SENYAWA LIPID

OutlinePengetahuan dasar:- trigliserida dan asam lemak- terpenes dan terpenoids- steroids- phospholipidsAplikasi industri

PengantarLipid: larut dalam pelarut-pelarut non polarJenis-jenis:1. Triacylglycerol2. Terpenoid3. Phosphatide4. Steroid

Contoh

Triacylglycerols and Fatty Acids

Triacylglycerols (trigliserida)Kebanyakan senyawa lipid merupakan ester dari gliserol (=triacylglycerols)Simple triacylglycerols:semua gugus alkil (=R) samaMixed triacylglycerols:gugus alkil tidak sama

Sumber trigliseridaTanamanHewanWujud:- cair disebut minyak- padat disebut lemak- hasil modifikasi: margarin

Fatty acid (asam lemak)Hasil dari hidrolisis minyak/lemak

Melting pointAsam lemak jenuh menunjukkan melting point yang lebih tinggi daripada asam lemak tidak jenuh.Asam lemak jenuh:struktur kristal lebih rapat sehingga gaya van der Waals lebih besarMelting point meningkat dengan bertambahnya berat molekul

Melting pointAsam lemak tidak jenuh:posisi cis- menyebabkan rantai membengkok sehingga struktur kristal tidak bisa rapat dan gaya van der Waals berkurang (akibatnya melting point lebih rendah daripada asam lemak jenuh)

Komposisi asam lemak

Terpene dan Terpenoid

DefinisiMerupakan senyawa yang terdapat pada tanaman, dikenal sebagai minyak atsiri (essential oils)Banyak digunakan dalam industri obat dan parfum

Fungsi pada tanamanMenimbulkan aroma khas pada tanaman tertentuDugaan mengenai manfaat minyak atsiri untuk tanaman sendiri:- menarik perhatian serangga untuk membantu perkembangbiakan- mencegah perusakan oleh hewan/parasit- menghasilkan semacam coating untuk mencegah penguapan air yang berlebihan- mencegah tanaman mengalami overheated

Senyawa toksikPada dasarnya minyak atsiri merupakan ekskresi tanaman yang kemungkinan membawa sisa-sisa proses asimilasi yang dilakukan tanaman.Dengan demikian, minyak atsiri cenderung bersifat toksik, tetapi dapat memberikan efek positif jika diberikan dalam batas-batas dosis yang aman.

Sumber minyak atsiri dalam tanamanKelenjar eksternal:Pada sel epidermis dan modifikasinya (misalnya bulu-bulu lembut pada permukaan daun)Kelenjar internal:Di antara sel-sel jaringan tanaman

Minyak atsiri dalam tanamanKelenjar minyak daun sagaKelenjar minyak bunga cengkeh

Minyak atsiri dalam tanamanKelenjar minyak akar jaheKelenjar minyak oregano

Minyak atsiri dalam tanamanKelenjar minyak peppermintKelenjar minyak daun lavender

Pemungutan minyak atsiriLetak kelenjar tersembunyi, diselubungi selaputKandungan sangat sedikitTarget proses:- Efisiensi tinggi- Kemurnian produk

Pertimbangan prosesPosisi kelenjar minyak atsiri menjadi salah satu pertimbangan proses pengambilan minyak atsiri.Kelenjar eksternal:Bahan baku tidak boleh terlalu lama disimpan, harus segera didistilasi.Kelenjar internal:Bahan baku perlu dipotong-potong untuk mengambil minyak sebanyak-banyaknya.

Efek kondisi budidayaKualitas minyak atsiri yang dihasilkan tergantung pada kondisi budidaya tanaman (iklim, jenis tanah, intensitas sinar matahari, dan lain-lain) dan kondisi pemetikan (umur tanaman, waktu pemetikan).Oleh karena itu ada daerah-daerah yang terkenal untuk jenis minyak atsiri tertentu (misalnya nilam di aceh, kayu putih di Maluku, dll.)

Prosedur pemanenanTeknik pemanenan dapat mempengaruhi jumlah minyak atsiri yang akan diperoleh.Tiap komoditas bahan baku minyak atsiri memiliki prosedur pemanenan khusus.Contoh: Daun saga akan kehilangan minyak atsirinya sampai 60% selama 6 jam terkena sinar matahari. Oleh karena itu pemanenan dilakukan malam hari dan dijaga tidak kena sinar matahari sampai masuk ke tangki distilasi.

Distribusi pada jaringan tanamanDalam satu tanaman, kandungan minyak atsiri berbeda-beda pada tiap bagiannya.Bahkan bisa terjadi pada satu tanaman, batang, daun, dan bunga mengandung minyak atsiri dengan komponen utama yang sangat berbeda satu sama lain.

Contoh: Kayu ManisKulit kayu: aldehid cinamatDaun: eugenolAkar: kamferLebih mudah mensortir bahan baku daripada memisahkan komponen-komponen yang sudah bercampur jadi satu dalam minyak hasil distilasi

Karakteristik minyak atsiriDisebut essential oil, ethereal oilRelatif lebih mudah menguap (membedakan dengan asam-asam lemak, misalnya vegetable oil)

Komponen kimiaEmpat kelompok utama:1. Terpenes (mencakup isopren dan isopenten)2. Senyawa-senyawa rantai lurus tak bercabang3. Turunan benzene4. Lain-lain (insidental dan sangat spesifik untuk jenis tanaman tertentu)

Struktur kimiaBiasanya mengandung C10H16.Dapat berupa senyawa dengan ikatan rangkap, senyawa yang mengandung struktur cincin, atau kombinasi dari keduanya.Kadang-kadang sebagai C10H16O dan C10H18O (ada oksigen dalam molekul, disebut terpenoid)

