TANAMAN BERACUN DALAM KEHIDUPAN TERNAK
DR. IR. WAHYU WIDODO
i
KUPERSEMBAHKAN KARYA INI BAGI KEJAYAAN AGAMA, BANGSA DAN NEGARAKU
ii
KATA PENGANTAR Racun merupakan salah satu senjata pembunuh makhluk hidup yang sudah sangat tua, setua kehidupan manusia. Penulis punya dugaan bahwa buah kuldi yang dimakan oleh Adam dan Hawa mempunyai racun yang berpengaruh terhadap kondisi tubuh mereka.
Akibatnya mereka menderita penyakit yang
penyembuhannya memerlukan waktu lama dan harus dicari di seluruh bumi. Racun menjadi favorit untuk melenyapkan nyawa seseorang karena mempunyai beberapa kelebihan seperti hampir tidak meninggalkan jejak pembunuhan, mudah diperoleh, mudah digunakan, sangat efektif dan hasilnya ”ces pleng”. Beberapa pembunuhan tingkat tinggi sering menggunakan racun sebagai medianya. Contoh yang paling terkenal adalah pembunuhan tokoh filsafat Yunani, Sokrates yang dipaksa mencicipi racun coniin dari tanaman hemlock beracun. Kasus yang terkenal lagi adalah kisah bunuh diri Cleopatra akibat terlibat cinta dan perebutan kekuasaan. Cleopatra sebagai ratu Mesir yang mendukung suaminya Yustinianus berhadapan dengan Kaisar Romawi Yulius Caesar memperebutkan kekaisaran. Yustinianus kalah dan sebagai solidaritas cinta pada suaminya, Cleopatra bunuh diri dengan memberikan lengannya untuk digigit oleh ular berbisa. Penggunaan racun di dunia kontemporer dapat dilihat pada kasus percobaan pembunuhan calon presiden Ukraina Victor Yuchenko pada akhir tahun 2004 dengan racun dioksin. dihasilkan cukup memprihatinkan,
Meskipun peracunan gagal, efek yang yaitu wajah membiru dan benjol-benjol.
Sementara di Indonesia pada akhir tahun 2004 dihebohkan dengan meninggalnya Munir seorang tokoh HAM yang diracun dengan arsenik. Dengan teganya Munir diambil nyawanya diatas angkasa raya di atas Hongaria. Disamping berfungsi sebagai agen maut, racun apabila diberikan dalam dosis yang tepat dapat berfungsi sebagai obat ataupun kegiatan yang menunjang lainnya. Morfin dalam skala yang telah ditentukan dapat digunakan sebagai obat
iii
bius dalam pembedahan.
Lektin atau hemaglutinin dapat digunakan sebagai
bahan pembeku darah atau aglutinasi bagi penderita hemofilia. Disamping pengobatan, sebagian racun dapat digunakan sebagai kegiatan penunjang hidup manusia seperti papain yang dapat digunakan sebagai pengempuk daging karena sifatnya yang dapat mendegradasikan jaringan protein. Contoh senyawa lainnya yang dapat digunakan untuk kegiatan produksi adalah mimosin yang digunakan oleh peternak untuk merontokkan bulu domba. Kegiatan tersebut dilakukan dengan menginjeksi mimosin pada tubuh domba dan kemudian bulu domba akan mudah rontok. Buku ini merupakan pelengkap bagi para pemerhati nutrisi dan pakan ternak. Di dalamnya teruraikan banyak hal tentang bermacam-macam racun atau anti nutrisi yang berbahaya bagi ternak.
Buku ini disusun dengan
mengelompokkan racun dalam beberapa macam kelompok berdasarkan struktur kimiawinya.
Sebagian isi buku merupakan pengetahuan tentang racun yang
terdapat di negara barat yang relatif maju dalam penelitian tentang racun. Racun tersebut kemungkinan tidak atau kurang terdapat di Indonesia.
Sedangkan
sebagian isi buku lainnya merupakan pengetahuan tentang racun yang umum terdapat di negara kita. Racun yang ditampilkan dalam buku ini dikhususkan berasal dari tanaman. Hal tersebut dilakukan karena sebagian besar komponen bahan pakan ternak berasal dari tanaman. Penulis berharap bahwa pengetahuan tentang racun ini hanya untuk tujuan yang berguna bagi kemaslahatan hidup makhluk hidup. Peluang penyalahgunaan terhadap pengetahuan ini sangat besar. Oleh sebab itu sejak penulis menerbitkan buku ini, kegunaan yang diselewengkan merupakan bagian dari perbuatan yang sangat terkutuk. Penulis akan bertanggung jawab pada bagian untuk kegunaan yang positif. Penulis sudah memperingatkan melalui media buku ini sehingga penulis dapat melepaskan tanggung jawab keilmuan, moral dan agama dari akibat terbitnya buku ini untuk kegunaan yang negatif. Semoga buku ini bisa menjawab kekurangan pengetahuan tentang bermacam-macam racun yang belum umum yang dapat dijadikan referensi oleh para ilmuwan, praktisi dan peternak serta dapat dijadikan petunjuk praktis untuk iv
lebih berhati-hati dalam penyusunan ransum. Insya Allah buku ini akan selalu direvisi dengan dilengkapi hasil-hasil penelitian dari berbagai referensi di seluruh dunia.
v
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii DAFTAR ISI ........................................................................................................ vi DAFTAR TABEL.................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. x BAB 1. PENDAHULUAN .................................................................................... 1 BAB 2. KLASIFIKASI RACUN ATAU ANTI NUTRISI ................................. 17 BERDASARKAN STRUKTUR KIMIA.............................................................. 17 2.1. Alkaloid................................................................................................... 17 2.2. Glikosida ................................................................................................. 19 2.3. Protein ..................................................................................................... 21 2.4. Asam amino dan turunan asam amino .................................................... 23 2.5. Karbohidrat ............................................................................................. 26 2.6. Lemak...................................................................................................... 28 2.7. Glikoprotein ............................................................................................ 31 2.8. Glikolipid ................................................................................................ 33 2.9. Senyawa fenol ......................................................................................... 35 2.10. Mikotoksin .............................................................................................. 39 2.11. Racun atau Anti Nutrisi lain.................................................................... 41 BAB 3. SENYAWA RACUN ALKALOID........................................................ 42 3.1. Piperidin alkaloid .................................................................................... 42 3.2. Indol Alkaloid ......................................................................................... 47 3.3. Indolizidin Alkaloid ................................................................................ 54 3.4. Pirrolizidin alkaloid................................................................................. 59 3.5. Triptamin Alkaloid.................................................................................. 64 3.6. Piridin Alkaloid....................................................................................... 68 3.7. Tropan alkaloid ....................................................................................... 70 3.8. Quinolizidin Alkaloid ............................................................................. 73 3.9. Polisiklik Diterpen Alkaloid ................................................................... 76 3.10. Steroid alkaloid ....................................................................................... 79 BAB 4. SENYAWA RACUN GLUKOSIDA ..................................................... 84 4.1. Glukosida sianogenik .............................................................................. 84 4.2. Solanin .................................................................................................... 97 4.3. Fitoestrogen (Isoflavon dan coumestan) ............................................... 100 4.4. Vicin (Favisme)..................................................................................... 104 4.5. Glukosinolat .......................................................................................... 108 4.6. Kalsinogenik glikosida.......................................................................... 114 4.7. Karboksiatraktilosida ............................................................................ 116 4.8. Kardia glikosida .................................................................................... 119 4.9. Koumarin glikosida............................................................................... 121 4.10. Saponin.................................................................................................. 127 4.11. Azoksiglikosida (cicasin) ...................................................................... 133 4.12. Jojoba glikosida (simmondsin) ............................................................. 135 4.13. Ranunculin ............................................................................................ 137 vi
BAB 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7. 5.8. 5.9. 5.10. 5.11. 5.12. 5.13. BAB 6.
6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 6.7. BAB 7. 7.1. 7.2. 7.3. 7.4. 7.5. 7.6. BAB 8. 8.1. 8.1. 8.3. 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8. 8.9. 8.10. 8.11. 8.12. 8.13. 8.14.
SENYAWA RACUN PROTEIN DAN ASAM AMINO..................... 140 Anti Tripsin ........................................................................................... 140 Papain.................................................................................................... 144 Lectin/Hemaglutinin ............................................................................. 147 Mimosin ................................................................................................ 152 Latirogen ............................................................................................... 156 Linatin, Indospecin dan Canavanin....................................................... 161 Inhibitor Polipeptida ............................................................................. 167 Protein Penghasil Kembung (Bloat Producing Protein)....................... 171 Tiaminase .............................................................................................. 176 Ricin ...................................................................................................... 180 Amilase inhibitor................................................................................... 183 Hipoglisin.............................................................................................. 185 Amina Biogenik (Pressor)..................................................................... 187 SENYAWA RACUN KARBOHIDRAT, LEMAK, PENGIKAT LOGAM (METAL BINDING) DAN AN ORGANIK.. Error! Bookmark not defined. Siklopropinoid..........................................Error! Bookmark not defined. Lignin .......................................................Error! Bookmark not defined. Korinetoksin.............................................Error! Bookmark not defined. Fitat ..........................................................Error! Bookmark not defined. Oksalat .....................................................Error! Bookmark not defined. Nitrat dan Nitrit ........................................Error! Bookmark not defined. Selenium...................................................Error! Bookmark not defined. SENYAWA RACUN POLIFENOL........Error! Bookmark not defined. Gosipol .....................................................Error! Bookmark not defined. Tannin ......................................................Error! Bookmark not defined. Hiperisin...................................................Error! Bookmark not defined. Resorsinol.................................................Error! Bookmark not defined. Keracunan Black walnut (Juglon) ............Error! Bookmark not defined. Racun Pohon Ek (Oak) ............................Error! Bookmark not defined. MIKOTOKSIN ........................................Error! Bookmark not defined. Sterigmatosistin........................................Error! Bookmark not defined. Asam penisilat..........................................Error! Bookmark not defined. Trikotesena...............................................Error! Bookmark not defined. Griseofulvin .............................................Error! Bookmark not defined. Luteoskirin ...............................................Error! Bookmark not defined. Aflatoksin.................................................Error! Bookmark not defined. Patulin ......................................................Error! Bookmark not defined. Zearalenon................................................Error! Bookmark not defined. Citrinin .....................................................Error! Bookmark not defined. Okratoksin ................................................Error! Bookmark not defined. Lupinosis ..................................................Error! Bookmark not defined. Asam Helvolat..........................................Error! Bookmark not defined. Rubratoksin ..............................................Error! Bookmark not defined. Tremorgen Jamur .....................................Error! Bookmark not defined. vii
8.15. Sporidesmin .............................................Error! Bookmark not defined. 8.16. Stacibotriotoksin ......................................Error! Bookmark not defined. 8.17. Racun Kikuyu ...........................................Error! Bookmark not defined. BAB 9. RACUN TANAMAN LAIN....................Error! Bookmark not defined. 9.1. Racun Rumput sleepy (diaseton alkohol).Error! Bookmark not defined. 9.2. Racun Cicuta (Cicutoksin) .......................Error! Bookmark not defined. 9.3. Racun Blue-green algae (siklopeptida)....Error! Bookmark not defined. 9.4. Racun Tetradimia-Artesimia (tetradimol)Error! Bookmark not defined. 9.5. Sesquiterpen lakton ..................................Error! Bookmark not defined. 9.6. Racun amarantus ......................................Error! Bookmark not defined. 9.7. Racun Bracken .........................................Error! Bookmark not defined. 9.8. Buckwheat toksisitas (Fagopirin) .............Error! Bookmark not defined. 9.9. Racun Tremeton .......................................Error! Bookmark not defined. 9.10. Aborsi Cemara Jarum (Pine needle) ........Error! Bookmark not defined. 9.11. Fluoroasetat (1080) ..................................Error! Bookmark not defined. 9.12. Racun Alsike clover..................................Error! Bookmark not defined. DAFTAR PUSTAKA ............................................Error! Bookmark not defined.
viii
DAFTAR TABEL Tabel 1.1. Tabel 1.2. Tabel 1.3. Tabel 1.4. Tabel 1.5. Tabel 1.6. Tabel 1.7. Tabel 1.8. Tabel 2.1. Tabel 2.2. Tabel 2.3. Tabel 2.4. Tabel 3.1. Tabel 4.1. Tabel 4.2. Tabel 5.1. Tabel 5.2. Tabel 6.1. Tabel 6.2. Tabel 8.1. Tabel 8.2. Tabel 8.3. Tabel 8.4. Tabel 8.5. Tabel 8.6. Tabel 8.7. Tabel 9.1. Tabel 9.2.
Penggolongan anti nutrisi berdasarkan famili tanaman ........................ 5 Penggolongan anti nutrisi berdasarkan asal tanaman ........................... 6 Penggolongan anti nutrisi berdasarkan fisiologis ................................. 6 Penggolongan anti nutrisi berdasarkan efek metabolisme.................... 7 Penggolongan tanaman beracun berdasarkan kelompok tanaman........ 8 Penggolongan tanaman beracun berdasarkan efek pada binatang ........ 9 Penggolongan tanaman berdasarkan tingkat ketoksikan .................... 10 Penggolongan anti nutrisi secara lengkap........................................... 11 Klasifikasi senyawa alkaloid............................................................... 18 Asam-asam lemak tidak jenuh ............................................................ 29 Asam-asam lemak jenuh ..................................................................... 30 Keluarga besar glikoprotein ................................................................ 31 Kandungan alkaloida dalam rumput grinting dengan berbagai genotip................................................................................................. 67 Glikosida sianogenik pada beberapa tanaman .................................... 86 Kandungan saponin pada berbagai macam tanaman ........................ 130 Efek pemberian pakan yang mengandung anti tripsin dalam tingkat yang berbeda pada anak ayam umur 0 - 21 hari................................ 143 Klasifikasi lectin berdasarkan aktivitas racunnya............................. 149 Kandungan asam fitat pada beberapa bahan makanan................. Error! Bookmark not defined. Tanaman yang mengandung selenium.Error! Bookmark not defined. Sumber sterigmatosistin.......................Error! Bookmark not defined. Genera dan spesies fungi dengan beberapa tingkat frekuensi...... Error! Bookmark not defined. Macam-macam mikotoksin dari trikotesena kelompok A ........... Error! Bookmark not defined. Sumber mikotoksin dari trikotesena kelompok B.....Error! Bookmark not defined. Macam-macam mikotoksin dari trikotesena formula IV ............. Error! Bookmark not defined. Toksisitas akut trikotesena di alam ......Error! Bookmark not defined. Beberapa dosis beracun aflatoksin.......Error! Bookmark not defined. Senyawa sesquiterpen lakton pada beberapa tanaman................. Error! Bookmark not defined. Sesquiterpen lakton dan ternak yang terinfeksi . Error! Bookmark not defined.
ix
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Daur metabolisme sekunder tanaman ............................................. 3 Gambar 1.2. Daur glukosa dan asam amino menuju metabolisme sekunder....... 4 Gambar 2.1. Senyawa alkaloid........................................................................... 17 Gambar 2.2. Komposisi kimia glisirizin ............................................................ 20 Gambar 2.3. Komposisi kimia asam-amino....................................................... 24 Gambar 2.4. Komposisi asam-asam amino........................................................ 25 Gambar 2.5. 1,2-di-O-acyl-3-O-β-D-galactosyl-sn-glycerol ............................. 34 Gambar 2.6. Komposisi kimia glukofasfatidil inositol ...................................... 35 Gambar 2.7. Biosintesis fenol melalui asam sikimat ......................................... 37 Gambar 2.8. Biosintesis asam sinamat............................................................... 38 Gambar 2.9. Komposisi kimia fenol .................................................................. 39 Gambar 3.1. Lima senyawa kimia yang terjadi dari conium alkaloid ............... 42 Gambar 3.2. Tanaman hemlock (www.wildflowers-and-weeds.com dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) ................................................ 43 Gambar 3.3. Biji tanaman hemlock (www.ag.ohio-state.edu) ........................... 44 Gambar 3.4. Perbandingan inti indol alkaloid dan triptofan.............................. 48 Gambar 3.5. Komposisi kimia ergot alkaloid .................................................... 49 Gambar 3.6. Jamur Claviceps purpurea (http://leda.lycaeum.org dan www.swsbm.com)......................................................................... 50 Gambar 3.7. Biji padi-padian yang terinfeksi ergot (www.zoetecnocampo.com).......................................................... 50 Gambar 3.8. Komposisi kimia indolizidin alkaloid ........................................... 55 Gambar 3.9. Tanaman Astragalus adsurgens (www.fao.org dan www.nps.gov) ............................................................................... 56 Gambar 3.10. Senyawa kimia asam pirolizidin alkaloid...................................... 60 Gambar 3.11. Tanaman heliotropium indicum (http://cricket.biol.sc.edu dan www.meemelink.com) .................................................................. 62 Gambar 3.12. Komposisi kimia triptamin............................................................ 64 Gambar 3.13. Tanaman Phalaris arundinacea (www.stauder.net dan http://nepenthes.lycaeum.org) ....................................................... 65 Gambar 3.14. Komposisi kimia piridin alkaloid dan nikotin............................... 68 Gambar 3.15. Tanaman Nicotiana spp. (www.swsbm.com dan www.swsbm.com)......................................................................... 69 Gambar 3.16. Komposisi kimia anabasin ............................................................ 70 Gambar 3.17. Komposisi kimia tropan alkaloid atropin ...................................... 71 x
Gambar 3.18. Tanaman Datura stramonium (www.kulak.ac.be dan www.madritel.es) .......................................................................... 71 Gambar 3.19. Biji tanaman Datura stramonium (www.viridis.net dan www.ag.ohio-state.edu) ................................................................ 72 Gambar 3.20. Komposisi kimia quinolizidin alkaloid ......................................... 73 Gambar 3.21. Tanaman Lupinus albus (www.dipbot.unict.it dan www.botanical.com) ..................................................................... 74 Gambar 3.22. Biji tanaman Lupinus albus (www.vet-lyon.fr) ............................ 74 Gambar 3.23. Komposisi kimia polisiklik diterpen alkaloid ............................... 76 Gambar 3.24. Tanaman Delphinium andersonii (www.rangenet.org dan www.nps.gov) ............................................................................... 77 Gambar 3.25. Komposisi kimia solanidin, solanin dan caconin .......................... 80 Gambar 3.26. Tanaman Veratrum viride (www.ct-botanical-society.org dan www.swsbm.com)......................................................................... 81 Gambar 3.27. Komposisi kimia keluarga veratrum alkaloid. .............................. 83 Gambar 4.1. Komposisi kimia gkulosida sianogenik......................................... 84 Gambar 4.2. Komposisi kimia linamarin dan atau lotaustralin.......................... 85 Gambar 4.3. Komposisi kimia akasipetalin ....................................................... 85 Gambar 4.4. Komposisi kimia prunasin, sambunigrin, prulaurasin, amygdalin, vicianin.......................................................................................... 85 Gambar 4.5. Komposisi kimia dhurrin, taksifilin .............................................. 86 Gambar 4.6. Struktur homolog antara senyawa glukosida sianogenik dengan asam amino ................................................................................... 87 Gambar 4.7. Tahapan sintesis glukosida sianogenik ......................................... 88 Gambar 4.8. Komposisi kimia linamarin ........................................................... 89 Gambar 4.9. Tanaman Phaseolus lunatus (www.floridata.com dan www.fao.org) ................................................................................ 90 Gambar 4.10. Biji tanaman Phaseolus lunatus (www.ag.ohio-state.edu) ........... 90 Gambar 4.11. Bagan reaksi hidrolisis linamarin ................................................. 91 Gambar 4.12. Komposisi kimia lotaustralin ........................................................ 91 Gambar 4.13. Bagan tanaman Lotus japonicus (www.botanic.jp dan http://homepage3.nifty.com) ......................................................... 92 Gambar 4.14. Tanaman Manihot utilissima (http://aoki2.si.gunma-u.ac.jp dan www.botanical.com) ..................................................................... 93 Gambar 4.15. Ubi Manihot utilissima (www.cit.rs.gov.br) ................................. 93 Gambar 4.16. Komposisi kimia solanin............................................................... 97 Gambar 4.17. Tanaman Solanum dulcamara (www.toyen.uio.no http://runeberg.org) ....................................................................... 98 Gambar 4.18. Komposisi kimia senyawa isoflavon dan coumestan.................. 101 Gambar 4.19. Tanaman trifolium pratense (www.uib.es dan http://leroux01.club.fr) ................................................................ 102 Gambar 4.20. Komposisi kimia vicin ................................................................ 104 Gambar 4.21. Tanaman Vicia faba (www.mpiz-koeln.mpg.de dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) .............................................. 105 Gambar 4.22. Tanaman Vicia faba (www.puc.cl) ............................................. 105 Gambar 4.23. Komposisi senyawa divicin dan isouramil.................................. 106 xi
Gambar 4.24. Gambar 4.25. Gambar 4.26. Gambar 4.27. Gambar 4.28. Gambar 4.29. Gambar 4.30. Gambar 4.31. Gambar 4.32. Gambar 4.33. Gambar 4.34. Gambar 4.35. Gambar 4.36. Gambar 4.37. Gambar 4.38. Gambar 4.39. Gambar 4.40. Gambar 4.41. Gambar 4.42. Gambar 4.43. Gambar 4.44. Gambar 4.45. Gambar 4.46. Gambar 4.47. Gambar 4.48. Gambar 4.49. Gambar 4.50. Gambar 5.1. Gambar 5.2. Gambar 5.3. Gambar 5.4. Gambar 5.5. Gambar 5.6.
Reaksi penambahan GSH dengan pentose phosphat................... 107 Komposisi kimia glukosinolat..................................................... 109 Perubahan progoitrin menjadi goitrin ......................................... 110 Tanaman Brassica campestris (www.viarural.com.ar dan www.lysator.liu.se) ..................................................................... 111 Komposisi kimia 1,25-OHD3 ..................................................... 114 Tanaman Cestrum diumum (www.plantoftheweek.org dan www.meemelink.com) ................................................................ 115 Komposisi kimia karboksiatraktilosida....................................... 116 Tanaman Xanthium strumarium (www.csdl.tamu.edu dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) .............................................. 117 Biji tanaman Xanthium strumarium (www.ag.ohio-state.edu) ... 118 Komposisi kimia bufadienolida dan kardenolida........................ 120 Tanaman Helleborus niger (www.swallowtailgarden-seeds.com dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) ....................................... 121 Perubahan melilotosida menjadi koumarin ................................. 122 Tanaman Melilotus spp (www.c-potenz.de dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) .............................................. 123 Komposisi kimia dicoumarol, vitamin K dan warfarin............... 124 Komposisi kimia psoralen sebagai derivat furokoumarin........... 125 Tanaman Ammi majus (http://hummingbirdfarm.net dan www.spookspring.com) .............................................................. 126 Komposisi kimia xantotoksin dan bergapten .............................. 127 Komposisi kimia saponin ............................................................ 127 Soyasasapogenol A ..................................................................... 128 Tanaman Hibiscus rosa (www.nybg.org dan www.classicnatureprints.com) .................................................... 129 Tanaman Cycas communis (http://sarasota.extension. ufl.edu dan www.finerareprints.com) ............................................................ 134 Tanaman Macrozamia communis (http://farrer.riv.csu. edu.au dan www.anbg.gov.au) ...................................................................... 134 Komposisi kimia cicasin ............................................................. 135 Tanaman Simmondsia ssp. (www.swsbm.com dan www.bogos.uniosnabrueck.de) ............................................................................ 136 Komposisi kimia simmondsin..................................................... 137 Tanaman Ranunculus ficaria (www.delawarewild-flowers.org dan http://runeberg.org) ..................................................................... 138 Komposisi kimia ranunculin dan konversinya ............................ 139 Struktur anti tripsin...................................................................... 140 Tanaman kedelai (www.iita.org dan www.msue.msu.edu) ........ 141 Biji tanaman kedelai (www.uky.edu).......................................... 141 Mekanisme interaksi antara tripsin dengan inhibitor .................. 142 Pemecahan protein oleh enzim papain ........................................ 145 Tanaman pepaya (http://home.hiroshima-u.ac.jp dan www.plantpictures.de) .................................................................................. 146
xii
Gambar 5.7. Gambar 5.8. Gambar 5.9. Gambar 5.10. Gambar 5.11. Gambar 5.12. Gambar 5.13. Gambar 5.14. Gambar 5.15. Gambar 5.16. Gambar 5.17. Gambar 5.18. Gambar 5.19. Gambar 5.20. Gambar 5.21. Gambar 5.22. Gambar 5.23. Gambar 5.24. Gambar 5.25. Gambar 5.26. Gambar 5.27. Gambar 5.28. Gambar 5.29. Gambar 5.30. Gambar 5.31. Gambar 5.32. Gambar 5.33. Gambar 6.1. Gambar 6.2. Gambar 6.3. Gambar 6.4. Gambar 6.5. Gambar 6.6.
Tanaman Abrus precatorius (http://scitec.uwichill.edu.bb dan www.plant-pictures.de) ............................................................... 150 Biji tanaman Abrus precatorius (www.magic-plants.com) ........ 150 Komposisi kimia mimosin .......................................................... 152 Tanaman lamtoro (www.hear.org dan www.tropicalgrasslands.asn.au)........................................................................ 153 Biji tanaman lamtoro (http://web.supernet.com.bo).................... 154 Reaksi kimia terbentuknya mimosin ........................................... 155 Tanaman Lathyrus sativus (www.fragrantgarden.com dan www.fao.org) .............................................................................. 157 Biji tanaman Lathyrus sativus (www.general.uwa.edu.au)......... 158 Komposisi kimia asam β-N-oksalil-L-α-β-diaminoptropionat... 159 Komposisi kimia latirogen β-siano-L-alanin .............................. 161 Hidrolisis linatin.......................................................................... 162 Tanaman linum usitatissimum (www.hoku-iryo-u.ac.jp dan www.mpiz-koeln.mpg.de)........................................................... 163 Tanaman linum usitatissimum (http://pas.byu.edu)..................... 163 Tanaman Indigofera spicata (www.tactri.gov.tw dan www.snv.jussieu.fr) .................................................................... 165 Struktur indospecin dan arginin .................................................. 166 Tanaman Canavalia ensiformis (www.tierrafertil.com. py) ....... 166 Jamur Amanita virosa (http://130.69.82.200/image/ Amanita_virosa.jpg dan www.mushroom-thejournal.com)........ 168 Tanaman Medicago sativa (www.uib.es dan www.ibs-t.net) ..... 172 Aksi tiaminase pada tiamin ......................................................... 178 Tanaman Marsilea drummondii (www.mdbc.gov.au dan www.anbg.gov.au) ...................................................................... 180 Tanaman Ricinus communis (www.odla.nu dan www.vet.purdue.edu) .................................................................. 181 Tanaman Ricinus communis (www.oardc.ohio-state.edu) .......... 181 Tanaman Phaseolus vulgaris (http://isaisons. free.fr/haricot.jpg dan www.biologie.uni-hamburg.de) ........................................... 184 Tanaman Bligia sapida (http://gourmet.sympatico.ca dan www.nlj.org.jm) .......................................................................... 185 Metabolisme hipoglisin A ........................................................... 186 Tanaman Musa Paradisiaca (www.botany.hawaii.edu dan www.mobot.org) ......................................................................... 187 Detoksifikasi amina..................................................................... 188 Komposisi kimia siklopropinoid ....Error! Bookmark not defined. Tanaman Ceiba pentandra (www.nybg.org dan www.nybg.org) ..............................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia korinetoksin .......Error! Bookmark not defined. Tanaman Ryegrass (www.viarural.com.ar dan www.extension.umn.edu) ..............Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia asam fitat............Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia oksalat ................Error! Bookmark not defined. xiii
Gambar 6.7. Gambar 6.8. Gambar 6.9. Gambar 7.1. Gambar 7.2. Gambar 7.3. Gambar 7.4. Gambar 7.5. Gambar 7.6. Gambar 7.7. Gambar 7.8. Gambar 7.9. Gambar 7.10. Gambar 7.11. Gambar 7.12.
Gambar 7.13. Gambar 7.14. Gambar 7.15.
Gambar 8.1. Gambar 8.2. Gambar 8.3. Gambar 8.4. Gambar 8.5. Gambar 8.6. Gambar 8.7. Gambar 8.8. Gambar 8.9.
Tanaman Halogeton glomeratus (www.usgs.nau.edu dan www.uapress.arizona.edu) .............Error! Bookmark not defined. Tanaman Amaranthus spp. (http://anthro.fortlewis.edu dan www.nativeseeds.org) ....................Error! Bookmark not defined. Tanaman locoweed (www.dereila.ca dan www.npwrc.usgs.gov) ........................................................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia gosipol................Error! Bookmark not defined. Tanaman Gossypium spp (http://yucca.standardoutcom dan http://www.inra.fr) .........................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia katekin dan epikatekin ..... Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia condensed tanninError! Bookmark not defined. Komposisi kimia hydrolizable tannin .......... Error! Bookmark not defined. Tanaman sorghum (www.mpiz-koeln.mpg.de dan www.fuerstenhaus.li) .....................Error! Bookmark not defined. Biji sorghum (www.victoryseeds.com)........ Error! Bookmark not defined. Sistem metabolisme tannin.............Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia hiperisin .............Error! Bookmark not defined. Tanaman Hypericum perforatum (www.funet.fi dan www.lysator.liu.se) ........................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia 5-alkil resorsinol Error! Bookmark not defined. Tanaman Triticale (www.mda.state.mn.us dan www.gsdenzlingen.em.bw.schule.de).......... Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia juglon .................Error! Bookmark not defined. Tanaman Juglans nigra (http://drclarkia.com dan www.amicidelverde.it)...................Error! Bookmark not defined. Tanaman Quercus gambelii (http://studentwebs. coloradocollege.edu dan www.desert-tropicals.com) ............ Error! Bookmark not defined. Jamur Aspergillus versicolor (http://schimmelschimmelpilze.de) ..........................Error! Bookmark not defined. Senyawa kimia sterigmatosistin .....Error! Bookmark not defined. Biosintesis sterigmatosistin ............Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia asam penisilat.....Error! Bookmark not defined. Jamur Penicillium spp (www.biltek.tubitak.gov.tr) ............... Error! Bookmark not defined. Reaksi asam penisilat dengan gugus-SH...... Error! Bookmark not defined. Biosintesis asam penisilat...............Error! Bookmark not defined. Jamur Trichothecium roseum (http://nazv.vscht.cz) .............. Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia trikotesena kelompok A ... Error! Bookmark not defined. xiv
Gambar 8.10. Komposisi kimia trikotesena kelompok B ... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.11. Komposisi kimia trikotesena kelompok C ... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.12. Komposisi kimia trikotesena kelompok D ... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.13. Pembentukan geranilfosfat dari dua unit isopren.................. Error! Bookmark not defined. Gambar 8.14. Biosintesis trokotekolon.................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.15. Komposisi kimia griseofulvin ........Error! Bookmark not defined. Gambar 8.16. Jamur Penicillium griseofulfum (www.dehs.umn.edu).......... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.17. Biosintesis griseofulvin ..................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.18. Komposisi kimia luteoskirin ..........Error! Bookmark not defined. Gambar 8.19. Biosintesis luteoskirin ....................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.20. Biosintesis luteoskirin melalui intermediat emodin dari asetatmalonat...........................................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.21. Jamur Penicillium islandicum (www.apsnet.org)Error! Bookmark not defined. Gambar 8.22. Komposisi kimia beberapa aflatoksin .......... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.23. Struktur Kimia yang terbentuk dari Aflatoksin (B1, B2, G1, G2) AFM1, (B) AFM2, (C) AFB2a, (D) AFB12,3-oksida (E) Aflaticol, (F) AFH1, (G) AFP1, (H) AFQ1 .....Error! Bookmark not defined. Gambar 8.24. Jamur Aspergillus flavus (www.iums.org)... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.25. Tahap regulasi molekuler biosintesis enzim dari aflatoksin .. Error! Bookmark not defined. Gambar 8.26. Jamur penicillium claviforme (http://sorrel.humboldt. edu)... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.27. Komposisi kimia patulin ................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.28. Komposisi kimia zearalenon ..........Error! Bookmark not defined. Gambar 8.29. Jamur Fusarium graminearum (http://web.umr.edu)............. Error! Bookmark not defined. Gambar 8.30. Komposisi kimia citrinin................Error! Bookmark not defined. Gambar 8.31. Jamur Penicillium citrinum (www.univ-brest.fr) Error! Bookmark not defined. Gambar 8.32. Komposisi kimia okratoksin...........Error! Bookmark not defined. Gambar 8.33. Komposisi kimia okratoksin A, B dan C...... Error! Bookmark not defined. Gambar 8.34. Jamur Aspergillus ochraceus .........Error! Bookmark not defined. Gambar 8.35. Tanda fisik dari hewan yang terkena lupinosis (mata kuning, tubuh kecil, conjungtiva membran, fotosensitisasi, dan induk sapi mati) (http://vein.library.usyd.edu.au).....Error! Bookmark not defined. Gambar 8.36. Tanda dalam tubuh (hati berwarna coklat, kardia myophaty, myophaty otot kerangka, hati kaku dan kecil, hati berubah warna, xv
Gambar 8.37. Gambar 8.38. Gambar 8.39. Gambar 8.40.
Gambar 8.41. Gambar 8.42. Gambar 8.43. Gambar 8.44. Gambar 8.45. Gambar 8.46. Gambar 8.47. Gambar 8.48. Gambar 8.49. Gambar 8.50. Gambar 8.51. Gambar 8.52. Gambar 8.53. Gambar 9.1. Gambar 9.2. Gambar 9.3. Gambar 9.4. Gambar 9.5. Gambar 9.6. Gambar 9.7. Gambar 9.8.
dan nekrosis hati) (http://vein.library.usyd.edu.au) ............... Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia asam helvolat .....Error! Bookmark not defined. Asam fusidat (isolasi Fisidum coccineum)... Error! Bookmark not defined. Sefalosporin P1 (isolasi Cephalosporium sp.) ..... Error! Bookmark not defined. Asam helvolat (isolasi Aspergillus fumigatus mut. Helvola, Chepalosporium, Emericellopsis dan A. oryzae . Error! Bookmark not defined. Triterpen melalui jalur mevalonat ..Error! Bookmark not defined. Biosintesis asam helvolat dari bentukan terpen (triterpen) .... Error! Bookmark not defined. Jamur Aspergillus fumigatus (www.diariomedico.com)........ Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia rubratoksin .........Error! Bookmark not defined. Jamur Penicillium purpurogenum (www.dehs.umn.edu) ...... Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia tremorgen ...........Error! Bookmark not defined. Jamur Penicillium paxilli (www.massey.ac.nz) .. Error! Bookmark not defined. Ternak yang terkena ryegrass stagger (www.massey. ac.nz). Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia sporidesmin........Error! Bookmark not defined. Spora jamur Pithomyces chartarum (http://vein.library. usyd.edu.au) ...................................Error! Bookmark not defined. Sporidesmin pada domba (http://vein.library.usyd. edu.au)] . Error! Bookmark not defined. Jamur Stachybotrys atra (http://stachybotrys-chartarum.de) . Error! Bookmark not defined. Rumput kikuyu (www.une.edu.au dan www.tropicalgrasslands.asn.au).....Error! Bookmark not defined. Rumput sleepy (www.shaman-australis.com dan www.catbull.com) ..........................Error! Bookmark not defined. Tanaman Hemlock air (www.science.siu.edu dan www.botanical.com) ......................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia cicutoksin ...........Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia carotatoksin........Error! Bookmark not defined. Jamur Microcystis aeruginosa (www.inra.fr) ..... Error! Bookmark not defined. Tanaman Tetradymia canescens (http://ww1.clunet.edu)...... Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia tetradimol ...........Error! Bookmark not defined. Tanaman Hymenoxys odorata (www.pprl.usu.edu dan www.uapress.arizona.edu) .............Error! Bookmark not defined.
xvi
Gambar 9.9. Gambar 9.10. Gambar 9.11. Gambar 9.12. Gambar 9.13. Gambar 9.14. Gambar 9.15. Gambar 9.16. Gambar 9.17. Gambar 9.18. Gambar 9.19. Gambar 9.20. Gambar 9.21. Gambar 9.22. Gambar 9.23.
Hubungan biogenetik pada perbedaan tipe skeletal sesquiterpen....................................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia himenokson dan helenalin Error! Bookmark not defined. Tanaman Amaranthus retroflexus (http://nwr.mcnary. wa.us dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de) .Error! Bookmark not defined. Tanaman Pteridium aquilinum (www.pwrc.usgs.gov dan www.lysator.liu.se) ........................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia fagopirin.............Error! Bookmark not defined. Tanaman Fagophyrum esculentum (www.stratsplace. com, dan http://waynesword.palomar.edu)....Error! Bookmark not defined. Biji tanaman Fagophylum esculentum (www.botanical.com)Error! Bookmark not defined. Tanaman Eupatorium rugosum (http://tomclothier. hort.net dan www.ouellette001.com) .................Error! Bookmark not defined. Komposisi kimia tremeton .............Error! Bookmark not defined. Tanaman Pinus panderosa (http://personal.cfw.com dan www.ibiblio.org) ............................Error! Bookmark not defined. Tanaman Acacia spp. (http://members.iinet.net.au dan www.payer.de) ...............................Error! Bookmark not defined. Metabolisme fluoroasetat ...............Error! Bookmark not defined. Mekanisme detoksifikasi oleh opossum berekor sikat........... Error! Bookmark not defined. β-oksidasi dari asam lemak fluoro yang lebih tinggi ............. Error! Bookmark not defined. Tanaman Trifolium hybridum (http://www.funet.fi dan http://runeberg.org) ........................Error! Bookmark not defined.
xvii
BAB 1 PENDAHULUAN
Racun ternak yang dalam bahasa peternakan lebih dikenal sebagai anti nutrisi merupakan substansi yang dapat mempengaruhi beberapa aspek metabolisme tubuh atau dengan kata lain akan dapat mempengaruhi aspek-aspek biologi (terkait dengan terganggunya fungsi metabolisme tubuh) dan aspek ekonomi (dengan
turunnya produktivitas dan atau nilai jual ternak yang
bersangkutan) sehingga sangat merugikan bagi para peternak. Hal tersebut merupakan suatu pendefinisian yang luas bagi anti nutrisi itu sendiri sungguhpun segala sesuatunya termasuk oksigen, air dan semua yang terdapat di alam smesta ini jika terdapat dalam jumlah yang besar dalam tubuh ternak akan dapat berpengaruh terhadap fungsi dari organ-organ yang terdapat didalamnya. Selain itu anti nutrisi dapat juga diartikan sebagai suatu perubahan termasuk didalamnya perubahan dalam struktur kimia yang tidak semestinya (terdapat substansisubstansi yang dapat mempengaruhi tubuh ternak sehingga akan mengganggu kerja dari organ-organ tubuh). Dalam anti nutrisi ini terdapat unsur-unsur kimia alami yang mempunyai sifat dan dampak yang berbeda-beda. Zat-zat anti nutrisi ini terdapat dalam berbagai bentuk serta tersebar di beberapa spesies dari bahanbahan pakan asal tanaman yang sebenarnya layak untuk dikonsumsi oleh ternak . Secara lebih praktis dapat dikatakan bahwa racun pada ternak atau anti nutrisi merupakan zat yang dapat menghambat, pertumbuhan, perkembangan, kesehatan, tingkah laku atau penyebaran populasi organisme lain (alelokemik) apabila berinteraksi dengan ternak.
Terdapatnya anti nutrisi pada tanaman
umumnya terjadi karena faktor dalam (faktor intrinsik) yaitu suatu keadaan dimana tanaman tersebut secara genetik mempunyai atau mampu memproduksi anti nutrisi tersebut dalam organ tubuhnya. Zat-zat anti nutrisi alkaloida, asam amino toksik, saponin dan lain-lain adalah beberapa contohnya.
Faktor lain
adalah faktor luar (faktor lingkungan), yaitu keadaan dimana secara genetik tanaman tidak mengandung unsur anti nutrisi tersebut, tetapi karena pengaruh luar yang berlebihan atau mendesak, zat yang tidak diinginkan mungkin masuk dalam 1
organ tubuhnya.
Contohnya adalah terdapatnya Se berlebihan pada tanaman
yang mampu mengakumulasi Se dalam protein misalnya pada Astragalus sp. Juga unsur radioaktif yang masuk dalam rantai metabolik unsur yang kemudian terdeposit sebagai unsur-unsur berbahaya. Tanaman mengandung sejumlah besar zat kimia yang aktif secara biologis. Beberapa zat pada tanaman dapat digunakan untuk mengobati berbagai penyakit yang menimpa ternak maupun manusia (contohnya adalah digitoksin, kolcisin dan atropin). Untungnya, diantara ribuan tanaman yang dikonsumsi oleh ternak, relatif sedikit yang menyebabkan keracunan dan menjadi penyakit ketika dikonsumsi ternak. Kehadiran zat kimia tertentu dalam tanaman dipercaya untuk memberi beberapa tingkat perlindungan dari predator tanaman seperti serangga dan ruminan. Anti nutrisi umumnya sebagian besar diperoleh dari hasil metabolisme sekunder tanaman. Hasil metabolisme sekunder dibagi dua berdasarkan berat molekulnya, yaitu berat molekul kurang dari 100 dengan contoh pigmen pirol, antosin, alkohol, asam-asam alifatik, sterol, terpen, lilin fosfatida, inositol, asamasam hidroksi aromatik, glikosida, fenol, alkaloid, ester dan eter. Metabolisme sekunder lainnya adalah yang berat molekulnya tinggi, yaitu selulosa, pektin, gum, resin, karet, tanin dan lignin.
Tananam
yang
mengandung
metabolit
sekunder umumnya mengeluarkannya dengan cara pencucian air hujan (daun, kulit), penguapan dari daun (contoh: kamfer) ekskresi eksudat pada akar (contoh: alang-alang) dan dekomposisi bagian tanaman itu sendiri (jatuh ke tanah dan membusuk). Daur metabolit sekunder dapat dilihat pada Gambar 1.1. Terjadinya racun atau anti nutrisi secara umum berasal dari jalur metabolis glukosa maupun asam amino. dan/atau siklus
Glukosa umumnya melewati jalur glikolisis
Krebs kemudian menyimpang menuju sistem metabolisme
sekunder. Asam amino umumnya melewati jalur deaminasi dan/atau siklus Krebs dan kemudian menyimpang melalui metabolisme sekunder. Secara lebih rinci daur metabolisme glukosa dan asam amino yang menuju metabolisme sekunder dapat dilihat pada Gambar 1.2.
2
Glukosa Jalur glikolisis Asam sikimat
Phosphat enol piruvat
Asam piruvat
Asam amino aromatik
asetil KoA
Malonil KoA
Melanoat
Fenol
Asam amino alifatik
Alkaloid Terpen/Isopren Sinamat
Flavonoid
Gambar 1.1. Daur metabolisme sekunder tanaman Terdapat banyak pendapat mengenai penggolongan racun atau anti nutrisi tersebut.
Sebagian menggolongkan berdasarkan aspek botani, fisiologi, asal
tanaman, efek metabolisme dan kimiawi. Berdasarkan aspek botani, menurut penelitian paling sedikit terdapat 20 famili golongan tanaman yang mengandung anti nutrisi (terutama tanaman berbiji dan berbuah). Famili tanaman tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.1.
3
CO2 Fotosintesis (CH2O)n Protein
(CH2O)n-P
gula, polisakarida pati, selulosa, hemiselulosa
Asam nukleat Asam amino
Alkaloid
Siklus Krebs
Phospho phenol Piruvat
Piruvat
Asam sikimat
Asetil KoA
Asam amino aromatik
Mevalonat
Fenilalanin
Tiroksin
Malonil KoA
Terpenoid
Asam sinamat
Asam kafeat
Phenol
Steroid
Astogenin
P. Coumaryl alkohol Coniferil alkohol Sinapyl alkohol
Lignan
P. Caomaric acids Ferulic acids Sinapic acid
lignin
Coumarin Isoflavon Flavonoid
Gambar 1.2. Daur glukosa dan asam amino menuju metabolisme sekunder
4
Tabel 1.1. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan famili tanaman No.
Famili tanaman
No.
