monosakarida

MONOSAKARIDA

A.      Pengertian

Monosakarida (dari Bahasa Yunani mono: satu, sacchar: gula) adalah senyawa karbohidrat dalam bentuk gula yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih sederhana. Beberapa monosakarida mempunyai rasa manis. Sifat umum dari monosakarida adalah larut air, tidak berwarna, dan berbentuk padat kristal. Contoh dari monosakarida adalah glukosa (dextrosa), fruktosa (levulosa), galactosa, xylosa dan ribosa. Monosakarida merupakan senyawa pembentuk disakarida (seperti sukrosa) dan polisakarida (seperti selulosa dan amilum).

Monosakarida digolongkan berdasarkan jumlah atom karbon yang dikandungnya (triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, dan heptosa) dan gugus aktifnya, yang bisa berupa aldehida atau keton. Ini kemudian bergabung, menjadi misalnya aldoheksosa dan ketotriosa.

Selanjutnya, tiap atom karbon yang mengikat gugus hidroksil (kecuali pada kedua ujungnya) bersifat optik aktif, sehingga menghasilkan beberapa karbohidrat yang berlainan meskipun struktur dasarnya sama. Sebagai contoh, galaktosa adalah aldoheksosa, namun memiliki sifat yang berbeda dari glukosa karena atom-atomnya disusun berlainan.

Monosakarida biasanya memiliki tiga sampai sembilan atom karbon, dan berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya, monosakarida dibedakan alas triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, heptosa, oktosa, dan nonosa. Jadi, triosa adalah monosakarida yang mempunyai tiga atom karbon. Monosakarida yang paling banyak ditemukan di alam adalah pentosa dan heksosa. Meskipun demikian, triosa, beberapa tetrosa, dan beberapa heptosa juga berperanan penting dalam metabolisme hewan, manusia, dan tanaman.

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6-rantai atau cincin karbon. Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau sebagai gugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. monosakarida yang terdapat di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro (D). gugus hidroksil ada karbon nomor 2 terletak di sebelah kanan. Struktur kimianya dapat berupa struktur terbuka atau struktur cincin. Jenis heksosa lain yang kurang penting dalam ilmu gizi adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabinosa.

Monosakarida Rantai Terbuka

Monosakarida Rantai Cincin

Karbohidrat sederhana dibagi menjadi 2 yaitu Aldosa (mempunyai gugus formil bebas) dan Ketosa (mempunyai gugus karbonil babas).

a.       Aldosa ( Polihidroksialdehida )

Memiliki gugus aldehid pada salah satu ujungnya.

Contoh :

-          Aldopentosa : Ribosa, C₅H₁₀O₅ dan Deoksiribosa, C₅H₁₀O₄

-          Aldoheksosa : Glukosa, C₆H₁₂O₆ dan galaktosa, C₆H₁₂O₆

 

b.      Ketosa ( Polihidroksiketon )

Contoh :

-Ketoheksosa           : Fruktosa, C₆H₁₂O₆

 

Monosakarida dapat diikat secara bersama-sama untuk membentuk dimer, trimer dan sebagainya dan akhirnya polimer. Dimer-dimer disebut disakarida. Sukrosa adalah suatu disakarida yang dapat dihidrolisis menjadi satu satuan glukosa dan satu satuan fruktosa. Monosakarida dan disakarida umumnya larut dalam air dan umumnya terasa manis. Karbohidrat yang tersusun dari dua sampai delapan satuan monosakarida dirujuk sebagai oligosakarida. Jika lebih dari delapan satuan monosakarida diperoleh dari hidrolisis, maka karbohidrat itu disebut polisakarida. Contoh polisakarida adalah pati, yang dijumpai dalam gandum dan tepung jagung, dan selulosa, penyusun yang bersifat serat dari tumbuhan dan komponen utama dari kapas
Ikatan antara satuan dasar yang satu terhadap yang lainnya dinamakan ikatan glikosidik. Monosakarida yang paling banyak terdapat di alam ialah yang beratom C3 sampai C6, terutama yang berantai atom C5 dan C6, misalnya glukosa, fruktosa, xilosa, dan lainnya.

