SEMINAR NASIONAL PENELITIAN DAN PENDIDIKAN KIMIA “Kontribusi Penelitian Kimia Terhadap Pengembangan Pendidikan Kimia”
ASPEK KIMIA DAN BIOLOGIS DARI SENYAWA TURUNAN FLAVONOID TUMBUHAN FICUS Iqbal Musthapa, Gebi Dwiyanti Kelompok Penelitian Kimia Organik Bahan Alam, Jurusan Pendidikan Kimia, FPMIPA, Universitas Pendidikan Indonesia, Jalan Dr. Setiabudi 229, Bandung Abstrak Ficus adalah salah satu genus dari famili Moraceae. T umbuhan jenis ini tumbuh dengan baik didaerah beriklim tropis, dan termasuk tumbuhan yang berguna sebagai tumbuhan obat. Secara kimia, tumbuhan Ficus adalah penghasil senyawa flavonoid, alkaloid dan terpenoid. Review singkat ini merangkum hasil penelitian senyawa-senyawa turunan flavonoid yang ditemukan pada spesies Ficus. Pembahasannya meliputi aspek distribusi dan struktur molekul, cara isolasi dan penentuan struktur, biogenesis dan sifat biologis. Kata kunci: Ficus, biogenesis, flavonoid, isolasi, penentuan struktur, sifat biologis Abstract Ficus is one of the genera in the family of Moraceae. This group of plants grows well in the tropical regions, and used in the regions as traditional medicines. Chemically, the Ficus species are rich source of flavanoid, alkaloid, and terpene. In this short riview, the distribution and molecular structures, isolation and structure determination, biogenesis and biological properties of flavonoid in Ficus will be discussed.
1. PENDAHULUAN Ficus termasuk salah satu genus dari famili Moraceae, dengan jumlah spesies sekitar 750 jenis yang tumbuh di daerah hutan tropis di dunia terdistribusi menyebar di daerah India, Sri Lanka, RRC, New Guenia, Australia .1-3 Di Indonesia Ficus relatif hampir terdapat di seluruh daerah di Indonesia. Ficus merupakan tumbuhan tinggi, yang dapat tumbuh di dataran rendah maupun dataran tinggi. Ficus dapat tumbuh mencapai ketinggian sampai 50 m. 4,5 Ficus mempunyai ciri berupa pohon, semak, berkayu, memanjat, atau kayu menjalar, bergetah putih atau bening, kulit umumnya abu-abu pucat atau coklat biasanya rata, ranting ditandai dengan cincin seperti bekas luka pada tiap-tiap nodus, ranting kecil dan sering berlobang. Daun menyebar kedudukan pada batang beraturan spiral, tersebar atau berhadapan. Bunga berukuran kecil, Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
1
membesar atau punya ruang, terdiri dari tiga bentuk dan terbenam dalam dasar bunga yang berdaging, ujung bunga dilengkapi dengan lobang yang ditutupi oleh kelopak, perhiasan bunga 2–6, bunga jantan dengan 1-5 stamen, bunga betina dengan satu ovari dan bunga berbentuk balon (gall) yang menyerupai bunga betina dengan tangkai berbentuk corong pendek dan tidak punya biji. Buah melekat pada ketiak daun atau langsung menempel pada batang, pada dasar buah disokong oleh kelopak.1 Salah satu tumbuhan genus Ficus yang paling banyak dikenal di Indonesia adalah ‘beringin’. Umumnya tumbuhan kelompok ini berperan sebagai tumbuhan pelindung dan tumbuhan obat (tabel 1).2,6 Secara kimia, penggunaan tersebut tidak terlepas dari bahan-bahan kimia yang dikandungnya. Tabel 1. Data kegunaan tumbuhan Ficus NO
SPESIES
1 2 3 4 5 6 7
Ficus ampelas Burm.f. Ficus aurantica Fcus callosa Wild Ficus carica Ficus fistulosa Reinw. Ex Bl. Ficus heterophilla Lf. Ficus hispida Lf.
