2. Karbohidrat
Sumber energi utama yang paling murah bagi
manusia
Terdapat di hampir semua makhluk hiduptumbuhan,
hewan, mikroorganisme dll.
Karbohidrat mengandung unsur Carbon (C), Hidrogen
(H) , dan Oksigen (O) senyawa organik
Termasuk senyawa polihidroksi aldehid atau
polihidroksi keton yang memiliki 2 gugus utama :
gugus hidroksil (-OH) juga gugus karbonil (-CHO)
Senyawa yg mempunyai gugus karbonil
aldehid/keton
Rumus empirisnya Cn (H2O)n karbon yang
mengalami hidratasi. = “hydrate of carbon” =
“karbohidrat”
3. Contoh Struktur Kimia
Karbohidrat
C
OH
H
C
C
C
C*
C
H
H
H
HO
OH
OH
H
H
O
H OH
=
OH
HO
OH
OH
OH
H
CH2OH
H
H
a-D-Glukosa
1
23
4
5
6
1
2
3
4
5
6
a-D-Glukosa
(Aldosa)
(Aldohexose)
Gugus karbonil /Aldehid/keton (CHO) = gugus reduksi
Atom C asimetris terjauh dari karbonil
Sebagai dasar penamaan D (OH dikanan) dan
L (OH di kiri)
H
OH
1
b
D = dextro = kanan
L = levo = kiri
Monosakarida diberi nama D jika gugus OH
pada atom C* tersebut berada disebelah kanan.
4. Representasi Struktur Gula
Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain
dapat digambarkan dalam 3 bentuk
stereokimia sebagai berikut:
Proyeksi Fisher: rantai lurus (linier)
Proyeksi Haworth: siklik/cincin sederhana
Konformasi: konfigurasi kursi dan perahu
5. Proyeksi Fisher & Struktur Haworh
O
OH OH (a)
OH
OH
CH2OH
*
O
OH
OH
H
OH
OH
CH2OH
*Struktur Haworth
(b)
↔
6. Struktur Haworth dan Konformasi Kursi
O
OH OH (a)
OH
OH
CH2OH
*
O
OH
OH
H
OH
OH
CH2OH
*
Struktur Haworth
HO
O
HO
OH (a)
OH
HOH2C
*
HO
O
HO
H
OH
HOH2C
OH*
( a )
( e )
Konformasi kursi
(b)
b
7. Pembentukan KH pada Tanaman
Photosynthesis
Carbohydrates are synthesised in green plants by
photosynthesis. Solar energy is absorbed by the green pigment in
plants, chlorophyll. This energy is used to drive many enzyme-
catalysed processes. The overall effect is to reduce carbon dioxide
to carbohydrates and oxidise water to oxygen
Lingkungan
Tanaman Lingkungan
Karbohidr
at
8. Karbohidrat dalam Makanan
Karbohidrat banyak terdapat dalam bahan
nabati, baik berupa gula sederhana (heksosa,
pentosa) maupun karbohidrat dengan berat
molekul yang tinggi seperti pati, pektin,
selulosa, dan lignin.
