ANALISIS KARBOHIDRAT
A.
Pendahuluan
Karbohidrat adalah salah satu komponen yang paling penting dalam banyak makanan. Karbohidrat dapat hadir sebagai molekul terisolasi atau dalam bentuk ikatan fisika dan iktan kimia dengan molekul lain. Molekul individu dapat diklasifikasikan menurut jumlah monomer yang dikandungnya sebagai monosakarida, oligosakarida atau polisakarida. Molekul di mana karbohidrat terikat secara kovalen ke protein yang dikenal sebagai glikoprotein, sedangkan karbohidrat terikat secara kovalen pada lipid dikenal sebagai glikolipid. Beberapa karbohidrat dicerna oleh manusia untuk menyediakan menyediakan sumber energi energi
yang penting, sedangkan karbohidrat yang lain tidak dicerna karena ti dak memberikan energi. Karbohidrat dicerna menjadi bagian dari kelompok zat yang dikenal sebagai serat makanan, termasuk juga lignin. Konsumsi dalam jumlah yang signifikan dari serat makanan telah terbukti bermanfaat bagi nutrisi manusia, membantu mengurangi risiko beberapa jenis kanker, penyakit jantung koroner, diabetes dan sembelit. Selain sebagai sumber penting energi dan serat makanan, karbohidrat juga berperan dalam memberikan rasa manis, penampilan dan tekstur dari makanan banyak. Hal ini penting untuk menentukan jenis dan konsentrasi karbohidrat dalam makanan untuk sejumlah alasan, diantaranya: 1. Standar Identity - makanan harus memiliki komposisi yang sesuai dengan peraturan pemerintah. 2. Gizi Labeling - untuk menginformasikan konsumen tentang kandungan gizi dari makanan. 3. Deteksi pemalsuan - setiap jenis makanan memiliki "sidik jari" karbohidrat. 4. Kualitas makanan - sifat fisikokimia makanan seperti rasa manis, penampilan, stabilitas dan tekstur tergantung pada jenis dan konsentrasi karbohidrat yang dikandungnya.
5. Ekonomi - industri tidaakan meminimalkan penggunaan bahan-bahan mahal. 6. Pengolahan Makanan - efisiensi operasi pengolahan makanan banyak tergantung pada jenis dan konsentrasi karbohidrat yang ada. Molekul individu karbohidrat dapat diklasifikasikan menurut jumlah monomer yang dikandungnya dikandungnya sebagai monosakarida, oligosakarida atau polisakarida. Klasifikasi karbohidrat menurut monomernya adalh sebagai berikut: 1. Monosakarida Monosakarida larut dalam air senyawa kristal. Karbohidrat dalam bentuk alifatik aldehida atau keton yang mengandung satu gugus karbonil dan satu atau lebih gugus hidroksil. Monosakarida paling alami memiliki lima (pentosa) atau enam (heksosa) atom karbon. Heksosa sering terjadi dalam makanan adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa, sementara sering terjadi pentosa yang arabinosa dan xilosa. Pusat-pusat reaktif dari monosakarida adalah karbonil dan gugus hidroksil. 2. Oligosakarida Ini adalah polimer berat relatif rendah molekul monosakarida (<20) yang terikat secara kovalen melalui hubungan glikosidik. Disakarida terdiri dari dua monomer, sedangkan trisaccharides terdiri dari tiga. Oligosakarida yang mengandung glukosa, fruktosa dan galaktosa monomer yang paling sering terjadi dalam makanan. 3. Polisakarida Mayoritas karbohidrat yang ditemukan di alam hadir sebagai polisakarida. Polisakarida adalah polimer berat molekul tinggi dari monosakarida (> 20). Polisakarida
yang
berisi
semua
monosakarida
yang
sama
disebut
homopolysaccharides (misalnya, pati, selulosa dan glikogen yang dibentuk dari glukosa saja), sedangkan yang mengandung lebih dari satu jenis monomer dikenal sebagai heteropolisakarida (misalnya, pektin, hemiselulosa, dan gusi).
