LAPORAN BIOKIMIA KARBOHIDRAT PDF

Preview

Summary

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Karbohidrat didefinisikan sebagai polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton atau juga turunan dari keduanya. Fungsi dari karbohidrat adalah sebagai penghasil energi utama manusia, pemberi rasa manis pada makanan, penghemat protein, pengatur metabolisme lemak d...

Description

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Karbohidrat didefinisikan sebagai polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton atau juga turunan dari keduanya. Fungsi dari karbohidrat adalah sebagai penghasil energi utama manusia, pemberi rasa manis pada makanan, penghemat protein, pengatur metabolisme lemak dan membantu pengeluaran feses. Gula merupakan karbohidrat, tapi tidak semua karbohidrat adalah gula. Jumlah karbohidrat di bumi lebih banyak daripada jumlah biomolekul manapun. Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi hampir seluruh penduduk dunia, khususnya bagi penduduk negara yang sedang berkembang. Walaupun jumlah kalori yang dapat dihasilkan oleh 1 gram karbohidrat hanya 4 Kal (kkal) bila dibanding protein dan lemak. Dalam melakukan aktivitas sehari-hari seperti berjalan, belajar, bekerja, dan lain sebagainya dibutuhkan energi untuk melakukannya, energi yang kita butuhkan ini diperoleh dari makanan yang kita konsumsi. Pada umumnya bahan makanan yang kita konsumsi mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat, protein, dan lemak. Karbohidrat yang berasal dari makanan dalam tubuh mengalami perubahan atau metabolisme. Hasil metabolisme karbohidrat antara lain glukosa yang terdapat dalam darah. Sedangkan, glikogen adalah karbohidrat yang disintetis dalam hati dan digunakan oleh sel-sel pada jaringan otot sebagai sumber energi. Amilum (pati), selulosa, glikogen, sukrosa, dan glukosa merupakan beberapa senyawa karbohidrat yang penting dalam kehidupan manusia. Karbohidrat juga ditemukan pada setiap sel makhluk hidup yang berperan antara lain sebagai alat komunikasi sel. Klasifikasi karbohidrat pada umumnya didasarkan atas kompleksitas struktur kimia. Berdasarkan kompleksitasnya karbohidrat dibedakan atas karbohidrat yang lebih sederhana, yang lebih dikenal sebagai monosakarida, dan karbohidrat majemuk yang meliputi disakarida dan polisakarida. Karbohidrat yang banyak mengandung gugus hidroksil dan mempunyai gugus aldehida dikenal sebgai polihidroksil aldehida, sedangkan karbohidrat yang bnyak mengandung gugus hidroksil dan mempunyai gugus keton dikenal sebagai polihidroksil ketosa.

B. Rumusan Masalah 1. Apakah dalam uji Molish terdapat karbohiodrat (Monosakarida, Disakarida, dan Polisakarida) ? 2. Bagaimana cara menentukan adanya zat yang mereduksi dalam suasana alkalis dan membedakan Sakarida (gula) yang dapat mereduksi dan Sakarida yang tidak mereduksi pada uji Bendict ? 3. Bagaimana cara menentukan adanya Fruktosa pada uji Seliwanoff ? 4. Bagaiman cara menentukan adanya Polisakarida (terutama Amilum), dan membedakan amilum dan glukosa ? 5. Bagaiman acara menentukan adanya karbohidrat pada bahan yang belum dikenal secara umu komposisinya pada uji Karbohidrat pada buah ? C. Tujuan 1. Mahasiswa dapat menentukan/mengidentifikasi adanya kerbohidrat (monosakarida, disakarida, dan polisakarida) pada uji Molish. 2. Mahasiswa dapat menunjukkan adanya zat-zat yang mereduksi dalam suasana alkalis, dan dapat membedakan sakarida (gula) yang dapat mereduksi dan sakarida yang tidak dapat mereduksi pada uji Benedict. 3. Mahasiswa dapat menunjukkan adanya fruktosa pada uji Seliwanoff. 4. Mahasiswa dapat menunjukkan adanya polisakarida (terutama amilum) dan mahasiswa dapat membedakan amilum dan glikogen pada uji Iodine. 5. Mahasiswa dapat menunjukkan adanya karbohidrat pada bahan yang belum dikenal secara umum komposisinya pada uji Karbohidrat pada buah.