Selulosa berperan sebagai penyusun dinding
sel tanaman
Buah-buahan mengandung monosakarida
seperti glukosa dan fruktosa
Disakarida seperti gula tebu
(sukrosa/sakarosa) banyak terkandung
dalam batang tebu gula pasir
9. Karbohidrat dalam Makanan
Di dalam air susu terdapat karbohidrat jenis
laktosa
Beberapa oligosakarida banyak terdapat dalam
sirup pati, roti dan bir
Berbagai polisakarida seperti pati banyak
terdapat umbi-umbian dan serealia
Selama proses pematangan, kandungan pati
dalam buah-buahan berubah menjadi gula-gula
pereduksi yang akan menimbulkan rasa manis
Pada hasil ternak, khususnya daging, karbohidrat
terdapat dalam bentuk glikogen yang disimpan
dalam jaringan otot dan hati
10. Karbohidrat dalam Makanan
Peran lain KH dalam makanan,
sebagai :
1. SWEETNESS & SWEETENERS
2. HYGROSCOPICITY
a. Reduced Aw (water activity)
Preservative
b. Adsorbent Baby care
products
c. Moisture Beauty care
products
3. TEKSTURAL CONTRIBUTION
a. Rigidity : Roti
b. Viscosity : Saus
11. Jenis Karbohidrat
Monosakarida 1 sakarida
Karbohidrat yang paling sederhana dan tidak
dapat dihidrolisis lebih lanjut
Disakarida 2 sakarida
Karbohidrat yang mengandung 2 satuan
monosakarida disakarida kadang
dimasukkan dalam golongan oligosakarida
Oligosakarida sedikit sakarida
Karbohidrat yang jika dihidrolisis
menghasilkan 3 – 8 satuan monosakarida
Polisakarida banyak sakarida
Karbohidrat yang jika dihidrolisis
menghasilkan banyak satuan monosakarida
12. CARBOHYDRATE
Cn(H2O)n
Mono
saccharides
POLY
SACCHARIDES
Di
saccharides
Hexose (C-6)
Pentose (C-5)
a. D-Glucose
b. D-Galactose
c. D-Mannose
d. D-Fructose
1. Xylose
2. Arabinose
3. Ribose
• Sucrose (a+d)
• Lactose (a+b)
• Maltose (a+a) -> a
• Cellobiose (a+a) ->b
Oligo
saccharides
• Rafinose (b+a+d)
• Stachyose (b+b+a+d)
• Verbacose
• Cellulose (-> a)
• Starch (-> a)
• Chitin
• Agar (->b)
• Carrageenan (->b)
• Alginat
Ket : Istilah sakarida berasal dari kata latin
(sakarum, gula) dan merujuk pada kata manis
14. Monosakarida
KH paling sederhana
Setiap monosakarida mempunyai jumlah atom karbon tertentu yang
dikandungnya (misal: triosa (3C), tetrosa (4C), pentosa (5C), heksosa (6C).
Dalam makanan kita, umumnya heksosa (glukosa dan fruktosa)
Monosakarida yang paling umum adalah heksosa
Satuan karbohidrat yang paling sederhana dengan rumus CnH2nOn
dimana
n = 3 – 8
Contoh : C3H6O3 : triosa
C4H8O4 : tetrosa
C5H10O4 : pentosa
C6H12O4 : heksosa
Macam-macam monosakarida berdasarkan gugus :
a. Aldosa : monosakarida yang mengandunggugus aldehid.
Contoh : Gliseraldehid, glukosa, galaktosa
b. Ketosa : monosakarida yang mengandunggugus keton
Contoh: Dihidroksiaseton, fruktosa
15. Monosakarida/Gula Sederhana
Dpt diklasifikasi berdasarkan jumlah atom C yang
terkandung (Contoh Monosakarida pd manusia)
C nama generik contoh
3C Triosa Gliseraldehid
4C Tetrosa Eritrosa
5C Pentosa Ribosa
6C Hexos a Glucosa
7C Heptosa Sedoheptulosa
8C Nonosa asam neuraminat
16. Contoh Aldosa dan Ketosa
C
C
C
H
H OH
H
O
H
* OH
( D - gliseraldehid)
C
C
H2C OH
HO
O
H
* H
L - gliseraldehid
C
H
H OH
C
C
O
H OH
H
Proyeksi Fisher
Penamaan D, L monosakarida
Gliseraldehid
Dihidroksiaseton
17. Contoh Monosakarida
Glukosa/aldoheksosa/dekstrosa buah-buahan,
madu, sayuran, ada di darah manusia glukosa
