BAB II TINJAUAN PUSTAKA. sistematika tumbuhan, nama asing, nama daerah dan kandungan tumbuhan dan

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Tumbuhan Uraian tumbuhan meliputi habitat tumbuhan, morfologi tumbuhan, sistematika tumbuhan, nama asing, nama daerah dan kandungan tumbuhan dan kegunaan Habitat tumbuhan Hidrilla berasal dari Uganda dan Tanzania, kemudian tersebar di Asia, Amerika Utara, Amerika Selatan dan Eropa (Crow dan Hellquist, 2000). Tumbuhan ini adalah salah satu gulma yang paling mengganggu karena memiliki berbagai mekanisme reproduksi vegetatif sehingga memungkinkan untuk menyebar pada habitatnya dengan sangat cepat (Al-Mandeel, 2013). Hidrilla dapat tumbuh di kedalaman m di bawah permukaan air pada habitat air tawar seperti kolam, danau, sungai dan parit (Marer dan Garvey, 2001) Morfologi tumbuhan Hidrilla adalah tumbuhan air yang seluruh bagian tubuhnya tenggelam di bawah permukaan air. Hidrilla memiliki akar serabut berwarna putih atau merah kecoklatan jika tumbuh pada sedimen, ataupun berwarna hijau karena adanya klorofil ketika terpapar sinar matahari (Langeland, 1996). Batang hidrilla berwarna hijau, tegak, ramping, bercabang dan dapat tumbuh sepanjang 7 m. Bunganya jarang ada, apabila ada akan tumbuh pada ketiak daun menuju permukaan air melalui tangkai bunga yang panjang, berwarna putih dengan 3 mahkota dan 3 kelopak (Marer dan Garvey, 2001).

2 Daun hidrilla berwarna hijau, tipis, berbentuk lanset dengan tepi bergerigi dan berduri, lebar 2-4 mm dan panjang 6-20 mm, setiap tiga sampai empat helai daun tumbuh melingkar dan membentuk ruas-ruas pada batang. Tangkai daun berdiameter 0,1 mm dan berwarna hijau. Pelepah daun sering berwarna merah dan memiliki satu duri di bawah permukaannya (Marer dan Garvey, 2001) Sistematika tumbuhan Tumbuhan hidrilla memiliki sistematika sebagai berikut (Ramesh, et al., 2014): Kingdom : Plantae Divisi Kelas Ordo Suku Genus Spesies : Magnoliophyta : Liliopsida : Hydrocharitales : Hydrocharitaceae : Hydrilla : Hydrilla verticillata (L.f.) Royle Nama asing Hydrilla, water thyme Nama daerah Ganggang, limut (Batak), ganggeng (Jawa) Kandungan kimia dan kegunaan Hydrilla verticillata mengandung saponin, β-karoten, vitamin, mineral, klorofil, protein dan asam lemak esensial (Pal dan Nimse, 2006). Spesies ini juga kaya akan lisin dan merupakan sumber potensial dari kalsium dan vitamin B 12. Hidrilla dapat mendukung sistem kekebalan tubuh, menurunkan berat badan,

