Bidang Unggulan: Kesehatan, Gizi dan Obat-obatan
LAPORAN AKHIR HASIL PENELITIAN UNGGULAN PERGURUAN TINGGI – HIBAH BERSAING (TAHUN KE-1) TAHUN ANGGARAN 2012
L
JUDUL
: REKAYASA MI BERINDEKS GLIKEMIK RENDAH DENGAN POLIFENOL RUMPUT LAUT
KETUA
: Dr. Ir. MUHAMAD FIRDAUS, MP.
ANGGOTA
: ASEP AWALUDIN PRIHANTO, SPi., MP.
Dibiayai oleh Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, melalui DIPA Universitas Brawijaya No.: 0636/023-04.2.16/15/2012, tanggal 9 Desember 2011 dan berdasarkan SK Rektor Universitas Brawijaya No.: 058/SK/2012 tanggal 8 Pebruari 2012
Lembaga Penelitian dan Pengabdian kepada Masyarakat
UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2012
ABSTRAK Polifenol adalah bioaktif yang banyak terkandung dalam tanaman. Senyawa ini dikenal mampu beraktivitas sebagai agen hipoglikemik. Bioaktif ini juga diketahui terkandung dalam rumput laut. Pulau Talango dikenal sebagai salah satu habitat pertumbuhan rumput laut. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan efek hipoglikemik rumput laut yang didapat dari perairan pulau Talango, kabupaten Sumenep. Sargassum sp dan Eucheuma sp dari perairan Talango dikeringkan, lalu sebagian digunakan untuk penentuan kandungan fitokimianya dan lainnya disokletasi. Ekstrak selanjutnya dipekatkan dan dikeringkan. Ekstrak kering selanjutnya digunakan untuk penentuan kadar polifenol dan florotanin, penghambatan aktivitas α amilase dan α glukosidase secara in vitro, dan penentuan area under curve glukosa darah pada tikus percobaan. Hasil fitokimia menunjukkan bahwa Sargassum sp mengandung seluruh bioaktif, kecuali flavonoid, sedang Eucheuma sp hanya mengandung glikosida dan alkaloid. Kandungan polifenol dan florotanin ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium paling tinggi yaitu 46,45 ekuivalen mg asam galat/g ekstrak dan 65,08 ekuivalen mg floroglusinol/g ekstrak. Ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium mempunyai hambatan terhadap aktivitas α amilase dan α glukosidase paling kuat yaitu 55 dan 65%. Ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium mempunyai indeks glikemik paling kecil yaitu 0,89. Ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium menunjukkan efek hipoglikemik paling kuat dan dapat berpotensi sebagai agen anti-diabetes. Kata kunci: α amilase, α glukosidase, florotanin, hipoglikemik, indeks glikemik, polifenol, rumput laut, tikus
ABSTRACT Polyphenols are a bioactive that much contained in plant and also seaweed. These compounds have been known able to active as hypoglycemic agent. Talango Island has being recognized a habitat of seaweed growth. The aims of this study were to obtain hypoglycemic action of seaweeds that cultivated from Talango Island seashore, Sumenep district. Sargassum sp and Eucheuma sp from this coast dried, then a part of dried sample used to determine phytochemical content and the other was soxhleted by hexane, ethyl acetate, ethanol, and aquadest, respectively. After that the extracts concentrated and dried. The dried extracts used to assay of polyphenol and phlorotannin content, inhibit the activity of α amylase and α glucosidase, and determine area under curve of blood glucose on rats. The results showed that Sargassum sp contained all of active compounds, except flavonoid, meanwhile, Eucheuma sp contained glycoside and alkaloid. The ethyl acetate extracts of Sargassum aquifolium contained the highest of polyphenol and phlorotaninnin, i.e.: 46.45 equivalent mg gallic acid /g extract and 65,08 equivalent mg floroglucinol/g extract, respectively. The strongest inhibition activity of α amylase and α glucosidase obtained on the ethyl acetate extracts of Sargassum aquifolium, specifically: 55 and 65%, respectively. The ethyl acetate extracts of Sargassum aquifolium comprised the lowest of glycemic index, which was: 0.89. The ethyl acetate extract of Sargassum aquifolium show the highest hypoglygemic effect and potent as anti-diabetes agent. Keywords: α amylase, α glucosidase, glycemic index, hypoglycemic, phlorotannin, polyphenol, rat, seaweed
