analisis karbohidrat

ANALISIS KARBOHIDRAT

Bagian dari Mata Kuliah Analisis Pangan

Tahun 2010

RUANG LINGKUP

I. Pendahuluan

II. Analisis Monosakarida dan Disakarida

III. Analisis Polisakarida dan Serat

URGENSI ANALISIS KARBOHIDRAT

• Standards of Identity - foods must have compositions which conform to government regulations

• Nutritional Labeling - to inform consumers of the nutritional content of foods

• Detection of Adulteration - each food type has a carbohydrate "fingerprint"

• Food Quality - physicochemical properties of foods such as sweetness, appearance, stability and texture depend on the type and concentration of carbohydrates present.

• Economic - industry doesn't want to give away expensive ingredients

• Food Processing - the efficiency of many food processing operations depends on the type and concentration of carbohydrates that are present

KLASIFIKASI KARBOHIDRAT

A. MONOSAKARIDA

B. OLIGOSAKARIDA

C. POLISAKARIDA

PREPARASI SAMPEL

• Menghilangkan lemak• Metode ekstrak utk KH dgn BM rendah:

dilarutkan dalam alkohol 80%• Yg larut dalam alkohol :

Monosaccharides dan oligosaccharides • Yg tidak larut dlm alkohol :

proteins, polysaccharides, serat

• Pelarut alkohol dievaporasi shg menghasilkan larutan KH saja

• Catatan penting : bila diduga sampel msh mengandung komponen lain seperti : asam amino, asam organik, pigments, vitamins, minerals dll maka dilakukan : – Penambahan bahan penjernih, cth : Pb Asetat– Melewatkan sampel pada resin pertukaran ion

PREPARASI SAMPEL (lanjutan)

METODE ANALISIS KARBOHIDRAT YG SEDERHANA

% KH = 100 – % Ka - % Prot - %Lmk - % Abu

Perhitungan ini dapat dijadikan kontrol untuk penentuan kadar KH bila terjadi error dalam perhitungannya

METODE ANALISIS MONOSAKARIDA & OLIGOSAKARIDA

a. Metoda kromatografi & elektroforetik

b. Metode kimia

c. Metode enzimatik

d. Metode fisik

e. Metode immunoassay

ANALISIS KARBOHIDRAT : POLISAKARIDA

1. Analisis pati

2. Analisis serat

SELESAITerima kasih atas perhatiannya

Metoda Kromatografi & Elektroforesis

• Kromatografi utk KH : TLC, GC, HPLC (kombinasi dg NMR / MS)

• Elektroforesis utk KH :– Direaksikan dg borat lalu dimasukan ke gel

elektroforesis dg voltase tertentu.– KH akan dipisahkan berdasarkan ukurannya :

Metode Kimia

A. Metode Titrasi

B. Metode Grafimetrik

C. Metode Kolorimetrik

Metode Enzimatik

• Metode ini cepat, sangat spesifik dan peka terhadap konsentrasi rendah

• Sampel dalam bentuk cair dapat diuji secara langsung, sedangkan sampel padat harus dilarutkan dalam air terlebih dahulu.

• Prinsip : ( i ) mengukur produk hasil reaksi enzim pada substrat atau (ii) mengukur kecepatan reaksi enzim dalam mengkatalis reaksi

Contoh Analisa KH dgn metode enzimatik : D-Glucose/D-Fructose • Metode ini untuk menentukan konsentrasi glukosa dan

fruktosa dalam sampel.

• Caranya : glukosa dikonversi menjadi glukosa-6-phosphate (G6P) menggunakan enzim hexakinase and ATP. Kemudian G6P dioksidasi dengan NADP + dengan adanya enzim G6P-dehydrogenase (G6P-DH) :

G6P + NADP + glukonat-6-phosphate + NADPH + H + • Jumlah NADPH yang terbentuk sebanding dengan

konsentrasi G6P dalam sampel dan dapat diukur dengan spektrofotometer pada 340nm.

• Kadar fruktosa ditentukan dengan mengubah fruktosa menjadi glukosa, menggunakan enzim spesifik lain, dan prosedur di atas diulang lagi.

