Bab ini membahas tentang tinjauan pustaka mengenai karotenoid, minyak kelapa sawit, reaksi adisi, dan katalis. Karotenoid adalah pigmen alami yang memberi warna kuning, oranye, dan merah pada tumbuhan. Minyak kelapa sawit mengandung asam lemak jenuh dan tidak jenuh serta komponen minor seperti karotenoid. Reaksi adisi adalah reaksi penjenuhan ikatan rangkap menjadi ikatan tunggal. Katalis dap

1. BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Karotenoid
Karotenoid adalah suatu kelompok pigmen yang berwarna kuning, orange, atau
merah orange, yang ditemukan pada tumbuhan, kulit, cangkang / kerangka luar
(eksoskeleton) hewan air serta hasil laut lainnya seperti molusca (calm, oyster,
scallop), crustacea (lobster, kepiting, udang) d an ikan (salmon, trout, sea beam,
kakap merah dan tuna). Karotenoid juga banyak ditemukan pada kelompok bakteri,
jamur, ganggang dan tanaman hijau. (Desiana, 2000).
Pigmen karotenoid mempunyai struktur alifatik atau alisiklik yang pada umumnya
disusun oleh delapan unit isoprena, dimana kedua gugus metil yang dekat pada
molekul pusat terletak pada posisi C1 dan C6, sedangkan gugus metil lainnya terletak
pada posisi C1 dan C5 serta diantaranya terdapat ikatan ganda terkonjugasi.
Gambar 2.1 Rumus struktur β-karoten
Universitas Sumatera Utara

2. 8
Semua senyawa karotenoid mengandung sekurang-kurangnya empat gugus metil dan
selalu terdapat ikatan ganda terkonjugasi diantara gugus metil tersebut. Adanya
ikatan ganda terkonjugasi dalam ikatan karotenoid menandakan adanya gugus
kromofora yang menyebabkan terbentuknya warna pada karotenoid. Semakin banyak
ikatan ganda terkonjugasi, maka makin pekat warna pada karotenoid tersebut yang
mengarah ke warna merah. (Heriyanto dkk, 2009. Wikipedia, 2010)
Karotenoid dibentuk oleh penggabungan delapan unit isoprene (C5H8) atau 2-metil-
1,3-butadiena dimana isoprena yang membentuk karotenoid ini berikatan secara
“kepala-ekor” kecuali pada pusat molekul berikatan secara “ekor-kor” sehingga
menjadikan molekul kerotenoid simetris sesuai dengan struktur berikut :
Gambar 2.2 Ikatan kepala – ekor pada isoprena
Gambar 2.3 Ikatan ekor – ekor pada isoprena
(Rodriguez,1997, Gross, 1991, Dutta, 2005)
Istilah karoten digunakan untuk beberapa zat yang memiliki rumus molekul C40H56.
Secara kimia, karoten adalah terpena yang disintesa secara biokimia dari delapan
satuan isoprena C5H8
Universitas Sumatera Utara

3. 9
Karotenoid mempunyai sifat-sifat tertentu, diantaranya tidak larut dalam air, larut
sedikit dalam minyak, larut dalam hidrokarbon alifatik dan aromatik seperti heksana
dan benzene serta larut dalam kloroform dan metilen klorida. Karotenoid harus selalu
disimpan dalam ruangan gelap (tidak ada cahaya) dan dalam ruangan vakum, pada
suhu -20 0C. Karotenoid yang terbaik disimpan dalam bentuk padatan kristal dan
didalamnya terdapat pelarut hidrokarbon seperti petroleum, heksana atau benzena.
Hal ini bertujuan untuk meminimalkan resiko kontaminasi dengan air sebelum
dianalisa lebih lanjut.
Berdasarkan unsur-unsur penyusunnya karotenoid dapat digolongkan dalam dua
kelompok pigmen yaitu karoten dan xantofil. Karoten mempunyai susunan kimia
yang hanya terdiri dari C dan H seperti α-karoten, β-karoten dan γ-karoten.
Sedangkan xantofil terdiri dari atom-atom C, H dan O. Contoh senyawa yang
termasuk dalam xantofil antara lain : cantaxanthin, astaxanthin, rodoxanthin dan
torularhodin. (Gama, 2005)
Karotenoid alami (juga dikenal sebagai ekstrak karoten) secara alami memberikan
pigmen warna pada berbagai tumbuhan termasuk buah-buahan dan sayuran.
Karotenoid berperan penting bagi kesehatan dan kelangsungan hidup manusia.
Karotenoid dapat meningkatkan sistem immun, perlindungan terhadap kanker dan
juga berfungsi sebagai antioksidan. (Suwandi, 1991, Dutta, dkk., 2005)
Universitas Sumatera Utara