RINGKASAN
Polifenol adalah senyawa aktif yang banyak terdapat pada tanaman, termasuk rumput laut. Di alam telah diketahui tidak kurang 6000 senyawa polifenol. Bioaktif ini diketahui banyak memberi manfaat kesehatan bagi yang mengkonsumsinya. Beberapa aktivitas polifenol bagi kesehatan tubuh manusia adalah antioksidan, antimikroba, anti hipertensi, dan efek hipoglikemik. Kemampuan senyawa ini untuk mengkelat alfa glukosidase pada saluran pencernaan dan aktivasi pengambilan glukosa (insulin mimic) akan dapat menurunkan glukosa darah yang mengkonsumsinya. Berdasar pada pigmennya ada tiga jenis rumput laut, yaitu: hijau, merah, dan coklat. Rumput laut telah banyak dimanfaatkan oleh manusia untuk pangan, kesehatan, dan industri. Rumput laut termasuk bahan pangan yang banyak mengandung zat gizi dan bioaktif yang dibutuhkan oleh tubuh manusia. Provisi asam amino rumput laut diketahui lebih baik dan sempurna dibanding telur. Rumput laut juga dikenal sebagai sumber serat pangan terlarut dan polifenol yang dapat menurunkan kadar glukosa darah. Rumput laut merah dan coklat telah banyak dimanfaatkan sebagai sumber bahan pangan dan kesehatan. Eucheuma sp dan Sargassum sp merupakan salah satu rumput laut yang telah dimanfaatkan untuk kesehatan manusia, seperti agen penurun glukosa darah. Firdaus et al. (2010) telah memanfaatkan Sargassum echinocarpum sebagai agen antihiperglikemik, sementara itu Lamella et al. (1989) juga telah melaporkan bahwa Eucheuma sp mampu beraktivitas hipoglikemik. Sargassum sp dan Eucheuma sp adalah salah satu rumput laut yang banyak tumbuh di perairan pulau Talango. Tujuan umum dari penelitian ini adalah mendapatkan ekstrak Sargassum sp dan Eucheuma sp dari perairan pulau Talango yang mempunyai aktivitas hipoglikemik paling kuat. Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lima spesies Sargassum dan dua spesies Eucheuma yang didapat dari perairan pulau Talango pada bulan Agustus 2012. Tikus (Rattus norvegicus) jantan strain wistar berumur 2 bulan didapat dari Universitas Gajah Mada, Yogjakarta. Asam galat dan floroglusinol dari Sigma, sedang α amilase dan α glukosidase dari Merck. Rumput laut uji (Sargassum filipendula, S. aquifolium, S. siliquosum, S. polycystum, dan S. duplicatum, Eucheuma cottonii dan E. spinosum) yang didapat dari perairan pulau Talango dicuci dengan air mengalir, lalu dikeringkan di bawah terik matahari selama ± 2 hari. Sebagian rumput laut kering yang didapat digunakan untuk analisis fitokimia dan sisanya di kecilkan ukurannya dengan blender. Selanjutnya ditepungkan dengan sarangan berukuran 40 mesh. Tepung rumput laut kering diekstraksi dengan heksana, etil asetat, etanol, dan akuades (1:4; b/v) secara refluks. Ekstrak selanjutnya dipekatkan dan dikeringkan. Ekstrak kering selanjutnya digunakan untuk penentuan kandungan polifenol dan florotanin, penghambatan aktivitas α amilase dan α glukosidase secara in vitro, dan penentuan area under curve glukosa darah pada tikus percobaan. Hasil analisis fitokimia menunjukkan bahwa Sargassum sp uji mengandung seluruh senyawa aktif, kecuali flavonoid, sedang Eucheuma sp hanya mengandung glikosida dan alkaloid. Singh and Bharate (2006) menyatakan bahwa polifenol dan tanin yang terkandung dalam Sargassum sp tergolong florotanin. Hasil penentuan kadar polifenol dan florotanin menunjukkan bahwa ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium memiliki kandungan paling tinggi dibanding bahan uji lainnya yaitu: 46,45 ekuivalen mg asam galat/g ekstrak dan 65,08 ekuivalen mg floroglusinol/g ekstrak. Shibata et al. (2002) menyatakan bahwa rumput laut cokelat termasuk Sargassum kaya akan polifenol dan konsentrasinya dipengaruhi oleh teknik dan pelarut ekstraksi, sinar dan saat pengambilan sampel.
