KARBOHIDRAT

Energi dan analisa karbohidrat

6 CO2 + 6 H2O → C6H12 O6 + CO2 -615kkal

Proximat Analisis =

Carbohidrate by difference : suatu analisis dimana kandungan karbohidrat termasuk serta kasar diketahui melalui :

% Karbohidrat = 100% -% (prot+lemak/air)

Energetika metabolisme

● 1 mol glukosa 2 mol asetil CoA → 38 mol ATP

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 2870 kJ

● Jika untuk 1 mol ADP → 1 mol ATP diserap ~ 33,5 kJ, maka dari 1 mol glukosa dapat disimpan energi sebesar 38 x 33,5 kJ = 1270 kJ

● Efisiensi penyerapan energi = 1270/2870 x 100% = 44%

AAA

● Energi yang dihasilkan dari katabolisme digunakan untuk berbagai aktivitas atau disimpan dalam bentuk ikatan kimia

ATP + H2O P + energi →ADP +

● Ikatan fosfat dalam ATP dapat dihidrolisis untuk mendapatkan energi → berbagai aktivitas/proses/reaksi yang memerlukan

3 A + energiADP + P

ATP → energi disimpan dalam bentuk ikatan fosfat

● ATP atau energi yang dihasilkan dari katabolisme glukosa:

● 1 mol

● Selain ATP, terdapat senyawa lain yang digunakan untuk penyimpanan energi pada sistem hayati → disebut senyawa fosfat berenergi tinggi → tidak dibahas lebih lanjut

- aktivitas- proses/reaksi

● Menyangkut energi yang dihasilkan dari /diperlukan untuk aktivitas/proses/reaksi dalam makhluk hidup/sistem hayati

● Metabolisme melibatkan: enzim, hormon, vitamin

Produk fotosintesis : → selulosa, pati → Biomassa → Sumber bahan baku energi/keperluan lain

Oligosakarida

Monosakarida (gula heksosa)

2 C2H5OH + 2 CO2

Gasohol (10 % etanol & 10 % bensin)→ bahan bakar yg dapat diperbaharui (renewable)→ pengganti bahan bakar fosil (minyak bumi)?

Struktur klorofil

● Fotosintesis - Sintesis karbohidrat oleh tanaman - 10-20 % terjadi di darat, sisanya di laut

Reaksi fotosintesis:

Tahapan proses fotosintesis:1. Reaksi cahaya: energi cahaya

(surya) → energi kimia → dibantu oleh klorofil

2. Reaksi gelap (tanpa cahaya): sintesis karbohidrat → dibantu oleh enzim

dengan bantuanmikroba

2n222 nO)OCH(klorofil

sinar suryaOnHnCO

Karbohidrat dlm bahan makanan • Buah –buahan – mg /

monosakarida cepat glukosa • Batang tebu - mg /disakarida sprit

sukrosa & sakarosa • Air susu - mg / laktosa 5% pada

susu seperti 20% susu skim )• Sirup seperti ,roti bir - mg /

oligosakarida• Umbi –umbian – mg / pati serealia • Buah –buahan -mg / selulosa &

pectin • Hasil ternak – mg / glikogen

Monosakarida (satu unit monomer) - Aldosa: aldotriosa, aldotetrosa

(glukosa) - Ketosa: ketotri osa, ketotetrosa

(fruktosa) Glikosa

Oligosakarida (2-10 unit monosakarida) - Disakarida: sukrosa, maltosa - Trisakarida: rafinosa, .. Polisakarida (> 10 unit monosakarida) - Pati, selulosa, glikogen

A. Batasan/Definisi Karbohidrat

● hidrat dari karbon, CX(H2O)Y

● polihidroksi aldehida atau polihidroksi keton ● secara umum disebut glikosa

B. Penggolongan 1. Berdasarkan gugus fungsi

keton → ketosaaldehid → aldosa

2. Berdasarkan jumlah atom Ctriosa (3 atom C), tetrosa (4 atom C), pentosa (5 atom C), heksosa (6 atom C)

3. Berdasarkan banyaknya unit penyusun molekul - monosakarida (1 unit), oligosakarida (2 -10 unit), polisakarida (> 10 unit)

- contoh penggolongan

Tanaman tingkat tinggi : ● organ : akar

batang daun

● Jaringan: kelompok sel yang sejenis

● sel: unit penyusun jaringan unit terkecil m.h.

● Organel: mis. kloroplas: subselular bukan lagi unit terkecil m. h.

