KARBOHIDRATRabiatul Adawiyah (G84080001)1, Indra Kurniawan Saputra2, Waras Nurcholis3,

Mahasiswa Praktikum1, Asisten Praktikum2, Dosen Praktikum3

Struktur dan Fungsi BiomolekulDepartemen Biokimia, FMIPA, IPB

2010

AbstrakKarbohidrat merupakan sumber kalori yang dibutuhkan sebagian besar

organisme. Karbohidrat dapat diklasifikasikan dalam beberapa golongan dan masing-masing golongan memiliki struktur dan sifat yang berbeda. Uji karbohidrat dilakukan untuk mengetahui struktur dan sifat karbohirat dilakukan terhadap larutan glukosa 1%, fruktosa 1%, sukrosa 1%, laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1%. Uji Molisch dengan bantuan asam sulfat pekat membentuk cincin ungu terhadap larutan yang mengandung karbohidrat, dan larutan yang diujikan semuanya membentuk cincin ungu yang menunjukkan bahwa semua larutan mengandung karbohidrat. Uji Benedict membentuk warna merah bata terhadap larutan yang mengandung gula pereduksi. Uji Benedict memberikan hasil positif terhadap glukosa, fruktosa, maltosa, dan laktosa. Karbohidrat merupakan bahan utama untuk fermentasi yang menghasilkan CO2 dan etanol. Semua larutan yang diujikan dapat menghasilkan CO2 dan etanol yang ditunjukkan dengan terisapnya ibu jari pada tabung fermentasi. Gugus ketosa diuji melalui uji Selliwanoff. Larutan yang mengandung ketosa akan membentuk warna merah. Fruktosa dan sukrosa memberikan hasil positif terhadap uji ini. Uji iod dilakukan terhadap tepung pati, tepung agar-agar, dan tepung gum arab. Tepung pati memberikan hasil positif terhadap uji iod dengan membentuk warna biru. Hasil tersebut menunjukkan bahwa pati mengandung amilosa.

Kata kunci: karbohidrat, uji karbohidrat, monosakarida, disakarida

Pendahuluan

Karbohidrat merupakan tongkat kehidupan bagi sebagian besar organisme.

Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme

fotosintetik yang menggunakan energi solar untuk melakukan sintesis karbohidrat

dari CO2 dan H2O. Peran karbohidrat bagi hewan adalah suatu bagian utama dari

sumber kalori. Karbohidrat merupakan suatu senyawa polihidroksialdehida atau

polihidroksiketon atau senyawa turunannya bila dihidrolisis. Karbohidrat terdiri

atas karbon, hidrogen, dan oksigen dengan perbandingan 1:2:1 (Lehninger 1982).

Karbohidrat diklasifikasikan dalam empat golongan, yaitu monosakarida,

disakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Monosakarida merupakan bentuk

paling sederhana dari suatu karbohidrat sehingga tidak dapat dihidrolisis lagi

dalam bentuk yang lebih sederhana. Monosakarida berdasarkan jumlah unsur

karbon , diklasifikasikan sebagai triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, atau heptosa,

dan sebagai aldosa atau ketosa berdasarkan gugus aldehida atau keton yang

dimiliki senyawa tersebut. Disakarida adalah produk kondensasi dua unit

monosakarida, contohnya maltosa yang berasal dari dua unit glukosa (Gambar 1&

2). Oligosakarida adalah produk kondensasi tiga sampai sepuluh momosakarida.

Sebagian besar oligosakarida tidak dicerna oleh enzim dalam tubuh manusia.

Polisakarida adalah produk kondensasi lebih dari sepuluh unit monokarida,

contohnya patidan dekstrin (Murray 2006).

Gambar 1 Struktur maltosa

(Sumber: Campbell et al.)

Gambar 2 Struktur sukrosa

(Sumber: Campbell et al.)