BAB II KAJIAN PUISTAKA

A. Karbohidrat Karbohidrat merupakan senyawa yang terdiri dari unsure karbon, hidrogen, dan oksigen yang terdapat di alam. Karbohidrat merupakan polihidroksil aldehid atau keton atau senyawa yang menghasilkan senyawasenyawa tersebut bila hidroksil. Karbohidrat berasal dari kata hidrat karbon yang berarti senyawa antara karbon dan air sehingga dehidrasi sukrosa (C12H22O11) oleh asam sulfat menghasilkan karbon. Sebagian besar karbohidrat memiliki rumus empiris CH2O, misalnya glukosa (C6H12O6). Senyawa ini diduga ”hidrat dari karbon” yang artinya senyawa ini antara karbon dan air sehingga disebut karbohidrat. Umumnya karbohidrat memiliki rumus empiris Cn(H2O)n dengan perbandingan C : H : O adalah 1 : 2 : 1. Sebagai contoh glukosa C6H12O6 yang secara garis besar disebut reaksi fotosintesis, dan dapat ditulis sebagai berikut :

Gambar 1.1 reaksi fotosintesis Dalam tubuh manusia, karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makan yang dimakan sehari-hari. Karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketosis, pemecahan protein yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantumetabolisme lemak dan protein. Karbohidrat atau sakarida terdapat gugus hidrosil (-OH), gugus aldehid atau gugus keton. Maka dapat didefinisikan bahwa karbohidrat sebagai senyawa polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton, atau senyawa yang dihidrolisis dari keduanya. Suatu karbohidrat merupakan suatu aldehid (-CHO) jika oksigen karbonil berkaitan dengan suatu atom karbon terminal, dan suatu keton (=C=O) jika oksigen karbonil berkaitan dengan suatu karbon internal. Karbohidrat dapat digolongkan berdasarkan jumlah monomer penyusunya. Ada 3 jenis karbohidrat berdasarkan penggolongan ini, yaitu, Monosakarida, Disakarida (oligosakarida), dan Polosakarida. Nama sakarida berasal dari kata latin yaitu sakharon yang berarti gula. Monosakarida merupakan jenis karbohidrat yang paling sederhana karena

monosakarida adalah gula sederhana yang terdiri dari satu unit polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton dan juga monosakarida merupakan karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis dan tidak kehilangan sifat gulanya., contohnya ribose dan glukosa. Disakarida merupakan karbohidrat yang bila dihidrolisis menghasilkan dua monosakarida yang sama atau berbeda, Contohnya yaitu sukrosa yang jika dihidrolisis akan menghasilkan glukosa dan fruktosa, secara spesifik yang disebut ikatan glikosida. Sedangkan, oligosakarida dihidrolisis untuk menghasilkan berbagai monosakarida melalui inkubasiyang hasilnya ditepakan pada HPLC untuk mempelajari komposisi monosakarida. Dan sedangkan polisakarida, berupa rantai panjang yang tersusun dari beberapa unit monosakarida, bahkan sampai ratusan unit monosakarida. Susunan rantai polisakarida ada yang bercabang dan ada juga yang susunan rantainya lurus. Polisakarida merupakan polimer monosakarida yang memilki bobot molekul yang tinggi dan bila dihidrolisis akan menghasilkan lebih dari sepuluh monosakarida, contohnya amilum, glikogen, dan selulosa. Karbohidrat memiliki sifat-sifat secara umum, yakni sebagai berikut: 1. Reaksi Hidrolisis Berdasarkan reaksi hidrolisis, karbohidrat dibagi menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida. monosakarida + H2O disakarida

+ H2O

 monosakarida

polisakarida + H2O  maltosa  glukosa Reaksi hidrolisis berlangsung dengan katalis H2SO4 dan suhu tinggi. 2. Jumlah Atom Karbon Berdasarkan jumlah atom karbon, karbohidrat terdiri dari gula triosa(3), tetrosa(4), pentosa(5), dan heksosa(6). 3. Monomer – Polimer Karbohidrat terdiri atas : a. Monosakarida (C6H12O6) Adalah monomer dari disakarida dan polisakarida. Contohnya glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

Gambar 1.2 monomer monosakarida

b. Disakarida (C12H22O11) Disakarida adalah dimer dari monosakarida membentuk disakarida dengan melepas satu molekul air dari dua gugus hidroksi dan membentuk ikatan glikosida. Contoh disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

Gambar 1.3 dimer monosakarida membentuk disakarida c. Polisakarida (-C6H12O5-)n Adalah polimer dari monosakarida. Polisakarida terbentuk melalui reaksi polimerisasi kondensasi kondensasi dengan membentuk ikatan glikosida. Contohnya amilum atau pati, selulosa, dan glikogen. 4. Struktur monosakarida (monomer) karbohidrat terdiri atas : A. Struktur Fischer Yaitu struktur pada keadaan rantai terbuka. B. Struktur Haworth Yakni struktur pada keadaan rantai siklik, akibat reaksi antara gugus alkohol dengan gugus aldehida atau keton sewaktu dilarutkan dalam air.

