Nama : Muktadi Amri Assiddiqi

NIM :08630002

UJI KUALITATIF KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan salah satu makromolekul penting yang

diperlukan sebagai dasar kehidupan di bumi selain protein dan lemak, dimana

karbohidrat merupakan sumber energi utama, senyawa penyimpan energi kimia,

dan materi pembangun. Selain itu, karbohidrat juga memiliki fungsi lain, yaitu

untuk aktivitas otak, pembentukan sel darah merah dan sistem saraf, dan

membantu dalam proses metabolisme protein dan lemak. Pada manusia dan

hewan, karbohidrat umumnya disimpan dalam bentuk glikogen/gula otot.

Sedangkan pada tumbuhan, karbohidrat umumnya ditemukan dalam bentuk pati

dan selulosa, dimana keduanya merupakan pembentuk struktur dan komponen

utama dinding sel. Karbohidrat juga dapat ditemukan pada bakteri, yaitu sebagai

peptidoglikan yang menyusun dinding sel bakteri.

Kata karbohidrat berasal dari karbon (C) dan hidrat (H2O), yang secara

umum menyatakan unsur penyusunnya, yaitu unsur karbon (C), hidrogen (H), dan

oksigen (O). Secara biokimiawi, karbohidrat merupakan molekul polihidroksil-

aldehid atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan salah satu

maupun kedua jenis senyawa tadi bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung

gugus karbonil (dalam bentuk aldehid atau keton) dan gugus hidroksil. Mulanya,

istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang memiliki rumus

molekul (CH2O)n, namun kemudian pengertian ini dinyatakan tidak tepat karena

munculnya beberapa senyawa yang memiliki rumus (CH2O)n tetapi bukan

merupakan karbohidrat, seperti asam asetat (CH3COOH → C2H4O2 → (CH2O)2

(Lehninger, 1997).

Berdasarkan panjang ikatan antarmolekul yang menyusun, karbohidrat

digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu:

1. Monosakarida

Golongan monosakarida merupakan golongan gula yang paling sederhana

dan tidak dapat dihidrolisis lagi. Rumus molekul (CH2O)n masih sesuai untuk

karbohidrat golongan ini. Beberapa sifat monosakarida:

▪ Berbentuk kristal

▪ Dapat larut dalam air

▪ Tidak larut dalam pelarut nonpolar

▪ Memiliki rasa yang manis

▪ Dapat berikatan untuk membentuk senyawa yang lebih kompleks

▪ Penamaan sesuai jumlah n, contohnya n=3 disebut triosa, n=4 disebut

tetrosa, n=5 disebut pentosa, n=6 disebut hexosa, dsb.

▪ Setiap atom karbon memiliki gugus –OH kecuali atom karbon pertama

dari gugus aldehid dan atom karbon kedua dari gugus keton.

Gula monosakarida sendiri memiliki 2 jenis konformasi yang berbeda,

yang dipengaruhi oleh gugus fungsi yang aktif pada konformasi tersebut.

Konformasi tersebut adalah aldosa (mengandung gugus aldehid) dan ketosa

(mengandung gugus keton).

O |/ - C = O

- C – H ||

Aldosa Ketosa

Secara umum, jenis monosakarida yang paling banyak ditemui adalah

pentosa yang terdiri dari 5 atom karbon dan heksosa yang terdiri dari 6 atom

karbon. Contoh gula pentosa adalah aldopentosa (komponen penting asam

nukleat), arabinosa, ribosa, dan xylosa. Sedangkan contoh dari gula heksosa

adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

(1) Glukosa

Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering disebut juga sebagai

dekstrosa karena dapat terpolarisasi ke arah kanan (dekstro). Di alam, glukosa

banyak dijumpai pada buah-buahan dan madu, dan dapat dihasilkan dari reaksi

karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari oleh klorofil daun, yang

disebut dengan reaksi fotosintesis. Berikut adalah struktur dari D-glukosa dan L-

glukosa:

O O / /C – H C – H| |

H – C – OH HO – C – H| |

OH – C – H H – C – OH| |

H – C – OH HO – C – OH| |

H – C – OH HO – C – OH| |

H2C – OH H2C – OH

D-glukosa L-glukosa

(2) Fruktosa

Fruktosa adalah bentuk ketoheksosa yang mempunyai sifat dapat

terpolarisasi ke kiri (levo) sehingga dapat juga disebut sebagai levulosa. Di alam,

fruktosa dapat ditemukan pada buah-buahan dan nektar pada bunga (yang akan

diolah menjadi madu). Rasa fruktosa lebih manis daripada gula tebu atau sukrosa.

Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan menggunakan pereaksi Seliwanoff,

yaitu larutan resorsinol (1,3-dihidroksi-benzena) dalam asam klorida, yang dapat

mendeteksi adanya gugus keton. Berikut adalah struktur dari D-fruktosa dan L-

fruktosa:

CH2OH CH2OH| |

C = O C = O| |

OH – C – H H – C – OH| |

H – C – OH HO – C – OH| |

H – C – OH HO – C – OH| |

H2C – OH H2C – OH

D-fruktosa L-frukosa

(3) Galaktosa

Galaktosa jarang terdapat dalam bentuk bebas di alam, melainkan

umumnya berikatan dengan glukosa membentuk laktosa, yaitu yang sering disebut

gula susu. Galaktosa memiliki sifat dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke

kanan. Galaktosa memiliki rasa yang kurang manis dibandingkan glukosa dan

kurang larut dalam air, karena pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan

dalam keadaan panas, galaktosa akan menghasilkan asam musat yang kurang larut

dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi

glukosa. Berikut adalah struktur D-galaktosa dan L-galaktosa:

O O / /C – H C – H| |

H – C – OH HO – C – H| |

OH – C – H H – C – OH| |

OH – C – H H – C – OH| |

H – C – OH HO – C – OH| |

H2C – OH H2C – OH

D-galaktosa L-galaktosa

Adapun beberapa reaksi monosakarida yang penting untuk penentuan

sifat-sifat maupun jenis karbohidrat:

(1) Reaksi dengan asam dan basa

a. Reaksi dengan asam

Heksosa jika ditambahkan dengan asam encer bersifat sangat

stabil sehingga tidak terjadi reaksi, sedangkan bila ditambah dengan asam kuat

dengan katalis panas akan mengalami dehidrasi membentuk hidroksi metil-

furfural. Gula pentosa jika ditambahkan dengan asam kuat dengan katalis panas

maka akan membentuk furfural.

b. Reaksi dengan basa

Glukosa bila ditambah dengan basa encer akan mengalami reaksi

enolisasi yaitu pembentukan enediol (ikatan rangkap yang memiliki 2 alkohol)

yang dapat membentuk fruktosa, manosa, dan glukosa melalui reaksi perubahan

aldosa menjadi ketosa (transformasi Bruyn-Alberda van Ekenstein). Namun

transformasi ini tidak dapat terjadi dalam basa pekat, karena monosakarida mudah

teroksidasi, terdegradasi, dan berpolimerisasi dalam basa pekat.

(2) Gula pereduksi

Karbohidrat dikatakan memiliki sifat sebagai gula pereduksi jika

memiliki gugus aldehid dan keton bebas sehingga dapat mereduksi ion-ion logam

Cu dan Ag dalam larutan yang bersifat basa. Gula pereduksi akan teroksidasi,

berfragmentasi, dan berpolimerisasi dalam larutan basa tersebut. Struktur glukosa

dan fruktosa dapat digunakan untuk membedakan keberadaan gula pereduksi.

Gugus aldehid maupun keton jika tereduksi akan menjadi gula alkohol. Glukosa

akan tereduksi menjadi sorbitol, sedangkan fruktosa akan tereduksi menjadi

manitol dan sorbitol, dan galaktosa akan menjadi dulsital. Untuk sukrosa, tidak

ada gugus aldehid atau keton bebas karena telah berikatan, sehingga ketika

ditambah Fehling, sukrosa tidak dapat mereduksi Cu, namun ketika dipanaskan,

sukrosa akan terhidrolisis sehingga gugus aldehid dan keton terpisah dan dapat

mereduksi, perubahan warna dari biru menjadi kuning.

(3) Pembentukan glikosida

Monosakarida dapat membentuk glikosida dan asetal yang

merupakan salah satu sifat penting karena dapat menentukan struktur cincin gula

pembentuknya. Glikosida di alam banyak terdapat pada tumbuhan. Prinsipnya

adalah glukosa direaksikan dengan metanol dan asam klorida membentuk metil-

glukosa yang dalam larutan asam bersifat labil namun stabil dalam larutan basa,

yang kemudian ditambahkan dengan metil iodida/dimetil sulfat membentuk penta-

O-metil-glukosa yang jika dihidrolisis akan menjadi 2,3,4,6-tetra-O-metil-

glukosa. Bila gugus hidroksil suatu gula beraksi dengan gugus

hemiasetal/hemiketal gula lain maka dapat berubah menjadi glikosida, dimana

banyak terdapat monosakarida dengan ikatan glikosida pada polisakarida.

