KARBOHIDRAT

DEFENISI

Karbohidrat merupakan persenyawaan antara karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam dengan rumus empiris Cn(H₂O)n. Senyawa ini pernah diduga sebagat “hidrat dari karbon” sehingga disebut karbohidrat. Karbohidrat sebenarnya adalah polihidroksi aldehida dan keton atau turunan mereka.

PENGGOLONGAN

Berdasarkan hasil hidrolisis dan strukturmya maka karbohidrat dibagi atas tiga golongan besar yaitu: monosakarida, oligosakarida dan polisakarida. Istilah sakarida berasal dari bahasa latin saccharum yang artinya gula dan mengacu pada rasa manis senyawa karbohidrat sederhana.

1. Monosakarida; adalah karbohidrat yang tak dapat dihidrolisis menjadi senyawa yang lebih sederhana. Jika didasarkan pada gugus fungsinya, maka monosakarida secara keseluruhan dibagi atas dua golongan besar, yaitu aldosa jika mengandung gugus aldehid (misalnya glukosa, ribosa, dan deoksiribosa) dan ketosa jika mengandung gugus keton (misalnya fruktosa). 
2. Oligosakarida; merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida. Oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida, dst. Sebagian besar oligosakarida dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dalam industri pangan adalah maltosa, laktosa dan sukrosa.
3. Polisakarida; tersusun dari banyak unit monosakarida yang terikat antara satu dengan yang lainnya melalui ikatan glikosida. Hidrolisis lengkap akan mengubah suatu polisakarida menjadi monosakarida. Misalnya selulosa, pati, glikogen dan kitin.

KONFIGURASI MONOSAKARIDA

Monosakarida memiliki atom-atom karbon kiral atau disebut juga atom karbon asimetris yang memungkinkan terjadinya isomer-isomer konfigurasi, ditinjau dari letak, arah gugus-gugus hidroksilnya. Notasi D & L dilakukan karena adanya atom C dengan konfigurasi asimetris seperti pada gliseraldehida. Suatu monosakarida nerupakan anggota deret-D jika gugus hidroksil pada karbon kiral yang terjauh dari karbon 1 juga terletak di sebelah kanan dalam proyeksi Fischer. (Hampir semua karbohirat alamiah merupakan anggota deret-D). Disamping itu, tiap monosakarida diberi nama sendiri. Misalnya dua aldopentosa diasteriomerik berikut ini:

Gambar 1

Jika OH pada karbon kiral terakhir siproyeksikan ke kiri, maka senyawa itu nerupakan anggota deret-L. Misalnya dua contoh berikut:

Gambar 2

SIKLISASI MONOSAKARIDA

Glikosa mempunyai suatu gugus aldehida pada karbon 1 dan gugus hidroksil pada karbon 4 dan 5 (seperti juga pada karbon 2, 3 dan 6). Suatu reaksi umum antara alkohol dan aldehida ialah pembentukan hemiasetal. Dalam larutan berair, glukosa dapat bereaksi intramolekul untuk menghasilkan hemiasetal siklik, baik hemiasetal cincin 5 anggota atau 6 anggota dapat terbentuk. Meskipun proyeksi Fischer berguna dalam pembahasan karbohidrat rantai terbuka, tetapi untuk senyawa siklik proyeksi ini janggal.

1. Cincin furanosa dan piranosa; Suatru monosakarida dalam bentuk hemiasetal cincin lima anggota disebut furanosa. Furan berarti senyawa heterosiklik lima anggota. Serupa pula dengan piranosa yaitu suatu monosakarida dalam bentuk cincin enam anggota (dari nama piran ; senyawa heterosiklik oksigen bersegi enam). Contohnya pada gambar 3 di bawah.
2. Rumus Haworth dan Rumus Konformasi; Penggambaran struktur siklik dengan baik ditampakkan dengan rumus perspektif Haworth. Rumus ini menghilangkan ikatan-ikatan melengkung yang terkesan dibuat-buat pada oksigen cincin. Menurut perjanjian, suatu rumus Haworth digambar dengan oksigen cincin berada pada sisi terjauh dari cincin dan karbon anomerik berada  disebelah kanan. Gugus CH₂OH ujung ditempatkan diatas bidang cincin untuk deret-D, dan di bawah bidang cincin untuk deret-L. Konfigurasi α bila gugus hidroksil (OH) pada karbon anomerik (karbon 1) diproyeksikan ke bawah dan β jika gugus hidroksil pada karbon anomerik diproyeksikan ke atas (Lihat Gambar 4). Rumus Haworth yang datar itu tidak merupakan pemaparan yang seluruhnya benar dari suatu cincin piranosa. Suatu piranosa seperti sikloheksana dapat mengalami tekukan cincin agar mencapai keadaan yang stabil, keadaan ini dapat ditunjukkan oleh rumus konformasi (lihat gambar 5).

