BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. yang sangat reaktif dan mengandung elektron tak berpasangan (unpaired electron)

ADLN- PERPUSTAKAAN UNIVERSITAS AIRLANGGA

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Radikal Bebas Radikal bebas merupakan salah satu produk reaksi kimia dalam tubuh yang sangat reaktif dan mengandung elektron tak berpasangan (unpaired electron) di orbital luarnya sehingga sebagian besar bersifat tidak stabil (Widodo, 1997). Radikal bebas biasa disebut ROS (Reactive Oxygen Species), seperti anion superoksid, hidrogen peroksida dan hidroksi radikal. ROS dapat menyebabkan kerusakan lipid, protein, dan asam nukleat. Target utama peroksidasi ROS adalah PUFA (Poly Unsaturated Fatty Acid) yang terdapat di dalam membran lipid. PUFA terdegradasi oleh radikal bebas sehingga membentuk MDA. Kadar MDA di dalam serum merupakan penanda kerusakan sel dikarenakan radikal bebas (Jyothi et al., 2008) Reaksi radikal bebas adalah suatu reaksi yang bertahap. Secara keseluruhan reaksi tersebut dibagi dalam tiga tahapan. Tahap pertama adalah tahap inisiasi. Pada tahap ini terjadi pembentukan radikal bebas melalui reaksi oksidasi/ reduksi dan homolitic fission. Reaksi berlanjut ke tahap propagasi (reaksi rantai) melalui abstraksi satu atom hidrogen. Selanjutnya akan terjadi terminasi yang menghasilkan radikal bebas yang kurang reaktif (stabil) sehingga reaksi terhenti (terminasi). Jika radikal bebas bereaksi dengan molekul yang bukan radikal, maka radikal akan memberikan elektron tak berpasangan yang dimilikinya atau justru mengambil elektron dari molekul non-radikal, sehingga

TESIS

9

PENGARUH PEMBERIAN EKSTRAK ......

ARYA ULILALBAB


10

dapat berakibat terjadinya reaksi rantai dan menyebabkan efek biologis yang jauh dari tempat asal pembentukan radikal bebas tersebut (Halliwel, 1991). Langkah reduksi satu elektron pada O2 menghasilkan superoksida, hidrogen peroksida, dan radikal hidroksil. Superoksida adalah suatu radikal bebas, dan kadang-kadang ditulis O2˙. Namun, superoksida hanya memiliki satu elektron yang tidak berpasangan dan oleh karena itu, kurang radikal apabila dibandingkan dengan O2, yang memiliki 2 elektron tidak berpasangan. H2O2, bentuk tereduksi separuh dari O2, telah menerima 2 elektron dan, oleh karena itu, bukan merupakan radikal oksigen. Namun, dia dianggap spesies oksigen reaktif karena dengan cepat diubah menjadi radikal hidroksil (Marks, et al., 2000). O2 Oksigen

e-

O2Superoksida e- , 2H+ H2O2 Hidrogen peroksida e- , H+ H2O + OH˙ Radikal hidroksil e- , H+ H2O Gambar 2.1 Langkah - Langkah Reduksi Satu Elektron pada Oksigen

TESIS


ARYA ULILALBAB


11

Radikal bebas oksigen dapat menyebabkan peroksidasi lemak yang terdapat pada selaput organel dan bisa merusak retikulum endoplasma, dan mitokondria. Peroksidasi lemak dapat terjadi dalam sel-sel hidup. PUFA yang terdapat pada membran sel mempunyai ikatan rangkap antara beberapa atom karbon. Ikatan ini mudah diserang oleh radikal bebas yang berasal dari oksigen (Robbins dan Kumar, 1995) Efek biologik peroksidasi lipid membran tergantung populasi sel dan profil asam lemak membran fosfolipid. Membran mitokondria dan mikrosom sensitif terhadap peroksidasi lipid karena kandungan PUFA pada fosfolipid membran cukup tinggi. Pada umumnya membran peka terhadap reaksi peroksidasi lipid dalam tingkatan yang berbeda. Kerusakan struktur subseluler secara langsung mempengaruhi pengaturan metabolisme. Gangguan membran lisosom menyebabkan pelepasan enzim-enzim hidrolitik lisosom yang selanjutnya mampu mengakibatkan kerusakan intraseluler, dan memperkuat kemampuan radikal bebas dalam menginduksi kerusakan sel (Halliwell dan Gutteridge, 2007) 2.2 Stres Oksidatif Stres oksidatif bisa diartikan sebagai suatu ekspresi yang biasa dideskripsikan

kepada

berbagai

proses

yang

mengganggu

akibat

ketidakseimbangan antara radikal bebas dan sistem antioksidan. Stres oksidatif merupakan penyebab kerusakan metabolisme dan kematian sel. Stres oksidatif terjadi apabila ROS tidak cukup dinetralisir oleh antioksidan. Nilai SOD (Superoxide Dismutase) adalah indikator dari status antioksidan, sedangkan nilai MDA (Malondialdehyde) adalah indikator dari peroksidasi lipid. Rasio MDA bisa

