LIPID KIMIA ORGANIK 2

(1)

LIPID

(2)

 Lipid adalah kelompok makromolekul dengan struktur kimia yang paling beragam.

 Lipid memiliki arti lain sebagai kelompok besar biomolekul dengan gugus fungsional karboksil (-COOH) atau gugus ester (-COOR), yang tidak dapat larut dalam air, tapi larut dalam larutan non polar,

seperti aseton, alkohol, kloroform, eter, dan benzene.

DEFINISI

(3)

 Berbeda dengan karbohidrat dan protein, lipid bukan merupakan suatu polimer.

 Suatu molekul dikategorikan dalam lipid karena mempunyai kelarutan yg rendah di dalam air, larut dalam pelarut organik (eter, khloroform) dan terdiri dari C, H, O.

(4)

Berdasarkan strukturnya, lipid dapat dibagi menjadi:

1. Lipid dengan rantai hidrokarbon terbuka. Contoh asam lemak, TAG, spingolipid, fosfoasilgliserol, glikolipid.

2. Lipid dengan rantai hidorkarbon siklis steroid (kolesterol)

(5)

1. Lipid sederhanaadalah ester dari asam lemak dengan berbagai jenis alkohol. Lipid sederhana dibedakan menjadi lemak (fat), minyak (oil), dan lilin (wax). Lemak adalah ester dari asam-asam lemak dengan gliserol. Minyak merupakan bentuk liquid dari lemak. Sementara lilin (wax) adalah ester dari asam lemak dengan monoalcohol berbobot molekul tinggi.

2. Lipid Kompleksadalah ester yang terbentuk dari asam lemak yang mengandung gugus lain yang teradisi pada gugus alkohol atau asam lemak.

a. Fosfolipid: Lipid yang mengandung residu asam fosfat. Molekul ini mengandung

basanitrogendan subtituen lainnya, misalnya gliserofosfolipid memiliki gugus alkohol berupa gliserol dan spingofosfolipid memiliki gugus alkohol berupa spingosin.

b. Glikolipid (glikospingolipid): Lipid yang mengandung asam lemak, spingosin dan karbohidrat.

c. Lipid kompleks lainnya: Misalnya sulfolipid , aminolipid dan lipoprotein.

3. Lipid prekursor (bahan pembentuk) dan derivate: Contoh lipid kategori ini adalah

asam lemak, gliserol, steroid, aldehid lemak, keton bodies, lipid yang terlarut pada vitamin dan hormon.

(6)

 Sukar larut dalam air

 Larut dalam pelarut organik non polar seperti benzena, eter, aseton, kloroform, dan karbontetraklorida.

 Hidrolisis dari lipid akan menghasilkan asam lemak yang berperan pada metabolisme tumbuhan dan hewan.

 Lipid mengandung unsur-unsur karbon, hidrogen, oksigen.

 Beberapa jenis lipid juga memiliki kandungan nitrogen dan fosfor.

 Lipid tidak mempunyai satuan yang berulang, tidak seperti karbohidrat dan protein.

(7)

(8)

Lemak dan minyak adalah senyawa lipid yang paling banyak di alam. Perbedaan antara keduanya adalah

perbedaan konsistensi/sifat fisik pada suhu kamar, yaitu lemak berbentuk padat sedangkan minyak berbentuk cair. Perbedan titik cair dari lemak disebabkan karena perbedaan jumlah ikatan rangkap, panjang rantai

karbon, bentuk cis atau trans yang terkandung di dalam asam lemak tidak jenuh.

(9)

(10)

 Komponen dasar lemak adalah asam lemak dan gliserol yang diperoleh dari hasil hidrolisis lemak, minyak maupun senyawa lipid lainnya.

 Asam lemak pembentuk lemak dapat dibedakan berdasarkan jumlah atom C (karbon), ada atau tidaknya ikatan rangkap, jumlah ikatan rangkap serta letak ikatan rangkap.

 Berdasarkan struktur kimianya, asam lemak dibedakan menjadi asam lemak jenuh (saturated fatty acid/SFA) yaitu asam lemak yang tidak memiliki ikatan rangkap. Sedangkan asam lemak yang memiliki ikatan rangkap disebut sebagai asam lemak tidak jenuh (unsaturated fatty acids)

 _{Asam lemak tidak jenuh dibedakan menjadi Mono}

Unsaturated Fatty Acid (MUFA) memiliki 1 (satu) ikatan rangkap, Poly Unsaturated Fatty Acid (PUFA) dengan 2 atau lebih ikatan rangkap dan Eicosanoid.

