BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Pengertian Metabolisme dan Oksidasi Biologis
Senyawa kimia berenergi tinggi yang banyak terlibat pada reaksi invivo atau metabolism
tergolong senyawa organik fosfat, yang biasa dilambangkan ~P. Bila senyawa berenergi tinggi itu
mengalami degradasi atau destruksi atau perombakan atau terurai, akan terjadi senyawa yang
lebih sederhana dan terjadi pelepasan sejumlah energy. Reaksi seperti itu, di dalam biokimia,
disebut reaksi eksergonik.
Senyawa berenergi tinggi Senyawa sederhana + Energi bebas
BM tinggi BM rendah ΔGO
Sebaliknya , bila senyawa sederhana mengalami penyusunan atau pembentukan kembali
atau anabolisme akan terjadi senyawa kompleks atau berenergi lebih tinggi yang akan
membutuhkan sejumlah energi. Reaksi seperti itu, di dalam biokimia, disebut reaksi endergonik.
Jadi, hanya dua bentuk aktivitas metabolisme, yaitu:
Senyawa sederhana + Energi bebas Senyawa kompleks
BM rendah ΔGO BM tinggi
Metabolisme adalah serangkaian reaksi kimia yang berlangsung dalam tubuh makhluk
hidup. Metabolisme dibedakan atas anabolisme (sintesis, membutuhkan energi) dan katabolisme
(oksidasi, menghasilkan energi).
1. Anabolisme atau penyusunan atau pembentukan atau sintesis dari senyawa sederhana (BM
rendah) menjadi senyawa kompleks (BM tinggi) dan memerlukan sejumlah energi bebas.
2. Katabolisme atau perombakan senyawa kompleks (BM tinggi) menjadi senyawa yang lebih
sederhana (BM rendah) sambil melepaskan sejumlah energi bebas.
1
Metabolisme
Aktivitas kehidupan
Katabolisme Anabolisme
Jadi metabolisme merupakan reaksi-reaksi katalitik proses katabolisme dan anabolisme.
Beberapa senyawa fosfat organic berenergi tinggi yang sudah diketahui dengan baik
keterlibatannya pada proses metabolism diperlihatkan oleh Tabel berikut.
Daftar baku energi bebas (ΔGO) yang dibebaskan dari beberapa senyawa fosfat organic
berenergi tinggi (~P) jika mengalami katabolisme:
Senyawa ~P ΔGO
KJ/mol. Kkal./mol.
Fosfoenolpiruvat - 61,9 - 14,8
Karbamoilfosfat - 51,4 - 12,3
1,3 – difosfogliserat - 49,3 - 11,8
Keratinfosfat - 43,1 - 10,3
Asetilfosfat - 42,3 - 10,1
Argininfosfat - 33,6 - 08,0
Adenosintrifosfat (ATP) - 30,5 - 07,3
Glukosa – 1 – fosfat - 20,9 - 05,0
Fruktosa – 6 – fosfat - 15,9 - 03,8
Glukosa – 6 – fosfat - 13,8 - 03,3
Gliserol – 3 – fosfat - 09,2 - 02,2
2
Merombak, menguraikan, menganalisis, mendegradasi,
mendestruksi, senyawa kompleks menjadi senyawa lebih sederhana
sambil melepaskan sejumlah energy bebas (ΔGO).
Menyusun, membentuk, membangun, menyintesis, senyawa kompleks dari
senyawa sederhana dengan mebutuhkan sejumlah energy bebas
(ΔGO).
Secara kimia,oksidasi adalah pengurangan electron, sedangkan reduksi adalah
penambahan electron. Zat yang memberi electron disebut oksidator (donor) dan zat yang
menerima electron disebut reduktor. Sebagaimana dilukiskan oleh oksidasi ion fero menjadi feri e
(electron) Fe 2+ - Fe 3+. Dengan demikian, oksidasi selalu disertai reduksi aseptor electron.
Prinsip ini oksidasi – reduksi ini berlaku pada berbagai sistem biokimia dan merupakan konsep
penting yang melandasi pemahaman sifat oksidasi biologi, kita ketahui bahwa banyak oksidasi
biologi berlangsung tanpa peran serta molekul oksigen, misalnya : dehidrogenasi.
Beberapa vitamin dapat bersifat sebagai reduktor, sehingga dapat digunakan sebagai
antioksidan. Vitamin C merupakan salah satu vitamin yang memiliki sifat mudah teroksidasi,
sehingga dapat melindungi zat lain pengaruh oksidasi udara. Vitamin C berbentuk Kristal putih
yang tidak berbau, bersifat asam dan juga memberikan rasa asam. B.M.: 176.06, dengan titik
lebur 1920 C, mudah larut dalam air (1 gram dalam 3 ml air) dan sedikit larut dalam alkohol dan
gliserol, tetapi tidak dapat larut dalam zat pelarut organic non-polar, seperti eter, benzene,
kloroform. Dalam larutan, vitamin C mudah rusak oleh pemanasan, dioksidasi oleh oxygen udara,
tetapi lebih stabil bila terdapat dalam bentuk kristal kering.
Gugusan hydroksil C2 dan C3 mudah teroksidasi dan diubah menjadi diketone, dan
mengubah vitamin C menjadi dehydrovitamin C atau dehydroascorbic acid. Zat ini yang masih
mempunyai kegiatan biologis mudah dioksidasi lebih lanjut menghasilkan 2,3 diketo gulonic
acid, lalu menjadi asam oksalat (oxalic acid) dan 1-threonic acid. Bila reaksi ascorbic acid
menjadi dehydro ascorbic acid masih bersifat reversible, maka reaksi selanjutnya sudah tidak lagi
reversible. Isomer – 1 adalah yang biologis aktif dan terdapat dalam alam, sedangkan isomer d
tidak mempunyai aktivitas biologis vitamin C.
3
1.2 Jalur (pathways) Metabolisme
Zat atau senyawa yang mengalami proses metabolisme disebut metabolit, katabolit, dan
anabolit. Suatu katabolit atau anabolit dalam perjalanannya mencapai pembentukan senyawa yang
diingini atau senyawa target selalu tidak langsung, akan tetapi berliku-liku dan panjang serta
bertahap. Jalan panjang dan berliku-liku tersebut adakalanya memproduksi senyawa antara atau
sampingan yang disebut senyawa intermediet atau antara atau senyawa sekunder atau metabolit
sekunder.
Senyawa sekunder tersebut adakalanya, dapat dimanfaatkan bagi kehidupan organism
bersangkutan atau organism lain dan itu belum terungkap secara pasti. Senyawa sekunder itu
banyak dimanfaatkan bagi kehidupan manusia dan merupakan bahan komoditi yang bernilai
ekonomi tinggi. Beberapa contoh senyawa sekunder atau metabolit sekunder ialah lateks,
antibiotik.
Suatu reaksi metabolism sering dikatakan birokrasi, akan tetapi disiplin birokrasi inilah
justru yang dapat mengatur dan mengarahkan reaksi-reaksi invivo. Hampir semua aktivitas
metabolisme melibatkan enzim. Enzim tersebut patuh kepada birokrasi, artinya setiap enzim
memiliki spesifikasi yang dipatuhi. Aktivitas metabolisme melibatkan ratusan bahkan ribuan
4
O = C
|
HO – C
|| O
HO – C
|
H – C
|
HO – C – H
|
CH2OH
Vitamin C (Asam askorbat)
enzim yang mampu bekerja secara simultan. Dapat dibayangkan bila tidak ada yang mengatur
tidak mungkin ratusan bahkan ribuan reaksi dapat terjadi dalam satu saat (simultan).
Sebagai contoh, dari satu molekul glukosa akan disintesis molekul asam amino. Untuk
mencapai pembentukan asam amino, ternyata harus membentuk lebih dulu puluhan senyawa lain
sebagai senyawa intermediet atau metabolit sekunder. Berikut akan diskemakan jalur
metabolisme pembentukan molekul asam amino dari molekul glukosa.
Setiap proses metabolism dalam mencapai tujuan produknya, masing-masing,
mempunyai jalan atau jalur atau pathways. Pola atau bentuk jalur beberapa metabolism dapat
digolongkan sebagai berikut.
