PENENTUAN STRUKTUR MOLEKUL DARI FRAKSI AIR TUMBUHAN ”SARANG SEMUT” Myrmecodia pendens MERR. & PERRY YANG MEMPUNYAI AKTIVITAS SITOTOKSIK DAN SEBAGAI ANTIOKSIDAN
BUSTANUSSALAM
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Penentuan Struktur Molekul dari Fraksi Air Tumbuhan Myrmecodia pendens Merr. & Perry yang mempunyai Aktivitas Sitotoksik dan Sebagai Antioksidan adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Februari 2010
Bustanussalam NIM G451030051
ABSTRACT
BUSTANUSSALAM. Molecular Structure Elucidation of the Fraction Water “Sarang Semut” Plant Myrmecodia pendens Merr. & Perry which has cytotoxic activity and as antioxidants. Under the direction of Maria Bintang dan Partomuan Simanjuntak
Sarang semut, Myrmecodia pendens is one of the epiphyte plants from Rubiaceae family. Empirically, this plant has efficacy in the treatment of minor ailments such as nosebleeds, ulcers and gout to severe diseases classified as degenerative diseases such as cancer and coronary heart disease. Isolation, purification, chemical structure elucidation and several biological activity tests (toxicity and antioxidant) of water extract from this plant have been carried out. The results showed that the water fraction contained flavonoid compounds, tannins and carbohydrates. Moreover, it exhibited cytotoxic and antioxidant activity for the pure compound with LC50 value = 37.03 g/mL and IC50 = 30.66 g/mL. Chemical structure elucidation based on the interpretation of some spectral data such as UV/ Vis, FTIR, 1-dimensional NMR (NMR proton, carbon and DEPT), 2-dimensional NMR (HMQC, COSY and HMBC) showed that chemical compound of water extract is glycoside compound. Key words: Sarang semut, Myrmecodia pendens, antioxidant, cytotoxic, NMR, glycoside.
RINGKASAN
BUSTANUSSALAM. Penentuan Struktur Molekul dari Fraksi Air Tumbuhan Myrmecodia pendens Merr. & Perry yang mempunyai Aktivitas Sitotoksik dan Sebagai Antioksidan. Dibimbing oleh: Maria Bintang dan Partomuan Simanjuntak
Kemajuan bidang industri berbanding terbalik dengan kualitas lingkungan, yang menyebabkan munculnya penyakit-penyakit degeneratif seperti kanker hati, jantung, arthritis, diabetes dan sebagainya. Penyakit generatif umumnya terjadi akibat gaya hidup modern, polusi, stress, makanan cepat saji dan sebagainya yang menyebabkan stress oksidatif atau ketidak seimbangan antara jumlah oksidan dan prookasidan dalam tubuh. Pada kondisi ini, aktivitas molekul radikal bebas atau spesies oksigen reaktif (SOR) dapat mengganggu proses metabolisme sel dan menyebabkan kerusakan pada DNA, protein dan lipoprotein di dalam tubuh. Resiko ini sebenarnya dapat dikurangi dengan mengkonsumsi antioksidan dalam jumlah yang cukup. Meskipun demikian umumnya masyarakat tidak terlalu peduli dengan hal-hal tersebut. Berdasarkan hasil Survey Kesehatan Rumah Tangga (SKRT) tahun 1972, 1980, 1986 dan 1992, diketahui bahwa kanker merupakan salah satu dari 10 penyakit utama yang menyebabkan kematian (Balitkes 1993). Sampai saat ini belum ada teknik pengobatan kanker yang benar-benar dapat diandalkan, umumnya masih dilakukan dengan kombinasi antara pembedahan, radioterapi dan kemoterapi. Oleh karena itu proses pengobatannya memerlukan waktu yang sangat panjang, penderita harus merasakan tahapan-tahapan efek samping yang tidak menyenangkan, seperti mual, pusing, diare (Simadibrata 2004), rambut rontok, malnutrisi (Hariani 2004), berkurangnya sel-sel darah putih (Hukom 2007) yang tidak jarang harus berujung pada kematian. Awal tahun 2006 banyak publikasi popular mengenai tumbuhan sarang semut yang dianggap mampu mengatasi kanker, asam urat, lever, stroke, jantung, wasir (ambien), nyeri punggung, alergi, tonikum hingga menigkatkan gairah seksual (Trubus 2006). Tumbuhan sarang semut Myrmecodia pendens Merr & Perry berasal dari pengetahuan turun temurun masyarakat pedalaman Papua, sehingga nyaris tidak dapat ditemukan dalam publikasi-publikasi ilmiah (jurnal, prosiding), dokumen paten, dokumen-dokumen elektronik (internet), baik di dalam maupun diluar negeri. Kalaupun ada hal terebut hanya terbatas pada publikasi tentang sebaran, ekologi, etnobotani dan taksonominya saja (Huxley 1993a; Huxley 1993b; Whitten 1981). Mengingat publikasi ilmiah mengenai tumbuhan sarang semut yang masih sulit ditemukan dan banyaknya publikasi popular yang menyatakan berbagai potensi tumbuhan ini. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan senyawa aktif sebagai antioksidan dan sitotoksik yang terkandung dalam tumbuhan sarang semut tersebut. Hasil penelitian ini diharapkan akan mendapatkan senyawa yang memiliki nilai farmakologis tinggi dan menambah informasi ilmiah tentang
senyawa kimia yang mempunyai aktivitas antikanker dan antioksidan dari tumbuhan sarang semut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa fraksi air mengandung senyawa golongan flavonoid, tannin dan karbohidrat serta mempunyai aktivitas sitotoksik dan antioksidan untuk senyawa murni dengan nilai LC50 = 37,03 mg/ml dan IC50 = 30,66 mg/ml. Dari hasil tiga kali pemurnian di peroleh senyawa murni X. Hasil pengukuran spektofotometri UV-Vis terhadap senyawa murni X menunjukkan adanya serapan pada 256,5 nm dan 203 nm yang menunjukkan bahwa adanya gugus kromofor (Fessenden 1995) sedangkan hasil pengukuran spektofotometri infra merah Fourier-Transform terhadap senyawa murni X menunjukkan adanya gugus hidroksil (-OH) pada bilangan gelombang 3306,73 cm-1, gugus karbonil (C=O) pada bilangan gelombang 1636,49 cm-1, gugus aromatik pada bilangan gelombang 1527,52 cm-1 dan gugus alkana pada bilangan gelombang 2930 cm-1. Spektrum senyawa murni X dengan spektrofotometri RMI 1 dimensi proton menunjukkan adanya pergeseran kimia proton pada H antara 3,30 ~ 3,89 ppm memberikan informasi adanya gugus –CHOH-, CH2OH; pergeseran kimia pada H 3,40 ppm memberikan informasi adanya –OCH3; pergeseran kimia pada H 4,70 ppm memberikan informasi adanya –C-OH dan pergeseran kimia H antara 6,47 ~ 7,81 ppm memberikan informasi adanya –CH=C- sedangkan spektrum karbon dan DEPT (Distortionless Enhancement of NMR Signals by Polarization Transfer) memberikan informasi adanya 14 atom karbon yang terdiri atas satu gugus –OCH3 pada C 55,70 ppm; 2 gugus –CH2OH pada C 62,84 ppm dan 64,47 ppm; 3 gugus –CH- pada C 71,15 ppm, 71,58 ppm dan 73,93 ppm; 3 gugus –CHOH- pada C 70,30 ppm, 72,33 ppm dan 101,54 ppm; 4 gugus -CH pada C 118,00 ppm dan 140,09 ppm; dan 1 gugus –C=O pada C 181,84 ppm. Berdasarkan data RMI 2 dimensi HMQC dan 1H-1H COSY (Correlation Spectroscopy) memberikan informasi adanya hubungan antar proton pada senyawa murni X dimana terdapat hubungan antara proton pada H 3,71 ppm dengan proton pada H 3,77 ppm; antara proton pada H 3,51 ppm dengan proton pada H 3,66 ppm; antara proton pada H 3,59 ppm dengan proton pada H 3,76 ppm; antara proton pada H 3,75 ppm dengan proton pada H 3,89 ppm; antara proton pada H 3,66 ppm dengan proton pada H 3,89 ppm dan antara proton pada H 6,47 ppm dengan proton pada H 7,80 ppm, sedangkan berdasarkan data RMI 2 dimensi HMBC (Hetero Multiple Bond Connectivity) menggambarkan adanya hubungan antara proton dengan karbon pada senyawa murni X, dimana terdapat hubungan pergeseran kimia antara proton (H) 3,40 ppm dengan karbon (C) 55,70 dan 101,54 ppm; proton (H) 3,76 ppm dengan karbon (C) 71,15 ppm; proton (H) 3,76 ppm dengan karbon (C) 62,84 dan 71,15 ppm; proton (H) 4,72 ppm dengan karbon (C) 72,33 ppm; proton (H) 6,47 dan 7,80 ppm dengan karbon (C) 118,00; 140,09 dan 181,84 ppm. Berdasarkan hasil interpretasi data-data spektrum UV/Vis, FTIR, RMI 1 dan 2 dimensi dapat diperkirakan struktur kimia senyawa murni X termasuk golongan glikosida.
