KARBOHIDRAT

KARBOHIDRAT

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup, terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah karbon dioksida menjadi karbohidrat. Karbohidrat adalah komposisi yang terdiri dari elemen karbon, hydrogen dan oksigen, terdapat dalam tumbuhan seperti beras, jagung, gandum, umbi-umbian, dan terbentuk melalui proses asimilasi dalam tumbuhan.

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH₂O)_n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabang-cabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).

SUB-BAB 1.1

Beberapa Monosakarida yang lazim

Glukosa adalah adalah salah satu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan.

Karbohidrat glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan penyediaan energi di dalam tubuh. Hal ini disebabkan karena semua jenis karbohidrat baik monosakarida, disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi oleh manusia akan terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa ini kemudian akan berperan sebagai salah satu molekul utama bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Berdasarkan bentuknya, molekul glukosa dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu molekul D-Glukosa dan L-Glukosa. Faktor yang menjadi penentu dari bentuk glukosa ini adalah posisi gugus hidrogen (-H) dan alkohol (–OH) dalam struktur molekulnya. Glukosa yang berada dalam bentuk molekul D & L-Glukosa dapat dimanfaatkan oleh sistim tumbuh-tumbuhan, sedangkan sistim tubuh manusia hanya dapat memanfaatkan DGlukosa. Glukosa juga akan berperan sebagai sumber energi utama bagi kerja otak. Melalui proses oksidasi yang terjadi di dalam sel-sel tubuh, glukosa kemudian akan digunakan untuk mensintesis molekul ATP (adenosine triphosphate) yang merupakan molukel molekul dasar penghasil energi di dalam tubuh. Proses metabolisme glukosa akan berlangsung melalui 2 mekanisme utama yaitu melalui proses anaerobik dan proses aerobik. Proses metabolisme secara anaerobik akan berlangsung di dalam sitoplasma (cytoplasm) sedangkan proses metabolisme anaerobik akan berjalan dengan mengunakan enzim ysebagai katalis di dalam mitochondria dengan kehadiran Oksigen (O).

Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus samping hidroksildan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif.

Glukosa merupakan sumber tenaga yang terdapat di mana-mana dalam biologi. Kita dapat menduga alasan mengapa glukosa, dan bukan monosakarida lain seperti fruktosa, begitu banyak digunakan. Glukosa dapat dibentuk dari formaldehida pada keadaan abiotik, sehingga akan mudah tersedia bagi sistem biokimia primitif. Hal yang lebih penting bagi organisme tingkat atas adalah kecenderungan glukosa, dibandingkan dengan gula heksosa lainnya, yang tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein. Reaksi ini (glikosilasi) mereduksi atau bahkan merusak fungsi berbagai enzim. Rendahnya laju glikosilasi ini dikarenakan glukosa yang kebanyakan berada dalam isomer siklik yang kurang reaktif.

Fruktosa (bahasa Inggris: fructose, levulose, laevulose), atau gula buah, adalah monosakarida yang ditemukan di banyak jenis makanan dan merupakan salah satu dari tiga gula darah penting bersama dengan glukosa dan galaktosa, yang bisa langsung diserap oleh tubuhFruktosa ditemukan oleh kimiawan Perancis Augustin-Pierre Dubrunfaut pada tahun 1847. Fruktosa murni rasanya sangat manis, warnanya putih, berbentuk kristal padat, dan sangat mudah larut dalam air. Fruktosa ditemukan pada tanaman, terutama pada madu, pohon buah, bunga, beri dan sayuran. Di tanaman, fruktosa dapat berbentuk monosakarida dan/atau sebagai komponen dari sukrosa. Sukrosa merupakan molekul disakarida yang merupakan gabungan dari satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa.

SUB-BAB 1.2

Klasifikasi monosakarida

Monosakarida digolongkan berdasarkan tiga karakteristik yang berbeda: penempatan dari grup karbonil, jumlah atom karbon yang dikandungnya, dan kiral kidal. Jika gugus karbonil adalah sebuah aldehida, yang monosakarida adalah aldosa, jika grup karbonil keton, yang monosakarida adalah ketosa. Monosakarida dengan tiga atom karbon disebut triosa, mereka yang disebut tetroses empat, lima disebut pentosa, enam adalah heksosa, dan sebagainya. Kedua sistem klasifikasi sering digabungkan. Sebagai contoh, glukosa adalah aldohexose (enam-karbon aldehida), ribosa adalah aldopentose (lima-karbon aldehida), dan fruktosa adalah ketohexose (enam-karbon keton).

