Karbohidrat laporan kimpang

I.                   PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

                  Karbohidrat merupakan produk awal dari proses fotosintesis. Karbohidrat selalu kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Karbohidrat tersusun sebagai polihidroksialdehid atau polihidroksiketon atau zat yang jika yang dihidrolisis menghasilkan salah satu senyawa tersebut. Karbohidrat dapat dibagi

dalam tiga kelompok yaitu monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Karbohidrat di alam terdapat dalam jumlah yang besar, terutama dalam tumbuh-tumbuhan, berkisar antara 60-90 % dari bahan padatnya. Kegunaanya sangat dan meliputi beberapa bidang, antara lain sebagai bahan pangan, sandang, bahan untuk kesehatan dan obat-obatan. Pati, rayon serat, kapas, dan bermacam-macam gula, adalah tergolong senyawaan karbohidrat. Karbohidrat memiliki peranan sangat penting, seperti sebagai sumber energi, lemak, dan pasangan protein. Selain itu sumber karbohidrat sangat mudah dan banyak dijumpai di alam, terutama dalam serelia, sayuran ( kentang dan kacang-kacangan ), buah-buahan susu dan gula murni ( sukrosa ). Oleh karena itu perlu diketahui reaksi-reaksi yang terjadi oleh karbohidrat. Dibalik keistimewaan tersebut, senyawa – senyawa tersebut terdiri dari molekul yang memiliki gugus penyusunnya. Latar belakang dari praktikum karbohidrat ini agar para praktikan mengetahui adanya pengaruh kondisi asam dan alkali pada golongan karbohidrat. Selain itu mengetahui cara pengujian karbohidrat dengan larutan Benedict.

2. Tujuan

      Praktikum ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh asam dan alkali terhadap karbohidrat.

II.                PROSEDUR

1. Alat dan Bahan

1.      Larutan glukosa 2 %

2.      Larutan sukrosa 2 %

3.      Larutan maltodekstrin 2 %

4.      Larutan NaOH 0,1 N

5.      Larutan HCl 0,1 N

6.      Aquades

7.      Tabung reaksi

8.      Pipet tetes

2. Prosedur Kerja

 

III.             TINJAUAN PUSTAKA

            Karbohidrat adalah polihidroksi aldehid dan polihidroksi keton dan meliputi kondensat polimer- polimernya yang terbentuk. Rumus empiris karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut : Cm(H₂O)n atau (CH₂O). Tetapi ada juga karbohidrat yang mempunyai rumus empiris tidak seperti rumus diatas, yaitu deoksiribosa, deoksiheksosa dan lain- lain (Sudarmanto, dkk, 2000).
            Semua jenis karbohidrat terdiri atas unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H), dan Oksigen (O). Perbandingan antara hydrogen dan oksigen pada umumnya adalah 2:1 seperti halnya dalam air; oleh karena itu diberi nama karbohidrat. Dalam bentuk sederhana, formula umum karbohidrat adalah CnH2nOn. Hanya heksosa (6-atom karbon), serta pentosa (5-atom karbon), dan polimernya memegang peranan penting dalam ilmu gizi (Almatsier, 2001).
            Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketosis, pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein (Winarno, 2002)

Beberapa sifat karbohidrat antara lain :

a. Monosakarida dan disakarida memiliki rasa manis yang disebabkan oleh gugus hidroksilnya, oleh karena itu golongan ini disebut gula. Contohnya : glukosa, galaktosa, dan fruktosa.

b. Semua jenis karbohidrat akan berwarna merah apabila larutannya (dalam air) dicampur dengan beberapa tetes larutan α-naftol (dalam alcohol) dan kemudian dialirkan pada asam sulfat pekat dengan hati-hati sehingga tidak tercampur. Sifat ini dipakai sebagai dasar uji kualitatif adanya karbohidrat (uji Molisch)

c. Warna biru kehijauan akan timbul apabila larutan karbohidrat dicampur dengan asam sulfat pekat dan anthroe. Warna ini timbul karena terbentuknya furfural dan hidroksi furfural sebagai senyawa derifat dari gula- gula (Sudarmadji, 2003).

