TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Morfologi Tumbuhan Kelapa (Cocos Nucifera)
Berdasarkan taksonominya, tumbuhan kelapa termasuk dalam ; Divisio : Spermathopyta
Kelas : Monocotyledoneae Ordo : Palmales
Famili : Arecales Genus : Arecaceae Species : Cocos nucifera Nama binominal : Cocos nucifera L Nama : Kelapa.
Nama daerah : Kelopo,kerambil,cikal
Kelapa (Cocos nucifera) adalah satu jenis tumbuhan dari suku aren-arenan atau Arecaceae dan adalah anggota tunggal dalam marga Cocos. Tumbuhan ini dimanfaatkan hampir semua bagiannya oleh manusia sehingga dianggap sebagai tumbuhan serba guna, khususnya bagi masyarakat pesisir. Kelapa juga adalah sebutan untuk buah yang dihasilkan tumbuhan ini . Pohon dengan batang tunggal atau kadang-kadang bercabang. akar serabut, tebal dan berkayu, berkerumun membentuk bonggol, adaptif pada lahan berpasir pantai. Batang beruas-ruas namun bila sudah tua tidak terlalu tampak, khas tipe monokotil dengan pembuluh menyebar (tidak konsentrik), berkayu. Daun tersusun secara majemuk, menyirip sejajar tunggal, pelepah pada ibu tangkai daun pendek, duduk pada batang, warna daun hijau kekuningan. Buah besar, diameter 10 cm sampai 20 cm atau bahkan lebih, berwarna kuning, hijau, atau coklat.
Endospermium berupa cairan yang mengandung banyak enzim, dan fase padatannya mengendap pada dinding endokarp ketika buah menua; embrio kecil dan baru membesar ketika buah siap untuk berkecambah (disebut kentos) . Kelapa secara alami
tumbuh di pantai dan pohonnya mencapai ketinggian 30 m. Ia berasal dari pesisir Samudera Hindia, namun kini telah tersebar di seluruh daerah tropika. Tumbuhan ini dapat tumbuh hingga ketinggian 1000 m dari permukaan laut, namun akan mengalami perlambatan pertumbuhan.
Endosperma buah kelapa yang berupa cairan serta endapannya yang melekat di dinding dalam batok ("daging buah kelapa") adalah sumber penyegar populer. Daging buah muda berwarna putih dan lunak serta biasa disajikan sebagai es kelapa muda atau es degan. Cairan ini mengandung beraneka enzim dan memiliki khasiat penetral racun dan efek penyegar/penenang. Beberapa kelapa bermutasi sehingga endapannya tidak melekat pada dinding batok melainkan tercampur dengan cairan endosperma. Mutasi ini disebut (kelapa) kopyor. Daging buah tua kelapa berwarna putih dan mengeras.
Sarinya diperas dan cairannya dinamakan santan. Daging buah tua ini juga dapat diambil dan dikeringkan serta menjadi komoditi perdagangan bernilai, disebut kopra.
Kopra adalah bahan baku pembuatan minyak kelapa dan turunannya. Cairan buah tua kelapa biasanya tidak menjadi bahan minuman penyegarp dan merupakan limbah industri kopra. Namun demikian dapat dimanfaatkan lagi untuk dibuat menjadi bahan semacam jelly yang disebut nata de coco dan merupakan bahan campuran minuman penyegar. Daging kelapa juga dapat dimanfaatkan sebagai penambah aroma pada daging serta dapat dimanfaatkan sebagai obat rambut yang rontok dan mudah patah.
Keluarga palmae (palem) umumnya tidak bercabang dan mempunyai berkas daun yang berbentuk cincin ( Suhardiman, 1996).
2.2 Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa polisakarida yang paling banyak terdapat di alam.
Hampir seluruh tanaman dan hewan mensintesis dan memetabolisme karbohidrat.
Karbohidrat di sintesis dalam tanaman selama fotosintesis. Melalui proses yang kompleks, sinar matahari mengubah CO2 dari udara dan H2O dari dalam tanah (dengan tekanan osmosis diangkut ke hijau daun) menjadi glukosa. Proses ini dinyatakan dalam persamaan reaksi seperti dibawah ini (Riswiyanto, 2009).
6CO2 + 6H2O sinar ultra violet C6H12O6 + 6 O2
klorofil (selulosa, starch)
Di dalam tubuh karbohidrat berguna untuk mencegah pemecahan protein tubuh yang berlebihan, kehilangan mineral dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein (Misra, 1997). Sedangkan di dalam tumbuhan, karbohidrat juga mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan misalnya rasa, warna, tekstur dan lain-lain. Karbohidrat di dalam biji palma pada umumnya adalah polisakarida dalam bentuk galaktomanan ataupun mannan (Haris, 1996).
