IDENTIFIKASI KARBOHIDRATA. Pendahuluan Karbohidrat berasal dari makanan, dalam tubuh mengalami perubahan atau metabolisme. Hasil metabolisme karbohidrat antara lain glukosa yang ada di dalam darah, sedangkan glikogen adalah karbohidrat yang disintesis dalam hati dan digunakan oleh sel-sel pada jaringan otot sebagai sumber energi. Energi yang terkandung dalam karbohidrat pada dasarnya berasal dari energi matahari. Karbohidrat, dalam hal ini glukosa dibentuk dari kabon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Sinar matahari 6CO2 + H2O Klorofil C6H12O6 + 6O2 glukosa

Karbohidrat sangat akrab dengan kehidupan manusia. Karena ia adalah sumber energi utama manusia. Contoh makanan sehari-hari yang mengandung karbohidrat adalah pada tepung, gandum, jagung, beras, kentang, sayursayuran dan lain sebagainya. Karbohidrat adalah polihidroksildehida dan keton polihidroksil atau turunannya. selian itu, ia juga disusn oleh dua sampai delapan monosakarida yang dirujuk sebagai oligosakarida. Karbohidrat mempunyai rumus umum Cn(H2O)n. Rumus itu membuat para ahli kimia zaman dahulu menganggap karbohidrat adalah hidrat dari karbon. Secara kimia, karbohidrat adalah senyawa yang tersusun oleh unsur karbon, hidrogen, dan oksigen, dengan rumus empirik Cn(H2O)m. Karbohidrat merupakan senyawa polihidroksi yang memiliki gugus berupa aldehida atau keton.

Penamaan gabungan (berdasarkan jumlah atom C dan gugus fungsi) biasa dilakukan terhadap karbohidrat. Sebagai contoh, glukosa adalah heksosa yang mengandung gugus fungsi aldehida sehingga merupakan suatu aldoheksosa (aldosa enam karbon) sedangkan ribosa merupakan suatu aldopentosa (aldosa lima karbon). Sementara itu untuk ketosa diberi nama akhiran -ulosa sehingga fruktosa yang merupakan heksosa yang mengandung gugus fungsi keton merupakan suatu heksulosa (ketosa enam karbon).O H HO H H OH H OH OH OH

O H HO HO H OH H H OH OH HO H H

OH O H OH OH OH H H H

O OH OH OH OH

D-Glucose

D-Galactose D-Fructose D-Ribose

Fungsi Karbohidrat Selain sebagai sumber energi, karbohidrat juga berfungsi sebagai cadangan makanan, pemberi rasa manis pada makanan, membantu pengeluaran feses dengan cara mengatur peristaltik usus, penghemat protein karena bila karbohidrat makanan terpenuhi, protein terutama akan digunakan sebagai zat pembangun. Karbohidrat juga berfungsi sebagai pengatur metabolisme lemak karena karbohidrat mampu mencegah oksidasi lemak yang tidak sempurna. Macam-macam karbohidrat 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.O H HO H H OH H OH OH OH

CH2OH O OH H H OH H OH H H OH

CH2OH

HOH

H H

O H HOH OH

OH

D-Glucose2. Galaktosa

-D-glukosa

-D-glukosa

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.O H HO HO H OH H H OH OH

CH2OH O OH OH H OH H H H H OH

CH2OH OH

HH

O H HOH OH

OH

H

D-Galactose

-D-galaktosa

-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.

OH HO H H O H OH OH OH

D-FructoseStruktur terbuka b.

CH 2OH O H H H OH OH CH 2OH Hstruktur siklis 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 -D-glukosa dan -Dglukosa.

-D-glukosa

-D-glukosa

CH2OH CH2OH O OH O H H H 5 H5 H 1 4 4 OH H 1 OH H O OH 2H 2 3 3 H H H OH

struktur maltosa Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antarunit yaitu menghubungkan C 1 dari -D-glukosa dengan C 4 dari D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu karena maltosa terhidrolisis oleh -glukosidase. Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa. 2. Sukrosa Sukrosa terdapat dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan seharihari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2 .CH2OH

HOH

H H

O H HOH O

OH

-D-glukosa

-D-glukosa CH2OH

HOH

O H OHCH2OH

H

Struktur sukrosa Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan -D-glukosa dan -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 -D-galaktosa dan -D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4'-.-D-glukosaCH 2OH

