Aplikasi Karbohidrat oleh Stephanie Sabhaninidta (1406575241) (1406575241) Abstrak Karbohidrat Karbohid rat adalah polihidroksil-aldehida polihidroksil-aldehida atau polihidroksi polihidroksil-keton. l-keton. Karbohidrat mengandu mengandung ng gugus fungsi karbonil (se (seba bagai gai aldehida aldehida ata atau keton keton)) da dan n ba bany nyak ak gugus gugus hidroksil hidroksil.. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama hidup, terutama sebagai sumber energy (glukosa), cadangan makanan (pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (selulos (sel ulosa a pada tumbuhan, tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). jamur). Sela Selain in itu juga karbohidrat karbohidrat ternyata 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. alam sektor farmasi atau biomedicine juga karbohidrat adalah salah satu bahan baha n poko pokok k dal dalam am hal peng pengantar antar obat sepe seperti rti obat untuk kank kanker. er. itambah itambah lagi kegunaan kegunaan karbohidrat dalam sektor industri sangat berguna sebagai bahan utama pembentuk polimer yang dapat dimanfaatkan sebagai Kata Kunci: polimer Kunci: polimer,, biodegradable, biodegradable, unit, monomer, terapi, terapi, kanker, sintesis, dendrimers, hidrogel, nanopartikel, nanopartikel, hidroksil, purifikasi, emulsifikasi, carbon, hidrogen, gel, biopolimer, biopolimer, petrokimia Pebahasan Karbohid Karbohidrat rat merupakan merupakan senyawa karbon, hidroge hidrogen n dan oksigen oksigen yang terdapat dalam alam. alam. !anyak karbohidrat mempunyai rumus empiris "#$%. Tipe karbohidrat & 'onosakarida 'onosaka 'onosakarida rida adalah adalah suatu suatu karbohid karbohidrat rat yang tersederh tersederhana ana yang tidak tidak dapat dapat dihidrol dihidrolisis isis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil lagi. - lukosa gula anggur banyak terdapat dalam buah , jagung, dan madu. - *ruktosa terdapat bersama dengan glukosa dan sukrosa dalam buah-buahan dan madu. - alakt alaktosa osa,, sumber sumber dapat dapat dipero diperoleh leh dari dari laktos laktosa a yang yang dihid dihidrol rolisi isis s melal melalui ui pencer pencernaa naan n makanan kita. & isakarida isakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari dua monosakarida. - 'altosa (glukosa + glukosa), tidak dapat difermentasi bakteri kolon dengan mudah, maka digunakan dalam makanan bayi, susu bubuk beragi (malted milk) - aktosa (glukosa + galaktosa), terdapat dalam susu sapi dan -/ dalam susu ibu. - Sukrosa (glukosa + fruktosa), ialah gula pasir biasa. !ila dipanaskan akan membentuk gula in0ert berwarna coklat yang disebut karamel. igunakan untuk pembuatan es krim, minuman ringan, dan permen. & 1olisakarida 1olisakarida adalah suatu karbohidrat yang tersusun dari banyak monosakarida. Kegunaan hidrokarbon pada polisakarida polisakarida dalam bidang pangan seperti beras, pati, jagung, dll. 2. 1angan a. 3ndu 3ndust stri ri Tepung pung Tepung andum (wheat flour) Tepung gandum (wheat flour) merupakan tepung yang terbuat dari hasil penggilingan gandum untuk dikonsumsi manusia. !iasanya lebih banyak diproduksi daripada jenis tepung-tepung tepung-tepung lain Tepung gandum diklasifikasikan dalam dua jenis 4 - 5heat hard flour f lour (mengandung gluten kadar tinggi) - 5heat soft flour (mengandung gluten kadar rendah) •
1ada wheat flour yang kadar karbohidratnya cukup tinggi yaitu sekitar 6$.6 gram per 277 277 g wheat wheat flour flour.. 8enis 8enis karbo karbohid hidrat rat yang yang terda terdapat pat pada pada wheat wheat flour flour adala adalah h pati pati (starch) yang merupakan polisakarida.Selain polisakarida.Selain itu juga terdapat e9trine, malt sugar and de9trose amylase en:yme yang menyusun jenis-jenis karbohidrat pada wheat flour.
