BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Karbohidrat adalah polimer aldehid atau polihidroksi keton dan meliputi

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Karbohidrat 1. Pengertian Karbohidrat Karbohidrat adalah polimer aldehid atau polihidroksi keton dan meliputi kondensat polimer-polimernya yang terbentuk. Nama karbohidrat digunakan pada senyawa-senyawa tersebut mengingat rumus empirisnya yang berupa CnH 2 non yaitu mendekati Cn(H 2 O)n yaitu karbon yang mengalami hidroksi. Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi tubuh manusia, yang menyediakan 4 kalori (kilojoule) energi pangan per gram. Karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan, misalnya, rasa, warna, tekstur, dan lain-lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat berguna untuk mencegah timbulnya ketois, pemecahan tubuh protein yang berlebihan, kehilangan mineral, dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein. Dalam tubuh manusia karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian lemak. Tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dimakan sehari-hari, terutama bahan makanan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Pada tanaman karbohidrat dibentuk dari reaksi CO 2 dan H 2 O dengan bantuan sinar matahari melalui proses fotosintesis dalam sel tanaman yang berklorofil (Winarno FG, 2004). 4

2 5 2. Jenis karbohidrat Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Monosakarida merupakan suatu molekul yang dapat terdiri dari lima atau enam atom C, sedangkan oligosakarida merupakan polimer dari 2-10 monosakarida, dan pada umumnya polisakarida merupakan polimer yang terdiri dari 10 monomer monosakarida.(winarno.fg.2004). a. Monosakarida yang mengandung satu gugus aldehida disebut aldosa, sedangkan ketosa mempunyai satu gugus keton, Manosakarida dengan enam atom C disebut heksosa, misalnya glukosa (dekstrosa, atau gula anggur), fruktosa (levulosa atau gula buah), dan galaktosa, sedangkan lima atom C disebut pentosa, misalnya xilosa, arabinosa, dan ribosa. b. Disakarida adalah oligosakarida yang paling sederhana yang tersusun atas dua molekul monosakarida. Dua molekul gula sederhana atau lebih saling berikatan pada gugus glikosidanya,membentuk suatu substansi baru yang dinamakan polisakarida. Jika molekul-molekul gula sederhana yang saling berkaitan tersebut kurang dari 10,substansi yang terbentuk dinamakan juga oligosakarida. c. Polisakarida dalam bahan makanan berfungsi sebagai penguat tekstur (selulosa, hemiselulosa, pektin, lignin) dan sebagai sumber energi (pati, dekstrin, glikogen, frutan). Polisakarida penguat tekstur ini tidak dapat dicerna oleh tubuh, tetapi merupakan serat-serat (dietary fiber) yang dapat menstimulasi enzim-enzim pencernaan.

3 6 B. Pati 1. Pengertian Pati Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantungn dari panjang rantai C-nya, serta lurus atau bercabangkah rantai molekulnya. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlaut disebut amilosa dan fraksi tidak terlarut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai struktur lurus dengan cababng ikatan α-(1,4)-d-glukosa sebanyak 4-5% dari berat total (Winarno FG. 2004). Peranan perbandingan amilosa dan amilopektin terlihat pada serealia, contohnya pada beras, semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut. Dalam perdagangan dikenal dua macam pati, yaitu pati yang belum dimodifikasi dan pati yang telah dimodifiksi. Pati yang tak termodifikasi atau pati biasa adalah semua jenis pati yang dihasilkan di pabrik pengolahan dasar, misalnya tepung tapioka. Sejumlah besar pati tak termodifikasi dimanfaatkan di dalam industri tekstil, kertas, bahan perekat kardus. Di dalam pengolahan pangan (poding, pengalengan pangan, permen, biskuit, dan lain-lain), kanji, produkproduk farmasi, pabrik-pabrik bir dan fermentasi dan lain-lain.( P.Soebiyanto Tjokroadi Koesoemo. 1993). Pati dapat dimodifiksi melalui cara hidrolisis, oksidasi, cross-lingking atau cross bonding dan substitusi.(p.tjokroadi Koesoemo,1993).