Famili tanaman
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
Apoecynaceae Amaryldaceae Barberidaceae Caricaceae Crassulaceae Caryophyllaceae Dioscoriaceae Erythroxylaceae Euphorbiaceae Liliaceae
11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
Leguminosae Menispermaceae Papilionaceae Papaveraceae Graminae Ranunculaceae Rutaceae Rubiaceae Rhamnaceae Solanaceae
Penggolongan anti nutrisi berdasarkan asal tanaman mempertimbangkan bahwa tanaman merupakan pembawa anti nutrisi dan masing-masing golongan tanaman mempunyai anti nutrisi yang khas.
Beberapa tanaman mempunyai
kandungan racun yang cukup tinggi pada daun (seperti tannin pada daun singkong), batang (seperti HCN pada sorghum), bunga (seperti saponin pada kembang sepatu), umbi (seperti solanin pada kentang), akar (seperti curcumin pada jahe) dan biji (seperti gosipol pada biji kapas). Penggolongan tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.2. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan fisiologis mempertimbangkan pengaruh anti nutrisi tersebut pada kondisi fisiologis ternak. Masing-masing anti nutrisi umumnya mempunyai target organ tertentu berdasarkan sifat kimiawinya. Bagian yang paling pertama diserang umumnya adalah saluran pencernaan karena sebagian besar racun tanaman masuk ke tubuh ternak melalui jalur konsumsi. Setelah itu terdeposit di hati dan kemudian masuk ke saluran peredaran darah. Setelah melewati fase tersebut, racun akan bereaksi pada sel-sel di seluruh tubuh. Selain itu racun juga masuk ke tubuh melalui saluran pernafasan, luka pada permukaan kulit atau masuk lewat organ tubuh lainnya seperti mata, telinga dan lain-lain.
Oleh sebab itu dapat dikemukakan penggolongan secara fisiologis
seperti pada Tabel 1.3.
5
Tabel 1.2. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan asal tanaman No.
Asal tanaman
1.
Biji-bijian a. Kacang kedelai b. Sorgum Umbi-umbian a. Kentang b. Singkong Suplemen protein a. Kacang kedelai b. Kapas Hijauan a. Alfalfa b. Leucaena spp. Rumput-rumputan a. Rumput tropik b. Hijauan sorgum Lain-lain a. Hijauan brassica
2.
3.
4.
5.
6.
Anti nutrisi
Tripsin inhibitor Tannin Alkaloid solanum Sianogenik glukosida Tripsin inhibitor Gosipol Saponin Mimosin Oksalat Sianogenik Brassica anemia factor
Tabel 1.3. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan fisiologis No.
Fisiologis
1. 2. 3. 4. 5.
Anti nutrisi yang mempengaruhi gastro intestinal Anti nutrisi yang mempengaruhi choleriformis Anti nutrisi yang mempengaruhi nervous Anti nutrisi yang mempengaruhi sanginaris Anti nutrisi yang mempengaruhi cerebralis
Sedangkan penggolongan berdasarkan efek metabolisme manganggap bahwa penggolongan tersebut lebih tepat apabila efek yang ditimbulkan anti nutrisi terhadap jalannya metabolisme dikemukakan lebih dahulu. Hal tersebut terjadi karena anti nutrisi selalu menimbulkan masalah yang penampakannya selalu mengganggu target organ tubuh. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan efek metabolisme dapat dilihat pada Tabel 1.4. 6
Tabel 1.4. Penggolongan anti nutrisi berdasarkan efek metabolisme No.
Efek metabolisme pada
1.
Mulut
2.
3. 4. 5.
Saluran pencernaan a. Rumen b. Usus c. Diare d. Rektum Hati Paru-paru Ginjal
6.
Sistem sirkulasi
7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.
Jantung Tulang Mata Sistem syaraf Otot Kelenjar tiroid Sistem reproduksi Toksin melalui susu Sistem Kekebalan Ranmbut dan kuku
17.
Metabolisme energi dan protein
18. 19. 20.
Divisi sel Metabolisme mineral Metabolisme vitamin
Anti nutrisi Enzim proteolitik, kristal oksalat dan tannin Nitrat dan nitrit Saponin, tripsin inhibitor Nitrat Alakaloid pirolizidin Alkaloid pirolizidin, lupinosis Alkaloid pirolizidin, indol Oksalat, pirolizidin alkaloid, lakton sesquiterpen Saponin, hemaglutinin, glikosida, asam lemak siklopropenoid Gosipol, piperidin alkaloid Lupin, oksalat Atropin, selenium toksisitas Indolizidin alkaloid, tiaminase Selenium Glukosinolat Mikotoksin, isoflavon, gosipol, lupin Toksin snakeroot Lektin Hiperisin, filloritrintrimetillamin, mimosin Tripsin inhibitor, indospecin, amilase inhibitor Pirolizidin alkaloid Oksalat, pirolizidin lkaloid Avidin, tiaminase,
Selain penggolongan berdasarkan anti nutrisi, dapat juga penggolongan tersebut didasarkan atas tanaman beracun yang merupakan penghasil anti nutrisi. Penggolongan asal tanaman dapat dibagi berdasarkan berkayu tidaknya tanaman. Penggolongan ini dapat dibagi menjadi empat golongan yaitu rumput-rumputan, tanaman pekarangan, tanaman non kayu dan tanaman berkayu sebagimana terdapat pada Tabel 1.5. dibawah ini. Dari penggolongan tersebut, terlihat bahwa tanaman yang tidak berkayu mendominasi tanaman beracun terhadap ternak. 7
Tabel 1.5. Penggolongan tanaman beracun berdasarkan kelompok tanaman No.
Kelompok tanaman
1.
Rumput-rumputan
2.
Tanaman pekarangan
3.
Tanaman non kayu
4.
Tanaman berkayu
Tanaman beracun Foxtail barley Oats Ergot Fescue Rumput Johnson Aroid (Dumbcane) Easter lily Oleander Common Burdock, Bulbs, English Ivy, Lupine, Catnip, Rhubarb, Castorbean, Tansy, Sweetclover, Tobacco, Alsike clover, Jack-in-the-pulpit, Larkspur, Dutchman's Breeches, White Snakeroot, Brackenfern, Senecio(graound seed) Green Falsehellebore, Milkweed Waterhemlock, Poison Hemlock Horsetail, Buttercups, Stinging Nettle, Cocklebur, Pigweed, Mustards, Marijuana, Jimsonweed, Spurges, St. Johnswort, Star-of-Bethlehem, Pokeweed, Bouncingbet Nightshade, Rosary Pea Azalea, Rhododendron Buckeye, etc. Black walnut Black Cherry Red Oak Black Locust Yew Red Maple
Penggolongan tanaman beracun dapat juga didasarkan atas pengaruhnya terhadap binatang. Beberapa tanaman dapat meracuni semua binatang, tetapi ada pula yang hanya meracuni sebagian binatang.
Berdasarkan hal tersebut
pembagian yang diajukan adalah beracun pada semua binatang, binatang peliharaan dan ternak sebagimana terdapat pada Tabel 1.6.
8
Tabel 1.6. Penggolongan tanaman beracun berdasarkan efek pada binatang No.
Binatang yang terkena
Tanaman beracun
1.
Semua binatang
Foxtail Barley, Common Burdock Bulbs, Rhubarb, Azalea, Rhododendron, Castorbean Tansy, Ergot, Tobacco, Jack-in-thePulpit, Milkweed, Water Hemlock Poison Hemlock, Buttercup Stinging Nettle, Cocklebur Marijuana, Jimsonweed, Spurges, Pokeweed, Bouncing Bet, Nightshades, Buckeye and Horsechestnut, Cherry, Red Oak, Yew, Oleander, Rosary Pea
2.
Binatang peliharaan
3.
Ternak
Dumbcane (Aroids) English Ivy Catnip Christmas Plant (Poinsettia) Easter Lily Lupine, Oats, Fescue, Yellow & White Sweetclover, Alsike clover Larkspur, Dutchman's Breeches White Snakeroot, Brackenfern, Senecio, Ragwort, Green False Hellebore, Horsetail, Pigweed Mustards, St. Johnswort, Star of Bethlehem, Johnsongrass, Black walnut, Black Locust, Red Maple
Tanaman yang mempunyai racun atau anti nutrisi dapat juga dibagi berdasarkan tingkat ketoksikannya. Beberapa tanaman sangat toksik, sementara lainnya hanya mempunyai tingkat ketoksikan yang sedang dan ringan. Tanaman yang mempunyai racun ringan umumnya digunakan sebagai makanan pokok manusia atau bahan pangan manusia. terdapat pada Tabel 1.7.
9
Penggolongan tersebut sebagaimana
Tabel 1.7. Penggolongan tanaman berdasarkan tingkat ketoksikan No.
Tingkat ketoksikan
1.
Sangat toksik
2.
Toksik sedang
3.
Toksik ringan
Tanaman beracun Castorbean, White Snakeroot, Senecio, Ragwort, Water Hemlock, Poison Hemlock, Cocklebur, Pigweed, Jimsonweed, Johnsongrass, Cherry, Yew, Red Maple, Easter Lily, Oleander, Rosary Pea Dumbcane (Aroid Family), Bulbs, Lupine, Rhubarb, Azalea, Rhododendron, Oats, Ergot, Fescue, Yellow, White Sweetclover, Tobacco, Larkspur, Brackenfern, Green False Hellebore, Milkweed, Horsetail, Mustards, Spurges, Nightshades, Buckeye, Horsechestnut, Black walnut, Red Oak, Black Locust. Foxtail Barley, Common Burdock, English Ivy, Catnip, Poinsettia, Christmas Plant, Tansy, Alsike clover, Jack-in-the-Pulpit, Dutchman's Breeches, Buttercups, Stinging Nettle, Marijuana, St. Johnswort, Star of Bethlehem, Pokeweed, Bouncing Bet
Penggolongan diatas masih parsial dan belum mengakomodasi semua bagian yang perlu diketahui tentang anti nutrisi. Oleh sebab itu secara lengkap penggolongan anti nutrisi yang meliputi asal tanaman, nama Latin dari tanaman, ternak yang sering terkena, bagian tanaman yang mengandung anti nutrisi dan anti nutrisi yang terdapat dalam tanaman tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.8.
10
Tabel 1.8. Penggolongan anti nutrisi secara lengkap Nama ilmiah Nama tanaman Abrus precatorius
Binatang yang terkena
Kacang Rosary Semua
Monkshood, Aconitum spp. Aconite, atau Wolfsbane
Sapi, kambing
Aesculus spp.
Horse Chestnut, Sapi, Buckeye kambing
Agrostemma githago
Jagung Cockle
Allium spp.
Amanita spp.
A. muscaria A. pantherina A. verna Amaranthus spp. Amsinckia intermedia
Unggas, sapi, kambing
Bagian beracun
Anti nutrisi utama
Biji
Abrin
Semua
Akonitin
Buah
Tidak diketahui, mungkin saportin, narkotik alkaloid, atau glikosida.
Biji
Githagin
Bawang komersial, bawang liar, Sapi, kuda Ubi, daun SMCO bawang rawa, dan bawang putih Agarik monyet, Cap macan Pucuk Toksalbumin kumbang, Cap Semua maut, dan jamur malaikat maut Asam ibotenat dan Semua Pucuk Fly Agaric muscimol Asam ibotenat dan Semua Pucuk Panther muscimol Asam ibotenat dan Destroying Semua Pucuk muscimol Angels Rumput babi Fiddleneck
Apocynum spp. Dogbane
Asclepias spp. Rumput susu
Sapi, babi Daun Kuda, babi, sapi Kuda, sapi, domba, kambing Kambing, domba, sapi 11
Nitrat
Biji
Intermedin, likopsamin
rhizome
Aposinamarin
Daun, buah, batang
desglukosiriosida, siriosida
Astragalus and Rumput loko Oxytropis spp.
Bunga, daun, batang
selenium, senyawa nitro, swainsonin
Brassica spp,
Akar, biji
glukosinolat, brassica, anemia factor
Akar
isoquinolin alkaloid
Semua
Nitrat
Semua
cicutoksin
Jamur
Indol alkaloid
Semua
Coniin
Chelidonium majus
Kuda, domba, sapi Rape, Cabbage, Sapi, babi, domba, Turnips, kambing, Broccoli, unggas Mustard Celandine
Sapi
Sapi, kuda, Chenopodium Lamb's Quarters domba, album babi Hemlock air Semua Cicuta spp. atau Cowbane Semua Claviceps spp. Ergot Conium Poison Hemlock Semua maculatum Rumput jimson, Downy Sapi, kuda, Thornapple, Datura spp. kambing Devil's Trumpet, Angel's Trumpet Sapi, Delphinium Delphiniums spp. and Larkspurs kambing Bleeding Heart, jagung Squirrel, Sapi Dicentra spp. Dutchman's Breeches Sapi, Digitalis kambing, Foxglove purpurea kuda Sapi, kuda Eupatorium Snakeroot putih kambing, rugosum domba Poinsettia, Sapi, kuda, Euphorbia spp. Spurges, Snow domba on the Mountain Festuca Sapi, kuda Tall Fescue arundinacea Domba, Halogeton Halogeton sapi glomeratus Iris spp.
Irises
Daun, biji, Atropin, skopalamin, bunga dan hiossiamin
Semua
alkaloid delfinin, ajasin, dan lainnya
Semua
isoquinolon alkaloid
Daun, biji, Cardiak atau steroid bunga glikosida Semua
Tremeton
Pucuk, daun, batang
forbol ester
Semua
diazifenantren, pirrolizidin, dan ergot
Daun , Oxalat dapat larut batang Rhizome, irisin, iridin, atau irisin Sapi, babi dan akar 12
Laburnum anagyroides Lantana camara Linum usitatissimum Lotus corniculatus
Golden Chain atau Laburnum Lantana, Red Sage, Yellow Sage, atau West Indian Lantana
Sapi, kuda, Polong, Citisin babi biji, semua Sapi, domba, kambing
Sapi, domba Sapi, Birdsfoot Trefoil domba Flax
Buah berry hijau Triterpen mentah Semua
CN tannin
Lupinus spp.
Lupin
Sapi, kambing
Medicago sativa Metilotus alba and Melilotus officinalis
Alfalfa atau Lucerne
Sapi, ayam, Semua domba
Nerium oleander
Papaver spp.
Phytolacca americana Pinus ponderosa Podophyllum peltatum
Prunus spp.
Pteridium aquilinium Quercus spp.
Biji
Sweetclover Kuda, sapi, Batang putih dan kuning domba Oleander
Kuda, sapi, kambing, Semua domba
Macam-macam Poppies Sapi Semua termasuk Opium Poppy Sapi, domba, Semua Rumput poke kalkun, babi, kuda tunas Ponderosa Pine Sapi muda Mayapple dan Sapi, babi Semua Mandrake Wild Cherries, Kuda, sapi, Black Cherry, babi, Biji, daun Bitter Cherry, domba, Choke Cherry, kambing Pin Cherry Kuda, sapi, domba, semua Bracken Fern babi Buah, Pohon Oak Kuda, sapi daun muda 13
sianogenik glikosida
lupinin, anagirin, spartein, dan hidroksilupanin canavanin, saponin Dicoumarol neriosida, oleandrosida, saponin, cardiak glikosida kodin, morfin, protopin
fitolakatoksin, fitolakigenin Tidak diketahui alpha- dan betapeltatin, podofilloresin
amigdalin, prunasin
prunasin, ptaquilosida, thiaminase gallotannin, quercitrin, dan quercitin
Ranunculus spp. Ricinus communis
Buttercups atau Sapi, kuda, Semua kambing Crowfoot Castor Bean
Semua
Biji
Kuda, sapi, unggas, Daun, biji, Black Locust domba, kulit kayu kambing Sapi, Daun Rumex spp. Dock domba Daun, akar, Sapi, Sambucus ranting, Elderberry kambing canadensis buah mentah Kuda, sapi, Senecio, Senecio spp. Groundsels, dan kambing, Daun domba Ragworts Common Nightshade, Sapi, kuda, Daun, Black kambing, buah Solanum spp. Nightshade, domba mentah Horse Nettle, Buffalo Bur, Potato Sorghum atau Milo, rumput Kuda, sapi, Daun, Sorghum spp. kambing batang Sudan, dan rumput Johnson Taxus Daun, biji, Cemara Semua ranting cuspidata Domba, Tetradymia Daun Horsebrush sapi spp. Alsike clover, Trifolium spp. Clover merah, Kuda, sapi Semua Clover putih Sapi, Triglochin Semua Rumput Arrow domba maritima Semaian, Xanthium Sapi, babi Cocklebur biji strumarium Semua semua Zigadenus spp. Death Camas
Robinia pseudoacacia
14
protoanemonin ricin, albumin
robin, fasin
Oxalat dapat larut
sambunigrin
jacobin, senecifillin
soladulsidin, solanin
dhurrin, nitrat
Taksin
Nitrat taksifillin, triglochinin Carboksiatraktilosida zigasin
Kebanyakan para ahli menggolongkan anti nutrisi berdasarkan komposisi kimiawinya. Hal tersebut mudah dimengerti, karena anti nutrisi umumnya merupakan senyawa kimia yang akan lebih mudah menggolongkannya berdasarkan golongan-golongan yang terdapat dalam dunia kimia.
Terdapat
berbagai macam pendapat tentang penggolongan berdasarkan komposisi kimianya. Tetapi dari sekian pendapat tersebut secara umum masing-masing sepakat dengan pembagian yang meliputi alkaloid, alkohol dan keton, karbohidrat, racun chelat, glikosida, lemak, metal, protein dan asam amino, fenol, sesquiterpen lakton, mikotoksin dan anti nutrisi lain. Senyawa alkaloid terdiri dari indol alkaloid, indolizidin, piperidin, polisiklik diterpen, piridin, pirolizidin, quinolizidin, steroid, tropan dan triptamin. Alkohol dan keton meliputi diaceton alkohol, dietilen glikol, etanol, etilen glikol, metanol, propilen glikol, cicutoksin, tremeton dan treratol. Angggota anti nutrisi karbohidrat meliputi oligosakarida, beta-glukan, pektin, rafinosa, gula sederhana, favisme, fruktosa, galaktosa, laktosa, sukrosa dan xilosa. Racun chelat terdiri dari nitrat, nitrit, oksalat dan fitat.
Anggota glikosida terdiri dari kalsinogenik
glikosida, karboksiatraktilosida, kardiak glikosida, koumarin, furocormarin, glukosinolat, isoflavon, coumestan, nitroglikosida, ranunculin, saponin dan vicin. Lemak terdiri dari asam lemak siklopropinoid, asam erucat, fluoroasetat dan glikolipid. Anggota metal antara lain adalah tembaga, merkuri, selenium, arsen, timah dan besi. Senyawa fenol mempunyai anti nutrisi asam sinamat, fagopirin, gosipol, hiperisin, pterosin, resorisinol, urusiol dan tannin. Protein dan asam amino mempunyai anti nutrisi yang dibagi menjadi menjadi lima kelompok besar yaitu allergen (amilase inhibitor, enzim, lipoksidase, tiaminase, tokoferoloksidase), lektin (abris, concanavalin, ricin dan robin), protein sitoplasmik tanaman, polipeptida dan asam amino yang dibagi menjadi dua yaitu nutrisi (leusin, metionin, triptofan) dan non nutrisi (arginin analog, kanavanin, indospecin, L amino D prolin, dihidroksifenilalanin, latirogen dan memosin). tremorgen,
Sedangkan mikotoksin beranggota aflatoksin, citrinin, jamur
lupinosis,
okratoksin,
patulin,
stacibotirotoksin, trikotecenes, dan zearalenon. 15
rubratoksin,
sporidesmin,
Sejumlah faktor dapat berkontribusi pada keracunan ternak oleh tanaman. Banyak contoh perbedaan sepesies dapat mempengaruhi sensitivitas efek keracunan tanaman. Hal tersebut memungkinkan ternak untuk beradaptasi pada keracunan tanaman potensial. Ternak akan lebih memilih pakan yang aman bagi mereka apabila dapat memilih.
Ternak akan menghindari tanaman beracun
bahkan apabila tanaman tersebut umum terdapat dalam lingkungan. Dalam situasi tersebut, ternak akan sering mengkonsumsi pakan beracun hanya ketika pakan yang seharusnya pantas dimakan tidak tersedia atau ketika ternak tidak dapat menyeleksi pakan. Situasi tersebut mungkin terjadi ketika tanaman beracun atau bagian tanaman seperti biji-bijian terdapat dalam bentuk hay, silase atau bentuk pakan lainnya. Konsentrasi racun dalam tanaman dapat bervariasi dari tahun ketahun, melalui musim pertumbuhan tanaman, atau sebagai jawaban dari faktor lingkungan seperti kekeringan.
Sebagai contoh, akumulasi konsentrasi racun
potensial dari nitrat dalam pakan ternak sangat sering terjadi selama periode kekeringan yang menghalangi pertumbuhan normal tanaman. Diagnosis racun tanaman merupakan pekerjaan yang sulit.
Banyak
tanaman memproduksi tanda-tanda klinis non spesifik yang harus dibedakan dari kondisi penyakit lainnya.
Sebagai tambahan, ternak yang mati karena
mengkonsumsi tanaman beracun sering tidak menunjukkan tanda-tanda post mortem yang jelas. Hal yang tidak mendukung lagi adalah relatif sedikit tes laboratorium yang tersedia untuk mendeteksi racun tanaman pada contoh ante mortem dan post mortem. Dalam banyak kasus, jalan terbaik untuk mendukung diagnosis racun tanaman adalah mengkonfirmasi keberadaan tanaman beracun pada lingkungan peternakan. Problem lain lagi adalah sangat sedikit terapi antidotal untuk mengobati keracunan tanaman.
Pendekatan terbaik untuk memperlakukan ternak yang
keracunan adalah secara rutin mengadakan prosedur dekontaminasi dan penggunaan arang aktif dan obat pencuci perut untuk mempercepat pengeluaran pakan beracun dari saluran pencernaan. Informasi tentang anti nutrisi sangat banyak tersedia di lapangan. 16
BAB 2 KLASIFIKASI RACUN ATAU ANTI NUTRISI BERDASARKAN STRUKTUR KIMIA 2.1. Alkaloid Alkaloid adalah suatu golongan senyawa organik yang terbanyak ditemukan di alam. Senyawa ini tersusun atas karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen. Hampir seluruh alkaloid berasal dan tersebar luas dalam berbagai jenis tumbuhan.
Alkaloid adalah famili dari alkalin, senyawa yang mengandung
substansi dasar nitrogen basa, biasanya dalam bentuk cincin heterosiklik. Beberapa komposisi kimia dari senyawa alkaloid dapat dilihat pada Gambar 2.1
N H
NH
Pirolidin
Piperidin
Isokuinolin
N Kuinolin
NH Indol
Gambar 2.1. Senyawa alkaloid
Alkaloid ini diklasifikasikan berdasarkan tipe dasar kimia pada nitrogen yang terkandung dalam bentuk heterosiklik.
Alkaloid biasanya dinyatakan
dengan nama trivial dan hampir semuanya diberi akhiran “–in” yang mencirikan alkaloid. Klasifikasi alkaloid tersebut meliputi pirrolizidin alkaloid, peperidin alkaloid, piridin alkaloid, indol alkaloid, quinolizidin alkaloid, steroid alkaloid, polisiklik diterpen alkaloid, indolizidin alkaloid, triptamin alkaloid, tropan alkaloid, fescue alkaloid dan miscellaneous alkaloid.
17
Alkaloid dijumpai pada tanaman seperti kentang, tomat DAN jamur serta pada hewan seperti kerang-kerangan. Beberapa diproduksi dalam tubuh manusia seperti histamin. barberidaceae,
Tanaman yang kaya akan alkaloid adalah apocynaceae, liliaceae,
menispermaceae,
papaveraceae,
papilionaceae,
ranunculaceae, rubiaceae, rutaceae dan solanaceae. Sedangkan golongan yang mempunyai alkaloid sedang adalah caricaceae, crassulaceae, erythroxylaceae dan rhamnaceae. Sedangkan yang tidak mengandung alkaloid adalah labiatae dan salicaceae. Klasifikasi secara rinci dapat diterangkan dalam Tabel 2.1 sebagai berikut. Tabel 2.1. Klasifikasi senyawa alkaloid No. 1.
Kelompok Piridin
2.
Tropin
3.
Quinolin
4.
Isoquinolin
Sub kelompok
Quina-bark Striknos Veratrum Opium Substansi kompleks
5. 6.
Fenetilamin Indol
Senyawa Piperin, coniin, trigonelin, arekaidin, guvasin, pilokarpin, sistin, nikotin, dan spartein Atropin, kokain, higrin, ekgonin, dan peletierin Quinin Striknin, brusin Veratrin, dan cevadin Morfin, kodein, thebain, papaverin, narcotin, narsein Hidrastin, berberin Metamfetamin, meskalin, efedrin Triptamin
Diperkirakan sekitar 15 – 20% vascular tanaman mengandung alkaloid. Sebagian besar alkaloid merupakan turunan asam amino lisin, ornitin, fenilalanin, asam nikotin, dan asam antranilat. Asam amino disintesis dalam tanaman dengan proses dekarboksilasi menjadi amina, amina kemudian dirubah menjadi aldehida oleh amina oksida. Asam-asam amino ornitin dan lisin adalah senyawa-senyawa awal (prekursor) dalam biosintesis alkaloid alisiklik.
Alkaloid ini yang
mempunyai cincin pirolidin seperti higrin, hiosiamin, isopeletierin dan pseudoisopeletierin dan piperidin seringkali disebut alkaloid sederhana. Pada biosintesis alkaloid ini, ornitin atau lisin pertama-tama mengalami dekarboksilasi 18
menghasilkan diamina yang sebanding.
Selanjutnya, diamina ini mengalami
deaminasi oksidatif menghasilkan aminoaldehida. Hampir semua alkaloid indol berasal dari asam amino triptofan. Alkaloid indol yang sederhana seperti serotonin dan psilosibin, terbentuk sebagai hasil dekarboksilasi dari turunan triptofan yang sebanding. Namun, banyak alkaloid indol yang lebih kompleks berasal dari penggabungan turunan asam mevalonat dan triptofan. Dalam bentuk yang sederhana, satu molekul dimetilalil pirofosfat diinkorporasikan ke dalam triptofan menghasilkan asam lisergat, melalui chanoklavin dan agroklavin. Ketiga alkaloid ini ditemukan bersama-sama dalam Claviseps purpurea. Hampir semua alkaloid yang ditemukan di alam mempunyai keaktifan fisiologis tertentu, ada yang sangat beracun tetapi ada pula yang sangat berguna dalam pengobatan. Meskipun kebanyakan alkaloid adalah racun seperti striknin, coniin dan kolsicin, beberapa digunakan di bidang kesehatan sebagai analgesik atau anastetik seperti morfin, kokain, atropin, kafein, quinin, teofilin dan teobromin.
2.2. Glikosida Glikosida adalah eter yang mengandung setengah karbohidrat dan setengah non karbohidrat yang bergabung dengan ikatan eter. Komponen non gula dikenal sebagai aglikon sedangkan komponen gula disebut dengan glikon. Glikosida biasanya adalah substansi yang pahit. Seringkali aglikon dikeluarkan oleh aksi enzimatis ketika jaringan tanaman mengalami luka.
Klasifikasi
glikosida meliputi sianogenik glukosida, goitrogenik glukosida, coumarin glukosida, steroid dan triterpenoid glukosida, nitropropanol glikosida, visin, kalsinogenik glikosida, karboksiatraktilosida, dan
isovlavon.
Klasifikasi
glikosida berdasarkan kelompok aglikon dapat dibagi menjadi 11 kelompok, yaitu: tannin, kardioaktif, aldehid, antraquinon, alkohol, saponin, lakton, sianofor, isotiosianat, fenol dan flavonol. Sebagai contoh pada tanaman Glycyrrhiza glabra terdapat saponin. Glikon pada saponin terdiri dari glukosa, arabinosa, xilosa dan asam glukuronat. Sedangkan aglikon dari saponin dinamakan sapogenin. Sapogenin pada saponin 19
netral adalah turunan steroid sedangkan pada saponin asam adalah turunan triterpenoid. glisirizin.
Saponin pada tanaman Glycyrrhiza glabra dikenal dengan nama Aglikon pada glisirizin adalah asam glukuronat (2 molekul) dan
aglikonnya adalah asam glisiretinat. Komposisi kimia glisirizin dapat dilihat pada Gambar 2.2. COOH
O COOH O O Aglikon = asam glisiretinat COOH O O
dua molekul aglikon = asam glukoronat
Gambar 2.2. Komposisi kimia glisirizin Asam glisirizin 50 kali lebih manis dibandingkan gula (sukrosa). Pada hidrolisis, glikosida kehilangan rasa manis dan diubah menjadi aglikon asam glisiretinat dan dua molekul asam glukuronat. Asam glisiretinat adalah turunan triterpenoid pentasiklik dari tipe beta-amyrin. bahan ekspektoran dan antitusif.
Senyawa tersebut mempunyai
Ekspektoran digunakan untuk menurunkan
viskositas mucus yang kental, atau untuk meningkatkan sekresi mukus pada batuk kering beriritasi.
20
2.3. Protein Protein berasal dari kata "proteios" yang berarti "pertama" atau “kepentingan primer". Protein merupakan senyawa organik yang sebagian besar unsurnya terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, sulfur dan fosfor. Ciri khusus protein adalah adanya kandungan nitrogen.
Berdasarkan bentuknya,
protein dapat diklasifikasikan dalam tiga bagian, yaitu : protein berbentuk bulat, serat dan gabungan keduanya. Protein berbentuk bulat (globular) terdiri dari albumin, globulin, glutelin, prolamin, histon, dan protamin. Albumin adalah protein yang larut dalam air dan menggumpal apabila terkena panas. Umumnya albumin menjadi komponen pada albumin telur, albumin serum, leucosin pada gandum dan legumelin pada kacangkacangan. Globulin tidak larut dalam air tetapi larut dalam asam kuat dan menggumpal apabila terkena panas.
Globulin terdapat sebagai komponen
globulin serum, fibrinogen, myosinogen, edestin pada biji hemp, legumin pada kacang-kacangan, concanavalin pada jack bean dan excelsin pada kacang Brazil. Glutelin tidak larut dalam air dan pelarut netral, tetapi lebih cepat larut dalam larutan asam atau basa. Contoh yang umum terdapat pada glutelin pada jagung yang lisinnya tinggi, dan oxyzenin pada padi. Prolamin atau gliadin adalah protein sederhana yang larut dalam 70 sampai dengan 80 persen etanol tetapi tidak larut dalam air, alkohol dan pelarut netral. Contohnya terdapat pada zein dalam jagung dan gandum, gliadin pada gandum dan rye serta hordein pada barley. Histon adalah protein dasar yang larut dalam air, tetapi tidak larut dalam larutan amonia. Histon sebagian besar bergabung dengan asam nukleat pada sel makhluk hidup. Contoh yang umum adalah globin pada hemoglobin dan scombrin pada spermatozoa ikan mackerel. Protamin adalah molekul dengan bobot rendah pada protein, larut dalam air, tidak menggumpal terkena panas berbentuk garam stabil. Contohnya adalah salmin dari sperma ikan salmon, sturin dari ikan sturgeon, clupein dari ikan herring, dan scombrin dari ikan mackerel. Protamin umumnya bersatu dengan asam nukleat dalam sperma ikan. Protein berbentuk serat (fibrous) terdiri dari kolagen, elastin dan keratin. Kolagen adalah protein utama pada jaringan penghubung skeletal. Umumnya 21
kolagen tidak larut dalam air dan tahan pada enzim pencernaan hewan, tetapi berubah cepat dalam bentuk larutan, dalam bentuk gelatin lebih mudah dicerna apabila dipanaskan dalam air atau larutan asam atau basa. Kolagen mempunyai karakteristik struktur asam amino unik diantaranya adalah hidroksiprolin yang molekulnya besar, hidroksilisin, sistein, sistin dan triptofan.
Elastin adalah
protein pada jaringan elastis seperti pada tendon dan arteri.
Meskipun
penampakannya sama dengan kolagen, elastin tidak dapat diubah menjadi gelatin. Keratin merupakan protein sukar larut dan tidak dapat dicerna.
Umumnya
menjadi komponen rambut, kuku, bulu, tanduk dan paruh. Keratin mengadung 14 sampai dengan 15 persen sistin. Protein gabungan (conjugated) terdiri dari nukleoprotein, mukoid, glikoprotein, lipoprotein dan kromoprotein. Nuleoprotein adalah satu atau lebih molekul protein yang berkombinasi dengan asam nukleat, yang dalam sel dikenal sebagai deoksiribonukleatprotein, ribonukleatprotein ribosom dan lain-lain. mukoid atau mukoprotein yang merupakan bagian karbohidrat dalam protein adalah
mukopolisakarida
yang
mengandung
N-asetil-heksosamin
seperti
glukosamin atau galaktosamin yang berkombinasi dengan asam uronik, galakturonik atau asam glukoronik, banyak juga yang mengandung asam sialik. Glikoprotein adalah protein yang mengandung karbohidarat kurang dari 4 persen, sering kali dalam bentuk heksosa sederhana, seperti manosa sebesar 1,7 persen dalam albumin telur. Lipoprotein adalah protein larut dalam air yang bergabung dengan lesitin, cepalin, kolesterol, atau lemak dan fosfolipid lain. Kromoprotein adalah kelompok yang mempunyai bentuk karakteristik yang merupakan gabungan dari protein sederhana dengan kelompok prospetik pewarna. Komoprotein meliputi hemoglobin, sitokrom, flavoprotein, visual purple pada retina mata dan enzim katalase. Berdasarkan kekomplekskan strukturnya, protein dibagi menjadi tiga yaitu protein sederhana, gabungan dan asal.
Protein sederhana yaitu protein yang
apabila mengalami hidrolisis akan menghasilkan hanya asam-asam amino atau derivatnya, contohnya adalah : albumin, globulin, glutelin, albuminoid dan protamin.
Protein gabungan yaitu protein sederhana yang bergabung dengan 22
radikal protein, contohnya adalah : nukleoprotein (protein bergabung dengan asam nukleat), glikoprotein (protein bergabung dengan zat yang mengandung gugusan karbohidrat seperti mucin), fosfoprotein (protein bergabung dengan zat yang mengandung fosfor seperti kasein), hemoglobin (protein bergabung dengan zat-zat sejenis hematin seperti hemoglobin) dan lesitoprotein (protein bergabung dengan lesitin, seperti jaringan fibrinogen). Protein asal adalah protein yang terdegradasi yang meliputi protein primer (misal: protean) dan protein sekunder (misal: proteosa, pepton dan peptida). Fungsi protein meliputi banyak hal yaitu pertama struktur penting untuk jaringan urat daging, tenunan pengikat, kolagen, rambut, bulu, kuku dan bagian tanduk serta paruh. Kedua sebagai komponen protein darah, albumin dan globulin yang dapat membantu mempertahankan sifat homeostatis dan mengatur tekanan osmosis.
Ketiga
terlibat dalam proses pembekuan darah sebagai komponen
fibrinogen, tromboplastin. sebagai hemoglobin.
Keempat membawa oksigen ke sel dalam bentuk
Kelima sebagai komponen lipoprotein yang berfungsi
mentransportasi vitamin yang larut dalam lemak dan metabolit lemak yang lain. Keenam sebagai komponen enzim yang bertugas mempercepat reaksi kimia dalam sistem metabolisme. Ketujuh sebagai nukleoprotein, glikoprotein dan vitellin. Beberapa inhibitor penting dalam tanaman adalah protein. Anggotanya meliputi protease (tripsin) dan amilase inhibitor, lektin (hemaglutinin), enzim, protein sitoplasma tanaman.
2.4. Asam amino dan turunan asam amino Asam-asam amino apabila bergabung akan membentuk protein dengan cara ikatan peptida, yaitu suatu ikatan antara gugus amino (NH2) dari suatu asam dengan gugus karboksil dari asam yang lain, dengan membebaskan satu molekul air (H2O). Komposisi kimia secara umum dari asam amino dapat dilihat pada Gambar 2.3.
23
COOH H
C
R
NH2
Gambar 2.3. Komposisi kimia asam-amino Lambang “R” merupakan rantai samping yang spesifik pada setiap asam amino. Asam amino biasanya diklasifikasikan oleh sifat pada rantai samping dalam empat kelompok, yaitu: asisik, bassik, hidrofilik (polar) dan hidrofobik (non polar). Kecuali glisin dimana R adalah H, asam amino terbentuk dalam dua kemungkinan optikal isomer yang disebut D dan L.
L asam amino
merepresentasikan sebagian besar asam amino yang dijumpai pada protein. D asam amino dijumpai pada beberapa protein yang diproduksi oleh organisme laut yang menghuni tempat eksotik seperti siput contong. Protein disusun oleh 22 macam asam amino, tetapi dari ke 22 macam asam amino tersebut yang berfungsi sebagai penyusun utama protein sebanyak 20 macam. Dari 20 macam asam amino tersebut ternyata ada sebagian yang dapat disintesis dalam tubuh ternak, sedang sebagian lainnya tidak dapat disintesis dalam tubuh ternak sehingga harus didapatkan dari pakan. Komposisi kimia dari 20 asam amino tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.4. berikut ini. Asam amino yang harus ada atau harus didapatkan dari pakan disebut asam amino esensial dalam pakan (dietary essential amino acid atau indespensible amino acid). Asam amino yang termasuk dalam kelompok ini adalah metionin, arginin, treonin, triptofan, histidin, isoleusin, leusin, lisin, valin dan fenilalanin. Asam amino yang dapat disintesis dalam tubuh disebut asam amino non esensial dalam pakan, tetapi apabila esensial untuk metabolisme maka disebut pula sebagai asam amino esensial metabolik (metabolic essential amino acid atau dispensible amino acid). Asam amino yang termasuk kelompok ini adalah : alanin, asam aspartat, asam glutamat, glutamin, hidroksiprolin, glisin, prolin dan serin.
24
Gambar 2.4. Komposisi asam-asam amino Disamping itu ada pengelompokan asam amino setengah esensial (semi essential amino acid atau semi dispensible amino acid) karena asam amino ini hanya dapat disintesis dalam tubuh dalam jumlah yang terbatas dari substrat tertentu.
Asam amino yang termasuk dalam kelompok ini adalah tirosin, sistin
25
dan hidroksilisin. Terdapat lebih dari 300 asam amino dalam tanaman, beberapa diantaranya merupakan racun. Asam amino yang paling terkenal beracun adalah mimosin yang strukturnya sama dengan tirosin. Asam amino beracun lainnya natara lain triptofan, asam selenoamino, lathirogen, linatin, indospesin, kanavanin, faktor anemia brassica, hipoglisin, dan amina biogenik.
2.5. Karbohidrat Karbohidrat mempunyai komposisi kimia yang mengandung C, H dan O. Semakin kompleks susunan komposisi kimia, maka akan semakin sulit dicerna. Klasifikasi karbohidrat menurut urutan kompleksitas terdiri dari monosakarida, disakarida, trisakarida dan polisakarida. Monosakarida atau gula sederhana yang penting mencakup pentosa (C5H10O5) yaitu gula dengan 5 atom C
dan heksosa
(C6H12O6) yaitu gula dengan 6 atom C. Pentosa terdapat di alam dalam jumlah sedikit. Pentosa dapat dihasilkan melalui hidrolisis pentosan yang terdapat dalam kayu, bonggol jagung, kulit dan jerami. Pentosa terdiri dari arabinosa, ribosa, dan xilosa. Heksosa bersifat lebih umum dan lebih penting dalam pakan dibandingkan dengan monosakarida lainnya. Heksosa terdiri dari fruktosa, galaktosa, manosa dan glukosa. Fruktosa (levulosa) terdapat bebas dalam buah yang masak dan dalam madu.
Galaktosa berada dalam senyawa dengan glukosa membentuk
laktosa (gula susu). Glukosa (dekstrosa) terdapat dalam madu, dan bentuk inilah yang terdapat dalam darah. Disakarida dibentuk oleh kombinasi kimia dari dua molekul monosakarida dengan pembebasan satu molekul air. Bentuk disakarida yang umum adalah sukrosa, maltosa, laktosa dan selobiosa.
Sukrosa merupakan gabungan dari
glukosa dan fruktosa dengan ikatan α (1- 5) yang dikenal sebagai gula dalam kehidupan sehari-hari. Sukrosa umumnya terdapat dalam gula tebu, gula bit serta gula mapel. Maltosa merupakan gabungan glukosa dan glukosa dengan ikatan α (1 -4). Maltosa terbentuk dari proses hidrolisa pati. Laktosa (gula susu) terbentuk dari gabungan galaktosa dan glukosa dengan ikatan β (1 - 4).
Selubiosa
merupakan gabungan dari glukosa dan glukosa dengan ikatan β (1 - 4). Selubiosa 26
adalah sakarida yang terbentuk dari selulosa sebagai hasil kerja enzim selulose yang berasal dari mikroorganisme. Trisakarida terdiri dari rafinosa dan melezitosa.
Rafinosa terdiri dari
masing-masing satu molekul glukosa, galaktosa dan fruktosa. tertentu terdapat dalam gula bit dan biji kapas.
Dalam jumlah
Melezitosa terdiri dari dua
molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Polisakarida tersusun atas sejumlah molekul gula sederhana.
Kebanyakan polisakarida berbentuk heksosan yang
tersusun dari gula heksosa, tetapi ada juga pentosan yang tersusun oleh gula pentosa, disamping juga ada yang dalam bentuk campuran yaitu kitin, hemiselolusa, musilage dan pektin. Polisakarida heksosan merupakan komponen utama dari zat-zat makanan yang terdapat dalam bahan asal tanaman. Heksosan terdiri dari selulosa, dekstrin, glikogen, inulin dan pati. Pati terdiri dari α amilosa [ikatan α (1 - 4)] dan amilopektin [ikatan α (1 - 4) dan α (1 - 6)]. Pati merupakan persediaan utama makanan pada kebanyakan tumbuh-tumbuhan, apabila terurai akan menjadi dekstrin [glukosa, ikatan α (1 - 4) dan α (1 - 6)], kemudian menjadi maltosa dan akhirnya menjadi glukosa.
Pati merupakan sumber energi yang
sangat baik bagi ternak. Selulosa [glukosa, ikatan β (1 - 4)] menyusun sebagian besar struktur tanaman, sifatnya lebih kompleks dan tahan terhadap hidrolisa dibandingkan dengan pati. Sebagian besar cadangan karbohidrat dalam tubuh hewan berada dalam bentuk glikogen [glukosa, ikatan α (1 - 4) dan α (1 - 6)] yang terdapat dalam hati dan otot. Glikogen larut dalam air dan hasil akhir hidrolisa adalah glukosa. Glikogen dan pati merupakan bentuk simpan atau cadangan untuk gula. Inulin [fruktosa, ikatan β (2 - 1)] adalah polisakarida yang apabila dihidrolisa akan dihasilkan fruktosa. Polisakarida ini merupakan cadangan (sebagai ganti pati), khususnya dalam tanaman yang disebut artichke Yerusalem (seperti tanaman bunga matahari). Inulin digunakan untuk pengujian clearance rate pada fungsi ginjal karena zat tersebut melintas dengan bebas melalui glomerulus ginjal dan tidak disekresi atau diserap oleh tubuh ginjal.
Kitin merupakan polisakarida
campuran yang terdapat dalam eksoskeleton (kulit yang keras) pada berbagai serangga. 27
Hanya sedikit sekali problem keracunan dari senyawa karbohidrat. Xilose yang merupakan gula heksosa menyebabkan pengurangan pertumbuhan dan katarak pada mata babi dan ayam. Pada oligosakarida, raffinosa tidak dapat dicerna dalam usus halus dan meningkatkan pertumbuhan bakteri di hindgut. βglukan pada gandum kebanyakan menyebabkan problem nutrisi pada unggas.
2.6. Lemak Lemak adalah kelompok senyawa heterogen yang berkaitan, baik secara aktual maupun potensial dengan asam lemak. Lipid mempunyai sifat umum yang relatif tidak larut dalam air dan larut dalam pelarut non polar seperti eter, kloroform dan benzena. Dalam tubuh, lemak berfungsi sebagai sumber energi yang efisien secara langsung dan secara potensial bila disimpan dalam jaringan adiposa. Lemak berfungsi sebagai penyekat panas dalam jaringan subkutan dan sekeliling organ-organ tertentu, dan lipin non polar bekerja sebagai penyekat listrik yang memungkinkan perambatan cepat gelombang depolarisasi sepanjang syaraf bermialin. Klasifikasi lemak terdiri dari lemak sederhana, lemak campuran dan lemak turunan. Lemak sederhana adalah ester asam lemak dengan berbagai alkohol. Lemak sederhana terdiri dari lemak dan lilin.