B. Metode Analisis Karbohidrat
Sejumlah besar teknik analisis telah dikembangkan untuk mengukur konsentrasi total dan jenis karbohidrat yang terdapat dalam makanan. Kandungan karbohidrat dari makanan dapat ditentukan dengan menghitung persen yang tersisa setelah semua komponen lainnya telah diukur: karbohidrat% = 100 - kelembaban% -%protein - lemak% - mineral%. Namun demikian, metode ini dapat mengakibatkan hasil yang salah karena kesalahan eksperimental dalam salah satu metode lain, dan karena itu biasanya lebih baik untuk secara langsung mengukur kandungan karbohidrat untuk pengukuran yang akurat. Berikut adalah beberapar metode analisa karbohidrat: 1. Monosakarida dan. Oligosakarida a. Sampel Persiapan Jumlah persiapan yang dibutuhkan untuk menyiapkan sampel untuk analisis karbohidrat tergantung pada sifat dari makanan yang dianalisis. Larutan berair, seperti jus buah, sirup dan madu, biasanya memerlukan sedikit persiapan sebelum analisis. Di sisi lain, banyak makanan mengandung karbohidrat yang secara fisik terkait atau kimia terikat komponen lain, misalnya, kacang-kacangan, sereal, buah, roti dan sayuran. Dalam makanan ini biasanya diperlukan untuk mengisolasi karbohidrat dari sisa makanan sebelum dapat dianalisis. Metode yang tepat isolasi karbohidrat tergantung pada jenis karbohidrat, jenis matriks makanan dan tujuan analisis, namun, ada beberapa prosedur yang umum untuk teknik isolasi banyak. Misalnya, makanan biasanya dikeringkan dalam vakum (untuk mencegah degradasi termal), tanah menjadi bubuk halus (untuk meningkatkan ekstraksi pelarut) dan kemudian dihilangkan lemaknya dengan ekstraksi pelarut. Salah satu metode yang paling umum digunakan untuk penggalian karbohidrat rendah berat molekul dari makanan adalah dengan merebus sampel lemaknya dengan larutan alkohol 80%. Monosakarida dan
oligosakarida larut dalam solusi alkohol, sedangkan protein, polisakarida dan serat makanan tidak larut. Komponen larut dapat dipisahkan dari komponen larut dengan menyaring solusi rebus dan mengumpulkan filtrat (bagian yang melewati filter) dan retentante (bagian ditahan oleh filter). Kedua fraksi kemudian dapat dikeringkan dan ditimbang untuk menentukan konsentrasi mereka. Selain itu, untuk monosakarida dan oligosakarida berbagai molekul kecil lainnya juga dapat hadir dalam ekstrak alkohol yang dapat mengganggu misalnya analisis asam amino, asam organik, pigmen, vitamin, mineral dll. Hal ini biasanya diperlukan untuk menghapus komponen sebelum dilaksanakan analisis karbohidrat. Hal ini umumnya dicapai dengan memperlakukan solusi dengan agen klarifikasi atau dengan melewatkannya melalui satu atau lebih pertukaran ion resin. (1) Klarifikasi agent. Air ekstrak dari makanan banyak mengandung zat-zat yang berwarna atau menghasilkan kekeruhan, dan dengan demikian mengganggu analisis spektroskopi atau penentuan titik akhir. Untuk alasan ini solusi biasanya dijelaskan sebelum analisis. Para agen pengklarifikasi paling sering digunakan adalah garam logam berat (seperti timbal asetat) yang membentuk kompleks larut dengan zat yang bisa mengganggu dihapus dengan penyaringan atau sentrifugasi. Namun, penting bahwa pengklarifikasi agen tidak memicu salah satu karbohidrat dari sampel karena hal ini akan menyebabkan pengukuran kandungan karbohidrat tidak benar. (2) Pertukaran ion. Banyak monosakarida dan oligosakarida yang non polar-molekul bermuatan dan karenanya dapat dipisahkan dari molekul dibebankan dengan melewatkan sampel melalui pertukaran ion kolom. Dengan menggunakan kombinasi dari positif dan kolom bermuatan negatif adalah mungkin untuk menghilangkan kontaminan yang paling dikenakan. Non-polar molekul dapat dihilangkan dengan melewatkan solusi melalui kolom dengan fase non-polar stasioner. Dengan demikian protein, asam amino, asam organik, mineral dan senyawa
hidrofobik dapat dipisahkan dari karbohidrat sebelum analisis. Sebelum analisis, alkohol dapat dihapus dari solusi dengan penguapan di bawah vakum sehingga larutan gula tetap. b. Kromatografi dan elektroforesis metode Metode kromatografi adalah teknik analisis yang paling kuat untuk analisis jenis dan konsentrasi monosakarida dan oligosakarida dalam makanan. Kromatografi lapis tipis
(KLT), kromatografi gas (GC) dan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) biasanya digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi
karbohidrat. Karbohidrat
dipisahkan berdasarkan karakteristik diferensial adsorpsi mereka dengan melewati solusi untuk dianalisis melalui kolom. Karbohidrat dapat dipisahkan berdasarkan partisi koefisien mereka, polaritas atau ukuran, tergantung pada jenis kolom yang digunakan. HPLC saat ini metode kromatografi yang paling penting untuk menganalisis karbohidrat karena mampu cepat, spesifik, pengukuran sensitif dan tepat. Selain itu, GC mensyaratkan bahwa sampel harus volatile, yang biasanya membutuhkan karbohidrat dalam bentuk derivat, sedangkan pada sampel HPLC sering dapat dianalisis secara langsung. HPLC dan GC biasanya digunakan dalam hubungannya dengan NMR atau spektrometri massa sehingga struktur kimia dari molekul yang membentuk puncak juga dapat diidentifikasi. Karbohidrat juga dapat dipisahkan dengan elektroforesis setelah mereka telah derivitized untuk membuat mereka bermuatan listrik, misalnya, melalui reaksi dengan borat. Sebuah solusi dari karbohidrat derivitized diterapkan untuk gel dan kemudian tegangan diterapkan di atasnya. Karbohidrat tersebut kemudian dipisahkan berdasarkan ukuran mereka: semakin kecil ukuran molekul karbohidrat, semakin cepat bergerak dalam medan listrik.