Pada hewan dan manusia energi tersimpan dalam glikogen dan pada tanaman sebagai pati. Manusia dan binatang menyusui (mamalia) dapat mengubah sukrosa, laktosa (gula susu), maltosa dan pati menjadi glukosa yang kemudian dapat digunakan sebagi energi oleh organisma itu, atau disimpan sebagai glikogen (suatu polisakarida).
Bila organisme itu memerlukan energi , glikogen diubah lagi menjadi glukosa.
Karbohidrat yang berlebihan dapat diubah menjadi lemak (Winarno, 1982).
Kata karbohoidrat timbul karena rumus molekul senyawa ini dapat dinyatakan sebagai hidrat dari karbon. Contohnya glukosa memiliki rumus molekul C6H12O6 yang dapat ditulis sebagai C6(H2O)6 .
Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur. Kimiawi dari karbohidrat pada dasarnya merupakan kimia gabungan dari dua buah gugus fungsi yaitu gugus hidroksil dan gugus karbonil (Hart, 2003).
Karbohidrat dapat digolongkan menurut strukturnya sebagai monosakarida, oligosakarida dan polisakarida (Anna dan Titin, 2006). Istilah sakarida berasal dari
kata Latin (Sakarum = gula) dan merujuk pada rasa manis dari beberapa karbohidrat sederhana. Ketiga golongan karbohidrat itu berkaitan satu dengan lainnya melalui proses hidrolisis.
H2O H2O
Polisakarida Oligosakarida Monosakarida H+ H+ ( Hart, 2003)
2.2.1. Monosakarida
Monosakarida adalah senyawa karbohidrat dalam bentuk gula yang paling 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 merupakan sakarida sederhana yang tidak dapat dihidrolisis menjadi satuan terkecil walaupun dalam suasana yang lunak sekalipun. Monosakarida paling sederhana adalah gliseraldehid atau aldotriosa dan isomerinya adalah dihidroksiaseton atau ketotriosa Kedua senyawa tersebut merupakan suatu triosa karena mengandung tiga atom karbon. Jadi suatu monosakarida, tidak hanya dapat dibedakan berdasarkan gugus-gugus fungsionalnya melainkan juga dari jumlah atom karbonnya.
Monosakarida yang paling banyak ditemukan dalam tubuh organisme adalah monosakarida yang dibangun dengan 6 (enam) atom C yang dikenal sebagai glukosa.
Pada molekul ini terdapat lima gugus hidroksil dan satu gugus aldehid yang terikat pada atom karbon. Glukosa memiliki dua isomer yaitu manosa dan galaktosa, perbedaan antara glukosa dengan manosa terletak pada gugus hidroksi pada atom C nomor 2.
Gambar 2.1 Struktur ά-D-glukosa, ά-D- fruktosa,ά-D- galaktosa dan ά-D-manosa
Glukosa dengan rumus molekul C6H12O6, adalah monosakarida yang mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan polihidroksi aldehida. Lima karbon dan satu oksigennya membentuk siklik yang disebut cincin piranosa, bentuk siklik ini paling stabil untuk aldosa beratom karbon enam. 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.
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). Demikian pula 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 mutarotasi ( Sastrohamidjojo, 2005)
.
2.2.2. Oligosakarida
Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul- molekul monosakarida yang mempunyai 2 – 10 satuan monosakarida meskipun yang penting dan menarik biasanya adalah di- atau tri sakarida.
Disakarida adalah karbohidrat yang tersusun dari 2 molekul monosakarida, yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Ikatan glikosida terbentuk antara atom C 1 suatu monosakarida dengan atom O dari OH monosakarida lain. Hidrolisis 1 mol disakarida akan menghasilkan 2 mol monosakarida. Berikut ini beberapa disakarida yang banyak terdapat di alam.
2.2.2.1. Maltosa
Maltosa adalah suatu disakarida dan merupakan hasil dari hidrolisis parsial tepung (amilum). Maltosa tersusun dari molekul α-D-glukosa dan β-D-glukosa.
H O
Gambar 2.2 Struktur Maltosa (bentuk ß )
(α - D- glukopiranosil – ß-D-glukopiranosil)
Dari struktur maltosa, terlihat bahwa gugus -O- sebagai penghubung antar unit yaitu menghubungkan C 1 dari α-D-glukosa dengan C 4 dari β-D-glukosa. Konfigurasi ikatan glikosida pada maltosa selalu α karena maltosa terhidrolisis oleh α-glukosidase.
