KARBOHIDRAT
A. Pengertian Karbohidrat
Karbohidrat didefinisikan sebagai senyawa yang unsur – unsurnya terdiri dari karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Dengan perbandingan empiris unsure – unsurnya (CH2O)n. Senyawa karbohidrat dibagi dalam tiga golongan utama yang terdiri dari monosakarida, oligosakarida dan polisakarida.
B. Pengolongan Karbohidrat
Berbagai senyawa yang termasuk kelompok karbohidrat mempunyai molekul yang berbeda – beda ukurannya, yaitu dari senyawa yang sedehana yang mempunyai berat molekul 90 hingga senyawa yang sederhana yang mempunyai berat molekul 500.000 bahkan lebih. Berbagai senyawa itu dibagi dalam tiga golongan, yaitu golongan monosakarida, golongan oligosakarida, dan golongan polisakarida.
Monosakarida
Monosakarida ialah 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 ialah gliseraldehida dan dihidroksiaseton.
Gliseral dapat disebut aldotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus aldehida. Dihidroksoaseton dinamakan ketotriosa karena terdiri atas tiga atom karbon dan mempunyai gugus keton. Monosakarida yang terdiri atas empat atom karbon disebut tetrosa dengan rumus C6H8O4. eritrosa adalah contoh aldotetrosa dan eritrulosa adalah suatu ketotetrosa.
Pentosa ialah monosakarida yang mempunyai lima atom karbon. Contoh pentosa ialah ribose dan ribulosa. Dari rumusnya kita dapat mengetahui bahwa ribose adalah suatu aldopentosa, sedangkan ribulosa adalah suatu ketopentosa. Pentosa dan heksosa (C6H12O6) merupakan monosakarida yang penting dalam kehidupan. Mono sakarida yang dianggap devirat D-gliseraldehida. Untuk mengenal monosakarida lebih lanjut, berikut ini akan dibahas beberapa monosakarida yang penting.
Glukosa
Glukosa adalah suatu aldohoksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolarisai 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 suber karbohidrat, namun kira – kira 2 jam setelah itu, jumlah glukosa darah akan kembali pada keadaan semula. Pada orang yang menderita diabetes mellitus atau kencing manis, jumlah glukosa darah lebih besar dari 130 mg per 100 ml darah.
Amilum terbentuk dari glukosa dengan jalan penggabungan molekul-molekul glukosa yang membentuk rantai lurus maupun bercabang dengan melepaskan molekul air.
Fruktosa
Madu lebah selain glukosa juga mengandung fruktosa. Fruktosa adalah suatu ketohektosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi kekiri dan karenanya disebut juga levulosa. Pada umumnya monosakarida dan disakarida mempunyai rasa manis.
Fruktosa mempunyai rasa lebih manis dari pada glukosa, juga lebih manis dari pada gula tebu atau sukrosa. Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksa Seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dihidroksi-benzena) dalam asam HCl. Dengan pereaksi ini mula-mula fruktosa diubah menjadi hidroksimetilfurfural yang selanjutnya bereaksi dengan resorsinol membentuk senyawa yang berwarna merah. Pereaksi Seliwanoff ini khas untuk menunjukkan adanya ketosa. Fruktosa berikatan dengan glukosa membentuk sukrosa, yaitu gula yang biasa digunakan sehari-hari sebagai pemanis, dan berasal dari tebu atau bit.
Galaktosa
Monosakarida ini jarang terdapat bebas di 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 untuk kristal maupun titik leburnya.
Pentosa
Beberapa pentosa yang penting di antaranya adalah arabinosa, xilosa, ribosa, dan 2-deoksiribosa. Keempat pentosa ini ialah aldopentosa dan tidak terdapat dalam keadaan bebas di alam. Arabinosa diperoleh dari gom 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 molekul asam nukleat dan dapat diperoleh dengan cara hidrolisis. Dari rumusnya tampak bahwa deoksiribosa kekurangan satu atom oksigen dibanding dengan ribose.
Oligosakarida
Senyawa yang termasuk oligosakarida mempunyai molekul yang terdiri atas beberapa molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida yang berikatan satu dengan yang lain, membentuk satu molekul disakarida. Oligosakarida yang lain adalah trisakarida yaitu yang terdiri atas tiga molekul monosakarida dan tetrasakarida yang terbentuk dari empat molekul monosakarida. Oligosakarida yang paling banyak terdapat dalam alam ialah disakarida.
