KARBOHIDRAT

Karbohidrat merupakan molekul yang banyak terdapat di alam. Pembentukan karbohidrat

melalui proses fotosintesis dan merupakan sumber energi hayati dari hasil konversi energi matahari

ke dalam bentuk energi kimia. Karbohidrat selain sebagai sumber utama energi organisme hidup,

juga merupakan sumber karbon untuk sintesis biomolekul dan sebagai bentuk energi polimerik.

A. SUSUNAN DAN PENGGOLONGAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat berasal dari hidrat suatu karbon dengan rumus empiris Cx(H2O)y, merupakan

polihidroksi-aldehid (-C=O) polihidroksi–keton (-C-C=O(COH) dan turunannya lihat Gambar 14.3.

Gambar 14.3. Karbohidrat dan Gugus fungsional yang ada dalam karbohidrat

Karbohidrat yang dibangun oleh polihdroksi dan gugus aldehid disebut dengan aldosa, sedangkan

yang disusun oleh polihidroksi dan gugus keton dikenal dengan ketosa.

Molekul karbohidrat yang paling sederhana adalah polihidroksi aldehida dan polihidroksi

keton yang empunyai tiga hingga enam atom karbon. Atom C memiliki kerangka tetrahedral yang

membentuk sudut 105,9oC menyebabkan molekul karbohidrat cukup sulit berbentuk rantai lurus.

Berdasarkan kerangka tetrahedral inilah, molekul polihidroksi ini lebih stabil dalam struktur siklik

perhatikan Bagan 14.4.

Bagan 14.4. Rantai lurus dan bentuk siklik dari karbohidrat

B. PENGGOLONGAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat digolongkan menjadi 3 antara lain:

1. Monosakarida

Karbohidrat paling sederhana yang tidak dapat dipecah menjadi karbohidrat lain

yang lebih sederhana. Monosakarida dapat berupa Aldosa (polihidroksialdehida) atau

Ketosa (Polihidroksiketon)

Penggolongan Monosakarida menurut jumlah atom karbon dalam molekulnya

Triosa : mengandung 3 atom karbon (C3H6O3)

Tetrosa : mengandung 4 atom karbon (C4H8O4)

Pentosa : mengandung 5 atom karbon (C5H10O5)

Heksosa : mengandung 6 atom karbon (C6H12O6)

Monosakaridadapat berupa

Aldosa

Gugus Aldehid (-CHO)

Gugus Hidroksil

Ketosa

Gugus Keton (-CO-)

Gugus Hidroksil

Sifat – sifat Monosakarida :

1. Klarutan dalam air,

Semua monosakarida merupakan zat padat berwarna putih yang mudah larut dalam

air. Hal ini disebabkan adanya gugus-gugus –OH yang polar sehingga antar molekulnya

maupun molekul air terbentuk ikatan hydrogen yang kuat.

2. Oksidasi

Semua monosakarida, baik aldosa maupun ketosa merupakan reduktor sehinga

disebut gula pereduksi. Larutan monosakarida bereaksi positif dengan pereaksi Fehling

dan Benedict, maupun dengan pereaksi Tollens. Pereaksi Benedict digunakan mendeteksi

glukosa dalam darah atau dalam urine. Monosakarida yang umum dikenal mempunyai

rumus empiris (CH2O)n, dimana n = 3 atau jumlah yang lebih besar lainnya.

Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu

diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen membentuk gugus karbonil,

masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Jika gugus karbonil berada

pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah suatu aldosa, dan jika gugus karbonil berada

pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu ketosa.

Reaksi Oksidasi Aldosa dan ketosa H O

CH2OH C

C=O PenataanUlang↔

H-C-OH

H O HO O

C [O] C

H C OH H C OH

3. Reduksi

Reduksi gugus karbonil (gugus aldehid atau keton) dari monosakari dan

menghasilkan alcohol polivalen yang disebut alditol.

Penggolongan monosakarida:

1. Glukosa

Glukosa merupakan komponen utama gula darah sehingga glukosa sering disebut

gula darah (dektrosa). Kadar glukosa dalam darah orang dewasa sehat setelah beberapa

jam puasa adalah 70-100 mg/100ml. jika kadar gula terlalu tinggi ginjal tidak dapat

mengambil semuanya ke dalam darah, melainkan akan masuk kedalam urine. Kadar gula

yang masih dapat diproses oleh ginjal sebesar 160-180 mg/100ml. Gula yang melebihi

kebutuhan dalam darah dapat dihilangkan melalui dua cara, yaitu mengubahnya dalam

bentuk glikogen atau lemak. Hati dapat menyimpan 70-110 gram glikogen, dan otot

secara keseluruhan menyimpan sekitar 170-250 gram glikogen. Jika otot kekurangan

glukosa maka glikogen otot dapat segera diubah menjadi glukosa. Jika darah kekurangan

glukosa, maka glikogen dalam hati yang dihidrolisis menbentuk glukosa.

Struktur glukosa

O

C H

H C OH

OH C H

H C OH

H C OH

CH2OH

2. Fruktosa

Jenis monosakarida yang kedua adalah fruktosa (kadang-kadang disebut juga levulosa

karena larutanya merupakan pemutar kiri), dapat kita temui pada buah-buahan, sayuran,

madu dan gula tebu.

CH2OH

C O

HO C H

H C OH

H C OH

Fruktosa

3. Ribosa dan 2-dioksiribosa

Merupakan gula pentose yang membentuk RNA dan DNA.

