Landasan Teori TINJAUAN PUSTAKA
2.1.3 Pencernaan dan Metabolisme Karbohidrat
Ketika makanan dikunyah, makanan bercampur dengan saliva, yang mengandung enzim pencernaan ptialin
suatu α-amilase yang terutama disekresikan oleh kelenjar parotis. Enzim ini menghidrolisis polisakarida menjadi
disakarida maltosa dan polimer glukosa kecil lainnya yang mengandung tiga sampai sembilan molekul glukosa. Makanan berada di dalam mulut hanya untuk
waktu yang singkat, hanya kurang dari 5 karbohidrat telah dihidrolisis pada saat makanan ditelan.
6
Pencernaan karbohidrat berlanjut di dalam korpus dan fundus lambung selama satu jam sebelum makanan bercampur dengan sekresi lambung. Kemudian
aktivitas amilase saliva dihambat oleh asam yang disekresikan oleh lambung. Hasil pencernaan oleh lambung disebut kimus.
13
Di duodenum kimus bercampur dengan getah pankreas amilase pankreas menghasilkan maltosa, disakarida dan polimer-polimer glukosa. Enterosit yang
terletak pada usus halus mengandung enzim disakaridase, yaitu 1 laktase yang memecah laktosa menjadi satu molekul galaktosa dan glukosa, 2 sukrase yang
memecah sukrosa menjadi satu molekul fruktosa dan glukosa, dan 3 maltase yang memecah maltosa menjadi molekul-molekul glukosa. Produk akhir
pencernaan karbohidrat semuanya adalah monosakarida yang larut-air.
6
Setelah mengalami proses pencernaan, molekul glukosa dan galaktosa terserap ke dalam sel epitel usus halus dan akhirnya masuk ke darah melalui
transpor aktif. Sedangkan fruktosa diserap ke dalam darah dengan difusi terfasilitasi pasif.
13
Proses pencernaan dan absorpsi glukosa ke dalam darah dipengaruhi juga oleh faktor-faktor berikut ini 1 ketahanan starchpati terhadap aktivitas kerja
enzim, 2 derajat aktivitas enzim-enzim pencernaan, terutama laktase pada dinding mukosa usus, dan 3 adanya zat gizi lain dalam makanan yang
mempengaruhi proses pencernaan, seperti lemak yang memperlambat absorpsi, serat, pektin, dan lain-lain yang dapat mengurangi efek kerja enzim.
14
Glukosa yang diabsorpsi didistribusikan melalui pembuluh darah ke seluruh tubuh, sebagian disimpan untuk cadangan energi, sebagian lagi digunakan untuk
sel-sel tubuh sebagai sumber energi. Transpor glukosa ke dalam sel sebagian
besar dilakukan melalui difusi terfasilitasi. Kecepatan transpor glukosa ditingkatkan oleh kerja insulin, transpor dapat meningkat 10 kali lebih cepat
dengan bantuan aktivitas insulin.
6
Segera setelah masuk ke dalam sel, glukosa akan mengalami rangkaian kejadian berikut: fosforilasi glukosa, glikolisis, hingga siklus krebs atau siklus
asam sitrat. Proses-proses tersebut bertujuan untuk menghasilkan adenosin trifosfat ATP yang akan digunakan sel sebagai energi tinggi untuk
melaksanakan dan menjalankan fungsi.
13
2.1.4 Kontrol Glukosa Darah
Saat keadaan absorptifsetelah makan glukosa tersedia berlimpah dalam darah, maka terjadi proses yang bertujuan untuk menurunkan kadar glukosa darah.
Sedangkan pada keadaan puasa terjadi hal sebaliknya.
13
Beberapa reaksi dalam metabolisme bahan bakar yang terkait dengan kontrol kadar glukosa darah
dijelaskan pada tabel 2.2 berikut: Tabel 2.2 Ringkasan Reaksi dalam Metabolisme Bahan Bakar
Proses Metabolik Reaksi
Konsekuensi Glikogenesis
Anabolisme Glukosa glikogen
↓ Glukosa darah Glikogenolisis
Katabolisme Glikogen glukosa
↑ Glukosa darah Glukoneogenesis
Anabolisme Asam amino glukosa
↑ Glukosa darah Glikolisis Anabolisme
Glukosa ATP ↓ Glukosa darah
Sumber: Sherwood Lauralee, 2010
Respon tubuh terhadap regulasi proses metabolisme diatur oleh berbagai hormon. Insulin dan glukagon yang disekresi pankreas, merupakan hormon
dominan yang meregulasi jalur-jalur metabolisme, selain itu ada pula epinefrin, kortisol serta hormon pertumbuhan yang mengatur proses katabolik dan anabolik
sesuai dengan kebutuhan.
13
Efek hormon-hormon tersebut terhadap metabolisme teringkas dalam tabel 2.3.