Inti: DNA → asam nukleat

tilakoidmembran tilakoid

granum

fotosistim Ifotosistem II

ATPase

potongan membran tilakoid

lapisan lipid gandaenzim (protein)

tempat berlangsungnya fotosintesis → karbohidrat

Dinding sel selulosa, hemiselulosa, pektin → karbohidrat

1

CH2OH

C O

OHH

OHH

CH2OH

CH2OH

C O

HHO

OHH

OHH

CH2OH

CHOOHH

CH2OH

CHO

OHH

OHH

CH2OH

CHO

OHH

OHH

OHH

CH2OH

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

ketosa

aldosa

Jumlah atom C Rumus molekul aldosa ketosa C3 Triosa C3H6O3 Gliserosa Dihidroksi aseton C4 Tetrosa C4H8O4 Eritrosa Eritrulosa C5 Pentosa C5H10O5 Ribosa Ribulosa C6 Heksosa C6H12O6 Glukosa Fructosa

Contoh beberapa senyawa karbohidrat (monosakarida)

C. Penulisan Rumus Struktur Karbohidrat

● Aturan Fisher: gugus dg tingkat oksidasi tertinggi di atas ● Penomoran: dimulai dari ujung yang terdekat dengan gugus aldehida atau keton ● Contoh:

1

23

1

2

43

1

2

4

3

5

1

2

4

3

56

C3C4

C5

C6

CH2OHC O

CH2OH

CH2OH

C O

OHH

CH2OH

2

3

1

2

43

1

2

4

3

5

1

2

4

3

56

● Atom C yang mengikat 4 gugus berbeda → atom C kiral atau asimetrik

● Senyawa dengan atom C-asimetrik dapat memutar bidang polarisasi cahaya dan minimal mempunyai isomer geometri : D (dekstro) memutar bidang polarisasi ke kanan

L (leavo) memutar bidang polarisasi ke kiri

● Glikosa mempunyai atom C-asimetrik → mempunyai isomer geometri D and L → 2,3-dihidroksi propanal (gliseraldehida) → aldotriosa

● Untuk glikosa dengan C > 3 (tetrosa dst.) → C kiral > 1, → aturan D/L → dilihat gugus OH pada C ke 2 dari bawah (atom asimetri dengan nomor tertinggi) → tetrosa

(Bayangan cermin)

Isomer geometri dan aktivitas Optik

D-(+) gliseraldehida L-(-) gliseraldehida Enantiomer

CHO H – C – OH CH2OH

CHO HO – C – H CH2OH

Cermin

CHO

H–C–OH

H–C –OH CH2OH

CHO

HO–C–H HO–C–H

CH2OH

CHO

HO–C–H H–C–OH

CH2OH

CHO

H–C–OH HO–C–H

CH2OH

Diastereomer (bukan bayangan cermin)

Enantiomer

Enantiomer1

2

3

4

1

3

4

2

1

3

4

2

1

3

4

2

● Campuran rasemik: campuran senyawa dengan konfigurasi D dan L dalam jumlah yang sama, dapat dipisahkan melalui proses resolusi

enantiomer diastereomer

sifat fisis dan kimia sama sama, arah beda

sudut putar sama, arah beda sudut beda

Tentukan mana struktur D/L ?

-ribulosa -ribulosa -glukosa -glukosa

Enantiomer

Enantiomer

● Perbandingan sifat isomer geometri

● D/L untuk struktur lingkar dibahas kemudian

CHO

C O

C OHH

C OHH

CH2OH

1

3

45

2CHOC OC OHHC HHOCH2OH

1

3

45

2 HCHOC OHC HHOC OHHC OHHCH2OH

1

2

3

4

56

HCHOC OHC HHOC OHHC HHOCH2OH

1

2

3

4

56

HOCH2

H

E. Reaksi Karbohidrat ● Gugus reaktif : - gugus karboksil (C=O)

- semua gugus hidroksil (OH) ● Reaksi : - Reduksi

- Oksidasi - Redoks - Siklisasi - Pembentukan ikatan glikosidik (kondensasi, esterifikasi, polimerasi) - Asetilasi, Metilasi, Nitrasi, Santat - Hidrolisis

● Reaksi siklisasi

Untuk C > 4, gugus aldehida atau keton (-C=O) dapat bereaksi dengan gugus hidroksil (-OH) dalam molekul sendiri (intramolekular) sehingga terbentuk cincin hemiasetal, cincin beranggauta 5 (furanosa) atau 6 (piranosa)

H

HO

H

OH

HOCH2

HCOH

H

α-D-Glukofuranosa

* OH H

H OH α-D-Glukopiranosa

H

OH

*

1

23

45

6

1

23

4

6

Yang dibahas

HCC OHC HHOC OHHC OHHCH2OH

1

2

3

4

56

HO

H

CHO

OH

HHO

OHH

OHH

CH2OH

5

OH H

H OH

Ring Formation

H O

H

OHH

HOH

OHH

OHH

OHH

O

OH

OH

OH

CH2OH

O H O

CH2OH

OH

OH

OH

OH

Anomeric carbon

Figure 7

Oxidation(or “What does it mean to be a

reducing sugar”)