Sukrosa
Sukrosa ialah gula yang kita kenal sehari – hari, baik yang berasal dari tebu maupun dari bit. Selain pada tbu dan bit, sukrosa terdapat pula pada tumbuhan lain, misalnya dalam buah nanas dan dalam wortel. Dengan hidrolisis sukrosa akan terpeceh dan menghasilkan glukosa dan fruktosa.
Pada molekul sukrosa terdapat ikatan antara molekul glukosa dan fruktosa, yaitu antara atom karbon no 1 pada glukosa dengan atom no 2 pada fruk tosa melalui atom oksigen. Kedua atom karbon tersebut adalah atom karbon yang mempunyai gugus –OH glikosidik, atau atom karbon yang merupakan gugus aldehida pada glukosa dan gugus keton pada fruktosa. Oleh karena itu molekul sukrosa tidak mempunyai gugus aldehida atau keton bebas , atau tidak mempunyai gugus –OH glikosidik. Dengan demikian sukrosa tidak mempunyai sifat dapat mereduksi ion – ion Cu++ atau Ag+ dan juga tidak membentuk osazon.
Sukrosa mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan. Hasil yang di peroleh dari reaksi hidrolisis ialah glukosa dan fruktosa dalam jumlah yang ekuimolekular. Glukosa memutar cahaya terpolarisasi ke kanan, sedangkan fruktosa ke kiri. Oleh karena fruktosa mempunyai rotasi spesifik lebih besar dari pada glukosa, maka campuran glukosa dan fruktosa sebagai hasil hidrolisis itu memutar ke kiri. Dengan demikian pada proses hidrolisis ini terjadi perubahan sudut putar, mula – mula ke kanan menjadi kekiri, dan oleh karenanya proses ini disebut juga inverse. Hasil hidrolisis sukrosa yaitu campuran glukosa dan fruktosa disebut gula invert. Madu lebah sebagian besar terdiri atas gula invert gula. Apabila kita makan makanan yang mengandung gula, maka oleh enzim sukrase atau invertase.
Laktosa
Dengan hidrolisis laktosa akan menghasilkan D-galaktosa dan D-glukosa, karena itu laktosa adalah suatu disakarida. Ikatan galaktosa dan glukosa terjadi antara karbon no 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa. Oleh karenanya molekul laktosa yang sering disebut gula susu. Pada wanita yang sedang dalam masa laktasi atau masa menyusui, laktosa kadang – kadang terdapat laktosa mempunyai sifat mereduksi dan mutarotasi. Biasanya laktosa mengkristal. Dalam susu terdapat dalam urin dengan konsentrasi yang sangat rendah. Dibandingkan terhadap glukosa, laktosa mempunyai rasa yang kurang manis. Apabila laktosa di hidrolisis kemudian dipanaskan dengan asam nitrt akan terbentuk asam musat.
Maltosa
Maltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molekul glukosa. Ikatan yang terjadi ialah antara atom karbon nomor 1 dan atom karbon no 4, oleh karenanya maltosa masih mempunyai sifat mereduksi. Maltosa merupakan hasil antara dalam proses hidrolisis amilum dengan asam maupun dengan enzim.
Telah diketauhi 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 amylase. Maltosa ini kemudian diuraika oleh enzim maltase menjadi glukosa yang digunakan oleh tubuh.
Maltosa mudah larut dalam air dan mempunyai rasalebih manis daripada laktosa, tetapi kurang manis dari pada sukrosa.
Rafinosa
Rafinosa adalah suatu trisakarida yang penting, terdiri atas tiga molekulmonosakarida yang berikatan, yaitu galaktosa-glukosa-fruktosa. Atom karbon 1 pada galaktosa berikatan dengan atom karbon 6 pada glukosa, selanjutnya atom karbon 1 pada glukosa berikatan dengan atom karbon 2 pada fruktosa.
