BAB I

PENDAHULUAN

A.    Latar Belakang

Karbohidrat ('hidrat dari karbon', hidrat arang) atau sakarida (dari bahasa Yunani

σάκχαρον, sákcharon, berarti "gula") adalah segolongan besar senyawa organik yang paling

melimpah di bumi. Karbohidrat memiliki berbagai fungsi dalam tubuh makhluk hidup,

terutama sebagai bahan bakar (misalnya glukosa), cadangan makanan (misalnya pati pada

tumbuhan dan glikogen pada hewan), dan materi pembangun (misalnya selulosa pada

tumbuhan, kitin pada hewan dan jamur). Pada proses fotosintesis, tetumbuhan hijau mengubah

karbon dioksida menjadi karbohidrat (Anonim, 2010).

Karbohidrat menyediakan kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup.

Monosakarida, khususnya glukosa, merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata,

glukosa mengalir dalam aliran darah sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh

tersebut menyerap glukosa dan mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut

pada proses respirasi seluler untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon

monosakarida juga berfungsi sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil

lainnya, termasuk asam amino dan asam lemak. 

Karbohidrat Page 1

BAB II

ISI

A.    Kimia Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan

oksigen. Contoh; glukosa C6H12O6, sukrosa C12H22O11, sellulosa (C6H 10O5)n. Karbohidrat

berasal dari kata karbon dan hidrat sehingga disebut hidrat dari karbon. Karbohidrat memiliki

rumus umum Cn(H2O)m yang pada umumnya harga n = harga m. Karbohidrat merupakan

kelompok besar senyawa polihidroksialdehida dan polihidroksiketon atau senyawa-senyawa

yang dapat dihidrolisis menjadi polihidroksialdehida atau polihidroksiketon (Wahyudi,dkk,

2003:94).

Karbohidrat memiliki rumus struktur dari Fisher dan Haworth. Struktur Fisher

merupakan struktur rantai terbuka sedangkan struktur Haworth merupakan struktur tertutup

(siklik) (Partana,dkk., 2003:178).

Karbohidrat merupakan produk awal dari proses fotosintesis. Karbohidrat selalu kita

jumpai dalam kehidupan sehari-hari. Karbohidrat di alam terdapat dalam jumlah yang besar,

terutama dalam tumbuh-tumbuhan, berkisar antara 60-90 % dari bahan padatnya. Pati, rayon

serat, kapas, dan bermacam-macam gula, adalah tergolong senyawaan karbohidrat.

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). Karena komposisi yang demikian, senyawa ini pernah disangka sebagai hidrat

karbon. Tetapi sejak 1880, senyawa tersebut bukan hidrat dari karbon. Nama lain dari

karbohidrat adalah sakarida, berasal dari bahasa Arab"sakkar" artinya gula. Karbohidrat

sederhana mempunyai rasa manis sehingga dikaitkan dengan gula. Melihat struktur

molekulnya, karbohidrat lebih tepat didefinisikan sebagai suatu polihidroksialdehid atau

polihidroksiketon. Contoh glukosa; adalah suatu polihidroksialdehid karena mempunyai satu

gugus aldehid dan 5 gugus hidroksil (OH) (Anonim, 2010).

Karbohidrat Page 2

B. Reaksi pada Gugus Hidroksil

Gugus-gugus hidroksil dalam karbohidrat bertabiat serupa dengan dalam gugus-gugus

alkohol lain. Gugus ini dapat diesterifikasi oleh asam karboksilat atau oleh asam anorganik

dan dapat digunakan untuk membentuk eter. Karbohidrat dapat juga bertindak sebagai diol

dan membentuk asetal atau ketal siklik dengan aldehida atau keton.

1.Pembentukan asetat

Suatu reagensia yang lazim untuk esterifikasi alkohol ialah anhidrida asam asetat,

dengan natrium asetat atau piridina sebagai suatu katalis basa. Jika reaksi itu dilakukan di

bawah 0o C. reaksi asilasi akan lebih cepat daripada antar-pengubahan anomerik α-β. Pada

kondisi ini baik α- ataupun β-D-glukosa menghasilkan pentaasetat atau padanannya. Pada

temperatu yang lebih tinggi diperoleh suatu campuran α- dan β-pentaasetat, dengan β-

pentaasetat lebih melimpah.