(4) Pembentukan ester

Glukosa jika direaksikan dengan asam asetat-anhidrida berlebih akan

menghasilkan gugus asetil (ikatan ester), dimana sifat ini penting untuk penentuan

struktur karbohidrat. Kompleks antara gula dan asam amino memegang peranan

penting dalam aktivitas biologis, contohnya adalah glukosamin (pembentuk asam

hialuronat) dan galaktosamin (pembentuk kondroitin).

(5) Fenilosazon dan osazon

Monosakarida direaksikan dengan fenilhidrazin (C6H5NHNH2) akan

menghasilkan fenilosazon yang tidak larut dalam air dan mudah mengkristal, yang

jika ditambahkan dengan fenilosazon yang sama akan membentuk osazon yang

berbentuk kristal dan memiliki warna khas. Sifat ini penting untuk penentuan jenis

karbohidrat. Kristal fruktosa berbentuk pentagonal dan kristal galaktosa berbentuk

segi empat runcing.

2. Oligosakarida

Oligosakarida adalah jenis karbohidrat yang merupakan gabungan dari

beberapa monosakarida yang terikat oleh ikatan kovalen. Penamaan karbohidrat

dari golongan ini didasarkan dari jumlah monosakarida yang menyusunnya,

contohnya disakarida (2 monosakarida), trisakarida (3 monosakarida),

tetrasakarida (4 monosakarida), dst. Dari sekian jenis oligosakarida, yang paling

banyak dipelajari adalah disakarida. Disakarida memiliki sifat-sifat yang sama

dengan monosakarida. Adapun beberapa jenis disakarida adalah:

(1) Sukrosa

Sukrosa, yang disebut juga gula tebu, adalah oligosakarida yang

tersusun dari glukosa dan fruktosa yang terikat dengan ikatan -(1,4)-glikosida.

Di alam, sukrosa banyak ditemukan dalam tanaman, contohnya tebu, bit, nanas,

dan wortel. Sukrosa tidak dapat mengalami mutarotasi dan bukan gula pereduksi.

Berikut adalah struktur sukrosa:

(2) Laktosa

Laktosa sering juga disebut sebagai gula susu, yang jika dihidrolisis

akan menghasilkan galaktosa dan glukosa sebagai monosakarida penyusunnya.

Galaktosa dan glukosa tersebut terikat dengan ikatan β-(1,4)-glikosida. Laktosa

dapat mengalami mutarotasi, dan merupakan salah satu gula pereduksi. Struktur

laktosa:

(3) Maltosa

Maltosa yang tersusun atas 2 glukosa dengan ikatan -(1,4)-

glikosida merupakan hasil hidrolisis pati oleh enzim β-amilase. Maltosa mudah

larut dalam air dan memiliki rasa yang lebih manis daripada laktosa namun

kurang manis dibandingkan sukrosa. Berikut adalah struktur maltosa:

Contoh lain oligosakarida adalah selobiosa (terdiri dari 2 unit glukosa

dengan ikatan β-(1,4)-glikosida, merupakan pembentuk selulosa dan gula

pereduksi), gentibiosa (terdiri dari 2 unit glukosa dengan ikatan β-(1,6)-

glikosida), isomaltosa (merupakan hasil hidrolisis polisakarida tertentu yang

strukturnya hampir sama dengan maltosa (iso=sama) namun ikatan antara 2

glukosa adalah -(1,6)-glikosida), dan trehalosa (tersusun dari 2 unit glukosa

dengan ikatan -(1,1)-glikosida, bukan merupakan gula pereduksi, dan terdapat

dalam hemolimfa beberapa insekta).

3. Polisakarida

Golongan karbohidrat ini adalah jenis yang tersusun atas lebih dari 10

monosakarida yang membentuk rantai panjang yang dapat memiliki cabang,

sehingga merupakan jenis karbohidrat yang paling kompleks bila dibandingkan

dengan monosakarida dan oligosakarida. Berdasarkan jenis monosakarida yang

menyusun, polisakarida dibedakan menjadi 2 jenis, yaitu:

(1) Homopolisakarida

Merupakan polisakarida yang tersusun atas 1 jenis monosakarida saja.

