Karbohidrat

Karbohidrat dapat didefinisikan sebagai polihidroksialdehida atau polihidroksiketon serta senyawa yang menghasilkannya pada proses hidrolisis. Molekul karbohidrat terdiri atas atom-atom karbon, hidrogen, dan oksigen dengan perbandingan atom hidrogen dan oksigen adalah 2:1.

1. Struktur Karbohidrat

Struktur karbohidrat mempunyai gugus fungsi -OH, gugus aldehida atau gugus keton. Terdapat 2 macam struktur karbohidrat yaitu glukosa (Rumus Proyeksi Fischer) dan glukosa (Rumus Haworth).

Keterangan.

• D-glukosa jika atom C asimetrik yang terjauh dari gugus fungsi mengikat gugs -OH di sebelah kanan.
• L-glukosa jika atom C asimetrik yang terjaduh dari gugus fungsi mengikat gugus -OH di sebelah kiri.

2. Penggolongan Karbohidrat

Karbohidrat selain sebagai sumber utama energi organisme kehidupan, juga merupakan sumber karbon untuk sintesis biomolekul dan sebagai bentuk nergi polimerik.

Karbohidrat dapat digolongkan menjadi empat yaitu monosakarida, disakarida, oligosakarida dan polisakarida.

a. Monosakarida

Monosakarida adalah karbohidrat yang paling sederhana, tidak dapat dihidrolisis menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Contoh monosakarida adalah sebagai berikut.

1. Glukosa. Adalah suatu aldeheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat memutar cahaya terpolirisasi ke arah kanan.
2. Fruktosa. Adalah suatu ketoheksosa yang mempunyai sifat memutar cahaya terpolarisasi ke kiri, karenanya disebut juga levulosa.
3. Galaktosa. Mempunyyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan
4. Pentosa.

Monosakarida yang paling sederhana adalah gliseraldehida dan dihidroksiaseton.

Sifat-sifat monosakarida yaitu:

1. Berupa zat padat berwarna putih
2. Rasanya manis (fruktosa > glukosa > galaktosa)
3. Mudah larut dalam air
4. Bersifat optis aktif, jumlah isomer = 2ⁿ
5. Mengalami mutarotasi
6. Dapat mereduksi fehling
7. Dapat diragikan atau mengalami fermentasi menghasilkan alkohol

b. Disakarida

Disakarida terbentuk dari dua molekul monosakarida. Ikatan yang menghubungkan unit-unit monosakarida dalam disakarida juga dalam polisakarida disebut dengan ikatan glikosida. Contoh disakarida adalah sebagai berikut.

1. Sukrosa (gula pasir). Sukrosa disebut juga gula invert karena mengubah arah puratan cahaya terpolarisasi. Sukrosa diperoleh dari batang tebu atau akar tanaman bit. Juga terdapat dalam buah-buahan dan madu. Sukrosa sekitar enam kali lebih manis daripada laktosa, tiga kali lebih manis daripada maltosa, sedikit lebih manis daripada glukosa, tetapi hanya sekitar setengah dari kemanisan fruktosa.
2. Maltosa. Maltosa terdiri dari dua molekul glukosa dengan ikatan α. Maltosa tidak terdapat dalam keadaan bebas, tetapi dapat diperoleh dari hidrolisis amilum dengan pengaruh enzim atau asam.
3. Laktosa atau gula susu. Terdiri dari satu molekul glukosa dengan satu molekul galaktosa. Laktosa terdapat dalam air susu binatang mamalia.

Sifat-sifat disakarida adalah sebagai berikut.

1. Rasanya manis (sukrosa>maltosa>laktosa)
2. Mudah larut dalam air
3. Dapat mereduksi fehling, kecuali sukrosa
4. Bila dihidrolisis dihasilkan 2 monosakarida

c. Oligosakarida

Senyawa yang termasuk oligosakarida mempunyai molekul yang terdiri atas beberapa molekul monosakarida. Contoh oligosakarida yaitu maltosa, rafinosa, dan stakiosa.

1. Maltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molekul glukosa.
2. Rafinosa adalah suatu trisakarida yang jika dihidrolisis akan menghasilkan galaktosa, glukosa, dan fruktosa.
3. Stakiosa adalah tetrasakarida yang terdiri dari 2 molekul galaktosa, 1 molekul glukosa, dan 1 molekul fruktosa.