ekstrin adalah campuran dari polimer unit -glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosidik ;-(2 < =) atau ;-(2 < >). !erikut adalah diagram proses pengolahan tepung gandum
ambar 2. iagram 1roses 1embuatan Tepung andum Sumber4 http4www.google.co.idimgres?imgurl@
5heat flour biasanya digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan pasta atau roti, tergantung dari jenis wheat flour yang digunakan. 1asta 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 27/2A/), untuk membantu pengembangan ragi saat pembuatan roti. •
Tepung 8agung Tepung 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 (B 2/) dengan sifat amilograf tergolong 0iskositas dingin ($=7C>$7 !D) 1roses pembuatan tepung jagung Secara garis besar, pembuatan tepung jagung dibedakan menjadi $ metode, yaitu 4 - 'etode basah - 'etode kering 1erbedaan keduanya hanya pada bagian awalnya setelah jagung disosoh. 1ada metode basah, jagung direndam terlebih dahulu, sedangkan di metode kering tidak ada proses perendaman.
ambar $ 1roses 1embuatan Tepung 8agung Sumber4 http4blogs.rsc.orgjmfiles$7227=E.gifFimgrefurl
Selain dengan metode perendaman air, proses penepungan jagung juga dapat dilakukan dengan menggunakan larutan kapur. 1ada metode ini, biji jagung direndam dengan larutan kapur (/) selama $= jam kemudian dikeringkan sampai kadar air 2=/, digiling dan diayak menjadi tepung. 1enggunaan larutan kapur / dapat melepaskan perikarp dalam jumlah yang besar. Selain itu juga dapat ditambahkan calsium hidroksida ("a%#) atau kapur tohor atau lime dengan konsentrasi penambahan harus lebih rendah dari /. Edapun konsentrasi yang sering digunakan adalah 2/. 1enambahan lime akan menghancurkan pericarp dan kemudian terbuang selama pencucian. 1enambahan lime juga akan mengurangi jumlah mikroba, memperbaiki tekstur, aroma, warna, dan umur simpan tepung. 1ada prinsipnya penggilingan biji jagung menjadi tepung adalah proses pemisahan perikarp, endosperm dan lembaga dan dilanjutkan dengan proses pengecilan ukuran. 1erikarp harus dipisahkan pada proses pembuatan tepung karena kandungan seratnya tinggi sehingga membuat tepung bertekstur kasar. 1ada 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. 1ada pembuatan tepung, endosperm merupakan bagian yang digiling menjadi tepung. 1enepungan dengan metode basah (perendaman) menghasilkan rendemen tepung lebih tinggi dibandingkan dengan metode kering. Gamun, 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 !eras Tepung beras merupakan butiran putih halus yang dibuat dari beras yang ditumbuk. !eras yang dipakai bisa berbagai macam beras, bisa beras putih biasa ataupun beras merah dan beras hitam. 'asing-masing jenis beras nantinya akan mempengaruhi kandungan nilai gi:inya. "EHE 1I'!DETEG 2) !eras diayak atau ditampi untuk menghilangkan kotoran seperti kerikil, sekam, dan gabah. $) !eras yang sudah bersih, kemudian digiling sampai halus dengan menggunakan penggiling hammer mill yang berpenyaring 7 mesh.
!eras dapat dicuci terlebih dahulu sampai bersih, kemudian direndam di dalam air yang mengandung natrium bisulfit, 2 ppm (2 g natrium bisulfit di dalam 2 mA air ) selama > jam. Setelah itu beras ditiriskan dan dikeringkan sehingga dihasilkan beras lembab. Selanjutnya beras lembab ini digiling sampai halus. !eras lembab ini lebih mudah dihaluskan sehingga penggilingannya lebih cepat dan hemat energi. Setelah digiling, tepung beras perlu dijemur atau dikeringkan sampai kadar air dibawah 2=/.
