ANALISIS KARBOHIDRAT : ANALISIS KUANTITATIF KARBOHIDRAT

            Seperti yang telah kita pelajari sebelumnya, karbohidrat sangat baik bagi tubuh karena merupakan sumber nutrisi yang menghasilkan energi. Namun, disisi lain konsumsi karbohidrat berlebih juga tidak baik  bagi tubuh. Hal ini dapat menimbulkan beberapa penyakit seperti risiko darah tinggi, diabetes, sembelit, karies gigi menumpuk, kegemukan, dan perputaran lemak lebih berat. Oleh sebab itu konsumsi karbohidrat harus tepat, dimana untuk remaja hingga dewasa dengan aktivitas ringan adalah 200-340g, pada aktivitas sedang adalah 340-476g, dan aktivitas berat adalah 408-680g. Banyaknya karbohidrat yang dibutuhkan oleh tubuh juga dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti usia, berat badan, aktivitas, dan kadar gula dalam darah. Dalam ilmu pangan, pengujian kuantitatif karbohidrat sangat penting dilakukan untuk mengetahui berapa banyak kadar karbohidrat dalam bentuk gula yang terdapat dalam suatu bahan pangan.

 

A.   Metode Luff Schroorl

     Metode Luff Shcroorl merupakan metode yang digunakan untuk menetapkan kadar karbohidrat dalam bentuk gula pereduksi menggunakan prinsip titrasi Iodometri. Monosakarida akan mereduksi CuO dalam reagen Luff Schroorl menjadi Cu₂O. Kelebihan CuO akan direduksi dengan penambahan KI berlebih, sehingga I₂ dilepaskan. I₂ bebas akan dititrasi dengan natrium tiosulfat (Na₂S₂O₃). Apabila terdapat zat oksidator kuat (misal H₂SO₄) dalam larutan yang bersifat netral atau sedikit asam, penambahan iodida berlebih akan membuat zat oksidator tersebut tereduksi dan membebaskan I₂ yang setara jumlahnya dengan dengan banyaknya oksidator (Winarno,2007). I₂ bebas ini selanjutnya akan dititrasi dengan larutan standar Na₂S₂O₃ sehinga I₂ akan membentuk kompleks iod-amilum yang tidak larut dalam air. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut

                 (C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → n C₆H₁₂O₆

                 C₆H₁₂O₆ + 2CuO → Cu₂O + C₅H₁₁O₅ + COOH

                 (sisa) CuO + 4KI + 2H₂SO₄ → CuI₂ + 2K₂SO₄ + 2H₂O + I₂

                 I₂ + Na₂S₂O₃ → 2NaI + Na₂S₄O₆

                 I^2- + amilum → kompleks biru

 

     Metode Luff Schroorl menggunakan reagen luff schroorl yang terbuat dari campuran 25g CuSO₄ dalam 100ml aquadest, 50g asam sitrat dalam 50ml aquadest, dan 388 natrium karbonat dalam 400ml aquadest. Ketiga larutan tersebut dicampur kemudian diencerkan hingga volumenya 500ml.

 

Berikut merupakan prosedur penentuan kadar gula pereduksi metode Luff Schroorl :

1. Menimbang 5 gr sampel ke dalam erlenmeyer 500 ml
2. Menambahkan 200ml larutan HCl 3%, lalu didihkan selama 1 jam dengan menggunakan kondensor / pendingin tegak
3. Mendiginkan dan menetralkan dengan penambahan tetes demi tetes larutan NaOH 30% dan menambahkan sedikit larutan CH₃COOH 3% agar suasana larutan sedikit asam, cek dengan pH universal
4. Memindahkan larutan secara kuantitatif ke dalam labu ukur 500ml, lalu mengencerkan dengan air suling dan tepatkan volumenya sampai tanda garis lurus. Kocok dan saring menggunakan kertas saring
5. Memipet 10 ml filtrat ke dalam erlenmeyer 500 ml, lalu menambahkan 25ml Larutan Luff Schoorl dan beberapa batu didih dan 15ml air suling
6. Memanaskan campuran tersebut dengan panas yang konstan sampai mendidih selama 10 menit kemudian dengan cepat didinginkan di dalam wadah es
7. Setelah larutan dingin, perlahan-lahan ditambahkan 15ml larutan KI 20% dan 25ml H₂SO₄ 25%
8. Titrasi secepatnya dengan larutan Natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna kuning hilang, tambahkan sedikit indikator larutan amilum 1%. Lanjutkan titrasi sampai warna biru hilang
9. Buat juga percobaan blanko dengan menggunakan 25ml air sebagai penganti sampel

