Alkohol sering dipakai untuk menyebut etanol, yang
juga disebut grain alcohol; dan kadang untuk minuman yang
mengandung alkohol. Hal ini disebabkan karena memang etanol yang digunakan
sebagai bahan dasar pada minuman tersebut, bukan metanol, atau grup alkohol
lainnya. Begitu juga dengan alkohol yang digunakan dalam dunia famasi. Alkohol
yang dimaksudkan adalah etanol. Sebenarnya alkohol dalam ilmu kimia memiliki
pengertian yang lebih luas lagi. Alkohol adalah suatu senyawa turunan dari
alkana dengan mengganti satu atau lebih atom hidrogennya dengan gugus hidroksil
(OH).
B. Penggolongan
alkohol
Alkohol dapat dibagi kedalam beberapa kelompok tergantung pada
bagaimana posisi gugus -OH dalam rantai atom-atom karbonnya. Masing-masing
kelompok alkohol ini juga memiliki beberapa perbedaan kimiawi.
1. Menurut atom C
yang mengikat gugus OH
1.1 Alkohol Primer
Pada alkohol primer(1°), atom karbon yang membawa gugus -OH
hanya terikat pada satu gugus alkil.
Beberapa contoh alkohol primer antara lain:
Pada contoh di atas, hanya ada satu ikatan antara gugus CH2yang
mengikat gugus -OH dengan sebuah gugus alkil.
Ada pengecualian untuk metanol, CH3OH, dimana
metanol ini dianggap sebagai sebuah alkohol primer meskipun tidak ada gugus
alkil yang terikat pada atom karbon yang membawa gugus -OH.
1.2 Alkohol sekunder
Pada alkohol sekunder (2°), atom karbon yang mengikat gugus
-OH berikatan langsung dengan dua gugus alkil, kedua gugus alkil ini bisa sama
atau berbeda.
Contoh:
1.3 Alkohol tersier
Pada alkohol tersier (3°), atom karbon yang mengikat gugus -OH
berikatan langsung dengan tiga gugus alkil, yang bisa merupakan kombinasi dari
alkil yang sama atau berbeda.
Contoh:
2. Menurut gugus yang mengikat OH
2.1 Alkohol alifatik
Alkohol alifatik merupakan cairan yang sifatnya sangat
dipengaruhi oleh ikatan hidrogen. Dengan bertambah panjangnya rantai, pengaruh
gugus hidroksil yang polar terhadap sifat molekul menurun. Sifat molekul yang
seperti air berkurang, sebaliknya sifatnya lebih seperti hidrokarbon. Akibatnya
alkohol dengan bobot molekul rendah cenderung larut dalam air, sedangkan
alkohol berbobot molekul tinggi tidak demikian. Alkohol mendidih pada
temperatur yang cukup tinggi. Sebagai suatu kelompok senyawa, fenol memiliki
titik didih dan kelarutan yang sangat bervariasi, tergantung pada sifat
subtituen yang menempel pada cincin benzena (Petrucci, 1987).
2.2 Alkohol Aromatik
3. Menurut jumlah gugusan OH
3.1 Alkohol monovalen
Alkohol monovalen adalah alkohol yang hanya mempunyai satu
gugus fungsional –OH.
Contoh : Etanol, Proponal
3.2 Alkohol divalen / Alkanadiol
Alkohol divalen
adalah alkohol yang mempunyai dua gugus hidroksil.
3.3 Alkohol trivalen / Alkanatriol
Alkohol trivalen
adalah alkohol yang mempunyai tiga gugus hidroksil.
3.4 Alkohol polivalen / Polihidroksi alkohol
Alkohol polivalen adalah jenis senyawa alkohol yang mempunyai
gugus OH lebih dari satu struktur.
Contoh : Etanadiol, Propanatriol (gliserol)
C. Sifat-sifat
alkohol
Titik Didih
Titik didih dari beberapa alkohol primer sederhana memiliki
sampai 4 atom karbon.
Yakni:
Alkohol-alkohol primer ini dibandingkan dengan alkana yang
setara (metana sampai butana) yang memiliki jumlah atom karbon yang sama.
Dari grafik di atas dapat diamati bahwa:
· Titik didih sebuah
alkohol selalu jauh lebih tinggi dibanding alkana yang memiliki jumlah atom
karbon sama.
· Titik didih alkohol
meningkat seiring dengan meningkatnya jumlah atom karbon.