darah/gula darah
Dlm fotosintesis, glukosa yg terbentuk digunakan untuk
pembentukan pembentukan amilum atau selulosa
n C6H12O6 (C6H10O5)n + n H2O
glukosa amilum
Fruktosa : ketoheksosa yg mempunyai sifat memutar
cahaya terpolarisasi ke kiri shg disebut juga levulosa
Fruktosa terdapat pada madu lebah, mahkota bunga,
dan hasil hidrolisis dr gula tebu lebih manis
daripada glukosa dan gula tebu/sukrosa
Fruktosa + glukosa = sukrosa (berasal dari tebu / bit)
membentuk disakarida
18. Contoh Monosakarida
Galaktosa
Galaktosa kurang manis dibanding glukosa & kurang
larut dalam air
Galaktosa + glukosa = laktosa (gula dalam susu)
membentuk disakarida
Pentosa, exp. arabinosa, xilosa, ribosa, 2-deoksiribosa
(Ke-4 pentosa tsb/aldopentosa tdk tdp bebas di alam)
Arabinosa dari gum arab dg hidrolisis; xilosa dari
hidrolisis jerami/kayu/urine manusia yg mengalami
kelainan metabolisme KH (pentosuria); ribosa &
deoksiribosa mrp komponen asam nukleat
20. Sifat-sifat Fisik Monosakarida
Padatan kristal tidak berwarna
Larut dalam air ikatan hidrogen
Sedikit larut dalam alkohol
Tidak larut dalam eter, kloroform, benzena
Rasanya manis
Diantara monosakarida fruktosa yang paling
manis
22. Ikatan Glikosidik
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.
23. Gula Reduksi dan Non Reduksi
Gula yang dapat mereduksi
senyawa pengoksidasi karena
memiliki gugus –OH bebas
reaktif, dan mengalami oksidasi
pada gugus karbonilnya yang
berubah menjadi gugus
karboksil. Contoh: glukosa,
fruktosa, laktosa
• Sedangkan gula non reduksi
adalah gula yang tak memiliki
sifat mereduksi senyawa
pengoksidasi.
• Contoh: sukrosa (gugus –OH
reaktifnya telah membentuk
ikatan glikosidik).
24. Gula Reduksi dan Non Reduksi
Ada tidaknya sifat pereduksi dari suatu molekul
gula ditentukan oleh ada tidaknya gugus
hidroksil (OH) bebas yang reaktif.
Sukrosa tidak mempunyai gugus OH bebas
yang reaktif karena keduanya sudah saling
terikat, sedangkan laktosa mempunyai OH
bebas pada atom C no. 1 pada gugus
glukosanya.
Karena itu, laktosa bersifat pereduksi
sedangkan sukrosa bersifat non pereduksi.
25. Disakarida
Disakarida adalah karbohidrat yang terdiri dari 2
satuan monosakarida.
Kadang dimasukkan dalam golongan
oligosakarida
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,Laktosa, Sukrosa,Selobiosa
Dalam disakarida, dua monosakarida ditautkan
oleh ikatan glikosidik antara karbon anomerik
dari satu unit monosakarida dan gugus hidroksil
dari unit lainnya.
27. Maltosa
Maltosa ialah disakarida yg diperoleh lewat
hidrolisis parsial dari pati/amilum
Hidrolisis lanjutan dari maltosa menghasilkan
D-glukosa
Merupakan disakarida yg terbentuk dari 2
molekul glukosa
Hidrolisis amilum enzim amilase maltosa
enzim maltase glukosa
28. Struktur Kimia Maltosa
O
OH
H
O
OH
OH
CH2OH
*
H O OH
H
OH
OH
CH2OH
*1'
4
a
b
Ikatan a-1',4 glikosidik
HO
O
HO
O
OH
HOH2C
O
HO
H
OH
HOH2C
OH
1'
4
Karbon glikosidik
(b)
4-O-(aD-glukopiranosil)-bD-glukopiranosa
(Maltosa)
29. Selobiosa
Selobiosa adalah disakarida yg diperoleh dari
hidrolisis parsial selulosa
Hidrolisis selobiosa menghasilkan D-glukosa
Jadi selobiosa merupakan isomer maltosa
Pada kenyataanya selobiosa berbeda dengan
maltosa karena memiliki konfigurasi beta pada
C1 dari unit glukosa kiri.
