PENDAHULUANKarbohidrat adalah aldehid atau alkohol keton yang
mengandung karbon, hidrogen dan oksigen dimana hidrogen dan oksigen
pada umumnya dalam rasio (jumlah) yang sama dalam air.Karbohidrat
dapat dipilah menjadi tiga golongan berdasarkan ukuran molekulnya:
monosakarida sederhana dan turunannya; oligosakarida, yang
terbentuk dengan kondensasi dua satuan monosakarida atau lebih; dan
polisakarida, yang terdiri atas satuan monosakarida berantai dan
panjang, disambungkan dengan cara kepala ke ekor, berbentuk rantai
lurus atau bercabang.Dari segi kimia, karbohidrat atau gula yang
berbobot molekul rendah mempunyai sejumlah sifat yang sama. Mereka
berupa senyawa polihidroksi alifatik yang aktif optik dan biasanya
sangat mudah larut dalam air. MonosakaridaMonosakarida atau gula
sederhana pada hakikatnya adalah aldehida atau keton polihidroksi,
walaupun dapat mencakup pula glikoaldehida yang hanya mempunyai
satu gugus hidroksil. Monosakarida merupakan senyawa tanwarna,
aktif optik, dan larut dalam air. Sebaian besar berupa rantai
lurus.Struktur monosakarida:
OligosakaridaOligosakarida adalah polimer yang terbentuk dengan
menyambungkan beberapa satuan monosakarida melalui ikatan
glikosida. Oligosakarida larut dalam air, bersifat aktif optik,
paling mudah dibedakan dari monosakarida dengan cara hidrolisis
menjadi monomernya. Oligosakarida dapat mereduksi atau tidak
mereduksi, bergantung pada apakah gugus karbonil yang berpotensi
mereduksi terlibat dalam pembentukan ikatan glukosida atau
tidak.Salah satu masalah utama pada identifikasi oligosakarida
ialah membedakan berbagai isomer. Dalam hal disakarida yang
mengandung glukosa, ada delapan struktur isomer yang mungkin dan
semuanya telah diketahui. Isomer yang satu dapat dibedakan dengan
yang lain dengan cara kromatografi yang sesuai.
Sifat kimia oligosakarida menyerupai monosakarida dan sebagian
besar cara memisahkannya sama. PolisakaridaPolisakarida atau glikan
didefinisikan sebagai polimer monosakarida dan turunannya
mengandung sepuluh satuan atau lebih. Akan tetapi, sebagian besar
polisakarida alam mengandung jauh lebih dari sepuluh satuan dan ada
yang mengandung beberapa ribu satuan. Polisakarida biasanya
diperoleh sebagai senyawa padat yang amorf bukan kristal walaupun
derajat kekristalan dapat dideteksi dengan metode difraksi
sinar-X.Polisakarida yang paling dikenal, yaitu selulosa dan pati,
merupakan polimer dari gula tunggal, glukosa. kerumitan struktur
polisakarida disebabkan satuan gula dapat terikat bersama melalui
ikatan eter dengan berbagai cara yang berlainan.Struktur
Polisakarida:
BIOSINTESIS KARBOHIDRATProduksi monosakarida terjadi melalui
fotosintesis yaitu suatu proses biologi yang mengubah energi
elektromagnetik menjadi energi kimiawi. Dalam tumbuhan hijau,
fotosintesis terdiri dari dua golongan reaksi. Satu golongan
terdiri dari reaksi cahaya yang sesungguhnya mengubah energi
elektromagnetik menjadi potensi kimiawi. Golongan lain terdiri dari
reaksi enzimatik yang menggunakan energi dari reaksi cahaya untuk
mengfiksasi karbon dioksida menjadi gula. Reaksi terakhir ini
sering disebut reaksi gelap. Hasil dari kedua reaksi tersebut dapat
disimpulkan menjadi reaksi sederhana sebagai berikut. Proses
FotosintesisReaksi terangProses fotosintesis berlangsung dalam 2
proses. Proses pertama merupakan proses yang tergantung pada cahaya
matahari (Reaksi Terang), yaitu reaksi yang membutuhkan energi
cahaya matahari Iangsung dan molekul-molekul energi cahaya tersebut
belum dapat digunakan untuk proses berikutnya. Oleh karena itu pada
reaksi terang ini, energi cahaya matahari yang belum dapat
digunakan tersebut akan dikonversi menjadi molekul-molekul energi
yang dapat digunakan yaitu dalam bentuk energi kimia. Konversi
energi cahaya menjadi energi kimia dilakukan oleh aktvitas pigmen
daun (klorofil). Dalam reaksi terang, cahaya yang diserap klorofil
khususnya klorofil a akan menggerakkan transfer elektron dan
hidrpgen dari air ke akseptor yaitu NADP+. Dalam proses ini,