Tepung beras atau tepung adalah bahan secara luas dikenal untuk mengobati noda, keriput dan pigmentasi. !ahkan, bahan ini telah digunakan sebagai perawatan kulit anti-penuaan di banyak negara Esia selama berabad-abad. 1ara gadis di 8epang, menggunakan bubuk beras dalam rutinitas kecantikan mereka dan meskipun riasan tebal mereka, kulit mereka tetap porselen halus. Tepung beras memiliki sifat e9foliating 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. !anyak dipakai untuk membuat kue tradisional (kue mangkuk), atau pelapis gorengan karena sifatnya renyah. b. 1emanis Elami Jat pemanis alami berfungsi sebagai sumber energi. 1emanis ini dapat diperoleh dari tumbuhan sepeti kelapa, tebu, dan aren. Selain itu :at pemanis alami dapat pula diperoleh dari buah-buahan dan madu. !ahan 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. !eberapa contoh sumber pemanis alami adalah 4 'adu. 'adu merupakan larutan yang mengandung 7/ gula dan mempunyai kandungan fruktosa, yaitu suatu monosakarida yang banyak terdapat dalam buah sehingga sering juga disebut sebagai gula buah. 'adu mengandung fruktosa sekitar =2 /, A/ glukosa, dan 2, / sukrosa. *ruktosa adalah gula paling manis, mempunyai tingkat kemanisan 2,6 kali dibanding gula sukrosa yang banyak terdapat dalam gula pasir. 'eskipun termasuk karbohidrat simpleks (sederhana), fruktosa mempunyai indeks glisemik rendah -sekitar $7- sehingga tidak cepat menaikkan kadar gula dalam tubuh. 'adu juga diketahui mengandung 7/ karbohidrat, 7, / protein, asam amino, 0itamin, dan mineral. alam satu sendok makan madu terkandung sekitar >7 L 67 kalori. Kalorinya kecil, tapi kaya nutrisi. •
•
•
ula aren. ula 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. ibandingkan dengan gula pasir, gula aren mempunyai kandungan kalsium, fosfor, dan :at besi yang lebih tinggi. ula aren mempunyai cita-rasa dan aroma khas yang tidak terdapat dalam gula pasir sehingga lebih disukai untuk membuat minuman dan makanan. an indeks glikemik gula aren sekitar A. Ste0ia. Ste0ia berasal dari tumbuhan perdu, mempunyai rasa manis yang unik dan khas tidak meninggalkan rasa pahit setelah dikonsumsi. aun ste0ia mengandung A glikosida yaitu ste0iosida, rebaudisida, dan dulkosida yang mempunyai ikatan dengan karbohidrat seperti dengan glukosa, fruktosa, silosa, arabinosa. Ste0ia juga mengandung mineral, beberapa 0itamin dan sedikit protein. Tubuh Enda tidak dapat
mencerna daun ste0ia maka tidak terjadi penyerapan karbohidrat. Sehingga, tidak ada kalori yang dihasilkan dan indeks glisemiknya rendah.Tingkat kemanisannya bisa A7L A77 kali dibanding gula pasir. Hahasia kemanisannya terletak pada bahan kimia alaminya yang bernama ste0iosida. Ste0ia aman dikonsumsi, juga oleh penderita diabetes, tekanan darah tinggi, atau kelebihan berat badan. #ebatnya, ste0ia juga memiliki sifat antibiotik ringan seperti mampu menghambat pertumbuhan bakteri yang menyebabkan gangguan gigi dan penyakit gusi. •
•
ula kelapa. Sama dengan gula pasir, gula kelapa mengandung disakarida sukrosa atau sakarosa. Man serupa dengan gula aren, gula kelapa mempunyai kandungan kalsium, fosfor, dan :at besi yang lebih tinggi bila dibandingkan dengan gula pasir. ula jagung. ula jagung adalah gula yang diperoleh dari jagung, mempunyai kandungan monosakarida berupa glukosa. aya kemanisannya lebih rendah daripada gula pasir maupun gula merah.
Kandungan karbohidrat yang terkandung didalamnya meliputi4 Sukrosa Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Secara komersial gula pasir yang / terdiri atas sukrosa dibuat dari kedua macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi. ula merah yang banayk digunakan di 3ndonesia dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu. Edapun rumus molekulnya yaitu 4 •
ambar A. Struktur Sukrosa Sumber4 https4croisant.files.wordpress.com$72A7gambar-2-=.png?w@>=$ •
lukosa lukosa, 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. lukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gi:i. lukosa merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. alam proses metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di dalam sel merupakan sumber energi.
ambar =. Struktur lukosa Sumber4 https4ringkasanmateri.files.wordpress.com$7277untitled-6-copy.png
*ruktosa *ruktosa, dinamakan juga le0ulosa atau gula buah, adalah gula paling manis. *ruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, ">#2$%>, namun strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis
•
ambar . Struktur *ruktosa Sumber4 https4ringkasanmateri.files.wordpress.com$7277untitled-6-copy.png •
alaktosa alaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pencernaan laktosa.
