KARBOHIDRATKIMIA ORGANIK

1

Makromolekul

Ada 4 kelompok makromolekul :

Karbohidrat

Lipid

Protein

Asam nukleat

2

Polimer

Asal kata poli = banyak, mer = bagian

Suatu rantai berulang dari atom-atom yang

panjang, terbentuk dari pengikat berupa

molekul identik yang disebut monomer.

Jenis polimer

polimer organik (memiliki rantai karbon)

polimer anorganik

3

Polimer diperoleh dari :

hasil alam (selulosa, protein: karet alam)

sintesis di laboratorium (PVC, teflon)

4

Penggolongan polimer berdasarkan :

sumbernya

keseragaman monomernya

proses polimerisasinya

Penggolongan lainnya, atas dasar :

pola rantainya

konfigurasinya

reaksinya terhadap panas

pemakaiannya.

5

Monomer

Molekul yang dapat bergabung dengan monomer lain : 2 monomer = dimer 3 monomer = trimer banyak monomer = polimer.

6

KarbohidratMonomer MonosakaridaDimer DisakaridaPolimer Polisakarida

7

KARBOHIDRAT

Rumus empiris Cx(H 2O)y Banyak terdapat di alam.Merupakan sumber

energi hayati

Pembentukan karbohidrat melalui prosesfotosintesis

Hasil konversi energi matahari ke dalambentuk energi kimia.

8

KARBOHIDRAT

Merupakan sumber karbon untuk sintesisbiomolekul

Sebagai bentuk energi polimerik.

Merupakan polihidroksialdehid (C=O) polihidroksiketon (C-C=O(COH) danturunannya

9

KARBOHIDRAT

Karbohidrat yang dibangun oleh polihidroksidan gugus aldehid disebut dengan aldosa,

sedangkan yang disusun oleh polihidroksi dangugus keton dikenal dengan ketosa.

10

JENIS KARBOHIDRAT

Pada umumnya karbohidrat dapatdikelompokkan menjadi monosakarida, oligosakarida, serta polisakarida. Monosakarida merupakan suatu molekul yang dapat terdiri dari lima atau enam atom C, sedangkan oligosakarida merupakan polimerdari 2-10 monosakarida, pada pada umumnyapolisakarida merupakan polimer yang terdirilebih dari 10 monomer monosakarida.

11

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

Berdasar jumlah atom C

pada rantai utamanya

TRIOSA (C = 3)

TETROSA (C = 4)

PENTOSA (C = 5)

HEKSOSA (C = 6)

Berdasar gugus yang dimilikinya

AlDOSA (ada CHO)/aldehid

KETOSA (ada CO-)/keton

Berdasarkan jumlah molekul

Sakarida yang dikandungnya

12

I. Monosakarida1.TriosaAldotriosa Ketotriosa Gliseralde- Dihidroksihid aseton

2.TetrosaAldotetrosa Ketotetrosa

Eritrosa EritrulosaThreosa

3. Pentosa

Ribosa Ribulosa

Arabinosa

Liksosa

Ksilosa

13

4.HeksosaGlukosaFruktosaGalaktosaManosa

II.DisakaridaSukrosaLaktosaMaltosaTrehalosa

III. PolisakaridaAmilumSelulosaGlikogenDekstrinHeparin

14

RUMUS STRUKTUR MONOSAKARIDA

15

KARBOHIDRAT DALAM BAHAN MAKANAN

Karbohidrat banyak terdapat dalam bahannabati, baik berupa gula sederhana, heksosa, pentosa, maupun karbohidrat dengan beratmolekul yang tinggi seperti pati, pektin, selulosa, dan lignin.

Selulosa berperan sebagai penyusun dindingsel tanaman

Buah-buahan mengandung monosakaridaseperti glukosa dan fruktosa.

16

Disakarida seperti gula tebu (sukrosa atausakarosa) banyak terkandung dalam batangtebu

Di dalam air susu terdapat laktosa

Beberapa oligosakarida banyak terdapatdalam sirup pati, roti dan bir.

Berbagai polisakarida seperti pati banyakterdapat umbi-umbian dan serealia

17

Selama proses pematangan, kandungan patidalam buah-buahan berubah menjadi gula-gula pereduksi yang akan menimbulkan rasa manis.

Sumber karbohidrat utama bagi kita adalahserealia dan umbi-umbian.

Pada hasil ternak, khususnya daging, karbohidrat terdapat dalam bentuk glikogenyang disimpan dalam jaringan otot dan dalamhati.