2.Pembentukan eter

Dimetil sulfat adalah suatu ester anorganik dengan gugus pergi yang sangat baik.

Senyawa ini digunakan untuk membentuk eter metal. Bila suatu monosakarida diolah dengan

dimetil sulfat yang berlebih dan NaOH, semua gugus hidroksil (termasuk gugus OH

hemiasetal atau hemiketal) diubah menjadi gugus metoksil. Dalam suatu sintesis eter

Williamson yang lazim,(RO- + RX ROR + X-), alkoksida itu harus dibuat dengan suatu basa

yang lebih kuat daripada NaOH. Dalam hal karbohidrat, NaOH merupakan basa yang cukup

kuat untuk menghasilkan ion alkoksida. Efek induktif dari oksigen-oksigen yang

elektronegatif pada karbon-karbon yang berdekatan membuat tiap gugus hidroksil lebih asam

daripada suatu gugus hidroksil dalam suatu alkohol biasa). Karena ikatan asetal stabil dalam

basa, konfigurasi pada karbon anomerik dai suatu glikosida tidak berubah dalam reaksi

metilasi ini.

3.Pembentukan asetal dan ketal siklik

Contoh pembentukan asetal dan ketal siklik adalah pengubahan L-sorbosa menjadi Vit.

C sebagai berikut:

Karbohidrat Page 3

Pembentukan Eter , Pengolahan suatu aldosa, seperti misalnya glukosa, dengan metanol akan

menghasilkan suatu metil glikosida.Gugus- gugus hidroksil lain dalam suatu karbohidrat dapat

diubah menjadi gugus metoksil dengan mereaksikan metil glikosida dimetil sulfat dan NaOH.

C. Penentuan Struktur glukosa

Pada tahun 1888, diketahui bahwa glukosa adalah suatu aldoheksosa, kemudian pada

tahun 1892, seorang ahli kimia Jerman, Emil Fischer, melaporkan struktur dari aldehida

bentuk rantai-terbuka dari D-glukosa. Menurut Fischer, hanya mungkin ditetapkan konfigurasi

relatif glukosa, bukan konfigurasi mutlaknya, yang akhirnya dapat ditentukan dengan

menggunakan difraksi sinar X. Fischer membuat asumsi bahwa Oh pada karbon 2 dalam D-

(+)-gliseraldehid dan dengan demikian OH pada karbon 5 dalam D-(+)-glukosa diproyeksikan

ke kanan dalam proyeksi Fischer.

Fakta 1 : diketahui bahwa aldopentosa (-)arabinosa dapat diubah menjadi aldoheksosa (+)-

glukosa dan (+)-manosa. Heinrich Kiliani menemukan tahap pemanjangan rantai pada tahun

1886, dan pada tahun 1890 Fischer melengkapi sintesisnya dengan mereduksi lakton yang

dihasilkan untuk memperoleh aldoheksosa-aldoheksosa.

Fakta 2 : Fischer menjumpai bahwa oksidasi dari kedua gugus ujung dari (-)-arabinosa

menghasilkan suatu dwiasam yang aktif optis dan bukan dwiasam meso.

Fakta 3 : Fischer menjumpai bahwa baik (+)-glukosa maupun (+)-manosa dioksidasi menjadi

dwiasam aktif optis.

Fakta 4: Gula (+)-gulosa dan (+)-glukosa keduanya menghasilkan dwiasam yang sama bila

dioksidasi.

Suatu monosakarida bereaksi dengan dimetil sulfat untuk menghasilkan suatu struktur

yang termetilkan secara lengkap. Dalam larutan asam, metal glikosida termetilkan dapat

dihidrolisis dan cincinnya terbuka. Gugus-gugus metoksil, yang adalah eter, tidak dipengaruhi

oleh reaksi ini. Oleh karena itu asetal yang terhidrolisis hanya mempunyai satu gugus

hidroksil.

Penentuan posisi gugus hidroksil ini merupakan informasi yang diperlukan untuk

mengetahui ukuran cincin dari asetal aslinya. Posisi gugus –OH ditentukan dengan oksidasi

kuat dalam mana gugus –CHO dioksidasi menjadi –CO2H dan gugus -OH tunggal dioksidasi

menjadi suatu keton.