TESIS


ARYA ULILALBAB


12

digunakan sebagai indikator stres oksidatif yang diukur dari serum. Apabila nilai MDA meningkat, maka hal ini mengindikasikan tingginya kondisi stres oksidatif (Jyothi et al., 2008) Stres Oksidatif akibat radikal bebas menyebabkan peroksidasi lemak, rusaknya molekul lemak (fosfolipid) membran sel, rusaknya DNA, dan oksidasi protein baik protein struktural maupun fungsional (reseptor, enzim, protein transport) yang menyebabkan protein rusak berat dan selanjutnya menjadi target proteolisis atau terakumulasi dalam sel. Apabila mengenai bagian protein yang esensial, maka stres oksidatif akan menyebabkan kematian sel karena gangguan homeostatis ion antar membran dan gangguan metabolisme intrasel. Peran SOD adalah menangkal ROS sehingga memberi fungsi protektif terhadap kerusakan dan kematian sel (Riegger, 2008). Produk oksidasi terakumulasi seperti MDA pada mitokondria dan hepar disertai kerusakan oksidatif akan mengarah pada kerusakan yang lebih progresif sehingga menyebabkan penurunan aktivitas enzim intraseluler seperti SOD, GSH (Glutathion Peroksidase) dan CAT (Catalase). Hal ini selanjutnya dapat mengakibatkan stres oksidatif dan timbulnya berbagai penyakit degeneratif (Bureau et al., 2003 dalam Christina, 2010) 2.3 Rokok Asap rokok yang dihisap oleh perokoknya disebut sebagai asap utama (mainstream) dan asap yang keluar dari ujung rokok yang terbakar dan dihisap oleh orang yang ada di sekitar perokok disebut sebagai asap sampingan (sidestream). Asap rokok mengandung tidak kurang dari 4865 bahan kimia dan 43 diantaranya sering dihubungkan dengan penyebab keganasan. Kandungan asap

TESIS


ARYA ULILALBAB


13

rokok dibedakan menjadi dua fraksi (bahan), yaitu partikel dan gas. Bahan partikel antara lain mengandung tar, indol, nikotin, dan lain-lain sedangkan bahan gasnya mengandung karbon monoksida, NO dan NO2 volatile aldehydes, formaldehid, NH3, dan lain-lain (Sitepoe, 1997; Halliwel and Gutteridge, 1999). Tar terbentuk selama pemanasan tembakau yang merupakan hidrokarbon yang lengket dan menempel pada paru-paru. Tabel 2.1 Kandungan Asap Rokok Fase Asap Rokok

Kandungan Amonia (NH3), karbon monoksida (CO), CO2, NO*, NO2*, hidrogen sianida (HCN), aldehida volatil (seperti ethanal, formaldehida, acrolein, Fase Gas crotonaldehida), benzene vapour, aseton, vinil klorida, hidrokarbon tak jenuh (seperti butadiene, isoprene) Tar, nikotin, logam (seperti cadmium, timah, nikel, besi, chromium, arsen), fenol/ semiquinon/ quinon, hidrokarbon karsinogenik (seperti Fase Partikel benzpyrene, benzathracene, chrysene), benzena, asam, pestisida seperti DDT dan elemen radioaktif Sumber : Halliwell and Gutteridge (1999) dan Kaplan (1993)

Pada saat merokok akan terjadi reaksi pembakaran dan reaksi pirolisis. Pada saat kedua reaksi ini dibentuk berbagai senyawa kimia termasuk oksidan dan radikal bebas. Hidroquinone dalam tar dapat menembus paru-paru berdifusi pada membran sel dan ikut dalam reaksi redoks ekstra dan intraseluler sehingga membentuk senyawa semiquinone, H2O2, dan radikal superoksida. Pada setiap hisapan asap rokok mengandung oksidan dan radikal bebas kurang lebih 1015-1018 molekul (Prior, 1992). Asap rokok mengandung komponen yang dapat memicu terbentuknya radikal bebas dalam tubuh sehingga dapat menyebabkan stres oksidatif (Revianti, 2006). Asap rokok dapat mengandung NO dan NO2 masingmasing 98-135 mg/m3 dan 150-226 mg/m3 (Siswanto, 2008).

TESIS


ARYA ULILALBAB


14

Komponen asap rokok seperti nikotin, tar, hidrokarbon mampu untuk memicu terbentuknya radikal bebas pada berbagai sel tubuh, menyebabkan reaksi rantai yang dapat menyebar ke seluruh tubuh (Stafford dan Becker, 1996). Tar rokok mengandung komplek dari hidrokarbon, diantaranya hidrokarbon yang muncul saat pecahnya tar merupakan bahan yang bersifat karsinogenik (Halliwel dan Gutteridge, 1999) Merokok dapat mengurangi ventilasi paru-paru seseorang. Nikotin dapat menyebabkan

konstriksi

bronkiolus

terminalis

sehingga

menyebabkan

peningkatan tahanan jalan nafas. Nikotin dapat mengakibatkan kelemahan pada silia permukaan jalan nafas. Asap rokok dapat menyebabkan efek iritasi pada saluran nafas sehingga menyebabkan peningkatan sekresi cairan jalan nafas yang mengakibatkan terjadinya pembengkakan pada lapisan epitel (Alsagaff, 1994) Asap rokok memiliki beberapa efek patologi yang dapat meningkatkan kerentanan epitel saluran pernapasan terhadap efek karsinogen asap rokok (Amin, 1996). Pada orang yang tidak merokok, kadar karbon monoksida (CO) yang terikat dengan hemoglobin dalam bentuk COHb hanya sebesar 0,5%. Pada perokok, kadar COHb dapat mencapai 4% bahkan lebih. Pada kadar COHb diatas 10% akan terjadi gejaa awal keracunan CO yaitu sakit kepala dan pusing. Sedangkan pada kadar COHb sebesar 20% akan terjadi sakit kepala, kehilangan kontrol motorik, sampai koma (Elias et al. 1998). Menurut Tirtosastro, S dan Murdiyati, A.S, (2010), kesempurnaan pembakaran terutama tingginya suhu akan mempengaruhi produksi komponen kimia asap, sehingga komponen kimia yang dihasilkan juga beragam. Beberapa