3 memelihara kesehatan kulit menguatkan tulang serta memiliki aktivitas antibakteri, antioksidan dan antitumor (Ramesh, et al., 2014). 2.2 Ekstraksi Ekstraksi adalah suatu cara untuk menarik satu atau lebih zat aktif dari bahan asal (simplisia) dengan menggunakan pelarut (Syamsuni, 2006). Zat aktif yang terdapat dalam simplisia tersebut dapat digolongkan ke dalam golongan minyak atsiri, alkaloid, flavonoid dan lain-lain (Ditjen POM, 2000). Tujuan utama ekstraksi ini adalah untuk mendapatkan atau memisahkan sebanyak mungkin zatzat yang memiliki khasiat pengobatan (Syamsuni, 2006). Ekstraksi dapat dilakukan dengan berbagai cara salah satunya adalah maserasi. Maserasi adalah suatu proses ekstraksi menggunakan pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur ruangan. Maserasi dilakukan dengan merendam serbuk simplisia dalam cairan penyari, dimana cairan akan berdifusi dengan dinding sel yang mengandung zat aktif. Pengadukan dilakukan untuk menjaga adanya derajat perbedaan konsentrasi antara larutan di luar sel dan di dalam sel, sehingga larutan yang terpekat didesak keluar dinding sel (Depkes, 1986). 2.3 Radikal Bebas Radikal bebas didefenisikan sebagai molekul yang mempunyai elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya, sangat reaktif dan tidak stabil (Fang et al, 2002). Radikal bebas dapat terbentuk dari oksigen dan nitrogen sebagai produk metabolisme sel normal, atau disebut dengan reactive oxygen species (ROS) dan reactive nitrogen species (RNS). RNS dan ROS yang sangat

4 reaktif terdiri atas radikal superoksida (O2 ), hidroksil (OH ), peroksil (RO 2 ), alkoksil (RO ) dan hidroperoksil (HO 2 ), nitrit oksida (NO ), nitrogen dioksida (NO 2 ), lipid peroksil (LOO ) dan kelompok non-radikal yang kurang reaktif namun masih tergolong radikal bebas seperti hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), asam hipoklorit (HOCl), ozon (O 3 ), oksigen singlet ( 1 O 2 ), peroksinitrat (ONOO - ), asam nitrit (HNO 2 ), dinitrogen trioksida (N 2 O 3 ) dan lipid peroksida (LOOH). Radikal bebas yang berasal dari oksigen merupakan spesies radikal yang lebih banyak dihasilkan dalam sistem kehidupan. ROS (reactive oxygen species) dan RNS (reactive nitrogen species) diproduksi pada hewan dan manusia dalam kondisi fisiologis dan patologis. Oleh karena itu, ROS dan RNS meliputi spesies yang radikal dan non-radikal (Sen, et al., 2010). Reaksi berantai radikal bebas (Hamid, et al., 2010): a. Tahap Inisiasi (1) RH + initiator R + H (2) R R + O 2 ROO b. Tahap Propagasi (1) R + O 2 ROO (2) ROO +RH ROOH + R c. Tahap Terminasi (1) R + R RR (2) R + ROO ROOR Tahap inisiasi adalah tahap awal terbentuknya radikal bebas. Tahap propagasi adalah tahap perpanjangan radikal berantai, dimana terjadi reaksi antara suatu radikal dengan senyawa lain dan menghasilkan radikal baru. Tahap

5 terminasi adalah tahap akhir, terjadinya pengikatan suatu radikal bebas dengan radikal bebas yang lain sehingga membentuk senyawa non-radikal yang biasanya kurang reaktif dari radikal induknya (Kumalaningsih, 2006). Radikal bebas dapat menyebabkan gangguan fungsi, kerusakan struktur dan mutasi sel. Hal ini dapat memicu timbulnya berbagai penyakit seperti aterosklerosis, jantung koroner, stroke dan kanker (Winarsi, 2011). 2.4 Antioksidan Antioksidan adalah zat yang dapat melindungi sel-sel dari kerusakan yang disebabkan oleh molekul tidak stabil yang dikenal sebagai radikal bebas (Hamid et al, 2010). Antioksidan dapat menghambat atau mencegah oksidasi dari isi sel seperti protein, lemak, karbohidrat dan DNA oleh radikal bebas. Antioksidan bekerja dengan cara memerangkap spesies oksigen reaktif, menghambat pembentukan radikal, mengikat ion logam transisi, mencegah terbentuknya radikal hidroksil (OH ) (Gupta, 2006). Antioksidan dapat dikelompokkan menjadi: a. Antioksidan primer Antioksidan primer adalah antioksidan yang berfungsi untuk mencegah terbentuknya radikal bebas baru karena dapat merubah radikal bebas menjadi kurang reaktif sebelum sempat bereaksi. Antioksidan ini berupa enzim yang diproduksi oleh tubuh, meliputi: SOD (superoksida dismutase), CAT (katalase) dan GSH.Prx (glutation peroksidase). Enzim SOD berperan dalam mengubah radikal superoksida (O2 ) menjadi hidrogen peroksida (H 2 O 2 ), enzim CAT dan GSH.Prx akan mengubah hidrogen peroksida (H 2 O 2 ) menjadi air (H 2 O).