Apabila dihidrolisis sempurna, rafinosa akan menghasilkan galaktosa, glukosa dan fruktosa. Pada kondisi tertentu hidrolisis rafinosa akan memberikan hasil – hasil tertentu pula. Hidrolisis dengan asam lemah atau pada konsentrasi H+ rendah, akan menghasilkan melibiosa dan fruktosa. Hasil yang sama seperti ini juga dapat diperoleh melalui hidrolisismdengan bantuan enzim sukrase. Di samping itu hidrolisis dengan bantuan enzim maltase akan memberikan hasil galaktosa dan sukrosa. Hasil hidrolisis sempurna juga dapat diperoleh apabila dalam reaksi ini digunakan dua jenis enzim yaitu sukrase dan melibiase. Melibiase akan menguraikan melibiosa menjadi galaktosa dan glukosa.
Pada kenyataanya rafinosa tidak mempunyai sifat mereduksi. Hal ini disebabkan karena dalam molekul rafinosa tidak terdapat gugus –OH glikosidik pada galak tosa tidak ada sebab atom karbon 1 pada galaktosa mengikat atom karbon 6 pada glukosa. Demikian pula gugus –OH glikosidik pada glukosa dan fruktosa tidak ada, karena kedua monosakarida ini berikatan justru pada atom karbon 1 (glukosa) dan atom karbon 2 (fruktosa).
Rafinosa terdapat dalam bit dan tepung biji kapas mangandung kira – kira 8%. Trisakarida ini tidak digunakan oleh manusia sebagai sumber karbohidrat.
Stakiosa
Stakiosa adalah suatu tetrasakarida. Dengan jalan hidrolisis sempurna, stakiosa menghasilkan 2 molekul galaktosa, 1 molekul glukosa dan 1 molekul fruktosa. Pada hidrolisis parsial dapat dihasilkan fruktosa dan manotriosa suatu trisakarida. Stakiosa tidak mempunyai sifat mereduksi.
Polisakarida
Pada umumnya polisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks dari pada mono dan oligosakarida. Molukul polisakarida terdiri atas banyak molekul monosakarida. Polisakarida yang terdiri atas banyak molekul monosakarida. Polisakarida yang terdiri atas satu macam monosakarida saja disebut homopolisakarida, sedangkan yang mengandung senyawa lain disebut heteropolisakarida. Umumnya polisakarida berupa senyawa berwarna putih dan tidak berbentuk kristal, tidak mempunyai rasa manis dan tidak mempunyai sifat mereduksi. Berat molekul polisakarida bervariasi dari beberapa ribu hingga lebih dari satu juta. Polisakarida yang dapat larut dalam air akan membentuk larutan koloid. Beberapa polisakarida yang penting diantaranya ialah am,ilum, glikogen, dekstrin dan selulosa.
Amilum
Polisakarida ini tedapat banyak di alam, yaitu pada sebagian besar tumbuhan. Amilum atau dalam bahasa sehari – hari disebut pati terdapat pada umbi, daun, batang dan biji – bijian. Batang pohon sagumengandung pati yang telah dikeluarkan dapat dijadikan bahan makanan rakyat di daerah Maluku. Umbi yang terdapat pada ubi jalar atau akar pada ketela pohon atau singkong mengandung pati yang cukup banyak, sebab ketela pohon tersebut selain dapat digunakan sebagai makanan sumberkarbohidrat, juga digunakan sebagai bahan baku dalam pabrik tapioca.
Butir – butir padi apa bila diamati dengan menggunakan mikrosakop, tenyata berbeda – beda bentuknya, tergantung dari tumbuhan apa pati tersebut diperoleh. Bentuk butir padi yang berasal dari kentang berbeda dengan yang berasal dari terigu atau beras.
Amilum terdiri atas dua macam polisakarida yang kedu – duanya adalah polimer dari glukosa, yaitu amilosa dan amilopektin. Amilosa terdiri atas 250 – 300 D-glukosa, jadi molekulnya merupakan rantai terbuka. Amilopektin juga terdiri atas molekul D-glukosa yang sebagaian besar mempunyai ikatan 1,4-glikosidik dan sebagian lagi ikatan 1,6-glikosidik. Adanya ikatan 1,6-glikosidik ini menyebabkan terjadinya cabang, sehingga molekul amilopektin berbentuk rantai terbuka dan bercabang.