Pola-pola titik didih mencerminkan pola-pola gaya tarik
antar-molekul.
Ikatan hidrogen
Ikatan hidrogen terjadi antara molekul-molekul dimana sebuah
atom hidrogen terikat pada salah satu dari unsur yang sangat elektronegatif –
fluorin, oksigen atau nitrogen.
Untuk alkohol, terdapat ikatan hidrogen antara atom-atom
hidrogen yang sedikit bermuatan positif dengan pasangan elektron bebas pada
oksigen dalam molekul-molekul lain.
Atom-atom hidrogen sedikit bermuatan positif karena
elektron-elektron ikatan tertarik menjauh dari hidrogen menuju ke atom-atom
oksigen yang sangat elektronegatif.
Pada alkana, satu-satunya gaya antar-molekul yang ada adalah
gaya dispersi van der Waals. Ikatan-ikatan hidrogen jauh lebih kuat dibanding
gaya-gaya tersebut sehingga dibutuhkan lebih banyak energi untuk memisahkan
molekul-molekul alkohol dibanding untuk memisahkan molekul-molekul
alkana. Hal tsb merupakan sebab utama mengapa titik didih alkohol
lebih tinggi dari alkana.
Pengaruh gaya van der Waals
Pengaruh terhadap titik didih alkohol:
Ikatan hidrogen bukan satu-satunya gaya antar-molekul dalam
alkohol. Dalam alkohol ditemukan juga gaya-gaya dispersi van der Waals dan
interaksi dipol-dipol. Ikatan hidrogen dan interaksi dipol-dipol hampir
sama untuk semua alkohol, tapi gaya dispersi akan meningkat apabila alkohol
menjadi lebih besar. Gaya-gaya tarik ini menjadi lebih kuat jika molekul
lebih panjang dan memiliki lebih banyak elektron. Ini meningkatkan besarnya
dipol-dipol temporer yang terbentuk.
Inilah yang menjadi penyebab mengapa titik didih meningkat
apabila jumlah atom karbon dalam rantai meningkat. Diperlukan lebih banyak
energi untuk menghilangkan gaya-gaya dispersi, sehingga titik didih meningkat.
Pengaruh terhadap perbandingan antara alkana dan
alkohol:
Bahkan jika tidak ada ikatan hidrogen atau interaksi
dipol-dipol, titik didih alkohol tetap lebih tinggi dibanding alkana sebanding
yang memiliki jumlah atom karbon sama.
Bandingkan antara etana dan etanol:
Etanol memiliki molekul yang lebih panjang, dan oksigen yang
terdapat dalam molekulnya memberikan 8 elektron tambahan. Struktur yang lebih
panjang dan adanya atom oksigen akan meningkatkan besarnya gaya dispersi van
der Waals, demikian juga titik didihnya.
Kelarutan alkohol dalam air
Alkohol-alkohol yang kecil larut sempurna dalam air.
Bagaimanapun perbandingan volume yang kita buat, campurannya akan tetap menjadi
satu larutan.
Akan tetapi, kelarutan berkurang seiring dengan bertambahnya
panjang rantai hidrokarbon dalam alkohol. Apabila atom karbonnya mencapai empat
atau lebih, penurunan kelarutannya sangat jelas terlihat, dan campuran
kemungkinan tidak menyatu.
Kelarutan alkohol-alkohol kecil di dalam air
Pada etanol murni dan air murni yang akan dicampur, gaya tarik
antar-molekul utama yang ada adalah ikatan hidrogen.
Untuk bisa mencampur kedua larutan ini, ikatan hidrogen antara
molekul-molekul air dan ikatan hidrogen antara molekul-molekul etanol harus
diputus. Pemutusan ikatan hidrogen ini memerlukan energi.
Akan tetapi, jika molekul-molekul telah bercampur,
ikatan-ikatan hidrogen yang baru akan terbentuk antara molekul air dengan
molekul etanol.
Energi yang dilepaskan pada saat ikatan-ikatan hidrogen yang
baru ini terbentuk kurang lebih dapat mengimbangi energi yang diperlukan untuk
memutus ikatan-ikatan sebelumnya.
Disamping itu, gangguan dalam sistem mengalami peningkatan,
yakni entropi meningkat. Ini merupakan faktor lain yang menentukan apakah
penyatuan larutan akan terjadi atau tidak.
