kimia organik -karbohidrat-

BAB I

PENDAHULUAN

A.                Tinjauan pustaka

Karbohidrat banyak terdapat dalam dunia hewani dan tumbuh – tumbuhan. Pada tumbuh – tumbuhan karbohidrat tewrbentuk dengan fotosintesis.

Contoh – contoh yang terdapat pada tumbuhan:

• Selulosa : yang memberikan kekuatan  kepada sel – sel.
• Ailum : makanan cadangan.

Contoh – contoh yang terdapat pada hewan :

• Glukosa
• Glikgen             Sumber Energi

Nama Karbohidrat berasal dari kenyataan bahwa rumus molekul dari karbohidrat secara umum dapat ditulis sebagai Cn(H20)m dan dapat dianggap sebagai hidrat dari karbon. Pembagian karbohidrat terdiri dari Monosakarida (Manosa), Disakarida, dan Polisakarida.

1.                  DISAKARIDA

Disakarida adalah karbohidrat yang pada hidrolisis memberi dari satu molekul 2 molekul monosakarida yang satu dengan yang lain terikat dengan ikatan glikosidik maka dapat di anggap sebagai glikosida. Disakarida pun merupakan suatu karbohidrat yang tersusun dari dua satuan monosakarida yang dipersatukan oleh suatu hubungan glikosida dari karbon 1 dari satu satuan ke suatu OH satuan lain. Suatu cara ikatan yang lazim ialah suatu hubungan glikosida α dan β dari satuan pertama ke gugus 4-hidroksil dari satuan kedua. Hubungan ini disebut satuan ikatan 1,4 –α atau 1,4 –β bergantung pada stereokimia pada karbon glikosida.

Contoh :

a.         Maltosa

Digunakan dalam makanan bayi dan susu bubuk beragi (malted milk). Gula ini merupakan disakarida utama yang diperoleh dari hidrolisis pati. Suatu molekul maltosa mengandung dua satuan D-glukopiranosa. Satuan pertama (ditunjukkan dikiri) adalah dalam bentuk α-glikosida. Satuan ini terikat ke oksigen pada karbon 4 dalam satuan kedua oleh suatu hubungan 1,4 –α.

Karbon anomerik dari satuan kedua glukopiranosa dalam maltosa merupakan bagian dari suatu gugus hemiasetat. Akibatnya, terdapat dua bentuk maltosa (α- dan β- maltosa), yang berada dalam kesetimbangan satu sama lain dalam larutan. Maltosa mengalami mutarotasi, bersifat gula pereduksi, dan dapat dioksidasi menjadi asam maltobinoat, suatu asam karboksilat, oleh suatu larutan air brom.

b.        selobiosa

Disakarida yang diperoleh dari hidrolisis parsial dari selulosa disebut selobiosa. Tersusun dari dua satuan glukopiranosa yang digabung oleh suatu ikatan -1,4. Selobiosa berbeda dari maltosa dalam ikatan -1,4 yang pada selobiosa lebih merupakan ikatan 1,4-β dari pada 1,4-α-β bukan α.

c.         Laktosa

Disakarida laktosa berbeda dari maltosa atau selobiosa dalam hal laktosa terdiri dari dua monosakarida yang berlainan, D-glukosa dan D-galaktosa. Laktosa merupakan suatu disakarida alamiah yang dijumpai hanya pada binatang menyusi, air susu sapi dan manusia mengandung kira-kira 5% laktosa. Laktosa diperoleh secara komersial sebagai hasil samping pabrik keju. Suatu keadaan yang disebut galaktosemia yang menyerang bayi, disebabkan oleh kurangnya enzime untuk mengubah galaktosa menjadi glukosa.

d.        Sukrosa

Sukrosa merupakan gula pasir biasa. Komposisi kimia dari gula adalah sama, satu satuan fruktosa yang digabung dengan satu satuan glukosa. Ikatan glikosida menghubungkan karbon ketal dan asetal dan bersifat β dari fruktosa dan α dari glukosa. Pada sukrosa kedua atom karbon anomerik digunakan untuk ikatan glikosida. Dalam sukrosa, baik fruktosa maupun glukosa tidak memiliki gugus hemiasetal oleh karena itu, sukrosa didalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan suatu bentuk aldehid atau keto.