Lemak merupakan ester asam
lemak dengan gliserol. Lemak dalam tingkat cairan dikenal sebagai minyak. Lilin (waxes) adalah ester asam lemak dengan alkohol monohidrat yang mempunyai berat molekul lebih besar. Lipid campuran adalah ester asam lemak yang mengandung gugus tambahan selain alkohol dan asam lemak. Lipid campuran terdiri dari fosfolipid, glikolipid dan lipid campuran lain. Fosfolipid merupakan lipid yang mengandung residu asam fosfat sebagai tambahan asam lemak dan alkohol. Fosfolipid juga memiliki basa yang mengandung nitrogen dan pengganti (substituen) lain. Pada banyak fosfolipid, misalnya gliserofosfolipid, alkoholnya adalah gliserol, tetapi pada yang lain, misalnya sfingofosfolipid, alkoholnya adalah sfingosin. Glikolipid adalah campuran asam lemak dengan karbohidrat yang mengandung 28
nitrogen tetapi tidak mengandung asam fosfat. Lipid campuran yang lain adalah sulfolipid dan aminolipid. Lipoprotein juga dapat ditempatkan dalam katagori ini. Lemak turunan adalah zat yang diturunkan dari golongan-golongan diatas dengan hidrolisis. Ini termasuk asam lemak (jenuh dan tidak jenuh), gliserol, steroid, alkohol disamping gliserol dan sterol, aldehida lemak dan benda keton. Gliserida (asil-gliserol), kolesterol dan ester kolesterol dinamakan lipid netral karena tidak bermuatan. Asam lemak adalah asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis ester terutama gliserol dan kolesterol. Asam lemak yang terdapat di alam mengandung atom karbon genap (karena disintesis dari dua unit karbon) dan merupakan derivat berantai lurus. Rantai dapat jenuh (tidak mengandung ikatan rangkap) dan tidak jenuh (mengandung satu atau lebih ikatan rangkap). Asam-asam lemak tidak jenuh mengandung lebih sedikit dari dua kali jumlah atom hidrogen sebagai atom karbon, serta satu atau lebih pasangan atomatom karbon yang berdekatan dihubungkan oleh ikatan rangkap. Asam lemak tidak jenuh dapat dibagi menurut derajad ketidakjenuhannya, yaitu asam lemak tak jenuh tunggal (monounsaturated, monoetenoid, monoenoat), asam lemak tak jenuh banyak (polyunsaturated, polietenoid, polienoat) yang terjadi apabila beberapa pasang dari atom karbon yang berdekatan mengandung ikatan rangkap dan eikosanoid.
Eikosanoid adalah senyawa yang berasal dari asam lemak
eikosapolienoat, yang mencakup prostanoid dan leukotrien (LT).
Prostanoid
termasuk prostaglandin (PG), prostasiklin (PGI) dan tromboxan (TX). Istilah prostaglandin lebih sering digunakan. Eikosanoid adalah senyawa yang berasal dari asam lemak eikosapolienoat, yang mencakup prostanoid dan leukotrin (LT). Contoh asam lemak tidak jenuh dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.2. Asam-asam lemak tidak jenuh Asam-asam lemak Palmitoleat (heksadesenoat) Oleat (oktadesenoat) Linoleat (oktadekadienoat) Linolenat (oktadekatrienoat) Arakidonat (eikosatetrienoat) Klupanodonat (dokosapentaenoat)
Formula C16H30O2 C18H34O2 C18H32O2 C18H30O2 C20H32O2 C22H34O2
29
Titik cair (oC) Cair Cair Cair Cair Cair Cair
Asam lemak jenuh mempunyai atom hidrogen dua kali lebih banyak dari atom karbonnya, dan tiap molekulnya mengandung dua atom oksigen. Asam lemak jenuh mengandung semua atom hidrogen yang mungkin, dan atam karbon yang berdekatan dihubungkan oleh ikatan valensi tunggal. Asam lemak jenuh dapat dipandang berdasarkan asam asetat sebagai anggota pertama dari rangkaiannya. Anggota-anggota lebih tinggi lainnya dari rangkaian ini terdapat khususnya dalam lilin. Beberapa asam lemak berantai cabang juga telah diisolasi dari sumber tumbuh-tumbuhan dan binatang. Asam-asam lemak jenuh memiliki titik cair yang lebih tinggi dibandingkan dengan asam yang tidak jenuh, untuk atom C yang sama banyaknya. Rantai asam lemak jenuh yang lebih panjang, titik cairnya lebih tinggi dibandingkan dengan yang rantainya lebih pendek. Contoh asam-asam lemak jenuh dapat dilihat pada Tabel 2.3. Tabel 2.3. Asam-asam lemak jenuh Asam-asam lemak Butirat (butanoat) Kaproat (hexanoat) Kaprilat (oktanoat) Kaprat (dekanoat) Laurat (dodekanoat) Miristat (tatradekanoat) Palmitat (heksadekanoat) Stearat (oktadekanoat) Arakidat (eikosanoat) Lignoserat (tatrakosanoat)
Formula C 4 H8 O2 C6H12O2 C8H16O2 C10H20O2 C12H24O2 C14H28O2 C16H32O2 C18H36O2 C20H40O2 C24H48O2
Lemak sangat jarang menyebabkan karacunan.
Titik cair (oC) Cair Cair 16 31 44 54 63 70 76 86
Lemak yang beracun
meliputi asam erucat pada rapeseed, yang menyebabkan myocardial lesion pada tikus. Lemak lainnya yang beracun adalah asam lemak siklopropinoid yang terdiri dari asam sterkulat dan asam malvalat pada biji kapas yang menyebabkan albumin berwarna pink berkembang pada telur yang disimpan, juga menyebabkan karsinogen.
30
2.7. Glikoprotein Glikoprotein adalah senyawa organik yang mengandung protein dan karbohidrat yang bergabung bersama dalam ikatan kimia kovalen. Definisi lain menyebutkan senyawa molekul protein dengan substansi yang mengandung kelompok karbohidrat.
Kelompok karbohidrat mungkin dalam bentuk
monosakarida, disakarida, oligosakarida, polisakarida atau turunannya (seperti substitusi sulfo- atau fosfo). Proteoglikan adalah sub kelas dari glikoprotein yang unit karbohidratnya adalah polisakarida yang mengandung gula amino sehingga disebut juga sebagai glikosaminoglikan.
Keluarga besar glikoprotein terdapat
pada Tabel 2.4. dibawah ini. Tabel 2.4. Keluarga besar glikoprotein Contoh
Struktur
Kejadian
N-Glycosides β-NAcetylglucosaminylasparagine, (GlcNAc-)Asn
Tersebar luas pada binatang, tanaman dan mikroorganisme
O-Glycosides α-NAcetylgalactosaminylserine or -threonine, (GalNAe-)Ser, (GalNAc-)Thr
glikoprotein pada binatang
β-Xylosylserine (Xyl-)Ser
proteoglikan, pada manusia bernama tiroglobulin
β-Galactosylhydroxylysine (Gal-)Hyl
Kolagen
β-LArabinosylhydroxyproline, (LAra-)Hyp
Tanaman dan alga glikoprotein
Struktur glikoprotein ini banyak terjadi di banyak bentuk kehidupan. Glikoprotein ini umum dan penting pada jaringan tubuh mamalia. Keberadaan 31
karbohidrat mungkin mempunyai beberapa efek yaitu mungkin menolong protein untuk membalik dalam posisi geometri secara tepat, stabilitas protein, berpengaruh pada bahan fisik seperti solubilitas atau viskositas, membantu glikoprotein untuk menyeseuaikan diri secara tepat dalam membran. Banyak protein yang dibebaskan oleh sel-sel ke darah dan cairan lain adalah glikoprotein. Bagian karbohidrat pada glikoprotein biasanya adalah komponen gula sederhana yang tidak lebih dari 8 – 10 unit monosakarida. Protein dan lemak yang berikatan dengan oligosakarida merupakan komponen permukaan sel eukariot yang memegang peranan penting dalam kegiatan sel dan interaksi maupun adhesi sel patogen. Perubahan dalam sintesis atau katabolisme oligosakarida ini mempunyai konskuensi ancaman kehidupan yang serius seperti tumor metastasis, sindrom defisiensi karbohidrat dan penyakit lysosomal storage. Eksperimen manipulasi biosintesis oligosakarida dengan menggunakan enzim inhibitor spesifik menunjukkan bahwa ketika tingkat permulaan kematangan oligosakarida dirintangi dengan inhibitor a-glukosidase seperti Nbutil-deoksinojirimisin, banyak glikoprotein gagal melalui pembungkus protein yang bertindak sebagai pengantar yang menyebabkan perubahan konformasi dan kehilangan aktivitas biologis. Penemuan ini menyebabkan dilakukan eksploitasi prosesing inhibitor sebagai
terapi anti viral (HIV dan
hepatitis
B).
Glukosiltransferase adalah enzim kunci dalam siklus untuk sistesis laktosil, rangkaian globosil-keramida dan gangliosida. Dalam sel, perlakuan inhibitor dapat mencegah sintetis sebagian besar glikospingolipid. Kombinasi (pada banyak) lebih dari tujuh molekul gula yang berbeda diketahui terjadi dalam galaktosa, galaktosamin, manosa, fruktosa, dan asam asam sialat (turunan dari glukosamin). Ikatan antara olisakarida dan protein terjadi oleh formasi ikatan kimia pada hanya satu dari empat asam amino protein yaitu asparagin, hidroksilisin, serin atau treonin. Glikoprotein biasanya menunjukkan viskositas tinggi, menyebabkan karakter sangat kental pada putih telur, yang tersusun sebagian besar dari ovalbumin glikoprotein.
Mukus kelenjar ludah
mengandung glikoprotein yang disebut musin. Diantara glikoprotein lainnya, terdapat satu contoh yang menarik, yang diisolasi dari ikan dari daerah Antartika 32
tertentu yang dapat hidup pada temperatur air mendekati beku sebagai jawaban dari depresi titik beku pada serum darah ikan tersebut yang dinamakan dengan globular glikoprotein. Molekul tersebut secara luar biasa efektif dapat menekan titik beku.
Beberapa contoh glikoprotein lainnya adalah lektin dan avidin.
Avidin adalah glikoprotein pada albumin telur yang menyebabkan antagonistis dengan vitamin B (biotin). Telur mentah dapat digunakan untuk mempengaruhi defisiensi biotin dalam eksperimen binatang. Glikoprotein tersebar luas pada semua bentuk kehidupan dengan kemungkinan perkecualian pada eubakteria. Glikoprotein terdapat dalam sel, dalam bentuk dapat larut dan dalam lapisan membran, maupun dalam matriks ekstraselular dan dalam cairan ekstra selular. Glikoprotein sangat biasa terjadi ikatan antara karbohidrat dengan protein melalui ikatan glikosil.
Glikosilasi
menggambarkan salah satu modifikasi utama pada co-translational dan posttranslational protein.
2.8. Glikolipid Glikolipid adalah turunan glikosil pada lemak seperti asilgliserol, keramida, dan prenol. Definisi lainnya adalah senyawa yang mengandung satu atau lebih residu monosakarida yang diikat oleh ikatan glikosidik pada pemecahan hidrofobik seperti asilgliserol, sphingoid, keramida (N-asilsphingoid) atau prenil fosfat.
Beberapa keluarga glikolipid antara lain adalah glikogliserolipid,
glikosphingolipid,
glikofosfatidilinositol,
psikosin
dan
nama-nama
lain.
Glikogliserolipid adalah glikolipid yang mengandung satu atau lebih residu gliserol. Ester, eter dan glukosa turunan dari gliserol ditandai oleh sebuah awalan, merupakan penggantian yang didahului oleh sebuah locant. Atom karbon gliserol dinomori secara stereospesifik, dengan atom karbon nomor 1 pada bagian atas formula.
Perbedaan penomoran pada sistem ini sudah digunakan dibandingkan
dengan sistem lain.
Gliserol selalu digabungkan oleh awalan “sn” (untuk
penomoran stereospesifik) sebagaimana terlihat pada Gambar 2.5. dibawah ini.
33
Contoh:
Gambar 2.5. 1,2-di-O-acyl-3-O-β-D-galactosyl-sn-glycerol Glikosphingolipid adalah lemak yang mengandung sedikitnya satu residu monosakarida dan sphingoid lain atau keramida. Glikolipid ini merupakan bagian kolektif dari keluarga besar substansi yang dikenal sebagai glikokonjugasi. Tipe besar dari glikokonjugasi adalah glikoprotein, glikopeptida, peptidoglikan, glikolipid dan lipopolisakarida. Struktur glikolipid seringkali kompleks dan sulit untuk diterangkan. Sampai saat ini, lebih dari 300 glikolipid baru sudah diisolasi dan diketahui cirinya. Beberapa mempunyai ikatan karbohidrat dengan lebih dari 12 residu monosakarida dan lainnya dengan struktur istimewa seperti fosfat inositol. Glikofosfatidil inositol (GPI) adalah nama dari fosfolipid dan bagian glikan dari glikolipid atau glikoprotein sebagaimana nampak pada Gambar 2.6. Penyebab dari annual ryegrass toxicity (ARGT) diidentifikasi sebagai keluarga glikolipid yang bernama korinetoksin. Anti nutrisi ini disintesis oleh corynebacterium yang membentuk koloni, diproduksi oleh nematoda di dalam biji ryegrass.
Glikolipid ini mempengaruhi otak sehingga menyebabkan
ketidakseimbangan dan mudah terkejut. 34
Gambar 2.6. Komposisi kimia glukofasfatidil inositol
2.9. Senyawa fenol Fenol merupakan turunan dari fenilalanin atau tirosin pada pola atau jalur asam sikimat. Beberapa diantaranya adalah asam kumarat, asam kafeat, asam ferulat, asam protokatekuat, asam klorogenat dan asam kuinat.
Asam-asam
tersebut didistribusikan secara meluas dalam tanaman, tetapi fungsinya masih belum diketahui dengan jelas.
Beberapa diantaranya mempunyai sifat-sifat
sebagai anti bakterial atau sebagai anti fungal dan bahkan mungkin mempunyai tugas yang berhubungan dengan kekebalan tanaman terhadap penyakit tertentu. Disamping itu banyak dihubungkan dengan komponen yang disebut sebagai koumarin yang mempunyai cincin ganda yang juga dapat ditemukan dalam tubuh tanaman.
Komponen-komponen tersebut atau turunannya seringkali bersifat
racun terhadap ternak, sebagai contoh adalah dicoumarol yang dibentuk dari koumarin pada daun semanggi selama penyimpanan. Koumarin kemungkinan juga dibentuk oleh tanaman dalam respon terhadap serangan oleh parasit sehingga tanaman menjadi kebal terhadap serangan tersebut.
35
Enzim yang dipergunakan dalam biosintesis fenol dikenal sebagai enzim PAL (Phenilalanin-Amonium-Lyase) dan TAL (Tirosin-Amonium-Lyase) yang mengkatalis fenilalanin dan tirosin dengan mengurangi gugus amin agar menjadi asam sinamat, yang dikenal sebagai prekursor (bahan asal) dari komponenkomponen flavonoid. PAL penting sebagai enzim perombak atau pada jalur asam sikimat sehingga mendapat produk-produk sekunder seperti lignin, fenol, dan koumarin baik sebagai flavonoid maupun anthosianin. Ternyata aktivitas enzimenzim tersebut dipengaruhi oleh berbagai faktor internal dan eksternal yang bervariasi sesuai dengan tahapan pertumbuhan tanaman. Ada tiga jalur biosintesis fenol dengan rute yang berbeda dalam tubuh tanaman tingkat tinggi, yaitu : 1. Jalur asam sikimat, pola ini merupakan pola yang terpenting daripada biosintesis fenol (jalur yang paling banyak digunakan). 2. Jalur asam asetat-malonat, pola ini dipergunakan untuk sintesis cincin A aromatik dari turunan flavonoid. Pola ini penting bagi mikro organisme. 3. Jalur asam asetat-mevalonat, pola ini relatif kurang penting dalam tubuh tanaman tingkat tinggi. Berbagai enzim berperan dalam biosintesis fenol pada jalur asam sikimat. Keberadaan jalur asam sikimat ini tidaak hanya penting untuk menghasilkan fenol, tetapi terutama adalah menghasilkan asam-asam amino aromatik, fenilalanin,
tirosin
maupun
triptofan.
Jalur
asam
sikimat
dengan
phosphoenolpiruvat yang diperoleh dari proses glikolisis, dan D erythrose-4phosphat yang berasal dari siklus pentosa phosphat.
Keduanya bergabung
membentuk suatu intermediet dengan 7 atau 8 atom C berbentuk siklis yaitu asam 5-dehodroquinat.
Kemudian asam tersebut berkesetimbangan dengan asam
quinat. Jalur ini kemudian diteruskan melalui asam-5-dehidrosikimat, dan asam sikimat, untuk membentuk asam 5-phosphosikimat.
Disamping itu dengan
adanya unit phosphoenolpiruvat yang merupakan unit yang berdekatan dengan asam 5-phosphosikimat, sehingga keduanya akan bereaksi dengan menghasilkan suatu produk yang dirombak dalam beberapa tahap untuk menghasilkan asam chorismat. Gambar 2.7. menunjukkan biosintesis fenol. 36
Phosphoenolpiruvat (PEP) + erythrose-4phosphat
ATP
3-deoxyarabinoheptulosonic acid 7-phosphat Pi
NADH2+ NADPH2+ O H
H OH H HO
NAD+
H2 OH
COOH H ADP PEP
HO H H2 Shikimic acid
PI
OH
COOH
COOH
OH
O Prephenic acid H2C= C COOH Chrorismic acid
HO COOH NADP+ OH H2 5-dehydroquinic acid COOH C= O C=O NADH2 CH2 CH2 COOH NAD+ CO2 Phenilpiruvic acid O
Glutamin
Glutamic acid piruvate
transaminase CH2
C CH2
COOH Hidroxyphenilpiruvic acid
HOOC CH Phenilalanine NH2 transaminase
NH2 COOH Anthranilic acid Phosphoribosyl pyrophosphate
NH
PPi CO2
Serine
OH CH2
OH OH 3-phosphoglyseraldehide CH CH2 CH NH
Indole-3-glyserolphosphate O
P
CH2 Trypthopane
HOOC CH NH2 Tyrosine NH2 C COOH H
Gambar 2.7. Biosintesis fenol melalui asam sikimat
37
Asam korismat merupakan persimpangan jalur yang penting pada jalur asam sikimat ini.
Rute sintesis kemudian dibagi menjadi dua cabang,
satu
cabang melalui asam anthranilat untuk membentuk triptofan, dan cabang kedua menghasilkan asam prepinat.
Jalur asam prepinat dibagi lagi menjadi dua
cabang, yaitu : melalui fenilpiruvat akan menghasilkan phenilalanin dan melalui P-hidryxphenilpiruvat menghasilkan tirosin.
Kedua asam amino aromatik ini
mempunyai hubungan yang erat, dimana fenilalanin dapat dioksidasi untuk menghasilkan tirosin. Tetapi reaksi yang terakhir tersebut tidak begitu penting bagi tanaman tingkat tinggi. Pada proses deaminasi selanjutnya dari fenilalanin akan menghasilkan asam siamat, sedang tirosin menghasilkan asam P-coumarat, yang merupakan turunan asam sinamat. Salah satu contoh fenol sederhana adalah asam sinamat, dengan biosintesisnya adalah sebagaimana dalam Gambar 2.8.
HOOC
H C CH2 NH2 Fenilalanin
HOOC
H C CH2 NH2 Tirosin
1
HOOC
OH
2
CH = CH
HOOC
Asam sinamat
CH = CH
OH
Asam P-coumarin
OHC3 -OH
OHC3 -OH
OHC3
OH
OHC3 -OH
Asam ferulat
OH -OH
Asam kafeat
Keterangan : 1. Phenilalanine Ammmonium Lyase 2. Tyrosine Ammonium Lyase Gambar 2.8. Biosintesis asam sinamat Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bahwa asam sinamat merupakan turunan dari fenilalanin dan tirosin.
Melalui proses deaminasi
oksidatif, fenilalanin dirombak menjadi asam sinamat, sedangkan tirosin menjadi 38
asam P-coumarat. Amoniak yang dalam bentuk ion amonium yang telah berada pada posisi bebas karena pengaruh enzim yang disebut amonium liase. Enzim TAL penting dalam tanaman rerumputan tetapi enzim ini juga dapat ditemukan dalam tanaman tingkat tinggi lainnya. Sedang enzim PAL lebih penting dari pada dua enzim terdahulu. Asam sinamat dapat dihidrolisa menjadi asam P-coumarat.
Anggota-
anggota lain dari kelompok asam sinamat dapat diturunkan lebih lanjut melalui tahap substitusi yang sederhana. Asam sinamat dapat ditemukan secara bebas dalam tubuh tanaman tetapi dengan jumlah yang sedikit. Anggotanya antara lain terdiri dari hiperisin, gossipol dan tannin Beberapa bentuk kompisisi kimia fenol sederhana dapat dilihat pada Gambar 2.9. berikut ini.
Gambar 2.9. Komposisi kimia fenol
2.10. Mikotoksin Mikotoksin berasal dari kata myco yang berarti jamur dan toxin yang berarti racun. Mikotoksin berarti racun yang berasal dari metabolisme sekunder dari molekul yang berbobot rendah yang diproduksi oleh jamur yang terjadi secara alami. Mikotoksin bukan penyakit menular tetapi dapat terjadi pada daerah luas ternak gembalaan. Mikotoksin adalah hasil metabolisme jamur yang merupakan anti nutrisi bagi hewan.
Mikotoksin menyebabkan peristiwa penyakit pada peternakan
sedikitnya pada 25 kasus penyakit.
Beberapa mikotoksin antara lain adalah
aflatoksin, fomopsin, tremorgen, T-2 toxin, citrinin, ochratoxin, sporidesmin dan 39
zearalenon. Mikotoksin menyebabkan penurunan kondisi seperti kematian akut pada unggas (turkey X diseases) kanker liver pada ikan trout, lupinosis, fescue foot pada sapi, keracunan sweet clover, facial eczema pada domba, ryegrass sraggers dan ergotisme. Keberadaan mikotoksin dalam jamur perlu diamati dalam laboratorium untuk menentukan jenis toksin jamur. Disebabkan oleh perbedaan struktur kimia dan sifat fisikokimia mikotoksin, pendekatan untuk menganalisis juga bervariasi. Analisis yang dilakukan lebih rumit oleh tipikal distribusi yang tidak rata pada mikotoksin dalam sampel dan oleh gangguan matrik sampel.
Kontaminasi
mikotoksin pada pakan umumnya heterogen. Oleh sebab itu diperlukan langkahlangkah analisis yang lebih spesifik sebagai berikut. 1. Sampel harus direpresentasikan dalam seluruh bidang 2. Sampel yang diperoleh dari lokasi yang berlainan 3. Menggunakan sampling biji-bijian atau pakan ternak yang sudah diselidiki 4. Sampel yang diperoleh dari pergerakan aliran biji-bijian 5. Sampel diambil dari berbagai tempat pembongkaran muatan 6. Minimal 10 pon 7. Dalam kondisi tercampur rata 8. Menggunakan sub sampling 9. Diambil 2 – 5 pon untuk analisis 10. Pembekuan atau dibungkus ketat jika diperlukan (khususnya untuk sampel yang mempunyai kandungan air tinggi. Mikotoksin dapat dicegah dengan berbagai cara yang memungkinkan untuk lepas dari jeratan keracunan, yaitu: 1. Mengontrol faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan jamur seperti kandungan air biji-bijian (<14%), kelembaban relatif (70%), temperatur (-2,2 centigrade) dan ketersediaan oksigen (<0,5%). 2. Mengontrol kondisi fisik biji-bijian dengan cara meminimalkan kerusakan biji-bijian selama panen dan menyaring biji-bijian untuk mengurangi bijibijian rusak. 3. Membersihkan sistem tempat penyimpanan pakan secara reguler. 40
4. Menggunakan inhibitor jamur dan bahan tambahan anti lekat. 5. Amoniasi untuk mengurangi konsentrasi aflatoksin. 6. Mengadakan pemisahan, biji yang terinfeksi fusarium lebih ringan dibandingkan dengan bijian normal. 7. Mencuci, mengeringkan dan melakukan proses pemanasan. 8. Menambahkan 0,5% hydrated sodium calcium aluminosilicate dalam formulasi pakan. 9. Pada ternak dilakukan dengan cara mengurangi stress dan meningkatkan nutrisi Tidak semua jamur beracun.
Sebagian dari efek mikotoksin pada
ruminansia mungkin disebabkan oleh efek tidak langsung pengurangan nutrisi dari biji-bijian atau pakan ternak yang terinfeksi.
2.11. Racun atau Anti Nutrisi lain Beberapa kelompok senyawa yang mempunyai anti nutrisi dalam jumlah sedikit ataupun anti nutrisi individual yang tidak dapat dikelompokkan dimasukkan ke dalam kelompok anti nutrisi lain. Beberapa diantaranya adalah resin, substansi pengikat metal dan lain-lain. Resin larut dalam banyak pelarut organik, tetapi tidak larut dalam air dan tidak mengandung nitrogen. Salah satu contoh resin adalah cicutoxin yang merupakan racun yang penting pada tanaman cicuta spp.
Cicutoxin merupakan salah satu racun yang sangat spektakuler yang
diketahui selama ini. Aksi langsungnya adalah pada sistem nervous sentral yang memproduksi violent convultion. Substansi metal-binding terdiri dari oksalat, fitat, mimosin. Anti nutrisi lain adalah sesquiterpen lakton (SQL) merupakan keluarga besar dan bermacam-macam dari zat kimia tanaman yang mempunyai aktivitas biologis yang sudah diidentifikasi dalam beberapa famili tanaman. Jumlah terbesar dari sesquiterpen lakton ini dijumpai pada famili Compositae dengan lebih dari 3000 struktur yang berbeda.
41
BAB 3 SENYAWA RACUN ALKALOID 3.1. Piperidin Alkaloid Piperidin alkaloid diidentifikasi dari lingkaran heterosiklik jenuh yang dimilikinya, sebagai contoh adalah inti piperidin.
Senyawa terpenting dari
piperidin alkaloid adalah coniin yang dijumpai pada tanaman Conium maculatum atau lebih dikenal dengan nama tanaman hemlock beracun. Racun ini mudah menyebar karena mudah menguap sehingga dapat terhirup alat pernafasan. Komposisi kimia dari lima senyawa kimia yang terjadi dari conium alkaloid yaitu coniin, δ-conicein, conhydrin, N-metilconiin dan pseudoconhydrin dapat dilihat pada Gambar 3.1. OH CH2CH2CH3
CHCH2CH3
CH2CH2CH3
N
N
N
Coniin
δ-conicein
Conhydrin
HO CH2CH2CH3 CH2CH2CH3 N N CH3 Pseudoconhydrin N-metilconiin Gambar 3.1. Lima senyawa kimia yang terjadi dari conium alkaloid Piperidin alkaloid yang merupakan penyebab dari adanya keracunan pada hewan ternak
dihasilkan tanaman hemlock beracun (Conium maculatum).
Tanaman hemlock beracun bentuk dan namanya hampir serupa dengan tanaman hemlock air (Cicuta Maculata). Tanaman hemlock beracun ini berasal dari Eropa, dan tersebar luas keluar Amerika khususnya ke daerah Amerika bagian Pasifik 42
barat laut, utara bagian sentral dan daerah timur laut. Tanaman hemlock ini merupakan jenis tanaman yang kuat, tumbuh setinggi 6 - 10 kaki sepanjang sisi jalan, parit-parit halaman kandang maupun ditepi sawah. Kemunculannyapun hampir sama dengan hemlock air maupun tanaman wortel liar (Daucus carota). Tanaman ini mempunyai daging tubuh cukup tebal dan akar tunggang putih, sedangkan hemlock air memiliki cabang akar tangkai yang menebal lebih menyerupai akar umbi dahlia. Bagian bawah dari hemlock air menjadi tempat penyimpanan racun. Tanaman, bagan dan biji hemlock beracun dapat dilihat pada Gambar 3.2. dan 3.3.
Gambar 3.2. Tanaman hemlock (www.wildflowers-and-weeds.com dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de)
43
Gambar 3.3. Biji tanaman hemlock (www.ag.ohio-state.edu) Tanaman tersebut
mempunyai ciri khas yaitu bau yang tidak
menyenangkan, yang dapat segera diketahui jika berada didekat tanaman tersebut atau apabila daun atau batang dihancurkan. Alkaloid yang mudah menguap tersebut bersifat racun dan dapat menyebabkan keracunan pada saat bernafas. Conium alkaloid mengakibatkan dua pengaruh utama, yaitu kerusakan akut pada sistem syaraf dan sebagai agen teratogenik. Ekstrak hemlock beracun merupakan racun yang pernah digunakan untuk membunuh Socrates seorang filosof Yunani yang terkenal pada sekitar tahun 399 sebelum Masehi dengan dipaksa bunuh diri meminum racun tersebut.
Setelah kejadian tersebut, racun tersebut kemudian
dipertimbangkan untuk digunakan sebagai metode eksekusi pada orang yang dihukum mati. Gejala keracunan hemlock beracun pada ternak adalah gelisah, getaran tanpa sebab, perbesaran pupil, detak jantung menjadi lemah, anggota badan 44
menjadi dingin yang kesemuanya ini diakibatkan karena racun tersebut menyerang sistem syaraf sentral.
Hemlock beracun ini dapat menyebabkan
kecanduan pada ternak. Apabila alkaloid diberikan secara oral dan dalam tempo 30 - 40 menit pada kuda betina dan sekitar 1.5 - 2 jam setelah pemberian pada sapi dan domba betina, maka ternak mulai terlihat nervous, diikuti dengan gemetaran dan atasia. Gejala tersebut berakhir setelah 4 - 5 jam pada kuda betina dan 6 - 7 jam pada sapi dan domba betina. Diantara ketiganya, sapi merupakan ternak yang paling sensitif terhadap alkaloid diikuti kuda dan domba yang paling tahan terhadap alkaloid. Sapi-sapi mengalami gejala keracunan berat pada dosis 3,3 miligram coniin per kilogram berat badan, kuda pada dosis 15,5 mg/kg dan domba baru akan menampakkan gejala keracunan yang sama pada dosis coniin 44 mg/kg. Perbedaan yang tajam sampai 10 kali lipat terhadap pengaruh racun tersebut antara sapi dengan domba berhubungan dengan metabolisme hati, karena perbedaan serupa terjadi ketika racun coniin diberikan baik secara oral maupun injeksi. Apabila dosis coniin harian terus diperbesar ternyata dapat membunuh sapi dengan dosis injeksi 16 mg/kg berat badan, dosis letal atau mematikan pada domba adalah 240 mg/kg. Pada masa-masa sebelumnya, keracunan akibat hemlock beracun yang terdapat pada benih biji-bijian penyebab keracunan pada babi muda atau unggas dianggap biasa. Konsentrasi alkaloid yang tertinggi terdapat pada biji-bijian. Penggunaan herbisida pada tanaman sawah pada hakekatnya adalah untuk mengurangi terjadinya kontaminasi conium pada biji. Dosis oral single atau terpisah terdiri dari 1 g/kg bobot badan biji Conium maculatum atau 8 g/kg tanaman segar merupakan dosis mematikan bagi babi muda. Bahan yang dikonsumsikan atau diberikan sangat disukai ternak dan bahkan ada bukti yang mengarah pada adanya kecanduan atau ketergantungan pada tanaman tersebut. Dosis subletal harian diberikan pada babi muda untuk mengetahui pengaruh teratogenik, yaitu diberikan sebesar 140 gram bijian atau 1000 gram tanaman segar per ekor babi per hari. Sekitar 15 menit setelah pemberian, racun mulai menyerang kelopak mata dan terus bergerak ke seluruh bagian mata sehingga dalam tempo singkat sudah dapat menyebabkan kebutaan,
45
15 - 30 menit setelah terjadi kebutaan ternak menjadi semakin lemah dan jinak selama 1 - 2 jam berikutnya. Gejala lain yang terliihat adalah gemetar dan lemas. Benih biji dan daun tanaman bersifat teratogenik. Ketika pakan diberikan dalam 30 - 45 hari periode kebuntingan, conium dapat merusakkan celah dinding mulut bagian belakang dan setelah 43 - 53 hari periode pemberian akan muncul arthrogryposis, bersamaan dengan terjadinya pembengkakan persendian yang sangat parah, scoliosis dan hydrocephalus. Ketika conium sudah diberikan selama 51 - 61 hari periode kebuntingan, akan terjadi kecacatan bentuk tulang yang tipenya hampir sama dengan yang terjadi pada kelompok pemberian 43 - 53 hari. Conium maculatum juga dapat menyebabkan perubahan bentuk fetus babi muda. Di Amerika barat, kelainan bentuk fetus pada ternak sering terjadi. Penyakit pembengkakan tulang pada pedet terutama disebabkan akibat penggunaan pakan dari sejenis tumbuhan (Lupiness) khususnya pada tahap kebuntingan tertentu. Hemlock beracun tersebar luas di padang rumput dan disarankan untuk diwaspadai kemungkinan penggunaannya. Pemberian coniin pada ternak sapi selama hari ke 55 - 75 masa kebuntingan menyebabkan penyakit kebungkukan pada pedet. Dosis pemberian bahan tanaman hijau sebesar 240 - 840 gram mengakibatkan perubahan bentuk dan kebungkukan pada pedet.
Sapi-sapi yang dipaksa menghirup hemlock
beracun segar selama 20 jam per hari berhasil melahirkan secara normal, tetapi tetap memperlihatkan gejala keracunan yang sama, menunjukkan bahwa alkaloid yang mudah menguap akan menjadi racun melalui proses pernafasan. Sejumlah uji coba aktivitas teratogenik coniin analog dengan pengujian pada ikatan rangkap pada C dan nitrogen ternyata tidak mempengaruhi aktivitasnya. Baik panjangnya sisi dan derajat ketidakjenuhan cincin ternyata berpengaruh pada aktivitasnya. Cincin penuh analog tak jenuh coniin ternyata tidak bersifat teratogenik. Senyawa yang terdiri dari sebuah rantai mengandung sedikitnya tiga karbon tidak memiliki aktivitas. Piperidin alkaloid dengan sisi rantai α dan nitrogen setidak-tidaknya memiliki empat rantai dan dengan sebuah cincin jenuh diperkirakan akan memiliki aktivitas teratogenik .
46
Apabila coniin diberikan pada sapi bunting, kuda betina dan domba betina, hanya sapi saja yang mengalami kelainan atau kecacatan bentuk anak keturunannya. Fetus anak kuda mungkin lebih tahan karena induknya memperlihatkan gejala keracunan yang parah tetapi memiliki anak yang normal. Kesimpulan yang dapat diambil adalah bahwa fetus domba memang benar-benar tahan terhadap pengaruh teratogenik karena coniin yang diberikan selama periode kebuntingan yang cukup lama 12 - 65 hari ternyata tidak menyebabkan kelainan fetus. Pencegahan terhadap keracunan hemlock beracun sebaiknya dilakukan dengan cara memonitor kandang, terutama kandang babi karena babi akan siap mengkonsumsi tanaman tersebut bila ada. Hemlock beracun tidak palatabel pada sapi, kuda dan domba dan jarang ternak tersebut akan mengkonsumsi jika ada pakan ternak lainnya. Oleh karena conium alkaloid mempunyai efek teratogenik pada sapi, perhatian sebaiknya dicurahkan pada sapi yang sedang bunting tiga bulan, diusahakan jangan sampai merumput pada pastura yang terdapat hemlock beracun. Biji-bijian mengandung konsentrasi toksikan yang tinggi, lagipula bijibijian dapat secara potensial terkontaminasi tanaman hemlock beracun sehingga berbahaya apabila diberikan pada ternak. Meskipun herbisida dan kultivasi rutin dapat mengurangi jumlah tanaman hemlock beracun, tetapi biji-bijian yang terkontaminasi masih potensial berbahaya.
3.2. Indol Alkaloid Indol alkaloid adalah turunan dari asam amino triptofan yang mudah diamati oleh perbandingan kandungan inti nitrogen pada struktur zat kimia triptofan. Kelas tanaman yang penting dari indol alkaloid adalah ergot alkaloid (ergotamin, ergokristin, dan lain-lain), fescue alkaloid (ergovalin, ergosin, ergonin, amida asam lisergat), 3-metilindol (diproduksi oleh fermentasi triptofan dalam rumen) dan β-karbolin.
Perbandingan antara inti indol alkaloid dan
triptofan dapat dilihat pada Gambar 3.4.
47
NH2 CH2 N
CH
COOH
N
Gambar 3.4. Perbandingan inti indol alkaloid dan triptofan Indol alkaloid beracun pada ternak yang paling penting adalah alkaloid ergot yang diproduksi oleh jamur parasit pada biji jenis rumput-rumputan dan biji padi-padian. Istilah ergot umumnya digunakan untuk jenis jamur Claviceps. Tiga jenis claviceps yang utama adalah C. purpurea, C. paspali dan C. cinerea. Struktur kimia dari ergot alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.5. Ketiga jenis jamur Claviceps tersebut terdapat pada tanaman gandum dan beberapa rumput liar. C. paspali tumbuh pada rumput species paspalum (seperti Dallis dan Bahia) dan C. cinerea merupakan parasit pada beberapa rumput lainnya (seperti tobasa grass). Ergot secara khusus menunjuk pada sclerotium yang dibentuk oleh C. purporea pada saat tumbuh pada gandum (Secale cereale). Ergot digunakan untuk tujuan medis seperti pengontrol pendarahan pada saat kelahiran.
Jamur claviceps purporea, bagan dan bijinya
dapat dilihat pada
Gambar 3.6 dan 3.7. Claviceps spp. merupakan parasit pada induk telur bunga rumputan yang sedang berkembang. Jamur mengirimkan filamen melalui jaringan telur dan mencegah terjadinya perkembangan biji. Pada ujung filamen, spora terbentuk yang mengeluarkan cairan lengket atau “honeydew”. Serangga menyebarkan spora untuk menginfeksi biji rerumputan. Bersamaan dengan terbentuknya spora, filamen mengeras menjadi struktur merah muda atau ungu yang menggantikan biji padi atau biji rumputan. Struktur yang keras ini disebut sclerotium atau ergot dan merupakan tahap yang beracun dari siklus hidup claviceps. Sclerotia dipanen bijinya atau dibiarkan hingga musim dingin dan memproduksi spora pada musim semi berikutnya. Spora ini mulai menginfeksi hasil panen pada musim kedua.
48
H3C O OH H
N
O
C
N O
N
O CH2
N
N
CH3
Ergotamin
H HOOC OH N
CH3 H
N
O
C N
CH
N H Asam lisergic N H Gambar 3.5. Komposisi kimia ergot alkaloid
49
Ergonovin
Gambar 3.6. Jamur Claviceps purpurea (http://leda.lycaeum.org dan www.swsbm.com)
Gambar
3.7.
Biji padi-padian yang (www.zoetecnocampo.com) 50
terinfeksi
ergot
Rumput atau biji padi terinfeksi oleh ergot tergantung pada banyak faktor, salah satunya adalah keanekaragaman musim. Musim semi yang lembab mendorong perkecambahan sclerotia, dan dengan menunda penyerbukan, memperluas waktu kemungkinan terinfeksi pada tumbuhan. Gandum dan triticali lebih rentan dari pada biji padi-padian lain karena merupakan penyerbukan silang, membutuhkan waktu yang lebih lama untuk penyerbukan dari pada gandum jenis Triticum aestivum, Avena sativa, dan Hordeum sativum. Pencangkulan yang dangkal dan pembibitan, meninggalkan sclerotia dekat dengan permukaan tanah dimana mereka siap untuk berkecambah. Perkebunan yang tidak sempurna dan rotasi panen yang kurang, meningkatkan infeksi ergot pada hasil panen. Ergot alkaloid mengandung asam lisergat sebagai komponen dasar (Lysergic acid diethylamide/LSD) yaitu obat halusinasi yang merupakan perubahan pada ergot. Kelompok racun pada ergot alkaloid adalah ergotamin, ergonovin, dan ergotoxin. Ergotamin dan ergotoxin merupakan turunan polipeptida dari asam lysergic. Ergotoxin merupakan campuran dari tiga alkaloid. Ergot alkaloid berpengaruh langsung pada sistem stimulus pada otot halus, menyebabkan vasokontriksi dan meningkatkan tekanan darah. Selama trisemester ketiga kehamilan, ergot berakibat seperti oxitocin, otot rahim pada tingkat ini lebih sensitif terhadap ergot dari pada otot halus lainnya. Mengkonsumsi biji padi-padian yang mengandung ergot menyebabkan wabah pada manusia di Eropa pada abad pertengahan. Keracunan ergot pada mahkluk hidup yang mengkonsumsi biji padi-padian yang terinfeksi dan padang rumput yang terkontaminasi oleh
biji-bijian yang mengandung ergot sering
terjadi. Infeksi ergot cenderung lebih banyak terjadi di tepian padang rumput karena rumput-rumput liar dekat tanah garapan mengandung spora dan mengkontaminasi biji padi-padian. Penyebaran ergot pada manusia adalah masalah besar di Prancis sejak abad 9 - 14. Ciri-ciri terjangkitnya ergot diperlihatkan dengan adanya gatal-gatal, mati rasa, kram otot, kejang dan sakit yang teramat sangat. Telapak kaki, kaki, dan kadang-kadang tangan akan dipengaruhi oleh sugesti perasaan dingin diselingi dengan rasa terbakar (St. Anthony’s fire). Mati rasa dan rasa lemas akan 51
mengikuti, dengan kehilangan rasa pada jari tangan dan telapak kaki bahkan seluruh anggota badan. Wabah tersebut berkurang
karena perubahan pada
aktifitas perkebunan. Gandum putih menggantikan gandum hitam sebagai hasil panen yang terbesar dan lebih kecil kemungkinan terinfeksi ergot. Pembajakan yang dalam menghasilkan sclerotea terkubur dan mereka tidak dapat berkecambah dan membentuk spora. Akibat umum dari ergot pada makhluk hidup dapat di kategorikan dalam empat kelompok yaitu pertama adalah efek behavioral yang meliputi kejang, terganggunya koordinasi tubuh, kepincangan, kesulitan bernafas, terlalu banyak air liur dan diare. Kedua adalah kehilangan anggota tubuh. Ketiga adalah efek reproduksi yang terdiri dari aborsi, tingginya angka kematian kelahiran, penurunan produksi susu dan keempat adalah pengurangan konsumsi pakan dan bobot badan. Akibat-akibat tersebut tidak terlihat seluruhnya pada setiap jenis mahluk hidup, tergantung pada jenis spesiesnya dan tergantung pada sumber ergot, jumlah yang dikonsumsi, lama penyebaran dan usia serta tingkat produksi dari hewan. Dua bentuk besar dari terkena ergotisme adalah kejang dan terbentuknya gangren. Gangren berefek pada semua jenis ternak. Anggota badan (hidung, telinga, ekor, tangan dan kaki) terinfeksi karena vasokontriksi arteri. Tanda-tanda awal ditunjukkan oleh rasa sakit, seperti kepincangan dan menjejak-jejakkan kaki. Daerah terinfeksi terasa dingin. Tanda yang jelas terlihat mengelilingi tangan dan kaki, memisahkan bagian yang normal dengan daerah yang terinfeksi, meninggalkan permukaan yang bersih dan cepat sembuh. Saluran pencernaan dapat terinfeksi dengan peradangan, pendarahan dalam, muntah-muntah dan diare. Sapi dapat terkena wabah ergotisme berupa kejang dan gangren. Kekejangan terutama oleh infeksi C. pasapali pada rumput-rumputan paspalus spp (seperti rumput Dallis) dan bukan oleh ergot C. purpurea. Masalah ergot penting pada peternakan di AS, dikarenakan sapi mengkonsumsi rumput Dallis yang mengandung ergot. Ciri-ciri klinisnya adalah mudah terkejut, terganggunya koordinasi tubuh dan sawan. Perpindahan sapi dari padang rumput yang terinfeksi membutuhkan waktu 3 – 10 hari. Ergot yang menyebabkan gangren pada sapi 52
disebabkan oleh ergot dari C. Paspali dan C. purpurea. Gangren dapat terjadi pada ujung telinga dan ekor, tapi umumnya yang terinfeksi adalah telapak kaki. Ciri-cirinya termasuk kaki belakang yang halus dengan perkembangan gangren dan pengelupasan kuku. Ada efek kecil pada reproduksi, dengan aborsi dan agalactia (yang terlihat pada babi) tidak terdeteksi. Domba yang mengkomsumsi ergot C. purpurea kelihatan sulit bernafas, pernafasan yang terlalu cepat, diare dan pendarahan dalam saluran pencernaan. Domba cenderung untuk tidak makan bunga rerumputan dan karenanya lebih sedikit terinfeksi daripada sapi karena kebiasaan makan yang berbeda. Kuda yang memakan rumput yang terinfeksi C. paspali bisa terjangkiti gejala kejang karena ergotisme. Tanda-tanda klasik dari kejang dan gangren karena ergotisme biasanya tidak terlihat pada babi. Aborsi bisa terjadi dan bagi yang baru lahir kemungkinan besar mati karena kurangnya produksi susu dari babi betina. Babi kurang sensitif terhadap ergot daripada ternak lain. Babi yang mulai berkembang dan diberi makan biji padi yang mengandung ergot dapat berkurang konsumsi dan berkurang hasilnya, dengan beberapa luka. Pemindahan hewan dari padang rumput yang terinfeksi ergot atau penghindaran makanan dari kontaminasi merupakan satu-satunya perawatan yang paling efektif. Gangguan ergot pada ladang padi-padian dapat diperkecil dengan menggunakan biji yang bersih, rotasi hasil panen, dan pencangkulan yang dalam. Pertumbuhan padi-padian yang tahan pada ergot (wheat, barley, atau oat) lebih dianjurkan daripada rye atau triticale pada area dimana ergot menjadi masalah. Sclerotia dapat dipindahkan dari biji padi dengan teknik pembersihan biji yang sesuai dengan standar. Tentu saja penyaringan dari biji padi-padian yang mengandung ergot tidak boleh digunakan untuk makanan. Biji padi-padian yang terinfeksi dapat dicampur dengan biji padi-padian yang bersih untuk mengurangi konsentrasi ergot pada tingkat yang tidak beracun. Tingkat toleransi ergot pada biji padi-padian di AS adalah 0,3% ergot alkaloid mentah. Tingkat 0,15 ergot pada pakan dapat merugikan pada kualitas peternakan.