Berikut ciri-ciri umum dari monosakarida,

·         Merupakan karbohidrat yang paling sederhana,tidak dapat dihidrolisis lebih lanjut

·         Merupakan kristal padat yang bebas larut di dalam air, tidak larut dalam pelarut nonpolar

·         Diserap langsung oleh alat pencernaan

·         Perbedaan struktur menyebabkan sifat spesifik

·         Mempunyai rumus empiris (CH₂O)_n, dimana n = 3 – 8. Jumlah atom C: triosa, tetrosa, pentosa dan hesosa

·         Tidak berwarna, padat kristalin

·         Berasa manis

·         Semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

·         Larutannya bersifat optis aktif.

·         Larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan

·         Sudut putaran disebut mutarrotasi.

·         Semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.

B.       Struktur dan Nomenklatur Penamaan

Dengan beberapa pengecualian (contohnya deoxyribose), monosakarida mempunyai rumus kimia umum C_x(H₂O)_y, dimana x minimal 3. Monosakarida dapat dikelompokkan berdasarkan jumlah atom karbon (atau jumlah x) yang terkandung: diosa (2) triosa (3) tetrosa (4), pentosa (5), heksosa (6), heptosa (7), dan seterusnya.

Jenis monosakarida yang paling penting, glukosa, merupakan heksosa. Contoh dari heptosa adalah manoheptulosa ketosa dan sedoheptulosa. Monosakarida dengan atom karbon 8 atau lebih jarang ditemukan karena agak tidak seimbang.

Contoh lainnya:

• triosa: gliseraldehida dan dihidroksiaseton
• tetrosa: eritrosa
• pentosa: liksosa, ribosa, dan deoksiribosa
• heksosa: idosa, glukosa, fruktosa, dan galaktosa

C.      Klasifikasi Monosakarida

Monosakarida diklasifikasikan berdasarkan tiga karakteristik yang berbeda: penempatan gugus karbonil, jumlah atom karbon yang dikandungnya, dan wenangan kiral nya. Jika gugus karbonil merupakan aldehida, monosakarida adalah suatu aldosa, jika gugus karbonil adalah keton, monosakarida adalah suatu ketose. Monosakarida dengan tiga atom karbon disebut triosa, mereka dengan empat disebut tetroses, lima disebut pentosa, heksosa enam adalah, dan sebagainya. Kedua sistem klasifikasi tersebut sering digabungkan. Sebagai contoh, glukosa adalah aldohexose (suatu aldehida enam karbon), ribosa adalah aldopentose (suatu aldehida lima-karbon), dan fruktosa adalah ketohexose (keton enam karbon). Setiap atom karbon bantalan gugus hidroksil (-OH), dengan pengecualian pada karbon pertama dan terakhir, yang asimetris, membuat mereka stereocenters dengan dua konfigurasi yang mungkin masing-masing (R atau S). Karena asimetri ini, sejumlah isomer mungkin ada untuk semua formula monosakarida yang diberikan. Para aldohexose D-glukosa, misalnya, memiliki rumus (C · H ₂ O) _6, yang semua kecuali dua atom karbon yang enam stereogenic, membuat D-glukosa salah satu dari 2 ⁴ = 16 stereoisomer mungkin. Dalam kasus gliseraldehida, aldotriose, ada satu sepasang stereoisomer yang mungkin, yang enantiomer dan epimers. 1,3-dihidroksiaseton, yang ketose sesuai dengan gliseraldehida aldosa, adalah molekul simetris tanpa stereocenters). Penugasan D atau L adalah dibuat sesuai dengan orientasi dari karbon asimetrik terjauh dari gugus karbonil: dalam proyeksi Fischer standar jika gugus hidroksil yang di sebelah kanan adalah molekul gula D, selain itu adalah gula L. "D-" dan "L-" prefiks tidak harus bingung dengan "d-" atau "l-", yang menunjukkan arah bahwa gula berputar cahaya terpolarisasi bidang. Ini penggunaan "d-" dan "l-" tidak lagi diikuti dalam kimia karbohidrat.