     Setelah mengetahui selisih titrasi blanko dengan titrasi sampel dilihat pada tabel hubungan antara banyaknya Na-tiosulfat dengan banyaknya gula reduksi sehingga diketahui jumlah gula reduksi dalam sampel (Sudarmadji et.al., 2010).

Gambar 1. Konversi Volume Tiosulfat digunakan dan Kadar Gula

(sumber : Sudamadji, dkk. 1997)

 

B.   Metode Munson Walker

     Metode Munson Walker digunakan untuk menentukan kadar glukosa, fruktosa, gula invert, dan maltosa dalam sampel bahan pangan. Prinsip pengerjaannya didasari atas banyaknya endapan Cu₂O yang terbentuk. Banyaknya Cu₂O dapat menunjukan kadar gula pereduksi dalam sampel dengan menggunakan tabel Hammond. Jumlah Cu₂O dapat di tentukan secara gravimetri dengan cara menimbang langsung endapan Cu₂O atau secara volumentris dengan cara titrasi menggunakan Na-thiosulfat atau K-permanganat. Berikut merupakan prosedur preparasi pengukuran kadar gula dengan metode Munson Walker :

1. Menimbang sampel sebanyak 2,5-25g . Banyaknya sampel yang di gunakan tergantung dari kadar gula sampel dan volume larutan maupun pengenceran yang akan di kerjakan pada tahap berikutnya.
2. Memindahkan sampel ke dalam labu takar yang volumenya di tentukan sedemikian rupa sehingga setiap 50 ml larutan contoh yang siap di analisa akan membentuk 11,3 - 489,7 mg Cu₂O yang setara dengan 4,6 - 236,9 mg glukosa (lihat Tabel Hammond)
3. Menambahkan aquades sebanyak setengah volume labu takar yang dipakai, aduk hingga rata dan biarkan mengendap
4. Menambahkan larutan Pb-asetat tetes demi tetes lalu dikocok hingga partikel-partikel yang terbentuk mengendap. Saat ditambahkan larutan Pb-asetat, larutan sampel akan menjadi keruh (terbentuk gumpalan-gumpalan atau partikel-partikel berawarna putih).  Penambahan Pb-asetat dianggap cukup apabila tidak ada lagi kekeruhan dalam larutan sampel. Hindari penambahan Pb-asetat yang terlalu berlebihan.
5. Menambahkan aquades sampai tanda batas lalu disaring.
6. Untuk menghilangkan kelebihan Pb-asetat, tambahkan sedikit demi sedikit kristal kalium oksalat atau natrium oksalat lalu kocok dan diamkan hingga dihasilkan fitrat bebas Pb. Penambahan kalium atau natrium oksalah dalam larutan Pb-asetat akan membentuk endapan berwarna putih. Jika saat penambahan kalium atau natrium oksalat larutan tetap jernih, artinya filtrat bebas Pb.
7. Mencampurkan 25ml larutan CuSO₄ dan 25ml larutan tartrat alkalis dalam gelas kimia 250ml, kemudian tambahkan 50 ml fitrat bebas Pb dari sampel
8. Meletakan gelas kimia pada kawas kassa dan dipanaskan diatas Bunsen. Atur pemanasan sedemikian rupa sehingga larutan harus mendidih dalam waktu 4 menit, lalu di panaskan lagi selama 2 menit.
9. Dari pemanasan itu akan terbentuk endapan Cu₂O. Dalam keadaan panas, saringlah dengan menggunakan cawan Gooch yang telah di beri lapisan kertas saring sebagai bahan penyaring.
10. Buat penentuan blanko dengan cara yang sama dengan mengganti sampel menggunakan aquadest
11. Cuci endapan Cu₂O dalam cawan Gooch dengan aquades yang suhunya 60°C sampai bersih.

