I. METABOLIT PRIMER DAN METABOLIT SEKUNDER
Kimia
organik Bahan alam adalah ilmu kimia senyawa atau molekul yang berasal dari
sumber daya alam hayati: Tumbuhan, hewan, dan mikroorganisme teresterial, dan
laut. Yang membahas tentang :
1.
Struktur dasarnya,
2.
Terdapatnya / biosintesisnya
3.
Sifat-sifatnya,
4.
Reaksi pengenalan.
Senyawa
organik bahan alam umumnya terdiri atas 2 yaitu :
Metabolik primer
Produk
metabolis primer : sama untuk semua organisme
Contoh :
Polimer alam
Polisakarida
Protein
Lemak
Asam Nukleat
|
Metabolik sekunder
Produk
metabolism sekunder : bergantung pada spesies
Contoh :
Terpenoid
Steroid
Flavonoid
Poliketida
Alkaloid
|
a. Metabolit Primer
Senyawa yang secara langsung memiliki fungsi/terlibat dalam proses metabolisme
utama, jalur katabolisme dan anabolisme pada makhluk hidup. .
b. Metabolit Sekunder
Senyawa yang tidak memiliki
fungsi untuk pertumbuhan dan perkembangan secara langsung, dimana senyawa
tersebut penting untuk kelangsungan hidup dan interaksi dengan lingkungan.
Beberapa fungsi metabolit
sekunder :
1. Proteksi terhadap serangan
mikroba, seperti :
- fitoaleksin, senyawa
pertahanan yang dapat diinduksi
- struktur bermacam-macam
- disintesis di dalam sel di
sekitar sel yang terinfeksi
- terakumulasi dalam konsentrasi
yang tinggi pada sel yang mati
- elisitor-senyawa kimia
spesifik yang menginduksi respons mekanisme pertahanan tumbuhan
2. Proteksi terhadap
serangan/gangguan herbivora
- umumnya bersifat konstitutif
- pestisida alami pada
tumbuhan dapat mencapi 10% berat kering, dimana tumbuhan liar memiliki
potensi sebagai toksin.
3. Proteksi terhadap gangguan
lingkungan
- proteksi terhadap UV, contoh
: antosianin, kutikula
- osmoproteksi, contoh :
prolin, glisin, betain
4. Agen alelopati, menghambat
pertumbuhan tanaman di sekitarnya (kompetisi)
5. Menarik
serangga pollinator dan hewan herbivora untuk membantu penyebaran biji seperti
pigmen, minyak wangi dan biji seringkali terlindungi oleh adanya toksin.
JALUR METABOLISME SEKUNDER
c. Karakteristik Senyawa Organik Bahan Alam
METABOLIT PRIMER
1. Tersebar merata dalam tiap organisme
2. Fungsi universil, sumber energi, enzim, pengemban keturunan, dan bahan
struktur
3. Perbedaan struktur kimia kecil
4. keaktifan fisiologis berkaitan dengan struktur kimia
METABOLIT SEKUNDER
1. Tersebar tidak merata dalam tiap organisme
2. Fungsi ekologis; penarik serangga, pelindung diri,
alat bersaing, hormon.
3. Struktur kimia berbeda-beda
4. Keaktifan fisiologis berkaitan
dengan struktur kimia
II. METODE ISOLASI DAN
BIOAKTIFITAS SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM
a. Metode isolasi
1.
Infundasi
Definisi :
Sediaan cair yang dibuat dengan mengekstraksi simplisia nabati
dengan air suhu 90oC selama 15 menit.
Cara pembuatan:
Campur simplisia dengan air secukupnya, panaskan di atas penangas air
selama15 menit terhitung mula isuhu mencapai 90 oC sambil
sekali-kali diaduk. Saring selagi panas melalui kain flanel, tambahkan air
panas secukupnya melalui ampas hingga diperoleh volume infuse yang dikehendaki.
2. Maserasi
Maserasi merupakan proses perendaman sampel dengan pelarut organik yang
digunakan pada temperatur ruangan. Proses ini sangat menguntungkan dalam
isolasi senyawa bahan alam karena dengan perendaman sampel tumbuhan akan
terjadi pemecahan dinding dan membran sel akibat perbedaan tekanan antara di
dalam dan di luar sel, sehingga metabolit sekunder yang ada dalam sitoplasma
akan terlarut dalam pelarut organik. Selain itu ekstraksi senyawa akan sempurna
karena dapat diatur waktu perendaman yang dilakukan. Pemilihan pelarut untuk
proses maserasi akan memberikan efektifitas yang tinggi dengan memperhatikan
kelarutan senyawa bahan alam pelarut tersebut. Secara umum pelarut metanol
merupakan pelarut yang paling banyak digunakan dalam proses isolasi senyawa
organik bahan alam karena dapat melarutkan seluruh golongan metabolit sekunder.