Oligosakarida memiliki sifat tidak dapat dicerna dan diserap dalam usus halis karena manusia tidak mempunyai enzim-enzim untuk mencernanya. Sehingga oligosakarida akan difermentasi oleh bakteri yang ada di usus besar dan selajutnya akan mengubah komposisi bakteri usus dimana bakteri baik bertambah jumlahnya, sedangkan bakteri jahat menurun.

d. Polisakarida

Pada umumnya polisakarida mempunyai molekul besar dan lebih kompleks daripada disakarida dan oligosakarida. Polisakarida merupakan hasil polimerisasi kondensasi D-glukosa. Polisakarida yang terdiri atas satu macam monosakarida saja disebut homopolisakarida, sedangkan yang mengandung senyawa lain disebut heteropolisakarida.

Contoh senyawa homopolisakarida yaitu amilum, glikogen, dan selulosa. Sedangkan contoh senyawa heteropolisakarida adalah mukopolisakarida.

Sifat-sifat polisakarida adalah sebagai berikut.

1. Rasanya tawar
2. Sukar larut dalam air
3. Bila dihidrolisis akan menghasilkan monosakarida berupa glukosa

3. Hidrolisis Disakarida dan Polisakarida

Hidrolisis disakarida dan polisakarida dapat dilakukan dengan cara mendidihkan larutan atau suspensi karbohidrat dengan larutan encer asam. Pada hidrolisis sempurna, maltosa, pati, dan selulosa hanya membentuk glukosa. Sedangkan sukrosa dapat menghasilkan fruktosa dan glukosa.

4. Selulosa dan Modifikasi Kimianya

Selulosa merupakan bagian kayu dari tumbuhan dan terdapat dalam semua sel tumbuhan. Molekul panjang selulosa terletak dalam baris-baris paralel untuk membentuk serat-serat kayu, serat-serta itu terikat bersama-sama oleh zat organik yang lengket disebut lignin. 

Dalam kehidupan sehari-hari, selulosa banyak digunakan sebagai bahan pembuatan kertas, rayon, selulosa nitrat dan selulosa asetat.

a. Kertas

Dalam pembuatan kertas, selulosa diambil dengan penyaringan, diputihkan dengan klor atau hidrogen peroksida H₂O₂ dan kemudian diberi bobot, diukur, dan dilewatkan penggulung menjadi lembaran.

b. Rayon

Selulosa yang diperoleh dari kayu kemudian diolah dengan natrium hidroksida dalam air dan karbon disulfida, hingga menghasilkan viscose. Setelah diperam dan disaring, viscose dialirkan melalui lubang-lubang dari suatu alat pintal kecil ke kolam asam sulfat. Pada proses tersebut maka selulosa akan mengendap sebagai benang-benang sinambung yang dikumpulkan dan dipuntir menjadi benar rayon.

c. Selulosa Nitrat dan Selulosa Asetat

Apabila selulosa bereaksi dengan asam nitrat pekat dengan hasirnya asam sulfat, satu, dua, atau tiga gugus hidroksil ini akan digantikan dengan gugus nitat -ONO₂, sehingga terbentuk ester selulosa nitrat.

Namun, apabila selulosa diolah dengan asam asetat dan asam sulfat, atau dengan anhidrida asetat, gugus hidroksil digantikan oleh gugus asetat dan terbentuk selulosa asetat.

5. Reaksi Pengenalan Karbohidrat

Uji umum untuk karbohidrat adalah uji Molisch. Apabila larutan atau suspensi karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfanaftol, kemudian asam sulfat pekat secukupnya sehingga terbentuk dua lapisan cair, maka pada bidang batas kedua lapisan itu akan terbentuk warna merah-ungu.

Uji gula pereduksi, yaitu monosakarida dan disakarida (kecuali sukrosa) dapat ditunjukkan dengan pereaksi Fehling atau pereaksi Benedict. Gula pereduksi dengan pereaksi Fehling atau pereaksi Benedict menghasilkan endapatt merah bata Cu₂O. Pereaksi Benedict dapat digunakan untuk memeriksa adanya gula dalam urine. Selain pereaksi Benedict dan Fehling, gula pereduksi juga dapat ditunjukkan dengan pereaksi Tollens.

Selanjutnya, polisakarida yang penting, yaitu amilum, glikogen dan selulosa dapat ditunjukkan dengan larutan iodin. Suspensi amilum dengan larutan iodin memberi warna biru ungu, suspensi glikogen memberi warna coklat merah, sedangkan selulosa memberi warna coklat.