c. Kimia metode Sejumlah metode kimia yang digunakan untuk menentukan monosakarida dan oligosakarida didasarkan pada kenyataan bahwa banyak zat ini mengurangi agen yang dapat bereaksi dengan komponen lain untuk menghasilkan presipitat atau kompleks berwarna yang dapat diukur. Konsentrasi karbohidrat dapat ditentukan secara gravimetri, spektrofotometri atau dengan titrasi. Non-pereduksi karbohidrat dapat ditentukan dengan menggunakan metode yang sama jika dihidrolisis terlebih dahulu untuk membuatnya tereduksi. Hal ini dimungkinkan untuk menentukan konsentrasi dari kedua non-pereduksi dan mengurangi gula dengan melakukan analisis untuk mengurangi gula sebelum dan sesudah hydrolyzation. Banyak metode kimia yang berbeda yang tersedia untuk mengukur karbohidrat. Sebagian besar dapat dibagi menjadi tiga kategori: titrasi, gravimetri dan kolorimetri. Sebuah contoh dari masingmasing jenis yang berbeda diberikan di bawah ini. - Titrasi Metode Metode Lane Eynon-adalah contoh dari metode titrasi penentuan konsentrasi pereduksi gula dalam sampel. Buret A digunakan untuk menambahkan solusi karbohidrat yang dianalisis dengan botol berisi sejumlah dikenal larutan tembaga sulfat mendidih dan indikator metilen biru. Gula perduksi karbohidrat dalam larutan bereaksi dengan tambahan tembaga sulfat dalam labu. Setelah semua tembaga sulfat dalam larutan telah bereaksi, setiap penambahan selanjutnya pereduksi gula menyebabkan indikator berubah dari biru menjadi putih. Volume larutan gula yang diperlukan untuk mencapai titik akhir dicatat. Reaksi tidak stoikometri, yang berarti bahwa perlu untuk mempersiapkan kurva kalibrasi dengan melakukan percobaan dengan serangkaian solusi standar konsentrasi karbohidrat diketahui.
Kelemahan metode ini adalah (i) hasil tergantung pada waktu reaksi yang tepat, suhu dan konsentrasi reagen yang digunakan dan sebagainya ini parameter harus dikontrol, (ii) tidak dapat membedakan antara berbagai jenis gula pereduksi, dan (iii) tidak dapat secara langsung menentukan konsentrasi non-pereduksi gula, (iv) itu sucseptible terhadap gangguan dari jenis molekul yang bertindak sebagai agen mengurangi . - Metode gravimetri Metode Munson dan Walker adalah contoh dari metode gravimetri penentuan konsentrasi mengurangi gula dalam sampel. Karbohidrat yang teroksidasi dengan adanya panas dan kelebihan sulfat tembaga dan tartrat alkali dalam kondisi hatihati dikendalikan yang mengarah pada pembentukan endapan tembaga oksida: mengurangi gula + Cu 2 + + dasar
teroksidasi gula + CuO 2 (endapan). Jumlah
endapan terbentuk secara langsung berhubungan dengan konsentrasi mengurangi gula dalam sampel awal. Konsentrasi saat ini endapan dapat ditentukan secara gravimetri (dengan penyaringan, pengeringan dan berat), atau titrimetrically (dengan redissolving endapan dan titrasi dengan indikator yang sesuai). Metode ini menderita kerugian yang sama sebagai metode Lane Eynon-, neverthless, lebih direproduksi dan akurat. - Metode kolorimetri Metode antron adalah contoh dari metode kolorimetrik untuk menentukan konsentrasi gula total sampel. Gula bereaksi dengan reagen antron dalam kondisi asam untuk menghasilkan warna biru-hijau. Sampel dicampur dengan asam sulfat dan reagen antron dan kemudian direbus sampai reaksi selesai. Larutan tersebut kemudian dibiarkan mendingin dan absorbansi yang diukur pada 620 nm. Ada hubungan linear antara absorbansi dan jumlah gula yang hadir dalam sampel asli.