4. 10
Karotenoid mempunyai sifat sifat tidak larut dalam air, tetapi larut dalam lemak,
mudah diisomerisasi dan dioksidasi, menyerap cahaya, meredam oksigen singlet,
memblok reaksi radikal bebas dan dapat berikatan dengan permukaan hidrofobik
Karotenoid berada dalam lemak bersama-sama dengan klorofil. (Dutta, dkk., 2005.)
2.2 Minyak Kelapa Sawit.
Minyak yang dihasilkan dari bagian kulit atau sabut kelapa sawit dikenal
dengan nama Crude Palm Oil ( CPO ). Minyak kelapa sawit digunakan sebagai
bahan mentah minyak dan lemak pangan untuk menghasilkan minyak goreng,
shortening, margarin, dan minyak makan lainnya. Minyak sawit mengandung asam
lemak jenuh dan asam lemak tidak jenuh yang ikatannya mudah dipisahkan dengan
alkali. (Pasaribu, 2004)
Minyak kelapa sawit yang diperoleh dari pengolahan buah kelapa sawit ( Elaeis
guinensis jacq ) terdiri dari gliserida campuran yang merupakan ester dari gliserol
dan asam lemak rantai panjang. Umumnya, komposisi asam lemak minyak sawit
seperti terlihat pada Tabel 2.1 berikut ini :
Universitas Sumatera Utara

5. 11
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Sawit
Nama Asam Lemak Rumus Asam Lemak Komposisi
Laurat C12:0 0,2 %
Myristat C14:0 1,1 %
Palmitat C16:0 44,0 %
Stearat C18:0 4,5 %
Oleat C18:1 39,2 %
Linoleat C18:2 10,1 %
Lainnya - 0,9 %
(Pahan, I. 2008)
Selain dari asam lemak, minyak sawit masih memiliki komponen minor. Kandungan
minor minyak kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut ini.
Tabel 2.2 Kandungan Minor Minyak Sawit
No Komponen Konsentrasi ( ppm )
1 Karoten 500 – 700
2 Tokoferol 400 – 600
3 Sterol Mendekati 300
4 Phospatida 500
5 Besi ( Fe ) 10
6 Tembaga ( Cu ) 0,5
7 Air 0,07 – 0,18
8 Kotoran-kotoran 0,01
(Ketaren,S. 2005)
Universitas Sumatera Utara

6. 12
2.3 Reaksi Adisi
Reaksi adisi adalah reaksi penjenuhan atau pemutusan ikatan rangkap menjadi
ikatan tunggal. Jadi pada reaksi adisi, ikatan rangkap pada suatu molekul atau
senyawa menerima atom atau gugus atom sehingga ikatan rangkapnya berubah
menjadi ikatan tunggal. Jadi reaksi adisi terjadi pada molekul-molekul yang memiliki
ikatan rangkap. Contoh : Reaksi adisi hidrogen ( Hidrogenasi ) pada etena dengan
katalis logam Ni : CH2 = CH2 + H2 Ni
 CH3 – CH3
Pada reaksi adisi HX pada suatu alkena merupakan reaksi regioselektif yaitu suatu
reaksi dimana adisi kepada suatu alkena tak simetris produknya akan melimpah dari
pada arah yang lain. Jadi pada reaksi regioselektif akan diperoleh dua macam
produk adisi isometrid namun produk yang satu akan lebih melimpah dari pada
produk yang lain. (Fessenden, 1986)
Adisi HX pada alkena bersifat regioselektif karena H+ dari HX menjadi terikat pada
karbon alkenil yang telah lebih banyak mengikat energi. Alasan selektifitas ini
adalah bahwa jalur adisi ini menghasilkan karbokaktion antara yang lebih stabil
diantara dua kemungkinan.
Mekanisme adisi HX pada alkena pembentukan sebuah karbokation pada alkena yang
tidak simetris, misalnya propena.
Universitas Sumatera Utara