Masing-masing membawa atom karbon gugus hidroksil (-OH), dengan pengecualian yang pertama dan terakhir karbon, yang asimetris, membuat mereka dua kemungkinan stereocenters dengan konfigurasi masing-masing (R atau S). Karena asimetri ini, sejumlah isomer mungkin ada untuk setiap rumus monosakarida. The aldohexose D-glukosa, misalnya, memiliki rumus (C · H2O) 6, yang semua kecuali dua dari enam karbon atom stereogenik, membuat D-glukosa satu dari 24 = 16 kemungkinan stereoisomer. Dalam kasus gliseraldehida, sebuah aldotriose, ada satu kemungkinan sepasang stereoisomer, yaitu enantiomer dan epimer. 1,3-dihydroxyacetone, yang ketosa sesuai dengan aldosa gliseraldehida, adalah molekul simetris tanpa stereocenters). Penugasan dari D atau L adalah dibuat sesuai dengan orientasi karbon asimetrik terjauh dari gugus karbonil: dalam proyeksi Fischer standar jika grup hidroksil di sebelah kanan adalah molekul gula D, selain itu adalah L gula. “D-” dan “L-” awalan tidak boleh dikacaukan dengan “d-” atau “l-”, yang menunjukkan arah bahwa pesawat berputar gula cahaya terpolarisasi. Ini penggunaan “d-” dan “l-” tidak lagi diikuti dalam kimia karbohidrat.

The α dan β anomer glukosa. Perhatikan posisi anomeric karbon (merah atau hijau) relatif terhadap kelompok CH2OH terikat pada karbon 5: mereka baik pada sisi yang berlawanan (α), atau pihak yang sama (β).

SUB-BAB 1.3

Konfigurasi monosakarida

Struktur monosakarida mirip satu sama lain. Beberapa monosakarida berbeda strukturnya misalnya Glukosa adalah suatu aldehida dan fruktosa suatu keton. Monosakarid Lain yang lazim ternyata adalah diastereomer (stereoisomer yang tidak enantiomerik) satu sama lain, misalnya Glukosa dan Galaktosa adalah epimer satu terhadap yang lain. Epimer adalah diastereomer yang konfigurasinya berbeda hanya pada satu dari atom-atom karbon kiralnya.

A.    Notasi “D” dan “L”

Notasi D & L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida.

Masing-masing dari empat karbon C-2 melalui C-5 yang kiral , artinya bahwa empat obligasi tersebut terhubung ke empat bagian yang berbeda dari molekul. Dalam D-glukosa, keempat bagian harus dalam tiga dimensi tertentu pengaturan. Yakni, ketika molekul ditarik dalam proyeksi Fischer , yang hydroxyls pada C-2, C-4, dan C-5 harus berada di sisi kanan, sementara pada C-3 harus berada di sisi kiri.

B.     Penamaan

Untuk gula dengan atom C asimetrik lebih dari 1, notasi D atau L ditentukan oleh atom C asimetrik terjauh dari gugus aldehida atau keto. Gula yang ditemui di alam adalah dalam bentuk isomer D.

Gula dalam bentuk D merupakan bayangan cermin dari gula dalam bentuk L. Kedua gula tersebut memiliki nama yang sama, misalnya D-glukosa & L-glukosa.

Posisi keempat hydroxyls yang terbalik dalam diagram Fischer L-Glukosa; D- dan L- glukosa adalah dua dari 16 kemungkinan aldoheksosa 14 lainnya allose , altrose , mannose , gulose , idose , galaktosa , dan talose , masing-masing dengan dua isomer, 'D -' dan 'L -'.

Pada gula yang lebih panjang, bentuk L- atau D- ditentukan dari atom karbon kiral yang paling jauh dari gugus karbonil.

Bentuk kiral yang berbeda dari suatu gula, disebut isomer optik atau stereoisomer.

SUB-BAB 1.4

Siklisasi monosakarida

Glikosa mempunyai suatu gugus aldehida pada karbon 1 dan gugus hidroksil pada karbon 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2, 3 dan 6). Suatu reaksi umum antara alkohol dan aldehida ialah pembentukan hemiaset al. Dalam larutan berair, glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan hemiasetal siklik, baik hemiasetal cincin 5 anggota atau 6 anggota dapat terbentuk. Meskipun proyeksi Fischer berguna dalam pembahasan karbohidrat rantai terbuka, tetapi untuk senyawa siklik proyeksi ini janggal.

