Fitokimia: Jenis, Penggolongan, dan Biosintesis Senyawa Tumbuhan

FITOKIMIA Tim pengajar : Dr. Elly Proklamasiningsih, M. P. Prof. Dr. Hernayanti, M. Si Dr. Nurtjahjo Dwi Sasongko, M. Sc Sri Lestari, S.Si, M.Si DESKRIPSI MATA KULIAH FITOKIMIA Mata kuliah ini membahas jenis-jenis dan penggolongan senyawa metabolit sekunder, biosintesis dan cara isol...

FITOKIMIA Tim pengajar : Dr. Elly Proklamasiningsih, M. P. Prof. Dr. Hernayanti, M. Si Dr. Nurtjahjo Dwi Sasongko, M. Sc Sri Lestari, S.Si, M.Si DESKRIPSI MATA KULIAH FITOKIMIA Mata kuliah ini membahas jenis-jenis dan penggolongan senyawa metabolit sekunder, biosintesis dan cara isolasi. Fitokimia merupakan aplikasi dari fisiologi tumbuhan dan etnobotani maupun ilmu yang berkaitan dengan pengujian aktivitas antioksidan dan jenisjenis tumbuhan yang bermanfaat sebagai obat. Definisi Fitokimia: adalah ilmu yang mempelajari berbagai senyawa organik yang dibentuk dan disimpan oleh tumbuhan atau bahan kimia alami yang diproduksi oleh tumbuhan yaitu tentang struktur kimia, biosintetis, perubahan dan metabolisme, serta penyebaran secara alami dan fungsi biologis dari senyawa organik  METABOLIT 1. Metabolit Primer Molekul esensial yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan perkembangan organisme Contoh: Karbohidrat, Protein, Lemak, Asam nukleat dan hormon 2. Metabolit Sekunder Molekul yang tidak esensial untuk pertumbuhan dan perkembangan organisme METABOLIT SEKUNDER Dr. HERNAYANTI, M.Si  Metabolit sekunder Diperkirakan lebih dari 250.000 metabolit sekunder yang dijumpai pada tumbuhan Tidak seperti metabolit primer, apabila pada tumbuhan tidak dijumpai metabolit sekunder, tidak segera menyebabkan kematian, tetapi pada beberapa tumbuhan dalam jangka lama dapat menimbulkan gangguan pada organisme seperti kelangsungan hidupnya, fekunditas dan estetika metabolite sekunder terdiri dari 5 golongan besar yaitu : glikosida, fenol, flavonoid, terpenoid dan alkaloid  Hampir semua organisme mengalami perubahan (transformasi) atau perubahan intern (interconvert) sejumlah senyawa organik, agar organisme hidup, tumbuh, dan berkembang. Untuk itu, diperlukan energi dalam bentuk ATP, dan menyediakan senyawa awal (prazat=building blocks) untuk membangun jaringan. Jaringan kerjasama yang serasi dengan perantaraan enzim yang mengkatalisis reaksi-reaksi kimia Itu semua terangkum sebagai metabolisme antara (intermediary metabolism), yang diatur dalam jalur metabolik (metabolic pathways). Molekul yang sangat vital untuk setiap organisme adalah karbohidrat, protein, lipid dan asam nukleat. Kecuali lipid, semuanya merupakan makromolekul (polimer) yang disebut metabolit primer (primary metabolites) dan semuanya dibentuk lewat jalur yang disebut metabolisme primer (primary metabolism). Peristiwa ini terjadi dalam semua organisme Empat jalur utama Metabolit sekunder meliputi : (1) Shikimat Senyawa Aromatic (cincin - C3 chain) (2) Asam amino Alkaloid, Penicillin (N-containing) (3) Mevalonat Terpene, Steroid (4) Asetat Poliketida (aromatics, macrocycles)  Contoh metabolit sekunder GLIKOSIDA Glikosida terdiri dari bagian gula yang disebut glikon dan bagian non gula yang disebut aglikon Contoh : glikosida kardioaktif Berasal dari tanaman Digitalis lanata yang digunakan untuk terapi pasien gagal jantung kongestif.  TERPENOID: SESQUITERPENES Terdiri dari 3 unit isoprene Asiklik – Farnesol (Apel hijau) Monosiklik –. Zingiberene (Jahe) Bisiklik - β Kariopilene (Black paper)  FENOL -Senyawa kimia yang mengandung gugus hidroksil dan berikatan langsung dengan aromatik -Senyawa fenol digolongkan menjadi fenol sederhana dan polifenol berdasarkan jumlah unit fenol pada molekul penyusunnya -Contoh : Iridin yaitu senyawa fenol yang dijumpai pada tanaman Iris kuning  FLAVONOID Struktur C6-C3-C6, yaitu dua cincin bezena yang dipisahkan oleh tiga rantai C yang terdiri dari tiga atom C Flavonoid meliputi anthocyanidin, yang berasal dari anggur dan beri merah, biru, serta ungu; flavanols, yang berasal dari teh, cokelat, anggur dan apel; flavanones, yang ditemukan dalam buah jeruk; flavones yang berasal dari seledri dan paprika pedas; dan isoflavones yang ditemukan dalam kedelai dan kacang- kacangan.  ALKALOID -Sebagian besar tersusun atas asam amino seperti arginin, lysin dan tryptophan Mempunyai struktur cincin dan residu nitrogen -Contoh: Quinine - Digunakan untuk terapi penyakit malaria sejak tahun 1600 -Ditemukan pada kulit batang tanaman kina (Chinchona)  Perkembangan Fitokimia Dewasa ini fitokimia (natural product) banyak digunakan antara lain sebagai suplemen untuk imunostimulan dan herbal medicine sebagai pengganti obat kimia Beberapa bahan aktif pada tanaman diidentifikasi dan diuji khasiatnya sebagai senyawa anti kanker, antidiabetes, antiinflamasi dan anti bakteri THANK YOU THANK YOU  Metabolit sekunder, terutama yang berasal dari tumbuhan, sering kali memiliki sifat antioksidan yang kuat.  Banyak dari senyawa ini, seperti flavonoid, polifenol, dan terpenoid, dapat menetralisir radikal bebas dan dengan demikian melindungi sel dari kerusakan oksidatif.  Ini adalah salah satu alasan mengapa diet kaya buah-buahan dan sayuran, yang mengandung banyak metabolit sekunder, sangat dianjurkan untuk kesehatan  Antioksidan berasal dari metabolit sekunder dapat membantu mencegah atau mengurangi kerusakan sel yang disebabkan oleh radikal bebas,  oleh karena itu dapat mengurangi risiko penyakit kronis  Mencegah transfer elektron dari O2 ke molekul organik  Menstabilkan radikal bebas  Menghentikan reaksi radikal bebas Sistem Antioksidan Tubuh Perlindungan dari Kerusakan ROS Superoxide dismutase Catalase Glutathion Antioxidants in diet Supplementation Antioksidan dibedakan menjadi antioksidan eksogen dan antioksidan endogen. Antioksidan endogen atau sering disebut antioksidan primer secara alami sudah ada di dalam tubuh. Dikenal juga sebagai antioksidan enzimatis, terdiri atas enzim-enzim dan berbagai senyawa yang disintesis dalam tubuh yang bekerja dengan cara mencegah pembentukan radikal bebas baru. Contoh enzim yang merupakan antioksidan enzimatis yaitu superoksida dismutase (SOD), katalase, dan glutation peroksidase (GSH Px/ GPx). Antioksidan eksogen atau yang dikenal juga sebagai antioksidan sekunder berfungsi menangkap radikal dan memutus reaksi berantai peroksidasi lipid juga dikenal sebagai antioksidan pemutus reaksi rantai. Contohnya : Vitamin E (tokoferol), vitamin C (askorbat), β-karoten yang berasal dari vitamin dan makanan Senyawa fitokimia seperti flavonoid, isoflavon dan karotinoid Classification of antioxidant I. According to their location a)Plasma antioxidants: ascorbic acid (Vitamin C), bilirubin, uric acid, transferrin, ceruloplasmin, β-carotene; b) Cell membrane antioxidants: α-tocopherol (Vitamin E) c) Intracellular antioxidants: superoxide dismutase (SOD), catalase, glutathione peroxidase (GPx) Ⅱ. Menurut sifat dan aksi a) Enzymatic antioxidants: SOD, catalase, GPx, glutathione reductase b) Non-enzymatic antioxidants: Nutrient antioxidants: β-carotene, α-tocopherol, ascorbic acid, Metabolic antioxidants: bilirubin, uric acid, ceruloplasmin, ferritin, transferrin, albumin, glutathione  Enzymatic antioxidant 1. Superoxide dismutase (SOD) 2O2·⁻+ 2H+ SOD H2O2 + O2 SOD pada dasarnya ada di setiap sel dalam tubuh yang di ekspresikan oleh metaloenzim dengan berbagai gugus prostetik. Ada 3 bentuk SOD: a) Cu-Zn SOD: in the cytoplasm b) Mn-SOD: in the mitochondrion c) Cu-SOD: extracellular SOD sistem pertahanan untuk melindungi sel dari efek berbahaya, yaitu superoksida. 2. Catalase, (CAT) 2H2O2 catalase 2H2O + O2 Katalase, enzim dg kofaktor logam Fe, terdapat di semua organ tubuh, terutama terkonsentrasi di hati dan eritrosit. Sdk pd Otak, jantung, dan rangka otot hanya mengandung jumlah yang rendah. 3. Glutathione peroxidase (GPx) GPx adalah enzim dg kofaktor logam selenium (Se). Seluruh proses distimulasi oleh produksi energi di dalam sel, yang melibatkan kadar hormon tiroid yg sesuai, fungsi mitokondria yang sehat, Dan aktivitas jalur metabolisme pentosa-fosfat 3. Glutathione Peroxidase (GPx) untuk menghilangkan hidrogen peroksida (H2O2) dan beberapa lipid peroksida. Proses tersebut membutuhkan glutathione tereduksi (GSH) sebagai substrat dan menghasilkan glutathione teroksidasi (GSSG) sebagai produk. Sebuah enzim sitosol.  Glutation adalah tripeptida yang terdiri dari tiga asam amino: glutamat, sistein, dan glisin. Glutation berperan penting dalam berbagai fungsi biologis dalam tubuh, termasuk detoksifikasi, pertahanan terhadap stres oksidatif, dan regenerasi vitamin C dan E.  Glutation adalah tripeptida yang terdiri atas tiga asam amino: glutamat, sistein, dan glisin. GSH adalah tripeptida, g-glutamil-sisteinil-glisin Atom belerang (S) dari bagian sistein adalah situs reaktif yang menyediakan elektron GSH stabil karena ikatan -g pada glutamil-sistein (bukan ikatan peptida) yg resisten terhadap peptidase seluler  Belerang (S) berasal dari asam amino sistein, yang merupakan salah satu dari tiga komponen penyusun glutation.  Gugus tiol (-SH) pada atom belerang ini memungkinkan glutation untuk berperan sebagai donor elektron, yang sangat penting dalam menetralisir radikal bebas dan mencegah kerusakan oksidatif pada sel-sel tubuh.  Secara khusus, atom S pada gugus tiol ini dapat bereaksi dengan spesies oksidatif, seperti radikal bebas, dan mengubahnya menjadi bentuk yang lebih stabil dan kurang reaktif.  Setelah glutation mengalami oksidasi, maka akan berubah menjadi bentuk teroksidasi yang disebut glutation disulfida, yang dapat direduksi kembali menjadi bentuk aktifnya oleh enzim glutation reduktase, memungkinkan siklus antioksidan untuk berlanjut  GSH adalah tiol non-protein yang paling melimpah di sel mamalia GSH adalah substrat untuk dua enzim yang bertanggung jawab untuk detoksifikasi dan antioksidan. Peran fisiologis lainnya termasuk penyimpanan dan transportasi sistein, metabolisme prostaglandin, fungsi kekebalan, proliferasi sel dan keseimbangan redoks  Protein Methionine Cysteine Glutamate -Glutamylcysteine Glycine GSH  Nutrient antioxidant 1. α-tocopherol (vitamin E) Antioksidan larut lemak yang paling penting Ada di semua membran sel. Melindungi dari peroksidasi lipid.  Vitamin E tersimpan dalam jaringan adiposa. Vitamin E mencegah peroksidasi membran fosfolipid dan menghindari kerusakan membran sel melalui aksi antioksidannya.  