Metode ini menentukan baik gula pereduksi dan non-pereduksi karena adanya asam sulfat sangat oksidasi. Seperti metode lain itu adalah non-stoichemetric dan oleh karena itu perlu untuk mempersiapkan kurva kalibrasi menggunakan serangkaian standar konsentrasi karbohidrat diketahui. The Phenol - Metode Asam Sulfat adalah contoh dari metode kolorimetri yang banyak digunakan untuk menentukan konsentrasi total karbohidrat hadir dalam makanan. Sebuah larutan berair yang jelas dari karbohidrat yang akan dianalisis ditempatkan dalam tabung reaksi, kemudian asam fenol dan sulfat ditambahkan. Solusinya ternyata warna kuning-oranye sebagai hasil dari interaksi antara karbohidrat dan fenol. Absorbansi pada 420 nm sebanding dengan konsentrasi karbohidrat awalnya dalam sampel. Asam sulfat menyebabkan semua non-pereduksi gula yang akan dikonversi untuk mengurangi gula, sehingga metode ini menentukan total gula hadir. Metode ini adalah non-stoichemetric dan sehingga perlu untuk mempersiapkan kurva kalibrasi menggunakan serangkaian standar konsentrasi karbohidrat diketahui. d. Metode enzimatik Metode analisis berdasarkan enzim bergantung pada kemampuan mereka untuk mengkatalisis reaksi tertentu. Metode ini cepat, sangat spesifik dan sensitif terhadap konsentrasi rendah dan karena itu ideal untuk penentuan karbohidrat dalam makanan. Selain itu, persiapan sampel kecil biasanya diperlukan. Makanan cair dapat diuji secara langsung, sedangkan makanan padat harus dilarutkan dalam air terlebih dahulu. Ada banyak enzim yang dapat dibeli secara komersial untuk melakukan analisis untuk karbohidrat tertentu. Produsen ini memberikan petunjuk rinci tentang cara untuk melakukan analisis. Dua metode yang paling umum digunakan untuk menentukan konsentrasi karbohidrat adalah: (i) memungkinkan reaksi penyelesaian dan mengukur konsentrasi produk, yang sebanding dengan konsentrasi substrat awal, (ii) mengukur
tingkat awal. reaksi enzimatik fasa karena tingkat sebanding dengan konsentrasi substrat. Beberapa contoh penggunaan metode enzim untuk menentukan konsentrasi gula dalam makanan diberikan di bawah ini: - D-Glucose/D-Fructose Metode ini menggunakan serangkaian langkah-langkah untuk menentukan konsentrasi baik glukosa dan fruktosa dalam sampel. Pertama, glukosa diubah menjadi glukosa-6-fosfat (G6P) oleh hexakinase enzim dan ATP. Kemudian, G6P teroksidasi oleh NADP + di hadapan G6P-dehidrogenase (G6P-DH) G6P + NADP +
glukonat-6-fosfat + NADPH + H +
Jumlah NADPH yang terbentuk sebanding dengan konsentrasi G6P dalam sampel dan dapat diukur secara spektrofotometri pada 340nm. Konsentrasi fruktosa kemudian ditentukan dengan mengubah fruktosa menjadi glukosa, menggunakan enzim lain yang spesifik, dan mengulangi prosedur di atas. - Maltose / Sukrosa Konsentrasi maltosa dan sukrosa (disakarida) dalam sampel dapat ditentukan setelah konsentrasi glukosa dan fruktosa telah ditentukan oleh metode sebelumnya. Maltosa dan sukrosa dipecah menjadi monosakarida penyusunnya oleh enzim aglukosidase: maltosa + H 2 O 2 sukrosa + H 2 O
glukosa glukosa + fruktosa
Konsentrasi glukosa dan fruktosa kemudian dapat ditentukan dengan metode sebelumnya. Masalah utama dengan metode ini adalah bahwa oligosakarida lainnya banyak juga dikonversi menjadi monosakarida oleh glukosidase, dan sulit untuk menentukan secara tepat yang oligosakarida yang hadir. Metode ini karena itu hanya berguna ketika ada yang tahu jenis karbohidrat yang hadir, tetapi tidak
konsentrasi relatif mereka. Berbagai metode enzimatik lainnya yang tersedia untuk menentukan konsentrasi monosakarida lain dan oligosakarida, misalnya, laktosa, galaktosa dan rafinosa (lihat Makanan Analisis Nielssen). e. Metode fisika Banyak metode fisik yang berbeda telah digunakan untuk menentukan konsentrasi karbohidrat dari makanan. Metode ini bergantung pada mereka menjadi perubahan dalam beberapa karakteristik fisikokimia makanan sebagai konsentrasi karbohidrat yang bervariasi. Metode yang umum digunakan termasuk polarimetri, indeks bias, IR, dan kepadatan. - Polarimetri Molekul yang mengandung atom karbon asimetrik memiliki kemampuan untuk memutar cahaya terpolarisasi bidang. Polarimeter adalah perangkat yang mengukur sudut bahwa pesawat cahaya terpolarisasi diputar pada melewati solusi. Polarimeter terdiri dari sumber cahaya monokromatik, polarizer, sel sampel panjang diketahui, dan analisa untuk mengukur sudut rotasi. Tingkat polarisasi berkaitan dengan konsentrasi molekul optik aktif dalam larutan dengan persamaan a = [a] lc, di mana adalah sudut yang diukur dari rotasi, [a] adalah aktivitas optik (yang adalah konstan untuk setiap jenis molekul), l adalah pathlength dan c adalah konsentrasi. Sudut keseluruhan rotasi tergantung pada suhu dan panjang gelombang cahaya yang digunakan sehingga parameter ini biasanya standar untuk 20 o C dan 589,3 nm (D-line untuk natrium). Sebuah kurva kalibrasi konsentrasi terhadap disusun sesuai dengan serangkaian solusi dengan konsentrasi yang diketahui, atau nilai dari [a] diambil dari literatur jika jenis karbohidrat ini diketahui. Konsentrasi karbohidrat dalam suatu sampel kemudian ditentukan dengan mengukur sudut rotasi dan membandingkannya dengan kurva kalibrasi.