Karbohidrat Page 4

D. Penggolongan karbohidrat

1.      Monosakarida

Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus CnH2nOn dimana n = 3 – 8.

Monosakarida sering disebut gula sederhana (simple sugars) adalah karbohidrat yang tidak

dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekulnya hanya terdiri atas

beberapa atom karbon saja. Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan atom

karbonnya, yaitu triosa, tetrosa, pentosa, dan heksosa atau heptosa.

C3H6O3       : triosa

C4H8O4       : tetrosa

C5H10O4      : pentose

C6H12O4      : heksosa

Monosakarida atau gula sederhana hanya terdiri atas satu unit polihidroksialdehida

atau keton atau hanya terdiri atas satu molekul sakarida. 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 aldosa, dan jika gugus karbonil berada pada posisi lain,

monosakarida tersebut adalah suatu ketosa. Berbagai jenis monosakarida aldosa dan ketosa.

         Macam-macam monosakarida

a.       Aldosa: monosakarida yang mengandung gugus aldehid.

Contoh: Gliseraldehid

b.      Ketosa: monosakarida yang mengandung gugus keton.

Contoh: Dihidroksiaseton

2.      Disakarida

Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2 satuan monosakarida. Dua

monosakarida dihubungkan dengan ikatan glikosidik antara C-anomerik dari satu unit

monosakarida dengan gugus –OH dari unit monosakarida yang lainnya. Beberapa disakarida

yang sering dijumpai: Maltosa, Selobiosa, Laktosa, Sukrosa

         Jenis disakarida:

Selubiosa ® b-D-Glukosa  + b-D-Glukosa

Maltosa    ® a-D-Glukosa  + b-D-Glukosa

Karbohidrat Page 5

Sukrosa   ® a-D-Glukosa   + b-D-Fruktosa

Laktosa   ® a-D-Glukosa   + b-D-Galaktosa

3. Polisakarida

Polisakarida dalah senyawa yang molekul-molekulnya mengandung banyak satuan

monosakarida yang disatukan oleh ikatan glukosida. Pada hidrolisis polisalarida akan

menghasilkan monosakarida.

Polisakarida mempunyai 3 fungsi dalam kehidupan :

1.Sebagai bahan bangunan (architectural)

•Selulosa : memberi kekuatan pada pokok kayu dan dahan bagi tumbuhan.

•Kitin : komponen struktur kerangka luar serangga.

2.Sebagai bahan makanan (nutritional)

•Pati : terdapat dalam padi dan kentang.

•Glikogen : karbohidrat yang siap dipakai dalam tubuh hewan.

3.Sebagai zat spesifik

•Heparin : suatu polisakarida yang mencegah koagulasi darah.

a. Selulosa

Selulosa merupakan komponen struktural utama dari tumbuhan dan tidak dapat dicerna

oleh manusia. Molekul selulosa merupakan rantai-rantai atau mikrofibil, dari D-glukosa

sampai sebanyak 14.000 satuan yang terdapat sebagai berkas-berkas terpuntir mirip tali, yang

terikat satu sama lain oleh ikatan hidrogen. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan

polimer lurus dari 1,4’-β D-glukosa. Hidrolisis lengkap dalam HCl 40% dalam-air, hanya

menghasilkan D-glukosa.

Selulosa merupakan polisakarida yang terdiri dari molekul-molekul β-D-glukosa dan

mempunyai massa molekul relatif yang sangat tinggi, tersusun dari 2.000-3.000 glukosa.

Rumus molekul selulosa adalah (C6H10O5)n. Selulosa terdapat dalam tumbuhan sebagai

bahan pembentuk dinding sel dan serat tumbuhan.

Sifat fisik selulosa adalah zat yang padat, kuat, berwarna putih, dan tidak larut dalam alkohol

dan eter. Kayu terdiri dari 50% selulosa, daun kering mengandung 10-20% selulosa,

Karbohidrat Page 6

sedangkan kapas mengandung 90% selulosa. Selulosa digunakan dalam industri pulp, kertas,

dan krayon.