Contoh Analisa KH dgn Metode Enzimatik : Maltosa / Sukrosa

• Konsentrasi maltosa dan sukrosa (disakarida) dalam sampel dapat ditentukan setelah konsentrasi glukosa dan fruktosa telah ditentukan oleh metode sebelumnya

• Maltosa dan sukrosa dihidrolisis menjadi monosakarida oleh enzim a- glucosidase

maltosa + H 2 O 2 glukosa

sukrosa + H 2 O glukosa + fruktosa

• Konsentrasi glukosa dan fruktosa kemudian dapat ditentukan dengan metode sebelumnya.

Metode Enzimatik• Masalah utama dengan metode ini pada penentuan

oligosakarida adalah bahwa oligosaccharida lain juga diubah menjadi monosakarida oleh enzim a - glucosidase, dan sulit untuk menentukan dengan tepat jenis oligosaccharides tersebut. Oleh karena itu, metode ini hanya berguna ketika telah diketahui jenis oligosakaridanya, tetapi tidak konsentrasi relatif mereka.

• Enzim lain yang dapat digunakan : lactose, galactose dan raffinose

Metode Fisik

A. Polarimetrik

B. Indeks bias

C. Densitas

D. Infra Merah

Metode Immunoassay Immunoassay spesifik utk karbohidrat dengan BM rendah Caranya : Karbohidrat diasosiasikan dengan protein, dan

kemudian diinjeksikan ke tubuh hewan. Tubuh hewan akan membentuk antibody bagi karbohidrat tersebut. Antibodi ini kemudian dapat diekstrak dari tubuh hewan dan digunakan sebagai bagian dari test kit untuk menentukan konsentrasi karbohidrat tertentu dalam makanan.

Kelebihan metode ini : sangat sensitif, spesifik, mudah digunakan dan cepat.

ANALISIS PATI (1)

Polisakarida dapat dikelompokkan berdasarkan :

a) karakteristik molekulnya : jenis, jumlah monomer dan urutan monosakarida

b) karakteristik fisikokimia : kelarutan, viskositas, aktivitas permukaan

c) fungsi gizi : dicerna atau non-dicerna)

Homopolysakarida - Heteropolysakarida

Rantai linier - Rantai bercabang

PREPARASI SAMPEL DALAM ANALISIS PATI

SIFAT UMUM :• Kadar pati dalam bahan pangan umumnya tidak

dapat ditentukan secara langsung karena sifat matriks yang kompleks baik secara struktur maupun secara kimia.

• Secara umum pati sering berbentuk semi kristalin (pati granular atau pati retrogradasi) dimana bentuk tersebut bersifat sulit bereaksi dengan reagen kimia yang umumnya digunakan dalam analisisnya.


Untuk sampel bahan pangan belum terolah seperti kacang-kacangan, sereal atau umbi-umbian :granula pati biasanya dipisahkan dari komponen utama lain dengan cara pengeringan, penggilingan, pengendapan dalam air, penyaringan dan sentrifugasiSifat granula pati tidak larut dalam air dan memiliki densitas tinggi (1500 kg/m3) sehingga bila disentrifugasi maka pati akan mudah mengendap di dasar tabung dan selanjutnya mudah untuk dipisahkan

Untuk sampel berupa makanan yang telah mengalami pengolahan, penentuan pati dilakukan dengan cara pengeringan, pengendapan kemudian dilarrutkan kembali dalam larutan etanol 80% yang dipanaskan. Monosakarida dan oligosakarida bersifat larut dalam etanol sementara pati tidak larut. Dengan demikian maka pati dapat dipisahkan dari komponen gula lainnya dengan cara penyaringan atau sentrifugasi.


Untuk sampel berupa makanan yang telah mengalami pengolahan :Dilakukan dengan cara pengeringan, pengendapan kemudian dilarutkan kembali dalam larutan etanol 80% yang dipanaskan. Monosakarida dan oligosakarida bersifat larut dalam etanol sementara pati tidak larut. Dengan demikian maka pati dapat dipisahkan dari komponen gula lainnya dengan cara penyaringan atau sentrifugasi.





