Karbohidrat

Karbohidratadalah salah satu kelompoknutrisiyang terdiri darigula,seratdanpati. Karbohidrat merupakan salah satu sumber utamaenergibagitubuh('hidratdarikarbon'),hidrat arang, atausakarida(daribahasa Yunaniσάκχαρον, sákcharon, berarti "gula")biomolekulterdiri dari atomkarbon(C),hidrogen(H), danoksigen(O), biasanya dengan perbandingan atom hidrogen–oksigen 2:1 (seperti pada molekul air) danrumus empirisCm(H2O)n(denganmbisa saja sama atau berbeda dengann).
Namun, tidak semua karbohidrat sesuai dengan definisistoikiometriini (misalnyaasam uronatdangula deoksisepertifukosa) dan ada pula yang mengandungnitrogen,fosforus, ataubelerang. Selain itu, tidak semua bahan kimia yang sesuai dengan definisi ini secara otomatis diklasifikasikan sebagai karbohidrat (misalnyaformaldehida). Secarabiokimia, karbohidrat mengandunggugus fungsikarbonil(sebagaialdehidaatauketon) dan banyak gugushidroksil(–OH), atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.
Bentukmolekulkarbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebutmonosakarida, misalnyaglukosa,galaktosa, danfruktosa.Dua monosakarida yang bergabung disebutdisakarida, contohnyasukrosayang terbuat dari glukosa dan fruktosa. Terdapat pulaoligosakaridayang merupakan rangkaian beberapa monosakarida.Banyak karbohidrat merupakanpolimer(rantai berulang yang panjang), yang tersusun dari banyak rangkaian molekul gula,yang disebutpolisakarida, misalnyapati,kitin, danselulosa.
Karbohidrat merupakansenyawa organikyang paling melimpah di Bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuhmakhluk hidup, terutama sebagaibahan bakar(misalnyaglukosa), cadangan makanan (misalnyapatipada tumbuhan danglikogenpada hewan), dan materi pembangun (misalnyaselulosapada tumbuhan, sertakitinpadahewandanjamur).Pada prosesfotosintesis, tumbuhan berklorofildan beberapa organisme lain mengubahkarbon dioksidamenjadi karbohidrat.Ahli nutrisi membagi karbohidrat menjadi dua, yaitu karbohidrat sederhana (misalnya gula pasir dan permen) dan karbohidrat kompleks (misalnya gandum utuh dan makanan yang mengandung serat seperti buah-buahan).
Hampir seluruh manusia saat ini menggantungkan hidupnya dengan mengonsumsi karbohidrat sebagai energi utama. Sumbernya berasal darinasi,gandum,kentanghinggasagu. Menurut penelitian dari timarkeloginternasional manusia modern pertama memakan dan memanggang tepung tumbuhan yang mengandung karbohidrat, seperti yang berasal dari umbi.
Dalam literatur ilmiah, istilah "karbohidrat" memiliki banyak sinonim, seperti "gula" (dalam arti luas), "sakarida", "osa","glusida","hidrat karbon", atau "senyawapolihidroksidenganaldehidaatauketon". Beberapa istilah ini, khususnya "karbohidrat" dan "gula", juga digunakan dengan arti lain.
Dalamilmu pangandan dalam banyak konteks informal, istilah "karbohidrat" sering kali berarti makanan yang kaya akan karbohidrat kompleks berupapati(seperti sereal, roti, dan pasta) atau karbohidrat sederhana, seperti gula (terdapat dalam permen,selai, dan makanan penutup). Sering kali dalam daftarinformasi nutrisi, seperti Basis Data Nutrisi NasionalUSDA, istilah "karbohidrat" digunakan untuk semua hal selain air, protein, lemak, abu, dan etanol.Terkadang pula termasuk senyawa kimia sepertiasam asetatatauasam laktat, yang biasanya tidak dianggap sebagai karbohidrat. Dalam label nutrisi, karbohidrat juga termasukserat makananyang memang merupakan karbohidrat tetapi tidak menyumbang banyakenergi makanan(kilokalori), meskipun sering dimasukkan dalam penghitungan total energi makanan seolah-olah serat ini adalah gula. Dalam arti sempit, "gula" diterapkan untuk karbohidrat manis dan larut, yang banyak di antaranya digunakan dalam makanan.