Selulosa tidak dapat dihidrolisis oleh sistem pencernaan manusia. Oleh karena itu,

selulosa tidak dapat digunakan sebagai makanan. Namun, selulosa yang terdapat sebagai serat-

serat tumbuhan, sayur, dan buah-buahan berguna untuk memperlancar pencernaan makanan.

b. Kitin

Kitin adalah polisakarida struktural yang digunakan untuk menyusun eksoskleton dari

artropoda (serangga, laba-laba, krustase, dan hewan-hewan lain sejenis). Kitin tergolong

polisakarida linear yang tersusun dari N-asetilglukosamin pada rantai beta dan memiliki

monomer berupa molekul glukosa dengan cabang yang mengandung nitrogen. Pada hidrolisis

kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-glukosa. Kitin murni mirip dengan kulit, namun akan

mengeras ketika dilapisi dengan garam kalsium karbonat. Kitin membentuk serat mirip

selulosa yang tidak dapat dicerna oleh vertebrata.

Kitin merupakan polimer yang paling melimpah di laut. Sedangkan pada kelimpahan

di muka bumi, kitin menempati posisi kedua setelah selulosa. Hal ini karena kitin dapat

ditemukan di berbagai organisme eukariotik termasuk serangga, moluska, krustase, fungi,

alga, dan protista.

c. Pati

Pati adalah polisakarida yang terdapat dalam semua tanaman terutama dalam jagung,

kentang, biji-bijian, ubi akar, padi dan gandum. Pati bila dipanaskan dalam air akan

membentuk larutan koloidal. Dalam pati terdapat dua bagian, bagian yang larut dalam air

disebut amilosa (10-20%), yang bila ditambah iodium akan memberikan warna biru. Bagian

yang lain yaitu tak larut dalam air, disebut amilopektin (89-90%), dengan iodium memberikan

warna ungu hingga merah. Kedua bagian tersebut mempunyai rumus empiris C6H10O5.

Amilosa maupun amilopektin bila dihidrolisis menunjukan sifat-sifat karbonil , dan tersusun

atas satuan-satuan maltose.

Bila pati yang terdapat dalam sel dihidolisis oleh enzim maka pati akan pecah menjadi

bagian yang lebih kecil disebut dekstrin. Dekstrin biasanya digunakan untuk membuat lem,

pasta, dan kanji tekstil.

Karbohidrat Page 7

•Amilosa

Hidrolisis lengkap amilosa menghasilkan D-glukosa, hidrolisis parsial menghasilkan

maltose sebagai satu-satunya disakarida. Amilosa adalah polimer linear dari α-D-glukosa yang

dihubungkan secara-1,4’.

•Amilopektin

Suatu polisakarida yang jauh lebih besar daripada amilosa karena mengandung 1000

satuan glukosa atau lebih per molekul. Rantai utama amilopektin mengandung 1,4’-α-D-

glukosa, dan bercabang sehingga terdapat satu glukosa ujung untuk kira-kira tiap 25 satuan

glukosa. Ikatan pada titik percabangan ialah ikatan 1,6’-α-D-glikosida.

d. Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang digunakan sebagai tempat penyimpanan glukosa

dalam sistem hewan (terutama dalam hati dan otot). 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 daripada amilopektin.

Glikogen pada tubuh manusia terdapat dalam hati dan otot dengan rumus molekul

(C6H10O5)n. 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. Sebaliknya apabila kadar glukosa darah menurun,

glikogen dalam hati diuraikan menjadi glukosa kembali, sehingga kadar glukosa darah normal

kembali. Ketika permintaan gula dalam tubuh meningkat maka glikogen akan dihidrolisis oleh

sel. Namun, cadangan energi ini tidak dapat dimanfaatkan sebagai sumber energi dalam

jangka lama.Misalnya pada manusia, glikogen simpanan akan terkuras habis dalam waktu satu

hari kecuali bila dipulihkan dengan mengkonsumsi makanan. Glikogen yang ada di otot

digunakan sebagai sumber energi. Glikogen dapat memutar cahaya terpolarisasi ke kanan dan

struktur glikogen serupa dengan struktur amilopektin yaitu merupakan rantai glukosa yang

mempunyai cabang.