Penentuan Kadar Cu₂O dapat dilakukan secara gravimetri maupun volumetri

1)      Secara gravimetri

• Endapan Cu₂O dalam kedua krus Gooch (sampel & blanko) masing-masing di cuci dengan 10ml alkohol, lalu dengan 10ml ether.
• Mengeringan endapan dalam oven bersuhu 100°C selama 30 menit lalu dinginkan dalam desikator dan timbang.
• Dari selisih berat Cu₂O yang terdapat dari contoh dan blanko, berat gula reduksi dari larutan seberat 50 ml dapat di tentukan menggunakan Tabel Hammond

 

2)      Secara volumetri

• Menambahkan 5 ml larutan HNO₃ (1:1) untuk melarutkan Cu₂O. Penambahan di kerjakan dengan pipet, sampel dalam cawan gooch ditutup dengan kaca arloji dan dimasukkan ujung pipetnya saja, tidak dibuka semua.
• Menampung filtrat dengan Erlenmeyer 250ml. Cucilah gelas arloji dan krus Gooch dengan 20 - 25ml aquades.
• Mendidihkan sampel sampai kabut berwarna merah habis, dan tambahkan larutan Brom jenuh sedikit berlebih, lalu didihkan sampai semua Brom habis yang ditandai dengan tidak ada asap
• Mendinginkan filtrat dan menambahkan larutan Natrium asetat sebanyak 10 ml, tambahkan KI 42% yang bereaksi agak basis seperlunya.
• Larutan dititrasi dengan larutan Na-thiosulfat 0,25M sampai warna kuning muda. Tambahkan larutan pati sampai terbentuk warna biru, lanjutkan titrasi hingga titik akhir titrasi terlihat. Pada saat titrasi hampir selesai tambahkan 2g KCNS, aduk hingga larut, dan lanjutkan titrasi sampai seluruh endapan berwarna putih.
• Dari selisih antara titrasi contoh dan blanko, berat Cu₂O dapat di hitung dimana 1ml larutan natrium tiosulfat sama dengan 11,259 mg Cu₂O, lalu dihubungkan dengan tabel Hammond

Gambar 2. Tabel Hammond

 

C.   Metode Lane Eynon

     Metode Lane-eynon adalah metode untuk penentuan gula pereduksi dengan prinsip volumetri. Penentuan gula reduksi dengan metode ini didasarkan atas pengukuran standar yang dibutuhkan untuk mereduksi pereaksi tembaga basa yang diketahui volumenya. Titrasi lane eynon digunakan untuk menghitung kadar gula tereduksi. Melalui metode ini dapat diketahui sisa gula reduksi yang terdapat dalam larutan, sehingga dapat dihitung berapa konversi yang diperoleh. Titik akhir titrasi ditunjukkan dengan hilangnya warna indikator metilen biru. Titik akhir titrasi merupakan jumlah yang dibutuhkan untuk mereduksi semua tembaga. (Apriyanto, 1989).

     Titrasi ini menggunakan indikator metilen biru. Perubahan warna yang terjadi adalah dari biru hingga semua warna biru berganti menjadi kemerahan yang menandakan adanya endapan tembaga oksida. Warna dapat kembali menjadi biru karena teroksidasi oleh udara. Untuk mencegah hal tersebut, titrasi dilangsungkan dengan mendidihkan larutan yang dititrasi sehingga uap dapat mencegah kontak dengan udara dan mencegah terjadinya oksidasi kembali.

     Metode ini didasarkan pada sifat aldehid dan keton yang dapat mereduksi larutan alkali, dalam hal ini digunakan tembaga tartrat yang dikenal sebagai larutan Fehling. Larutan Fehling yang digunakan merupakan campuran larutan tembaga sulfat dan larutan alkali tartrat. Gula reduksi merupakan reduktor kuat sedangkan Cu²⁺ merupakan oksidator lemah. Gula mereduksi Cu²⁺ membentuk endapan Cu₂O yang berwarna merah bata. Metode Lane-Eynon digunakan untuk menentukan dekstrosa, maltose dan gula terkait yang terkandung dalam sirup glukosa dengan cara mereduksi tembaga sulfat (CuSO₄) dalam larutan fehling (Pancoast, 1980).