TESIS


ARYA ULILALBAB


15

penyebab keragaman suhu perokokan diantaranya yaitu kepadatan massa tembakau dan ukuran atau diameter rokok, kandungan garam kalium atau natrium, adanya bahan-bahan yang menghambat pembakaran seperti klor (Cl) atau gula, dan kelembapan tembakau. Aliran asap rokok dibagi menjadi dua, yaitu aliran asap pada saat rokok dihisap (mainstream), dan aliran asap pada saat tidak diisap (sidestream). Untuk menganalisis kandungan kimia asap dilakukan dengan smoking machine, yang dilengkapi filter Cambridge untuk menangkap kondensat asap. Massa asap dibagi menjadi dua sebagai berikut : a) Asap yang tertangkap filter Cambridge pada saat rokok diisap smoking machine sebagai kondensat asap. Kondensat asap ini disebut TPM (total particulate matter) yang komponen utamanya adalah air, nikotin, dan tar. Kondensat kering, adalah TPM setelah dikurangi air, sedangkan tar adalah TPM setelah dikurangi air dan nikotin. Kandungan kimia tar terdiri atas bermacam-macam senyawa, Hasil analisis kandungan kimia kondensat asap tercantum pada tabel 2.2 b) Asap yang lolos dari filter Cambridge pada saat rokok diisap smoking machine dan asap yang keluar saat tidak dihisap atau asap samping (sidestream). Kandungan kimia massa asap ini tercantum pada tabel 2.3

TESIS


ARYA ULILALBAB


16

Tabel 2.2 Hasil Analisis Komponen Kimia Utama Asap yang Tertangkap Filter Cambridge Senyawa

µg/ batang rokok Nikotin 100-3000 Nornikotin 5-150 Anatabin 5-15 Anabasin 5-12 Alkaloid tembakau yang lain Bipyridils 10-30 n-Hentriacontane 100 Total nonvolatil HC 300-400 Naftalena 2-4 Naftalena lain 3-6 Penanthrene 0,2-0,4 Anthracenes 0,05-0,10 Fluorenes 0,6-1,0 Pyrenes 0,3-0,5 Fluoranthenes 0,3-0,45 Karsinogen PAH 0,1-0,25 Fenol 80-160 Fenol lain 60-180 Catechol 200-400 Catechols lain 100-200 Dihydroxybenzenes lain 200-400 Sumber : Tirtosastro, S dan Murdiyati, A.S, (2010)

TESIS

Senyawa Scopoletin Polifenol lain Cyclotenes Quinonez Solanesol Neophytadienes Limonene Terpenes lain Asam asetat Asam stearat Asam oleat Asam linoleat Asam linolenat Asam laktat Indol Skatole Indol lain Quinolines Aza-arenes lain Benzofuranes


µg/ batang rokok 15-30 40-70 0,5 600-1000 200-350 30-60 100-150 50-75 40-110 150-250 150-250 60-80 10-15 12-16 2-4 200-300

ARYA ULILALBAB


17

Tabel 2.3 Hasil Analisis Komponen Kimia Utama Asap yang Lolos Filter Cambridge Senyawa

konsentrasi/ batang rokok (% aliran asap rokok) 280-120 mg (56-64%) 50-70 mg (11-14%) 45-65 mg (9-13%) 14-23 mg (2-5%) 7-12 mg (1,5-2,5%) 5 mg (1%) 0,5-1,0 mg 10-130 µg 100-680 µg 400-500 µg 20-90 µg 1,0-2,0 mg 0,4-0,5 mg 1,0-1,6 mg 0,2-0,4 mg 25-40 µg 20-35 µg 6-70 µg 5-90 µg 10 µg 15-35 µg

Nitrogen Oksigen Karbon dioksida Karbon monoksida Air Argon Hidrogen Amonia Nitrogen oksida Nox Hidrogen sianida Hidrogen sulfida Metana Volatile alkene Volatile alkenes lain Isoprene Butadiena Asetilena Benzena Toluena Syrene Hidrokarbon aromatik lain Asam format 200-600 µg Asam asetat 300-1700 µg Asam propionat 100-300 µg Sumber : Tirtosastro, S dan Murdiyati, A.S, (2010)

Methyl-formate Asam folatil lain Formaldehida Asetaldehida Acrolein Aldehida folatil lain Aseton Keton volatil lain Methanol Alkohol volatil lain Acetonitrile Volatile Nitriles lain Furan Volatile Furanes lain Pyridine Picolines 3-Vynilpyridine Volatile Pyridines lain Pyrrole Pyrrolidine N-Methyl pyrrolidine

konsentrasi/ batang rokok (% aliran asap rokok) 20-30 µg 5-10 µg 20-100 µg 400-1400 µg 60-140 µg 80-140 µg 100-650 µg 50-100 µg 80-100 µg 10-30 µg 100-150 µg 50-80 µg 20-40 µg 45-125 µg 20-200 µg 15-80 µg 7-30 µg 20-60 µg 0,1-10 µg 10-18 µg 2,0-3,0 µg

