pengantar fitokimia
DESCRIPTION
Menjelaskan prinsip-prinsip dan dan dasar-dasar dalam mempelajari fitokimiaTRANSCRIPT
FITOKIMIA
– Definisi
– Lingkup
– Tahapan skrining fitokimia
– Metode
– Pentingnya fitokimia dalam
penemuan obat
Definisi FitokimiaFito: Tanaman, fitokimia: kandungan kimia tanaman
Fitokimia mempelajari aspek kimia yang berkaitan dengan proses hidup dari tanaman termasuk produk kimia tanaman
Kandungan senyawa organik dalam tanaman, biokimia tanaman dan hubungan diantara keduanya
Fitokimia mempelajari komponen dari tanaman yang mempunyai aktivitas biologis yang dapat menyembuhkan atau mencegah suatu penyakit.
Sejarah (Evans, 2000)
- 1645-1715 : Nicholas Lemery: Proses ekstraksi dengan pelarut alkohol
- Pertengahan abad -18 dipisahkan senyawa organik dari makhluk hidup
- 1742- 1786Karl Wilhelm Scheele isolasisenyawa sederhana( gliserol, asam-asam oksalat, laktat, tartrat, sitrat dari tumbuhan dan binatang
- 1747: A.S. Margraff: isolasi sukrosa dari tanaman
- 1803: Narkotik, alkaloid pertama yang diisolasi: morphin, strychnine, emetine
- 1813-1823: Chrevreul: elusidasi lemak dan campuran minyak.
- Pertengahan abad 20 : telah dilakukan isolasi dan elusidasi berbagai komponen kimia
Strategi dalam penemuan senyawa
bioaktif dari tanaman
• Pendekatan etnobotani
Etnobotani : studi pengunaan tanaman obat tertentu secara empiris oleh masyarakat disuatu daerah
Misal : Aspirin, quinine, camphor, digitalis
Obat malaria artemisinintelah digunakan secara tradisional di Cina Artemisia annua L.
• Pendekatan kemotaksonomi Tanaman dari familia yang sama mempunyai kandungan kimia yang hampir sama.
Misal : Tanaman Solanum mamosum, Solanum grandifilorum Familia Solanaceae Solasodin Untuk obat KB
• Pendekatan kimia ekologi Berkaitan dengan tempat hidup tanaman. Interaksi kimia antara spesies tanaman yang berbeda, antara tanaman dan organisme lain menghasilkan penemuan komponen aktif yang potensial bagi kesehatan manusia
Kandungan kimia akar Sorghum yang bervariasi dari tiap spesies tetapi kandungan sorgoleone yang dominan dan struktur masing-masing komponen yang saling terkait, misalnya ethoxysorgoleone
• Pendekatan Anatomi
Bagian tanaman yang berkaitan akumulasi kandungan metabolit sekunder. Dalam tanaman adalah trikoma grandular, lacticiver, idioblast, resin canal, dan nectaries
Misal: terpenoid banyak didapatkan pada peltete glands
Kandungan Kimia Tanaman
Metabolit Primer
- Penyusun utama: Selalu ada pada setiap makhluk hidup.
- Berperan dalam proses-proses kehidupan yang esensial.
- Polisakarida,protein, lemak, dan asam amino
Metabolit sekunder
Spesifik untuk tiap spesies(Identitas)
Berperan dalam kelangsungan hidup suatu spesies, pertahanan diri, daya tarik.
Dibentuk melalui alur biosintesa khusus metabolit primer.
Alkaloid, Flavonoid, glikosida, terpenoid.
Metabolit Sekunder
Banyak dimanfaatkanberperan dalam
memberikan efek farmakologis tertentu
Akaloid Tanaman Epedra sinica,
Epedra vulgaris ( Gnetaceae)
mengandung epedrinbroncodilator.
Flavonoid tanaman Pinus
sylvertisFlavone, quercetin antibakteri,
antioksidan
Glikosida beberapa glikosida dipecah
menjadi steroid, Cardiac glikosida
digitalis obat jantung
Menentukan Senyawa Aktif dari Tanaman
• Bioassay
• Analytical Instrument: HPLC, LC-MS: NMR
• Informatic: Modern instrumentations
database profil bioassay untuk komponen
yang diketahui; automated biassay
• Optimasi aktivitas biologis QSAR,
BioassayAktivitas farmakologi scr in vitro/ in vivo test.