D. Penggunaan
alkohol
Alkohol digunakan sebagai, antara lain : Pelarut organic,
sintesis senyawa lain, desinfektan, bahan baku deterjen,
bakterisid, metanol digunakan untuk mendenaturasikan etanol, 2-propanol
untuk membuat aseton, kloreton untuk pengawet, glikol bisa sebagai zat peledak,
gliseron untuk bahan baku pembuatan sabun .
E. Sintesa
alkohol
Reaksi oksidasi/pembakaran Alkohol
Semua senyawa karbon yang bereaksi dengan oksigen dengan
jumlah yang mencukupi sering dikenal dengan reaksi pembakaran
sempurna akan menghasilkan hasil akhir berupa CO2 dan H2O.
sedangkan pada reaksi pembakaran tidak sempurna (kekurangan oksigen) CO2 tidak
akan terbentuk namun akan terbentuk CO. sehingga reaksi oksidasi alkohol juga
menghasilkan hasil akhir CO2 dan H2O, sebagai contoh
:
Namun reaksi oksidasi ini sebenarnya terdiri dari beberapa
tahapan yang hasilnya berbeda-beda. Hal ini dapat digunakan untuk membedakan
jenis-jenis alkohol. Reaksi yang terjadi adalah :
1. Alkohol primer
akan melalui 2 tahapan pada tahap pertama akan menghasilkan
aldehida/alkanal, kemudian apabila dioksidasi lagi akan menghasilkan asam
karbosilat.
2. Alkohol sekunder
akan melalui 1 tahapan menghasilkan keton/alkanon
3. Alkohol tersier
tidak dapat terjadi reaksi oksidasi
Reaksi dehidrasi yaitu dengan H2SO4 pada
suhu tinggi akan melepas air/H2O dengan dua jenis
reaksi berdasarkan suhunya :
· pada suhu 130 – 140oC akan
menghasilkan eter
· pada suhu 170 – 180o C akan
menghasilkan alkena
Alkohol dengan asam karboksilat akan menghasilkan ester,
reaksinya disebut Esterifikasi.
Reaksi – reaksi pada alkohol :
1. Alkohol dapat
bereaksi dengan logam Na membentuk H2
2. Alkohol dapat
bereaksi dengan HCl pekat menghasilkan H2O
Pada reaksi dengan logam Na terjadi subtitusi Na dengan H yang
diikat O dan menghasilkan H2 sedangkan pada reaksi dengan HCl
terjadi subtitusi gugus OH dengan Cl dan menghasilkan H2O.
3. Alkohol dapat
bereaksi dengan PCl3 dan PCl5
Alkanal / Aldehid bila direduksi dengan H2 menghasilkan
alkohol primer
Reaksi reduksi keton
dengan H2 menghasilkan alkohol sekunder
F. Biosintesa
alkohol
Biosintesis merupakan pembentukkan molekul alami yang terjadi
di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi endeorganik.
Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam
enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang
berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit
tertentu yang tidak identik (fenomena “vikarias:-Ras Kimia).
Fermentasi merupakan salah satu contoh dari proses
biosintesis. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam
keadaananaerobik (tanpa oksigen).
Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi
adalah etanol, asam laktat,
dan hidrogen.
Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari fermentasi
seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai
bahan yang umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman beralkohol lainnya.
Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama
kerja yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat
dikategorikan sebagai bentuk fermentasi yang menghasilkan asam laktat sebagai
produk sampingannya. Akumulasi asam laktat inilah yang berperan dalam
menyebabkan rasa kelelahan pada otot.
Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis
gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat,glukosa (C6H12O6)
yang merupakan gula paling sederhana , melalui fermentasi akan
menghasilkan etanol (2C2H5OH).
Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.
Persamaan Reaksi Kimia
C6H12O6 → 2C2H5OH
+ 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol)
Dijabarkan sebagai
Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat
hidup, baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen.
Organisme yang demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup
oksigen, Saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan
tetapi, jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigenSaccharomyces akan
melakukan fermentasi. Dalam keadaan anaerob, asam piruvat yang dihasilkan
oleh proses glikolisis akan diubah menjadi asam asetat dan CO2.
Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Proses perubahan asam asetat
menjadi alkohol tersebut diikuti pula dengan perubahan NADH menjadi NAD+.
Dengan terbentuknya NAD+, peristiwa glikolisis dapat terjadi lagi.