Jika sampel mengandung pati semi kristalin maka sampel dilarutkan dalam air sambil dipanaskan hingga pati tergelatinisasi (> 65 oC)

Penambahan asam perklorat atau kalsium klorida dapat dilakukan untuk meningkatkan kelarutan pati yg sulit larut

METODE ANALISIS PATI

Penambahan enzim spesifik untuk menghidrolisis pati menjadi glukosa. Konsentrasi pati dihitung berdasarkan konsentrasi glukosa yang terukur.

Penambahan Iodine untuk membentuk kompleks pati-iodium yang tidak larut kemudian dapat ditentukan secara grafimetrik atau secara titrimetrik yaitu dengan menentukan jumlah yodium yang diperlukan untuk mengendapkan seluruh pati.

Jika tidak ada komponen lain dalam larutan yang akan mengganggu analisis, maka konsentrasi pati dapat ditentukan dengan menggunakan metode fisik, misalnya, densitas, indeks bias atau polarimetry.

ANALISIS PATI Konsentrasi amilosa dan amilopektin dalam sampel ditentukan

dengan menggunakan metode yang sama seperti yang dijelaskan untuk pati setelah amylose telah dipisahkan dari amilopektin yaitu dengan penambahan bahan kimia yang dapat membentuk kompleks yang tidak larut dengan salah satu komponennya misalnya beberapa jenis alkohol dapat mengendapkan amylose tetapi tidak pada amilopektin.

Metode sebelumnya tidak dapat menentukan pati resisten dalam sampel sehingga jika ingin menentukan kadarnya diperlukan langkah penambahan dimethylsulfoxide (DMSO) untuk melarutkan pati resisten sebelum melakukan analisis.

Kembali

ANALISIS SERAT

Komponen utama serat :a. Polisakarida pada dinding sel tanaman

a. Selulosa

b. Hemicellulosa

c. Pectin

b. Polisakarida bukan pada dinding sel tanaman hydrocolloids, cth : guar gum, locust bean gum, gum arab, agar, alginat dan caragenans

c. Lignin

Prosedur preparasi sampel dalam analisis serat :

Penghilangan Lemak

Penghilangan Proteins

Penghilangan Pati

Pengendapan Selektif pada Serat Pangan

Analisis serat

Metoda analisis serat :

a. Metode grafimetrik : a. Penentuan serat kasar

b. Penentuan total serat, serat larut dan serat tidak larut

b. Metode kimia : Prosedur Englyst-Cummings

Kembali

SELESAI

Penentuan Serat Kasar• Metode penentuan serat kasar memberikan informasi

kadar serat yg tidak dapat dicerna dalam makanan. • Prosedur : Sampel deffated

penambahan 1.25% H2SO4 dan 1.25% NaOH

Endapan

Filtrasi, Pengeringan, Penimbangan

Perlu dilakukan pengabuan utk mengoreksi mineral kontaminasi dlm serat

Penentuan Serat Kasar

• Kadar serat kasar menunjukan adanya kandungan selulosa dan lignin tapi tidak menunjukan adanya hemicelluloses, pectins dan hydrocolloids, karena komponen tersebut terdegradasi oleh asam dan alkali, dan karena itu tidak terdapat dalam endapan.

Penentuan Total Serat, Serat Larut dan Serat Tidak Larut

• Prinsip dasar dari metode ini adalah mengisolasi fraksi serat yg telah digelatinisasi dan dihilangkan komponen lemaknya, dihidrolisis dengan enzim a- amylase, amyloglucosidase dan protease untuk memecah pati dan protein.

Penentuan Serat total :

Sample + 95% etanol Endapan

Penyaringan

Pengeringan

Penimbangan

Total Serat

Penentuan serat larut air dan tidak larut air : Yaitu dengan penambahan enzim sehingga pada

saat disaring, yg tertinggal dikertas saring adalah serat tidak larut sedangkan yang melewati kertas saring adalah serat larut air.

Serat tidak larut air dikeringkan lalu ditimbang Serat larut air ditambahkan alcohol 95% agar

mengendap, lalu disaring dan yang tertinggal di kertas saring ditimbang.