1. Brine shrimp letality test aktivitas sitotoksisitas dan pestisidal.
2. Antibiotic activity:
3. Plant grow regulator activity
4. Immunostimulating activity
5. Antimalarial activity
- Faktor penting kelarutan zat uji pemilihan pelarutDMSO
Bagaimana
memperoleh
Komponen
kimia tanaman
Ekstraksi
Pemisahan
/fraksinasi &
pemurnian
Identifikasi
EkstraksiEkstraksi: penetrasi pelarut ke dalam sel tanaman,
menyebabkan sel mengembang, melarutkan komponen yang diekstraksi, dan difusi komponen yang terlarut keluar dari sel tanaman.
1. Jenis bahan yang diekstraksi – Bahan segar
– Bahan kering
2. Pelarut yang digunakan dapat melarutkan zat yang diinginkan
3. Metode ekstraksi
Tergantung bahan yang akan diekstraksi
Bahan yang diekstraksi
1. Segar /kering
• Bahan segar sebelum digunakan bahan dicuci dengan alkohol mendidih dalam beberapa menit
• Bahan kering kondisi pengeringan terkontrol, dapat disimpan dalam lama
2. Bagian yang digunakan
Herba, daun, buah, biji, batang kulit batang, rhizoma dll.
PelarutPelarut:
Non polar : n-heksana, petroleum eter,
kloroform
Semi polar : etil asetat, aseton, asetonitril
Polar : metanol, etanol
Pelarut yang digunakan tergantung pada senyawa yang ingin diperoleh pelarut harus dapat melarutkan zat yang diinginkan dan dapat memisahkan zat dari komponen lainnya
Pelarut bersifat selektif, mudah penanganannya, aman, ekonomis, tidak merusak lingkungan.
Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif,
adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. Konstanta ini
melambangkan rapatnya fluks elektrostatikdalam suatu
bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik
merupakan perbandingan energi listrikyang tersimpan
pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif
terhadap vakum (ruang hampa).
Dalam ilmu kimia, konstanta dielektrik dapat dijadikan
pengukur relatif dari kepolaran suatu pelarut. Misalnya
air yang merupakan pelarut polar memiliki konstanta
dielektrik 80,10 pada 20 °C sedangkan n-heksana
(sangat non-polar]] memiliki nilai 1,89 pada 20 °C.
• Berdasarkan kepolaran pelarut, maka para ahli
kimia mengklasifikasikan pelarut ke dalam tiga
kategori yaitu :
a. Pelarut Protik Polar
Protik menunjukkan atom hidrogen yang
menyerang atom elektronegatif yang dalam hal
ini adalah oksigen. Dengan kata lain pelarut
protik polar adalah senyawa yang memiliki
rumus umum ROH. Contoh dari pelarut protik
polar ini adalah air H2O, metanol CH3OH, dan
asam asetat (CH3COOH).
b. Pelarut Aprotik Polar
Aprotik menunjukkan molekul yang tidak
mengandung ikatan O-H. Pelarut dalam kategori ini,
semuanya memiliki ikatan yang memilki ikatan dipol
besar. Biasanya ikatannya merupakan ikatan ganda
antara karbon dengan oksigen atau nitorgen. Contoh
dari pelarut yang termasuk kategori ini adalah aseton
[(CH3)2C=O] dan etil asetat (CH3CO2CH2CH3).
c. Pelarut Nonpolar
Pelarut nonpolar merupakan senyawa yang
memilki konstanta dielektrik yang rendah dan tidak
larut dalam air. Contoh pelarut dari kategori ini adalah
benzena (C6H6), karbon tetraklorida (CCl4) dan dietil eter
(CH3CH2OCH2CH3).
