BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. BELIMBING WULUH

Belimbing Wuluh (Averrhoa bilimbi L.) merupakan salah satu spesies

dalam keluarga belimbing (Averrhoa). Diperkirakan tanaman ini berasal dari

daerah Amerika tropik. Tanaman ini tumbuh baik di negara asalnya sedangkan di

Indonesia banyak dipelihara di pekarangan dan kadang-kadang tumbuh secara liar

di ladang atau tepi hutan (Thomas, 2007).

Gambar 2.1. Buah Belimbing Wuluh

Fisiologi tanaman ini secara umum adalah pohon kecil, tinggi

mencapai 10 m dengan batang yang tidak begitu besar dan mempunyai garis

tengah hanya sekitar 30 cm. Ditanam sebagai pohon buah, kadang tumbuh liar

dan ditemukan dari dataran rendah sampai 500 m dpl. Belimbing wuluh

mempunyai batang kasar berbenjol-benjol, percabangan sedikit, yang cenderung

mengarah ke atas. Cabang muda berambut halus seperti beludru, warnanya coklat

muda. Daun berupa daun majemuk menyirip ganjil dengan 21-45 pasang anak

daun, pucuk daun berwarna coklat muda. Anak daun bertangkai pendek,

bentuknya bulat telur sampai lonjong, ujung runcing, pangkal membundar, tepi

rata, panjang 2-10 cm, lebar 1-3 cm, warnanya hijau, permukaan bawah hijau

muda. Perbungaan berupa malai, berkelompok, keluar dari batang atau

percabangan yang besar, bunga kecil-kecil berbentuk bintang warnanya ungu

kemerahan. Buahnya berbentuk bulat lonjong bersegi hingga seperti torpedo,

panjangnya 4-10 cm. Warna buah ketika muda hijau, dengan sisa kelopak bunga

menempel pada ujungnya. Apabila buah sudah masak, maka buah berwarna

kuning atau kuning pucat. Daging buahnya berair banyak dan rasanya asam

(bervariasi hingga manis sebetulnya). Kulit buahnya berkilap dan tipis. Biji

bentuknya bulat telur, gepeng. Perbanyakan dengan biji dan cangkok (Iptek,

2007)

Klasifikasi ilmiah buah belimbing wuluh adalah :

Kerajaan : Plantae

Divisio : Magnoliophyta

Kelas : Magnoliopsida

Ordo : Oxalidales

Familia : Oxalidaceae

Genus : Averrhoa

Spesies : Averrhoa bilimbi

Tedapat dua varietas dari tumbuhan belimbing wuluh (Averrhoa

bilimbi) yaitu yang menghasilkan buah berwarna hijau dan kuning muda atau

sering pula dianggap berwarna putih (Thomas, 2007).

Kandungan Kimia Buah Belimbing Wuluh

Adapun kandungan energi dan zat gizi dalam belimbing wuluh per 100

gram berat bersih dapat dilihat pada Tabel 2.1 berikut ini :

Komposisi pangan Kadar

Kelembaban 94,1 gEnergi 21 kalProtein 0,7 gLemak 0,2 g

Karbohidrat 4,7 gSerat 0,6 gAbu 0,3 g

Kalsium 7 mgFosfor 11 mg

Zat besi 0,4 mgSodium 4 mg

Potassium 148 mgVitamin A 145 I.UThiamin 0,01 mg

Riboflavin 0,03 mgNiasin 0,3 mg

Asam askorbat 9 mgKandungan Gizi Belimbing Wuluh (Subhadrabandhu (2001)

Sedangkan kandungan kimia dan efek farmakologis dalam belimbing

wuluh dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut ini :

Kandungan Kimia Efek Farmakologis

Ascorbic-Acid Anti-Oxidant, Cancer-preventive, Detoxicant

Niacin Cancer-preventive, Hepatoprotective

Beta-Carotene Anti-Oxidant, Cancer-preventive, Anticancer

Fiber, Thiamin, Iron Cancer-preventive

Riboflavin Anti-Oxidant, Cancer-preventive

Kandungan Kimia dan Efek Farmakologis (Duke, 2011)

