EKSPLORASI POTENSI (AKTIVITAS DAN BIOAKTIVITAS) SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM DENGAN PENDEKATAN BERBASIS STRUKTUR

Prosiding Seminar Nasional Kimia dan Pembelajarannya, ISBN : 978-602-0951-12-6 Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 17 September 2016

EKSPLORASI POTENSI (AKTIVITAS DAN BIOAKTIVITAS) SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM DENGAN PENDEKATAN BERBASIS STRUKTUR dan IMPLIKASINYA PADA PEMBELAJARAN KIMIA ORGANIK di PERGURUAN TINGGI Sutrisno Kelompok Bidang Keilmuan Kimia Organik Bahan Alam, Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang Jl. Semarang 5 Malang – Jawa Timur 65145 Korespondensi: [email protected]

ABSTRAK Sejak dikenalkannya ilmu kimia, sudah menjadi kesepakatan ilmiah bahwa kimia adalah ilmu natural (natural science) yang mengkaji tentang struktur, sifat, perubahan (rekasi kimia), dan energi yang menyertai reaksi tersebut. Berdasarkan konsep atau definisi ini, maka pemahaman tentang struktur memegang peranan penting untuk menentukan sifat suatu senyawa. Senyawa organik (dalam domain yang lebih terbatas dibanding dengan struktur senyawa kimia pada umumnya) merupakan penggolongan senyawa yang mempunyai keragaman struktur yang lebih bervariasi. Oleh karenanya, dalam senyawa organik dikenal dengan konsep isomer. Fakta menunjukkan bahwa senyawa organik dengan isomer yang berbeda menunjukkan sifat atau karakter yang berlainan dan tentunya dari aspek kemanfaatan dan kegunaan akan berbeda juga. Sejauh yang teridentifikasi selama ini riset manfaat, kegunaan, dan potensi berbasis pada pengalaman yang berkembang di masyarakat kemudian ditelaah secara molekular kimiawi seperti antikanker-antitumor-sitotoksik, antibakteri, antijamur, antioksidan, dan antimikroba lainnya. Makalah ini menyampaikan riset senyawa organik bahan alam yang berpotensi sebagai antioksidan, sunscreen, antikoagulan, sitotoksik, dan antimikroba dengan pendekatan struktur (yang diawali dengan pendekatan gugus fungsional) dari alga merah, biji alpukat, dan biji asam jawa di Kimia Organik Bahan Alam Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Malang melalui uji aktvitas dan/atau bioaktivitasnya. Kata kunci: senyawa organik bahan alam, aktivitas dan bioaktivitas, alga mereah, biji alpukat, dan biji asam jawa. zat-zat organik yang dibentuk atau

PENDAHULUAN

alam

Senyawa

(organik)

(English:

natural

dihasilkan oleh organisme hidup.

bahan

Konsep senyawa organik bahan alam

product)

pada awalnya hanya dikenal sebagai

adalah suatu senyawa organik atau

senyawa bahan alam yang selaras A - 20


dengan natural

bahasa Inggrisnya, yakni product.

Pada

Chemistry

dan

kelompok

bidang

awal

keimuannya dikenal sebagai Kimia

organik

Organik Bahan Alam. (Osbourn &

diturunkan atau barasaI dari kajian

Lanzetti, 2009 & Cooper & Nicola,

secara alami (naturally) terjadinya

2015) ) Sejarah senyawa organik

zat-zat kimia, artinya zat-zat kimia

bahan alam telah berkembang sangat

dihasilkan dari organisme hidup; dan

lama

hal ini hingga kini tetapi sebagai

perkembangan kimia organik itu

sumber

dan

sendiri. Senyawa organik bahan alam

dinamika intelektual para ilmuwan

dikaji karena kekhasannya dan begitu

kimia. Dalam perkembangannya, kini,

ragamnya

dan diyakni di masa yang akan

Senyawa

datang, bahwa organisme (tumbuhan

dieksplorasi

tinggi

mikroorganisme)

aktivitas farmakologik dan biologik.

merupakan sumber utama zat-zat

Keragaman dan keunikan struktur

kimia (yang unik dan menantang).

senyawa organik bahan alam, banyak

Zat-zat kimia yang dihasilkan secara

memberikan

alamiah

perkembangannya,

inilah

kimia

informasi

ataupun

oleh yang

ilmiah

dan

sejalan

struktur ini

dengan

yang

ada.

ditemukan

dan

karena

mempunyai

inspirasi

untuk

organisme

(hidup)

menemukan dan merancang obat-

selanjutnya

dikenal

obatan

dan

dilanjutkan

dengan

sebagai senyawa (organik) bahan

sintesis senyawa organik secara total

alam atau natural product compound.

atau parsial.

Kimia

yang

mengkaji

senyawa-

Senyawa

bahan

alam

senyawa bahan alam dikenal sebagai

merupakan senyawa kimia atau zat

Kimia Bahan Alam (Natural Product

yang

Chemistry). Dari sekelumit informasi

hidup, biasanya mempunyai aktivitas

ini tampak bahwa pada awalnya,

farmakologi atau aktivitas biologi,

kimia yang mempelajari senyawa

bermanfaat untuk penyelidikan atau

organik bahan alam dikenal sebagai

rancangan

Kimia Bahan Alam, namun dalam

bahan alam telah dapat diproduksi

perkembangannya di Indonesia lebih

melalui teknik sintesis total maupun

ditegaskan dengan Kimia Organik

sintesis parsial. Senyawa bahan alam

Bahan Alam untuk Natural Product

jika dipandang sebagai bagian dari A - 21

dihasilkan

obat.

oleh

organisme

Akhir-akhir

ini,


biomolekul secara keseluruhan maka

bobot molekul tinggi dan bersifat

tergolong

polimerik, seperti selulosa, lignin, dan

(small

sebagai

molecule)

molekul jika

kecil

dibanding

protein.