7. 13
Urutan kestabilan karbokation adalah tersier > sekunder > primer.
Untuk propena, kedua posisi adisi H+ akan menghasilkan dua kemungkinan :
1 Karbokation primer, berenergi tinggi dan kurang stabil.
2 Karbokation sekunder, bernergi rendah dan lebih stabil.
Keadaan transisi menuju ke zat antara ini mempunyai karakter karbokation. Oleh
karena itu, karbokation sekunder memiliki keadaaan transisi yang berenergi lebih
rendah dan dengan laju pembentukan yang lebih cepat. Adisi suatu pereaksi kepada
suatu alkena tak simetris berlangsung lewat karbokation yang lebih stabil. Hal ini
sesuai dengan aturan Markovnikov. (Polling, 1985)
2.4 Katalis
Salah satu cara lain untuk mempercepat laju reaksi adalah dengan jalan
menurunkan energi pengaktifan suatu reaksi. Hal ini dapat dilakukan dengan
menggunakan katalis.
Universitas Sumatera Utara

8. 14
Suatu katalis berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun sebagai
produk. Katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan
reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi.
Katalis menyediakan suatu jalur pilihan dengan energi aktivasi yang lebih rendah.
Katalis mengurangi energi yang dibutuhkan agar suatu reaksi dapat berlangsung.
Gambar 2.4 Energi pengaktifan reaksi dengan katalis dan tanpa katalis
Akhir akhir ini, katalis banyak digunakan untuk menghasilkan produk yang lebih
banyak dan dengan kualitas yang lebih baik. Banyak reaksi hanya dapat berlangsung
dengan adanya katalis. Beberapa produk kimia yang hanya dapat dihasilkan dengan
proses katalisis adalah asam sulfat, amoniak, dan karet sintetis. (Damanik, 1997)
Dalam penggunaannya, katalis dapat dibedakan ke dalam dua golongan utama: yaitu
katalis homogen dan katalis heterogen.
Universitas Sumatera Utara

9. 15
Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa sama dengan zat yang
dikatalisis. Biasanya katalis homogen adalah berupa kompleks logam yang larut
dalam medium reaksi.
Katalis homogen dapat digunakan pada suhu dan tekanan rendah dan biasanya
spesifik untuk reaksi tertentu.
Contohnya besi (III) klorida pada reaksi penguraian hidrogen peroksida menjadi air
dan gas oksigen menurut persamaan :
2 H2O2 (l) FeCl3 
  2 H2O (l) + O2 (g)
Katalis heterogen adalah katalis yang ada dalam fase berbeda dengan pereaksi dalam
reaksi yang dikatalisisnya. Penggunaan katalis heterogen biasanya pada suhu dan
tekanan tinggu. Umumnya katalis heterogen berupa zat padat yang terdiri dari logam
atau oksida logam. Keuntungan penggunaan katalis heterogen adalah katalisnya dapat
dipisahkan dengan penyaringan dari produk bila reaksi telah selesai. Banyak proses
industri yang menggunakan katalis heterogen, sehingga proses dapat berlangsung
lebih cepat dan biaya produksi dapat dikurangi.
Beberapa logam ada yang dapat mengikat cukup banyak molekul-molekul gas pada
permukannya, misalnya Ni, Pt, Pd dan V. Gaya tarik menarik antara atom logam
dengan molekul gas dapat memperlemah ikatan kovalen pada molekul gas, dan
bahkan dapat memutuskan ikatan itu. Satu contoh sederhana untuk katalisis
Universitas Sumatera Utara