53
Tanaman tall fescue memproduksi dua diazafenantren alkaloid yaitu perlolidin dan perlolin. Dibawah kondisi laboratorium, perlolin yang menyerang domba menyebabkan fotosensitivitas, meningkatkan nadi dan pernafasan, kehilangan kontrol otot, sawan dan koma. Bagaimanapun perlolin dan perlolidon tidak nampak bertanggung jawab pada keracunan fescue yang diobservasi dibawah kondisi lapangan. Acremonimum coenophialum menghasilkan kelas lolin dan ergopeptin alkaloid. Lolin merupakan pirolizidin alkaloid jenuh dengan sifat vasokonstriktif ringan.
Lolin kemungkinan menyumbang pada hipertermia (meningkatkan
temperatur tubuh) dan fescue foot (gangren pada ternak, sering pada bagian belakang kuku atau ujung ekor). Ergopeptin adalah indol alkaloid yang menolong pertahanan kimia tanaman tall fescue dari serangga dan juga mempunyai pengaruh positif pada hormon tanaman dan atau regulator pertumbuhan.
Kerugiannya, ergopeptin
mengganggu sekresi prolaktin, regulasi suhu tubuh, dan masukan pakan pada padang penggembalaan yang terserang fescue, pengerutan pembuluh darah dan mengurangi aliran darah secara ekstrim. Anggota utama ergopeptin adalah ergovalin, sedangkan anggota lainnya adalah ergosin, ergonin, amina asam lisergat. Tanda-tanda keracunan fescue pada kuda hampir selalu eksklusif berhubungan dengan kelemahan reproduksi. Kuda betina yang mengkonsumsi sejumlah besar tanaman tall fescue yang terinfeksi endofit dapat menderita problem reproduksi seperti waktu kebuntingan yang panjang, aborsi, pemisahan prematur dari korion, distokia, plasenta tebal, plasenta tertahan dan agalactia (laktasi tertekan atau tidak ada susu).
3.3. Indolizidin Alkaloid Indolizidin alkaloid merupakan salah satu senyawa yang merupakan golongan dari alkaloid. Dalam tanaman, senyawa
indolizidin alkoloid ini
mempunyai sifat racun dan dapat membahayakan bagi ternak, terutama bila dikonsumsi secara berlebihan.
Salah satu jenis keracunan dari indolizidin
alkaloid yang terjadi adalah locoisme. 54
Sedangkan salah satu dari kelompok
indolizidin alkaloid yang terpenting adalah swainsonin, sedangkan lainnya adalah slaframin dan castanospermin dengan komposisi kimia yang dapat dilihat pada Gambar 3.8.
OH
NH2 H
OH N swainsonin O NH2
O
C
CH3
N slaframin
Gambar 3.8. Komposisi kimia indolizidin alkaloid Jenis–jenis tanaman yang mengandung indolizidin alkaloid swainsonin adalah Astragalus dan Oxytropis. Tanaman ini biasanya ditemukan di daerah Australia Barat. Ternak yang biasanya mengkonsumsi tanaman ini adalah sapi, kuda dan domba, namun kadang-kadang diberikan juga pada unggas. Tanaman ini telah dikenal lebih dari 75 tahun mempunyai kesamaan fisiologi dengan Swainsona spp. yang pernah meracuni hewan ternak di Australia Barat. Faktorfaktor yang menjadi penyebab keracunan pada ternak dari tanaman tersebut sulit dipahami sampai tahun 1979 ketika diteliti di Universitas Murdoch Australia Barat yang diidentifikasi sebagai indolizidin alkaloid. adsurgens dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 3.9.
55
Tanaman astragalus
Gambar 3.9.
Tanaman Astragalus adsurgens (www.fao.org dan www.nps.gov)
Terdapat 50 spesies Swainsona di Australia dengan problem keracunan yang terjadi terutama di Australia Barat dan Northern Teritory. Tanaman yang mengandung racun ini biasanya ditemukan di daerah yang terbuka (padang rumput), dan tumbuh secara terus-menerus dan mengikuti curah hujan. Rumputrumputan loco di Amerika Serikat terutama berasal dari Astragalus spp. dan sedikit dari Oxytropis spp. Di Amerika sedikitnya terdapat 372 Astragalus spp. dan hampir semuanya beracun. (seperti
miserotoksin),
Beberapa mengandung racun senyawa nitro
sementara
lainnya
mengandung
racun
Sedangkan sisanya sekitar 13 spesies menyebabkan locoisme.
selenium.
Tanda-tanda
keracunan rumput-rumputan loco (Locoweeds) dan Swainsona adalah sama. Tanda-tanda keracunan dari tanaman ini bisa dilihat setelah berjarak satu minggu hingga satu bulan dari waktu mengkonsumsi.
56
Metabolisme pada alkaloid merupakan faktor yang sangat penting pada keracunan indolizidin alkaloid. Racun itu tidak mempunyai aktivitas biologis sendiri, tetapi diaktifkan oleh enzim-enzim pada hati.
Lisosom mengandung
sejumlah besar oligosakarida yang sebagian besar disusun oleh mannosa. Susunan dalam lisosom memiliki kesamaan dalam mannosidosis pada manusia dan hewan ternak, yang mana sebuah lisosom menyimpan penyakit yang menyebabkan
defisiensi
genetik
lisosomal
α-mannosidase.
Swainsona
mengandung indolizidin alkaloid yang menghalangi α-mannosidase. α-mannosidase bertindak pada saat kemunculan sisa-sisa mannosa di terminal nonreducing akhir rantai ikatan gula.
Glikosida yang lain merubah
kembali gula-gula mereka masing-masing dari oligosakarida. Jika α-mannosidase dihalangi, maka glikosida yang lain mengubah kembali gula mereka masingmasing hingga sisa-sisa dari mannosa dicapai, dan kemudian hidrolisis karbohidrat akan berhenti. Jumlah lisosom dalam sel-sel yang terpengaruh akan meningkat untuk menyesuaikan peningkatan jumlah oligokarida yang biasanya diubah kedalam fungsi seluler. Efek dari indolizidin alkaoid pada α-mannosidase dapat berbalik, dan pengakumulasian dalam penyimpanan karbohidrat berkurang ketika alkaloid tidak dikonsumsi lebih lama lagi. Vakuola-vakuola akan semakin banyak yang menghilang dalam waktu 10 - 12 hari, sehingga secara nyata hewan tersebut akan menunjukkan tanda-tanda klinis secara cepat. Tanda-tanda klinis selanjutnya tidak dapat berbalik lagi. Pengurangan akson dapat disebabkan desakan perikarion dengan vakuola-vakuola penyimpan. Meskipun vakuola terdapat dalam banyak jaringan, ini merupakan sistem syaraf sentral yang paling sensitif pada pengakumulasian mannosa, dengan kerusakan fungsional dan perubahan degeneratif. Alkaloid ini nampaknya tidak meracuni lebih dulu pada saluran ekskresi, sebagai urine dalam tubuh ternak. Karena tanaman ini menyerang pada sistem vaskuler, ini mengakibatkan adanya kemungkinan diperkuat oleh adanya konsumsi yang tinggi.
Apabila ternak mengkonsumsi
tanaman ini, maka bagian tubuh yang diserang adalah pada syaraf, dan ternak akan mengalami kerusakan sistem syaraf. Selain itu, akan mengalami kelesuan secara tiba-tiba, kehilangan rasa/insting hidup berkelompok (lebih suka 57
menyendiri), dan mempunyai keinginan untuk mengkonsumsi tanaman tersebut, sehingga menyebabkan ternak mencari tanaman itu lagi. Keracunan tanaman ini pada ternak dapat mengakibatkan timbulnya infeksi, seperti pneumonia, footrot, dan pink eye, dan pengobatan yang disarankan adalah dengan menggunakan sistem kekebalan. Hasil penelitian yang dilakukan, hewan yang mengkonsumsi tanaman ini akan mengalami penurunan leukosit dan limfosit dengan indikasi efek selektif pada respon kekebalan sel-sel perantara. Mengkonsumsi tanaman ini juga dapat membawa efek terhadap tingkat mortalitas. Selain itu tanda-tanda keracunan pada ternak sapi adalah pada saat hewan berjalan kakinya terlihat kaku, kepala menggeleng-geleng dan matanya sayu. Sedangkan tanda pada domba adalah kepala gemetar, mata sayu, gangguan penglihatan dan tidak terkoordinasi. Beberapa Solanum spp. menyebabkan degenerasi cerebellar pada sapi yang sama kejadiannya seperti pada tanaman Swainsona dan Astragalus spp. Sejumlah alkaloid yang terlibat dalam tanaman Solanum spp. menyebabkan kekacauan yang dikarakteristikkan oleh timbulnya serangan tiba-tiba secara berulang dengan berkurangnya keseimbangan, opisthotonus, pergerakan mata yang cepat dan jatuh ke samping atau ke belakang. Tanda-tanda patologis yang utama adalah vakuolasi, degenerasi, dan kehilangan sel-sel Purkinje. Faktor-faktor keracunan dalam tanaman solanum tidak dapat diindentifikasikan, namun mungkin adalah inhibitor dalam hidrolase. Bertahun-tahun petani di Amerika bagian barat tengah berhati-hati terhadap pasture clover dan hay yang sering mengakibatkan salivasi (pengeluaran air liur) berlebihan atau slobber pada peternakan. Faktor dalam clover yang menyebabkan air liur berlebihan ini adalah metabolit pada jamur patogen clover merah yaitu Rhizoctonia leguminicola yang mengandung slaframin, bagian dari kelompok indolizidin alkaloid. Jamur tersebut juga mengeluarkan racun swainsonin. Jamur ini berkembang sangat cepat pada musim hujan dan pada periode dengan kelembaban tinggi. Jamur itu mencemari bibit pada clover, yang disebarkan melalui benih tersebut, dan pada musim dingin yang lama bisa menyerang pada tunggul jerami 58
clover. Penyimpanan clover dapat menurunkan slaframin yaitu dari tingkat dalam 50 - 100 ppm slaframin dalam hay clover merah segar dapat berkurang hingga 7 ppm setelah 10 bulan dalam penyimpanan. Efek biologis pada sindrom slaframin yang terjadi adalah disebabkan oleh slaframin. Tanda-tanda klinis keracunan pada hewan ternak adalah bertambahnya air liur yang luar biasa, lakrimasi (mata kosong), kembung, terjadi kencing yang berkali-kali, dan feses yang cair (diare). Salivasi yang jumlahnya luar biasa dapat muncul segera setelah mengkonsumsi tanaman yang mengandung salframin dan mungkin akan berlanjut untuk beberapa hari setelah pengkonsumsian pada racun itu berhenti. Efek keracunan yang lain selain salivasi adalah terjadinya peningkatan aliran produk pankreas, aliran cairan empedu, dan asam lambung, penurunan rataan hati, output kardiak, rataan respirasi, suhu tubuh, dan rataan metabolisme dan pendarahan rahim serta aborsi fetus. Disana tidak dapat dibedakan kerusakan atau akibat-akibat yang lain yang disebabkan dari keracunan slaframin. Penyembuhan akan berlangsung dengan sendirinya dan akan sempurna dalam jangka waktu 2 - 3 hari. Atropin dan antihistamin tertentu cukup efektif dalam meredakan beberapa tanda-tanda klinis pada keracunan. Castonosfermin merupakan indolizidin alkaloid yang serupa dalam strukturnya dengan swainsonin. Racun ini terdapat pada daun-daunan, biji-bijian kulit pohon pada Castonofermum australe. Hewan ternak mengalami keracunan hingga periode/musim kering ketika makanan hijauan sudah tidak mencukupi dan binatang ternak mengkonsumsi sejumlah besar biji-bijian. Diare yang berat adalah tanda-tanda yang paling banyak dalam keracunan, disertai badan lemah. Radang biasa dalam saluran pencernaan juga sering terjadi.
3.4. Pirrolizidin alkaloid Pirrolizidin alkaloid mempunyai inti yang terletak pada bagian heterosiklik nomor 2 dan 5. Beberapa anti nutrisi yang berasal dari senyawa pirrolizidin alkaloid adalah monocrotalin, heliotrin, lasiocarpin dan senecionin. Banyak ester
59
ini yang berbasis retronecin pada pirrolizidin alkaloid yang hepatoksik mempunyai komposisi kimia seperti dapat dilihat pada Gambar 3.10. OH
CH2OH
OH
N
CH2OH
N
Retronecin
Heliotridin H3C
CH3 CH
O OH
1
7
CH2
O C
OCH3 C
2
6
4 N
5
N
3
Heliotrin
Inti pirolizidin
HO
O
H
C C CH2 CH C CH3 CH3 COO CH2OCO
CH3 CH CH2 C C O COO
N
Monokrotalin OH CH2
C CH3
C
CH2 C C
COO
CH2OCO
N
Jakobin
H
CH3
CH2OCO
OH CH3
H
C C CH2 C C CH3 CH3 COO CH2OCO
N
N Senecifilin
Senecionin
Gambar 3.10. Senyawa kimia asam pirolizidin alkaloid
60
CH
CH3
Sampai saat ini telah lebih dari 160 pirrolizidin alkaloid yang dapat diisolasi melalui berbagai macam metode yang secara keseluruhan dari upaya ini menunjukkan bahwa semua hasil isolasi dari pirrolizidin alkaloid merupakan ester dan secara substantif memiliki daya racun pada ternak. Meski demikian, dari sekian banyak jenis pirrolizidin alkaloid memiliki dampak racun yang berbedabeda tingkatannya menurut struktur yang dimilikinya.
Pirolizidin alkaloid
mengandung inti pirrolizidin. Senecionin dan heliotrin merupakan representasi dari racun pirrolizidin alkaloid yang sangat penting bagi nutrisi peternakan. Senecionin merupakan pirrolizidin alkaloid yang hepatosik, memiliki ikatan rangkap 1,2 dan terjadi esterifikasi grup CH2OH dalam sisi rantai tersebut. Senesionin mewakili ester yang tertutup, sedangkan heliotrin merupakan contoh dari ester yang terbuka. Kebanyakan dari senyawa alkaloid merupakan turunan asam amino, dan tidak mempunyai kegiatan tertentu dalam metabolisme tanaman kecuali untuk menolak serangga dan herbivora predator yang menyebabkan rasa pahit. Pirrolizidin dibiosintesis dari asam amino seperti ornitin.
Dalam sistesis
pirrlizidin alkaloid pada tanaman, asam-asam amino di dekarboksilasi menjadi amina-amina yang kemudian diubah menjadi aldehid melalui oksidasi amina, kondensasi aldehid dan golongan amina menghasilkan rantai heterosiklik. Pirolizidin mengandung nitrogen dalam bentuk lingkaran heterosiklik yaitu sebuah struktur tetap yang disebut inti pirolizidin. Hal tersebut menunjukkan bahwa pirolizidin tidak beracun, namun beberapa metabolit dari pirolizidin ini terutama turunan pirolik sangat beracun. Heliotrin dan lasciokarpin terkurangi sebagian pada 1-metilen dan turunan 7-hidroksi-1-metil non toksik dalam rumen. Bagaimanapun hal tersebut dapat diaktifkan oleh oksidase dalam hati binatang pada turunan pirolik dan juga mempunyai efek patologi dalam jantung, ginjal dan saluran pernafasan. Pengaturan alkaloid dan efeknya dalam ekosistem ruminal belum sepenuhnya dimengerti, tetapi
fakta yang diketahui dengan baik bahwa
degradasi tersebut berhubungan secara langsung pada konsentrasi pirolik dalam rumen. Bakteri pendegradasi heliotrin sudah diisolasi dan diidentifiaksi dalam 61
rumen. Meskipun bakteri tersebut nampak mendapat sangat sedikit penggunaan energi dari pemecahan heliotrin, karakteristik ini mungkin meningkatkan kemampuan bakteri tersebut untuk bersaing secara sukses dalam rumen binatang dalam membongkar tipe alkaloid tersebut. Umumnya pirrolizidin dijumpai pada bermacam-macam tanaman senecio spp.,crotalaria, E. plantagineum, amsinckia, cynoglossum, echium, heliotropium europium. E. plantagineum, dan heliotropium europium merupakan tanaman penting di Australia.
Sebagian pirrolizidin alkaloid terdapat pada famili
Boraginaceae dan Asteraceae. Senyawa yang dihasilkan oleh tanaman-tanaman ini sangat berbahaya bagi ternak dan memiliki dampak karsinogenik yang signifikan bila sampai terkonsumsi. Heliotropium sebagai salah satu tanaman yang mengandung pirolizidin alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.11.
Gambar 3.11. Tanaman heliotropium indicum (http://cricket.biol.sc.edu dan www.meemelink.com)
62
Pirrolizidin alkaloid memiliki kemampuan untuk berinteraksi dengan selsel DNA dan protein.
Dalam jumlah kecil dapat memasuki darah dan
ditransportasi menuju paru-paru dan akhirnya akan mengakibatkan luka pada pulmonari.
Penting
juga dinyatakan bahwa dampak hepatoksik dan
ekstrahepatoksik merupakan interaksi antara pirrolizidin alkaloid dengan metabolisme pakan seperti zat besi, tembaga, vitamin A dan vitamin E. Sejak senyawa pirrolizidin terkonsumsi, maka ia berinteraksi dengan cara absorpsi dan pendistribusian vitamin A dan E yang dapat larut dalam lemak.
Vitamin E
berfungsi sebagai antioksidan, sedangkan pirrolizidin berfungsi sebagi oksidan sehingga pada akhirnya tubuh ternak akan dapat mengalami defisiensi zat yang merupakan anti oksidan. Selain itu, senyawa pirrolizidin juga dapat berinteraksi dengan tembaga. Fungsi tembaga adalah meningkatkan peroksida lipid, yang apabila berinteraksi dengan pirrolizidin akan dapat merusak peningkatan penyerapan vitamin E dan A. Pirrolizidin alkaloid menyebabkan kerusakan hati. Pirrolizidin alkaloid mengakibatkan terjadinya bioaktivasi pada hati melalui reaksi-reaksi metabolisme yang dinamakan pirrol atau turunan dehidropirrolizin melalui oksidasi enzim pada hati.
Pirrol memiliki kesanggupan menjadi agen alkalis dan dapat bereaksi
dengan komponen jaringan.
Selain itu juga mempunyai kemampuan untuk
berinteraksi dengan asam deoksiribo nukleat (DNA). Tanda hepatoksik yang ditimbulkan akibat adanya senyawa pirrolizidin alkaloid adalah nampak seperti nekrosis sentribular, megalositosis pada sel, pembesaran nukleus, fibrosis, proliferasi dan gangguan fungsi hati. Pirrolizidin alkaloid merupakan zat yang mudah diserap alat pencernaan dan menyebabkan efek yang berbahaya bagi kehidupan ternak itu sendiri. Diantara dampak tersebut adalah perubahan kehitam-hitaman yang merupakan akibat kerusakan yang permanen pada gen dan kromosom. Selain itu, pirrolizidin alkaloid juga memiliki kemampuan untuk merusak sel (dengan kerusakan yang permanen), menimbulkan pembengkakan tulang, menyebabkan rendahnya nafsu makan, konsumsi pakan rendah, gangguan pada fungsi hati, kerusakan pada pembuluh darah yang pada akhirnya berdampak pada kinerja paru-paru yang tidak 63
optimal bahkan mengakibatkan kematian pada ternak. Dampak yang terjadi dapat akut ataupun kronis tergantung seberapa besar senyawa pirrolizidin yang terkonsumsi. Namun demikian kematian ternak tidak lebih dari sekitar tujuh hari jika senyawa pirrolizidin yang terkonsumsi relatif banyak.
3.5. Triptamin Alkaloid Triptamin adalah sejenis alkohol yang dihasilkan sebagai metabolit sekunder dan berfungsi melindungi keberadaan hidup tanaman selama mungkin dari berbagai macam kemungkinan serta memiliki berat molekul kurang dari 100. Alkaloid biasanya secara garis besar berfungsi sebagai obat anti malaria, racun anti serangga, obat penenang, obat pelumpuh, obat depresi dan antibiotik. Struktur kimia triptamin dapat dilihat pada Gamber 3.12. CH3 HO
CH3O CH2CH2NHCH3
CH2CH2
N CH3
N
N H 5-methoxydimethyltryptamine CH3
Serotonin CH3 HO CH2CH2
N
CH2CH2
CH3
N CH3
N
N
H
H
5-hydroxydimethyltryptamine
Dimethyltryptamine
Gambar 3.12. Komposisi kimia triptamin Triptamin
terdapat dalam rumput-rumputan bergenus phalaris seperti
Phalaris tuberosa dan Phalaris arundinacea (dalam bahasa Inggris adalah cannary grass sedangkan dalam bahasa Jawa adalah rumput grinting) yang tumbuh baik dalam kondisi alam yang bagaimanapun. Rumput grinting 64
merupakan hijauan yang sangat penting di Kanada dan bagian utara Amerika Serikat. Rumput ini tumbuh baik dalam kondisi tanah yang buruk serta pengairan tak teratur dan tetap terkontrol perluasan penyebarannnya. Rumput grinting mengandung triptamin yang sama dengan Phalaris tuberosa sebagaimana alkaloid sejenis. Rumput grinting memiliki palatabilitas yang agak rendah tetapi memiliki kandungan gizi yang cukup tinggi sebagai penunjang makanan unggas karena memiliki biji-bijian yang cukup bagus dan disukai burung. Kadar karbohidrat pada bahan kering rumput grinting berkisar dalam 65 - 78%. Akan tetapi karbohidrat ini tidak bisa seluruhnya dikonversi menjadi energi karena dalam unggas keberadaan mikroba sebagai pefermentasi bahan kering tidak sebanyak ruminansia. Kadar protein dalam bahan kering rumput grinting 12%, sehingga mampu menunjang kebutuhan produksi unggas. Adanya triptamin yang walaupun sudah berkurang oleh perlakuan pemanasan tetapi mampu mempengaruhi produktivitas unggas pada kadar diatas 0,40% triptamin/kg/hari. Rumput grinting dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 3.13.
Gambar 3.13. Tanaman Phalaris arundinacea (www.stauder.net dan http://nepenthes.lycaeum.org) 65
Rumput grinting setidaknya mengandung 8 jenis alkaloid, empat alkaloid masuk dalam katagori turunan triptamin, gramin (indol alkaloida), herdonin, dan dua turunan β-carbolin (alkaloid karbolin). palatabel
dan
menyebabkan
penampilan
Rumput grinting agak kurang hewan
yang
kurang
optimal
dibandingkan dari komposisi gizi yang seharusnya dianjurkan. Konsentrasi triptamin berbanding terbalik dengan palatabilitas
rumput yang sangat
mempengaruhi keinginan hewan mengkonsumsi rumput ini. Fungsi alkaloid triptamin yang terpenting adalah dalam oksidasi monoamin yang sangat penting dalam metabolisme sel-sel otak. Racun ini menghasilkan serotinin dan katekolamin dalam jaringan otak. Triptamin sangat mempengaruhi fungsi hati yang menetralisir racun-racun ataupun benda-benda asing yang masuk dalam tubuh dan terabsorbsi oleh vili-vili usus. Pada ruminansia, triptamin sedikit dapat ternetralisir lebih dahulu oleh bakteri-bakteri dalam rumen, sehingga ketahanan ruminansia dibanding hewan monogastrik lebih besar oleh pengaruh triptamin. Karena berkurangnya kemampuan hati dalam menetralisir triptamin, maka lama kelamaan racun Phalaris ini akan terus masuk dalam pembuluh darah dan terbawa ke seluruh tubuh hingga memasuki sel-sel otak. Perubahan yang terjadi pada batang otak akibat metabolisme triptamin adalah terjadi perubahan warna abu-abu menjadi biru. Ginjal dan limpa mungkin saja terpigmentasi dari warna semula. Secara mikroskopis, sel berubah warna karena terjadinya warna kuning kecoklatan dalam sitoplasma dari sel syaraf. Warna ini seolah-olah sampai ke neuron-neuron. Mungkin disebabkan oleh pigmen melanin dari alkoloid triptamin. Catatan klinik dari konsumsi cobalt secara kadar tertentu dapat melindungi tubuh dari keracunan phalaris kronik. Gugus fungsional asam amino aromatik akan menyerang susunan saraf pusat karena pada kadar terbesar, hati sudah tidak mampu menetralisir keadaan racun dalam aliran darah. Walaupun sebenarnya triptamin ini dapat berfungsi sebagai penenang pada kadar kecil saja. Triptamin yang paling potensial mempengaruhi kondisi tubuh tertentu diantaranya 5-hydrixydimethyltryptamine dan dimethyltryptamine. 66
Kondisi klinis keracunan triptamin terbagi dalam tiga tingkatan, yaitu pertama keracunan kronik dengan gejala sempoyongan. Gejala sempoyongan dalam keracunan triptamin dalam kasus ternak belum pernah dilaporkan di Amerika Utara tetapi telah terlihat pada domba di New Zaeland. Kedua adalah keracunan akut yang didasarkan oleh hyperexcitability, ketidakseimbangan fungsi organ dalam tubuh, ketidakmampuan menjaga tetap tegaknya kepala atau selalu menunduk, salivasi, kekejangan otot, serta gugup yang sangat terlihat. Ketiga adalah keracunan per akut dengan sindrom mati mendadak yang ditandai oleh keadaan pingsan dan tak lama kemudian akan jatuh mati. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tingkat rata-rata pertambahan bobot badan per hari semakin berkurang dan kejadian diare meningkat saat domba dan kambing mengkonsumsi alkaloid tinggi (0,19 – 0,68% bahan kering) dari jenis rumput grinting ini. Efek dari memakan rumput grinting yang tinggi bahan alkaloidnya ini akan tidak dapat diantisipasi ataupun dilakukan pengobatannya. Pada jenis rumput dengan genotype MN-76 terdapat kandungan triptamincarbolamin alkaloid yang rendah. Perbandingan dari rerumputan MN-76 dengan kedua jenis genotip rumput telah ditunjukkan dalam Tabel 3.1. Tabel 3.1. Kandungan alkaloida dalam rumput grinting dengan berbagai genotip Umur Jenis Genotip (Th) 1 Rise
2
Vantage MN-76 Rise
Vantage MN-76
Total Jenis Alkaloid % Alkaloid 0,32 Gramin, Triptamin, Carbolin 0,33 Gramin 0,12 Gramin 0,28 Gramin, Triptamin, Carbolin 0,20 Gramin 0,09 Gramin
PBB (g) 64
Kejadian Diare % 24
67 125 71
1 1 13
94 104
3 2
Gejala keracunan triptamin yang pernah dilaporkan di Australia, New Zaeland, Amerika Selatan hampir keseluruhan adalah ketidakkoordinasian fungsi organ, gaya berjalan kaku, otot-otot kejang dan gemetaran, kepala ditundukkan 67
serta mampu segera berjalan kembali. Gejala yang berkelanjutan menyebabkan hewan mungkin akan cepat tak berdaya dan mati. Pada unggas, triptamin berefek diantaranya adalah penurunan yang sangat nyata pada produktivitas telur oleh kesalahan sistem koordinasi pusat syaraf. Disamping itu juga penurunan masukan makanan yang sangat menonjol. Unggas merasa tidak berselera mengkonsumsi dan akhirnya bobot badan yang diharapkan terpenuhi pada ayam pedaging tidak tercapai bahkan akan mati oleh gejala keracunan triptamin. Efek lainnya adalah pertumbuhan bulu terhambat, sehingga ternak mati kedinginan.
3.6. Piridin Alkaloid Struktur piridin alkaloid sama dengan piperidin alkaloid kecuali lingkaran heterosiklik dimana terdapat inti yang mengandung nitrogen tidak jenuh. Contoh piridin alkaloid adalah nikotin dan anabasin. Nikotin berimplikasi menyebabkan teratogen. Komposisi kimia dari nikotin dapat dilihat pada Gambar 3.14.
N Piridin alkaloid
N CH3 N Nikotin Gambar 3.14. Komposisi kimia piridin alkaloid dan nikotin Nikotin adalah alkaloid dengan racun yang banyak diproduksi oleh Nicotiana spp baik dari jenis tembakau liar maupun yang sudah dibudidayakan. Di Indonesia, tumbuhan tembakau hanya tumbuh di daerah tertentu saja, dan tumbuhan ini hampir tidak pernah dijadikan bahan pakan ternak karena ketersediaan yang kurang. Nicotiana glauca (tembakau) adalah pohon semak belukar yang selalu berdaun hijau atau pohon kecil yang umumnya ditemukan di daerah dataran tinggi maupun rendah. Keracunan piridin alkaloid seperti nikotin 68
lebih disebabkan ternak besar seperti sapi, kuda dan babi mengkonsumsi tanaman tembakau ini secara sembarangan.
Apabila tanaman ini dikonsumsi akan
menghasilkan pengaruh teratogenik pada lembu, babi, dan domba, sedangkan pada ternak unggas belum terlihat gejala yang diakibatkannya.
Tanaman
Nicotiana spp dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 3.15.
Gambar 3.15.
Tanaman Nicotiana spp. (www.swsbm.com dan www.swsbm.com)
Nikotin merupakan suatu zat yang apabila dikonsumsi oleh ternak akan menyerang susunan syaraf pusat. Syaraf pusat memegang peranan penting dalam mengatur proses metabolisme tubuh. Jika syaraf pusat terganggu atau rusak, maka seluruh keseimbangan tubuh juga terganggu. Syaraf pusat akan mengalami kerusakan karena dipacu agar beraktivitas dengan lebih cepat. Biasanya gejalagejala keracunan nikotin pada ternak ditandai dengan ternak sempoyongan, kejang pada otot tubuh, pernafasan menjadi cepat, lemah dan diikuti dengan koma, kelumpuhan dan akhirnya ternak mati. Kematian ternak juga dapat disebabkan 69
kelumpuhan pernafasan. Gejala lain yang muncul akibat mengkonsumsi piridin alkaloid adalah gangguan pernafasan yang akut, adanya gangguan syaraf pusat, turunnya nafsu makan, pertumbuhan tubuh terganggu dan akhirnya mati. Pada sapi yang sedang melahirkan, piridin alkaloid mempengaruhi arthrogryposis dari lengan dalam atau lekukan tulang belakang.
Kerusakan janin pada domba
meliputi tikungan carpal, lordosis dan membelah langit-langit mulut. Studi lebih lanjut menemukan bahwa nikotin tidak bersifat teratogenik dan senyawa aktif yang menyebabkan sifat teratogenik tersebut kemungkinan adalah anabasin dari senyawa piperidin-piridin alkaloid. Sekitar 99% total alkaloid pada Nicotiana glauca adalah anabasin dan alkaloid ini ditemukan juga di tembakau. Komposisi anabasin dapat dilihat pada Gambar 3.16.
N N Gambar 3.16. Komposisi kimia anabasin Keracunan yang disebabkan oleh konsumsi daun dan batang tembakau sudah didokumentasi terjadi pada sapi, kuda, domba, dan babi seperti juga terjadi pada anjing dan manusia (setelah mengkonsumsi daun tembakau yang dipanaskan). Nikotin populer pada waktu lalu sebagai pembunuh cacing dan insektisida. Babi akan siap mengkonsumsi batang tembakau lunak dan perhatian ekstra harus diambil untuk menjaga dari ladang tembakau yang menarik dan buangan batang.
3.7. Tropan alkaloid Tropan alkaloid tidak palatabel bagi ternak. Keracunan dapat terjadi pada ternak yang mengkonsumsi merumput tanaman segar, kontaminasi hay dan silase serta dari ingesti biji-bijian. terhisapnya
nektar
dari
Ternak yang keracunan dapat diakibatkan oleh
bunga.
Keracunan
juga
terjadi
akibat
terkontaminasinya kacang-kacangan dan butir padi-padian. Komposisi tropan alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.17. 70
dari kimia
CHCH2OH COO CH3 N Gambar 3.17. Komposisi kimia tropan alkaloid atropin Salah satu tanaman yang mengandung tropan alkaloid adalah Jimsonweed atau apel berduri dengan nama latin adalah Datura stramonium dan merupakan sesuatu yang sangat umum bagi penduduk di daerah yang gersang, pada gudang atau lumbung yang di sekeliling tepinya banyak melakukan pekerjaan tanah. Hal demikian banyak dijumpai di AS. Pada tahun 1676, terjadi keracunan massal pada serdadu yang dikirim ke Jamestown, Virginia, sehingga racun tersebut dinamakan "Jamestown weed" dan "Jimsonweed".
Tanaman jimsonweed dan
bagan dapat dilihat pada Gambar 3.18.
Gambar 3.18.
Tanaman Datura stramonium (www.kulak.ac.be dan www.madritel.es)
71
Buah dari apel berduri ini berada dalam posisi tegak yang mengelilingi tiap tepi kulit batangnya yang berbentuk kapsul. Buah dan bunga apel berduri ini banyak mengandung tropan alkaloid dari jenis atropin yang berefek pada sistem syaraf. Buah dan biji Tanaman Datura stramonium dapat dilihat pada Gambar 3.19.
Gambar 3.19. Biji tanaman Datura stramonium (www.viridis.net dan www.ag.ohio-state.edu) Gejala keracunan tropan alkaloid yang terjadi pada manusia dan ternak adalah mengalami kehausan yang hebat, penglihatan menjadi terganggu, mata gelap atau rabun, dan tingkah laku menjadi liar. Arthrogryposis terjadi pada babi baru lahir yang induknya mengkonsumsi Jimsonweed selama masa kebuntingan, tetapi Jimsonweed tidak bersifat teratogenik. Masukan biji-bijian sebesar 2,2 mg/kg bobot badan babi yang mengandung 0,2 – 0,6% tropsn alkaloid masih dapat ditoleransi dengan sedikit atau tanpa efek. Biji-bjian Datura sangat tidak palatabel bagi ternak dan tidak mungkin untuk memproduksi beberapa tanda keracunan karena penolakan untuk mengkonsumsi. Sangat sulit atau mustahil untuk membunuh babi dengan pengkonsumsian bijibijian Datura karena penolakan babi untuk mengkonsumsi. 72
Dosis yang menyebabkan keracunan pada sapi adalah 2,49 mg atropin dan 0,5 mg scopolamin per kilogram bobot badan atau sekitar 107 g biji-bijian per kilogram bobot badan.
Jagung yang terkontaminasi 0,5% biji-bijian Datura
menyebabkan beberapa tanda pada kuda yang meliputi anoreksia, kehilangan bobot badan, jantung dan respirasi menjadi cepat, pembesaran pupil, kehausan, diare dan urinasi berlebihan.
Pemberian biji-bijian Jimsonweed maksimum
sekitar 1% pada ayam broiler dapat digunakan tanpa efek yang merugikan. Level yang tinggi sekitar 3 - 6% menyebabkan depresi perumbuhan yang kacau balau.
3.8. Quinolizidin Alkaloid Quinolizidin alkaloid dijumpai pada tanaman lupines (Lupinus spp.), Cytisus (Scotch broom) dan Laburnum (pohon golden chain).
Inti quinolizidin
mengandung dua lingkaran segi enam. Komposisi kimia quinolizidin alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.20
N
Gambar 3.20. Komposisi kimia quinolizidin alkaloid Tanaman lupin merupakan tanaman yang menarik sebagai tanaman panenan.
Beberapa tahun terakhir, terjadi perkembangan yang meluas pada
tanaman lupin sebagai biji-bijian legume khususnya di Australia.
Biji lupin
mengandung 35 - 40% protein yang digunakan sebagai suplemen pada peternakan dan konsumsi manusia. Di AS, lupin umumnya tumbuh sebagai panenan bijian di areal dimana kacang kedelai tidak dapat tumbuh. Tanaman lupin seperti L. luteus dan L. albus umumnya adalah tanaman asli Eropa.
L. mutalilis merupakan
tanaman asli daerah Andes Amerika Selatan. Dua macam quinolizidin alkaloid dijumpai di tanaman tersebut, yaitu lupanin dan spartein dan keduanya sangat beracun dibandingkan dengan semua alkaloid. Tanaman lupin, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 3.21. dan 3.22.
73
Gambar 3.21.
Tanaman Lupinus albus (www.dipbot.unict.it dan www.botanical.com)
Gambar 3.22. Biji tanaman Lupinus albus (www.vet-lyon.fr)
74
Di daerah barat AS, lupin bertanggung jawab terhadap kematian besarbesaran dari ternak domba. Spesies yang banyak mengandung racun adalah L. leucophyllus, L. leucopsis, L. argenteus dan L. sericeus. Konsentrasi terbesar dari alkaloid ini terletak pada biji.
Tanaman yang akan berbunga umumnya
mengandung racun yang rendah dan menyediakan hijauan yang baik. Domba merupakan ternak yang paling banyak terkena racun ini, dan keracunan lupin menyebabkan kematian domba yang lebih besar dibandingkan tanaman beracun lainnya di Montana, Idaho dan Utah di Amerika Serikat. Dosis letal keracunan lupin adalah 0,25 – 0,5% dari bobot badan ternak untuk bijian dan sekitar 1,5% dari bobot badan untuk polong dan bijian. Gejala akan nampak dalam beberapa jam. Pernafasan ternak akan menjadi berat dan sulit, dan ternak menjadi pingsan dan mati. Kadang-kadang terjadi gemetar dan sawan. Kematian terjadi karena kelumpuhan pernafasan. Di daerah AS bagian barat terjadi insiden cacat skeletal yang tinggi pada anak sapi. Penyakit ini dinamakan crooked calf disease. Tanda-tanda penyakit ini adalah berputarnya anggota badan (arthrogryposis), berputarnya leher, lekukan spinal, langit-langit mulut membelah, atau kombinasi semuanya. Penyakit ini terjadi karena sapi selama kebuntingan mengkonsumsi lupin dari spesies L. sericeus, L. caudatus dan L. laxiflorus. Kondisi teratogenik berkembang jika sapi mengkonsumsi lupin pada hari ke 40 - 70 kebuntingan. Quinolizidin alkaloid yang bertanggung jawab untuk penyakit crooked calf ini adalah anagirin. Konsentrasi anagirin yang tinggi terdapat pada tanaman yang sedang tumbuh dan juga pada biji yang masak. Sapi yang sedang bunting merupakan ternak yang paling beresiko ketika sedang merumput lupin yang sedang tumbuh dan polong biji sedang dibentuk. Crooked calf disease dapat dihindari dengan merubah jadwal pembibitan dan rotasi grazing supaya sapi tidak mengkonsumsi lupine dengan anagirin tinggi ketika sapi sedang bunting pada hari ke 40 - 70. Domba tidak teracuni anagirin, bahkan ketika lupin dikonsumsi dengan level tinggi oleh domba betina yang sedang bunting. Keracunan lupin dapat dikontrol dengan manajemen ternak yang baik, dan menghindari kondisi konsumsi lupin yang cukup besar pada periode yang singkat. 75
Termasuk didalamnya adalah menghindari pergerakan domba lapar melewati daerah tanaman lupin dan menghindari alas berbaring domba yang didominasi oleh lupin. Kuda dan sapi jarang teracuni tanaman ini, kemungkinan karena polong lupin kurang palatabel dan mereka tidak digembalakan dan kurang menyukai tanaman ini dibandingkan domba.
3.9. Polisiklik Diterpen Alkaloid Polisiklik diterpen alkaloid mempunyai inti diterpen kompleks. Polisiklik diterpen alkaloid terdapat pada tanaman larkspur (Delphinium spp.) dan pada Aconitium spp (Aconite atau monkshood).
Berbagai macam spesies dari
Aconitium ditemukan di daerah Barat Amerika Serikat.
Tanaman ini sangat
palatabel untuk sapi. Komposisi kimia polisiklik diterpen alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.23. H 3C N H3CO
H3CO AcO HO
O CH2
CH3O
H2C OCH3
Gambar 3.23. Komposisi kimia polisiklik diterpen alkaloid Tanaman larkspur dapat dibagi menjadi dua kelompok, yaitu larkspur rendah dan larkspur tinggi. Ketinggian pohon larkspur rendah umumnya dibawah 3 feet, sedangkan pada tanaman larkspur tinggi berukuran sampai 3 - 6 feet atau lebih. Larkspur rendah hidup di dataran rendah dimana embun menjadi batas sebenarnya di musim panas, tumbuh pada musim semi dan kadang-kadang di musim salju.
Sebaliknya larkspur tinggi hidup di dataran tinggi dimana embun
melimpah. Tumbuh dipadang rumput terbuka atau di bawah pohon lebat seperti tanaman aspen dan hutan cornifer. Beberapa contoh spesies dari larkspur rendah 76
adalah D. andersonii dan D. menziesii. Sedangkan contoh spesies dari larkspur tinggi adalah D. barbeyi, D. occidentale, D. glaucum dan D. trollifolium. Tanaman larkspur dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 3.24.
Gambar 3.24. Tanaman Delphinium andersonii (www.rangenet.org dan www.nps.gov) Tanaman larkspur bertanggung jawab pada sejumlah besar kematian sapi. Sejak tahun 1900 sampai sekarang, larkspur menjadi perhatian luas atas tanggung jawabnya menyebabkan besarnya kematian ternak sapi di AS dibanding dengan tanaman beracun lainnya bersama-sama. Gejala keracunan yang terjadi ditandai oleh adanya penurunan bobot badan, pertumbuhan terhambat, tubuh ternak lemah dan malas untuk melakukan aktivitas terutama untuk mencari makan pada minum.
77
Sapi bergerak dari dataran rendah di musim semi ke dataran tinggi pada musim panas. Ternak tersebut merumput bermacam-macam spesies larkspur pada waktu bermigrasi. Anak sapi sering keracunan pada waktu di daerah pegunungan. Mereka cenderung mengkonsumsi sisa-sisa belukar ketika hampir sebagian besar sapi merumput di padang rumput.
