X-1

BAB X KARBOHIDRAT

1. Pendahuluan 1.1. Deskripsi Bab X ni membahas tentang penggolongan, sumber dan struktur karbohidrat. 1.2. Manfaat/ Relevansi Karbohidrat merupakan senyawa yang terdapat di alam yang penting bagi kehidupan. 1.3. Tujuan Instruksional Khusus (TIK) Setelah mempelajari bab X ni, mahasiswa mampu menggolongkan, memberi nama dan menuliskan struktur karbohidrat serta mengetahui sumber-sumber karbohidrat. 1.4. Petunjuk Mempelajari a. Baca dan pahami semua yang ada dalam bab ini dengan teliti. b. Tingkatkan pemahaman dengan menambah bahan bacaan lain yang relevan. c. Diskusi dengan teman untuk meningkatkan pemahaman. d. Berlatih dengan tekun untuk meningkatkan pemahaman. e. Jika ada kesulitan, bertanya kepada dosen atau narasumber lain yang relevan.

2. Penyajian

Karbohidrat adalah suatu polihidroksialdehida, polihidroksiketon atau turunannya. Kimiawi karbohidrat pada dasarnya merupakan gabungan dua gugus fungsi yaitu gugus hidroksil dan gugus karbonil.Menurut strukturnya karbohidrat biasanya digolongkan sebagai monosakarida,disakarida, oligosakarida dan polisakarida. Monosakarida (sering disebut gula sederhana) adalah satuan karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil. Beberapa monosakarida penting digambarkan dengan rumus dimensi dan proyeksi Fisher pada Gamber 10.1.

Gambar 10.1 Beberapa Monosakarida penting

X-2

Karbohidrat dengan dua satuan monosakarida disebut disakarida. Karbohidrat yang tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai oligosakarida. Jika lebih dari delapan satuan monosakarida disebut polisakarida. 2.1 Proyeksi Fischer

Proyeksi Fischer adalah sejenis rumus dua dimensi untuk suatu molekul, yang digunakan untuk menyatakan konfigurasi tiga dimensi pada pusat stereogenik. Ada dua hal penting yang perlu diperhatikan mengenai proyeksi Fischer. Pertama, C untuk karbon stereogenik dihilangkan dan hanya dinyatakan sebagai titik silang dari garis datar dan garis tegak. Kedua, garis datar menghubungkan pusat stereogenik dengan gugus yang menjulur ke atas bidang kertas. Proyeksi Fischer untuk 2,3-dihidroksipropanal ( biasa disebut gliseraldehida) adalah sebagai berikut:

Menurut perjanjian, gugus karbonil (atau gugus berprioritas tata nama tertinggi) ditaruh pada

atau dekat ujung teratas. Jadi karbon teratas adalah karbon 1. Tiap titik potong garis hirizontal dan vertikal menyatakan sebuah atom karbon kiral. Tiap garis horizontal melembangkan suatu ikatan ke arah pembaca, sementara garis vertikal melembangkan ikatan ke belakang menjauhi pembaca.

H OH

CHO

CH2OH

2.2 Beberapa Monosakarida yang Lazim Glukosa, monosakarida yang terpenting, kadang-kadang disebut gula darah, gula anggur atau

dekstrosa. Fruktosa juga disebut levulosa adalah gula termanis. Terdapat dalam buah-buahan dan madu maupun dalam sukrosa (gula pasir dari tebu atau bit yang merupakan disakarida dari glukosa dan fruktosa). 2.3 Klasifikasi Monosakarida

Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang ada (triosa, tetraosa, pentosa, heksosa dll) dan berdasarkan gugus karbonil yang ada, sebagai aldehida (aldosa) atau sebagai keton (ketosa). Istilah-istilah tersebut dapat digabung. Glukosa adalah suatu aldoheksosa (aldosa 6 karbon). Ketosa sering diberi akhiran –ulosa. Fruktosa merupakan suatu contoh heksulosa (ketosa 6 karbon).

Soal latihan 10.1 Klasifikasikan monosakarida berikut.