Volatile Pyrazines Metil amina Amines aliphatic lain

3,0-8,0 µg 4-10 µg 3-10 µg

Senyawa

2.4 Rosella Rosella berasal dari wilayah India sampai Malaysia, dimana tanaman ini mulai dibudidayakan pula di Afrika. Tanaman ini telah menyebar secara luas di wilayah subtropis dan di berbagai wilayah India Barat dan Amerika Tengah. Rosella terdiri dari berbagai jenis, diantaranya yaitu rosella merah, rosella ungu, rosella hitam, rosella kuning, rosella putih, dan rosella hijau. Namun, yang biasa dikonsumsi yaitu rosella merah dan rosella ungu (Morton,1999). Menurut Mardiah, dkk (2009), tanaman rosella bisa mencapai tinggi 0,5-3 meter dan

TESIS


ARYA ULILALBAB


18

mengeluarkan bunga hampir sepanjang tahun. Batangnya berbentuk bulat, tegak, berkayu dan berwarna merah. Daunnya berupa daun tunggal, menjari, berujung tumpul, bergerigi, dan dengan pangkal berlekuk. Panjang daunnya 6-15 cm dan dengan lebar daun 5-8 cm. Tangkai daun bulat berwarna hijau dengan panjang 4-7 cm.

Gambar 2.2 Rosella Merah (kiri) dan Rosella Ungu (kanan) Kering Bunga rosella keluar di ketiak daun, dan setiap tangkai tanaman rosella hanya terdapat satu bunga. Bunga dari tanaman rosella mempunyai 8-11 helai kelopak bunga yang berbulu dengan panjang sekitar 1 cm, dengan pangkal saling berdekatan. Kelopak ini sering dianggap sebagai bunga oleh masyarakat, dan bagian inilah yang sering dimanfaatkan sebagai bahan makanan dan minuman (Maryani dan Kristiana, 2008). Rosella merah mempunyai rasa yang lebih asam dibandingkan rosella ungu, sehingga kurang cocok bagi seseorang yang mempunyai riwayat permasalahan pada asam lambung. Dari segi khasiat, rosella merah dipercaya mampu menurunkan tekanan darah tinggi, sedangkan rosella ungu dipercaya sebagai penstabil tekanan darah. Mahkota bunga rosella berbentuk corong dan terdiri dari 5 helai, dengan panjang antara 3-5 cm. Tangkai sari yang merupakan tempat melekatnya

TESIS


ARYA ULILALBAB


19

kumpulan benang sari berukuran pendek dan tebal, panjang sekitar 5 mm dan lebar sekitar 5 mm. Putik berbentuk tabung berwarna kuning atau merah. Buah berbentuk kotak kerucut, berambut, terbagi menjadi 5 ruang, berwarna merah. Bentuk biji menyerupai ginjal, berbulu dengan panjang 5 mm dan lebar 4 mm (Mardiah et al., 2009) Klasifikasi Rosella adalah sebagai berikut : Divisio

: Spermatophyta

Kelas

: Angiospermae

Subkelas

: Dikotil

Ordo

: Malvales

Genus

: Hibiscus

Spesies

: Hibiscus sabdarifa

Bagian dari rosella yang dapat dikonsumsi yaitu kelopaknya. Sari kelopak rosella merah kaya akan pigmen antosianin dan mengandung 13% campuran asam sitrat dan asam malat serta asam-asam buah lain. Kelopak rosella juga mengandung vitamin D, B1, dan B2 (Som, 2003). Di India barat, kelopak segar rosela digunakan sebagai pewarna dan perasa dalam membuat jeli, sirup, gelatin, minuman segar, pudding dan cake. Akhir - akhir ini minuman berbahan rosela mulai banyak dikenal sebagai minuman kesehatan. Bahan minuman teh celup rosella juga sudah ada di pasar swalayan (Maryani dan Kristiana, 2008). Toksisitas ekstrak kelopak rosella sangat rendah, LD 50 dari ekstrak kelopak rosella di atas 5000 mg/kg bb, dimana penelitian ini dilakukan pada tikus (Ali et al., 2005).

TESIS


ARYA ULILALBAB


20

Berikut kandungan nutrisi rosella yang disajikan dalam Tabel 2.4 Tabel 2.4 Kandungan Kelopak Rosella Merah Segar per 100 g Kandungan Kadar air (g) *Kadar air (g) Protein (g) *Protein (g) Lemak (g) Total karbohidrat (g) Serat (g) Abu (g) Kalsium (mg) Phosporus (mg) Besi (mg) Karoten (mg) Thiamin (mg) Riboflavin (mg) Niacin (mg) Asam askorbat (mg) *Asam sitrat (g) *Pigmen antosianin (g) Sumber : Morton (1999) dan *Adenipekun (1998)

Jumlah 13,2 8,3 1,145 6,9 2,61 12,3 12,0 6,90 1,263 273,2 8,98 0,029 0,0117 0,277 3,765 6,7 4 1,5