Anak sapi berkemungkinan untuk
mengkonsumsi larkspur di semak belukar tersebut dan ini menyebabkan tubuh mereka menjadi kecil dan mudah mati. Gejala keracunan larkspur sangat jarang terjadi di peternakan karena efek alkaloid yang beraksi cepat. Kembung secara cepat terjadi pada ternak dengan kepala yang terkulai, yang disebabkan oleh akumulasi gas rumen. Gangguan utama keracunan polisiklik diterpen alkaloid pada ternak meliputi pertama adalah gangguan pada sistem pencernaan.
Ternak sering
mengalami keracunan karena tidak mengenal spesies tanaman yang dikonsumsi sehingga ternak mengalami gangguan pada sistem pencernaan terutama pada lambung. Pada lambung, zat alkaloid tersebut tidak dapat terhidrolisis menjadi protein
dan
tidak
dapat
menampung
pakan
tersebut
sehingga
terjadi
pembengkakan dan akan menyebabkan kerusakan pada hati. Gangguan kedua adalah pada pertumbuhan.
Ternak akan mengalami
pertumbuhan yang terhambat dan tidak berproduksi.
Hal ini disebabkan
terjadinya kemalasan dan kelelahan untuk melakukan aktivitas mencari makan dan minum akibat keracunan alkaloid tersebut. Akibat selanjutnya adalah terjadi penurunan bobot badan, penurunan penggunaan efisiensi penggunaan pakan, penurunan selera makan, penurunan fertilitas, penurunan tekanan darah, muntahmuntah dan akhirnya kematian yang mendadak. Gangguan ketiga adalah pada sistem syaraf. Terjadi perubahan reaksi tubuh terhadap rangsangan yang berasal dari sistem syaraf. Pada dasarnya sistem syaraf bertanggung jawab terhadap gerakan tubuh dibawah perintah yang terdiri atas otak dan sumsum tulang belakang dan untuk mengkoordinasi gerak yang tidak dibawah perintah seperti gerakan usus, pembuluh darah dan kelenjar. Akibat keacunan, hipotalamus tidak berfungsi, sehingga ternak akan menunduk lemas, tanpa menghiraukan untuk mencari makan dan minum. 78
Ketahanan domba pada larkspur lebih tinggi dibanding sapi.
Domba
umumnya merumput larkspur hanya pada akhir musim. Seleksi tanaman jarang dilakukan oleh sapi, dan ini tidak akan mengurangi populasi larkspur tanpa beberapa kerusakan pada tanaman lainnya. Pada daerah yang dirumputi terus menerus oleh domba, banyak tanaman larkspur tetap hidup dan berbuah setiap tahun. Polisiklik diterpen alkaloid terdapat pada daun yang baru tumbuh. Secara umum tanaman banyak mengandung racun alkaloid ini di musim semi dan menghilang sewaktu pergantian musim atau cuaca, khususnya setelah berbunga. Oleh sebab itu disarankan untuk tidak melepaskan ternak pada saat pergantian musim atau cuaca.
Cara pencegahan lain adalah menyiram larkspur dengan
herbisida, diikuti dengan usaha vegetasi dengan tipe tanaman lainnya.
3.10. Steroid alkaloid Steroid alkaloid mempunyai inti kandungan nitrogen kompleks. Solanin sebuah senyawa glikoalkaloid pada kentang pertama ditemukan pada tahun 1826. Dua kelas penting dari steroid alkaloid adalah: 1.
Tipe solanum salah satu contoh adalah solanidin. Steroid alkaloid ini inti untuk dua glikoalkaloid penting yaitu solanin dan caconin yang dijumpai pada kentang. Tanaman lain dalam keluarga Solanum meliputi bermacammacam nightsades, cerri Jerusalem, dan tomat yang juga mengandung tipe solanum glikoalkaloid. Glikoalkaloid adalah glikosida pada alkaloid
2.
Tipe veratrum yang terdapat lebih dari 50 veratrum alkaloid meliputi veratramin, siklopamin, sikloposin, jervin dan muldamin yang terdapat pada tanaman Veratrum spp.,.
Zigademus spp, death camas juga menghasilkan
beberapa tipe veratrum steroid alkaloid termasuk zigasin. Tipe solanum alkaloid dijumpai dalam bentuk glikosida alkaloid. Glikosida adalah eter yang bergabung pada pemecahan non karbohidrat. Aglikon pada tipe solanum alkaloid adalah steroid alkaloid. menyebabkan racun dalam kentang.
Solanin dan caconin
Mereka mempunyai aglikon yang sama 79
tetapi struktur pada rantai samping karbohidrat berbeda.
Tomatin adalah
glikoalkoloid yang dijumpai pada tomat dengan aglikon adalah tomatidin. Komposisi kimia senyawa-senyawa tersebut dapat dilihat pada Gambar 3.25.
CH3 H3C H3C CH2OH HO
CH2OH O
H H
O
HO OH
Solanidin
O
HO
CH3
H
H
O
O
N
H
HO O CH3 HO OH α−Solanin
CH3 H3C H3C CH2OH HO O CH3
O OH
H H
O
H
N H
H
O O
HO HO
HO O CH3 HO OH α−Caconin
Gambar 3.25. Komposisi kimia solanidin, solanin dan caconin 80
Konsentrasi glikoalkaloid sangat tinggi pada tunas kentang, kulit kentang hijau, tumbuhan tomat dan tomat hijau. Alkaloid tersebut tidak dapat dihancurkan dengan pemasakan ataupun pemanasan pada temperatur tinggi. Oleh sebab itu diadakan aturan yang mensyaratkan variatas kentang baru tidak dapat diintrodusir kecuali mengandung kurang dari 20 mg gkiloalkaloid/100 g. Tanaman veratrum dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 3.26.
Gambar 3.26. Tanaman Veratrum viride (www.ct-botanical-society.org dan www.swsbm.com) Glikoalkaloid lebih beracun dibandingkan aglikon steroid alkaloid. Manusia dan ternak rentan terhadap keracunan tipe solanum alkaloid. Dalam rumen, glikoalkaloid kentang dihidrolisis menjadi solanidin yang selanjutnya dimetablisme menjadi 5,6-dihidro analog solanidin. Meskipun demikian terdapat hal-hal yang meringankan dalam solanum alakaoid tersebut, yaitu: 81
1. Glikoalkaloid diabsorpsi sangat rendah oleh saluran pencernaan ternak mamalia 2. Sejumlah besar tipe solanum glikoalkaloid dihidrolisis dalam usus mamalia yang menyebabkan aglikon beracun berkurang. 3. Metabolit tersebut secara cepat diekskresi dalam urin dan feses mamalia. Pada tanaman kentang, tipe solanum glikoalkaloid menyebabkan rasa pahit diatas 14 mg/100 g dan sensasi terbakar pada mulut dan tenggorokan diatas 20 mg/100 g. Selanjutnya juga dapat menyebabkan iritasi saluran pencernaan yang meliputi peradangan mukosa usus, borok, hemoragi, lambung sakit dan diare. Efek lainnya adalah menjadi inhibitor colinesterase dan berefek pada sistem syaraf yang meliputi apatis, mengantuk, salivasi, pernafasan sulit, gemetar, ataksia, kelemahan otot, konvulsi, urinasi tanpa kendali, paralisis, kehilangan kesadaran, koma, kematian karena paralisis respiratori. Lima alkaloid dijumpai dalam konsentrasi besar pada Veratrum californicum yaitu veratramin, siklopamin, sikloposin, jervin dan muldamin. Senyawa yang aktif menghasilkan teratogenisitas adalah siklopamin, sikloposin dan jervin.
Veratrum alkaloid lainnya tidak bersifat teratogenik.
Veratrum
alkaloid mempunyai efek farmakologikal dengan ditandai sifat hipotensif. Tekanan darah yang rendah disebabkan oleh dilatasi arteriol dengan kontriksi dalam
vena vaskular dan kerja jantung yang melemah.
Kompisisi kimia
keluarga veratrum alkaloid dapat dilihat pada Gambar 3.13. Death camas
(Zigadenus spp.) mengandung tipe veratrum alkaloid.
Penampilan death camas menyerupai bawang hutan dengan ubi kecil dan daun seperti rumput. Death camas merupakan salah satu tanaman beracun yang besar pengarunya terhadap gembalaan domba.
Tanaman tersebut mulai tumbuh
mendekati musim semi dan dikonsumsi domba karena kekurangan pakan ternak lainnya. Semua bagian tanaman tersebut beracun. Dosis letal bervariasi mulai dari 0,6 – 6% per bobot badan.
Domba yang mengkonsumsi Veratrum
mempunyai tanda-tanda keracuna yang meliputi salivasi, lesu, jantung tertekan, lemas dan dyspnea.
Death camas mengandung beberapa steroid alkaloid
termasuk zigasin dengan komposisi kimia pada Gambar 3.27. 82
N N
O O
HO
glukosa-O
Siklopamin
Sikloposin
O
N
N O
HO HO
HO
Veratramin
Jervin
CH3
N
O H3C C
CH3
N
O
OH
H3C HO OH
H3C C
HO
O
Muldamin
OH
O
zigazin
Gambar 3.27. Komposisi kimia keluarga veratrum alkaloid.
83
OH
BAB 4 SENYAWA RACUN GLUKOSIDA
4.1. Glukosida sianogenik Senyawa-senyawa yang mengandung gugus sianat (-C≡N) dapat digolongkan ke dalam nitril (R-C≡N) atau siano hidrin (R-C(OH)C≡N). Senyawa-senyawa ini dapat diperoleh dengan mereaksikan alkil dehida dengan gugus CH sebagai nukleophil atau aldehid serta keton dengan gugus CN dan asamnya. Bila senyawa tersebut mengandung glikosida atau glukosa maka dapat disebut glikosida sianogenik atau glukosida sianogenik.
Sejauh ini glikosida
sianogenik dalam tanaman derajad tinggi berdasar pada formula umum seperti pada Gambar 4.1.
R1
O-glukosa C
R2
C≡N
Gambar 4.1. Komposisi kimia gkulosida sianogenik Residu gula hampir selalu D-glukosa. Pada umumnya R1 adalah grup alifatik atau aromatik dan R2 sebagian besar ditempati hidrogen.
Banyak
senyawa-senyawa yang mengandung sianida yang sudah ditemukan dalam tanaman, antara lain amigdalin, prunasin, sambunigrin, vicianin, durrin dan zierin yang fraksi glikonnya (yang tidak mengandung sianida) terdiri dari gugus phenil dan gula-gula sederhana.
Kelompok yang lain yaitu linamarin [2(β-D-
glukopiranosiloksi)2 isobutironitril] dan lotaustralin [2(β-D-glukopiranosiloksi)2 methil butironitril] dengan fraksi glikon berupa keton dan glukosa (Gambar 4.2. sampai dengan 4.5).
84
C≡N
H3 C C R
O-glukosa
Keterangan : Apabila R = CH3, maka senyawa kimianya adalah linamarin Apabila R = C2H3, maka senyawa kimianya adalah luteustralin Gambar 4.2. Komposisi kimia linamarin dan atau lotaustralin
C≡N
H3 C C
CH
H2 C
O-glukosa
Gambar 4.3. Komposisi kimia akasipetalin
C≡N C O-gula Keterangan : Apabila ikatan gula adalah glukosa S-isomer maka senyawa kimianya : prunasin, R-isomer maka senyawa kimianya : sambunigrin dan campuran R,S maka senyawa kimianya : prulaurasin Apabila ikatan gula adalah gentibiosa maka senyawa kimianya adalah amygdalin Aapabila ikatan gula adalah vicianosa maka senyawa kimianya adalah vicianin Gambar 4.4. Komposisi kimia prunasin, sambunigrin, prulaurasin, amygdalin, vicianin
85
C≡N HO
CH O-glukosa
Keterangan : Apabila S-isomer maka senyawa kimianya adalah dhurrin Apabila R-isomer maka senyawa kimianya adalah taksifilin Gambar 4.5. Komposisi kimia dhurrin, taksifilin Klasifikasi glikosida sianogenik berdasar pada asam amino dari gugus R1 ditunjukkan pada Tabel 4.1. Tabel 4.1. Glikosida sianogenik pada beberapa tanaman Glikosida
Gula
Struktur
Asal asam amino
Linamarin
Glukosa
1
Valin
Lotaustralin
Glukosa
2
Isoleusin
Akasipetalin Prunasin Sambunigrin
Glukosa Glukosa Glukosa
3 4 5
Leusin Fenilalanin Fenilalanin
Prulaurasin Amygdalin Vicianin Dhurrin Taksifilin
Glukosa Gentibiose Vicianose Glukosa Glukosa
6 7 8 9 10
Fenilalanin Fenilalanin Fenilalanin Tirosin tirosin
Pada tanaman
Linum usitatissimum Phasealus lunatus Manihot esculenta Trifolium repens Lotus sp. Acacia sp. (S. African) Rosaceae Sambucus sp. Acacia sp. (Australia) Prunus sp. Rosaceae Vicia sp. Sorghum sp. Taxus sp.
Bagi tanaman, senyawa ini diperlukan dalam mekanisme pertahanan diri terhadap predator dan dalam proses metabolisme untuk membentuk protein dan karbohidrat.
Umumnya senyawa tersebut disintesis dari asam amino yang
merupakan homolognya.
Sebagai contoh dapat diamati pada Gambar 4.6.
beberapa senyawa yang strukturnya hampir sama dengan asam amino prekursornya. Nampak bahwa linamarin dan lotaustralin yang masing-masing berasal dari asam amino L-valin dan L-isoleusin. 86
NH2 I C COOH
H3 C
C≡N
CH3
C H3 C
C H
H 3C
L-valin
O
C6H11O5
Linamarin NH2 I C COOH
H3 C
C≡N
CH3
C H5C2
C H
H5C2
L-isoleusin
OH
O
C6H11O5
Lotaustralin
CH
C
NH2 I COOH
L-tirosin
OH
C
H I C≡N
dhurrin NH2 I CH2C COOH
C C≡N I O I C6H12O6 Prunasin
L-fenilalanin
Gambar 4.6. Struktur homolog antara senyawa glukosida sianogenik dengan asam amino
87
Gagasan
mengenai
pola
umum
biosintesis
glikosida
sianogenik
berkembang cepat setelah diketemukan bahwa asam-asam amino adalah prekursor dari glikosida sianogenik dan studi isotop radioaktif
14
C15N menunjukkan bahwa
ikatan karbon nitrogen pada asam amino menjadikan penggabungan yang lengkap. Jalur biosintesis glikosida sianogenik dimulai dari asam amino yang diubah ke dalam bentuk aldoxime, kemudian terbentuk menjadi sianohidrin yang sebelumnya melalui (dapat dua cara) pembentukan nitril atau hidroksi aldomin. Sianohidrin dikatalis oleh β-glikosil-transferase menjadi glikosida sianogenik. Pada tanaman yang tumbuh tanpa kerusakan, glikosida sianogenik dimetabolisme menjadi asam amino, tetapi apabila tanaman tersebut luka atau dipotong maka glikosida sianogenik akan terdegradasi dan akan membebaskan asam sianida. Tahap pertama proses degradasi (katabolisme) adalah pelepasan gula dan terbentuk sianohidrin oleh enzim β-Dglukosidase. Sianohidrin dapat memisahkan diri menjadi aldehida atau keton dan asam sianida dengan enzim oxynitrilase atau hydroksi nitrilase. Tahapan sintesisnya dapat disajikan pada Gambar 4.7.
R1
H
R1
H
C R2
R1
C CH COOH I NH2
C
R2
Asam amino
OH
CH II NOH
C≡N
R2
Aldoxim
R1
O-glukosa
Nitril
R1
C
OH C
R2 C≡N Gkulosida sianogenik
R2 α-hidroksi nitril
Gambar 4.7. Tahapan sintesis glukosida sianogenik
88
C≡N
Emulsin, suatu sistem enzim yang didapat pada biji almond (Prunus amygladus, Rosaceae) akan mengkatalisis baik hidrolisis gula maupun pembentukan asam sianida. Pada amigladin, gentibiosa mula-mula terhidrolisis menjadi glukosa (membentuk prunasin), kemudian molekul glukosa kedua lepas. Emulsin spesifik untuk glikosida sianogenik aromatik, sedangkan linammarinase (9 glukosidase) yang terdapat pada biji flax, white clover dan ubi kayu akan mengkatalisa hidrolisis baik glikosida alifatik maupun aromatik tapi tidak mengkatalisis diglukosida.
Secara lebih rinci, dua contoh anti nutrisi dari
senyawa glukosida sianogenik (linamarin dan lotaustralin) serta derivatnya (asam sianida) dikemukakan dibawah ini.
4.1.a. Linamarin Linamarin merupakan senyawa turunan dari glikosida sianogenik. Sistem metabolisme dalam tanaman menyebabkan salah satu hasil dari degradasi asam amino L-valin adalah linamarin. Komposisi kimiawinya dapat disajikan pada Gambar 4.8.
H3 C
O-glukosa C
H3 C
C≡N
Gambar 4.8. Komposisi kimia linamarin Linamarin terdapat dalam tanaman Linum usitatissinum (linseed), Phaseolus lunatus (Java bean), Trifolium repens (White clover), Lotus spp. (lotus), Dimorphotheca spp. (cape marigolds) dan Manihot spp. (ubi kayu). Nama linamarin diberikan karena serupa dengan yang diketemukan dalam tanaman rami (Linum spp.). Phaseolus lunatus sebagai salah satu tanaman yang mengandung linamarin, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 4.9.
89
Gambar 4.9.
Tanaman Phaseolus lunatus (www.floridata.com dan www.fao.org)
Gambar 4.10. Biji tanaman Phaseolus lunatus (www.ag.ohio-state.edu) 90
Bagian distal ubi (mengarah ke ujung) mengandung lebih banyak linamarin dibandingkan dengan bagian proksimal (mengarah ke batang ubi). Linamarin larut dalam air dan hanya dapat hancur oleh panas di atas suhu 150oC. Daun ubi kayu mengandung linamarin sebesar 93 persen dari glikosida. Bila senyawa ini dihidrolisa oleh asam atau enzim maka akan menghasilkan aceton + glukosa + asam sianida. Hidrolisis linamarin dapat ditelaah dari bagan reaksi pada Gambar 4.11. Mekanisme metabolisme selanjutnya dapat dilihat pada sub-sub bab mengenai asam sianida.
CH3
CH3 H2 O
C6H12O5
C
C6H12O5 + C = O + HCN
CN
CH3 linamarin
glukosa
CH3 aceton
Gambar 4.11. Bagan reaksi hidrolisis linamarin
4.1.b. Lotaustralin Lotaustralin merupakan senyawa turunan dari glikosida sianogenik. Sistem metabolisme dalam tanaman menyebabkan salah satu hasil dari degradasi asam amino L-isoleusin adalah lotaustralin.
Komposisi kimiawinya dapat
disajikan pada Gambar 4.12. berikut ini.
H 3C
O-glukosa C C C≡N
H5C2
Gambar 4.12. Komposisi kimia lotaustralin Lotaustralin terdapat bersama linamarin dalam tanaman yang sama, tetapi berbeda jumlahnya. Lotaustralin jauh lebih sedikit dibandingkan dengan dengan linamarin. Perbandingannya berkisar dari 3 sampai dengan 7 persen lotaustralin
91
berbanding 93 sampai dengan 97 persen linamarin.
Lotaustralin antara lain
terdapat dalam tanaman Linum usitatissinum (linseed), Phaseolus lunatus (Java bean), Trifolium repens (White clover), Lotus spp. (lotus), Dimorphotheca spp. (cape marigolds) dan Manihot spp. (ubi kayu).
Nama lotaustralin diberikan
karena serupa dengan yang diketemukan dalam tanaman Lotus spp.
Tanaman
Lotus japonicus sebagai salah satu tanaman yang mengandung lutoustralin dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.13.
Gambar 4.13. Bagan tanaman Lotus japonicus (www.botanic.jp dan http://homepage3.nifty.com) Lotaustralin larut dalam air dan hanya dapat hancur oleh panas di atas suhu 150oC. glikosida.
Daun ubi kayu mengandung lotaustralin sebesar 7 persen dari
Bila senyawa ini dihidrolisa oleh asam atau enzim maka akan
menghasilkan
methyl ethyl keton + glukosa + asam sianida.
Mekanisme
metabolisme selanjutnya dapat dilihat pada sub-sub bab mengenai asam sianida.
4.1.c. Asam sianida (HCN) Lebih dari 100 jenis tanaman mempunyai kemampuan untuk memproduksi asam sianida.
Jenis tanaman
tersebut antara lain famili Rosaceae,
Posssifloraceae, Leguminosae, Sapindaceae, dan Gramineae. Manihot Utilissima
92
sebagai salah satu tanaman yang mengandung asam sianida, bagan dan ubinya dapat dilihat pada Gambar 4.14. dan 4.15.
Gambar 4.14.
Tanaman Manihot utilissima (http://aoki2.si.gunmau.ac.jp dan www.botanical.com)
Gambar 4.15. Ubi Manihot utilissima (www.cit.rs.gov.br) 93
Asam sianida merupakan anti nutrisi yang diperoleh dari hasil hidrolisis senyawa glukosida sianogenik seperti linamarin, luteustralin dan durin. Salah satu contoh hasil hidrolisis adalah pada linamarin dengan hasil hidrolisisnya berupa D-glukosa + HCN + aceton
dengan bantuan enzim linamerase. Sebetulnya
pelepasan asam sianida pada tanaman merupakan proteksi tanaman terhadap gangguan/kerusakan. Asam sianida hanya dilepaskan apabila tanaman terluka. Tahap pertama dari proses degradasi adalah lepasnya molekul gula (glukosa) yang dikatalis oleh enzim glukosidase. Sianohidrin yang dihasilkan bisa berdissosiasi secara nonenzimatis untuk melepaskan asm sianida dan sebuah aldehid atau keton, namun pada tanaman reaksi ini biasanya dikatalis oleh enzim. Berdasarkan
beberapa
penelitian terdahulu telah
diketahui proses
metabolisme sianida. Glikosida yang masuk ke dalam usus terhidrolisa dengan cepat sehingga ion CN-nya lepas. Kemudian dalam peredaran darah, pergi ke jaringan-jaringan (kalau ke paru-paru sebagian dapat dieliminasi), tetapi kalau sampai ke sel-sel syaraf maka zat tersebut akan menghambat pernafasan sel-sel tersebut, sehingga mengganggu fungsi sel yang bersangkutan. Mekanisme sehingga asam sianida dapat menghambat pernafasan sel adalah adanya penghambatan terhadap reaksi bolak-balik pada enzim-enzim yang mengandung besi dalam status ferri (Fe3+) di dalam sel. Enzim yang sangat peka terhadap inhibisi sianida ini adalah sitokrom oksidase. Semua proses oksidasi dalam tubuh sangat tergantung kepada aktivitas enzim ini. Jika di dalam sel terjadi kompleks ikatan enzim sianida, maka proses oksidasi akan terblok, sehingga sel menderita kekurangan oksigen. Jika asam sianida bereaksi dengan hemoglobin (Hb) akan membentuk cyano-Hb yang menyebabkan darah tidak dapat membawa oksigen. Tambahan sianida dalam darah yang mengelilingi komponen jenuh di eritrosit diidentifikasikan sebagai methemoglobin. Kedua sebab inilah yang menyebabkan histotoxic-anoxia dengan gejala klinis antara lain pernafasan cepat dan dalam. Jika sianida sudah masuk ke dalam tubuh, efek negatifnya sukar diatasi. Kejadian kronis akibat adanya sianida terjadi karena ternyata tidak semua SCN 94
(tiosianat) terbuang bersama-sama dengan urin, walaupun SCN dapat melewati glomerulus dengan baik, tetapi sesampainya di tubuli sebagian akan diserap ulang, seperti halnya klorida. Selain itu, kendatipun sistem peroksidase kelenjar tiroid dapat mengubah tiosianat menjadai sulfat dan sianida, tetapi hal ini berarti sel-sel tetap berenang dalam konsentrasi sianida di atas nilai ambang. Jelaslah bahwa sianida dapat merugikan utilisasi protein terutama asam-asam amino yang mengandung sulfur seperti metionin, sistein, sistin, vitamin B12, mineral besi, tembaga, yodium, dan produksi tiroksin. Pakan yang mengandung asam sianida lebih kecil dari 50 ppm tidak membahayakan, 50 sampai 100 ppm membahayakan, dan lebih besar dari 100 ppm sangat membahayakan bagi ternak. Dosis letal untuk ayam pedaging adalah 1 mg HCN/kg bobot badan. Kadar sianida 0,01 sampai 0,11 persen pada ternak sudah menyebabkan toksisitas. Menurut beberapa penelitian kandungan asam sianida dalam bungkil biji karet adalah 26,70 ppm sampai dengan 86,70 ppm. Inhibisi sitokrom oksidase akan menekan transport elektron dalam siklus Krebs yang menghasilkan energi, sehingga gejala keracunan pertama adalah hewan tampak lesu, tak bergairah seolah-olah tidak mempunyai banyak tenaga untuk bergerak, nafsu makannya juga sangat menurun. Karena tubuh kekurangan oksigen, tubuh tampak kebiru-biruan (cyanosis) dan dengan sorot mata yang tidak bersinar. Terjadi pula disfungsi pada sistem syaraf pusat, sehingga menimbulkan gejala mengantuk yang sulit dihindarkan.
Keracunan yang berlanjut akan
menyebabkan kehilangan keseimbangan, hewan tidak dapat berdiri tegak, sempoyongan, nafas tersengal-sengal, muntah, kejang-kejang, lumpuh, dan dalam beberapa detik akhirnya hewan mengalami kematian. Pada dosis rendah, asam sianida tidak menimbulkan kematian, akan tetapi hewan yang secara terus menerus teracuni asam sianida, misalnya karena mengkonsumsi pakan yang mengandung asam sianida dalam kadar yang tidak mematikan, pertumbuhan hewan menjadi sangat terhambat, diare, abnormalitas pada persendian kaki unggas. Langkah yang dapat dilakukan untuk menghilangkan atau mengurangi efek negatif sianida, yaitu pertama adalah menghilangkan sebanyak mungkin 95
sianida sebelum suatu bahan makanan yang mengandung sianida dijadikan pakan, dan kedua mengikat sianida yang tersisa agar dapat dikeluarkan bersama-sama dengan feses. Asam sianida dapat dinetralisasikan dengan beberapa macam perlakuan. Beberapa studi tentang mekanisme
penurunan
anti nutrisi sianida dan
peningkatan reduksinya dapat dilakukan dengan suplementasi sulfur anorganik maupun organik. Suplementasi sulfur akan menghasilkan tiosianat, reaksi ini akan dibantu oleh rodanase.
Tiosianat akan
dikeluarkan melalui urin.
Pemberian garam ferosulfat dapat mengikat asam sianida dalam pakan sehingga hilang sifat racunnya. Pemberian garam ferosulfat 12,7 kali kandungan asam sianida pakan menunjukkan efek yang paling baik. Pakan dapat disuplementasi dengan asam amino yang mengandung sulfur seperti metionin, sistin dan sistein supaya menghasilkan penampilan yang baik bagi unggas. Perlakuan lain yang dapat diberikan untuk mengurangi asam sianida dalam pakan adalah dengan penyimpanan yang lama, pengeringan, perendaman, perebusan, penggilingan, fermentasi. dan pemasakan. Cara pengeringan dapat dilakukan dengan menggunakan sinar matahari dan dapat pula oven. Pengeringan dengan oven pada suhu 45 sampai 55oC selama 4 jam dapat menurunkan 75 persen kadar asam sianida. Cara pemanasan dengan menggunakan sumber panas matahari merupakan cara yang paling murah dan mudah dilakukan peternak pedesaan. Perendaman dalam air selama lima hari dapat menurunkan asam sianida dari 97 persen menjadi 45 persen. Apabila unggas keracunan asam sianida, langkah yang dapat dilakukan adalah menginjeksi dengan Na-nitrit. Telah dijelaskan bahwa keracunan sianida terjadi akibat timbulnya ikatan yang kuat antara enzim sitokrom oksidase dengan ion sianida. Mengobati keracunan dilakukan untuk mencegah terjadinya ikatan tersebut. Telah diketahui bahwa ion sianida berikatan dengan Fe3+, tetapi tidak dengan Fe2+.
Dalam tubuh Na-nitrit akan merubah ion Fe2+ pada hemoglobin
menjadi ion Fe3+ (methemoglobin). Methemoglobin ini dapat berikatan dengan CN membentuk sian-methemoglobin.
Ikatan CN-methemoglobin ini tidak
menimbulkan keracunan. Terjadi kompetisi antara methemoglobin dan sitokrom 96
oksidase untuk mengikat CN, dengan demikian pengikatan CN oleh sitokrom oksidase menjadi minimal. CN dalam ikatan CN-methemoglobin ini selanjutnya dikeluarkan dengan memberi injeksi Na-thiosulfat. CN bersenyawa dengan Natiosulfat membentuk tiosianat yang tidak beracun dan mudah dikeluarkan lewat urin.
4.2. Solanin Solanin merupakan senyawa golongan glikosida yang diketahui sebagai anti enzim, yaitu penghambat enzim ekholinesterase. Solanin banyak ditemukan pada tanaman yang tergolong dalam suku Solanacea yang kebanyakan berupa terna berbatang basah, jarang berupa semak atau pohon, atau umumnya pada kentang-kentangan, dengan speciesnya adalah : Solanum dulcamara L,Solanum ningrum L dan Solanum teburosum L. Komposisi kimia dari senyawa solanin terdapat pada Gambar 4.16. CH3 CH3 CH3
H
N H
CH3
H H
H
RO Gambar 4.9. Komposisi kimia solanin Kentang-kentangan mempunyai kandungan solanin sebanyak 3 - 6 mg/100 g kentang. Beberapa peneliti mendapatkan zat ini pada jenis clover (trivolium repens) yang sering digunakan sebagai makanan ternak. Solanum ducamara L merupakan tanaman setengah terna setengah semak, batang gundul, sering memanjat, dapat mencapai tinggi sampai 2 m, diameter 1 - 2 cm, kalau tua berkayu, daun bertangkai bulat telur sampai bangun lanset, ujung runcing atau meruncing, daun yang di bagian atas tidak jarang bertelinga atau bangun tombak. Tanaman Solanum dulcamara dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.17.
97
Gambar 4.17.
Tanaman Solanum dulcamara (www.toyen.uio.no http://runeberg.org)
Tumbuhan ini berasal dari Peru, Amerika Selatan, sekarang terutama didaerah pegunungan di tropika banyak ditanam orang sebagai penghasil bahan pangan, yaitu umbinya yang terutama mengandung zat tepung, selain itu juga solanin dan beberapa macam asam organik. Selain untuk bahan pangan juga untuk diambil tepungnya yaitu amylum solani, yang digunakan untuk bermacammacam tujuan dalam dunia obat-obatan. Tumbuhan ini tersebar dimana-mana di Eropa, Afrika Utara, Tiongkok, dan Jepang , biasanya ditempat-tempat yang lembab, ditepi sungai dan lain-lain. Musim bunga terjadi pada bulan Juni-Agustus. Dari tumbuhan ini yang diambil batangnya yang disebut Stipite dulcamarae, rasanya manis-manis pahit (dulcis = manis, amarum = pahit), mengandung glukoalkaloida solanin 0,3%, bahan ini
98
digunakan untuk pembuatan obat-obat guna mengurangi gangguan–gangguan rematik. Solanum ningrum L merupakan terna berumur pendek (satu tahun) dapat mencapai tinggi tiga perempat meter. Batang bersudut-sudut tajam bercabangcabang. Daun bangun solet dengan tepi bergigi atau rata, warna hijau tua. Baik batang maupun daun mempunyai rambut-rambut yang bengkok. Solanum tuberium. L. mempunyai umbi batang pada tolonya, daun berseling menyirip ganjil terputus-putus, anak daun bulat telur memanjang, berganti besar dan kecil, pada ujung terdapat anak daun yang paling besar. Bunga dengan mahkota kecil, bangun bintang, berwarna putih, benang sari berlekatan merupakan suatu kerucut. Warna bunga bermacam-macam, putih, biru, ungu, terdapat pada tukal-tukal dengan percabangan dikotomik dengan ibu tangkai yang panjang. Buah bulat dengan kelopak yang tetap, diameter lebih kurang 2 - 3 cm. Buah berwarna hitam mengkilat, kira-kira sebesar kacang kapri Pada jenis kentang yang berada diperkebunan, karena tidak adanya serbuk sari maka jarang sekali berbuah. Tumbuhan ini menghasilkan bahan obat yang terkenal sebagai herba solani nigri, yang mengandung solanin, suatu saponin dan suatu derivat popein yang bekerja sebagai mindriatikum. Bahan itu di negara tertentu digunakan untuk mengurangi gangguan akibat dirangsangnya otak (razerni, epilepsi, kramp, dan lain- lain). Sebagaimana senyawa golongan glikosida yang merupakan hasil dari proses esterifikasi atau kondensasi hidrogen dari gugus hidroksil, yang terikat pada atom karbon pertama dari glukosa dengan alkohol atau fenol. Glikosida ini berbahaya jika terhidrolisa lebih dahulu, yang dapat terjadi lebih cepat oleh adanya enzim yang biasanya terdapat pada tanaman. Jika enzim diinaktifkan maka tanaman dapat dimakan tanpa bahaya. Bila kadar glukosa tinggi, tanaman harus direbus dahulu sebelum diberikan pada ternak, karena umumnya panas dapat menginaktifkan enzim. Keberadaan solanin pada masing-masing species kentang berbeda. Beberapa dampak dari penggunaan atau pengkonsumsian solanin terhadap makhluk hidup tergantung kadarnya. Semakin banyak maka dampaknya akan semakin fatal dan luas, beberapa dampak tersebut antara lain dengan kadar 38 99
45 mg solanin per 100 g bahan akan mengakibatkan gangguan syaraf dan fatal bagi manusia. Dari penelitian diperoleh kenyataan bahwa pada kentang yang baru dipanen terdapat solanin sebanyak 180 mg/kg (180 ppm), menurut pengamatan keracunan pada manusia akan terjadi pada kadar sekitar 840 mg/kg (840 ppm). Penelitian lain menyebutkan solanin tidak mudah rusak dengan pemanasan biasa. Dua dampak yang mendasar dari solanin yang umumnya terdapat dalam kentang ini adalah iritasi terhadap bagian usus halus yang menyebabkan penyerapan
terganggu,
disamping
terjadinya
ketegangan
sistem
syaraf.
Kandungan solanin dalam tubuh yang terlalu banyak setidaknya menyebabkan penurunan penyerapan oleh alat pencernaan dalam tubuh, solanin yang terhidrolisa akan menyebabkan terbentuknya solanidin yang merupakan racun. Dari berbagai uraian diatas dapat diketahui bahwa untuk meminimalkan kandungan solanin dalam bahan pangan sehingga dapat dikonsumsi dengan aman oleh makhluk hidup adalah dengan jalan pemanasan terlebih dulu agar enzim dalam kentang tidak aktif sehingga tidak sampai terjadi hidrolisa pada senyawa yang tergolong glikosida ini. Disamping itu pemilihan kentang yang tidak terlalu muda juga menghindari dampak keracunan.
4.3. Fitoestrogen (Isoflavon dan coumestan) Fitoestrogen adalah estrogen tanaman. Dua senyawa yang merupakan fitoestrogen adalah isoflavon dan coumestan yaitu zat yang berasal dari kelas fenilpropanoid dan merupakan penggabungan decoumarol (3,3 metyhylenebis atau 4-OH coumarin) melalui posisi ketiga. Isoflavon adalah senyawa yang dibentuk sebagai reaksi kondensasi antara gula dan gugus hidroksil dari senyawa kedua yang dapat atau tidak dapat merupakan gula yang lain. Dalam senyawa ini, residu karbohidrat terikat oleh suatu ikatan asetal pada atom karbon yang anomer dengan gula atau bahan gula senyawa kedua atau aglikon. Kelompok ini, misalnya: genistein, biochaunyin A, eqoul, phaseollin, pisatin, meditagol, coumestrol, lucernal, trifolin, dan epensol dan banyak terdapat pada leguminosa. Komposisi kimia isoflavon dan coumestan dapat dilihat pada Gambar 4.18.
100
OH
OH O
HO
HO Estradiol
O Coumestrol OCH3
O
O
O O Isoflavone nucleus
Formononetin OH
O
HO
OCH3 OH
O
HO
Daidzein
O
O Biochanin A OH
OH
HO
O
O Genistein
Gambar 4.10. Komposisi kimia senyawa isoflavon dan coumestan Fitoestrogen terkandung dalam tanaman sub clover, red clover (Trifolium pratense), dan alfalfa (Medicago sativa). Secara umum estrogen dalam clover adalah isoflavon, sedangkan pada alfalfa adalah coumestan. Isoflavon disintesis tanaman dari fenilalanin sedangkan coumestan disintesis dari asam sinamat. Subterranean clover (Trifalin subteraneum), red clover (Trivalium protense), dan 101
Lucerne (Medicayo saliva) mempunyai kadar senyawa estrogenik yang tinggi, sehingga beberapa leguminosa tersebut dapat menyebabkan infertilitas dan gangguan reproduksi yang lain. Masalah estrogenik dari subteranean clover disebabkan oleh isoflavon, sedangkan gejalanya disebut clover disease. Kadar asam estrogenik pada alfalfa dan clover tergantung pada serangan penyakit terhadap daun dan cekaman pada tanaman. Belum diketahui apakah produksi zat estrogenik tersebut sebagai makanisme proteksi atau efek khusus apa dari zat tersebut terhadap penyakit. Tanaman red clover dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.19.
Gambar 4.19.
Tanaman trifolium pratense (www.uib.es dan http://leroux01.club.fr)
Pada tahun 1940-an, sub clover menjadi spesies pastura yang sangat penting di Australia Barat yang menyebabkan fertilitas domba mengalami penurunan tajam sampai 30%. Ketidakfertilan ini disebabkan oleh adanya sistik glandular hiperplasia pada servix dan uterus. disease.
Hasil
isolasi
pada
tahun 102
Penyakit ini dinamakan clover
1950-an
pada
tanaman
clover
mengidentifikasikan adanya dua isoflavon yaitu genistein dan formononetin yang mempunyai aktivitas estrogenik. Formononetin mempunyai aktivitas estrogenik yang sangat rendah. Pada tanaman lain estrogen yang dihasilkan dikenal sebagai fitoestrogen. Fitoestrogen dapat beraksi sebagai anti estrogen. Fitoestrogen yang terdapat pada jaringan tanaman adalah glikosida yang larut dalam air. Pada level yang tinggi dalam darah, fitoestrogen dapat menghalangi pelepasan hormon gonadotropin dari pituitari dan akan bersaing dengan estrogen endogen untuk tempat reseptor pada jaringan target seperti uterus dan serviks. Dalam rumen domba, biocanin A dan ginestein didegradasikan menjadi petilfenol dan asam fenol yang menghancurkan efek estrogen zat tersebut. Sedangkan formononetin didemetilasikan menjadi daidzein dan kemudian dimetabolisasikan menjadi equol yang bersifat estrogenik.
Oleh sebab itu,
formononetin dibioaktifkan oleh mikroba rumen menjadi lebih berpotensi sebagai estrogen. Metabolisme yang sama juga terjadi di rumen sapi dimana absorbsi equol diekskresikan lebih cepat, sehingga sapi lebih mudah terkena efek estrogenik dari isoflavon clover dibandingkan domba. Jadi domba lebih rentan pada efek estrogenik isoflavon. Isoflavon merubah responsivitas jaringan tubuh ternak pada estrogen endogen. Tingkat serum yang tinggi pada fitoestrogen juga menghalangi pembebasan hormon gonadotropin dari kelenjar ptiutari dan memenuhi tempat reseptor dalam serviks dan uterus yang berarti untuk estrogen endogen. Bentuk senyawa 5-OH–isoflavon yaitu genistein dan biochanin A juga mempunyai potensi estrogenik jika diberikan secara parental. Efek estrogenik lebih rendah daripada estrodiol, tapi efek biologis menjadi nyata bila dikonsumsi dalam jumlah besar. Pengaruh kerja isoflavon
adalah melemahkan penetrasi sperma pada
oviduct sehingga tidak dapat membuahi sel telur. Cairan serviks sudah dirusak konsistensinya yang menyebabkan penyimpanan sperma di serviks terganggu. Akibat clover disease meliputi distokia maternal, prolapsus uteri, kematian induk dan mortalitas pasca lahir. Gejala patologis dapat dihindari dengan usaha menurunkan pengaruh clover disease antara lain dengan penggunaan kultivar yang berkadar estrogenik rendah. Disamping itu isoflavon dapat menyebabkan 103
kematian karena dalam waktu singkat terjadi hiperglisemia, diikuti oleh hilangnya glukosa yang cepat dalam darah dan glikogen dari jaringan. Serviks pada domba betina yang diberi formononetin dari kultiver clover mengalami perubahan morfologi.
Penutup/pembungkus serviks bergabung
bersama sehingga jaringan serviks menyerupai jaringan uteri. Selama musim melahirkan, serviks dan vagina gagal merespon stimulasi estrogen endogen dan mengakibatkan infertilitas karena kemampuan sperma untuk penetrasi ke oviduct berkurang. Hal ini disebabkan mukus serviks tidak melalui perubahan normal atau priming untuk membantu memperpanjang masa hidup sperma dalam serviks. Setelah 24 jam, jumlah sperma hidup yang berada dalam servik hanya sekitar 5% yang dijumpai dalam serviks yang sehat sehingga mempengaruhi rataan konsepsi. Kondisi ini menjadi permanen jika domba betina tetap mendapatkan pakan ternak tersebut untuk periode waktu yang lama.
4.4. Vicin (Favisme) Vicin adalah glikosida yang terdapat pada kacang fava (Vicia faba). Senyawa tersebut menyebabkan anemia hemolitik (favisme) pada orang yang mempunyai genetik defisiensi aktivitas glukosa-6-fosfat dehidrogenase pada sel darah merah. Kacang fava khususnya di Kanada digunakan sebagai suplemen protein untuk ternak. Komposisi kimia vicin dapat dilihat pada Gambar 4.20.
OH O glikosil
N H2N
N
NH2
Gambar 4.20. Komposisi kimia vicin Kacang fava (Vicia faba), juga dikenal sebagai kacang faba, kacang kuda dan kacang lebar, adalah sumber protein bagi makanan manusia. Kacang ini juga tumbuh secara luas di Eropa, terutama di Itali, Spanyol, Yunani dan beberapa negara di kawasan Mediterania. Juga telah diselidiki sebagai suplemen protein untuk ternak di Kanada yang meliputi unggas, babi dan dibuat silase untuk sapi. Tanaman, bagan dan biji kacang faba dapat dilihat pada Gambar 4.21 dan 4.22. 104
Gambar 4.21.
Tanaman Vicia faba (www.mpiz-koeln.mpg.de dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de)
Gambar 4.22. Tanaman Vicia faba (www.puc.cl) 105
Pengkonsumsian atau menghisap tepung sari tanaman kacang fava kadang-kadang menimbulkan efek yeng merugikan, yang disebut sebagai favisme. Pada manusia memperlihatkan ketiadaan secara keturunan enzim glukosa-6-fosfat degidrogenase (G6PD) dalam sel darah merah. Lebih dari 100 juta manusia di seluruh dunia secara genetik defisien G6PD. Manusia yang defisien G6PD dalam sel darah merahnya nampak lebih resisten terhadap efek gangguan malaria. Distribusi geografi dari defisiensi G6PD pararel dengan penyakit malaria, agaknya karena defisiensi enzim meningkatkan pertahanan dari sel darah pada bangsa kulit putih. Beberapa kelompok rasial seperti Yunani timur, Mediterania, Eropa, Arab, Asia dan kulit hitam (Negro) mempunyai tingkat insiden tinggi (5 - 50% dari populasi) dari aktifitas yang rendah G6PD. Orang Eropa Utara, Eropa Timur, Indian Amerika dan Eskimo sesungguhnya tidak mempunyai insiden defisiensi enzim. Individu yang mudah terpengaruh oleh favisme, aktifitas G6PD hanya 0 6% dari yang normal.
Faktor-faktor yang menyebabkan favisme tidak dapat
diidentifikasi secara lengkap, tetapi nampaknya adalah aglikon glikosida dalam kacang fava.
Dua glikosida terbesar adalah vicin dan covicin, dengan aglikon
masing-masing adalah divicin dan isouramil.