Gambar 3

Gambar 4

Gambar 5

OLIGOSAKARIDA

Oligosaskarida adalah yang palng banyak ditemukan adalah disakarida, yang terbentuk dari dua satuan monosakarida yang terikat satu dengan lainnya melalui ikatan glikosida daam posisi 1,4 α dan 1,4 β . Beberapa yang penting yaitu:

1. Maltosa; adalah disakarida utama yang diperoleh dari hidrolisis pati. Hidrolisis selanjutnya menghasilkan glukosa, oleh karena itu maltosa terdiri dari dua satuan glukosa, terikat satu sama lain melalui ikatan 1,4 α glikosida.
2. Laktosa; gula utama yang terdapat dalam susu sapi dan manusia. Hidrolisa laktosa menghasilkan D-glukosa dan D-galaktosa dalam jumlah yang sama. Karbon anomerik dari galaktosa mempunyai konfigurasi β yang dihubungkan dengan gugus hidroksil atom C-4 dari unit glukosa.
3. Sukrosa; Disakarida ini ialah gula pasir biasa. Sukrosa terdapat pada semua tanaman yang mengalami fotosintesis dan berfungsi sebagai sumber energi. Gula ini diperoleh dari tanaman tebu dan bit, terdiri dari satu satuan glukosa dan satu satuan fruktosa. Ikatannya melalui atom karbon anomerik α dari glukosa terikat melalui oksigen ke atom C-2 pada unit fruktosa dalam bentuk furanosa.
4. Selubiosa; Disakarida yang diperoleh dari hidrolisa parsial dari selulosa. Hidrolisis lebih lanjut menghasilkan D-glukosa. Oleh karena itu selubiosa merupakan perpaduan dua molekul D-glukosa mealui ikatan 1,4 β glikosida, jadi merupakan isomer maltosa.

POLISAKARIDA

Polisakarida adalah senyawa yang memgandung satuan monosakarida yang dipersatukan dengan ikatan glukosida. Hidrolisis lengkap akan menghasilkan monosakarida. Beberapa yang penting yaitu ; selulosa, pati, glikogen dan kitin.

1. Selulosa; adalah polimer tak bercabang dari glukosa yang dihubungkan melalui ikatan 1,4 β-glikosida 300-15000 unit D-glukosa membentuk rantai lurus. Manusia tidak dapat mencerna selulosa karena sistem pencernaan manusia tidak mempunyai enzim untuk menghidrolisis  β-glikosida (β glukosidase).
2. Pati; merupakan polisakarida yang banyak terdapat pada padi-padian, kentang, jagung dan lainnya. Serta berfungsi sebagai penyimpan energi. Pati dapat dipisahkan menjadi dua komponen utama berdasarkan kelarutan bila dibubur dalam air panas. Sekitar 20% pati adalah amilosa (larut) dan 80% amilopektin (tidak larut).
3. Glikogen; polisakarida yang berfungsi sebagai penyimpan glukosa dalam hewan (terutama dalam hati dan otot). Strukturnya mengandung rantai glukosa yang terikat 1,4 α dengan percabangan 1,6 α. Glikogen membantu mempertahankan keseimbangan gula dalam tubuh, dengan jalan menyimpan kelebihan gula yang dicerna dari makanan dan mensuplainya ke dalam darah jika diperlukan.
4. Kitin; adalah polisakarida linier yang mengandung N-asetil-D-glukosamin terikat β. Hidrolisis kitin menghasilkan 2-amino-2-deoksi-D-glukosa. Kitin banyak terikat dalam protein dan lipida, merupakan komponen utama dalam bangunan serangga.