(11)

(12)

Asam lemak merupakan komponen penyusun lipid yang memiliki bentuk berupa kepala dan ekor. Kepala asam lemak berupa gugus karboksil yang diberi nomor

karbon 1 dan ekor berupa senyawa hidrokarbon jenuh atau tak jenuh. Karbon setelah gugus karboksil diberi nomor 2, 3, 4 dan seterusnya. Asam lemak memiliki

karbon sekitar 4 sampai 36. Adanya ikatan rangkap pada rantai karbon penyusun asam lemak sering

dilambangkan dengan Δ (delta) yang diikuti dengan nomor karbon yang memiliki ikatan rangkap.

(13)

(14)

(15)

Melting Points and Solubility in Water of Fatty Acids

Solubility in H O

Chain Length

2

(16)

C4 - 8 -C6 - 4 970 C8 16 75 C10 31 6 C12 44 0.55 C14 54 0.18 C16 63 0.08

Fatty Acids M.P.(0C) mg/100 ml Soluble in H2O

C18 70 0.04

(17)

Effects of Double Bonds on the Melting Points

16:0 60 16:1 ₁ 18:0 63 18:1 16 18:2 -5 18:3 -11 20:0 75 F. A. M. P. (0C) 20:4 -50

(18)

ASAM LEMAK JENUH

(19)

1. Monounsaturated. Asam lemak ini memiliki satu ikatan rangkap. Misalnya asam oleat (omega 9).

2. Polyunsaturated. Asam lemak ini memiliki dua atau lebih ikatan

rangkap. Contohnya adalah omega 6 (asam lenoleat, Conjugated Linoleic Acid (CLA), Glucopyranocyl Lipid Adjuvant (GLA), dan asam arachidonat) dan omega 3 (asam linolenat, Eicosapentaenoic Acid (EPA) dan Docosahexaenoic Acid (DHA)).

3. Eicosanoid. Senyawa ini merupakan derivat dari asam lemak eikosa

polinoat yang terdiri dari 20 karbon. Misalnya prostanoat, leukotrien (LTs) dan lipoksin (LXs). Prostanoat meliputi

prostaglandin (PGs), prostasiklin (PGIs) dan tromboksan (TXs).

ASAM LEMAK TIDAK JENUH

(

UNSATURATED FATTY ACIDS

)

(20)

ASAM LEMAK TIDAK JENUH

(

UNSATURATED FATTY ACIDS

)

(21)

Cis 9 - Octadecenoic Acid (oleic)

Trans 9 - Octadecenoic Acid (elaidic acid)

O

CH

₃

(CH

₂

)

₇

C C (CH

₂

)

₇

C OH

H

9

10 O

CH

₃

(CH

₂

)

₇

C C (CH

₂

)

₇

C OH

H

(22)

Lipid sederhana yang terdiri atas asam lemak adalah

triasilgliserol atau trigliserida. Triasilgliserida terdiri atas tiga asam lemak yang tersambung dengan single

gliserol. Asam lemak pembentuk trigliserida dapat terdiri dari jenis yang sama atau campuran dua atau lebih asam lemak. Gugus hidroksil polar pada gliserol dan gugus karboksil polar pada asam lemak akan

membentuk ikatan ester. Trigliserida yang terbentuk bersifat nonpolar, hidrofobik dan tidak larut dalam air.

(23)

(24)

MELTING POINTS OF TRIGLYCERIDES

C6 -15 C12 15 C14 33 C16 45 C18 55 C18:1 (cis) -32

Triglyceride Melting Point (°C)

(25)

Fosfolipid dapat dipandang sebagai turunan dari asam fosfatidat. Pada fosfolipid, fosfat diesterifikasi oleh gugus -OH dari alcohol yang berkesesuaian. Asam fosfatidat adalah intermediet dalam sintesis

triasilgliserol dan fosfogliserol

FOSFOLIPID

(26)

STEROL

Male & female sex hormones

Bile acids

Vitamin D

Adrenal corticosteroids

Cholesterol

HO H₃C H₃C H₃C CH₃ CH₃ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ₁₅ 16 17 18 21 22 19 20

(27)

1. Hormon Steroid Steroid merupakan turunan sterol yang memiliki kandungan kolesterol. 2. Vitamin: A, D, E dan K

(28)

VITAMIN

VITAMIN A

VITAMIN E

VITAMIN D

(29)

1. Reaksi pembentukan-hidrolisis

2. Reaksi saponifikasi/penyabunan

3. Reaksi hidrogenasi

4. Reaksi oksidasi

(30)

(31)

(32)

REAKSI

(33)

(34)

LIPID OXIDATION

Major flavor problems in food during storage are mainly

due to the oxidation of lipid.

Lipid Oxidation - free radical reactions.

1. Initiation.

2. Propagation.

3. Termination.

(35)

Pentane Formation from Linolenic Acid

+ + _ . + . -+ CH₃ (CH₂)₃ CH₂ CH CH CH CH CH CH₂ COOH CH₃ (CH₂)₃ CH₂ CH CH CH₂ CH CH CH₂ COOH . H . CH₃ (CH₂)₃ CH₂ CH CH CH CH CH CH₂ COOH O O H O O CH₃ (CH₂)₃ CH₂ CH CH CH CH CH CH₂ COOH CH₃ (CH₂)₃ CH₂ CH CH CH CH CH CH₂ COOH O Initiation (metal) Propagation Propagation . O₂ H OH . Hydroperoxide Decomposition CH₃ (CH₂)₃ CH₂ H C CH CH CH CH CH₂ COOH CH₃ (CH₂)₃ CH₃ O . H . Termination Pentane 14 13 12 11 10 9 12 11 10 9 12 11 10 9 12 11 10 9 12 11 10 9 12 11 10 9 n n n - _n n n

(36)

ANALYTICAL METHODS TO MEASURE THE

CONSTANTS OF FATS AND OILS

1. Acid Value

2. Saponification Value

3. Iodine Value

4. Gas Chromatographic Analysis for Fatty Acids

5. Liquid Chromatography

(37)

1. Acid Value

Number of mgs of KOH required to neutralize the Free

Fatty Acids in 1 g of fat.

AV =

ml of KOH x N x 56

(38)

2. Saponification Value

Saponification - hydrolysis of ester under alkaline

condition.

O C R O O C R C R O H₂C O HC O H₂C O KOH H H H H₂C O HC O H₂C O R C OK + 3 + 3

(39)

Milk Fat 210-233

Coconut Oil 250-264

Cotton Seed Oil 189-198

Soybean Oil 189-195

Fat Saponification #

Lard 190-202

(40)

Saponification # --mgs of KOH required to saponify 1 g of fat. 1. 5 g in 250 ml Erlenmeyer.

2. 50 ml KOH in Erlenmeyer. 3. Boil for saponification.

4. Titrate with HCl using phenolphthalein. 5. Conduct blank determination.

B - ml of HCl required by Blank. S - ml of HCl required by Sample.

SP# = 56.1(B -S) x N of HCl Gram of Sample

(41)

3. Iodine Number

Number of iodine (g) absorbed by 100 g of oil.

Molecular weight and iodine number can calculate the

number of double bonds. 1 g of fat adsorbed 1.5 g of

iodine value = 150.

(42)

Iodine Value = (ml of Na₂S₂O₃ volume for blank - ml of Na₂S₂O₃ volume for sample)  N of Na₂S₂O₃  0.127g/meq  100

Weight of Sample (g) CH CH CH CH Cl _I ICl Iodine chloride + ICl KI _KCl I₂ I₂ Na₂S₂O₃ _Na 2S4O6 NaI + + ₂ 2 + +

Excess unreacted ICl

(43)

Iodine Numbers of Triglycerides

Palmitoleic Acid 1 95

Oleic Acid 1 86

Linoleic Acid 2 173

Linolenic Acid 3 261

Fatty Acids # of Double-bonds Iodine #

(44)

Compositions (%) of Fatty Acids of Fats

1 5 5 20 40 30 2 20 35 40 5 3 10 50 40 4 20 40 40 5 10 20 20 10 20 20 Fat C4 C6 C10 C16 C18 C18:1 C18:2 C18:3 C20:4 6 100

(45)

4. GC Analysis for Fatty Acids

1. Extract fat.

2. Saponify (hydrolysis under basic condition). 3. Prepare methyl ester (CH3ONa).

4. Chromatography methyl ester.

5. Determine peak areas of fatty acids.

Fatty acids are identified by retention time. 6. Compare with response curve of standard.

(46)

Fatty Acids Methyl Esters:

14 18:1 18:2 ₂₀ 18:3 22 21:1 ₂₄ 16 18 Time Response

GC condition: 10% DEGS Column (from supelco) Column temperature 200C.