Satu molekul maltosa terhidrolisis menjadi dua molekul glukosa (Stanley, 1998).
2.2.2.2. Sukrosa
Sukrosa terdapat dalam gula tebu dan gula bit. Dalam kehidupan sehari-hari sukrosa dikenal dengan gula pasir. Sukrosa tersusun oleh molekul glukosa dan fruktosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,2–α. Sukrosa terhidrolisis oleh enzim invertase menghasilkan α-D-glukosa dan β-D-fruktosa. Campuran gula ini disebut gula inversi, lebih manis daripada sukrosa.
O
Gambar 2.3.Struktur Sukrosa ( α-D-glukopiranosil-ß-D- fruktofuranosida)
Jika kita perhatikan strukturnya, karbon anomerik (karbon karbonil dalam monosakarida) dari glukosa maupun fruktosa di dalam air tidak digunakan untuk berikatan sehingga keduanya tidak memiliki gugus hemiasetal. Akibatnya, sukrosa dalam air tidak berada dalam kesetimbangan dengan bentuk aldehid atau keton sehingga sukrosa tidak dapat dioksidasi. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi (Fessenden, 1986).
2.2.2.3. Laktosa
Laktosa adalah komponen utama yang terdapat pada air susu ibu dan susu sapi.
Laktosa tersusun dari molekul β-D-galaktosa dan α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4′-β. Hidrolisis dari laktosa dengan bantuan enzim galaktase yang dihasilkan dari pencernaan, akan memberikan jumlah ekivalen yang sama dari α-D-glukosa dan β-D-galaktosa. Apabila enzim ini kurang atau terganggu, bayi tidak dapat mencernakan susu. Keadaan ini dikenal dengan penyakit galaktosemia yang biasa menyerang bayi ( Anna dan Titin, 2006).
Oligosakarida merupakan gabungan dari molekul-molekul monosakarida yang jumlahnya antara 2 (dua) sampai dengan 10 (sepuluh) molekul monosakarida.
Sehingga oligosakarida dapat berupa disakarida, trisakarida dan lainnya. Oligosakarida secara eksperimen banyak dihasilkan dari proses hidrolisa polisakarida dan hanya beberapa oligosakarida yang secara alami terdapat di alam. Oligosakarida yang paling banyak digunakan dan terdapat di alam adalah bentuk disakarida seperti maltosa, laktosa dan sukrosa. Molekul disakarida yang disusun oleh dua molekul monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida.
HO O
Gambar 2.4. Struktur Laktosa (ß- D-galaktopiranosil -α-D- glukopiranosa)
Ikatan glikosida terjadi dari kondensasi gugus hidroksil dua molekul monosakarida, yaitu berasal dari gugus hidroksil dari atom karbon yang pertama dengan salah satu gugus hidroksil pada atom karbon nomor 2, 4, atau 6, yang berasal dari monosakarida yang kedua.Kita ambil contoh bagaimana sebuah α–D–Glukosa dan β–D–Glukosa membentuk disakarida. Pada struktur laktosa terdapat ikatan glikosida antara atom karbon nomor 1 dari α- D-glukosa dan atom karbon nomor 4 dari β-D-glukosa lain.
Disakarida yang banyak terdapat di alam seperti maltosa yang terbentuk dari 2 molekul glukosa melalui ikatan glikosida. Pada maltosa, jembatan oksigen terbentuk antara atom karbon nomor 1 dari D-glukosa dan atom karbon nomor 4 dari D-glukosa lain. Ikatan yang terbentuk dinamakan ikatan α (1→4) glikosida, secara lengkap
dinyatakan dengan β-D-glukopiranosil (1→4) -D-glukopiranosa. Dalam bentuk sederhana Glc(α1↔4β)Glc, m altosa diperoleh dari hasil hidrolisa pati dan banyak dimanfaatkan sebagai pemanis.
Sukrosa (gula pasir) terbentuk dari satu molekul α-D-glukosa dan β-D-fruktosa, yaitu β-D-fruktofuranosil (2→1) α -D-glukopiranosa atau fru(α2↔1β)Glc. Sukrosa biasa diperoleh di alam sebagai gula tebu dan gula bit. Khususnya pada ekstrak gula dari bit, sukrosa tidak murni melainkan bercampur dengan oligosakarida yang lain seperti rafinosa dan stakiosa.