• Aldehydes can be oxidized to corresponding carboxylic acids

R

H O

R

OH O[O]

Cu(II) Cu(I) Use as a TEST

Reduction

• Carbonyl groups can be reduced to alcohols (catalytic hydrogenation)

• Sweet but slowly absorbed• Glucose is reduced to sorbitol (glucitol)• Xylose can be reduced to xylitol• Once reduced – less reactive; not

absorbed

R

H O[H]

H

R

H OH

● D/L dan penomoran pada struktur cincin

D-GlukosaOH pada C4ke bawah

L-GlukosaOH pada C4 ke atas

CH2OH

OHHO

OH

O

OH3 2

145

6

CH2OHOH

HO

OH

O

OH3 2

14

5

6

OH Glikosidik bersifat asam ke atas → ß ke bawah → α

● Struktur α dan ß Penyerangan gugus OH terhadap gugus C=O dapat terjadi dari 2 arah sehingga OH glikosidik (*) yang terbentuk dapat mengarah ke bawah (ß) atau ke atas (α) cincin.

CH2OH

OHOH

H HH1

23

4

5

H

OHß-D-ribosa

CH2OH

OHOH

H HH1

23

4

5

OH

Hα-D-ribosa

stereoisomer

CH2OH

OHH

OH HHO

H H1

23

4

56

OH

Hα-D-glukosa

CH2OH

OHH

OH HHO

H H1

23

4

56

H

OHβ-D-glukosa

CH2OH

OHH

OH HHO

H H

23

4

56

CH2OH

OHOH

H HH23

4

5

O

HOHC1

OH

O

H1C

● Reaksi pembentukan ikatan glikosidik

OH glikosidik (gugus OH pada C1) bersifat asam sehingga dapat bereaksi dengan gugus OH pada posisi yang lain (bersifat basa) membentuk ikatan glikosidik

1 α 4IKATAN

GLIKOSIDIKα 1,4

HOHDehidrasi

Kondensasi

OH

H

OHOH

OH

CH2OHH

H

H 123

45

6

OH

H

OHOH

OH

CH2OHH

H

H 123

45

6

OH

H

OH

OH

CH2OHH

H

H 123

45

6

O

H

OHOH

OH

CH2OHH

H

H 123

45

6

Latihan: tuliskan struktur ikatan glikosidik : α1→ α1, α1→ 2, α1→ 3, α1→ 4, α1→ 6, ß1→ ß1, ß1→ 2, ß1→ 3, ß1→ 4, ß1→ 6, ß1→ α1, α1→ ß1

IKATAN GLIKOSIDA

Laktosa

glukosagalaktosa

● Contoh ikatan glikosidik pada disakarida

ikatan 1α,2ßsukrosa

glukosa fruktosa

glukosa

CH2OH

OHH

OH HHO

H H1

23

4

56

* glukosa

CH2OH

OHH

OH H

H H1

23

4

56

OH*

H H

ikatan α 1,4

maltosa

glukosa

CH2OH

OHH

OH HHO

H H1

23

4

56

* glukosa

CH2OH

OHH

OH H

H H1

23

4

56

OH*

H

H

ikatan β 1,4selobiosa

O

O

galaktosa

CH2OH

OHH

OH HH

HO H1

23

4

56

* glukosa

CH2OH

OHH

OH H

H H1

23

4

56

H*

H

OH

ikatan β 1,4

O

glukosa

CH2OH

OHH

OH HHO

H H1

23

4

56

*

CH2OH

HOH

H H

H5

43

2

1

6CH2OH*H H

O

Glikogen (manusia, hewan/mamalia) → polimer (1,4 α) glukosa, bercabang dengan ikatan 1, 6 α

● Polimerasi karbohidrat Pembentukan ikatan glikosidik dapat berlangsung terus hingga terbentuk polimer (polisakarida) secara polimerisasi kondensasi (lihat bab polimer) → cadangan karbohidrat: -manusia, hewan/mamalia → glikogen ← glikogenesis -tanaman → selulosa, pati (amilum dan amilosa) ← fotosintesis

Selulosa (tanaman) → Polimer linear glukosa dengan ikatan ß 1, 4

Amilosa Polimer linear glukosa dengan ikatan α 1, 4

Pati (tanaman)