6 Kerja enzim-enzim ini sangat dipengaruhi oleh mineral-mineral seperti mangan (Mn), selenium (Se), zink (Zn) dan tembaga (Cu) (Kumalaningsih, 2006). b. Antioksidan sekunder atau sintesis Antioksidan ini adalah senyawa fenol yang berfungsi untuk menangkap radikal bebas dan menghentikan reaksi berantai, meliputi: - Antioksidan vitamin, contoh: vitamin A, C, E - Senyawa fitokimia, contoh: flavonoid, katekin, karotenoid, β-karoten. - Antioksidan sintetik, contoh: BHA (butylated hydroxyl anisole), BHT (butylated hydroxyrotoluene), PG (propyl gallate), EDTA (ethylene diamine tetraacetic acid), TBHQ (tertiary butyl hydroquinone) dan NDGA (nordihydro guaretic acid) (Hamid, et al., 2010) Vitamin C Asam askorbat atau Vitamin C mempunyai berat molekul 176,13 dengan rumus molekul C 6 H 8 O 6. Pemerian vitamin C adalah hablur atau serbuk putih agak kuning, stabil dalam keadaan kering namun dalam larutan cepat teroksidasi oleh karena itu harus disimpan dalam wadah tertutup rapat serta terlindung dari cahaya. Vitamin C mudah larut dalam air, agak sukar larut dalam etanol, tidak larut dalam kloroform, dalam eter dan dalam benzen (Ditjen POM, 1979). Rumus bangun vitamin C dapat dilihat pada gambar 2.2 berikut ini: Gambar 2.2 Rumus bangun vitamin C

7 Vitamin C adalah antioksidan yang ditemukan pada tumbuhan dan hewan karena manusia tidak mempunyai enzim gulunolactone oxidase untuk memproduksi senyawa ini sehingga vitamin C harus diperoleh dari luar. Asam askorbat adalah agen pereduksi sehingga dapat mengurangi spesies oksigen reaktif (Hamid, et al., 2010) Karotenoid Karotenoid adalah suatu kelompok pigmen yang berwarna kuning, jingga atau merah jingga, mempunyai sifat larut dalam lemak atau pelarut organik tetapi tidak larut dalam air (kumalaningsih, 2006). Karotenoid terdapat di dalam kloroplas daun atau batang tumbuhan yang berwarna hijau dan dalam butiran lipid pada sayuran dan buah-buahan tertentu (Gibney, et al., 2008). Salah satu senyawa karotenoid adalah β-karoten, yaitu senyawa yang akan dikonversikan menjadi vitamin A oleh tubuh sehingga sering juga disebut sebagai pro-vitamin A (Kumalaningsih, 2006). Rumus bangun β-karoten dapat dilihat pada gambar 2.3 berikut: Gambar 2.3 Rumus bangun β-karoten. β-karoten mempunyai berat molekul 536,9 dengan rumus molekul C 40 H 56. Karakteristik β-karoten adalah hablur atau serbuk berwarna coklat-merah atau merah kecoklatan, praktis tidak larut dalam air, sedikit larut dalam sikloheksana, kurang larut dalam etanol. β-karoten peka terhadap udara, panas dan cahaya, terutama ketika dalam bentuk larutan (Komisi Farmakope Eropa, 2005).