Tabel 2.3. Ringkasan Kontrol Hormon pada Metabolisme Bahan Bakar Hormon
Efek pada Glukosa Darah
Rangsangan Utama untuk Sekresi
Peran Utama dalam
Metabolisme Insulin
↑ Ambilan glukosa ↑ Glikogenesis
↓ Glikogenolisis ↓ Glukoneogenesis
↑ Glukosa darah ↑ Asam amino
darah Regulator utama
siklus absorptif dan pasca-absorptif
Glukagon ↑ Glikogenolisis
↑ Glukoneogenesis ↓ Glikogenesis
↓ Glukosa darah ↑ Asam amino
darah Regulasi siklus
absorptif dan pasca-absorptif
bersama dengan insulin, proteksi
terhadap hipoglikemia
Epinefrin ↑ Glikogenolisis
↑ Glukoneogenesis ↓ Sekresi insulin
↑ Sekresi glukagon Stimulasi simpatis
saat stres dan olahraga
Menyediakan energi untuk
keadaan darurat dan olahraga
Kortisol ↑ Glukoneogenesis
↓ Absorpsi glukosa oleh jaringan
Mobilisasi bahan bakar metabolik
dan bahan baku selama adaptasi
terhadap stres
Hormon Pertumbuha
n ↓ Absorpsi glukosa
oleh otot Tidur lelap, stres,
olahraga, hipoglikemia
Mendorong pertumbuhan,
dalam keadaan normal berperan
kecil pada metabolisme,
mobilisasi bahan bakar dan
menghemat glukosa dalam
meringankan kondisi-kondisi
tersebut.
Sumber: Sherwood Lauralee, 2010
Kadar glukosa darah setelah makan meningkat dari kadar puasa 80-100 mgdL ~5mM menjadi 120-140 mgdL ~8mM dalam waktu 30 menit sampai 1
jam. Kadar glukosa dalam darah kemudian mulai menurun, kembali ke rentang puasa dalam waktu sekitar 2 jam setelah makan.
5
2.1.5 Indeks Glikemik
Indeks glikemik adalah sebuah alat ukur yang digunakan untuk mengetahui kemampuan sejumlah karbohidrat makanan dalam meningkatkan kadar glukosa
darah. Indeks glikemik didapatkan dengan cara membandingkan luas area di bawah kurva respon glukosa darah makanan uji dengan luas area bawah kurva
respon glukosa darah makanan standar, di mana setiap porsi makanan yang disajikan harus mengandung 50 gram karbohidrat. Semakin besar luas area bawah
kurva respon glukosa darah, semakin tinggi nilai indeks glikemik.
15
Indeks glikemik dapat dikategorikan menjadi tiga kelompok yaitu, indeks glikemik tinggi, sedang dan rendah seperti pada tabel 2.4 berikut.
Tabel 2.4. Kategori Indeks Glikemik
Kategori Indeks Glikemik Nilai Indeks Glikemik
Tinggi 70
Sedang 50-70
Rendah 50
Suatu studi yang dilakukan oleh Buyken A menunjukkan bahwa konsumsi makanan dengan indeks glikemik rendah dapat mengontrol kadar glukosa darah
penderita diabetes, meningkatkan sensitivitas insulin, menurunkan asupan makanan dan berat badan serta menurunkan kolesterol serum.
3
Konsep indeks glikemik
dikembangkan untuk
mengurutkan makanan
berdasarkan kemampuannya dalam meningkatkan kadar glukosa darah setelah dibandingkan
dengan makanan standar. Konsep tersebut sangat berguna bagi orang-orang yang mengalami kegagalan toleransi glukosa. Pada penelitian tersebut juga disimpulkan
bahwa makanan dengan indeks glikemik rendah dapat mencegah terjadinya diabetes dan penyakit kardiovaskular.
16
Selain itu didapatkan korelasi positif antara makanan yang memiliki indeks glikemik rendah dan rasa kenyang. Atas
dasar ini, indeks glikemik rendah dapat digunakan untuk pengendalian berat badan. Semakin rendah nilai indeks glikemik suatu makanan pada waktu makan,
maka akan semakin sedikit konsumsi makanan pada waktu makan berikutnya.
17
Berbagai penelitian berikut ini mencoba menemukan korelasi antara indeks glikemik dan efeknya terhadap perjalanan penyakit. Pada studi yang dilaporkan
BJ Venn et al, didapatkan adanya penurunan kadar HBA1c sebesar 0,33 pada
subyek yang melakukan diet indeks glikemik rendah, dan kadar fruktosamin yang lebih rendah 0.19 mmoll dibanding pada subyek yang melakukan diet indeks
glikemik tinggi.
18
Penelitian oleh Wolever menemukan adanya penurunan kolesterol total serum sebanyak 7 pada orang dewasa dengan diabetes melitus tipe 2 yang rutin
mengkonsumsi makanan indeks glikemik rendah. Penelitian yang dilakukan oleh Jarvi pada orang dewasa dengan diabetes melitus tipe 2 menemukan penurunan
kadar LDL dan palsminogen activator inhibitor PAI-1 yang berperan dalam terjadinya penyakit kardiovaskular setelah pasien rutin mengkonsumsi makanan
indeks glikemik rendah.