Nutrient antioxidant 2. ascorbic acid (vitamin C) 200px-Dehydroascorbic_acid + 2O2·⁻ + 2H+ H2O2 + Dehydroascorbate, DHA It is a water-soluble, antioxidant present in citrus fruits, potatoes, tomatoes and green leafy vegetables. It scavenges free radicals and inhibits lipid peroxidation. It also promotes the regeneration of α-tocopherol. Vit C mrpk antioksidan pemutus rantai sebagai agen pereduksi atau donor elektron.  3. carotenoids Karotenoid terdiri atas rantai C40 dengan ikatan rangkap terkonjugasi, yg menunjukkan penyerapan cahaya kuat dan berwarna cerah (merah, oranye). sebagai pigmen pada bakteri, ganggang dan tumbuhan tingkat tinggi.  Metabolic antioxidant 1. Asam urat, menghambat oksigen singlet dan radikal hidroksi 2. Ceruloplasmin, menghambat peroksidasi lipid yang bergantung pada besi dan tembaga 3. Transferin, mencegah pembentukan radikal yang dikatalisis besi 4. Albumin, menghambat radikal di permukaannya 5. Bilirubin, melindungi FFA yang terikat albumin dari peroksidasi 6. Haptoglobin, mengikat Hb bebas dan mencegah percepatan peroksidasi lipid Tubuh kita terdiri dari triliunan sel. Di setiap sel terjadi reaksi metabolisme yang sangat kompleks. Diantara reaksi metabolisme tersebut melibatkan oksigen, padahal oksigen adalah unsur yang sangat reaktif. Keterlibatan oksigen dalam reaksi metabolisme di dalam sel dapat menghasilkan yang disebut sebagai “Reaktif Oksigen Spesies” seperti Hidrogen peroksida (H2O2), radikal hidroksil (OH-), dan anion superoksida (O2-). Antioksidan bekerja untuk menstabilkan kelebihan radikal bebas dalam tubuh. Tanpa Antioksidan yang cukup, reaksi negatif yang disebabkan oleh radikal bebas dapat merusak atau menghancurkan seluruh sel tubuh Anda.  Sumber Antioksidan Alami Antioksidan dapat diperoleh dari sayuran dan buah-buahan serta tanaman yang mengandung antioksidan tinggi. Contoh : senyawa flavonoid, terpenoid , alkaloid yang merupakan hasil metabolit sekunder dari tanaman tertentu  Hindari merokok–  Hindari menghirup partikel: silica, heavy metal, asbestos,cotton  Hindari menghirup gas: CO, SOx, NOx etc  Jangan berlebihan terpapar sinar matahari  Jangan terlalu banyak mengkonsumsi alkohol  Jangan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak trans atau minyak terhidrogenasi  Dapatkan latihan kardio Anda dari lari cepat atau latihan interval  Konsumsilah makanan kaya antioksidan dan gunakan formula antioksidan yang baik  Jaga tingkat stres Anda tetap rendah SELAMAT BELAJAR RADIKAL BEBAS Suatu molekul yang memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital luarnya, sehingga dapat bereaksi dengan molekul sel tubuh dengan cara mengikat elektron dari molekul sel tersebut. Akibatnya dapat terjadi reaksi berantai yang dapat menghasilkan radikal bebas baru Radikal bebas berasal dari molekul oksigen yang secara kimia strukturnya berubah salah satu penyebabnya adalah akibat dari aktivitas lingkungan (Radiasi, Polusi, Merokok dll). Sumber radikal bebas:  Proses metabolisme tubuh yang normal  Paparan sinar UV  Polusi  Merokok  Radiasi  Zat kimia beracun Beberapa sumber internal radikal bebas: 1. Respirasi Seluler:  Proses produksi energi di dalam mitokondria melalui respirasi seluler menghasilkan radikal bebas seperti superoksida (O₂⁻) sebagai produk sampingan. 2. Proses Imunitas:  Sel-sel sistem kekebalan tubuh, seperti makrofag dan neutrofil, memproduksi radikal bebas untuk menghancurkan patogen. Radikal bebas ini termasuk spesies oksigen reaktif (ROS) dan spesies nitrogen reaktif (RNS). 3. Metabolisme Lemak dan Protein: Proses metabolisme dalam tubuh, terutama oksidasi asam lemak, juga menghasilkan radikal bebas 4. Stres Oksidatif: Ketidakseimbangan antara produksi radikal bebas dan kemampuan tubuh untuk menetralisirnya dengan antioksidan menyebabkan stres oksidatif, yang mempercepat produksi radikal bebas di dalam tubuh.  SIFAT RADIKAL BEBAS 1. Sangat reaktif 2. Waktu paruh (half-life) sangat pendek 3. Menghasilkan senyawa radikal baru melalui reaksi berantai 4. Menyebabkan kerusakan biomolekul (contoh enzim) dan sel Derivat radikal bebas terdiri dari derivat oksigen (Reactive Oxygen Species, ROS), dan derivat nitrogen (Reactive Nitrogen Species, RNS) Derivat Radikal Bebas I. REACTIVE OXIGEN SPECIES (ROS) 1. Anion Superoksida, O2- 2. Hidrogen peroksida, H2O2 3. Radikal Hidroksil, OH- 4. Anion hidroksil OH* 4. Singlet oksigen, 1O2 5. Hidroperoksi radikal, HOO- 6. Lipid peroksida radikal, ROO- II.REACTIVE NITROGEN SPECIES (RNS) 1. Nitrit oksida, NO- 2. peroksinitrit, ONOO-  SUMBER RADIKAL BEBAS 1. Sumber Internal a. Proses transport elektron di mitochondria Kelompk sitokrom oksidase mereduksi O2 secara simultan dengan 4 elektron dalam proses produksi ATP tanpa menghasilkan radikal bebas sebagai produk antara. Tetapi 1-5% dari oksigen yang digunakan akan mengalami kebocoran dari proses ini dan mengalami reduksi bertingkat yang menghasilkan O2- atau OH*  Sumber radikal bebas endogen contoh Gambar proses transport elektron yang menghasilkan radikal bebas b. Proses fagositosis Proses fagositosis yang melibatkan neutrofil, eosinofil, makrofag akan menghasilkn anion superoksida (O2-), OH* dan peroksida. Peroksida bukan radikal bebas tetapi merupakan sumber radikal bebas OH* yang efektif. c. Oksidasi hemoglobin Diperkirakan 3% dari hemoglobin yang terdapat dalam eritrosit mengalami oksidasi menjadi oksihemoglobin. Oksihemoglobin secara lambat akan melepaskan O2- dalam jumlah besar d. Enzim yang menggunakan O2 secara berlebihan Ada sekitar 10-15% oksigen yang diambil saat bernafas akan digunakan oleh enzim seperti oksigenase, oksidase dalam sitokrom P450. Penggunaan O2 secara berlebihan oleh enzim-enzim tersebut akan menghasilkan O2- sebagai hasil sampingnya d. Reaksi Dismutasi Pada sistem biologi yang menghasilkan O2- juga akan menghasilkan hidrogen peroksida (H2O2) melalui reaksi yang disebut dismutasi O2-+O2- 2H+ H2O2 +O2 Reaksi dismutasi ini dapat terjadi pada pH fisiologis dan dipercepat oleh adanya enzim superoksid dismutase. H2O2 dapat menembus membran sel dengan cepat e. Reaksi Fenton Reaksi Fenton dapat terjadi jika suatu logam bereaksi atau teroksidasi dengan adanya H2O2 akan menghasilkan OH*  Fe²+ + H2O2 Fe³+ +OH* + OH-  Cu + H2O2 Cu²+ + OH* + OH- 2. Sumber eksternal: a) Metabolisme overdosis pemakaian obat b) Sinar UV atau radiasi sinar X c) Asap rokok d) Alkohol e) Debu asbes, silika, kapas f) Polutan udara : Ozon (O3), Carbon Monoksida (CO), Nitrogen oksida (NOx), Sulfur dioksida (SOx) Penyebab Hujan asam g) Partikel logam berat Pb, Cd, Cr h) Food aditif yang dilarang penggunaannya. Contoh: boraks, formalin dsb UV radiation UVA = 320-400 nm UVB UVB = 290-320 nm UVC = 100-290 nm H2O2 OH*. + OH- Primarily a concern in skin and eye Can also cause DNA damage Can form singlet oxygen in presence of a sensitizer Ionizing radiation -rays 2H2O H2O + e- + H2O* H2O* H +.OH- Paparan sinar UV pada kulit  FREE RADICALS : THE CAUSE OF VIRTUALLY ALL DISEASES Environmental pollution chfa_03_img0699 Industrial pollution Excessive Alcohol & smoking r142794_494883 smoking Pesticides & herbicides Greater use of cars and planes will push up greenhouse-gas emissions in coming decades 2178 749442 High fat foods  Stres oksidatif dan kerusakan sel Ketidakseimbangan antara radikal bebas dan antioksidan disebut stres oksidatif. Dosis tinggi: langsung merusak/membunuh sel Dosis rendah/produksi oksidan yang berlebihan secara kronis: aktivasi jalur seluler stimulasi proliferasi sel kerusakan pada protein seluler, DNA dan lipid  Efek Berbahaya Dari Radikal Bebas A. Radikal Bebas dan biomolekul 1. Proteins Menyebabkan oksidasi gugus sulfhidril, dan modifikasi Asam Amino. ROS dapat merusak protein melalui fragmentasi, agregasi yg mengakibatkan hilangnya aktivitas biologis protein. 2. Lipids Polyunsaturated lipid (PUFA) :Molekul lipid tak jenuh ganda penyusun membran sel, sangat rentan terhadap proses radikal bebas yang merusak dan berkontribusi pada reaksi berantai yang tidak terkendali (peroksidasi lipid). 3. Carbohydrates Glikasi (ikatan kovalen antara gula dengan protein atau lemak) dpt meningkatkan kerentanan protein terhadap serangan radikal bebas.. 4. Nucleic acid menyebabkan putusnya untai DNA, fragmentasi basa dan deoksiribosa menghasilkan sitotoksisitas dan mutasi. Kerusakan yang ditimbulkan dapat menyebabkan sel tersebut menjadi tidak stabil yang berpotensi menyebabkan proses penuaan dan kanker. 1. Tahap inisiasi Radikal bebas menarik atom H dari rantai samping PUFA (Polyunsaturated Fatty Acid) penyusun membran sel membentuk radikal karbon bebas  2. Tahap propagasi a. Radikal karbon akan bereaksi dengan oksigen sehingga terbentuk radikal peroksil O2o CO + O2 C (radikal peroksil) b. Radikal peroksil akan menyerang lagi rantai samping PUFA yang lain sehingga terbentuk peroksidasi lipid X2 O2o H O2H C + C Co + C Peroksidasi Lipid Peroksidasi lipid akan merusak organ hati, ginjal, saraf, jantung, dll 3. Tahap terminasi Terjadi reaksi berantai oleh peroksidasi lipid sehingga asam lemak tak jenuh ganda (PUFA) terputus dan terbentuk senyawa aldehid, 9- hidroksinonenol, berbagai hidrokarbon seperti etana (C2H6), pentana (C5H12) dan malondialdehid (MDA), yang merupakan hasil akhir peroksidasi lipid  Efek Berbahaya Dari Radikal Bebas A. Diseases ox-LDL, formed by the action of 1. Cardiovascular diseases (CHD): free radicals, promote CHD and atherosclerosis (AS). 2. Cancers: damage DNA and cause mutation and cytotoxicity, play a key role in carcinogenesis. 3. Inflammatory diseases: damage on the extracellular components such as collagen and hyaluronic acid, promote glomerulonephritis and ulcerative colitis. 4. Respiratory diseases: destroy endothelium and cause lung edema. Cigarette smoke contains free radicals and promotes the production of more free radicals. Makrofag memangsa LDL teroksidasi, ketika kelebihan dengan lipid, menjadi "sel busa (foam cells)". sel busa tsb membentuk garis-garis lemak atau bercak kuning yang terlihat di dinding arteri. Sel busa akan melepaskan lipid yang membentuk kumpulan lipid di dalam dinding arteri.  Destruction of islets results in 5. Diabetes mellitus: pathogenesis. 6. Cataract 7. Male infertility: reduce sperm motility and viability. 