Zat-zat

ini

sebagai

dengan protein, karbohidrat, asam

pembangun seluler. Ketiga, senyawa-

deoksiribo nukleat (DNA, deoxyribo

senyawa “kecil” (small molecule) yang

nucleic acid), dan sebagainya. Namun

khas dan dalam jumlah terbatas

demikian,

dalam

molekul

memberikan sumber

atau

inspirasi

kecil

ini

menyediakan yang

setiap

spesies

organisme.

Golongan senyawa dalam kategori ini

sangat

dikenal

sebagai

senyawa-senyawa

bermakna untuk penyelidikan obat.

metabolit

Di samping itu, senyawa bahan alam

senyawa metabolit sekunder inilah

memegang

yang

peran

mempertahankan

penting

dalam

kondisi

dan

keberlangsungan

sekunder.

mempunyai

Golongan

efek

biologik

terhadap sel atau organisme dan

kehidupan

bertanggung

jawab

untuk

organisme, khususnya akibat tekanan

produksinya. Metabolit sekunder ini

lingkungan,

diri

memang

dan

terlibat dalam pertumbuhan yang

dari

mempertahankan

serangan

penyakit,

sebagainya.

normal

organik

dihasilkan Pertama,

dari

bahan tiga

dari

langsung

organisme,

atau

reproduksi

organisme. Namun demikian, tidak

alam

seperti

kategori.

senyawa-senyawa

secara

pengembangan,

Secara alamiah terbentuknya senyawa

tidak

pada

metabolit

primer,

ketidaktersedian metabolit sekunder

yang

terbentuk dalam semua sel dan

dalam

berperan sebagai pusat pengatur

mengakibatkan

(central role) atau pengendali dalam

tetapi

metabolisme

kerusakan jangka panjang seperti

dan

reproduksi

sel

organisme

tidak

kematian

lebih

segera,

mengakibatkan

tersebut. Senyawa yang tergolong

menyangkut

dalam kategori ini adalah asam

kesuburan,

atau

nukleat, berbagai asam-asam amino,

barangkali

tidak

dan gula atau sakarida, dan dikenal

penting sama sekali pada organisme

sebagai metabolit primer.

tersebut.

Kedua,

material organik yang mempunyai A - 22

kelangsungan estetika, ada

hidup, atau

perubahan


Di

samping

itu,

senyawa-

taksonomi tumbuhan yang dikenal

senyawa metabolit sekunder juga

dengan

mempunyai

(chemotaxonomy).

yang

karakter

disebabkan

menyerang

oleh

pengaruh

kemotaksonomi

melibatkan

penggunaan

biologiknya terhadap organisme lain.

organik

Dalam

mengklasifikasi

perkembangannya,

Kimia

Kemotaksonomi

bahan

senyawa

alam

untuk

spesies,

sedang

Organik Bahan Alam memperluas

senyawa organik bahan alam yang

bidang

obat-

dihasilkan

atau

obatan, sifat racun, feromon dan

tumbuhan

dikenal

atraktan, warna, rasa,

dan

senyawa fitokimia (phytochemistry

penyakit pada tanaman. Semua kajian

compound). Melalui survey fitokimia

ini dilandasi oleh perkembangan

telah dikembangkan senyawa organik

kimia

bahan

kajiannya

organik

meliputi

pada

bau,

umumnya.

alam

diproduksi

sebagai

Kesemuanya ini diperankan oleh

hubungan

antara

senyawa

tumbuhan

dan

golongan

organik

bahan

senyawa

alam

juga

sifat

oleh

dengan

“marker” botanik

evolusinya.

Jadi,

metabolit

manusia mengeksploitasi bahan alam

sekunder. Sampai saat ini terdapat

sebagai sumber obat/bahan obat-

tidak kurang dari 40% obat atau

obatan,

bahan obat-obatan dihasilkan dari

pewangi, perasa, dan masih banyak

senyawa

alam.

lagi manfaat yang sangat luas untuk

Berbagai ragam program penapisan

aplikasi-aplikasi lainnya. Kemajuan

(screening

pesat telah dicapai dalam satu sampai

organik

bahan

program)

senyawa-

agen

dekade

pada obat baru dan digunakan untuk

dengan sintesis bahan alam, regulasi

pengobatan berbagai jenis kanker. Di

dan fungsi, serta evolusi diversitas

samping itu, senyawa organik bahan

metabolit. Kondisi ini juga telah

juga

dalam

membawa informasi secara bersama

mengatur interaksi antara tanaman,

untuk kemajuan di bidang kimia,

mikroorganisme,

dan

biologi tumbuhan, ekologi, agronomi,

terkini,

dan kesehatan yang menyediakan

senyawa organik bahan alam juga

guide komprehensif terhadap kimia

berperan

bahan alam yang diturunkan dari

binatang.

peran insekta,

Perkembangan

dalam

mengembangkan A - 23

yang

dan

senyawa bioaktif saat ini mengarah

mempunyai

terakhir

pengharum

berkaitan


tumbuhan

(plant-derived

natural

materi lainnya (sifat fisik, kimia, dan

product).

biologiknya).