     Metode Lane Eynon merupakan metode penentuan secara volumetri dengan pereaksi Fehling A dan Fehling B. Gula Reduksi dengan larutan Fehling B akan membentuk enediol, yang kemudian enediol ini akan bereaksi dengan ion kupri dalam larutan Fehling A, yang akan membentuk ion kupro dan campuran asam. Selanjutnya ion kupro dalam suasana asam akan membentuk kupro oksida yang dalam keadaan panas mendidih akan mengendap menjadi endapan kupro oksida (Cu₂O). Terbentuknya endapan berwarna merah yaitu kupro oksida (Cu₂O) akibat adanya reaksi reduksi oksidasi (redoks), gugus aldehid pada glukosa akan mereduksi ion tembaga (II) menjadi tembaga (I) oksida. Karena larutan bersifat basa, maka aldehid dengan sendirinya teroksidasi menjadi sebuah garam dari asam karboksilat yang sesuai.

     Reagen Fehling A dibuat dengan cara menimbang  6,93g tembaga sulfat yang dilarutkan dalam 100 ml aquadest. Sedangkan reagen Fehling B dibuat dengan cara menimbang 125g KOH yang dilarutkan dalam 150ml aquadest dan 173g kalium natrium tartat yang dilarutkan dalam 150ml aquadest, larutan dicampur kemudian diencerken hingga volumenya 500ml.

 

Prosedur penentuan kadar gula pereduksi metode Lane-Eynon adalah sebagai berikut :

1. Menimbang dengan teliti 5g bahan, haluskan dengan mortar.
2. Menambahkan aquades 50ml, masukkan ke dalam erlenmeyer 250ml, kemudian tambahkan 2 ml HCl pekat, dan aduk hingga homogen.
3. Memanaskan dalam heater selama 15 menit, lalu dinginkan. Tambahkan indikator bromthymol blue sebanyak 3 tetes.
4. Menetralkan larutan dengan menambahkan Na₂CO₃ 10% tetes demi tetes sampai larutan berwarna kehijauan.
5. Memindahkan larutan dalam labu takar 250ml dan ditanda bataskan dengan aquadest. Kocok sampai homogen kemudian disaring, dan filtratnya ditampung.
6. Memasukan 5ml larutan fehling A dan 5ml larutan fehling B dalam erlenmeyer, kemudian homogenkan
7. Memasukan filtrat bahan ke dalam buret.
8. Menambahkan larutan bahan 15ml dari buret ke dalam erlenmeyer yang berisi larutan fehling A dan fehling B. Panaskan sampai mendidih.
9. Menambahkan 3 tetes methylen blue, lalu titrasi dalam keadaan mendidih sampai warna biru hilang.

 

Kadar gula pereduksi dapat dicari dengan rumus berikut :

dimana :

                 V1 = Volume standarisasi larutan Fehling (ml)

                 V2 = Volume Pengenceran sampel (g)

                 V3 = Volume titrasi sampel (ml)

                 W = berat sampel (g)

 

D.   Metode Nelson Somogy

     Metode Nelson Somogy digunakan untuk menentukan kadar gula pereduksi dalam sampel. Gula pereduksi adalah gula yang dapat mereduksi senyawa-senyawa penerima elektron. Monosakarida, laktosa, dan maltosa adalah salah satu contoh gula pereduksi. Prinsip dari metode ini adalah gula pereduksi akan mereduksi ion Cu²⁺ menjadi  ion  Cu⁺ yang ada dalam reagen Nelson, kemudian ion  Cu⁺ ini akan mereduksi senyawa arsenomolibdat membentuk kompleks berwarna biru kehijauan  (Nelson,  1944).

     Dalam praktiknya, metode ini menggunakan alat spektrofotometer dalam penentuan kadarnya, yang dimana memiliki prinsip interaksi cahaya dengan materi yang dimana sebagian cahaya akan diabsorpsi atau diemisikan oleh suatu sampel dalam berbagai panjang gelombang. Setiap komponen kimia bersifat mengabsorpsi cahaya atau memantulkan cahaya pada panjang gelombang tertentu. Nilai absorbansi dari cahaya yang diserap sebanding dengan konsentrasi larutan.

