Biokimia Dasar (Karbohidrat)

Tinjauan Pustaka

Klik gambar untuk memperbesar

Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi utama karbohidrat adalah penghasil energi di dalam tubuh. (Irawan, 2007)

Karbohidrat adalah molekul hidrogen yang dibina atas hidrogen C (karbon, zat arang), H (hidrogen, zat air) dan O (oksigen, zat asam), Seperti halnya protein, karbohidrat adalah senyawa polimer, monomernya ialah gula atau sakarida. Secara umum rumus kimianya ditulis Cm(H₂O)n. Huruf m dan n menunjukkan angka. Jumlahnya 2 atau lebih. Molekul ini dibedakan atas jumlah monomernya. (Rahayu, 2003)

Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa hidrogen yang tersusun hanya dari atom karbon, hidrogen dan oksigen. Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri satu molekul gula sederhana. Banyak karbohidrat yang merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta bercabang-cabang. (Suhardjo, 2000)

Karbohidrat mempunyai struktur kimia yang mengandung C, H dan O. Semakin kompleks susunan kimia, maka akan semakin sulit dicerna. Hidrogen dan oksigen biasanya berada dalam rasio yang sama seperti yang terdapat dalam molekul air yaitu H₂O (2H dan 1O). (Widodo, 2005)

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen dan pada umumnya unsur hidrogen dan oksigen dalam komposisi menghasilkan H₂O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. (Hutagalung, 2004)

Karbohidrat adalah senyawa organik netral yang berupa polihidroksi aldehida ataupun polihidroksi-keton dengan formula empiris Cx(H₂O)n dengan ketentuan sebagian besar nilai n sama dengan 3 atau lebih. Disamping unsur penyusun karbohidrat berupa C, H dan O ada juga karbohidrat yang mempunyai unsur lain yang berupa fosfor (P), nitrogen (N), atau sulfur (S). Bentuk polihidroksi-aldehida disebut juga dengan nama aldosa dan yang bentuk polihidroksi keton disebut dengan nama ketosa. Kedua bentuk karbohidrat tersebut dapat dibagi menjadi 2 golongan besar yaitu:

1. Golonga gula yang terdiri dari monosakarida dan oligosakarida

2. Golongan non-gula yang terdiri dari polisakarida dan karbohidrat kompleks.

Polisakarida juga disebut glikan terdiri dari 2 kelompok yaitu;

1. Homoglikan; yang hanya tersusun dari unit-unit monosakarida sehingga pada hidrolisis hanya akan menghasilkan monosakarida misalnya glukan akan menghasilkan glukosa.

2. Heteroglikan; yaitu glikan yang bila dihidrolisis akan menghasilkan monosakarida dan derivatnya. (Kamal, 1994)

Materi dan Metode

Materi

Alat. Alat yang digunakan dalam praktikum ini antara lain tabung reaksi, gelas ukur, pipet tetes, penyaring, pengaduk, penjepit tabung, pemanas dan mikroskop.

Bahan. Bahan yang digunakan dalam praktikum ini antara lain glukosa, laktosa, fruktosa, sakarosa, selulosa, pati (amilum), maltosa, arabinosa, HCl encer, HCl pekat, H₂SO₄, Na₂CO3, Na-Asetat padat, asam asetat, fenilhidrazin padat, R.Molisch, R.Luff, R.Benedict, R.Selliwanoff dan timol biru.

Metode

Uji Mereduksi.

Uji Benedict. Larutan benedict dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi masing-masing sebanyak 3 ml. Kemudian pada masing-masing tabung ditambahkan 1 ml 0,01 M, 0,02 M dan 0,04 M glukosa. Masingmasing tabung dipanaskan dalam p[enangas air mendidih selama 10 menit. Kemudian endapan merah bata yang dihasilkan diamati dan dibandingkan.

Uji Luff. 5 tabung reaksi masing-masing diisi dengan 0,02 M fruktosa, 0,02 M glukosa, 0,02 M laktosa, 0,02 sakarosa dan 0,02 pati. Kemudian ke dalam masing-masing tabung ditambahkan 1 ml larutan buff encer lalu dicampur dan dimasukkan ke dalam penangas air mendidih selama 15 menit, kemudian endapan merah bata yang dihasilkan diamati dan dibandingkan.