Pembagian ;

1)      Yang Mempunyai Sifat Reduksi

Jika mempunyai OH-laktol bebas ( gugus karbonil bebas ) Ini mengakibatkan :

• Sifat reduksi
• Menunjukkan mutarotasi
• Membentuk osazon

Contoh :

• Maltosa = 4-a-α-D-glukopiranosil

 D-glukopiranosa

Pembuatan :

Hidrolisis Amilum dengan enzim diastase (amilasa) atau dapat menggunakan ragi

                           Maltasa                           Zimasa

Ragi : maltosa                                     glukosa                                      C2H5OH + CO2

• Laktosa = 4-O-β-D-galakto-piranosil-D-glukopiranosa

Sumber : susu mamalia

Mungkin terdapat dalam urine selama hamil.

Tidak dapat diragi

Hidrolisis               β-D-galaktopiranosa dan

                                 D-glukopiranosa

Jika susu menjadi asam : C12H22O11                   4 CH3CHOHCOOH

                                      Laktosa                     asam laktat

2)      Yang Tidak Mempunyai Sifat Reduksi

Tidak mempunyai OH-laktol bebas (tidak mempunyai gugus karbonil bebas, maka :

• Tidak mempunyai sifat reduksi
• Tidak mempunyai mutarotasi
• Tidak membentuk asazon

Contoh :

1)      Sukrosa = α-D-glukopiranosil β-D-fruktofuranosida

    β D-fruktofuranosil α-D-glukpiranosida

Sumber : banyak tersebar dalam tumbuh – tumbuhan, diperoleh terutama dari tebu ( saccharum afficiarum Iinne ) dan bit ( Beta vulgaris LInne).

Dapat diragi :

                        invertasa

C12H22O11                        C6H12O6   +   C6H12O6

  Sukrosa                           D (+) glukosa   D (-) fruktosa

     (+)                                        (+)                 (-)

                                                       gula invert

                                                            (-)

 

zimasa

                                                     C2H5OH + CO2

Hidrolisis sukrosa dapat dilakukan :

a.       Dengan enzim invertasa

b.      Dengan mendidihkan dengan asam encer

2)      Trehalosa = α D-glukopiranosil-D-glukopiranosida

Terdapat pada ragi dan jamur serangga hemolymph.

2.                  POLISAKARIDA

Polisakarida merupakan karbohidrat yang pada hidrolisis memberi dari satu molekul >6 molekul monosakarida. Suatu polisakarida pun merupakan senyawa dalam mana molekul-molekul mengandung banyak satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida. Hidrolisis lengkap akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida. Manfaat memenuhi tiga maksud dalam sistem kehidupan, sebagai bahan bangunan, bahan makanan, dan sebagai zat spesifik.

Contoh :

a.         Selulosa

Selulosa merupakan senyawa organik yang paling melimpah di bumi. Selulosa membentuk komponen serat dari dinding sel tumbuhan. Molekul selulosa merupakan rantai-rantai, atau mikrofibril, dari D-glukosa sampai sebanyak 14.000 satuan yang terdapat sebagai berkas-berkas terpuntir mirip tali, yang terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Disakarida yang terisolasi dari selulosa yang terhidrolisis sebagian adalah selobiosa, yang dapat dihidrolisis lebih lanjut menjadi D-glukosa dengan suatu katalis asam atau dengan emulsin enzime.

b.        Pati

Pati merupakan polisakarida paling melimpah kedua. Pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama berdasarkan kelarutan bila dibubur dengan air panas, sekitar 20 % pati adalah amilosa dan 80 % sisa ialah amilopektin.

Amilosa. Hidrolisis lengkap amilosa menghasilkan hanya D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan maltosa sebagai satu-satunya disakarida. Disimpulkan bahwa amilosa adalah polimer linear dari α-D-glukosa yang dihubungkan secara -1,4. Perbedaan antara amilosa dan selulosa ialah ikatan glikosidanya, β dalam selulosa dan α dalam amilosa. Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida ini.

Amilopektin, suatu polisakarida yang jauh lebih besar dari pada amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Seperti rantai dalam amilosa, rantai utama dari amilopektin mengandung 1,4 –α-D- glukosa. Tidak seperti amilosa, amilopektin bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan glukosa. Hidrolisis lengkap amilopektin hanya menghasilkan D-glukosa. Namun hidrolisis tak lengkap menghasilkan suatu campuran disakarida maltosa dan isomaltosa, yang kedua ini berasal dari percabangan -1,6.

c.         Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa dalam sistem hewan. Dari segi struktur, glikogen mirip amilopektin. Glikogen mengandung rantai glukosa yang terikat -1,4 –α dengan percabangan-percabangan 1,6 –α. Beda antara glikogen dan amilopektin ialah bahwa glikogen lebih bercabang dari pada amilopektin.

d.        Khitin

Polisakarida bangunan utama dari hewan berkaki banyak. Kitin adalah polisakarida linear yang mengandung N-asetil-D-glukosamina terikat –β. Pada hidrolisis, kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-glukosa.