Pada

tulisan

Riset senyawa-senyawa bahan

dipaparkan

yang

para

organik bahan alam berdasarkan

natural product organic chemist yang

pendekatan gugus fungsional dan

paling

implikasinya

alam

dilakukan

sering

oleh

dilakukan

adalah

melakukan ekstraksi yang diikuti

kimia

dengan

pendidikan

penapisan

(screening)

sitotoksik,

anti

dalam

orgnik,

senyawa

pembelajaran

baik

di

menengah

jenjang maupun

pendidikan tinggi.

aktivitas dan/atau bioaktivitasnya, seperti

eksplorasi

ini

tumor,

PEMBAHASAN

antimikroba (bakteri, jamur, dan 1. Struktur

sebaginya), dan antioksidan yang dilanjutkan

dengan

sebagai

pemisahan-

Senyawa Basis

Organik Penentu

(Bio)Aktivitasnya

pemurnian untuk ditetapkan struktur senyawa yang bersangkutan. Sebagai

Mengkaji

guide untuk memperoleh “informasi”

dilepaskan

tentang keberadaan senyawa dan

senyawa ini, yakni rumus empirik

aktivitasnya, hal ini sudah menjadi

(formula empirik), rumus molekul

kelaziman dan dibenarkan. Namun

(formula molekular), dan struktur

demikian, kurang memberikan alur

(rumus

yang lebih sistematik yang selaras

struktur). Ketiga karakter inilah yang

dengan karakteristik senyawa bahan

membedakannya dengan

alam tersebut. Sebagaimana telah

anorganik. Sejak dikenalkan atau

dideskripsikan sebelumnya, senyawa

dipelajarinya senyawa organik atau

bahan alam merupakan senyawa

Kimia Organik dalam level makro,

organik.

mempelajari apa yang dikenal dengan

Karakteristik

senyawa

senyawa dengan

struktur

tidak

karakkteristik

atau

formula

senyawa

organik adalah gugus fungsional,

isomer

dimana karakter ini berbeda dengan

Kajian senyawa organik sangat sarat

bukan

Gugus

dengan ragam struktur walaupun

organik

mempunyai rumus molekul yang

merupakan penentu golongan, pusat

sama, dan disinilah konsep tentang

kereaktifan, dan penciri lain sifat-sifat

isomer mulai dikenalkan dan dikaji

senyawa

fungsional

organik.

senyawa

A - 24

merupakan

organik

keniscayaan.


dengan tingkat kajian sesuai dengan

turunannya. Demikian juga dengan

tingkat kematangan peserta didik dan

adanya kromofor aromatik (benzena

jenjang pendidikannya. Keisomeran

dan

(isomeri) yang menghadirkan isomer

karakteristik

dengan berbagai ragamnya, pada

aromatik

dasarnya disebabkan oleh perbedaan

Selanjutnya, geometri molekul seperti

strukturnya, baik dari sisi susunan

kemeruahan molekul, kiralitas atom

atom dalam setiap molekul maupun

dalam molekul dan kiralitas molekul

bentuk molekul secara keseluruhan.

menentukan

Secara

molekul secara keseluruhan yang

umum

kajian

struktur

turunannya)

mencirikan

sebagai dengan

bentuk

senyawa

kekhasannya.

dan

ukuran

senyawa organik didasarkan atas dua

mempengaruhi

kategori

molekul tersebut, khususnya kerja

utama,

fungsional

yakni

senyawa

gugus

organik

mekanisme

kerja

terhadap sel.

dan

bentuk keseluruhan molekul secara

Ilmu kimia merupakan ilmu yang

keseluruhan.

mempelajari

Gugus

fungsional

struktur,

sifat,

senyawa organik menggambarkan

perubahan (reaksi kimia), dan energi

kelompok

yang

atau

golongan

suatu

menyertai

perubahan.

senyawa organik, menjadi penciri

Berdasarkan batasan yang sederhana

senyawa, menjadi pusat kereaktifan

ini maka dengan diketahui struktur

dan

Sebagai

molekul baik secara keseluruhan

dapat

maupun parsialnya dapat digunakan

berikut.

untuk memprediksi atau menentukan

karbon-karbon

sifat senyawa yang bersangkutan.

mencirikan sebagai alkena, alkuna,

Demikian juga dengan sifat yang

alkadiena,

dan

ditunjukkan oleh senyawa tersebut

ini

dapat digunakan sebagai pengarah

menjadi pusat kereaktifan dan pusat

atau indikasi diperolehnya struktur

keaktifannya.

gugus

molekul senyawa tersebut. Sebagai

hidroksil (-OH), karbonil (C=O), dan

ilustrasi tentang bagaimana suatu

karboksil

sifat (kereaktifan) dapat digunakan

pusat

contoh

aktivitasnya.

tentang

dideskripsikan Ikatan

hal

ini

sebagai

rangkap

alkapoliena,

sejenisnya.

Ikatan

rangkap

Terdapatnya

(COO),

mencirikannya

sebagai golongan alkohol, aldehida

untuk

dan keton, dan asam karboksilat atau

struktur A - 25

menentukan molekul

(perubahan) tersebut


ditunjukkan oleh perubahan pH pada

Pada pH kurang dari 8,2, struktur

pelargonidin (1), suatu senyawa yang

molekul tiga cincin benzena yang

diperoleh dari kelopak merah bunga

terpisah,

masing-masing

lavender (Gambar 1) (Ratcliff, et al.,

elektron

terdelokalisasinya

2004). Terdapatnya ion hidrogen

suatu bidang datar yang berbeda

atau hidroksida dapat mengubah

dengan dua lainnya. Dalam larutan

strukturnya

basa terjadi perubahan

yang

menghasilkan

dengan pada

struktur:

perubahan warnanya. Ion hidrogen

terbentuk ion planar dengan elektron

menyebabkan pelargonidin menjadi

terdelokalisasi memperpanjang pada

bentuk

hampir

kationnya

(2),

dan

ion

seluruh

struktur.