Pengaruh Asam (dehidrasi)

Uji Molisch. Ke dalam 4 tabung reaksi masing-masing diisikan larutan 1 ml 0,02 M glukosa, 0,01 furforal, 0,01 selulosa dan 0,7 % larutan pati. Kemudian pada masing-masing tabung ditambahkan 5% naftol (R. Molisch) dan 3 ml H₂SO₄ melalui dinding tabung sehingga terjadi 2 lapisan. Perbedaan warna pada batas lapiran masing-masing diamati dan dibandingkan.

Uji Selliwanoff. Ke dalam 2 tabung reaksi masing-masing diisikan larutan 1 ml 0,01 M glukosa dan 2 ml 0,01 M fruktosa, ditambahkan 2 ml asam klorida pekat. Masing-masing larutan dipanaskan dalam penangas air mendidih selama 30 menit. Kemudian ditambahkan 0,05 ml 0,5 % larutan reorsinol (dalam alkohol) dan perubahan warna yang timbul dicatat.

Pembentukan Osazon.

Uji fenilhidrazina. Ke dalam 3 tabung msing-masing diisi dengan 5 ml 0,01 M glukosa, 5 ml 0,01 fruktosa dan 5 ml 0,01 arabinosa kemudian ditambahkan asam asetat, fenilhidrazin dan Na asetat padat. Masingmasing larutan disaring dalam tabung kosong dan dipanaskan dalam penangas air mendidih selama 30 menit, lalu kristal yang terbentuk dilihat dalam mikroskop.

Hasil Hidrolisis.

Uji Benedict. Ke dalam 3 tabung reaksi dimasukkan 5ml larutan sakarosa, 5ml laktosa dan 5ml maltosa, ditambahkan HCl encer dan timol biru. Pada masing-masing larutan dibagi menjadi 2 tabung. Tabung 1 didihkan selama 30 menit sementara tabung 2 dibiarkan dingin. Kemudian pada masing-masing larutan ditambahkan 2% Na₂CO₃, lalu kedua tabung diuji dengan uji benedict.

Uji Selliwanoff. 2 ml HCl pekat dimasukkan ke dalam 3 tabung reaksi yang masing-masing beisi 2ml larutan sakarosa, maltosa dan laktosa. Kemudian masing-masing larutan dibagi menjadi 2 tabung. Tabung 1 didihkan selama 30 menit sementara tabung 2 dibiarkan dingin dan ditambahkan 0,5 ml 0,5 % resorsinol kemudian perubahan warna yang terjadi diamati.

Uji Hasil Hidrolisis Amilum. 10 ml larutan 1% dicampur dengan 3ml 3 M larutan HCl kemudian dipanaskan dalam penangas air mendidih. Setiap 3 menit larutan ditetesi dengan uji yod sampai uji yod sudah negatif, lalu waktu dan perubahan warna dicatat. Larutan dinetralkan dengan Na₂CO₃ lalu diuji dengan benedict.

Hasil dan Pembahasan

Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan antara karbohidrat yang satu dengan lain. Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa). Di samping itu, terdapat oligosakarida (stakiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, galaktooligosakarida) dan dekstrin yang memiliki rantai monosakarida yang lebih pendek dari polisakarida. Nama lain dari karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa Arab "sakkar" artinya gula. Karbohidrat sederhana mempunyai rasa manis sehingga dikaitkan dengan gula. Melihat struktur molekulnya, karbohidrat lebih tepat didefinisikan sebagai suatu polihidroksialdehid atau polihidroksiketon. Contoh glukosa; adalah suatu polihidroksi aldehid karena mempunyai satu gugus aldehid dan 5 gugus hidroksil (OH) dan fruktosa; adalah suatu poli hidroksi keton karena menpunyai satu gugus keton dan 5 gugus hidroksil (OH).