Amilopektin → Polimer bercabang glukosa dengan ikatan α 1, 4 dan α 1,6

O

OH

OH

HH

OOHH

H

CH2OH

O

OH

OH

HH

OOHH

H

O

OH

OH

HH

OOHH

H

CH2OH

CH2

O

OH

OH

HH

OOHH

H

CH2OH

O

OH

OH

HH

OOHH

H

CH2OH

O

OH

OH

HH

OOHH

H

CH2OH

O

OH

OH

HH

HOHH

O

CH2OHO

OH

OH

HH

HOHH

CH2OH

OO

OH

OH

HH

HOHH

CH2OH

Esterification

• An acid chloride or acid anhydride can add to an alcohol to form an ester

• Frequent way to react with a fatty acids– A few subsituents to form a

surfactants– 6-8 to form OLESTRA

R OH Cl

OR

R O

OR

sugar

Dimerization

• An alcohol can add to the alcohol of a hemiacetal (formed after ring formation) to form an acetal

• Dehydration

• Depending which conformation the hemiacetal is, the link can either be - or -, once link is formed it is fixed

R OH

R'O

H

R

O

R' OH

H

R

O

R' O

H

R''

R'' OH

-H2O

Example Simple Sugars

• Maltose• Malt sugar, enzymatic

degradation product from starch

• Mild sweetness characteristic flavor

• Two glucose pyranose rings linked by an -1-4 bond

• Ring can open and close so a REDUCING SUGAR

Example Simple Sugars

• Sucrose

• Table sugar-glucopyranose and -

fructofuranose in an , 1-1 link

• The rings cannot open so NOT a reducing sugar

• Easily hydrolyzed

• Used to make caramels

Example Simple Sugars

• Lactose• ~5% milk (~50%

milk solids). Does not occur elsewhere

• Glucose-galactose linked by 1-4 glycosidic bond.

• Galactose opens and closes so REDUCING sugar

• Lactase deficiency leads to lactose intolerance. (More resistant than sucrose to acid hydrolysis).

Example Simple Sugars

• Trehalose• Two glucose molecules with an a

1,1 linkage• Non reducing, mild sweetness,

non-hygroscopic• Protection against dehydration

                            

Sukrosa penting dalam industri makanan. Biasanya digunakan sukrosa dalam bentuk kristal halus atau kasar.Pada perbuatan sirup gula pasir dilarutkan dan dipanaskan / sebagian sukrosa terurai, → Glukosa dan fruktosa yang disebut gula invert. Inverse sukrosa tidak dalam suasana asam.

Polisakarida • Berfungsi sebagai penguat tekstur

(selulosa hemiselulosa pektin)• dan lingkungan ) dan sebagai sumber

energi ( pati dekstrin glikogen ,fruktosa )• Polimer molekul dari monosakarida

dapat berantai lurus / bercabang dan dapat dihidrolisis

Patihomopolimer glukosa dengan ikatan dan glikosidik terdiri dari 2 fraksi A / amilosa ,fraksi dapat larut dalam air panas mempunyai struktur lurus dengan ikatan 2 ,4 –D glukosa sebanyak 4-5 % dan berat total Semakin sdkt kand amilosa /

• Semakin banyak kand amilopektin. Bshan makanan yang lebih berat / lengket .

• 10 / beras ketan - tidak ada amilosa ( 1-2 % )

• Beras biasa - kand amilosa > 2 %.

Gelatinasi Pati → peyerapan air → Σ gugus -OH dalam pati sangat besar

• Peningkatan vol granula pati krn diserapnya air kedlm granula pati → terjadi pada suhu 55 – 65˚ C .dan meyebabkan sifat granul pati tsb berubah

• Pati yang tergelatinasi dapat dikeringkan tapi sifat-sifat molekulnya telah berubah

• Bahan yang telah kering masih dapat meyerap air & sifat ini sering dimanfaatkan → instant rice & instant pudding.

pembentukan gel pati dipengaruhi o/ • Konsentrasi optimum → 20% • Suhu → berbeda –beda pada tiap jenis

pati • PH → optimum pH 4 – 7• Gula → menurunkan viskositas gel Pemecahan pati o/ enzim ,yang terdapat

pada tanaman → β amilase, α amilase & fosforilase

• Pati + PO4 3– →fasforilase→ α-Dglukosa +1 posfat .