8. Aging process such as Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, 9. Others: multiple sclerosis, liver cirrhosis, muscular dystrophy. Tingkat Keparahan Stres Konsekuensi Biologis Oksidatif A. Low level & gradual Aging Carcinogenesis B. Medium level & rapid Mutagenesis C. Large level & rapid Death, Stroke, Trauma, Ionizing irradiation Penyakit Jantung, Kanker, Stroke, Diabetes, Darah Tinggi, Ginjal, Kolestrol, Migrain, Rematik, Liver, Penuaan Dini, Stress, Katarak, Obesitas dan penurunan fungsi Kognitif  NORMAL MENGGUMPAL Eritrosit yang normal tidak Eritrosit yang tidak sehat membentuk roloux dan tidak membentuk ruloux dan menggumpal menggumpal  Konsekuensi dari peroksidasi lipid Perubahan struktural pada membran mengubah fluiditas dan saluran mengubah pensinyalan protein yang terikat membran meningkatkan permeabilitas ion Produk peroksidasi lipid membentuk ikatan silang dengan non lipid e.g., proteins and DNA Menyebabkan toksisitas langsung produk peroksidasi lipid misalnya, toksisitas 4-hidroksinonen Gangguan dalam pensinyalan yang bergantung pada membran Kerusakan DNA dan mutagenesis 1. Heart diseases (32)* 6. Pneumonia & Influenza (4) 2. Cancers (23)* 7. Diabetes Mellitus (3)* 3. Strokes (7)* 8. AIDS (2) 4. Lung Diseases (5) 9. Suicide (1) 5. Accidents (4) 10. Liver Disease (1)  menunjukkan penyakit yang berhubungan dengan diet(65%)  >90% dari kejadian penyakit melibatkan kerusakan radikal bebas Toksisitas Natrium Tetra Borat (Boraks)  Kegunaan : pengawet kayu, bahan antiseptik, pencuci mata ( Boric acid 3%/Boorwater), salep, pengobatan bibir (borak gliserin), pembasmi semut (borat) Rumus kimia : Na2B4O7.10H2O Terdiri unsur : Boron 21.5%, Natrium 22.84% dan Oksigen 55.65% Penyimpangan penggunaan boraks : sebagai pengawet makanan : mie, bakso, tahu, kerupuk, empek-empek Dosis borak 5 g pada bayi dan anak-anak dapat menyebabkan kematian Pada orang dewasa 10-20 g dapat menyebabkan kematian  Reaksi :  Borak masuk lewat oral akan terlarut dalam lambung  Boraks bereaksi dengan asam lambung (HCl) dan menjadi asam borat (bentuk aktif boraks )  kmd asam borat diserap dinding usus dan membran mukosa, masuk aliran darah lalu menuju ke hati.  Selanjutnya diekskresikan secara lambat di ginjal B=O + protein, lipid tak jenuh ikatan kovalen B=O + lipid tak jenuh ganda membentuk peroksidasi lipid Peroksidasi lipid menyebabkan kerusakan permeabilitas membran yang kaya lipid sehingga semua zat dapat keluar masuk ke dalam sel hati Selanjutnya terjadi pembengkakan sel hati Induksi enzim intraseluler hati yaitu  Alanin Amino Transferase (ALT) atau Glutamat Piruvat Transaminase (GPT) dan  Aspartat Amino Transferase (AST) atau Glutamat Oksaloasetat Transaminase (GOT). Kedua enzim akan dilepaskan ke dalam aliran darah sehingga aktivitas SGOT dan SGPT dalam darah meningkat ( 3x normal/ patologis) Bacteria Anti-biotic Free Radicals Anti-oxidants (Oxidants) SELAMAT BELAJAR Biosintesis Metabolit Sekunder  Biosintesis metabolit sekunder adalah proses yang sangat penting dalam biologi tumbuhan, terutama untuk kelangsungan hidup dan adaptasi tumbuhan di lingkungan yang beragam  Biosintesis metabolit sekunder merupakan proses menghasilkan senyawa kimia yang tidak langsung terlibat dalam pertumbuhan, perkembangan, atau reproduksi, tetapi penting untuk pertahanan, interaksi dengan lingkungan, dan adaptasi.  Metabolit sekunder biasanya memiliki struktur kimia yang lebih kompleks dan berperan dalam melindungi tumbuhan dari herbivora, patogen, serta tekanan lingkungan lainnya. Senyawa awal untuk metabolit sekunder diturunkan dari metabolit primer. Senyawa metabolit primer berasal dari proses dasar, yaitu fotosintesis (menghasilkan karbohidrat), glikolisis, siklus Krebs, sintesis protein, asam lemak dan lemak. Beberapa senyawa yang penting, yaitu asetil-Koenzim A asam sikimat, asam mevalonat, dan deoksixilulosa fosfat.  Tahapan biosintesis metabolit sekunder  Prekursor Primer  Jalur Biosintesis  Modifikasi dan Penyimpanan Prekursor Primer  Metabolit sekunder biasanya terbentuk dari prekursor metabolit primer seperti asam amino, asam lemak, dan gula atau produk fotosintesis  Proses ini dimulai dari metabolisme primer yang menghasilkan bahan dasar untuk sintesis lebih lanjut Jalur Biosintesis Ada beberapa jalur biosintesis utama yang mengarah pada produksi metabolit sekunder: Jalur Asam Shikimat: Menghasilkan senyawa fenolik seperti flavonoid dan lignin. Jalur Mevalonat (MVA) dan Jalur Metileritritol Fosfat (MEP): Menghasilkan terpenoid. Jalur Asetat-Malonat: Menghasilkan poliketida, seperti flavonoid dan senyawa aromatik lainnya.  Modifikasi dan Penyimpanan Setelah sintesis, metabolit sekunder sering dimodifikasi lebih lanjut melalui proses seperti metilasi, glikosilasi, atau hidroksilasi, untuk mengubah sifat kimianya. Senyawa-senyawa ini kemudian bisa disimpan di berbagai bagian tumbuhan seperti vakuola, atau diekskresikan untuk melindungi tumbuhan dari predator atau penyakit Jalur utama biosintesis metabolit sekunder terdiri atas: 1. Jalur Asam Asetat (jalur poliketida = Asil polimalonat) 2. Jalur Sikimat 3. Jalur Mevalonat 4. Jalur Asam Amino Jalur utama biosintesis metabolit sekunder terdiri atas: 1. Jalur Asam Asetat (jalur poliketida = Asil polimalonat) 2. Jalur Sikimat 3. Jalur Mevalonat 4. Jalur Asam Amino  (photosynthesis) Polysaccharides Glycosides Nucleic Acids Shikimate pathway (1) phosphoenol pyruvate Aromatic Compounds Lignans Shikimate Alkaloids (2) aromatic amino acids pyruvate aliphatic amino acids Peptides Penicillins CITRIC acetyl ACID Cyclic Peptides CoA CH3COSCo CYCLE A CH3COSCoA -O CCH COSCoA CH3COCH2COSCoA Isoprenoids (terpenes, steroids, 2 2 carotenoids) CH3COSCoA (4) CH3COSCoA (3) mevalonate Polyketides, Fatty Acids Prostaglandins, Macrocyclic Antibiotics Empat jalur utama Metabolit sekunder meliputi : (1) Shikimat Senyawa Aromatic (cincin - C3 chain) (2) Asam amino Alkaloid, Penicillin (N-containing) (3) Mevalonat Terpene, Steroid (4) Asetat Poliketida (aromatics, macrocycles) Jalur biosintesis Fenol Biosintesis fenol biasanya terjadi melalui dua jalur utama: 1. Jalur Shikimat: Dimulai dari prekursor asam fosfoenolpiruvat dan eritrosa-4-fosfat. Menghasilkan asam shikimat, yang selanjutnya diubah menjadi asam chorismat, prekursor untuk banyak senyawa aromatik termasuk fenol. 2. Jalur Poliketida: Melibatkan polimerisasi molekul asetat atau malonat melalui enzim poliketida sintase. Menghasilkan struktur aromatik yang dapat mengalami modifikasi lebih lanjut untuk menghasilkan berbagai fenol.  Terdapat 3 jalur biosintesis fenol dengan jalur pada tubuh tumbuhan tingkat tinggi yaitu: 1. Sichimic acid jalur terpenting dalam biosintesis fenol krn jalur yang paling banyak digunakan. 2. Malonate- acetic acid untuk sintesis cincin aromatik α dari turunan fenol. Pola ini penting untuk mikroorganisme. 3. Mevalonate-Acetic acid Jalur ini relatif kurang penting dalam tubuh tumbuhan tingkat tinggi Shikimate + 3 acetates = flavanones Menyebabkan rasa pahit pada tanaman, terutama tanin terpolimerisasi; Mencegah herbivora Senyawa turunan yg berperan dlm pembentukan pigmen Tanin terkondensasi adalah flavonoid terpolimerisasi. BIOSINTESIS TANIN TERKONDENSASI Tanin terhidrolisis terbentuk dari fenolat dan gula. BIOSINTESIS TANIN TERHIDROLISIS Biosintesis terpenoid Secara umum biosintesa dari terpenoid terjadi dari 3 reaksi dasar yaitu: 1. Pembentukan isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. 2. Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-,seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid. 3. Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid. Biosintesis alkaloid Faktor yang Mempengaruhi Biosintesis Lingkungan: Stres seperti kekeringan, serangan patogen, atau kekurangan nutrisi dapat meningkatkan produksi metabolit sekunder. Genetik: Spesies dan varietas tumbuhan yang berbeda memiliki kemampuan yang berbeda dalam menghasilkan metabolit sekunder. Hormonal: Fitohormon seperti jasmonat dan etilen dapat merangsang biosintesis metabolit sekunder. Biosintesis metabolit sekunder dalam tumbuhan memainkan peranan penting dalam berbagai aspek ekologi, fisiologi, dan interaksi dengan lingkungan 1. Pertahanan Terhadap Herbivora dan Patogen Toksisitas: Metabolit sekunder sering bersifat toksik atau tidak enak bagi herbivora, sehingga melindungi tumbuhan dari dimakan. Contohnya, alkaloid seperti nikotin dalam tembakau atau kafein dalam kopi yang bertindak sebagai racun bagi banyak serangga. Antimikroba: Banyak metabolit sekunder memiliki aktivitas antimikroba, membantu tumbuhan melawan infeksi oleh bakteri, jamur, dan virus. Misalnya, fitoaleksin adalah senyawa antimikroba yang diproduksi sebagai respons terhadap serangan patogen 2. Komunikasi dan Interaksi dengan Lingkungan Penarik Penyerbuk: Beberapa metabolit sekunder, seperti terpenoid dan flavonoid, bertindak sebagai pewangi atau pewarna yang menarik penyerbuk atau hewan penyebar biji. Misalnya, warna cerah pada bunga disebabkan oleh antosianin, yang merupakan flavonoid. Allelopati: Tumbuhan dapat mengeluarkan metabolit sekunder ke dalam tanah untuk menghambat pertumbuhan tanaman pesaing di sekitarnya. Ini dikenal sebagai allelopati, contohnya senyawa juglon yang dilepaskan oleh pohon kenari hitam. 3. Adaptasi Terhadap Lingkungan Perlindungan dari Stres Lingkungan: Metabolit sekunder seperti flavonoid dapat melindungi tumbuhan dari radiasi ultraviolet (UV) dengan menyerap sinar UV yang berbahaya. Ini penting untuk tumbuhan yang hidup di lingkungan dengan intensitas cahaya matahari yang tinggi. Regulasi Pertumbuhan: Beberapa metabolit sekunder, seperti hormon tumbuhan (misalnya, jasmonat), terlibat dalam respon tumbuhan terhadap stres dan regulasi pertumbuhan. 4. Peran dalam Siklus Hidup Tumbuhan Dormansi dan Perkecambahan: Beberapa metabolit sekunder dapat mempengaruhi dormansi biji dan perkecambahan, membantu tumbuhan bertahan dalam kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan hingga keadaan membaik. Pengaturan Hubungan Simbiotik: Metabolit sekunder seperti flavonoid dapat merangsang pembentukan nodul akar pada tumbuhan leguminosa yang membentuk simbiosis dengan bakteri pengikat nitrogen, yang penting untuk ketersediaan nutrisi. 