Karbohidrat

Karbohidrat adalah poli hidroksi aldehid dan poli hidroksi keton dan meliputi kondensat polimer - polimernya yang terbentuk. Rumus empiris karbohidrat dapat dituliskan sebagai berikut : Cm(H2O)n atau (CH2O). Tetapi ada juga karbohidrat yang mempunyai rumus empiris tidak seperti rumus diatas, yaitu deoksiribosa, deoksiheksosa dan lain- lain (Sudarmanto, dkk, 2000).
Semua jenis karbohidrat terdiri atas unsur-unsur karbon (C), hydrogen (H), dan Oksigen (O). Perbandingan antara hydrogen dan oksigen pada umumnya adalah 2:1 seperti halnya dalam air; oleh karena itu diberi nama karbohidrat. Dalam bentuk sederhana, formula umum karbohidrat adalah CnH2nOn. Hanya heksosa (6-atom karbon), serta pentosa (5-atom karbon), dan polimernya memegang perana penting dalam ilmu gizi (Almatsier, 2001).
Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketosis, pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein (Winarno, 2002).
Sifat-sifat karbohidrat
Beberapa sifat karbohidrat antara lain:
a. Mono dan disakarida memiliki rasa manis yang disebabkan oleh gugus hidroksilnya, oleh karena itu golongan ini disebut gula.
b. Semua jenis karbohidrat akan berwarna merah apabila larutannya (dalam air) dicampur dengan beberapa tetes larutan α-naftol (dalam alcohol) dan kemudian dialirkan pada asam sulfat pekat dengan hati-hati sehingga tidak tercampur. Sifat ini dipakai sebagai dasar uji kualitatif adanya karbohidrat (uji Molisch)
c. Warna biru kehijauan akan timbul apabila larutan karbohidrat dicampur dengan asam sulfat pekat dan anthroe. Warna ini timbul karena terbentuknya furfural dan hidroksi furfural sebagai senyawa derifat dari gula-gula.
(Sudarmadji, 2003)
Sedangkan sifat-sifat umum karbohidrat menurut Soeharsono (1978), adalah sebagai berikut:
a. Daya mereduksi
Bilamana monosakarida seperti glukosa dan fruktosa ditambahkan ke dalam larutan luff maupun benedict maka akan timbul endapan warna merah bata. Sedangkan sakarosa tidak dapat menyebabkan perubahan warna. Perbedaan ini disebabkan pada monosakarida terdapat gugus karbonil yang reduktif, sedangkan pada sakarosa tidak. Gugus reduktif pada sakarosa terdapat pada atom C nomor 1 pada glukosa sedangkan pada fruktosa pada atom C nomor 2. Jika atom-atom tersebut saling mengikat maka daya reduksinya akan hilang, seperti apa yang terjadi pada sakarosa.
Larutan yang dipergunakan untuk menguji daya mereduksi suatu disakarida adalah larutan benedict. Unsur atau ion yang penting yang terdapat pada larutan tersebut adalah Cu2+ yang berwarna biru. Gula reduksi akan mengubah atau mereduksi ion Cu2+ menjadi Cu+ (Cu2O) yang mengendap dan berwarna merah bata. Zat pereduksi itu sendiri akan berubah menjadi asam.
b. Pengaruh asam
Monosakarida stabil terhadap asam mineral encer dan panas. Asam yang pekat akan menyebabkan dehidrasi menjadi furfural, yaitu suatu turunan aldehid.
c. Pengaruh alkali
Larutan basa encer pada suhu kamar akan mengubah sakarida. Perubahan ini terjadi pada atom C anomerik dan atom C tetangganya tanpa mempengaruhi atom-atom C lainnya. Jika D-glukosa dituangi larutan basa encer maka sakarida itu akan berubah menjadi campuran: D-glukosa, D-manosa, D-fruktosa. Perubahan menjadi senyawaan tersebut melalui bentuk-bentuk enediolnya. Bilamana basa yang digunakan berkadar tinggi maka akan terjadi fragmentasi atau polimerisasi. Sehingga monosakarida akan mudah mengalami dekomposisi dan menghasilkan pencoklatan non-enzimatis bila dipanaskan dalam suasana basa. Tetapi pada disakarida dalam suasana sedikit basa akan lebih stabil terhadap reaksi hidrolisis.