Sistem

hidroksida menjadikan pelargonidin

elektron terdelokalisasi ini mejadi

dalam bentuk anionnya (3). Ilustrasi

lebih

lain adalah fenomena perubahan

mengakibatkan

warna fenolftalein (yang lebih sering

spektrum

dikenal dengan pp) sebagai indikator

larutannya menjadi berwarna merah

dalam titrasi asam-basa (Gambar 2).

muda (Ratcliff, et al., 2004).

diperpanjang

dan

cahaya terlihat,

dalam sehingga

OH O HO

O

OH-

H+ OH OH

kation pelargonidin (merah)

molekul pelargonidin (ungu)

anion pelargonidin (biru)

Gambar 1. Pengaruh ion hidrogen dan hidroksida pada pelargonidin

A - 26


Gambar 2. Pengaruh kondisi keasaman (pH) pada fenolftalein 2. Riset

Eksplorasi

Senyawa

larutan

natrium

hidroksida yang

Organik Bahan Alam dengan

dilanjutkan dengan metilasi dengan

Pendekatan Struktur

dimetil sulfat, dan alkoholisis dengan

Beberapa riset (eksplorasi) tentang

larutan kalium hidroksida metanolik

aktivitas dan/atau bioaktivitas dari

yang

bahan alam telah dilakukan. Pakirizin

pengasaman. Dari ketiga perlakukan

(pachyrrizin),

ini dihasilkan tiga senyawa turunan

suatu

zat

padat

dilanjutkan

berwarna kuning cerah dari golongan

pakirizin,

flavonoid terdapat di dalam biji

(turunan pakirizin_1), metil hidroksi

bengkuang

erosus

pakirizin (turunan pakirizin_2), dan

Untuk

metil metoksi pakirizin (turunan

mengetahui bagaimana karakter sifat

pakirizin_3). Selanjutnya dilakukan

racun ini dilakukan transformasi

skrining sitotoksiknya dengan sel

dengan berbagai perlakuan, yakni

leukemia

reduksi hidrogenasi katalitik dengan

Perubahan

katalis

menyebabkan

Urban)

(Pahyrrhizus

bersifat

Pd/C,

racun.

hidrolisis

dengan

yakni

dengan

L1210

dihidropakirizin

secara

struktur

ini

in-vitro. terbukti

perubahan

sitotoksinya (lihat Gambar 3).

A - 27

sifat


Gambar 3. Sifat sitotoksik pakirizin dan turunannya (Sutrisno, 2000) Riset

lain

uji

bioaktivtas

yang

strukturnya dengan heparin. Heparin,

didasarkan atas kemiripan struktur

suatu

ditinjau dari kerangka dasar dan

dikenali sebagai antikoagulan alami

gugus samping dilakukan terhadap

yang bekerja dalam jaringan tubuh

karagenan (Sutrisno, et

sehingga

Karagenan,

darah

sulfat

dalam

telah

kondisi

polisakarida

berwujud cair dan dapat diedarkan

tersubstitusi sulfat diuji aktivitasnya

ke seluruh tubuh organ makhluk

sebagai

hidup (Gambar 4). Zat ini terdapat

didasarkan

suatu

al., 2013).

poligalaktan

antikoagulan atas

yang kemiripan

dalam hati (hepar).

Gambar 4. Struktur heparin, suatu antikoagulan alami A - 28


OSO 3CH2OH

O

O

O O

OH

O

OH

n

k- carrageenan O

OH

- O 3 SOCH2

CH2OH

O

O

OSO 3CH2OH

OSO 3-

- O SOCH 3 2 O

O OH

O

OH (OSO 3- )

O

OH

n

O

OSO 3CH2OH

O

-O SOCH 3 2

OSO 3-

O

O

O

O OSO3-

OH

O

n

-

-

O

OH

Struktur ideal -karagenan

l- carrageenan OSO 3CH2OH

OH

O

OH

O

OH

n

n

Struktur ideal -karagenan

i-carrageenan -

 -carrageenan

Gambar 5. Struktur karagenan dan variasinya Berdasarkan sifat antikoagulan dari

(Activated Partial Thromboplastine

heparin

yang

Time) dan PT (Prothrombine Time).

dasar

Karagenan dihasilkan dari rumput

ini,

mempunyai

kerangka

poligalaktan diyakini

karagenan sulfat

(Gambar

mempunyai

sebagaimana

dimilki

heparin.

aktivitas

laut kelompok alga merah.

aktivitas

antikoagulan oleh

5)

Riset

antikoagulan

3. Orientasi

yang

sebagai

uji

di

karagenan

bahwa

mempunyai

aktivitas

Kimia

FMIPA

Eksplorasi senyawa organik bahan alam Kelompok Bidang Keilmuan

karagenan

Kimia Organik Bahan Alam di Jurusan

sebagai

Kimia

antikoagulan walaupun aktivitasnya

Malang

lebih lemah dibanding sitrat. Uji

FMIPA

Universitas

Negeri

saat

diarahkan

pada

(bio)aktivitasnya

a(bio)aktivitas sebagai antikoagulan dilakukan

Jurusan

Universitas Negeri Malang

pembanding

menunjukkan

(Bio)Aktivitas

KBK Kimia Organik Bahan Alam

dengan sitrat (antikoagulan ekstra seluler)

Uji

sebagai

antioksidan, sunscreen (tabir surya),

berdasarkan

antibakteri,

mekanismeprolongasi terhadap APTT A - 29

antimikroba,

dan


sitotoksik. Khusus untuk bioaktovitas

radikal ini dapat memulai reaksi

yang tiga terakhir bekerja sama

berantai.

dengan laboratorium di luar Jurusan

terjadi dalam sel, dapat menyebabkan

Kimia

kerusakan

FMIPA

eksplorasi berdasarkan

dan

UM.