2.5 Antosianin Antosianin adalah salah satu pigmen alami larut air yang tergolong senyawa flavonoid, merupakan glikosida antioksidan yang terdiri dari inti gugus (nukleus) 2-phenol benzopyrillium (flavium). Beberapa antosianin berwarna merah dalam larutan asam, ungu dalam larutan netral dan biru dalam larutan alkali. Kebanyakan antosianin sangat berwarna pada pH < 4 (Vargas and Lopez, 2003). Antosianin menghasilkan kisaran warna dari merah sampai biru yang banyak terdapat pada bunga dan buah, meskipun ada juga yang terdapat pada daun serta bagian lain tanaman. Umumnya konsentrasi antosianin pada buah dan sayur antara 0,1-1% berat kering. Antosianin adalah pigmen yang larut air berada pada lapisan epidermal buah dengan lapisan mesofil pada daun (Winarno, 2004).

TESIS


ARYA ULILALBAB


21

Secara kimia, semua antosianin merupakan turunan struktur aromatik tunggal, yaitu cyanidin dan semuanya terbentuk dari pigmen cyanidin dengan penambahan atau pengurangan gugus hidroksil atau dengan metilasi atau glikosilasi. Antosianidin adalah aglikon antosianin yang terbentuk apabila antosianin dihidrolisis dengan asam. Antosianidin yang paling umum dipakai sampai saat ini adalah cyanidin yang berwarna merah lembayung. Rosella merah merupakan jenis rosella yang memiliki aglikon antosianidin berupa cyanidin sebagai komponen penyusun antosianin, sedangkan rosella ungu memiliki aglikon antioksidan berupa delphinidin (Harborne, 1987). Senyawa tersebut ampuh mengatasi penyakit kanker darah atau leukemia. Senyawa ini menghambat terjadinya kehilangan membran mitokondrial dan pelepasan sitokrom dari mitokondria ke sitosol (Mardiah, dkk., 2009). Tabel 2.5 menunjukkan sejumlah gugus pengganti yang paling umum ditemui pada antosianin. Tabel 2.5 Gugus Pengganti pada Struktur Kation Flavium Antosianin Utama

Gugus pada Karbon Nomor 3 4 5 Cyanidin (III) OH OH H Delphinidin (IV) OH OH OH Sumber : Belitz and Grosch (1987) dan *Tranggono, dkk (1990) Struktur Antosianin

λ max (nm) * 535 546

Pouget et al., (1990) menyebutkan bahwa Delphinidin-3-sambubioside (Dp-3-sambubioside) adalah komponen pigmen utama yang membentuk warna merah keunguan. Rosella ungu memiliki aglikon antosianidin berupa delphinidin dengan proporsi relatif keduanya dalam menyusun kompleks antosianin adalah 70,9% Dp-3-sambubioside terhadap 29,1% Cy-3-sambubioside.

TESIS


ARYA ULILALBAB


22

Gambar 2.3 Struktur Cyanidin-3-sambubioside (kiri) dan Delphinidin3-sambubioside (kanan) (Polyphenols Laboratories AS) Antosianin umumnya tidak stabil dalam pengolahan sehingga berakibat hilangnya warna selama proses pengalengan, pembotolan dan pemanasan. Buah dan sayuran mengandung enzim yang dapat menyebabkan kehilangan warna antosianin meskipun dapat diinaktifkan dengan blanching. Beberapa enzim yang mempengaruhi perubahan warna antosianin adalah polypenol oxidase, antosianise dan peroksidase (Eskin, 1990). Faktor lain yang berpengaruh terhadap kestabilan antosianin adalah harus diproses dan diolah pada temperature rendah dengan sedikit kehadiran oksigen serta cahaya (Vargaz and Lopez, 2003). Efek suhu terhadap stabilitas antosianin pada produk makanan telah diselidiki oleh banyak peneliti dan kesimpulan secara umum bahwa antosianin akan rusak dengan pemanasan dan penyimpanan. Markakis (1982), menunjukkan bahwa pengolahan strawberry pada 100 ºC dalam 1 hari menghasilkan 50% kerusakan antosianin dan bila disimpan pada suhu 38 ºC dapat bertahan sampai 10 hari. Kerusakan warna antosianin disebabkan oleh berubahnya kation flavilium yang berwarna merah menjadi basa karbinol yang tidak berwarna dan akhirnya

TESIS


ARYA ULILALBAB


23

menjadi khalkone yang tidak berwarna (Purnomo, 1995). Menurut Laili (2004), perlakuan pemanasan 70 ºC selama 15 menit, menunjukkan bahwa ekstrak bunga rosella yang diperoleh mempunyai kandungan antosianin sebesar 4,587 mg tiap 15 g bunga kering. Aktivitas biologi dari antosianin berhubungan kuat dengan aktivitas antioksidan, menjaga oksidasi asam askorbat, membentengi dari radikal bebas sehingga mengurangi resiko kanker dan penyakit hati. Warna dari pigmen juga dipengaruhi oleh banyak hidroksil dan metoksil. Jika hidroksil lebih banyak maka warna akan meningkat menjadi biru sedangkan jika metoksil lebih banyak maka warna merah akan lebih dominan (Vargaz and Lopez, 2003) 2.6 Antioksidan Antioksidan adalah inhibitor yang bekerja menghambat oksidasi dengan cara bereaksi dengan radikal bebas reaktif membentuk radikal bebas tak reaktif yang relatif stabil. Sistem ini dinamakan dengan prototeksi non-enzimatik (Widodo, 1997). Antioksidan dipercaya sebagai salah satu cara mencegah munculnya penyakit diusia lanjut seperti kanker, jantung, katarak dan disfungsi kognitif (Douglas, 2002). Menurut Kochar and Rossel (1990), antioksidan dapat bekerja dengan dua cara, yaitu : 1.