Monosakarida tidak berwarna merupakan kristal padat yang bebas larut di

dalam air, tetapi tidak larut di dalam pelarut nonpolar. Kerangka monosakarida

adalah rantai karbon berikatan tunggal yang tidak bercabang. Satu di antara atom

karbon berikatan ganda dengan suatu 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 sebagai aldosa. Jika gugus karbonil berada pada posisi lain,

monosakarida tersebut adalah suatu keton, dan disebut sebagai suatu ketosa

(Gambar 3) (Lehninger 1982).

Gambar 3 Struktur aldosa dan ketosa

(Sumber: Campbell et al.)

Pati merupakan suatu polisakarida simpanan pada tumbuhan. Suatu

polimer yang secara keseluruhan terdiri atas monomer glukosa. Monomer glukosa

dibuhungkan dengan ikatan 1,4-glikosidik. Sudut ikatan tersebut membuat

polimer tersebut membentuk heliks. Bentuk pati yang paling sederhana adalah

amilosa yang rantainya tidak bercabang (Gambar 4). Amilopektin, suatu bentuk

pati yang lebih kompleks adalah suatu polimer bercabang dengan ikatan 1-6 pada

titik percabangan (Campbell et al. 2002).

Gambar 4 Struktur pati

(Sumber: Campbell et al.)

Percobaan karbohidrat bertujuan mengetahui sifat, jenis, dan sifat

karbohidrat melalui uji kualitatif terhadap karbohidrat. Uji kualitatif yang

dilakukan, yaitu uji Molisch, uji Benedict, uji Barfoed, uji fermentasi, uji

Selliwanoff, dan uji iod. Uji Molisch bertujuan mengetahui keberadaan

karbohidrat, namun tidak spesifik terhadap jenis karbohidrat tertentu. Uji Benedict

merupakan uji karbohidrat yang spesifik terhadap keberadaan gula pereduksi. Uji

Barfoed bertujuan membedakan antara monosakarida dan disakarida, sedangkan

uji fermentasi bertujuan mengetahui karbohidrat yang menghasilkan etanol dan

karbondioksida. Amilosa dalam suatu bahan diketahui melalui uji iod.

Bahan dan Metode

Percobaan dilakukan di laboratorium pendidikan Biokimia, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan alam, Institut Pertanian Bogor. Larutan

glukosa 1%, fruktosa 1%, sukrosa 1%, laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1%

digunakan untuk uji Molisch, uji Benedict, uji Barfoed, uji fermentasi, dan uji

Selliwanoff. Tepung pati, tepung agar-agar, dan tepung gum arab digunakan

dalam uji iod. Selain itu, pereaksi Molisch, Benedict, Barfoed, Selliwanoff, iod,

ragi, asam sulfat pekat, dan larutan NaOH sebagai pereaksi untuk masing-masing

uji karbohidrat tersebut.

Peralatan umum yang digunakan dalam percobaan uji karbohidrat, yaitu

pipet volumetrik atau pipet Mohr berukuran 5 ml, 10 ml, dan 25 ml, tabung reaksi,

bulp, batang pengaduk, dan pipet tetes. Uji Benedict, uji Barfoed, uji Fermentasi,

dan uji Selliwanoff juga membutuhkan penangas air untuk mempercepat reaksi.

Selain itu, uji Fermentasi juga menggunakan tabung fermentasi. Uji iod

menggunakan papan spot test sebagai tempat uji.

Percobaan uji Molish digunakan larutan glukosa 1%, fruktosa 1%, sukrosa

1%, laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1% sebagai larutan yang digunakan untuk

uji Molisch. Larutan yang akan diuji tersebut masing-masing dimasukkan ke

dalam tabung reaksi sebanyak 5 ml, dan ditambahkan dua tetes pereaksi Molisch,

campur merata, kemudian ditambahkan 3 ml asam sulfat pekat melalui dinding

tabung secara perlahan-lahan. Hasil uji yang positif ditunjukkan oleh warna ungu

kemerahan pada batas kedua cairan, sedangkan reaksi negatif ditunjukkan oleh

warna hijau.