18

Monosakarida

Memiliki 3-7 atom C (karbon) Setiap atom C memiliki gugus hidroksil (OH),

keton (C=O) atau aldehid (CHO). Setiap molekul monosakarida memiliki 1

gugus aldehid/keton Gugus aldehid selalu berada di atom C

pertama Gugus keton selalu berada di atom C kedua

19

MONOSAKARIDA Sakarida sederhana

Tidak dapat dihidrolisis menjadi satuan terkecil

Monosakarida paling sederhana adalah gliseraldehid

Fruktosa merupakan monosakarida yang memilikienam atom karbon

merupakan isomer dari glukosa, namun memilikigugus keton

Fruktosa terasa lebih manis dari glukosa dan banyakterdapat dalam buahbuahan.

20

Monosakarida

Tata nama monosakarida tergantung dari gugus fungsional yang dimiliki dan letak gugus hidroksilnya.

Monosakarida yang mengandung satu gugus aldehid disebut aldosa, ketosa mempunyai satu gugus keton.

Monosakarida dengan enam atam C disebut heksosa, misalnya glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

Monosakarida yang mempunyai lima atom C disebut pentosa misalnya xilosa, arabinosa, dan ribosa.

21

MONOSAKARIDA

DGalaktosa (Glukosa)monosakarida yang paling banyak ditemukan.

- rumusnya C6H12O6- terdapat lima gugus hidroksil

- satu gugus aldehid

- memiliki dua isomer yaitu Manosa dan Galaktosa

Beda antara Glukosa dan Galaktosa terletak padagugus hidroksinya, gugus OH disebelah kanan untukgalaktosa sedangkan glukosa terletak disebelah kiri

22

23

24

Aldosa : Ketosa :

Memiliki gugus aldehid Memiliki gugus keton

pada salah satu ujungnya pada atom C2

25

Oligosakarida

Oligosakarida adalah polimer dengan derajat polimerasasi 2 sampai 10 dan biasanya bersifat larut dalam air.

Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida, bila tiga molekul disebut triosa, bila sukrosa terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa.

26

Oligosakarida

Ikatan antara dua molekul monosakarida disebut ikatan glikosidik. Ikatan ini terbentuk antara gugus hidroksil dari atom C nomor satu yang juga disebut karbon anomerik dengan gugus hidroksil dan atom C pada molekul gula yang lain.

Ikatan glikosidik biasanya terjadi antara atom C no. 1 dengan atom C no. 4 dengan melepaskan 1 mol air.

27

Oligosakarida

Ada tidaknya sifat pereduksi dari suatu molekul gula ditentukan oleh ada tidaknya gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif.

Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif karena keduanya sudah saling terikat, sedangkan laktosa mempunyai OH bebas pada atom C no. 1 pada gugus glukosanya. Karena itu, laktosa bersifat pereduksi sedangkan sukrosa bersifat non pereduksi.

28

Oligosakarida

Sukrosa adalah oligosakarida yang berperan penting dalam pengolahan makanan dan banyak terdapat pada tebu, bit, siwalan, dan kelapa kopyor.

Pada pembuatan sirup, gula pasir (sukrosa) dilarutkan dalam air dan dipanaskan, sebagian sukrosa akan terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula invert.

Gula invert tidak dapat berbentuk kristal karena kelarutan fruktosa dan glukosa sangat besar.

29

Oligosakarida dapat diperoleh dari hasil hidrolisis polisakarida dengan bantuan enzim tertentu atau hidrolisis dengan asam.

Pati dapat dihidrolisisi dengan enzim amilase menghasilkan maltosa, maltotriosa, dan isomaltosa.

Bila pati dihidrolisis dengan enzim transglukosidase akan dihasilkan suatu oligosakarida dengan derajat polimerisasi yang lebih besar. Senyawa ini disebut dekstrin yang sangat larut dalam air dan dapat mengikat zat-zat hidrofobik sehingga dipergunakan sebagai food additive untuk memperbaiki tekstur bahan makanan.

30

Disakarida

Dari kondensasi 2 molekul monosakarida

sukrosa glukosa + fruktosa

laktosa glukosa + galaktosa

maltosa glukosa + glukosa

trehalosa glukosa + glukosa

31

Disakarida

1. Disakarida yang tidak mempunyai sifat me-

reduksi (tidak mempunyai OH laktol bebas

Misalnya sukrosa dan trehalosa

2. Disakarida yang mempunyai sifat mereduksi

(mempunyai OH laktol bebas)

Misalnya maltosa dan laktosa

32

Sukrosa (saccharose)

Terdapat dalam tebu dan bit.

Tidak mempunyai sifat mereduksi, tidak menunjukkan

mutarotasi dan memutar bidang polarisasi ke kanan.

Dapat diragikan etanol + CO2 Sukrosa dapat dihidrolisa dengan asam encer

dan enzim invertase glukosa + fruktosa.