1. Jalur lurus
A P X
a. Produk reaksi pertama yang berfungsi sebagai prazat atau precursor senyawa target X
b. A prazat P,P prazat X
2. Jalur melingkar
a. Metabolisme satu lingkar
Senyawa A menjadi X (target) dengan bantuan prazat P yang menjadi M lagi.
b. Metabolism dua lingkar atau lebih
Dari prazat A dan Q, diproduksi X dan S
Dari A, tidak dapat menjadi X tanpa jalur lingkar QS, dan sebaliknya.
5
Asam amino
Biomolekul lain polisakarida
Steroid
Asam lemak
H2O
CO2
Metabolisme dengan Birokrasinya
3. Jalur bercabang
a. Dapat bercabang dua atau lebih
b. Dari A menjadi X dan Y (salah satu target) dengan membentuk dulu P sebagai zat
intermediet.
4. Jalur tangga
a. Produk yang berasal dari A, mendorong atau mengkatalitik reaksi V agar memproduksi
W supaya terbentuk Y, dan seterusnya.
5. Jalur dapat balik
a. Metabolisme langsung
A menjadi P, X, dan Z (target), dapat balik dari Z menjadi X, P, dan A.
b. Metabolism tidak langsung
Dari X menjadi Z, atau sebaliknya,kadang-kadang menjadi S lebih dulu.
1.3 Antioksidan
Antioksidan adalah senyawa kimia yang dapat menyumbangkan satu atau lebih electron
kepada radikal bebas, sehingga radikal bebas tersebut dapat diredam. Berdasarkan sumber
perolehannya ada dua macam antioksidan yaitu antioksidan dalam jumlah berlebih, sehingga jika
terjadi paparan radikal berlebih maka tubuh membutuhkan antioksidan eksogen. Adanya
kekhawatiran akan kemungkinan efek samping yang belum diketahui dari antioksidan sintetik
menyebabkan antioksidan alami menjadi alternative yang sangat dibutuhkan. Antioksidan alami
mampu melindungi tubuh terhadap kerusakan yang disebabkan spesies oksigen reaktif mampu
menghambat terjadinya penyakit degenerative serta mampu menghambat peroksidae lipid pada
makanan. Meningkatnya minat untuk mendapatkan antioksidan alami terjadi beberapa tahun
terakhir ini. Antioksidan alami umumnya mempunyai gugus hidroksi dalam struktur molekulnya.
Antioksidan adalah senyawa-senyawa yang mampu menghilangkan, membersihkan,
menahan pembentukan apapun, memadukan efek spesies oksigen reaktif. Penggunaan senyawa
antioksidan juga anti radikal saat ini semakin meluas seiring dengan semakin besarnya
pemahamam masyarakat tentang peranannya dalam menghambat penyakit degenaratif seperti
penyakit jantung, arteriosclerosis, kanker, serta gejala penuaan. Masalah-masalah ini berkaitan
dengan kemampuan antioksidan untuk bekerja sebagai inhibitor (penghambat) reaksi oksidasi
oleh radikal bebas reaktif yang menjadi salah satu pencetus penyakit-penyakit diatas.
Fungsi utama antioksidan digunakan sebagai upaya untuk memperkecil terjadinya proses
oksidasi dari lemak dan minyak memperkecil terjadinya proses kerusakan dalam makanan,
memperpanjang masa pemakaian dalam industry makanan, meningkatkan stabilitas lemak yang
6
terkandung dalam makanan serta mencegah hilangnya kualitas sensori dan nutrisi. Lipid
peroksidasi merupakan salah satu factor yang cukup berperan dalam kerusakan selama
penyimpanan dan pengolahan makanan. Antioksidan tidak hanya digunakan dalam industry
farmasi tetapi juga digunakan secara luas dalam industry makanan, industry petroleum, industry
karet.
Antioksidan dalam bahan makanan dapat berasal dari kelompok yang terdiri atas satu
atau lebih komponen pangan, substansi yang dibentuk dari reaksi selama pengolahan atau dari
bahan tambahan pangan yang khusus diisolasi dari sumber-sumber alami dan ditambahkan ke
dalam bahan makanan. Adanya antioksidan alami maupun sintetis dapat menghambat oksidasi
lipid, mencegah kerusakan, perubahan dan degradasi komponen organic dalam bahan makanan
sehingga dapat memperpanjang umur penyimpanan.
Tubuh manusia menghasilkan senyawa antioksidan, tetapi jumlahnya sering kali tidak
cukup untuk menetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Sebagai contoh, tubuh
manusia dapat menghasilkan glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya tubuh
memerlukan asupan vitamin C sebesar 1000 mg untuk memicu tubuh menghasilkan glutathione
ini. Kekurangan antioksidan dalam tubuh membutuhkan asupan dari luar. Bila mulai menerapkan
pola hidup sebagai vegetarian akan sangat membantu dalam mengurangi resiko keracunan akibat
radikal bebas. Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama
pencegahan stress oksidatif dan penyakit-penyakit yang dihasilkan.
Antioksidan terbagi menjadi antioksidan enzim dan vitamin. Antioksidan enzim meliputi
superoksida dismutase (SOD)katalase dan glutation peroksidase (GSH.Prx). Antioksidan vitamin
lebih popular sebagai antioksidan dibandingkan enzim. Antioksidan vitamin mencakup alfa
tokoferol (vitamin E), betakaroten dan asam askorbat (vitamin C) yang banyak didpatkan dari
tanaman dan hewan. Sebagai antioksidan betakaroten adalah sumber utama vitamin A yang
sebagian besar terdapat pada tumbuhan. Selain melindungi buah-buahan dan sayuran berwarna
kuning atau hijau gelap dari bahaya radiasi matahari, betakaroten juga berperan serupa dalam
tubuh manusia. Betakaroten terkandung dalam wortel, brokoli, kentang dan tomat. Senyawa lain
yang memiliki sebagai antioksidan adalah flavonoid. Flavonoid merupakan senyawa polifenol
yang terdapat pada teh, buah-buahan, sayuran, anggur, bird an kecap. Kekurangan salah satu
komponen tersebut akan menebabkan terjadinya penurunan status antioksidan secara menyeluruh
dan berakibat perlindungan tubuh terhadap serangan radikal bebas melemah, sehingga terjadilah
berbagai macam penyakit. Pemeriksaan status antioksidan tubuh sekarang menjadi suatu piranti
diagnostic yang penting. Pemeriksaan ini dapat dilakukan melalui pengukuran yaitu status
7
antioksidan total, superoksidadismutase dan glutation peroksidase sekaligus untuk memeriksa
status selenium.
Secara umum, antioksidan dikelompokkan menjadi 2, yaitu antioksidan enzimatis dan non-enzimatis. Antioksidan enzimatis misalnya enzim superoksida dismutase (SOD), katalase, dan glutation peroksidase. Antioksidan non-enzimatis masih dibagi dalam 2 kelopok lagi, yaitu :
Antioksidan larut lemak, seperti tokoferol, karotenoid, flavonoid, quinon, dan bilirubin. Antioksidan larut air, seperti asam askorbat, asam urat, protein pengikat logam, dan protein
pengikat heme.
Antioksidan enzimatis dan non-enzimatis tersebut bekerja sama memerangi aktivitas senyawa oksidan dalam tubuh. Terjadinya stres oksidatif dapat dihambat oleh kerja enzim-enzim antioksidan dalam tubuh dan antioksidan non-enzimatik.
Berdasarkan mekanisme kerjanya, antioksidan digolongkan menjadi 3 kelompok, yaitu :
Antioksidan Primer (Antioksidan Endogenesus)
Antioksidan primer disebut juga antioksidan enzimatis. Suatu senyawa dikatakan sebagai antioksidan primer, apabila dapat memberikan atom hidrogen secara cepat kepada senyawa radikal, kemudian radikal antioksidan yang terbentuk segera berubah menjadi senyawa yang lebih stabil. Antioksidan primer bekerja dengan cara mencegah pembentukan senyawa radikal bebas baru, atau mengubah radikal bebas yang telah terbentuk menjadi molekul yang kurang reaktif.
Sebagai antioksidan, enzim-enzim tersebut menghambat pembentukan radikal bebas, dengan cara memutus reaksi berantai (polimerisasi), kemudian mengubahnya menjadi produk yang lebih stabil. Antioksidan dala kelompok ini disebut juga chain-breaking-antioxidant.
