STRUKTUR LIPID

Harly Ilyasaakbar/1206263313/Teknik Kimia UI 2012

I. Abstrak

Lipid merupakan salah satu kategori molekul biologis yang besar yang tidak mencakup polimer. Senyawa yang disebut lipid dikelompokkan bersama karena memiliki satu ciri penting, yakni tidak memiliki atau sedikit sekali afinitasnya terhadap air. Perilaku hidrofobik lipid didasarkan pada struktur molekulernya. Meskipun lipid bisa memiliki beberapa ikatan polar yang berikatan dengan oksigen, lipid sebagian besar teridiri dari hidrokarbon. Lipid lebih kecil jika dibandingkan dengan makromolekul (polimerik) sesungguhnya, dan merupakan gugus yang sangat beragam bentuk maupun fungsinya. Lipid diantaranya meliputi waks (lilin), lemak, fosfolipid, dan steroid.

Kata Kunci

II. Sub Bahasan Pertama : Struktur Kimia Lipid

Berdasarkan struktur kimianya, lipid dikelompokkan ke dalam lipid dengan rantai hidrokarbon terbuka seperti asam lemak, TAG, spingolipid, fosfoasigliserol, dan glikolipid; serta lipid dengan rantai hidrokarbon siklis seperti steroid.

A. Asam Lemak

Asam lemak merupakan sekelompok senyawa hidrokarbon yang berantai panjang dengan gugus karboksilat pada ujungnya.Penyusunan ini memberikan molekul ujung yang polar dan hidrofilik, dan ujung yang nonpolar dan hidrofobik yang tidak larut di dalam air. Adapun rumus dari asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH atau CnH2n+1-COOH. Rentang ukuran dari asam lemak adalah C12

sampai dengan C24 Asam lemak bersama-sama dengan gliserol, merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida.

Asam lemak dibedakan menjadi asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal di antara atom-atom karbon penyusunnya, sementara asam lemak tak jenuh memiliki paling sedikit satu ikatan ganda di antara atom-atom karbon penyusunnya. Asam lemak jenuh merupakan asam lemak yang mengandung ikatan tunggal pada rantai hidrokarbonnya. Asam lemak jenuh mempunyai rantai zig-zig yang dapat cocok satu sama lain, sehingga gaya tarik vanderwalls tinggi, sehingga biasanya berwujud padat. Sedangkan asam lemak tak jenuh merupakan asam lemak yang mengandung satu ikatan rangkap pada rantai hidrokarbonnya . asam lemak dengan lebih dari satu ikatan dua tidak lazim,terutama terdapat pada minyak nabati,minyak ini disebut poliunsaturat. Trigliserida tak jenuh ganda (poliunsaturat) cenderung berbentuk minyak.

B. Trigliserida

Gliserida adalah ester yang terbentuk dari gliserol dan asam lemak. Gliserol memiliki tiga gugus hidroksil (-OH) yang dapat ter-ester-ifikasi oleh satu, dua atau tiga asam lemak dan membentuk monogliserida, digliserida dan trigliserida. Trigliserida adalah kandungan tertinggi dalam minyak nabati dan lemak hewan, namun sering terurai oleh enzim alami lipase menjadi monogliserida, digliserida dan asam lemak. Setiap gliserol mungkin berikatan dengan 1, 2, atau 3 asam lemak yang tidak harus sama. Jika gliserol berikatan dengan 1 asam lemak disebut monogliserida, jika berikatan dengan 2 asam lemak disebut digliserida dan jika berikatan dengan 3 asam lemak disebut trigliserida. Trigliserida merupakan cadangan energi penting dari sumber lipid.

C. Sphingolipid

Sphingolipid atau glikosilseramid merupakan lipid yang mengandung basa sphingoid, suatu alkohol amino alifatik yang memiliki sphingosine. Sfingolipid dapat dibagi menjadi Sfingomyelin dan

Glikosfingolipid. Sfingomyelin adalah satu-satunya dari kelas sfingolipid yang memiliki gugus fosfat dan tidak memiliki struktur gula dalam molekulnya. contoh: Sfingosin dan Ceramid.

Sfingomielin ditemukan dalam jumlah besar dalam otak dan jaringan syaraf. Pada hidrolisis sfingomielin menghasilkan asam lemak, asam fosfat, kolin dan amino alkohol kompleks yaitu sfingosin.Tidak terdapat gliserol. Kombinasi sfingosin dan asam lemak disebut seramida, struktur yang juga ditemukan pada glikolipid.