Tabung reaksi baru disediakan, kemudian dimasukkan 5 ml pereaksi

Benedict. Larutan bahan yang akan diperiksa ditambahkan sebanyak 8 tetes,

dicampur, dan didihkan selama 5 menit. Larutan yang telah dipanaskan,

didinginkan terlebih dahulu, kemudian perhatikan warna dan endapan yang

terbentuk. Tidak adanya gula pereduksi ditunjukkan oleh warna biru yang pada

larutan. Gula pereduksi ditunjukkan oleh warna hijau kebiruan, hijau, dan kuning

dengan konsentrasi sekitar 250, 500, dan 1000 mg/dL, sedangkan 2000 mg/dL

ditunjukkan oleh adanya endapan merah. Larutan uji yang digunakan, yaitu

glukosa 1%, fruktosa 1%, sukrosa 1%, laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1%.

Uji Barfoed digunakan untuk membedakan monosakarida dan disakarida.

Pereaksi Barfoed sebanyak 1 ml dan bahan percobaan sebanyak 1 ml dimasukkan

ke dalam tabung reaksi. Tabung reaksi tersebut dipanaskan dalam air mendidih

selama 3 menit dan didinginkan. Fosfomolibdat ditambahkan sebanyak 1 ml,

dikocok, dan diamati warna yang terjadi.

Larutan glukosa 1%, fruktosa 1%, sukrosa 1%, laktosa 1%, maltosa 1%,

dan pati 1% diuji dengan uji fermentasi. Larutan bahan percobaan sebanyak 20 m,

dan 2 gram ragi dimasukkan ke dalam ragi, dan digerus sampai terbentuk suspensi

yang homogen. Suspensi tersebut diisi ke dalam tabung fermentasi sampai bagian

kaki yang tertutup terisi. Pemeraman dilakukan pada suhu 36C dan diperiksa

interval 1 jam sebanyak tiga kali pengamatan. Jika terdapat ruangan gas pada kaki

tabung yang tertutup, maka panjang atau isi gas tersebut diukur. Gas CO2 yang

terbentuk diuji melalui penambahan NaOH. 10% kedalam tabung fermentasi

melalui kaki yang terbuka dan mulut tabung ditutup dengan ibu jari, sementara

tabung dibolak-balik beberapa kali. Isapan pada ibu jari menunjukkan adanya gas

CO2.

Percobaan berikutnya adalah uji Selliwanof. Sebanyak 2.5 ml pereaksi

Selliwanof dimasukkan ke dalam tabung reaksi dan ditambahkan beberapa tetes

glukosa 1%. Didihkan dalam penangas air selama 60 detik, diamati warna yang

terjadi. Percobaan diulangi dengan menggunakan fruktosa 1%, sukrosa 1%,

laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1%.

Tepung pati, tepung gum arab, dan tepung agar-agar digunakan dalam

percobaan uji Iod. Tepung bahan percobaan dimasukkan ke dalam papan uji

secukupnya, kemudian diteteskan satu tetes larutan iod encer. Warna yang

terbentuk dicatat.

Hasil dan Pembahasan

Molisch merupakan larutan 5% -naftol dalam alkohol, kemudian

ditambah asam sulfat pekat dengan hati-hati. Larutan Molisch digunakan sebagai

pereaksi dalam uji karbohidrat. Reaksi dalam uji Molisch terdiri atas tiga tahap,

yaitu hidrolisis polisakarida dan disakarida menjadi heksosa atau pentosa, proses

dehidrasi, dan proses kondensasi. Heksosa atau pentosa mengalami dehidrasi

menjadi hidroksimetilfurfural atau furfural karena adanya pengaruh dari asam

sulfat pekat. Kondensasi aldehida yang terbentuk dengan -naftol dalam alkohol

membentuk senyawa yang berwarna khusus untuk polisakarida dan disakarida.

Warna ungu yang terbentuk dari reaksi antara larutan karbohidrat dan pereaksi

Molisch menunjukkan adanya karbohidrat (Sumardjo 2009). Hasil uji Molisch

(Tabel 1) menunjukkan bahwa semua larutan yang diujikan, yaitu glukosa 1%,

fruktosa 1%, sukrosa 1%, laktosa 1%, maltosa 1%, dan pati 1% membentuk

cincin violet pada batas kedua cairan, namun dengan intensitas warna yang

berbeda. Glukosa, fruktosa, dan sukrosa membentuk cincin violet (Gambar 5).