Buah belimbing wuluh mengandung banyak vitamin C alami yang

berguna sebagai penambah daya tahan tubuh dan perlindungan terhadap berbagai

penyakit. Belimbing wuluh mempunyai kandungan unsur kimia yang disebut

asam oksalat dan kalium (Iptek, 2007). Sedangkan berdasarkan hasil pemeriksaan

kandungan kimia buah belimbing wuluh yang dilakukan Herlih (1993)

menunjukkan bahwa buah belimbing wuluh mengandung golongan senyawa

oksalat, minyak menguap, fenol, flavonoid dan pektin. Flavonoid diduga

merupakan senyawa aktif antibakteri yang terkandung dalam buah belimbing

wuluh (Zakaria et al., 2007). Hasil identifikasi Wong and Wong (1995)

menunjukkan bahwa 47,8% total senyawa volatil yang terdapat dalam buah

belimbing wuluh merupakan asam alifatik, asam heksadekanoat (20,4%), dan

asam yang paling dominan adalah (Z)-9-oktadekanoat. Sedangkan senyawa ester

yang dominan adalah butil nikotinat (1,6%) dan heksil nikotinat (1,7%). Menurut

Pino et al. (2004) dalam buah belimbing wuluh terkandung sekitar 6 mg/kg total

senyawa volatil.

Aroma khas buah belimbing wuluh varietas hijau merupakan interaksi

antara senyawa nonanal, asam nonanoat, dan (E)-2-Nonenal. Sedangkan senyawa

yang bertanggung jawab terhadap rasa pada buah belimbing wuluh adalah (Z)-3-

heksenol (Pino et al., 2004).

B. RADIKAL BEBAS

Radikal bebas adalah spesies kimia yang memiliki satu atau lebih

elektron yang tidak berpasangan pada orbital terluarnya, sehingga dapat

menyerang senyawa-senyawa lain seperti DNA, membran lipid, dan protein.

Radikal ini akan merebut elektron dari molekul lain yang ada disekitarnya untuk

menstabilkan diri, sehingga spesies kimia ini sering dihubungkan dengan

terjadinya kerusakan sel, kerusakan jaringan, dan proses penuaan (Halliwell and

Gutteridge, 1999).

Radikal bebas sangat reaktif dan dengan mudah menjurus ke reaksi

yang tidak terkontrol,menghasilkan ikatan silang (cross-link) pada DNA, protein,

lipida, atau kerusakan oksidatif pada gugus fungsional yang penting pada

biomolekul ini. Perubahan ini akan menyebabkan proses penuaan. Radikal bebas

juga terlibat dan berperan dalam patologi dari berbagai penyakit degeneratif,

yakni kanker, aterosklerosis, rematik, jantung koroner, katarak (Silalahi, 2006).

Oksigen dijumpai dalam bentuk diatomic molecule. Pada keadaan

normal pada rantai pernafasan (respiratory chain), oksigen berperan sebagai

akseptor terakhir dari electron. Kemudian bersama-sama 2H+ akan membentuk

satu molekul H2O. Selain itu, oksigen dapat menjadi toxic mutagenic gas yang

kemudian dikenal sebagai ROS (Reactive Oxygen Species). ROS merupakan

senyawa oksigen yang bersifat reaktif. Senyawa ini pada dasarnya dapat

dikelompokkan menjadi 2, yaitu senyawa oksigen reaktif yang bersifat radikal

seperti radikal superoksida (O2-), radikal hidroksil (OH·), radikal peroksil

(RO2·), radikal hidroperoksil (HO2·), dan senyawa oksigen reaktif yang bersifat

nonradikal (oksidan) seperti hydrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorat

(HOCl), ozon (O3), singlet oksigen (-O2) dan peroksinitrit (ONOO) (Sudiana,

2008).