Glikosfingolipid Yang termasuk glykosfingolipid adalah semua sfingolipid yang memiliki struktur gula atau karbohidrat. Glikosfingolipid paling sedikit dapat dibagi lagi menjadi 4 kelas, yaitu:

Cerebrosid

Cerebrosid adalah Ceramidmonohexosid atau memiliki satu molekul gula.

Sulfatide

ß- Sulfogalaktocerebrosid adalah salah satu lapisan lemak juga yang terdapat di otak, kurang lebih 15 % dari keseluruhan jumlah lemak di zat putih

Globosid

Globosid adalah ceramidoligosakarida(memiliki 2 atau lebih molekul gula). Biasanya Galaktosa, Glukosa, atau N-Acetilgalaktosamin.

Gangliosid

Gangliosid adalah glikospingolipid yang memiliki satu atau lebih asam Neuramin. Biasanya ini adalah asam N-Acetilneuramin= NANA, atau lebih terkenal asam sialin.

D. Glikolipid

Glikolipid merupakan lipd yang mengandung karbohidrat. Biasanya pula sederhana seperti galaktosa atauglukosa Ada 3 jenis glikolipid, yakni glikospingolipid yang memiliki spingosin; glikofosfatidilinositol yang terikat dengan c terminal dari protein; serta gliserolikolipid yang memiliki gliserol.

E. Kolesterol (Steroid)

Kolesterol ialah molekul yang ditemukan dalam sel. Kolesterol merupakan sejenis lipid yang memiliki struktur kimia khusus. Steroid / sterol banyak dimiliki oleh hewanSteroid memiliki gusu meil, alkil, dan OH. Steroid biasanya digunakan sebagai hormon dan garam bile. Steroid hormon diperoleh dengan mengonversi alkohol pada C-3 menjadi keton serta modifikasi dari rantai samping pada cincin D. Sedangkan garam bile didapatkan dengan oksidasi dari kolesterol -3 OH dan ujung asam.

III. Sub Bahasan Kedua : Tata Nama

A. Tata Nama Trivial

Tata nama trivial merupakan tata nama yang tidak memiliki aturan khusus, namun tidak membingungkan. Berikut ini merupakan daftar tata nama trivial dari

B. Tata Nama IUPAC

Pada tata nama IUPAC, penamaan dimulai dari ujung asam karboksilat. Ikatan rangkap dinamai dengan notasi cis-/trans atau Z-/E. (E = trans dan Z = cis). Karbon pada gugus karboksilat merupakan prioritas pertama. Penamaan rantai karbon panjang menggunakan tata nama alkana dan alkuna.

C. Tata nama Δx

Pada tata nama Δx setiap ikatan rangkap diindikasikan oleh Δx dan terletak pada karbon ke – x yang dihitung dari ujung asam karboksilat. Penamaan dengan sistem Δx memiliki kelebihan dari tata nama IUPAC yaitu tidak bertele – tele, namun kekurangannya ialah tidak sejelas dan sedeskriptif.

D. Tata nama n-x

Ikatan rangkap pertama dihitung dari gugus metil (CH3) yang bertempat di ujung rantai asam lemak, yang dapat dinamakan sebagai carbon ω.

E. Angka Lipid

Angka lipid didaapatkan dari perbandingan C terhadap D. C menenunjukkan jumlah atom C pada asam lemak. Sedangkan D menunjukkan jumlah ikatan rangkap pada asam lemak. Penggunaan angka lipid memiliki suatu kekurangan, yakni beberapa asam lemak berbeda dapat memiliki angka lipid yang sa. Namun, bila hal ini terjadi notasi ini dipadukan dengan Δx atau n−x.

• Trivial Name : stearidonic acid

• Lipid Numbers : 18:4

• IUPAC : (6z,9z,12z,15z)-6,9,12,15-Octadecatetraenoic acid.

• ΔX : Δ6,9,12,15-octadecatetraenoic acid

• n-x : 18:4(n-3), an omega-3 fatty acid

• Trivial Name : oleic acid

• Lipid Numbers : 18:1

• IUPAC : (9E) – Octadec – 9 – enoic acid

• ΔX : Δ9 – octadecanoic acid

• n-x : 18:1(n-9), an omega-9 fatty acid

IV. Sub Bahasan Ketiga : Klasifikasi Lipid

Terdapat dua sistem dalam pengklasifikasian lipid, yaitu klasifikasi menurut Lehninger dan klasifikasi menurut Bloor. Lehninger mengklasifikasikan lipid ke dalam lipid kompleks dan lipid seerhana. Sedangkan menurut Bloor klasifikasi lipid terbagi e dalam lipid sederhana, lipid kompleks, serta derivat lipid.