Antioksidan Sekunder (Antioksidan Eksogenus)
Anioksidan sekunder disebut juga antioksidan eksogenus atau non-enzimatis. Antioksidan dalam kelompok ini juga disebut sistem pertahanan preventif. Dalam sistem pertahanan ini, terbentuknya senyawa oksigen reaktif dihambat dengan cara pengkelatan metal, atau dirusak pembentukannya. Antioksidan non-enzimatis dapat beruba komponen non-nutrisi dan komponen nutrisi dari sayuran dan buah-buahan. Kerja sistem anitoksidan non-enzimatik yaitu dengan cara memotong reaksi oksidasi berantai dari radikal bebas atau dengan cara menangkapnya. Akibatnya, radikal bebas tidak akan bereaksi dengan komponen seluler.
Antioksidan sekunder meliputi vitamin E, vitamin C, -karoten, flavonoid, asam urat, bilirubin, dan albumin. Asam lipoat yang ditemukan dalam kentang, wortel, brokoli, yeast, bit, yam, dan daging merah juga bersifat antioksidan. Vitamin C dan karotenioid banyak terdapat dalam sayuran dan buah-buahan.
8
Antioksidan Tersier
Kelompok antioksidan tersier meliputi sistem enzim DNA-repair dan metionin sulfoksida reduktase. Enzim-enzim ini berfungsi dalam perbaikan biomolekuler yang rusak akibat reaktivitas radikal bebas. Kerusakan DNA yang terinduksi senyawa radikal bebas dicirikan oleh rusaknya single dan double strand, baik gugus non-basa maupun basa.
1.3.1 Antioksidan Enzimatis
Antioksidan enzimatis merupakan antioksidan endogenus. Termasuk di dalamnya adalah enzim superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GSH-PX), serta glutation reduktase (GSH-R). Enzim-enzim ini bekerja dengan cara melindungi jaringan dari kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh radikal bebas oksigen seperti anion superoksida (O2
-•), radikal hidroksil (•OH), dan hidrogen peroksida (H2O2).
Superoksida Dismutase (SOD)
Enzim ini dikenal sebagai protein yang mengandung Cu, dan diidentifikasi dalam berbagai sebutan seperti eritrocuprein, indofenol oksidase, dan trazolium oksidase. Enzim SOD juga berfungsi sebagai katalisator reaksi dismutasi dari anion superoksida menjadi hidrogen peroksida (H2O2) dan oksigen (O2). Enzim SOD melindungi sel-sel tubuh dan mencegah terjadinya proses peradangan yang diakibatkan oleh radikal bebas.
Enzim superoksida dismutase terdapat dalam semua organisme aerob, dan sebagian besar berada dalam tingkat subseluler (intraseluler). Organisme aerob selalu membutuhkan oksigen untuk hidupnya, namun dalam setiap aktivitasnya dapat menimbulkan senyawa oksigen reaktif atau radikal bebas oksigen. Berdasarkan adanya logam yang berperan sebagai kofaktor pada sisi aktif enzim, enzim SOD dapat dikelompokkan menjadi 3, yaitu Cu/Zn-SOD, Mn-SOD, dan Fe-SOD.
Katalase
Katalase adalah enzim yang mengandung heme, yang mengatalisis dismutasi hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air dan oksigen. Enzim ini ditemukan pada semua jenis eukariot aerob, yang penting untuk memusnahkan H2O2 yang terbentuk dalam peroksisom melalui reaksi oksidasi, seperti –oksidasi asam-asam leak, siklus glioksilat, dan katabolisme purin.
Peran katalase dalam mengatalisis H2O2 relatif lebih kecil dibandingkan dengan kecepatan pembentukannya. Katalase juga dilaporkan mampu memusnahkan H2O2 yang ditemukan dalam peroksisom berbagai jarigan. Sel-sel yang mengandung katalase dalam julah sedikit sangat rentan terhadap serangan peroksidasi. Oleh sebab itu, katalase berperan penting dalam mekanisme pertahanan sel darah merah terhadap oksidator hidrogen peroksida.
9
Glutation PeroksidaseGluation peroksidase (GSH-Px) adalah enzim antioksidan yang mengandung selenium
(Se) pada sisi aktifnya. Kerja enzim ini mengubah olekul hidrogen peroksida (yang dihasilkan SOD dalam sitosol dan mitokondria) dan berbagai hidro serta lipid peroksida menjadi air.
Gluation peroksidase adalah enzim intraaseluler yang terdispersi dalam sitoplasma, namun aktivitasnya juga ditemukan dalam mitokondria. Gluation peroksidase ekstraseluler (secara genetik berbeda dari bentuk intraseluler) terdeteksi dalam berbagai jaringan. Nilai Km enzim tersebut lebih rendah dibandingkan dengan katalase, tetapi keberadaannya secara fisiologis penting.
Gluation banyak terdapat pada berbagai sel. Senyawa ini merupakan substrat enzim glutation peroksidase dan glutation transferase. Glutation peroksidase sebagai enzim antioksidan bekerja sebagai peredam (quenching) radikal bebas. Glutation S-transferase (GST) mirip dengan glutation peroksidase, tetapi tidak mengandung Se. Fungsi enzim glutation dan glutation transferase mirip glutation peroksidase, yaitu mengeliminasi berbagai hidroperoksida.
Glutaion peroksidase juga berperan dalam metabolisme xenobiotik dan sintesis leukotrien, yang ditemukan dalam kadar milimolar dalam sel. Logam Se dalam glutation peroksidase berfungsi sebagai katalik pada bagian aktifnya, kemudian memusnahkan H2O2. Enzim tersebut juga dapat menyingkirkan lipid peroksida dalam membran sel.
Aktivitas enzim glutaion ditemukan dalam mitokondria, plasma, dan saluran pencernaan. Dalam sitoplasma, enzim glutation peroksidase bekerja pada membran fosfolipid yang teroksidasi sehingga dikenal juga sebagai hydroperoxide glutathione peroxidase. Enzim glutation peroksidase juga dapat langsung mereduksi hidroperoksida koleserol, ester kolesterol, lipoprotein, dan fosfolipid yang teroksidasi dalam membran sel. Aktivitas enzim tersebut dapat juga diinduksi oleh keadaan hiperoksia.
Glutation
Glutation (GSH) adalah tripeptida yang tersusun atas asam amino glutamat (Glu), sistein (Cys), dan glisin (Gly). Meskipun bukan merupakan enzim, namun keberadaannnya merupakan kosubstrat bagi enzim glutation peroksidase. Oleh sebab itu, glutation juga berperan sebagai antioksidan. Sebagai antioksidan, tripeptida tersebut difasilitasi oleh gugus sulfhidril dari sistein. Ketika terjadi reaksi oksidasi, sulfur membentuk radikal tiil yang kemudian bereaksi dengan glutation teroksidasi kedua membentuk ikatan disulfida.
Glutation ditemukan dalam berbagai jaringan, sel, dan kompartemen subseluler tanaman tingkat tinggi. Kadarnya akan menurun pada ajringan yang telah tua dan pada berbagai lingkungan pertumbuhan.
Glutation dapat berfungsi sebagai antioksidan melalui berbagai mekanisme. Senyawa tersebut secara kimia dpat bereaksi dengan oksigen singlet, radikal superoksida, dan hidroksil, dan secara langsung dapat berperan sebagai scavenger radikal bebas. Glutation juga dapat
10
menstabilkan struktur membran dengan cara menghilangkan atau meminimalkan pembentukan asil peroksida dalam reaksi peroksida lipid. Glutation dapat berperan sebagai agen pereduksi yang mampu emanfaatkan kembali asam askorbat dari bentuk teroksidasi menjadi bentuk tereduksi oleh enzim dehidroaskorbat reduktase. Kadar glutation lebih dari 1mM dapat mereduksi dehidroaskorbat secara non-enzimatis pada pH>7. Mekanisme ini terjadi dalam kloroplas yang mendapat cahaya, dengan pH stromalkira-kira 8 dan konsentrasi glutation 5 mM.
Fungsi glutation dalam metabolisme seluler tidak bergantung pada sifat antioksidannnya. Fungsi lainnya terdapat dalam transpor sulfur tereduksi dari daun ke jaringan akar yang rusak. Glutation juga berpartisipasi dalam detoksifikasi xenobiotik sebagai substrat enzim glutation S-transferase. Glutation sebagai prekursor fitokelatin bekerja seperti halnya logam berat yang berikatan dengan peptida.