8 9 10 11
Ficus infectoria Roxb. non Wild. Ficus farietalis Bl. Ficus quercifolia Roxb. Ficus racemosa L. Var. Elongata (King ) Barret Ficus recurva Bl. Ficus ribes Reinw Ficus rumphii Bl. Ficus septica Burm. f . Ficus toxicaria Linn. Ficus variegata Bl. Ficus glabrata hbk
12 13 14 15 16 17 18
KEGUNAAN disuria, diare demam, sakit kepala, sakit gigi Bisul racun, inflamasi, pencahar, sakit perut narkotika kejang perut, batuk, asma, disentri nyeri lambung, demam, emetik, obat setelah bersalin, pelancar air susu, diare, disuria, tonikum obat kumur, borok nyeri perut sipilis penawar racun, diare nyeri perut, sakit punggung malaria, diare, amtelmintik kosmetika, gatal, antelmintik, asma antidotum, emetika, asma kencing nanah antidotum, disentri, luka, luka bakar Antelmintik
Ficus adalah tumbuhan yang mengandung beragam senyawa metabolit sekunder yaitu turunan flavonoid, alkaloid dan terpenoid. Pada review singkat ini akan menyajikan salah satu kelompok senyawa metabolit sekunder tersebut, yaitu senyawa turunan flavonoid. Pembahasan akan meliputi distribusi dan struktur molekul, cara isolasi, penentuan struktur molekul, biogenesis, dan sifat biologis dari senyawa-senyaw a ini. 2.
SENYAWA TURUNAN FLAVONOID TUMBUHAN FICUS
Flavonoid adalah salah satu kelompok senyawa fenolik yang mempunyai kerangka dasar karbon terdiri dari 15 atom karbon, dimana dua buah cincin benzena terikat pada suatu rantai propan membentuk susunan C6-C3-C 6, dan Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
2
merupakan senyawa yang cukup banyak terdapat pada tumbuhan Ficus. Salah stu contoh dari kelompok senyawa ini adalah 4’,5,6,7-tetrahidroksiflavon(1) yang terdapat pada tumbuhan F. infectoria.7 Senyawa dari golongan ini banyak menarik perhatian berbagai kalangan karena efek biologisnya , seperti antihepatotoksik, antioksidan, penangkap radikal bebas. 8,9 Selanjutnya sesuai dengan kerangka dasar molekulnya, flavonoid dalam genus Ficus terbagi kedalam tiga jenis, yaitu 1) Flavon, 2) Flavanol, dan 3) Flavanon dan Calkon. 4'
HO
O
7
2 2'
A HO
6
OH
B
5
O
OH
1
2.1 Flavon Senyawa-senyawa turunan flavon yang terdapat pada tumbuhan Ficus memiliki tingkat oksidasi yang berbeda pada cincin aromatiknya. Sejauh ini tingkat oksidasi pada kerangka flavon mulai dari lima sampai enam gugus fungsi oksigen, sebagai alkohol, metoksi, o-glukosa ataupun o-prenil pada cincin A di posisi C-5, C-6, C-7, dan C-8,serta di cincin B pada posisi C-3’,C-4’ dan C-5’. Bahkan beberapa senyawa membentuk cincin piran antara C6 dan C7 seperti yang terdapat pada senyawa 5 dan 6. Adapun beberapa senyawa turunan flavonoid dengan kerangka karbon utama flavon ditunjukan pada tabel 2 berikut. Tabel 2. Senyawa flavon dalam spesies Ficus Senyawa
Spesies F. glossularioides
Pustaka
5,4’-dihidroksi-3,5’-dimetoksi-7-O-ramnosidaflavon (7) 5,4’-dihidroksi-3,5’-dimetoksi-7-O-(glukosa-O-ramnosa) flavon (8) 5-hidroksi-7,5’ -dimetoksi-3’,4’-metilendioksiflavon (2) 5-hidroksi-7,3’,5’-trimetoksi-4’-(3,3 -dimetilaliloksi) flavon (3) 5,6,7,3’,4’,5’-heksametoksiflavon (4) 5-hidroksi-8,3’,4’,-trimetoksi- 2”,2”-dimetilpirano (5”,6”:6,7)-flavon (5) 5-hidroksi-8,3’,4’,5’-tetrametoksi-2”,2”-dimetilpirano (5”,6”:6,7)-flavon (6) 4’,5,6,7-tetrahidroksiflavon(1)
F. gomelleria
F. infectoria
10 10 11 11 11 11 11 7
OCH 3 OH
HO
O H 3 CO
O
O
O
HO OH
OH
O
O 2
1 OCH 3
OCH 3 O O CH 3 H 3 CO
O O CH 3
H 3 CO
O
Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004 OH
O 3
OCH 3
H 3 CO O CH 3
O 4
3
OCH3 OCH3
OCH3
OCH3
OCH3 O
O
O
O OCH3
OCH3
OH
OH
O 5
O 6
OCH3
OCH3 OH
Ram-O
O
OH
Ram-O-Glu-O
O
OCH3
OH
OCH3
O
OH
O 8
7
2.2 Flavonol Senyawa flavonoid dengan kerangka lain juga ditemukan pada tumbuhan genus Ficus, yaitu senyawa kerangka flavonoid dengan kerangka flavonol (9) sebagaimana yang ditemukan pada tumbuhan Ficus virens Ait 12. Senyawa dengan kerangka karbon flavonoid ini mempunyai ciri khas, yaitu terdapatnya substituen hidroksi pada C -3. OH
HO
3
OH OH
O 9
2.3 Flavanon dan Calkon Kedua kelompok flavonoid ini ditemukan pada Ficus benjamina Linn13-15. Flavonoid dengan kerangka karbon seperti ini termasuk jarang ditemukan pada famili moraceae terutama genus Ficus.
Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
4
3.
ISOLASI SENYAWA FLAVONOID
Senyawa flavonoid diisolasi sebagaimana lazimnya senyawa alam, yaitu melibatkan proses ekstraksi, fraksinasi, pemisahan dan pemurnian. Berdasarkan hal tersebut, ekstraksi dapat dimulai dengan pelarut alkohol, sehingga diperoleh ekstrak yang optimal.Fraksionasi ekstrak total dengan mempergunakan pelarut nheksan, kloroform, dan etil asetat dapat memisahkan komponen-komponen senyawa sesuai dengan tingkat kepolarannya. Fraksinasi awal masing-masing terhadap fraksi tadi menjadi fraksi yang lebih sederhana didasarkan pada profil KLT, umummnya dilakukan dengan mempergunakan teknik kromatografi cair vakum. Pemurnian masing-masing komponen selanjutnya dilakukan dengan teknik kromatografi kolom atau KLT preparatif mempergunakan fasa diam silika gel. Gambar 1 mencontohkan bagan isolasi komponen flavonid dari kulit batang Ficus virens Ait.
SerbukKulit Batang Ficus virens • Ektraksi dengan pelarut MeOH • Penguapan pelarut Ekstrak total MeOH Fraksionasi dengan n-heksan, CHCl3 dan EtOAc Fraksi n-heksan
Fraksi CHCl3
Fraksi EtOAc
• •
Fraksi Sisa
Fraksinasi dengan KCV Pemurnian dengan berbagai teknik kromatografi
Antara lain senyawa 5 dan 6
Gambar 1. Contoh bagan isolasi senyawa flavonoid tumbuhan Ficus
4.
PENENTUAN STRUKTUR MOLEKUL SENYAWA FLAVONOID
Dewasa ini spektrometri merupakan bagian penting dalam menentukan struktur. Dimana NMR memegang peranan terpenting pada bagian ini, walaupun demikian data spektroskopi UV dan IR masih sangat berguna dalam memperoleh Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
5
informasi awal mengenai struktur senyawa-senyawa tersebut. Sebagai contoh, spektrum UV dapat membedakan kromofor flavonoid berkerangka flavon atau flavonol. Selanjutnya, spektrum IR dapat memberi petunjuk adanya gugus aldehid serta gugus lainnya yang menjadi ciri khas dari suatu senyawa. Sebagaimana diungkapkan sebelumnya, penentuan struktur senyawa flavonoid sangat mengandalkan data spektroskopi NMR. Sebagai contoh pada senyawa 3, data spektrum 1H-NMR menunjukan adanya sinyal untuk tiga buah metoksi pada δ H 3,84 (3H) dan 3,94 (6H), satu buah gugus preniloksi [δ H 4,58 (d,J 7,2 Hz), 5,56 (t, J 7,2 Hz), 1,75 (s ) dan 1,68 (s )]dan juga mengindikasikan bahwa pola substitusi di cincin A berupa dua buah pasangan doblet meta dengan harga J 2,1 Hz pada δ H 6,38 dan 6,50 yang menandakan adanya substituen H pada C6dan C-8. Adanya sinyal singlet pada δ H 7,07(2H) menandakan adanya substituen H pada C-2’dan C -6’ di cincin B yang secara simetri telah tersubstitusi metoksi pada C-3’danC-5’. Selain 1H-NMR, dikenal juga 13C-NMR, yang dipergunakan untuk menentukan posisi masing-masing karbon pada senyawa. Adapun harga geseran kimia 13C-NMR untuk senyawa 3 diperlihatkan pada gambar 2 berikut. 56.3
O 56.0
107.4 95.7
O 169.9
O 160.3 104.7
96.0
187.0
22.9 122.8 165.7 107.4
148.6
98.5
160.2
OH
25.3
122.7
148.6 133.2 O 69.1
O
133.9
19.3
56.3
O
Gambar 2. Nilai δ C senyawa 3
5.