ambar >. Struktur alaktosa
Sumber4 https4ringkasanmateri.files.wordpress.com$7277untitled-6-copy.png •
'anosa 'anosa jarang terdapat di dalam makanan. i gurun pasir, seperti di 3srael terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.
ambar 6. Struktur 'anosa Sumber4 https4ringkasanmateri.files.wordpress.com$7277untitled-6-copy.png •
1entosa 1entosa, merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan alami. 8umlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber energi. Hibosa merupakan salah satu unsur dari pentosa.
ambar . Struktur 1entosa Sumber4 https4okta0ianipratama.files.wordpress.com$72A7=untitled.png •
'altosa 'altosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam. 'altosa 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
ambar . Struktur 'altosa Sumber4 https4croisant.files.wordpress.com$72A7gambar-2->.png?w@>=$ •
aktosa aktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa. aktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. #al ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. 'laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida lain.Strukturnya yaitu
ambar 27. Struktur aktosa Sumber4 https4croisant.files.wordpress.com$72A7gambar-2-.png?w@>=$
•
•
•
•
•
•
•
•
Sorbitol Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara komersial dibuat dari glukosa. In:im aldosa reduktase dapat mengubah gugus aldehida ("#%) dalam glukosa menjadi alkohol ("#$%#). 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 >7/ bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa. 1engaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada sukrosa. Konsumsi lebih dari lima puluh gram sehari dapat menyebabkan diare pada pasien diabetes. 'anitol 'anitol adalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan galaktosa. 'anitol 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. Trehalosa Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai gila jamur. Sebanyak 2/ bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa juga terdapat dalam serangga. 3nositol 3nositol merupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. 3nositol terdfapat dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia. Sukralosa Sukralosa dihasilkan dari proses klorinasi sukrosa. 1emanis ini mempunyai tingkat relatif kemanisan yang sangat tinggi terhadap sukrosa yaitu 7-67 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 $ kalori per satu sendok teh, sehingga dapat digunakan untuk penderita diabetes dan program penurunan berat badan. 1alatinit 1emanis ini merupakan campuran dari >-%-(9--glukopiranosil) --manitol dan >-%9--glukopiranosil)--sorbitol dan diproduksi melalui tiga tahap yaitu hidrogenasi palatinosa, pemurnian, dan rekristalisasi. 1emanis ini sangat cocok di konsumsi untuk penderita diabetes militus. eukrosa 1emanis leukrosa merupakan hasil sintetis dari campuran sukrosa dan fruktosa sebanyak $ persen serta menggunakan en:im de9tranase dari euconostoc mesenteroides dan dikembangkan oleh 1feifer dan angen (8erman) 'asih banyak sebenarnya pilihan bahan pemanis alternatif yang aman dan bergi:i 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 bergi:i serta sehat dan tidak hanya menitikberatkan pada besarnya keuntungan semata. Keberhasilan ini tentunya harus ditunjang peran aktif pihak pengawas, yaitu !adan 1%' dan epkes di dalam implementasi fungsi pengawasan peredaran makanan dan minuman yang sehat, terutama dalam merekomendasikan jenis pemanis yang aman. 1alatinosa 1alatinosa merupakan turunan sukrosa sebagai hasil proses en:imatis. In:im yang digunakan adalah 9-glukosil transferase dari 1rotanimobacler rubrum. 1alatinosa
•
mempunyai kemanisan lebih rendah yaitu 7,=$ kalinya sukrosa, tetapi mempunyai keuntungan dengan sifat yang tidak merusak gigi dan kandungan kalori = kkalgram. Nylitol Salah satu pemanis alternatif pengganti sukrosa yang potensial adalah 9ylitol. Nylitol ditemukan di 8erman oleh seorang kimiawan bernama Imil *ischer dan Sachen serta di 1erancis oleh !etrand. Tetapi Nylitol baru dinyatakan aman untuk penggunaan pemanis produk pangan pada tahun 2A. Nylitol adalah gula alkohol jenis pentitol dengan rumus umum "#2$%A.Sifat-sifat kimia dan fisika lain dari 9ylitol antara lain berbentuk serbuk, berwarna putih, dan tidak berbau. Tingkat kemanisan 2,$-7, kali dari sukrosa bergantung pada p# larutan, tetapi lebih manis dari sorbitol dan manitol. Kelarutan dalam air pada $7 derajat "elsius adalah >=,$ g277 ml. Sedikit larut dalam alkohol, p# larutan antara 6, dan nilai kalori rendah alam jumlah kecil (!18 -bagian persejuta), 9ylitol 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. 1roses kimia dilakukan dengan hidrogenasi 9ylose menggunakan larutan asam. Sedangkan proses bioteknologi dilakukan menggunakan proses en:imatik dengan bantuan mikroba jenis yeast seperti candida dan saccharomyces. Nylitol mempunyai sifat yang menguntungkan yaitu rasa yang menarik, aman bagi kesehatan gigi karena sifatnya yang tidak merusak gigi (non cariogenik). 8uga membantu menurunkan pembentukan carries dan plaOue pada gigi sehingga banyak digunakan untuk campuran pasta gigi Dntuk mengatur metabolismenya tidak memerlukan insulin, sehingga menguntungkan bagi penderita diabetes, mempunyai efek sensasi dingin yang menyenangkan, tahan panas dan tidak mengalami karamelisa
