ANALISIS KARBOHIDRAT

Kimia Analisis Bahan Pangan dan CemarannyaProdi S2 Kimia

FST Universitas Airlangga

polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton senyawa yang bila dihidrolisis menghasilkan senyawa-senyawa

polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau

keton) dan banyak gugus hidroksil mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa

yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.

KARBOHIDRAT

Fungsi karbohidrat di industri pangan, farmasi maupun dalam kehidupan manusia sehari-hari, diantaranya sebagai: 1. sumber kalori atau energi, 2. bahan pemanis dan pengawet, 3. bahan pengisi dan pembentuk, 4. bahan penstabil, 5. sumber flavor (karamel), 6. sumber serat

KARBOHIDRATa. Monosakarida (gula sederhana: glukosa, galaktosa, fruktosa)b. Disakarida (2 monosakarida: sukrosa, laktosa)c. Polisakarida (rantai panjang, bahkan kadang bercabang), misal:

pati, kitin, selulosa

Total karbohidrat yang ada dalam bahan pangan1. standards of identity (pangan harus memiliki komposisi yang sesuai

dengan regulasi pemerintah); 2. nutritional labelling (memberikan informasi mengenai kadar nutrisi

dalam bahan pangan);3. detection of adulteration (tiap tipe pangan memiliki 'fingerprint'

karbohidrat); 4. food quality (sifat fisikokimia dari pangan seperti kemanisan,

penampakan, stabilitas dan tekstur tergantung tipe dan stabilitas karbohidrat yang ada);

5. ekonomi (agar lebih dapat menghemat biaya produksi bahan yang digunakan pada industri) dan 

6. food processing (efisiensi dari proses pangan banyak tergantung pada jenis dan kadar karbohidrat).

Analisis Total Karbohidrat

a. DefinisiTotal karbohidrat menurut Balai POM meliputi gula, pati, serat pangan dan komponen karbohidrat lain.

Total karbohidrat dalam pengukuran karbohidrat dengan metode langsung dinyatakan dalam bentuk persen (%) yang setara dengan glukosa. Satuan glukosa (glucose equivalent) juga dapat diganti dengan larutan gula lain yang dijadikan sebagai larutan standar.

Total Karbohidrat dalam Bahan Pangan dan Metode Analisisnya

ANALISIS KARBOHIDRAT DALAM MAKANAN

b.Metode analisis total karbohidratSejumlah teknik analisis telah dikembangkan untuk mengukur jumlah dan tipe karbohidrat yang ada di bahan pangan. Kadar karbohidrat dalam bahan pangan dapat diketahui dengan menghitung persentase yang tersisa setelah semua komponen lain telah diukur (total carbohydrate by difference) (SNI 01-2891-1992):

Metode by difference ini masih digunakan oleh FDA (Food and Drug Administration), tetapi metode ini dapat menghasilkan nilai yang salah karena ada kemungkinan terjadi akumulasi kesalahan dari metode-metode yang digunakan untuk mengukur komponen lain, dan kemungkinan adanya komponen non karbohidrat yang terukur sebagai karbohidrat menyebabkan penyimpangan yang lebih besar. Pengukuran kadar karbohidrat secara langsung lebih baik karena didapat hasil lebih yang akurat.

Analisis karbohidrat langsung

Metode analisis karbohidrat yang digunakan tergantung jenis analisis (kuantitatif atau kualitatif) dan tipe karbohidrat yang dianalisis. Metode pengukuran karbohidrat: metode kromatografi dan elektroforesis (KLT, GC, HPLC); metode kimia (metode titrasi Lane Eynon, metode gravimetri

Munson Walker, metode Luff Schoorl, metode kolorimetri seperti anthrone sulfat dan fenol sulfat);

metode enzimatis; metode fisik (polarimetri, indeks refraktif, densitas dan infra

merah) Metode immunoassay.

Uji karbohidrat yang resmi ditetapkan oleh BSN dalam SNI 01-2891-1992 (tentang Cara Uji Makanan dan Minuman) yaitu analisis total karbohidrat dengan menggunakan metode Luff Schoorl.

Pada tahun 1936 International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis mempertimbangkan Metode Luff-Schoorl sebagai salah satu metode yang digunakan untuk menstandarkan analisis gula pereduksi (saat itu menjadi metode yang resmi dipakai di pulau Jawa), di samping nominator lainnya yaitu metode Lane-Eynon.

Analisis total karbohidrat langsung:1. Analisis total karbohidrat dalam SNI 01-2891-1992 Seluruh senyawa karbohidrat yang ada dipecah menjadi gula-

gula sederhana (monosakarida) dengan bantuan asam (HCl) dan panas.

Monosakarida yang terbentuk kemudian dianalisis dengan Metode Luff-Schoorl.

