Sifat-Sifat
Kimia Karbohidrat
Pada
umumnya, karbohidrat berupa serbuk putih yang mempunyai sifat sukar larut dalam
pelarut nonpolar, tetapi mudah larut dalam air. Kecuali polisakarida bersifat
tidak larut dalam air.
a) Amilum
dengan air dingin akan membentuk suspensi dan bila dipanaskan akan terbentuk
pembesaran berupa pasta dan bila didinginkan akan membentuk koloid yang kental
semacam gel. Suspensi amilum akan memberi warna biru dengan larutan iodium. Hal
ini dapat digunakan untuk mengidentifikasikan adanya amilum dlam suatu bahan.
Hidrolisis sempurna amilum oleh asam atau enzim akan menghasilkan glukosa.
b) Glikogen
mempunyai struktur empiris yang serupa dengan amilum pada tumbuhan. Pada proses
hidrolisis, glikogen juga menghasilkan glukosa karena baik amilum maupun
glikogen tersusun dari sejumlah satuan glukosa. Glikogen dalam air akan
membentuk koloid dan memberi warna merah dengan larutan iodium. Pembentukan
glikogen dari glukosa dalam sel tubuh diatur oleh hormon insulin dan prosesnya
disebut glikogenesis. Sebaliknya, proses hidrolisis glikogen menjadi glukosa
disebut glikogenolisis.
Semua
jenis karbohidrat, baik monosakarida, disakarida, maupum polisakarida, akan
berwarna merah-ungu bila larutannya dicampur beberapa tetes larutan α-naftol
dalam alkohol dan ditambahkan asam sulfat pekat, sehingga tidak tercampur.
Warna ungu akan tampak pada bidang batas antara kedua cairan. Sifat ini dipakai
sebagai dasar uji kualitatif adanya karbohidrat dalam suatu bahan dan dikenal
dengan uji molisch.
Monosakarida
dan disakarida memiliki rasa manis, sehingga sering disebut gula. Rasa manis
dari gula disebabkan oleh gugus hidroksilnya. Kebanyakan monosakarida dan
disakarida, kecuali sukrosa adalah gula pereduksi. Sifat mereduksi disebabkan
oleh adanya gugus aldehida atau keton bebas dalam molekulnya. Larutan gula
bereaksi positif dengan pereaksi fehling, pereaksi tollens, maupun pereaksi
benedict. Sebaliknya, kebanyakan polisakarida adalah gula nonpereduksi.
Sifat
kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang terdapat yang
terdapat pada molekulnya, yaitu gugus –OH, gugus aldehida dan gugus keton.
1) Sifat
mereduksi
Monosakarida dan beberapa
disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat
sebagai reduktor in dapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat
maupun analisis kuantitatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus
aldehida atau keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada
reaksi reduksi ion-ion logam misalnya ion Cu++ dan ion Ag++ yang terdapat pada
pereaksi-pereaksi tertentu. Beberapa contoh diberikan berikut ini.
a) Pereaksi
fehling
Pereaksi ini dapat
direduksi selain oleh karbohidrat yang memiliki sifat mereduksi, juga dapat
direduksi oleh reduktor lain. Pereaksi fehling terdri atas dua larutan, yaitu
larutan fehling A dan larutan fehling B.
Larutan fehling A adalah larutan CuSO4 dalam air, sedangkan larutan fehling
adalah larutan garam Knnatartrat dan NAOH dalam air. Kedua macam larutan ini
disimpan terpisah dan baru dicampur menjelang digunakan untuk memeriksa suatu
karbohidrat. Dalam pereaksi ini ion Cu++ direduksi menjadi ion Cu+ yang dalam
suasan basa akan diendapkan sebagai Cu2O.