Kelemahan isolasi dengan maserasi adalah waktu pengerjaan lama dan penyarian
kurang sempurna.
Macam-macam Maserasi :
a. Digesti
- maserasi dengan pemanasan 40-500C
- hanya untuk senyawa tahan panas
- keuntungan : kekentalan kurang, daya larut naik, kecepatan difusi naik
b. Maserasi dengan pengaduk kontinue
- mengurangi waktu hingga menjadi 6-24 jam
c. Remaserasi
- maserasi beberapa kali
d. Maserasi melingkar
- cairan penyari selalu bergerak dan menyebar
e. Maserasi melingkar bertingkat
- untuk mendapatkan penyarian yang sempurna
3. Perkolasi
Definisi :
Penyarian yang dilakukan dg mengalirkan cairan penyari melalui serbuk
simplisia yang telah dibasahi.
Cara kerja:
Serbuk simplisia ditempatkan dalam suatu bejana silinder, yang bagian bawahnya
diberi sekat berpori. Cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui
serbuk tersebut, cairan penyari akan melarutkan zat aktif sel-sel yang dilalui
sampai mencapai keadaan jenuh. Cairan akan bergerak ke bawah karena beratnya
sendiri dan cairan di atasnya.
4. Penyarian bertingkat
(Sokletasi)
Cara Kerja :
Penyari diisikan pada
labu, serbuk simplisia diisikan pd tabung dari kertas saring. Cairan penyari
diuapkan hingga mendidih,uap penyari akan naik keatas melalui serbuk simplisia
dan uap penyari akan mengembun karena didinginkan dengan pendingin balik. Embun
turun dalam simplisia dan melarutkan zat aktif dan kembali ke dalam labu.
Cairan menguap kembali dan berulang proses di atas.
5.
Ekstrak
Definisi :
Sediaan pekat yang
diperoleh dengan mengekstraksi zat aktif dari simplisia nabati atau simplisia
hewani menggunakan pelarut yang sesuai, kemudian semua atau hampir semua
pelarut diuapkan dan massa atau serbuk yang tersisa diperlakukan sedimikian
hingga memenuhi bahan baku yang telah ditetapkan.
Cara pembuatan :
Sebagian besar
ekstrak dibuat dengan ekstraksi bahan baku obat secara perkolasi. Seluruh
perkolat biasanya dipekatkan dengan cara destilasi dengan pengurangan tekanan,
agar bahan utama obat sesedikit mungkin terkena panas.
6. Ekstrak cair
Sediaan cair
simplisia nabati yang mengandung etanol sebagai pelarut atau sebagai pengawet
atau sebagai pelarut dan pengawet. Jika tidak dinyatakan lain pada
masing-masing monografi, tiap ml ekstrak mengandung bahan aktif 1g simplisia
yang memenuhi syarat. Ekstrak cair yang cenderung membentuk endapan dapat didiamkan dan disaring.
b. Metode Fraksinasi:
Kromatografi
Penggunaan kromatografi sangat membantu dalam pedeteksian senyawa metabolit
sekunder dan dapat dijadikan sebagai patokan untuk proses pengerjaan berikutnya
dalam menentukan struktur senyawa.
Hasil yang diperoleh dari isolasi baik berupa ekstrak, destilat,perkolat
dll dideteksi jumlah kompenen senyawa yang terkandung di dalamnya menggunakan
Kromatografi Lapis Tipis (KLT) preparatif atau plat KLT siap pakai. Terjadinya pemisahan komponen-komponen pada KLT dengan
Rf tertentu dapat dijadikan sebagai panduan untuk memisahkan komponen kimia
tersebut dengan menggunakan kolom kromatografi (KKG, KKV, KKT dll) dan sebagai
fasa diam dapat digunakan silikagel dan eluen (fasa gerak) yang digunakan
berdasarkan hasil yang diperoleh dari KLT dan akan lebih baik bila kepolaran
eluen pada kolom kromatografi sedikit di bawah kepolaran eluen pada KLT.