30. Struktur Kimia Selobiosa
O
OH
o
OH
OH
CH2OH
*
H O OH
H
OH
OH
CH2OH
*
1'
4
b
b
Ikatan b-1',4 glikosidik
HO
O
HO
H
OH
HOH2C
O
CH2OH
O
1'
4
(b)
4-O-(bD-glukopiranosil)-bD-glukopiranosa
(Selubiosa)
H
OH
H
HO
H
H
OH
31. Laktosa
Laktosa merupakan gula utama pada ASI dan
susu sapi (4-8 % laktosa)
Hidrolisis laktosa menghasilkan D-galaktosa dan
D-glukosa
Karbon anomerik pada unit galaktosa
mempunyai konfigurasi b pada C-1 dan
berikatan dengan gugus -OH pada C-4 unit
glukosa
Diare setelah minum susu, disebabkan karena
tidak memiliki enzim laktase (galaktosidase),
sehingga tidak dapat mencerna laktosa dalam
susu
Galaktosemia adalah penyakit gangguan
metabolisme galaktosa, berakibat penumpukan
galaktosa dalam darah: sirosis hepatik,
hepatomegali, katarak, retardasi mental
32. OH O o
OH
OH
CH2OH
*
H O H
OH
OH
OH
CH2OH
*
1'
4
b
a
Ikatan b-1',4 glikosidik
4-O-(bD-galaktopiranosil)-aD-glukopiranosa
(Laktosa)
H
H
O
HO
OH
HOH2C
O
O
HO
OH
OH
HOH2C
H
1'
4
(a
OH
H
Struktur Kimia Laktosa
33. Sukrosa
Disakarida komersial yg paling penting adalah
sukrosa atau gula pasir table sugar
Terdapat pada tumbuhan fotosintetik yang
berfungsi sebagai sumber energi tebu, bit
Sukrosa secara komersial dari batang tebu yang
kadarnya 14 sampai 20 % dari cairan tumbuhan
tersebut
Melalui hidrolisis : sukrosaglukosa + fruktosa
gula invert
34. Sukrosa
Hidrolisis sukrosa yang dikatalisis oleh enzim invertase
menghasilkan campuran glukosa dan fruktosa
dinamakan gula invert
Pada pembuatan sirup, gula pasir (sukrosa) dilarutkan
dalam air dan dipanaskan, sebagian sukrosa akan
terurai menjadi glukosa dan fruktosa, yang disebut gula
invert.
Gula invert tidak dapat berbentuk kristal karena
kelarutan fruktosa dan glukosa sangat besar
Pada sukrosa kedua kabon anomerik pada kedua unit
monosakarida terlibat dalam ikatan glikosidik.
Ikatan glikosidik terjadi antara C-1 pada unit glukosa
dan C-2 pada unit fruktosa.
35. OH O
OH
OH
CH2OH
* 1'
konfigurasi b
aD-glukopiranosil-bD-fruktofuranosida
(Sukrosa)
H
H
O
HO
OH
HOH2C
CH2OH
H
CH2OHO
1'
2
HO
O
OH
OH
CH2OH
CH2OH
O
O
a
(b)
H
OH
OH
H
2
Struktur Kimia Sukrosa
36. Manis dan pemanis
Manis secara harfiah berkaitan dengan rasa
D-fruktosa adalah gula sederhana yang paling
manis, hampir 2 kali manisnya dari sukrosa
D-glukosa hampir semanis sukrosa
Dipasaran pemanis yang paling dikenal dengan
Sakarin.