Pada serat dapat juga masih mengandung protein dan mineral, untuk itu perlu dikoreksi dengan rumus :

Serat = berat residu – berat (protein + abu)

Prosedur Englyst-CummingsSampel defatted + Air

Dipanaskan

Pati Tergelatinisasi

+ Enzim (Hidrolisis Pati & Protein)

+ Etanol

Terbentuk endapan

Sentrifugasi

Pencucian

Pengeringan

Serat

+ Asam Sulfat Pekat (Hidrolisis)

Monosakarida

Analisis Colorimetrik /Chromatografi

Berat serat dalam sampel diasumsikan sama dengan berat total monosakarida yg terbentuk.

CATATAN : Metode ini dapat digunakan untuk menentukan total serat,

serat larut dan serat tidak larut tetapi tidak dapat menentukan kandungan lignin karena lignin tidak termasuk polisakarida shg tidak dapat dihidrolisis menjadi monosakarida.

Pada kebanyakan produk pangan hal ini tidak menjadi masalah karena kandungan ligninnya rendah.

Jika produk pangan mengandung lignin dalam jumlah yang tinggi maka metode lain yg dpt digunakan : metode gravimetric atau metode kimia (misalnya, method Theander-Marlett).

Selulosa

• Homopolysaccahride linear, biasanya memiliki hingga 10.000 subunit glukosa

• Agregatnya membentuk mikrofibril yang memberikan kekuatan dan kekakuan pada dinding sel tanaman.

Hemicellulosa

• Heteropolysaccharides bercabang• Bersifat larut dalam larutan alkali encer• Bersifat tidak larut dalam air.

Pectin

• Bentuk lain dari heteropolysaccharides • Ditemukan di dinding sel • Kaya asam uronic• Larut dalam air panas • Mampu membentuk gel.

Polisakarida non dinding sel

• Kelompok ini adalah kelompok karbohidrat yang tidak dapat dicerna, tetapi tidak berasal dari dinding sel tanaman.

• Yang termasuk dalam polisakarida non-dinding sel adalah hydrocolloids seperti guar gum, locust bean gum, gum arab, agar, alginat dan caragenans yang umum digunakan dalam makanan sebagai gelling agents, stabilizers dan thickeners.

Lignin

• Lignin adalah polimer non karbohidrat yang terdiri dari sekitar 40 subunits aromatik yang terikat secara kovalen.

• Biasanya lignin berikatan juga dengan selulosa dan hemicelluloses pada dinding sel tumbuhan.

Penghilangan Lemak

• Sampel yg akan dianalisis dikeringkan dan dijadikan bubuk terlebih dahulu, kemudian dilakukan penghilangan komponen lemak menggunakan metode ekstraksi pelarut.

Penghilangan Proteins

• Protein dalam sampel dihidrolisis menggunakan enzim, larutan asam kuat atau larutan basa kuat, menghasilkan asam amino.

• Asam amino yg terbentuk :– dipisahkan dari serat tidak larut dengan cara

penyaringan atau – dipisahkan dari total serat dengan cara pengendapan

selektif menggunakan etanol.

Penghilangan Pati

• Pati semi-crystalline digelatinisasi dengan cara pemanasan dalam air kemudian ditambahkan enzim, asam kuat atau larutan basa kuat untuk menghidrolisis pati hingga menghasilkan glukosa.

• Glukosa yg terbentuk :– dipisahkan dari serat tidak larut dengan cara

penyaringan atau – dipisahkan dari total serat dengan cara pengendapan

selektif menggunakan etanol.

Pengendapan Selektif pada Serat Pangan

• Serat pangan dapat dipisahkan dari komponen lain dalam larutan dengan menambahkan konsentrasi etanol yang berbeda untuk menyebabkan presipitasi selektif.

– Air: monosaccharides , oligosaccharides, beberapa polysaccharides dan amino acids bersifat larut; polysaccharides lain dan serat bersifat tidak larut.

– Larutan 80% ethanol: monosaccharides , oligosaccharides dan amino acids bersifat larut; polysaccharides dan serat bersifat tidak larut. Karena sifat etanol tersebut maka etanol dengan konsentrasi tinggi sering digunakan untuk pengendapan selektif pada serat.

Polarimetrik

Metode indeks bias

Metode densitas

Metode Infra Merah

analisis karbohidrat

Education