© Hak Cipta IPB, tahun 2010 Hak Cipta dilindungi Undang-Undang
1.
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumber a. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya tulis ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik atau tinjauan suatu masalah. b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan wajar IPB.
2.
Dilarang mengumumkan atau memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB.
PENENTUAN STRUKTUR MOLEKUL DARI FRAKSI AIR TUMBUHAN ”SARANG SEMUT” Myrmecodia pendens MERR. & PERRY YANG MEMPUNYAI AKTIVITAS SITOTOKSIK DAN SEBAGAI ANTIOKSIDAN
BUSTANUSSALAM
Tesis Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Biokimia
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2010
Penguji Luar Komisi : Dr. Ir. I Made Artika, M.App.Sc.
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan hanya kepada Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian ini adalah tanaman obat asli Indonesia, dengan judul Penentuan Struktur Molekul dari Fraksi Air Tumbuhan Myrmecodia pendens Merr. & Perry yang mempunyai Aktivitas Sitotoksik dan Sebagai
Antioksidan. Tesis ini
merupakan hasil penelitian yang dilakukan di Laboratorium Biofarmaka, Pusat Penelitian Bioteknologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI). Terima kasih penulis ucapkan kepada : 1. Ibu Prof. Dr. Drh. Maria Bintang, MS dan Bapak Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc., APU selaku pembimbing yang telah banyak memberikan arahan, perhatian serta pengorbanan waktu dan pikiran selama penelitian hingga penyusunan tesis ini. 2. Alm. Dr. Muhammad Ahkam Subroto, M.App.Sc., APU yang telah memberikan banyak perhatian dan dukungan. 3. Kepala Pusat Penelitian Bioteknologi, Lembaga Ilmiu Pengetahuan Indonesia (LIPI) 4. Yoice Srikandace, M.Si, Yatri Hapsari, S.Si, Fauzy Rachman, STP, Eris Septiana, S.Si, Yadi dan Indra Fakhma atas batuan selama di laboratorium. Hartati, M.Si yang selalu memberikan dukungan dan motivasi. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada Abah, Ema, Istri dan Anak-anak tercinta serta keluarga, atas segala doa dan kasih sayangnya.
Bogor, Februari 2010
Bustanussalam
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 26 Mei 1977 sebagai anak bungsu dari pasangan Acep Mahmudin dan Tidjen. Pendidikan sarjana ditempuh di Program Studi Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Pakuan, lulus pada tahun 2000. Pada tahun 2003, penulis diterima di Program Studi Biokimia pada Program Pasca Sarjana IPB. Pada tanggal 11 September 2006 penulis menikah dengan Dwi Helina Agustiani, S.Si dan dikaruniai seorang putri pada tanggal 7 Agustus 2007 yang bernama Shuba Laiqa Sobia. Saat ini penulis sedang menantikan kelahiran anak kedua yang diperkiraan akan lahir pada awal Maret 2010. Penulis bekerja sebagai Peneliti Pertama di Pusat Penelitian Bioteknologi, Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) sejak tahun 2007 sampai sekarang. Bidang penelitian yang menjadi tanggung jawab peneliti adalah bioproses obatobatan dan kesehatan yang lebih terfokus pada tanaman obat.