1.      Glukosa

Glukosa merupakan suatu aldoheksosa, disebut juga dekstrosa karena memutar bidang polarisasi ke kanan. Glukosa dengan rumus molekul C₆H₁₂O₆, adalah monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan polihidroksi aldehida (memiliki gugus CHO). Lima karbon dan satu oksigennya membentuk siklik yang disebut “cincin piranosa”, bentuk siklik ini paling stabil untuk aldosa beratom karbon enam. Glukosa merupakan komponen utama gula darah, menyusun 0,065- 0,11% darah kita. 

D_Glukosa

Dalam cincin piranosa, atom karbon mengikat gugus samping hidroksil dan hidrogen kecuali untuk atom C no.5, yang terikat pada gugus CH₂OH sebagai atom karbon nomor 6. Struktur cincin ini berada dalam kesetimbangan pada pH 7, struktur D-Glukosa dalam bentuk cincin piranosa. Selain memiliki isomer, Glukosa juga memiliki enansiomer yaitu isomer cermin terhadap dirinya yaitu D-glukosa dan L-glukosa. Namun kenyataannya yang ditemukan pada organisme, hanya yang dalam bentuk D-isomer. Dalam bentuk rantai lurus kita dapat dengan mudah membedakan Bentuk D atau L konformasi isomer pada karbon nomor 5 atau pada atom C asimetris. Notasi D berasal dari kata Dextro berarti kanan, dan notasi L berarti levo atau kiri, sebagai penanda digunakan gugus hidroksilnya.

Bentuk Cincin Piranosa Senyawa D-Glukosa

Sedangkan pada cincin piranosa juga memiliki dua bentuk yang khas, yaitu posisi dari gugus hidroksil pada atom karbon pertama. Jika gugus hidroksil berposisi di bawah hidrogennya, maka disebut dengan bentuk α (alfa). Demikianpula sebaliknya jika gugus hidroksilnya berposisi di atas hidrogennya, disebut dengan bentuk β (beta). Glukosa di dalam air akan membentuk keseimbangan dalam dua bentuk, yaitu bentuk α -D–Glukosa dan β -D–Glukosa, dengan komposisi 36 : 64. Proses perubahan dari α -D–Glukosa ke β -D–Glukosa atau sebaliknya disebut dengan disebut mutarotasi.

D-glukosa

β-D-glukosa

α-D-glukosa

Glukosa dapat terbentuk dari hidrolisis pati, glikogen, dan maltosa. Glukosa sangat penting bagi kita karena sel tubuh kita menggunakannya langsung untuk menghasilkan energi. Glukosa dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti pereaksi Tollens sehingga sering disebut sebagai gula pereduksi. Di alam glukosa terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun.

Adapun sifat glukosa yaitu:

·         Memutar bidang polarisasi cahaya ke kanan (+52.7⁰)

·         Dapat mereduksi larutan fehling dan membuat larutan merah bata

·         Dapat mengalami mutarotasi

·         Dapat difermentasi menghasilkan alkohol (etanol) dengan reaksi sebagai berikut:     

 C₆H₁₂O₆                       2C₂H₅OH + 2CO₂

Glukosa merupakan sumber tenaga utama bagi makhluk hidup. Glukosa diserap ke dalam peredaran darah melalui saluran pencernaan. Sebagian glukosa ini kemudian langsung menjadi bahan bakar sel otak, sedangkan yang lainnya menuju hati dan otot, yang menyimpannya sebagai glikogen.