1.3.2 Antioksidan Non-Enzimatis
Antioksidan non-enzimatis banyak ditemukan dalam sayuran dan buah-buahan. Komponen yang bersifat antioksidan dalam sayuran dan buah-buahan meliputi vitamin C, E, β-karoten, flavonoid, isoflavon, fllavon, antosianin, katekin, dan isokatekin, serta asam lipoat. Senyawa fitokimia ini membantu melindungi sel dari kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh radikal bebaas.
Dalam tubuh manusia tidak terdapat enzim pemecah serat. Oleh karenanaya, komponen serat tidak dapat diurai oleh sistem pencernaan manusia, namun keberadaannya di dalam usus sangat bermanfaat. Serat akan menyerap sisa makanan yang akan diekskresi dan membantu gerakan peristaltik usus, serta mendorong sisa makanan keluar tubuh. Kurangnya konsumsi serat akan menyebabkan sulit buang air besar dan sisa makanan lama tertahan di dalam usus. Akibatnya, dinding usus menyerap kembali zat-zat yang bersifat toksik yang terdapat dalam bahan buangan tersebut. Hal ini dapat menimbulkan gejala keracunan seperti rasa mual,pening, sulit tidur, dan perasaan kurang nyaman.
Sayuran daun hijau terutama bayam, kol hijau, dan kol keriting kaya akan β-karoten, vitamin C, dan asam folat. Ketiga senyawa tersebut bersama-sama memerangi radikal bebas, salah satu penyebab keruhnya lensa mata. Karena itulah konsumsi sayuran hijau sanagt penting karena komponen di dalamnya mampu mencegah munculnya selaput katarak yang mengaburkan penglihatan.
Dari beberapa penemuan, diduga sayuran dan buah-buahan dapat juga dapat digunakan untuk mencegah risiko CHD (coronary heart diseases), mengingat penyakit tersebut biasanya diawali oleh meningkatnya kolesterol totall, LDL, dan triasilgliserol serum, sebaliknya kadar HDL menurun. Meskipun mekanisme kerja hipokolesterolemik koponen sayuran pada manusia belum jelas, namun kenyataannya serat dalam sayuran dapat menurunkan kolesterol pada hewan percobaan. Serat memiliki mekanisme kerja yang berbeda, bergantung pada sumber dan banyaknya serat yang dikonsumsi. Serat memberikan efek fisiologis pada manusia melalui beberapa mekanisme berikut:
11
Meningkatkan ekskresi asam empedu dan steroid netral melalui feses. Mengubah rasio asam empedu primer dan sekunder Meningkatkan ekskresi kolesterol dan asam lemak feses Secara tidak langsung, mengonsumsi makanan tinggi serat sama halnya menghilangkan lemak
dan kolesterol tubuh.
Vitamin C
Vitamin C atau L-asam askorbat merupakan antioksidan yang larut dalam air. Senyawa ini, merupakan bagian dari sistem pertahanan tubuh terhadap senyawa oksigen reaktif dalam plasma dan sel. Dalam keadaan murni, vitamin C berbentuk kristal putih dengan berat molekul 176,13 dan rumus molekul C6H6O6. Vitamin C juga mudah teroksidasi secara reversibel membentuk asam dehidro-L-asam askorbat dan kehilangan 2 atom hidrogen. Vitamin C memiliki struktur yang mirip dengan struktur monosakarida, tetapi mengandung gugus enadiol.
Sebagai antioksidan, vitamin C bekerja sebagai donor elektron, dengan cara memindahkan satu elektron ke senyawa logam Cu. Selain itu, vitamin C juga dapat menyumbangkan elektron ke dalam reaksi biokimia intraseluler dan ekstraseluler. Vitamin C mampu menghilangkan senyawa oksigen reaktif di dalam sel netrofil, monosit, protein lensa, dan retina. Vitamin ini juga dapat berinteraksi dengan Fe-ferritin. Di luar sel, vitamin C mampu menghilangkan senyawa oksigen reaktif, mencegah terjadinya LDL teroksidasi, mentransfer elektron ke dalam tokoferol teroksidasi, dan mengabsorpsi logam dalam saluran pencernaan. Vitamin C juga dibutuhkan untuk menjaga fungsi kolagen sehingga mengurangi kekeriputan kulit dan menjaga kekebalan tubuh dari serangan infeksi dan alergi.
Antioksidan vitamin C mampu bereaksi dengan radikal bebas, kemudian mengubahnya menjadi radikal askorbil. Senyawa radikal terakhir ini akan segera berubah menjadi askorbat dan dehidroaskorbat. Asam askorbat dapat bereaksi dengan oksigen teraktivasi, seperti anion superoksida dan radikal hidroksil. Pada konsentrasi rendah, vitamin C dapat bereaksi dengan radikal hidroksil menjadi askorbil yang sedikit reaktif, sementara pada kadar tinggi, asam ini tidak akan bereaksi.
Asam askorbat memiliki peran penting dalam berbagai proses fisiologis tanaman, termasuk pertumbuhan, diferensiasi, dan metabolismenya. Askorbat berperan sebagai reduktor untuk berbagai radikal bebas. Selain itu juga meminimalkan terjadinya kerusakan yang disebabkan oleh stres oksidatif.
Askorbat ditemukan dalam kloroplas, sitosol, vakuola, dan kompartemen ekstraseluler. Kira-kira 20-40% askorbat dalam mesofil daun terdapat dalam kloroplas. Kloroplas mengandung semua enzim yang berfungsi untuk meregenerasi askorbat tereduksi dari produk-produk teroksidasi. Hidrogen peroksida juga dihancurkan dalam kloroplas melalui eaksi redoks askorbat dan pemanfaatan kembali glutation.
12
Vitamin E (Tokoferol)
Vitamin E adalah salah satu fitonutrien penting dalam minyak makan. Vitamin ini secara alamai memiliki 8 isomer yang dikelompokkan dalam 4 tokoferol dan 4 tokotrienol homolog. Suplemen vitamin E yanga ada di pasaran umumnya tersusun atas tokoferol dan tokotrienol yang diyakini merupakan antioksidan potensial.
Tokotrienol secara alami banyak terdapat di berbagai tanaman, namun jumlah berlebihan ditemukan dalam minyak kelapa sawit. Sumber vitamin E lain terdapat dalam beras, kecambah gandum, oat, barley, biji-bijian dan kacang-kacangan, sayuran hijau, minyak nabati, dan minyak hati. Sebagai antioksidan, α-tokotrienol memiliki potensi lebih tinggi daripada α-tokoferol yang dikenal sebagai vitamin E. Oleh sebab itu, senyawa ini diprediksi akan menjadi antioksidan baru yang akan banyak digunakan di kemudian hari.
Tokoferol, terutama α-tokoferol, telah diketahui sebagai antioksidan yang mampu mempertahankan integritas membran. Senyawa tersebut dilaporkan bekerja sebagai scavenger radikal bebas oksigen, peroksi lipid, dan oksigen singlet. α-tokoferol merupakan bentuk suplemen vitamin E yang paling banyak.
Vitamin E atau α-tokoferol merupakan antioksidan yang larut dalam lemak. Vitamin ini banyak terdapat dalam membran eritrosit dan lipoprotein plasma. Sebagai antioksidan, vitamin E berfungsi sebagai donor ion hidrogen yang mampu mengubah radikal peroksil (hasil peroksidasi lipid) menjadi radikal tokoferrol yang kurang reaktif, sehingga tidak mampu merusak rantai asam lemak.
Sebagai antioksidan, vitamin E mampu bereaksi dengan radikal bebas lipid membran membentuk radikal vitamin E yang sedikit reaktif. Radikal vitamin E dapat mengalami regenerasi oleh adanya glutation atau asam askorbat melalui mekanisme seperti berikut :
Tokoferol memindahkan atom hidrogen yang memiliki elektron tunggal sehingga dapat menyingkirkn radikal bebas peroksil lebih cepat dibandingkan dengan reaksi radikal dengan protein membran atau rantai samping asam lemak.
Radikal tokoferol yang tidak reaktif akan dieliminasi oleh asam askorbat. Radikal tokoferol yang bereaksi dengan ubikuinol (di dalam mitokondria), kemudian
dioksidasi lebih lanjut menjadi kuinon, yang dapat dibuang melalui urin.