Berperan sebagai donor atom hidrogen pada radikal bebas lemak untuk membentuk kembali molekul lemak. Dengan demikian jika antioksidan diberikan, maka akan menghambat proses oksidasi.

2.

Berperan sebagai donor atom hidrogen pada radikal bebas untuk membentuk hidroperoksida dan sebuah radikal bebas untuk antioksidan. Radikal bebas

TESIS


ARYA ULILALBAB


24

antioksidan ini lebih stabil daripada radikal bebas lemak karena struktur resonansi elektron dalam cincin aromatik antioksidan. Dengan demikian akan menghentikan reaksi oksidasi berantai. Kim (2005) menyebutkan bahwa aktivitas antioksidan dapat bekerja melalui beberapa mekanisme, yaitu mencegah reaksi inisiasi, penghambatan pembentukan peroksida, penghambatan pemecahan hidrogen yang berkelanjutan, kapasitas mereduksi dan penangkapan radikal. Radikal bebas merupakan molekul yang mempunyai elektron bebas. Elektron tersebut sangat reaktif dan dapat mengakibatkan kerusakan oksidatif. Makromolekul sel mudah diserang oleh radikal bebas sehingga menyebabkan kerusakan lemak, protein dan asam nukleat. Menurut Mahdavi et al. (1995), berdasarkan fungsinya antioksidan dalam bahan pangan digolongkan menjadi empat, yaitu : 1.

Antioksidan Primer Antioksidan primer mengakhiri reaksi radikal bebas dengan mendonorkan

hidrogen

atau

elektron

kepada

radikal

bebas

dan

mengubahknya menjadi produk yang lebih stabil. Antioksidan primer efektif pada konsentrasi rendah dan pada konsentrasi tinggi akan menjadi prooksidan. Setijowati dkk (1998) menambahkan, antioksidan primer bekerja dengan cara mencegah pembentukan radikal bebas baru. Yang termasuk kedalam antioksidan primer adalah : Superoksida Dismutase (SOD), Glutation Peroksidase, Katalase, dan protein pengikat metal. Antioksidan primer dapat menunda atau menghambat tahap inisiasi bereaksi dengan radikal bebas atau dengan menghambat tahap propagansi

TESIS


ARYA ULILALBAB


25

dengan bereaksi dengan radikal peroksi atau radikal alkoksi dengan reaksi sebagai berikut : AH + R*

A* + RH

AH + ROO*

A* + ROOH

AH + RO*

A* + ROH

Inisiasi

Propagasi

Gambar 2.4 Reaksi Antioksidan Primer dengan Radikal Bebas (Gordon, 1990) 2.

Antioksidan Sinergistik Antioksidan sinergistik secara luas dapat digolongkan sebagai penangkap

oksigen

atau

pengkelat. Antioksidan

memiliki

berbagai

mekanisme. Antioksidan ini dapat berperan sebagai donor hidrogen kepada radikal pengoksi sehingga dapat memperbarui antioksidan primer. Oleh karena itu antioksidan fenolik dapat digunakan pada konsentrasi rendah jika sinergis ditambahkan secara simultan (Mahdevi et al, 1995) Penangkap oksigen seperti asam askorbat, palmitat askorbit, dan sulfit bereaksi dengan oksigen bebas dan memindahkannya ke sistem yang tertutup. Pengkelat seperti asam sitrat atau fosfat adalah bukan antioksidan, tetapi senyawa ini mempunyai efek sinergis yang sangat efektif dengan antioksidan primer dan penangkap oksigen (Mahdevi et al, 1995) 3.

Antioksidan Sekunder Antioksidan sekunder seperti asam tiopropionat berfungsi dengan cara indekomposisikan peroksida lemak kedalam produk akhir yang stabil. Antioksidan sekunder berfungsi menangkal radikal bebas dan mencegah

TESIS


ARYA ULILALBAB


26

reaksi berantai. Contoh antioksidan sekunder yaitu vitamin E, vitamin C, βkaroten, flavonoid, asam, bilirubin dan albumin (Setijowati dkk, 1998) 4.

Antioksidan Tersier Antioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel dan jaringan yang disebabkan oleh radikal bebas. Contoh antioksidan ini adalah metionin dan enzim-enzim yang memperbaiki DNA, serta memperbaiki kerusakan biomolekuler yang disebabkan aktivitas radikal bebas. Adanya enzim-enzim perbaikan DNA dapat mencegah penyakit kanker (Setijowati dkk, 1998) Salah satu senyawa antioksidan yang penting dan memiliki jumlah

terbanyak di dunia adalah golongan flavonoid. Flavonoid adalah kelompok senyawa fenol yang merupakan zat warna merah, ungu, biru dan kuning yang biasa ditemukan di dalam buah dan sayur. Flavonoid dibagi dalam beberapa kelompok antara lain anthocyanins, flavanols, flavones, proanthocyanidines, flavan-3-ols dan isoflavones (Corredor, 2007). Berikut merupakan mekanisme aktivitas antioksidan dari berbagai jenis sumber antioksidan : Tabel 2.6 Mekanisme Aktivitas Antioksidan Kelas antioksidan Antioksidan umum (primer) Penstabil hidroperoksida Sinergis Pengubahan oksigen singlet Bahan pereduksi hidroperoksida Sumber : Pokorny (2001)