Glikogen merupakan sumber energi cadangan yang akan dikonversi kembali menjadi glukosa pada saat dibutuhkan kembali. Perombakan karbohidrat yang menghasilkan bentuk lain selain glukosa seperti: fruktosa dan galaktosa, akan diangkut ke hati, dandikonversi atau diubah menjadi glukosa. Fruktosa merupakan monosakarida yang memiliki enam atom karbon merupakan isomer dari glukosa, namun memiliki gugus aldehid. Fruktosa terasa lebih manis dari glukosa dan banyak terdapat dalam buahbuahan. Untuk membedakan struktur molekul glukosa dengan fruktosa.

Glukosa juga memiliki keunggulan yaitu tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein dengan cara mereduksinya. Reaksi ini dikenal dengan glikosilasi yang dapat merusak fungsi berbagai enzim. Hal ini disebabkan karena glukosa berada dalam bentuk isomer siklik yang kurang reaktif. Beberapa dampak glikosilasi protein adalah komplikasi akut seperti diabetes, gagal ginjal, dan kerusakan saraf peripheral.

2.    Fruktosa

Fruktosa adalah suatu heksulosa, disebut juga levulosa karena memutar bidang polarisasi ke kiri. Merupakan satu-satunya heksulosa yang terdapat di alam.  Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu dan buah-buahan bersama glukosa. Fruktosa Disebut juga gula buah ataupun levulosa. Fruktosa banyak dijjumpai pada mahkota bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat dari hasil pemecahan sukrosa.

(a)

(b)

Struktur Fruktosa : a. Struktur Terbuka, b. Struktur siklik

Fruktosa dapat dibedakan dari glukosa dengan pereaksi seliwanoff, yaitu larutan resorsinol (1,3 dhidroksi-benzena) dalam asam clorida. Disebut juga sebagai gula buah, dperoleh dari hdrolisis sukrosa.

Adapun sifat Fruktosa yaitu :

·         Memutar bidang polarisasi cahaya ke kiri (-92.4^oC)

·         Dapat mereuksi larutan fehling dan membentuk endapan merah bat

·         Dapat difermentasi

Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu gula pereduksi.

Fruktosa dapat membentuk :

·         Cincin piranosa, melalui reaksi antara gugus keto atom C2 dengan OH dari C6.

·         Cincin furanosa, melalui reaksi antara gugus keto atom C2 dengan OH dari C5.

3.         Galaktosa

Galaktosa merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam. Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga merupakan gula pereduksi.

D-galaktosa

β-D-galaktosa

α-D-galaktosa

Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat dalam susu. Galaktosa mempunyai sifat memutar bidang cahaya terpolarisasi ke kanan. Pada proses oksidasi oleh asam nitrat pekat dan dalam keadaan panas galaktosa menghasilkan asam musat yang kurang larut dalam air bila dibandingkan dengan asam sakarat yang dihasilkan oleh oksidasi glukosa. Dapat diperoleh dari hidrolisis gula susu (laktosa).

Adapun sifat Galaktosa yaitu :

·         Dapat mereduksi larutan fehling membentuk endapan merah bata

·         Tidak dapat difermentasi

Galaktosa Tidak dijumpai dalam bentuk bebas di alam, galaktosa yang ada di dalam tubuh merupakan hasil hidrolisa dari laktosa.

4.    Pentosa

Pentosa adalah suatu monosakarida yang memiliki lima atom karbon, dengan satu gugus fungsi aldehida pada posisi 1 (aldopentosa) atau keton pada posisi 2 (ketopentosa). Aldopentosa memiliki tiga pusat kiral ("atom karbon asimetris") sehingga terdapat delapan stereoisomer. Molekul 4-D-aldopentosa,

CH=O        CH=O          CH=O         CH=O

|           |             |            |

HC-OH     HO-CH           HC-OH      HO-CH

|           |             |            |

HC-OH       HC-OH       HO-C         HO-CH

|           |             |            |

HC-OH       HC-OH         HC-OH        HC-OH

|           |             |            |

CH₂OH       CH₂OH         CH₂OH        CH₂OH

    D-Ribosa    D-Arabinosa   D-Xilosa    D-Liksosa

Ketopentosa memiliki dua pusat kiral sehingga menghasilkan empat stereoisomer - ribulosa (dalam bentuk L- dan D-) dan xilulosa (dalam bentuk L- dan D-).