Hasil penentuan hambatan aktivitas α amilase dan α glukosidase secara in vitro menunjukkan bahwa ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium memiliki kemampuan hambatan aktivitas paling kuat dibanding bahan uji lainnya yaitu: 55 dan 65 %. Heo et al. (2010) menyatakan bahwa rumput laut cokelat kaya akan polifenol dan florotanin. Kedua senyawa ini dikenal berkemampuan mengkelat enzim, sehingga enzim akan kehilangan atau menurun kemampuan beraktivitas. Hasil penentuan indeks glikemik pada tikus percobaan menunjukkan bahwa pembebanan glukosa darah pada tikus normal dapat dihambat oleh ekstrak etil asetat Sargassum aquifolium, dimana ekstrak ini mempunyai kemampuan hambatan paling kuat dibanding bahan uji lainnya yaitu: 0,89. Lee et al. (2012) menyatakan bahwa rumput laut cokelat dapat beraktivitas hipoglikemik. Hal ini dikarenakan senyawa aktif ini mampu menghambat penyerapan glukosa darah dengan menginaktivasi α amilase dan α glukosidase dalam saluran pencernaan dan dapat meningkatkan ekspresi pembentukan insulin. Peningkatan insulin dalam darah akan dapat meningkatkan ambilan glukosa darah, sehingga glukosa darah dalam pembuluh darah akan menurun.
SUMMARY
Polyphenol is an active compound contained much in plants, including seaweed. Around 6000 polyphenol compounds have known on the nature. One of the benefits of these compounds is health prosperity. Several activity of polyphenol for human health is antioxidant, antimicroba, antihypertensi, and hypoglycemic effect. The ability of this compounds to chelat the enzymes on gastrointestinal and uptake of glucose on cell will decrease the glucose level. Seaweed can be categorized become three gropus according to their pigment, i.e.: green, red, and brown seaweed, respectively. Seaweed can be utilized by human for food, helath, and industry and also it is grouped into nutrient and bioactive compounds sources. The provitional of amino acids in seaweed protein is more perfect than egg. Seaweed is also the dietary fiber dan polyphenol sources. Eucheuma sp and Sargassum sp have used to human health, for example: antihyperglycemic agent. Firdaus et al. (2010) have used Sargassum echinocarpum for this purpose on diabetic rats, meanwhile, Lamella et al. (1989) have reported that Eucheuma sp decrease glucose level on rats. Eucheuma sp and Sargassum sp grow much on the shore line of Talango Island. The aims of this research were to obtain the strongest hypoglycemic effect of the Eucheuma sp and Sargassum sp extract that it cultivated from Talango Island beach. The materials used on this experiment were five species of Sargassum sp and two speceies of Eucheuma sp obtained from Talango Island seashore in August 2012, Rattus norvegicus strain wistar purchased from Gadjah Mada University, Yogjakarta. Gallic acid and phloroglucinol procured from Sigma-Aldrigh, Mn, USA, and α amylase and α glucosidase acquired from Merck. The cultivated of seaweed samples (Sargassum filipendula, S. aquifolium, S. siliquosum, S. polycystum, S. duplicatum, Eucheuma cottonii and Eucheuma spinosum) cleaned by tap water, and then dried under the sun for 2 days. A part of dried seaweeds used as sample for phytochemical analysis, and the others chopped by waring blender. After that these milled by the hammer mill. The powder of seaweed dried was refluxed by n-hexana, ethyl acetat, ethanol, and aquadest, respectively. Subsequently, these were concentrated and freeze-dried. The dried extracts were used to determine polyphenol and phlorotannin content, the inhibition of α amylase and α glucosidase activity, and the index glycemic on animal test. The result of phytochemical assay showed that Sargassum sp contained all of active compounds, except flavonoid, meanwhile, Eucheuma sp included glycoside and alkaloid. Singh and Bharate (2006) stated that polyphenol and tannin in Sargassum sp were classified on phlorotannin. The result showed that the highest of polyphenol and phlorotannin content obtained on ethyl acetat extract of Sargassum aquifolium, i.e.: 46.45 equivalent mg gallic acid / g extract and 65.08 equivalent mg phloroglucinol / g extract, respectively. Shibata et al. (2002) have stated that brown seaweeds, including Sargassum sp, contained more polyphenol and its concentration depended on the technique and solvent of extraction, light and time of sample cultivation. The percentage of inhibition α amylase and α glucosidase activity showed that ethyl acetat extract of Sargassum aquifolium more stronger than others sample, i.e.: 55 and 65%, respectively. Heo et al. (2010) stated that brown seaweed contained more polyphenol and phlorotannin. These compounds have known capability to chelated enzymes, so it would loss or decreasing of enzymes capacity. The result of determination of glycemic index of seaweed extract on rats showed that the extract able to inhibit the increasing of glucose peak. The ethyl acetat extract of Sargassum aquifolium have hindered stronger than others. Lee et al. (2012) stated that brown
seaweed able to inhibit glucose absorption by inactivity of α amylase and α glucosidase on gastro intestinal and increasing expression of insulin production. The increasing of insulin on blood would increase the glucose uptake, so the glucose level on blood will decline.