A. Klasifikasi menurut Lehninger

Lipid Komplek

Lipid komplek merupakan lipid yang dapat mengalami saponifikasi, salah satunya ialah trigliserida. Trigliserida adalah sebuah gliserida, yaitu ester dari gliserida dan tiga asam lemak. Rumus kimia trigliserida adalah CH2COOR-CHCOOR’-CH2-COOR”, dengan ketiga asam lemak tersebut bisa jadi seluruhnya sama, seluruhnya berbeda ataupun hanya dua diantaranya yang sama. Panjang rantai trigliserida yang terdapat pada trigliserida adalah 16, 18, atau 20 atom karbon.

Lipid Sederhana

Lipid sederhana menurut klasifikasi Lehninger ialah lipid yang tidak dapat mengalami saponifikasi karena tidak memiliki gliserol. Yang termasuk ke dalam lipid sederhana ialah terpen, steroid, serta prostaglandin. Terpen merupakan senyawa yang tersusun oleh isoprena(isopentana). Terpena merupakan gas hidrokarbon yang bersifat volatil (mudah menguap). Terpena pada umumnya dapat dipecah secara struktural menjadi segmen – segmen isopentana

Steroid / kolesterol memiliki gugus metil, alkil, dan OH. Koleserol merupakan saah satu bentuk steroid yang paling banyak terdapat pada tubuh hewan. Tipe dari steroid ditentukan oleh gugus fungsi yang terikat padanya. Produk yang paling umum teerbuat dari steroid ialah hormon. Konversi dari kolesterol menjadi progesteron dapat terjadi melalui pengubahan alkohol pada atom C ke 3 serta modifikasi rantai samping dari ikatan rangkap.

Prostaglandin merupakan asam karboksilat tak jenuh yang disintesis dari asam lemak (asam arkidonoat). Struktur prostaglandin terdiri dari 20 atom karbon (termasuk siklopentana) yang berdasarkan asam arachidonic. Prostaglandin terbagi menjadi subgrup A, B, C, D E, F, G H, I, dan J berdasarkan struktur dan substiuen pada cincin siklopentananya.

B. Klasifikasi menurut Bloor

Lipid Sederhana

Lipid sederhana menurut Bloor ialah ester asam lemah dengan berbagai alkohol. Yang termasuk ke dalam lipid sederhana berdasarkan klasifikasi Bloor ialah minyak dalam malam. Minyak senyawaan trigliserida atau triasgliserol, yang berarti triester dari gliserol. minyak juga merupakan senyawaan ester. Hasil hidrolisis minyak adalah asam karboksilat dan gliserol. Asam karboksilat ini juga disebut asam lemak yang mempunyai rantai hidrokarbon yang panjang dan tidak bercabang

Lilin/ malam merupakan ester dari asam lemak berkarbon 4-36 baik jenuh maupun tak jenuh dengan rantai panjang alkohol monohidrat(C16-C22). Lilin memiliki titik lebur antara 60-100oC .

Lipid Kompleks

Lipid kompleks yang diklasifikasikan oleh Bloor merupakan ester asam lemak yang mengandung gugus lain disamping alkohol dan asam lemak. Yang termasuk ke dalam klasifikasi tersebut adalah fosfolipid, glikolipid, serta lipid kompleks lainnya seperti sulfo lipid, dan amino lipid. Struktur fosfolipid dibangun dari sebuah kerangka gliserol, dua buah asam lemak (R’ dan R’’) yang teresterifikasi pada posisi sn-1 dan sn-2 serta gugus fosfat yang mengikat rantai karbon R. Fosfolipid mempunyai kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik sehingga bisa larut dalam air. Terdapat 2 buah tipe dari fosdolipid yakni gliserofosfatid yang memiliki struktur utama gliserol serta sphingofosfatid yang memiliki struktur utama sphingosin.

Glikolipid tersusun atas lemak yang berikatan kovalen dengan monosakarida atau polisakarida. Struktur dari glikolipid dikontrol oleh glikotransferase. Glikolipid terbagi menjadi 3 klasifikasi, yakni glikosphingolipid yang memiliki sphingosin, glikofosfatidilinositol yang terikat dengan c terminal dari protein, serta gliserolglikolipid yang memiliki gliserol.