TESIS

Mekanisme aktivitas antioksidan Inaktivasi radikal bebas lemak Pencegahan pemecahan hidroperoksida menjadi radikal bebas Membantu aktivitas antioksidan primer Mengubah oksigen singlet menjadi triplet Mereduksi hidroperoksida menjadi nonradikal


Antioksidan Fenol Fenol Asam sitrat, askorbat Karoten

asam

Protein/ asam amino

ARYA ULILALBAB


27

Sesuai mekanisme kerjanya, antioksidan memiliki dua fungsi. Fungsi pertama merupakan fungsi utama dari antioksidan yaitu sebagai pemberi atom hidrogen. Antioksidan (AH) yang mempunyai fungsi utama tersebut sering disebut sebagai antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) atau mengubahnya ke bentuk lebih stabil, sementara turunan radikal antioksidan (A*) tersebut memiliki keadaan lebih stabil dibanding radikal lipida. Fungsi kedua merupakan fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju autooksidasi dengan berbagai mekanisme diluar mekanisme pemutusan rantai autooksidasi dengan pengubahan radikal lipida ke bentuk lebih stabil (Gordon, 1990) 2.7 Kerusakan dan Kematian Sel Ketika sel mengalami stres fisiologis atau rangsang patologis, sel bisa beradaptasi dan mencapai kondisi baru untuk mempertahankan hidupnya. Jika kemampuan adaptatif berlebihan, maka akan mengalami jejas/ cedera. Dalam batas waktu tertentu, cedera bersifat reversible, dan sel kembali ke kondisi stabil seperti semula. Namun dengan stres berat atau menetap, terjadi cedera irreversible dan sel yang terkena akan mati. Oleh karena itu diperlukan analisis histopatologi untuk mengetahui perubahan morfologi sel selama mengalami cedera reversible atau irreversible serta menaksir penyebabnya akibat adanya suatu penyakit (Kumar, et al., 2005) Perubahan gambaran kematian sel dibagi menjadi dua, yaitu nekrosis dan apoptosis. Nekrosis atau nekrosis koagulasi adalah jenis kematian sel yang umum dijumpai setelah sel terpapar stimulus eksogen, seperti iksemi dan rangsang kimia

TESIS


ARYA ULILALBAB


28

yang menyebabkan pembengkakan sel, selanjutnya sel pecah terjadi denaturasi dan koagulasi protein sitoplasma dan hancurnya organel sel. Sedangkan peristiwa apoptosis bisa dijumpai secara teratur selama proses embriogenesis dan proses fisiologik (contoh : hancurnya sel endometrium pada proses menstruasi), sel sel yang tidak diinginkan akan dibuang. Apoptosis juga dapat ditemukan dalam keadaan patologik dan kadangkala disertai nekrosis (Sudiono, 2003) Sebuah sel dapat mengalami trauma lethal maupun non-lethal. Trauma lethal pada jaringan-jaringan individu yang hidup menyebabkan kematian sel (nekrosis). Nekrosis disertai perubahan biokimia dan perubahan struktural. Sel sel yang mengalami nekrosis mengalami penurunan fungsi sel, jika terjadinya nekrosis cukup berat (ekstensif), akan menimbulkan suatu penyakit klinis (Chandrasoma, 1999). Sel yang nekrotik menunjukkan warna yang lebih eosinofil karena hilangnya warna basofilia yang dihasilkan oleh RNA pada sitoplasma, serta meningkatnya pengikatan eosin oleh protein intrasitoplasmik yang rusak. Sel menjadi lebih mengilap homogen dibandingkan sel normal, kemungkinan karena hilangnya partikel glikogen. Jika enzim sudah mencerna organel sitoplasma, sitoplasma akan mengalami vakuolisasi dan memberikan gambaran seperti gigitan ngengat dan selanjutnya terjadi klasifikasi sel yang mati. Perubahan nukleus sel yang mati dapat memberikan gambaran, diantaranya kariolisis, kariopiknosis, dan kariorheksis. Kariolisis dicirikan hilangnya basofilia dan kromatin, kemungkinan karena aktivitas DNA. Kariopiknosis dicirikan melisutnya nukleus dan terjadi peningkatan warna basofilia. DNA nampak menjadi padat dan menjadi massa

TESIS


ARYA ULILALBAB


29

basofil yang solid dan melisut. Kariorheksis dicirikan dengan nukleus yang piknotik atau sebagian piknotik mengalami fragmentasi (Sudiono, 2003).