Rendahnya kadar vitamin E dalam plasma disebabkan oleh beberapa faktor, misalnya sebagai berikut :
Asupan bahan makanan sumber vitamin E kurang. Didalam tubuh banyak terbentuk radikal bebas sehingga banyak vitamin E yang
digunakan untuk menangkalnya. Status glutation ataupun asam askorbat rendah sehingga tidak mampu meregenerasi
radikal vitamin E.
13
Vitamin E merupakan antioksidan alami yang banyak ditemukan dalam kolesterol LDL. Jadi, penambahan suplemen vitamin E dalam makanan akan meningkatkan kandungan vitamin E dalam kolesterol LDL serta perlindungan terhadap proses oksidasi. Kolesterol LDL yang teroksidasi dapat menyebabkan kerusakan dinding pembuluh arteri. Kondisi seperti ini merupakan proses awal terjadinya aterossklerosis. Dalam hal ini, banyaknya antioksidan alami dalam jumlah cukup dapat melindungi kolesterol LDL dari proses oksidasi.
Semakin tinggi asupan vitamin E, semakin tinggi kadar tokoferol dalam tubuh seseorang. Namun demikian, kadar tokoferol dalam tubuh sangat dipengaruhi oleh aktivitas tubuh. Selama aktivitas olahraga, vitamin E menunjukkan respons yang bervariasi.
Bentuk vitamin E yang banyak ditemukan dalam bahan makanan dan memiliki kapasitas antioksidan paling kuat adalah γ- tokoferol. Tidak seperti halnya α- tokoferol, γ- tokoferol dalam darah tidak menggambarkan asupan vitamin E. Asupan γ- tokoferol sangat berkaitan dengan kadar lipoprotein dalam darah. Data dari Nurses Health Study menunjukkan bahwa diet lemak trans berkolerasi dengan banyaknya γ- tokoferol dalam diet dan dalam plasma, tetapi berbanding terbalik dengan kadar α- tokoferol plasma. Oleh sebab itu, meningkatnya kadar γ- tokoferol dalam plasma dapt menjadi gambaran tingginya asupan lemak trans.
Selain berbentuk zat gizi seperti vitamin C dan E, antioksidan non-enzim dapat pula berupa zat non-gizi seperti pigmen, β-karoten, licopen, flavonoid, dan klorofil.
Karotenoid
Karotenoid tersusun atas β-karoten, licopen, lutein, zeaxanthin, dan cryptoxanthin. Masing-masing komponen akan diuraikan.
β-karoten
β-karoten merupakan salah satu dari 600 komponen karotenoid yang banyak ditemukan dalam tanaman. Dalam kloroplas, karotenoid berfungsi sebagai pigmen aksesoris dalam pengambilan cahaya. Namun, perannya lebih penting dalam detoksifikasi berbagai bentuk oksigen teraktivasi dan klorofil triplet, hasil eksitasi kompleks fotosintesis oleh cahaya. Sebagai pigmen turunan, karotenoid bersifat larut dalam lemak dan berfungsi sebagai peredam singlet oksigen dan radikal bebas.
β-karoten biasanya digunakan sebagai suplemen nutrisi maupun prekursor vitamin A. Salah satu peran β-karoten adalah meningkatkan efikasi kemoterapi dan radiasi pada kultur sel kanker manusia maupun hewan percobaan. Hasil penelitian epidemiologis menyatakan bahwa subjek yang banyak mengkonsumsi buah-buahan dan sayuran dengan kandungan β-karoten tinggi memiliki resiko rendah terkena berbagai jenis kanker dan penyakit kardiovaskuler.
Likopen
Likopen dan karotenoid lainnya merupakan pigmen alami yang disintesis oleh tanaman dan mikroorganisme. Peran penting karotenoid secara alami adalah melindungi sel dari serangan fotosensitisasi dan mempersiapkan pigmen penyerap sinar selama fotosintesis. Beberapa
14
karotenoid dalam diet merupakan sumber penting vitamin A, misalnya β-karoten. Akan tetapi, sebagian besar terdapat sebagai senyawa likopen, yang tidak menampakkan aktivitasnya sebagai provitamin A.
Likopen kadar tinggi terdapat dalam tomat dan olahannya. Komponen tersebut bertanggung jawab sebagai pewarna merah dalam tomat. Likopen dalam tomat dan produk olahannya berpengaruh terhadap metabolisme dan resiko penyakit dalam tubuh manusia.
Likopen juga memiliki sifat antikolesterol. Sifat tersebut ditunjukkan melalui kerjanya dalam menghambat aktivitas enzim HMG-CoA reduktase. Namun, sifat antikolesterol ini sangat kecil dibandingkan dengan sifat antioksidannya.
Lutein, Zeaxantin, dan Retinoa
Lutein dan zeaxantin merupakan karotenoid xantofil yang ditemukan dalam daun hijau gelap dan kuning telur. Kedua jenis karotenoid tersebut terdistribusi secara luas pada jaringan dan lensa mata, serta daerah macular (bintik) retina. Study epidemiologis menunjukkan adanya hubungan terbalik antara asupan xantofil dengan status katarak dan degenerasi macular yang disebabkan oleh usia. Hal ini terjadi karena kedua senyawa tersebut berfungsi sebagai pelindung mata.
Hasil observasi menunjukkan bahwa xantofil dapat menurunkan resiko kanker pyudara dan paru-paru. Lutein dan zeaxantin diyakini dapat mencegah penyakit jantung dan stroke.
Astaxanthin
Astaxanthin merupakan salah satu pigmen karotenoid (merah) alami yang juga berpotensi sebagai antioksidan. Senyawa ini memiliki gugus radikal yang mampu melindungi tubuh terhadap proses peroksidasi lipid dan kerusakan yang diakibatkan oleh proses-proses oksidasi pada membran sel dan jaringan tubuh. Dengan kata lain, astaxanthin dapat menghambat proses penuaan atau merupakan obat “awet muda”. Secara alami astaxanthin ditemukan pada berbagai jenis udang-udang maupun tanaman alga renik. Secara umum molekul astaxanthin mirip dengan molekul β-karoten. Meskipun demikian, terdapat sedikit perbedaannya.
Flavonoid Flavonoid adalah sekelompok besar senyawa polifenol tanaman yang tersebar luas dalam
berbagai bahan makanan dan dalam berbagai konsentrasi. Kandungan senyawa flavonoid dalam tanaman sangat rendah, sekitar 0,25%. Komponen tersebut pada umumnya terdapat dalam keadaan terikat atau terkonjugasi dengan senyawa gula. Berbagai sayuran dan buah-buahan yang dapat dimakan mengandung sejumlah flavonoid. Konsentrasi yang lebih tinggi berada pada daun dan kulit kupasannya dibandingkan dengan jaringan yang lebih dalam. Beberapa jenis buah dan sayuran seperti apel, prune, jeruk, kubis, lettuce, dan kentang mengandung flavonoid dalam jumlah besar.
15
Salah satu komponen flavonoid yang sering digunakan sebagai suplementasi makanan adalah senyawa fitoestrogen. Senyawa ini tersusun atas 3 komponen, yaitu isoflavon, lignan, dan kumestran. Isoflavon banyak terdapat pada tanam-tanaman termasuk juga biji-bijian dan padi-padian. Isoflavon paling banyak terdapat dalm kedelai dan produk olahannya, seperti tempe. Jenis isoflavon utama yang ditemukan dalam kedelai adalah genistein dan daidzein. Komponen fitoestrogen lain yaitu lignan, ditemukan dalam biji-bijian, padi-padian, leguminosa, dan sayur-sayuran. Namun, kadar lignan tertinggi ditemukan dalam flakseed.
Flavonoid juga ditemukan dalam wortel, jeruk, brokoli, kol, mentimun, bayam, tomat, merica dan terung. Sebagai antioksidan, flavonoid dapat menghambat pengumpalan keping-keping sel darah, merangsang produksi nitrit oksida yang dapat melebarkan pembuluh darah, dan juga menghambat pertumbuhan sel kanker. Disamping berpotensi sebagai antioksidan dan penangkal radikal bebas, flavonoid juga memiliki beberapa sifat seperti, hepatoprotektif, antitrombotik,antiinflamasi, dan antivirus.