Gambar 1.4 hemiasetal siklik D-Glukosa 5. Kelarutan Karbohidrat larut dalam pelarut yang polar (air), dan kurang larut dalam pelarut yang non- polar. Golongan monosakarida dan disakarida mudah larut dalam air, sedangkan golongan polisakarida kurang larut dalam air. 6. Rasa Secara umum karbohidrat memiliki rasa manis, dengan tingkatan yang paling manis adalah fruktosa, dan yang paling tidak manis adalah polisakarida.

Fruktosa lebih manis dari pada glukosa, dan dari monosakarida yang paling rendah adalah tingkat kemanisannya adalah galaktosa. Pada disakarida yang memiliki tngkat kemanisan tertinggi adalah sukrosa, lalu maltosa, dan yang terendah adalah laktosa. 7. Gula pereduksi Berdasarkan kemampuan mereduksi, gula terbagi menjadi dua, yaitu: a. Gula pereduksi Karbohidrat yang bereaksi positif dengan pereaksi tollens dan fehling. Yang termasuk dalam gula pereduksi adalah semua monosakarida dan disakarida terkecuali sukrosa. b. Gula bukan pereduksi Yaitu karbohidrat yang bereaksi negatif dengan pereaksi tollens dan fehling. Yang termasuk jenis ini adalah sukrosa dan semua jenis polisakarida. 8. Mutarotasi Mutarotasi adalah peristiwa perubahan pemutar polarimetri karbohidrat setelah dilarutkan akibat mengalami perubahan struktur isomer optis. Yang mengalami mutarotasi adalah semua monosakarida dan disakarida kecuali sukrosa, dan yang tidak mengalami mutarotasi adalah sukrosa dan semua jenis polisakarida.

Gambar 1.5 Mutarotasi glukosa antara isomer beta dan alfa Sebelum lebih jauh membahas tentang uji pada karbohidrat, berikut adalah jenis-jenis dan penjelasan dari sakarida. 1. Monosakarida Monosakarida sering disebut gula sederhana (Simple Sugars) adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Monosakarida tidak berwarna merupakan kristal padat,

yang mudah larut dalam air, tetapi tidak larut dalam pelarut non polar. Kebanyakan monosakarida mempunyai rasa manis, dengan rumus emperis (CH2O) n, dimana n = 3 , atau jumlah yang lebih besar lainnya.

Berdasarkan banyaknya atom karbon (C) di dalam melekulnya, monosakarida dapat dibedakan menjadi triosa (3 atom C), tetrosa (4 atom C), pentosa (5 atom C), heksosa (6 atom C) dan heptosa (7 atom C). Berdasarkan gugus karbonil fungsionalnya, maka monosakarida dibedakan menjadi aldosa, jika mengandung gugus aldehida dan ketosa, jika mengandung gugus keton. Contoh :

Nama generik untuk ketosa adalah dengan menambahkan kata ul di depan akhiran osa, seperti triulosa, tetrulosa, pentulosa dan heksulosa. Senyawa-senyawa yang mempunyai rumus bangun sama tetapi berbeda dalam konfigurasi keruangan, dikenal sebagai sterioisomer. Adanya atom-atom karbon tidak setangkup atau atom akarbon asimetris atau juga bisa disebut dengan atom C-Kiral (atom karbon yang terikat pada 4 atom atau gugus yang berbeda) pada molekul monosakarida, memungkinkan pembentukan isomer optik, sehingga dapat membentuk 2 senyawa yang merupakan bayangan cermin dari yang lain.

a. Sterioisomer Monosakarida Jumlah isomer yang mungkin terdapat pada monosakarida, tergantung pada jumlah atom C yang tak setangkup atau asimetris (n ) , yaitu : 2n. Glukosa memiliki 4 atom C asimetris, memiliki 24 = 16 isomer, yaitu 8 bentuk D dan 8 bentuk L. Ke 16 isomer tersebut yaitu : D-glukosa, D-monosa, D- alosa, D-altrosa, D-glukosa, D-idosa, Dgalaktosa, D-tolosa dan 8 lagi masing-masing dalam bentuk L. Adanya