Sakarin dibuat secara komersial dari toluena
Sakarin memang sangat manis tetapi hampir tidak
memiliki kandungan kalori
Senyawa ini banyak pengganti gula bagi mereka
yang membatasi asupan gula
37. Tingkat kemanisan monosakarida
dan disakarida
Monosakarida Disakarida
D – fruktosa 174 Sukrosa 100
D – glukosa 74 Laktosa 0,16
D – xylosa 0,40
D – galaktosa 0,22
38. Karbohidrat dalam Bahan Pangan
Food Sugar (%)
• Coke
• Crackers
• Ice Cream
• Orange Juice
• Cake (dry mix)
9
12
18
10
36
44. Polisakarida
Karbohidrat yang mengandung banyak
monosakarida dan mempunyai berat molekul
yang besar
Hidrolisis polisakarida secara sempurna akan
menghasilkan satu/beberapa jenis monosakarida
Unit-unit monosakarida dihubungkan secara linier
atau bercabang
Jenis polisakarida : pati, glikogen, selulosa,
hemiselulosa, pektin, kitin, gum arabikum,
kondrotin sulfan, mustae, heparin, dextran dll.
46. Polisakarida
Polisakarida dalam bahan makanan berfungsi
sebagai penguat tekstur (selulosa,
hemiselulosa, pati, dan lignin) dan sebagai
sumber energi (pati, dektrin, glikogen, dan
fruktan).
Polisakarida penguat tekstur ini tidak dapat
dicerna tubuh, tetapi merupakan serat-serat
(dietary fiber) yang dapat menstimulasi enzim-
enzim pencernaan.
47. Pati (Amilum)
Polisakarida yang tersimpan dalam tumbuhan
Merupakan komponen utama pada biji-bijian,
kentang, jagung dan beras
Tersusun atas unit D-glukosa yang
dihubungkan oleh ikatan glikosidik a-1,4.
Rantai cabang dihubungkan oleh ikatan
glikosidik a-1,6
Tidak larut dalam air, sehingga byk
digunakan sbg bentuk simpanan
karbohidrat pd tanaman
48. Jenis Pati (Amilum)
AMILOSA : 20 % bagian pati beras
tersusun atas 50 – 300 unit glukosa
melalui ikatan a-1,4 glikosidik tidak bercabang
larut di dalam air
AMILOPEKTIN
80 % bagian pati beras ketan
Tersusun atas 300 – 5.000 unit glukosa melalui ikatan
glikosidik dan a-1,6. Setiap 25-50 unit glukosa dihubungkan
oleh ikatan a-1,4. Rantai-rantai berikatan a-1,4 tesebut
dihubung-silangkan melalui ikatan a-1,6 sehingga
menghasilkan struktur bercabang dengan Mr tinggi
Strukturnya bercabang sangat besar (Mr besar) tidak
larut dalam air
50. Hidrolisis Pati (Amilum)
Hidrolisis a amilase (endoglikosidase)
Hidrolisis partial pati menghasilkan maltosa dan
hidrolisis sempurna menghasilkan D-glukosa.
Hydrolisis amilum (+ iodin test ):
Amilum (biru) amilodekstrin (violet)
eritrodekstrin (merah) achroodextrin (tak
berwarna) maltosa (tak berwarna) glukosa
(tak berwarna).
Catatan: - Hidrolisis amilum oleh amilase
maltosa
- selanjutnya maltosa dihidrolisis oleh
asam (HCl glukosa)
51. Hidrolisis Pati (Amilum)
Hidrolisis pati yaitu polisakarida mula-mula
menghasilkan maltosa dan kemudian glukosa.
n H2O n H2O
(C12H20O10)n n C12H20O11 2n C6H12O6
H+ H+
pati Maltosa Glukosa
(polisakarida) (oligosakarida) (monosakarida)
52. Gelatinisasi
Pati dalam jaringan tanaman mempunyai bentuk
granula yang berbeda-beda.
Bila pati mentah dimasukkan ke dalam air dingin,
granula patinya akan menyerap air dan membengkak.
Peningkatan volume granula pati yang terjadi di dalam
air pada suhu 55 0C – 65 0C merupakan pembekakan
yang sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini
granula pati dapat kembali ke kondisi semula.