(Soeharsono,1978)
Menurut kompleksitasnya karbohidrat digolongkan sebagai berikut :
a. Monosakarida
Monosakarida adalah monomer gula atau gula yang tersusun dari satu molekul gula berdasarkan letak gugus karbonilnya monosakarida dibedakan menjadi : aldosa dan ketosa. Sedang kan menurut jumlah atomnya dibedakan menjadi :triosa , tetrosa, dll. Monosakarida yang mengandung gugus aldehid dan gugus keton dapat mereduksi senyawa-senyawa pengoksidasi seperti : ferrisianida, hidrogen peroksida dan ion cupro. Pada reaksi ini gula direduksi pada gugus karbonilnya oleh senyawa pengoksidasi reduksi. Gula reduksi adalah gula yang mempunyai kemampuan untuk mareduksi.Sifat mereduksi ini disebabkan adanya gugus hidroksi yang bebas dan reaktif. ( lehninger, 1982)
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 aldehida dan disebut suatu aldosa; jika gugus karbonil berada pada posisi lain, monosakarida tersebut adalah suatu keton dan disebut suatu ketosa (Lehninger, 1982).
Sedangkan gula non reduksi adalah senyawa gula yang gugus karbonilna berikatan dengan senyawa monosakarida lain sehingga tidak bebas lagi, Misalnya : sukrosa (lehninger, 1982). Sedangkan jumlah keseluruhan gula reduksi dan gula non reduksi adalah gula total.
Pada keadaan asam encer, monosakarida bersifat relatif stabil dan pada penambahan asam kuat akan terhidrasi menjadi furfural atau hidroksimetilfurfural. Pada penambahan alkali encer monosakarida dapat mengalami isomerasi atau terbentuk senyawa yang lebih pendek D-manosa dan D-1-fruktosa. Sedang pada penambahan alkali kuat enediol dapat berubah menjadi formaldehid atau pentosa (Winarno, 1992).



b. Disakarida
Tersusun oleh dua molekul monosakarida. Jika jumlahnya lebih dari dua disebut oligosakarida ( terdiri dari 2-10 monomer gula ). Ikatan antara dua molekul monosakarida disebut ikatan glikosidik yang terbentuk dari gugus hidroksil dari atom C nomer 1 yang juga disebut karbon nomerik dengan gugus hidroksil pada molekul gula yang lain. Ada tidaknya molekul gula yang bersifat reduktif tergantung dari ada tidaknya gugus hidroksil bebas yang reaktif yang terletak pada atom C nomer 1 sedangkan pada fruktosa teeletak pada atom C nomer 2. Sukrosa tidak mempunyai gugus hidroksil yang reaktif karena kedua gugus reaktifnya sudah saling berikatan. Pada laktosa karena mempunyai gugus hidroksil bebas pada molekul glukosanya maka laktosa bersifat reduktif (Winarno, 1992).

c. Polisakarida
Polisakarida adalah polimer yang tersusun oleh lebih dari lima belas monomer gula. Dibedakan menjadi dua yaitu homopolisakarida dan heteropolisakarida. Monosakarida dan disakarida mempunyai rasa manis , sehingga disebut dengan "gula". Rasa manis ini disebabkan karena gugus hidroksilnya,. Sedangkan Polisakarida tidk terasa manis karena molekulnya yang terlalu besar tidak dapat dirasa oleh indera pengecap dalam lidah (Sudarmadji, 1996).
Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta apakah lurus atau bercabang rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas, yaitu:
a. Amilosa, merupakan fraksi yang terlarut dalam air panas yang mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-1,4-D-glukosa.
b. Amilopektin, merupakan fraksi yang tidak larut dalam air panas dan mempunyai struktur bercabang dengan ikatan α-1,6-D-glukosa.
(Winarno, 2002)
Peranan perbandingan amilosa dan amilopektin terlihat dalam serealia, contohnya beras. Semakin kecil kandungan amilosanya atau semakin tinggi amilopektinnya maka semakin lekat nasi tersebut (Winarno, 2002).
Pati mempunyai sifat tidak larut dalam air, dengan larutan iodin memberikan warna biru. Bentuk mikroskopis granula menandakan sumber patinya. Konstituen utama pati adalah amilosa (15–20%) yang mempunyai struktur heliks tak bercabang dan memberikan warna biru dengan iodin serta dengan jelas cenderung mengadakan retrodegradasi dan amilopektin (80–85%) yang tersusun dari rantai bercabang dan hanya memberikan warna merah dengan iodin karena tidak terbentuk helix serta sedikit cenderung mengadakan retrodegradasi (Muljohardjo, 1987).