4 7 2. Reaksi dengan Iodin Pati yang berikatan dengan (I 2 ) akan menghasilkan warna biru. Sifat ini dapat digunakan untuk menganalisis adanya pati. Hal ini disebabkan oleh struktur molekul iodin dan terbentuklah warna biru. Bila pati dipanaskan, spiral merenggang, molekul-molekul iodin terlepas sehingga warna biru menghilang. Dari percobaan-percobaan didapat bahwa pati akan merefleksikan warna biru bila berupa polimer glukosa yang lebih besar dari dua puluh, misalnya molekulmolekul amilosa. Bila polimernya kurang dari dua puluh seperti amilopektin, maka akan dapat dihasilkan warna merah. Sedang dekstrin dengan polimer 6,7 dan 8 membentuk warna coklat. Polimer yang lebih kecil dari lima tidak memberikan warna dengan iodin (Winarno FG, 2004) C. Hidrolisis 1. Definisi Hidrolisis Hidrolisis asam adalah salah satu modifikasi struktur alami pati. Proses hidrolisis pati dengan asam ditemukan pertama kali oleh Kirchoff pada tahun 1812, namun produksi secara komersial baru terlaksana pada tahun Pada proses ini, sejumlah pati diasamkan sekitar PH 2 dipanasi memakai uap di dalam suatu tangki bertekanan yang disebut konverter sampai suhu C. Derajat konversi yang diperoleh bergantung pada konsentrasi asam, waktu konversi, suhu dan tekanan selama reaksi. Karena hidrolisis asam sepenuhnya terlaksana secara acak, dan sebagian gula yang dihasilkannya berupa gula pereduksi, maka pengukuran kandungan gula pereduksi tersebut dapat dijadikan alat pengontrol

5 8 kualitas hasil. Pada hidrolisis yang sempurna, dimana pati seluruhnya dikonversikan menjadi dekstrosa derajat konversi, dinyatakan dengan Desktrosa Ekuivalen (DE) dari larutan tersebut diberi indeks 100, pati yang sama sekali belum terhidrolisis memiliki DE = 0 (Winarno, FG, 2004). 2. Jenis Asam Jenis-jenis asam yang digunakan untuk hidrolisis antara lain: a. Asam sulfat Mempunyai rumus H 2 SO 4,merupakan asam mineral yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua kepekatan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia dan termasuk produksi baja, memproses bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan air limbah dan panampisan minyak, asam sulfat merupakan agen pengering yang baik, dan digunakan dalam pengolahan kebanyakan buah-buahan kering. b. Asam oksalat Adalah senyawa kimia yang mempunyai rumus H 2 C 2 O 4 dengan nama sistematis asam etanadionat. Asam dikarboksilat ini digambarkan dengan rumus HOOC COOH. Merupakan asam organik yang relatif kuat kali lebih kuat dari asam asetat. Di anionya oksalat dikenal juga sebagai agen pereduktor. Banyak ion logam yang membentuk endapan tak larut dengan asam oksalat, contoh terbaik adalah kalsium oksalat (CaOOC COOCa) c. Asam klorida Asam klorida mengandung tidak kurang dari 35,5% dan tidak lebih lebih dari 38,8 %HCl,asam klorida mempunyai rumus molekul HCl dan merupakan

6 9 asam mineral yang kuat. Pemerian cairan, tidak berwarna, berasap, bau merangsang, jika diencerkan dengan 2 bagian air, asap dan bau hilang. 3. Proses Hidrolisis Secara teknis hidrolisis adalah sebuah reaksi dengan air, reaksi ini sebenarnya terjadi ketika ester dihidrolisis dengan air atau dengan asam encer seperti asam hidroklorat. Reaksi dengan air murni sangat lambat sehingga tidak pernah digunakan,reaksi ini dikatalis oleh asam encer seperti asam hidroklorat encer atau asam sulfat encer.(http;// Hidrolisis asam klorida menghasilkan pati yang strukturnya lebih renggang, sehingga air lebih mudah menguap pada waktu pengeringan. Struktur pati yang agak rapat akan lebih tinggi daya ikat airnya, selain itu terjadi pemutusan ikatan hidrogen pada rantai linier dan berkurangnya daerah amorf yang mudah dimasuki air. Cara ini dilakukan suspensi pati dalam air dipanaskan dalam suhu gelatinasi air. Suhu awal gelatinasi adalah saat terjadinya pembekakan granula pati. Sewaktu suhu dinaikan suspensi pati dihidrolisis dengan penambahan asam encer. Selama pemanasan granula pati akan mengembang. Pada proses pengembangan granula akan terjadi penekanan antar granula, sehingga viskositas pati akan naik. Hidrolisis dihentikan setelah dicapai kekentalan yang diinginkan. Pati yang termodifiksi asam dibuat dengan mengontrol hidrolisis pati dengan asam dalam suatu suspensi. Konversi berlangsung pada suhu 5 C di bawah suhu gelatinasi pati. Prinsipnya adalah memotong ikatan (alfa) -1,4-glukosida dan (alfa)-1,6- glukosida dari amilopektin sehingga ukuran pati menjadi lebih kecil.