Karbohidrat Page 8

e. Heparin

Heparin merupakan mukopolisakarida yang terdapat dalam jaringan hewan menyusui,

tersusun dari asam D-glukoronat-2-sulfat dan D-glukosamina-2,6-disulfat dan berfungsi

sebagai antikoagulan darah.

4.      Oligosakarida

Oligosakarida adalah polimer dengan derajat polimerasasi 2 sampai 10 dan biasanya

bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida, bila

tiga molekul disebut triosa, bila sukrosa terdiri dari molekul glukosa dan fruktosa, laktosa

terdiri dari molekul glukosa dan galaktosa. Ikatan antara dua molekul monosakarida disebut

ikatan glikosidik. Ikatan ini terbentuk antara gugus hidroksil dari atom C nomor satu yang

juga disebut karbon anomerik dengan gugus hidroksil dan atom C pada molekul gula yang

lain.

Ikatan glikosidik biasanya terjadi antara atom C no. 1 dengan atom C no. 4 dengan

melepaskan 1 mol air. Ada tidaknya sifat pereduksi dari suatu molekul gula ditentukan oleh

ada tidaknya gugus hidroksil (OH) bebas yang reaktif.

Oligosakarida dapat diperoleh dari hasil hidrolisis polisakarida dengan bantuan enzim

tertentu atau hidrolisis dengan asam. Pati dapat dihidrolisisi dengan enzim amilase

menghasilkan maltosa, maltotriosa, dan isomaltosa. Bila pati dihidrolisis dengan enzim

transglukosidase akan dihasilkan suatu oligosakarida dengan derajat polimerisasi yang lebih

besar. Senyawa ini disebut dekstrin yang sangat larut dalam air dan dapat mengikat zat-zat

hidrofobik sehingga dipergunakan sebagai food additive untuk memperbaiki tekstur bahan

makanan.

BAB III

PENUTUP

Karbohidrat Page 9

A.    Kesimpulan

Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen, dan oksigen.

Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok yaitu monosakarida, disakarida, polisakarida.

Oligosakarida adalah polimer dengan derajat polimerasasi 2 sampai 10 dan biasanya

bersifat larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari dua molekul disebut disakarida.

Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul monosakarida

yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air. Contoh-contoh disakarida

ialah maltosa, sukrosa, laktosa.

Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas yang reaktif karena keduanya sudah saling

terikat. Maltosa adalah suatu disakarida yang terbentuk dari dua molckul glukosa. Ikatan yang

terjadi ialah antara atom karbon nomor I dan atom karbon -nomor 4, oleh karenanya maltosa

masih mempunyai gugus -OH glikosidik dan dengan demikian masih mempunyai sifat

mereduksi. Laktosa terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa dan 1 molekul galaktosa.

Karbohidrat Page 10

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 2009. Makalah Proses Pengolahan Pangan: http://makalahprosespengolahanpangan.blogspot.com/2009/04/makalah-disakarida.html. Diakses pada 9 Januari 2011.

Anonim, 2010. Kimia Organik “Karbohidrat”: http://celakar.blogspot.com/2010/10/kimia-organik-karbohidrat.html. Diakses pada 9 Januari 2011.

Anonim, 2010. Kimiaku: http://kimiashinta.blogspot.com/2010/12/kimia-organik-karbohidrat.html. Diakses pada 9 Januari 2010.

Anonim, 2010. Kimia Organik: http://id.wikipedia.org/wiki/Kimia_organik. Diakses pada 9 Januari 2011.

Anonim, 2010. Macam-macam Karbohidrat: http://jasmansyah.50megs.com/korg1.htm. Diakses pada 7 januari 2011.

Anonim, 2011. Karbohidrat: http://id.wikipedia.org/wiki/Karbohidrat. Diakses pada 7 Januari 2011.

Fessenden, Ralph J. dan Joan S. Fessenden. 1982. Kimia Organik. Jakarta: Erlangg.

Pratana, Crys Fajar dkk. 2003. Kimia Dasar 2: Common Textbook. Malang: UM Press.

Wahjudi, dkk. 2003. Kimia Organik II. Malang: UM Press.

Karbohidrat Page 11