5.    Ribosa

Ribosa, atau D-ribosa, adalah sebuah aldopentosa — sebuah monosakarida yang terdiri dari lima atom karbon, dan termasuk sebuah gugus fungsional aldehida dalam bentuk linearnya. Ribosa memiliki formula kimia C₅H₁₀O₅, dan ditemukan pada 1905 oleh Phoebus Levene.

Sebagai sebuah komponen RNA yang digunakan untuk transkripsi genetika, ribosa sangat penting bagi makhluk hidup. Dia berhubungan dengan deoksiribosa, yang merupakan komponen dari DNA. Ribosa juga komponen dari ATP, NADH, dan beberapa kimia lainnya yang sangat penting bagi metabolisme.

D.      Sifat Monosakarida

a.    Reaksi dengan basa dan asam

Apabila glukosa dilarutkan ke dalam basa encer, beberapa jam kemudian dihasilkan campuran yang terdiri dari fruktosa, manosa, dan sebagian glukosa semula. Sedangkan, dalam basa encer, monosakarida sangat stabil, tetapi jika aldoheksosa dipanaskan dalam asam kuat, akan mengalami dehidrasi dan diperoleh bentuk hidroksimetil furtural. Dalam bentuk yang sama, pentose juga akan berubah menjadi bentuk furtural.

b.    Gula pereduksi

Sebagian karbohidrat  bersifat gula pereduksi. Sifat gula pereduksi ini disebabkan adanya gugus aldehida dan gugus keton yang bebas, sehingga dapat mereduksi ion-ion logam. Gugus aldehida pada aldoheksosa mudah teroksidasi menjadi asam karboksilat dalam pH netral oleh zat pengoksidasi atau enzim. Dalam zat pengoksidasi kuat, gugus aldehida dan gugus alkohol primer akan teroksidasi membentuk asam dikarboksilat atau asam ardalat. Gugus aldehida atau gugus keton monosakarida dapat direduksi secara secara kimia menjadi gula alkohol, misalnya D-sorbito yang berasal dari D-glukosa.

c.    Pembentukan glikosida

Monosakarida dapat membentuk glikosida dan asetal. Jika gugus hidroksil pada sebuah molekul gula bereaksi dengan hidroksil dari hemiasetal atau hemiaketal molekul gula yang lain, maka akan terbentuk glikosida yang disebut disakarida. Ikatan ini dinamakan ikatan glikosida yang berfungsi untuk menghubungkan sejumlah besar unit monosakarida menjadi polisakarida.

d.   Pembentukan ester

Semua monosakarida atau polisakarida dapat terasetilasi oleh asam asetat anhidrida yang berlebihan membentuk O-asetil-α-D-glukosa. Gugus asetil yang berikatan secara ester ini bisa dihidrolisis oleh asam atau basa. Sifat ini sering juga digunakan untuk penentuan struktur karbohidrat. Senyawa ester yang penting dalam dalam metabolisme adalah ester fosfat.

e.    Fenilosazon dan Osazon

Monosakarida dapat bereaksi dengan larutan fenil hidrazin dalam suasana asam pada suhu 100^oC, membentuk ozazon. Senyawa ini tidak larut dalam air dan mudah mengkristal. Glukosa, fruktosa, dan manosa akan menghasilkan fenolsazon yang sama, selanjutnya, akan terbentuk asazon yang berwarna, mengkristal secara khas, dan dapat digunakan untuk menentukan jenis karbohidrat.

E.       Kelarutan

Monosakarida larut dalam air tetapi tidak larut dalam pelarut nonpolar, hal ini karena monosakarida memiliki komponen terluar tiap molekulnya yaitu atom O dan H yang bisa "menempel" dengan atom O dan H dari air. Atom O dari monosakarida menempel dengan atom H dari air, dan atom H dari monosakarida menempel dengan atom O dari air.

Pelarut organik hampir semuanya hanya memiliki komponen atom terluar berupa atom H, sehingga tidak bisa menempel dengan atom O dari monosakarida. Eter yang memiliki atom O, seluruh lengan elektronnya sudah berikatan kuat dengan atom C yang ada di sebelah kanan dan kirinya sehingga tidak bisa menempel dengan atom H yang ada di monosakarida.

F.       Konfigurasi Monosakarida

Beberapa monosakarida berbeda strukturnya; misalnya, glukosa dan galaktosa adalah suatu aldehida dan fruktosa suatu keton. Monosakarida yang lain yang lazim ternyata adalah diastereomer ( stereisomer yang tidak enantiomerik) satu sama lain; misalnya glukosa dan galaktosa adalah epimer satu terhadap yang lain. Epimer ialah distereomer yang konfigurasinya berbeda hanya pada satu dari atom-atom karbon kiralnya.

G.      Ring Isomer Rantai Lurus

Kelompok aldehid atau keton dari monosakarida rantai lurus akan bereaksi reversibel dengan gugus hidroksil pada atom karbon yang berbeda untuk membentuk, hemiacetal atau hemiketal membentuk cincin heterosiklik dengan jembatan oksigen antara dua atom karbon. Cincin dengan lima dan enam atom disebut bentuk furanose dan pyranose, masing-masing, dan ada dalam kesetimbangan dengan bentuk rantai lurus.

Selama konversi dari rantai lurus bentuk ke bentuk siklik, atom karbon yang mengandung oksigen karbonil, yang disebut karbon anomeric, menjadi pusat stereogenic dengan dua konfigurasi yang mungkin: Atom oksigen mungkin mengambil posisi di atas atau di bawah bidang cincin . Pasangan yang mungkin dihasilkan dari stereoisomer yang disebut anomers. Dalam''''anomer α,-OH substituen pada karbon anomeric terletak di sisi berlawanan (trans) dari cincin dari sisi cabang OH CH _2. Bentuk alternatif, di mana CH ₂ OH dan substituen hidroksil anomeric berada pada sisi yang sama (cis) dari pesawat dari cincin, disebut β''''anomer. Anda dapat mengingat bahwa anomer β adalah cis oleh mnemonic itu, "Itu selalu lebih baik untuk sampai βe". Karena cincin dan rantai lurus bentuk interconvert mudah, baik anomers ada dalam kesetimbangan. Ia memiliki banyak kegunaan seperti peran penting dalam industri kertas dan tekstil, dan digunakan sebagai bahan baku untuk produksi dari rayon (viscose melalui proses), selulosa asetat, seluloid, dan nitroselulosa. Kitin memiliki struktur yang serupa, tetapi mengandung nitrogen cabang samping, meningkatkan kekuatannya. Hal ini ditemukan di arthropoda exoskeletons dan dalam dinding sel dari beberapa jamur. Ia juga memiliki kegunaan ganda, termasuk benang bedah.

Polisakarida lainnya termasuk callose atau laminarin, chrysolaminarin, xilan, Mannan, fucoidan, dan galactomannan.

H.      Isomerisasi Monosakarida

Aldosa dan ketosa sederhana terdiri dari jumlah atom karbon yang sama merupakan isomer satu sama lain, karena itu, heksosa dan hexulosa keduanya memiliki rumus empiris yang sama C₆H₁₂O ₆ dan dapat diinterkonversi dengan isomerisasi. Isomerisasi monosakarida melibatkan kedua gugus karbonil dan gugus hidroksil yang berdekatan. Dengan reaksi ini, satu aldosa berubah menjadi aldosa yang lain (dengan konfigurasi C-2 yang berlawanan) dan ketosa yang sesuai, sedangkan ketosa berubah menjadi dua aldosa yang sesuai. Oleh karena itu, dengan isomerisasi, D-glukosa, D-mannosa, dan D-fruktosa dapat diinterkonversi. Isomerisasi dapat dikatalisis dengan basa atau enzim.