Sebelumnya, nama "karbohidrat" digunakan dalamkimiauntuk senyawa apa pun dengan rumus Cm(H2O)n. Menurut definisi ini, beberapa ahli kimia menganggapformaldehida(CH2O) sebagai karbohidrat paling sederhana,sementara ahli yang lain mengklaim sebutan karbohidrat paling sederhana untukglikolaldehida.Saat ini, istilah karbohidrat umumnya dipahami dalam pengertian biokimia, dengan mengecualikan senyawa yang hanya memiliki satu atau dua karbon dan turut mencakup banyak karbohidrat biologis yang menyimpang dari rumus ini. Meskipun rumus di atas tampaknya telah meliputi karbohidrat yang umum dikenal, karbohidrat yang berlimpah dan ada di mana-mana sering kali menyimpang dari rumus tersebut. Misalnya, karbohidrat bisa mengandung gugus kimia sepertiN-asetil (misalnya kitin), sulfat (misalnya glikosaminoglikan), asam karboksilat (misalnya asam sialat), dan modifikasi deoksi (misalnya fukosa dan asam sialat).
Sakarida alami umumnya tersusun dari karbohidrat sederhana yang disebutmonosakaridadengan rumus umum (CH2O)ndengan angkanadalah tiga atau lebih. Monosakarida umumnya memiliki struktur H–(CHOH)x(C=O)–(CHOH)y–H, yaitualdehidaatauketondengan tambahan banyakgugus hidroksil, biasanya satu pada setiapatomkarbonyang bukan bagian darigugus fungsialdehida atau keton. Contoh monosakarida adalahglukosa,fruktosa, dangliseraldehida. Namun, beberapa zat biologis yang digolongkan "monosakarida" tidak sesuai dengan rumus ini (misalnyaasam uronatdan gula deoksi sepertifukosa) dan ada banyak bahan kimia yang sesuai dengan rumus ini tetapi tidak dianggap sebagai monosakarida (misalnya formaldehida CH2O daninositol(CH2O)6).
Bentukrantai terbukadari monosakarida sering berdampingan denganbentuk cincin tertutup, berupaguguskarbonilaldehida/keton(C=O) dan gugus hidroksil (–OH) yang bereaksi membentukhemiasetaldengan jembatan C–O–C baru.
Sejumlah monosakarida dapat saling dihubungkan bersama-sama menjadi molekul yang disebutpolisakarida(atauoligosakarida) dengan berbagai cara. Banyak karbohidrat mengandung satu unit (atau lebih) monosakarida termodifikasi yang yang salah satu gugusnya (atau lebih) telah diganti atau dihilangkan. Misalnyadeoksiribosa, suatu komponenDNA, adalah versi modifikasi dariribosa;kitinterdiri dari unitN-asetil glukosaminyang berulang, suatu bentuk glukosa yang mengandungnitrogen.
Karbohidrat dapat diklasifikasikan menurutderajat polimerisasinya, dan awalnya dapat dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu gula, oligosakarida, dan polisakarida.
Monosakaridamerupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon dan tidak dapat diuraikan dengan carahidrolisismenjadi karbohidrat yang lebih kecil. Secara kimiawi, monosakarida merupakanaldosaatauketosadengan dua gugushidroksilatau lebih.Rumus kimiadari monosakarida yang tidak termodifikasi adalah (C•H2O)n, yang secara harfiah adalah "karbon hidrat". Monosakarida merupakan molekul bahan bakar penting serta bahan penyusunasam nukleat. Monosakarida terkecil, dengan n=3, adalah dihidroksiaseton serta D- dan L-gliseraldehida.
Monosakarida diklasifikasikan menurut tiga karakteristik: penempatangugus karbonilnya, jumlah atomkarbonyang dikandungnya, dan sifatkiralyang dimilikinya. Jika gugus karbonilnya berupaaldehida, monosakarida tersebut digolongkan sebagaialdosa; jika gugus karbonilnya berupaketon, monosakarida tersebut digolongkan sebagaiketosa. Monosakarida dengan tiga atom karbon disebuttriosa, yang memiliki empat atom karbon disebuttetrosa, lima disebutpentosa, enam disebutheksosa, dan seterusnya.Kedua sistem klasifikasi ini sering digabungkan. Misalnya,glukosamerupakanaldoheksosa(aldehida enam karbon),ribosamerupakanaldopentosa(aldehida lima karbon), danfruktosamerupakanketoheksosa(keton enam karbon).
