Fungsi Karbohidrat

Pengertian Karbohidrat

Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O). Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam dan mereka dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-atomnya, panjang/pendeknya rantai serta jenis ikatan akan membedakan karbohidrat yang satu dengan lain.

Dari kompleksitas strukturnya dikenal kelompok karbohidrat sederhana (seperti monosakarida dan disakarida) dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks atau polisakarida (seperti pati, glikogen, selulosa dan hemiselulosa). Di samping itu, terdapat oligosakarida (stakiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, galaktooligosakarida) dan dekstrin yang memiliki rantai monosakarida yang lebih pendek dari polisakarida.

Karbohidrat sangat beraneka ragam sifatnya. Misalnya, sukrosa(gula pasir) dan kapas, keduanya adalah karbohidrat. Salah satu perbedaan utama antara berbagai tipe karbohidrat adalah ukuran molekulnya. Monosakarida (sering disebut gula sedderhana) adalah satuan karbohidrat yang tersederhana; mereka tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil.

Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimer-dimer disebut disakarida, sukrosa adalah suatu disakarida yang dapat dihidrolisis menjadi satu satuan glukosa dan satu satuan fruktosa. Monosakarida dan disakrida larut dalam air dan umumnya terasa manis.

Struktur dan Nama Karbohidrat

            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. Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.

Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH₂O)_n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur.

Pemberian nama pada  monosakarida pada umumnya adalah secara trivial. Anggota yang paling sederhana adalah gliseraldehida yan terdir dari tiga atom C (triosa) dengan satu pusat khiral. Berdasarka perubahan posisi gugus OH pada pusat khiral, maka untuk tetrosa ada dua isomer yang masing-masing dinamakan eritrosa dan treosa.

Jenis dan Klasifikasi

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia.

Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:

• Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)

Monosakarida merupakan molekul karbohidrat yang tidak dapat dipecah menjadi bentuk yang lebih sederhana lagi. Molekul ini merupakan molekul pembentuk oligosakarida dan polisakarida. Glukosa, fruktosa dan galaktosa merupakan beberapa jenis karbohidrat yang termasuk ke dalam kelompok monosakarida. Glukosa dan fruktosa biasa digunakan sebagai pemanis. Gula pereduksi (glukosa, fruktosa) yang bereaksi dengan gugus amino pada suhu tinggi/water activity rendah akan menimbulkan warna kecoklatan. Reaksi ini disebut reaksi maillard (berguna dalam pembuatan roti/bread).

Pada proses pemanasan suhu tinggi dengan katalis asam atau basa, gula pereduksi akan mengalami karamelisasi. Beberapa turunan monosakarida adalah D-glucitol/sorbitol (pemberi kesan dingin pada candies), D-mannitol (non sticky coating pada candies) dan D-xylitol (pemberi kesan dingin). Reaksi pyrolitik yang terjadi pada maltol dan isomaltol akan menghasilkan warna dan aroma yang khas. Polyols adalah istilah untuk menyebutkan gula-gula alkohol. Polyols menimbulkan efek/sensasi dingin saat senyawa tersebut larut di dalam mulut. Semakin kecil ukuran partikel, maka akan semakin cepat larut dan efek dinginnya lebih terasa.

Fungsi Karbohidrat

Karbohidrat mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan seperti rasa, warna dan tekstur. Sedangkan fungsi karbohidrat di dalam tubuh adalah:

1. Fungsi utamanya sebagai sumber energi bagi kebutuhan sel-sel jaringan tubuh. Sebagian dari karbohidrat diubah langsung menjadi energi untuk aktifitas tubuh, dan sebagian lagi disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot. Karbohidrat juga sebagai sumber biokalori dalam bahan makanan, disamping itu juga sebagai bahan pengental atau GMC pada teknologi makanan sebagai bahan penstabil, bahan pemanis (sukrosa, glukosa, fruktosa) dan bahan bakar, misalnya pada glukosa dan pati dan sebagai penyusun struktur sel, misalnya selulosa dan khitin. (Sudarmadji, 1996)
2. Melindungi protein agar tidak terbakar sebagai penghasil energi.
3. Membantu metabolisme lemak dan protein, dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan.
4. Di dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu.
5. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Laktosa misalnya berfungsi membantu penyerapan kalsium. Ribosa merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat.
6. Selain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna, mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk pencernaan, seperti selulosa, pektin dan lignin.

Sifat Kimia Karbohidrat

Banyak sifat dan kimia sakarida merupakan akibat struktur siklis hemiasetal atau hemiketa. Kebanyakan monosakarida terdapat dalam bentuk cincin heterosiklik beranggotakan enam. Sifat fisik polisakarida yang amat berbeda konfigurasi pada atom karbon kiral (karbon anometer) ikatan glukosidaSifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang terdapat ada molekulnya, yaitu gugus OH, gugus aldehid dan gugus keton.