2.1       Amilum

Amilum dapat dimasukkan dalam golongan glukosan atau glukan karena pada hidrolisis hanya memberi glukosa. Terdapat pada biji – bijian ( beras, jagung dan sebagainya ), kentang, singkong. Oleh tumbuh – tumbuhan amilum ditimbun dalam akar, batang biji, umbi – umbi dan sebagainya. Dipakai sebagai makanan untuk tumbuh – tumbuhan baru. Pada tempat persediaan tersebut. Amilum terdapat dalam butir – butir yang bentuknya khas bagi sumbernya.

Amilum  terdiri atas 2 komponen :

Amilosa ( 15-20% )                                        Amilo Pektin ( 80-85% )

Kelarutan        : Larut dalam H2O                              Tak Larut dalam H2O

Dengan J2       : Biru                                                   Merah atau Lembayung

Rumus mol      : Lurus                                                 Bercabang

Ikatan              : 1-4 glukosidik                                   1-4 glukosidik ( rantai utama )

                                                                                    1-6 glukosidik ( cabang )

B.M.                : 50.000-200.000                                 70.000-1.000.000

Pada hidrolisis amilum terjadi berturut – turut :

Amilum                                   +          J2                                 Biru

Amilo Dekstrin                                                                       Biru

Eritro Dekstrin                                                                        Merah

Archo Dekstrin                                                                       Tak Berwarna

Maltosa                                                                                   Tak Berwarna

Glukosa                                                                                   Tak Berwarna

Penggunaan Amilum

• Makanan
• Sumber glukosa
• Bedak
• Dalam Tablet
• Sebagai Pelekat, dsb

2.2 Glikogen

·      Suatu glukosan

·      Polisakarida cadangan bagi hewan seringkali disebut “amilum hewan”.

·      Lebih bercabang dari pada amilo pectin juga disini cabang – cabang mempunyai ikatan 1-6-glukosidik

·      Terdapat dalam hati dan otot

2.2.1 Glikogen Otot

Jika otot bekerja, glikogen terurai menjadi asam piruvat dan asam laktat. Sebagian dari asam ini dibakar ( bebas energi ) dan sisany di ubah menjadi glikogen.

2.2.2 Glikogen Hati

Berfungsi untuk mempertahankan kadar glukosa dalam darah ( + 100 mg/100 ml ). Kadar glukosa darah naik: setelah santapan yang mengandung banyak karbohidrat.

                                           Glukosa                glikogen

Kadar glukosa menurun : Glikogen                glukosa

2.3 Selulosa

·         Adalah bagian utama dari rangka tumbuh – tumbuhan ( memberi kekuatan )

·         Ditambah J2 tidak berwarna

·         Tidak larut dalam pelarut – pelarut biasa

·         Terdiri dari rantai – rantai lurus dari satuan – satuan  β-D-glukopiranosa yang terikat satu dengan lain oleh ikatan – ikatan β-1-4-glukosidik.

·         Tidak dapat dicernakan oleh enzim – enzim manusia karena ikatan – ikatan β-glukosidik

·         Larut dalam :

1)      ZnCl2 + HCl

2)      Pereaksi Schweitzer = Larutan amoniakal dari Cu(OH)2

·         Orang tua memerlukan selulosa dalam bentuk sayuran untuk mengaktifkan gerakan peristaltic dalam usus sehingga konstipasi dihindarkan.

·         Selulosa banyak mengandung gugus OH-alkohol maka dapat dddijadikan ester. Dikenal dari ester – ester selulosa, yang dilihat dari sudut ekonomi penting.

2.4 Khitin

Seperti selulosa, khitin memberi kekuatan kepada sel – sel, tidak larut dalam air dan tidak dapat dicernakan. Terdapat pada invertebratejuga dalam jamur. Misalnya terdapat dalam kulit kapur dari “crustaceans” ( hewan dengan kulit kapur ). Contoh : kepiting, kerang udang dan sebagainya.

Rumusnya : mengandung satu satuan : 2 asetil amino-2-deoksi-β-D-glukopiranosa yang terikat satu dengan yang lain dengan ikatan 1-4-β-glukosidik.

2.5    Glikosamino glikan ( muko polisakarida )

Suatu kompleks karbohidrat yang mengandung: gula amino dan asam uronat. Gabungan dengan protein disebut : proteo glikan. Dikenal 7 buah glikosamino glikan.