Pada percobaan ini, dilakukan pengujian daya mereduksi karbohidrat pada larutan glukosa dengan konsentrasi yang berbeda-beda menggunakan larutan benedict. Dari percobaan yang dilakukan, masingmasing glukosa yang dipanaskan dengan uji benedict mula-mula berwarna biru muda kemudian berubah menjadi biru tua dan menghasilkan endapan merah bata. Banyaknya endapan merah bata yang dihasilkan oleh larutan glukosa tersebut sangat bervariasi tergantung konsentrasi larutan. Semakin tinggi konsentrasi larutan yang digunakan, maka semakin banyak pula endapan merah bata yang dihasilkan. Endapan merah bata tersebut terbentuk karena adanya Cu²⁺ dalam larutan benedict yang dapat direduksi oleh gugus reduksi pada glukosa menjadi Cu⁺.

Pada uji luff, dilakukan pengujian beberapa larutan sakarida yaitu fruktosa, glukosa, laktosa, sakarosa dan amilum (pati). Dari percobaan yang dilakukan, larutan glukosa (aldosa), fruktosa (ketosa) dan laktosa yang merupakan gabungan antara glukosa dan fruktosa dengan ikatan (1-4)-a- glikosidik dapat menghasilkan endapan merah bata karena mempunyai gugus reduksi bebas yang dapat mereduksi Cu²⁺ menjadi Cu⁺ membentuk Cu₂O₃ (endapan merah bata). Sedangkan pada larutan sakarida dan amilum tidak menghasilkan endapan merah bata karena sakarosa merupakan gabungan antara glukosa dan fruktosa dengan ikatan (1-2)-a- glikosidik sehingga tidak mempunyai gugus reduksi bebas sementara amilum (pati) marupakan polisakarida yang harus diubah menjadi disakarida dan monosakarida terlebih dahulu baru menjadi furfural untuk dapat bereaksi dengan larutan luff menghasilkan endapan merah bata.

Untuk mengetahui pengaruh asam pada karbohidrat, dilakukan uji molisch dan uji selliwanoff. Pada uji molisch, larutan yang digunakan adalah furfural, glukosa, selulosa dan pati. Masing-masing larutan tersebut dipanaskan dengan ditambahkan larutan molisch dan H₂SO₄ pekat lewat dinding . Masing-masing larutan yang mula-mula berwarna bening kemudian berubah warna dan pada beberapa larutan mulai terlihat cincin ungu yang terbentuk. Pada larutan furfural, cincin ungu yang terbentuk sangat banyak karena furfural tersebut bisa langsung terdehidrasi oleh asam pekat dan uji molisch yang dipanaskan sehingga apabila bereaksi dengan alfa naftol atau timol dalam alkohol akan membentuk suatu senyawa yang berwarna. Pada larutan glukosa, cincin ungu yang terbentuk jumlahnya sedikit, karena glukosa harus mengalami dehidrasi terlebih dahulu untuk menjadi furfural sedangkan pada selulosa dan amilum, cincin ungu yang tebentuk sangat sedikit karena kedua-duanya merupakan polisakarida yang harus terdehidrasi terlebih dahulu menjadi disakarida dan momosakarida menjadi furfural untuk membentuk senyawa berwarna.

Pada uji selliwanoff, dilakukan untuk mengetahui adanya gugus keton pada karbohidrat. Larutan yang digunakan adalah glukosa dan fruktosa. Pada larutan fruktosa setelah penambahan HCl pekat dan larutan selliwanoff serta pemanasan dengan penangas mendidih, larutan yang mula-mula berwarna bening kemudian berubah menjadi merah, sedangkan pada larutan glukosa warna tetap bening (tidak mengalami perubahan). Hal ini membuktikan bahwa di dalam larutan fruktosa terdapat gugus keton yang apabila dipanaskan dengan penambahan asam pekat akan terdehidrasi menjadi hidroksi metil furfural yang selanjutnya akan bereaksi dengan resorsinol (dalam reagen selliwanoff) membentuk senyawa berwarna merah.

Uji fenilhidrazina, dilakukan untuk mengetahui pembentukan osazon pada karbohidrat. Larutan glukosa dan fruktosa masing-masing ditetesi dengan asam asetat anhidrid dan dipanaskan dengan penambahan fenilhidrazin padat dan natrium asetat padat. Setelah diuji, larutan glukosa yang awalnya berwarna kuning kemudian menghasilkan sedikit gumpalan sedangkan pada larutan fruktosa awalnya berwarna kuning pekat kemudian menghasilkan banyak gumpalan yang merupakan osazon. Hal ini menandakan bahwa monosakarida pada keadaan asam dengan pemanasan 100^oC dan penambahan fenilhidrazina berlebihan akan bereaksi membentuk fenil osazon.

