II-6 Bab II Tinjauan Pustaka

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

II.1 KarbohidratNama karbohidrat dikemukakan pertama kali oleh para ahli kimia Perancis. Nama tersebut diberikan untuk golongan senyawa-senyawa organik yang tersusun atas unsur karbon, hidrogen, dan oksigen, dalam senyawa-senyawa ini, dua unsur yang terakhir mempunyai perbandingan 2 : 1, seperti perbandingan hidrogen dan oksigen pada air. Mereka menganggap senyawa-senyawa ini merupakan hidrat dari karbon (hydrate de carbone) yang mempunyai rumus perbandingan Cn(H2O)m, dimana n=m atau kelipatan urutan bilangan bulat seterusnya, misalnya glukosa adalah C6H12O6, atau laktosa adalah C12H22O12. Akhirnya, pada tahun 1880-an disadari bahwa anggapan hidrat dari karbon merupakan anggapan yang keliru, dan karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton atau turunan dari keduanya. Meskipun, nama karbohidrat tidak menggambarkan nama yang tepat, nama ini sampai sekarang masih banyak digunakan. Sakarida atau zat gula adalah nama yang sering dipakai sebagai pengganti nama karbohidrat (Sumardjo, 2008). Karbohidrat merupakan contoh polimer alami. Karbohidrat berasal dari kata karbon (atom C) dan hidrat yang artinya air (H2O). Artinya, karbohidrat akan terpisah menjadi dua bagian jika dipanaskan, yaitu menghasilkan C dan H2O. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut :

Cx(H2O)y xC + yH2O

(Justiana & Muchtaridi, 2009)Karbohidrat merupakan makromolekul yang paling banyak ditemukan di alam dengan rumus Cn(H2O)m. Karbohidrat terbentuk pada proses fotosintesis dengan bantuan energi matahari.

nCO2 (g) + mH2O(l) Cn(H2O)m + nO2

(Sunarya & Setiabudi, 2007)Pengubahan energi matahari menjadi energi kimia dalam biomolekul menjadikan karbohidrat sebagai sumber utama energi metabolit untuk oraganisme hidup. Karbohidrat didefinisikan sebagai senyawa polihidroksi-aldehid atau polihidroksi-keton dan turunannya (Sunarya & Setiabudi, 2007). Karbohidrat memiliki unit terkecil (monomer) yang disebut sakarida (sakar dalam bahasa Latin berarti gula) dengan rumus CnH2nOn. Berdasarkan unit sakarida tersebut, karbohidrat dibagi menjadi 3 kelompok, yaitu :

a. MonosakaridaKarbohidrat paling sederhana hanya terdiri dari satu unit sakaridab. OligosakaridaKarbohidrat yang mengandung dua sampai sepuluh unit monosakarida yang terkait bersama (secara khusus nama untuk menunjukkan jumlah sebenarnya, misalnya disakarida dan trisakarida)c. PolisakaridaKarbohidrat yang tersusun atas lebih dari sepuluh unit monosakarida(Justiana & Muchtaridi, 2009)Karbohidrat banyak terdapat dalam makanan kaya pati (seperti nasi, mi, roti, umbi-umbian), buah-buahan, dan sayur-sayuran. Setelah masuk ke dalam tubuh, karbohidrat dipecah menjadi glukosa, yang merupakan sumber energi siap pakai, sehingga mudah dimanfaatkan oleh otak. Berbeda dari gula, sumber energi siap pakai berasal dari karbohidrat ini tidak seketika melambungkan kadar gula darah. Padahal, fluktuasi kadar gula darah mengakibatkan kekacauan mental, pening, kebingungan, dan hilangnya kesadaran (Apriadji, 2007).

II.2 Penggolongan KarbohidratII.2.1 MonosakaridaMonosakarida merupakan sakarida paling sederhana yang tidak dapat diuraikan lagi menjadi molekul lebih sederhana secara hidrolisis. Monosakarida paling sederhana adalah gliseraldehid (suatu aldosa) dan isomernya adalah dihidroksiaseton (suatu ketosa) (Sunarya & Setiabudi, 2007).Monosakarida dapat digolongkan berdasarkan jenis gugus karbonil yang dimilikinya. Monosakarida yang mengandung gugus aldehid CHO disebut aldosa, sedangkan yang mengandung gugus keton CO- disebut ketosa (Justiana & Muchtaridi, 2009).Jika dilihat dari struktur monosakarida, definisi yang lebih tepat dari karbohidrat adalah bahwa karbohidrat merupakan polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton (Justiana & Muchtaridi, 2009).Berdasarkan jumlah atom karbon, monosakarida digolongkan dalam tri-, tetra-, penta-, dan heksa-. Beberapa monosakarida ditunjukkan berdasarkan jumlah atom karbon. Treosa dan eritrosa merupakan suatu tetrosa. Ribosa, arabinosa, xilosa, dan liksosa merupakan suatu pentosa. Glukosa, manosa, galaktosa, dan fruktosa merupakan suatu heksosa (Sunarya & Setiabudi, 2007).Monosakarida berupa kristal padat tidak bewarna, larut dalam air, dan tidak larut dalam pelarut non polar dan berasa manis. Semua monosakarida (kecuali dihidroksiaseton) mengandung satu atau lebih karbon asimetrik (kiral), ada dalam bentuk isomer optis aktif. Pada gugus karbonil monosakarida dapat dioksidasi dengan oksidator, seperti Fe3+ atau Cu2+ menjadi gugus karboksil. Glukosa dan gula-gula lain yang dapat mereduksi Fe3+ atau Cu2+dinamakan gula pereduksi (Justiana & Muchtaridi, 2009).