     Metode Nelson Somogy menggunakan reagen Nelson dan reagen Arsen untuk membuat kompleks larutan, yang dimana kedua larutan tersebut harus selalu dibuat baru. Berikut cara pembuatan reagen-reagen yang digunakan

1.      Reagen Nelson

a.       Reagen A

Reagen A dibuat dengan cara menimbang 12,5g natrium karbonat, 12,5g natrium kalium tartrat, 10g natrium bikarbonat, dan 100g natrium sulfat anhidrat. Bahan-bahan tersebut dilarutkan terlebih dahulu dengan aquadest kemudian dicampurkan dan diencerkan hingga volumenya 500ml

b.      Reagen B

Reagen B dibuat dengan  menimbang 7,5g CuSO4.5H2O yang dilarutkan dalam 50ml aquadest kemudian dicampur 1 tetes asam sulfat pekat.

 

Reagen Nelson dibuat dengan mencampurkan 25ml Reagen A dengan 1 ml Reagen B. Pencampuran dilakukan ketika reagen akan digunakan

 

2.      Reagen Arsen

Reagen arsen dibuat dengan cara menimbang 25g ammonium molybdat dan dilarutkan dalam 450ml aquadest. Ke dalam larutan ditambahkan 25ml asam sulfat pekat (LarutanA). Pada wadah lain, ditimbang 3g sodium hydrogen arsenate heptahydrat (Na₂HASO₄.7H₇O) dan dilarutkan dengan 25 ml aquadest. Kemudian larutan ini dituang ke dalam larutan A secara perlahan. Simpan dalam botol berwarna coklat dan diinkubasi pada suhu 37 °C selama 24 jam.

 

Berikut merupakan prosedur dalam penentuan gula pereduksi metode Nelson Somogy :

1. Menimbang sampel sebanyak 0,5 - 1,0 gram (tergantung jenis sampel atau sampel yang mempunyai kadar gula reduksi sekitar 2 - 8 mg/100 ml )
2. Mengencerkan dengan aquadest hingga volume 100 ml dalam labu takar.
3. Menyaring larutan menggunakan kertas saring sehingga didapat filtrat jernih.
4. Memipet 1 ml filtratnya ke dalam tabung reaksi dan ditambah 1ml reagen Nelson
5. Memanaskan  tabung pada penangas air mendidih selama 20 menit.
6. Mendinginkan tabung dalam gelas kimia yang berisi air dingin hingga suhu tabung mencapai 25 °C.
7. Menambahkan  1 ml larutan arsenomolybdat, kocok sampai semua endapan Cu2O yang ada larut kembali.
8. Menambahkan 7ml aquadest dan kocok hingga homogen.
9. Mengaduk larutan dengan vortex  dan mengukur absorbansinya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm.
10. Melakukan prosedur serupa untuk larutan deret standar dengan bahan baku adalah glukosa

Kadar gula pereduksi dapat dihitung dengan rumus berikut :

E.   Penentuan Serat Kasar

     Serat kasar merupakan residu dari bahan pangan yang telah diperlakukan dengan asam dan alkali mendidih, yang terdiri dari selulosa dengan sedikit lignin dan pentosa (Andarwulan et.al. 2011). Menurut Sudarmadji et.al. (2010) penentuan serat kasar dilakukan dengan 2 preparasi, yaitu defatting untuk menghilangkan lemak, dan digestion serat yaitu pelarutan senyawa pengganggu seperti protein oleh asam dan basa. Residu yang diperoleh dalam pelarutan menggunakan asam dan basa ini merupakan serat kasar yang mengandung ± 97 selulosa dan lignin, dan sisanya merupakan senyawa lain yang belum teridentifikasi.

