KARBOHIDRATKELOMPOK 3 : Ambar Ningtias Deliana Miranti Mita Dewi Astuti Nursiyam Hidayanti

1. 2. 3. 4.

PENGERTIAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida berasal dari bahasa Yunani skcharon, yang berarti gula adalah segolongan besar senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Nama 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. Mereka menganggap senyawa-senyawa ini merupakan hidrat dari karbon (hydrate de carbone) yang mempunyai rumus perbandingan Cn,(H2O)m; n = m atau kelipatan urutan bilangan bulat dan seterusnya Akhirnya, pada tahun 1880-an disadari bahwa anggapan hidrat dari karbon merupakan anggapan yang keliru, karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton atau turunan dari keduanya.

Bentuk molekul karbohidrat paling sederhana terdiri dari satu molekul gula sederhana yang disebut monosakarida, misalnya glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Banyak karbohidrat merupakan polimer yang tersusun dari molekul gula yang terangkai menjadi rantai yang panjang serta dapat pula bercabangcabang, disebut polisakarida, misalnya pati, kitin, dan selulosa. Selain monosakarida dan polisakarida, terdapat pula disakarida (rangkaian dua monosakarida) dan oligosakarida (rangkaian beberapa monosakarida).

JENIS-JENIS KARBOHIDRAT DAN STRUKTUR KIMIAWI KARBOHIDRAT

1. MonosakaridaMonosakarida adalah karbohidrat yang sederhana, dalam arti molekulnya hanya terdiri atas beberapa atom karbon saja dan tidak dapat diuraikan dengan cara hidrolisis dalam kondisi lunak menjadi karbohidrat lain. Monosakarida yang paling sederhana adalah gliseraldehida dan dihidroksiaseton. Gliseraldehida disebut aldotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus aldehida. Monosakarida yang terdiri atas empat atom karbon disebut tetrosa dengan rumus C4H8O4. Pentosa adalah monosakarida yang mempunyai lima atom karbon. Contoh struktur kimia :

GLUKOSA

GALAKTOSA

FRUKTOSA

2. OLIGOSAKARIDAAdalah gula jika dihidrolisis menghasilkan 2 sampai 10 satuan gula monosakarida yang terikat bersama. Disakarida yang banyak terdapat di alam adalah laktosa dan sukrosa. Maltose dihasilkan bila pati dihidrolisis oleh enzim -amilase. Pada maltosa molekul glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosida melalui atom karbon pertama dengan gugus hidroksil atom karbon ke 4 pada molekul glukosa.

3. POLISAKARIDAAdalah karbohidrat, jika dihirolisis menghasilkan lebih dari 10 satuan monosakarida. Jenis karbohidrat ini umumnya tidak berasa, tidak larut, dan berupa senyawa amorf dengan bobot molekul tinggi. Contohnya pati, glikogen serta amilopektin Contoh struktur kimia amilopektin :

4. PATIMempunyai bobot molekul 20.000-1.000.000 merupakan karbohidrat cadangan pada banyak tumbuhan dan merupakan penyusun utama pada gadum, padi, jagung, dan kentang. Pati tersusun dari monomer glukosa dengan ikatan -1,4glikosida sebagai rantai lurus dan disebut amilosa, sedangkan pati yang memiliki rantai cabang pada ikatan -1,6-glikosida disebut amilopektin. Struktur kimia :

5. GLIKOGENMerupakan karbohidrat cadangan pada hewan dan dibuat pada jaringan hati dan otot. Bobot molekulnya lebih tinggi dari pati dan lebih bercabang tersusun dari monomer glukosa dengan ikatan -1,4-glikosida sebagai rantai lurus dan percabangan -1,6-glikosida.

6. SELULOSAMerupakan struktur utama pada tumbuhan. Selulosa merupakan komponen utama dari pulb, kayu, kappa, dan jerami. Selulosa merupakan polimer glukosa yang mempunyai ikatan dengan bobot molekul sekitar 300.000-500.000 atau dengan sekitar 1800-3000 unit glukosa. Hewan dan manusia pada umumnya tidak mempunyai enzim yang dapat menghidrolisis ikatan , sehingga hewan tidak mempu mencerna selulosa. Pada binatang memamah biak (sapi, kambing, kuda) dan rayap memiliki bakteri yang dapat mencerna selulosa, sehingga binatang ini dapat menggunakan selulosa sebagai bahan makanan. Struktur kimia :

SIFAT FISIK KARBOHIDRAT

1. GELATINISASIPati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk granula (butir) yang Bila pati mentah dimasukkan ke dalam air dingin, granula patinya akan menyerap air dan membengkak. Namun demikian jumlah air yang terserap dan pembengkakannya terbatas. Air yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30%. Peningkatan volume granula pati yang terjadi di dalam air pada suhu antara 55o 65o merupakan pembengkakan yang sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada kondisi semula. Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa, tetapi bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula. Perubahan tersebut disebut gelatinisasi. Suhu pada saat granula pati pecah disebut suhu gelatinisasi yang dapat dilakukan dengan penambahan air panas.

Suhu gelatinisasi tergantung pada konsentrasi pati. Makin kental larutan, suhu tersebut makin lambat tercapai, sampai suhu tertentu kekentalan tidak bertambah, bahkan kadang-kadang turun. Makin tinggi konsentrasi, gel yang terbentuk makin kurang kental dan setelah beberapa waktu viskositas akan turun. Dengan viskosimeter suhu gelatinisasi dapat ditentukan, misalnya pada jagung 62-70oC, beras 6878oC, gandum 54.,4-64oC, kentang 58-66oC, dan tapioca 52-64oC. Suhu gelatinisasi juga ditentukan dengan polarized microscope.

Proses gelatinisasi dipengaruhi beberapa hal, yaitu: Asal pati meliputi ukuran granula & kandungan amilosa/ amilopektin pati masing-masing bahan, granula ubi kayu berukuran 5-35 mikron dan terdiri dari amilosa 20% dan amolipektin 80%. pH larutan dan suhu air yang ditambahkan pH optimum 4-7. bila pH terlalu tinggi pembentukan gel cepat tetapi cepat turun lagi. Jika terlalu rendah pembentukan gel. Konsentrasi pati makin kental suatu larutan, maka suhu gelatinisasi makin lama tercapai. Konsentrasi terbaik untuk pembentukan gel adalah 20%. Penambahan gula gula akan menurunkan kekentalan dengan mengikat air sehingga suhu gelatinisasi makin tinggi.

Lanjutan Perlakuan mekanis seperti pengadukan mempercepat terjadinya suhu gelatinisasi. Adanya konstituen organik & anorganik lipida mampu mempengaruhi suhu gelatinisasi dengan menyelubungi granula pati sehingga menghambat penetrasi air dan amilosa sulit larut yang menyebabkan gel sulit terbentuk. Tinggi suhu dan lama pemanasan

2. RetrogradasiRetrogradasi merupakan kebalikan dari proses gelatinisasi, dimana kristal pati berkumpul membentuk formasi tertentu yang dapat berpengaruh pada tekstur. Selama proses retrogradasi, pasta pati berubah menjadi bentuk gel, dimana gel ini memiliki kecenderungan untuk melepaskan air. Retogradasi amilosa menghasilkan retrogrades yang kuat dan tahan terhadap enzim. Pada makanan ringan, retrogradasi bertujuan untuk membentuk tekstur yang renyah (krispi).

SIFAT KIMIAWI KARBOHIDRAT

1. SIFAT MEREDUKSIMonosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor ini dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat.

2. PEMBENTUKUAN FURFURALDalam larutan asam yang encer, walaupn dipanaskan monosakarida umumnya stabil. Tetapi apabila dipanaskan dengan asam kuat yang pekat, monosakarida menghasilkan furfural atau derivatnya. Reaksi pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu senyawa.

3. PEMBENTUKAN OSAZONSemua karbohidrat yang mempunyai gugus aldehida atau keton bebas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat.

4. PEMBENTUKAN ESTERAdanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila direaksikan dengan asam. Monosakarida mempunyai beberapa gugus OH dan dengan asam fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam fosfat.

5. ISOMERISASIJika dalam larutan asam encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian menjadi fruktosa dan manosa. Ketiga monosakarida ini ada dalam keadaan keseimbangan. Demikian pula apabila yang dilarutkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi Lobry de Bruin Van Eckenstein yang berlangsung melalui proses enolisasi.