DAFTAR PUSTAKA Abdel-Fattah AF, Hussein MM, Fouad ST. 1978. Carbohydrates of the brown seaweed Dictyota dichotoma. Phytochemistry 17: 741-743. Anggadiredja J, Irawati S dan Kusmiyati. 1996. Potensi dan manfaat alga Indonesia dalam bidang farmasi. Makalah seminar nasional alga. Juni 1996. Jakarta. Arnold TM, Targett NM. 1998. Quantifying in situ rates of phlorotannin synthesis and polymerization in marine brown algae. J Chem Ecol 24: 577-595. ------------------------------. 2002. Marine tannins: The importance of a mechanistic framework for predicting ecological roles. J Chem Ecol 28:1919-1934 Chandini S, Kumar, Ganesan P, Bhaskar N. 2008. In vitro antioxidant activities of three selected brown seaweeds of India. Food Chem 107: 707–713. Firdaus M, Astawan M, Muchtadi D, Wresdiyati T, Waspadji S, Karyono SK. 2010. Prevention of endothelial dysfunction in streptozotocin-induced diabetic rats by Sargassum echinocarpum extract. Med J Indo 19: 32-35. Hays NP, Galassetti PR and Coker RH. 2008. Prevention and treatment of type 2 diabetes: Current role of lifestyle, natural product, and pharmacological interventions. Pharmacol Ther 118: 181-191 Iwai K. 2006. Antidiabetic and antioxidant effects of polyphenols in brown alga Ecklonia stolonifera in genitically diabetic KK-Ay Mice. Plant Foods Hum Nutr 63: 163-169. Kang C, Jin YB, Lee H, Cha M, Sohn E, Moon J, Park C, Chun S, Jung ES, Hong JS, Kim SB, Kim JS, Kim E. 2010. Brown alga Ecklonia cava attenuates type 1 diabetes by activating AMPK and Akt signaling pathways. Food Chem Toxicol 48: 509-516 Koivikko R, Loponen J, Honkanen T, Jormalainen V, 2005. Contents of soluble, cell-wallbound and exuded phlorotannins in the brown alga Fucus vesiculosus, with implications on their ecological functions. J Chem Ecol 31: 195-212. Koyama MM. 2008. Marine bioprospecting: key challeges and the situation in South Africa. Pressprint. Melville. Lamela M, Anca J, Villar R, Otero J, Calleja JM. 1989. Hypoglycemic activity of several seaweed extracts. J Ethnopharmacol 27: 35-43 Lee SH, Ly Y, Karadeniz F, Kim MM, and Kim SK. 2009. α-glucosidase and α-amilase inhibitory activities of phloroglucinol derivatives from edible marine brown alga, Ecklonia cava. J Sci Food Agric. Doi: 10.1002/jsfa.3623 Li X, Niu R, Fan X, Han L and Zhang L. 2005. Macroalgae as a source of alpha-glucosidase inhibitors. Chinese J Oceanol Limnol 23: 354-356 Maletto P. 2007. Functional food formulation. Nutra world. 8: 36-48 Moon et al. 2011. Protein tyrosine phosphatase II and alpha-glucosidase inhibitory phlorotannins from edible brown algae, Ecklonia stolonifera and Eisenia bicyclis. Bioschi Biotechnol Biochem 75: 1-9 Pavia H, Toth GB. 2000. Influence of light and nitrogen on the phlorotannin content of the brown seaweeds Ascophyllum nodosum and Fucus vesiculosus. Hydrobiologia 440: 299–305. Runestad T. 2007. Functional ingredients market overview. Funct Ingred 10: 24-55 Senthilkumar P, Sudha S. 2012. Evaluation of alpha-amylase and alpha-glucosidase inhibitory properties of selected seaweeds from gulf of Mannar. Int Res J Pharm 3: 128-130 Shibata T et al. 2004. Local and chemical distribution of phlorotannins in brown algae. J Appl Phycol 16: 291-296.
Singh IP and Bharate SB. 2006. Phloroglucinol compounds of natural origin. Nat Prod Rep 23: 558-591 Siro I, Ka´polna E, Ka´polna B and Lugasi A. 2008. Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance - A review. Appetite. 51: 456–467 Wang T, Jonsdottir R, Olafsdottir G. 2009. Total phenolic compounds, radical scavenging and metal chelation of extracts from Icelandic seaweeds. Food Chem 116: 240–248.