(2) Heteropolisakarida

Merupakan polisakarida yang tersusun lebih dari 1 jenis monosakarida.

Adapun sifat-sifat polisakarida:

▪ Tidak memiliki rasa

▪ Tidak larut dalam air, jika dapat larut akan membentuk larutan koloid

▪ Amorf

▪ Berat molekul tinggi

▪ Bukan gula pereduksi

Berbagai jenis karbohidrat dapat diidentifikasi keberadaannya melalui

reaksi spesifik antara karbohidrat tersebut dengan senyawa reagen yang

ditambahkan. Uji kualitatif karbohidrat dapat dilakukan melalui 2 cara, yaitu

reaksi pembentukan warna dan prinsip kromatografi (TLC/Thin Layer

Chromatography, HPLC/High Performance Liquid Chromatography, GC/Gas

Chromatography). Adapun beberapa analisa kualitatif berdasarkan reaksi

pembentukan warna yang dapat dilakukan adalah:

1. Tes Fehling

Tujuan : mengetahui keberadaan gula pereduksi pada karbohidrat uji

Reagen : Fehling A (mengandung ion kupri CuSO4)

Fehling B (campuran alkali NaOH dan KNaC4H4O6)

Hasil : (+) warna kuning dengan endapan merah bata

(-) larutan tidak berubah warna

Gula pereduksi dapat mereduksi larutan Fehling menjadi tembaga oksida

yang mengendap dan mereduksi ion kupri menjadi ion kupro. Gula pereduksi

dengan larutan Fehling B akan membentuk enediol yang kemudian akan

membentuk ion kupro dan campuran asam-asam dari Fehling B. Ion kupro dalam

suasana basa akan membentuk kupro hidroksida yang dalam keadaan panas akan

mengendap menjadi kupro oksida (Cu2O) yang berwarna merah bata.

2. Tes Benedict

Reaksi : karbohidrat + Benedict → CuOH → Cu2O (s)

Tujuan : mengetahui keberadaan gula pereduksi pada karbohidrat uji

Reagen : Benedict (CuSO4 + NaOH + Na-sitrat)

Hasil : (+) warna orange menjadi merah pekat

(-) tidak berubah warna dan tetap biru

Uji ini juga dapat digunakan untuk analisa kuantitatif, karena banyak gula

dalam larutan berbanding lurus dengan gelapnya warna endapan yang terbentuk.

3. Tes Barfoed

Reaksi : karbohidrat + Barfoed → karboksilat + H+ + Cu2O (s)

Tujuan : mengetahui keberadaan gula pereduksi pada karbohidrat uji

Reagen : Barfoed (campuran CuSO4 dan CH3COOH)

Hasil : (+) warna orange dan terbentuk endapan warna merah

(-) tidak berubah warna

Uji ini berbeda dengan tes Fehling dan Benedict dikarenakan uji ini dapat

membedakan karbohidrat monosakarida atau disakarida berdasarkan prinsip

monosakarida akan tereduksi lebih cepat daripada disakarida.

4. Tes Moore

Reaksi : transformasi Bruyn-Alberda van Ekenstein

Tujuan : mengetahui jenis gula, apakah aldosa atau ketosa

Reagen : Moore (NaOH)

Hasil : (+) warna kuning kemudian menjadi merah kecoklatan

(-) tidak berubah warna

Gula jenis aldosa akan mengalami transformasi Bruyn-Alberda van

Ekenstein sementara fruktosa juga akan terdeteksi sebagai hasil positif, yang

memberi warna kuning menjadi merah bata.

5. Tes Seliwanoff

Reaksi : ketosa + HCl → hidroksimetilfurfural + resorsinol → warna

orange tua

aldosa + HCl → hidroksimetilfurfural + resorsinol → negatif

Tujuan : mengetahui keberadaan gugus keton

Reagen : Seliwanoff (HCl)

Hasil : (+) saat dididihkan berwarna orange dan menjadi orange tua

setelah 7 menit

(-) tidak terjadi perubahan

Adanya warna orange tua/merah menunjukkan hasil kondensasi dari

resorsinol yang didahului dengan pembentukan hidroksimetilfurfural yang proses

pembentukannya sendiri berasal dari konversi fruktosa oleh HCl panas yang

kemudian menghasilkan asam livulenik dan hidroksimetilfurfural. HCl juga dapat

memecah disakarida yang ada pada karbohidrat uji, sehingga sampel sukrosa

dapat terpecah menjadi fruktosa dan glukosa yang memiliki komponen ketosa.