Gambar 2.5 Perubahan Sel dari Normal Menuju Nekrosis dan Apoptosis (Kumar, dkk, 1997, dalam Janti S, 2003) Perubahan inti sel merupakan merupakan bukti kuat terjadinya nekrosis. Kromatin sel yang mati menggumpal pada rantai-rantai kasar, kemudian inti sel menjadi berkerut, padat dan bersifat basofilik, proses ini disebut piknosis. Inti sel piknosis kemudian pecah menjadi beberapa partikel basofil yang kecil, proses ini disebut dengan karyoreksis, yang kemudian mengalami lisis sebagai akibat aksi dari lisosom deoksiribonuklease, proses ini disebut dengan karyolisis. Pada nekrosis yang terjadi secara cepat, inti sel mengalami lisis tanpa fase piknosis (Chandrasoma, 1999). Pada umumnya, cedera akibat radikal bebas dapat dikontrol oleh antioksidan seperti SOD, glutathione peroxidase, vitamin E dan C. Bagaimanapun juga, cedera akibat radikal bebas dapat menjadi bencana apabila sistem antioksidatif berjalan kurang baik. Kekurangan aktivitas antioksidan memberikan

TESIS


ARYA ULILALBAB


30

konsekuensi atas meningkatnya radikal bebas yang menyebabkan kondisi stres oksidatif pada sel sehingga menimbulkan cedera yang sangat hebat (irreversible) dan berujung nekrosis (Myers and McGavin, 2007) 2.8 Malondialdehyde (MDA) Malondialdehyde (MDA) merupakan produk oksidasi sekunder yang bersifat toksik terhadap sel hidup. MDA merupakan inisiator, karsinogen, dan mutagen. MDA dapat berikatan dengan lipid dan protein, menginaktivasi ribonuklease dan berikatan kovalen dengan asam nukleat (Jadhav et al, 1996). Malondialdehyde (MDA) adalah indikator yang sering digunakan untuk mengukur stres oksidatif (Santi, 2002). Pengukuran MDA cocok digunakan sebagai indikator peroksida lemak. Peningkatan tingkat produk peroksida lemak dapat dihubungkan dengan berbagai macam penyakit kronik pada manusia seperti aterosklerosis, stres oksidatif, dan penyakit degeneratif yang disebabkan adanya radikal bebas akibat meningkatnya konsentrasi MDA (Levina, 2003) Berikut merupakan skema pembentukan MDA :

TESIS


ARYA ULILALBAB


31

Gambar 2.6 Skema Pembentukan MDA (Burcham, 1998) Pengukuran kadar radikal bebas secara langsung sulit dilakukan karena waktu paruh radikal bebas sangat singkat dan produksi radikal bebas tidak konstan. Oleh karena itu pengukuran stress oksidatif dilakukan secara tidak langsung yaitu dengan mengukur kerusakan biologis yang disebabkan oleh radikal

TESIS


ARYA ULILALBAB


32

bebas. Pengukuran radikal bebas tidak langsung yang sering dilakukan adalah mengukur peroksidasi lipid. Sebagai akibat dari peroksidasi lipid dihasilkan berbagai

macam

aldehid

diantaranya

heksanol,

malondialdehyde,

5-

hidroxynonenal (Santi, 2002). Tiga komponen penting dari membran sel adalah fosfolipid, glikolipid (mengandung asam lemak tak jenuh/ PUFA), dan kolesterol. PUFA sangat rawan terhadap serangan radikal terutama radikal hidroksil. Radikal hidroksil dapat menimbulkan reaksi berantai yang dikenal dengan sebutan peroksidasi lipid (Suryohudoyo, 1997). 2.9 Tikus Wistar Uji in vivo dalam penelitian menggunakan tikus wistar sebagai objek penelitian dengan pertimbangan bahwa tikus wistar memiliki kemiripan dengan manusia, antara lain adalah mamalia, pemakan segala (omnivora), mudah berkembang biak dan mudah mendapat perlakuan. Untuk keperluan penelitian bisa digunakan dua macam strain yaitu Sprague-Dewley atau disebut (SD), ukuran tubuhnya cukup besar dan sangat jinak. Strain yang lain yaitu Wistar, dikembangkan oleh Weistar Institute of Biology and Anatomy, dikembangkan secara luas digunakan untuk penelitian laboratorium. Ukuran tubuhnya lebih kecil daripada Sprague-Dawley dan sangat mudah menyesuaikan diri dengan lingkungannya. Sifatnya sangat jinak asalkan tidak diganggu.

TESIS


ARYA ULILALBAB


33

Beberapa sifat tikus menurut Arrington, L.R (1972) : 1. Nocturnal, artinya aktif pada malam hari dan tidur pada siang hari 2. Tidak mempunyai kantong empedu 3. Tidak dapat mengeluarkan isi perutnya (muntah) 4. Tidak pernah berhenti tumbuh, walaupun kecepatannya menurun setelah berumur 100 hari Tabel 2.7 Taksonomi Tikus Rattus norvegicus Strain Wistar

Kingdom Phylum Class Order Suborder Family Subfamily Genus Species Sumber : Myers, P. dan D. Armitage (2004)

Animalia Chordata Mammalia Rodentia Myomorpha Muridae Murinae Rattus Rattus norvegicus

Tabel 2.8 Data Fisiologis Tikus Rattus norvegicus Strain Wistar Suhu rektal Denyut jantung Diastolik Sistolik Respiratory rate Sumber : Isroil (2010)

TESIS


38-39 ºC 320-480 bpm 60-90 mm/Hg 75-120 mm/Hg 85-110 napas/menit

ARYA ULILALBAB

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA. yang sangat reaktif dan mengandung elektron tak berpasangan (unpaired electron)

Recommend Documents