   

Menurut kompleksitasnya karbohidrat digolongkan sebagai berikut :
a. Monosakarida

                    Monosakarida adalah monomer gula atau gula yang tersusun dari satu molekul gula berdasarkan letak gugus karbonilnya monosakarida dibedakan menjadi : aldosa dan ketosa. Sedang kan menurut jumlah atomnya dibedakan menjadi :triosa , tetrosa, dll. Monosakarida yang mengandung gugus aldehid dan gugus keton dapat mereduksi senyawa-senyawa pengoksidasi seperti : ferrisianida, hidrogen peroksida dan ion cupro. Pada reaksi ini gula direduksi pada gugus karbonilnya oleh senyawa pengoksidasi reduksi. Gula reduksi adalah gula yang mempunyai kemampuan untuk mareduksi.Sifat mereduksi ini disebabkan adanya gugus hidroksi yang bebas dan reaktif ( Lehninger,1982 ). Kerangka monosakarida adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu diantara atom karbon berikatan ganda terhadap suatu atom oksigen, membentuk gugus karbonil, masing-masing atom karbon lainnya berikatan dengan gugus hidroksil. Jika gugus karbonil berada pada ujung rantai karbon, monosakarida tersebut adalah suatu aldehida dan disebut suatu aldosa, jika gugus karbonil berada pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu keton dan disebut suatu ketosa ( Lehninger, 1982 ). Sedangkan gula non reduksi adalah senyawa gula yang gugus karbonilnya berikatan dengan senyawa monosakarida lain sehingga tidak bebas lagi, misalnya : sukrosa ( Lehninger, 1982 ). Sedangkan jumlah keseluruhan gula reduksi dan gula non reduksi adalah gula total.

b. Disakarida

                    Tersusun oleh dua molekul monosakarida. Jika jumlahnya lebih dari dua disebut oligosakarida ( terdiri dari 2-10 monomer gula ). Ikatan antara dua molekul monosakarida disebut ikatan glikosidik yang terbentuk dari gugus hidroksil dari atom C nomer 1 yang juga disebut karbon nomerik dengan gugus hidroksil pada molekul gula yang lain. Ada tidaknya molekul gula yang bersifat reduktif tergantung dari ada tidaknya gugus hidroksil bebas yang reaktif yang terletak pada atom C nomer 1 sedangkan pada fruktosa teeletak pada atom C nomer 2. Sukrosa tidak mempunyai gugus hidroksil yang reaktif karena kedua gugus reaktifnya sudah saling berikatan. Pada laktosa karena mempunyai gugus hidroksil bebas pada molekul glukosanya maka laktosa bersifat reduktif ( Winarno, 1992 )

c. Polisakarida

                    Polisakarida adalah polimer yang tersusun oleh lebih dari lima belas monomer gula. Dibedakan menjadi dua yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Monosakarida dan disakarida mempunyai rasa manis , sehingga disebut dengan "gula". Rasa manis ini disebabkan karena gugus hidroksilnya,. Sedangkan Polisakarida tidk terasa manis karena molekulnya yang terlalu besar tidak dapat dirasa oleh indera pengecap dalam lidah (Sudarmadji, 1996 ).

d. 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 di alam adalah disakarida. (McGilvery&Goldstein, 1996)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.    Hasil

Larutan	Pereaksi
	NaOH 0,1 N	HCl 0,1 N	Aquades
Maltodekstrin	Larutan berwarna orange. Ada endapan (+++)	Larutan berwarna orange tua. Ada endapan (+)	Larutan bewarna orange muda. Ada endapan (++)
Sukrosa	Larutan berwarna biru terang. Tidak ada endapan	Larutan berwarna orange kecoklatan. Ada endapan (++)	Larutan berwarna hitam bening. Ada endapan (+++)
Glukosa	Larutan coklat mudabening. Ada endapan (++)	Larutan berwarna orange kecoklatan. Ada endapan (++)	Larutan berwarna orange bening. Ada endapan (+)

B.     Pembahasan

              Karbohidrat terdiri dari monosakarida (terdiri dari satu unit gula), disakarida (dua unit gula), oligosakarida (beberapa unit gula) dan polisakarida. Monosakarida cukup stabil pada kisaran pH 3 – 7. Akan tetapi, diluar pH tersebut, tergantung kondisi lainnya juga, dapat terjadi perubahan yang ekstensif. Enolisasi yang diikuti dengan eliminasi molekul air adalah reaksi yang dominan yang terjadi pada suasana asam. Pada suasana basa, dapat pula terjadi enolisasi, bahkan dapat terjadi fragmentasi molekul gula yang diikuti dengan reaksi sekunder. Reaksi ini akan menjadi lebih cepat dengan adanya pemanasan dan dengan semakin tingginya suhu pemanasan. Pada kondisi basa, khususnya bila disertai dengan pemanasan, molekul gula mudah mengalami fragmentasi ( pemutusan ikatan karbon-karbon) melalui reaksi retroaldol menghasilkan berbagai senyawa karbonil yang reaktif. Pada keadaan asam encer, monosakarida bersifat relatif stabil dan pada penambahan asam kuat akan terhidrasi menjadi furfural atau hidroksimetilfurfural. Pada penambahan alkali encer monosakarida dapat mengalami isomerasi atau terbentuk senyawa yang lebih pendek D-manosa dan D-1-fruktosa. Sedang pada penambahan alkali kuat enediol dapat berubah menjadi formaldehid atau pentosa (Winarno, 1992).