1roduk dari pemanis alami antara lain gula pasir (sukrosa), gula batu, gula merah, gula aren dan gula cair. 8ika kita mengonsumsi pemanis alami secara berlebihan kita akan mengalami resiko kegemukan. %rang-orang yang sudah gemuk badannya sebaiknya menghindari makanan atau minuman yang mengandung pemanis alami. $. !iomedical a. !iopolimer !iopolimer 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. Ewalan bio berarti bahwa mereka diproduksi oleh organisme hidup dan dengan demikian dapat terurai secara alami. !iopolimer dapat disintesis dari monomer-monomer organik diperoleh dari bahanbahan non migas seperti biomassa, serat alam, atau bahan selulosa lainnya. !iopolimer dapat digolongkan dalam tiga kelompok, tergantung pada sifat dari unit kimia berulang yang mereka buat, terdiri dari4 (i) polysakarida terbuat dari gula, (ii) protein asam amino, dan (iii) asam nukleat nukleotida. Jat tersebut merupakan contoh-biopolimer untuk masing-masing kelompok4 selulosa (ditemukan pada tumbuhan), mioglobin (otot), dan GE (bahan genetik dari organisme tertentu). 1ada Go0o:ymes, mereka memproduksi makromolekul dua kelas pertama, yaitu polisakarida dan protein. Kanji, protein dan peptida, serta GE dan HGE ialah contoh biopolimer, di mana unit monomernya berturut-turut adalah glukosa, asam amino, serta asam nukleat. Eplikasi biopolimer sangat luas, terutama digunakan pada pada aplikasi farmasi dan biomedis biopolimer. 'isalnya, banyak aplikasi dari asam hyaluronic. Suntikan intra-artikular solusi hyaluronic atau gel di lutut bisa menghilangkan rasa sakit pada pasien rematik hingga > 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. 'ereka 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. 'ereka dapat terdegradasi oleh proses alam, mikroorganisme dan en:im ke entitas unsur yang dapat diserap di lingkungan. Sehingga biopolimer menawarkan kemungkinan untuk menciptakan industri yang berkelanjutan dan mengurangi emisi "%$. #al ini artinya biopolimer lebih ramah lingkungan sehingga termasuk dalam eko-material. b. endrimers
ambar 22. Struktur dendrimers Sumber http4www.starpharma.comtechnologywhatParePdendrimers endrimer 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. ilain pihak, 3ndonesia 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 hydro9yl berpotensi diolah menjadi dendrimer. 1roses sintesa dendrimer dilakukan melalui empat tahap, yaitu proses hidrolisisesterifikasi, amidasi, polimerisasi dan akti0asi katalis atau uap hydrogen pada suhu tinggi. Dntuk mengetahui gugus fungsi, struktur dan karakteristik setiap proses, dilakukan analisis dan e0aluasi secara spektrofotometri, scattering teknik, dan mikroskopi (SI'). #asil yang diharapkan dari penelitian ini adalah mendapatkan metoda optimal pembuatan katalis dendrimer yang dapat diaplikasikan untuk proses deri0atisasi bahan alam. 1enggunaan dendrimer pada sistem biologi berkembang pesat selama dekade terakhir ini. #al 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. 1engiriman senyawa toksik langsung ke target sel yang diinginkan yaitu sel kanker merupakan model pengobatan kanker yang ideal. engan tersedianya teknologi penghantaran obat yang baik (targetted drug deli0ery), maka obat secara cerdas dapat menemukan targetnya, yaitu sel kanker sehingga meningkatkan efek anti kankernya serta menurunkan efek toksiknya terhadap sel yang sehat. endrimer 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. #asil 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. #ydrogel
#idrogel adalah sebuah contoh dari material pintar yang dapat mengubah strukturnya sendiri sebagai respon dari konsentrasi garam, p#, dan temperatur. Struktur dari #idrogel adalah polimer garis bersilang yang mempunyai kelompok hidrofilik. !iasanya, 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 ini4
ambar 2$ Struktur berulang atrium poliakrilat Sumber http4www.google.co.idimgres?imgurl@
Hantai polimer biasanya tersedia dalam bentuk molekul acak yang tergulung. Ketika ion Ga 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 ini4 +
ambar 2A. Hantai polimer hidrogel Sumber http4www.gcsescience.comhydrogel-hydrogen-bonding.gifFimgrefurl@
Kemudian molekul air akan tertarik kepada muatan negatif pada ikatan hidrogen.