Setiap atom karbon membawagugus hidroksil(–OH) dan bersifatasimetris, dengan pengecualian karbon pertama dan terakhir, yang menjadikannyapusat stereodengan dua kemungkinan konfigurasi (R atau S). Karena asimetri ini, mungkin ada sejumlahisomeruntuk rumus monosakarida tertentu. Denganaturan Le Bel-van't Hoff, aldoheksosa D-glukosa, misalnya, memiliki rumus (C·H2O)6, dengan empat dari enam atom karbonnya bersifat stereogenik, yang menjadikan D-glukosa salah satu dari 2=16 kemungkinanstereoisomer. Dalam kasusgliseraldehida(sebuah aldotriosa), ada sepasang stereoisomer yang mungkin, yaituenansiomerdanepimer. Molekul1, 3-dihidroksiaseton, yaitu ketosa yang sesuai dengan gliseraldehida aldosa, adalah molekul simetris tanpa pusat stereo. Penetapan D atau L dibuat sesuai dengan orientasi karbon asimetris terjauh dari gugus karbonil: dalamproyeksi Fischerstandar, jika gugus hidroksil ada di sebelah kanan, molekulnya disebut gula D, jika tidak, ia disebut gula L. Awalan "D-" dan "L-" tidak boleh disamakan dengan "d-" atau "l-", yang menunjukkan arah gula dalam memutari bidangcahaya terpolarisasi. Penggunaan "d-" dan "l-" tidak lagi dipakai dalam kimia karbohidrat.
Gugus aldehida atau keton dari monosakarida rantai lurus akan bereaksi secara reversibel dengan gugus hidroksil pada atom karbon yang berbeda untuk membentukhemiasetalatauhemiketalsehingga membentuk cincinheterosiklikdengan jembatan oksigen di antara dua atom karbon. Cincin dengan lima dan enam atom masing-masing disebut bentukfuranosadanpiranosa, dan berada dalam kesetimbangan dengan bentuk rantai lurus.
Selama konversi dari bentuk rantai lurus ke bentuk siklik, atom karbon yang mengandung oksigen karbonil (disebutkarbon anomerik) menjadi pusat stereogenik dengan dua kemungkinan konfigurasi: atom oksigen dapat mengambil posisi di atas atau di bawah cincin sehingga pasangan stereoisomer yang mungkin dihasilkan disebutanomer. Padaanomer α, substituen –OH pada karbon anomerik terletak pada sisi berlawanan (trans) dari cincin pada cabang samping CH2OH. Bentuk alternatifnya, yaitu ketika substituen CH2OH dan hidroksil anomerik berada pada sisi yang sama (cis) dari bidang cincin, disebutanomer β.
Monosakarida merupakan sumber bahan bakar utama dalammetabolisme, yang digunakan baik sebagai sumber energi (glukosamerupakan sumber alami yang paling penting) dan dalambiosintesis. Ketika monosakarida tidak segera dibutuhkan oleh banyak sel, mereka diubah menjadi bentuk yang lebih hemat ruang, biasanya berupapolisakarida. Pada banyak hewan, termasuk manusia, bentuk penyimpanan ini adalahglikogen, yang banyak ditemukan pada sel hati dan otot. Pada tumbuhan,patidigunakan untuk tujuan yang sama. Karbohidrat yang paling melimpah,selulosa, merupakan komponen strukturaldinding seltumbuhan dan berbagai bentuk alga.Ribosamerupakan komponenRNA, sedangkandeoksiribosamerupakan salah satu komponenDNA.Liksosaadalah komponen liksoflavin yang ditemukan di jantung manusia.Ribulosadanxilulosaditemukan dalamlintasan pentosa fosfat.Galaktosa, salah satu komponenlaktosagula susu, ditemukan digalaktolipiddimembran sel tumbuhandan diglikoproteindi banyakjaringan.Manosaditemukan dalam metabolisme manusia, terutama dalamglikosilasiprotein tertentu.Fruktosa, atau gula buah, ditemukan di banyak tumbuhan dan manusia, dimetabolisme di hati, diserap langsung ke usus selamapencernaan, dan ditemukan diair mani.Trehalosa, gula utama serangga, dengan cepat dihidrolisis menjadi dua molekul glukosa untuk mendukung serangga tersebut agar tetap terbang.