atom-atom karbon yang asimetris menyebabkan aktivitas optik pada senyawa monosakarida, yaitu memutar bidang polarisasi cahaya kekanan (dekstrorotasi) (+) atau kekiri (levorotasi) (-). Zat semacam ini disebut mempunyai keaktivan optik. Suatu senyawa dapat diberi tanda D (-), D (+), L (-), L(+) yang menunjukkan hubungan struktural dengan D atau L campuran isomer (+) dan isomer (-) dalam jumlah yang sama, tidak menunjukkan keaktivan optik , karena pemutaran ke kanan dikombinasi oleh pemutaran kekiri., campuran semacam ini disebut dengan campuran rasemis, sebab kemungkian pembentukan masing-masing isomer optik adalah sama. Semua monosakarida mempunyai aktivitas optik, tetapi tidak semua senyawa yang mempunyai otom C asimetris beraktivitas optik. Suatu melekul bisa saja mempunyai aktivitas optik walaupun tidak mempunyai atom C asimetris.

L-ribose

L-gluclose

bottom chiral carbon is left-handed

D-ribose

D-glucose

bottom chiral carbon is right-handed

b. Struktur monosakarida Rumus bangun monosakarida (aldosa dan ketosa) menurut Fischer, merupakan rantai lurus. Beberapa reaksi dan sifat-sifat karbohidrat tidak dapat diterangkan dengan rumus bangun ini, misalnya adanya dua isomer dari D-glukosa. Haworth (1925) mengajukan suatu rumus bangun yang berbentuk cincin dengan ikantan hemiasetal antara gugus aldehida pada posisi C-1 dan gugus hidroksil (alkohol) dari C-4 atau C-5.

Pembentukan hemiasetal atau hemiketal menciptakan suatu atom karbon asimetris tambahan (C-1) dalam molekul, menjadi lima, dan dengan demikian terdapat dua buah isomer, yaitu α dan β dari struktur cincin. Dua isomer D-glukosa adalah α-D-glukosa, dengan gugus OH pada C-1 berturut-turut disebelah kanan dan kiri dari rantai C. Pusat asimetris yang baru disebut karbon anomerik, dan isomer α dan β disebut anomer. Bentuk α dan β dari D-glukosa dapat saling dikonversikan, bila dilarutkan dalam air, sehingga reaksi optiknya berubah sanpai mencapai nilai tertentu. Penomena spontan ini disebut mutarotasi , yang disebabkan oleh perubahan bentuk α menjadi β atau sebaliknya. c. Formula Proyeksi Haworth Jika D-glukosa dikristalkan dari air, dihasilkan bentuk yang disebut α-D-glukosa. Jika D-glukosa dikristalkan dari piridin dihasilkan β-Dglukosa, kedua bentuk memiliki komposisi kimia yang sama. Dari berbagai pertimbangan kimia, telah disimpulkan bahwa isomer α dan β dari D-glukosa bukan merupakan struktur rantai lurus, tetapi dua senyawa berbentuk cincin beranggotakan 6 atom C. Gula berbentuk lingkaran demikian disebut piranosa, karena senyawa ini menyerupai senyawa cincin dengan 6 anggota yang disebut piran. Nama sistematik bagi kedua bentuk cincin D-glukosa adalah α-D-glukopiranosa dan βD-glukopiranosa. Ikatan hemiketal internal antara gugus keto dari C-2 dan gugus hidroksil dari C-5 dalam D-fruktosa, menimbulkan pembentukan suatu cincin beranggotakan lima. Menurut Haworth, rumus bangun piranosa dan furanosa ditulis sebagai segi 6 atau segi 5 yang letaknya tegak lurus dengan bidang gambar.

Sifat-sifat monosakarida : 







Reaksi dengan asam dan basa Bila glukosa dilarutkan dalam basa encer / basa lemah Ba (OH)2 atau Ca(OH)2 setelah beberapa jam akan dihasilkan campuran yang terdiri dari fruktosa, manosa dan sebagian glukosa semula. Hal ini terjadi karena enolisasi glukosa. Perubahan aldosa menjadi ketosa ini disebut transformasi Bruyn-Alberda Van Ekenstein. Trasnformasi ini tidak terjadi dalam larutan basa pekat karena dalam larutan ini, monosakharida mudah teroksidasi, terdegrasi dan terpolimerisasi. Gula Pereduksi Adanya sifat pereduksi dari gula disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam seperti tembaga (Cu) dan perak (Ag) dalam larutan basa. Oksidasi Oksidasi secara kimia terhadap aldosa pada umumnya menghasilkan asam Aldonat (misalnya, asam glukonat dari glukosa). Pembentuk Glikosida Salah satu sifat monosakharida yang sangat penting ialah kemampuan untuk membentuk glikosida dan asetal.