7 10 D. Glukosa 1. Sumber glukosa Glukosa adalah monosakarida dengan rumus kimia C 6 H 12 O 6 yang paling banyak terdapat di alam sebagai produk dari proses fotosintesis. Dalam bentuk bebas terdapat di dalam buah-buahan, tumbuh-tumbuhan, madu, darah, dan cairan tubuh binatang. Dalam bentuk ikatan terdapat sebagai glikosida di dalam tubuh binatang, sebagai disakarida-disakarida dan polisakarida-polisakarida di dalam tubuh tumbuh-tumbuhan. Glukosa juga dapat dihasilkan melalui hidrolisis polisakarida atau disakarida, baik dengan asam maupun dengan enzim. Sebagai aldoheksosa, glukosa memiliki 6 atom karbon di dalam rantai molekulnya, salah satu ujung rantai tersebut merupakan gugus aldehida. Atomatom karbon nomor 2 sampai dengan nomor 5 di dalam rantai adalah gugus chiral. Dengan demikian terdapat 2 4 atau 16 kemungkinan konfigurasi isomer pada glukosa. Kesemua konfigurasi isomer tersebut telah dikenal. Sebagian terdapat bebas di alam, sebagian lagi harus dibuat secara sintetsis (P. Soebiyanto Tyokroadi Koesoemoe. 1993) Glukosa dapat dibuat dari pati-patian,proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu hidrolisis asam dan hidrolisis enzim.dalam proses karbohidrat menjadi gula larut dalam air dilakukan dengan penambahan air dan asam kemudian dilakukan proses peruraian atau fermentasi gula menjadi etanol dengan menambahkan yaest / ragi.

8 11 2. Fungsi glukosa Glukosa suatu gula monosakarida adalah suatu karbohidrat terpenting yang digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (Dglukosa) disebut juga dekstrosa, terutama pada industri pangan. 3. Analisa Glukosa a. Analisa kualitatif Karbohidrat dengan zat tertentu akan menghasilkan warna tertentu yang dapat digunakan untuk analisis kualitatif. Bila karbohidrat direaksikan dengan larutan naftol dalam alkohol. Kemudian ditambahkan H 2 SO 4 pekat secara hati-hati, pada batas cairan akan berbentuk furfural yang berwarna ungu. Reaksi ini disebut reaksi molisch dan merupakan reaksi umum bagi karbohidrat. 1) Uji molisch Prinsip : bahan yang mengandung monosakarida bila direaksikan dengan H 2 SO 4 pekat akan terhidrolisis membentuk furural. Furfural ini akan membentuk persenyawaan dengan naftol ditandai dengan terbentuknya warna violet (cincin). Oleh karena H 2 SO 4 dapat menghidrolisis oligosakarida dan polisakarida. Caranya : dalam 2 ml larutan contoh dalam tabung reaksi ditambahkan dua tetes pereaksi α-naftol 10% ditambahkan ke dalam tabung reaksi dimana larutan contoh berada di lapisan atas. Cincin berwarna merah ungu pada