Prinsip analisis dengan Metode Luff-Schoorl: reduksi Cu2+ menjadi Cu1+ oleh monosakarida bebas.

Kelebihan Cu2+ yang tidak tereduksi kemudian dikuantifikasi dengan titrasi iodometri

Dilakukan penetapan blanko

Penentuan karbohidrat menggunakan metode Luff Schoorl didasarkan pada jumlah gula pereduksi

Semua monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa) dan disakarida (laktosa,maltosa) termasuk sebagai gula pereduksi, kecuali sukrosa dan pati/polisakarida

Umumnya gula pereduksi yang dihasilkan berhubungan erat dengan aktivitas enzim (semakin tinggi aktivitas enzim maka semakin tinggi pula gula pereduksi yang dihasilkan)

GULA PEREDUKSI

Dasar pengukuran kadar gula pereduksi dengan metode Luff Schoorl R-CHO + 2 Cu2+ R-COOH + Cu2O2 Cu2+ + 4 I- Cu2I2 + I2

2 S2O32- + I2 S4O6

2- + 2 I-

PERHITUNGAN

Untuk mengubah menjadi volume Na2S2O3 0,1 N yang dibutuhkan

z mL N2S2O3 0,1 N setara dengan y mg glukosa (lihat daftar)

a = Volume tio yang dibutuhkan untuk titrasi blankob = volume tio yang dibutuhkan untuk titrasi sampel

Kadar karbohidrat (pati) = %10095,0 xmyxpx p=faktor pengenceran

m=massa sampel0,95= faktor konversi

zxNtiobamLvolume 1,0)()(

Larutan yang dipergunakan untuk menguji daya mereduksi suatu disakarida adalah pereaksi Benedict.

Unsur atau ion yang penting yang terdapat pada pereaksi Benedict tersebut adalah Cu2+ yang berwarna biru.

Gula reduksi akan mengubah atau mereduksi ion Cu2+ menjadi Cu+ (Cu2O) yang mengendap (merah bata)

Zat pereduksi itu sendiri akan berubah menjadi asam. Jumlah gula pereduksi yang dihasilkan selama reaksi diukur

dengan spektrofotometer menggunakan pereaksi asam dinitro salisilat/dinitrosalycilic acid(DNS) pada panjang gelombang 540 nm. Semakin tinggi nilai absorbansi yang dihasilkan, semakin banyak pula gula pereduksi yang terkandung

Monosakarida mereduksikan CuO dalam larutan Luff Schoorl Cu2O Kelebihan CuO direduksi dengan KI berlebih I2

I2 yang dibebaskan tersebut dititrasi dengan larutan Na2S2O3 kompleks iod-amilum (tidak larut dalam amilum). Penambahan amilum dilakukan sebelum titik ekivalen

Prinsip metode analisis yang digunakan adalah Iodometri : proses titrasi terhadap iodium (I2) bebas dalam larutan

KETERANGAN REAKSI

Apabila dalam larutan terdapat zat oksidator kuat yang bersifat netral atau sedikit asam (misal H2SO4), penambahan ion iodida berlebih akan membuat zat oksidator tersebut tereduksi dan membebaskan I2 yang setara jumlahnya dengan dengan banyaknya oksidator

Kemampuan mereduksi dari gugus aldehid dan keton digunakan sebagai landasan dalam mengkuantitasi gula sederhana yang terbentuk. Tetapi reaksi reduksi antara gula dan tembaga sulfat tidak stoikiometris dan sangat tergantung pada kondisi reaksi. Faktor utama yang mempengaruhi reaksi adalah waktu pemanasan dan kekuatan reagen.

Cara pengukuran pada metode Luff Schoorl1. Penentuan Cu tereduksi dengan I2

2.Menggunakan prosedur Lane Eynon

Metode Luff Schoorl ini baik digunakan untuk menentukan kadar karbohidrat yang berukuran sedang. Metode Luff Schoorl merupakan metode tebaik untuk mengukur kadar karbohidrat dengan tingkat kesalahan sebesar 10%.Pada metode Luff Schoorl terdapat dua cara pengukuran yaitu dengan penentuan Cu tereduksi dengan I2 dan menggunakan prosedur Lane-Eynon.

Analisis kualitatif Dasar : kemampuan karbohidrat untuk membentuk turunan furfural

dengan keberadaan asam dan panas, yang kemudian diikuti dengan reaksi dengan anthrone yang menghasilkan warna biru kehijauan

Anthrone, C6H4COC6H4CH2, adalah turunan dari anthraquinone. Senyawa ini diproduksi oleh reduksi katalitik dari anthraquinone oleh asam hidroklorat dengan keberadaan logam timah.