Secara fisiologi tubuh memang menghasilkan ROS (radikal bebas atau

oksidan), adapaun sumber penghasil ROS, antara lain mitokondria, fagosit,

xanthine oksidase, peroksisome, iskemi/reper fusi, jalur pada pembentukan asam

arakhidonat, dan sebagainya. Bahan tersebut dihasilkan oleh tubuh untuk

membunuh bakteri yang masuk ke dalam tubuh. Namun bila radikal bebas atau

oksidan dihasilkan oleh tubuh secara berlebihan, maka bahan tersebut akan

dinetralisir oleh anti radikal bebas atau antioksidan yang dikenal Scavenger

enzyme, seperti superoksida dismutase (SOD), katalase atau glutation

peroksidase. Apabila rasio antara radikal bebas atau oksidan lebih besar daripada

antiradikal bebas atau antioksidan, maka keadaan ini dikenal sebagai stress

oksidatif. (Sudiana, 2008)

Keberadaan radikal bebas juga bermanfaat bagi tubuh, yaitu untuk

menbunuh komponen pathogen yang menginvasi tubuh. Meskipun demikian,

keberadaaan tidak diharapkan melebihi jumlah antioksidan dalam tubuh. Tubuh

diperlengkapi dengan sel-sel inflamasi seperti sel granulosit, monosit, dan

makrofag, yang apat memproduksi senyawa-senyawa yang bersifat oksidan

seperti H2O2, O2·-, ·OH, ClO-, dan O2. Senyawa-senyawa ini selain dapat

menghancurkan mikroorganisme dapat pula merusak sel-sel jaringan tubuh.

Ketika dalam tubuh terjadi peradangan hebat, hal itu dapat melibatkan sel-sel

radang (inflammatory cells) sehingga menyebabkan kerusakan jaringan

C. ANTIOKSIDAN

Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat menyumbangkan satu

atau lebih elektron kepada radikal bebas, sehingga radikal bebas tersebut dapat

diredam. Antioksidan didefinisikan sebagai senyawa yang dapat menunda,

memperlambat, dan mencegah proses oksidasi lipid. Dalam arti khusus,

antioksidan adalah zat yang dapat menunda atau mencegah terbentuknya reaksi

radikal bebas (peroksida) dalam oksidasi lipid (Dalimartha dan Soedibyo, 1999).

Untuk kehidupannya, manusia maupun hewan tergantung pada

oksigen. Oksigen yang esensial berguna untuk kehidupan, bekerja melalui

mekanisme reaksi berurutan di dalam sel-sel tubuh, mempunyai batasan fungsi

dan kemudian dapat memberikan efek samping. Reaksi oksidasi yang lebih

kompleks akan menghasilkan radikal bebas, yang apabila tidak terdapat system

antioksidan, akan menghancurkan elemen vital sel-sel tubuh. Nampaknya secara

praktis, semua penyakit yang menimpa manusia melibatkan oksidasi pada tingkat

subseluler dari sel, apakah sebagai penyebab atau sebagai reaksi lanjutan.

Selanjutnya kerusakan jaringan akan merupakan bagian atau keseluruhan gejala

patologi (Muchtadi, 2009).

Hidup dapat menimbulkan perubahan di dalam sel misalnya karena

konsumsi pangan yang tidak seimbang, konsumsi lemak hewani secara

berlebihan, makanan diasap atau alkohol, kurang mengkonsumsi sayuran, atau

karena kontaminasi pada lingkungan (pekerja tambang, polisi lalu lintas,

perokok). Beberapa macam penyakit degeneratif di mana radikal bebas (reaksi

oksidasi) berperan sebagai faktor penyebabnya antara lain : penyakit ginjal,

diabetes, kardiovaskuler dan kanker (Sunarni, 2005).

Banyak bukti yang mendukung terdapatnya efek protektif dari

konsumsi sayuran dan buah-buahan dalam jumlah banyak terhadap risiko

timbulnya kanker dan penyakit akibat penuaan lainnya. Konsumsi sayuran dan

buah-buahan dalam jumlah tinggi, telah terbukti dapat mencegah timbulnya

osteoporosis dengan cara menjaga densitas tulang tetap baik, menurunkan risiko

timbulnya penyakit kardio-vaskuler, serta mencegah kanker prostat dan kanker

paru-paru (De Pooter, 1985).

Berdasarkan sumber perolehannya ada 2 macam antioksidan, yaitu

antioksidan alami merupakan antioksidan hasil ekstraksi bahan alami dan

antioksidan buatan (sintetik) merupakan antioksidan yang diperoleh dari hasil

sintesa reaksi kimia(Kochhar dan Rossell, 1990).