6. PEMBENTUKAN GLIKOSIDAApabila glukosa direaksikan dengan metil alcohol,menghasilkan dua senyawa.Kedua senyawa ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya tidak memiliki sifat aldehida. Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus OH yang terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal dan disebut secara umum glikosida. Ikatan kimia yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosidik dan gugus OH yang bereaksi disebut gugus OH glikosidik.

7. PENCOKLATANProses pencoklatan sering terjadi pada buah-buahan seperti pisang dan apel. Buah yang memar juga bisa mengalami proses pencoklatan. Pada umumnya, proses pencoklatan dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu enzimatik dan nonenzimatik. Pencoklatan enzimatik terjadi pada buah-buahan yang banyak mengandung substrat senyawa felonik. Senyawa fenolik dengan jenis ortodihidroksi atau trihidroksi yang saling berdekatan merupakan substrat yang baik untuk proses pencoklatan. Dan memerlukan enzim fenol oksidase dan oksigen yang harus berhubungan dengan substrat tertentu. Enzim-enzim yang dapat mengkatalisis oksidasi dalam proses pencoklatan disebut fenol oksidase, polifenol oksidase, feenolase, atau polifenolase dimana masing-masing enzim bekerja secara spesifik untuk substrat tertentu.

8. REAKSI MAILLARDMerupakan reaksi antara karbohidrat, khususnya gula pereduksi dengan gugus amina primer. Hasil reaksi akan menghasilkan bahan berwarna cokelat. Contoh: pencokelatan pada pemanggangan daging, penggorengan ubi atau pembuatan roti.

TURUNAN KARBOHIDRAT

1. GLUKOSAAdalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisasi ke arah kanan. Di alam, glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Darah manusia normal mengandung glukosa dalam jumlah atau konsentrasi yang tetap, yaitu antara 70-100 mg tiap 100 ml darah. Glukosa darah ini dapat bertambah setelah kita makan makanan sumber karbohidrat, namun kira-kira 2 jam sesudah itu, jumlah glukosa darah akan kembali pada keadaan semula. D-glukosa memiliki sifat mereduksi reagen Benedict, Haynes, Barfoed, gula pereduksi, memberi osazon dengan fenilhidrazina, difermentasikan oleh ragi dan dengan HNO3 membentuk asan sakarat yang larut.

2. FRUKTOSAMadu lebah selain mengandung glukosa juga mengandung fruktosa. Fruktosa adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri dan karenanya disebut juga levulosa. Fruktosa mempunyai rasa lebih manis daripada glukosa, juga lebih manis daripada gula tebu atau sukrosa. Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksi seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dihidroksi benzene) dalam asam HCl. Dengan pereaksi ini, mula-mula fruktosa diubah menjadi hidroksimetilfurfural yang selanjutnya bereaksi dengan resorsinol membentuk senyawa yang berwarna merah.

3. GALAKTOSAMonosakarida ini jarang terdapat bebas dalam alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis daripada glukosa dan kurang larut dalam air. Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan. Pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan dalam keadaan panas, galaktosa menghasilkan asam musat yang kurang larut dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi glukosa. Pembentukan asam musat ini dapat dijadikan cara identifikasi galaktosa, karena kristal asam musat mudah dimurnikan dan diketahui bentuk kristal maupun titik leburnya.

4. PENTOSABeberapa pentosa yang penting diantaranya adalah arabinosa, xilosa, ribosa dan 2-deoksiribosa. Keempat pentosa ini adalah aldopentosa dan tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam. Arabinosa diperoleh dari gum arab dengan jalan hidrolisis, sedangkan xilosa diperoleh dari proses hidrolisis terhadap jerami atau kayu. Xilosa terdapat pada urine seseorang yang disebabkan oleh suatu kelainan pada metabolisme karbohidrat. Kondisi seseorang sedemikian itu disebut pentosuria. Ribosa dan deoksiribosa merupakan komponen dari asam nukleat dan dapat diperoleh dengan cara hidrolisis. Dari rumusnya tampak bahwa deoksiribosa kekurangan satu atom oksigen dibanding dengan ribosa.