A.    Cincin furanosa dan piranosa;

Suatu monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin lima anggota disebut furanosa. Furan berarti senyawa heterosiklik lima anggota. Serupa pula dengan piranosa yaitu suatu monosakarida dalam bentuk cincin enam anggota (dari nama piran ; senyawa heterosiklik oksigen bersegi enam). Contohnya pada gambar 3 di bawah.

B.     Rumus Haworth dan Rumus Konformasi; 

Penggambaran struktur siklik dengan baik ditampakkan dengan rumus perspektif Haworth. Rumus ini menghilangkan ikatan-ikatan melengkung yang terkesan dibuat-buat pada oksigen cincin. Menurut perjanjian, suatu rumus Haworth digambar dengan oksigen cincin berada pada sisi terjauh dari cincin dan karbon anomerik berada  disebelah kanan. Gugus CH₂OH ujung ditempatkan diatas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret-L. Konfigurasi α bila gugus hidroksil (OH) pada karbon anomerik (karbon 1) diproyeksikan ke bawah dan β jika gugus hidroksil pada karbon anomerik diproyeksikan ke atas (Lihat Gambar 4). Rumus Haworth yang datar itu tidak merupakan pemaparan yang seluruhnya benar dari suatu cincin piranosa. Suatu piranosa seperti sikloheksana dapat mengalami tekukan cincin agar mencapai keadaan yang stabil, keadaan ini dapat ditunjukkan oleh rumus konformasi (lihat gambar 5).

Gambar 3

Gambar 4

Gambar 5

C.    Pembentukan Hemiasetal

Dasar reaksi siklisasi pada monosakarida adalah reaksi antara gugus karbonil dengan alkohol menghasilkan hemiasetal atau hemiketal. Mekanisme reaksi pembentukan hemiasetal adalah sebagai berikut :

·         Karbohidrat mengandung gugus fungsi alkohol dan karbonil pada molekul yang sama, disebut pula polihidroksialdehida atau polihidroksiketon.

·         Karbohidrat dapat membentuk hemiasetal melalui interaksi intramolekular dari gugus-gugus fungsinya.

·         Sebagai suatu model, pertimbangan reaksi:

SUB-BAB 1.5

Glikosida

Glikosida adalah senyawa yang terdiri atas gabungan dua bagian senyawa, yaitu gula dan bukan gula. Keduanya dihubungkan oleh suatu bentuk ikatan berupa jembatan oksigen (O – glikosida, dioscin), jembatan nitrogen (N-glikosida, adenosine), jembatan sulfur (S-glikosida, sinigrin), maupun jembatan karbon (C-glikosida, barbaloin). Bagian gula biasa disebut glikon sedangkan bagian bukan gula disebut sebagai aglikon atau genin. Apabila glikon dan aglikon saling terikat maka senyawa ini disebut sebagai glikosida. Jembatan oksigen yang menghubungkan glikon-anglikon ini sangat mudah terurai oleh pelarut asam ,basa, enzim , air dan panas .  semakin pekat kadar asam atau basa maupun semakin panas lingkungannya maka glikosida akan semakin mudah dan cepat terhidrolosis. Saat glikosida terhidrolisis maka molekul akan pecah menjadi dua bagian ,yaitu bagian gula dan bagian bukan gula.

A.    Struktur Glikosida

Glikon    - O -   Aglikon

B.      Biosintesis Glikosida

Apabila bagian aglikon dari suatu glikosida juga merupakan gula, maka glikosida ini disebut holosida, sedang kalau bukan gula disebut heterosida. Pembicaraan tentang biosintesa dari heterosida umumnya terdiri dari dua bagian yang penting. Yang pertama adalah reaksi umum bagaimana bagian gula terikat dengan bagian aglikon, diperkirakan reaksi transfer ini sama pada semua sistem biologik. Ini kemudian dilanjutkan dengan pembicaraan secara mendetail tentang jalannya reaksi biosintesa untuk berbagai jenis aglikon yang akan menyusun glikosida.