- Indeks bias Indeks bias (n) dari suatu material adalah kecepatan cahaya dalam vakum dibagi dengan kecepatan cahaya dalam materi (n = c / c m). Indeks bias material dapat ditentukan dengan mengukur sudut bias (r) dan sudut insiden (i) di batas antara dan bahan lain dari indeks bias dikenal (Hukum Snell: sin (i) / sin (r) = n 2 / n 1). Dalam prakteknya, indeks bias solusi karbohidrat biasanya diukur pada batas dengan kuarsa. Indeks bias yang meningkat solusi karbohidrat dengan konsentrasi meningkat maka dapat digunakan untuk mengukur jumlah yang hadir karbohidrat. RI juga suhu dan panjang gelombang tergantung dan sehingga pengukuran biasanya dilakukan pada suhu tertentu (20 o C) dan panjang gelombang (589.3nm). Metode ini cepat dan sederhana untuk melaksanakan dan dapat dilakukan dengan sederhana genggam instrumen. Hal ini digunakan secara rutin dalam industri untuk menentukan konsentrasi gula sirup, madu, molasses, produk tomat. - Kepadatan Kepadatan material adalah massa dibagi dengan volume. Kepadatan larutan berair meningkat dengan meningkatnya konsentrasi karbohidrat. Dengan demikian konsentrasi karbohidrat dapat ditentukan dengan mengukur kepadatan, misalnya, menggunakan botol atau kepadatan hidrometer. Teknik ini secara rutin digunakan dalam industri untuk penentuan konsentrasi karbohidrat jus dan minuman. - Inframerah Sebuah materi menyerap inframerah karena getaran atau rotasi kelompok molekul. Karbohidrat mengandung gugus molekul yang menyerap radiasi inframerah pada panjang gelombang di mana tidak ada unsur makanan utama lainnya menyerap akibatnya konsentrasi mereka dapat ditentukan dengan mengukur absorbansi pada panjang gelombang inframerah. Dengan melakukan pengukuran di sejumlah
panjang gelombang tertentu yang berbeda adalah mungkin untuk secara bersamaan menentukan konsentrasi karbohidrat, kelembaban protein, dan lipid. Pengukuran biasanya dilakukan dengan mengukur intensitas gelombang inframerah yang dipantulkan dari permukaan sampel: semakin besar absorbansi, reflektansi semakin rendah. Instrumen analitis berdasarkan absorbansi inframerah adalah non-destruktif dan mampu pengukuran yang cepat dan karena itu sangat cocok untuk on-line analisis atau untuk digunakan di laboratorium kontrol kualitas di mana banyak sampel dianalisis secara rutin. Metode instrumental yang lebih canggih yang mampu memberikan informasi tentang struktur molekul karbohidrat serta konsentrasi mereka, misalnya, NMR atau spektrometri massa. f. Immunoassays Immuoassays menemukan meningkatnya penggunaan dalam industri makanan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif dari produk makanan. Immunoassays khusus untuk rendah karbohidrat berat molekul yang dikembangkan dengan melampirkan karbohidrat yang menarik bagi protein, dan kemudian menyuntikkan ke binatang. Dengan waktu hewan mengembangkan antibodi spesifik untuk molekul karbohidrat. Antibodi ini kemudian dapat diekstrak dari hewan dan digunakan sebagai bagian dari test untuk menentukan konsentrasi karbohidrat tertentu dalam makanan I mmuoassays sangat sensitif, spesifik, mudah digunakan dan cepat. 2. Analisis Polisakarida dan Serat Berbagai
macam
polisakarida
terjadi
pada
makanan.
Polisakarida
dapat
diklasifikasikan sesuai dengan karakteristik molekul mereka (misalnya, jenis, jumlah, dan ikatan urutan monosakarida), karakteristik fisikokimia (misalnya, air kelarutan, viskositas, aktivitas permukaan) dan fungsi gizi (misalnya, dicerna atau non-dicerna). Polisakarida paling mengandung suatu tempat antara 100 dan monosakarida beberapa
ribu. Beberapa polisakarida berisi semua jenis yang sama dari monosakarida (homopolysaccharides), sedangkan yang lain berisi campuran berbagai jenis monosakarida (heteropolisakarida). Beberapa polisakarida eksis sebagai rantai linear, sedangkan yang lain ada sebagai rantai bercabang. Beberapa polisakarida dapat dicerna oleh manusia dan karena itu membentuk sumber penting energi (misalnya, pati), sedangkan yang lain yang dicerna (misalnya, selulosa, hemiselulosa dan pektin). Ini polisakarida dicerna menjadi bagian dari kelompok zat yang dikenal sebagai serat makanan, yang juga termasuk lignin (yang merupakan polimer molekul aromatik).