6. Tes Rapid Furfural

Reaksi : karbohidrat uji + HCl → hidroksimetilfurfural + α-naphtol →

kompleks warna ungu

Tujuan : mendeteksi keberadaan karbohidrat

Reagen : α-naphtol

Hasil : (+) warna ungu saat mulai didihkan selama beberapa menit

(-) tidak terjadi perubahan

HCl pada reagen berfungsi untuk mempercepat reaksi dengan memberikan

suasana asam, sedangkan α-naphtol berfungsi sebagai indikator warna

yang akan memberi warna ungu ketika berikatan dengan kompleks

aldosa/ketosa.

7. Tes Bial

Tujuan : mengetahui keberadaan gula pentosa

Reagen : Bial (campuran orcinol, HCl, dan FeCl3)

Hasil : (+) warna biru kehijauan, orange, atau ungu

(-) tidak terjadi perubahan

Keberadaan pentosa akan didehidrasi oleh komponen asam dari HCl dan

membentuk furfural.

8. Tes Molisch

Reaksi : pentosa + H2SO4 pekat → furfural + α -naphtol → warna ungu

heksosa + H2SO4 pekat → hidroksimetilfurfural + α -naphtol →

warna ungu

Tujuan : mengetahui keberadaan karbohidrat dalam sampel uji

Reagen : Molisch (campuran H2SO4 pekat dan α-naphtol)

Hasil : (+) cincin ungu

(-) tidak terjadi perubahan

Asam sulfat pekat berfungsi sebagai agen dehidrasi untuk membentuk

furfural (untuk pentosa) dan hidroksimetilfurfural (untuk heksosa) yang kemudian

bereaksi dengan α-naphtol membentuk kompleks yang berwarna.

9. Tes Iod

Reaksi : karbohidrat + iodine (I2) → warna biru kehitaman

Tujuan : mengetahui keberadaan amilum dalam sampel uji

Reagen : I2

Hasil : (+) warna biru ketika ditambah iod, namun hilang ketika

ditambah NaOH 2 N dan HCl 2 N

(-) tidak terjadi perubahan

Kondensasi iodine dengan karbohidrat selain monosakarida dapat

menghasilkan warna yang khas. Amilum dengan iodine dapat membentuk

kompleks biru, sedangkan dengan glikogen akan membentuk warna merah.

Adanya NaOH yang bersifat basa mengikat iod sehingga warna biru hilang, dan

ketika ditambah dengan HCl tidak terjadi reaksi apapun. Uji ini didasarkan pada

pembentukan rantai poliiodida pada kompleks iodine-amilum. Kompleks ini tidak

dapat terbentuk pada senyawa gula yang lebih pendek seperti monosakarida atau

disakarida, sehingga test ini sering digunakan untuk mengetahui apakah hidrolisis

dari suatu senyawa kompleks sudah selesai atau belum.

10. Hidrolisis Selulosa

Reaksi : selulosa + H2SO4 pekat → glukosa + selobiosa + Benedict

Tujuan : mengetahui apakah selulosa dapat dihidrolisis menggunakan

H2SO4 pekat atau tidak

Reagen : H2SO4 pekat, H2O, dan Benedict

Hasil hidrolisis menggunakan H2SO4 pekat dan H2O diuji menggunakan

larutan Benedict untuk mendeteksi gula pereduksi yang telah terhidrolisis.

11. Hidrolisis Amilum

Tujuan : mengetahui apakah amilum dapat dihidrolisis

Reagen : HCl pekat, iodine (I2), dan Benedict

Hasil hidrolisis dan non-hidrolisis akan memberi hasil yang berbeda

karena penguraian amilum menjadi monosakarida-monosakarida penyusunnya

membutuhkan panas.

I. Daftar Pustaka

Lehninger, A.L. 1997. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit Erlangga.

-. (2010). Chemistry for Biologists: Carbohydrates. [Online]. Diunduh 27

Agustus 2010. Tersedia: http://www.rsc.org/education/teachers/

learnnet/cfb/carbohydrates.htm.

-. (Sept 18, 2009). Carbohydrate Nomenclature. [Online]. Diunduh 27 Agustus

2010. Tersedia: http://www.db.uth.tmc.edu/faculty/alevine/1521_2000/

carborev.htm.

-. (2010). Material Safety Data Sheet. [Online]. Diunduh 27 Agustus 2010.

Tersedia: http://www.jtbaker.com/msds/english.