Proses metabolisme senyawa
divicin dan isouramil dapat dilihat pada Gambar 4.23. OH
OH O-β-D-glukosa
O-β-D-glukosa
N H2 N
N N
NH2
HO
N
NH2
Vicin
Convicin β-glukosidase
β-glukosidase
OH
OH OH
OH
N H2 N
N N
NH2
HO
N
NH2
Divicin Isouramil Gambar 4.23. Komposisi senyawa divicin dan isouramil
106
Aglikon divicin dan isouramil mungkin bereaksi dengan salah satu membran sel darah merah atau memproduksi hidrogen peroksida, menyebabkan membran sel darah merah hancur dan mengalami hemolisis. Pada individu yang normal, hal ini dapat dicegah dengan reduksi dari oksidan oleh reaksi dengan cara mengurangi glutation (GSH).
Suplai GSH dipertahankan oleh reaksi pada jalur
pentosa fosfat pada fungsi G6PD. Reaksi tersebut terdapat pada Gambar 4.24. NADP+
Glukosa-6-P
G6PD
6-phosphogluconic acid
2 GSH
glutathione reduktase
NADPH + H+
Oksidan (divicin, Isouramil, H2O2)
glutathione peroksidase
GSSG
senyawa residu
Gambar 4.24. Reaksi penambahan GSH dengan pentose phosphat Pada reaksi tersebut dengan defisiensi G6PD, formasi pengurangan NADP tidak dapat meningkat dengan meningkatnya oksidasi glukosa. Sebagai hasilnya, pengurangan GSH tidak dapat diregenerasi cukup cepat, jadi oksidan tidak dapat dihancurkan, tetapi digunakan untuk menyerang membran sel darah merah. Konsekwensi aksi oksidan dari senyawa pada kacang fava adalah formasi methemoglobin pada sel darah merah dan munculnya Heinz bodies. Hal tersebut merupakan gumpalan denaturasi hemoglobin yang dihasilkan dari oksidasi grup SH.
Senyawa oksidan bereaksi dengan oksihemoglobin untuk menghasilkan
hidrogen peroxida yang mungkin merupakan faktor pecahnya membran aktif. Hidrogen peroksida diubah menjadi air oleh glutation peroksidase. Karakteristik favisme adalah kekurangan darah akut. Gejala ini, ternyata dalam beberapa menit setelah menghisap tepung sari, atau 5 - 24 jam setelah mengkonsumsi kacang yang diikuti
dengan sakit kapala, pusing, nausea, 107
menguap, muntah-muntah, sakit perut dan meningkatnya suhu tubuh. Gejalagejala ini mungkin berkurang secara spontan atau dalam beberapa kasus, kekurangan darah hemolitik akut dan terjadi hemoglobinuria dan ikterus. Anakanak paling banyak terkena dengan angka kematian rata-rata 6 - 8%. Terapi tranfusi darah adalah cara baik untuk mengurangi kematian. Ahli matematika Phytagoras berkata bahwa lebih baik mati ditangan prajurit Yunani daripada melintas di ladang kacang fava. Phytagoras melarang pengikutnya untuk memakan kacang fava atau berjalan di daerah yang ditanami kacang fava. Kacang fava yang tidak diproses menyebabkan pertumbuhan ayam dan efisiensi makanan yang lebih rendah, peningkatan ukuran hati dan pertambahan ukuran pankreas. Pada ayam petelur, konsumsi kacang fava akan menghasilkan penurunan efisiensi pakan, berat telur dan produksi telur rata-rata termasuk pengaruh didalamnya
adalah
faktor termostabel dan termolabil.
Faktor
termolabil termasuk tannin, protease inhibitor dan lektin. Tannin adalah faktor anti nutrisi termolabil terbesar dan menyebabkan lebih dari 50 % pertumbuhan ayam tertekan. Faktor termostabil adalah vicin dan convicin dan merupakan faktor anti nutrisi terbesar.
Konsumsi vicin ke dalam pakan ayam akan menyebabkan
penurunan angka perkembangan ova, telur dan berat kuning telur, dan penurunan fertilitas dan hatcabilitas telur. Mengkonsumsi vicin juga meningkatkan plasma lipid dan tingkat peroksida, meningkatkan hemolisis eritrosit dan pada unggas akan menyebabkan hati yang lebih berat dengan lipid peroksida yang tinggi dan mengurangi tingkat glutation pada layer.
4.5. Glukosinolat Glukosinolat adalah tioester dan bagian glikosida pada β-D-tioglukosa dengan sebuah aglikon organik yang menghasilkan sebuah isotiosianat, nitril, tiosianat atau struktur yang sama dalam hidrolisis. “R” pada aglikon tersebut adalah kelompok alkil. Senyawa tersebut dihidrolisa menjadi β-D-glukosa, HSO4dan derivat aglikon. Glukosinolat dalam bentuk anion umumnya dijumpai dalam bentuk garam potasium.
Senyawa ini mengyumbang rasa pahit dan pedas.
Komposisi kimia glukosinolat dapat dilihat pada Gambar 4.25. 108
S R
glukosa
C N
O
SO2
O-K+
Gambar 4.25. Komposisi kimia glukosinolat Sifat glukosinolat diantaranya adalah dapat memunculkan reaksi panas ketika mengalami pemecahan. Ini mirip dengan sifat rempah-rempah seperti yang banyak dikenal masyarakat dewasa ini. Glukosinolat mempunyai struktur kimia yang rumit yang sampai sekarang belum ada kejelasannya tetapi diperkirakan sebagai glikosida β-D-tioglukosa dengan aglikon yang menghasilkan isotiosianat, tiosianat dan nitril.
Masih banyak rahasia yang belum terungkap mengenai
glukosinolat, sehingga para ilmuwan masih mengadakan penelitian tentang zat ini. Glukosinolat mempunyai sebuah sistem enzim yang disebut glukosinolase atau tioglukosidase. Enzim ini ditemukan pada bijian tanaman yang dihancurkan dan produk glukosinolat selalu mengandung glukosa dan ion asam sulfat.
Ada
tiga produk glukosinolat yang paling utama, yaitu goitrin, tiosianat dan isotiosianat serta nitril.
Salah satu glukosinolat utama pada rapeseed (biji rep)
adalah progoitrin yang nantinya akan diubah menjadi goitrin yang mempunyai aktivitas goitrogenik. Isotiosianat, tiosianat dan nitrit juga diproduksi dari glukosinolat biji rep. Metabolisme progoitrin menjadi goitrin dapat dilihat pada Gambar 4.26. Glukosinolat
dihidrolisa
oleh
enzim
glukosinolase
lainnya
atau
tioglukosidase menjadi glukosa, HSO4-, dan satu turunan aglikon yang mengikutinya yaitu isotiosianat, tiosianat, nitril atau senyawa yang berhubungan seperti oksazolidin-2-tiones. Enzim untuk hidrolisis diproduksi oleh tanaman dan organisme rumen.
Enzim tersebut bersama-sama dengan glukosinolat ketika
jaringan tanaman hancur, contohnya mastikasi, atau ketika tanaman dikonsumsi menuju rumen.
109
CH2
CH
CH
CH2
S
C6H11O5
N
OSO3-
C
OH Pogoitrin
CH2
CH
CH2
N
CH
C
OH
S
+ glukosa + HSO4CH2
NH
CH CH2
C O
S
5-viniloksazolidin-2-tion (goitrin) Gambar 4.26. Perubahan progoitrin menjadi goitrin Glukosinolat merupakan kelompok glikosida yang banyak terdapat pada tanaman olahan, terutama famili cruciferae.
Dari kelompok ini yang erat
hubungannya dengan manusia dan pakan ternak adalah pada genus Brassica. Tanda biji atau produk tanaman dari genus ini adalah bergetah atau berminyak, seperti pada biji lobak, biji rep, kobis atau sayur-sayuran hijau semacam bayam atau kangkung.
Biji yang berminyak seringkali digunakan sebagai suplemen
protein yang ternyata mempunyai efek negatif pada ternak. Salah satu biji terpenting dalam hal ini adalah biji rep yang mempunyai anti nutrisi dengan nama progoitrin yang dapat berubah menjadi goitrin. Dari biji rep inilah dihasilkan zatzat seperti isotiosianat, tiosianat dan nitril. Biji rep ini banyak terdapat di Kanada, Amerika bagian utara, Australia dan Eropa. Tanaman Brassica dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.27.
110
Gambar 4.27. Tanaman Brassica campestris (www.viarural.com.ar dan www.lysator.liu.se) Beberapa tanaman yang mengandung glukosinolat adalah horseradish (Amoracia lapathifolia), yellow-hulled rape (Brassica campestris), pak-choi (Brassica chinensis), rutabaga atau brown-hulled rape (Brassica napus), black mustard (Brassica nigra), brocolli (Brassica oleracea), crambe (crambe abyssinica), meadowfoam (limnanthes alba), watercress (Nasturtium officinalis, radish (Raphanus sativus) dan stinkweed (Thiaspi arvense).
Glukosinolat
dijumpai dalam beberapa bungkil-bungkilan yang secara tradisional digunakan di negara AS bagian utara, Kanada dan Eropa sebagai sumber protein pada peternakan. Beberapa contoh adalah bungkil crambe, mustard, meadowfoam dan bungkil biji rep. Efek utama produk hidrolisis glukosinolat adalah menghambat fungsi kelenjar tiroid.
Tiroid menghasilkan hormon tiroksin yang penting untuk
mengatur metabolisme seluler. Agen antitiroid mempunyai empat efek umum. Glukosinolat mengganggu dengan masukan yudium oleh tiroid, mengganggu 111
dengan yodionisasi tirosin, menekan sekresi tiroksin atau beraksi sebagai antagonis metabolik pada jaringan tiroksin. Efek negatif goitrin dapat menghambat fungsi tiroid yang pada akhirnya dapat menyebabkan pertumbuhan yang lambat serta terjadinya hiperplasia atau hipertrofi pada tiroid.
Aksi oxazolidine thyroxine dihalangi dengan cara
menghambat penggabungan yodium dalam prekursor tiroksin dan penggangguan dengan sekresi tiroksin.
Efek anti tiroid ini tidak dapat diatasi dengan
penambahan yodium dalam bahan pakan. Tiosianat dan isotiosianat dapat menghambat yodium sampai tingkat yang sangat rawan.
Tapi pada kadar yang rendah masih dapat dicegah dengan
penambahan beberapa level yodium pada bahan pakan.
Sejak isotiosianat
mengiritasi membran mukosa mungkin sekali tidak akan dikonsumsi sebagai racun. Namun jika zat ini dikonsumsi dalam bentuk prekursor glukosinolat dalam usus, maka dapat beraksi sebagai agen anti tiroid. Nitril dibentuk dari glukosinolat pada bungkil cramble (Cramble abyssinica) dang bungkil biji rep.
Nitril adalah bahan beracun yang dapat
menghambat pertumbuhan dan luka pada liver dan ginjal.
Juga dapat
menyebabkan hiperplasia empedu, nekrosis hati, megalaktosis yang parah pada ginjal serta saluran epitelium. Oksazolidin-2-tiones berhubungan dekat dengan isotiosianat. Keduanya diproduksi oleh konversi glukosinolat progoitrin dalam bungkil biji rep menjadi goitrin yang kembali dihidrolisis menjadi senyawa tersebut. Oksazolidin-2-tiones menekan pertumbuhan dan meningkatkan insiden gondok.
Senyawa ini
menghambat fungsi tiroid dengan menghambat bergabungnya yodium menuju prekursor tiroid dan dengan menekan sekresi tiroksin dari tiroid. Dampak utama dari produk-produk glukosinolat adalah menghambat fungsi kelenjar tiroid yang memproduksi hormon seperti halnya tiroksin. Peranan penting dari hormon ini adalah memetabolisme sel-sel tubuh agar berfungsi secara normal.
Maka jika keracunan produk glukosinolat mencapai titik klimaks,
kematian dapat saja terjadi karena gangguan hormon tiroksin yang terlalu parah.
112
Gondok pada manusia berhubungan erat dengan konsumsi dari sejumlah besar tanaman kubis atau kelompok tanaman cruciferae lainnya. Diduga bahwa hampir 96% gondok pada semua manusia disebabkan kekurangan yodium, walaupun pada kenyataannya jarang sekali pada kehidupan manusia gondok itu muncul. Akan tetapi pada sebuah wilayah yang sukar mendapatkan yodium, gondok tersebut dapat ditekan dengan memperbanyak konsumsi sayuran brassica, biarpun tidak ada rekomendasi yang pasti mengenai hal tersebut. Ternak unggas dan babi yang mengkonsumsi biji rep dengan campuran kulit luarnya yang kasar akan mengalami pembesaran tiroid dan kelambatan pertumbuhan badan. Efek utama pada biji rep ini adalah terjadinya kelumpuhan, produksi telur yang rendah, hilangnya aroma pada telur dan kerusakan liver. Pendarahan liver pada unggas kemungkinan besar disebabkan oleh nitril. Ternak non ruminan yang sensitif hanya dapat mentolerir biji rep pada tingkatan 5 – 10%. Diatas itu banyak gangguan berbahaya yang dapat membawa kematian pada ternak. Sedangkan pada ternak ruminansia dapat mentolerir biji rep lebih dari 10%. Ini karena sistem pencernaan ternak ruminan lebih sempurna dengan adanya bantuan mikroorganisme pada rumennya. Enzim rumen akan menghancurkan aglikon glukosinolat pada derivat toksik, enzim rumen lainnya dapat memetabolisme toksikan tersebut menjadi senyawa yang kurang toksik. Meskipun demikian, apabila mengkonsumsi lebih dari 10% dapat menyebabkan gejala anti tiroid. Glukosinolat dan turunannya dapat ditularkan melalui air susu dan plasenta pada ternak muda dari induk ternaknya. Pencegahan dilakukan dengan menambahkan yodium ekstra pada pakan yang dapat membantu memerangi pengaruh anti tiroid pada tiosianat tetapi tidak pada oksazolidin-2-tiones. Pemulia tanaman dari Kanada sudah mengembangkan kultivar rumput rep rendah glukosinolat. Kultivar tersebut diarahkan pada canola dibadingkan pada
rumput rep.
Bungkil-bungkilan dari tanaman tersebut
digunakan dalam jumlah yang cukup tinggi untuk menyediakan suplementasi protein pada pakan ternak yang membutuhkan protein level tinggi. Glukosinolat bertanggungjawab terhadap rasa unik pada banyak bumbu yang
membuat
rasa
makanan
lebih 113
menarik.
Beberapa
penelitian
mengindikasikan bahwa glukosinolat dan turunannya berpotensi untuk bertempur menghadapi kanker. Sayuran Brassica dapat melindungi melawan kanker rektum dan kolon. Sayuran tersebut membantu dalam detoksifikasi senyawa karsinogen seperti aflatoksin dan polibromobifenil. Tanaman tersebut mempertinggi aktivitas beberapa enzim hati yang digunakan dalam proses detoksifikasi.
Benzil
isotiosianat dan tiosianat sudah menunukkan dalam laboratorium dapat menghambat perkembangan tumor pada binatang yang terkena senyawa karsinogen.
Indole-3-carbinol adalah produk glukosinolat yang menjanjikan
dalam penelitian anti kanker.
4.6. Kalsinogenik glikosida Tanaman tertentu mengandung glikosida pada metabolit aktif vitamin D. Metabolit tersebut dinamakan 1,25-dihidroksikolekalsiferol atau secara lebih sederhana disebut 1,25-OHD3. Konsumsi glikosida 1,25-OHD3 pada ternak yang merumput menyebabkan keracunan vitamin D yang disebabkan deposisi berlebihan dalam jaringan lembut (kalsinosis).
Komposisi kimia 1,25-OHD3
dapat dilihat pada Gambar 4.28. OH OH
Glikosil
O
Gambar 4.28. Komposisi kimia 1,25-OHD3 Tiga tanaman pada padang gembalaan yaitu Cestrum diumum, Solanum malacoxylon dan trisetum flavescens diketahui mengandung glikosida ini. Tanaman Cestrum diumum dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.29.
114
Gambar 4.29. Tanaman Cestrum diumum (www.plantoftheweek.org dan www.meemelink.com) Fungsi vitamin D adalah untuk meregulasi absorpsi kalsium dan fosfor. Metabolit 1,25-OHD3 mengontrol sintesis dan fungsi calsium binding protein dalam transport kalsium mukosa intestinal setelah diserap dari usus ke aliran darah. Sintesis 1,25-OHD3 melalui sistem feedback pada level kalsium serum rendah (tinggi) merangsang peningkatan (penurunan) sekresi hormon paratiroid yang pada perangsangan kembali produksi lebih
(kurang) 1,25-OHD3
menyebabkan peningkatan (penurunan) absorpsi kalsium menuju darah. Sistem feedback ini diganggu oleh konsumsi sumber 1,25-OHD3 eksternal yang tidak sensitif pada keberadaan tingkat kalsium serum yang baru saja. Kelebihan 1,25OHD3 menyebabkan peningkatan kalsium serum dan selanjutnya terjadi kondisi yang dikenal sebagai kalsinosis pada deposit ekstra kalsium di jaringan lembut binatang. Kalsinosis adalah deposisi kalsium dalam jaringan lembut. Aktivitas S. malocoxylon sekitar 1.3 x 105 IU vitamin D3 ekuaivalen dengan per kilogram daun kering. Satu kilogram daun Cestrum diumum kering 115
menghasilkan sekitar 3 x 103 IU vitamin D3 atau sepersepuluh dari S. malocoxylon. Level 1,5 – 3% dari S. malocoxylon akan menyebabkan kalsinosis. Demikian juga jika Cestrum diumum meningkat 15 – 30% pada pakan ternak, hal ini akan cukup menyebabkan kalsinosis. Gejala ternak yang terkena level toksik akibat merumput Cestrum diumum adalah kehilangan bobot badan secara progresif, pincang dan kaku, melengkung ke belakang, hiperkalsemia, hiperfosfatemia, serta kalsifikasi pada tendon, ligamen, paru-paru, diafragma, ginjal dan sistem kardiovaskuler.
4.7. Karboksiatraktilosida Tanaman Cocklebur mempunyai racun yang dikenal sebagai kelompok hidroquinon yaitu karboksiatraktolosida.
Karboksiatraktilosida menyebabkan
tidak berpasangannya oksidatif fosforilasi, yang kemungkinan berkontribusi pada efek hipoglikemik.
Komposisi kimia karboksiatraktilosida dapat dilihat pada
Gambar 4.30 berikut ini.
CH2
CH2OH HO3SO
CH3
O
OH
O H
HO3SO
O
HOOC COOH
C CH2 CH H3C
CH3
Gambar 4.30. Komposisi kimia karboksiatraktilosida Cocklebur (Xanthium spp.) adalah tanaman herba tahunan yang dijumpai di AS sepanjang pantai, kolam dan area dataran rendah di padang gembalaan. Pada tahap menghasilkan biji tanaman tersebut mengandung glikosida 116
hiperglisemik yang dinamakan karboksiatraktilosida yang dapat mematikan ternak. Tanaman cocklebur cenderung tumbuh di area yang kelebihan air setiap tahun, tetapi kering pada musim panas. Tanaman tersebut mempunyai kapsul buah yang mengandung dua biji. Hanya satu biji yang berkecambah pada tahun pertama.
Perkecambahan tertunda pada biji kedua sampai tahun berikutnya.
Tanaman cocklebur yang sedang berbiji mengandung karboksiatraktilosida tinggi sampai
munculnya
Karboksiatraktilosida
daun adalah
sejati
pertama
senyawa
pada
setelah
kehilangan
tanaman
yang
toksisitas.
menghalangi
pertumbuhan. Fungsi karboksiatraktilosida dalam perkecambahan biji cocklebur adalah menjaga biji lain dalam kapsul buah tidak aktif pada tahun yang sama. Tanaman cocklebur, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 4.31 dan 4.32.
Gambar 4.31.
Tanaman Xanthium strumarium (www.csdl.tamu.edu dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de)
117
Gambar 4.32.
Biji tanaman Xanthium strumarium (www.ag.ohiostate.edu)
Karboksiatraktilosida menyebabkan hipoglisemia pada ternak yang mengkonsumsi yang mungkin karena tidak berpasangan pada fosforilasi oksidatif. Eksperimen pada fenilbotazon (BUTE) sudah menunjukkan pengurangan toksisitas oleh pemasukan sistesis enzim non sytochrome P450-dependent detoxification.
Anak babi mudah terkena keracunan dari tanaman cocklebur
yang sedang berbiji. Gejala yang terjadi meliputi depresi, ketidakinginan untuk bergerak, melengkung ke belakang, mual, muntah, lemas, lesu, dispnea, opistotonus, kolaps dan membuat gerakan mengayuh, sawan, koma dan akhirnya mati. Sebelum mati, ternak menjadi hipoglisemik beberapa kali dengan tingkat glukosa darah menurun menjadi 16 mg/100 ml.
Peningkatan permeabilitas
vaskuler menyebabkan luka besar pada kandung empedu dan rongga peritoneal dan nekrosis hati. 118
4.8. Kardia glikosida Kardia glikosida yang lebih dikenal sebagai digitonin mengandung kelompok sterol pada struktur kimianya.
Secara fisiologis, senyawa tersebut
berpotensi sebagai stimulator denyut jantung dan digunakan dalam dunia medis. Kardia glikosida dibagi menjadi dua tipe utama, yaitu bufadienolida dan kardenoloda. Bufadienolida adalah steroid C24. Kardia glikosida utama yang terdapat pada tanaman Helleborus adalah bufadienol atau hellebrin.
Aglikon
hellebrin yaitu hellebrigenin lebih potensial dibanding glikosida itu sendiri. Kardenolida lebih umum terdapat dan merupakan steroid C23.
Kardenolida
mempunyai hormon alam sebagai substansi. Pengaruh kardenolida pada jantung dan ginjal. Rasa kardenolida adalah menyengat, pahit dan tidak enak. Senyawa ini menyebabkan kontraksi otot jantung (kardiotonik) dan mengganggu aksi fermentasi enzimatik.
Komposisi senyawa digitonin, bufadienolida dan
kardenolida dapat dilihat pada Gambar 4.33. Mekanisme aksi senyawa kardenolida adalah menghambat hasil Na+ , K+ATPase dalam peningkatan sodium intraseluler dan kalsium intraseluler sesudahnya yang mengakibatkan peningkatan kontraksi otot pada jaringan kardia. Kardenolida menurut komposisi kimia aglikon diklasifikasikan menjadi lanataglukosida A, B, C, D dan E. Hanya Digitalis lanata yaitu tanaman foxglove berbulu yang mengandung kelima bentuk tersebut.
Seluruh bagian tanaman
foxglove beracun. Gejala keracunan meliputi pusing, muntah, irama jantung tidak menentu dan halusinasi. Digitonin kemungkinan adalah turunan yang paling dikenal pada Digitalis kardenolida.
Digitonin adalah derivat obat-obatan
dari Digitalis purpurea.
Digitonin digunakan dalam pengobatan modern untuk meningkatkan kekuatan kontraksi sistolik dan memperpanjang durasi fase diastolik pada kegagalan kongsti jantung. Obat-obatan digitalis menekan vena lebih rendah dalam penyakit jantung hipersensitif, meningkatkan tekanan darah pada jantung yang lemah sebagai diuretik dan mengurangi edema.
119
O
O HO gal
xyl
glu
OH
O Digitonin
O O
D
C A
B
O
D
C
OH
A
B
O
OH
RO
RO Bufaduenolida
Kardenolida
Gambar 4.33. Komposisi kimia bufadienolida dan kardenolida Bagaimanapun dosis terapi sampai dosis letal adalah sangat berbahaya. Beberapa tanaman yang dikenal mengandung kardia glikosida adalah Christmas rose, Helleborus niger, foxglove Digitalis purpurea, lily of the valley (Convallaria majalis) dan white water lily (Nymphaea alba). Tanaman Helleborus niger dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.34.
120
Gambar 4.34. Tanaman Helleborus niger (www.swallowtailgardenseeds.com dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de)
4.9. Koumarin glikosida Derivat koumarin mempunyai sebuah grup 4-hidroksi dengan sebuah karbon posisi 3 pada struktur koumarin basa. Koumarin mempunyai aktivitas koagulan dan diketahui sebagai hidroksikoumarin yang tidak ada dalam koumarin itu sendiri. Koumarin diubah oleh jamur yang tumbuh menjadi dikoumarol yang antagonis vitamin K.
Warfarin (salah satu derivat koumarin) disintesis dan
digunakan sebagai racun tikus untuk dekade sebelumnya sampai pada tahun 1954 diintroduksi menjadi obat klinis. Perubahan melilotosida menjadi koumarin dapat dilihat pada Gambar 4.35.
121
CH CHCOOH O
(glukosa)n
β−glukosidase O
Melilotosida
O
Koumarin
Gambar 4.35. Perubahan melilotosida menjadi koumarin Saat ini 4-hidroksi koumarin terutama digunakan sebagai antikoagulan dan racun tikus. Generasi kedua racun tikus (antikoagulan dengan aksi waktu lebih panjang seperti brodifacoum) dicirikan dengan efek klinis dan masa pemakaian yang sangat panjang. Produk turunan koumarin disintesis atau diperoleh dari biji tonka
(Dipteryx odorata, Dypterix oppositifolia).
Antikoagulan yang
dimasukkan lewat mulut dibagi menjadi dua kelompok yaitu hidroksikoumarin (termasuk warfarin) dan indanedion. Koumarin yang dijumpai pada clover manis (Melilotus spp.) adalah melilotosida. Enzim tanaman pada clover manis membagi aglikon koumarin dari melilotosida. Ketika clover manis dijadikan hay, hal tersebut memudahkan jamur untuk mengkontaminasi karena batangnya mempunyai kandungan air yang banyak. Hal ini khususnya seperti ketika kondisi basah pada pemotongan atau ketika daun lebat.Tanaman clover manis dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.36. Jamur seperti Penicillium nigricans, Penicillium jensi dan Aspergillus memetabolisme koumarin menjadi dikoumarol. Struktur dikoumarol sama seperti vitamin K. Ketika dikonsumsi oleh ternak, dikoumarol menghalangi produksi vitamin K. Vitamin K penting dalam aktivasi protrombin dalam darah. Ketika jaringan sel dirusakkan, tromboplastin dibebaskan dan mengubah protrombin menjadi trombin.
Trombin mengubah solubilitas fibrinogen dalam darah dan
karena itu membeku dan menutupi kerusakan jaringan.
Dikoumarol mencegah
hal tersebut. Komposisi kimia dikoumarol, vitamin K dan warfarin dapat dilihat pada Gambar 4.37.
122
Gambar 4.36.
Tanaman Melilotus spp (www.c-potenz.de dan http://caliban.mpiz-koeln.mpg.de)
Vitamin K sebagai kofaktor dibutuhkan untuk sintesis postribosomal pada koagulan aktif faktor II, VII, IX dan X sebaik protein S dan C (modulator penting pada koagulasi). Sintesis faktor-faktor tersebut meliputi karboksilasi residu asam glutamat dalam hati, tergantung pada langkah pengurangan vitamin K (vitamin K quinol). Pada reaksi karboksilasi, vitamin K dioksidasi menjadi vitamin K2 (3epoksida).
Senyawa 4-hidroksikoumarin menghalangi vitamin K2 dan 3-
eksposida reduktase yang dibutuhkan untuk reduksi vitamin K epoksida kembali menjadi
bentuk
aktif.
Disfungsi
faktor
koagulan
dihasilkan
dalam
ketidakberadaan pengurangan vitamin K. Daya kerja (hidup) faktor pembekuan yaitu faktor II selama 60 jam, faktor VII selama 4 – 6 jam, faktor IX selama 24 jam dan faktor X selama 48 – 72 jam.
123
CH O
CH
COOH plant maceration β−glukosidase
(glukosa)n
O
O
Melilotosida
OH
O
OH
CH2
O
O
CH3
O
C
Dicoumarol O
HO CH 2
CH3 (CH2
O
CH3 CH2
CH
C CH2)n H
O
O Vitamin K
H
Warfarin
Gambar 4.37. Komposisi kimia dicoumarol, vitamin K dan warfarin Warfarin adalah toksikan sintetis turunan dari coumarol.
Warfarin
digunakan sebagai racun tikus dan tupai dan juga beraksi sebagai inhibitor vitamin K untuk menghalangi proses pembekuan darah dan menimbulkan pendarahan terus
menerus
(hemorrhaging).
Warfarin
beracun
pada
ternak
yang
mengkonsumsi pakan yang mengandung racun tersebut dalam bentuk pellet dan yang secara kebetulan mengkonsumsi racun tikus. Bioavaibilitas warfarin mendekati sempurna ketika memasuki mulut, intramuskuler, intravena atau rektum. Masukan warfarin dari mulut diabsorpsi sempurna dan konsentrasi plasma tertinggi terjadi sekitar tiga jam setelahnya. Sebanyak 99% warfarin diikat pada protein plasma, terutama albumin. Penipisan sirkulasi faktor koagulan harus terjadi sebelum banyak efek terjadi. Faktor VII mempunyai daya kerja yang paling pendek sedangkan faktor II mempunyai daya kerja yang paling panjang. Efek klinis pada dosis tunggal warfarin mulai tampak 124
setelah 24 jam dan mencapai maksimal setelah 36 – 48 jam. Ternak mungkin mengalami hiperkoagulasi selama beberapa jam setelah mengkonsumsi warfarin sebelum dihalangi oleh produksi faktor. Durasi aksi keracunan mungkin selama lima hari. Furokoumarin adalah senyawa dengan lingkaran furan yang digabungkan dengan inti koumarin. Derivat terbanyak adalah psoralen. Furokoumarin adalah agen fotosensitivitas yang digunakan selama beberapa ribu tahun di India dan Mesir untuk pengobatan depigmentasi kulit (leukoderma). Disamping merupakan komponen alami pada banyak tanaman, furikoumarin terdapat dalam beberapa kasus fitoaleksin yang diproduksi ketika beberapa tanaman diserang oleh jamur patogen. Seledri dan wortel adalah tanaman yang mengelaborasi furokoumarin sebagai fitoaleksin.
Komposisi kimia psoralen sebagai derivat furokoumarin
terdapat pada Gambar 4.38.
O
Gambar
4.38.
O
Komposisi kimia furokoumarin
O
psoralen
sebagai
derivat
Senyawa furokoumarin merupakan agen fotodinamik utama yang bereaksi dengan cahaya pada permukaan kulit dan menyebabkan kerusakan seluler. Furokoumarin menyerap cahaya ultraviolet gelombang panjang dan menjadi fotodinamik.
Senyawa fotoaktif berikatan dengan pirimidin basa dan asam
nukleat sehingga menghambat sintesis DNA. Dua tanaman yang mengandung furokoumarin adalah rumput bishop’s (Ammi majus) dan spring parsley (Cymopterus watsonii). Tanaman rumput bishop’s dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.39. Konsumsi rumput bishop’s menyebabkan pelepuhan dan pengelupasan kulit yang terang pada ternak, kekeruhan kornea yang mengarah pada kebutaan. Fotosensitisasi (peka terhadap cahaya) dengan eritema dan pelepuhan paruh, kaki dan luka pada mata terjadi pada unggas yang mengkonsumsi biji Amni. 125
Gambar 4.39. Tanaman Ammi majus (http://hummingbirdfarm.net dan www.spookspring.com) Domba yang merumput spring parsley menderita beberapa fotosensitisasi dengan putting susu sangat sensitif dari eritrema dan pelepuhan yang menyebabkan induk domba menolak untuk merawat anaknya. Peternakan domba dan sapi yang merumput tanaman tersebut kehilangan 25% anaknya karena kelaparan. Kehilangan dapat dihindari dengan menjaga domba dan sapi dari tanaman yang terserang terutama mendekati musim semi sampai tanaman lainnya mulai tumbuh.
Dua furokoumarin yang bertanggung jawab terhadap kondisi
tersebut adalah xantotoksin dan bergapten dengan komposisi kimia terlihat pada Gambar 4.40.
126
O
OCH3
O
O
O
O
O
OCH3
Xantotoksin
Bergapten
Gambar 4.40. Komposisi kimia xantotoksin dan bergapten
4.10. Saponin Saponin adalah glikosida yang setelah dihidrolisis akan menghasilkan gula (glikon) dan sapogenin (aglikon). Sapogenin merupakan derivat non gula dari sistem polisiklik.
Selain itu saponin juga merupakan kelompok glikosida
triterpenoid dan sterol yang telah terdeteksi lebih dari 90 famili tumbuhan dan banyak ditemukan dalam tumbuhan tingkat tingkat tinggi.
Senyawa aktif
permukaan dari saponin bersifat seperti sabun dan dideteksi berdasarkan kemampuan membentuk busa pada pengocokan dan memiliki rasa pahit yang mempunyai efek menurunkan tegangan permukaan sehingga merusak membran sel dan menginaktifkan enzim sel serta merusak protein sel. saponin dapat dilihat pada Gambar 4.41.
21 22 28 2 3 23
24
Gambar 4.41. Komposisi kimia saponin
127
Komposisi kimia
Saponin telah dapat diaplikasikan secara industrial maupun secara komersial, seperti digunakan untuk soft drink, shampo, pemadam kebakaran, sabun dan hormon steroid sintetis karena aglikonnya bersifat non polar. Meskipun rantai samping karbohidrat bersifat dapat larut dalam air, saponin mempunyai bahan detergen yang kuat. Berdasarkan struktur kimia alami dari sapogenin, saponin dibedakan menjadi dua kelompok yaitu steroid (C27) dan triterpenoid (C30) dengan bagian gula pada C3 dan ikatan eter pada rantai samping gula sebagaimana Gambar 4.42.
OH OH
3 Glikosil
O OH
Gambar 4.42. Soyasasapogenol A Aglikon pada saponin dikenal sebagai sapogenin sedangkan pada steroid saponin disebut saraponin.
Kemampuan saponin untuk berbusa disebabkan oleh
kombinasi sapogenin yang bersifat non polar dan larutan air pada rantai samping. Saponin rasanya pahit dan mengurangi palatabilitas pakan. Bagaimanapun jika saponin mempunyai aglikon triterpenoid, saponin mungkin malahan mempunyai rasa manis dari asam glukuronat sebagai pengganti gula dalam triterpenoid. Contoh sapogenin steroid adalah digitonin, gitonin, tigonin dan sarsapogenin, sedangkan sapogenin triterpenoid terdiri dari β amrin, α amrin dan lupeol. Senyawa sapogenin mempunyai bagian bukan gula yang larut dalam lemak dan bagian gula yang larut dalam air. Kedua sifat tersebut secara bersamasama menyebabkan tanaman yang mengandung saponin memiliki ketegangan permukaan yang rendah dan dapat membentuk buih yang stabil apabila terpisah dalam air. Sebagian besar saponin mudah bergabung dengan kolesterol yang 128
menyebabkan rendahnya aktifitas saponin, rasa pahit dan memiliki sifat yang berbusa. Saponin membentuk molekul kompleks dengan berbagai senyawa 3βhidroksisteroid. Saponin secara luas terdapat pada kingdom tanaman dan telah diidentifikasi pada 500 spesies termasuk pada lebih dari 80 famili yang berbeda terutama pada sumber nabati pada famili Compositae, Leguminosae dan Rosaseae. Nama saponin diperoleh dari tanaman soapwort (Saponaria), akar yang digunakan dalam sejarah sebagai sabun (latin: sapo menjadi soap). Sebagai contoh, tanaman yang mengandung saponin adalah alfalfa (Medicago sativa), kacang gude (Cicer arietinum), kedelai (Glycine max) dan jenis leguminosa yang lain serta kembang sepatu (Hibiscus rosa-sinensis, L.).
Tanaman yang
mengandung saponin seperti kembang sepatu biasanya ditandai dengan terbentuknya busa bila dilarutkan ke air. Tanaman kembang sepatu dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.43.
Gambar 4.43.
Tanaman Hibiscus rosa (www.nybg.org dan www.classicnatureprints.com) 129
Pada umumnya leguminosa pohon lebih banyak mengandung saponin daripada leguminosa menjalar.
Saponin ada pada seluruh bagian tanaman,
misalnya pada daun, batang, akar dan bunga tanaman dan jumlahnya bervariasi dengan waktu pemotongan. Pada pemotongan pertama rata-rata jumlah saponin lebih rendah daripada pemotongan berikutnya. Saponin pada daun dua kali lebih banyak daripada dalam batang. Selain terdapat pada tanaman, senyawa saponin juga telah diidentifikasi pada berbagai jenis ikan yaitu bintang laut dan ketimun laut atau tripang. Kandungan saponin pada berbagai tanaman dapat dilihat pada Tabel 4.2. Tabel 4.2. Kandungan saponin pada berbagai macam tanaman No.
1. 2. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
Tanaman
Kandungan Saponin (% bahan kering tanpa lemak) 0,52 2,42 0,40 0,68 1,53 1,58 0,74 1,28 1,18 1,43 0,60 0,71 1,77 0,61 0,40 1,33 0,60 0,74 0,51 0,75 0,74 0,64 1,42 0,64
Acacia villosa Albazia falcataria Calliandra calothyrsus Callidanra rubra Flemingia congesta Gliciridia sepium Leucaena colinsii Leucaena diversifolia Leucaena pallida Samanea saman Sesbandia Formosa Sesbania sesban Sesbania grandiflora Sesbania guanensis Arachis sp. Clitoria ternatea Desmodium discolor Desmodium gyroides Desmodium inferium Desmodium resonii Desmodium unchinatum Macrophillaetro purpureum Neotonia weightii Pueraria phasiolide Sumber: Wina et al (1993)
130
Saponin dapat memberikan pengaruh terhadap proses biologis tubuh dan metabolisme zat nutrisi dengan cara menghambat produktivitas kerja enzim seperti enzim kimotripsin, sehingga menghambat produktivitas dan pertumbuhan ternak.
Namun demikian saponin memiliki efek biologis yang positif yaitu
mampu menurunkan level kolesterol darah sehingga mengurangi resiko ateroklerosis pada manusia dan memiliki daya defaunasi.
Saponin memiliki
kemampuan untuk menghemolisis sel darah merah karena berinteraksi dengan kolesterol pada membran eritrosit.
Oleh karena itu aktivitas hemolitik dari
saponin banyak digunakan untuk menentukan keberadaannya pada bahan pakan. Efek biologis utama dari saponin adalah bahwa saponin mampu berinteraksi dengan membran dan isi sel sehingga dapat menghemolisis sel darah merah karena interaksi saponin dengan membran (protein, fosfolipida dan kolesterol) dari eritrosit.
Hemoglobin dapat terlepas ke dalam plasma darah
akibat pemecahan eritrosit yang disebut hemolisis. Sel darah merah mengkerut dalam larutan dengan tekanan osmotik yang lebih tinggi dari tekanan osmotik plasma. Pada larutan yang tekanan osmotiknya lebih rendah, sel darah merah akan membengkak dan menjadi cembung kemudian kehilangan hemoglobin (hemolisis).
Hemoglobin eritrosit yang hemolisis akan larut dalam plasma,
memberi warna merah pada plasma. Hemolisis eritrosit ini terjadi karena sifat aktif saponin pada permukaan sel dan saponin mampu berikatan dengan fosfolipida dan kolesterol yang menyusun membran eritrosit sehingga mengganggu permeabilitas dinding sel.
Reseptor
yang berupa 3β-hedrosisteroid termasuk kolesterol membran merupakan tempat aktivitas hemolitik saponin. Saponin mampu berikatan dengan berbagai senyawa 3β-hedrosisteroid dan membentuk molekul kompleks yang sulit untuk dipisahkan. Terbentuknya molekul kompleks saponin-kolesterol menyebabkan terganggunya organisasi dalam sel karena pelepasan ikatan normal antara kolesterol dan fosfolipida dalam membran. Interaksi antara saponin dan kolesterol membran bersifat tetap dengan kenyataan bahwa molekul kolesterol memiliki rotasi dan reorientasi dengan derajad bebas yang besar.
131
Saponin dapat membentuk senyawa kompleks dengan kolesterol yang kokoh ikatannya.
Hal ini dapat dibuktikan dengan terjadinya penurunan
kolesterol dalam jaringan dan dalam darah, maupun penurunan absorpsi kolesterol dan peningkatan ekskresi kolesterol dalam feses pada ternak yang diberi pakan alfalfa yang mengandung saponin. Saponin juga dapat terikat dengan garamgaram empedu yang diperlukan untuk proses absorpsi kolesterol atau karena permukaan golongannya menjadi aktif, dapat juga menyebabkan garam-garam empedu menjadi terhimpit yang akhirnya menjadi polisakarida dalam otot. Pengaruh saponin terhadap rendahnya kolesterol darah akan menghalangi penyerapan kolesterol kembali setelah dikeluarkan dari empedu sehingga meningkatkan asam empedu dan sterol netral pada feses. Saponin dalam tubuh unggas dapat menyebabkan kerusakan jaringan hati, laju absorpsi berkurang dan penurunan konsumsi pakan. Pakan yang mengandung lebih dari 0,20% saponin akan berakibat buruk terhadap pertumbuhan, konsumsi pakan dan efisiensi pakan. Saponin biasanya menyebabkan iritasi membran mukosa (selaput lendir) sehingga faring menjadi kering disertai panas terbakar, mata kurang bereaksi terhadap cahaya, kulit menjadi panas kering dan kemerah-merahan, otot dibawah kulit menjadi rusak dan terjadi kelumpuhan, akibat kelumpuhan yang hebat maka otot dapat pecah dan akhirnya terjadi kematian. Hasil penelitian Cheeke (1971) menunjukkan bahwa ayam lebih sensitif terhadap saponin dari pada babi.
Hal tersebut ditunjukkan dengan adanya
hambatan pertumbuhan pada ayam yang mendapatkan ransum 20% alfalfa, sedangkan pengaruh tersebut tidak terjadi pada babi.
Saponin menurunkan
penggunaan protein, pertambahan bobot badan dan menyebabkan tingkat kematian yang tinggi pada rodensia. Pada pemberian 3% saponin dapat menyebabkan keracunan pada ternak. Nakaue et al (1980) menyatakan bahwa tidak menemukan perbedaan dalam kolesterol telur pada ayan betina yang bahan makanannya ditambahkan dengan jumlah tinggi akan kandungan alfalfa maupun dengan kandungan rendah tepung saponin alfalfa. Saponin pada alfalfa dianggap dapat mengakibatkan kembung pada ruminan, karena saponin merupakan agen-agen aktif pada permukaannya 132
dalam memproduksi sabun yang bersifat membusa.
Gejala lain yang timbul
akibat keracunan saponin adalah radang usus, anoreksia, diare, depresi, koma dan kematian. Akibat lain keracunan saponin adalah kejadian aborsi pada ternak yang mengkonsumsi rumput ilalang yang mengandung saponin. Konsentrat protein alfalfa dengan kandungan saponin alfalfa rendah memberikan penampilan pertumbuhan yang berbeda pada tikus daripada konsentrat alfalfa yang berasal dari kandungan saponin alfalfa tinggi. Level rendah penggunaan tepung alfalfa menurunkan jumlah rata-rata pertumbuhan unggas, yang menjadi efek utama dari kandungan saponin adalah pada palatabilitas dan feed intake dibandingkan pada efek metabolismenya. Penggunaan strain rendah alfalfa saponin meningkatkan level alfalfa dapat menjadi bahan makanan untuk ruminansia tanpa menurunkan penampilan pertumbuhannya. Saponin pada pastura pada umumnya dan rumput-rumputan liar telah dimasukkan sebagai tumbuhan yang bersifat toksik. Bahan-bahan makanan ini mengandung 3% saponin dan dinyatakan membahayakan bagi ternak. Usaha untuk mencegah saponin dapat dilakukan dengan penambahan kolesterol dalam ransum.
4.11. Azoksiglikosida (cicasin) Tanaman cicad (cycas spp) adalah seperti tanaman palm kuno yang tersebar luas pada periode Mesozoic. Umumnya dijumpai pada daerah tropis dan subtropis. Ternak yang umum terkena keracunan adalah yang sering merumput pada area dimana tumbuh tanaman cicad dan Macrozamia spp. terutama pada daerah Australia tropis. Tanaman cicad tahan hidup pada berbagai kondisi seperti kebanjiran dan kekeringan. Akar, biji dan batang mengandung karbohidrat tinggi. Tanaman cicad dan Macrozamia spp serta bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.44. dan 4.45.