Konsumsi berbagai jenis serat makanan telah terbukti memiliki sifat fisiologis fungsional bermanfaat bagi manusia, misalnya, pencegahan kanker, penyakit jantung dan diabetes. a. Analisis Pati Pati adalah polisakarida dicerna paling umum ditemukan dalam makanan, dan karena itu merupakan sumber utama energi dalam makanan kita. Dalam pati bentuk alami ada sebagai air-larut granul (3 - 60 m m), tetapi dalam banyak makanan olahan pati tidak lagi dalam bentuk karena perlakuan pengolahan yang terlibat (misalnya, pemanasan). Ini terdiri dari campuran dari dua homopolysaccharides glukosa: amilosa (500- 2000 unit glukosa) yang linier, dan amilopektin (> 1.000.000 unit glukosa) yang ekstensif bercabang. Kedua jenis pati memiliki sifat physiochemical berbeda dan sehingga sering penting untuk menentukan konsentrasi setiap komponen individu dari pati, serta konsentrasi pati keseluruhan. -
Persiapan sampel. Isi pati makanan yang paling tidak dapat ditentukan secara
langsung karena pati yang terkandung dalam matriks makanan struktural dan kimia yang kompleks. Secara khusus, pati sering hadir dalam bentuk semi-kristal (pati butiran atau retrograded) yang tidak dapat diakses dengan reagen kimia yang
digunakan untuk menentukan konsentrasi. Oleh karena itu perlu untuk mengisolasi pati dari komponen lain yang hadir dalam matriks makanan sebelum melakukan analisis pati. Dalam makanan alami, seperti kacang-kacangan, sereal atau umbiumbian, butiran tepung biasanya dipisahkan dari komponen utama lainnya dengan pengeringan, penggilingan, seduhan dalam air, filtrasi dan sentrifugasi. Para granula pati yang tidak larut air dan memiliki kepadatan yang relatif tinggi (1500 kg / m 3) sehingga mereka akan cenderung bergerak ke bawah wadah selama sentrifugasi, di mana mereka dapat dipisahkan dari yang lain larut dalam air dan kurang padat bahan. Sampel makanan olahan biasanya kering, tanah dan kemudian tersebar di tempat yang panas solusi etanol 80%. Para monosakarida dan oligosakarida yang larut dalam larutan etanol, sedangkan pati yang tidak larut. Oleh karena itu, pati dapat dipisahkan dari gula dengan menyaring atau pemusingan solusi. Jika ada pati semi-kristal hadir, sampel dapat terdispersi dalam air dan dipanaskan sampai suhu di mana pati gelatinizes (> 65 o C). Penambahan asam perklorat atau kalsium klorida ke air sebelum pemanasan memfasilitasi solubilisasi dari pati yang sulit untuk mengekstrak. -
Metode analisis. Setelah pati telah diekstrak ada sejumlah cara untuk
menentukan konsentrasi Enzim tertentu ditambahkan ke larutan kanji untuk kerusakan pati menjadi glukosa. Konsentrasi glukosa kemudian dianalisis dengan menggunakan metode yang dijelaskan sebelumnya (misalnya, kromatografi atau metode enzimatik). Konsentrasi pati dihitung dari konsentrasi glukosa. Yodium dapat ditambahkan ke larutan kanji untuk membentuk sebuah kompleks pati-iodin tidak larut yang dapat ditentukan secara gravimetri dengan mengumpulkan, pengeringan dan berat endapan terbentuk atau titrimetrically dengan menentukan jumlah yodium yang diperlukan untuk mengendapkan pati. Jika tidak ada
komponen lain yang hadir dalam larutan yang akan mengganggu analisis, maka konsentrasi pati dapat ditentukan dengan menggunakan metode fisik, misalnya, kepadatan, indeks bias atau polarimetri. Konsentrasi amilosa dan amilopektin dalam sampel dapat ditentukan dengan menggunakan metode yang sama seperti yang dijelaskan untuk tepung amilosa sekali telah dipisahkan dari amilopektin tersebut. Hal ini dapat dicapai dengan menambahkan bahan kimia yang membentuk sebuah kompleks larut dengan salah satu komponen, tetapi tidak dengan yang lain, misalnya beberapa alkohol memicu amilosa tetapi tidak amilopektin. Beberapa metode yang disebutkan tidak akan menentukan konsentrasi pati tahan hadir dalam sampel. Jika konsentrasi pati tahan diperlukan maka langkah tambahan dapat ditambahkan ke prosedur di mana dimetilsulfoksida (DMSO) ditambahkan untuk melarutkan pati tahan sebelum melakukan analisis. b. Analisis Serat Selama dua puluh tahun terakhir atau lebih ahli gizi telah menjadi sadar akan pentingnya serat dalam diet konsumsi Liberal serat membantu melindungi terhadap kanker usus besar, penyakit jantung dan sembelit. Asupan serat makanan karena itu bermanfaat bagi kesehatan yang baik. Serat pangan didefinisikan sebagai polisakarida tanaman yang dicerna oleh manusia, ditambah lignin. Komponen utama dari serat adalah selulosa, hemiselulosa, pektin, dan lignin hydrocolloids. Beberapa jenis pati, yang dikenal sebagai pati tahan, juga dicerna oleh manusia dan dapat dianalisis sebagai serat makanan. Dasar teknik analisis banyak serat karena itu untuk mengembangkan prosedur yang meniru proses yang terjadi dalam sistem pencernaan manusia.