Landasan

pengembangannya

ketersediaan

Ketika

atau

Antioksidan

fasilitas

reaksi

berantai

berantai

kematian

menghentikan

ini

dengan

reaksi

menghapus

pendukung.

intermediet

Senyawa-senyawa antioksidan, baik

menghambat reaksi oksidasi lainnya.

yang sintetik maupun alami didasari

Mereka

pemahaman bahwa zat ini bertindak

menjadi teroksidasi sendiri, sehingga

melindungi zat lain untuk dioksidasi.

antioksidan bertindak sebagai agen

Antioksidan

pereduksi

pelindung karena

zat

sehingga

bertindak zat ini

sebagai

radikal

sel.

melakukan

bebas,

ini

dan

dengan

(reduktor). Antioksidan

untuk

dioksidasi

yang selama ini telah dikenal dengan

yang

dioksidasi,

baik adalah tiol, asam askorbat

untuk

(vitamin C), dan polifenol (Wikipedia

kemudahan

dioksidasi lebih mudah terjadi pada

Ensiklopedia).

antioksidan

dibanding

yang

organik yang mengandung ikatan

dilindungi.

Antioksidan

adalah

ganda C=C merupakan senyawa yang

zat

molekul yang menghambat oksidasi

relatif

molekul lain. Oksidasi adalah reaksi

oksidasi.

kimia yang melibatkan hilangnya

terhadap senyawa dengan ikatan

elektron yang dapat menghasilkan

ganda ini seperti tercantum pada

radikal

Gambar 6.

bebas.

Pada

gilirannya,

A - 30

paling

Senyawa-senyawa

mudah

menjalani

Mekanisme

oksidasi


Gambar 6. Mekanisme reaksi oksidasi Berdasarkan

mekanisme

reaksi

besi(III)

klorida

dan/atau

oksidasi seperti yang tercantum pada

alkoholik dengan

Gambar 6, maka senyawa-senyawa

(ZnCl2/HCl).

organik dengan gugus-gugus –OH dan

senyawa-senyawa antioksidan dapat

adanya ikatan ganda C=C atau ikatan

dikelompokkan

rangkap tiga karbon-karbon relatif

kategori, yakni vitamin, ko-faktor

dapat

vitamin

dioksidasi.

senyawa-senyawa

Karenanya,

yang

dan

pereaksi

uji

Secara

ke

garis

besar,

dalam

mineral,

Lucas

enam

hormon,

demikian

terpenoid–karotenoid, fenol alamiah:

dengan sendirinya berpotensi sebagai

flavonoid, asam fenolat dan esternya,

antioksidan. Untuk mendeteksi dini

dan fenolat non-flavonoid (seperti

apakah suatu zat organik bahan alam

poliketida), dan antioksidan organik

bersifat sebagai antioksidan cukup

lainnya. Beberapa zat organik sebagai

dilakukan

uji

antioksidan

rangkap

karbon-karbon

keberadaan

ikatan dengan

alami

dan

tercantum dalam Gambar 7.

brom, sedang untuk adanya gugus hidroksil melalui uji fenolik dengan

A - 31

sintetik


Gambar 7. Beberapa antioksidan alami dan sintetik Bagaimana

dengan

aktivitasnya

dan (3) partikulat organik yang

sebagai sunscreen? Senyawa yang

bekerja

aktif

partikulat

sebagai

senyawa radiasi

sunscreen

yang cahaya

dapat UV

adalah

menyerap

secara

identik

anorganik.

dengan

Gambar

8

mencantumkan beberapa senyawa

(utraviolet).

organik sebagai sunscreen.

Sunscreen juga dikeal sebagai sun

Radiasi UV bekerja pada panjang

screen,

lotion,

gelombang 200–400 nm, dan dari

sunburn cream, sun cream, dan block

daerah ini berdasarkan efek yang

out adalah suatu produk kosmetika

ditimbulkan

berwujud

sunblock,

lotion

suntan

(cairan

kental),

jika

meradiasi

kulit

dikelompokkan menjadi UV-A (400–

spray, gel, atau bentuk lainnya yang

315 nm), UV-B (315–290 nm), dan

mengabsorpsi sebagian cahaya UV

UV-C (290 – 200 nm). Bergantung

matahari

dan

pada panjang-gelombang (UV-B, UV-

memproteksi

“pembakaran

membantu kulit”

A, and UV-C) kerusakan yang terjadi

(sunburn) (Wikipedia Ensiklopedia).

melalui mekanisme yang berbeda.

Zat-zat

UV-A dapat menghasilkan spesies

kimia

dikelompokkan

sunscreen menjadi

tiga

oksigen reaktif (ROS) dan redikal

golongan, yakni: (1) senyawa organik

bebas

yang mengabsorpsi cahaya UV, (2)

fotosensitizer

partikulat anorganik yang bekerja

menyebabkan

merefleksikan,

protein, khususnya jaringan kulit dan

menghamburkan,

dan/atau mengabsorpsi cahaya UV,

melalui

lipid membran. A - 32

interaksi yang kerusakan

secara dapat DNA,


Gambar 8. Beberapa senyawa organik sebagai sunscreen Untuk

menentukan

organik

bahan

potensi

alam

zat

potensi

sebagai

efektivitasnya

sebagai

sunscreen.

sunscreen dilakukan analisis secara

4. Riset

Eksplorasi

Senyawa

spektroskopi UV. Senyawa organik

Organik

yang aktif menyerap radiasi UV

Organik Bahan Alam di Jurusan

adalah senyawa yang dapat menjalani

Kimia FMIPA Universitas Negeri

transisi → * dari ikatan ganda C=C

Malang

terkonjugasi

dan/atau

menjalani

untuk

(C=S). Munculnya spektrum pada

potensi

alam yang berbasis pada biji-bijian.