Selulosa→polimer berantai lurus β ( 1 .4) .D – glukosa

• dapat dihidroliss dengan β amilase/sejenis → 2 molekul glukosa/selobisa {β (1,4)–gluk-gluk}

• Turunan selulosa yang sering dipakai ,dalam ind makanan = CMC

Hemiselulose , unit pembentuknya D–xilosa, pentosa dan heksosa lain beda hemiselulosa dengan selulosa

• Hemiselulose derajat polimerisasi rendah

• Dapat larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, selulosa sebaliknya

• Hemiselulose bukan merupakan serat-serat panjang seperti selulosa

• Titik (suhu) bakar tidak setinggi selulosa • Hasil hidrolisis selulosa = D – glukosa ,

hemiselulosa, D – selulosa, D-xilosa dan lain-lain

Pektin → polimer dari asam D galakturonat dengan ikatan ß–(1,4)glukosida- asam galakturonat (turunan dari galaktosa )

• Kelompok seny.pektin→asam pektat asam pektunat ( pectin ) protopektin

3 kelompok senyawa pektin :• 1. asam pekat• 2. asam pektamat (pektin)• 3. Protopektin Gel pectin • Pektin→gel dengan gula bila > 50%

gugus karboksil telah termetilasi • pembentukan gel dari Pektin dipengaruhi

oleh– Konsentrasi pektin– % gula– pH

Glikogen → “ pati hewan” yang banyak tdp pada hati & otot

• Senyawa mirip tedapat pada kapang, khamir dan bakteri

• Tdp pada hasil lsolasi dan benih jagung • Merup suatu polimer yang struktur

molekul hampir sama dengan struktur molekul amilopektin

• Glikogen mempunyai banyak cabang (20 – 30) yang pendek dan rapat, sedangk amilopektin memp 6 cabang

• Glikogen larut dalam air dan merupakan molekul terbesar di alam→ mempunyai BM sekitar 5 juta

Polisakarida lain • Gumi → dari batang pohon akasia • Agar → dari ganggang merah • As. Alginate → dari ganggang laut

• Karagenan → dari lumut irlandia

Kemanisan • KH Sebagai pemanis

– Sukrosa (kristal),– glukosa (sirup jagung ) – Dekstrosa (kristal D-glukosa)– D-fruktosa & D-maltosa

Perbandingan kemanisan• Sukrosa = 1,00 • D- galaktosa = 0,4-0,6 • Maltosa = 03- 0,5 • Laktosa = 0,2 - 0,3• Rafinosa = 0, 15• frukosa = 1, 32• xilitol = 0,96-1.18

Browning Chemistry

• What components are involved? What is the chemistry?

• Are there any nutritional/safety concerns?

• Are there any positive or negative quality concerns?

• How can I use processing/ingredients to control it?

Important Types of Browning

• Enzymatic (polyphenoloxidase). Fresh cut vegetables, non-toxic, no flavor

• Caramelization. Sugars at very high temperatures.

• Lipid Browning. Polymerization of frying oils

• Vitamin C Browning. Similar to Maillard

• THE MAILLARD REACTION

Types of Browning

• Enzymatic

• Caramelization

• Maillard– Ascorbic acid browning

• (Lipid)

Polymers lead to color – Small molecules to flavor

Pencoklatan (Browning)• Sering terjadi pada buah buahan seperti

pisang, pear, salak pala & apel Proses pencoklatan dapat dibagi 2 yaitu

1. proses enzimatik 2. non enzimatik

Pencoklatan enzimatik: • Terjadi pada buah yang banyak mg substrat

fenolik • Contoh substrat fenolik :

– katekin dan turunannya seperti tirosin, as kafeat, as klorogenat dan leukoantosanin

• Enzim yang dapat mengkatalisis oksidasi pada browning– Fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase,

polifenolase yang tidak pada bronig • Reaksi yang terjadi pada pencoklatan

Overview of enzymatic browning

• Terjadi di (dalam) banyak sayur-mayur dan buah-buahan

• Manakala jaringan/tisu memotong atau dikupas, [itu] dengan cepat menggelapkan pada [atas] ekspose ke udara sebagai hasil konversi [dari;ttg] campuran phenolic ke warna coklat melanoidins

• Mengkatalisasi 2 jenis reaksi• aktip Antar[A] pH 5-7• Cu cofactor

Reaksi PoliPhenol Oxidase (PPO)

• Pembentukkan adalah kedua-duanya tergantung pada oksigen dan enzim

• Sekali ketika start reaksi, reaksi yang yang berikut terjadi secara spontan dan tidak lagi tergantung enzim atau oksigen

Control Steps

• Rapidly accelerated by temperature• Significant acceleration at

intermediate water activities• Sugar type

– Pentose>hexose>disaccharide>>polysaccharide

• protein concentration (free amines)• Inhibited by acid

– amines are protonated– and used up, pH drops

• Sulfur dioxide

Pencoklatan (Browning)Sering terjadi pada buah buahan seperti pisang, pear, salak pala & apel Proses pencoklatan dapat dibagi 2 yaitu