Dua monosakarida yang bergabung disebutdisakaridadan kelompok ini merupakan polisakarida yang paling sederhana. Contoh disakarida yaitusukrosadanlaktosa. Mereka terdiri dari dua unit monosakarida yang diikat bersama olehikatan kovalenyang dikenal sebagaiikatan glikosidikyang terbentuk melaluireaksi dehidrasi. Reaksi ini mengakibatkan hilangnya atom hidrogen (H) dari satu monosakarida dan gugus hidroksil (–OH) dari monosararida lainnya sehingga membentuk dan melepaskan molekul air. Rumus disakarida yang tidak termodifikasi adalah C12H22O11. Meskipun ada banyak jenis disakarida, hanya sedikit disakarida yang dikenal secara umum. Contoh dari disakarida adalahsukrosa(gabungan glukosa dan fruktosa) ,laktosa(gabungan glukosa dan galaktosa), sertamaltosa(gabungan dua molekul glukosa).
Sukrosaadalah disakarida yang paling melimpah dan paling banyak ditemukan dalam tumbuhan. Disakarida ni terdiri dari satu molekulD-glukosadan satu molekulD-fruktosa. Namasistematisuntuk sukrosa,O-α-D-glukopiranosil-(1→2)-D-fruktofuranosida, menunjukkan empat hal: (1) monosakaridanya: glukosa dan fruktosa; (2) jenis cincinnya: glukosa berupapiranosadan fruktosa berupafuranosa; (3) cara mereka terhubung bersama: oksigen pada karbon nomor 1 (C1) dari α-D-glukosa terkait dengan C2 dari D-fruktosa; dan (4) akhiran-osidamenunjukkan bahwakarbon anomerikdari kedua monosakarida berpartisipasi dalam ikatan glikosidik.
Laktosa, disakarida yang terdiri dari satu molekulD-galaktosadan satu molekulD-glukosa, terbentuk secara alami dalam susu mamalia. Nama sistematis untuk laktosa adalahO-β-D-galaktopiranosil-(1→4)-D-glukopiranosa. Disakarida penting lainnya yaitumaltosa(dua D-glukosa yang terhubung pada α-1,4) danselulobiosa(dua D-glukosa yang terhubung pada β-1,4). Disakarida dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: disakarida pereduksi dan nonpereduksi. Jika gugus fungsinya berikatan dengan unit gula lain, disakarida ini disebut disakarida pereduksi atau biosa.
Oligosakarida adalah sebutan bagi polimer monosakarida dengan derajat polimerisasi 3 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air. Oligosakarida adalah jenis gula yang tidak bisa sepenuhnya dicernausus halus. Hal tersebut menyebabkan jenis gula ini langsung menuju ke usus besar dan diproses oleh bakteri.Sementara itu, polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh polisakarida adalahselulosa,glikogen, danamilum. Polisakarida banyak ditemukan pada jenis-jenis makanan seperti kentang, nasi dan gandum.
Jumlah karbohidrat di dalam suatu bahan dapat ditentukan melalui metode secara kimia, fisika, sertabiokimia. Metode analisis dilakukan dengan menggunakan enzim. Karbohidrat dianalisis secara kimia untuk menentukan komposisinya. Analisis fisika terhadap karbohidrat digunakan untuk menentukan karakteristik fisik, sepertikekentalan, stabilitas, tekstur, dan daya lengket. Sedangkan karbohidrat dianalisis secara biokimiawi untuk menentukan daya cerna dalamsaluran percernaan.
Fungsi karbohidrat yang utama adalah sebagai sumber energi. Karbohidrat dapat dibentuk melalui prosesfotosintesis. Proses ini menyediakan makanan bagi hampir seluruh kehidupan di Bumi, baik secara langsung atau tidak langsung.Organismeautotrofseperti tumbuhan hijau,bakteri, danalgamampu melakukan fotosintesis sehingga dapat memanfaatkan hasil fotosintesis secara langsung.Sementara itu, hampir semua organismeheterotrof, termasukmanusia, benar-benar bergantung pada organisme autotrof untuk mendapatkan makanan,karena mereka tidak memilikiklorofil.
Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnyaglukosa, merupakannutrienutamasel. Misalnya, padavertebrata, glukosa mengalir dalam alirandarahsehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan mengambilenergiyang tersimpan di dalamnya melalui prosesrespirasi seluler. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk menyintesis jenis molekul organik kecil lainnya, sepertiasam aminodanasam lemak.
Sebagainutrisiuntukmanusia, 1gramkarbohidrat memiliki nilai energi sekitar 4 kilokalori.Dalam menu makanan orangAsia TenggaratermasukIndonesia, umumnya kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan sumber karbohidrat ini misalnya padi-padian atauserealia(gandumdanberas),umbi-umbian(kentang,singkong,ubi jalar), dangula.