     Penentuan serat pangan menggunakan prinsip gravimetri yang dimana analisa berdasarkan penmbangan berat. Pada analisis serat, residu hasil digestion dan penyaringan dipanaskan. Setelah kering, residu ditimbang dan setelah diketahui beratnya maka kadar serat dapat dihitung. Berikut merupakan prosedur pengukuran Kadar Serat Kasar pada makanan :

1. Menghaluskan sampel
2. Menimbang bahan kering sebanyak 2g lalu mengekstraksi lemaknya dengan soxhlet. Kalau bahan mengandung sedikit lemak (seperti sayuran), sampel ditimbang sebanyak 10g dan tidak perlu mengekstraksi lemaknya.
3. Memindahkan sampel ke dalam labu erlenmeyer 600ml, lalu menambahkan 0,5g asbes yang telah dipijarkan dan 3 tetes zat anti buh (bila ada)
4. Menambahkan 200ml larutan H₂SO₄ mendidih (125g H₂SO₄ pekat dalam 100ml aquadest) dan merefluks larutan dengan pendingin balik selama 30 menit
5. Menyaring suspensi dengan kertas saring dan filtrat ditampung dalam labu erlenmeyer
6. Mencuci suspensi dengan aquadest mendidih sampai air cucian tidak bersifat asam (uji dengan kertas lakmus)
7. Mencuci residu dengan larutan NaOH 0,313N sebanyak 200ml sambil memindahkan residu ke dalam labu erlenmeyer
8. Merefluks kembali larutan dan residu dengan pendingin tegak selama 30 menit
9. Menyaring larutan dan residu dengan kertas saing dan dicuci dengan aquadest mendidih hingga air cucian tidak bersifat basa (uji dengan kertas lakmus)
10. Memindahkan residu ke dalam cawan porselin
11. Mengeringkan residu dengan oven pada suhu 105°C selama 15 menit
12. Mendinginkan pada suhu kamar 5 menit dan dalam desikator 15 menit
13. Menimbang residu yang telah dipanaskan
14. Mengulangi prosedur 11-13 hingga didapat berat residu konstan

Kadar serat kasar dapat dihitung dengan rumus berikut :

 

Daftar Pustaka

Anonim. 2013. Penetapan Kadar Karbohidrat Metode Luff Schoorl. (online). Diakses dari : http://namikazewand.blogspot.com/2013/06/penetapan-kadar-karbohidrat-metode-luff.html

 

Anonim. 2016. Penentuan Gula Pereduksi Munson Walker. (online). Diakses dari : https://pengolahanpangan.blogspot.com/2016/11/penentuan-gula-reduksi-munson-walker.html

 

Anonim. 2018. Penentuan Gula Pereduksi secara Spektrofotometri. (online). Diakses dari : https://www.jagadkimia.com/2018/10/penentuan-gula-reduksi-secara.html

 

Anonim. Determination of  Reducing Sugars, Total Reducing Sugars, Sucrose and Starch. The People’s University. (online). Diakses dari : https://egyankosh.ac.in/bitstream/123456789/12041/1/Experiment-4.pdf

 

Hadijah Rusdan, Ilzamha. 2017. Materi Analisis Serat. (online). Diakses dari : http://foodnutrition.lecture.ub.ac.id/files/2017/06/Analisa-Serat_Ilzamha.pdf

 

Ismanilda. Afriza, Renita. 2019. Analisis Perbedaan Kadar Gula Pereduksi Dengan Metode Lane Eynon Dan Luff Schoorl Pada Buah Naga Merah (Hylocereus Polyrhizus). Poltekkes Kemenkes Padang, Simpang Pondok Kopi Nanggalo, Kota Padang

 

Nursetia, Dessy. 2013. Penentuan Reducing Sugar Metode Lane Eynon. (online). Diakses dari : https://dhechicetia.blogspot.com/2012/03/penentuan-reducing-sugar-metode-lane.html

 

Sudarmadji, S., Haryono, B., Suhadi. 1984. Prosedur Analisa Untuk Bahan Makanan dan Pertanian. Edisi Ketiga. Yogyakarta : Liberty.

 

Susanti, Hari. dkk. 2016. Perbandingan Metode Somogy-Nelson dan Anthrone-Sulfat pada Penetapan Kadar Gula Pereduksi dalam Umbi Cilembu. Fakultas Farmasi, Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta,