Dasar dan Teori dan karbohidrat

Tujuan percobaan
untuk mempelajari berbagai macam uji yang bisa dilakukan terhadap karbohidrat
Dasar Teori
Golongan karbohidrat merupakan salah satu golongan utama bahan organik yang
terdapat di alam. Karbohidrat terdapat disemua bagian bahan sel baik sebagai komponen
struktur maupun komponen berfungsi. Berat kering tumbuh-tumbuhan secara khas terdiri atas
50 sampai 80 persen karbohidrat polimerselulosa bersama dengan struktur sejenis.
Karbohidrat adalah tulang punggung struktur asam nukleat, RNA, DNA, dan merupakan gula
yang memberikan cadangan energi yang diperoleh dari matahari melalui fotosintesis.
Isolasi, pemurnian dan pengubahan karbohidrat merupakan dasar banyak industri
penting. Kayu jika diubah secara kimia melalui proses pembuatan pulp, menjadi sumber
kertas. Gula dan produk pati yang didapat dari bahan tumbuh-tumbuhan berperan utama
dalam nutrisi dan industri bahan makanan sejenis.
(H. Pine Stanley, B. Hendrikson, James, J. Cram, Donald, S. Hammond, George, Kimia Organik, Terbitan
Keempat, Penerbit ITB, Bandung:1988)

Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam
alam. Banyak karbohidrat mempunyai rumus empiris CH2O ; misalnya, rumus molekul
glukosa ialah C6H12O6 (enam kali CH2O). Senyawa ini pernah disangka “hidrat dari karbon”
sehingga disebut karbohidrat. Dalam tahun1880-an disadari bahwa gagasan “hidrat dari
karbon” merupakan gagasan yang salah dan karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi

aldehida dan keton atau turunan mereka.
Karbohidrat sangat beraneka ragam sifatnya. Misalnya, sukrosa (gula pasir) dan
kapas, keduanya adalah karbohidrat. Salah satu perbedaan utama antara berbagai tipe
karbohidrat ialah ukuran molekulnya. Monosakarida (sering disebut gula sederhana) adalah
satuan karbohidrat yang tersederhana ; mereka tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul
karbohidrat yang lebih kecil. Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk
membentuk dimer, trimer, dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimmer-dimer disebut
disakarida. Sukrosa
Karbohidrat tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai
oligosakarida. Jika lebih dari delapan monosakarida diperoleh dari hidrolisis, maka
karbohidrat itu disebut polisakarida. Contoh polisakarida adalah padi, pati, yang dijumpai

dalam gandum, tepung jagung, dan selulosa penyusun yang bersifat serat dari tumbuhan dan
komponen utama dari kapas.
(Fessenden & Fessenden. “Kimia Organik”. edisi ketiga, Erlangga:1986)

Ciri dan Sifat Karbohidrat
Karbohidrat didefinisikan secara tepat sebagai senyawa dengan rumus molekul
Cm(H2O)n. Namun, kata ‘karbohidrat’ umumnya digunakan dalam pengertian lebih terbatas
untuk menunjukkan zat yang terdiri atas polihidroksi aldehida dan keton serta turunannya.

Gula juga dikenal sebagai sakarida, umumnya diperlakukan sebagai karbohidrat khas.
Monosakarida adalah monosakarida yang biasanya memiliki tiga sampai sembilan atom
karbon. Sambungan dua monosakarida atau lebih melalui jembatan oksigen menjadikannya
oligosakarida (biasanya 2-10 satuan monosakarida) dan polisakarida.
Konfigurasi Monosakarida
1.Sistem D dan L
Dalam system D dan L, (+)-gliseraldehida secara sembarang diberi konfigurasi dengan
OH-nya pada karbon 2 berada disebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Suatu
monosakarida merupakan anggota deret-D jika gugus hidroksil pada karbon kiral yang
terjauh dari karbon 1 juga terletak disebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Disamping itu
tiap monosakarida diberi nama sendiri. Misalnya dua aldopentosa diastereomerik.
Berikut ini diberi nama D-liksosa dan D-ribosa.
CHO
H

CHO
OH

CH2OH
D-(+)-gliseral

CHO

HO

H

H

OH

HO

H

H

OH

OH

H

OH

H
CH2OH

CH2OH

D-liksosa

D-ribosa

Jika OH pada karbon kiral terakhir diproyeksikan kekiri, maka senyawa itu merupakan
anggota deret-L.
CHO

CHO

H

OH

HO

H

H

OH

HO

H

HO

H

HO

H

CH2OH

CH2OH

L-liksosa

L-ribosa

(Fessenden & Fessenden. “Kimia Organik”. edisi ketiga, Erlangga:1986)