2 Cu+ +
2 OH¯
Cu2O + H2O
Endapan
Dengan larutan glukosa
1%, pereaksi fehling menghasilkan endapan berwarna merah bata, sedangkan
apabila digunakan larutan yang lebih encer misalnya larutan glukosa 0,1%,
endapan yang terjadi berwarna hijau kekuningan.
b) Pereaksi
benedict
Pereaksi ini berupa
larutan yang mengandung kuprisulfat, natriumkarbonat dan natriumsitrat. Glukosa
dapat mereduksi ion Cu++ dari kaprisulfat menjadi ion Cu+ yang kemudian
mengendap sebagai Cu2O. Adanya natriumkarbonat dan natriumsitrat membuat
pereaksi benedict bersifat basa lemah. Endapan yang terbentuk dapat berwarna
hijau, kuning, atau merah bata. Warna endapan ini tergantung pada konsentrasi
karbohidrat yang diperiksa. Pereaksi benedict lebih banyak digunakan untuk
pemeriksaan glukosa dalam urine dari pada pereaksi fehling krena beberapa
alasan. Apabila dalam urine terdapat asam urat atau kreatinin, kedua senyawa
ini dapat mereduksi pereaksi fehling, tetapi tidak dapat mereduksi pereaksi
benedict. Disamping itu pereaksi benedict lebih peka daripada pereaksi fehling.
Penggunaan pereaksi benedict juga lebih mudah karena hanya terdiri atas satu
macam larutan, sedangkan pereaksi fehling terdiri atas dua macam larutan.
c) Pereaksi
barfoed
Pereaksi ini terdiri
atas larutan kupriasetat dan asam asetat dalam air, dan digunakan untuk
membedakan antara monosakarida dan disakarida. Monosakarida dapat mereduksi
lebih cepat daripada disakarida. Jadi Cu2O terbentuk lebih cepat oleh
monosakarida daipada oleh disakarida, dengan anggapan bahwa konsentrasi
monosakarida dan disakarida dalam larutan tidak berbeda banyak. Tauber da
Kleiner membuat modifikasi atas pereaksi ini, yaitu dengan jalan menggantikan
asam asetat dengan asam laktat dan ion Cu+ yang dihasilkan direaksikan dengan
pereaksi warna fosfomolibdat hingga menghasilkan warna biru yang menunjukkan
adanya monosakarida. Disakarida dengan konsentrasi rendah tidak memberikan
hasil positif. Berbedaan antara pereaksi barfoed dengan pereaksi fehling atau
benedict ialah bahwa pada pereaksi barfoed
digunakan suasana asam.
Apabila karbohidrat
mereduksi suatu io logam, karbohidrat ini ini akan teroksidasi. Gugus
aldehida pada karbohidrat akan
teroksidasi menjadi gugus karboksilat dan terbentuklah asam monokarboksilat.
Sebagai contoh galaktosa akan teroksidasi menjadi asam galaktonat, sedangkan
glukosa akan menjadi asam glukonat.
2) Pembentukan
furfural
Dalam larutan asam yang
encer, walaupun dipanaskan, monosakarida umumnya umumnya stabil. Tetapi apabila
dipanaskan dengan asam kuat yang pekat, monosakarida menghasilkan furfural atau
derivatnya. Reaksi pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau
pelepasan molekul air dari suatu senyawa.
Pentosa-pentosa hampir
secara kuantitatif semua terdehidrasi menjadi furfural. Dengan dehidrasi
heksosa-heksosa menghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural atau
derivatnya dapat membentuk senyawa yang berwarna apabila direaksikan dengan α
naftol atau timol, reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk
karbohidrat.
Pereaksi molisch
terdiri atas larutan α naftol dalam alkohol. Apabila pereaksi ini ditambahan pada larutan glukosa misalnya,
kemudian secara hati-hati ditambahkan asam sulfat pekat, akan terbentuk dua
lapisan zat cair. Pada batas antara kedua lapisan itu akan terjadi warna ungu
karena terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan α naftol. Walaupun
reaksi ini tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai
reaksi pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negatif
merupakan suatu bukti bahwa tidak ada karbohidrat.