Aktivitas antioksidan yang berasal dari makanan di dalam tubuh,

sangat tergantung pada ketersediaan hayatinya. Pada Tabel 1 disajikan beberapa

macam bahan pangan yang merupakan sumber antioksidan zat gizi. Senyawa-

senyawa ini dapat berperan dalam pencegahan timbulnya berbagai reaksi

patologis. Di dalam bahan pangan terdapat pula senyawa-senyawa antinutrisi,

misalnya fitat yang dapat mengkelat mineral, lipoksigenase yang dapat merusak

vitamin A, asam askorbat oksidase yang dapat mengoksidasi vitamin C,

oligosakarida (ikatan alfa-galaktosidik) yang dapat menimbulkan flatulensi, asam

lemak tidak jenuh yang merupakan substrat peroksidasi lipid. Perlu diketahui

bahwa komponenkomponen tersebut dapat mempunyai sifat antioksidan pada

suatu konsentrasi tertentu, akan tetapi dapat pula bertindak sebagai pro-oksidan

pada konsentrasi lain (Belleville-Nabet, 1996).

Sayuran, buah-buahan, rempah-rempah, herbal dan beberapa jenis

minuman (misalnya teh, saribuah, anggur merah), merupakan bahan pangan yang

kaya akan antioksidan. Dalam buah-buahan, anggur misalnya, terkandung

senyawa polifenol seperti asam kaftarat, ester asam kafeat dengan asam tartarat,

katekin flavon 3-ol dan antosianin. Beri (berry), termasuk blueberry, strawberry,

blackberry dan crowberry, mengandung sejumlah besar senyawa fenolik seperti

asam benzoat hidroksilasi dan asam sinamat; serta flavonoid termasuk antosianin,

pro-antosianin, flavonol dan katekin. Buah jeruk mengandung polifenol asam

hidroksinamat, termasuk p-koumarat dan asam ferulat, limonoid dan naringin.

Bahkan di dalam kulit dan biji buah jeruk terkandung senyawa yang mempunyai

aktivitas antioksidan. Tomat, kacangkacangan, brokoli, bit, jamur, jagung, kubis

putih, kale, bunga kol, bayam, bawang putih, bawang merah dan kedelai, adalah

contoh sayuran yang mengandung antioksidan. Kunyit, bangle, jahe, kencur,

serai, lengkuas, merupakan contoh rempahrempah dan herbal yang mengandung

antioksidan (Sahidi, 1997).

Beberapa contoh antioksidan sintetik yang diizinkan dan sering

digunakan untuk makanan, yaitu butil hidroksi anisol (BHA), butil hidroksi toluen

(BHT), propil galat, tetra-butil hidoksi quinon (TBHQ) dan tokoferol.

Antioksidan-antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah

diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial. Antioksidan alami di dalam

makanan dapat berasal dari (a) senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau

dua komponen makanan, (b) senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-

reaksi selama proses pengolahan, (c) senyawa antioksidan yang diisolasi dari

sumber alami dan ditambahkan ke makanan sebagai bahan tambahan pangan

(Rohdiana, 2001) .

D. STRES OKSIDATIF

Terminologi stress oksidatif didefinisikan sebagai kondisi gangguan

keseimbangan antara oksidan dan antioksidanyang berpotensi menimbulkan

kerusakan. Stres oksidatif dapat timbul karena konsumsi alcohol, pengobatan,

trauma, kedinginan, polusi udara, asap rokok, toksin, dan radiasi.

Apabila oksidan yang ada lebih besar daripada antioksidan, maka

oksidan tersebut dapat menurunkan sistem antioksidan yang berakibat pada

kerusakan komponen-komponen seluler yang penting seperti membrane lipid,

protein, karbohidrat, dan DNA. Konsekuensi patofisiologis ini akan berujung

pada inflamasi serta kerusakan jaringan.