-
Komponen utama Dietary Fiber
(1) Dinding sel Polisakarida. Selulosa terjadi pada semua tanaman sebagai komponen struktural utama dari dinding sel, dan biasanya berhubungan dengan berbagai hemiselulosa dan lignin. Jenis dan tingkat asosiasi ini menentukan sifat tekstur karakteristik dari banyak bahan tanaman dimakan. Selulosa adalah homopolysaccahride linear panjang glukosa, biasanya memiliki hingga 10.000 subunit glukosa. Molekul selulosa agregat untuk membentuk mikrofibril yang memberikan kekuatan dan kekakuan pada dinding sel tanaman. Hemiselulosa adalah kelompok heterogen heteropolisakarida bercabang yang mengandung sejumlah gula yang berbeda dalam tulang punggung mereka dan sisi-rantai. Dengan hemiselulosa definisi yang larut dalam solusi alkali encer, tetapi tidak larut dalam air pectins adalah bentuk lain dari heteropolisakarida ditemukan di dinding sel yang kaya asam uronic, larut dalam air panas dan yang mampu membentuk gel. (2) Dinding non polisakarida. Kelompok zat karbohidrat dicerna juga, tapi mereka tidak berasal dari dinding sel tanaman. Non-sel polisakarida dinding termasuk hydrocolloids seperti permen karet kacang guar dan belalang, getah Arab, agar, alginat dan caragenans yang umum digunakan dalam makanan sebagai agen pembentuk gel, pengental dan stabilisator. (3) Lignin. Lignin adalah polimer nonkarbohidrat yang terdiri dari sekitar 40 subunit aromatik yang kovalen terkait. Hal ini biasanya berhubungan dengan selulosa dan hemiselulosa dalam sel tanamandinding. - Prosedur umum dalam Preparasi Sampel dan Analisis Ada sejumlah prosedur yang umum digunakan dalam banyak metode untuk analisis serat makanan: (1) Peniadaan lipid. Sampel makanan yang akan dianalisis karena itu dikeringkan, ditumbuk menjadi bubuk halus dan kemudian lipid akan
dihapus dengan ekstraksi pelarut. (2) Peniadaan protein. Protein biasanya dipecah dan dilarutkan dengan menggunakan enzim, asam kuat atau larutan alkali yang kuat. Asam amino yang dihasilkan kemudian dipisahkan dari serat tidak larut dengan penyaringan atau dari total serat dengan pengendapan selektif dari serat dengan solusi etanol. (3) Peniadaan pati. Semi-kristal pati gelatinized oleh pemanasan dengan adanya air, dan kemudian pati dipecah dan dilarutkan oleh enzim tertentu, asam kuat atau alkali kuat. Glukosa tersebut kemudian dipisahkan dari serat tidak larut dengan penyaringan atau terpisah dari serat total presipitasi selektif dari serat dengan solusi etanol. (4) Presipitasi selektif serat. Serat diet dapat dipisahkan dari komponen lain dalam larutan air dengan menambahkan konsentrasi yang berbeda dari etanol untuk menyebabkan pengendapan selektif. Kelarutan monosakarida, oligosakarida dan polisakarida tergantung pada konsentrasi etanol Air: monosakarida, oligosakarida, beberapa polisakarida dan asam amino yang larut, polisakarida lainnya dan serat tidak larut etanol 80% solusi: Monosakarida, oligosakarida, dan asam amino yang larut; polisakarida dan
serat tidak larut. Untuk alasan ini, solusi etanol terkonsentrasi sering digunakan untuk selektif memicu serat dari komponen lainnya. (5) Fiber analisis. Kandungan serat makanan dapat ditentukan baik secara gravimetri dengan menimbang massa fraksi serat larut yang diisolasi dari sampel atau kimiawi dengan memecah serat menjadi
monosakarida
penyusunnya
dan
mengukur
konsentrasi
mereka
menggunakan metode yang dijelaskan sebelumnya. -
Metode gravimetri
(1) Crude Fiber Metode.Metode serat kasar memberikan perkiraan serat dicerna dalam makanan. Hal ini ditentukan oleh kstraksi berurutan dari sampel lemaknya dengan 1,25% H 2 SO 4 dan 1,25% NaOH. Residu larut dikumpulkan dengan