Pati akan mengalami denaturasi jika diberi perlakuan panas, granula pati tidak larut dalam air dingin tetapi akan mengembang dalam air hangat. Pengembangan granula pati bersifat dapat balik jika pemanasan yang diberikan pada pati belum melewati suhu gelatinisasi. Pengembangan granula pati disebabkan oleh penetrasi molekul pati terperangkap dalam molekul–molekul amilosa atau amilopektin (Basuki dkk., 1988).
Kemampuan menyerap air yang besar pada pati diakibatkan karena molekul pati mempunyai jumlah gugus hidroksil yang sangat besar (Winarno, 2002). Penambahan air pada pati akan membentuk suatu sistem dispersi pati dengan air, karena pati mengandug amilosa dan amilopektin yang mengandung gugus hidroksil yang reduktif. Gugus hidroksil akan bereaksi dengan hidrogen dari air. Dalam keadaan dingin viskositas sistem dispersi pati air hanya berbeda sedikit dengan viskositas air, karena ikatan patinya masih cukup kuat sehingga air belum mampu masuk ke dalam granula pati. Setelah dipanaskan ikatan hidrogen antara amilosa dan amilopektin mulai lemah sehingga air semakin mudah terpenetrasi ke dalam susunan amilosa dan amilopektin (Meyer, 1973).
Bila suspensi pati dalam air dipanaskan, beberapa perubahan selama terjadinya gelatinisasi dapat diamati. Mula-mula suspensi pati yang keruh seperti susu tiba-tiba mulai menjadi jernih pada suhu tertentu, tergantung jenis pati yang digunakan. Terjadinya translusi larutan pati tersebut diikuti pembengkakkan granula. Bila energi kinetik molekul-molekul air menjadi lebih kuat daripada daya tarik-menarik antara molekul pati di dalam granula, air dapat masuk ke dalam butir-butir pati. Hal inilah yang menyebabkan bengkaknya granula. Jumlah gugus hidroksil dalam molekul pati yang besar menyebabkan kemampuan pati menyerap air pun besar (Winarno, 2002).
Gelatinisasi adalah perubahan yang terjadi pada granula pada waktu mengalami pembengkakan yang luar biasa dan tidak dapat kembali ke bentuk semula (Winarno, 2002). Gelatinisasi juga disebut sebagai peristiwa koagulasi koloid dengan ikatan rantai polimer atau penyerapan zat terlarut yang membentuk jaringan tiga dimensi yang tidak terputus sehingga dapat mengakibatkan terperangkapnya air dan terhentinya aliran zat cair yang ada di sekelilingnya kemudian mengalami proses pengorientasian partikel (Meyer, 1973).
Suhu gelatinisasi adalah suhu pada saat granula pati pecah. Suhu gelatinisasi berbeda–beda bagi tiap jenis pati dan merupakan suatu kisaran. Dengan viskometer suhu gelatinisasi dapat ditentukan, misalnya pada jagung 62–700C, beras 68-780C gandum 54,5–640C, kentang 58–660C, dan tapioka 52– 640C (Winarno, 2002). Dengan adanya gelatinisasi, terjadi juga perubahan viskositas pati. Viskositas adalah resistansi suatu cairan terhadap alirannya. Pemanasan yang semakin lama akan mengakibatkan viskositasnya semakin tinggi.
Proses gelatinisasi dipengaruhi beberapa hal, yaitu:
1. asal pati : meliputi ukuran granula & kandungan amilosa/ amilopektin pati masing-masing bahan, granula ubi kayu berukuran 5-35 mikron dan terdiri dari amilosa 20% dan amolipektin 80% (Meyer, 1973)
2. pH larutan dan suhu air yang ditambahkan : pH optimum 4-7. bila pH terlalu tinggi pembentukan gel cepat tetapi cepat turun lagi. Jika terlalu rendah pembentukan gel lambat. Untuk airnya jika tidak tepat maka tidak terjadi gelatinisasi.
3. konsentrasi pati : makin kental suatu larutan, maka suhu gelatinisasi makin lama tercapai. Konsentrasi terbaik untuk pembentukan gel adalah 20%.
4. penambahan gula : gula akan menurunkan kekentalan dengan mengikat air sehingga suhu gelatinisasi makin tinggi.
5. perlakuan mekanis, seperti pengadukan mempercepat terjadinya suhu gelatinisasi.
6. adanya konstituen organik & anorganik : lipida mampu mempengaruhi suhu gelatinisasi dengan menyelubungi granula pati sehingga menghambat penetrasi air dan amilosa sulit larut yang menyebabkan gel sulit terbentuk.
7. tinggi suhu dan lama pemanasan
(Winarno, 1992).