H-D-glukosaCH 2OH OH 4H OH 5 O

5 4 H OH 3

O H H1 2 OH

O H1 2 H OH

H

OH

H

H

3

ikatan1,4-

Struktur laktosa Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari -Dglukosa dan -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 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--D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.CH 2OH

H

H H

O H HOH O H

OH

CH 2OH

O

H

O H HOH

HOH

H

CH 2OH

O

H

O H HOH

HOH

O H

H

Struktur selulosa

Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan -glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan -glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim 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 -D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-. 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.CH2OH CH2OH 4H H 5 3

H

4H OH OH 3

5

O H1 2 OH

HH

O H H1 2 O OH

O

H

H

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

CH2OH

H

H H

O H HOH O Ikatan 1,6-

OH

CH2OH

H

4H OH OH 3

5

O H1 2 OH

HH

CH2OH 4H 5 3

O H H2 OH 1 O

OH

O

H

H

Struktur amilopektin Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa. B. Setruktur Dan Reaksi Karbohidrat 1. Struktur Karbohidrat D-gliseraldehids

O H H OH OH OH HO H

O H OH OH

D -T hreo seO HO HO H H H OH OH H HO H O OH H OH OHHO H H O H OH OH OH

D -E rythroseO H H H OH OH OH OH

D-LyxoseO HO HO HO H H H H HO H HO OH H OH O OH H H OH OHHO H HO H

D-XyloseO H OH H OH OH H H HO H O OH OH H OH OH

D-ArabinoseO HO HO H H H H OH OH OH H HO H H O OH H OH OH OHHO H H H

D-RiboseO H OH OH OH OH H H H H O OH OH OH OH OH

D-Talose D-Galactose

D-Idose D-Gulose

D-Mannose D-Glucose

D-Altrose D-Allose

2. Reaksi karbohidrat Pada uji Molisch, semua zat uji adalah termasuk karbohidrat. hal tersebut dapat dilihat pada terbentuknya cincin berwarna ungu. Reaksi yang berlangsung adalah sebagai berikut :

H CH2OHHCOHHCOHHCOHC=O + H2SO4 Pentosa

O CH + Furfural OH -naftol

H CH2OHHCOHHCOHHCOHHCOHC=O + H2SO4 Heksosa O H2C CH + OH OH 5-hidroksimetil furfural -naftol Rumus dari cincin ungu yang terbentuk adalah sebagai berikut: O H2C C __SO3H OH

Cincin ungu senyawa kompleks Pada uji Benedict, indikator terkandungnya Gula Reduksi adalah dengan terbentuknya endapan berwarna merah bata. hal teresebut dikarenakan terbentuknya hasil reaksi berupa Cu2O. Berikut reaksi yang berlangsung: O O

RCH + Cu2+ 2OH- RCOH + Cu2O Gula Pereduksi Endapan Merah Bata Pada uji Barfoed, yang terdeteksi monosakarida membentuk endapan merah bata karena terbentuk hasil Cu2O. berukut reaksinya : O O Cu2+ asetat RCH + RCOH + Cu2O+ CH3COOH n-glukosa E.merah monosakarida bata Pada uji Bial, terkandungnya pentosa dideteksi dengan indikasi terbentuknya warna biru pada zat uji, dan hal itu terbukti pada zat uji Arabinosa 1 %. Berikut, reaksinya :

H -3 H2O CH2OHHCOHHCOHHCOHC=O + HCl Pentosa

O CH3 CH + OH OH Furfural orsinol (kompleks berwarna biru)

Pada uji Seliwanof, ketosa terdeteksi pada zat uji Fruktosa dengan terbentuknya warna jingga; yaitu karena terbentuknya resorsinol. Berikut reaksinya :

CH2OH H OH H jingga

OH CH2OH +HCl H2C OH O OH OH CH + kompleks berwarna merah resorsinol

5-hidroksimetil furfural

Pada uji Osazon, diperoleh hasil yang berbeda-beda. Masing-masing zat uji mempunyai bentuk yang khas. Hal tersebut dapat digunakan untuk membedakan antara setu karbohidrat dengan karbohidrat yang lain. Reaksinya sebagai berikut;

H H OH H H CH2OHCCCCC=O+H2NNHC6H5 (D-glukosa + fenilhidrazin) OH OH H OH

H H OH H H CH2OHCCCCC=O+NNHC6H5 + H2 (D-glukosafenilhidrazon) OH OH H OH 2 C6H5 NHNH2