Efek proteksi flavonoid penting untuk di aplikasikan pada penyakit-penyakit yang diakibatkan oleh radikal bebas. Dari hasil-hasil penelitian, tampak bahwa peran antioksidan non-enzimatis berkaitan erat dengan kerja antioksdian enzimatis. Selain terdapat dalam sayuran dan buah-buahan, antioksidan non-enzimatis juga terdapat dalam komponen rempah-rempah.
Asam lipoat
α- asam lipoat atau asam lipoat disebut juga asam tioktat. Senyawa ini membantu enzim dalam pembentukan energi yang berasaldari pemecahan gula (siklus krebs). Senyawa ini juga dapat bekerja sebagai antioksidan ketika jumlahnya berlebih. Asam lipoat ini merupakan satu-satunya antioksidan yang dapat menekan aktivitas radikal bebas baik yang bersifat larut lemak maupun larut air. Asam lipoat memiliki sifat-sifat unik, yaitu mampu mencegah berkembangnya penyakit.
1.4 Karakteristik Fenol
Fenol atau asam karbolat atau benzenol adalah zat Kristal tak berwarna yang memiliki
bau khas. Rumus kimianya adalah C6H5OH dan strukturnya memiliki gugus hidroksil (-OH)
yang berikatan dengan cincin fenil. Kata fenol juga merujuk pada beberapa zat yang memiliki
cincin aromatic yang berikatann dengan gugus hidroksil. Fenol memiliki kelarutan terbatas dalam
air, yakni 8,3 gram/100 ml. fenol memiliki sifat yang cenderung asam, artinya dapatmelepaskan
ion H+ dari gugus hidroksilnya. Pengeluaran ion tersebut menjadikan anion feroksida C6H5O
yang dapat dilarutkan dalam air. Dibandingkan dengan alkohol alifatik lainnya, fenol bersifat
lebih asam. Hal ini dibuktikan dengan mereaksikan fenol dengan NaOH, dimana fenol dapat
16
melepaskan H+. Pada keadaan yang sama, alkohol alifatik lainnya tidak dapat bereaksi seperti itu.
Pelepasan ini diakibatkan pelengkapan orbital antara satu-satunya pasangan oksigen dan system
aromatic yang mendelokalisasi beban negative melalui cincin tersebut dan menstabilkan
anionnya. Fenol didapatkan melalui oksidasi sebagian pada benzene atau asam benzoate dengan
proses Raschig. Fenol juga dapat diperoleh sebagai oksidasi batu bara.
Fenol merupakan komponen utama pada antiseptic dagang triklorofenol atau dikenal
sebagai TCP (trichlorophenol). Fenol juga merupakan bagian komposisi bebrapa anestitika oral,
misalnya semprotan kloraseptik. Fenol berfungsi dalam pembuatan obat-obatan. Fenol yang
terkonsentrasi dapat mengakibatkan pembakaran kimiawi pada kulit yang terbuka. Fenol
merupakan komponen utama pada antiseptic dagang triklorofenol atau dikenal sebagai TCP
(trichlorophenol). Fenol juga merupakan bagian komposisi beberapa anetitika oral, misalnya
semprotan kloraseptik.
Fenol berfungsi dalam pembuatan obat-obatan. Terdapat 592 jenis turunan fenol. Semua
senyawa fenol berupa senyawa aromatic sehingga semuanya menunjukkan serapan kuat daerah
spectrum ultra violet. Fenol terdapat pada dinding sel, apabila sel rusak, fenol akan bereaksi
dengan oksigen, lalu membentuk melanoidin berwarna coklat. Senyawa fenol diduga berasal dari
metabolism asam amino aromatic sehingga termasuk produk sekunder. Kadar fenol dalam
tanaman hortikultura sangat bervariasi tergantung varietas musim dan lokasi penanaman, umur
masak, tahap pertumbuhan dan cara bercocock tanam termasukn penyakit. Setelah pelukaan
terbentuk polifenol oksidase (PPO), kemudian reaksi pencoklatan terbentuk, karena PPO akan
bebas dari fenol dan membentuk o-quinon. Kadar fenol yang terbentuk ini akan semakin tinggi
pada jaringan yang dekat di daerah luka dan berangsur-angsur berkurang ke bagian dalam.
Senyawa polifeol dan fenol terbentuk dimulai dari proses fotosintesa melalui
terbentuknya karbohidrat yang melalui jalur asam shikimat terjadi fenilalanindan tirosin. Dari
bentuk fenilalanin dan tirosin satu bagian jalur akan terbentuk golongan fenilpropanoid. Asam
sinamat merupakan senyawa kunci terbentuknya berbagai fenolat lain menyebutkan senyawa-
senyawa ini bermacam-macam jenisnya tergantung species, varietas, derajat kematangan dan
kondisi lingkungan. Senyawa fenolik memiliki peran dalam menentukan warna, kekuatan
jaringan, kepahitan dan cita rasa tumbuhan. Senyawa fenolik pada bahan makanan umumnya
berjenis flavonoid. Yang paling sering ditemui adalah antosianidin, flavonol, dan turunan asam
sinamat.
Polifenol oksidase (PPO), enzim polifenol oksidase atau fenolase terdiri dari dua tipe
enzim, yaitu odifenol dan p-difenol. PPO termasuk dalam golongan enzim oksidoreduktase. PPo
adalah enzim oksidatif golongan protein yang mengandung logam tembaga yang secara mertaa
17
tersebar luas di dalam tanaman. Lepasnya logam tersebut menyebabkan denaturasi enzim zecara
reversible bila kondisi kembali normal. Enzim ini dapat mengkatalis reaksi pencoklatan dan
menimbulkan pengaruh terhadap karakteristik sensory dan nilai gizi pada sebagaian besar produk
hasil pertanian, serta memiliki kaitan erat dengan pencoklatan enzimatis pada beberapa jaringan
tanaman.
Enzim mula-mula ditemukan dalam jamur dan tersebar luas di alam. Enzim ini
memainkan peran fisiologis yang penting dalam mencegah serta mikroorganisme menyerang
tumbuhan serta menjadi bagian dari respon tumbuhan terhadap serangga, mikroorganime, dan
luka. Senyawa fenol dan PPO umumnya secara langsung berperan dalam reaksi pencoklatan
enzimatis pada sel buah, atau sayuran yang rusak, selama penanganan dan pengolahan. PPO
membutuhkan kondisi optimum di dalam aktivitasnya, seperti suhu dan PH. Setiap enzim
memiliki PH optimum yaitu pH dimana aktivitas enzim tertinggi dapat tercapai. Pengujian
pengaruh PH terhadap aktivitas enzim fenolase dilakukan dengan variasi PH 6,0; 6,5; 7,0; 7,5 dan
8,0. Kisaran PH ini didasarkan pada kisaran PH optimum enzim fenolase yang berasal dari jamur
N. Perubahan PH pada enzim menunjukkan perubahan konsentrasi H+ dan OH- disekitar enzim.
Perubahan PH akan menyebabkan terjadinya perubahan ionisasi pada gugus ionikenzim pada sisi
aktifnya atau pada sisi lain yang secara tidak langsung mempengaruhi sisi aktif enzim. PH
optimum merupakan PH dimana enzim dan substrat berada pada tingkat ionisasi yang diinginkan
dimana konformasi sisi aktif enzim sesuai dengan substrat secara cepat, sehingga diperoleh
aktivitas enzimatik tertinggi.
PH lingkungan dapat menyebabkan perubahan keadaan muatan gugus-gugus fungsional
dari enzim atau substrat. Pada saat PH < 7 terjadi kelebihan ion H+ disekitar enzim dan substrat.
Pada saat PH < 7 terjadi kelebihan ion H+ disekitar enzim dan substrat fenol akan kesulitan untuk
melepas proton (H+) sehingga electron pada atomO akan sulit untuk berikatan dengan atom Cu2+
pada sisi aktif enzim. Hal ini mengakibatkan interaksi enzim dengan substrat akan terhalangi.
Pada PH > 7, terjadi kelebihan ion OH- dilingkungan sekitar enzim, sehingga gugus CU2+ pada
sisi aktif enzim akan lebih mudah berikatan dengan ion OH- disekitarnya sehingga akan
menghalangi enzim untuk berinteraksi dengan substrat. Kedua hal tersebut akan mengakibatkan
penurunan aktivitas enzim.