5. Penggunaan Manusia Obat-obatan: Banyak metabolit sekunder digunakan dalam pengobatan tradisional dan modern, seperti morfin dari opium sebagai analgesik, atau quinine dari pohon kina sebagai antimalaria. Pestisida Alami: Beberapa metabolit sekunder digunakan sebagai pestisida alami atau insektisida, seperti piretrin dari bunga piretrum. Metabolit sekunder tidak hanya penting bagi tumbuhan itu sendiri, tetapi juga memiliki dampak yang signifikan pada ekosistem secara keseluruhan dan berbagai aplikasi dalam kehidupan manusia. Selamat Belajar Metode Analisis Metabolit Sekunder Tahapan penelitian fitokimia A. Pengumpulan Bahan Tumbuhan B. Penyarian/Ekstraksi C. Pemisahan/separasi/Fraksinasi D. Identifikasi (Analisis kualitatif) E. Penetapan kadar (Analisis kuantitatif) F. Elusidasi Struktur Kimia (Ilmu Farmasi) G. Penegasan Struktur (Ilmu Farmasi) A. Pengumpulan Bahan Tumbuhan 1. Determinasi tumbuhan 2. Koleksi 3. Pengumpulan bagian/seluruh tumbuhan 4. Pengawetan bahan tumbuhan a. Dengan pengeringan b. Dicelup dalam etanol c. Direndam dalam kloroform  B. Ekstraksi / Penyaringan Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari sampel berdasarkan kelarutannya pada pelarut tertentu Zat aktif yang semula berada di dalam sel ditarik oleh cairan penyari/pelarut → larutan zat aktif Teknik ekstraksi sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dan bersih, baik untuk zat organik atau anorganik, untuk analisis makro maupun mikro Analisis fitokimia – tumbuhan dikeringkan Syarat bahan: benar, jelas asalnya, bebas dari pencemaran bahan lain/ tidak berpenyakit Faktor Pertimbangan pada Ekstraksi 1. Tujuan Ekstraksi a) Substansi Kimia yang sudah diketahui → mengikuti metode spesifik yang sudah ada (modifikasi untuk meningkatkan proses b) Golongan senyawa kimia (flavonoid, alkaloid, saponin, dll.) → menggunakan metode tes yang umum digunakan berdasarkan Pustaka c) Bahan Jamu atau Obat tradisional → menggunakan infusa / godogan d) Bioassay Guided Isolation → pemisahan senyawa bioaktif (berkhasiat) berdasarkan efek farmakologi 2. Skala → skrining pendahuluan dalam skala kecil terlebih dahulu 3. Sifat Senyawa Bioaktif Bahan a) PH → kemampuan Ionisasi (contoh: pelarut alkali dapat mengekstrak senyawa asam) b) Polaritas → prinsip like dissolves like : pelarut non polar akan mengekstraksi substansi non polar - Polar : Alkohol, methanol, etanol - Non polar : n-hexan c) Termostabilitas → Peningkatan suhu → kelarutan senyawa bertambah → lebih mudah pelarut melakukan penetrasi ke dalam struktur sel. Tapi ingat senyawa yang tidak stabil akan rusak, atau timbul senyawa pengganggu yang lain 4. Sifat Pelarut a) Titik Didih → Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, destilasi atau rektifikasi, maka titik didih kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat b) Selektivitas → pelarut yang digunakan harus selektif untuk mengekstraksi zat-zat tertentu yang ingin diekstrak agar dapat menghasilnya hasi ekstraksi yang murni c) Toksisitas → Pelarut bersifat toksik : kloroform, eter, asetonitril (metilsianida), Karbon tetraklorida (hepatotoksik), benzene (karsinogenik) → gunakan pelindung, alat sesuai, pembuangan aman d) Reaktivitas → Pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen bahan ekstraksi (pelarut yang mengandung karbonil (aseton, metiletil keton) dapat bereaksi dengan substansi nukleofilik dalam ekstrak e) Harga → jumlah pelarut besar, mungkin perlu dipertimbangkan harga tanpa mengurangi maksud dan tujuan ekstraksi f) Sebaiknya pelarut yang akan digunakan tidak mudah terbakar, tidak korosif, tidak beracun, memiliki viskositas yang rendah, bukan merupakan emulsifier, serta memiliki kondisi stabil secara kimia maupun fisika 5. Penggunaan Ekstrak - penggunaan ekstrak berhubungan erat dengan metode ekstraksi - ada aturan penggunaan pelarut untuk makanan atau obat-obatan (per oral), misalnya ada batas- batas residu yang harus ditaati. - metode ekstraksi harus cocok untuk menghasilkan produk akhir, contoh: jika ekstrak akan digunakan untuk bioassay perlu dipertimbangkan sifat alami sistem pengujian. - sebagian assay sistem biologi dilakukan dalam medium encer, maka perlunya kelarutan dalam air mungkin menjadi faktor jenis ekstrak yang disiapkan. - sebagai alternatif digunakan DMSO (dimethylsulphoxide) yang dpt bercampur dg air untuk melarutkan senyawa non-polar, tapi kepekaan sistem uji harus dipertimbangkan. 6. Daur Ulang Pelarut Untuk pelarut tunggal → lebih ekonomis Metode Ekstraksi ▪ metode paling populer menggunakan pelarut liquid pada tekanan atm (yang memungkinkan aplikasi pemanasan) ▪ Metode lain: destilasi uap, ekstraksi dan gas yg dicairkan pd tekanan sedang. ▪ Pemilihan metode tergantung tujuan serta keuntungan dan kerugiannya. Metode - Maserasi - Perkolasi - Sokletasi - Infundasi/dekokta - Destilasi (minyak atsiri)  1. Metode Maserasi ▪ Maserasi dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari ▪ Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif → zat aktif akan larut dan karena adanya perbedaan konsentrasi antara larutan zat aktif di dalam sel dengan yang di luar sel, maka larutan yang terpekat didesak ke luar. ▪ setelah disaring, sisa simplisia dpt dimaserasi kembali (RE-maserasi) ▪ digunakan terutama untuk senyawa yang kandungannya besar (senyawa bioaktif konsentrasi besar) ▪ Maserasi digunakan untuk penyarian simplisia yang mengandung zat aktif yang mudah larut dalam cairan penyari (air, etanol, air-etanol atau pelarut lain) Keuntungan : cara pengerjaan & peralatan sederhana serta mudah diusahakan, dibanding dg perkolasi waktu lebih cepat Kerugian : penyarian kurang sempurna Modifikasi metode maserasi Maserasi Digesti dengan mesin Remaserasi pengaduk a) Digesti ▪ Cara maserasi dgn menggunakan pemanasan lemah (suhu 40 – 50 °C) ▪ Hanya dilakukan untuk simplisia yg zat aktifnya tahan terhadap pemanasan ▪ Jika cairan penyari mudah menguap pd suhu yg digunakan, maka perlu dilengkapi dgn pendingin balik ▪ Keuntungan : - Kekentalan pelarut berkurang - Daya melarutkan cairan penyari meningkat - Kelarutan zat aktif meningkat karena koefisien difusi berbanding lurus dgn suhu absolut & berbanding terbalik dgn kekentalan, hingga kenaikan suhu akan berpengaruh pd kecepatan difusi b) Maserasi dengan Mesin Pengaduk Penggunaan mesin pengaduk yg berputar terus menerus Waktu proses maserasi dapat dipersingkat menjadi 6–24 jam c) Remaserasi Cairan penyari dibagi dua (2) Seluruh serbuk simplisia dimaserasi dgn cairan penyari pertama. Dienap tuangkan dan diperas. Ampas dimaserasi lagi dgn cairan penyari ke-2 Pemilihan cara penyarian: Kelarutan pelarut : Non polar, Semi polar, Polar Pelarut yg ditetapkan Farmakope Indonesia: - Air - Etanol – Air - N-hexan – Etil asetat – Etanol  2 Metode Perkolasi ▪ Perkolasi → penyarian dengan mengalirkan cairan penyari melalui serbuk simplisia yang telah dibasahi ▪ Keuntungan: tidak memerlukan langkah tambahan untuk menyaring bahan, Dibanding dg refluks tidak memerlukan pemanasan Perkolator: Alat yg digunakan utk perkolasi Perkolat : zat aktif yg keluar dr perkolator Cara Perkolasi Serbuk simplisia ditempatkan dalam suatu bejana silinder yg bagian bawahnya diberi sekat berpori Cairan penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tsb. Cairan penyari akan melarutkan zat aktif, sel- sel yg dilalui sampai mencapai keadaan jenuh Perkolasi lebih baik daripada maserasi karena: ▪ Aliran cairan penyari menyebabkan adanya pergantian larutan yang terjadi dengan larutan yang konsentrasinya lebih rendah, sehingga meningkatkan derajat perbedaan konsentrasi, ▪ Ruangan di antara butir-butir serbuk simplisia membentuk saluran tempat mengalir cairan penyari. Karena kecilnya saluran kapiler tersebut maka kecepatan pelarut cukup untuk mengurangi lapisan batas sehingga dapat meningkatkan perbedaan konsentrasi ▪ Contoh cairan penyari yang sering digunakan adalah etanol 70%. → Etanol digunakan sebagai penyari karena lebih selektif, kapang atau kuman sulit tumbuh dalam etanol di atas 20%, tidak beracun, bersifat netral, absorpsinya baik, dapat bercampur dengan air, panas yang digunakan untuk pemekatan lebih sedikit, dan mudah didapat  3. Metode Sokletasi ▪ Merupakan proses penyarian gabungan dari maserasi & perkolasi ▪ hanya diperlukan apabila senyawa yang diinginkan memiliki kelarutan terbatas dalam pelarut ▪ Metode ini tidak dapat digunakan untuk senyawa termolabile karena pemanasan yang berkepanjangan dapat menyebabkan degradasi senyawa ▪ Proses utk menghasilkan ekstrak cair yg akan dilanjutkan dgn proses penguapan Cara Kerja: ▪ Cairan penyari diisikan pd labu alas bulat ▪ Serbuk simplisia diisikan pd tabung dg dibungkus kertas saring ▪ Cairan penyari dipanaskan hingga mendidih ▪ Uap penyari naik ke atas melalui serbuk simplisia ▪ Embun turun melalui serbuk simplisia sambil melarutkan zat aktifnya dan kembali ke labu Keuntungan : 1. Cairan penyari sedikit, hasil lebih pekat 2. Dapat menyari zat aktif lebih banyak 3. Penyarian sesuai keperluan tanpa menambah volume cairan penyari Kerugian : 1. Tidak cocok utk zat aktif yg tidak tahan pemanasan 2. Cairan penyari yg baik harus murni  4. Metode Infundasi ▪ Infudasi merupakan proses penyarian yang umumnya digunakan untuk menyari zat kandungan aktif larut dalam air dari bahan- bahan nabati. ▪ Penyarian dengan cara ini menghasilkan sari yang tidak stabil dan mudah terserang oleh kuman dan kapang (tidak boleh disimpan lebih dari 24 jam) ▪ Infus adalah sediaan cair yang dibuat dengan mengekstraksi simplisia nabati dengan air pada suhu 90°C selama 15 menit Terdapat dua panci : A. Panci sebelah dalam berisi bahan dan air B. Panci sebelah luar berisi air sebagai penangas Pemanasan 15 menit dihitung dari penangas mulai mendidih Cara Pembuatan Infusa: 1. Membasahi bahan baku 2. Bahan baku ditambah dgn air dan dipanaskan 15 menit pada suhu 90 – 98 °C. a) Untuk 100 bagian sari diperlukan 10 bagian bahan, kecuali : b) Kandungan simplisia kelarutannya terbatas (kina 6 bagian) c) Disesuaikan dgn cara penggunaannya dlm pengobatan, kumis kucing sekali minum infusa 100 cc sehingga diambil ½ bagian d) Berlendir, karagen digunakan 3/2 bagian e) Daya kerjanya keras, Digitalis digunakan ½ bagian 3. Untuk memindahkan penyarian, kadang diperlukan ditambahkan bahan kimia : a) Asam sitrat untuk infus kina b)Kalium/ Natrium Karbonat utk infusa kelembak 4. Penyaringan, dilakukan pada saat cairan masih panas, kecuali yang mengandung bahan yg mudah menguap  5. Metode Destilasi ▪ merupakan proses perpindahan massa ke suatu media yang bergerak (Hidrodifusi). ▪ metode populer utk destilasi penguapan minyak (MM) ▪ bahan + air dididihkan, uap MM dan air dipisahkan ▪ tidak dapat digunakan untuk senyawa yang mudah terhidrolisis (ester), dioksidasi atau diuraikan oleh panas ▪ untuk senyawa tsb. → metode alternatif: ekstraksi langsung dg minyak (fixed oil), pelarut atau fluida superkritikal atau phytosol. C. Pemisahan/Fraksinasi → Metode pemisahan komponen campuran yang berasal dari ekstrak hasil ekstraksi → Fraksinasi dilakukan untuk memisahkan golongan utama kandungan yang satu dari golongan utama yang lainnya berdasarkan perbedaan kepolaran → Kelebihan : pelarut yang digunakan lebih sedikit dan waktu fraksinasi rlatif cepat → Kelemahan : tidak dapat mengekstrak senyawa polar yang dapat bercampur dengan air Metode N-hexane Etil asetat N-butanol D. Analisis Kualitatif → Dilakukan untuk mengetahui keberadaan suatu senyawa metabolit sekunder dari hasil ekstraksi (skrining fitokimia) → Metode 1. Kromatografi (KLT, kromatografi kolom, HPLC, GC) 2. Uji warna -> larutan pereaksi Kromatografi Lapis Tipis Metode Untuk Visualisasi Bercak Metode Untuk Visualisasi Bercak Contoh Identifikasi senyawa aktif dari Bunga Rosella ▪ Sampel berupa bunga rosella dipisahkan dari biji. ▪ Kelopak bunga rosella dicuci kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 24 jam dengan suhu 60°C. ▪ Bunga rosella kering ditumbuk dengan menggunakan mortal hingga halus. A. Analisa Alkaloid : 1) Sampel yang telah dihaluskan diambil beberapa bagian kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi. 2) Sampel tersebut ditetesi dengan asam sulfat 2 N kemudian diuji dengan pereaksi Meyer dan pereaksi Wagner. 