3) Pembentukan
osazon
Suatu karbohidrat yang
mempunyai gugus aldehida atau keton bebas
akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih.
Osazon yang terjadi mempunyai bentuk kristal dan titik lebur yang has bagi
masing-masing karbohidrat. Hal ini sangat penting artinya karena dapat
digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu cara
untuk membedakan beberapa monosakarida, misalnya antara glukosa dan galaktosa
yang terdapat dalam urine wanita yang sedang dalam masa menyusui.
Pada reaksi antara
glukosa dengan fenilhidrazin, mula-mula
terbentuk D-glukosafenilhidrazin, kemudian reaksi berlanjut hingga terbentuk
D-glukasazon. Glukosa, fruktosa dan manosa dengan fenilhidrazin menghasilkan
osazon yang sama. Dari struktur ketiga monosakarida tersebut tampak bahwa
posisi gugus –OH dan atom H pada atom karbon nomor 3, 4 dan 5 sama. Dengan
demikian osazon yang terbentuk mempunyai struktur yang sama.
4) Pembentukan
Ester
Adanya gugus hidroksil
pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila direaksikan dengan asam.
Monosakarida mempunyai beberapa gugus –OH dan dengan asam fosfat dapat
menghendakinya menghasilkan ester asam fosfat. Ester yang penting dalam tubuh
kita adalah α-D-glukosa-6-fosfat dan α-D-fruktosa-1,6-difosfat. Kedua jenis
ester ini terjadi dari reaksi monosakarida dengan adenosintrifosfat (ATP)
dengan bantuan enzim tertentu dalam tubuh kita. Proses esterifikasi dengan asa,
fosfat yang berlangsung dalam tubuh kita disebut juga proses fosforilasi. Pada
glukosa dan fruktosa, gugus fosfat dapat terikat pada atom karbon nomor 1, 2,
3, 4 dan 6. Pada α-D-glukosa-6-fosfat, gugus fosfat terikat pada atom karbon
nomor 6, sedangkan pada α-D-fruktosa-1,6-difosfat dua gugus fosfat terikat pada
atom karbon nomor 1 dan 6.
5) Isomerasi
Kalau dalam larutan
asam encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila
monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan
berubah sebagaian menjadi fruktosa dan manosa. Ketiga monosakarida ini ada
dalam keadaan keseimbangan. Demikian pula, apabila yang dilarutkan itu fruktosa
atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi
ini dikenal sebagai transformasi lobry de bruin van eckenstein yang berlangsung
melalui proses enolisasi.
6) Pembentukan
glikosida
Apabila glukosa
direaksikan dengan metilalkohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua senyawa ini
dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduaya tidak memiliki sifat aldehida.
Keadaan ini membuktikan bahwa yang menjadi pusat reaksi adalah gugus –OH yang
terikat pada atom karbon nomor 1. Senyawa yang terbentuk adalah suatu asetal
dan disebut secara umum adalah glikosida. Ikatan yang terjadi antara gugus
metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus –OH yang bereaksi
disebut gugus –OH glikosidik.
Metilglikosida yang
dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metilalkohol disebut juga metilglukosida.
Ada dua senyawa yang terbentuk dari reaksi ini, yaitu metil-α-D-glukosida atau
metil-α-D-glukopiranosida dan metil-β-D-glukosida atau
metil-β-D-glukopiranosida. Kedua senyawa ini berbeda dalam hal rotasi optik,
kelarutan serta sifat fisika lainnya. Dengan hidrolisis, metilglikosida dapat
diubah menjadi karbohidrat dan metilalkohol.
Glikosida banyak terdapat dialam,
yaitu pada tumbuhan. Bagian yang bukan karbohidrat dalam glikosida ini dapat
berupa metilalkohol, gliserol atau lebih kompleks lagi misalnya sterol.
Disamping itu antara sesama monosakarida dapat terjadi ikatan glikosida,
misalnya pada molekul sukrosa terjadi ikatan α-glukosida-β-fruktosida.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar