Asam lemak

Dalamkimia, terutamabiokimia, suatuasam lemakadalahasam karboksilatdengan rantaialifatikpanjang, baikjenuhmaupuntak jenuh. Hampir semua asam lemak alami memilikirantai tak bercabangdengan jumlah atom karbon genap, mulai dari 4 sampai 28.Asam lemak biasanya diturunkan daritrigliseridaataufosfolipida. Asam lemak adalah sumber nutrisi bahan bakar penting untuk hewan karena, ketika dimetabolisme, mereka menghasilkanATPdalam jumlah banyak. Banyak jenis sel yang dapat menggunakanglukosaatau asam lemak untuk kebutuhan ini. Asam lemak berantai panjang tidak dapat melintasipenghalang darah otak(bahasa Inggris:blood–brain barrier, BBB) dan sehingga tidak dapat digunakan sebagai bahan bakar oleh selsistem saraf pusat;namun,asam lemak rantai pendekbebas danasam lemak rantai sedangdapat melintasi BBB,selain glukosa danbadan ketona.
Asam lemak memilikiikatan rangkap karbon–karbonyang dikenal sebagai tak jenuh. Asam lemak tanpa ikatan rangkap dikenal sebagai asam lemak jenuh. Mereka juga memiliki beda panjang.
Rantai asam lemak berbeda panjangnya, sering kali dikategorikan sebagai pendek hingga sangat panjang.
Asam lemak tak jenuh memiliki satu atau lebihikatan rangkapantar atom karbon.(Pasangan atom karbon yang terhubung melalui ikatan rangkap dapat dijenuhkan dengan adisi atom hidrogen, mengubah ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Oleh karena itu, ikatan rangkap disebut tak jenuh.)
Dua atom karbon dalam rantai yang terikat di sebelah ikatan rangkap dapat membentuk konfigurasicisatautrans.
Dalam hampir semua asam lemak tak jenuh alami, masing-masing ikatan rangkap memilikinatom karbon di sebelahnya, untuk beberapan, dan seluruhnya berikatancis. Hampir semua asam lemak dengan konfigurasitrans(lemak trans) tidak dijumpai di alam dan merupakan hasil pengolahan manusia (misalnya,hidrogenasi).
Perbedaan geometri antara berbagai jenis asam lemak tak jenuh, dan juga antara asam lemak jenuh dan tak jenuh, memainkan peran penting dalam proses biologi, dan dalam konstruksi struktur biologis (misalnyamembran sel).
Asam lemak yang dibutuhkan oleh tubuh manusia tetapi tidak dapat dibuat dalam jumlah yang mencukupi dari substrat lain, dan oleh karenanya harus diperoleh dari luar, disebut asam lemak esensial. Terdapat dua kelompok asam lemak esensial: pertama, yang memiliki ikatan rangkap berjaraktiga atom karbondari ujung metil; dan kedua, yang memiliki ikatan rangkap berjarakenam atom karbondari ujung metil. Manusia tidak memiliki kemampuan untuk mengintroduksi ikatan rangkap pada asam lemak di luar karbon 9 dan 10, dihitung dari sisi asam karboksilat.Dua asam lemak esensial adalahasam linoleat(linoleic acid, LA) danasam alfa-linolenat(alpha-linolenic acid, ALA). Mereka banyak terdapat dalam minyak tumbuhan. Tubuh manusia memiliki keterbatasan kemampuan dalam mengubah ALA menjadiasam lemak omega-3yang lebih panjang —asam eikosapentaenoat(eicosapentaenoic acid, EPA) danasam dokosaheksaenoat(docosahexaenoic acid, DHA), yang dapat pula diperoleh dari ikan.
Asam lemak jenuh tidak memiliki ikatan rangkap. Oleh karena itu, asam lemak jenuh adalah asam lemak yang jenuh dengan hidrogen(karena ikatan rangkap mengurangi jumlah hidrogen pada masing-masing karbon). Masing-masing karbon dalam rantai memiliki 2 atom hidrogen (kecuali karbon omega di ujung yang memiliki 3 hidrogen), karena asam lemak jenuh hanya memiliki ikatan tunggal.
Posisi atom karbondalam asam lemak dapat dihitung dari ujung COOH- (atau karboksi), atau dari ujung -CH3(atau metil). Jika dihitung dari ujung -COOH, maka digunakan notasi C-1, C-2, C-3, ... (dst.) (nomor warna biru pada diagram di kanan, dengan C-1 adalah karbon -COOH). Jika posisinya dihitung dari ujung lainnya, -CH3, maka posisinya dinyatakan dengan notasi ω-n(nomor berwarna merah, dengan ω-1 adalah karbon metil).
Oleh karena itu, posisi ikatan rangkap dalam asam lemak dapat ditulis dengan dua cara, menggunakan notasi C-natau the ω-nnotation. Dengan demikian, dalam asam lemak karbon 18, ikatan rangkap antara C-12 (atau ω-7) dan C-13 (atau ω-6) dilaporkan baik sebagai Δjika dihitung dari ujung –COOH (hanya menandakan “awal” ikatan rangkap), atau sebagai ω-6 (atau omega-6) jika dihitung dari ujung –CH3. Huruf Yunani “Δ” “delta”, yang diterjemahkan menjadi “D” (untukDouble bond) dalam alfabet Romawi. Omega (ω) adalah huruf terakhir dalam alfabet Yunani, dan oleh karena itu digunakan untuk menunjukkan atom karbon “terakhir” dalam rantai asam lemak. Oleh karena notasi ω-ndigunakan hampir eksklusif untuk menandakan posisi ikatan rangkap yang dekat dengan ujung –CH3asam lemak esensial, tidak ada keperluan ekuivalensi notasi seperti “Δ” - penggunaan notasi “ω-n” selalu merujuk pada posisi ikatan rangkap.
Asam lemak dengan atom karbonnomor ganjildisebutasam lemak rantai ganjil, sedangkan sisanya adalah asam lemak rantai genap. Perbedaannya terkait denganglokoneogenesis.
Tabel berikut menjelaskan sitem yang paling umum dalam penamaan asam lemak.
Ketika asam lemakyang bersirkulasidi dalamplasma(asam lemak plasma) tidak dalam bentukestergliserolnya (gliserida), mereka dikenal sebagai asam lemak non-esterifikasi atau asam lemak bebas. Istilah asam lemak bebas dapat dipandang sebagaikekeliruankarena mereka ditransport dan dikompleks denganprotein transport, sepertialbumin, bukannya terbebas dari molekul lainnya.Tetapi istilah tersebut menyampaikan gagasan bahwa mereka diedarkan dan bebas tersedia untuk metabolisme.
Asam lemak bisa ada di berbagai tingkatkejenuhan.Asam lemak tak jenuhmeliputiasam lemak tak jenuh tunggaldanasam lemak tak jenuh ganda.Asam lemak terkonjugasiadalah bagian dari asam lemak tak jenuh ganda.
Produksi asam lemak skala industri biasanya melaluihidrolisistrigliserida, dengan penghilangangliserol(lihatoleokimia).Fosfolipidamewakili sumber lain. Beberapa asam lemak diproduksi secara sintetis melaluihidrokarboksilasialkena.
Pada hewan, asam lemak terbentuk darikarbohidratyang sebagian besar berada dalamliver,jaringan adiposa, dankelenjar sususelama menyusui.
Karbohidrat diubah menjadipiruvatmelaluiglikolisissebagai langkah penting pertama dalam konversi karbohidrat menjadi asam lemak.Piruvat kemudian didehidrogenasi untuk membentukasetil-KoApadamitokondria. Namun, asetil KoA ini perlu diangkut kesitosoltempat sintesis asam lemak terjadi. Hal ini tidak bisa terjadi secara langsung. Untuk mendapatkan asetil-KoA sitosol,sitrat(yang dihasilkan melalui kondensasi asetil-KoA denganoksaloasetatdikeluarkan darisiklus asam sitratdan dibawa melintasi bagian dalam membran mitokondria ke dalam sitosol.Di membran dalam mitokondria, asam sitrat dipecah olehATP sitrat lyasemenjadi asetil-KoA dan oksaloasetat. Oksaloasetat dikembalikan ke mitokondria sebagaimalat.Asetil-KoA sitosol dikarboksilasi olehasetil KoA karboksilasemenjadimalonil-KoA, langkah pertama yang dilakukan dalam sintesis asam lemak.
Malonil-KoA kemudian terlibat dalam serangkaian reaksi berulang yang memperpanjang rantai asam lemak dengan dua karbon per reaksi. Oleh karena itu, hampir semua asam lemak alami, memiliki atom karbon dengan jumlah genap. Ketika sintesis telah selesai, asam lemak bebas hampir selalu bergabung dengan gliserol (tiga asam lemak dengan menjadi satu molekul gliserol) membentuktrigliserida, bentuk cadangan utama asam lemak, dan juga energi pada hewan. Namun, asam lemak juga komponen pentingfosfolipidayang membentukfosfolipida dwilapisdi luar semua konstruksi membran sel (dinding sel, dan membran yang melindungiorganeldi dalam sel, sepertinukleus,mitokondria,retikulum endoplasma, danbadan Golgi).
"Asam lemak tak terikat" atau "asam lemak bebas" yang ditemukan dalam sirkulasi hewan berasal dari pemecahan (ataulipolisis) cadangantrigliserida.Asam lemak ini diangkut dengan berikatan kealbuminplasma,karena mereka tidak larut dalam air. Tingkat "asam lemak bebas" dalam darah dibatasi oleh ketersediaan tapak pengikat pada albumin. Mereka dapat diambil dari darah oleh seluruh sel yang memiliki mitokondria (kecuali selsistem saraf pusat). Asam lemak hanya dapat dipecah oleh CO2dan air dalam mitokondria, yang berarti mengalamioksidasi beta, diikuti dengan pembakaran lebih lanjut dalamsiklus asam sitrat. Sel dalam sistem saraf pusat, yang walaupun memiliki mitokondria, tidak dapat mengambil asam lemak bebas dari darah, karenapenghalang darah otaktidak tahan terhadap sebagian besar asam lemak bebas,kecualiasam lemak rantai pendekdanasam lemak rantai sedang.Sel-sel ini harus membuat asam lemaknya sendiri dari karbohidrat, seperti dijelaskan di atas, dalam rangka membuat dan memelihara fosfolipida membran selnya, dan juga organelnya.
Tabel berikut menyajikan komposisi asam lemak,vitamin Edankolesterolpada beberapa lemak makanan umum.
Asam lemak menunjukkan reaksi seperti asam karboksilat lainnya, yaitu mereka mengalamiesterifikasidan reaksi asam basa.
Asam lemak tidak menunjukkan variasi yang besar dalam hal keasamannya, seperti ditunjukkan oleh masing-masingpKanya.Asam nonanoat, misalnya, memiliki pKa4,96; sedikit lebih lemah daripadaasam asetat(4,76). Semakin panjang rantainya, kelarutan asam lemak dalam air menurun tajam, sehingga asam lemak rantai panjang hanya memiliki dampak minimal terhadappHlarutan berair. Meski asam lemak tersebut tidak larut dalam air, ia larut dalametanolhangat, dan dapatdititrasidengan larutannatrium hidroksidamenggunakan indikatorfenolftalein. Analisis ini digunakan untuk menentukan kandungan asam lemak bebas dalam lemak; yaitu proporsi trigliserida yang telah dihidrolisis.
Hidrogenasiasam lemak tak jenuh banyak dilakukan, kondisi yang biasa digunakan adalah 2,0–3,0 Mpa, tekanan 150 °C (302 °F), dan nikel berpenunjang silika. Perlakuan ini menghasilkan asam lemak jenuh, seperti tercermin daribilangan iodinnya. Asam lemak terhidrogenasi kurang rentan terhadapketengikan. Oleh karenatitik leburasam lemak jenuh lebih tinggi daripada prekursor tak jenuhnya, proses ini disebutpengerasan. Teknologi terkait digunakan untuk mengubah minyak sayur menjadimargarin. Hidrogenasi trigliserida memiliki kelebihan karena asam karboksilat mendegradasi katalis nikel, sehingga diperoleh sabun nikel. Selama proses hidrogenasi, asam lemak tak jenuh dapat berisomerisasi dari konfigurasicismenjaditrans.