II.2.2 DisakaridaDua unit monosakarida bergabung menjadi satu, maka hasilnya disebut disakarida. Hidrolisis suatu disakarida oleh asam atau enzim akan menghasilkan dua molekul monosakarida. Disakarida di alam yang penting, yaitu maltosa, laktosa, dan sukrosa (Justiana & Muchtaridi, 2009).Disakarida merupaka suatu hasil kondensasi dari dua satuan heksosa atau pentosa. Rasa, warna dan kelarutannya menyerupai monosakarida (Fieser & Fieser, 1963).Sukrosa pada hidrolisa dengan asam atau dengan enzim invertasa (tumbuh-tumbuhan, ragi, hewan) menghasilkan D-glukosa dan D-fruktosa dalam jumlah yang sama. Sukrosa tidak mereduksi larutan Fehling atau membentuk turunan dengan fenilhidrazina dan karena itu kedua satuan sakar ini terikat melalui gugus hidroksil glikosida dari masing-masing sakar dan tidak mengandung gugus karbonil bebas yang bertenaga itu. Tidak seperti kebanyakan dari sakar-sakar, maka sukrosa menghablur segera, mungkin sekali karena ia tidak berisomerisasi dalam larutan (tidak ada mutarotasi) (Fieser & Fieser, 1963).Laktosa terdapat dalam susu hewan mamalia. Susu manusia mengandung 58% laktosa, sedangkan susu sapi, 4-6%. Laktosa dihasilkan secara komersil dari sumber yang akhir ini sebagai suatu hasil serta pada pembuatan keju. Laktosa adalah susu pereduksi, membentuk osazon dan dapat dibuat dalam bentuk hablur , - , + 90o , dan + 35o. laktosa adalah suatu galaktosida dan bukan suatu glukosida (Fieser & Fieser, 1963).Maltosa didapat dengan hasil kira-kira 80% pada penguraian (degradasi) pati oleh enzim amilase. Karena maltosa hanya menghasilkan D-glukosa pada hidrolisa dengan asam atau maltase, maka maltosa merupakan suatu glukosa--glukosida. Maltosa adalah sakar pereduksi dan oleh karena itu mengandung gugus aldehida bebas (Fieser & Fieser, 1963).

II.2.3 PolisakaridaPolisakarida dibangun oleh unit-unit monosakarida yang digabungkan menjadi rantai panjang melalui ikatan oksigen. Pati, yang mempunyai bobot molekul sekitar 20.000 1.000.000 merupakan karbohidrat cadangan pada banyak tumbuhan dan merupakan penyusun utama pada gandung, padi, jagung, dan kentang (Justiana & Muchtaridi, 2009).Polisakarida dibentuk melalui polimerasi kondensasi. Kondensasi terjadi antara gugus OH pada posisi 1 dan 4 , dan juga dapat terjadi pada posisi 1,6 , sehingga antar monosakarida diikat denggan gugus O- atau alkoksi (Justiana & Muchtaridi, 2009).Kebanyakan karbohidrat di alam berupa polisakarida, polimer dengan berat molekul sedang sampai tinggi. Ada dua golongan karbohidrat, yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Homopolisakarida mengandung satu jenis monomer. Contohnya adalah pati, glikogen (sebagai simpanan glukosa), selulosa (komponen struktural sel). Heteropolisakarida mengandung dua jenis atau lebih monomer. Contohnya kitin (pendukung ekstraseluler dari semua organisme, dinding sel bakteri, rangka luar serangga) (Justiana & Muchtaridi, 2009).Amilum, glikogen, dan selulosa merupakan polimer alam dan monomer molekul glukosa yang memiliki dua gugus fungsi, yaitu alkohol dan aldehid. Dengan demikian, proses polimerisasinya merupakan polimerisasi kondensasi (Justiana & Muchtaridi, 2009).Selulosa adalah polisakarida rangka yang paling luas sekali tersebar. Ia merupakan setengah dari bahan dinding sel kayu dan hasil tumbuhan lainnya. Kapas hampir seluruhnya merupakan selulosa murni dan bersama dengan kulit rami merupakan sumber yang disukai selulosa untuk dipakai sebagai serat atau benang. Selulosa kayu merupakan bahan baku untuk industri pulp dan kertas, dengan disertai lignin. Berat molekul rata-rata selulosa adalah 400.000, sesuai dengan 2500 satuan glukosa. Analisa sinar-X menunjukkan bahwa serat-serat selulosa tersusun dari misela atau berkas rantai-rantai yang tersusun paralel (Fieser & Fieser, 1963).Pati adalah persediaan karbohidrat dari tumbuh-tumbuhan dan glikogen memegang rol yang sama pada hewan terutama terdapat dalam otot dan limpa. Kedua polisakarida ini, pada hidrolisa serpurna dengan asam mineral menghasilkan glukosa dan kedua-duanya dihidrolisa sebagian menjadi maltosa oleh enzim amilase (Fieser & Fieser, 1963).