I.         Bentuk Cincin Monosakarida

Gugus karbonil aldehid bersifat reaktif dan dengan mudah mengalami nukleifilik yang diambil oleh atom oksigen dari gugus hidroksil untuk menghasilkan hemiasetal. Gugus hidroksil hemiasetal dapat bereaksi lebih jauh (dengan kondensasi) dengan gugus hidroksil dari alkohol menghasilkan acetal. Reaksi gugus karbonil ketosa hampir sama.

Bentuk hemiasetal dapat terjadi dalam gula molekul aldosa atau ketosa yang sama dimana karbonil fungsional bereaksi dengan salah satu gugus hidroksilnya. Hasilnya adalah enam-anggota cincin gula yang disebut piranosa. Dalam hal ini atom oksigen dari gugus hidroksil pada C-5 untuk bereaksi membentuk cincin, C-5 harus berotasi untuk membawa atom oksigennya ke atas/naik. Rotasi ini mem-bawa gugus hidroksimetil (C-6) ke posisi di atas cincin. Gambar cincin D-glukopiranosa di bawah ini menunjukkan proyeksi Haworth.

Gula dapat juga membentuk lima-anggota cincin yang disebut dengan furanosa, namun jarang terjadi.

Ketika atom karbon dari gugus karbonil terlibat dalam formasi cincin, untuk menjadi hemiasetal (piranosa atau furanosa), ia menjadi kiral. Dengan gula-D konfigurasi yang memiliki gugus hidroksil di bawah cincin disebut dengan bentuk alpha.

J.        Glikosida

Bentuk hemiasetal gula dapat bereaksi dengan alkohol untuk menghasilkan asetal penuh yang disebut de-ngan glikosida. Hubungan asetal dengan atom karbon anomerik ditantadi oleh akhiran –ide . Misalnya D-glukosa bereaksi dengan methanol, produk utamanya adalah metil α-D-glukopyranoside dan sedikit metil β-D-glukopyranoside.

Dua bentuk anomerik furanosida juga terbentuk, namun strukturnya memiliki energi yang lebih tinggi, mereka membentuk bentuk yang lebih stabil dan terdapat pada equilibrium dalam jumlah yang ren-dah. Dalam hal ini gugus methil dan beberapa gugus lain terikat pada gula membentuk glikosida, yang disebut aglikon. Glikosida mengalami hidrolisasi menghasilkan gula reduksi dan senyawa terhidroksilasi.

K.      Identifikasi Monosakarida

a.       Senyawa Iodo

Jika suatu aldosa direaksikan dengan Asam Iodida (HI), maka aldosa akan kehilangan seluruh oksigennya dan digantikan dengan senyawa Iodat (C₆H₁₃I). Turunan yang dihasilkan merupakan suatu senyawa dengan rantai lurus seperti heksana. Ini membuktikan bahwa aldosa tidak mempunyai rantai samping. Dengan reaksi:

C₆H₁₂O₆ + HI → CH₃-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-CH₂I + 3O₂

b.      Oksidasi

Oksidasi monosakarida akan menghasilkan asam. Gugus aldehid yang terdapat pada aldosa teroksidasi menjadi gugus aldonat. Apabila gugus CH₂OH teroksidasi maka akan membentuk asam uronat. Larutan HNO₃ pekat dapat  mengoksidasi kedua gugus aldehida membentuk asam sakarat.

Para monosakarida yang paling berlimpah adalah glukosa dengan n = . Dengan demikian rumus untuk glukosa akan (CH ₂ O) ₆ atau C ₆ H ₁₂ O _6.. Monosakarida umum lain adalah fruktosa (n = 6) dan galaktosa (juga n = 6). formula! Ketiga molekul memiliki rumus molekul yang sama! Bagaimana mereka berbeda?. Cukup, susunan atom dalam molekul masing-masing sedikit berbeda. Jadi meskipun semua tiga molekul yang sangat mirip, mereka berbeda dan berbed. Molekul yang memiliki rumus molekul sama tetapi struktur yang berbeda yang dikenal sebagai isomer. Glukosa, fruktosa, dan galaktosa semua isomer satu sama lain.