1. proses enzimatik 2. non enzimatik

Pencoklatan enzimatik: Terjadi pada buah yang banyak mg substrat fenolik Contoh substrat fenolik :katekin dan turunannya seperti tirosin, as kafeat, as klorogenat dan leukoantosanin Enzim yang dapat mengkatalisis oksidasi pada browning → Fenol oksidase, polifenol oksidase, fenolase, polifenolase Reaksi yang terjadi pada pencoklatan :

OH

OH

- 2H

Oksidasi

O

O

kuinol kuinon

Contoh senyawa Polifenol

Enzymatic browning – in fruits and vegetables

• Pangan yang mengandung senyawa phenolic

• campuran phenolic pigmen coklat• polyphenol oxidase• substrates: catechols, cuka gallic,

flavonoids• Keuntungan: peragian teh,

mengeringkan biji,• peragian cocoa ( produksi coklat)• Kerugian: warna coklat buah pear

yang diiris dan buah-buahan bruised

Non-enzymatic BrowningDua kelas1. Reaksi Maillard rxn– reaksi dalam

mengurangi gula+ amino• campuran ( asam amino atau sisi rantai

di (dalam) protein)• di bawah panas• Keuntungan : kuah kedelai, kerak roti,

perasa susu coklat• Kerugian : hilangnya amino cuka penting,

yaitu lysine,pembentukan amina [yang] heterocyclic mutagenic selama proses memasak makanan kaya protein

2. Karamelisasi– sukrosa dan penghilangan gula

• yang dipanaskan dengan dan tanpa NH4 garam– dalam proses pembuatan

• karamel mewarnai untuk minuman tanpa alkohol, bir, barang-barang yang dibakar, sirop, gula-gula

Maillard Browning

• “the sequence of events that begins with reaction of the amino group of amino acids with a glycosidic hydroxyl group of sugars; the sequence terminates with the formation of brown nitrogenous polymers or melanoidins”– John deMan

Maillard Browning

1. Formation of an N-glucosamine

Esp LYSINE

2. Amadori Rearrangement

3. (Formation of diketosamine)

4. Degradation of Amadori Product

Mild sweet flavor

5. Condensation and polymerization

color

Involvement of Protein-Strecker Degradation-

• Amine can add to dicarbonyl– Lysine particularly aggressive

• Adduct breaks down to aldehyde– Nutty/meaty flavors– Nutritional loss

The Maillard Reaction

• Occurs between reducing sugars and amines at high temperatures– Produces flavor– Produces color– Produces antioxidant products– Produces toxic products– Destroys nutrients (lysine)

Addition of an amine to an aldose

The Amadori Rearrangement

Strecker aldehydes PolymerizePyrolytic products

Amines

DH – A Crucial Intermediate

Nutritional Consequences

• Lysine loss

• Mutagenic/carcinogenic heterocyclics

• Antioxidants

Maillard Reaction

Awal Langkah-Langkah Reaksi Maillard

• Pembentukan glycosylamine• Penghapusan air• Amadori penyusunan kembali• Pembentukan enol• Hilangnya air• Penghapusan NH menggolongkan• Pembentukan

hydroxymethylfurfural ( HMF)• Pembentukkan polimer warna

coklat

Reaksi Maillard

Sifat-sifat Reaksi Maillard• Kehadiran dalam mengurangi gula dan

senyawa amino ( protein, asam amino)• Memerlukan panas kering dan temp

tinggi– membakar, menggoreng, melakukan toast

• Cepat pada pH>7.0, lebih lambat pada pH<6.0

• Warna: tdk berwarna, kuning, warna coklat, warna coklat gelap

• Keuntungan: penyokong ke selera di (dalam) kuah kedelai, roti kulit keras, cokelat-susu, karamel, gula-gula, toffees ( mengurangi gula bereaksi dengan protein susu), yang disate dan daging yang digoreng

• Kerugian : Hilangnya asam amino: lysine, histidine, arginine; dihasilkan senyawa amina heterocyclic mutagenic

10 mm CR-400 Reading Bread

(Alat Pengukur parameter Maillard)

Reaksi Maillard• Pembuatan sate, pemanggansan tanda

penurunan mutu. daging, goreng ubi jalar/ singkong.

• Pencoklatan akibat Vitamin C• Senyawa KH ( gula pereduksi ) + Ggs

NH2 primer → bahan pewarna cokelat.• Vitamin C = Senyawa reduktor &

prekursor untuk pembentukan warna cokelat namun enzim dalam suasana asam. Cicin lakton asam dehidroaskorbat terurai secara ireversibel → senyawa diketogulonat → berlangsung RX maillard & browning.