Struktur kimia: isopreneIsoprene (2-metil-1,3-butadien)

Struktur kimiaIsopenten (isoprene)TerpeneSesquiterpen

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

C

Struktur kimia

Struktur kimia

Struktur kimia

Struktur kimia: tetrapene

Struktur kimia: vitamin A

Struktur kimia: polyisopreneDikenal sebagai karet alamPolimerisasi isoprene menjadi karet dilakukan dengan katalis Ziegler-Nata

Sifat fisis terpene/terpenoidsMengingat posisi kelenjar minyak sangat tersembunyi, cara paling mudah untuk mengambil minyak atsiri adalah dengan cara penguapan.Titik didih berkisar antara 150-300oC. Pada suhu ini mulai terjadi kerusakan (misalnya resinisasi).Bagaimana membuat minyak atsiri menguap di bawah titik didihnya?

TermodinamikaContoh:Titik didih minyak nilam 250oCTitik didih air = 100oCBerapa titik didih campuran minyak nilam dan air?Dalam proses distilasi, minyak nilam sudah mulai menguap pada suhu < 100oC karena dalam fasa uap terdapat uap air bersama dengan uap minyak nilam (Termodinamika TK 2)

Distilasi uapPerlu diperhatikan bahwa kontak dengan uap air kadang-kadang dapat menyebabkan terjadinya reaksi hidrolisis sehingga menurunkan perolehan minyak atsiri.Produk distilasi uap tidak sama persis dengan minyak atsiri yang berada dalam tanaman.

IKM Atsiri

Produk distilasi uapMinyak atsiri hasil distilasi uap adalah campuran banyak senyawa.Seringkali diinginkan mengambil senyawa tertentu saja dari campuran tersebut.Perlu proses purifikasi.

Beberapa jenis purifikasiReaksi dengan basa untuk menghilangkan asamReaksi dengan sulfit untuk menghilangkan aldehid dan ketonReaksi dengan phtalat anhidrid untuk menghilangkan alkoholEkstraksi dengan pelarut tertentuFraksinasi untuk memisahkan senyawa berdasarkan titik didih

FraksinasiFraksi berat minyak terambilTitik didih normal, oC20100200300400HemiterpenTerpeneSesquiterpenDiterpene

Untuk senyawa rantai panjangJika jumlah atom C senyawa yang ingin dipisahkan > 30 atom C, cara fraksinasi tidak ekonomis.Diperlukan suhu sangat tinggi pada tekanan atmosferis.Jika hendak dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi, kondisi operasi harus vakum (sangat mahal)

Untuk senyawa rantai panjangLebih ekonomis menggunakan cara ekstraksi/adsorpsi.Cara mutakhir:- Ekstraksi reaktif- Ekstraksi superkritis- Liquid chromatography

Steroid

DefinisiMerupakan regulator biologis (mengendalikan fungsi-fungsi fisiologis dalam makhluk hidup)

Struktur kimiaSteroid adalah derivatif dari senyawa perhydrocyclopentanophenantrene

Struktur kimiaSambungan antar cincin disebut ring junctionPada kebanyakan steroid:Junction B-C dan C-D = transJunction A-B bisa trans atau cisGugus metil pada junction (no. 18 dan 19) disebut angular methyl groups

Struktur kimiaGugus pada sisi yang sama dengan angular methyl disebut substituentsGugus pada sisi yang berlawanan dengan angular methyl disebut substituents

IdentifikasiBerdasarkan gugus R di posisi C nomor 17

CholesterolSenyawa intermediate untuk pembentukan steroid yang berguna sebagai regulator fungsi-fungsi fisiologisDapat disintesis sendiri oleh tubuhKelebihan cholesterol: pengerasan arteri, penyumbatan arteri jantung, dll.

Cholesterol dalam tubuhBerupa chylomicrons (agregat cholesterol+lemak+protein)HDL = high density lipoprotein:kholesterol baik (mengangkut lemak-lemak untuk dihancurkan di hati)LDL = low density lipoproteinkholesterol jahat (membawa lemak dari hati ke jaringan tubuh)

LDL

Phospholipid

StrukturKerangka dasar berupa gliserol, dua gugus OH mengikat asam lemak, satu gugus OH mengikat asam fosfat

Karakter spesifik

Membran selPhospholipid merupakan komponen penting dalam dinding sel

Aplikasi farmasiUntuk controlled release drug

Aplikasi industri

BiodieselSurfaktan

Biodiesel

SejarahRudolf Diesel menggunakan minyak nabati untuk bahan bakar mesin yang pertama kali didemonstrasikan (tahun 1900)1937 : alkoholisis minyak nabati untuk menghasilkan ester-ester pendek yang disebut biodiesel

Reaksi alkoholisisDengan alkohol (biasanya menggunakan metanol karena harganya murah)Katalisator: asam

Reaksi alkoholisis

Esterifikasi FischerCoba di rumah:Rumuskan mekanismereaksi esterifikasiminyak nabatidengan katalisatorasam

Transesterifikasi enzimatisSedang dikembangkanDengan enzim lipase dari Pseudomonas fluorescens, Candida sp, Rhizopus spMenggunakan teknik imobilisasi enzim

Surfaktan

Reaksi saponifikasi trigliseridaCoba sendiri (analogikan dengan reaksi alkoholisis; metanol diganti dengan NaOH)

SabunGaram dari asam karboksilat rantai panjangDalam larutan encer, sabun membentuk micelles

Sabun

DeterjenNon-biodegradable

*