10. 16
heterogen yaitu bahwa katalis menyediakan suatu permukaan di mana pereaksi-
pereaksi ( atau substrat ) untuk sementara terjerap. Ikatan dalam substrat-substrat
menjadi sedemikian lemah sehingga memadai terbentuknya produk baru. Ikatan atara
produk dan katalis lebih lemah, sehingga akhirnya terlepas.
Katalis dapat bekerja dengan membentuk senyawa antara atau mengabsorpsi zat
yang direaksikan. Sehingga katalis dapat meningkatkan laju reaksi, sementara katalis
itu sendiri tidak mengalami perubahan kimia secara permanen. Cara kerjanya yaitu
dengan menempel pada bagian substrat tertentu dan pada akhirnya dapat menurunkan
energi pengaktifan dari reaksi, sehingga reaksi berlangsung dengan cepat.
Suatu reaksi yang menggunakan katalis disebut reaksi katalis dan prosesnya disebut
katalisme. misalnya :
2 KClO3 (g) MnO2 
 2KCl (s) + 3 O2 (g)
H2 (g) + Cl2 (g) arang 
  2 HCl(g)
Secara umum proses suatu reaksi kimia dengan penambahan katalis dapat dijelaskan
sebagai berikut. Zat A dan zat B yang direaksikan membentuk zat AB dimana zat C
sebagai katalis. A + B AB (reaksi lambat)
Bila tanpa katalis diperlukan energi pengaktifan yang tinggi dan terbentuknya zat
AB lambat. Namun, dengan adanya katalis C, maka terjadilah reaksi :
Universitas Sumatera Utara

11. 17
A + C AC (reaksi cepat) Energi pengaktifan diturunkan, maka
AC terbentuk cepat dan seketika itu juga AC bereaksi dengan B membentuk
senyawa ABC. AC + B ABC (reaksi cepat).
Energi pengaktifan reaksi ini rendah sehingga dengan cepat terbentuk ABC yang
kemudian mengurai menjadi AB dan C. sesuai reaksi ABC AB + C
(reaksi cepat)
Ada dua macam katalis, yaitu katalis positif (katalisator) yang berfungsi
mempercepat reaksi, dan katalis negatif (inhibitor) yang berfungsi memperlambat
laju reaksi. Katalis positif berperan menurunkan energi pengaktifan, dan membuat
orientasi molekul sesuai untuk terjadinya tumbukan. Akibatnya molekul gas yang
teradsorpsi pada permukaan logam ini menjadi lebih reaktif daripada molekul gas
yang tidak terabsorbsi. Prinsip ini adalah kerja dari katalis heterogen, yang banyak
dimanfaatkan untuk mengkatalisis reaksi-reaksi gas.
2.5 Logam Transisi Sebagai Katalis.
Logam transisi yang dapat mengkatalis reaksi kimia merupakan dasar yang
sangat penting dalam proses industri seperti pada reaksi hidrogenasi, karbonilasi dan
reaksi polimerisasi bertekanan rendah untuk etilena dan propena. Semua proses ini
berlangsung secara heterogen dimana suatu bahan yang padat digunakan sebagai
katalis ( Cotton, F.A, dkk, 2004 )
Universitas Sumatera Utara