Pemilihan eluen sebaiknya dimulai dari pelarut organik non polar seperti
n-heksan dan ditingkatkan kepolarannya seperti menggunakan etil asetat, kloform
atau dikloro metan (DCM). Proses fraksinasi ini dilakukan berulang kali hingga
diperoleh senyawa murni. Senyawa murni diketahui dengan jelas bila telah
dideteksi dengan KLT menggunakan 3 sistem eluen menunjukkan satu noda. Selain
dengan KLT kemurnian suatu senyawa dapat dilakukan dengan penentuan titik
lelehnya dimana range titik lelehnya tidak lebih dari satu.
KOLOM KROMATOGRAFI
c. Identifikasi Senyawa dan Penentuan Struktur
Senyawa bahan alam hasil isolasi
dan fraksinasi selanjutnya diidentifikasi stuktur kimianya menggunakan
spektroskopi seperti di bawah ini :
a.
Spektroskopi UV
merupakan metode yang akam memberikan informasi adanya kromofor dari senyawa
organik dan membedakan senyawa aromatik atau senyawa ikatan rangkap yang
berkonjugasi dengan senyawa alifatik rantai jenuh.
b.
Spektroskopi IR
metode yang dapat menentukan serta mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat
dalam senyawa organik, yang mana gugus fungsi dari senyawa organik akan dapat
ditentukan berdasarkan ikatan dari tiap atom dan merupakan bilangan frekuensi
yang spesifik.
c. Nuklir
Magnetik Resonansi Proton (NMR)
metode ini akan mengetahui posisi atom-atom karbon yang mempunyai proton atau
tanpa proton. Di samping itu akan dikenal atom-atom lainnya yang berkaitan
dengan proton.
d.
Spektroskopi massa
mengetahui berat molekul senyawa dan ditunjang dengan adanya fragmentasi ion
molekul yang menghasilkan pecahan-pecahan spesifik untuk suatu senyawa
berdasarkan m/z dari masing-masing fragmen yang terbentuk. Terbentuknya
fragmen-fragmen dengan terjadinya pemutusan ikatan apabila disusun kembali akan
dapat menentukan kerangka struktur senya yang diperiksa.
d. Uji Bioaktivitas Metabolit Sekunder
Metabolit sekunder yang dimiliki
makhluk hidup baik itu hewan atau tumbuhan mempunyai aktifitas biologis dan ada
pula diantaranya yang non aktif. Uji bioaktifitas (bioassay) suatu metabolit
sekunder senyawa alam dapat dilakukan secara in vivo maupun in vitro. Prosedur
bioassay dari senyawa alam maupun sintetis sangat tergantung pada aktifitas
biologis apa yang dicari atau ditapis dari perpustakaan/ database senyawa yang
ada.
Bioassay dengan biaya murah, mudah dan cepat merupakan pilihan untuk menapis
senyawa bahan alam, baik penapisan ekstrak kasar maupun dalam penapisan
fraksi-fraksi saat isolasi, diantaranya adalah :
1. Piscidal activity (aktifitas racun terhadap
ikan). Salah satu bioassay berdasarkan “brine shrimp bioassay”. Tumbuhan yang
mempunyai aktifitas racun bagi ikan juga ditemukan mempunyai aktifitas lain
seperti insektisida, inhibitor pertumbuhan tumbuhan, co-karsinogen atau
irritant. Dalam hal ini, aktifitas piscidal merupakan marker yang berguna untuk
bioaktifitas lainnya.
2. Uji antimikroba dan antijamur. Bioassay
antimikroba dapat dilakukan dengan menguji daya hambat pertumbuhan mikroba
dalam medium padat oleh senyawa yang diuji . Metode ini lebih sederhana dan
mudah dibanding dengan menguji daya hambat senyawa uji terhadap enzim yang
berfungsi dalam sintesis protein, DNA atau dinding sel.
3. Uji antifeedant, uji yang dilakukan untuk
mendeteksi senyawa metabolit sekunder yang bersifat aktif biologis terhadap
serangga. Ekstrak tumbuhan yang diuji ditambahkan ke dalam makanan serangga
kemudian beberapa jenis serangga uji diberi makan dengan diet yang telah
dicampur dengan ekstrak uji dan kemudian serangga tersebut dianalisa.
Secara keseluruhan tahap-tahap isolasi, fraksinasi , karakterisasi senyawa
metabolit sekunder dan uji bioaktivitasnya adalah seperti terlihat pada bagan
berikut ini :