Monosakarida yang lazim
Glukosa
Glukosa, monosakarida yang terpenting, kadamg-kadang disebut gula darah (karena
dijumpai dalam darah), gula anggur (karena dijumpai dalam buah anggur), atau dektrosa
(karena memutar bidang polarisasi ke kanan). Binatang menyusui (mamalia) dapat mengubah
sukrosa, laktosa (gula susu), maltosa, dan pati menjadi glukosa yang kemudian digunakan

sebagai energi oleh organisme itu atau disimpan sebagai glikogen (suatu polisakarida). Bila
organisme itu memerlukan energi, glikogen diubah menjadi glukosa. Karbohidrat dapat juga
diubah menjadi lemak. Oleh karena itu orang bisa gemuk meskipun tidak mengkonsumsi
lemak. Karbohidrat dapat juga diubah menjadi steroid (seperti kolesterol) dan secara terbatas
menjadi protein (untuk sintesis protein diperlukan juga sumber nitrogen). Sebaliknya, suatu
organisme dapat mengubah lemak dan protein menjadi karbohidrat. Glukosa merupakan
penyusun daripada polisakarida, misalnya : pati, sellulosa, glikogen yang banyak terdapat
dalam glikosida. Keenam atom C dalam glukosa membentuk rantai lurus karena reduksi
senyawa tersebut dengan HI akan menghasilkan 2 Iodo Heksana.
Lemak
Kolesterol dan Steroid
lain
O
Glukosa
CH3Cgugus asetil
dalam Asetil koenzim A

Protein

CO2 + H2O + Energi

Fruktosa
Fruktosa, juga disebut levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri, adalah gula yang
termanis. Terdapat dalam buah-buahan dan madu, maupun dalam sukrosa.

 Galaktosa
Galaktosa terdapat dalam disakarida laktosa, dalam keadaa terikat dengan glukosa.
Ribosa
Ribosa dan dioksiribosa membentuk sebagian kerangka polimer dari asam-asam nukleat.
Awalan dioksi berarti “minus satu oksigen”.
Disakarida yang lazim
Suatu disakarida adalah suatu karbohidrat tang tersusun dari dua satuan monosakarida
yang dipersatukan oleh suatu hubungan glikosida dari karbo I dari suatu ke satuan OH lain.
Suatu cara ikatan yang baik adalah suatu hubungan glikosida α dan β dari satuan pertama ke
gugus 4 – hidroksil dari satuan kedua.
 Maltosa
Maltosa dihasilkan pada hidrolisa partiel dari amilum dengan asam. Hidrolisa ini dapat pula
terjadi enzimdiatase.
rumus :
CH2OH
OH

O

OH

α

OH
O
maltosa
(α momer
Hidrolisa ini merupakan salah satu langkah pada pembuatan alkohol dari amilum.
Maltosa disusun oleh dua satuan O glukosa
Berbeda denga sukrosa maka maltosa :
-

dapat mereduksi

-

dapat membentuk osazon

-

mengalami mutarotasi

Pemecahan maltosa menjadi glukosa dapat terjadi oleh hidrolisa dengan asam atau oleh suatu
enzim maltase (pada Yeast)


Sukrosa
Disakarida sukrosa adalah gula pasir biasa. Tebu dipekarangan sejak 6000 tahun

Sebelum Masehi di India. (Kata “sugar” dan “sukrosa” berasal dari bahasa Sansekerta
“sarkara”). Tentara Iskandar Agung yang menyerbu India pada tahun 325 Sebelum Masehi,
menjumpai gula pasir ini. Dalam abad berikutnya sukrosa disebarkan bangsa arab dan
pejuang perang salib.
(Fessenden & Fessenden. “Kimia Organik”. Edisi Ketiga, Erlangga)
Sukrosa disusun oleh 1 mol D glukkosa dan 1 mol D fruktosa.
Struktur sukrosa adalah sebagai berikut:

D
HO

D

CH2OH

HO
HOH2

α
O

O

β
D
CH2OH
OH

HO

Dari struktur ini maka sukrosa tidak akan mengalami mutarotasi, tidak mereduksi dan tidak
menghasilkan osazon.
Hidrolisa menjadi 1mol glukosa dan 1 mol fruktosa dapat terjadi oleh adanya asam.
Terjadinya hidrolisa ini dapat diikuti dengan terjadinya perubahan pemutaran bidang
polarisasi cahaya.
Peristiwa ini dikenal sebagai inversi sukrosa. Campuran glukosa + fruktosa disebut pula :
gula invert dan ini lebih manis daripada sukrosa.

Fruktosa bebas terdapat dalam madu.
Glukosa bebas terdapat dalam buah-buahan.


Selobiosa
Disakasrida yang diperoleh dari hidrolisis parsial dari selulosa disebut selobiosa.

Selibiosa tersusun dari dua satuan glukopiranosa yang digabung oleh suatu ikatan –
1,4.Selobiosa berbeda dari maltosa dari hal ikatan 1,4 yang pada selobiosa lebih merupakan
ikatan 1,4 α-β, bukan α.
Hidrolisis kimia dari selobiosa dalam asam berair menghasilkan suatu campuran αdan β-D-glukosa, produk-produk yang sama seperti yang diperoleh dari maltosa. Selobiosa
dapat juga dihidrolisis dengan enzim β-glukosidase(emulsin), tetapi tidak tidak oleh αglukosidase, yang bersifat spesifik untuk ikatan α (yaitu maltosa).