Laktosa, maltosa, dan pati memiliki intensitas warna yang sama, yaitu cincin

violet pekat.

Uji Benedict digunakan sebagai uji keberadaan gula pereduksi. Pereaksi

Benedict merupakan campuran kupri sulfat, natrium sitrat, dan natrium karbonat

dalam air. Pemanasan campuran pati dan pereaksi Benedict sangat diperlukan

dalam uji Benedict dan campuran akan mengalami perubahan warna. Perubahan

warna yang terjadi dari biru menjadi hijau kemudian berubah menjadi kuning,

selanjutnya kemerah-merahan hingga akhirnya terbentuk endapan merah bata

kupro oksida apabila konsentrasi karbohidrat pereduksi cukup tinggi. Gula

pereduksi akan teroksidasi menjadi asam onat, sedangkan pereaksi Benedict

(sebagai Cu2+) akan tereduksi menjadi kupro oksida. Uji Benedict mengalami

proses oksidasi dan proses reduksi (Sumardjo 2009). Pereaksi Benedict bersifat

basa lemah karena memiliki natrium karbonat dan natrium sitrat. Endapan yang

terbentuk dapat berwarna hijau, kuning, atau merah bata, tergantung pada

konsentrasi karbohidrat yang diperiksa (Poedjiadi & Supriyanti 2007). Gula

pereduksi adalah golongan gula yang dapat mereduksi senyawa-senyawa

penerima elektron (Lehinger 1982). Ujung dari gula pereduksi adalah ujung yang

mengandung aldehida atau keto bebas. Uji Benedict mengalami proses oksidasi

dan proses reduksi (Sumardjo 2009). Hasil uji Benedict terhadap glukosa,

fruktosa, laktosa, dan maltosa memberikan hasil yang positif dengan membentuk

cincin merah (Tabel 2). Pati dan sukrosa memberikan hasil negatif, yaitu tidak

membentuk cincin merah yang menunjukkan bahwa sukrosa dan pati tidak

memiliki gula pereduksi. Larutan fruktosa, laktosa, dan maltosa memiliki

intensitas cincin merah sangat pekat dibandingkan dengan glukosa (Gambar 6).

Pati dan sukrosa tidak membentuk cincin merah karena keduanya merupakan gula

nonpereduksi. Pati dan sukrosa tidak memiliki hemiasetal atau hemiketal bebas

karena keduanya bukan golongan monosakarida (Schreck 1994). Hal ini

menunjukkan bahwa hanya monosakarida saja yang dapat menjadi gula pereduksi.

Tabel 1 Hasil uji Molisch

Larutan Hasil uji Gambar

Glukosa 1% +++

Gambar 5 Hasil uji Molisch (kiri ke kanan: glukosa,

fruktosa, sukrosa, laktosa, maltosa, pati)

Fruktosa 1% +++

Sukrosa 1% +++

Laktosa 1% ++

Maltosa 1% ++

Pati 1% ++

Keterangan: - : tidak terbentuk cincin ungu violet+ : terbentuk cincin ungu violet kurang pekat++ : terbentuk cincin ungu violet pekat+++ : terbentuk cincin ungu violet sangat pekat

Tabel 2 Hasil uji Benedict

Larutan Hasil uji Gambar

Glukosa 1% ++

Gambar 6 Hasil uji Benedict (kiri ke kanan: glukosa,

fruktosa, sukrosa, laktosa, maltosa, pati)

Fruktosa 1% +++

Sukrosa 1% -

Laktosa 1% +++

Maltosa 1% +++

Pati 1% -

Keterangan: - : tidak membentuk cincin merah+ : membentuk cincin merah kurang pekat++ : membentuk cincin merah pekat+++ : membentuk cincin merah sangat pekat