Untuk mengetahui hasil hidrolisis pada karbohidrat, dilakukan uji benedict dan uji selliwanoff. Pada uji benedict, larutan yang digunakan adalah maltosa dan laktosa. Pada larutan maltosa ditambahkan larutan timol biru dan HCl encer lewat dinding tabung, sedangkan pada larutan laktosa ditambahkan larutan timol biru dan HCl pekat lewat dinding tabung. Masing-masing larutan tersebut dibagi menjadi 2. Tabung 1 didihkan selama 30 menit, didinginkan dan ditambahkan Na₂CO₃ lalu diuji benedict, sedangkan larutan 2 dibiarkan dingin dan ditambahkan Na₂CO₃ dan diuji benedict. Larutan yang awalnya dipanaskan terlebih dahulu ternyata dapat menghasilkan endapan merah bata yang banyak sedangkan larutan yang tidak dipanaskan, endapan merah bata yang dihasilkan sedikit. Hal ini disebabkan karena dengan adanya pendidihan menyebabkan terjadinya proses hidrolisis sempurna sehingga menghasilkan gugus reduksi bebas yang lebih banyak, sedangkan tanpa pemanasan proses hidrolisis tidak bereaksi sempurna sehingga endapan yang dihasilkan akan sedikit.

Pada uji selliwanoff, dilakukan untuk mengetahui adanya gugus keton pada karbohidrat. Larutan yang digunakan adalah sukrosa, maltosa dan laktosa. Pada masing-masing larutan ditambahkan larutan HCl pekat, didihkan selama 30 menit, didinginkan dan ditambahkan larutan selliwanoff. Larutan sukrosa yang mula-mula berwarna bening kemudian berubah menjadi merah karena mengandung gugus keton, sedangkan pada larutan maltosa dan laktosa warna tetap bening (tidak berubah). Hal ini disebabkan karena dengan adanya pendidihan menyebabkan terjadinya proses hidrolisis pada sukrosa menjadi fruktosa dan glukosa sehingga menghasilkan gugus keton, sedangkan pada laktosa, larutan akan terhidrolisis menjadi glukosa dan galaktosa san pada maltosa larutan akan terhidrolisis menjadi glukosa dan glukosa sehingga meskipun larutan tersebut sudah terhidrolisis sempurna namun larutan tersebut tetap bening (tidak berubah warna) karna tidak terkandung gugus keton di dalamnya.

Kesimpulan

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa monosakarida seperti glukosa dan fruktosa merupakan sakarida (karbohidrat) yang mengandung gugus reduksi, sehingga ketika diuji dengan R.Benedict dan Luff dapat mereduksi Cu²⁺ menjadi Cu⁺ membentuk Cu₂O (endapan merah bata) dan ketika direaksikan dengan uji molisch maupun uji selliwanoff dengan penambahan asam pekat menghasilkan furfural dan membentuk senyawa berwarna. Ketika direaksikan dengan fenilhidrazina berlebihan membentuk osazon. Sedangkan hasil hidrolisis sakaridanya, ketika diuji benedict menghasilkan endapan merah bata dan ketika diuji selliwanoff menghasilkan senyawa berwarna (mengandung gugus keton). Pada uji polisakarida, larutan amilum yang ditambahkan asam kuat dan uji iod ternyata menghasilkan larutan berwana kuning dan berubah menjadi biru ketika diuji dengan bebedict. Hal ini membuktikan bahwa di dalam amilum tersebut mengandung sakarida yang apabila direaksikan dengan benedict akan menghasilkan senyawa berwarna.

Daftar Pustaka

Hutagalung, Halomoan. 2004. Ilmu Gizi. Medan : USU Press

Kamal, M. 1994. Nutrisi Ternak 1. Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.

Irawan. 2007. Nutrisi dan Makanan. Jakarta : Niaga Swadaya

Rahayu, Imam. 2003. Praktis Belajar Kimia. Surabaya : Grafindo Media Utama

Suhardjo. 2000. Prinsip-prinsip Ilmu Gizi. Yogyakarta : Kanisius

Widodo,Wahyu. 2005. Nutrisi dan Pakan Unggas. M