Karbohidrat merupakan salah satu bahan makanan yang penting dan tersebar luas dalaam jaringan binatang maupun tumbuh-tumbuhan. Karbohidrat adalah senyawa yang memiliki rumus umum Cn(H2O)m dengan harga n dan m bisa sama atau berbeda. Namun demikian ada senyawa bukan karbohidrat yang memiliki rumus Cn(H2O)m , misalnya asam etaneat CH3COOH dapat ditarik rumus Cn(H2O)2.
Rumus umum karbohidrat Cn(H2O)m tetap digunakan karena semua karbohidrat memenuhi rumus tersebut, misalnya glukosa C6H12O6 dapat dituliskan C6(H2O)6. Berdasarkan gugus fungsinya karbohidrat merupakan polihidroksialdehid atau polihroksiketon. Berdasar reaksi hidrolisisnya karbohidrat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, dan polisakarida.
1. Monosakarida
Monosakarida adalah satuan unit terkecil dari karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi molekul karbohidrat yang lebih kecil. Berdasarkan gugusnya, monosakarida digolongkan menjadi golongan aldosa (mengandung gugus aldehid) dan ketosa (mengandung gugus keton). Golongan aldosa terdiri atas glukosa dan galaktosa sedang yang termasuk ketosa adalah fruktosa.
Struktur monosakarida dengan rantai terbuka di atas hanya dijumpai dalam bentuk larutan. Dalam bentuk padat monosakarida memiliki struktur siklis (siklohemiasetal dan siklohemiketal).
Bila struktur monosakarida tersebut dilipat melingkar atom karbon 6 dari glukosa mendekati gugus aldehid kemudian gugus aldehid dan hidroksil bereaksi sehingga terbentuk struktur siklis sebagaimana dikemukakan oleh Tollens. Cincin segi enam pada glukosa dan galaktosa disebut cincin piran dan cincin segi lima pada fruktosa disebut cincin furan. Jumlah isomer monosakarida dinyatakan dengan 2n dimana n adalah banyaknya atom C asimetris (atom C kiral).
Sebagai contoh: glukosa memiliki 4 atom C asimetris (C nomor 2, 3, 4, dan 5), sehingga jumlah isomer glukosa 24 = 16. Sifat-sifat glukosa adalah sebagai berikut.
a. Glukosa berupa zat padat berwarna putih yang mudah larut dalam air. Adanya gugus OH dalam molekul glukosa menyebabkan glukosa bersifat polar dan terjadi ikatan hoidrogen baik antar molekul glukosa maupun dengan air.
b. Glukosa bersifat optis aktif putar kanan sehingga disebut dekstrosa. Larutan glukosa yang baru memiliki daya putar 113° kemudian menjadi 52°. Peristiwa perubahan besarnya daya putar bidang polarisasi disebut mutarotasi.
c. Dapat dioksidasi (dapat mereduksi) menjadi asam glukonat.
d. Dapat mengalami fermentasi (peragian) menjadi alkohol dan gas CO2 dengan enzim zimasa.
a. Fruktosa berupa zat padat berwarna putih mudah larut dalam air.
b. Bersifat optis aktif putar kiri, sehingga disebut levulosa.
c. Dapat mereduksi larutan fehling dan tollens
d. Dapat mengalami fermentasi menjadi alkohol dan karbondioksida.
2. Disakarida
Disakarida adalah karbohidrat yang pada hidrolisisnya terurai menjadi dua molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida dalam disakarida dihubungkan melalui ikatan C O C yang disebut ikatan glikosida.
Rumus molekul disakarida adalah C12H22O11. Disakarida yang penting adalah
sukrosa (gula tebu), maltosa (gula pati), dan laktosa (gula susu).
a. Sukrosa (Gula Tebu)
Sifat-sifat sukrosa adalah:
1) Bersifat optis aktif putar kanan.
2) Tidak dapat mereduksi larutan fehling dan tollens.
3) Dapat mengalami hidrolisis menghasilkan glukosa dan fruktosa dengan enzim invertase.
Sukrosa -----> Glukosa + fruktosa
Pada hidrolisis ini disertai inversi, yaitu perubahan arah putar bidang
polarisasi cahaya dari arah kanan ke kiri (sehingga sukrosa disebut gula invert)
4) Larut dalam air
5) Pada pemanasan yang kuat menghasilkan karamel.
b. Maltosa (Gula Pati)
Maltosa tersusun dari dua molekul glukosa.
Sifat-sifat maltosa:
1) Dapat mereduksi larutan fehling maupun tollens
2) Dapat dihidrolisis menghasilkan glukosa dengan enzim maltase Maltosa -----> glukosa + glukosa
3) Larut dalam air
4) Bersifat optis aktif putar kanan
c. Laktosa
Laktosa tersusun dari molekul glukosa dan galaktosa.
Sifat-sifat laktosa adalah:
1) dapat mereduksi larutan fehling
2) dapat dihidrolisis menghasilkan glukosa dan galaktosa dengan enzim laktase
3) sedikit larut dalam air
4) bersifat optis aktif putar kanan
3. Polisakarida
Polisakarida merupakan polimer alam yang tersusun dari D–glukosa dengan rumus umum (C6H10O5)n. Semua polisakarida sukar larut dalam air dan tidak dapat mereduksi larutan fehling. Polisakarida yang penting yaitu amilum, glikogen, dan selulosa.
a. Amilum (Pati)
Amilum (pati) merupakan sumber karbohidrat yang paling penting yang terbentuk dari proses fotosintesis tumbuhan. Sifat-sifat amilum (pati) adalah sebagai berikut.
1. Pati tidak larut dalam air dan memberi warna biru dengan larutan iodium.
2. Pati terdiri atas dua bagian, bagian yang lurus disebut amilosa dan bagian yang bercabang disebut amilopektin.
3. Tidak dapat mereduksi pereaksi fehling.
4. Hidrolisis pati dengan asam encer menghasilkan glukosa. Pada hidrolisis pati terjadi zat antara yaitu dekstrin. Dekstrin masih merupakan polisakarida dan digunakan untuk perekat. Dekstrin dengan iodium memberikan warna merah.
b. Glikogen
Glikogen adalah polisakarida yang disimpan dalam tubuh hewan (dalam hati) sebagai cadangan karbohidrat.
Sifat-sifat glikogen adalah sebagai berikut.
1. Glikogen disebut juga pati hewan yang tidak larut dalam air dengan iodium memberi warna merah. 2. Pada hidrolisis dengan enzim amilosa (dari pankreas) terurai menjadi maltosa dan kemudian menjadi glukosa.
3. Tidak dapat mereduksi pereaksi fehling.
c. Selulosa
Selulosa merupakan polisakarida penyusun dinding sel tumbuhtumbuhan. Kapas sebagian besar terdiri atas selulosa.
Sifat-sifat selulosa:
1. Selulosa tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pereaksi Scheitzer, yaitu larutan tetramino tembaga (II) hidroksida.
2. Selulosa tidak dapat dicerna oleh manusia tetapi dapat dicerna oleh sapi dan hewan lain dengan bantuan bakteri. Dengan asam encer dapat terhidrolisis menjadi glukosa.
3. Dengan HNO3 pekat dan H2SO4 pekat terjadi selulosa nitrat yang digunakan untuk pembuatan film dan cat semprot. Kegunaan selulosa yang penting adalah untuk rayon dan kertas. Polisakarida yang lain adalah inulin pada pati dahlia dan kitin pada invertebrata.