• Asam Askorbat → As. Dehidroaskorbat → As. diketogulonat

JALUR PENCOKLATAN MAILLARD

Caramelization

Pada temperatur tinggi, reaksi gula dipercepat

– Isomerisasi– Penghapusan air– OksidasiKaramelisasi terjadi pada– Temperatur tinggi (~ 150°C)– permukaan air terendah

Content/Kadar gula tinggiPembentukan– Enediols– Dicarbonyls

Caramelization• Heat to 200°C

– 35 min heating, 4% moisture loss

• Sucrose dehydrated (isosacchrosan)

– 55 min heating, total 9% moisture loss

• Sucrose dimerization and dehydration caramelan

– 55 min heating. Total 14% moisture loss

• Sucrose trimerization and dehydration caramelen

• More heating darker, larger polymers insolubilization

• Flavor

Dehydration mechanism

Caramelization: Consequences

Menimbulkan rasa manis dan warna di (dalam) banyak makanan

– Bau harum karamel, kopi– Warna hidangan, bir– Maltol satu selera penting (yang

diproduksi oleh Reaksi Maillard juga)

Dapat juga mendorong kearah selera yang tidak diinginkan dan warna

–bau “gula terbakar”

Pencoklatan (browning) non enziimatik - karamelisasi

- Reaksi Maillard

- browning akibat vit C

Karamelisasi

- sukrosa diuapkan ada seluruh air mengisap dan pada melampawi t lebur makrosa (160c) atau T = 170 c maka kamelisasi

- sukrosa → glukosan + fruktosan → polimer

+ asam

ANALISA KARBOHIDRAT

UJI KUALITATIF KARBOHIDRAT• Uji Molisch (α -naftol 10% + H2SO4) → timbul

dua lapisan cairan cairan (ungu ) Adanya karbohidrat ( uji umum )

• Uji berfoed ( Cu asetat /As.asetat ) → End merah orange Adanya monosakarida

• UJi benedict ( CuSO4, Na sitrat, Na2CO3) → end merah hijau, kuning, merah oranye adanya gula pereduksi

• Uji orsinol Bial-HCl → positif endapan + lar hijau endapan hijau

• Uji Iodin (I2 + KI/HCl) → + biru, adanya pati, + merah → adanya glikogen/eritrodekstrin

• Uji seliwanof ( resorsanol 0 5% + 12 ml HCl(p)) → + merah cerry adanya fruktosa

• Uji Tauber ( lar benzidina dg pemanasan) → + ungu adanya pentosa .

• Uji hayati ( garam Rochelle /K Na tartrat , gliserol &CuSO4) Adanya gula pereduksi

UJI KUANTITATIF KARBOHIDRAT

PK sukrosa dalam sedian sirup

Dengan larutan fehling

Pembakuan lar Fehling dgn Lar Glukosa• Buat lar baku glukosa• Fehling A + B dicampur, diencerkan &

larutan dipanaskan, sampai mendidih diatas bunsen

• Dalam keadaan mendidih, larutan dititrasi gengan lar glukosa sampai warna biru. Pada larutan hampir hilang segera (+)kan 5 tetes indikator Biru metilen & titrasi lanjutkan ad warna biru hilang (< 1 menit)

• catat vol glukosa yang terpakai

Penentuan kadar sukrosa dengan lar Fehling • encerkan sampel ,kocok ada homogen • ( + )kan larutan HCl 0.5 N → ad 20 menit • setelah dingin , larutan dinetralkan dengan

larutan NaOH 0,5 N • Titrasi PK seperti pada pembakuan . • Hitung kadar sukrosa pada sampel larutan

sirup dalam % b/v

PK MONO DAN OLIGOSAKARIDA A. Cara kimia

B. Cara instrument

C. Cara biologi

A. Cara kimia Reduksi lon cu 2+ • Untuk penentuan gula mereduksi .• Garam cu alkalis → per+an K tartrat pada

larutan cuso4 + NaOH ( fehling ) Cu2+ → Cu +

• Direaksikan dengan pereaksi berlebih, kelebihannya ditentukan dengan Iodometri .

Reduksi dengan ferisianida Penentuan kadar gula dalam darah

• Ferisianida (Fe3+) → Ferosianida (Fe2+)

• Kelebihan Ferisianida ditentukan setelah reduksi dgn KI

2 K3Fe(CN)6 + 2 KI → 2 K4Fe(CN)6 + I2

I2 dititrasi dgn S2O3-

K4Fe(CN)6 diend dg Zn2+→ K2Zn3[Fe(CN)6]2

Iodometri → Untuk gol AldosaOksidasi gluk → glukonat

RCHO +I2 + 3NaOH →RCOONa+2NaI+2H2O

Untuk penentuan glukosa, maltosa, laktosa & gula invert

Kelemahan : banyak senyawa yang menggangu seperti: etanol , aseton manitol, glycerin, Na Laktat, Na formiat, urea, sukrosa .