penyaringan, dikeringkan, ditimbang dan ashed untuk mengoreksi kontaminasi mineral dari residu serat. Serat selulosa tindakan kasar dan lignin dalam sampel, tetapi tidak menentukan hemiselulosa, pektin dan hydrocolloids, karena mereka dicerna oleh alkali dan asam dan karenanya tidak dikumpulkan. Untuk alasan ini ilmuwan makanan banyak percaya bahwa penggunaannya harus dihentikan. Namun demikian, itu adalah metode yang cukup sederhana untuk melaksanakan dan merupakan metode AOAC resmi untuk beberapa bahan makanan yang berbeda. (2) Total, metode larut dan serat larut. Prinsip dasar dari metode ini adalah untuk mengisolasi fraksi yang menarik dengan presipitasi selektif dan kemudian untuk menentukan massa dengan berat. Sebuah sampel digelatinisasi kering,
makanan
yang
lemaknya
enzimatik
dicerna
dengan-amilase
amiloglukosidase, dan protease untuk memecah pati dan komponen protein. Isi serat total sampel ditentukan dengan menambahkan etanol 95% menjadi solusi untuk mengendapkan semua serat. Larutan tersebut kemudian disaring dan serat dikumpulkan, dikeringkan dan ditimbang. Atau, komponen serat larut dalam air dan tidak larut air dapat ditentukan dengan menyaring sampel enzimatis dicerna. Ini meninggalkan serat larut dalam larutan filtrat, dan serat tidak larut terjebak dalam filter. Komponen larut dikumpulkan dari filter, dikeringkan dan ditimbang. Komponen larut diendapkan dari larutan dengan menambahkan alkohol 95% ke filtrat, dan kemudian dikumpulkan dengan penyaringan, dikeringkan dan ditimbang. Kandungan protein dan abu dari fraksi berbagai ditentukan sehingga untuk mengoreksi salah satu zat yang mungkin masih berada di serat: Serat = residu berat - berat (protein + abu). Metode ini telah resmi disetujui oleh AOAC dan secara luas digunakan dalam industri makanan untuk menentukan kadar serat dari berbagai makanan. Kerugian utamanya adalah bahwa ia cenderung untuk
melebih-lebihkan isi serat makanan yang mengandung konsentrasi tinggi gula sederhana, misalnya, buahbuahan kering, mungkin karena mereka terjebak dalam endapan terbentuk ketika etanol ditambahkan. - Metode Kimia Dalam metode kimia, kandungan serat adalah sama dengan jumlah semua monosakarida nonstarch ditambah lignin yang tersisa setelah semua karbohidrat dicerna telah dihapus Monosakarida diukur dengan menggunakan berbagai metode yang dijelaskan sebelumnya. (1) Prosedur Englyst-Cummings. Sebuah sampel makanan lemaknya dipanaskan dalam air untuk agar-agar pati. Enzim tersebut kemudian ditambahkan untuk mencerna pati dan protein. Etanol murni ditambahkan ke solusi untuk mengendapkan serat, yang dipisahkan dari mencerna dengan sentrifugasi, dan kemudian dicuci dan dikeringkan. Serat tersebut kemudian dihidrolisis menggunakan larutan asam sulfat pekat untuk memecahnya menjadi monosakarida penyusunnya, yang konsentrasinya ditentukan dengan menggunakan metode yang dijelaskan sebelumnya, misalnya, colorimetrically atau chromatographically. Massa serat dalam sampel asli diasumsikan sama dengan massa total monosakarida hadir. Konsentrasi serat makanan larut dan larut juga dapat ditentukan dengan metode ini, menggunakan langkah-langkah pemisahan sama seperti untuk metode, total gravimetri larut dan larut disebutkan di atas. Metode ini dapat digunakan untuk menentukan isi total serat, larut dan tidak larut dari makanan, tetapi tidak memberikan informasi tentang kadar lignin. Hal ini karena lignin tidak polisakarida, dan sehingga tidak dipecah menjadi monosakarida selama pencernaan asam. Untuk makanan yang paling hal ini tidak masalah karena mereka memiliki konsentrasi lignin yang rendah pula. Jika makanan yang tidak mengandung sejumlah besar lignin maka metode lain harus digunakan, misalnya,
metode gravimetri atau metode kimia lebih canggih (misalnya, metode TheanderMarlett).
ANALISA KARBOHIDRAT
NAMA: Ikrar Arumingtyas NIM: 201251046 MATA KULIAH: Kimia Klinis DOSEN: Tisno Suwarno
INSTITUT SAINS DAN TEKNOLOGI AL KAMAL JAKARTA 2012