Oksidasi Gula

Oksidasi Gula Aldehid

·      Gula yang dapat dioksidasi adalah senyawa pereduksi. Gula yang demikian disebut sebagai gula pereduksi.

·      Senyawa yang sering digunakan sebagai pengoksidasi adalah ion Cu⁺², yang berwarna biru cerah, yang akan tereduksi menjadi ion Cu⁺, yang berwarna merah kusam. Hal ini menjadi dasar bagi pengujian Benedict yang digunakan untuk menentukan keberadaan glukosa dalam urin, suatu pengujian bagi diagnosa diabetes.

Adapun Indentifikasi lainnyai yaitu :

1.      Uji umum utk karbohidrat adalah uji Molisch. bila larutan karbohidrat diberi beberapa tetes larutan alfa-naftol, kemudian H2SO4 pekat secukupnya sehingga terbentuk 2 lapisan cairan, pada bidang batas kedua lapisan itu terbentuk cincin ungu.

2.      Uji Benedict : mengujiadanya gugus fungsi aldehida. Pereaksi Benedict dibuat dari natrium sitrat dan tembaga (II) sitrat. Identifikasi : Sampel dipanaskan dengan pereaksi Benedict. Jika (Cu₂O) berarti gugus memiliki fungsi aldehida.

3.       Uji  Fehling : membedakan gugus fungsi aldehida dan keton, serta mengidentifikasi adanya gula perduksi. Pereaksi Fehling dibuat dari tembaga (II) sulfat dalam larutan alkalin yang mengandung garam kalium natrium tartrat, sehingga terbentuk ion kompleks tembaga (II) tartrat berwarna biru tua. Identifikasi : Sampel dipanaskan dengan larutan Fehling. Jika terbentuk endapan merah bata (Cu₂O), berarti sampel mengandung gula pereduksi.

4.      Uji Tollens : Membedakan gugus fungsi aldehida dan keton. Pereaksi tollens dibuat dengan mencampur NaOH, AgNO₃, dan NH_3, sehingga terbentuk ion kompleks [ Ag(NH₃)₂]⁺. Identifikasi : Sampel diuji. Jika terbentuk kaca perak pada sisi tabung seperti cermin, berarti sampel mengandung gugus aldehida.

5.      reaksi Seliwanoff (khusus menunjukkan adanya fruktosa). Pereaksi seliwanoff terdiri dari serbuk resorsinol + HCl encer. Bila fruktosa diberi pereaksi seliwanoff dan dipanaskan dlm air mendidih selama 10 menit akan terjadi perubahan warna menjadi lebih tua.

L.       Reaksi Monosakarida

Reaksi Oksidasi

Berdasarkan kemampuannya untuk mereduksi senyawa/pereaksi (Tohlens, Benedict, Fehling), monosakarida dapat digolongkan :

·         Gula pereduksi

·         Gula non pereduksi

Kemampuan monosakarida untuk mereduksi pereaksi-pereaksi tersebut di atas didasarkan pada adanya gugus aldehid atau gugus a-hidroksi keton, dimana dengan adanya pereaksi-pereaksi tersebut gugus aldehid atau a-hidroksi keton akan teroksidasi menjadi karboksilat/keton. Semua monosakarida adalah Gula Pereduksi,

 

n  Oksidasi aldosa oleh pereaksi Fehling’s, Benedict’s atau Tohlen’s membentuk asam monokarboksilat ® Asam Aldonat.

n  Oksidasi aldosa dengan oksidator kuat (HNO₃ panas) menghasilkan asam dikarboksilat karena HNO₃ selain mengoksidasi gugus aldehid juga mampu mengoksidasi gugus CH₂OH terminal.