidang industri seperti pada pembuatan polimer. Salah satu produk nyata dari aplikasi karbohidrat adalah plastik biodegradable yang dapat teruraikan sendiri.

REFERENSI

Anonim. Hydrogel: Preparation, characterization. Avaiable at: [www.mhhe.com/wardlawpers6] Diakses pada 13 Mei 2014

Antoni. Nanoparticle and its uses. Avaiable at: [www.starpharma.com] Diakses pada 13 Mei 2014

Alamsyah, Budi. Dendrimers. Avaiable at: [www.news-medical.net] Diakses pada 11 Mei 2014

Damayanti, Sinaga. 2011. Karbo. Available at [http://www.academia.edu/3882449/Karbo]. Diakses pada 13 Mei 2014

Gilang, Prasetya. Pemanis Alami. Avaiable at: [www.menshealth.co.id] Diakses pada 12 Mei 2014

Isma, Wulandari. Carbohidrates, Avaiable at: [www.gcsescience.com] Diakses pada 12 Mei 2014

Suryanto, Biomolecule at: [pkpp.ristek.go.id] Diakses pada 13 Mei 2014