Campuran gula 50 : 50 tersebut (gula invert)

memutar bidang polarisasi ke kiri.

33

HO

COH

OH

OH

CH2OH

HO

D glukosaCH2OH

OH

O

H

CC

C

C

C

C

C

C

D fruktofuranosaCH2OH

OHOH

OH

1

2

CH2OH

O

HOC

C

C

C

C

HO

CH2OH

CH2OH

O HO

CO

C

C

O

21

H

H

H

H

HH

H

H

H

H

H

HH

H

34

Laktosa

Tersusun dari 1 molekul D galaktopiranosa

dan1 molekul D glukopiranosa atau D gluko-

piranosa dengan ikatan glikosidik (1,4)

35

36

Maltosa

Tersusun dari 2 molekul D glukopiranosa, mempunyai ikatan glikosidik (1,4)

Hasil hidrolisa amilum oleh enzim diastase (amylase) atau oleh ptyalin (enzim dari ludah)

Mempunyai sifat mereduksi dan menunjukkan mutarotasi

Dapat diragikan dan dihidolisa menjadi glukosa.

Digunakan pada makanan bayi

37

HO

COH

OH

OH

CH2OH

H

CC

C

COH

HH

H

H

HO

COH

OH

OH

CH2OH

H

CC

C

COH

H

H

H

H

D Glukosa D Glukosa D Maltosa

38

CH2OH

OHOH

O

OH

H

H

H O

H

CH2OH

OH

O

OH

OH

H

H

H

H

4-O-( D glukopiranosil) D glukopiranosa ( Maltosa )

39

Laktosa (gula susu)

Terdapat di dalam susu (4-5% susu sapi) &

(5-8% dalam air susu ibu).

Mempunyai sifat mereduksi dan menunjukkan

mutarotasi.

Dapat diragikan oleh enzim lactase glukosa + galaktosa.

Bakteri dapat menyebabkan fermentasi laktosa

asam laktat.

C12H22O11 + H2O CH3-C-COOH

OH

40

Trehalosa

Tersusun dari 2 molekul D glukopiranosa dengan

ikatan glikosidik (1,1)

HO

C

OHOH

OH

CH2OH

O

C

C

C

C

H O

C

HO

C

C

C

C

CH2OH

OH

OH

H

H

H

H H

H

H

1 1

H

41

CH2OH

OHOH

O

OH

H

H

H

H

H

CH2OH

OH

O

OH

OHH

H

H

O11

1,1

D glukopiranosil D glukopiranosida

42

POLISAKARIDAAdalah polimer yang disusun

oleh rantai monosakarida. Digolongkan menjadi dua bagian :

1. Polisakarida struktural

2. Polisakarida nutrien.

Berperan sebagai pembangun dan penyusun komponen organel sel

Molekul pendukung intrasel.

Termasuk golongan ini adalah :

- Selulosa (ditemukan dalam dinding sel tanaman),

- Kitin

- Glukosamin diketemukan pada cangkang udang, kepiting dll

43

Polisakarida

Polisakarida dalam bahan makanan berfungsi sebagai penguat tekstur (selulosa, hemiselulosa, pati, dan lignin) dan sebagai sumber energi (pati, dektrin, glikogen, dan fruktan). Polisakarida penguat tekstur ini tidak dapat dicerna tubuh, tetapi merupakan serat-serat (dietary fiber) yang dapat menstimulasi enzim-enzim pencernaan.

Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang dapat berantai lurus atau bercabang dan dapat dihidrolisis dengan enzim-enzim tertentu.

44

PATI Polisakarida nutrien yang tersedia

melimpah pada sel tumbuhan danbeberapa mikroorganisme.

Umumnya berbentuk granula

Mengandung campuran dari duapolisakarida :

- amilum dan

- amilopektin.

amilum

45

Pati

Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan alfa-glikosidik.

Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya.

Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas.

Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai struktur lurus sedang amilopektin mempunyai cabang.

46

PATI

Yang ada dalam kentang, jagung dan tumbuhan mengandung amilopektin sekitar 75 80% dan amilum sekitar 20-25%.

Komponen amilum merupakan polisakarida rantai lurus tak bercabang terdiri dari molekul Glukopiranosa yang berikatan 1,4 Glikosida.

47

Rumus amilopektin

48

Amilum

49

Rumus amilosa

50

Gelatinisasi

Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granulayang berbeda-beda. Dengan mikroskop jenis pati dapatdibedakan karena mempunyai bentuk, ukuran, dan letakhilum yang unik.

Bila pati mentah dimasukkan ke dalam air dingin, granulapatinya akan menyerap air dan membengkak. Peningkatanvolume granula pati yang terjadi di dalam air pada suhu 55 0C 65 0C merupakan pembekakan yang sesungguhnya, dansetelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali kekondisi semula.

Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa danbersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula. Perubahan tersebut dinamakan gelatinisasi.

51

Gelatinisasi

Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi yang dapat dilakukan dengan penambahan air panas.

Pati yang telah mengalami gelatinisasi dapat dikeringkan, tetapi molekul-molekul tersebut tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifat semula. Bahan yang telah kering tersebut masih mampu menyerap air dalam jumlah yang cukup besar. Sifat inilah yang digunakan agar instant rice dan instant puddingdapat menyerap air dengan mudah, yaitu dengan menggunakan pati yang telah mengalami gelatinisasi.

52

Selulosa (C6H10O5)n

Selulosa merupakan serat-serat panjang yang bersama-sama hemiselulosa, pektin, dan protein membentukstruktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman.

Cellulosa adalah suatu polimer berantai panjang dari glukosa, dengan gugus CH2OH alternatif diatas dan dibawah bidang. Jadi membentuk ikatan berantai panjang dan lurus dihubungankan oleh ikatan glikosidik 1,4 .

Termasuk polisakarida yang membentuk struktur primer tumbuh-tumbuhan dan tidak dapat dicerna oleh manusia

53

Turunan selulosa yang dikenal dengancarboxymethyl cellulose (CMC) sering dipakaidalam industri makanan untuk mendapatkantekstur yang baik. Misalnya pada pembuatanes krim, pemakaian CMC akan memperbaikitekstur dan kristal laktosa yang terbentukakan lebih halus.

Selulosa (C6H10O5)n

54

Reaksi-reaksi terhadap Karbohidrat

1. Oksidasi suatu aldosa menjadi asam aldonat

dengan air Brom

HO

CHO

OH

OH

OH

OHOH

CH2OH

Br2 + H2OpH 5-6

COOH

HO

CH2OH

OH

D glukosa Asam D glukonat

55

2. Oksidasi dengan ensim

Gugus CH2OH terminal dapat teroksidasi,

gugus aldehidnya tidak teroksidasi.

Terjadi asam uronat

HO

CHO

OH

OH

OH

OHOH

CH2OH

[O]ensim

CHOH

HO

COOH

OH

D glukosa Asam D glukuronat

56

3. Oksidasi kuat dengan asam nitrat

HO

CHO

OH

OH

OH

OHOH

CH2OH

HNO3kalori

COOH

HO

COOH

OH

D glukosa Asam D glukarat

57

4. Oksidasi dalam medium basa

(A) Oksidasi dengan Ag+ (reaksi cermin perak)

Aldosa + 2 Ag+ Asam aldonat + 2 Ag + H2O

(B) Oksidasi dengan Cu++

Aldosa + 2 Cu++ Asam aldonat + Cu2O + 2 H2O

Digunakan pada reaksi Fehling, reaksi Trommer,

reaksi Benedict & reaksi Barfoed

58

5. Reduksi dengan hidrogen

Aldosa & ketosa dapat direduksi oleh

hidrogen atau hidrida logam menjadi

polialkohol (alditol)

HO

CHO

OH

OH

OH

OHOH

CH2OH

H2Ni

HO

CH2OH

OH

D glukosa D glukitolSorbitol

CH2OH

59

6. Reaksi pembentukan osazon

HO

CHO

OH

OH

OHOH

CH2OH

H

HO

CH2OH

OH

-NH-NH23

-NH-NH

D glukosa

fenilhidrazinOHH

H

H

H

60

HO

CHO

OH

OH

OHOH

CH2OH

H

HO

CH2OH

OH

-NH-NH23

=NH-NH

=NH-NH

D glukosa

fenilhidrazin

Glukosazon

H

H

H

61

HO= O

OH

OHOH

CH2OH

H

HO

CH2OH

OH

-NH-NH23

=NH-NH

=NH-NH

D fruktosa

fenilhidrazin

Fruktosazon

CH2OH

62

HO

CHO

HO

OH

OHOH

CH2OH

H

HO

CH2OH

OH

-NH-NH23

=NH-NH

=NH-NH

D manosa

fenilhidrazin

Manosazon

63

Tugas 20 mei 2013

Menurut anda mengapa karbohidrat digolongkansebagai polimer alam?

Sebutkan masing2 contoh : monosakarida, disakarida, oligosakarida dan polisakarida?

Carilah reaksi-reaksi yang dapat dialami olehmonosakarida ?

Jelaskan tentang proyeksi fischer dan rumushaworth pada aturan penyusunan rumusstruktur karbohidrat (monosakarida)? Tugas dikumpulkan minggu depan (tgl 27 mei 2013)

reff : fessenden

64