8 Sebagai antioksidan, β-karoten memperlambat fase inisiasi radikal bebas sehingga dapat melindungi tubuh terhadap berbagai penyakit, yaitu menghambat pertumbuhan sel kanker, mencegah serangan jantung, mencegah katarak, serta meningkatkan fungsi sistem kekebalan tubuh (Silalahi, 2006) Flavonoid Senyawa flavonoid termasuk senyawa polifenol yang mengandung 15 atom karbon dalam inti dasarnya, yang tersusun dalam konfigurasi (C 6 -C 3 -C 6 ) (Markham, 1998). Golongan terbesar flavonoid mempunyai cincin piran yang menghubungkan rantai tiga karbon dengan salah satu cincin benzen (Robinson, 1995). Rumus bangun turunan flavonoid dapat dilihat pada gambar 2.4 berikut: Gambar 2.4 Rumus bangun flavonoid Flavonoid mengandung sistem aromatik yang terkonjugasi oleh karena itu menunjukkan pita serapan yang kuat pada daerah spektrum UV dan spektrum tampak. Flavonoid mencakup banyak pigmen yang terdapat dalam fungus hingga angiospermae. Umumnya terdapat pada tumbuhan dalam bentuk terikat pada gula sebagai glikosida sehingga untuk menganalisis flavonoid, lebih baik ekstrak tumbuhan dihidrolisis terlebih dahulu untuk memecah ikatan gula dengan aglikon (Harborne, 1987). Senyawa ini adalah senyawa pereduksi yang dapat menghambat reaksi oksidasi sehingga dapat dijadikan sebagai antioksidan (Robinson, 1995). Senyawa ini berperan sebagai donor hidrogen terhadap radikal bebas karena mengandung gugus hidroksil (Silalahi, 2006).

9 2.4.4 Klorofil Klorofil adalah pigmen hijau yang ditemukan pada tumbuhan terutama di dalam kloroplas dan namanya diturunkan dari bahasa Yunani chloros (hijau) dan phyllon (daun) (Inanç, 2011). Senyawa ini mengandung satu inti porfirin (tetrapirol) dengan satu atom magnesium terikat secara kelat di tengah, dan satu rantai samping hidrokarbon panjang tergabung melalui gugus asam karboksilat. Jenis yang banyak terdapat pada tumbuhan tinggi, paku-pakuan dan lumut adalah Klorofil a dan b (Harborne, 1987). Perbedaan keduanya terletak pada gugus CH 3 yang disubstitusi dengan CH=O pada klorofil b dengan rumus molekul C 55 H 70 O 6 N 4 Mg dan berat molekul 907, sedangkan klorofil a mempunyai rumus molekul C 55 H 72 O 5 N 4 Mg dengan berat molekul 893 (Riyono, 2007). Gambar struktur klorofil a dapat dilihat pada gambar 2.5 berikut: Gambar 2.5 Rumus bangun klorofil a. Klorofil dapat meningkatkan produksi hemoglobin dalam darah dikarenakan strukturnya yang mirip dengan struktur hemin dalam sel darah merah, selain itu juga dapat meningkatkan daya tahan tubuh serta melindungi kerusakan oksidatif terhadap DNA dengan cara menangkap (scavenge) radikal bebas (Ide, 2010; Hsu, et al., 2013).