organik bahan alam mengindikasikan

Eksplorasi telah dilakukan terhadap

berpotensi sebagai sunscreen dan

biji

hubungan

alpukat/avokad

(Persea

americana Mill) dan asam jawa

antara panjang gelombang dengan untuk

mengeksplorasi

(bio)aktivitas senyawa organik bahan

daerah 200–400 nm dari suatu zat

absorbansinya

Kimia

saat ini, telah dilakukan penelitian

(C=O), nitril (CN), dan tio-karbonil

dianalisis

KBK

Selama satu dekade terakhir hingga

transisi n → * seperti gugus karbonil

selanjutnya

Bahan

(Tamarindus

menentukan

indica

Linn),

lihat

Gambar 9. Penelitian difokuskan untuk A - 33

mengeksplorasi/melacak


kandungan

senyawa

dan

tergolong

sebagai

kedua

buangan

(misalnya:

tumbuhan ini melalui pemisahan dan

alpukat);

karakteistiknya dalam biji

pemurnian

(ekstraksi,

isolasi

–

kajian

lainnya)

kandungan

“Senyawa

memperoleh

Murni”.

Selajutnya

dan

antara metabolit

sifat bioaktivitasnya;

kimia) dan identifikasi kromofor UV)

ilmiah

sekunder suatu organisme dan

mengkarakterisasi (sifat fisik dan

(spektroskopi

biji

2. Memperoleh hubungan atau

kromatografi , dan metode klasik untuk

bahan

3. Memberdayakan

gugus

samping

hasil

produk-produk

fungsional (spektroskopi IR) dan uji

hayati untuk dijadikan sebagai

aktivitas

sumber-sumber bahan kimia

ANTIOKSIDAN

(metode

DPPH) dan SUNSCREEN.

yang lebih bermanfaat; 4. Dapat

Adapun tujuannya adalah:

dengan

lokal (melimpah terdapat di produk

scientific

relationship antara satu bagian 1. Menggali potensi bahan-bahan

alam)

dihasilkan bagian

lain

dalam

suatu organisme atau antara

hayati,

satu tanaman dengan tanaman

khususnya yang selama ini

lainnya.

Objek Riset: Senyawa dan Aktivitasnya Gambar 9.Fokus riset untuk mengeksplorasi senyawa (bio)aktif

A - 34


Karakterisasi dan identifikasi ekstrak

jenuhan,

dan/atau komponen (senyawa)

flavonoid.

1. Karakterisasi

fisik:

alkoholik,

fenolik,

3. Identifikasi: UV, IR, NMR (1H–

wujud,

and/or 13C –NMR), & MS

warna, titik lebur (untuk solid)

4. Aktivitas

atau titik didih (untuk liquid),

dan

Bioaktivitas:

indeks bias (liquid), kelarutan,

antioksidan,

sunscreen, dan

dan rotasi optik

(sito)toksisitas (BSLT, P-388) Hasil yang telah dicapai tercantum

2. Karakterisasi kimiawi melalui

dalam Tabel 1 dan Tabel 2.

reaksi/uji fotokimia: ketidak-

Tabel 1. Senyawa-senyawa hasil eksplorasi dari biji P. americana Mill Jenis Senyawa Senyawa-1

Karakteristik, Identitas, dan Aktivitas-Bioaktivitas Zat padat putih kekuningan, t.l 63-65oC, larut dlm CHCl3, MeOH, dan EtOAc, tdk larut C6H14, memiliki gugus-gugus C=C, O-H. Suatu alkohol tidak jenuh dan rantai panjang. Antioksidan: +++ (KP50 1271 mg.L-1), Sunscereen: NA, Sitotoksisitas: ++ (P-388), ++ (E coli)

Senyawa-2

Zat padat kuning, t.t 53-55˚C, larut dlm EtOAc, CHCl3, C6H14 (<<), tdk larut dlm MeOH dan air, lmaks 241 & 418 nm (a 10,48 & 3,65 cm2.mg-1), memiliki gugus –OH, C=O aldehida, -C≡CH, dan C-O fenol. Diduga: flavonoid. Antioksidan:++++ (KP50 995 mg.L-1), Sunscereen: ++ (SPF 5,337), Sitotoksisitas: NA

Senyawa-3

Zat padat lembek, kuning kecoklatan, t.l 37-38 oC, tidak optik aktif, larut dlm MeOH, EtOAc, & CHCl3, C6H14 (<<), dan tdk larut dlm air. (MeOH λmaks 214 & 268 nm (a 8,60 & 2,627 cm2 mg-1). Gugus O–H sekunder, C– H sp3, –CH2– dan metil (–CH3)Diduga: terpenoid dengan ikatan rangkap terkonjugasi pendek, Antioksidan: +++ (KP50 9578 mg.L-1), Sunscreen: + (SPF 1,116), Sitotoksisitas: NA

Senyawa-4

Zat padat lembek, coklat, t.l 63-65oC, tidak optik aktif, larut dlm CHCl3, EtOAc, MeOH, sukar larut dlm air, dan tidak larut dlm dalam n-heksana. Dalam MeOH λmaks 209 nm (a 3,8080 cm2.mg-1). Memiliki C=C terkonjugasi, gugus -CH2-, gugus O-H. Diduga terpenoid. Antioksidan: + (KP50 4454,92 mg.L-1), Sunscreen: + (SPF 1,5838), Sitotoksisitas: NA

A - 35


Senyawa-5 Senyawa-4

Zat padat lembek, kuning pucat, t.l 45-46 oC, tidak optik aktif, larut dalam CHCl3, EtOAc, MeOH, larut sebagian dalam n-heksana dan air. Dalam MeOH (200 mg.L-1) λmaks 210 & 266 nm (a 4,63 & 0,295 mL.cm-1.mg-1). Memilik C=C terkonjugasi, gugus O-H, C-H aromatik, dan -CH2-. Diduga terpenoid. Antioksidan: ++ (KP50 3026 mg.L-1), Sunscreen: Sitotoksisitas: NA