terjadi penguraian air sehingga melepas O2 sebagai produk
sampingan. Selanjutnya, NADP+ tereduksi menjadi NADPH dengan cara
menambahkan sepasang elektron bersama dengan H+. reaksi terang juga
menghasilkan ATP dengan memberi tenaga bagi penambahn gugus fosfat
pada ADP, suatu proses yang disebut fotofosforilasi. Oleh karena
itu dapat disimpulkan hasil dari reaksi terang yaitu ATP sebagai
energi peredaran sel yang serbaguna, NADPH sebagai sumber elektron
yang berenergi dan O2 sebagai produk sampingan.Reaksi gelapProses
kedua adalah proses yang tidak membutuhkan cahaya (Reaksi Gelap)
yang terjadi ketika produk dari reaksi terang digunakan untuk
membentuk ikatan kovalen C-C dari karbohidrat. Pada proses ini, CO2
atmosfer (atau CO2 dari air untuk organisme akuatik/marine)
ditangkap dan dimodifikasi oleh penambahan hidrogen menjadi bentuk
karbohidrat. Reaksi gelap biasanya dapat terjadi dalam gelap
apabila energi carrier dari proses terang tersedia. Reaksi gelap
ini berlangsung dalam stroma kloroplas. Ilustrasi terjadinya proses
fotosintesis tersebut tertera pada gambar berikut.Prosesnya dibagi
dalam tiga tahap yaitu fiksasi, reduksi dan regenerasi.Tahap
fiksasi merupakan tahap pengikatan CO2 oleh enyawa baratom 5
karbon, ribulosa difosfat (RDP), dan dikatalisis oleh enzim RuBP
karboksilase atau rubisko. Hasil fiksasi ialah senyawa 6 karbon
yang tidak stabil sehingga terurai menjadi asam 3-fosfogliserat
(APG). Tahap reduksi diawali dari proses fosforilasi APG menjadi
1,3 difosfogliserat (DPG) yang kemudian direduksi oleh NADPH2
membentuk gliseraldehida-3-fosfat (G3P). G3P melalui sederetan
reaksi membentuk ribulosa fosfat (RP0, yang kemudian difosforilasi
oleh ATP menjadi ribulosa difosfat (RDP). ISOLASI KARBOHIDRATBanyak
karbohidrat yang larut dalam air. Ekstraksi bahan yang telah
dihilangkan lemaknya dengan air didih netral akan menyisakan
polisakarida dinding sel dan bahan nonpolisakarida yang tidak
larut. Ekstraksi dengan larutan basa dingin akan menghilangkan
hemiselulosa dan yang tersisa selulosa. Kekutan basa dapat
diubah-ubah jika kita menghendaki ekstraksi hemiselulosa secara
selektif. Biasanya yang dipakai adalah larutan KOH 24% atau NaOH
17,5% untuk mengekstraksi seluruh hemiselulosa dan akan
meninggalkan sisa yang dikenal sebagi -selulosa yang mengandung 40%
polisakarida lain seperti xilan,manan dan sebagainya tergantung
pada sumbernya.Pemurnian selulosa yang lebih lanjut dilakukan
dengan melarutkannya ke dalam asam fosfat 85% dan mengendapkannya
dengan penambahan tiga volume air suling sehingga diperoleh
selulosa yang mengalami penguraian hebat.Kita juga dapat
memfraksinasi dengan cara penambahan asam (pH sekitar 4,5) sehingga
selulosa berbobot molekul tinggi mengendap. Hemiselulosa yang masih
tinggal dalam larutan dapat diendapkan dengan penambahan
aseton,alkohol dll atau sederet pelarut khas digunakan untuk
memfraksinasikannya. Cara lain untuk memfraksinasi campuran
hemiselulosa adalah memakai selulosa penukar ion atau Sephadex dan
pengendapan dengan ion logam khas.Karbohidrat berbobot molekul
rendah dapat diperoleh dari beningan etanol 80% atau dapat
diekstraksi langsung dari bahan tumbuh dengan memakai etanol atau
2-propanol. Senyawa ion (garam, asam amino, asam organik)
dihilangkan paling baik dengan damar penukar ion walaupun damar
basa kuat atau damar asam kuat dapat mempengaruhi gula. Asam gula
dan fosfat gula dapat dihilangkan dengan damar penukar anion,
tetapi pemisahannya dari komponen nonkarbohidrat dengan cara
pengirisan fraksi yang cocok.
IDENTIFIKASI KUALITATIF1. MonosakaridaIdentifikasi kualitatif
monosakarida dapat dilakukan dengan menggunakan kromatografi kertas
dan kromatografi lapis tipis.
Kromatografi Kertas
Kromatografi Lapis TipisCara ini tidak jauh berbeda dengan
kromatografi kertas. Perbedaan hanya terdapat pada plat dan
pengembang yang digunakan.
Jika timbul bercak berwarna merah jambu = ketosa, pentosa =
hijau, heksosa = biru. Jika RF(x100) 09 = sukrosa, 22 = glukosa, 27
= fruktosa, 40 = xilosa, 47 = ribose, 55 = ramnosa.1.