E. CARBON TETRACHLORIDA

Karbon tetraklorida (CCL4) adalah cairan yang mudah terbakar,

jernih, tidak berwarna, sifat pelarutnya sama dengan kloroform. Dapat

bercampur dengan alkohol, eter, benzen, dan pelarut organik lainnya, tetapi

praktis tidak larut dalamair. Harus disimpan dalam wadah tertutup dan kedap

cahaya (Doerge, 1982). CCl4 banyak digunakan sebagai bahan pelarut senyawa

kimia lainnya. Zat ini berbahaya bila dihirup, ditelan dan diserap kulit (Meyers et

al, 1993). CCl4  dihimpun secara besar-besaran dalam lemak tubuh, hepar, dan

sumsum tulang belakang. (Klassen, 2001).

Efek toksik dapat timbul pada manusia setelah pemaparan kronis

maupun akut. Pada keracunan akut, efek yang segara timbul adalah mual,

muntah, depress pada sistem saraf pusat. Berkisar antara kejang sampai koma

dan depresipernafasan. Setelah dua hari sampai dua minggu tanda kerusakan

hepar dan ginjal mungkin akan terlihat (Fauci et al, 1998). Gejala pada saluran

pencernaan termasuk hemetemesis dan nyeri abdomal dan mungkin terjadinya

kerusakanhepar yang lebih hebat jika diberikan secara oral (Klassen, 2001).CCl4

diaktifkan oleh sitokrom P-450 menjadi radikal bebas yangreaktivitasnya tinggi.

Pertama, CCl4 diubah menjadi bentuk radikal triklorometil(CCl3●) dan

kemudian menjadi radikal triklorometil peroksi (CCl3O2●) yangsangat reaktif.

Maka dari itu CCl4 dapat menyebabkan nekrosis yang hebat dalam sentrobuler

hepar yang mengandung enzim sitokrom P-450 dengan konsentrasi tertinggi

(Hudgson and Levi, 2000).

Dampak racun CCl4 adalah pada konversi molekulnya menjadi radikal

bebas. Konversi ini tergantung pada aktivitas metabolik CCl4 yang

berlangsungdalam retikulum endoplasma sel hepar melalui interaksi dengan

transport elektronNADPH-sitokrom P-450. Aktivasi CCl4 ini menghasilkan zat

antara yang reaktif yaitu radikal bebas triklorometil (CCl3●). Radikal bebas

CCl3●akan bereaksidengan oksigen membentuk radikal triklorometil peroksi

(CCl3O2●) yang lebihreaktif . CCl3O2●bersifat sangat reaktif terhadap

biomolekul seperti protein,lemak, karbohidrat, dan nukleotida. Akibatnya fungsi

biologis molekul tersebutakan terganggu. Radikal bebas CCl3O2●dalam hepar

akan bereaksi dengan asamlemak tidak jenuh (PUFA) untuk membentuk produk

akhir terutama aldehidayang bersifat toksik (Hudgson and Levi, 2000).Produk

utama dari peroksidasi PUFA diproduksi melalui mekanisme radikalbebas.

Proses ini diawali dengan inisiasi yang meliputi pengambilan atom H dari PUFA

oleh oksigen bebas yang terdapat pada CCl3O2•. Stabilitas bentuk dariproduk

awal ini ditentukan oleh energi disosiasi ikatan antara C-H. Ikatan gandametilen

pada PUFA lebih mudah teroksidasi daripada ikatan pada monosaturated fatty

acid . Reaksi selanjutnya adalah propagasi antara pentadienil radikal denganatom

oksigen. Hasil dari reaksi ini akan menjadi inisiator baru untuk bereaksidengan

PUFA yang lain sehingga menghasilkan produk radikal baru. Langkah

selanjutnya adalah reaksi terminasi, yaitu mengkombinasikan dua radikal

menjadi suatu produk non radikal. Peroksidasi PUFA tidak berhenti sampai

disini, menurut penelitian masih ada metabolit sekunder yang dihasilkan setelah

peroksidasi PUFA. Salah satunya adalah malondialdehyde (malonaldehyde,

propanedial MDA) yang merupakan hasil akhir  dari peroksidasi asam arakidonat

dan beberapa PUFA yang lain.

Mekanisme peroksidasi PUFA oleh radikal bebas CCl3 ditunjukkan

pada gambar 1.

Gambar 3. Mekanisme Peroksidasi PUFA Oleh Radikal Bebas CCl3 

 Pengukuran kinetika peroksidasi lipid secara in vitro dapat

dilakukandengan mengukur berapa banyak oksigen yang dibutuhkan. Ada

beberapa metodeyang dapat digunakan, salah satunya TBA (Thiobarbituric acid)

reactivity test ,yang dapat dilakukan baik secara in vivo maupun in vitro. Tes ini

didasarkan padareaksi kondensasi antara satu molekul MDA dengan dua molekul

TBA padakondisi asam. Hasilnya adalah pigmen berwarna merah yang dapat

diukur padapanjang gelombang 532 nm. Jumlah MDA yang terdeteksi

menggambarkanbanyaknya peroksidasi lipid yang terjadi ( Josephy, 1997 ).

Mekanisme reaksi antara MDA dengan TBA menghasilkan senyawa

kompleks MDA-TBA berwarna merah muda ditunjukkan pada gambar 2.

Mekanisme Reaksi antara MDA dengan TBAMenghasilkan Senyawa Kompleks MDA-TBA Berwarna Merah Muda ( Josephy, 1997 )

F. MALONDIALDEHYDE (MDA)

Malondialdehyde (MDA) merupakan produk hasil peroksidasi lipid

dalam tubuh dan terdapat dalam bentuk bebas atau terkompleks dengan jaringan

di dalam tubuh. Reaksi ionisasi senyawa-senyawa radikal bebas juga dapat

membentuk MDA dan MDA juga merupakan produk samping biosintesis

prostaglandin. Senyawa senyawa aldehida dan keton seperti hidroksialkenal dan

tentunya MDA terbentuk dari bereaksinya molekul lemak dengan asam lemak tak

jenuh yang karbon metilennya telah teroksidasi, selanjutnya senyawa senyawa ini

telah diketahui bersifat toksik terhadap sel. Konsentrasi MDA dalam material

biologi telah digunakan secara luas sebagai indikator dan kerusakan oksidatif

pada lemak tak jenuh sekaligus merupakan indikator keberadaan radikal bebas.

Rantai asam lemak tak jenuh jamak pada lapisan fosfolipid membran diserang

oleh radikal hidroksil menyebabkan terjadinya peroksidasi lipid. ( Endang, 2005)

Proses peroksidasi dimulai dengan terbentuknya carbon centered

radica pada lapisan fosfolipid dan selanjutnya bereaksi dengan oksigen

membentuk radikal bebas baru yaitu radikal bebas peroksil. Radikal peroksil

cukup reaktif untuk menyerang asam lemak di sekitarnya sehingga dapat

terbentuk lipid hidroperoksida dan carbon centered radikal yang baru. Cukup satu

radikal hidroksil untuk merusak ratusan asam lemak tak jenuh jamak.

Penimbunan hidroperoksida lipid pada membran akan menyebabkan gangguan

pada fungsi sel dan sel menjadi runtuh. Hidroperoksida lipid kemudian dapat

berubah menjadi senyawa toksik yaitu aldehid, MDA, dan hidroksi nonenal.

Senyawa-senyawa antioksidan dapat mencegah teroksidasinya asam lemak jenuh

agar tidak membentuk lipid peroksida dan mencegah berlangsungnya reaksi

berantai senyawa radikal ( Endang, 2005)

G. KERANGKA KONSEP

Belimbing Wuluh(Averrhoa bilimbi)

Anti OksidanAsam Askorbat

RiboflavinBetakarotin

Hepatoprotektif

Niasin

Anti Kanker, Pencegah Kanker

Asam AskorbatRiboflavin

NiasinThiaminZat besi

SeratBetakarotin

Induksi Karbon Tetraklorid (CCl4)

Radikal Bebas - Peroksidasi Lipid

Hepatotoksisitas

Stres Oksidatif

MDA Kerusakan Sel, molekul protein, komponen lemak,

dan lisosom

H. HIPOTESIS

Hipotesis dari penelitian ini adalah ekstrak belimbing wuluh

(Averrhoa bilimbi) dapat menurunkan efek radikal bebas akibat induksi CCl4

dilihat dari perubahan kadar MDA serum darah.

Penuaan dini, Kanker, Penyakit Degenaratif