• Sifat Mereduksi

Monosakarida dan beberapa disakarida mempunyai sifat dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa. Sifat sebagai reduktor inidapat digunakan untuk keperluan identifikasi karbohidrat maupun analisi kuantutatif. Sifat mereduksi ini disebabkan oleh adanya gugus aldehid atua keton bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini tampak pada reaksi resksi ion-ion logam misalnya ion Cu²⁺ dan ion Ag⁺ yang terdapat pada pereaksi –peraksi tertentu

• Pembentukan Furfural

Pembentukan furfural ini adalah reaksi dehidrasi atau pelepasan molekul air dari suatu senyawa. Pentosa-pentosa hampir secara  kuantitatif semua terhidrasi menjadi furfural. Dengan dehidrasi heksosa-heksosa m,enghasilkan hidroksimetilfurfural. Oleh karena furfural atau derivatnya dapat membentuk senyawa  apabila direaksikan dengan a naftol atau timol, reaksi ini dapat dijadikan reaksi pengenal untuk karbohidrat.

Pereaksi Molisch terdiri atas larutan a naftol dalam alcohol. Apabila pereaksi ini ditambahkan 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 waarna ungu karena terjadi reaksi kondensasi antara furfural dengan a naftol. Walaupun reaksi ini tidak spesifik untuk karbohidrat, namun dapat digunakan sebagai reaksi pendahuluan dalam analisis kualitatif karbohidrat. Hasil negative merupakan suatu bukti bahwa tidak ada suatu karbohidrat

• Pembentukan Osazon

Semua karbohidrat yang memiliki gugus aldehida atau keton bebeas akan membentuk osazon bila dipanaskan bersama fenilhidrazin berlebih. Osazon yang terjadi memiliki bentuk kristal dan titik lebur yang khas bagi masing-masing karbohidrat. Hal ini sangat penting artinya karena dapat digunakan untuk mengidentifikasi karbohidrat dan merupakan salah satu cara untuk membedakan bebrapa monosakarida,

misalnya antara glukosa dan galaktosa yang terdapat pada urin wanita yang sedang menyusui. Pada reaksi antara glukosa dengan fenilhidrazin, mula-mula terbentuk D-glukosafenilhidrazon., kemudian reaksi berlanjut hingga terbentuk D-glukosazon. Glukosa, fruktoda dan manosa dengan fenilhidrazin menghasilkan osazon yang sama. Dari struktur ketiga monisakarida tersebut tampak bahwa posisi gugus OH dan atom H pada atom karbon pada nomor 3,4, dan 5 sama. Dengan demikian osazon yang terbentuk memiliki struktur yang sama

• Pembentukan Ester

Adanya gugus hidroksil pada karbohidrat memungkinkan terjadinya ester apabila deireaksikan dengan asam. Monosakarida memiliki beberapa gugus OH dan dengan asam fosfat dapat menghendakinya menghasilkan ester asam posfat. Ester yang penting dalam tubuh kita adalah a- D-glukosa-6-fosfat dan  a-D-fruktosa-1,6-difosfat. Kedua jenis ester ini terjadi dari reaksi monosakarida dengan adenosintrifosfat atau ATP dengan bantuan enzim tertentu dalam tubuh kita.

Proses esterifikasi dengan asam 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 atau 6. pada a-D-glukosa-6-fosfat, gugus fosfat terikat pada nomor atyom  omor 6 sedangkan pada a-D-fruktosa-1,6-difosfat dua  gugus fosfat terikat pada atom karbon noomor 1 dan 6.

• Isomerisasi

Kalau dalam larutan encer monosakarida dapat stabil, tidak demikian halnya apabila monosakarida dilarutkan dalam basa encer. Glukosa dalam larutan basa encer akan berubah sebagian mejadi fruktosa dan amnosa. Ketiga maonosakarida ini ada dalam keseimbangan. Demikian pula apabila yang dilartkan itu fruktosa atau manosa, keseimbangan antara ketiga monosakarida akan tercapai juga. Reaksi ini dikenal sebagai transformasi lobri de bruin fan eckenstein yang berlangsung pada proses enolisasi.

• Pembentukan Glikosida

Apabila glukosa direaksikan dengan metil alkohol, menghasilkan dua senyawa. Kedua senyaw ini dapat dipisahkan satu dari yang lain dan keduanya 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 aserol dan disebut secara umum glikosida.

Ikatan yang terjadi antara gugus metil dengan monosakarida disebut ikatan glikosida dan gugus OH yang bereaksi disebut gugus OH glikosidik. Metil glikosida yang dihasilkan dari reaksi glukosa dengan metil alkohol disebut juga metil glukosida. Ada dua senyawa yang terbentuk dari reaksi ini yaitu metil-a-D-glukosida atau metil-a-D-glukopiranosida dan metil -b-D-glukosida atau metil -b-D-glukopiranosida.

Demikianlah artikel dari duniapendidikan.co.id mengenai Fungsi Karbohidrat : Pengertian, Struktur, Nama, Jenis, Klasifikasi, Sifat Kimia, semoga artikel ini bermanfaat bagi anda semuanya.