              Pada percoobaan kali ini kita bertujuan untuk mengetahui pengaruh asam dan alkali terhadap sukrosa, maltodekstrin dan glukosa. Percobaan dilakukan dengan prinsip penambahan tiga larutan yang memiliki tingkat keasaman yang berbeda (asam, basa, dan netral). Suasana asam diwakilkan dengan penambahan HCl 0,1 N, suasana basa diwakilkan dengan penambahan NaOH 0,1 N, dan suasana netral diwakilkan dengan penambahan aquades. Selain itu, juga dilakukan pemanasan dua tahap dan uji benedict. Uji benedict ini dilakukan untuk mengetahui ada tidaknya gugus reduksi pada sukrosa dan maltodekstrin. Gugus reduksi ini mempunyai daya untuk mereduksi. Kemampuan ini disebabkan karena kandungan gugus reduktif yang mempunyai batasan yaitu gugus -OH bebas yang terikat pada atom C hemiasetal. Menurut Sudarmadji (2003), Gula reduksi dengan larutan Benedict (campuran garam kuprisulfat, Natrium sitrat, Natrium karbonat) akan terjadi reaksi reduksi-oksidasi dan dihasilkan endapan berwarna merah bata dari kuprooksida. Jadi kriteria untuk reaksi positif adalah terbentuknya endapan kuprooksida dengan warna merah bata.
Langkah pertama yang harus dilakukan yaitu mengambil 2 ml larutan sukrosa 2% dan maltodekstrin 2% dimasukkan dalam tiga tabung reaksi. Larutan maltodekstrin dimasukkan kedalam 3 tabung reaksi dan larutan sukrosa juga dimasukkan kedalam 3 tabung reaksi yang berbeda. Kemudian pada tabung reaksi 1 ditambahkan 5 ml NaOH 0,1 N untuk mengetahui pengaruh basa terhadap sifat reduktif dari sukrosa, pada tabung reaksi 2 ditambahkan 5 ml HCl 0,1 N yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh asam terhadap perubahan sifat sukrosa dan maltodekstrin dari gula non reduksi yang dapat terhirolisis menjadi gula reduksi yaitu glukosa dan fruktosa, dan pada tabung reaksi 3 ditambahkan 5 ml aquades. Setelah itu ketiga tabung didihkan selama 5 menit di atas api spiritus. Pemanasan I ini ditujukan untuk mempercepat reaksi antara sukrosa dengan basa (NaOH), asam (HCl), dan aquades, serta untuk mempercepat terjadinya reaksi hidrolisa sukrosa dengan HCl tanpa merusak molekul gula menjadi monosakarida penyusunnya yaitu glukosa dan fruktosa (Tranggono, 1987).
Setelah pemanasan pertama, amati perubahan warnanya. Setelah pemanasan 1 ini tidak tampak perubahan warna. Tidak adanya perubahan warna menunjukkan bahwa penambahan alkali dan asam belum mampu menghidrolisis sukrosa dan maltodekstrin. Pemanasan 1 hanya berfungsi sebagai peregang ikatan antar monosakarida-monosakarida pada sukrosa dan maltodekstrin. Namun, belum bisa menghidrolisa sempurna sukrosa dan maltodekstrin.