            Hasil-hasil penyelidikan telah menunjukkan bahwa jalan reaksi utama dari pembentukan glikosida meliputi pemindahan (transfer) gugusan uridilil dari uridin trifosfat kesuatu gula-l-fosfat. Enzim-enzim yang bertindak sebagai katalisator pada reaksi ini adalah uridilil transferase (a) dan telah dapat diisolasi dari binatang, tanaman dan mikroba. Sedang gula fosfatnya dapat pentosa, heksosa dan turunan gula lainnya. Pada tingkat reaksi berikutnya enzim yang digunakan adalah glikolisis transferase (b), dimana terjadi pemindahan (transfer) gula dari uridin difosfat kepada akseptor tertentu (aglikon) dan membentuk glikosida

U T P + Gula-l-fosfat UDP – gula + PP1

UDP – Gula + akseptor Akseptor – gula + UDP

(glikosida)

            Apabila glikosida telah terbentuk, maka suatu enzim lain akan bekerja untuk memindahkan gula lain kepada bagian monosakarida sehingga terbentuk bagian disakarida. Enzim serupa terdapat pula dalam tanaman yang mengandung glikosida lainnya yang dapat membentuk bagian di-, tri- dan tetrasakarida dari glikosidanya dengan reaksi yang sama.

SUB-BAB 1.6

Oksidasi Monosakarida

v  Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

1.      Gula pereduksi

2.      Gula non pereduksi

v  Monosakarida dapat mereduksi TBF karena pada monosakarida terdapat gugus aldehid atau gugus a-hidroksi keton, yang akan dioksidasi oleh TBF menjadi karboksilat/keton.

Semua monosakarida adalah gula pereduksi

 

v  Oksidasi aldosa oleh pereaksi TBF menghasilkan asam monokarboksilat: Asam Aldonat.

v  Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO₃ panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO₃ selain mengoksidasi gugus aldehid juga mengoksidasi gugus CH₂OH terminal

 

SUB-BAB 1.7

Reduksi Monosakarida

Gugus karbonil dari monosakarida dapat direduksi menjadi alkohol oleh beberapa pereaksi menghasilkan alditol.

 

Reduksi monosakarida

·         Dapat dilakukan dengan:

ü  Logam + H₂

ü   Enzimatis

·         Produknya polyol gula alkohol (alditol)

·         Glucose membentuk sorbitol (glucitol)

·         Mannose membentuk mannitol

·         Fructose membentuk mannitol + sorbitol

·         Glyceraldehyde membentuk glycerol

SUB-BAB 1.8

Reaksi Pada Gugus Hidroksil

Gugus-gugus hidroksil dalam karbohidrat bertabiat serupa dengan dalam gugus-gugus alkohol lain.Gugus ini dapat diesterifikasi oleh asam karboksilat atau oleh asam anorganik dan dapat digunakan untuk membentuk eter. Karbohidrat dapat juga bertindak sebagai diol dan membentuk asetal atau ketal siklik dengan aldehida atau Keton.

A.Pembentukan Asetat

Suatu reagensia yang lazim untuk esterifikasi alkohol ialah anhidrida asam asetat, dengan natrium asetat atau piridina sebagai suatu katalis basa. Jika reaksi itu dilakukan di bawah 0⁰C. reaksi asilasi akan lebih cepat daripada antar-pengubahan anomerik α-β. Pada kondisi ini baik α- ataupun β-D-glukosa menghasilkan pentaasetat atau padanannya. Pada temperatu yang lebih tinggi diperoleh suatu campuran α- dan β-pentaasetat, dengan β-pentaasetat lebih melimpah.

B. Pembentukan Eter

Dimetil sulfat adalah suatu ester anorganik dengan gugus pergi yang sangat baik. Senyawa ini digunakan untuk membentuk eter metal. Bila suatu monosakarida diolah dengan dimetil sulfat yang berlebih dan NaOH, semua gugus hidroksil (termasuk gugus OH hemiasetal atau hemiketal) diubah menjadi gugus metoksil.
Dalam suatu sintesis eter Williamson yang lazim, (RO- + RX ROR + X-), alkoksida itu harus dibuat dengan suatu basa yang lebih kuat daripada NaOH. Dalam hal karbohidrat, NaOH merupakan basa yang cukup kuat untuk menghasilkan ion alkoksida. Efek induktif dari oksigen-oksigen yang elektronegatif pada karbon-karbon yang berdekatan membuat tiap gugus hidroksil lebih asam daripada suatu gugus hidroksil dalam suatu alkohol biasa). Karena ikatan asetal stabil dalam basa, konfigurasi pada karbon anomerik dai suatu glikosida tidak berubah dalam reaksi metalasiini.

C.Pembentukan Asetal dan Ketal siklik

Contoh pembentukan asetal dan ketal siklik adalah pengubahan L-sorbosa menjadi Vit.C sebagai berikut: Pembentukan ETER Pengolahan suatu aldosa, seperti misalnya glukosa, dengan metanol akan menghasilkan suatu metil glikosida.Gugus- gugus hidroksil lain dalam suatu karbohidrat dapat diubah menjadi gugus metoksil dengan mereaksikan metil glikosida dimetil sulfat dan NaOH

SUB-BAB 1.9

Disakarida

 Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.

A.    Maltosa

Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.

Struktur maltosa

Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa.

B.     Sukrosa

Sukrosa terdapat  dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 –α.

Struktur sukrosa

Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.

Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal.

Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi.  

C.    Laktosa

Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi. Laktosa tersusun dari molekul  β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-β.

Struktur laktosa

Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi.

D.    Selubiosa

Disakarida yang diperoleh dari hidrolisa parsial dari selulosa. Hidrolisis lebih lanjut menghasilkan D-glukosa. Oleh karena itu selubiosa merupakan perpaduan dua molekul D-glukosa mealui ikatan 1,4 β glikosida, jadi merupakan isomer maltosa.

SUB-BAB 1.10

Polisakarida
Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa. Berikut beberapa polisakarida terpenting.

A.    Selulosa

Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.

Struktur selulosa

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).

B.     Pati / Amilum

Pati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari glukosa. Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Jika dilarutkan dalam air panas, pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama, yaitu amilosa dan amilopektin. Perbedaan terletak pada bentuk rantai dan jumlah monomernya.

Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati.

Struktur amilosa

Molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6'-α.

Struktur amilopektin

Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.

C.    Glikogen

Polisakarida yang berfungsi sebagai penyimpan glukosa dalam hewan (terutama dalam hati dan otot). Strukturnya mengandung rantai glukosa yang terikat 1,4 α dengan percabangan 1,6 α. Glikogen membantu mempertahankan keseimbangan gula dalam tubuh, dengan jalan menyimpan kelebihan gula yang dicerna dari makanan dan mensuplainya ke dalam darah jika diperlukan.

D.    Kitin

adalah polisakarida linier yang mengandung N-asetil-D-glukosamin terikat β. Hidrolisis kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-glukosa. Kitin banyak terikat dalam protein dan lipida, merupakan komponen utama dalam bangunan serangga.

SUB-BAB 1.11

Fungsi Karbohidrat

Ada banyak fungsi dari karbohidrat dalam penerapannya di industri pangan, farmasi maupun dalam kehidupan manusia sehari-hari. Diantara fungsi dan kegunaan itu ialah :

a. Sebagai sumber kalori atau energi

b. Sebagai bahan pemanis dan pengawet

c. Sebagai bahan pengisi dan pembentuk

d. Sebagai bahan penstabil

e. Sebagai sumber flavor (karamel)

f. Sebagai sumber serat

Pengujian Karbohidrat

A.    Uji Kualitatif

Pengujian ini dapat dilakukan dengan dua (2) macam cara, yaitu; pertama menggunakan reaksi pembentukan warna dan yang kedua menggunakan prinsip kromatografi (TLC/Thin Layer Cromatograpgy, GC/Gas Cromatography, HPLC/High Performance Liquid Cromatography). Dikarenakan efisiensi pengujian, pada umumnya untuk pengujian secara kualitatif hanya digunakan prinsip yang pertama yaitu adanya pembentukan warna sebagai dasar penentuan kandungan karbohidrat dalam suatu bahan. Sedikitnya ada tujuh (7) macam reaksi pembentukan warna, yaitu :

1.      Reaksi Molisch

KH (pentose) + H2SO4 pekat à furfural à + a naftol à warna ungu

KH (heksosa) + H2SO4 pekat à HM-furfural à + a naftol à warna ungu

Kedua macam reaksi diatas berlaku umum, baik untuk aldosa (-CHO) maupun karbohidrat kelompok ketosa (C=O).

2.      Reaksi Benedict

KH + camp CuSO4, Na-Sitrat, Na2CO3 à Cu2O endapan merah bata

3.      Reaksi Barfoed

KH + camp CuSO4 dan CH3COOH à Cu2O endapan merah bata

4.      Reaksi Fehling

KH + camp CuSO4, K-Na-tatrat, NaOH à Cu2O endapan merah bata

Ketiga reaksi diatas memiliki prinsip yang hampir sama, yaitu menggunakan gugus aldehid pada gula untuk mereduksi senyawa Cu2SO4 menjadi Cu2O (enpadan berwarna merah bata) setelah dipanaskan pada suasana basa (Benedict dan Fehling) atau asam (Barfoed) dengan ditambahkan agen pengikat (chelating agent) seperti Na-sitrat dan K-Na-tatrat.