Senyawa-6

– (SPF 0,1398),

Zat padat dengan tekstur lembek berwarna warna coklat, larut dalam nheksana, CHCl3, EtOAc, & MeOH. Dlm MeOH λmaks1 207, 276, 324, & 347 nm (a 19,34; 3,4; 2,24; & 1,06 cm2.mg-1). Identifikasi dengan IR: gugus C≡C, C-H sp2, C-H sp3, C=O ester, dan C-O ester. Diduga golongan terpenoid. Antioksidan: + (KP50 2154,74 mg.L-1), Sunscreen: ++ (SPF 1,7669), Sitotoksisitas: NA

Tabel 2. Senyawa-senyawa hasil eksplorasi dari biji T. indicus Linn) Jenis Senyawa Senyawa-1

Karakteristik, Identitas, dan Aktivitas-Bioaktivitas Zat cair, berwarna hijau, indeks bias 1,478 (25ºC), massa jenis -1

0,920 g.mL , viskositas 195,20 cSt, sebagai trigliserida (minyak), mengandung C=C, bil. asam 0,126, bil. penyabunan 0,089, dan bil. iod 0,025. Asam lemak penyusun: oktanoat (0,87%), dekanoat (1,68%), dodekanoat (25,18%), tetradekanoat (7,93%), heksadekanoat (16,06%), 9,12-oktadekadienoat (21,91%), 9oktadekenoat (17,76%), oktadekanoat (3,82%), eikosanoat (0,39%), 11-eikosaenoat (1,03%), dokosanoat (1,00%), dan tetrakosanoat (1,92%). Antioksidan: in-progress, Antibakterial: negatip (E. coli maupun S. aureus) Senyawa-2

Zat cair, berwarna kuning, indeks bias 1,472 (25°C), massa jenis -1

0,84 g.mL , viskositas 62,32 cSt, sebagai trigliserida (minyak), mengandung C=C, bil. asam 1,68, bil. penyabunan 392, dan bil. iod 54,61. Asam lemak penyusun: dodekanoat (12,66%), tetradekanoat (5,17%), heksadekanoat (9,90%), 9,12oktadekadienoat (38,68%), 11-oktadekenoat (19,93%), oktadekanoat (4,80%), 11-eikosenoat (0,76%), eikosanoat (1,55%), dokosanoat (2,01%), dan tetrakosanoat (4,54%). Antioksidan: in-progress, Antibakterial: negatip (E. coli maupun S. aureus) Senyawa-3

o

Zat padat, putih, t.l 69-71 C. Larut dlm CHCl3, n-heksana, dan tidak larut dalam EtOAc, MeOH, dan air. λmaks 250, 298, dan 309 nm (a

A - 36


2

-1

11,05; 13,4; dan 13,6 cm .mg ). Spektrum IR: ikatan C=C 3

(terkonjugasi), C=C aromatik, gugus metilen C-H sp , gugus O-H, C=O ester, dan C-O. Diduga sebagai fenolik bergugus karbonil (ester fenolik). Antioksidan: in-progress, Antibakterial: negatip (E. coli maupun S. aureus), Sunscreen: + (SPF = 1,47). Senyawa-4

o

Zat padat lunak, kuning muda, t.l 45-47 C. Larut dlm n-heksana & CHCl3, sedikit larut dlm EtOAc, tidak larut dlm MeOH dan air. λmax 2

-1

242, 266, dan 320 nm (a16,46; 16,36; dan 1,6 cm .mg ) masing*

*

masing menindikasikan pp terkonjugasi, pp benzenoid, dan *

np . Spektrum IR: gugus OH, gugus C=O, –C=C- terkonjugasi, dan –C=C- aromatik. Antioksidan: in-progress, Antibakterial: negatip (E. coli maupun S. aureus), Sunscreen: + (SPF 1,493)

5. Implikasi

Riset

Pada

solusi terhadap masalah yang timbul

Pembelajaran Kimia Organik

kemudian

Berdasarkan riset yang dilaksanakan

rancangan

dan dikembangkan di KBK Kimia

konteks inilah, maka pemerolehan

Organik

tersebut,

konsep (sebagai konsep baru) bagi

pembelajaran

peserta didik maka pembelajaran

matakuliah-matakuliah

yang lebih sesuai adalah pembelajar

Bahan

berimplikasi terhadap yang

Alam

pada

bersinggungan

atau

dilakukan pemecahannya.

analisis Dalam

secara inkuiri atau pembelajaran

dalam

lingkup Kimia Organik, khususnya

berbasis

matakuliah

Struktur

learning) dengan dipandu model

(Senyawa) Organik, Sintesis Organik,

multiple representation, khususnya

Kimia Organik Bahan Alam, dan

triple

Pemisahan. Dengan mengacu pada

representation yang dimaksud adalah

tradisi riset yang dilandasi penemuan

sebagaimana yang tercantum pada

Penentuan

inkuiri

representation.

Gambar 10.