II.3 Identifikasi KarbohidratSifat-sifat kimia karbohidrat berhubungan dengan gugus fungsi yang terdapat dalam molekul, seperti gugus hidroksi, aldehid, dan keton. Beberapa sifat kimia karbohidrat dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa karbohidrat (Sunarya & Setiabudi, 2007).Monosakarida dan beberapa disakarida memiliki sifat reduktor, terutama dalam suasana basa. Sifat reduktor ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat (Sunarya & Setiabudi, 2007).a. Tes FehlingPereaksi Fehling terdiri atas dua macam larutan, yaitu larutan Fehling A dan Fehling B. Larutan Fehling A adalah larutan CuSO4, sedangkan Fehling B adalah larutan kalium-natrium-tartrat dan NaOH dalam air. Kedua macam larutan ini disimpan secara terpisah dan dicampur ketika akan digunakan.Dalam identifikasi karbohidrat, ion Cu2+ direduksi menjadi ion Cu+. Dalam suasana basa diendapkan sebagai Cu2O.Cu2+ + karbohidrat Cu+2 Cu+ + 2 OH- Cu2O (s) + H2OEndapan merah bata(Sunarya & Setiabudi, 2007).Pereaksi Fehling ditambah karbohidrat pereduksi, kemudian dipanaskan, akan terjadi perubahan warna dari biru hijau kuning kemerah-merahan dan akhirnya terbentuk endapan merah bata kupro oksida bila jumlah karbohidrat pereduksi banyak (Sumardjo, 2008).Dalam reaksi antara karbohidrat pereduksi dengan pereaksi Fehling, karbohidrat pereduksi akan diubah menjadi asam onat, yang membentuk garam karena adanya basa, sedangkan pereaksi Fehling akan mengalami reduksi sehingga tembaga bermartabat dua berubah menjadi tembaga bermartabat satu (Sumardjo, 2008).b. Tes BenedictTes Benedict adalah larutan tembaga (II) sulfat, natrium karbonat, dan natrium sitrat. Glukosa dapat mereduksi ion Cu2+ dari tembaga (II) sulfat menjadi ion Cu+, selanjutnya diendapkan sebagai Cu2O. Endapan yang terbentuk dapat berwarna hijau, kuning atau merah bata, bergantung pada konsentrasi karbohidrat. Pereaksi Benedict banyak digunakan untuk uji glukosa dalam urin dibandingkan pereaksi Fehling. Jika dalam urin terdapat asam urat atau kreatinin, senyawa ini dapat mereduksi Fehling, tetapi dengan pereaksi Benedict tidak terjadi reduksi (Sunarya & Setiabudi, 2007). c. Tes MolischTes Molisch terdiri atas larutan -naftol dalam alkohol. Jika pereaksi ini ditambahkan ke dalam larutan glukosa, kemudian ditambahkan H2SO4 pekat, maka akan terbentuk dua lapisan zat cair. Pada batas antara kedua lapisan itu terbentuk cincin warna ungu akibat terjadi reaksi kondensasi antara -naftol dan furfural (furfural terbentuk akibat dehidrasi glukosa oleh H2SO4)(Sunarya & Setiabudi, 2007).d. Uji Asam PikratAsam pikrat jenuh dalam suasana basa dapat digunakan untuk menunjukkan adanya karbohidrat pereduksi. Pada 5 mL larutan karbohidrat pereduksi ditambahkan 2-3 mL asam pikrat dan 1 mL natrium karbonat 10%. Pada pemanasan terjadi perubahan warna kuning menjadi merah. Reaksi yang terjadi dalam uji ini adalah oksidasi karbohidrat pereduksi menjadi asam onat dan reduksi asam pikrat yang berwarna kuning menjadi asam pikramat yang berwarna merah (Sumardjo, 2008).II-1

KarbohidratLaboratorium Kimia OrganikProgram Studi DIII Teknik KimiaFTI - ITS