ambar 2=. 3katan hidrogen dengan molekul air Sumber http4www.gcsescience.como67.htmFh@=AFw@7>Ftbnid@-
1ada tahapan ini hidrogel akan menyerap air murni 77 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.
ambar 2. Heaksi netralisasi pada hidrogel Sumber4 http4www.google.co.idimgres? imgurl@http4www.nature.comnmatjournal06n=imagesnmat$2=6-
ambar diatas melukiskan mengenai pengolahan hidrogel a) #idrogel yang telah ternetralisir secara penuh akan terbentuk dari pengolahan berulang alkohol gel dengan Ga%# dan air. #idrogel yang terlah ternetralisir akan menyusut sebagai hasil dari perpindahan silang secara fisikal. b) 8ika reaksi netralisasi terganggu oleh pengangkatan gel dari wadah Ga%#, maka sebuah larutan interfasa akan terbentuk dan terjadi kondensasi rantai polimer residu (panah keriting hijau). !agian inter-membran terbentuk dari kondensasi lengkap akan rantai polimer. #idrogel disentesis untuk memperpanjang masa tahanan gel pada terapi sebagai sistem pengantara obat. !ahan utama dari polimer seperti yang terkandung dalam polimer karbohidrat dapat dimanfaatkan yaitu, , Q- carrageenan telah banyak digunakan untuk hidrogel. Kalsium karbonat dan natrium bikarbonat ditambah sebagai agen pengampungan ke dalam setiap formulasi Q-carrageenan untuk memberi kesan terapung. #idrogel ini berpotensi untuk diapplikasikan dalam industri f armaseutikal. d. Ganoparticel Ganopartikel adalah partikel koloid dengan ukuran lebih kecil dari 2 mm (27 nm -2777 nm). Senyawa aktif tersebut dapat di hadapkan dalam bermacam-macam keadaan keadaan fisik. apatdilarutkan dalam matrik polimer, dapatdienkapsulasi, atau dapatdiabsorbsi atau dilekatkanpada permukaan permbawa koloid. Eda dua definisi dalam
persyaratan ikatan obat.Ganocapsule mempunyai struktur kulit-inti (sebuah system penyimpanan), sementara Ganospheremewakili sebuah matri9-system. Sebagian besar didesain untuk pembawa parenteral.