Senyawa ini mungkin ada dalam bentuk keto atau enol, yang masing-masing dikenal dengan nama anthrone and anthranol.

Mekanisme pembentukan warna anthrone dengan gula telah diteliti. karbohidrat dan turunannya mengalami pembentukan cincin dengan

adanya asam kuat dari mineral, seperti yang ditunjukkan untuk glukosa

2. Analisis total karbohidrat dengan Metode Anthrone sulfat

Tiap tahap merupakan pemecahan dari glukosa(I) menjadi 5-(hydroxymethyl)-2-furaldehyde(IV) menunjukkan dehidrasi baik pada double bond atau pembentukan cincin. pembentukan warna hijau pada reaksi anthrone tergantung oleh keberadaan 5-(hidroksimetil)-2-furaldehid, atau senyawa furfural yang mirip, yang dibentuk oleh reaksi asam sulfat pada karbohidrat. Dari hasil penelitian disimpulkan bahwa 3 mol anthrone bereaksi dengan 1 mol glukosa

C47H30O3 + 5H2O + CH2O 3C14H10O + C6H12O6 Pewarna anthrone glukosa

Dari data analisis dan spektrum inframerah dari pewarna, dan mekanisme reaksinya dipertimbangkan, mereka menduga struktur yang mungkin adalah 1,2,5,- atau 1,3,5,-trianthronylidenepentane.

Metode Anthrone kolorimetri untuk analisis total karbohidrat secara kuantitatif pada pangan relatif cepat dan akurat serta lebih baik daripada metode analisis karbohidrat sebelumnya, yaitu metode Somogyi-Shaffer-Hartmann yang menggunakan teknik iodometri dan prinsip gula pereduksi. Metode anthrone tidak memerlukan hidrolisis dan deproteinisasi.

Uji Anthrone ini memiliki kelebihan dalam hal sensitifitas dan kesederhanaan ujinya.

Sejumlah kecil karbohidrat dapat memberikan warna yang terdeteksi dengan menggunakan spektrofotometer.

Dreywood (1946) melakukan uji spesifisitas dari reaksi dan menemukan 8 jenis karbohidrat, termasuk beberapa turunan selulosa, yang memberikan hasil positif.

Diperoleh hasil negatif terhadap kelompok besar nonkarbohidrat, termasuk sejumlah resin sintetik nonselulosa, asam organik, aldehid, fenol, lemak, terpena, alkaloid, dan protein.

Nonkarbohidrat yang menunjukkan hasil positif hanya furfural, tetapi hasil positif ini cepat menghilang karena warna hijau dikaburkan oleh presipitat coklat.

Spesifisitas anthrone untuk karbohidrat sangat tinggi, dan reaksi positif untuk semua mono-, di-, dan polisakarida murni yang diujikan, juga sampel of dekstrin, dekstran, pati, polisakarida tumbuhan dan gum, polisakarida tipe II dan II dari pneumococcus, glukosida, dan senyawa asetat dari mono-, di-, dan polisakarida.

Kekurangan dari metode Anthrone adalah ketidakstabilan dari reagen (anthrone yang dilarutkan dalam asam sulfat), sehingga perlu dilakukan persiapan reagen yang baru setiap hari.

Panas yang dihasilkan oleh pelarutan asam sulfat merupakan bagian yang penting dalam uji karbohidrat dengan anthrone. Ada signifikansi dari panas pada reaksi anthrone yang menunjukkan bahwa pada sejumlah karbohidrat yang diberikan, intensitas warna bervariasi dengan jumlah panas yang dihasilkan. Oleh karena itu kurva standar juga perlu dibuat setiap hari.

Nilai total karbohidrat tidak dapat dinyatakan dalam % karbohidrat, tetapi lebih baik dinyatakan dengan istilah % glucose equivalents, karena kepekatan warna yang dihasilkan dari reaksi anthrone bervariasi dengan tipe gula yang ada. Kepekatan warna yang sama contohnya, ditunjukkan oleh 100 μg. glukosa, 105 μg. maltosa, dan 111 μg glikogen.

Gula murni lain selain glukosa dapat dikalkulasi dengan faktor konversi

Jika terdapat campuran karbohidrat yang tidak diketahui pada bahan pangan, faktor konversi itu tidak dapat digunakan, dan hasilnya bukan % karbohidrat absolut, melainkan ekuivalen glukosa, yang dapat bervariasi dari nilai % karbohidrat yang sebenarnya dengan jumlah yang tidak dapat ditentukan.

Tidak terjadi penyimpangan signifikan ketika nilai % glucose equivalents  digunakan sebagai dasar untuk mengkonversi nilai total karbohidrat menjadi nilai total pangan

Nilai % glucose equivalents  hanya digunakan sebagai indeks dari % absolute dari masing-masing karbohidrat dalam pangan