Dalam fermentasi alkohol ini, dari satu mol glukosa hanya dapat
dihasilkan 2 molekul ATP. Fermentasi alkohol, secara sederhana,
berlangsung sebagai berikut.
Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana
karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat
diabah menjadi alkohol. Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya
dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu
molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.
Reaksinya :
1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)
2. Dekarbeksilasi asam piruvat.
Asampiruvat ——————————————> asetaldehid
+ CO2.
piruvat dekarboksilase (CH3CHO)
3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi
alkohol(etanol).
2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————> 2
C2HsOH + 2 NAD
Alkohol
dehidrogenase enzim
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2
C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
Sebagaimana halnya fermentasi asam laktat, reaksi ini
merupakan suatu pemborosan. Sebagian besar dari energi yang terkandung di dalam
glukosa masih terdapat di dalam etanol, karena itu etanol sering dipakai
sebagai bahan bakar mesin. Reaksi ini, seperti fermentasi asam laktat, juga
berbahaya. Ragi dapat meracuni dirinya sendiri jika konsentrasi etanol mencapai
13% (Hal ini menjelaskan kadar maksimum alkohol pada minuman hasil fermentasi
seperti anggur).
Produk beralkohol sangatlah beragam mulai dari pangan hingga
energi. Produk pangan yang paling lama dikenal adalah wine dan bir.
Mikroorganisme yang terlibat terutama adalah khamir dari genus Saccharomyces
sp. Saccharomyces yang paling banyak digunakan adalah S. cerevisiae dan S.
carlbergensis. Khamir ini akan mengubah gula pada substrat menjadi alkohol pada
kondisi aerob. Jika khamir ini ditumbuhkan pada suasana aerob maka akan
dihasilkan sel lebih banyak daripada metabolitnya dan ini dimanfaatkan untuk
produksi ragi roti.
B.2 Fermentasi Susu
Beberapa susu fermentasi yang mengandung alkohol antara lain
adalah kefir dan koumiss. Kefir merupakan susu fermentasi yang mengandung
alkohol 0,5% – 1%. Bakteri yang menyebabkan terbentuknya alkohol adalah
Sacharomycfes kefir dan Torula kefir. Pada koumiss, kandungan alkoholnya justru
lebih tinggi lagi. Produk ini mengandung alkohol sebesar 1% – 2,5%. Mikroba
yang ditambahkan dan menyebabkan timbulnya alkohol adalah Torulla colmic.
B.3 Fermentasi Tetes Tebu
Alkohol 96% adalah hasil samping dari industri gula
tebu. Didalam cairan tebu (Nira) hanya glukosa jenis sakarosa yang bisa
dikristalkan menjadi gula pasir. Sedangkan Glukosa lain meskipun manis rasanya
tetapi tidak bisa dikristalkan disebut gula reduksi atau gula pecah , glukosa
jenis inilah yang dimanfaatkan oleh pabrik gula untuk difermentasi menjadi
alkohol. Mikroorganisme jenis “Sacaromyces Cerevicae” yang sering digunakan
untuk fermentasi ini, dimana mikroba ini menghasilkan 7 macam enzim sebagai
katalisator reaksi.
Reaksi:
C6H12O6 =======> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.
Glukosa--------------à Etanol
Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi hasilnya masih
rendah kadarnya (dibawah 12 %) sehingga diproses destilasi secara bertahap
supaya menghasilkan kadar alkohol 96%. Disamping alkohol jenis “etanol” (C2H5OH)
terkandung pula sebagian kecil alkohol jenis “metanol “(CH3OH) ,
metanol ini sangat beracun bagi manusia agar tidak diminum ditambahkan CuSO4 berwarna
biru, yang dipasaran kita kenal dengan nama Spirtus.
B.4 Fermentasi Wine
Khamir adalah mikrooorganisme yang melakukan fementasi juice
buah menjadi wine. Khamir yang umum digunakan dalam fermentasi adalah
Saccharomyces sp. Khamir ini akan mengubah gula menjadi alkohol dan CO2.