'acam-macam tipe nanopartikel4 a. Ganocapsule b. Ganosphere c. "oated nanosphere 'anfaat4 & 'emungkinkan pengendalian pelepasan obat dan targetting obat. & 'eningkatkan stabilitas obat. & Kemungkinan untuk memasukkan obat lipofilik dan hidrofilik. & 1embawa tidak biotoksis. & 'enghindarkan pelarut organic. & Tidak bermasalah mengenai produksi dan sterilisasi skala besar. 1HI1EHES31I'!DETEG Teknik yang digunakan untuk pembuatan nanopartikel pada umumnya diklasifikasikan dalam dua grup. idalam grup pertama nanopartikel dibentuk dari pembentukan polimer awal. 1olimer tersebut melingkupi kedua polimer sintetik tidak larut-air dan larut-air, semisintetik, atau alami. Elternati0e lainnya, nanopartikel dibuat melalui bermacam-macam reaksi polimerisasi monomer lipofilik atau hidrofilik. •
•
•
roup 3 #igh Shear #omogeni:ation and Dltrasound4 untuk memproduksi nanodispersi lipid o padat. #igh 1ressure #omogeni:ation (#1#)4 untuk produksi nanoemulsi pada nutrisi o parenteral. #ot #omogeni:ation4 untuk menurunkan ukuran partikel dan meningkatkan laju o degradasi obat dan pembawa. "old #omogeni:ation4 untuk mengatasi masalah hot homogeni:ation yaitu4 o (2)temperature menginduksi degradasi obat. ($)distribusi obat ke dalam fase air selama homogenisasi. (A)Komplesksitas dari tahapan kristalisasi dari nanoemulsi membawa beberapa modifikasi dan supercooled melts. Imulsifikasie0aporasi pelarut4 o lipid padat dilarutkan dalam sebuah pelarut organic water-immiscible (contoh sikloheksankloroform) yangdiemulsifikasi dalam fase cair. 'etode Salting-%ut4 o larutan tersaturasi elektrolit mengandung hidrokoloid (poli0inil alcohol) ditambahkan pada larutan aseton dari polimer ke bentuk emulsi %5. Sejumlah air atau larutan 1I secukupnya ditambahkan untuk membiarkan difusi sempurna dari aseton kedalam fase ammmmmir, kemudian menginduksikan penyusunan dari nanosphere. 'etode Imulsi-ifusi4 o cairan gel dari hidrokoloid (gelatin) ditambahkan pada larutan polimer yang dilarutkan dalam ben:yl alcohol ke bentuk emulsi 5%. Sejumlah besar air kemudian ditambahkan ke emulsi dalam perintah untuk membiarkan difusi sempurna dari pelarut organic kedalam air, membawa presipitasidari polimer sebagai nanosfer. 'etode 1resipitasipengendapan4 o
o
& & & & & &
1olimer dilarutkan dalam pelarut water-miscible (aseton) dan dicampur ke nonpelarut (air yg mengandung surfaktan) yang membawa pengendapan dari nanosphere. 3njeksi 1elarut4 Ganopartikel hanya diproduksi dengan pelarut yang diditribusi dengan cepat ke dalam fase cair (contoh4 etanol, aseton, 'S%) sementara partikel besar diporel dengan lebih banyak pelarut lipofilik. Terbatas untuk lipid yang dilarutkan dalam pelarut organic polar. 'anfaat metode ini adalah menghindari kenaikan suhu dan tekanan tinggi.
rup 33 'ekanisme 1olimerisasi Imulsi4 'onomer diemulsifikasi dalam sebuah immiscible fase eksternal yang mengadung surfaktan. iatas konsentrasi kritis misel, bentuk misel mampu melarutkan molekul monomer. Surfaktan juga diadsorpsi pada monomer droplet emulsi dan membuat stabil emulsi serta polimer nanopartikel. Heaksi polimerisasi dapat diinisiasidimulai 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 indi0idu.
1DH3*3"ET3%G1I'DHG3EG & !erdasarkan 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. & 8adi langkah pemurnian diperlukan untuk memisahkan komponen-komponen tersebut dari nanopartikel. & 1ermurnian dapat juga memisahkan obat bebas dari ikatan obat pada partikel. 'acam-macam 1emurnian4 2. Dltrasentrifugasi -R pembuangan supernatant dan suspense kembali partikel di dalam air. Dntuk membuangan preparasi tambahan. $. Dltrafiltrasi sentrifugal -Rultrafiltrasi membrane untuk memisahkan nanopartikel dari medium disperse. A. "ross-flow filtration -R"airan 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. =. 1ermeasi gel -R penggunaan material berbentuk gel untuk memisahkan obat bebas dari ikatan partikel obat. . ialisis -R suspense nanopartikulat didialisis bersama dengan larutan polo9amer melalui membrane selopase. KEHEKTIH3SES3 *ormulasi nanopartikel -RKarakterisasi *isikokimia LR3nteraksi dengan protein darahLR 1engambilan kembali oleh sel secara in0itro -R I0aluasi secara in 0i0o. 'etode Imulsifikasi arutan aOueous dari albumin dibuat menjadi bentuk emulsi dengan minyak nabati o (cotton seed oil) pada suhu kamar. Kemudian dengan menggunakanhomogeni:er pada kecepatan tinggi, akan diperoleh o emulsi yang homogen. Imulsi yang diperoleh kemudian ditambahkan ke dalam pre-heated oil (lebih dari 2$7 o o") setetes demi setetes hingga terbentuk nanopartikel. Kemudian suspensi yang diperoleh diletakkan dalam penangas es. o
'etode esol0asi *aktor desol0asi seperti garam atau alkohol yang ditambahkan secara perlahan-lahan o pada larutan protein. Ekumulasi partikel protein akan terbentuk dengan sendirinya dengan adanya o peningkatan turbiditas sistem. Tahap selanjutnya akan terbentuk nanopartikel melalui proses polimerisasi o sambungsilang (cross lingkage) dengan faktor glutaraldehid.