3) Perubahan yang terjadi diamati setelah 30 menit, hasil uji dinyatakan positif apabila dengan pereaksi Meyer terbentuk endapan putih kekuningan dan dengan pereaksi Wagner terbentuk endapan coklat. B. Analisa Fenol Hidrokuinon : 1) Sampel sebanyak 0,5 gram diekstrak dengan 10 mL etanol 70 %. 2) Larutan yang dihasilkan diambil sebanyak 1 mL. 3) Ditambahkan 2 tetes Larutan FeCl3 5% 4) Perubahan yang terjadi diamati, yaitu terbentuknya warna hijau atau hijau biru menunjukkan adanya senyawa fenol hidroquinon dalam bahan. C. Analisa Flavonoid : 1) Sejumlah sampel diambil dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. 2) Ditambahkan pada sampel berupa serbuk Magnesium 0,1 mg dan 0,4 mL amil alcohol (campuran asam klorida 37 % dan etanol 95 % dengan volume yang sama) dan 4 mL alkohol. 3) Sampel dikocok dan diamati perubahan yang terjadi, terbentuknya warna merah, kuning atau jingga pada lapisan amil alkohol menunjukkan adanya flavonoid. D. Analisa Saponin : 1) Sejumlah sampel dimasukkan ke dalam tabung reaksi. 2) Air panas ditambahkan pada sampel. 3) Perubahan yang terjadi terhadap terbentuknya busa diamati 4) Reaksi positif jika busa stabil selama 30 menit dan tidak hilang pada penambahan 1 tetes HCl 2 N. E. Analisa Steroid : 1) Sejumlah sampel diambil dan dimasukkan ke dalam tabung reaksi. 2) Ditambahkan 2 mL kloroform ke dalam tabung reaksi yang berisi sampel tersebut. 3) 10 tetes asam asetat glacial dan 3 tetes H2SO4 pekat ditambahkan ke dalam tabung 4) Diamati perubahan pada sampel, pertama kali terbentuk warna merah pada larutan kemudian berubah menjadi 5) biru dan hijau, menunjukkan adanya steroid. E. Analisis Kuantitatif → Dilakukan untuk mengetahui kadar dan jenis senyawa metabolit sekunder dari hasil ekstraksi → Metode: 1. Spektrofotometri UV-Vis – Nilai absorbansi : Penggunaan nilai standart dari setiap jenis senyawa fitokimia yang dianalisis 2. GCMS (Gas Chromatography-Mass Spectroscopy: dapat mengukur jenis dan kandungan senyawa dalam suatu sampel baik secara kualitatif dan kuantitatif 3. HPLC (high performance liquid chromatography): pemisahan komponen analit berdasarkan kepolarannya, setiap campuran yang keluar akan terdeteksi dengan detektor dan direkam dalam bentuk kromatogram. Dimana jumlah peak menyatakan jumlah komponen, sedangkan luas peak menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran Cara pengukuran kadar polifenol (catechin) pada teh hijau 1. Sampel (serbuk teh hijau)+250 µl lar Folin Ciocalteu, diamkan 1 menit 2. Ditambah 750 µl Na carbonat 20% + aquades hingga10 ml inkubasi pada suhu 25°C selama 2 jam. 3. Serapan dibaca pada spektrofotometer panjang gelombang 760 nm. 4. Sebagai standar digunakan asam galat 5. ditimbang asam galat sebanyak 20 mg dan diperlakukan sama dengan sampel 6. Nilai absorbansi standar dan sampel dibuat kurva regresi  Perhitungan : % Catechin = Abs S/ Abs std x WS/Wx100 WS = berat catechin standar W = berat catechin sampel Pembacaan absorbansi pd panjang gelombang 760nm Ekstrak teh hijau THANK YOU  GLYCOSIDE Prof. Dr. Hernayanti, M.Si  INTRODUCTION Glycoside - a natural substances that contain carbohydrates where glycosidic part of the molecule (cyclic form of sugars) is connected with an organic radical that is not a sugar (aglycone or henin). –A sugar part (or glycone, formed of one or more sugar units) –A non-sugar part (or aglycone, also called genin). Glycon and aglycon are bonded by glycosidic linkage hydrolisis GLycoside Glycone + Aglycone The type of sugar : - glucose  glucoside - more glucose glycoside. Sugar part of the molecules may contain one or more interconnected sugars (monosaccharides, disaccharides, etc.).  CHEMICAL Classification of Glycoside Base on a part of aglycone (Claus cit. Tyler et al.,1988) (2) (3) (1)Cardioactive Anthraquinone Saponin (4) (5) (6) Flavonoid cyanophore Thiocyanate (7)Lacton (9) (10) Alcohol (8) Tannin Aldehyde (11) Phenol  Atom from aglycone involved in the glycosidic linkage devided into: : 1. O-glycoside, glycon and aglycon linkage by atom O ex: rutine (Manihot esculenta). 2. S-glycoside, glycone and aglycone linkage by atom S ex: sinigrin from Sinapsis alba. 3. N-glycoside, glycone and aglycone linkage by atom N, ex : Solanine (Solanum mammosum) 4. C-glyicoside glycone and aglycone linkage by atom C ex :vitexin from Vitex trifoliata/ legundi O- Glycoside (Manihot esculenta) S-Glycoside (Sinapsis alba) Leaf and flower seed N-Glycoside (Solanum mammosum) C-Glycoside (Vitex trifoliata)  Function of glycoside PLANT HUMAN The source of energy Cardiotonic (cardiac Regulatory for growing medicine) accelerating/ blocking Laxative enzyme activity Local irritan Protected plant from Analgetic wound and infection Anti cancer Anti viral Anti hepatotoxic Blood hemolysis  THE SOURCE OF GLYCOSIDES (1) Glycoside Cardioactive ex: symarin; digitoxin; digoxin Plant source : D. purpurea; D.lanata. Digitalis purpurea Digitalis lanata  Aglycone of cardioactive glycoside called steroid. Specific action of glycoside on the heart can increase systole contraction in patient with congestive heart failure. This action of cardiac glycoside inhibits Na-K ATP-ase activity. Hipertension medicine, ex : Urginea maritima Figure plant and flower Urginea maritima (2) Anthraquinone glycoside (Anthracene) Hydrolisis aglycon of anthraquinone glycoside produce di,tri- or tetra-hydroxy anthraquinone that are used as laxatives or cathartics, anti- inflammatory, antibacterial, antifungal, antitusive and also as natural dyes. Characteristic : yellow color or orange to red, water soluble, heat or alcohol  Mechanism of action These glycosides are absorbed from the small intestine and re-excreted in the large intestine where they increase the motility so produce laxation. A glycones produce griping effect so it is recommended to prescripe antispasmodic with them.  Source of Anthraquinone glycoside Sennae Folium  The origin of plant: Cassia acutifolia DeliIe (Alexandria senna) and Cassia angustifolia Vahl. (Fam. Leguminosae).  Location of growing: C. Acutifolia grows in River Nil valley (from Aswan to Kordofan), C. Angustifolia grows in Somalia, Arabian, and south of India (Tinnevelly) and Northwest of Pakistan.  Rhamni purshianae Cortex (Cascara sagadra)  Originally from: Cortex of Rhamnus purshianus DC (Family Rhamnaceae). Chemical contain: anthraquinon 6-9% formed O-glyocoside and C-gycoside. Four primary glycoside namely, cascaroside A, B, C, D. and the other are: barbaloin, chrysaloin. Derivate of emodine called oxathrone,or aloe emodine and chrysophanol  Quality of leaf: The colour of leaf blue-green is the best quality, on the other hand the yellow colour is ugly.  Uses: catartic agent (2 g/only one used), combined by gom hydrocoloid  (herbalax tea). Chemical contain: the active compound include dimeric glycosides, a part of aglycon called aloe-emodine (A1) or rhein (A2) and Senoside (C3)  Rhei Radix (Rhubarb, Chinese Rhubarb)  Origin of plant : from a part of dried soil from Rheum palmatum L. (Polygonaceae) R. officinale or hybride from R.palmatum and R. officinale  Chemical compound : free anthraquinone as chrysophanol, aloe-emodin, rhein, emodin, and emodin mono-etileter. Uses for diare therapi Rhei officinale (Klembak) Root of Rhei officinale  Aloe (Arabian jadam)  Dried latex from leaf of Aloe barbadensis Miller (Aloe vera L.), is well-kown as Curacao aloe  300 kinds of Aloe, Africa. Commercial name: Cape aloe (Liliaceae).  Aloe produces 50% of hydrophilic compound.  Chemical compound : barbaloin (aloe-emodin-C-10 glucyde anthrone). O-glycoside from barbaloin added with sugar isolate from Cape aloe namely aloinoside.  The active compound of Curacao aloe is better than Cape aloe, consist of more aloe-emodin.  Uses: Catartic agent  SOURCE OF GLYCOSIDE (3) Saponin Glycoside  A group of plant glycosides known as saponins share in varying degrees, two common characteristics: (a) They foam in aqueous solution. (b) They cause haemolysis of red blood cells. The aglycones of the saponins are collectively referred to as Sapogenins. The more poisonous saponins are often called Sapotoxins.  Structure of Saponins: According to the structure of the aglycone or sapogenin, two kinds of saponin are recognized: 1. The steroidal type (commonly tetracyclic triterpenoids, C-27). 2. The triterpenoid type (pentacyclic triterpenoids, C-30). Both of these have a glycosidal linkage at C-3 and have a common biosynthetic origin via mevalonic acid and Acetic acid or isoprene units.  Glycoside saponin a) Liquiritiae Radix (Glycyrrhiza, Licorice root, Akar kayu manis) Liquiritiae Radix is dried-root of Glycyrrhiza glabra L. is called Spanish licorice or Russian licorice.In Indonesia is namely kayu manis Kayu manis is used as component of obat batuk OBH Figure plant and root of Glycyrrhiza glabra, L Glycyrrhiza glabra, L Root of Glycyrrhiza glabra, L  Chemical compound consist of saponin glycoside, glycyrrhizin (glycyrrhizic acid), It sweeter 50x than sucrose Hydrolisis of this compound produce glycirisic acid (triterpen pentacyclic) and 2 molecule glucoronic acid (no sweet)  b) Dioscorea (Gadung) Wild Yam, a popular name of Dioscorea sp and is edible snack. Many kinds of Dioscorea known as a Mexican yam contain prazat/precorsor of cortison, called diosgenin and botogenin. Both of yam originally from Disocorea spiculifora. Dioscin (hydrolisis) Diosgenin (transformed by microbe Glukokortikoid. According to Department of Agriculture USA Mexican yam of D. floribunda is the best precursor for steroid compound. Figure of plant Wild Yam (Dioscorrea spp.)  (4) Cyanogenic glycosides Colorless plant constituent – Hydrogen cyanide was first isolated from Prussian blue dye aglycone contains nitrogen BREAK DOWN: Cyanogenic glycoside hydrocyanic acid (prussic acid)  cyanide  Cyanogenic Glycosides Cyanogenic glycosides are found in pits and seeds of apples, apricots, peaches, plums and elderberries leaves and stems. Their function in plants is not really known but they are suspected to be anti-feedants.  Cyanogenic glycosides Main cyanogenic glycosides 1. Amygdalin- found in bitter almonds and peach kernels (Chinese herb), has enzyme amygdalase - used in to make Marizpan flavoring in cooking. 2. Prunusin- found in wild cherry bark, has enzyme prunase 3. Sambunigrin- from the leaves of the elder tree, Sambucus nigra The function of amigdalase and prunase as flavouring agent in food Laetrile or B17 vitamin consist of amygdaline It uses as anticancer and to control sicle cell anemia Figure fruit of bitter almond and Sambucus nigra Fruit of bitter almond Sambucus nigra  Figure of Prunus Prunus amygdalin Prunus virginiana  (5) Isothiocyanate glycosides (Glucosinolates) Found in the Brassicaceae (Mustard) Family. Sulphur link between the glycone and the aglycone. Sulphur is what gives the brassicas their pungent quality. (Horseradish clears the sinuses, mustard oil opens the lungs) In plants they are used as protection against microbes that disrupt their cell walls.  Isothiocyanate Glycosides Therapeutic Actions: Culinary- black and brown mustard seeds used in cooking are high in nutrients, stimulate digestion. Rubefacients- mustard seed oils act as irritants when applied topically, causing local vasodilation Mustard poultices over the lungs break up congestion. Decongestant for the sinus and bronchial conditions (horseradish, onion and garlic). Large doses may have an emetics effect.  ISOTHYOCYANATE GLYCOSIDE Glucobrassicin is widely distributed amongst the Brassicaceae family Glucobrassicin produces indoles when broken down. Indole-3-carbinol and diindoylmethane (DIM) Indoles are known for their ability to induce tumor inhibiting enzymes. Thus are protective against cancer. Indoles do not break down under heat.  Mustard ( moster) 1. Black mustard (Sinapis nigra) or bwonish mustard is a dried seed from variety of Brassica nigra (L.) Koch or Brassica juncea (L.) Czerniaew (Fam. Cruciferae). Cultivation: B. nigra in England, B. Alba in India.  Compound: fatty oil (30-35%) but the active compound is glycoside, sinigrine (potassium mirocyanat) and mirocyne enzyme Mustard seed added with water and scraping with mortar : sinigrin  alilisotiosianat a volatil compound (hidrolysed by mirocyne).  Uses: local irritant and emetic. Rubefacient, vesicant and commercail spice 2. White mustard (Sinapis alba) is a dried seed of B. alba (L.) Hooker f. (Fam. Cruciferae). Compoud : glycoside sinalbin, if this compound hydrolized by mirocyne enzyme produce acrinil isothiocyanat, acrid taste but no odor. Consist of fatty oil 20-25%. Figure of Black mustard and white mustard (6) Flavonoid glycosides  Chemical structure of flavonoids Fig. 1 – Skeleton of Diphenylpropane Their basic structure is a skeleton of diphenylpropane, namely, two benzene rings (ring A and B, see figure) linked by a three carbon chain that forms a closed pyran ring (heterocyclic ring containing oxygen, the C ring) with benzenic A ring. Therefore, their structure is also referred to as C6-C3-C6.  In most cases, B ring is attached to position 2 of C ring, but it can also bind in position 3 or 4; this, together with the structural features of the ring B and the patterns of glycosylation and hydroxylation of the three rings, makes the flavonoids one of the larger and more diversified groups of phytochemicals, so not only of polyphenols, in nature. Their biological activities, for example they are potent antioxidants, depend both on the structural characteristics and the pattern of glycosylation.  Classification of flavonoids They can be subdivided into different subgroups depending on the carbon of the C ring on which B ring is attached, and the degree of unsaturation and oxidation of the C ring. Flavonoids in which B ring is linked in position 3 of the ring C are called isoflavones; those in which B ring is linked in position 4, neoflavonoids  ISOFLAVONE NEOFLAVONOID  in which the B ring is linked in position 2 can be further subdivided into several subgroups on the basis of the structural features of the C ring. These subgroup are: flavones, flavonols, flavanones, flavanonols, flavanols or catechins and anthocyanins. Finally, flavonoids with open C ring are called chalcones. Flavonoids Structure Flavonoids Structure cont… ANTHOCYANIN  Some action and therapeutic uses of flavonoids Many flavonoid containing plants use as: 1. Diuretic. 2. Antispasmodic. 3. Diaphoretic. 4. Increase tensile strength of capillary walls. 5. Free radical scavengers.  Figure Plants consist of Flavonoid Green tea (Camellia sinensis) Soy bean (Glycin max)  Fruits consist of flavonoid Wine (Vitis vinivera) Strawberry(Fragaria vesca) citrus lemon (Citrus limon)  (7) ALCOHOLIC GLYCOSIDE - A Class of chemical compounds consisting of a hydroxyl group bonded directly to an aromatic hydro carbon group for example Salicin Source: Salix species (Willow bark).  Uses: Analgesic- Antipyretic- Anti-inflammatory. CH2OH CH2OH CH2OH Acid Enzyme OH O Saligenin Saliretin (Salicyl alch.) HOH2C O-glc + + Glucose Glucose Figure of Salix purpurea  Salicis cortex Salix acutifolia- long- leaved violet willow Salicaceae Willow is employed as an anti-inflammatory in the treatment of rheumatism, arthritis and muscular pains due to the high content of salicylic acid  (9) ALDEHYDE GLYCOSIDE Definition : Glycoside with aglycon aldehyde CHO. Ex : Vanillin glycoside of Vanilla planifolia Uses of vanillin as a flavour and additive food  Aldehydic Glycosides Glucovanillin Source: Vanilla pods. Uses: Flavouring agent- Spray reagent. Glucovanillin Vanillin CHO CHO Enzymatic Hydrolysis + Glucose OCH3 OCH3 O-glc OH Green vanilla pods Brown vanilla pods Bitter in taste Sweet in taste Odourless Vanilla odour Figure of Plant consists of aldehyde glycoside Vanilla planifolia  (8) LACTON GLYCOSIDE Lactones are cyclic esters of hydroxycarboxylic acids, containing a 1-oxacycloalkan-2-one structure, or analogues having unsaturation or heteroatoms replacing one or more carbon atoms of the ring Ex : Coumarin produced by Melolitus officinale Coumarin derivate compound has a farmacogical effect ex scopoletin (6-metoxy-7- hydroxy coumarin) produced by Viburnum prunifolium Coumarin uses as an anticoagulant effect to protect blood clotting Figure of plant consists of lacton glycoside Viburnum pronifolium Melolitus officinale  10. Phenolic glycoside Phenolic glycosides have aglycone as phenol compound Ex : Arbutin from Arctosthaphylos uvaursi Iridin from Iris sp Arbutin and iridin are used as diuretic, astringent and antiseptic agent Figure of Phenol Figure of Plant that produces Phenolic glycoside (1) Arctsthaphylos uvaursi Figure of plants that produce phenolic glycosides (2) Yellow Iris Red Iris  11. Tannins Historically, the importance of tannin-containing drugs is linked to their tanning properties, in other words their ability to transform fresh hides into an imputrescible material: leather. Tannins are "phenolic natural products that precipitate proteins from their aqueous solutions".  The sugar is most generally glucose. The phenolic acid is either gallic acid, in the case of gallitannins, or Ellagic acid, in the case of the tannins conventionally referred to as ellagitannins. Ellagic acid can arise by lactonization of hexahydroxydiphenic acid (= HHDP) during chemical hydrolysis of the tannin. Hydrolysable tannins were formerly known as pyrogallol tannins, because on dry distillation gallic acid and similar components are converted into pyrogallol. Classification of tannins In higher plants, two groups of tannins are generally distinguished, which differ by their structure, as well as their biosynthetic origin: hydrolysable tannins and condensed tannins. Hydrolysable tannins Hydrolysable tannins are esters of a sugar (or related polyol) and of a variable number of phenolic acid molecules.  Condensed tannins (proanthocyanidins) Condensed tannins or proanthocyanidins are polymeric flavans. They consist of flavan-3-ol units linked together by carbon-carbon bonds, most often 48 or 46, which result from coupling between the electrophilic C4 of a flavanyl unit from a flavan-4-ol or flavan-3,4-diol and a nucleophilic position (C-8, less commonly C-6) of another unit, generally a flavan-3-ol. Unlike hydrolysable tannins, these are not readily hydrolyzed to simpler molecules and they do not contain a sugar moiety.  Function of tannins in plants 1. Tannins are considered the source of energy through their oxygen content. 2. They serve as a protective to the plant (plant antiseptics). 3. They may have function in respiratory activity, i.e. in the mechanisms of hydrogen transfer in plant cells. 4. Tannins play an important part in the acceptance of many foods and beverages by consumers e.g. tea, cocoa.  Figure of Plants that produce Tannin 1) Gambier (Uncaria gambier) (Hunter) Roxb Uses as a strong astringent Consist of : d-cathecin 7-33% and asam cathecutanic acid 22-50% 2. Pomegranate (Punica granatum, L) Chemical compound : Tannin 22-25% Uses : Fruit cortex : worm medicine, dysentri and astringent Flower: anti inflammatory for gingivitis 3. Psidium guajava, L A part of this plant that uses for medicine :leaf, fruit and seed Chemical compound in Psidium guajava consist of tannin 9-12%, atsiri oil, oil,fat , malat acid Uses as : antidiarrhe, astrigent, gome, increase platelet and to stop bleeding GLycOSIdes linkage with PIGMENT  1.Garcinia mangostana Well known as Mangosteen (Manggis/ Indonesian) Simplicia uses : Cortex of Mangosteen Simplicia is collected from Ccrtex of fruit mangosteen and washes with clean water. Cut into small pieces and dried on open air. Dried-cortex grinded thus becoming simplicia. Figure of plant and fruit of mangosteen  Chemical compound of cortex- mangosteen cortex mangosteen consists of xantone, mangostinon, garcinon,flavonoid (epicatechine), apigenin and tannin (gartanin)  Chemical compound Apigenin  Uses of cortex mangosteen Xantone inhibited transmission of bacteria Flavonoid epicatechine as Antioxidant Anti hypertension Anti inflammation Anti metastase of colon and breast cancer  Cortex of Mangosteen consists of pectin, tannin and resin uses for tanning leather and as black colour of food, textile industry Treated diarrhea, sprue, sore muscle and constipation Yellow latex uses for paint raw materials and insectisides. 