9 12 batas ke dua cairan menunjukkan adanya karbohidrat dalam contoh. (Winarno, FG, 2004) 2) Uji barfoed Prinsip : monosakarida akan mereduksi reagen barfoed yang bersifat asam sehingga kekuatan hidrolisis menurun dan mengakibatkan tidak dapat mereduksi disakarida. Caranya : pereaksi terdiri dari cupri asetat dan asam asetat. Dalam 5 ml pereaksi dalam tabung reaksi ditambahkan 1 ml larutan contoh, kemudian tabung reaksi ditempatkan dalam air mendidih selama 1 menit. Endapan berwarna merah orange menunjukkan adanya monosakarida dalam contoh. 3) Uji benedict Prinsip : larutan CuSO 4 dalam suasana alkali akan direaksikn oleh gula yang mempunyai gugus aldehida sehingga cupri oksida (CuO) tereduksi menjadi Cu 2 O yang berwarna merah bata Caranya : 5 ml pereaksi dalam tabung reaksi ditambahkan 8 tetes larutan contoh, kemudian tabung reaksi ditempatkan dalam air mendidih selama 5 menit. Timbulnya endapan warna hijau, kuning atau merah orange menunjukkan adanya gula pereduksi dalam contoh. 4) Uji Seliwanoff Prinsip : fruktosa dengan asam kuat akan mengalami dehidrasi membentuk 4 hidroksi metylfurfural. Bila ditambahkan recorsinol akan berkondensasi membentuk persenyawaan yang berwarna merah

10 13 Carannya : 1 ml larutan contoh ditambahkan ke dalm 5 ml pereaksi (3,5 ml recorsinol 0,5 % dengan 12 ml HCL pekat, kemudian encerkan dengan 35 ml dengan air suling) kemudian ditempatkan dalam air mendidih selama 10 menit. Warna merah cherry menunjukkan adanya fruktosa dalam contoh (Winarno, FG, 2004) 5) Uji Iodin Prinsip : polisakarida akan membentuk reaksi dengan iodin dan memberikan warna spesifik tergantung jenis karbohidratnya. Amilosa dan iodin berwarna biru, amilopektin merah coklat, glikogen dan dextrin berwarna merah coklat. Caranya : larutan contoh diasamkan dengan HCl. Sementara itu dibuat larutn iodin dalam larutan KI. Larutan contoh sebanyak satu tetes ditambahkan ke dalam larutan iodin. Timbulnya warna biru menunjukkan adanya pati dalam contoh, sedangkan warna merah menunjukkan adanya glikogen. b. Analisa kuantitatif Banyaknya cara yang dapat digunakan untuk menentukan banyaknya karbohidrat dalam suatu bahan yaitu antara lain dengan cara kimiawi,cara fisik,cara ensimatik,atau biokimiawi,dan cara kromatografi. Penentuan karbohidrat yang termasuk polisakarida maupun oligosakarida memerlukan perlakuan pendahuluan sehingga diperoleh monosakarida. Untuk keperluan ini maka bahan dihidrolisis dengan asam atau enzim pada suatu keadaan yang tertentu.

11 14 1) Metode Luff Schoorl Prinsip analisa ini adalah gula dalam contoh direaksikan dengan luff schoorl berlebih. Kelebihan luff dititrasi dengan larutan baku Na.thiosulfat. Pada penentuan gula cara luff schoorl yang ditentukan bukan kuprooksida yang mengendap tetapi dengan menentukan kuprioksida dalam larutan sebelum direaksikan dengan gula reduksi [titrasi blangko] dan sesudah direaksikan dengan gula reduksi [titrasi sample]. Penentuanya dengan titrasi menggunakan Na thiosulfat. Selisih titrasi blangko dengan titrasi sample ekuivalen dengan kuprooksida yang terbentuk dan juga ekuivalen dengan jumlah gula reduksi yang ada di dalam bahan atau larutan. Reaksi yang terjadi selama penentuan karbohidrat cara ini,mulamula kuprooksida yang ada dalam reagen akan membebaskan iod dari garam K-iodida. Banyaknya iod yang dibebaskan ekuivalen dengan titrasi menggunakan Na thiosulfat. Untuk mengetahui bahwa titrasi sudah cukup maka diperlukan indikator amilum. Apabila larutan sudah berubah warnanya dari biru menjadi putih berarti titrasi sudah selesai. Agar perubahan warna dari biru menjadi putih dapat tepat maka penambahan amilum diberikan pada saat titrasi blangko dan titrasi sample kemudian dikonsultasikan dengan tabel yang sudah tersedia yang menggambarkan hubungan antaara banyaknya Na thiosulfat dan banyaknya gula reduksi.