A - 37

(inquiry-based

Triple


Macroscop ic/Eksperi men

Microscopic / Nanoscopic /Konseptu alisasi

Symbolic

Gambar 10. Triple respresentation dalam pembelajaran

BAGAIMANA

IMPLEMENTASI

SIMBOLIK,

sedang

RIILNYA DI KELAS? Secara garis

Pebelajar

besar disarankan sebagai berikut:

(KIMIA LANJUT), maka dengan

1. Setiap

pembelajaran

BUKAN

untuk

MERANCANG

Kimia

PEMULA

REKAYASA

(Organik) hendaknya mampu

MOLEKULER pada “SIMBOL”

menghubungkan antara fakta,

yang telah diperoleh untuk

fenomena,

DIPERLAKUKAN

model

(domain

rancangan

makroskopik), konsepualisasi

rekayasa molekuler tersebut

(domain



mikroskopik/sub-

menumbuhkan

karakter

mikroskopik/nanoskopik),

KREATIF-INOVATIF-SMART

dan

dalam belajar ILMU KIMIA

simboliknya

(struktur,

formula, dsj.) 2. Pada

3. Pendekatan, Model, Strategi,

Pebelajar

Metode,

KIMIA

dan/atau

Teknik

PEMULA, alur di atas akan

dalam

lebih sesuai jika dimulai atau

PENGAJARAN/PEMBELAJARA

diawali

DOMAIN

N, maka pembelajaran harus

berbasis

berorientasi pada “BELAJAR

dari

MAKROSKOPIK

EKSPERIMEN/FENOMENA/M

KIMIA (SAINS) SEBAGAIMANA

ODEL

PARA KIMIAWAN (SAINTIS)

dan

berakhir

pada A - 38


MENEMUKAN/MEMPEROLEH

London & New York: Springer Science+Business Media.

ILMU/TEORI/KONSEP KIMIA

Bhat, S.V., Nagasampagi, B.A., & Sivakumar, M. 2005. Chemistry of Natural Product. New Delhi: Narosa Publishing House.

(SAINS)”

Cooper, R. & Nicola, G. 2015. Natural Products Chemistry: Sources, Separations, and Structures. Boca Raton: Taylor & Francis Group, LLC.

PENUTUP Pendekatan struktur atau bagian dari struktur untuk memperoleh senyawa

Dutra, E.A., Gonçalves, D.A., da Costa e Oliveira, Hackmann, E.R.M.K., & Santoro, M.I.R.M. 2004. Determination of sun protection factor (SPF) of sunscreens by ultraviolet Spectrophotometry. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas Brazilian Journal of Pharmaceutical Sciences. 40. 382-385.

organik bahan alam yang berpotensi sebagai antioksidan dan sunscreen telah dilakukan, dan dirasa lebih sistematik walaupun lebih sederhana. Pemerolehan informasi yang relatif masih

permulaan,

seperti

ada-

tidaknya ikatan ganda C=C, gugus

Einbonda, L.S., Reynertsona, K.A., Xiao-DongLuo, Basileb, M.J., Kennellya, E.J. 2004. Rapid communication: Anthocyanin antioxidants from edible fruits. Food Chemistry 84. 23–28.

karbonil, dan gugus hidroksi dapat digunakan sebagai guide untuk studi ilmu kimia lebih lanjut, khususnya senyawa-senyawa kimia kelompok metabolit

sekunder.

Biji

alpukat

Müller, H.F., Champ, S., Kandzia, C., Jung, K., Seifert, M., T. Herrling, T. 2008. Strategy for Efficient Prevention from Photo-Ageing. SOWF Journal. 8. 23-32

(Persea americana Mill) dan biji asam jawa (Tamarindus indica Linn) telah dicoba digunakan sebagai pemandu

Ratcliff, B., Eccles, H., Raffan, J., Nicholson, J., Johnson, D., Acaster, D., Matthews, P., & Newman, J. 2004. Chemistry: AS Level and A Level. Cambridge: Cambridge University Press.

studi ilmu kimia senyawa organik bahan

dengan

potensi

(bio)aktivitasnya.

Shivraj H. Nile, S.H. & Khobragade, C.N. 2010. Antioxidant activity and flavonoid derivatives of Plumbago zeylanica. Journal of Natural Products. 3.130-133

REFERENSI Anne E. Osbourn, A.E. & Lanzotti, V. (eds). 2009. Plant-derived Natural Products: Synthesis, Function, and Application.

Sutrisno. 2000. Aktivitas sitotoksik pakirizin dan turunannya A - 39


terhadap sel leukemia L1210. Disertasi tidak diterbitkan. Bandung: Program Pascasarjana Institut Teknologi Bandung.

----------. 2016. Sunscreen and Chemicals Sunscreen. Wikipedia: Ensiklopedia Umum ----------. 2009. A review of the scientific literature on the safety of nanoparticulate titanium dioxide or zinc oxide in sunscreens Australian Government, Department of Health and Ageing. OTC Medicines Section Therapeutic Goods Administration

Sutrisno, Parlan, Al-Fath, H.N. 2013. Isolation Of Sulphate Polygalactan From Eucheum Alvarezii Doty And Its Anticoagulant Activity. Indonesian J. Pharm. 24/2 :86– 92. Sutrisno, Oktaviana, L., Marufu’ah. 2013. Eksplorasi Senyawa Bioaktif Metabolit Sekunder Dari Biji Alpukat (Persea americana Mill). Laporan Penelitian tidak Diterbitkan. Malang: Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat Universitas Negeri Malang.

Mohamad, H., Abasa, F., Permanaa, D., Lajisa, N.H, Alib, A.M., Sukaric, M.A., Hinc, T.Y.Y., Kikuzakid, H., & Nakatanid, N. 2004. DPPH Free Radical Scavenger Components from the Fruits of Alpinia rafflesiana Wall. ex. Bak. (Zingiberaceae). Verlag der Zeitschrift für Naturforschung. 811-815

----------. 2016. Antioxidant Chemicals. Wikipedia: Ensiklopedia Umum

A - 40

EKSPLORASI POTENSI (AKTIVITAS DAN BIOAKTIVITAS) SENYAWA ORGANIK BAHAN ALAM DENGAN PENDEKATAN BERBASIS STRUKTUR

Recommend Documents