X-3

2.4 Konfigurasi Monosakarida Suatu monosakarida merupakan anggota deret-D jika gugus hidroksil pada karbon kiral yang

terjauh dari karbon 1 terletak disebelah kanan dalam proyeksi Fischer. Hampir semua karbohidrat alamiah merupakan anggota deret-D. Jika OH pada karbon kiral terakhir diproyeksikan ke kiri, maka senyawa itu merupakan anggota deret-L.

2.5 Siklisasi Monosakarida

Glukosa mempunyai gugus aldehida pada karbon 1 dan gugus hidroksil pada karbon 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2,3 dan 6). (lihat gambar 10.1). Suatu reaksi umum antara alkohol dan aldehida adalah pembentukan hemiasetal.

RCH + R'OH RCH OR'O OH

H+

suatu hemiasetal Dalam larutan air, glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan hemiasetal siklik .(Baik hemiasetal cincin 5 anggota (digunakan hidroksil pada karbon 4) atau hemiasetal cincin 6 anggota (digunakan gugus hidroksil pada karbon 5) dapat terbentuk.

Berikut ini adalah reaksi siklisasi D-glukosa antara atom karbon 1 dan karbon 5, dalam reaksi ini dihasilkan hemiasetal siklik 6 anggota.

D-glukosa sepasang diastereomer glukosa rantai tertutup bentuk aldehida rantai terbuka (lingkaran gugus hemiasetal)

Monosakarida bentuk cincin 6 anggota disebut piranosa, sedangkan cincin 5 anggota disebut furanosa. Bila istilah furanosa digabung dengan monosakaridanya, misal D-glukopiranosa untuk cincin 6 anggota dari D-glukosa atau D-fruktofuranosa untuk cicncin 5 anggota dari fruktosa. 2.6 Rumus Haworth

Untuk menggambarkan struktur siklik gula dengan lebih baik maka dikembangkan rumus perspektif Haworth. Menurut perjanjian, suatu rumus Haworth digambarkan dengan oksigen cincin berada pada sisi terjauh dari cincin dan karbon 1 berada disebelah kanan. Gugus CH2OH ujung

X-4

ditempatkan di atas bidang cincin untuk deret-D dan di bawah cincin untuk deret-L. Atom-atom hidrogen pada karbon cincin biasanya tidak ditampakkan dalam proyeksi Haworth.

Perhatikan: gugus apa saja yang berada di sebelah kanan dalam proyeksi Fischer berada di sebelah bawah dalam proyeksi Haworth, dan gugus apa saja yang terletak di sebelah kiri dalam proyeksi Fischer, berada di sebelah atas dalam rumus Haworth. Berikut ini adalah proses siklisasi glukosa menggunakan rumus Haworth.

2.7 Disakarida

Suatu disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari dua satuan monosakarida yang dipersatukan ikatan glikosida dari karbon 1 dari satu satuan ke suatu OH satuan lain. Suatu cara ikatan yang lazim adalah ikatan glikosida α dan β dari satuan pertama ke gugus 4-hidroksil dari satuan kedua. Ikatan ini disebut ikatan 1,4’-α atau 1,4’-β bergantung pada stereokimia pada karbon glikosida.

Ada 4 macam disakarida yang lazim yaitu maltosa, selobiosa, laktosa dan sukrosa. a. Maltosa

Disakarida maltosa digunakan sebagai makanan bayi dan susu bubuk beragi (malted milk). Gula ini merupakan disakarida utama yang diperoleh dari hidrolisis pati. Hidrolisis maltosa menghasilkan 2 molekul D-glukosa.

pati maltosa D-glukosaH2O

H+ atau enzim H+ atau enzimH2O

Maltosa terdiri dari dua satuan D-glukosa dengan ikatan 1,4’-α.