19
2.1.6 Pemeriksaan Indeks Glikemik
Pemeriksaan indeks glikemik dapat dilakukan dengan pengambilan darah vena maupun darah kapiler pada ujung jari atau telinga. Responden terdiri dari 10-
14 orang dengan kriteria sehat, laki-laki atau perempuan, tidak hamil, tidak menyusui, usia 18-75 tahun, dan tidak memiliki riwayat diabetes.
2
Sebelum dilakukan pemeriksaan, responden harus berpuasa sepanjang malam sekitar 10-14 jam. Pemberian makanan standar dan makanan uji dilakukan
di hari yang berbeda. Pemberian tiap jenis makanan uji juga dilakukan pada hari yang berbeda. Makanan standar yang digunakan dapat berupa sejumlah roti tawar
putih yang mengandung 50 g karbohidrat.
20
Setelah pengambilan kadar glukosa darah puasa, responden diberi makanan uji dan dilakukan pengambilan darah pada menit ke 15, 30, 45, 60, 90, dan 120
menit setelah mulai makan. Pengambilan darah responden dapat dilakukan dari kapiler dengan metode finger-prick atau diambil dari darah vena.
20
Makanan uji harus mengandung karbohidrat sebanyak 50 gram. Untuk setiap makanan uji yang diperiksa dapat disertai dengan 250 sampai 500 mL air
atau teh, atau 50 mL susu bila responden menghendaki. Responden boleh memilih jumlah dan jenis minuman, namun minuman yang telah dipilih harus sama untuk
semua makanan uji yang akan dikonsumsi. Makanan uji harus dihabiskan dalam waktu 10 menit dengan penghitungan waktu untuk pemeriksaan kadar glukosa
darah dimulai dari gigitan pertama konsumsi makanan uji.
20
Setelah itu, kadar glukosa darah dimasukkan dalam kurva dengan waktu di sumbu x dan kadar glukosa darah di sumbu y. Indeks glikemik makanan uji,
dihitung dengan cara membandingan luas area bawah kurva respon glukosa darah terhadap pemberian makanan uji dengan makanan standar.
21
Secara garis besar terdapat dua hal yang dapat memepengaruhi indeks glikemik makanan, yaitu faktor individu dan faktor makanan. Faktor individu
yang menentukan respon glikemik seseorang terhadap makanan ialah sensitivitas insulin, fungsi sel beta pankreas, motilitas saluran gastrointestinal, metabolisme
makanan sebelumnya, variasi metabolik parameter harian dan lain-lain. Kapasitas regulatori metabolisme glukosa dapat bervariasi pada masing masing orang.
19
Faktor makanan yang mempengaruhi indeks glikemik suatu makanan diringkas dalam tabel 2.5.
Tabel 2.5 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kadar Indeks Glikemik Makanan Faktor
Mekanisme Contoh Makanan
Tingkat gelatinisasi pati
Semakin sedikit pati yang tergelatinasi, semakin lambat
proses pencernaannya. Spagetti, oatmeal
Bentuk fisik makanan
Lapisan fibrosa pada buncis dan biji-bijian serta yang
menempel pada dinding sel tanaman bekerja sebagai
barier, memperlambat enzim untuk masuk dan memulai
pencernaan pati Roti gandum utuh,
polong-polongan,
Rasio amilosa dan amilopektin
Semakin banyak suatu makanan mengandung
amilosa, semakin lambat kecepatan pencernaan
gulanya. Hal ini kebalikannya terhadap amilopektin
Polong-polongan, nasi basmati, maizena
Kadar serat pangan Serat larut dapat
meningkatkan viskositas isi intestinal karena dapat
mengikat air dan memperlambat interaksi
antara pati dan enzim pencernanya. Hal ini
menyebabkan semakin lambatnya proses absorpsi
Buncis, apel, roti putih, beberapa jenis sereal
sarapan
Kadar gula sukrosa Sukrosa, yang disusun oleh
glukosa dan frukotosa, memproduksi hanya setengah
dari banyaknya molekul glukosa dari pati dengan
jumlah yang sama. Keberadaan sukrosa dalam
makanan juga merestriksi tingkat gelatinisasi dari
molekul pati dengan mengikat air selama proses produksi
Beberapa jenis cookies, dan sereal sarapan
Keasaman Asam pada makanan
memperlambat proses pengosongan lambung
Jeruk
Sumber: Maria Kalergis et al, 2005
Selain faktor-faktor di atas, kandungan protein dan lemak juga berperan terhadap kada indeks glikemik suatu makanan. Protein dapat meningkatkan
sekresi insulin tanpa meningkatkan kadar glukosa darah. Semakin banyak protein dalam suatu makanan, respon insulin akan semakin meningkat, sedangkan kada
glukosa setelah makan tidak banyak berubah. Demikian pula, menambahkan lemak pada makanan juga meningkatkan sekresi insulin meskipun glukosa plasma
respon sebenarnya menurun. Oleh karena itu, protein dan lemak dapat menurunkan indeks glikemik suatu makanan.
15