O O

C H C H

H C OH H C H

H C OH H C OH

H C OH H C OH

CH2OH CH2OH

Ribosa 2-deoksiribosa

2. Disakarida

Terbentuk dari kondensasi 2 molekul monosakarida. Ikatan yang menghubungkan

unit- unit monosakarida dalam disakarida atau pun polisakarida disebut ikatan glikosida.

Pembentukan ikatan glikosida melibatkan 2 gugus –OH dengan melepaskan 1 molekul

air.

Disakarida terdiri atas sukrosa, laktosa dan maltosa. Sukrosa banyak terdapat pada

makanan dan dapat kita temukan pada gula, yang dapat kita peroleh dari gula jagung atau

gula bit. Sukrosa terbentuk dari glukosa dan fruktosa. 

Jenis disakarida yang kedua yaitu laktosa. Laktosa disebut juga gula susu. dapat kita

temukan hanya pada susu hewan menyusui dan Air Susu Ibu (ASI). Laktosa terbentuk

dari galaktosa dan glukosa. Maltosa adalah jenis disakarida yang ketiga. Maltosa

dihasilkan dari hasil pemecahan zat tepung. Maltosa terbentuk dari dua molekul glukosa.

Disakarida menghasilkan dua molekul monosakarida yang sama atau berbeda bila

mengalami hidrolisis, misalnya:

Maltosa------->Glukosa+Glukosa

Laktosa------->Glukosa+Galaktosa

Sukrosa------->Glukosa+Fruktosa

Oligosakarida menghasilkan 3-6 molekul monosakarida bila mengalami hidrolisis,

misalnya

Maltotriosa------->3 residu Glukosa

Rafinosa--------->Galaktosa+galaktosa+Fruktosa

Stakiosa--------->Galaktosa+Glukosa+Fruktosa

3. Polisakarida

Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu gizi adalah zat tepung, dekstrin, glikogen

dan selulosa. Zat tepung (amilum) adalah zat gizi yang penting untuk manusia. Zat

tepung dapat kita temukan pada biji-bijian, padi-padian, dan umbi-umbian. Ketika zat

tepung dicerna dalam tubuh, zat tepung akan diubah pertama-tama menjadi dekstrin,

kemudian maltosa, dan yang terakhir glukosa.

Jenis polisakarida yang kedua adalah dekstrin. Dekstrin adalah hasil antara zat tepung

dan gula. Contohnya ketika roti dibakar, beberapa zat tepung pada roti akan diubah

menjadi dekstrin. 

Jenis polisakarida yang ketiga adalah Glikogen. Glikogen dinamakan juga pati

hewan, yaitu bentuk simpanan karbohidrat dari hewan dan manusia. Glikogen disimpan

dalam hati, dan sebagian kecil disimpan dalam sel tubuh.

Selulosa adalah jenis polisakarida yang keempat. Selulosa merupakan bagian dari

struktur tumbuhan dan tidak dapat larut dalam air. Bagi manusia selulosa sangat penting

untuk kesehatan sistem pencernaan.

Ada pula jenis polisakarida lain, seperti agar-agar dan pektin. Agar-agar dan pektin

sedikit atau bahkan tidak mempunyai nilai gizi. Polisakarida jenis ini dapat larut dalam

air dan dapat dicerna oleh tubuh.

2. Karbohidrat Kompleks

Polisakarida

Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau bercabang. Jenis-jenis polisakarida ini yakni pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati.

Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. Pati terutama terdapat dalam padi-padian, biji-bijian, dan umbi-umbian.Jumlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak bercabang, sedangkan amilopektin adfalah polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit glukosa pada tiap cabang.

Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati. Dekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube feeding). Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare.

Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan, yang terutama terdapat di dalam hati dan otot. Dua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam hati. Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh. Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam jaringan lemak.

Polisakari dan Nonpati/Serat

Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena peranannya dalam mencegah berbagai

penyakit. Ada dua golongan serat yaitu yang tidak dapat larut dan yang dapat larut dalam air. Serat

yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Serat yang larut dalam air

adalah pektin, gum, mukilase, glukan, dan algal.

C. REAKSI DALAM KARBOHIDRAT

1. Uji umum untuk karbohidrat adalah Uji Molisch. Bila larutan karbohidrat diberi beberapa

tetes larutan alfa-naftol, kemudian H2SO4 pekat secukupnya sehingga terbentuk dua

lapisan cairan, pada bidang batas kedua lapisan itu terbentuk cincin ungu.

2. Gula pereduksi yaitu monosakarida dan disakarida kecuali sukrosa dapat ditunjukkan

dengan pereaksi Fehling atau Bennedict. Gula pereduksi bereaksi dengan pereaksi

Fehling atau Benedict menghasilkan endapan merah bata (Cu2O). Selain Pereaksi

Benedict dan Fehling, gula pereduksi juga bereaksi positif dengan pereaksi Tollens.

3. Reaksi Seliwanoff (khusus menunjukkan adanya fruktosa). Pereaksi Seliwanoff terdiri

dari serbuk resorsinol + HCl encer. Bila fruktosa diberi pereaksi Seliwanoff dan

dipanaskan dalam air mendidih selama 10 menit akan terjadi perubahan warna menjadi

lebih tua.

O                                          O

║ ║

C    H                                  C    OH

│                                          │

(CHOH)4    + 2CuO          (CHOH)4   + Cu2O↓

  │                    Fehling     │              cermin tembaga

CH2OH                                CH2OH

Glukosa                                    as. glukonat