BIOGENESIS SENYAWA FLAVONOID
Secara umum flavonoid berasal dari kombinasi dua jalur biogenesis utama, yaitu jalur shikimat dan jalur asetat malonat. Dalam hal ini cincin A dari senyawa Flavanoid berasal dari kondensasi tiga unit astat malonat, sedangkan cincin B dan 3 atom karbon rantai propan berasal dari jalur shikimat. Selanjutnya akibat dari reaksi sekunder yang melibatkan enzim tertentu maka dapat dihasilkan berbagi Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
6
senyawa flavon dengan berbagai tingkat pola oksigenasi. Adapun asal-usul biogenesis serta hubungan masing-masing kerangka karbon utama flavonoid, ditunjukan pada gambar 3 berikut. O
3
SCoA HO
OH
+
CoA Asetil
OH
O
Calkon O
HO
O
OH
HO
O
O
OH
Flavon
O
Flavanon
HO
O
OH OH
O
Flavonol
Gambar 3. Jalur Biogenesis Senyawa Flavonid 6.
SIFAT BIOLOGIS SENYAWA TURUNAN FLAVONOID
Walaupun tumbuhan Ficus dikenal bukan sebagai tanaman obat, pencarian senyawa aktif dari tumbuhan ini telah melatarbelakangi kajian kimiawi tumbuhna tersebut. Tumbuhan ini tergolong ke dalam famili moraceae yang dikenal sebagai sumber senyawa flavonoid dengan pola oksigenasi yang beragam di alam. Adalah Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
7
menarik karena senyawa-senyawa flavonoid tersebut memiliki salah satu peranan sebagi anti oksidan, dimana kereaktifan flavonoid sebagi antioksidan sangat bergantung terhadap pola oksigenasinya. Senyawa flavonoid dengan pola oksigenasi tinggi dan terdapat ikatan rangkap pada C2-C3, dilaporkan memiliki RSA (radical scavenging activity ) yang tinggi. Selain itu senyawa flavonoid juga dilaporkan dapat bersifat toksik terhadap sel murine leukimia P -388. 7.
KESIMPULAN
Secara struktural senyawa flavonoid pada tumbuhan Ficus memiliki keanekaragaman struktur baik dari kerangka karbon utama, maupun dilihat dari gugus sampingnya. Dari sifat biologisnya, sebagian besar senyawa turunan flavonoid telah dievaluasi terhadap bebe rapa sistem farmakologi, seperti pada antioksidan dan antitumor. Maka berdasrkan hal tersebut, penelitian species Ficus Indonesia merupakan peluang yang besar untuk mengembangkan sumber hayati di negara ini. Daftar Pustaka 1. Backer, C.A. and R.C. Bakhuizen den Brink, Jr., Flora of Java, Vol II, N,V Noordhoff, Groningen, 1963 . 2. Hanson Anders, et al, J. Ethnopharm, 1986,17,105-108. 3. Sergio R. Peraza Sanchez, et al, Planta Medica , 2001,16,186-187. 4. Heyne K, Tumbuhan Berguna Indonesia, Jilid IV, Balitbang Kehutanan, Jakarta, 1987 . 5. Hutapea J, dkk,. Inventaris Tanaman Obat Indonesia , Jilid III, Depkes RI, 1994. 6. Sayed, H.M and E.Y. Backheet, Chem. Abstr. 1992 ,166,46112e. 7. Ahmad N.J.M., et al, J. Chem synopsis, 1995, 218. 8. Jer Huei Lin, et al, J. Food and Drug Analysis, 2000, 9, (1), 6-11. 9. Dragan Amic, et al, Croatia Chemica Acta, 2003 , 76,(1), 55-61. 10. Harfia Mundahar, Isolasi Flavonoid dari Ficus grosstilarioides Burn. F (Moraceae), FMIPA Universitas Andalas, 1994 . 11. Daniel F. Amaral, et al, J. Braz. Chem. Soc. 2001 , 12, (4), 538-541. 12. Yandri Nurhayati, Pemisahan dan Pemurnian Senyawa Metabolit Sekunder Turunan Flavonoid dari Kulit Batang Ficus Virens Ait., Skripsi, 2004. 13. Yenny, Pemisahan dan Pemurnian Senyawa Turunan Flavonoid dari Kulit Akar Ficus benjamina Linn., Skripsi, 2004 . 14. Badriansyah, Pemisahan dan Pemurnian Senyawa Metabolit Sekunder Turunan Flavonoid dari Kayut Akar Ficus benjamina Linn., Skripsi, 2004. 15. Ella Herawati, Isolasi dan Karakterisasi Senyawa Flavonoid dari Ekstrak Etil Asetat Kulit Batang Ficus benjamina Linn., Skripsi, 2004.
Seminar Nasional Penelitian & Pendidikan Kimia, 9 Oktober 2004
8