OligosakaridaIdentifikasi oligosakrida dilakukan dengan menggunakan
KLT. Caranya sama saja seperti identifikasi monosakarida dengan
menggunakan KLT perbedaan hanya terdapat pada pereaksi semprot yang
digunakan. Ada dua pereaksi semprot yang digunakan pada
identifikasi oligosakarida, yaitu : Pereaksi semprot
trifeniltetrazolium akan menghasilkan warna merah pada
oligosakarida yang mempunyai ikatan 1 ke 4 atau 1 ke 6. Pereaksi
semprot orsinol HCL 1 M akan menghasilkan warna merah pada
oligosakarida yang mengandung satuan ketosa
1. Alcohol gula dan skilitolUntuk mengidentifikasi alcohol gula
ada dua pengembang yang digunakan, identifikasi dilakukan dengan
menggunakan KLT. Pengembang umum
Pengembang kedua
Siklitol biasanya dipisahkan dan diidentifikasi dengan cara
gabungan KKt dan elektroforesis. Caranya sama saja dengan
identifikasi monosakarida dengan menggunakan kromatografi kertas
perbedaannya hanya pada pengembangnya saja. Pengembang yang dapat
digunakan untuk siklitol adalah aseton air (17 : 3), butanol
piridina air (10 : 3 : 3). Selain itu dapat juga digunakan
pengembang n-propanol etil asetat air (7 : 1 : 2) dan kertas yang
digunakan Whatman no.31. Polisakarida Uji iodium
IDENTIFIKASI KUANTITATIFI. Monosakarida Totolkan larutan gula
pada garis awal kertas dengan mikropipet . Lakukan triplo.Cara
Baku
Keringkan dan kembangkan dengan salah satu pengembang baku
gula.
Untuk deteksi, celupkan kertas kedalam pereaksi anilina hidrogen
ftalat.
Keringkan dan panaskan selama 5 menit dengan suhu 1050C
Gunting bercak yang berwarna dan masing-masing di elusi dengan 3
ml etanol yang mengandung SnCl 1 %
Ukur serapannya pada panjang gelombang maksimum dengan
spektrofotometer (glukosa 397 nm, ramnosa 375 nm)
Ambil harga pukul rata dari 3 pembacaan
Selanjutnya hasil dari sampel tersebut dikromatografi dengan
larutan gula baku dalam berbagai konsentrasi yang diketahui, selain
itu dibandingkan juga dengan blangko yang berisi hasil elusi bercak
kosong
Digunting pada waktu yang bersamaan dari kromatogram
Diperoleh konsentrasinya
KCKT
Jaringan tumbuhan kering diekstraksi dengan air dan dibersihkan
dengan prakolom penukar ion pelindung Aminex HPX-85 H
Elusi dengan air pada suhu 850CPemisahan dilakukan pada kolom
Aminex HPX-87
II. Oligosakarida KCKT dianggapmerupakancara yang
lebihbaikuntukpenentuankuantitatifoligosakridaKCKT
III. Belum ada penjelasan secara terperinci mengenai
identifikasi secara kuantitatif untuk alkohol gula dan
siklitolAlkohol Gula dan Siklitol
IV. Polisakarida
Jaringan daun dipotong-potong, lalu dimasukkan kedalam alkohol
mendidih, lalu masukkan kedalam pelumat Waring selama 5 menit
Ekstraksi dilakukan berulang hingga klorofil hilang
Jika yang diekstraksikan merupakan dinding sel, ekstraksi
dilakukan dengan cara yang sama. Selanjutnya serbuk diekstraksi
berturut-turut dengan air panas,NaCl 1% panas, & ammonium
oksalat panas untuk menghilangkan semua polisakarida yang larut.
Akhirnya sisa yang taklarutdicucidandikeringkan
Sisa dapat dikumpulkan dengan menyaring/memusingkan diantara
pengekstrakan
Hasil akhir harus berbentuk serbuk putih yang rapuh
Panaskan serbuk dalam H2SO4 1M pada 1000C selama 8-16 jam
Saring dan dinginkan
Filtrat dinetralkan dengan Ba(OH)2 atau BaCO3
Endapan BaSO4 dipisahkan dengan sentrifugasi
Tambahkan sedikit damar penukar asam dan basa kepada beningan
untuk menghilangkan sesepora terakhir ion anorganik
Pekatkan larutan jernih dalam hampa udara hingga volumenya
tinggal sedikit
Kromatografi sebagian cuplikan pekat pada kertas dengan 2
pengembang gula yang baku
Kromatografi pada waktu yang bersamaan sejumlah larutan
pembanding baku yang konsentrasi gula-umumnya diketahui
Keringkan kertas, deteksi dengan anilina hidrogen ftalat dan
perkirakan konsentrasi berbagai monosakarida yang dihasilkan pada
skala 1-5
Bila dibutuhkan ketepatan lebih lanjut, bercak gula dapat
dielusi dan konsentrasinya ditentukan dengan spektrofotometri
Daftar PustakaHarbone B.J. 1987. Metode Fitokimia. Bandung:
ITB.Sumardjo, damin. 2009. Pengantar Kimia. Buku Panduan Kuliah
Mahasiswa Kedokterandan Program Strata 1 Fakultas Bioekstra.
Jakarta : EGC.
15