DEFINISI KARBOHIDRAT
Karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau keton dengan rumus empirik
(CH2O)n, dapat diubah menjadi aldehida dan keton dengan cara
hidrolisis, disusun oleh dua sampai delapan monosakarida yang dirujuk
sebagai oligosakarida. Karbohidrat tersebar luas baik dalam jaringan
hewan maupun jaringan tumbuh-tumbuhan. Dalam tumbuh-tumbuhan,
karbohidrat dihasilkan oleh fotosintesis dan mencakup selulosa serta
pati. Pada jaringan hewan, karbohidrat berbentuk glukosa dan glikogen.
Fungsi karbohidrat yaitu, untuk sumber energi, pemanis pada makanan,
penghemat protein, pengatur metabolisme lemak, penawar racun, baik untuk
yang terkena konstipasi (sembelit), dan masih banyak lagi
manfaat-manfaat yang lainnya.
Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida).
Klasifikasi Karbohidrat: Pada umumnya karbohidrat merupakan zat padat berwarna putih yang sukar larut dalam pelarut organik tetapi larut dalam air (kecuali beberapa polisakarida).
A. Monosakarida
Monosakarida adalah karbohidrat
yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana.
Monosakarida meliputi glukosa, galaktosa, fruktosa, manosa, dan
lain-lain.
1. Glukosa
Glukosa merupakan suatu
aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke
kanan. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065-
0,11% darah kita.
Glukosa
dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa
sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung
untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat
pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut
sebagai gula pereduksi.
D-glukosa
|
β-D-glukosa
|
α-D-glukosa
|
2. Galaktosa
Galaktosa merupakan suatu
aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya
berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat
dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan
dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa,
galaktosa juga merupakan gula pereduksi.
D-galaktosa
|
β-D-galaktosa
|
α-D-galaktosa
|
3. Fruktosa
Fruktosa adalah suatu heksulosa,
disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri.
Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam. Fruktosa
merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama
glukosa.
Fruktosa dapat terbentuk dari
hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa,
fruktosa adalah suatu gula pereduksi.
(a)
|
(b)
|
Struktur fruktosa: (a) struktur terbuka (b) struktur siklis
|
B. 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.
1. 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.
2.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.
3.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.
C. Polisakarida
Ada beberapa metode uji kualitatif karbohidrat :
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.
1. 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).
2. 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.
Ada beberapa metode uji kualitatif karbohidrat :
1. Uji Molisch
Adalah uji untuk membuktikan adanya karbohidrat. Uji ini efektif untuk berbagai senyawa yang dapat di dehidrasi menjadi furfural atau substitusi furfural oleh asam sulfat pekat. Senyawa furfural akan membentuk kompleks dengan α-naftol yang dikandung pereaksi Molisch dengan memberikan warna ungu pada larutan.
2. Uji Benedict
Adalah uji untuk membuktikan adanya gula pereduksi. Gula pereduksi adalah gula yang mengalami reaksi hidrolisis dan bisa diurai menjadi sedikitnya dua buah monosakarida. Karateristiknya tidak bisa larut atau bereaksi secara langsung dengan Benedict, contohnya semua golongan monosakarida, sedangkan gula non pereduksi struktur gulanya berbentuk siklik yang berarti bahwa hemiasetal dan hemiketalnya tidak berada dalam kesetimbangannya, contohnya fruktosa dan sukrosa. Dengan prinsip berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+ yang mengendap sebagai Cu2O berwarna merah bata. Untuk menghindari pengendapan CuCO3 pada larutan natrium karbonat (reagen Benedict), maka ditambahkan asam sitrat. Larutan tembaga alkalis dapat direduksi oleh karbohidrat yang mempunyai gugus aldehid atau monoketon bebas, sehingga sukrosa yang tidak mengandung aldehid atau keton bebas tidak dapat mereduksi larutan Benedict.
3. Hidrolisis Pati
Untuk mengidentifikasi hasil hidrolisis amilum
digunakan larutan amilum 1%, larutan iodium, pereaksi Benedict, larutan
HCl 2 N, Larutan NaOH 2%. Amilum ditambahkan dengan HCl lalu dipanaskan.
Dilakukan uji iodium setiap 3 menit hingga warnanya berubah jadi kuning
pucat. Kemudian larutan dihidrolisis lagi selama 5 menit lalu
didinginkan dan dinetralkan dengan NaOH 2%,. Lalu diuji dengan pereaksi
Benedict.4. Uji Barfoed
Adalah uji untuk membedakan monosakarida dan disakarida dengan mengontrol kondisi pH serta waktu pemanasan. Prinsipnya berdasarkan reduksi Cu2+ menjadi Cu+. Reagen Barfoed mengandung senyawa tembaga asetat.
5. Uji Seliwanoff
Prinsipnya berdasarkan konversi fruktosa menjadi asam levulinat dan hidroksimetil furfural oleh asam hidroklorida panas dan terjadi kondensasi hidroksimetilfurfural dengan resorsinol yang menghasilkan senyawa berwarna merah, reaksi ini spesifik untuk ketosa. Sukrosa yang mudah dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa akan memberikan reaksi positif dengan uji seliwanoff yang akan memberikan warna jingga pada larutan. 5. Uji Hidrolisis Pati
Pati dan iodium membentuk ikatan kompleks berwarna biru. Pati dalam suasana asam bila dipanaskan dapat terhidrolisis menjadi senyawa yang lebih sederhana, hasilnya diuji dengan iodium yang akan memberikan warna biru sampai tidak berwarna dan hasil akhir ditegaskan dengan uji Benedict.
6. Uji Iodium
Karbohidrat golongan polisakarida akan memberikan reaksi dengan larutan iodine dan memberikan warna spesifik bergantung pada jenis karbohidratnya. Amilose dengan iodine akan berwarna biru, amilopektin dengan iodine akan berwarna merah violet, glikogen maupun dextrin dengan iodine akan berwarna coklat.
Uji ini dilakukan untuk menentukan polisakarida. Larutan uji dicampurkan dengan larutan iodium. Hasil positif ditandai dengan amilum dengan iodium berwarna biru, dan dekstrin dengan iodium berwarna merah anggur.
7. Uji Osazon
Semua karbohidrat yang mempunyai gugus aladehida atau keton
bebas membentuk hidrazon atau osazon bila dipanaskan bersama
fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal dan
titik lebur yang spesifik. Osazon dari disakarida larut dalam air
mendidih dan terbentuk kembali bila didinginkan. Namun, sukros tidak
membentuk osazon karena gugus aldehida atau keton yang terikat pada
monomernya sudah tidak bebas. Sebaliknya, osazon monosakarida tidak
larut dalam air mendidih.
8. Uji Asam Musat
Dilakukan untuk membedakan antara glukosa dan galaktosa. Larutan uji dicampurkan dengan HNO3
pekat kemudian dipanaskan. Karbohidrat dengan asam nitrat pekat akan
menghasilkan asam yang dapat larut. Namun, laktosa dan galaktosa
menghasilkan asam musat yang dapat larut.
9. Hidrolisis Sukrosa
Untuk mengidentifikasi hasil hidrolisis sukrosa
digunakan larutan sukrosa 1%, pereaksi Benedict, pereaksi Seliwanoff,
pereaksi Barfoed, larutan HCl pekat, larutan NaOH 2% sebagai bahannya.
larutan sukrosa ditambahkan dengan HCl pekat lalu dipanaskan selama 45
menit. Setelah didinginkan dinetralkan dengan NaOH 2%. Lalu diuji dengan
pereaksi Benedict, Seliwanoff, dan Barfoed.