Monosakarida dan oligosakarida serta poli alkohol lainnya umumnya memiliki rasa manis. Sukrosa memiliki rasa manis dan terasa nyaman di lidah kita, walaupun
memiliki rasa manis dan pahit. Sedangkan gentiobiosa memiliki rasa pahit. Bahan untuk pemanis yang sering digunakan oleh industri adalah sukrosa, starch syrup (campuran glukosa, maltosa dan malto oligosakarida), glukosa, gula invert, fruktosa, laktosa dan gula alkohol (sorbitol, mannitol, xylitol) (Anna dan Titin, 2006)
2.2.3. Polisakarida
Polisakarida merupakan polimer monosakarida, mengandung banyak satuan monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Polisakarida atau karbohidrat kompleks merupakan karbohidrat yang terbentuk oleh hampir lebih dari 20.000 unit molekul monosakarida terutama glukosa (Riswiyanto, 2009). Di dalam ilmu gizi jenis karbohidrat kompleks merupakan sumber utama bahan makanan yang umum dikomsumsi oleh manusia adalah pati (starch). Hidrolisis lengkap dari polisakarida akan menghasilkan monosakarida. Glikogen dan amilum merupakan polimer glukosa.
Berikut beberapa polisakarida terpenting.
2.2.3.1. Selulosa
Selulosa merupakan polisakarida yang banyak dijumpai dalam dinding sel pelindung seperti batang, dahan, daun dari tumbuh-tumbuhan. Selulosa merupakan polimer yang berantai panjang dan tidak bercabang. Suatu molekul tunggal selulosa merupakan polimer rantai lurus dari 1,4 -β-D-glukosa. Hidrolisis selulosa dalam HCl 4% dalam air menghasilkan D-glukosa.
Gambar 2.5. Struktur molekul Selulosa
Dalam sistem pencernaan manusia terdapat enzim yang dapat memecahkan ikatan α-glikosida, tetapi tidak terdapat enzim untuk memecahkan ikatan β-glikosida yang terdapat dalam selulosa sehingga manusia tidak dapat mencerna selulosa. Dalam sistem pencernaan hewan herbivora terdapat beberapa bakteri yang memiliki enzim β-glikosida sehingga hewan jenis ini dapat menghidrolisis selulosa. Contoh hewan yang memiliki bakteri tersebut adalah rayap, sehingga dapat menjadikan kayu sebagai makanan utamanya. Selulosa sering digunakan dalam pembuatan plastik. Selulosa nitrat digunakan sebagai bahan peledak, campurannya dengan kamper menghasilkan lapisan film (seluloid).
2.2.3.2 Pati
Pati terbentuk lebih dari 500 molekul monosakarida. Merupakan polimer dari glukosa.
Pati terdapat dalam umbi-umbian sebagai cadangan makanan pada tumbuhan. Pati merupakan polisakarida paling melimpah kedua. Pati dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama berdasarkan kelarutan bila dibubur (triturasi) dengan air panas: sekitar 20% pati adalah amilosa (larut) dan 80% sisanya ialah
amilopektin (tidak larut).
Hidrolisa lengkap amilosa menghasilkan hanya D- glukosa , hidrolisis parsial menghasilkan maltosa sebagai satu-satunya disakarida. Amilosa adalah polimer linier dari α- D- glukosa yang dihubungkan secara -1,4’ . Beda antara amilosa dan selulosa ialah ikatan glikosidanya , ß dalam selulosa dan α dalam amilosa. Perbedaan ini menyebabkan perbedaan sifat antara kedua polisakarida ini.
Perbedaan terletak pada molekul amilopektin lebih besar dari amilosa. Strukturnya bercabang. Rantai utama mengandung α-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan 1,4′-α. Tiap molekul glukosa pada titik percabangan dihubungkan oleh ikatan 1,6′ -α .Hidrolisis lengkap pati akan menghasilkan D-glukosa. Hidrolisis dengan enzim tertentu akan menghasilkan dextrin dan maltosa.bentuk rantai dan jumlah monomernya.
Amilosa adalah polimer linier dari α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan 1,4-α. Dalam satu molekul amilosa terdapat 250 satuan glukosa atau lebih. Amilosa membentuk senyawa kompleks berwarna biru dengan iodium. Warna ini merupakan uji untuk mengidentifikasi adanya pati. Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin akan bervariasi dalam produk pangan yang memiliki kandungan amilopektin tinggi akan semakin mudah dicerna ( Almatsier, 2003).