(47)

5. TRIGLYCERIDE ANALYSIS BY LIQUID CHROMATOGRAPHY

Soybean Oil

Solvent CH₃CN/HF

Column 84346 (Waters Associates)

RESPONSE

(48)

Oleate-containing triglycerides in olive oil OL2 54:5 44 O2L 54:4 46 OPL 52:3 46 O3 54:3 48 OSL 54:3 48 O2P 52:2 48 O2S 54:2 50 OPS 52:1 50 Fatty Acid Composition

Total Acyl Carbons: Unsaturation

Equivalent Carbon Number

(49)

6. CHOLESTEROL DETERMINATION

Enzymatic Determination: Cholesterol Oxidase

HO O H₂O₂ Cholesterol Oxidase etc. + H₂O₂ CH₃O OCH3 H₂N NH₂ _HN _NH OCH₃ CH₃O H₂O Peroxidase + +

0-Dianisidine Oxidized 0-Dianisidine

(50)

Cholesterol by GLC

1. Prepare cholesterol butyrate. 2. Analyze by GLC. time in GC - 15 min. sensitivity - 10-7 g. g/ml Cholesterol Absorption at 440 nm

(51)

Spectromertic Absorption Standard Curve of Cholesterol

Cholesterol by GLC

1. Prepare cholesterol butyrate. 2. Analyze by GLC. time in GC - 15 min. sensitivity - 10-7 g. g/ml Cholesterol Absorption at 440 nm

(52)

LIPID CONTENT ANALYSES

1. Gravimetric Method

(1) Wet extraction - Roese Gottliegb & Mojonnier.

(2) Dry extraction - Soxhlet Method.

(53)

ANALYSIS OF FLAVOR QUALITY & STABILITY OF OIL 1. Peroxide Value KI CH₃ C OH HI CH₃ C OK O O ROOH HI I₂ H₂O ROH I₂ Na₂S₂O₃ NaI Na₂S₄O₆ A. B. C. + + + + + + + 2 2 2

Peroxide Value = ml of Na2S2O3  N  1000 (milliequivalent peroxide/kg of sample) Grams of Oil

(54)

2. Active Oxygen Method (AOM)

Determined the time required to obtain certain

peroxide value under specific experimental conditions.

The larger the AOM value, the better the flavor

(55)

3. TBA Test.

To determine the rancidity degree of meat or fish product.

N N HS OH OH C CH₂ C O H O H OH OH HS N N OH SH N N CH CH CH HO H₂O Colored Pigment + + 2

(56)

 Asamlemak: terdapat dalam sediaan kosmetika dan salep, supositoria,

serta digunakan untuk penyalutan pil dan sebagai pembawa dalam sediaan inhalant.

 Garam asam lemak: Digunakan terutama dalam sediaan tablet, antara lain

magnesium, kalsium dan aluminium stearat.

 Alkohol lemak: Alkohol lemak rantai panjang jenuh pada umumnya

bersifat tidak larut dalam air. Contoh: setil alkohol (palmetil alkohol) digunakan secara luas dalam salep atau krim sebagai emolien atau

pemodifikasi emulsi. Alkohol lemak rantai pendek, seperti butil atau etil alkohol merupakan pembawa untuksolubilisasi sediaan parenteral untuk obat-obat yang relatif tidak larut.

 Amin lemak: Walaupun tidak digunakan secara langsung dalam formulasi

sediaan farmasi, amin lemak biasanya digunakan sebagai prekursor dalam reaksi pengikatan untuk menghasilkan turunanobat yang bersifat lipofilik.

 Aldehida lemak: Aldehida dan senyawa lemak sering digunakan dalam aplikasi fragrans.

PERANAN DALAM BIDANG

KEFARMASIAN

(57)

 Minyak dan Malam: Minyak dalam sediaan farmasi

berfungsi sebagai pembawa, untuk solubilisasi dalam sediaan oral atau topikal, untuk meningkatkan sifat-sifat fisika dan untuk mengontrol disolusi sediaan

akhir (tablet). Malam yang merupakan minyak nabati-dihidrogenasi (dalam sediaan supositoria sebagai

basis supositoria), parafin (senyawa hidrokarbon), malam karnauba, malam putih, minyak olif, minyak

mineral, vaselin, ester setil malam dan malam lebah.

PERANAN DALAM BIDANG

KEFARMASIAN

(58)

 Fosfolipid bersifat amfifatik: sebagai zat pengemulsi, zat

pendifusi, pembentuk dinding liposom, dan digunakan pula dalam formulasi kapsul oral.

 Glikolipid: Banyak senyawa yang telah disintesis dan

digunakan secara luas dikenal sebagai surfaktan.

 Polietilen glikol: digunakan dalam formulasi sediaan farmasi

oral, topikal, nasal, dan injeksi yang membutuhkan salubilisasi atau penetrasi obat.

 Lipid netral lain: Beberapa lipid netral lain bermanfaat untuk praktek pembuatan sediaan farmasi. Dalam berbagai

formulasi, ketika harus menggunakan bahan-bahan yang jenuh, senyawa steroidal, seperti kolesterol dan ester

kolesterol dapat dimanfaatkan untuk memperluas transisi fasa. Hal tersebut akan mempermudah proses pengolahan dan atau emulsifikasi.