DAFTAR ISI
Halaman DAFTAR TABEL.................................................................................................
xi
DAFTAR GAMBAR ...........................................................................................
xii
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................
xiii
PENDAHULUAN Latar Belakang .......................................................................................... Tujuan ....................................................................................................... Manfaat .....................................................................................................
1 3 3
TINJAUAN PUSTAKA Tumbuhan Sarang Semut (Myrmecosia pendens)..................................... Antioksidan ............................................................................................... Uji Toksisitas dengan Metode Brine Shrimp Lethality Test (BSLT)........ Kromatografi ............................................................................................. Spektrofotometri .......................................................................................
4 7 10 11 14
BAHAN DAN METODE Tempat dan Waktu Penelitian ................................................................... Bahan dan Alat.......................................................................................... Pelaksanaan Penelitian ..............................................................................
18 18 18
HASIL DAN PEMBAHASAN Determinasi Tanaman dan Semut ............................................................ Persiapan Bahan, Ekstraksi Refluks dan Partisi........................................ Hasil Uji Penapisan Fitokimia .................................................................. Uji Aktivitas Toksisitas untuk Fraksi Air dan n-butanol .......................... Uji Aktivitas Antioksidan untuk Fraksi Air dan n-butanol....................... Kromatografi Lapis Tipis Fraksi Air......................................................... Fraksinasi Ekstrak Air dengan Kromatografi Kolom Pertama ................. Uji Toksisitas dan Antioksidan Fraksi-fraksi Hasil Kromatografi Kolom Pertama.......................................................................................... Pemurnian Fraksi Mp-Aq.2 dengan Kromatografi Kolom Kedua............ Uji Toksisitas dan Antioksidan Fraksi Hasil Kromatografi Kolom Mp-Aq.2........................................................................................ Pemurnian Fraksi Mp-Aq.2.6 dengan Kromatografi Kolom Ketiga......... Uji Aktivitas Toksisitas dan Antioksidan Fraksi Hasil Kromatografi Kolom Mp-Aq.2.6 ............................................................. Pemurnian Fraksi Mp-Aq.2.6.5 dengan KLT Preparatif........................... Identifikasi Senyawa Murni X Fraksi Mp-Aq.2.6.5 dengan Spektrofotometer UV-Vis ......................................................................... Identifikasi Senyawa Murni X Fraksi Mp-Aq.2.6.5 dengan
25 25 26 27 28 29 30 32 33 34 34 35 36 37
Spektrofotometer Infra Merah................................................................... Identifikasi Senyawa Murni dengan Spektrofotometri Resonansi Magnet Inti (RMI) 1 Dimensi ................................................................... Identifikasi Senyawa Murni dengan Spektrofotometri Resonansi Magnet Inti (RMI) 2 Dimensi ...................................................................
38
SIMPULAN DAN SARAN .................................................................................
44
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
45
LAMPIRAN
48
.................................................................................................
39 40
DAFTAR TABEL
Halaman 1 Komposisi hipokotil sarang semut .................................................................
7
2
Bobot dan rendemen fraksi hasil partisi .........................................................
26
3
Hasil penapisan fitokimia fraksi air dan n-butanol .........................................
26
4
Penggabungan fraksi hasil kromatografi kolom pertama................................
31
5
Penggabungan fraksi hasil kromatografi kolom kedua...................................
33
6
Penggabungan fraksi dari Mp-Aq.2.6 dengan kromatografi kolom ketiga.....
35
7
Hasil interpretasi spektrum infra merah Fourier Transform dari senyawa murni X ...........................................................................................................
39
8
Pergeseran kimia proton untuk senyawa murni X ..........................................
39
9
Pergeseran kimia karbon untuk senyawa murni X..........................................