Uji Barfoed merupakan uji karbohidrat yang digunakan untuk

membedakan antara monosakarida dengan disakarida. Gula pereduksi

monosakarida mereduksi ion Cu2+ dari pereaksi Barfoed dalam suasana asam lebih

cepat dibandingkan dengan disakarida. Reduksi ion Cu2+ oleh gula pereduksi

monosakarida akan menghasilkan Cu2O (kupro oksida). Penambahan

fosfomolibdat memberikan warna biru tua pada larutan yang menunjukkan hasil

positif (Poedjiadi & Supriyanti 2007). Hasil uji Barfoed ialah semua larutan yang

diujikan memberikan hasil yang positif dengan intensitas yang berbeda (Tabel 3).

Maltosa, sukrosa, dan laktosa yang merupakan disakarida, serta pati yang

merupakan oligosakarida juga memberikan hasil positif (Gambar 8). Hal ini dapat

terjadi karena disakarida juga dapat mereduksi ion Cu2+, namun membutuhkan

waktu yang lama sehingga warna biru yang terbentuk tidak sepekat warna biru

yang terbentuk pada glukosa, dan fruktosa yang merupakan monosakarida. Pati

yang merupakan oligosakarida membentuk warna biru dengan intensitas paling

kecil.

Uji fermentasi digunakan untuk mengetahui gula yang dapat menghasilkan

alkohol dan karbondioksida pada suasana anaerob. Percobaan ini menggunakan

ragi yang dibutuhkan dalam proses fermentasi. Ragi mengandung

mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi

mikroorganisme tersebut. NaOH berfungsi untuk mengetahui adanya CO2 karena

NaOH akan mengabsorpsi CO2.. Hasil positif pada uji fermentasi dibuktikan

dengan adanya isapan pada jari oleh gas CO2. Hasil percobaan menunjukkan

bahwa glukosa, fruktosa, sukrosa, laktosa, maltosa, dan pati menunjukkan hasil

positif yang menunjukkan bahwa semua bahan percobaan tersebut menghasilkan

alkohol dan karbondioksida dalam keadaan anaerob. Hal ini disebabkan oleh

semua larutan tersebut adalah gula yang merupakan bahan utama untuk

fermentasi. Sukrosa memiliki panjang ruangan gas pada kaki tabung yang paling

besar (Tabel 4).

Uji Selliwanof digunakan untuk mengidentifikasi senyawa ketosa

berdasarkan pembentukan 4-hidroksimetilfurfural yang bereaksi dengan resorsinol

sehingga menimbulkan persenyawaan yang berwarna merah. Senyawa berwarna

merah ceri akan terbentuk jika pereaksi Selliwanoff bereaksi dengan ketopentosa

dan ketoheksosa selama dua menit (Schreck 1994). Hasil uji Selliwanof (Tabel 5)

menunjukkan bahwa hanya larutan fruktosa dan sukrosa yang memberikan hasil

positif, yaitu membentuk larutan berwarna merah ceri dengan intensitas warna

yang berbeda. Fruktosa memberikan warna merah yang lebih pekat dibandingkan

dengan sukrosa. Hal ini disebabkan oleh ujung fruktosa mengandung gugus keton

bebas lebih banyak dibandingkan dengan sukrosa yang gugus ujungnya

mengandung aldehida dan keton. Glukosa, laktosa, maltosa, dan pati tidak

membentuk warna merah ceri karena larutan-larutan tersebut merupakan aldosa,

dan tidak mempunyai gugus keton, melainkan gugus aldehida.