Lipoprotein terbentuk dari sejumlah lipid yang berikatan dengan protein spesifik. Lipoprotein terdiri dari dua lipid yang bersifat polar (fosfolipid dan kolesterol yang tidak teresterifikasi), trigliserida, kolesterol, serta turunan esternya. Tiap jenis lipoprotein berbeda dalam ukuran, densitas, dan mengangkut berbagai jenis lipida dalam jumlah yang berbeda pula.Lipoprotein dikelompokkan berdasarkan densitasnya menjadi VLDL, LDL, HDL, serta khilomikron

Density (g/mL) Class Diameter (nm)  % protein %

Kolesterol

 %

phospholipid

 % triasilgliseroll

& ester kolesterol

>1.063 HDL 5–15 33 30 29 4

1.019–1.063 LDL 18–28 25 50 21 8

1.006–1.019 IDL 25–50 18 29 22 31

0.95–1.006 VLDL 30–80 10 22 18 50

<0.95 Kilomikron 100-1000 <2 8 7 84

Sulfolipid merupakan lipid yang memiliki gugus fungsional yang mengandung sulfur. Salah satu konstituen yang paling umum dari sulfolipid ialah sulfoquinovose, yang terasilasi untuk membentuksulfoquinolvosyl diasigliserol.

Derivat Lipid

Derivat lipid dalam pengelompokkan lipid yang dilakukan oleh Bloor mencakup asam lemak, gliserol, seroid, aldehid lemak, benda – benda keton, vitamin . Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus –OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida dan trigliserida. Molekul gliserol mengandung gugus alkohol primer dan alkohol sekunder yang dapat mengalami reaksi oksidasi. Pada umumnya gugus alkohol sekunder lebih suka dioksidasi daripada gugus alkohol primer, sehingga apabila gliserol dioksidasi maka mula-mula akan terbentuk aldehida dan pada oksidasi selanjutnya akan membentuk asam karboksilat (asam gliserat atau asam tartronat).

Aldehid adalah salah satu kelompok senyawa karbonil yang memiliki gugus karbonil yang berikatan dengan atom hidrogen pada ujung rantai induknya. Aldehid termasuk senyawa yang sederhana jika ditinjau berdasarkan tidak adanya gugus-gugus reaktif yang lain seperti -OH atau -Cl yang terikat langsung pada atom karbon di gugus karbonil - seperti yang bisa ditemukan misalnya pada asam-asam karboksilat yang mengandung gugus -COOH.

Berdasarkan contoh tersebut, atom karbon pada gugus karbonil dihubungkan dengan satu atom hidrogen dan satu gugus alkil (R) atau aril (Ar), dengan rumus umum R–COH.

Keton bisa berarti gugus fungsi yang dikarakterisasikan oleh sebuah gugus karbonil (O=C) yang terhubung dengan dua atom karbon ataupun senyawa kimia yang mengandung gugus karbonil. Keton memiliki rumus umum: R1(CO)R2.

Senyawa karbonil yang berikatan dengan dua karbon membedakan keton dari asam karboksilat, aldehida, ester, amida, dan senyawa-senyawa beroksigen lainnya. Ikatan ganda gugus karbonil membedakan keton dari alkohol dan eter. Keton yang paling sederhana adalah aseton (secara sistematis dinamakan 2-propanon). Atom karbon yang berada di samping gugus karbonil dinamakan karbon-α. Hidrogen yang melekat pada karbon ini dinamakan hidrogen-α. Dengan keberadaan asam katalis, keton mengalamitautomerisme keto-enol. Reaksi dengan basa kuat menghasilkan enolat.

V. Sub Bahasan Keempat : Reaksi – reaksi yang Melibatkan Lipid

Beberapa reaksi kimia yang melibatkan lipid ialah hidrogenasi, interesterifikasi, saponifiksasi, transesterifikasi, hidrolisis, dan reaksi yang menimbulkan bau.

A. Hidrogenasi

Hidrogenasi pada lipid akan terjadi jika minyak yang mengandung asam-asam lemak tidak jenuh dengan katalis serbuk Ni dapat mengadisi hidrogen sehingga berubah menjadi lemak padat. Proses ini digunakan untuk membuat mentega tiruan atau margarin. Lipid dengan bagian utama asam lemak tidak jenuh dapat diubah secara kimia menjadi lemak padat oleh proses hidrogenasi sebagian ikatan gandanya.

B. Saponifikasi

Saponifikasi (saponification) adalah reaksi yang terjadi ketika minyak / lemak dicampur dengan larutan alkali. Ada dua produk yang dihasilkan dalam proses ini, yaitu sabun dan gliserin. Mekanisme pemutusan ikatan ester oleh basa melibatkan reaksi kesetimbangan. Anion hidroksida menyerang gugus karbonil ester. Produk intermediet disebut dengan ortoester.

Pemutusan alkoksida menghasilkan asam karboksilat.

Alkoksida lebih basa daripada basa konjugat dari asam karboksilat. Dengan demikian, transfer proton menjadi lebih cepat.