133
Gambar 4.44. Tanaman Cycas communis (http://sarasota.extension. ufl.edu dan www.finerareprints.com)
Gambar 4.45. Tanaman Macrozamia communis (http://farrer.riv.csu. edu.au dan www.anbg.gov.au) Tanaman cicad mengandung glikosida yang menyebabkan penyakit hati dan saluran pencernaan pada ternak dan bersifat karsinogenik.
Salah satu
glukosida utama adalah cicasin yang mengandung metilazoksimetanol (MAM) sebagai aglikon. Komposisi kimia cicasin terlihat pada Gambar 4.46.
134
CH2OH O O OH
CH2 N
N
glukosa + β−glukosidase CH3 HO CH2 N N
CH3
HO OH
O
O Metilazoksimetanol (MAM)
Cicasin
Gambar 4.46. Komposisi kimia cicasin Gejala mengkonsumsi biji dan daun cicad dan Macrozamia spp adalah sirosis, vena sentral dan hati tersumbat, serta gastroenteritis. Agen penyebab adalah MAM yang dibebaskan dari glikosida oleh aktivitas β-glikosidase dalam saluran pencernaan. Sapi yang mengkonsumsi tanaman ini juga menunjukkan gangguan kondisi syaraf seperti kaki belakang menjadi lumpuh karena degenerasi axon pada sistem syaraf pusat. Pencegahan tradisional yang dapat dilakukan untuk mengurangi racun cicasin yang bersifat karsinogenik adalah fermentasi, pemanasan, ekstraksi air dan pemanasan matahari yang dapat menghancurkan aktivitas karsinogenik. Penelitian yang memberi masukan butilated hydroxyanisole (BHA) pada tikus kecil dapat melindungi keracunan akut MAM. Perlindungan ini dihubungkan dengan peningkatan level sitokrom P450 dan b5 pada hati dan pengurangan dalam perubahan nekrotik pada hati. MAM merupakan karsinogen yang secara spesifik menyerang kolon pada tikus.
4.12. Jojoba glikosida (simmondsin) Jojoba (Simmondsia California) adalah tanaman asli pada daerah gurun di tenggara AS. Biji-bijian tanaman tersebut mengandung cairan wax yang bersifat sama dengan minyak sperma ikan paus yang digunakan dalam berbagai aplikasi kebutuhan seperti perlengkapan kosmetik. Bungkil jojoba merupakan pakan ternak sumber protein yang potensial. Tanaman jojoba dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 4.47. 135
Gambar 4.47.
Tanaman Simmondsia ssp. (www.swsbm.com dan www.bogos.uni-osnabrueck.de)
Racun yang terdapat pada jojoba merupakan golongan glikosida yang dinamakan simmondsin dengan komposisi kimia sebagaimana terlihat pada Gambar 4.48.
136
CN CH β−glukosa
O
OH OCH3 OCH3
Gambar 4.48. Komposisi kimia simmondsin Penelitian yang telah dilakukan menemukan bahwa strain lactobacillus acidophilus dan L. bulgaricus terpilih yang tumbuh baik pada bungkil jojoba ternyata menurunkan tingkat simmondsin dan mengadakan persenyawaan sampai 85 – 98% setelah 21 hari inkubasi. Hal tersebut menyebabkan bungkil jojoba menjadi tidak toksik pada tikus, unggas, domba, sapi dan meningkatkan palatabilitas.
4.13. Ranunculin Tanaman Buttercup (Ranunculus spp.) adalah rumput pastura umum di bagian utara AS, Eropa, Afrika Selatan dan Australia. Rumput tersebut umumnya tumbuh pada tanah basah dan pastura yang terserang berat oleh rumput buttercup sering dicirikan dengan tanah asam, pemupukan dan praktek manajemen pastura jelek. Spesies yang umum di AS bagian utara adalah Ranunculus acris (rumput lapang buttercup yang tinggi) dan Rununculus repens (rumput buttercup yang menjalar). Buttercup merupakan tanaman yang tidak palatable dan tidak akan dikonsumsi kecuali pakan lainnya kurang. dapat dilihat pada Gambar 4.49.
137
Tanaman Buttercup dan bagannya
Gambar 4.49.
Tanaman Ranunculus ficaria (www.delawarewildflowers.org dan http://runeberg.org)
Buttercup mengandung glikosida yang dinamakan ranunculin yang apabila jaringan tanaman rusak akan diubah secara enzimatis menjadi minyak volatil kuning yaitu protoanemonin. Protoanemonin adalah senyawa tidak stabil dan apabila berpolimerisasi menjadi anemonin tidak toksik atau divolatilisasi. Protoanemonin mengiritasi dan menyebabkan pelepuhan pada bibir dan iritasi mulut maupun saluran pencernaan sehingga memproduksi saliva berlebihan, sakit perut dan diare. Komposisi kimia ranunculin dan konversinya dapat dilihat pada Gambar 4.50.
138
C6H11O5 O
CH2 O
H2C O
O
O
pematangandibebaskan oleh enzim tanaman Protoanemonin (toksik)
Ranunculin
polimerisasi
O
H2C O
CH2 O
O
Anemonin (nontoksik)
Gambar 4.50. Komposisi kimia ranunculin dan konversinya Buttercup berduri (Ceratocephalus testiculatus) adalah rumput tahunan yang menyerang area luas di bagian barat AS.
Tanaman tersebut bukan
merupakan buttercup sejati (Ranunculus spp.) tetapi sangat menyerupai buttercup dalam penampilannya.
Tanaman tersebut tumbuh mencapai 1 – 5 inchi dan
berdiri dalam bentuk padat.
Domba yang mngkonsumsi buttercup berduri
menunjukkan diare cair, lemas dan kesulitan bernafas setelah beberapa jam. Nekropsi dilanjutkan dengan edema pada dinding rumen, hemoragi pada sisi dalam bilik jantung kiri, kongesti paru-paru, hati dan ginjal dan akumulasi cairan dalam torak dan rongga perut.
Tanaman buttercup berduri yang diberikan
sebanyak 10,9 g/kg bobot badan pada domba merupakan dosis letal. Tanaman ini tidak palatable. Tahap mulai berbunga mempunyai konsentrasi ranunculin yang paling tinggi.
139
BAB 5 SENYAWA RACUN PROTEIN DAN ASAM AMINO
5.1. Anti Tripsin Anti tripsin atau inhibitor tripsin adalah senyawa penghambat kerja tripsin yang secara alami terdapat pada kedelai, lima bean (kara), gandum, ubi jalar, kentang, kecipir, kacang polong, umbi leguminosa, alfalfa, sorghum, kacang fava, beras dan ovomucoid.
Kesemuanya tanaman tersebut mempunyai antitripsin
dengan protein berberat molekul rendah, kecuali anti tripsin yang terdapat pada ovomucoid yang terdiri dari 75 persen asam amino dan 25 persen karbohidrat. Pada umumnya anti tripsin adalah senyawa yang terdiri dari asam amino dengan bentuk struktur sebagaimana terdapat pada Gambar 5.1.
H C
C
R2
O
H
R1
N
C H
Keterangan : R1 terdiri daru lisin dan arginin R2 terdiri dari fenilalanin, triptofan, tirosin, leusin, asam aspartat dan asam glutamat Gambar 5.1. Struktur anti tripsin Dalam kacang kedelai, anti tripsin mempunyai dua macam tipe yaitu Kunitz inhibitor dan Bowman-Birk inhibitor (BBI). Kunitz inhibitor mempunyai ukuran molekul 20.000 sampai dengan 25.000 dengan aktifitas yang spesifik pada tripsin, terdiri dari 181 residu asam amino dengan 2 ikatan disulfida dan 63 asam amino yang aktif.
Kunitz inhibitor menunjukkan sebagai penghambat reaksi
tripsin dengan cara yang sama yaitu reaksi dengan pencernaan protein lain, tetapi sejumlah ikatan non kovalen dibentuk pada tempat aktif dalam sebuah ikatan kompleks yang tidak dapat dirubah. Tanaman kedelai, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 5.2. dan 5.3.
140
Gambar 5.2. Tanaman kedelai (www.iita.org dan www.msue.msu.edu)
Gambar 5.3. Biji tanaman kedelai (www.uky.edu)
141
Bowman-Birk inhibitor (BBI) mempunyai ukuran molekul 6.000 sampai dengan 10.000 dengan proporsi ikatan disulfida tinggi dan dengan aktifitas menghambat tripsin dan kimotripsin dengan cara mengikat pada tempat yang bebas, dan larut dalam 60 persen etanol tetapi tidak larut dalam aseton. BBI mempunyai dua tempat aktif yaitu satu menjepit tripsin dan yang satu menjepit kimotripsin kompleks. BBI mempunyai rantai tunggal polipeptida dengan 71 asam amino dan 7 ikatan disulfida. Mekanisme kerja anti tripsin dalam tubuh ternak dimulai dengan interaksi antara tripsin (T) dengan substrat inhibitor (I) yang mengandung lisin dan arginin dan membentuk ikatan peptida berbentuk tetrahedral (TI)t. Bila reaksi terjadi dalam keadaan asam, maka anti tripsin akan cenderung menjadi substrat normal (TI)t. Kemudian melalui pemecahan ikatan peptida dari enzim asal (TI)a, akan terbentuk senyawa antara tetrahedral yang kedua (TI)t dan selanjutnya dihasilkan lagi senyawa antara inhibitor (I) kedua.
Mekanisme interaksi antara tripsin
dengan inhibitor dapat dilihat pada Gambar 5.4. NH2 NH
NH
(T)(I)
(TI)t
NH2
NH OH OH H2 O -OH-C=O-O-C-OH-O-C O-O-C-OH-OH-C=O (TI)a
(TI)T
(I)
Gambar 5.4. Mekanisme interaksi antara tripsin dengan inhibitor Anti tripsin akan memacu pembentukan dan sekaligus pelepasan zat seperti pankreozimin yang bersifat seperti hormon dari dinding usus. Zat ini akan merangsang pengeluaran enzim dari pankreas.
Seperti diketahui pengeluaran
enzim dari pankreas diatur oleh mekanisme umpan balik karena adanya tripsin dan kimotripsin dalam usus. Berkurangnya jumlah tripsin dan kimotripsin dalam usus akan merangsang pengeluaran enzim-enzim pankreas dengan jalan mengikat tripsin dan kimotripsin aktif dalam usus halus. Dengan demikian dengan adanya anti tripsin, pankreas akan mengeluarkan enzim secara berlebihan. Karena enzim itu sendiri adalah protein, maka ternak yang diberi pakan yang mengandung anti 142
tripsin tidak saja tidak dapat menggunakan protein yang terdapat dalam pakan tersebut, melainkan juga kehilangan protein tubuh lewat enzim yang dieluarkan secara berlebihan.
Akibatnya ternak yang mengkonsumsi pakan yang
mengandung anti tripsin akan mengalami beberapa gejala seperti kesulitan mengkonsumsi pakan, hipertropi pankreatik dengan adanya peningkatan jumlah sel-sel jaringan pankreas, gangguan pencernaan protein, gangguan absorpsi lemak, pengurangan sulfur asam amino dan terhambatnya pertumbuhan. Pakan unggas yang mengandung anti tripsin cenderung akan membentuk pembesaran pankreas. Pembesaran pankreas akan memperbesar sekresi tripsin. Tripsin yang berlimpah dari pembesaran pankreas menyebabkan kekurangan sulfur asam amino. pertumbuhan.
Efek yang paling akhir terjadi adalah terhambatnya
Pada hewan seperti tikus dan ayam terjadi tekanan pertumbuhan
karena tingginya sulfur asam amino dari dalam yang hilang karena hasil tripsin yang berlebihan. Pada binatang seperti babi, anak sapi dan ayam muda (kondisi hipertropik pankreas umumnya lambat) maka akan terjadi penghambatan pemcernaan protein karena jumlah anti tripsin yang berlebihan melebihi produksi tripsin.
Pada anak ayam yang diberi bahan pakan mengandung anti tripsin
mengalami problem dalam hal ukuran pankreas, pertumbuhan dan efisiensi penggunaan pakan sebagaimana pada Tabel 5.1. Tabel 5.1.
Efek pemberian pakan yang mengandung anti tripsin dalam tingkat yang berbeda pada anak ayam umur 0 - 21 hari
Perlakuan
Anti tripsin (mg/100 g)
Pertumbuhan (g)
EPP2
Pankreas (g/100 g bb)
Kontrol Kedelai mentah Kedelai dipanaskan Kedelai dipanaskan Kedelai dipanaskan Kedelai dipanaskan
0,00 420,00 45,00 8,25 2,25 0,38
456 335 417 452 455 463
0,67 0,57 0,63 0,66 0,68 0,66
0,407 0,735 0,442 0,401 0,428 0,374
143
Pada ayam dewasa lebih tahan terhadap penggunaan kedelai mentah dari pada ayam muda. Penggunaan sampai dengan 15 persen belum menunjukkan penurunan produksi telur, tetapi berat telur menurun dan pankreas membesar. Pada babi, penggunaan kedelai yang sudah dipanaskan meningkatkan berat badan dan memperbaiki efisiensi penggunaan pakan dari pada penggunaan kedelai mentah dan tidak ditemukan adanya pengaruh kedelai mentah pada pankreas. Pada ruminansia, meskipun dapat menggunakan kedelai mentah tanpa menimbulkan efek negatif, penggunaan kedelai yang sudah diproses memberikan hasil susu dan pertumbuhan yang lebih baik. Hampir semua anti tripsin dalam tanaman dapat dirusak oleh panas. Lebih dari 95 persen aktifitasnya dirusak dengan perlakuan panas dalam waktu 15 menit pada suhu 100oC.
Penggilingan pakan yang menggunakan ekstruder sangat
efektif dalam menghancurkan anti tripsin.
Faktor penting dalam mengontrol
perusakan anti tripsin adalah suhu, lama pemanasan, ukuran partikel dan kandungan air. Pemanasan yang berlebihan akan merusak zat makanan yang lain seperti asam amino dan vitamin.
5.2. Papain Papain adalah suatu enzim pemecah protein (enzim proteolotik) yang terdapat dalam getah pepaya yang memiliki aktifitas proteolitik minimal 20 unit/gram preparat dan tergolong kedalam senyawa organik komplek yang tersusun dari gugusan asam amino. Papain adalah protease sulfihidril karena memiliki gugusan sulfihidril (SH) pada bagian aktifnya. Papain kali pertama ditemukan pada tahun 1975 oleh Graffiti Huges. Struktur kimia enzim papain belum dapat ditentukan secara tepat, hanya dikatakan bahwa enzim papain merupakan suatu senyawa organik komplek yang terdiri dari gugus asam amino. Susunan asam amino papain seperti enzim pada umumnya adalah protein
yang mempunyai komposisi asam amino tertentu.
Muatan asam-asam amino inilah yang membentuk molekul papain tersebut, menentukan muatan enzim papain. Papain sebenarnya terdiri dari suatu rantai polipeptida tunggal yang tersusun atas ratusan asam-asam amino. 144
Papain termasuk enzim hidrolisa karena
menggiatkan berlangsungnya
proses hidrolisa protein, dengan demikian papain juga merupakan enzim protease dan
karena mengandung gugus sulfihidril (SH) pada bagian aktifnya maka
dikatakan protease sulfidril, sedangkan aktifitas enzim dihambat oleh adanya logam berat dan oksidator. Berdasarkan tempat pemutusan ikatan peptidanya maka papain tergolong enzim endopeptidase yaitu enzim yang dapat memutuskan ikatan peptida pada bagian dalam rantai, hasil hidrolisanya berupa penggalan rantai peptida asam-asam amino. Secara umum tahapan hidrolisa yang ada dalam pencernaan makanan selalu dimulai dengan memecah protein menjadi peptida, selanjutnya peptida hidrolisa menjadi asam–asam amino. Pemecahan terjadi secara bertahap sesuai dengan jenis enzim yang mengkatalisnya. Pemecahan protein menjadi asam amino dengan bantuan enzim papain secara skematis terdapat pada Gambar 5.5. O HN
CH NH C C
Protein
O NH C C
NH
C
C
O
R
Enzim papain
Asam amino
Gambar 5.5. Pemecahan protein oleh enzim papain Pepaya (Carica papaya) yang banyak mengandung papain banyak tumbuh didaerah tropis dan tersebar luas diseluruh dunia. Di beberapa tempat pepaya dimanfaatkan dengan menyadap getah yang berupa lateks. Lateks pada pepaya mengandung enzim proteolitik yang disebut dengan papain. Adapun bagian– bagian dari tanaman pepaya ini mengandung berbagai macam zat yang berkhasiat obat disamping terutama buah dan daun. Daun mengandung papain, karpain, alkoloid, saponin, glikosida, karposid, sedangkan pada bagian buah mengandung karotenoid, pektin D-glukosa, l-akabinosa. Pada bagian akar mengandung papalna, kalium, minorat, mirosin, papayatin, damar dan tannin. Buah merupakan penghasil getah paling banyak dengan kandungan papain dapat mencapai 50% dari berat getah. Tanaman pepaya dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.6. 145
Gambar 5.6.
Tanaman pepaya (http://home.hiroshima-u.ac.jp dan www.plant-pictures.de)
Beberapa cara untuk memperoleh lateks pepaya yaitu salah satunya dengan menggerus garam pada seluruh buah dan daunnya, akan tetapi cara demikian menyebabkan jumlah getah atau lateks yang diperoleh sedikit. Sedangkan untuk memperoleh lateks secara besar-besaran, maka lateks yang menetes dari irisan ditampung kedalam plastik atau gelas. Bekuan yang terbentuk pada bekas irisan harus dilakukan pengerukan dengan pisau dan kemudiian dicampur dengan lateks tadi dalam gelas. Adanya kandungan enzim papain pada pepaya yang berperan sebagai pencerna karena bersifat katalis merupakan suatu enzim proteolitik yang mampu merusak protein tubuh cacing dalam saluran pencernaan. Reaksi yang terjadi pada enzim proteolitik papain adalah hidrolisis menjadi polipeptida dan peptida, kemudian selanjutnya menjadi asam amino. 146
Mekanisme kerja enzim papain
khusus terhadap cacing dewasa yang terdapat pada saluran pencernaan hewan adalah diduga enzim papain akan berperan dalam merusak enzim-enzim yang dibutuhkan cacing yang ada didalam saluran pencernaan sehingga suplai nutrisi bagi
cacing
terproteksi.
untuk keperluan
Hal tersebut menyebabkan kebutuhan pencernaan
tubuh cacing
akan terhambat. Selain itu pula papain
dimungkinkan akan merusak protein dan glikopprotein yang berperan dalam transport hasil metabolime tubuh cacing sehingga akan berefek pada kematian cacing dewasa. Pada akhirnya hal tersebut mempengaruhi produktivitas induk semang cacing yaitu nutrisi yang dikandung oleh pakan yang dikonsumsi dapat digunakan untuk pemenuhan kebutuhan hidup pokok maupun kebutuhan berproduksi sehingga secara nyata efek yang diperoleh terjadi peningkatan konsumsi dan konversi pakan. Berdasarkan hasil penelitian oleh Murcof (1998), menyatakan bahwa pada kadar konsentrasi 20% getah pepaya efektif
dalam pengendalian infeksi
Ascaridia galli pada ayam petelur. Adapun pengobatan dengan getah pepaya 20% pada ayam yang terinfeksi Ascaridia galli menyebabkan kenaikan produksi telur ayam setingkat dengan berat telur dari ayam yang bebas dari infeksi cacing tersebut. Disarankan penggunaan papain sebagai obat cacing pada konsentrasi 20% dengan dosis 0,5 g/kg BB ayam dalam 2,5 ml air memberikan hasil yang baik untuk membasmi cacing pada ternak unggas.
5.3. Lectin/Hemaglutinin Lektin adalah glikoprotein yang mempunyai bobot molekul 60.000 – 100.000 yang dikenal untuk kemampuannya menggumpalkan eritrosit. Tanaman yang mengandung lectin dijumpai dalam banyak kelompok botani meliputi monokotiledon dan dikotiledon, jamur dan lumut, tetapi yang paling banyak terdapat pada Leguminoseae dan Euphorbiaceae. Lectin berada dalam berbagai jaringan pada tanaman yang sama dan mempunyai lokasi seluler dan sifat molekuler yang berbeda. 147
Lectin menggumpalkan sel-sel darah merah yang terdapat pada ternak. Lectin dapat disebut aglutinin atau biasa juga disebut phitohemagglutinin. Dilihat dari namanya maka lectin memang berfungsi menggumpalkan sel-sel darah merah. Lectin dapat juga mematikan ternak karena bersifat racun. Tetapi ada juga lectin yang tidak bersifat racun dikarenakan terdapat pepsin. Lectin adalah protein yang mempunyai ketinggian afinitas untuk molekul gula tertentu. Lectin pertamatama diisolasi dari kacang castor, dengan kandungan lectin yang biasa di sebut ricin. Jadi, lectin adalah protein yang sangat mempengaruhi gula dan gabungan gliko dengan pengaruh yang tinggi.
Lectin berinteraksi dengan karbohidrat
tertentu yang sangat spesifik. Interaksi ini spesifik enzim-substrat, atau interaksi antigen-antibodi.
Lectin berikatan dengan gula bebas atau residu gula
polisakarida, glikoprotein atau glikolipid yang dapat dibebaskan atau diikat dalam membran sel. Lectin terdapat pada tanaman leguminosa terutama pada kacang kedelai, kacang kidney, dan alfalfa. Pada kacang kedelai, lectin tidak terlalu bersifat racun. Tetapi lain halnya pada kacang kidney, lectin yang ada didalamnya bersifat sangat beracun. Hal ini disebabkan kegiatan dari lectin tersebut.
Pengklasifikasikan
lectin dapat dilihat pada Tabel 5.2. Kacang kidney mengandung faktor yang menghalangi penggunaan vitamin E.
Pemanasan kacang kidney dapat mengatasi akibat tersebut.
Aktivitas
pemanasan tersebut mungkin menyebabkan α-tokoferol oksidase muncul pada kacang kidney, alfalfa dan kacang kedelai. Alfalfa mengandung faktor yang mudah larut dalam lemak yang mengurangi ketersediaan vitamin E pada ternak. Lectin juga terdapat pada Canavalia ensiformis (Jack bean) yaitu tanaman yang tumbuh di daerah tropical yang umum untuk makanan ternak. Penambahan biji kacang jack paling besar daripada 4% dari berat badan adalah racun pada sapi. Tanda-tanda keracunan adalah diare, lemah, enteritis, dan nefritis. Lectin yang terkandung dalam kacang jack disebut concanavalin A.
148
Tabel 5.2. Klasifikasi lectin berdasarkan aktivitas racunnya No. 1.
2.
3.
4.
Aktivitas lectin Aktivitas lectin tinggi dan sangat toksik - Phaseolus coccceneus - Phaseolus vulgaris - Phaseolus vulgaris - Phasealus acutifolius Aktivitas lectin sedang, penghambat pertumbuhan - Psophocarpus tetragonolobus - Phaseolus lunatus Aktivitas lectin rendah dan tidak beracun - Lens esculentus - Pisum sativum - Cicer arietinum - Vigna sinensis - Cajanus cajan - Phaseolus aureus - Vicia faba - Phaseolus angularis Faktor non lectin yang menyebabkan depresi pertumbuhan - Glycine max - Phaseolus vulgaris
Tanaman Runner bean Red or brown kidney bean White or black kidney bean Tepary bean
Winged bean Baby lima bean Lentils Green peas Chick-peas Blackeyed pewas Pigeon peas Mung beans Broad beans Aduki beans
Soybeans Pinto beans
Lectin yang terkandung di dalam kacang precatory dan rosary pea (Abrus precatorius) disebut abrin, salah satu racun yang diketahui sangat mematikan. Umumnya terdapat pada tumbuhan tropis dan sebagai rumput-rumputan liar pada tanaman pagar, pada rumpun tanaman jeruk dan area pembuangan di bagian tengah dan selatan Florida. Bijinya kadang kadang dapat dibuat untuk rosario, kalung atau dekorasi lain, tetapi biji tersebut juga dapat digunakan untuk membunuh orang. Tanaman Abrus precatorius, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 5.7. dan 5.8.
149
Gambar 5.7. Tanaman Abrus precatorius (http://scitec.uwichill.edu.bb dan www.plant-pictures.de)
Gambar 5.8. Biji tanaman Abrus precatorius (www.magic-plants.com)
150
Abrin potensial untuk mengiritasi permukaan membran, yang ditandai oleh mabuk termasuk beberapa iritasi gastrointestinal dan ini merupakan semacam pembedahan hidup-hidup yang kejam. Abrin merupakan dua rantai polipeptida yang bekerja sama dengan ikatan disulfida. Kacang castor atau Ricinus communis dapat dikomersialkan dalam bentuk minyak kacang castor dan dapat digunakan untuk industri minyak gosok dan juga untuk bidang medis. Biji, batang dan daun-daunan dari kacang castor atau Ricinus communis merupakan racun tetapi minyaknya bukan merupakan racun. Lectin pada kacang castor disebut ricin dan merupakan salah satu zat yang sangat beracun. Ricin juga memiliki dua rantai polipeptida dan bekerja sama dengan ikatan disulfida. Sama halnya dengan abrin, ricin dapat dihancurkan dengan panas yang sedang. Tanda-tanda keracunan ricin adalah iritasi saluran pencernaan. Black locust atau Pseudoacacia adalah suatu tumbuhan leguminosa kecil yang pertumbuhannya sangat cepat. Black locust mengandung racun lectin yang dikenal sebagai robin yang memiliki dua rantai polipeptida, tetapi tidak bergabung dengan ikatan disulfida. Gejala keracunan robin adalah anorexia, kelesuan, badan lemah, paralisis posterior pada sapi dan kuda, mual pada manusia, kedinginan yang ekstrim, diare, pupil melebar, dan kematian. Luka patologis terutama adalah iritasi dan edema pada saluran pencernaan. Black locust sangat potensial sebagai pakan sapi, kuda dan lain-lain karena mengandung protein tinggi, tumbuh dengan cepat dan mudah dipanen dengan tangan. Bungkil Black locust mengandung 20 - 24% protein. Pada percobaan dengan menggunakan ayam broiler, 3% bungkil daun locust atau 3% bungkil alfalfa pada pakan yang dicampuri jagung dan bungkil kedelai menunjukkan penampilan yang lebih baik dibandingkan dengan bungkil alfalfa. Lectin ini banyak terdapat di pakan ternak. Jadi dalam pemberian pakan harus dilihat dahulu apakah pakan itu berbahaya bagi ternak atau menguntungkan bagi ternak. Oleh karena itu pakan yang akan diberikan pada ternak haruslah diolah terlebih dahulu agar tidak terjadi kesalahan. Metabolisme pada ternak sangatlah kompleks. Racun dari lectin akan tumbuh dan diserap oleh zat gizi pakan, dengan adanya penyerapan ini maka akan terjadi infeksi bakteri. 151
Lectin
ini mengganggu sel-sel darah, kemudian didalam sel darah merah tersebut terjadi penggumpalan pada sel darah merah. Lectin juga merugikan sistem dalam infeksi bakteri, lectin mengacaukan garis batas sel villi duodenum dan jejenum dan abnormalitas dengan tingginya katabolisme di jaringan protein. Disamping itu juga terjadi perkembangbiakan dramatis dari Escherichia coli di usus halus. Lectin dapat dihancurkan dengan pemanasan basah, sementara sangat tahan terhadap pemanasan kering.
5.4. Mimosin Mimosin merupakan zat racun atau zat antinutrisi yang berasal daun lamtoro atau leguminosa. Mimosin merupakan racun yang berasal dari turunan asam amino. Mimosin merupakan senyawa asam amino heterosiklik, yaitu asam amino yang mempunyai rantai karbon melingkar dengan gugus berbeda. Mimosin mempunyai gugus keton dan hidroksil pada inti pirimidinnya, yang diketahui bersifat toksik. Mimosin sering disebut leusenina, dengan rumus molekul C8H10O4N2. Secara struktural mimosin hampir sama dengan tirosin, tapi berbeda pada fungsinya. yaitu merupakan zat anti nutrisi yang berada pada salah satu bahan pakan, dimana zat tersebut apabila dikonsumsi oleh ternak dapat menyebabkan penurunan penampilan ternak tersebut. Bahkan pada salah satu zat anti nutrisi lain dapat menyebabkan kematian. Sedangkan tirosin merupakan hormon yang berfungsi sebagai pencegah gondok. Mimosin mempunyai rumus bangun kimia sebagaimana Gambar 5.9.
HO O
NH2 N CH2 CH COOH
Gambar 5.9. Komposisi kimia mimosin
152
Tepung daun lamtoro atau Leucaena leucocephala
sebagai penghasil
mimosin banyak digunakan dalam ransum unggas. Tumbuhan ini tumbuh di Hawai, Thailand dan beberapa negara tropis lainnya. Tanaman ini jenis leguminosa tropik dengan kandungan protein yang besar sebagai sumber protein bagi ternak. Daun tanaman ini mengandung protein kasar sekitar 25 – 35 %. Tanaman ini mempunyai beberapa kelebihan diantaranya pertumbuhannya cepat, daya adaptasi tinggi, pertumbuhan tinggi dan juga disukai oleh ternak. Tanaman lamtoro dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.10 dan 5.11.
Gambar 5.10. Tanaman lamtoro (www.hear.org dan www.tropicalgrasslands.asn.au)
153
Gambar 5.11. Biji tanaman lamtoro (http://web.supernet.com.bo) Tepung daun lamtoro mempunyai kandungan 4% protein 2, 3,25% lemak, dan kira-kira 14% serat kasar dan lebih dari 530 mg beta karoten aktif per kilogram. Tepung daun lamtoro masih dibatasi penggunaannya sekitar 3 - 4%, karena mengandung racun mimosin. Metabolisme pembentukan mimosin dimulai dari protein bentuk asal diubah menjadi berbagai macam asam amino, salah satunya adalah tirosin yang kemudian didalam tubuh diubah menjadi zat anti nutrisi mimosin yang kemudian di dalam rumen dipecah atau difermentasikan menjadi hydrokixpiridin (DHP). 3,4- Hidrokxypiridin (DHP) dimetabolisme oleh ternak tetapi tidak beracun. Mimosin dan DHP dapat hilang dalam inkubasi di dalam cairan rumen. Bakteri gram-negatif yang anaerob dan berbentuk tongkat pendek dapat mendegradasi mimosin dan DHP menjadi tidak beracun dalam metabolisme di dalam rumen.
DHP ini apabila tidak didegradasikan akan
menyebabkan terhambatnya fungsi iodin dalam kelenjar tiroid. Adanya metabolisme DHP tersebut dapat menyebabkan racun dalam metabolisme tubuh. Reaksi kimia terbentuknya mimosin dapat dilihat pada Gambar 5.12.
154
HO HO
N
3,4-dihydroxypyridine
HO O
NH2 N
CH2
CH
COOH
Gambar 5.12. Reaksi kimia terbentuknya mimosin Pada bagian biji tanaman lamtoro atau petai (Leucena leucoceaphala), mimosin terdapat sebanyak 1 - 4%, juga terdapat pada bagian daun dan batang. Mimosin terdapat pula pada tanaman liar berbentuk perdu yaitu putri malu (Mimosa pudica).
Tanaman lamtoro diketahui banyak mengandung protein dan
sangat baik digunakan sebagai pakan ternak. Tanaman tersebut mempunyai palatabilitas yang tinggi, pertumbuhannya cepat dan mudah tumbuh serta merupakan tumbuhan yang hidup subur pada daerah tropis. Biasanya peternak menggunakan sistem cut and carry sebagai bahan pakan ternak ruminan. Penelitian mendalam mengenai senyawa ini belum banyak dilakukan, beberapa ahli mendapatkan
gejala keracunan. Percobaan pada tikus dengan
memberikan mimosin sebanyak 1% menyebabkan gajala toksik dengan terjadinya alopecia, penghambatan pertumbuhan dan gejala memperpendek umur tikus. Percobaan lain dengan esktrak lamtoro pada makanan tikus ternyata menyebabkan kerusakan pada folikel rambut, sehingga merusak rambut tikus. Ternyata beberapa pengamat mensinyalir adanya gejala rontok rambut pada manusia bila makan bahan senyawa ini. Penelitian lain menyebutkan bahwa mimosin mempunyai efek yang membahayakan pada ternak baik itu pada ruminan maupun unggas. Pada dasarnya mimosin merupakan faktor penyebab terjadinya kekurangan darah (anemia) pada 155
tubuh ternak, sehingga hal tersebut dapat menyebabkan gangguan–gangguan lain yang dapat menurunkan penampilan ternak. Sedang faktor penyebab anemia adalah dikarenakan metabolisme dimetil disulfida. Efek lain yang terjadi pada unggas adalah dapat menyebabkan pertumbuhan terhambat, merontokkan bulu, katarak pada mata serta gangguan reproduksi. Dosis pemberian tepung daun lamtoro 5 - 10% dalam bahan pakan pada unggas maupun kelinci dapat menyebabkan penurunan penampilan ternak. Apabila ternak dalam keadaan tertekan atau stress maka akan mengakibatkan penyerapan mimosin dalam tubuh akan lebih cepat dibanding dengan penyerapan asam amino. Sehingga ternak akan lebih banyak menderita keracunan. Pencegahan dapat dilakukan dengann membatasi pemberian bahan pakan yang mengandung senyawa tersebut dalam ransum yaitu kurang dari 5%. Mimosin diketahui stabil dan sedikit larut dalam air. Kelarutannya adalah 1 : 500 (1 g dalam 500 cc air) sehingga apabila senyawa tersebut dilarutkan lebih dari 500 cc air maka senyawa tersebut akan berkurang sifat toksiknya. Mimosin merupakan senyawa yang tidak mudah rusak pada pemanasan biasa, kadar kerusakannya mulai terjadi jika dilakukan pemanasan tinggi, sekitar 227 - 228oC, hal ini dapat digunakan sebagai pencegahan keracunan dengan pemanasan terlebih dulu bahan pakan yang mengandung senyawa tersebut sebelum diberikan kepada unggas.
5.5. Latirogen Latirogen adalah racun yang ditemukan dalam chick pea dan vetch yaitu sejenis kacang polong. Latirogen merupakan derivat asam amino yang bekerja melawan metabolisme asam glutamat, sebagai neurotransmiter di otak. Ketika latirogen terkonsumsi dalam jumlah banyak oleh ternak, maka akan terjadi kelumpuhan. Penyakit yang disebabkan oleh racun latirogen dinamakan latirisme. Latirisme adalah penyakit kelumpuhan pada manusia yang disebabkan oleh biji Lathyrus spp. khususnya L. sativus (chick-pea). Penyakit itu merupakan problem kesehatan yang krusial di India. Biji chick pea ini umumnya digunakan sebagai tepung roti dan sayur. Beberapa negara bagian di India sekarang sudah 156
melarang penjualan biji ini, meskipun tanaman ini masih tumbuh secara luas. Tanaman Lathyrus spp sangat kuat atau tahan tumbuh di daerah kering dan dibawah musim yang panas. Tanaman ini banyak tumbuh di India dan Amerika utara (yang baru diketahui).
Tanaman Lathyrus sativus dan bagannya dapat
dilihat pada Gambar 5.13. dan 5.14.
Gambar 5.13.
Tanaman Lathyrus sativus (www.fragrantgarden.com dan www.fao.org)
157
Gambar 5.14. Biji tanaman Lathyrus sativus (www.general.uwa.edu.au)
Ada dua tipe latirisme yaitu neurolatirisme dan osteolatirisme. Neurolatirisme berpengaruh dalam sistem syaraf.
Hal ini disebabkan oleh
neurotoksin yang dihasilkan oleh L. sativus, terutama sangat berpengaruh terhadap manusia. Osteolatirisme menjadikan tulang cacat dan aorta pecah. Hal ini banyak terjadi di peternakan, khususnya pada kuda yang mengkonsumsi L. odoratus atau tanaman tahunan sweet pea. Latirogen adalah racun tanaman biji-bijian kacangkacangan dan pertama kali ditemukan di negara India pada saat itu, sedangkan di Amerika utara juga terdapat latirogen yang berasal dari tanaman L. salfetrus atau flat pea, sedangkan L. hirsutus atau rough pea tumbuh di Amerika bagian selatan. Osteolatirisme merupakan bentuk utama penyakit latirisme di peternakan. Konsumsi biji dari L. odoratus, L.silvestin ,L. histulus, dan berbagai spesies yang dihubungkan dengan sweet pea menyebabkan slaretal mengalami kelainan bentuk dan saluran aorta pecah hal ini berlanjut dengan ketidaksempurnaan sintesis dari cartilago dan jaringan penghubung. Kelainan yang terjadi pada tulang panjang disebabkan oleh ketidakteraturan bentuk hiperplastik cartilago pada epifisis (area pada zona proliferatif cartilage pada bagian akhir tulang). Aorta putus disebabkan oleh formasi aneurisme (kelemahan dinding aorta) yang disebabkan juga oleh ketidaksempurnaan kolagen dan sintesis elastin.
158
Bentuk latirogen pada L.
odoratus dan spesies yang berhubungan adalah β-amino propionitil (BAPN) dan sebuah derifat dari asam amino (NC
CH2
CH2
NH2)
BAPN ini terdapat di tanaman dalam bentuk β-(γ-L-glutamil) amino propionitril, tetapi kelompok glutamil belum tentu beraktifitas latirogenik. BAPN mengganggu dengan berhubungan silang pada kolagen dan molekul elastin. Konsekwensinya jaringan pengikat kehilangan struktur normal.
Ikatan silang
pada jaringan serat pengikat meliputi oksidasi kelompok amino epsilon pada residu lisin menjadi hidroksilisin di kolagen atau protein elastin. Aksi enzim lisil oksidase pada residu lisin yang spesifik termasuk dalam ikatan silang. Enzim lisil oksidase juga menerima ion kuprat untuk aktivitas tersebut.
Lisil oksidase
dihalangi untuk balik oleh BAPN. Defisiensi tembaga sangat mirip gejalanya karena menghalangi aktivitas lisil oksidase.
Keracunan BAPN tidak dapat
dinetralkan oleh suplementasi tembaga. Neurolatirisme adalah kelumpuhan kaki karena kerusakan syaraf pada spinal cord yang disebabkan oleh neurotoksin pada tanaman L. sativus. Penyakit ini dihubungkan dengan konsumsi L. sativus dan faktor lingkungan seperti lingkungan lembab dan beban kerja berlebihan. Hal tersebut umumnya nampak kapanpun makanan yang mengandung biji L. sativus dikonsumsi selama 3 - 6 bulan. Neurolatirogen utama adalah asam β-N-oksalil-L-α-β-diaminoptropionat (ODAP) dengan komposisi kimia terlihat pada Gambar 5.6. sebagai berikut.
O HOOC Gambar
5.15.
C
NH2 NH
CH2
Komposisi kimia diaminoptropionat
CH asam
COOH β-N-oksalil-L-α-β-
Gejala-gejala neurolatirisme yang terjadi adalah kerusakan masculer, kelemahan,
kelumpuhan otot-otot kaki, dan pada kasus yang ekstrim dapat
menyebabkan kematian.
Gejala awal yang timbul biasanya mendadak,
ditunjukkan dengan adanya pengerasan atau kelumpuhan pada bagian bawah kaki dan lengan. Pada kasus yang paling ringan terjadi kesulitan berjalan. Orang–orang 159
yang terserang lebih lanjut membutuhkan bantuan tongkat untuk berjalan, hal ini dapat berkembang ketahap selanjutnya dan akhirnya sang korban hanya dapat berjalan atau bergerak dengan merangkak.
Pengaruh latirisme lebih banyak
menyerang atau terjadi pada laki-laki muda kurang lebih antara usia 20 sampai 30 tahun, hal dapat dihubungkan dengan faktor-faktor lingkungan yang terlibat dengan penyakit tersebut. Salah satu kesulitan utama dalam mempelajari neurolatirisme adalah bahwa tidak semua hewan atau ternak eksperimen bereaksi pada neurotoksin. DOC atau anak ayam yang diuji mengalami reaksi dengan gangguan kepalanya dan menderita sawan (convulsi), anak ayam yang lebih tua tidak terpengaruh. Monyet tupai juga memberi respon terhadap neurotoksin dengan ciri otot gemetar dan konvulsi. Model aksi khusus ODAP belum dapat diketahui, tetapi gejala tersebut muncul dan berpengaruh secara langsung pada sel-sel syaraf. Hasil studi dengan hewan eksperimen gejalanya sudah muncul pada toksisitas yang rendah, dan menegaskan kemungkinan pentingnya faktor-faktor lain (penyakit yang lebih dulu atau sudah diderita, malnutrisi dan tekanan fisik berlebihan) dalam perkembangan neurolatirisme pada manusia. Biji-bijian L. sativus dapat diperlakukan untuk membatasi toksisitas. Perendaman dan perebusan didalam air panas dapat menghilangkan neurotoksin. Biji-bijian yang dipergunakan biasanya berupa bahan mentah seperti bentuk bola pasta, agar toksinnya dapat tertahan. Sehingga dengan sedikit penyiapan pakan biji-bijian, keracunan dapat dihindari. Pemecahan yang paling ideal adalah dengan cara mengembangkan penanaman tanaman L. sativus bebas racun, karena setiap tanaman hijauan memiliki ciri agronomi tersendiri yang akan menjadikannya sebuah tanaman pakan yang baik jika tidak beracun. Tanaman vetch menyebabkan neurolatirisme ketika dikonsumsi oleh unggas. Vetch pada suatu waktu berkembang di Oregon sebelah barat sebagai biji panenan. Gejala ayam yang mengkonsumsi vetch adalah konvulsi, kebutaan dan berkokok atau berkotek sayu, yang serupa dengan defisiensi piridoksin. Suplementasi piridoksin dapat menunda serangan gejala keracunan vetch. Vicia 160
sativa (common vetch) mengandung latirogen β-siano-L-alanin dengan komposisi kimia sebagaimana terlihat pada Gambar 5.16. NH2 NC
CH2
CH
COOH
Gambar 5.16. Komposisi kimia latirogen β-siano-L-alanin Vicia villosa (vetch berbulu) menyebabkan kematian sapi di Oklahoma. Tanda-tanda keracunan pada sapi yang merumput vetch adalah dermatitis, konjungtivitis dengan edema pada kelopak mata dan diare. Penyakit terjadi secara sporadis, dengan rataan mortalitas sekitar 50% pada ternak yang terinfeksi. Tanaman vetch berbulu juga beracun pada kuda dan menyebabkan peradangan granulomatous sistemik, edema khususnya di sekeliling bibir dan mata, konjungtivitis dan peradangan kornea. Agen penyebab keracunan vetch berbulu belum diidentifikasi. Sangat banyak keracunan terjadi pada pertengahan sampai akhir musim semi ketika tanaman vetch mendekati kematangan.
5.6. Linatin, Indospecin dan Canavanin Bungkil biji rami (Linum usitatissimum) mengandung sebuah zat antagonis dari piridoksin yaitu asam amino 1-amino-D-prolin. Pada bungkil biji rami, zat yang apabila dihidrolisis akan menghasilkan dipeptida 1-amino-D-prolin dan asam glutamat dikenal sebagai linatin (lihat Gambar 5.17). 1-amino-D-prolin bereaksi dengan piridoksal fosfat membentuk hidrazona dan akan menghalangi fungsi sebagai kofaktor di metabolisme asam amino. Pridoksal fosfat dimasukkan pada transaminasi, dekarboksilasi dan reaksi metabolisme asam amino lainnya. Gejala defisiensi piridoksal meliputi depresi nafsu makan, pertumbuhan lambat, dan konvulsi pada ayam yang mengkonsumsi bungkil biji rami. Pemanasan dan ekstrasi air serta suplementasi piridoksi pada bungkil biji rami akan menanggulangi efek antipiridoksin.
161
O
NH2 C
CH2
CH2
CH
COOH
NH N COOH H2 O Linatin
COOH
NH2 N
CHNH2 COOH
+ CH2
1-amino-D-prolin
CH2 COOH Asam glutamat
Gambar 5.17. Hidrolisis linatin Biji rami tumbuh di daerah utara AS dan daerah selatan Kanada. Biji rami merupakan sumber minyak biji rami yang merupakan minyak kering yang penting untuk lukisan, pernis dan linoleum. Biji rami dapat diproses dengan pemeras mekanik, atau dengan pelarut ekstrak dan residunya dapat digunakan sebagai komponen pakan ternak. Tanaman Linum usitatissimum, bagan dan bijinya dapat dilihat pada Gambar 5.18. dan 5.19.