12. 18
Unsur unsur transisi mempunyai sifat-sifat tertentu yaitu :
1 Semua unsur transisi adalah logam.
2 Hampir semua unsur transisi bersifat keras, kuat, titik lelehnya tinggi, titik
didih tinggi serta penghantar panas dan listrik yang baik.
3 Unsur tansisi dapat membentuk campuran satu dengan yang lain dan
dengan unsur yang mirip logam
4 Banyak diantaranya cukup elektropositif sehingga dapat larut dalam asam
mineral, walau beberapa diantaranya bersifat mulia sehingga tidak
terpengaruh oleh asam.
5 Senyawa unsur transisi umumnya berwarna dengan valensi yang beragam
dan memiliki beberapa macam valensi.
6 Karena kulit yang terisi elektron sebagian, maka unsur ini kebanyakan
bersifat paramagnetik.
Pada beberapa kasus, logam transisi yang memiliki berbagai valensi dapat
membentuk suatu senyawa intermediet yang tidak stabil, pada kasus lain, logam
transisi memberikan reaksi permukaanyang sesuai. sehingga banyak logam logam
unsur transisi dan senyawanya bersifat katalitik.
Beberapa logam transisi yang berguna sebagai katalis adalah sebagai berikut :
Ni Raney nikel, pada proses reduksi seperti pembuatan heksametilendiamin,
pembuatan H2 dari NH3 dan mereduksi antraquinon menjadi antraquinol
pada H2O2.
Universitas Sumatera Utara

13. 19
Komplek Ni digunakan pada sintesis Reppe ( polimerisasi alkena menghasilkan
benzene atau siklooktatetraena).
Pd Digunakan untuk reaksi hidrogenasi
PdCl2 Pada proses Wacker untuk mengubah etilena menjadi methanol
Cu Digunakan pada proses langsung untuk pembuatan (CH3)2SiCl2
CuCl2 Pada proses Deacon untuk membuat Cl2 dari HCl (Lee, J.D., 1994)
Salah satu kegunaan yang penting dari unsur-unsur transisi dalam reaksi katalitik
adalah untuk mengatomisasi molekul-molekul diatomik dan menyalurkan atom-atom
tersebut pada reaktan yang lain dan reaksi intermediet. Gas H2, O2, N2 dan Co
adalah molekul diatomik yang penting. Kekuatan ikatan H, O, N dan C pada
permukaan logam-logam transisi memberikan daya dorong temodinamik untuk
atomisasi dan juga untuk pelepasan atom dalam reaksi dengan molekul-molekul yang
lain. Permukaan logam juga memiliki sifat-sifat yang unik lainnya yang dapat
mengkatalisis serangkaian reaksi-reaksi kompleks yang dimulai dengan disosiasi
adsorbsi yang diikuti dengan penataan ulang kompleks melalui formasi dan
pemutusan ikatan, yang terakhir proses adsorbsi dari produk (Hegedus, dkk. 1987)
2.6 Paladium Sebagai Katalis.
Paladium yang terletak pada golongan VIII B golongan logam transisi memiliki
konfigurasi elektron (Kr) 4d10, 5s0. Berwarna agak putih keperakan dan merupakan
Universitas Sumatera Utara

14. 20
anggota dari logam platinum bersama dengan Platinum, Rhodium, Ruthenium,
Iridium, dan paladium adalah salah satu logam mulia yang mudah mengalami korosi
ketika terkena panas. Paladium banyak digunakan sebagai katalis. perhiasan dan juga
digunakan sebagai salah satu bahan reaktor nuklir.
Salah satu senyawa paladium yang dapat digunakan sebagai katalis adalah paladium
klorida PdCl2. Paladium klorida berupa padatan brwarna merah. Dalam tipe α,
atom paladium yang berkoordinasi empat membentuk rantai 1-dimensi dengan
jembatan ganda klorin. Dihidratnya menyerap air dan larut dalam air, etanol, aseton,
dsb.
Bila PdCl2 dilarutkan dalam asam klorida, akan terbentuk [PdCl4]2- berkoordinasi
empat bujur sangkar. PdCl2 digunakan dalam katalis proses Wacker dan juga sebagai
katalis dalam berbagai reaksi organik. Salah satu diantaranya adalah pembuatan
etanal dari etena. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
(Miessler, 1990)
Salah satu bidang yang penting dalam kimia anorganik saat ini antara lain sintesis
organik yang menggunakan senyawa kompleks dan organologam, katalis homogen,
bioanorganik untuk mengelusidasi reaksi biologis yang melibatkan logam dan
mempelajari sifat padatan seperti katalisis padatan, hantaran, kemagnetan dan sifat
optis.
Universitas Sumatera Utara