H H OH H CH2OHCCCCC=O+NNHC6H5 (D-glokosazon / Ozsazon kuning) OH OH H NNH C6H C. Identifikasi Karbohidrat Pemisahan dan identifikasi karbohidrat dapat dilakukan dengan teknik kromatografi, akan tetapi terdapat sejumlah test-test kualitatif yang dapat dilakukan diantaranya : 1. Uji Molish

Uji ini merupakan uji yang paling umum untuk pengetesan adanya karbohidrat dan senyawa organik lainnya. Pada uji ini asam sulfat pekat berfungsi Furfural untuk menghidrolisis sulfonasi warna ikatan dengan glikosidik, alpha naftol menghasilkan yang akan yang monosakarida yang akan didehidrasi menjadi furfural dan turunanya. mengalami cincin menghasilkan ungu kompleks (merah-ungu),

menunjukan adanya karbohidrat. 2. Uji Benedict Uji ini digunakan untuk pengetesan adanya gula pereduksi. Hasil tes ini memberikan endapan warna hijau, kuning, atau merah jingga yang memberikan perkiraaan semikualitatif adanya sejumlah gula yang mereduksi. 3. Uji Barfoed Uji ini digunakan untuk membedakan monosakarida, disakarida, dan polisakarida. Barfoed merupakan pereaksi yang bersifat asam lemah dan hanya direduksi oleh monosakarida. Disakarida akan dapat dihidrolisis sehingga bereaksi positif dengan pemanasan yang lebih lama. Dengan kata lain untuk membedakan monosakarida, disakarida, polisakarida tergantung berapa lama pemanasan sampai terbentuk endapan tembaga oksida yang berwarna merah bata. 4. Uji Bial Uji ini digunakan untuk menguji adanya gula pentosa. Pemanasan pentosa dengan HCL pekat akan menghasilkan furfural yang berkondensasi dengan orcinol dan ion feri . Hasil pemanasan akan menghasilkan warna biru-hijau yang menunjukan adanya gula pentosa.

5. Uji Selliwanof Uji ini digunakan untuk menguji adanya gugus keton. Ketosa akan didehidrasi lebih cepat dari aldosa. Furfural akan berkondensasi dengan recorcinol (1,3- dihidroksi benzena) yang akan memberikan warna merah kompleks (merah-cherry). 6. Uji Iodium Uji ini digunakan untuk menguji adanya polisakarida. Pembentukan warna biru menunjukan adanya pati, warna merah menunjukan adanya glikogen atau eritrodekstrin.

D.

Penutup Kesimpulan Uji molisch digunakan untuk menentukan karbohidrat secara umum, uji benedict digunakan untuk menentukan gula pereduksi dalam karbohidrat. Uji barfoed digunakan untuk mengidentifikasi antara monoskarida, disakarida, dan polisakarida. Uji selliwanof digunakan untuk menentukan karbohidrat jenis ketosa. Uji fermentasi yang menggunakan ragi dapat mencerna dan merubah karbohidrat menjadi etil alkohol dan gas karbondioksida. Uji osazon digunakan untuk mengamati perbedaan yang spesifik bagi tiap karbohidrat melalui penampang endapan yang dihasilkannya. Pada uji iod, hanya pati lah yang dapat membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium.

DAFTAR PUSTAKA

Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden. 1997. Dasar-dasar Kimia Organik. Jakarta: Binarupa Akasara. Harrow, Benjamin. 1946. Textbook of Biochemistry. London: W. B. Saunder Company. http://kimia.upi.edu/utama/bahanajar/kuliah_web/2009/0606811/pendahuluan.htm Jalip, IS. 2008. Praktikum Kimia Organik, Edisi kesatu. Laboratorium Kimia Universitas Nasional. Jakarta Pratana, Crys Fajar dkk. 2003. Kimia Dasar 2: Common Textbook. Malang: UM Press. Suhara, 2009. Dasar Dasar Biokomia. Prima Press : Bandung. Wahjudi, dkk. 2003. Kimia Organik II. Malang: UM Press.

TUGAS BIOKIMIA II IDENTIFIKASI KARBOHIDRAT

Disusun oleh: Agustina (G1C006001)

PROGRAM STUDI KIMIA UNIVERSITAS MATARAM 2010