Dalam perombakan ini diperlukan pula nutrien yang mendukung pertumbuhan khamir,
jika tidak tersedia pada bahan baku. Bahan yang umum dtambahkan adalah amonium
fosfat sebagai sumber nitrogen.
a. Proses Fermentasi
Fermentasi wine adalah proses dimana juice anggur bersama-sama
dengan bahan yang lain yang diubah secara reaksi biokimia oleh khamir dan
menghasilkan wine. Bahan untuk proses fermentasi adalah gula ditambah khamir
yang akan menghasilkan alkohol dan CO2. CO2 akan
dilepaskan dari campuran wine menuju udara dan alkohol akan tetap tinggal di
fermentor. Jika semua gula buah sudah diubah menjadi alkohol atau alkohol telan
mencapai sekitar 15% biasanya fermentasi telah selesai atau dihentikan. Selama
fermentasi sering ditambahkan nitrogen dan mikro nutrien guna mencegah produksi
gas H2S. Jika gas ini muncul akan menyebabkan bau yang tidak enak.
Selama fermentasi, cairan yang dihasilkan disebut “must”. Guna
mencegah tumbuhnya bakteri pada must maka dilakukan pengadukan. Must mulai
bergelembung pada jam ke 8 – 20. Tahap awal proses fermentasi ini pada red wine
adalah 5 – 10 hari, white wine 10 – 15 hari. Setelah tahap awal ini dilanjutkan
tahap kedua. Dalam tahap kedua fermentasi, wine dipindahkan ke fermentor yang
tidak boleh adanya oksigen masuk. Pada tahap ini akan dihasilkan alkohol dalam
kadar yang lebih tinggi. Tergantung dari bahan yang digunakan, wine dapat
berasa lebih manis atau alkohol dan ini akan mempengaruhi pada harga di pasar.
b. Fermentasi wine dengan khamir
teramobilisasi
Penggunaan sistem sel amobilitas dengan fermentasi wine secara
kontinyu kini menjadi pembahasan yang menarik. Sistem ini tidak hanya meningkatkan
produktivitas tetapi juga memperbaiki biaya bioproses. Banyak tipe bioreaktor
yang digunakan dalam proses kontinyu, salah satunya adalah packed-bed
bioreactors yang populer karena biaya operasinya rendah dan mudah
pengoperasiannya. Selama fermentasi minuman beralkohol, senyawa-senyawa volatil
juga dihasilkan dengan berbagai konsentrasi. Senyawa-senyawa ini mempunyai
peran penting dalam sifat-sifat flavor dan sensoris.
c. Senyawa volatil pada fermentasi wine
mangga
Aroma wine adalah hasil dari kombinasi kompleks banyak
komponen terutama senyawa-senyawa volatil yang menjadi penciri wine. Pada wine
mangga setidaknya ada 18 senyawa volatil dengan berbagai konsentrasi. Ada 8
senyawa yang potensial sebagai aroma yaitu: asetaldehida, dietil suksinat, atil
asetat, etil butirat, isoamil alkohol, l-heksanol, etil dekanoat dan asam
kaproat.
d. Wine dari Belimbing
Buah belimbing (Averrhoa carambola) dapat dibuat wine namun
harus diperhatikan tingkat kemanisan (tergantung varietas buah) dan umur buah.
Bahan yang digunakan adalah jus buah belimbing, gula pasir, jus lemon (untuk
mengatur keasaman), asam pektat (untuk merombak pektin pada kulit belimbing),
khamir (Sachharomyces cerevisiae), nutrisi dan air. Jus buah direbus bersama
dengan gula dan nutris kemudian dimasukkan dalam botol dan ditambah bahan lain.
Biarkan tertutup selama 12 jam, tambahkan enzim pektat dan khamir kemudian
lakukan inkubasi selama 12 jam agar khamir aktif baru dilakukan fermentasi
sampai munculnya gelembung selesai. Aging dapat dilakukan selama 30 hari atau
lebih sehingga diperoleh wine yang jernih. Wine yang jernih ini kemudian
dibotolkan dan ditambah vitamin C.
Fessenden, Ralph J, dan Fessenden,
Joan S. 1997.Dasar-dasar Kimia Organik.Bina Aksara.Jakarta.
Hart. 1990. Kimia Organik Suatu Kuliah Singkat. Edisi
Keenam. Erlangga. Jakarta.
Petrucci, Ralph H. 1987. alih bahasa Suminar Ahmadi. Kimia
Dasar Prinsip dan Terapan Modern. Jilid 3. Erlangga.
Jakarta.
J.Roth.Herman, dkk.1988.Analisa Farmasi Terjemahan.Gadjah
Mada University Press.
Siegfried.1992.Obat Sintetik.cetakan I.Universitas
Gadjah Mada Press.