Laktosa
Disakarida laktosa (gula susu) berbeda dari maltosa dan selobiosa. Laktosa terdiri dari

dua monosakarida berlainan, D-glukosa dan D-galaktosa.
Disakarida laktosa berbeda dari maltosa atau selobiosa dalam hal laktosa terdiri dari
dua mono-sakarida yang berlainan,D-glukosa dan D-galaktosa.Laktosa merupakan suatu
disakarida alamiah yang dijumpai hanya pada binatang menyusui, air susu sapi dan manusia
mengandung kira kira 5% laktosa. Laktosa diperolrh secara komersial sebagai hasil samping
pabrik keju.
Dalam metabolisme tubuh manusia yang normal, laktosa dihidrolisis secara enzimatis
menjadi D-galaktosa dan D-glukosa; kemudian galaktosa itu diubah menjadi glukosa yang
dapat mengalami metabolisme. Suatu keadaan yang disebut galaktosemia yang menyerang
bayi, disebabkan oleh kurangnya enzim untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa.
Galaktosemia bercirikan : tingginya kadar galaktosa dalam darah dan air seni.
Gejalanya beranekaragam mulai dari muntah-muntahsampai keterbelakangan mental dan
jasmani, dan kadang-kadang kematian.
Pegobatannya dilakukan dengan menghilangkan susu dan produk susu dari makanan (suatu
susu buatan yang terbuat dari kedelai dapat dijadikan pengganti).
Polisakarida yang lazim
Suatu polisakarida adalah senyawa dalam mana molekul-molekul mengandung banyak satuan

monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glikosida. Hidrolisis lemgkap akan mengubah
suatu polisakarida menjadi monosakarida.
Ada 3 golongan polisakarida yang penting :
-

Disusun oleh molekul-molekul heksosa : selulosa, pati

-

Disusun oleh molekul-molekul pentosa : araban (gom arab), inulin (umbi dahlia) dan
zat-zat yang etrdapat dalam sekam, kulit kacang, tokol jagung dan lain-lain.

-

Disusun oleh molekul-molekul gabungan heksosa dan pentosa.
Polisakarida memenuhi tiga maksud dalam sistem kehidupan : sebagai bahan

bangunan (architectural), bahwa makanan (nutrional), dan sebagai zat spesifik. Polisakarida
arsitektural misalnya selulosa, yang memberikan kekuatan pada pokok kayu dan dahan bagi
tumbuhan, dan kitin (chitin), komponen struktur dari kerangka luar serangga. Polisakarida
nutrisi yang lazim ialah pati (starch, yang terdapat dalam pati dan kentang) dan glikogen,
karbohidrat yang siap dipakai dalam tubuh hewan. Heparin, suatu contoh spesifik adalah
suatu polisakarida yang mencegah koagulasi darah.
(Fessenden & Fessenden “Kimia Organik” . Edisi Ketiga, Erlangga, 1986).
Polisakarida juga dapat terikat pada molekul lainnya, seperti dalam glikoprotein, dan
glikolipid.
Selulosa
Selulosa merupakan senyawa organik yang paling melimpah dibumi. Diperkirakan
sekitar 1011ton selulosa dibiosintesis tiap tahun, dan selulosa mencakup sekitar 50% dari
karbon tak bebas dibumi. Daun kering mengandung 10-20% selulosa;kayu 50%; dan kapas
90%. Sumber selulosa yang murni yang paling gampang di laboratprium adalah kertas saring.
Selulosa membentuk komponen serat dari dinding sel tumbuhan. Ketegaran selulosa
disebabkan oleh struktur keseluruhannya. Molekul selulosa merupakan rantai-rantai, atau
mikrofibril, dari G-glukosa sebanyak 14.000 satuan yang terdapat sebagai berkas-berkas
terbuntir mirip tali, yang terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen.
Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer lurus dari 1,4-β-D-glukosa.
Hidrolisis lengkap dalam HCl 40% dalam air, hanya menghasilkan D-glukosa. Disakarida
yang terisolasi dari selulosa yang terhidrolisis sebagian adalah selobiosa, yang dapat
dihidrolisis lebih lanjut menjadi D-glukosa dengan suatu katalis asam atau dengan emulsin
enzime. Selulose sendiri tak mempunyai karbon hemiasetal-selulosa tak dapat mengalami
mutarotasi atau dioksidasi oleh reagensia seperti reagensia Tollens (mungkin terdapat suatu
hemiasetal pada satu ujung dari tiap molekul selulosa, tetapi ujung ini hanya sebagian kecil

dari keseluruhan dan tidak menyerah ke reaksi yang dapat diamati).
Meskipun binatang menyusui tidak mengeluarkan enzime yang sesuai untuk
mencegah selulosa menjadi glukosa, bakteri dan protozoa tertentu mengeluarkan enzimeenzime ini. Binatang pemakan rumput menggunakan selulosa sebagai makanan secara tidak
langsung. Lambung dan ususnya dihuni oleh mikroorganisme yang hidup dan berkembang
biak pada selulosa; hewan itu memanfaatkan mikroorganisme ini dan hasil sampingnya
sebagai makanan.