Enzim disamping memiliki PH optimum juga memiliki suhu optimum dalam melakukan
fungsinya dimana pada suhu tersebut didapat aktivitas enzim paling besar. Adanya peningkatan
suhu akan menyebabkan bertambahnya energi kinetik dari enzim maupun substrat, sehingga akan
terjadi peningkatan gerakan enzim dan substrat, hal ini menyebabkan peningkatan peluang
terjadinya tumbuhan antar keduanya. Makin besar frekuensi tumbukan molekul enzim dengan
18
substrat dan makin besar pula peluang terbentuknya produk. Pada suhu opyimum dicapai
aktivitas enzim yang optimum dan dihasilkan produk optimum. Pada suhu yang lebih tinggi dari
suhu optimum, aktifitasfenolasemenurun. Pada suhu yang terlalu tinggi, enzim dan substart dapat
mengalami perubahan konformasi sehinnga gugus aktifkeduanyan menjadi tidak bersesuaian, dan
mengakibatkan tidak terjadi interaksi, bahkan bila suhu terus ditingkatkan maka enzim bias
terdenaturasi, sehingga peluang terbentuknya produk akan menurun. Fenol yang terdapat dalam
kentang akan dioksidasi oleh PPO menjadi katekol, yang kemudian menjadi kinon. Setelah
melalui kondensasi membentuk senyawa berwarna coklat. PPO juga mengubah pirogalol menjadi
purpurogalin yang berwarna coklat. Penambahan vitamin C dapat menghambat oksidasi fenol
oleh PPO.
19
BAB II
METODE KERJA
1. Laktat dehidrogenasi dalam ragi
Tujuan :
Mengetahui peristiwa oksidasi-reduksi berdasarkan aktivitas enzim laktat dehidrogenasi terhadap
substratnya asam laktat.
Reagen dan Bahan :
- Suspensi ragi (yeast)
- Metilen blue 0,02%
- Sodium laktat
- Parafin
Prosedur :
Tabung 1 2
Suspensi ragi 5 ml 5 ml
Metilen blue 0,02% 3 tetes 3 tetes
Kalsium laktat 5% 1 ml -
Kocok pelan, lapisi permukaan tabung dengan parafin, panaskan dalam penangas 380C
Perubahan warna
2. Uji Schardinger
Tujuan :
Mengamati peristiwa reduksi berdasarkan aktivitas enzim laktat dehidrogenase dalam susu segar.
Reagen dan Bahan :
- Susu segar
- Metilen blue 0,02%
20
- Formaldehid 0,4%
Prosedur :
Tabung 1 2
Susu segar 5 ml -
Pasteurized milk (susu yang
telah dipanaskan sampai 700C)
- 5 ml
Metilen blue 0,02% 3 tetes 3 tetes
Sodium laktat 5% 1 ml 1 ml
Campur dengan baik, panaskan dalam penangas 600C, selama 30 menit
Perubahan warna
3. Uji Oksidase dan Pengaruh Vitamin C dalam Kentang
Tujuan :
- Memperlihatkan proses oksidasi senyawa fenol oleh polifenol oksidase (PPO) di dalam
kentang.
- Memperlihatkan efek antioksidan vitamin C terhadap oksidasi fenol oleh PPO.
Reagen dan Bahan :
- Ekstrak kentang
- Larutan fenol 1%
- Larutan vitamin C
- Larutan vitamin
Prosedur :
Bahan Tabung 1 Tabung 2 Tabung 3
Ekstrak kentang 5 ml 5 ml 5 ml
Larutan fenol 1% 10 tetes 10 tetes 10 tetes
Larutan vitamin C - 10 tetes -
Larutan vitamin E - - 10 tetes
Dikocok pelan sampai homogen
Hasil : perhatikan
warna yang terbentuk
21
4. Uji sifat antioksidan vitamin C terhadap gugus fenol
Tujuan :
- Memperlihatkan proses oksidasi senyawa fenol oleh polifenol oksidase (PPO) di dalam
kentang
- Memperlihatkan efek antioksidan vitamin C terhadap okksidasi fenol oleh PPO.
Reagen dan Bahan :
- Pisang
- Vitamin C
Prosedur :
Beaker 1 2
Pisang disayat tipis 2 potong 2 potong
Larutan asam askorbat 10 ml -
Air suling - 10 ml
Setelah ½ jam perhatikan perubahan warna pisang
Perubahan warna
5. Uji sifat vitamin C terhadap reagen benedict
Tujuan :
- Memperlihatkan proses reduksi vitamin terhadap reagen benedict yang mengandung ion
Cu++
Reagen dan Bahan :
- Larutan vitamin C
- Reagen benedict
- Larutan glukosa
22
Prosedur :
Tabung reaksi 1 2
Reagen benedict 2 ml 2 ml
Larutan asam askorbat 4 tetes -
Larutan glukosa - 4 tetes
Didihkan dalam penangas 5 menit atau di api spritus 3 menit
Hasil
23
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN
1. Uji Laktat dehidrogenase dalam ragi
Tabung 1 2
Suspensi ragi 5 ml 5 ml
Metilen blue 0,02% 3 tetes 3 tetes
Kalsium laktat 5% 1 ml -
Kocok pelan, lapisi permukaan tabung dengan parafin, panaskan dalam penangas 380C
Perubahan warna Keruh Bening
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi aktivitas enzim yaitu, pH, konsentrasi enzim dan
substrat, aktivator (zat-zat penggiat) , suhu, dan zat penghambat. Zat – zat kimia yang dapat
meningkatkan aktivitas enzim misalnya pada garam-garam pada logam alkali konsentrasi encer
2% sampai 5% dapat memacu kerja enzim. Pada praktikum kami, factor-faktor yang
mempengaruhi enzim yaitu, suhu, activator (zat-zat penggiat) dan juga substrat. Menurut hasil
praktikum kami, kami mendapatkan bahwa pada tabung nomor 1 terjadi perubahan warna dari
biru muda menjadi biru muda keruh hal ini menunjukkan bahwa aktif site enzim laktat
dehidrogenasi yang terdapat pada ragi berikatan dengan substratnya. Substrat yang dimaksud
disini adalah kalsium laktat 5%, sedangkan yang terdapat pada tabung nomor 2 warnanya tetap
seperti warna awal yaitu biru kebeningan hal ini terjadi karena tidak ada penambahan substrat
pada tabung ini.
2. Uji Schardinger
Tabung 1 2
Susu segar 5 ml -
Pasteurized milk (susu yang
telah dipanaskan sampai 700C)
- 5 ml
Metilen blue 0,02% 3 tetes 3 tetes
Sodium laktat 5% 1 ml 1 ml
Campur dengan baik, panaskan dalam penangas 600C, selama 30 menit
24
Perubahan warna Biru muda Biru tua
Pada uji ini yang terdapat pada susu segar (susu murni) masih terdapat aktivitas dari
enzim dehidrogenase sehingga pada saat berlangsungnya pemanasan dapat mereduksi metilen
biru (warna biru berubah menjadi putih atau biru muda) . sedangkan pada susu yang sudah
dipasteurisasi susu tersebut tidak dapat mereduksi metilen biru (warna biru tidak berubah)
dikarenakan susu tersebut sudah kehilangan aktivitas enzim dehidrogenase. Pada bagian atas
campuran terlihat berwarna biru karena biru metilen yang sudah direduksi oleh enzim
dehidrogenase sudah mejadi leukobirumetilen yang mengalami oksidasi kembali oleh udara
sehingga kembali menjadi metilen biru (warna susu kembali berubah menjadi biru kembali).
Test ini berdasarkan reduksi biru metilen oleh enzim dehidrogenase pembentuk
leukobirumetilen (MbH2) yang tidak berwarna. Hydrogen yang diperoleh dari formaldehid untuk
mereduksi. Atom H yang terjadi oleh enzimnya segera diikat pada oksigen atau atom H diikat
oleh akseptor birumetilen (Mb), maka terjadilah air atau luekobirumetilen yang tidak berwarna.
Hanya susu murni (yang tidak dipanaskan) akan memberikan hasil positif terhadao reaksi tersebut
(karena enzim dehidrogensenya rusak). Oleh karena itu, reaksi ini dapat digunakan untuk
menemukan kesegaran susu murni. Pada susu yang telah dipasteurisasi, enzim dehidrogenase
telah rusak sehingga tidak dapat mereduksi birumetilen dan warna larutan tetap biru. Perbedaan
susu mentah dan susu yang telah dipasteurisasi dapat ditunjukkan dengan pemanasan, karena
dengan pemanasan dapat merusak enzim yang terdapat pada susu.