(ikatan glikosida)

HO

α atau β

X-5

b. Selobiosa Selubiosa diperoleh dari hidrolisis selulosa. Selulosa terdiri dari dua satuan D-glukosa yang

digabung oleh ikatan 1,4’-β.

c. Laktosa Laktosa terdiri dari dua monosakarida berlainan, yaitu D-glukosa dan D-galaktosa. Laktosa

merupakan suatu disakarida alamiah yang hanya terdapat dalam binatang menyusui; air susu sapi dan manusia mengandung kira-kira 5% laktosa. Laktosa diperoleh secara komersial sebagai hasil samping pabrik keju.

d. Sukrosa Sukrosa biasa disebut gula pasir (gula tebu), terdiri dari dua satuan monosakarida D-glukosa dan

D-fruktosa.

2.8 Polisakarida

Suatu polisakarida adalah senyawa yang mengandung banyak satuan monosakarida yang diikat oleh ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap polisakarida menghasilkan monosakarida. a. Selulosa

Sumber selulosa penting adalah kayu mengandung 50% selulosa, daun kering (10-20%), kapas (90%) dan tumbuh-tumbuhan berserat misalnya jerami. Selulosa merupakan polimer lurus dari 1,4’-β-Dglukosa. Hidrolisis lengkap dalam HCl 40% dalam air , hanya menghasilkan D-glukosa.

X-6

b. Pati

Pati merupakan polisakarida melimpah ke dua setelah selulosa. Pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama berdasarkan kelarutan bila dibubur dengan air panas; sekitar 20% pati adalah amilosa (larut) dan 80% adalah amilopektin (tidak larut). Amilosa Amilosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4’-α-D-glukosa.

Amilopektin Amilopektin lebih besar dari pada amilosa, mengandung 1000 satuan glukosa atau lebih per molekul. Rantai utama amilopektin mengandung 1,4’-α-D-glukosa. Amilopektin bercabang dengan ikatan 1,6’-α-glikosida.

X-7

Gambar 10.2 Pemaparan Struktur Bercabang dari Amilopektin

3. Penutup 3.1 Rangkuman Karbohidrat adalah aldehida dan keton polihidroksi. Suatu monosakarida adalah karbohidrat terkecil; tidak dapat dihidrolisis menjadi satuan yang lebih kecil. Monosakarida digolongkan menurut banyaknya karbon dan menurut gugus fungsional utamanya.

Disakarida terdiri dari dua asatuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida dari satu satuan ke suatu gugus OH satuan kedua. Hidrolisis disakarida menghasilkan dua monosakarida. Maltosa tersusun dari dua satuan D-glukosa dengan ikatan 1,4’-α. Selubiosa tersususun dari dua satuan D-glukosa dengan ikatan 1,4’-β. Laktosa tersusun daru β-D-galaktosa yang dihubungkan ke posisi 4 dari D-glukosa. Sukrosa terdiri dari α-D-glukosa dan β-D-fruktosa yang dihubungkan olek ikatan 1,2’.

Suatu polisakarida terdiri dari banyak satuan monosakarida yang dihubungkan ikatan glikosida: selulosa: 1,4’-β.-D-glukosa amilosa: 1,4’-α-D-glukosa amilopektin: 1,4’-α-D-glukosa dengan percabangan 1,6’-α.

3.2 Tes Mandiri 1. Definisikan istilah berikut dan beri rumus struktur untuk satu contohnya:

a. aldoheksosa c. disakarida b. ketopentosa d. piranosa

2. Tuliskan persamaan hidrolisis asam dari maltosa menjadi glukosa. 3. Tuliskan struktur amilosa.

4. Pustaka a. Fessenden, R.J. dan J. S. Fessenden, 1986, Organic Chemistry, 3rd edition. Wadsworth, Inc.,

Belmont, California. Alih bahasa : Pudjatmaka, A.H. 1999, Kimia Organik. Penerbit Erlangga, Jakarta, Jilid 1 dan 2

b. Solomons, T.W.G., 1988, Organic Chemistry, 3th edition, John Wiley & Sons, Inc., New York c. Hart, H., L.E. Craine dan D.J. Hart, 2003, Organic Chemistry, 11th edition. Wadsworth, Inc.,

Belmont, California. Alih bahasa : Suminar S.A., 2003, Kimia Organik, edisi 11, Penerbit Erlangga, Jakarta