              Langkah berikutnya adalah menambahkan NaHCO₃ kristal pada tabung rekasi kedua (tabung yang mengandung HCl). Penambahan ini bertujuan untuk memberikan suasana sedikit basa. Pada suasana yang sedikit basa, Benedict mampu bekerja secara maksimal. Benedict tidak dapat bekerja dengan baik pada kondisi asam. Tujuan penambahan benedict adalah untuk mengetahui ada tidakny gugus reduksi pada sukrosa dan maltodekstrin sehingga dapat diketahui apakah terjadi hidrolisis atau tidak dengan penambahan larutan yang berbeda tingkat keasamannya.
Setelah ditambahkan NaHCO₃ kristal, masing-masing tabung diambil 2 ml. kemudian tambahkan Benedict sebanyak 3 ml. Penambahan benedict mengakibatkan ketiga tabung reaksi (sukrosa dan maltodekstrin) berwarna biru.
              Ketiga tabung pada sukrosa dan tiga tabung pada maltodekstrin dipanaskan kembali (pemanasan 2). Lalu amati perubahan warnanya. Pada ketiga tabung sukrosa, tabung ke2 berubah warnanya menjadi merah bata. Hal tersebut menunjukkan hasil yang positif terhadap uji benedict. Perubahan warna dan endapan merah bata yang terbentuk, terjadi karena adanya peristiwa hidrolisis sukrosa sebagai gula non-reduktif menjadi gula reduksi (glukosa dan fruktosa) yang akan mereduksi ion logam cuprioksida (CuO) menjadi cuprooksida (Cu2O). Mekanisme reaksi hidrolisis sukrosa menjadi fruktosa dan glukosa adalah sebagai berikut:
C₁₂H₂₂O₁₁ H₂O₆ C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆
Sukrosa Fruktosa glukosa
(Sudarmadji, 2003).

              Sedangkan tabung 1 pada sukrosa tidak mengalami perubahan warna (tetap biru). sukrosa dalam suasana alkali bersifat stabil, tidak terhidrolisa. Jika sukrosa berada dalam keadaan alkalis, maka sukrosa akan memberikan hasil yang negatif pada uji Benedict. Larutan alkalis tidak mampu menghidrolisis ikatan glikosidik dalam sukrosa sehingga sukrosa tetap memiliki sifat non-reduksi. Dalam hal ini, larutan Benedict yang ditambahkan tidak tereduksi dan warna larutannya tetap, meskipun sudah dipanaskan (Soeharsono, 1978). Tabung ketiga tidak mengalami perubahan warna (tetap biru). Secara umum, penambahan aquades ke dalam larutan sukrosa berfungsi untuk menunjukkan sifat sukrosa dalam pH netral yaitu dalam kisaran pH aquades antara 6 sampai 7. Pada pH netral sukrosa relatif stabil karena tidak terjadi perubahan warna yang mencolok pada saat sebelum dan sesudah pemanasan kedua serta penambahan larutan Benedict.
Pada ketiga tabung maltodekstrin, semua tabung mengalami perubahan warna menjadi merah bata dan terdapat endapan. Intensitas warna pada ketiga tabung maltosa berbeda-beda. Tabung kedua memiliki intensitas warna yang paling tinggi, kemudian berturut-turut tabung pertama lalu tabung ketiga (intensitas warna paling rendah).

              Perubahan warna pada ketiga tabung maltodekstrin ini disebabkan karena maltodekstrin telah terhidrolisis menjadi monomer-monomernya yaitu 2 monomer glukosa. Maltodekstrin memiliki gugus reduksi sehingga dapat terhidrolisis. Adanya endapan karena masih terdapatnya garam-garam yang tidak larut yang berasal dari larutan Benedict. Perbedaan intensitas warna disebabkan karena larutan Benedict dapat bekerja paling efektif pada suasana sedikit asam, sedangkan pada suasana alkali kurang efektif begitu juga pada suasana netral sehingga warna pada tabung 1 dan 3 kurang pekat.
Percobaan untuk mengetahui pengaruh asam dan alkali terhadap maltodekstrin dilakukan melalui tahap-tahap yang sama pada percobaan yang dilakukan pada sukrosa.

              Sedangkan pada glukosa, tabung pertama (ditambah NaOH) mengalami perubahan warna yaitu menjadi coklat muda bening. Hal ini disebabkan karena penambahan basa mengakibatkan terjadinya dekomposisi dan karamelisasi (pencoklatan enzimatis). Glukosa tidak stabil pada suasana basa. Karamelisasi merupakan peristiwa pencoklatan non enzimatis pada senyawa gula. Proses ini terjadi adanya degradasi gula tanpa adanya enzim. Proses karamelisasi inilah yang menyebabkan terjadinya warna coklat muda bening pada percobaan diatas. Warna coklat muda bening ditimbulkan karena gula mengalami karamelisasi dengan adanya alkali (Tranggono, 1987). Reaksi karamelisasi terjadi sebagai berikut :
(OH)
C₆H₁₂O₆C₁₂₅H₁₈₈O₈₀
GlukosaCaramelin/Humin (DeMann, 1997)

              Menurut Soeharsono (1978), larutan basa encer pada suhu kamar akan mengubah sakarida. Perubahan ini terjadi pada atom C anomerik dan atom C tetangganya tanpa mempengaruhi atom-atom C lainnya. Jika D-glukosa dituangi larutan basa encer maka sakarida itu akan berubah menjadi campuran: D-glukosa, D-manosa, D-fruktosa. Perubahan menjadi senyawaan tersebut melalui bentuk-bentuk enediolnya. Bilamana basa yang digunakan berkadar tinggi maka akan terjadi fragmentasi atau polimerisasi sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan non-enzimatis (karamelisasi) bila dipanaskan dalam suasana basa (Soeharsono, 1978).