Reaksi dehidrogenasi
CHOH = H2CO + H2
3. Uji Oksidase dan Pengaruh Vitamin C dalam Kentang
Bahan Tabung 1 Tabung 2 Tabung 3
Ekstrak kentang 5 ml 5 ml 5 ml
Larutan fenol 1% 10 tetes 10 tetes 10 tetes
Larutan vitamin C - 10 tetes -
Larutan vitamin E - - 10 tetes
Dikocok pelan sampai homogen
25
Hasil : perhatikan warna
yang terbentuk
Coklat Kuning Coklat keruh
Hasil : perhatikan warna
yang terbentuk ( pisang )
Coklat Kuning muda Putih kepinkan
Hasil : perhatikan warna
yang terbentuk (apel )
Coklat Kuning Coklat muda
Pada praktikum uji oksidase dalam kentang ini bertujuan untuk mengetahui proses
oksidasi senyawa fenol oleh polifenol oksidase (PPO) dan juga untuk memperlihatkan efek
antioksidan vitamin C terhadap oksidasi fenol oleh PPO kentang. Bahan yang digunakan untuk
praktik ini adalah yang pertama menggunakan larutan vitamin C. Pada tabung satu (ekstrak
kentang + fenol) terjadi perubahan warna pada ekstrak kentang menjadi warna coklat. Hal ini
menunjukkan adanya reksi oksidasi senyawa fenol oleh enzim yang dimiliki kentang yaitu
Polifenol Oksidase (PPO). Fenol diubah menjadi katekol oleh PPO, kemudian menjadi kinon.
Terbentuknya warna coklat pada reaksi tersebut dikarenakan proses kondensasi pada reaksi
tersebut. Pada tabung kedua (ekstrak kentang + vitamin C + fenol) terjadi perubahan warna pada
ekstrak kentang menjadi warna kuning. Warna coklat yang seharusnya terbentuk pada
penambahan fenol dihambat oleh adanya vitamin C. Pada tabung tiga (ekstrak kentang + larutan
fenol + vitamin E) terjadi perubahan warna pada ekstrak kentang menjadi warna coklat keruh. Hal
ini membuktikan warna enzim PPO pada kentang mengubah pirogalol menjadi pupurogalin.
Penambahan vitamin C bertujuan untuk menghambat reaksi oksidasi yang diakibatkan oleh enzim
PPO yang terdapat pada ekstrak kentang, yang dibuktikan dengan perubahan warnanya, yaitu
menjadi tidak pekat. Apabila vitamin C dibandingkan vitamin E lebih baik vitamin C,
karena vitamin E merupakan vitamin yang larut lemak, sehingga hasil dari vitamin C
lebih baik daripada vitamin E atau tanpa dengan antioksidan.
4. Uji sifat antioksidan vitamin C terhadap gugus fenol
Beaker 1 2
Pisang disayat tipis 2 potong 2 potong
Larutan asam askorbat 10 ml -
Air suling - 10 ml
Setelah ½ jam perhatikan perubahan warna pisang
Perubahan warna Putih Coklat
26
Dari percobaan ini kami dapat simpulkan bahwa pisang yang didiamkan dalam air
akan mengalami perubahan warna menjadi kecoklatan karena pisang yang mengandung
fenol jika dilarutkan dalam air suling (aquadem) akan teroksidasi karena adanya ikatan O2
di dalam aquadem. Sedangkan pisang yang didiamkan dalam asam askorbat tidak
mengalami perubahan warna, ini karena fenol didalam pisang tidak teroksidasi. Hal ini
karena adanya virtamin C dalam asam askorbat yang berperan sebagai penghambat
terjadinya reaksi oksidasi di dalam pisang.
5. Uji sifat reduksi vitamin C terhadap reagen benedict
Tabung reaksi 1 2
Reagen benedict 2 ml 2 ml
Larutan asam askorbat 4 tetes -
Larutan glukosa - 4 tetes
Didihkan dalam penangas 5 menit atau di api spritus 3 menit
Hasil Merah bata Merah bata
Pada praktikum ini dilakukan uji benedict untuk membuktikan adanya gula
pereduksi yang ada pada vitamin C, dan kami dapatkan hasil bahwa reagen benedict yang
ditetesi dengan larutan asam askorbat dan yang ditetesi dengan larutan glukosa
mendapatkan hasil yang sama yaitu timbulnya endapan berwarna merah bata yang
merupakan hasil positif bila terdapat gula pereduksi. Uji benedict bukan tergantung
dengan senyawanya melainkan pada strukturnya sehingga uji benedict dapat dilakukan
juga untuk uji vitamin C. Hal ini sudah sesuai dengan teori bahwa struktur vitamin C
sama seperti glukosa.
27
BAB IV
KESIMPULAN
1. Uji Laktat dehidrogenase dalam ragi
Perubahan warna dari biru muda menjadi biru muda keruh menunjukkan bahwa aktif site
enzim laktat dehidrogenasi yang terdapat pada ragi berikatan dengan substratnya (kalsium laktat
5%). Sedangkan apabila warnanya tetap seperti warna awal yaitu biru kebeningan hal ini terjadi
karena tidak ada penambahan substrat.
2. Uji Schardinger
Pada susu murni terjadi perubahan warna karena karena masih terdapatnya aktivitas dari
enzim dehidrogenase sehingga pada saat berlangsungnya pemanasan dapat mereduksi metilen
biru. Sedangkan pada susu yang sudah dipasteurisasi susu tersebut tidak dapat mereduksi metilen
biru dikarenakan sudah kehilangan aktivitas enzim dehidrogenase.
Pada bagian atas campuran terlihat berwarna biru karena biru metilen yang sudah
direduksi oleh enzim dehidrogenase sudah mejadi leukobirumetilen yang mengalami oksidasi
kembali oleh udara sehingga kembali menjadi metilen biru (warna susu kembali berubah menjadi
biru kembali).
3. Uji Oksidase dan Pengaruh Vitamin C dalam Kentang
Terbentuknya warna coklat pada reaksi tersebut dikarenakan proses kondensasi .Warna
coklat yang seharusnya terbentuk pada penambahan fenol dihambat oleh adanya vitamin C. Hal
ini membuktikan warna enzim PPO pada kentang mengubah pirogalol menjadi pupurogalin.
Penambahan vitamin C bertujuan untuk menghambat reaksi oksidasi yang diakibatkan oleh enzim
PPO yang terdapat pada ekstrak kentang, yang dibuktikan dengan perubahan warnanya, yaitu
menjadi tidak pekat.
4. Uji sifat antioksidan vitamin C terhadap gugus fenol
Pisang yang didiamkan dalam air akan mengalami perubahan warna menjadi
kecoklatan karena pisang yang mengandung fenol jika dilarutkan dalam air suling
(aquadem) akan teroksidasi karena adanya ikatan O2 di dalam aquadem. Sedangkan
28
pisang yang didiamkan dalam asam askorbat tidak mengalami perubahan warna, ini
karena fenol didalam pisang tidak teroksidasi.
5. Uji sifat reduksi vitamin C terhadap reagen benedict
Uji benedict untuk membuktikan adanya gula pereduksi yang ada pada vitamin C,
yaitu timbulnya endapan berwarna merah bata yang merupakan hasil positif.
29
DAFTAR PUSTAKA
Winarsi, M.S, Dr. Hery. 2007. Antioksidan Alami & Radikal Bebas. Yogyakarta : penerbit Kanisius
Sediaoetama, Dr. Achmad Djaeni. 1987. Vitaminologi. Jakarta : Balai Pustaka
Armstrong, Frank B. 1995. Buku ajar biokimia. Jakarta : EGC
Pujiadi, Anna. 1994. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta : penerbit Universitas Indonesia
Hawab, H.M.2004.Pengantar Biokimia.Bogor : Bayumedia Publishing
30
LAMPIRAN FOTO
Uji laktat dehidrogenase dalam ragi
Uji oksidase dan pengaruh vitamin C dalam kentang
Uji sifat antioksidan vitamin C terhadap gugus fenol
31
Uji sifat reduksi vitamin C terhadap reagen benedict
32