Namun, daya cerna tubuh manusia terhadap karbohidrat bermacam-macam bergantung pada sumbernya, yaitu bervariasi antara 90%–98%.Seratmenurunkan daya cerna karbohidrat menjadi 85%.Manusia tidak dapat mencerna selulosa sehingga serat selulosa yang dikonsumsi manusia hanya lewat melaluisaluran pencernaandan keluar bersamafeses. Serat-serat selulosa mengikis dinding saluran pencernaan dan merangsangnya mengeluarkan lendir yang membantu makanan melewati saluran pencernaan dengan lancar sehingga selulosa disebut sebagai bagian penting dalam menu makanan yang sehat. Contoh makanan yang sangat kaya akan serat selulosa ialahbuah-buahansegar,sayur-sayuran, danbiji-bijian.
Beberapa jenis polisakarida berfungsi sebagai materi simpanan atau cadangan, yang nantinya akan dihidrolisisuntuk menyediakan gula bagi sel ketika diperlukan.Patimerupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Tumbuhan menumpuk pati sebagai granul atau butiran di dalamorganelplastid, termasukkloroplas. Dengan menyintesis pati, tumbuhan dapat menimbun kelebihan glukosa. Glukosa merupakan bahan bakar sel yang utama, sehingga pati merupakan energi cadangan.
Sementara itu, hewan menyimpan polisakarida yang disebutglikogen. Manusia dan vertebrata lainnya menyimpan glikogen terutama dalam selhatidanotot. Penguraian glikogen pada sel-sel ini akan melepaskan glukosa ketika kebutuhan gula meningkat. Namun, glikogen tidak dapat diandalkan sebagai sumber energi hewan untuk jangka waktu lama. Glikogen simpanan akan terkuras habis hanya dalam waktu sehari kecuali kalau dipulihkan kembali dengan mengonsumsi makanan.
Organisme membangun materi-materi kuat dari polisakarida struktural. Misalnya,selulosaialah komponen utamadinding seltumbuhan. Selulosa bersifat seperti serabut, liat, tidak larut di dalam air, dan ditemukan terutama pada tangkai, batang, dahan, dan semua bagian berkayu dari jaringan tumbuhan.Kayuterutama terbuat dari selulosa dan polisakarida lain, misalnyahemiselulosadanpektin. Sementara itu,kapasterbuat hampir seluruhnya dari selulosa.
Polisakarida struktural penting lainnya ialahkitin, karbohidrat yang menyusun kerangka luar (eksoskeleton)artropoda(serangga,laba-laba,krustasea, dan hewan-hewan sejenisnya). Kitin murni mirip seperti kulit, tetapi akan mengeras ketika dilapisikalsium karbonat. Kitin juga ditemukan pada dinding sel berbagai jenisfungi.
Sementara itu, dinding selbakteriterbuat dari struktur gabungan karbohidrat polisakarida denganpeptida, disebutpeptidoglikan. Dinding sel ini membentuk suatu kulit kaku dan berpori membungkus sel yang memberi perlindungan fisik bagimembran selyang lunak dansitoplasmadi dalam sel.
Karbohidrat struktural lainnya yang juga merupakan molekul gabungan karbohidrat dengan molekul lain ialahproteoglikan,glikoprotein, danglikolipid. Proteoglikan maupun glikoprotein terdiri atas karbohidrat danprotein, tetapi proteoglikan terdiri terutama atas karbohidrat, sedangkan glikoprotein terdiri terutama atas protein. Proteoglikan ditemukan misalnya pada perekat antarsel pada jaringan,tulang rawan, dancairan sinovialyang melicinkansendiotot. Sementara itu, glikoprotein dan glikolipid (gabungan karbohidrat danlipid) banyak ditemukan pada permukaan sel hewan.Karbohidrat pada glikoprotein umumnya berupa oligosakarida dan dapat berfungsi sebagai penanda sel. Misalnya, empatgolongan darahmanusia pada sistem ABO (A, B, AB, dan O) mencerminkan keragaman oligosakarida pada permukaan sel darah merah.