10 2.5 Spektrofotometer UV-visibel Spektrofotometer UV-Vis adalah pengukuran panjang gelombang dan intensitas sinar ultraviolet dan sinar tampak yang diabsorbsi oleh sampel. Sinar ultraviolet berada pada panjang gelombang nm, sedangkan sinar tampak berada pada panjang gelombang nm. Spektrofotometer UV-Vis pada umumnya digunakan untuk (Dachriyanus, 2004): 1. Menentukan jenis kromofor, ikatan rangkap yang terkonjugasi dan auksokrom dari suatu senyawa organik 2. Menjelaskan informasi dari struktur berdasarkan panjang gelombang maksimum suatu senyawa 3. Menganalisis senyawa organik secara kuantitatif. Berdasarkan aspek kuantitatif, suatu berkas radiasi dikenakan pada cuplikan (larutan sampel) dan intensitas sinar radiasi yang diteruskan diukur besarnya. Radiasi yang diserap oleh cuplikan kemudian ditentukan dengan membandingkan intensitas sinar yang diteruskan dengan intensitas sinar yang diserap (Rohman, 2007). 2.6 Penentuan Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH DPPH pertama kali ditemukan pada tahun 1992 oleh Goldschmidt dan Renn. Senyawa ini sangat berguna dalam berbagai penyelidikan seperti penentuan antioksidan senyawa fenol atau senyawa alami (vitamin, ekstrak tumbuhtumbuhan, obat-obatan) serta untuk menghambat reaksi homolitik. DPPH bersifat tidak larut dalam air, berwarna ungu pekat seperti KMnO4 dan bentuk tereduksinya 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazine (DPPH-H) berwarna jingga

11 kekuningan (Ionita, 2005). Rumus bangun DPPH dapat dilihat pada gambar 2.6 berikut: Gambar 2.6 Rumus bangun DPPH Metode DPPH adalah sebuah metode sederhana yang dapat digunakan untuk menguji kemampuan antioksidan yang terdapat pada makanan. Metode DPPH dapat digunakan untuk sampel yang padat dan juga dalam bentuk larutan. Prinsipnya dimana elektron ganjil pada molekul DPPH memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 517 nm yang berwarna ungu. Warna ini akan berubah dari ungu menjadi kuning lemah apabila elektron ganjil tersebut berpasangan dengan atom hidrogen yang disumbangkan senyawa antioksidan (Prakash, 2001). Reaksi radikal bebas DPPH dengan atom H netral yang berasal dari senyawa-senyawa yang bersifat antioksidan dapat dilihat pada gambar 2.7 berikut: Gambar 2.7 Reaksi radikal bebas DPPH dengan antioksidan

12 Parameter yang dipakai untuk menunjukkan aktivitas antioksidan adalah harga konsentrasi efisien atau efficient concentration (EC 50 ) atau Inhibitory Concentration (IC 50 ) yaitu konsentrasi suatu zat antioksidan yang dapat menyebabkan 50% DPPH kehilangan karakter radikal atau konsentrasi suatu zat antioksidan yang memberikan persen peredaman sebesar 50% (Molyneux, 2004) Pelarut Metode ini akan bekerja dengan baik menggunakan pelarut metanol atau etanol karena kedua pelarut ini tidak mempengaruhi dalam reaksi antara sampel uji sebagai antioksidan dengan DPPH sebagai radikal bebas (Molyneux, 2004) Pengukuran absorbansi panjang gelombang Panjang gelombang maksimum (λ maks ) yang digunakan dalam pengukuran sampel uji sangat bervariasi. Menurut beberapa literatur, panjang gelombang maksimum untuk DPPH antara lain nm. Bagaimanapun dalam prakteknya hasil pengukuran yang memberikan peak maksimum itulah panjang gelombangnya, yaitu sekitar panjang gelombang yang disebutkan di atas. Nilai absorbansi yang mutlak tidaklah penting, karena panjang gelombang dapat diatur untuk memberikan absorbansi maksimum sesuai dengan alat yang digunakan (Molyneux, 2004) Waktu pengukuran Waktu pengukuran digunakan sebagai parameter untuk mengevaluasi aktivitas antioksidan sampel sebagai rujukan untuk digunakan pada penelitianpenelitian berikutnya (Molyneux, 2004). Waktu pengukuran bervariasi mulai dari 1, 5, 10, 15, 20, 30, 60, 90, 120 hingga 240 menit, namun yang sering digunakan adalah 20 dan 30 menit (Marinova, 2011).