A. 3ndustri a. 1olimer !iodegradable 1lastik biodegradabel adalah plastik yang dapat digunakan layaknya seperti plastik kon0ensional, namun akan hancur terurai oleh akti0itas mikroorganisme menjadi hasil akhir air dan gas karbondioksida setelah habis terpakai dan dibuang ke lingkungan. 1lastik 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. 'enurut Ste0ens ($772), plastik biodegradabel disebut juga bioplastik, adalah plastik yang seluruh atau hampir seluruh komponennya berasal dari bahan baku yang dapat diperbaharui. 1lastik biodegradabel mengandung satu atau lebih biopolimer sebagai ingridien yang esensial. 3stilah bioplastik ditujukan untuk bahan kemasan yang berasal dari polimer yang 277/ biodegradabel dan sudah diuji biodegradabilitasnya berdasarkan standar yang berlaku dari biopolimer (produk hasil pertanian) !erdasarkan 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. 'enurut Sriroth et al. ($77>), pati singkong, kentang dan bahan yang mengandung karbohidrat ataupun protein dapat menjadi salah satu alternatif bahan baku plastik biodegradabel. 1roses pembuatannya hampir sama dengan proses pembuatan plastik dengan bahan baku polimer sintetis. Kentang Kentang, 1otato (Solanum tuberosum .) adalah tanaman dari suku Solanaceae yang memiliki umbi batang yang dapat dimakan dan disebut kentang pula. Dmbi kentang sekarang telah menjadi salah satu makanan pokok penting di Iropa walaupun pada awalnya didatangkan dari Emerika Selatan. Kentang ini mengandung 0itamin dan mineral, serta bermacam-macam phytochemical, seperti karotenoid dan polifenol. Kentang ukuran sedang 27 g (.A o:) kentang dengan kulit memberikan $6 mg 0itamin " (=/ dari Gilai #arian), >$7 mg potasium (2/ ), 7,$ mg 0itamin !> (27/ ) dan melacak jumlah thiamin, ribofla0in, folat, niacin, magnesium, fosfor, besi, dan seng. 3si serat kentang dengan kulit ($ g) adalah setara dengan banyak roti gandum, pasta, dan sereal. alam hal gi:i, kentang terkenal karena kandungan karbohidrat nya (sekitar $> gram dalam kentang medium). !entuk dominan dari karbohidrat ini adalah pati. Sebagian kecil tapi signifikan pati ini adalah tahan terhadap pencernaan oleh en:im dalam lambung dan usus kecil, sehingga mencapai usus besar dasarnya utuh.
!A"#K$%A"
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. Eplikasi karbohidrat dalam kehidupan sehari-hari dapat digunakan dalam bidang pangan, farmasi, dan industri. alam 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. !&'&!&"S Enonim. Hydrogel: Preparation, characteri:ation. E0aiable at4 www.mhhe.comwardlawpers>U iakses pada 2A 'ei $72= Entoni. Ganoparticle and its uses. E0aiable at4 www.starpharma.comU iakses pada 2A 'ei $72= Elamsyah, !udi. Dendrimers . E0aiable at4 www.news-medical.netU iakses pada 22 'ei $72= amayanti, Sinaga. $722. Karbo. E0ailable at http4www.academia.eduA$==KarboU. iakses pada 2A 'ei $72= ilang, 1rasetya. Pemanis Alami. E0aiable at4 www.menshealth.co.idU iakses pada 2$ 'ei $72= 3sma, 5ulandari. Carbohidrates, E0aiable at4 www.gcsescience.comU iakses pada 2$ 'ei $72= Suryanto, Biomolecule at4 pkpp.ristek.go.idU iakses pada 2A 'ei $72=