Granula pati dapat dibuat membengkak luar biasa dan
bersifat tidak dapat kembali lagi pada kondisi semula.
Perubahan tersebut dinamakan gelatinisasi.
53. Gelatinisasi
Suhu pada saat granula pati pecah disebut
suhu gelatinisasi yang dapat dilakukan dengan
penambahan air panas
Pati yang telah mengalami gelatinisasi dapat
dikeringkan, tetapi molekul-molekul tersebut
tidak dapat kembali lagi ke sifat-sifat semula.
Bahan yang telah kering tersebut masih mampu
menyerap air dalam jumlah yang cukup besar.
Sifat inilah yang digunakan agar instant rice dan
instant pudding dapat menyerap air dengan
mudah, yaitu dengan menggunakan pati yang
telah mengalami gelatinisasi.
54. Glikogen
Karbohidrat penyimpan energi yang tersimpan dalam
hewan
Terdapat di hewan sebagai bentuk simpanan
karbohidrat ktk dibutuhkan energi dipecah mjd
glukosa glikogenolisis
Tersimpan dlm hati dan otot
Polimer glukosa dengan struktur yg mirip dgn
amilopektin tp byk cabang dan lebih pendek
Strukturnya bercabang melalui ikatan 1,4 dan 1,6
glikosidik
Tidak larut dalam air
Larut dalam pelarut organik non polar : eter, kloroform,
heksana
Dlm air membentuk koloid, iodine test merah
56. Selulosa
Merupakan polimer tak bercabang dari glukosa
yang bergabung lewat ikatan 1,4 beta (β)
glikosidik.
Dengan iktn tersebut menyebabkan mempy
karakter yg sangat berbeda dgn amilosa
Bentuk spt fiber / serat lurus dan memanjang
Struktural karbohidrat utama pada tumbuhan
berkayu dan berserat struktur penguat
tanaman
Kayu,kapas, serat batang pisang, linen, jerami
dan tongkol jagung terutama terdiri dari selulosa
57. Selulosa
Walaupun manusia dan hewan dapat mencerna pati dan
glikogen mereka tidak dapat mencerna selulosa
Pd manusia, selulosa tidak dapat dihidrolisis oleh enzim
digesti karena tidak ada enzim yg dpt memecah ikatan
b-glikosida
Bila dimakan brsm makanan lain menyebabkan feses
membesar (bulk) dan mencegah konstipasi (sembelit)
Tidak larut air/pelarut biasa
Turunan selulosa yang dikenal dengan carboxymethyl
cellulose (CMC) sering dipakai dalam industri makanan untuk
mendapatkan tekstur yang baik. Misalnya pada pembuatan
es krim, pemakaian CMC akan memperbaiki tekstur dan
kristal laktosa yang terbentuk akan lebih halus.
59. Pektin
Polimer linier dari D-galakturonat melalui
ikatan 1,4-a-glikosidik.
Terdapat pada buah-buahan dan merupakan
polisakarida untuk pembuatan jelly
60. Pektin
Pektin secara umum terdapat dalam dinding sel
primer tanaman, khususnya di sela-sela antara
selulosa dan hemiselulosa. Senyawa pektin
berfungsi sebagai perekat antara dinding sel
satu dengan yang lain.
Pada umumnya senyawa pektin dapat
diklasifikasi menjadi tiga kelompok senyawa
yaitu asam pektat, asam pektinat (pektin), dan
protopektin.
Kandungan pektin dalam tanaman sangat
bervariasi baik berdasarkan jenis tanamannya
maupun bagian-bagian jaringannya.
61. Pektin
Pada umumnya protopektin yang tidak dapat
larut itu terdapat dalam jaringan tanaman yang
belum matang
Potensi pembentukan jeli dari pektin menjadi
berkurang dalam buah yang terlalu matang
Buah-buahan yang dapat digunakan untuk
membuat jeli adalah jambu biji, apel, lemon,
plum, jeruk, serta anggur.