5. SUKROSASukrosa adalah gula yang kita kenal sehari-hari, baik yang berasal dari tebu maupun dari bit. Selain dari tebu dan bit, sukrosa terdapat pada tumbuhan lain, misalnya dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpecah dan menghasilkan glukosa dan fruktosa. Pada molekul sukrosa terdapat ikatan antara molekul glukosa dan fruktosa, yaitu antara atom karbon nomor 1 pada glukosa dengan atom karbon nomor 2 pada fruktosa melalui atom oksigen. Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Hasil yang diperoleh dari reaksi hidrolisis adalah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekuler disebut gula invert.

6. LAKTOSADengan menghidrolisis laktosa akan menghasilkan Dgalaktosa dan D-gluokosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara atom karbon nomor 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa. Oleh karenanya molekul laktosa mempunyai sifat mereduksi gugus OH glikosidik. Dengan demikian laktosa memiliki sifat mereduksi dan mutarotasi. Dalam susu terdapat laktosa yang sering mengkristal dalam bentuk disebut gula susu. Pada wanita yang sedang dalam masa laktasi atau masa menyusui, laktosa kadang-kadang terdapat dalam urine dengan konsentrasi yang sangat rendah. Dibandingkan dengan glukosa, laktosa memiliki rasa yang kurang manis. Apabila laktosa dihidrolisis kemudian dipanaskan dengan asam nitrat akan terbetuk asam musat.

7. MALTOSAMaltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molekul glukosa. ikatan yang terjadi ialah antara atom karbon nomor 1 dan atom karbon nomor 4, oleh karenanya maltosa masih mempunyai gugus OH glikosidik dan dengan demikian masih mempunyai sifat mereduksi. Maltosa merupakan hasil antara dalam proses hidrolisis amilum dengan asam maupun dengan enzim. Telah diketahui bahwa hidrolisis amilum akan memberikan hasil akhir glukosa. Dalam tubuh kita amilum mengalami hidrolisis menjadi maltosa oleh enzim amylase. maltosa ini kemudian diuraikan oleh enzim maltase menjadi glukosa yang digunakan oleh tubuh. Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasa yang lebih manis daripada laktosa, tetapi kurang manis daripada sukrosa.

8. AMILUMAmilum terdiri atas dua macam polisakarida yang keduaduanya adalah polimer dari glukosa, yaitu amilosa (kira-kira 2028%) dan sisanya amilopektin. Amilosa terdiri atas 250-300 unit Dglukosa yang terikat 1,4-glikosidik, jadi molekulnya merupakan rantai dengan ikatan terbuka. Amilopektin juga terdiri atas molekul D-glukosa yang sebagian besar mempunyai ikatan 1,4-glikosidik dan sebagian lagi ikatan 1,6glikosidik. Molekul amilopektin lebih besar daripada molekul amilosa karena terdiri atas lebih dari 1.000 unit glukosa. Amilum dapat dihidrolisis sempurna dengan menggunakan asam sehingga menghasilkan glukosa. Hidrolisis juga dapat dilakukan dengan bantuan enzim amylase. Oleh enzim amylase, amilum diubah menjadi maltosa dalam bentuk maltosa.

SUMBER PANGAN KARBOHIDRAT

BERASBeras adalah bagian bulir padi (gabah) yang telah dipisah dari sekam. Sekam secara anatomi disebut palea (bagian yang ditutupi) dan lemma (bagian yang menutupi).Pada salah satu tahap pemrosesan hasil panen padi, gabah ditumbuk dengan lesung atau digiling sehingga bagian luarnya (kulit gabah) terlepas dari isinya. Bagian isi inilah yang berwarna putih, kemerahan, ungu,atau bahkan hitam yang disebut beras. Sedangkan beras dari padi ketan disebut ketan. Beberapa jenis beras mengeluarkan aroma wangi bila ditanak. Bau ini disebabkan beras melepaskan senyawa aromatik yang memberikan efek wangi. Sifat ini diatur secara genetik dan menjadi objek rekayasa genetika beras.