2. Cornflower (Centaurea cyanus) Taxonomy Division : Spermatophyta Sub division : Angiospermae Family: Asteraceae Tribes: Cynareae Genus: Centaurea Species: C. cyanus  C. cyanus : annual plant this height about 60 cm , the colour of flower blue, yellow, red , pink and white but the spesific colour is blue Uses of simplicia Flower petals Leaf seed  Uses Tea flavour Eye irritation Reducing kidney stone Reducing inflammation in skin Reducing dismenorhoe Antidotum for venom and toxin Anti rhematoid (leaf) Immunostimulant Diuretic Tonic 3. Orchid Vanilla Flower Chemical structure of vanilli  Uses of Orchid Simplicia Orchid extract isolated from mature seed flower. Method of collection : Vanilla for orchid genus vanilla taken from seed mature of vanilla approximately 10 month, plucked with hand when the mature seed broken  Chemical compound Moscatilin ( derivate bibenzyl from orchid dendrobium)  4,4′-dihydroxy-3,3′,5- trimethoxybibenzyl  Uses of Moscatilin Moscatilin can induce apoptosis of colorectal cancer anti mutagenic antioxidant in cosmetic Orchid mascula one of the terrestrial orchid known as oinment orchid (mucilage compoud) uses for increasing libido in men and women.  Uses in cosmetic Industry Min-Wei a dermatologist and cosmetic for California, find that orchid flowers rich of minerale calcium, magnesium and Zinc, can give nutrition to skin and has ability as antioxidant Orchid extract uses for sunblock, nourishes, reducing colagen firming in face and around the eyes 3. DAHLIA (Dahlia spp.L ) Division : Spermatophyta Sub division : Angiospermae Family : Dicotyledonae Tribes : Compositae Genus : Dahlia Spesies : Dahlia spp. L.  Uses of simplicia Tuber of dahlia consist of 70 % amylum appearance as inulin. pure Inulin from tuber dahlia uses as Herbal Medicine. Fermentation of inulin (bioconvertion) with spesific enzyme can change inulin to form fructose. Fructose of inulin uses for preservatives food and syrup.  Characteristic Dahlia is decorative plant , including as annual tree. Dahlia Tree consist of tree, its height reached several meters and Dahlia bush (perdu). Dahlia have several colours : white, yellow, violet, red and mix colours Diameter of little flower about 5 cm, the big flower about 30 cm. Dahlia species dahlia for example D. pinnata, D. variabilis, D. coccinea, D. juarezii.  Chemical Compound Inulin is one of the foods material with higly fiber (> 90%). Uses as functional food. Inulin consist of fructose unit merupakan polimer dari unit-unit fruktosa (Figure Inulin). Characteristic of inulin is watersoluble, not digested by digestive enzyme, but could fermented by microflora in colon. Chemical structure of Inulin  Uses The function of Inulin as a prebiotic (substrat microflora in colon and intestine) Treatment for kidney function Agent for subtitution fat and sugar in food Raw material for fructose syrup Immunostimulant Constipation Elevating absobtion of calcium Added in Milk product for children Inhibit monopause in woman Inhibit osteoporosis THANK YOU FENOL Fitokimia Fabio Unsoed Pendahuluan Fenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat kristal tak berwarna yang memiliki bau khas Senyawa fenolik merupakan senyawa yang banyak ditemukan pada tumbuhan dan mempunyai ciri sama, yaitu cincin aromatik yang mengandung satu atau dua gugus -OH Banyak senyawa fenolik alami mengandung sedikitnya satu gugus hidroksil dan lebih banyak yang membentuk senyawa eter, ester atau glioksida daripada senyawa bebasnya Karakteristik Rumus kimianya adalah C6H5OH dan strukturnya memiliki gugus hidroksil (-OH) yang berikatan dengan cincin fenil Fenol memiliki kelarutan terbatas dalam air, yakni 8,3 gram/100 ml. Fenol memiliki sifat yang cenderung asam, artinya ia dapat melepaskan ion H+ dari gugus hidroksilnya → Pengeluaran ion tersebut menjadikan anion fenoksida C6H5O− yang dapat dilarutkan dalam air  Tata Nama Fenol Pada banyak senyawa, Fenol merupakan nama dasar Dalam tata nama IUPAC → molekul induk disebut Benzenol  Senyawa metilfenol umumnya disebut kresol: 2-Metilfenol 3-Metilfenol 4-Metilfenol (o-kresol) (m-kresol) (p-kresol) Senyawa benzenadiol memiliki nama umum: 1,2-Benzenadiol 1,3-Benzenadiol 1,4-Benzenadiol (katekol) (resorsinol) (hidrokuinon)  STUKTUR FENOL Fenol adalah senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat langsung pada cincin benzena. Jadi fenol adalah nama spesifik untuk hidroksibenzena dan merupakan nama umum untuk kelompok senyawa yang diturunkan hidroksi benzena. Fenol 4-Metilfenol  Senyawa-senyawa yang memiliki sebuah gugus hidroksil yang terikat pada cincin benzenoid polisiklik adalah mirip dengan fenol secara kimiawi, tetapi dinamakan naftol dan fenantrol. 1-Naftol (-naftol) 2-Naftol 9-Fenantrol Sifat Fisik Fenol Adanya gugus hidroksil dalam fenol berarti fenol adalah seperti alkohol yang dapat membentuk ikatan hidrogen intermolekular yang kuat. Ikatan hidrogen ini menyebabkan fenol berasosiasi sehingga memiliki titik didih yang lebih tinggi dibanding hidrokarbon dengan berat molekul yang sama. Fenol (bp, 182ºC) memiliki titik didih 70ºC lebih tinggi dibanding toluena (bp, 106ºC), meskipun berat molekulnya hampir sama. Sifat Fisika Jenis Senyawa Fenol Berdasarkan jalur sintesis , Senyawa fenol dibedakan atas : Senyawa fenol yang berasal dari asam sikimat atau jalur sikimat Senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat malonat Senyawa fenol yang berasal dari kombinasi antara kedua jalur biosintesa ini yaitu senyawa-senyawa flavonoid. GROUP OF PHENOL 1. SIMPLE PHENOL / Fenol Sederhana Secara umum senyawa dari kelompok ini hasil subsitusi gugus fenol dalam posisi orto, meta dan para Contoh senyawa fenolik sederhana yang tersubsitusi oleh dua dan satu gugus –OH berturut – turut adalah floroglukinol (1,3,5- trihidroksibenzena) dan resorkinol (1,3-dihidroksibenzena) (1,3,5- trihydroxybenzene) (1,3 dihidroxybenzene) 2. FERULIC ACID / ASAM FENOLAT Asam ferulat banyak ditemukan dalam padi (terutama beras merah), gandum, kopi, buah apel, nanas, jeruk dan kacang tanah. Asam ferulat adalah turunan dari golongan asam hidroksi sinamat, yangmemiliki kelimpahan yang tinggi dalam dinding sel tanaman The formula of ferulic acid 3. PHENYL PROPANOID merupakan senyawa fenol dan propan Secara biosintesa diturunkan dari asam sikimat lalu menjadi asam amino fenil alanin melalui jalur phenil propanoid menjadi senyawa turunan fenil propanoid Turunan senyawa fenil propanoid yaitu: Cinnamic acid Anthocyanin Xantonin Coumarin Lignan Sinamat Asam sinamat memiliki rumus kimia C6H5CHCHCOOH atau C9H8O2, berwujud kristal putih, sedikit larut dalam air, dan mempunyai titik leleh 133°C serta titik didih 300°C. Antosianin Antosianin merupakan senyawa berwarna kebanyakan merah, biru dan ungu pada buah, sayur dan tanaman hias. Struktur utamanya ditandai dengan adanya 2 cincin benzena (C6H6). Kumarin Kumarin yang terkandung dalam suatu tumbuhan dapat dikenal dari baunya. Bila tumbuhan tersebut dikeringkan, maka akan memberikan bau yang khas. Untuk pembuktian secara kualitatif dilakukan uji berdasarkan pada sifat fluoresensinya dengan sinar ultraviolet Lignan Senyawa lignan memiliki banyak modifikasi pada struktur induknya, yang antara lain dapat menghasilkan penambahan cincin, penambahan atau penghilangan atom C, dan sebagainya. Senyawaan ini tersebar luas di dunia tumbuhan, sebagai antioksidan dan sebagai komponen sinergistik dalam insektisida. Contoh senyawa fenol lainnya Neolignan, Lignin Naftokinon Antrakinon Flavonoid Tanin Manfaat Fenol Dalam kehidupan sehari-hari fenol dikenal sebagai karbol atau lisol yang berfungsi sebagai zat disenfektan sebagai anti septik, fenol merupakan komponen utama dari TCP (trichlorophenol). bagian komposisi beberapa anestitika oral, misalnya semprotan klor aseptik pembuatan obat-obatan (bagian dari produksi aspirin, pembasmi rumput liar Dalam kehidupan sehari-hari fenol dikenal dengan karbol (lisol) → disinfektan dengan pengawet kayu (bakteri atau jamur mati dengan merusak protein)  Estradiol adalah hormon seks pada wanita. Tetrasiklin adalah antibiotika penting. Estradiol Tetrasiklin (Y=Cl, Z=H; Aureomisin) (Y=H, Z=OH; Teramisin) FENOL DI ALAM Fenol dan senyawa sejenisnya tersebar luas di alam. Tirosina adalah asam amino yang terdapat dalam protein. Metil salisilat didapatkan dalam wintergreen oil (tumbuhan). Eugenol didapatkan dalam minyak cengkeh. Timol didapatkan dalam thyme (tumbuhan). Urushiol adalah blistering agent (vesicant) yang didapatkan dalam ivy (tumbuhan) beracun. SINTESIS FENOL 3 Jalur Biosintesis Fenol 1. Jalur asam sikimat, pola ini merupakan pola yang terpenting dari pada biosintesis fenol (jalur yang paling banyak digunakan). 2. Jalur asam asetat-malonat, pola ini dipergunakan untuk sintesis cincin A aromatik dari turunan fenol. Pola ini penting bagi mikro organisme. 3. Jalur asam asetat-mevalonat, pola ini relatif kurang penting dalam tubuh tanaman tingkat tinggi.  3-Bromofenol (66%) 3-Nitrofenol (80%) 2-Bromo-4-metilfenol (80-92%) Sintesis Industrial Fenol merupakan bahan kimia industri yang sangat penting, sebagai material awal untuk sejumlah besar produk komersial mulai dari aspirin sampai plastik. a. Hidrolisis Klorobenzena (Proses Dow) b Peleburan Natrium Benzensulfonat Natrium benzene sulfonat dilebur dengan NaOH pada 350⁰C, menghasilkan natriumfenoksida. Selanjutnya natriumfenoksida diasamkan untuk menghasilkan fenol c Hidroperoksida Kumen Kumen dioksida (isopropilbenzena) → kumen hidroksiperoksida kemudian dengan adanya asam akan dihasilkan fenol dan aseton Kumena Kumena hidroperoksida Fenol Aseton  REAKSI FENOL SEBAGAI ASAM Meskipun fenol secara struktural mirip dengan alkohol tapi fenol merupakan asam yang lebih kuat. Harga pKa kebanyakan alkohol adalah 18, sedangkan pKa fenol lebih kecil dari 11. Bandingkan sikloheksanol dan fenol. Sikloheksanol Fenol pKa = 18 pKa = 9,89  Meskipun fenol bersifat asam lemah bila dibanding dengan asam karboksilat misal asam asetat (pKa = 4,74), namun fenol lebih asam daripada sikloheksanol. Cincin benzena bertindak sebagai gugus penarik elektron sehingga atom O dari gugus – OH bermuatan positif dan proton mudah dilepaskan. Struktur resonansi fenol Reaksi Gugus O–H dari Fenol Fenol bereaksi dengan anhidrida karboksilat dan klorida asam membentuk ester. Reaksi ini serupa dengan reaksi dari alkohol. Fenol dalam Sintesis Williamson Fenol dapat diubah menjadi eter melalui sintesis Williamson. Karena fenol lebih asam dibanding alkohol, maka fenol diubah menjadi natrium fenoksida dengan memakai NaOH (logam Na dipakai untuk mengubah alkohol menjadi ion alkoksida). Reaksi Umum Contoh spesifik Anisol (Metoksibenzena) Pemutusan Alkil Aril Eter Jika dialkil eter dipanaskan dengan HBr atau HI berlebih, maka terjadi pemutusan eter dan dihasilkan alkil halida dari kedua gugus alkil. Jika alkil aril eter bereaksi dengan asam kuat seperti HI dan HBr akan menghasilkan suatu alkil halida dan fenol.  