Tabel 3 Hasil uji Barfoed

Larutan Hasil uji Gambar

Glukosa 1% +++

Gambar 7 Hasil uji Barfoed (kiri ke kanan: glukosa,

fruktosa, sukrosa, laktosa, maltosa, pati)

Fruktosa 1% +++

Sukrosa 1% ++

Laktosa 1% ++

Maltosa 1% ++

Pati 1% +

Keterangan: - : tidak terbentuk warna biru + : terbentuk warna biru tipis++ : terbentuk warna biru+++ : terbentuk warna biru pekat

Tabel 4 Hasil uji fermentasi

LarutanPanjang (cm) Setelah penambahan

NaOH0’ 30’ 60’ 90’Glukosa 1% 0.2 0.5 0.8 0.8 TerisapFruktosa 1% 0 0.8 1.2 1.5 TerisapSukrosa 1% 0.7 7 9 9.3 Terisap Laktosa 1% 1 8 8.8 9.1 TerisapMaltosa 1% 0.2 1.2 3.0 4.5 Terisap

Pati 1% 0 0.1 0.2 0.3 Terisap

Tabel 5 Hasil uji Selliwanoff

Larutan Hasil uji Gambar

Glukosa 1% -

Fruktosa 1% +++

Sukrosa 1% ++

Laktosa 1% -

Maltosa 1% -

Pati 1% -

Keterangan: - : tidak terbentuk warna jingga pekat/ kemerah-merahan + : terbentuk warna jingga tipis++ : terbentuk warna jingga pekat/ kemerah-merahan+++ : terbentuk warna jingga pekat/ kemerah-merahan pekat

Iodin berfungsi sebagai reagen pendeteksi adanya amilosa. Pati yang

terkena iodin akan berwarna biru, dan jika terbentuk warna kuning kecoklatan

menunjukkan tidak adanya pati. Hasil uji iod, yaitu tepung pati membentuk warna

ungu, sedangkan tepung gum arab dan tepung agar-agar secara berturut-turut

membentuk warna kuning dan merah. Hal tersebut menunjukkan bahwa tepung

pati mengandung amilase, sedangkan tepung gum arab dan tepung agar-agar tidak

mengandung amilosa.

Tabel 6 Hasil uji Iod

Tepung Warna Gambar

Gum Arab Kuning

Pati Ungu

Agar-agar coklat

Simpulan

Larutan glukosa, fruktosa, sukrosa, maltosa, laktosa, dan pati mengandung

karbohidrat. Gula pereduksi tidak dimiliki oleh semua karbohirat, berdasarkan

percobaan, hanya glukosa, fruktosa, laktosa, dan maltosa yang memiliki gula

pereduksi. Karbohidrat dapat dibagi menjadi monosakarida, disakarida,

oligosakarida, dan polisakarida berdasarkan jumlah atom C yang dimiliki. Uji

Barfoed dapat membedakan antara monosakarida dan disakarida. Hasil percobaan

menunjukkan bahwa glukosa dan fruktosa merupakan monosakarida. Namun,

disakarida dan polisakarida tidak dapat dibedakan karena hasil uji sukrosa,

laktosa, maltosa, dan pati tidak memberikan perbedaan yang signifikan.

Karbohidrat juga dapat dibedakan berdasarkan gugus yang dimilikinya, yaitu

aldosa jika memiliki gugus aldehida, dan ketosa untuk gugus keton. Hasil uji

Selliwanoff, yaitu fruktosa dan sukrosa merupakan ketosa. Uji iod memberikan

hasil positif terhadap tepung pati yang menunjukkan bahwa pati mengandung

amilosa.

Daftar Pustaka

Campbell NA, Reece JB, Mitchell LG. 2002. Biologi. Jilid 1. Jakarta: Erlangga.

Lehninger AL. 1982. Dasar-Dasar Biokimia Jilid 1. Thenawijaya M, penerjemah.

Jakarta: Erlangga. Terjemahan dari: Principles of Biochemistry.

Murray RK, Granner DK, Rodwell VW. 2006. Biokimia Harper. Edisi ke-27.

Brahm U. Pendit, penerjemah; Nanda Wulandari, editor. Jakarta: Penerbit

Buku Kedokteran EGC. Terjemahan dari: Harper’s Illustrated

Biochemistry.

Poedjiadi A, Supriyanti FT. 2007. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.

Schreck JO, Loffredo WM. 1994. Qualitative Testing for Carbohydrates. Pennsylvania: Chemical Education Resources Inc.

Sumardjo D. 2009. Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa

Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. Jakarta: Buku

Kedokteran EGC.