Kegemukandisebabkan oleh jenis makanan yang dikonsumsi oleh tubuh. Kelebihan asupan makanan akan mengakibatkan tubuh mengalami kelebihan asupan energi. Kelebihan ini lebih besar dibandingkan dengan kebutuhan energi yang diperlukan tubuh untuk pengeluaran energi. Zat gizi di dalam berbagai makanan yang masuk ke dalam tubuh diubah menjadisumber energibagi tubuh. Salah satu zat gizi yang akan diubah menjadi energi ialah karbohidrat. Dalam jumlah yang normal, asupan karbohidrat akan disimpan oleh tubuh sebagai glikogen dalam jumlah terbatas. Sedangkan asupan karbohidrat yang berlebihan akan menyebabkan kegemukan karena diubah menjadi lemak yang menumpuk di tubuh.
Jenis karbohidrat khususnyainulin, dapat mempertahankan kesehatan manusia dan mencegah beberapa jenis penyakit. Inulin merupakan jenis karbohidrat yang tidak dapat diserap sehingga dapat mencegahkanker usus besardan penurunangula darah. Selain itu, inulin juga digunakan untuk stimulasisistem imunserta peningkatansintesisvitamindi dalam tubuh manusia.
Metabolismekarbohidrat menguraikan berbagai prosesbiokimiayang bertanggung jawab dalampembentukan,pemecahan, dan interkonversi karbohidrat dalamorganismehidup. Karbohidrat terpenting adalahglukosa, gula sederhana (monosakarida) yang dimetabolisme oleh hampir semua organisme. Glukosa dan karbohidrat lainnya merupakan bagian dari berbagai jalur metabolisme lintas spesies:tumbuhanmenyintesis karbohidrat dari karbon dioksida dan air melaluifotosintesisdan menyimpan energi tersebut secara internal, sering kali dalam bentukpatiataulipid. Komponen tumbuhan dikonsumsi oleh hewan danfungi, dan digunakan sebagai bahan bakar untukrespirasi sel. Oksidasi satu gram karbohidrat menghasilkan kira-kira 16 kJ (4 kkal)energi, sedangkan oksidasi satu gram lipid menghasilkan sekitar 38 kJ (9 kkal) energi. Tubuh manusia menyimpan antara 300 dan 500 g karbohidrat tergantung pada berat badan, dan sebagian besar karbohidrat tersebut disimpan diotot rangka.Energi yang diperoleh dari metabolisme (misalnya oksidasi glukosa) biasanya disimpan sementara di dalam sel dalam bentukATP.Organisme yang mampu melakukanrespirasi, baik secara aerob maupun anaerob, memetabolisme glukosa danoksigen(aerobik) untuk melepaskan energi, dengan menghasilkankarbon dioksidadanairsebagai produk sampingan.
Katabolismeadalah reaksi metabolik yang dialami sel untuk memecah molekul yang lebih besar untuk mengekstraksi energi. Ada dualintasan metabolismeutama katabolisme monosakarida, yaituglikolisisdansiklus asam sitrat.
Dalam glikolisis, oligosakarida dan polisakarida pertama-tama dipecah menjadi monosakarida yang lebih kecil oleh enzim yang disebuthidrolase glikosida. Unit-unit monosakarida yang dihasilkan kemudian dapat masuk ke dalam proses katabolisme monosakarida. Sebanyak dua molekul ATP diperlukan pada langkah awal glikolisis untuk memfosforilasi glukosa menjadiglukosa 6-fosfat(G6P) sertafruktosa 6-fosfat(F6P) menjadifruktosa 1,6-bifosfat(FBP) untuk mendorong reaksi ke depan secara ireversibel.Dalam beberapa kasus, seperti pada manusia, tidak semua jenis karbohidrat dapat dicerna atau dipecah karena enzim pencernaan dan metabolisme yang diperlukan untuk hal ini tidak ada.
Karbohidrat memiliki komposisi sebanyak 60-70%  dalampakan ternakruminansia. Jenis karbohidrat yang dipakai yaitu selulosa, hemiselulosa, dan pati. Enzim yang dihasilkan ternak ruminansia  tidak dapat mencerna selulosa dan hemiselulosa, tetapi dicerna oleh enzim yang dihasilkan oleh mikrobarumen. Mikroba rumen mengubah sejumlah besar komponen karbohidrat menjadiasam lemakyang bersifatvolatilmelalui fermentasi. Asam lemak volatil menghasilkan energi dalam bentukadenosina trifosfatmengandung 40-60% protein yang diperlukan untuk sintesis protein. Adenosina trifosfat juga digunakan untuk mempertahankan kelestarian kegiatan mikroba di dalam tubuh ruminansia.