Fenol tidak akan bereaksi lebih lanjut untuk menghasilkan aril halida karena ikatan karbon – oksigen sangat kuat dan karena kation fenil tidak mudah terbentuk. Reaksi Umum Contoh spesifik Reaksi Cincin Benzena dari Fenol Brominasi  Nitrasi Hasil relatif rendah karena oksidasi cincin. Dihasilkan campuran o- dan p-nitrofenol. Isomer orto dan para dipisahkan dengan distilasi uap air. o-Nitrofenol lebih mudah menguap karena ikatan hidrogennya adalah intramolekular. p-Nitrofenol lebih sukar menguap karena memiliki ikatan hidrogen intermolekular yang menyebabkan asosiasi antar molekulnya. o-Nitrofenol terdistilasi bersama uap air, sedangkan p-nitrofenol tertinggal dalam labu distilasi.  Sulfonasi  Reaksi Kolbe Natrium fenoksida mengabsorpsi CO2 dan dipanaskan pada 125ºC di bawah tekanan beberapa atmosfer CO2. Ada 2 cara menentukan kandungan fenol: Metode Folin Ciocalteu (FC) Identifikasi dan karakterisasi, menggunakan: Thin layer chromatography (TLC); Gas chromatography (GC); Liquid chromatography (LC) Pada teknik identifikasi dan karakterisasi, hasil yang didapat adalah: Jenis –jenis fenol yang dikandung Kandungan total  Metode Folin Chiocalteau Metode paling umum untuk menentukan fenol total Reagen Folin-Ciocalteu → larutan uji berwarna biru yang dapat diukur dengan spektrofotometer visibel pada panjang gelombang 750 nm Hasil yg didapat adalah estimasi kandungan fenol total Lebih murah dan sederhana pengerjaannya  TLC atau Kromatografi Lapis Tipis Kromatografi lapis tipis merupakan salah satu analisis kualitatif dari suatu sampel yang ingin dideteksi dengan memisahkan komponen- komponen sampel berdasarkan perbedaan kepolaran Prinsip kerjanya : memisahkan sampel berdasarkan perbedaan kepolaran antara sampel dengan pelarut yang digunakan. Larutan atau campuran larutan yang digunakan dinamakan eluen. Semakin dekat kepolaran antara sampel dengan eluen maka sampel akan semakin terbawa oleh fase gerak tersebut. Sebagai pembanding kandungan fenol digunakan asam galat → senyawa standar yg umum digunakan selain asam klorogenat Asam galat merupakan senyawa polifenol yang terdapat pada hampir semua tanaman Faktor-faktor yg mempengaruhi hasil pengukuran Fenol Cara penanaman Bagian tanaman Kondisi lingkungan Prosedur pengolahan Beberapa jenis tanaman yang telah diukur kadar fenolnya Kenikir (Cosmos caudatus) Tanaman ini memiliki kandungan total flavonoid 420,85 miligram per 100 gram dan total fenol 1225,88 miligram per 100 gram Beluntas (Pluchea indica) mengandung fenol sebesar 1030,03 miligram per 100 gram. tanaman ini dikenal sebagai pengusir bau badan yang ampuh. THANK YOU  More than 2000 plant-derived flavonoids have been identified.  Flavonoid compounds are the largest group of phenols found in nature.  The term flavonoid is derived from the word flavone, which is one of the most common types of flavonoids found besides flavonols and anthocyanidins.  Flavones have a 2 phenyl chroman skeleton  Based on the degree of oxidation, flavanes are the lowest and are used as the parent of the flavone name. 1 B O O O 2 A C 3 OH 4 katecin 2-fenilkroman flavan (flavan-3-ol) O OH O OH O leukoantosianidin calkon dihidrocalkon (flavan-3,4-diol)  These compounds play an important role in determining color, taste, odor  Flavonoids are often present in epidermal cells.  Most flavonoids are accumulated in the cell vacuolesel  Light, especially blue wavelengths, can increase flavonoid formation  Flavonoids also increase plant resistance to UV radiation  O O O O OH OH O O O O flavanon flavanonol flavon flavonol + + O O O C H OH O garam flavilium antosianidin auron  Anthocyanin - berries  Flavanone - citrus  Flavanol - red wine teas chocolate fruit  Flavonol - fruit vegetables  Hydroxycinnamates - most fruit & some vegetables  Absorption and Biotransformation of Dietary Flavonoids In Vivo Dietary SKIN AND Flavonoid BRAIN Oligomers Stomach cleaved cells Oligomeric Monomeric Flavonoids units Phase I and II O-methylated jejunum metabolism Further metabolism Sulphates Small Intestine Portal vein glucuronides ileum Liver glucuronides Kidney Colon Flavonoid Phenolic acids Renal excretion Gut microflora of glucuronides Urine Catechin enter to the bodies orally and absorbed by intestine, accumulated in liver Catechin phenolic groups conjugation Sulfuric acid Glucoronic acid 3-O- catechin-sulphat Epicatechin- 7-O- glucoronide Donor ion H+ to Pb radical, than lipid peroxidation is stopped GST activity ( GST chelating Pb) Pb excreted by urine and faeces FlavOH + ferryl radical  FlavO. Phenoxyl radical. FlavO + GSH.  GS Thiyl radical GS. + O2  Reactive oxygen species  GSSG Galati et al. 2002 FLOH + R* FLO* + RH FLO* + R* FLO – R FLO* + FLO* FLO-OFL Information: FLOH : flavonoid FLO*: phenolic flavonoid radicals R* : free radical Catechin activated GPx +R * Free radical lipid Peroxide radical H2O2 + 2 LH + 2 GSH GPx 2 LH + GSSG + H2O 2 H2O2 +LOOH + GSH Gpx LOH + GSSG + 2 H2O  Less bioavailable than ascorbate and tocopherols  MODIFIED by metabolism on absorption  Less extensively absorbed and circulating levels in vivo much lower Flavan-3-ol: METHYL + SULPHATE +GLUCURONIDE Wine catechins 100 nM Procyanidin: 4 uM; 0.26 uM; EPICATECHIN SULPHATE + Chocolate/cocoa 0.7 uM GLUCURONIDE Flavanone – NARINGENIN /HESPERETIN grapefruit/orange < 4 uM GLUCURONIDE Anthocyanin – 100 nM; 147 nM ANTHOCYANIN GLYCOSIDES berry juices Donovan et al., Keen et al., Baba et al., Ameer et al, Miyazawa et al.  Derived from Greek: anthos (flower) and kyanos (dark blue) colored pigments which are commonly found in red, purple and blue flowers.  This pigment is also found in various parts of other plants such as certain fruits, stems, leaves and even roots  Anthocyanin is a water-soluble pigment that is naturally present in various types of plants. As the name implies, this pigment gives color to the flowers, fruits and leaves of green plants, and has been widely used as a natural dye in various food products and various other applications  The color of the anthocyanin occurs because of the long conjugated double bond arrangement, so as to absorb light in the range of visible light. This conjugated double bonding system is also able to make Anthocyanin as an antioxidant with a radical arrest mechanism  BeberaMpa senyawa antosianin yang most found are :  pelargonidin, peonidin, sianidin, malvidin, petunidin, dan delfinidin.  Anthocyanin and other flavonoids attract the attention of many geneticists because by knowing the types of flavonoids they contain, it is possible to link various morphological differences between species that are closely related in one genus  Most plants have the largest anthocyanin content in the fruit Some other plants, such as tea, cocoa, cereals, beans, red cabbage and petunias also contain anthocynins in other parts of the body than fruit.  Grapes are the most widely used as a source of anthocyanins because the pigment content is quite high in the skin of grapes. So that the wine skin of the rest of the wine-making industry is often collected again to extract its anthocyanin content with acidic solvents.  pH Cation Oxygen o Sulphur dioxide (SO2) Protein Enzyme  pH The color caused by anthocyanins depends on the level of acidity (pH) of the surrounding environment so that this pigment can be used as a pH indicator.  The colors are red (pH 1), reddish blue (pH 4), purple (pH 6), blue (pH 8), green (pH 12), and yellow (pH 13).  To get the desired color, anthocyanins must be stored using a suitable pH buffer solution.  Cation Some cations, especially divalent and trivalent cations can cause anthocyanin discoloration to blue until pigment deposition occurs. In addition, the surface of copper, mild steel, and iron should also be avoided. Oxygen When dissolved in a mixed solution, anthocyanins will oxidize slowly.  Sulfur dioxide (SO2) If sulfur dioxide reacts with anthocyanin, a colorless product will form.  The color change reaction is reversible so that only by heating SO2 will the color return to its original state.  Protein If the source of anthocyanin reacts with protein, steam or sediment will form.  This event is more influenced by non-phenolic pigments that react with proteins such as gelatin.  Enzyme  The use of several enzymes in the processing of foods containing anthocyanins can cause anthocyanin candles in them to disappear or decrease.  This is partly due to the glucosidase enzyme which is present in enzyme preparation.  Various types of anthocyanin pigments extracted from certain fruits have been used as dyes in soft drinks, milk and powder products.  Anthocyanin is also used in the process of storing and preserving fruit, as well as making fruit jam.  The use of high-demand antosinanin is possible because it can reduce the use of synthetic dyes that are toxic and not environmentally friendly.  Anthocyanins are also used in making nutritional supplements because they have many positive effects on human health.  Flavonols are most commonly found as glycosides, usually 3-glycosides, and common flavonol aglycones are: Quercetin, Kaempferol, Myricetin  Fisetin as an antioxidant and anti- inflammatory  Quercetin can be found in various fruits, vegetables and leaves.  Quercetin can be used as a supplement, drink, or food ingredient.  Quercetin is an inhibitor of auxin transport to plants that appear naturally  In shallots, the largest concentration of quercetin is in the outer tuber layer and in the part closest to the root Quersetin as hepatoprotektor  Flavonol (Quercetin, Kaempferol, Myricetin, Fisetin),  Flavones (Luteolin, Apigenin),  Flavanon (Hesperetin, Naringenin),  Flavonoligans (Sibilinin),  Flavans (Catechin, Epicatechin),  Isoflavon (Genistein, Daidzein),  Anthocynaidins (Cyanidin, Delphidin),  Aurones (Leptosidin, Aureusidin),  Leucoanthocyanidis (Terasacidin),  Neoflavonoids (Coutareagenin, Dalbergin), Chalcones.  Many studies have proven that flavones are compounds with extensive bioactivity.  Among them, luteolin and apigenin are compounds with anti-cancer and antimutagenic abilities in vitro and in vivo.  Luteolin has a vasodilatory effect on rat aortic chest and ap