C. Interesterifikasi

Interesterifikasi adalah reaksi perubahan ester trigliserida atau ester asam lemak menjadi ester lain melalui reaksi dengan alkohol, asam lemak, dan transesterifikasi. Interesterifikasi menyebabkan penataan ulang atau randomisasi residu asil melaluipertukaran grup asil diantara ester-ester dalam triagliserol dan kemudian menghasilkanlemak atau minyak dengan sifat-sifat baru. Interesterifikasi dapat terjadi denganbantuan katalis kimia atau dengan adanya biokatalis enzim.

D. Transesterifikasi

Transesterifikasi adalah proses transformasi kimia molekul trigliserida yang besar, bercabang dari minyak nabati dan lemak menjadi molekul yang lebih kecil, molekul rantai lurus. Minyak nabati atau lemak hewani bereaksi dengan alkohol (biasanya metanol) dengan bantuan katalis (biasanya basa) yang menghasilkan alkil ester (atau untuk metanol, metil ester).

Tidak seperti esterifikasi yang mengkonversi asam lemak bebas menjadi ester, pada transesterifikasi yang terjadi adalah mengubah trigliserida menjadi ester. Perbedaan antara transesterifikasi dan esterifikasi menjadi sangat penting ketika memilih bahan baku dan katalis. Transesterifikasi dikatalisis oleh asam atau basa, sedangkan esterifikasi, bagaimanapun hanya dikatalisis oleh asam . Pada transesterifikasi, reaksi

saponifikasi yang tidak diinginkan bisa terjadi jika bahan baku mengandung asam lemak bebas yang mengakibatkan terbentuknya sabun.

E. Hidrolisis

Dalam reaksi hidrolisis, lemak dan minyak akan diubah menjadi asam- asam lemak bebas dan gliserol. Reaksi hidrolisi mengakibatkan kerusakan lemak dan minyak. Ini terjadi karena terdapat terdapat sejumlah air dalam lemak dan minyak tersebut.

F. Reaksi yang Menimbulkan Bau

Ketengikan terjadi bila komponen cita-rasa dan bau mudah menguap terbentuk sebagai akibat kerusakan oksidatif dari lemak dan minyak yang tak jenuh. Ketengikan dapat terjadi melalui reaksi otooksidasi, hidrolisis, serta reversi.

Oksidasi

Otooksidasi dimulai dengan pembentukan radikal-radikal bebas yang disebabkan oleh faktor-faktor yang dapat mempercepat reaksi seperti : cahaya, panas, peroksida lemak atau hidroperoksida, logam-logam berat seperti Cu, Fe, Co dan Mn, logam pofirin seperti hematin, hemoglobin, mioklobin, klorofil, dan enzim-enzim lipoksidase. Molekul-molekul lemak yang mengandung radikal asam lemak tidak jenuh mengalami oksidasi dan menjadi tengik. Bau tengik yang tidak sedap tersebut disebabkan oleh pembentukan senyawa-senyawa hasil pemecahan hidroperoksida.

Aktivitas Enzimatis

Ketengikan enzimatis disebabkan oleh aktivitas organisme yang menghasilkan enzim tertentu yang dapat menguraikan trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol. Enzim peroksidase dapat mengoksidasi asam lemak tidak jenuh sehingga terbentuk peroksida.

Reversion

Berbagai jenis minyak atau lemak akan mengalami perubahan flavor dan bau sebelum terjadi proses ketengikan. Hal ini dikenal sebagai reversion. Reversion terutama dijumpai dalam lemak dipasar dan pada pemanggangan atau penggorengan dengan menggunakan temperatur yang terlalu tinggi. Faktor-faktor yang mempengaruhi perkembangan dari reversion suhu, cahaya atau penyinaran, ada tidaknya oksigen, dan adanya logam-logam yang bersifat sebagai katalisator pada proses oksidasi Perbedaan ketengikan dan reversion Ketengikan berbeda dengan reversion; beberapa minyak atau lemak mudah terpengaruh untuk menjadi tengik tetapi akan mempunyai daya tahan terhadap peristiwa reversion, misalnya pada minyak jagung. Perubahan flavor yang terjadi selama reversion, berbeda untuk setiap jenis minyak, sedangkan minyak yang telah menjadi tengik, akan menghasilkan flavor yang sama untuk semua jenis minyak atau lemak. Bilangan peroksida yang sangat tinggi dapat menjadi indikasi ketengikan minyak atau lemak, tetapi bilangan peroksida ini tidak mempunyai hubungan dengan peristiwa reversion