162
Gambar 5.18. Tanaman linum usitatissimum (www.hoku-iryo-u.ac.jp dan www.mpiz-koeln.mpg.de)
Gambar 5.19. Tanaman linum usitatissimum (http://pas.byu.edu)
163
Bungkil biji rami merupakan bahan pakan yang penting untuk ternak sapi, tetapi pada unggas harus dibatasi penggunaannya. Biji rami mengandung sekitar 34% minyak yang akan berkurang sampai 5% dengan adanya proses pemerasan. Minyak biji rami merupakan sumber yang kaya akan asam linoleat yang dapat diserap ke dalam daging dan telur unggas yang mengkonsumsi pakan tersebut. Jumlah asam lemak omega 3 meningkat pada produk yang dihasilkan, tetapi ada beberapa faktor yang menyebabkan bau amis. Kandungan serat pada bungkil relatif tinggi, tetapi mengandung getah. Protein pada bungkil biji rami kekurangan kandungan lisin dan metionin. Sebenarnya bungkil biji rami bukan merupakan bahan pakan unggas yang memuaskan. Tetapi dapat dimaksimalkan untuk mengganti protein yang setara dengan yang dikandung bungkil kedelai sebesar 2 - 3% dari pakan. Pada tingkat yang lebih tinggi akan menyebabkan pengurangan bobot badan dan efisiensi pakan. Pertumbuhan ayam yang diberi bungkil biji rami akan semakin cepat apabila pakan tersebut ditambah air dan dikeringkan sebelum dicampur dalam pakan. Penambahan bungkil biji rami dengan ekstrak ragi dapat menyebabkan peningkatan pertumbuhan dan pencampuran dengan vitamin juga dapat bermanfaat. Vitamin yang bertanggung jawab terhadap kecepatan pertumbuhan adalah piridoksin. Pertumbuhan maksimal ayam diperoleh dengan menambahkan 7 mg piridoksin/kg pakan.
Pada penelitian lain menunjukkan bahwa penambahan
bungkil biji rami pada pakan untuk starter dengan 26 mg piridoksin/kg dan pakan untuk grower dengan 6 mg/kg sama dengan pertumbuhan ayam kontrol. Pemberian 17 - 18% bungkil biji rami pada pakan dapat mengganti separuh dari bungkil kedelai dalam pakan starter dan grower. Indigofera spicata atau creeping indigo adalah leguminosa tropis yang bernilai potensial sebagai makanan ternak. Kelemahan tanaman tersebut adalah mengandung racun asam amino yang disebut indospecin yang mempunyai struktur antagonis dengan arginin.
Tanaman Indigofera spicata dan bagannya
dapat dilihat pada Gambar 5.20.
164
Gambar 5.20.
Tanaman Indigofera spicata (www.tactri.gov.tw dan www.snv.jussieu.fr)
Racun indospecin menghambat penggabungan arginin menuju protein jaringan dan menyebabkan kerusakan hati pada sapi dan domba yang mengkonsumsi tanaman ini. nodular.
Gejala yang terjadi adalah nekrosis dan sirosis
Di Australia dikembangkan indigofera yang tidak beracun dengan
breeding tanaman dan usaha seleksi.
Komposisi kimia indospecin dapat dilihat
pada Gambar 5.21. Canavanin seperti indospecin adalah analog dari arginin. Hal tersebut terjadi pada konsentrasi tinggi (diatas 5%) pada biji jack bean (Canavalia ensiformis) dan sejumlah leguminosa lainnya. canavanin sekitar 1.5% dari berat basah.
Tunas alfalfa mengandung
Beberapa lupus erythematosus-like
syndrome terjadi ketika tunas alfalfa dikonsumsi oleh monyet. Canavalia ensiformis dapat dilihat pada Gambar 5.22. 165
Tanaman
NH H2 N
C
NH2 CH2
CH2
CH2
CH2
CH
COOH
Indospecin
NH H2 N
C
NH2 NH
CH2
CH2
CH2
CH
COOH
Arginin Gambar 5.21. Struktur indospecin dan arginin
Gambar 5.22. Tanaman Canavalia ensiformis (www.tierrafertil.com. py)
166
5.7. Inhibitor Polipeptida Peptida terdiri dari dua residu asam amino atau lebih yang dihubungkan oleh ikatan peptida. Peptida yang banyak mengandung ikatan lebih dari 10 residu asam amino dinamakan polipeptida. sederhana merupakan polipeptida.
Banyak komponen hormon dan protein Ikatan peptida (suatu ikatan amida) tidak
bersifat basa maupun asam dan tidak bermuatan pada pH fisiologis. Oleh karena itu, pembuatan peptida dari unsur-unsur asam aminonya pada pH 7.4 disertai oleh kehilangan satu muatan positif dan satu muatan negatif per ikatan peptida yang terbentuk.
Akan tetapi, peptida adalah molekul yang bermuatan pada pH
fisiologis karena mempunyai muatan pada gugus C- dan N-terminal dan pada gugus fungsional yang terdapat pada residu asam amino polar yang melekat pada atom-atom α-karbon. Semua racun yang terdapat pada jamur Amanita spp adalah peptida. Distribusi peptida bervariasi dalam bagian yang berbeda pada jamur, dengan bagian atas yang merupakan bagian yang mematikan. Racun polipeptida pada jamur dibagi menjadi lima macam yaitu amatoksin, falotoksin, virotoksin, falolisin dan asam ibotenat (muscimol). Amatoksin, falotoksin dan virotoksin terdapat pada A. bisporigera, A. ocreata, A. phalloides, A. phalloides var. alba, A. suballiacea, A tenuifolia, A. virosa dan beberapa jamur lainnya.
Falolisin
merupakan kelompok yang baru ditemukan dan hanya terdapat pada A. phaloides. Asam ibotenat dijumpai pada A. cothurnata, A. muscaria var. formosa, A. muscaria var. muscaria dan A. pantherina. Jamur Amanita dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.23. Amatoksin merupakan oktapeptida bisiklik yang lebih berpotensi dibanding racun lainnya.
Amatoksin mulai merusak ketika sampai di hati.
Amatoksin kemudian dikeluarkan oleh cairan empedu menuju darah dimana dibawa kembali ke hati, hal tersebut menyebabkan lingkaran kerusakan dan ekskresi.
Dalam liver, amatoksin menghalangi RNA polimerase II.
Hati
dihancurkan secara pelan-pelan dan tidak dapat memperbaiki dirinya sendiri yang menyebabkan RNA polimerase tidak aktif.
Amatoksin mempunyai sembilan
anggota, yaitu α-amanitin, β-amanitin, ε-amanitin, γ-amanitin, amanin, amanin 167
amida (hanya dijumpai pada A. virosa), amanulin, asam amanulunat dan proamanulin.
Gambar 5.23. Jamur Amanita virosa (http://130.69.82.200/image/ Amanita_virosa.jpg dan www.mushroomthejournal.com) Falotoksin adalah semua derivat dari tujuh amino acid cyclic peptide backbone yang sama. Falotoksin terdiri dari dua kelompok yaitu netral dan asam. Falotoksin netral mengandung D-treonin sedangkan falotoksin asam mengandung asam beta hidroksi suksinat.
Falotoksin menghancurkan sel liver dengan
mengganggu keseimbangan G-actin dengan F-actin yang menyebabkan perubahan menyeluruh pada F-actin.
Hal ini menyebabkan jumlah eksvaginasi pada
membran sel hati yang membuat sel mudah terkena cacat oleh gradien tekanan rendah. Hal ini diikuti dengan kehilangan ion potasium dan enzim sitoplasma yang menyebabkan kekurangan ATP dan glikogen dan selanjutnya kehancuran final pada hati. Falotoksin mempunyai bagian racun yang terdiri dari faloin, faloidin, falisin, profaloin, falacin, falacidin dan falisacin. 168
Virotoksin merupakan heptapeptida monosiklik, bukan peptida bisiklik meskipun mempunyai efek keracunan yang sama dan nampak merupakan derivat dari falotoksin. Virotoksin terdiri dari viroidin, desoksoviroidin, ala 1-viroidin, ala 1-deksoviroidin, viroisin dan desoksoviroisin. Falolisin merupakan protein yang aktif dalam hemolitik tetapi labil apabila terkena panas dan asam.
Asam
ibotenat atau asam muscimol ibotenat adalah asam amino eksitatori (EAA) dan muscimol merupakan derivatnya. Racun ini beraksi dengan menirukan transmiter alam asam glutamat dan asam aspartat pada neuron dalam sistem syaraf pusat dengan reseptor spesial untuk asam amino.
Racun ini juga menyebabkan
kematian selektif pada neuron sensitif pada EAA. Polipeptida seperti asam amino dan molekul yang bermuatan lainnya, dapat diisolasi oleh teknik yang memisahkan berdasarkan muatan misalnya elektroforesis, dan kromatografi pertukaran ion. Nilai Pk untuk gugus karboksil C-terminal suatu polipeptida lebih tinggi dari Pk gugus karboksil asam amino yang sama sehingga COOH peptida adalah asam yang lebih lemah. Sebaliknya gugus amino N-terminal adalah asam yang lebih kuat dan mempunyai Pk yang lebih rendah. Pergeseran Pk ini terutama disebabkan oleh perubahan gugus α amino yang bermuatan menjadi ikatan peptida yang netral. Akibat fisiologis dari perubahan struktur primer penggantian satu asam amino dengan asam amino lain dalam urutan linier dari kira-kira 100 asam amino atau lebih dapat mengurangi atau menghilangkan aktivitas biologi dengan akibatakibat yang serius, misalnya penyakit sickle cell. Memang benar banyak kelainan metabolisme herediter dapat disebabkan oleh sedikit perubahan semacam ini. Penggunaan cara kimia dan fisika baru untuk menentukan struktur protein jelas telah menambah pengetahuan dasar biokimia untuk banyak penyakit herediter. Peptida seperti halnya amida, dapat disintesis oleh reaksi antara gugus karboksil yang diaktifkan seperti asam klorida, asam anhidrida, atau tioester dalam satu asam amino dan gugus amino dari asam amino lainnya, seperti misalnya antara asam klorida sistein dan lisin.
Akan tetapi bila reaksi ini
berlangsung, gugus karboksil yang diaktifkan juga bereaksi dengan gugus α amino dari lisin, menghasilkan dua isomer dipeptida sis-lis. Selain itu gugus 169
karboksil juga dapat bereaksi dengan gugus amino dari sisteinil klorida lainnya menghasilkan sis-sis-Cl dan proses ini dapat berlangsung terus menghasilkan sissis-sis-Cl dan seterusnya.
Untuk menghindari hasil sampingan yang tidak
dikehendaki ini, semua gugus amino yang harus dikeluarkan dari reaksi dihambat setelah ikatan peptida terbentuk. Gugus yang menghambat dihilangkan sehingga tinggal peptida yang diinginkan. Sel binatang, tumbuh-tumbuhan dan bakteri mengandung berbagai jenis polipeptida dengan berat molekul rendah (3 - 100 residu asam amino) yang mempunyai aktivitas fisiologis yang sangat besar. Beberapa diantaranya termasuk sebagian besar hormon polipeptida mamalia, hanya mengandung ikatan peptida yang terbentuk antara gugus α amino dan α karboksil dari dua asam L-α-amino yang terdapat dalam protein. Akan tetapi penambahan asam amino atau derivatderivat asam amino protein mungkin juga terdapat pada polipeptida (walaupun tidak pada protein). Polipeptida pendek bradikinin dan kalidin adalah zat hipotensis otot polos yang dikeluarkan dari protein plasma spesifik yang terkena bisa ular atau enzim proteolitik tripsin. Glutation diperlukan untuk fungsi beberapa enzim dan insulin. Diduga bahwa glutation dan enzim glutation reduktase berfungsi baik pada degradasi insulin maupun pada pembentukan ikatan-ikatan disulfida yang tepat pada insulin. Antibiotik berstruktur polipeptida yang dikeluarkan oleh jamur sering mengandung asam amino D maupun L, dan asam amino yang tidak terdapat dalam protein. Contohnya adalah tirposidin dan gramisidin S, polipeptida siklik yang mengandung D-fenilalanin dan asam amino non protein ornitin. Tirotropik regulatori hormon (TRH) pada hewan melukiskan variasi lainnya. Glutamat Nterminal prolil karbonil terdapat sebagai amida.
TRH dalam jumlah sedikit
(mikrogram) yang disuntikkan pada manusia segera merangsang tiroid stimulating hormon. Sebagai contoh lainnya adalah, suatu polipeptida mamalia dalam struktur primernya dapat mengandung lebih dari satu polipeptida yang secara fisiologis potensial. Contohnya adalah lipotropin, suatu hormon lipofisis yang merangsang 170
pelepasan asam-asam lemak dari jaringan adiposa.
Dalam struktur primer
lipotropin terdapat rangkaian asam-asam amino yang biasanya terdapat pada hormon polipeptida lain yang mempunyai aktivitas fisiologis yang berbeda. Ini termasuk melanosit stimulating hormon dan empat peptida dengan aktivitas seperti candu (metionin, enkefalin dan endorfin).
Oleh karena itu ada
kemungkinan bahwa polipeptida merupakan suatu prazat biologi untuk peptidapeptida yang lebih kecil. Karboksipeptidase adalah kelompok enzim pankreas yang berfungsi pada digesti protein. Khusunya pada eksopeptidase yang menghidrolisis ikatan peptida terminal pada akhir karboksil rantai polipeptida. Kentang mengandung protein yag stabil pada kondisi panas yang merupakan karboksipeptidase inhibitor. Level karboksipeptidase inhibitor pada kentang sekitar 0.03% berat basah tidak signifikan sebagai anti nutrisi pada ayam.
5.8. Protein Penghasil Kembung (Bloat Producing Protein) Kembung merupakan pembengkakan rumen akibat ketidakmampuan ternak mengeluarkan gas-gas yang dihasilkan pada proses-proses normal dalam fermentasi rumen. Kualitas gas yang dihasilkan bervariasi menurut jumlah bahan yang berfermentasi dan jenis-jenis mikroorganisme dalam rumen. Tetapi secara umum sekitar 30 - 50 liter gas dalam rumen per jam dihasilkan pada ternak sapi dalam periode 3 - 4 jam setelah pemberian makanan, dengan produksi harian sekitar 400 liter pada ternak sapi dan 50 liter pada ternak domba. Gas-gas utama adalah CO2 dan CH4. Pada kembung karena penggembalaan di padang rumput, gas-gas yang terjebak ini berbentuk busa atau buih yang stabil.
Mekanisme
pengeluaran gas dihalangi oleh adanya busa tersebut.
Mekanisme eruktasi
dihalangi oleh kehadiran busa pada pangkal esopagus.
Eruktasi busa akan
mengakibatkan masuknya busa tersebut pada paru-paru. Tanaman
penghasil
kembung,
terutama
leguminosa,
mengandung
substansi yang menyebabkan produksi busa yang stabil dalam rumen. Selain itu terdapat faktor-faktor hewan yang terlibat, sebagaimana tidak semua hewan di 171
padang penggembalaan terdorong kembung dalam kondisi demikian. Sekresi air liur mengkin mempunyai efek kembung. Mikroorganisme rumen sudah diyakini terlibat dalam permasalahan kembung ini. Kembung terutama terjadi di padang leguminosa.
Selain itu, hal itu
merupakan problem juga di padang gandum. Beberapa leguminosa dikenal baik karena berpotensi menghasilkan kembung. Spesies tanaman yang sangat penting sebagai penghasil kembung adalah alfalfa (Medicago sativa), red clover (Trifolium pratense), dan white clover (Trifolium repens). Subterranean clover (T. subterraneum) seringkali disangkutkan dengan kembung, tetapi umumnya tidak menimbulkan masalah.
Tanaman medicago sativa dan bagannya dapat
dilihat pada Gambar 5.24.
Gambar 5.24. Tanaman Medicago sativa (www.uib.es dan www.ibst.net) Faktor zat tanaman utama yang terlibat pada produksi kembung adalah protein sitoplasmik yang terjadi di tanaman makanan ternak penghasil kembung. Hal tersebut ditunjukkan sebagai fraksi I, fraksi II dan protein 18 S. Terdapat 172
hubungan yang baik antara insiden kembung dengan tingkat kandungan protein total yang mudah larut. Faktor lain dihubungkan dengan kandungan protein total yang mudah larut sebagai penyebab kembung meliputi rataan pemecahan sel yang terjadi di rumen, tingkat karbohidrat mudah larut dalam makanan ternak dan ada atau tidak adanya endapan protein. Pengeluaran secara cepat kandungan sel, persediaan rataan fermentasi yang tinggi (dan hal itu berarti rataan produksi gas rumen yang tinggi) turut mendukung perkembangan kembung. Protein mudah larut membentuk membran gelembung-gelembung gas dan memproduksi busa yang stabil. Fragmen kloroplas mungkin bertindak sebagai tempat pembentukan inti formasi gelembung. Kandungan karbohidrat mudah larut pada makanan ternak penting dalam menentukan rataan fermentasi dan mungkin juga memiliki pengaruh pada protozoa rumen.
Adanya karbohidrat
mudah larut dalam makanan ternak mungkin menyebabkan banyaknya protozoa meningkat pesat dan kemudian mendadak mati.
Protozoa tersebut mungkin
menyimpan zat pati berlebihan dan kemudian meledak, atau mungkin mati karena perubahan lingkungan rumen seperti perubaan pH.
Kandungan sel protozoa
mungkin menyumbang formasi busa yang stabil. Alasan utama untuk penurunan kembung dengan beberapa leguminosa seperti bird's-foot trefoil dan sainfoin muncul karena adanya endapan protein seperti tannin. Denaturasi protein mudah larut oleh tannin menyebabkan mencegah pembentukan busa. Padang leguminosa yang lebat, terutama pucuk tanaman yang belum dewasa lebih mungkin menyebabkan kembung daripada makanan ternak yang lebih tua atau jerami karena dedaunan yang belum dewasa memiliki protein dan karbohidrat mudah larut cukup tinggi dan memiliki rataan pemecahan sel yang lebih cepat dalam rumen. Pemanasan menyebabkan denaturasi protein, sehingga mengurangi tingkat protein mudah larut. Faktor klimat dapat mempengaruhi kembung. Hari-hari panas dan malammalam dingin menyebabkan kandungan zat pati dalam jaringan leguminosa menjadi tinggi, yang mungkin memicu timbulnya kembung. Penurunan kembung pada leguminosa tropikal yang penting mungkin disebabkan oleh adanya tannin,
173
dan dalam kasus lainnya sifat serat daun yang keras mungkin memperlambat rataan pemecahan sel. Hewan-hewan yang berkemungkinan kembung mempunyai populasi mikroba yang banyak dengan potensi fermentasi yang tinggi sehingga ketika makanan ternak melimpah dengan karbohidrat yang mudah difermentasi dikonsumsi, pelepasan isi sel dengan cepat mengakibatkan fermentasi yang cepat sehingga produksi gas dalam rumen menjadi tinggi dan kandungan rumen yang kental, menambah perangkap gas dalam bentuk busa yang stabil. Bakteri rumen bertempat pada bahan partikulat seperti fragmen kloroplas. Kondisi rumen yang menyebabkan serangan kembung adalah pertama kolonisasi partikel protoplas dan partikulat lain oleh bakteri rumen. Kedua adalah akumulasi partikel tersebut dalam cairan kantung dorsal rumen. Ketiga adalah kecenderungan untuk berbuih oleh adanya penjeraban dari gelembung gas diantara partikel-partikel yang tersuspensi. Keempat adalah tersedianya inokulum yang aktif untuk disintegrasi yang cepat dan pelepasan isi sel mesofil dari pakan ternak yang diberikan. Kelima adalah flotasi pencernaan karena adanya produksi gas dari mikroba. Keenam adalah ketidakmampuan hewan untuk membersihkan gas-gas fermentasi karena adanya penjeraban oleh pencernaan yang berbuih. Penggunaan bahan anti pembentukan busa di AS seperti poloxalene (Bloat Guard block yaitu penjaga kembung berbentuk blok) di padang leguminosa telah secara luas mengurangi problem kembung.
Blok-blok tersebut memiliki
kandungan molase yang tinggi dan bertindak sebagai satu-satunya sumber garam, sehingga ternak sapi menjilatinya sesering mungkin sehari penuh, yang memastikan adanya bahan anti pembentukan buih yang terus-menerus dalam rumen. Satu blok untuk lima ekor sapi harus digunakan, dan blok-blok tersebut harus disebar merata di seluruh padang penggembalaan. Pada daerah dengan padang penggembalaan yang luas dengan bedengan yang menyebar pada padang leguminosa penghasil kembung, blok-blok tersebut mungkin kurang efektif atau tidak mungkin untuk menggunakannya karena sifat dari tanah dan persebaran tanaman.
174
Metode lain untuk mengurangi kembung adalah penggunaan campuran rumput-rumputan dan tanaman leguminosa. Potensi kembung sangat tinggi pada tanaman subur, makanan ternak yang belum matang mempunyai rataan pemecahan sel yang cepat dalam rumen, sehingga mungkin disarankan untuk merumput leguminosa hanya ketika mendekati kematangan.
Penggembalaan
model lajur (strip) untuk memaksa mengkonsumsi seluruh jenis tanaman merupakan praktek manajemen yang lebih baik daripada penggembalaan selektif dengan mengkonsumsi pucuk-pucuk daun. Padang penggembalaan model lajur di New Zealand disemprot minyak sayuran atau lemak setiap hari. Lemak bertindak sebagai agen anti buih. Solusi terakhir adalah pengembangan pemuliaan tanaman leguminosa yang mempunyai potensi kembung minimal.
Hal tersebut dapat
dilakukan melalui seleksi untuk pengurangan proporsi atau rataan pelepasan dari protein mudah larut, atau pemasukan tannin ke dalam struktur genetik tanaman. Sejak ditemukannya beberapa spesies tanaman tanpa kandungan tannin yang menyebabkan kembung, seperti Medicago (alfalfa dan medic), teknik-teknik baru seperti mutagenesis atau prosedur "penyambungan gen"
sedang dikaji
sebagai metode introduksi endapan protein. Pada beberapa kasus, hal itu mungkin untuk menanam tanaman leguminosa penghasil kembung dengan makanan ternak lainnya yang mengandung tannin seperti sainfoin. Di sebagian daerah Australia, kembung pada padang penggembalaan sapi didominasi oleh white clover yang dikontrol oleh penanaman rumput yang bersamaan yang kaya dengan tannin. Kanada mempunyai program pengembangbiakan untuk mengembangkan jenis tanaman alfalfa yang aman dari kembung. Program tersebut didasarkan pada observasi bahwa agen utama pembentuk busa adalah protein, dan tempat selular terbesar dari protein berada di sel mesofil daun. Sel mesofil tanaman leguminosa yang aman dari kembung lebih tahan terhadap pemecahan sel akibat pengunyahan atau pemecahan mikroba dalam rumen daripada tanaman leguminosa yang menghasilkan kembung.
Sebagai contoh, pelepasan protein dari daun alfalfa
melalui pemecahan sel lebih cepat daripada daun bird's foot trefoil, Cicer milk vetch dan sainfoin yang merupakan leguminosa bukan penyebab kembung. Hasil dari program pengembangbiakan tanaman di Kanada untuk mengembangkan jenis 175
tanaman alfalfa yang aman dari kembung didasarkan pada rataan pemecahan sel menunjukkan bahwa pengurangan pada rataan pemecahan sel telah dicapai, dan alfalfa yang aman dari kembung memiliki potensi kembung yang rendah.
5.9. Tiaminase Tiaminase adalah enzim yang ditemukan dalam sedikit tanaman, kulit daging dan rongga perut ikan tertentu serta kerang-kerangan. Ketika masuk ke saluran pencernaan, enzim tersebut memisahkan tiamin (vitamin B1), sebuah senyawa penting dalam metabolisme energi dan membuat tiamin tidak aktif. Bentuk aktif tiamin adalah tiamin pirofosfat (TPP) yang bekerja sebagai koenzim dalam reaksi penting seperti: 1. Mengubah piruvat pada asetil Ko-A yang dikatalis oleh piruvat dehidrogenase 2. Mengubah α-ketogluterat menjadi suksinil Ko-A
dalam siklus Krebs yang
dikatalis oleh α-ketogluterat dehidrogenase 3. Mengubah rantai cabang α-asam keto menjadi asil-Ko-A yang dikatalis oleh rantai cabang α-asam keto dehidrogenase 4. Mentransfer potongan 2C dari gula α-keto menjadi aldosa akseptor dalam jalan pintas pentosa-fosfat yang dikatalis oleh transketolase Tanpa kecukupan tiamin, ternak tidak optimal dalam penggunaan piruvat, yang menyebabkan peningkatan tingkat piruvat plasma dan kekurangan ATP seluler. Defisiensi tiamin pada ternak juga menyebabkan aktivitas transketolase dibawah normal. Uji yang baik bagi status tiamin adalah menguji jumlah aktivitas eritrosit transketolase pada ternak.
Oleh karena tiamin sangat esensial pada
utilisasi energi, tanda-tanda umum defisiensi tiamin meliputi kehilangan bobot badan, penurunan penggunaan pakan, dan kelemahan.
Beberapa tiamin juga
digunakan untuk membentuk tiamin trifosfat yang mempunyai fungsi dalam kelangsungan hidup sel otak. Sumber alami tiamin meliputi ragi, daging (khususnya hati babi), dan bijibijian sereal.
Sayangnya, prosesing biji-bijian mengurangi kandungan tiamin
dalam jumlah besar. Tiamin diabsorpsi dinding saluran pencernaan oleh difusi pasif dan aktif, pembawa media transport tergantung pada konsentrasi 176
keberadaannya. Transport aktif sangat tinggi di jejenum dan ileum. Umumnya kebutuhan tiamin ruminan diperoleh dari produksi mikroflora rumen. Setelah diabsorpsi, tiamin ditransport dalam serum menuju albumin. Terdapat dua tipe tiaminase, yaitu: 1. Tipe I dengan bentuk sangat umum, tipe ini dijumpai pada ikan, kerangkerangan, paku-pakuan dan beberapa bakteri.
Aksi tipe ini adalah
penggantian kelompok pirimidin metilen dengan basa nitrogen atau senyawa SH untuk mengeliminasi lingkaran tiazol. 2. Tipe II dijumpai pada bakteri tertentu, tipe ini beraksi melalui pemecahan hidrolitik ikatan metilen-tiazol-N untuk membuka pemecahan pirimidin dan tiamin. Kedua tipe tiaminase menerima kosubstrat umumnya amina atau sulfahidril yang mengandung senyawa seperti prolin dan sistin. Sekali molekul tiamin dipecahkan oelh tiaminase, tubuh tidak mampu menyimpan tiamin. Jadi masukan signifikan sejumlah tiaminase dapat menimbulkan defisiensi tiamin meskipun mungkin terdapat tiamin yang cukup dalam pakan.
Tiaminase
didenaturasi oleh panas, lagipula perlakuan pemasakan dan pemanasan membuat tiaminase inaktif. Aksi tiaminase pada tiamin dapat dilihat pada Gambar 5.25. Defisiensi tiamin menyebabkan non ruminan tidak dapat menggunakan energi pakan secara penuh yang akan menimbulkan beberapa gejala anoreksia, kehilangan bobot badan dan lemas.
Terdapat juga tanda ketidakberfungsian
neurological yang meliputi ataksia dan sawan.
Beberapa spesies khususnya
burung akan menampakkan opisthotonus yaitu kepala tertarik yang kadangkadang disebut sebagai star grazing. Defisiensi tiamin juga akan menyebabkan kardia tidak berfungsi pada beberapa spesies.
Gejala yang terlihat meliputi
pembesaran kardia dan penurunan degup jantung yang selanjutnya akan menyebabkan beberapa kasus edema.
177
H3C
CH3
CH2 N+
N N
NH2
CH2CH2OH
tiaminase + kosubstrat N
CH2 N
R
NH2 N Pirimidin
CH3
N
H3C
S
CH2CH2OH
Tiozol
Gambar 5.25. Aksi tiaminase pada tiamin Defisiensi tiamin pada ruminan disebut poliencephalomalacia.
Tanda-
tandanya adalah disorientasi dan berputar-putar, kebutaan dan opishotonus atau kepala tertarik. Ternak yang terinfeksi otaknya akan menjadi radang dan edema. Tampak juga gejala anoreksia, penggunaan pakan yang rendah dan lemas. Umumnya ruminan lebih resisten terhadap defisiensi tiamin karena mikroba rumen menyediakan tiamin dalam jumlah yang cukup. Bagaimanapun masukan tiaminase akan menyebabkan poliencephalomalacia. Pada ruminan muda yang sedang tumbuh khususnya sapi dan domba, pakan dengan biji-bijian tinggi dapat menyebabkan defisiensi tiamin. Pakan tersebut dapat mendorong pertumbuhan tiaminase tertentu yang diproduksi bakteri dalam rumen.
Bakteri tersebut
meliputi Clostridium sporogenes dan sedikit spesies Bascillus yang dapat memproduksi cukup tiaminase untuk menimbulkan defisiensi tiamin.
Tiamin
diproduksi juga oleh tanaman paku-pakuan Bracken (Pteridum aquilinum) yang tersebar luas pada area temperatur humid meliputi Pantai barat Amerika Utara, Eropa, Jepang, Australia dan Selandia Baru. Aktivitas tiamin paling tinggi pada rizoma, tetapi semua bagian tanaman mengandung beberapa tiaminase dan menunjukkan bervariasi terhadap musim.
Keracunan tanaman bracken yang
sangat umum pada peternakan terjadi pada satu diantara skenario berikut. 178
1. Pada musim semi ketika tanaman bracken merupakan salah satu tanaman yang pertama muncul dan potensial sebagai komponen besar di pastura 2. Tanaman bracken mengkontaminasi hay 3. Pada ladang yang mengalami pembajakan sehingga rizoma muncul ke permukaan 4. Tanaman bracken digunakan sebagai bedding (alas berbaring) Tanaman lain yang mengandung tiaminase adalah horsetail (Equisetum arvense) yang tersebar luas pada daerah basah di Amerika Serikat dan Kanada dan mengandung aktivitas tiamin yang signifikan. Keracunan tiaminase yang sangat umum adalah kontaminasi hay oleh tanaman horsetail.
Kuda yang
mengkonsumsi hay yang terkontaminasi 12% atau lebih tanaman horsetail akan menunjukkan tanda-tanda defisiensi tiamin dalam 2 – 5 minggu. Tanaman nardoo (Marsilea drummondii) adalah tanaman paku-pakuan Australia yang dapat mengandung tiaminase dengan aktivitas 1000 kali dibanding tanaman bracken. Tanaman nardoo akan sering tumbuh pada area yang baru saja mengalami banjir dan bertanggung jawab pada sejumlah besar kasus defisiensi tiamin dan kematian domba di Australia dan Selandia Baru. Tanaman pakupakuan Australia lainnya yang mengandung tiaminase adalah tanaman rock (Cheilanthes siaberi) yang dijumpai terutama pada daerah pantai. Tanaman Marsilea drummondii dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.26. Tanaman kochia (Kochia scoparia) tumbuh terutama di daerah barat daya Amerika Serikat.
Ruminan yang merumput tanaman kochia akan terkena
poliencephalomalacia. Meskipun belum jelas apakah hal ini efek dari keberadaan tiaminase atau hepatotoksin yang mengganggu penggunaan tiamin. Ternak yang terserang
akan
menunjukkan
nekrosis hati, yang menunjukkan
bahwa
hepatotoksin merupakan faktor utama pada keracunan tanaman kochia sehingga jika tiaminase ada, maka bukan merupakan faktor utama. Tiaminase juga terdapat pada rongga perut ikan tertentu dan kerangkerangan khususnya carp. Beberapa bakteri seperti Clostridium sporogenes dan sedikit spesies Bascillus dapat menghasilkan tiaminase.
Jika spesies tersebut
mendominasi lingkungan rumen, maka defisiensi tiamin dapat terjadi. Ruminan 179
muda dengan umur 2 – 7 bulan yang ,engkonsumsi pakan dengan biji-bijian tinggi beresiko tinggi terkena defisiensi tiamin.
Ternak yang terkena serangan
defisiensi tiamin dapat diberikan masukan tiamin melalui injeksi intra muscular. Menghindari sumber tiaminase dari pakan ternak merupakan cara lain yang dapat dilakukan
Gambar 5.26. Tanaman Marsilea drummondii (www.mdbc.gov.au dan www.anbg.gov.au)
5.10. Ricin Biji-bijian dari tanaman kacang castor (Ricinus communis) beracun bagi manusia dan binatang. Salah satu racun utama protein pada kacang kastor adalah ricin yang dinamakan oleh Stillmark pada tahun 1888 ketika beliau merasakan ekstrak kacang-kacangan pada sel darah merah dan melihat sel tersebut menggumpal. Sekarang diketahui bahwa aglutinasi disebabkan oleh racun lain yang juga ada di tanaman kacang castor yang disebut Ricinus communis agglutinin (RCA). Ricin merupakan sitotoksin potensial tetapi hemaglutinin lemah, sebaliknya RCA sitotoksin lemah tetapi hemaglutinin yang kuat. Tanaman Ricinus communis dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.27. dan 5.28. 180
Gambar 5.27.
Tanaman Ricinus communis (www.odla.nu dan www.vet.purdue.edu)
Gambar 5.28. Tanaman Ricinus communis (www.oardc.ohio-state.edu) 181
Keracunan karena masukan kacang castor disebabkan oleh ricin bukan RCA, karena RCA tidak menyerang dinding intestinal dan tidak merusak sel darah merah kecuali diberikan lewat intravena. Jika RCA diinjeksikan pada darah akan menyebabkan penggumpalan sel darah merah dan pecah oleh hemolisis. Banyak
sitotoksin
protein
dari
berbagai
tanaman
yang
sudah
diidentifikasikan dan kesemuanya berhubungan dengan ricin baik dalam struktur dan fungsinya. Racun tersebut menghalangi sintesis protein dengan spesifik dan menonaktifkan ribosom eukariotik secara ireversibel (tidak dapat diubah). Ribosome-inactivating protein (RIPs) tersebut merupakan N-glikosilat yang khas yaitu 30 kDa monomer (RIPs tipe 1). Bagaimanapun agar supaya mengikat pada permukaan sel galaktosida dan memasuki sitosol pada daerah ribosom, RIPs tipe 1 menerima monomer kedua, sebuah pengikat galaktosa yaitu 30 kDa lectin. Monomer tersebut digabungkan oleh jembatan disulfida untuk membentuk heterodimer toksik (RIPs tipe 2). Beberapa tanaman seperti wheat dan barley hanya mempunyai RIPs tipe 1 dan tidak beracun, sedangkan lainnya seperti biji-bijian tanaman kacang castor mengandung RIPs tipe 2 yang diantaranya merupakan sitotoksin yang sangat potensial di alam. Biji Ricinus mengandung ricin dan RCA sebanyak 5%. Ricin adalah heterodimerik RIPs tipe 2. Enzim ribosome-inactivating (32 kDa) juga dikenal sebagai ikatan A (A chain) yang diikat oleh ikatan disulfida pada galaktosa atau N-acetylgalactosamine pengikat lectin (34 kDa) yang juga disebut ikatan B (B-chain) Ricin dan RCA disintesis dalam sel endosperm pada biji yang masak dan disimpan dalam organel yang disebut “protein body” (badan protein) sebuah bagian vacuolar. Ketika biji yang masak berkecambah maka racun dihancurkan oleh hidrolisis dalam waktu yang singkat (beberapa hari). Ricin memulai sintesis sebagai prepropolipeptida yang mengandung ikatan A dan B. Urutan tanda pada NH3-terminus mengenai sasaran rantai yang baru pada retikulum endoplasma dan kemudian membelah.
Sebagai perpanjangan polipeptida proricin adalah N-
glikosilat dalam lumen retikulum endoplasma.
Protein disulfida isomerase
mengkatalis formasi ikatan disulfida sebagai molekul proricin yang menutupi 182
dirinya sendiri. Proricin selanjutnya mengalami modifikasi oligosakarida dalam kompleks Golgi dan kemudian dipindahkan dalam vesikel badan protein. Ricin tidak aktif sebagai katalisator sampai dipecah secara proteolitik oleh endopeptidase dalam badan protein. Pemisahan polipeptida ini menuju ikatan A dan B yang masih dihubungkan oleh ikatan tunggal disulfida. Sejak ricin tidak aktif, tanaman menghindari keracunan ribosom pada dirinya sendiri, dalam beberapa kasus kecelakaan, beberapa proricin berlalu menuju sitosol selama sintesis dan transport. Bagian ricin A pada heterodimer adalah enzim yang mengikat dan mendepurinasi adenin spesifik pada rRNA 28S.
Lingkaran adenin ribosom
menjadi dilapisi dua lingkaran tirosin dalam pemecahan katalitik enzim dan dihidrolisis oleh aksi enzim N-glikosidase. Target adenin adalah deretan RNA spesifik yang mengandung putaran tetranukleotida yang tidak biasa yaitu GAGA. Ricin lebih aktif terhadap binatang dibanding ribosom tanaman dan ribosom bakteri utuh umumnya tidak mudah terkena. Kacang castor digunakan sebagai sumber zat makanan pada beberapa pakan ternak setelah minyak diekstrak atau diinaktifkan dengan panas selama 20 menit pada suhu 140oC. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa meskipun telah dilakukan pemanasan, keracunan tetap terjadi.
Percobaan pada domba
menunjukkan bahwa pemanasan bungkil kacang castor dengan autoklaf dapat digunakan dalam pakan sampai level 10% tanpa menimbulkan efek penyakit.
5.11. Amilase inhibitor Berbagai pakan ternak yang mengandung amilase inhibitor adalah wheat, oat, rye, kacang-kacangan dan kentang.
α-amilase inhibitor dalam
gandum dan butir-butiran lainnya efektif menghadapi amilase serangga, memberi kesan bahwa gandum mungkin mempunyai mekanisme pertahanan pada biji melawan serangan serangga.
Amilase inhibitor nampak sedikit atau tidak
signifikan dalam nutrisi ternak.
183
Amilase inhibitor dipasarkan di AS dengan nama “starch blockers” untuk mengurangi digesti zat tepung dan membantu mengurangi kegemukan. Pencegahan pencernaan zat tepung dalam usus halus adalah seperti fermentasi di usus besar yang menyebabkan tidak buang angin (kentut), diare, dan gangguan digestif lainnya.
Demikian juga aktivitas tripsin inhibitor dan lektin sudah
diperhatikan pada starch blockers yang merepresentasikan kemungkinan resiko kesehatan. Starch blockers adalah serat kasar dari Phaseolus vulgaris. Dalam banyak kasus, starch blockers mengandung cukup aktivitas amilase untuk menanggulangi aktivitas amilase inhibitor yang terdapat pada ternak. Tanaman Phaseolus vulgaris dan bagannya dapat dilihat pada gambar 5.29.
Gambar
5.29.
Tanaman Phaseolus vulgaris (http://isaisons. free.fr/haricot.jpg dan www.biologie.uni-hamburg.de)
184
5.12. Hipoglisin Bligia sapida adalah tanaman kecil, berasal dari Afrika yang dikultivasi di selatan Florida dan daerah tropis untuk diambil buahnya yang dapat dimakan ketika matang.
Buah tersebut dinamakan “ackee” di Jamaika dan “isin” di
Nigeria. Ackee dikenal sebagai buah nasional Jamaika dan dipopulerkan dalam lagu calypso. Buah yang belum matang mempunyai racun asam amino level tinggi yaitu β-metilenesiklopropil atau hipoglisin A. Senyawa tersebut dijumpai juga sebagai gabungan α-glutamil dipeptida yaitu hipoglisin B. Tanaman Bligia sapida dan bagannya dapat dilihat pada Gambar 5.30.
Gambar 5.30. Tanaman Bligia sapida (http://gourmet.sympatico.ca dan www.nlj.org.jm) Ketika dikonsumsi oleh manusia, ackee dapat menyebabkan kondisi yang dikenal sebagai sakit muntah. Hal itu terjadi dalam kondisi seseorang kekurangan gizi yang sudah mengkonsumsi buah yang belum matang. Serangan penyakit tersebut mendadak dengan muntah hebat, diikuti dengan sawan, koma dan mati. Umumnya semua itu terjadi dalam periode kurang dari 12 hari. Tanda klinis 185
utama adalah hipoglisemia, dengan tingkat glukosa darah rendah sekitar 20 mg/100 ml darah, dibandingkan dengan nilai normal sekitar 100 mg/100 ml. Metabolisme hipoglisin dapat dilihat dalam Gambar 5.31. NH2 CH2
CH
CH
CH2
CH2
CH
COOH
hipoglisin A
NH3 O CH2
CH
CH
CH2
CH
COOH
β-metilenesiklopropilpiruvat
CH2 CoA
CO2
O CH2
CH
CH CH2
CH2
CH
SCoA
β-metilenesiklopropilasetil-KoA
Gambar 5.31. Metabolisme hipoglisin A Hipoglisin dimetabolisme dalam cara yang sama sebagai rantai cabang asam amino.
Senyawa tersebut kemudian mengalami deaminasi menjadi β-
metilenesiklopropil piruvat, yang kemudian melalui oksidatif dekarboksilasi menjadi β-metilenesiklopropil asetil Ko-A. Senyawa ini menghalangi transfer rantai panjang residu asam lemak Ko-A menjadi karnitin, menghalangi proses βoksidasi.
Gangguan glukoneogenesis ini menghabiskan total glikogen yang
tersimpan dan kemudian diikuti dengan hipoglisemia.
186
Sindrom muntah menghambat metabolisme leusin yang menyebabkan antagonisme struktural oleh hipoglisin yang mempunyai kesamaan komposisi kimia. Isovalarat dan asam α-metilbutirat terbentuk sejak ikatan rantai pendek asam amino menekan system syaraf pusat. Sindrom muntah dapat disebabkan oleh senyawa tersebut.
5.13. Amina Biogenik (Pressor) Amina biogenik adalah senyawa yang terdapat dalam pakan yang berpotensi sebagai vasokonstriktor dan juga menyebabkan kenaikan tekanan darah (oleh sebab itu dinamakan “amina pressor”). enzim monoamina oksidase (MAO).
Senyawa ini didetoksifikasi oleh
Amina pressor terjadi dalam sejumlah
pakan yang umum meliputi nanas, pisang, alpokat, keju, ikan, dan coklat. Tanamana pisang dan bagannya dapat dilihat pada gambar 5.32.
Gambar 5.32.
Tanaman Musa Paradisiaca (www.botany.hawaii.edu dan www.mobot.org)
187
Beberapa individu cukup sensitif terhadap keberadaan amina dalam makanan, kemungkinan ini menyebabkan amina lebih rendah dibanding rataan level jaringan MAO. Seseorang yang sudah mendapatkan obat MAO inhibitor khususnya sensitif pada beberapa tipe keju yang tinggi kandungan tiramin. Penyakit migrain dan dalam beberapa kasus pendarahan interkranial disebabkan oleh penggunaan senyawa tersebut.
Konsumsi sejumlah besar pisang
sebagaimana terdapat pada negara Afrika tertentu menyebabkan insiden tinggi terhadap penyakit karsinoid jantung.
Pisang merupakan salah satu tanaman
dengan kandungan serotonin (salah satu anggota amina biogenik) tinggi. Amina didetokdifikasi dengan melalui deaminasi yang dikatalis oleh MAOP dalam hati sebagaimana Gambar 5.33.
O R C
H R CH2 N + H20 + O2 H
H + NH3 + H2O2
Contoh: CH2CH2NH2
HO N H Serotonin
+ H2O + O2 MAO aldehid intermediat
CH2COOH
HO N
H 5-hidroksiindol-3-asam asetat
Gambar 5.33. Detoksifikasi amina
188
Kekurangan
detoksifikasi
menyebabkan
kekurangan
MAO
atau
keberadaan MAO inhibitor, yang menyebabkan peningkatan level sirkulasi amina. Berbagai macam amina (seperti serotonin, norepineprin, dopamine dan asetilkolin) berfungsi sebagai neurotransmitter dalam otak. Peningkatan level amino darah mengganggu keseimbangan neurotransmitter yang kemudian menyebabkan hipertensi.
189