5.      Reaksi Iodium

KH (poilisakarida) + Iod (I₂) à warna spesifik (biru kehitaman)

6.      Reaksi Seliwanoff

KH (ketosa) + H2SO4 à furfural à + resorsinol à warna merah.

KH (aldosa) + H2SO4 à furfural à + resorsinol à negatif

7.      Reaksi Osazon

Reaksi ini dapat digunakan baik untuk larutan aldosa maupun ketosa, yaitu dengan menambahkan larutan fenilhidrazin, lalu dipanaskan hingga terbentuk kristal berwarna kuning yang dinamakan hidrazon (osazon).

B.     Uji Kuantitatif

Untuk penetapan kadar karbohidrat dapat dilakukan dengan metode fisika, kimia, enzimatik, dan kromatografi (tidak dibahas).

1.      Metode Fisika

Ada dua (2) macam, yaitu :

a.       Berdasarkan indeks bias

Cara ini menggunakan alat yang dinamakan refraktometer, yaitu dengan rumus :

X = [(A+B)C - BD)]

4
dimana :

X = % sukrosa atau gula yang diperoleh

A = berat larutan sampel (g)

B = berat larutan pengencer (g)

C = % sukrosa dalam camp A dan B dalam tabel

D = % sukrosa dalam pengencer B

b.      Berdasarkan rotasi optis

Cara ini digunakan berdasarkan sifat optis dari gula yang memiliki struktur asimetrs (dapat memutar bidang polarisasi) sehingga dapat diukur menggunakan alat yang dinamakan polarimeter atau polarimeter digital (dapat diketahui hasilnya langsung) yang dinamakan sakarimeter.

Menurut hokum Biot; “besarnya rotasi optis tiap individu gula sebanding dengan konsentrasi larutan dan tebal cairan” sehingga dapat dihitung menggunakan rumus :

[a] D20 = 100 A

L x C

dimana :

[a] D20 = rotasi jenis pada suhu 20 ^oC menggunakan

D = sinar kuning pada panjang gelombang 589 nm dari lampu Na

A = sudut putar yang diamati

C = kadar (dalam g/100 ml)

L = panjang tabung (dm)

sehingga C = 100 A

L x [a] D20

2.      Metode Kimia

Metode ini didasarkan pada sifat mereduksi gula, seperti glukosa, galaktosa, dan fruktosa (kecuali sukrosa karena tidak memiliki gugus aldehid). Fruktosa meskipun tidak memiliki gugus aldehid, namun memiliki gugus alfa hidroksi keton, sehingga tetap dapat bereaksi.

Dalam metode kimia ini ada dua (2) macam cara yaitu :

a.       Titrasi

Untuk cara yang pertama ini dapat melihat metode yang telah distandarisasi oleh BSN yaitu pada SNI cara uji makanan dan minuman nomor SNI 01-2892-1992.

b.      Spektrofotometri

Adapun untuk cara yang kedua ini menggunakan prinsip reaksi reduksi CuSO4 oleh gugus karbonil pada gula reduksi yang setelah dipanaskan terbentuk endapan kupru oksida (Cu2O) kemudian ditambahkan Na-sitrat dan Na-tatrat serta asam fosfomolibdat sehingga terbentuk suatu komplek senyawa berwarna biru yang dapat diukur dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 630 nm.

3.      Metode Enzimatik

Untuk metode enzimatis ini, sangat tepat digunakan untuk penentuan kagar suatu gula secara individual, disebabkan kerja enzim yang sangat spesifik. Contoh enzim yang dapat digunakan ialah glukosa oksidase dan heksokinase Keduanya digunakan untuk mengukur kadar glukosa.

a.       Glukosa oksidase

D- Glukosa + O2 oleh glukosa oksidase à Asam glukonat dan H2O2

H2O2 + O-disianidin oleh enzim peroksidase à 2H2O + O-disianidin teroksdasi yang berwarna cokelat (dapat diukur pada l 540 nm)

b.      Heksokinase

D-Glukosa + ATP oleh heksokinase à Glukosa-6-Phospat +ADP

Glukosa-6-Phospat + NADP⁺ oleh glukosa-6-phospat dehidrogenase à Glukonat-6-Phospat + NADPH + H⁺ Adanya NADPH yang dapat berpendar (memiliki gugus kromofor) dapat diukur pada l 334 nm dimana jumlah NADPH yang terbentuk setara dengan jumlah glukosa.