              Hal tersebut sesuai dengan apa yang diungkapkan Sudarmanto (2000), yaitu bahwa pada pH diatas 4, dalam suasana alkali, glukosa siklik akan berubah kebentuk cincin terbuka yang mengandung gugus karbonil dan selanjutnya akan mengalami keseimbangan antara bentuk keto dan enolnya, yang disebut enolisasi. Enolasi pada glukosa menyebabkan terbentuknya keseimbangan antara campuran glukosa, fruktosa, dan manosa dengan enediol sebagai senyawa antara. Warna kuning kecoklatan yang terjadi merupakan akibat dari terbentuknya keempat senyawa diatas (Sudarmanto, 2000).

              Pada glukosa tabung reaksi 2 (telah ditambah HCl 0,1 N) tidak terjadi perubahan warna karena glukosa stabil pada kondisi asam. HCl tidak mampu menghidrolisis glukosa. Pada pH 3-4 kebanyakan gula reduksi stabil (Fenema, 1976).

              Pada tabung reaksi ketiga, tidak terjadi perubahan warna. Sebelum pemanasan, larutan berwarna orange bening dan setelah pemanasan berwarna orange bening. Aquades bersifat netral sehingga tidak dapat menghidrolisa glukosa walaupun disertai pemanasan. Aquades hanya berfungsi sebagai pelarut.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A.    Kesimpulan

1.      Karbohidrat terdiri dari monosakarida (terdiri dari satu unit gula), disakarida (dua unit gula), oligosakarida (beberapa unit gula) dan polisakarida. Monosakarida cukup stabil pada kisaran pH 3 – 7. Akan tetapi, diluar pH tersebut, tergantung kondisi lainnya juga, dapat terjadi perubahan yang ekstensif. Enolisasi yang diikuti dengan eliminasi molekul air adalah reaksi yang dominan yang terjadi pada suasana asam.

2.      Pada suasana basa, pada karbohidrat dapat pula terjadi enolisasi, bahkan dapat terjadi fragmentasi molekul gula yang diikuti dengan reaksi sekunder. Reaksi ini akan menjadi lebih cepat dengan adanya pemanasan dan dengan semakin tingginya suhu pemanasan.

3.      Sukrosa relative stabil terhadap alkali sedangkan pada koondisi asam akan mengalami hidrolisa menjadi glukosa dan fruktosa.

4.      Maltodekstrin tidak stabil pada koondisi asam, basa, dan netral sehingga mudah terhidrolisis menjadi 2 monomer glukosa.

5.      Glukosa tidak stabil pada kondisi basa dan stabil pada kondisi asam dan netral.

DAFTAR PUSTAKA

            Almatsier, Sunita, 2001. Prinsip-Prinsip Dasar Ilmu Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

Basuki, Adil, Purwiyatno dan Tien R.M., 1988. Teknologi dan Pemanfaatan Ekstruksi. PAU ITB, Bandung.

            Lehninger, 1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid I. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Muljohardjo, M., 1987. Analisa Pati dan Produk Pati. PAU Pangan dan Gizi Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta.

            Soeharsono, 1978. Petunjuk Praktikum Biokimia. PAU Pangan dan Gizi, UGM Yogyakarta.

Sudarmadji, Slamet, 1982. Bahan-Bahan Pemanis. Agritech, Yogyakarta.

            Sudarmadji, Slamet dkk., 1996. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty, Yogyakarta.

Sudarmadji, Slamet dkk., 2003. Analisa Bahan Makanan dan Pertanian. Liberty, Yogyakarta.

            Sudarmanto, S.,dkk., 2000. Kimia Hasil Pertanian. FTP UGM, Yogyakarta.

Tranggono,dkk., 1987. Kimia Pangan. PAU Pangan dan Gizi. UGM, Yogyakarta.

            Winarno, F.G., 1992. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

            Winarno, F.G., 2002. Kimia Pangan dan Gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

            Feseenden dan Fessenden. 1997. Dasar-Dasar Kimia Organik. Binarupa Aksara. Jakarta