40
10 Korelasi RMI proton dan karbon senyawa murni X .......................................
40
11 Hubungan proton-proton dengan RMI 2 dimensi 1H-1H COSY.....................
42
12 Hubungan proton dengan karbon berdasarkan RMI 2 dimensi HMBC..........
43
DAFTAR GAMBAR
Halaman 1 Tumbuhan Sarang Semut ................................................................................
4
2
Penampang Melintang Hipokotil Tumbuhan Sarang Semut...........................
5
3
Semut Ochetellus sp........................................................................................
5
4
Simplisia Hipokotil Sarang Semut ..................................................................
26
5
Nilai LC50 fraksi n-butanol dan air hipokotil tumbuhan sarang semut, Myrmecodia pendens Merr. & Perry...............................................................
27
Histogram hasil uji aktivitas antioksidan vitamin C, fraksi air dan fraksi n-butanol ..............................................................................................
29
Kromatogram KLT fraksi air dan n-butanol hipokotil sarang semut, Myrmecodia pendens Merr. & Perry ..............................................................
30
8
Kromatogram KLT fraksi hasil kromatografi kolom pertama ........................
31
9
Hasil uji aktivitas sitotoksik dan antioksidan fraksi-fraksi hasil kromatografi kolom pertama...........................................................................
32
10 Kromatogram KLT hasil fraksinasi Mp-Aq.2.................................................
33
11 Hasil uji aktivitas sitotoksik dan antioksidan fraksi-fraksi hasil Kromatografi kolom Mp-Aq.2 ........................................................................
34
12 Kromatogram KLT fraksi gabungan hasil kromatografi kolom ketiga ..........
35
13 Hasil uji aktivitas sitotoksik dan antioksidan fraksi-fraksi hasil kromatografi kolomMp-Aq.2.6.......................................................................
36
14 (a) Kromatogram KLT prparetif fraksi Mp-Aq.2.6.5 .....................................
37
14 (b) Kromatogram hasil KLT preparatif ..........................................................
37
15 Spektrum UV-Vis senyawa murni X .............................................................
38
16 Spektrum FT-IR dari senyawa murni X .........................................................
38
17 Perkiraan struktur kumia senyawa murni X ...................................................
41
18 Hubungan antar proton berdasarkan analisis RMI 1H-1H COSY ..................
42
19 Hubungan antara proton dengan karbon berdasarkan analisis RMI HMBC ..
43
6 7
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman 1 Diagram alir proses preparasi sampel, ekstraksi refluks dan uji bioaktivitas ekstrak tumbuhan sarang semut, Myrmecodia pendens (Rubiaceae) .............
49
Diagram alir proses isolasi, identifikasi dan uji bioaktivitas ekstrak tumbuhan sarang semut, Myrmecodia pendens (Rubiaceae) ..........................
50
3
Diagram alir uji alkaloid .................................................................................
51
4
Diagram alir uji steroid dan triterpenoid .........................................................
52
5
Diagram alir uji kumarin ................................................................................
52
6
Diagram alir uji flavonoid...............................................................................
53
7
Diagram alir uji saponin .................................................................................
53
8
Diagram alir uji tanin ......................................................................................
54
9
Diagram alir uji kuinon ..................................................................................
54
10 Diagram alir uji karbohidrat ...........................................................................
55
11 Diagram alir uji glikosida ...............................................................................
56
12 Diagram alir uji toksisitas dengan metode BSLT ...........................................
57
13 Diagram alir uji antioksidan dengan metode DPPH .......................................
58
14 Hasil determinasi simplisia sarang semut ......................................................
59
15 Hasil determinasi semut yang hidup dalam hipokotil Myrmecodia pendens..
60
16 Spektrum hasil analisis RMI 1 dimensi proton ..............................................
61
17 Spektrum hasil analisis RMI 1 dimensi karbon ..............................................
62
18 Spektrum hasil analisis RMI 1 dimensi DEPT .............................................
63
19 Spektrum hasil analisis RMI 1 dimensi DEPT (Overlay) ..............................
64
20 Spektrum hasil analisis RMI 2 dimensi HMQC .............................................
65
21 Spektrum hasil analisis RMI 2 dimensi 1H-1H COSY ....................................
66
22 Spektrum hasil analisis RMI 2 dimensi HMBC..............................................
67
2