Jagung (Zea mays L.) merupakan salah satu tanaman pangan dunia yang terpenting sebagai sumber karbohidrat. Tongkol jagung kaya akan pentosa, yang dipakai sebagai bahan baku pembuatan furfural. Jagung yang telah direkayasa genetika juga sekarang ditanam sebagai penghasil bahan farmasi. Biji jagung kaya akan karbohidrat. Sebagian besar berada pada endospermium. Kandungan karbohidrat dapat mencapai 80% dari seluruh bahan kering biji. Karbohidrat dalam bentuk pati umumnya berupa campuran amilosa dan amilopektin. Jagung manis diketahui mengandung amilopektin lebih rendah tetapi mengalami peningkatan fitoglikogen dan sukrosa.

J A G U N G

ROTIRoti adalah sejenis makanan yang terbuat dari bahan dasar utama tepung terigu dan air yang difermentasikan oleh ragi, tetapi ada juga yang tidak menggunakan ragi. Namun kemajuan teknologi manusia membuat roti diolah dengan berbagai bahan seperti garam, minyak, mentega, ataupun telur untuk menambahkan kadar protein di dalamnya sehingga didapat tekstur dan rasa tertentu.

UBI JALARUbi jalar atau ketela rambat atau sweet potato (Ipomoea batatas L.) adalah sejenis tanaman budidaya. Bagian yang dimanfaatkan adalah akarnya yang membentuk umbi dengan kadar gizi (karbohidrat) yang tinggi. Di Afrika, umbi ubi jalar menjadi salah satu sumber makanan pokok yang penting. Ada beberapa cara pengolahan ubi jalar diantaranya digoreng, direbus, keripik, campuran kue,dll.

SINGKONGSingkong, yang juga dikenal sebagai ketela pohon atau ubi kayu, adalah sumber energi yang kaya karbohidrat namun sangat miskin protein. Sumber protein yang bagus justru terdapat pada daun singkong karena mengandung asam amino metionin. Daging umbinya berwarna putih atau kekuningkuningan. Umbi singkong tidak tahan simpan meskipun ditempatkan di lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida yang bersifat racun bagi manusia.

TALAS BOGORTalas atau talas bogor (Colocasia giganteum Hook) merupakan tumbuhan penghasil umbi. Permukaan daunnya ditumbuhi rambut-rambut halus yang menjadikannya kedap air karena air akan mengalir langsung meninggalkan permukaan daun. Umbi talas dapat diolah dengan dikukus, direbus atau digoreng setelah dipotongpotong kecil.

KENTANGKentang (Solanum tuberosum) Sebagai salah satu sumber utama karbohidrat, dapat diolah dengan berbagai cara, digoreng, direbus, dipanggang, disajikan bersama daging dan sayuran, atau sebagai campuran kue.

PRINSIP DAN ANALISA KARBOHIDRAT

ANALISA KUALITATIFKarbohidrat dengan zat tertentu akan menghasilkan warna tertentu yang dapat digunakan untuk analisis kualitatif. Analisa kualitatif meliputi : Uji Antron Uji Barfoed Uji Benedict Uji Orsinol Bial-HCl Uji Hayati Uji Iodin Uji Molisch Uji Seliwanoff Uji Tauber

ANALISA KUANTITATIFKarbohidrat mempunyai sifat dapat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke klanan (+) atau ke kiri (-) dan setiap gula mempunyai sudut putaran khas yang berbeda-beda.Misalnya sukrosa +66,50 dan glukosa +900. Sifat ini dipakai untuk analisi kuantitatif dengan menggunakan polarimete. Larutan gula dimasukan dalam tabung polariskop yang tertentu panjangnya, kemudian dilihat sudut putarannya. Sinar terpolarisasi linear yang melalui suatu larutan optik aktif akan mengalami pemutaran bidang polarisasi. Pemutaran bidang getar dari zat optik aktif dapat diamati dengan menggunakan 2 polarisator silang. Sudut putar adalah sudut yang ditunjukkan oleh analisator setelah sinar melewati larutan dan membentuk gelap maksimum. Apabila bidang polarisasi tersebut berputar ke arah kiri (levo) dilihat dari pihak pengamat, peristiwa ini kita sebut polarisasi putar kiri, untuk peristiwa sebaliknya disebut polarisasi putar kanan (dextro).