12 15 2) Metode Enzimatis Penentuan gula dengan cara enzimatis sangat tepat terutama untuk tujuan penentuan gula tertentu yang ada dalam suatu campuran berbagai macam gula. Cara kimiawi mungkin sulit untuk penentuan secara individual yang ada dalam campuran itu,tetapi dengan cara enzimatis ini penentuan gula tertentu tidak akan mengalami kesulitan karena tiap enzim sudah sangat spesifik untuk gula yang tertentu. (Slamet S, Bambang H, Sukardi,2003) 3) Metode Kromatografi Penentuan karbohidrat dengan cara kromatografi adalah dengan mengisolasi dan mengidentifikasi karbohidrat dalam suatu campuran. Isolasi karbohidrat ini berdasarkan prinsip pemisahan suatu campuran berdasarkan atas perbedaan distribusi rationya pada fase tetap dengan fase bergerak. Fase bergerak dapat berupa zat cair atau gas,sedangkan fase tetap dapat berupa zat atau zat cair. Apabila zat padat sebagai fase tetapnya maka disebut kromatografi serapan, sedang bila zat cair sebagai fase tetapnya disebut khromatografi partisi.(s Sudarmadji, B Haryono, Suhardi, 2003) E. Onggok Singkong disebut juga ubi kayu atau ketela pohon. Singkong merupakan bahan baku berbagai produk industri seperti makanan, farmasi, tekstil dan lainlain.

13 16 Industri makanan dari singkong cukup beragam mulai dari makanan tradisional seperti getuk, timus, keripik, gemblong dan berbagai jenis makanan lain yang memerlukan proses lebih lanjut. Dalam industri makanan pengolahan singkong dapat digolongkan menjadi tiga yaitu hasil fermentasi singkong (tape/peyem), singkong yang dikeringkan (gaplek) dan tepung singkong atau tepung tapioka. Onggok merupakan limbah atau hasil samping proses pembuatan tapioka ubi kayu. Ketersediaan terus meningkat dengan meningkatnya produksi tapioka. Hal ini diindikasikan dengan semakin luas areal penanaman dan produksi ubi kayu. Karena kandungan proteinnya rendah (kurang dari 5%) limbah tersebut belum dimanfaatkan orang. Namun dengan teknik fermentasi kandungan proteinnya dapat ditingkatkan. Onggok merupakan hasil samping pembuatan tapioka ubi kayu, proses pengolahan tepung tapioka, limbah yang dihasilkan berupa limbah padat dan cair, limbah ini mempunyai beberapa kegunaan bila diolah kembali. Kulit singkong dapat dimanfaatkan untuk pakan ternak, sedangkan onggok (ampas) dapat digunakan sebagai bahan baku industri asam sitrat, campuran kerupuk, obat nyamuk bakar dan pakan ternak. (Anonim, 2006) Setelah dianalisa kandungan nutriennya, antara onggok dan onggok terfermentasi berbeda, yaitu kandungan protein kasar dan protein sejati, masingmasing meningkat dari 2,2 menjadi 25,6 dan 18,4%. Sedangkan karbohidrat menurun dari 51,8 menjadi 26,2%

14 17 F. Kerangka Teori Asam klorida Kadar glukosa Glukosa Onggok Hidrolisis Asam sulfat Kadar glukosa Glukosa Asam oksalat Kadar glukosa Glukosa G. Kerangka konsep Hidrolisa asam Kadar glukosa Konsentrasi Variabel bebas asam Variabel terikat Variabel bebas Variabel terikat H. Hipotesis Ho : Tidak ada perbedaan antara kadar glukosa pada onggok yang dihidrolisis dengan asam klorida, asam sulfat dan asam oksalat. Ha : Ada perebedaan antara kadar glukosa pada onggok yang dihidrolisis dengan asam klorida, asam sulfat, dan asam oksalat.

15 18 PERBEDAAN KADAR GLUKOSA PADA ONGGOK YANG DIHIDROLISIS DENGAN ASAM KLORIDA, ASAM SULFAT, DAN ASAM OKSALAT KARYA TULIS ILMIAH Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Pendidikan Diploma III (Tiga) Kesehatan Bidang Analis Kesehatan Disusun Oleh : RAGIL SEPTORINI G PROGRAM STUDI DIII ANALIS KESEHATAN FAKULTAS ILMU KEPERAWATAN DAN KESEHATAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SEMARANG 2008