Contoh dari golongan monosakarida adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Berikut adalah penjelasannya : a. Glukosa Glukosa merupakan suatu aldoheksosa.Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi, Glukosa merupakan monosakarida yang paling

penting dalammetabolisme tubuh Glukosa juga merupakan sumber energi utama bagi sel-sel hewan, dan merupakan satu-satunya sumber energi bagi embryo.Glukosa dapat diuji dengan Uji Molish, Benedict, dan Seliwanoff.

a. Fruktosa Fruktosa merupakan salah satu jenis monosakarida selain glukosa. Fruktosa adalah suatu heksulosa, fruktosa juga merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam. Fruktosa juga merupakan gula termanis dari semua jenis karbohidrat. Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis sukrosa. Fruktosa sama dengan glukosa, yaitu sama-sama suatu gula pereduksi.

b. Galaktosa Galaktosa merupakan salah satu jenis monosakarida selain glukosa dan fruktosa. Galaktosa merupakan jenis dari monosakaridayang jarang terdapat bebas di alam dibandingkan dengan fruktosa dan glukosa. Umumnya berikatan dengan glukosa dan dalam bentuk laktosa, yang terdapat dalam susu. Galaktosa juga seperti glukosa, yaitu sama-sama merupakan gula pereduksi.

2. Disakarida Disakarida merupakan dimer dari monosakarida. Tiap molekul disakarida terdiri dari dua satuan monosakarida. Disakarida terbentuk dari hasil reaksi penggabungan dan satuan monosakarida dengan mengeluarkan sebuah molekul air. Ikatan glikosida ini mudah dihidrolisis oleh asam tetapi tidak oleh basa. Oleh karena itu diskarida dapat dihidrolisis dengan mudah dengan memanaskannya dalam larutan asam encer. Dalam molekul disakarida, kedua monosakarida berikatan secara ikatan glikosida. Contoh dari golongan disakarida adalah sukrosa, maltosa, dan laktosa. Berikut adalah penjelasan dari contohnya : a. Sukrosa Sukrosa merupakan jenis disakarida yang disusun oleh unit glukosa dan fruktosa. Sukrosa bukan termasuk gula pereduksi dalam larutan air karena sukrosa tidak memiliki gugus aldehid, dibuktikan dengan tidak bereaksinya (mereduksi) dengan pereaksi fehling, benedict dan tollens. Hidrolisis sukrosa akan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Hidrolisis sukrosa dapat terjadi dengan menggunakan katalis asam encer atau enzim invertase. Sukrosa juga mudah larut dalam air.

b.

Maltosa Maltosa merupakan 2 unit D-glukosa dengan ikatan glikosida antara atom C-1(karbon anomer) dari suatu glukosa dengan atom C-4 pada unitglukosa yang lainnya dengan konfigurasi ikatan glikosidanya

c.

Laktosa Laktosa merupakan disakarida yang disusun oleh D-galaktosa dan D-glukosa. Kabon anomer unit glukosa dapat dioksidasi sehingga laktosa tergolong kedalam disakarida yang tereduksi. Jenis ikatan glikosida pada laktosa adalah b.

3. Polisakarida Polisakarida merupakan senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida. Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus atau bercabang. Polisakarida merupakan karbohidrat yang dijumpai di alam dalam jumlah yang paling besar. Polisakarida dapat berfungsi sebagai bentuk energi simpanan dan sebagai fungsi struktur di dalam dinding sel dan jaringan pengikat. Hidrolisis sempurna terhadap Polisakarida oleh asam atau enzim spesifik, menghasilkan monosakharida atau turunannya. Polisakharida dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu : A. Homopolisakarida, yang hanya mengandung satu unit jenis monosakharida. Contoh dari golongan homopolisakarida adalah selulosa, amilum, dan glikogen.  Selulosa Selulosa adalah unsur utama pembentuk kerangka tumbuhtumbuhan . Ia tidak memberi warna pada iodium dan tidak larut dalm pelarut biasa. Selulosa terdiri atas β-D-Glukopiranosa yang dihubungkan oleh ikatan β (1 4 ) untuk membentuk rantai panjang dan lurus yang diperkuat oleh ikatan hidrogen. Karena selulosa merupakan homopolisakharida linear tidak bercabang, terdiri dari 10.000 atau lebih unit D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1 4 glikosida, senyawa ini akan kelihatan sama dengan amilosa dan rantai utama glikogen. Tetapi terdapat perbedaan yang amat penting yaitu pada selulosa, ikatan 1 4 berada dalam konfigurasi β , sedangkan pada amilosa, amilopektin dan g...