Hidrogenasi yang lebih bertekanan, yaitu menggunakan tekananHyang lebih besar pada suhu yang lebih tinggi, mengubah asam lemak menjadialkohol lemak(bahasa Inggris:fatty alcohol). Alkohol lemak, bagaimanapun, lebih mudah dibuat dariesterasam lemak.
Dalamreaksi Varrentrapp, asam lemak tak jenuh tertentu dipecah dalam lelehan alkali, sebuah reaksi satu waktu yang relevan dengan elusidasi struktur.
Asam lemak tak jenuh mengalami perubahan kimia yang dikenal sebagaiauto oksidasi. Proses ini memerlukanoksigen(udara) dan dipercepat dengan adanya logam renik. Minyak sayur tahan terhadap proses ini karena mereka mengandung antioksidan, sepertitokoferol. Lemak dan minyak sering diberi perlakuan denganzat pengkhelatsepertiasam sitrat, untuk menghilangkan katalis logam.
Asam lemak tak jenuh rentan terhadap degradasi oleh ozon. Reaksi ini dipraktekkan pada produksiasam azelaat((CH2)7(CO2H)2) dariasam oleat.
Dalam analisis kimia, asam lemak dipisahkan menggunakan kromatografi gas metil ester; selain itu, pemisahan isomer tak jenuh dimungkinkan melalui kromatografi lapisan tipis argentasi.
Asam lemak rantai pendekdan sedang langsung diserap ke dalam darah melalui kapiler usus dan beredar melaluivena portaseperti penyerapan nutrisi lainnya. Namun,asam lemak rantai panjangtidak dilepaskan langsung ke dalam kapiler usus. Malahan mereka diserap ke dalam dinding lemakvilusdan tersusun menjaditrigliseridakembali. Trigliserida disalut dengankolesteroldan protein (salut protein) menjadi senyawa yang disebutkilomikron.
Dari dalam sel, kilomikron dibebaskan ke dalam kapilerlimfayang disebutlakteal,yang menyatu menjadi saluran limfa yang lebih besar. Ia kemudian ditransport melalui sistem limfa danduktus toraksnaik ke dekat jantung (tempat arteri dan vena yang lebih besar). Duktus toraks mengosongkan kilomikron ke dalam aliran darah melaluivena subklavia. Pada titik ini, kilomikron dapat membawa trigliserida ke jaringan tempat mereka disimpan atau dimetabolisme sebagai energi.
Asam lemak (yang tersedia baik melalui asupan maupun penarikan cadangan trigliserida dalam jaringan lemak) didistribusikan ke sel untuk digunakan sebagai bahan bakar kontraksi otot dan metabolisme umum. Mereka dipecah menjadi CO2dan air olehmitokondriaintrasel, membebaskan energi dalam jumlah besar, ditangkap dalam bentukATPmelaluioksidasi betadansiklus asam sitrat.
Asam lemak darah berbeda bentuknya dalam berbagai tahapan dalam sirkulasi darah. Mereka masuk melalui usus dalamkilomikron, tetapi juga terdapat sebagailipoprotein densitas sangat rendah(very low density lipoprotein, VLDL) danlipoprotein densitas rendah(low density lipoprotein, LDL) setelah diproses di dalam liver. Selain itu, ketika dilepaskan dariadiposit, asam lemak berada dalam darah sebagaiasam lemak bebas.
Ditengarai bahwa campuran asam lemak yang dipancarkan oleh kulit mamalia, bersama denganasam laktatdanasam piruvat, berbeda dan memungkinkan hewan dengan indra penciuman yang tajam untuk membedakan individu.