Molekul amilopektin lebih besar dari pada molekul amilosa karena terdiri atas lebih dari 1.000 unit glukosa. Butir – butir padi tidak larut dalam air dingin tetapi apabila suspensi dalam air dipanaskan, akan terjadi suatu larutan koloid yang kentel. Larutan koloid ini apabila diberi larutan iodium akan berwarna biru. Warna biru tersebut disebabkan oleh molekul amilosa yang membentuk senyawa. Amilopektin dengan iodium akan memberikan warna ungu atau merah lembayung.
Amilum dapat dihidrolisis sempurna dengan menggunakan asam sehingga menghasilkan glukosa. Hidrolisis juga dapat dilakukan dengan bantuan enzim amylase. Dalam ludah dan dalm cairan yang dikeluarkan oleh pangkreas terdapat amylase yang bekerja terhadap amilum yang terdapat dalam makanan kita. Oleh enzim amylase, amilum diubah menjadi maltosa.
Glikogen
Seperti amilum glikogen juga meng hasilkan D-glukosa pada proses hidrolisis. Pada tubuh kita glikogen terdapat dalam hati dan otot.hati berfungsi sebagai tempat pembentukan glikogen dari glukosa. Apabila kadar glukosa dalam darah bertambah, sebagian diubah menjadi glikogen sehingga kadar glukosa dalam darah normal kembali. Sebaiknya apabila kadar glukosa darah menurun, glikogen dalam hati diuraikan menjadi glukosa kembali, sehingga kadar glukosa darah normal kembali. Glikogen yang ada didalam otot digunakan sebagai sumber energi untuk melakukan aktofitas sehari – hari. Dalam alam glikogenterdapat pada kerang dan pada alga atau rumput laut.
Glikogen yang terlarut dalam air dapat diendapkan dengan jalan menambahkan etanol. Endapan yang terbentuk apabila dikeringkan berbentu serbuk putih. Glikogen dapat memutar cahaya terpolarisasikekanan dan mempunyai rotasi spesifik. Dengan iodium glikogen menghasilkan warna merah. Struktur amilopektin yaitu merupakan rantai glukosa yang mempunyai cabang.
Dekstrin
Pada reaksi hidrolisis parsial, amilum terpecah menjadi molekul – molekul yang lebih kecil yang dikenal dengan nama dekstrin. Jadi dekstrin adalahhasil antara pada proses hidrolisis amilum sebelum terbentuk maltosa. Larutan dekstrin banyak digunakan sebagai bahan perekat.
Selulosa
Selulosa terdapat dalam tumbuhan sebagai bahan pembentuk diding sel. Serat kapas boleh dikatakan seluruhnya adalah selulosa. Dalam tubuh kita dapat dicernakan karena kita tidak mempunyai enzim yang dapat menguraikan selulosa. Dengan asam encer tidak dapat terhidrolisis, tetapi oleh asam dengan konsentrasi tinggi dapat terhidrolisis menjadi selobiosa dan D-glukosa. Selobosa adalah suatu disakarida yang terdiri atas dua molekul glukosa yang berikatan glikosidik antara atom karbon 1 dengan atom karbon 4.
Meakipun selulosa tidak dapat digunakan sebagai bahan makanan oleh tubuh, namun selulosa yang terdapat sebagai serat – serat tumbuhan, sayuran atau buah – buahan, berguna untuk memperlancar gerk peristsltik ditingkatkan dengan demikian memperlancar proses pencernaan dan dapat mencegah konstipasi. Tentu saja jumlah serat yang terdapat dalam bahan makanan tidak boleh terlalu banyak.
Mukopolisakarida
Mukopolisakarida adalah suatu hetropolisakarida, yaitu polisakarida yang terdiri atas dua jenis derivate monosakarida. Derivate monosakarida yang membentu mukopolisakarida tersebut ialah gula amino dan asam uronat. Sebagai contoh asam hialuronat yang merupakan komponen jaringan ikat yang terdapat pada otot, terbentuk dari kumpulan unit N-asetilglukosamina yang berikatan dengan asam glukuronat. Heparin, suatu aenyawa yang berfungsi sebagai antikoagulan darah, adalah suatu mukopolisakarida.