Antisipasi : Dapat diatasi dengan mengganti lar I2 degan KI dalam khloramin T dimana I2 akan dilepaskan perlahan–lahan shg reaksi dengan senyawa lain dapat dihindarkan .

Serimetri, Ada 2 cara :

a. Cara langsung : Titrasi langsung dengan seri perklorat indikator nitroferoin

b. Cara tidak langsung : Larutan gula didihkan degan larutan serisulfat belebih & kelebihan nya dititrasi kembali dengan garam fero

B. Cara Instrumen 1. Cara kromatografi

Kromatografi kertas & KLT → kualitatif & kuantitatif → untuk berbagai bentuk gula yang terdapat dalam campuran dengan bermacam-macam senyawa dalam makanan Protein dihilangkan lebih dahulu dengan pengendapan ion-ion organik, dihilangkan dengan penuh karlon Sistem pelarut : – butanol : aseton air = 4 : 5 : 1 - Aseton : piridin : air - n propanol : aseton : air

• Makin tinggi jumlah atom C dalam gula makin kecil nilai Rfny

• mis : trisakarida Rfnya > rendah dari disakarida & monosakarida

• Penampak Noda : Anilinftalase, AgNO3 NH4OH, floroglusinol & naftoresorsinol

2. Cara OptikDengan refraktrometer → indeks bias → utk padatan yang larut

dalam suatu lar gula Polarimeter → Sifat optis aktif karbohidrat → diamati

perputaran bidang polarisasinya → cepat & tidak menguraikan gula & teliti asalkan meneruti persyaratan sbb : - jernih tidak berwarna atau sedikit berwarna- Konsentrasi dalam batas kemampuan polamimeter -Tidak megandung zat optis aktif lain Hukum Biot : perputaran bidang polarisasi dari setiap gula berbanding lurus dengan konsetrasi larutan & panjang dari tabung polariskop

Keterangan.

= sudut putaran spesifik pada 20% & menggunakan D-line dari lampu natrium.

= sudut putar yang diamati

= panjang cabang polariskop (DM )

c = Konsentrasi gula ( 8/ 100 ml )

c x

100 D 20

D 20

C. Cara Biokimia

1. Dengan Ragi → utk membedakan pentosa & heksosa

2. Dengan enzim → amilase atau amiloglukosidase

PK POLISAKARIDA 1 .Pati

- pati diekstrasi dengan larutan jenuh CaCl2 panas- pati yang larut dalam CaCl2 diendapkan dengan I2 → kompleks pati I2 → ditentukan sec gravimetri atau kolorimetri * Polarimeter : pati dalam HCl (e)

2 Dekstrin Cara kimia (utk penent deksyrin dlm sirop& roti) - Mula-mula ditentukan glukosa → berfoed - Kmdn ditentukan gula mereduksi → fenling - Terakhir ditentukan dekstrin & oligosakarida

setelah dihidrolisa lebih dahulu dengan alam sebagai glukosa dengan cara fehling.

• Cara fermentasi → ragi roti setelah dekstrin dipisahkan dari pati, kadar

dekstrin ditentukan dengan polarimetri

• Cara instrumen →KLT, spektroskopi IR, kromatografi Gas-Cair.

3. Gikogen • Glikogen + I2 → merah coklat • Diisolasi dari jar otot dengan alkohol

set jar dipanaskan dengan KOH (p), kadarnya ditentukan dengan anthrone → warna (hijau)

→ ditentukan intensitas ~ konsentrasi Dapat juga ditentukan sebagai glukosa serta dihidrolisa

4. Pati : (Amilosa & amilopektin) • Pemisahannya : pati dipanaskan dengan

air → mengental, granul-granul pati yang larut didinginkan & dipisahkan dengan setrifus.

• Amilosa + I2 → biru

• amilopektin + I2 → ungu merah

• Pati dihidrolisa sempurna → glukosa (Polarimetri/Fehling)

5 Pektin

Cara Mc Gready & Reeve • Pektin + alkali + seny Ferri → kompleks

berwarna merah yang tidak larut dalam air kmd hidrolisa dengan 2% HCl atau refluks dengan H2SO4 & ditentukan secara kolorimetri (spektro vis).

Cara titrimetri menurut Denel• Pektin dihidrolisa dengan NaOH

diasamkan sedikit, endapkan dengan etanol 90% . Cuci, larutkan dalam alkali berlebih, kelebihan alkali ini dititrasi kembali.

• Pektin + NaOH (hidr) → As Galakturonat • Alkali berlebih → dapat ditentukan dgn

Titrasi Asam Basa