Jenis pelarut
1. Hidrokarbon alifatik : Utk mengekstraksi komponen yg bersifat lipofilik
. Misal : n-heksana, n-oktana
2. Hidrokarbon aromatik
Benzena, toluena flammability, toksik
3. Kloro hidrokarbon
Diklorometana, kloroform, tetrakloromethana toksik
4. Alkohol Metanol, etanol, propanol, butil alkohol.
5. Keton Aceton, metil etil keton
6. Asam karboksilat asam asetat
7. Ester etil asetat
8. Eter dietyl eter
9. Air drinking water
10. Minyak jarang digunakan, untuk beberapa komponen yang tidak larut minyak olive, sesame, almond
11. Pelarut campuran
Metode Ekstraksi1. Metode berdasarkan keseimbangan konsentrasi
Semua proses hasil dari keseimbangan konsentrasi antara larutan dan residu. Misalnya pada maserasi.
Maserasi ekstraksi dengan merendam komponen yang diekstraksi menggunakan pelarut tertentu selama beberapa hari sambil di ‘shaking’ pada suhu kamar.
Pada metode maserasi dapat digunakan homogeneser kecepatan tinggi(turbo extraction) atau ultrasound extraction (menggunakan bantuan gel ultrasonik 20000HZ.
2. Metode ekstraksi habis-habisan/menyeluruh
Perkolasi
Proses difusi tergantung pada kecepatan aliran pelarut, selektivitas pelarut, temperatur
3. Ekstraksi dengan gas superkritikal
Menggunakan temperatur dan tekanan tertentu, dapat menarik komponen tanaman secara maksimal. Dapat mengunakan tempatur rendah sehingga sesuai untuk komponen yang tidak stabil, bnyk digunakan utk skala besar, hemat pelarut, selektivitasnya lebih baik
Pemisahan dan Isolasi Komponen1.Kromatografi lapis tipis
2. Kromatografi kolom : kolom gravitasi,
kolom vakum
3. Kromatografi lapis tipis preparatif
4. HPLCPemisahan, Identifikasi
5. Counter Courentkromatografi cair-cair
centrifugal
6. GC komponen yang dianalisis harus dapat
membentuk gas yang kemudian akan kontak
dengan fase diam
Identifikasi
1. TLC dengan penampak noda warna spot, Rf
2. UV-Vis Spectra Ikatan rangkap terkonjugasi
3. IR gugus fungsi senyawa
4. NMR/RMI 1H, 13C, P
- Penentuan stuktur senyawa didasarkan oleh serapan
gelombang radiofrekwensi oleh inti atom dibawah pengaruh
medan magnet.
- Penentuan jumlah gugus metoksi dan posisinya, jumlah
atom karbon, penentuan jumlah/adanya glikosida,
mendeteksi rantai samping karbon hidrokarbon
- 2D NMR COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMBC
5. MS molekul senyawa didasarkan fragmentasi molekul/
pola pecahannya
Biassay direct
isolation
Activity, further
fractionate
Bioassay
No
No Activity
Yes
No activity
No No No
Compare with bioassay database
Bioassay
Matches Known profile New profile
Structure elucudationDiscard
Contoh Aplikasi isolasi senyawa FlavonoidEkstrak diklorometana
Stembark of Artocarpus
champeden
F I
F.III.3
F II F III F IV F VI
Fraksinasi dengan VLC,
KLT spot sama digabung
Bioassay
No No NoNo Yes
Isolasi TLC Preparatif
F. III.1 F.III.2 FIII.4 F.III.5
No No NoYes No
Bioassay
Isolat
aktif
Identifikasi isolat/
Elusidasi struktur
HPLC, IR, NMR
Reference
• Bidlack WR., Omaye ST., Meskin MS., Topham DKW., 2000, Phytochemical as Bioactive Agents, CRC Press, New York.
• Saroya AS., 2006, Glossary of Phytochemicals, Pharmaceutical Publicer, India.
• Shahidi F. and Tang Ho C., 2000, Phytochemicals and Phytopharmaceuticals, AOCS Press, illinois
• Tease and Evans, 2000, Pharmacognocy, 15thed, Saunders, Toronto.
• Harborne, 1973, Phytochemical Methods, Chapman and Hall, Landon.
• List PH. and Schmidt PC., 1989, Phytopharmaceutical Technology, CRC Press, Boston.
• Arnason JT., Mata R., Romeo JT., 1995, Phytochemistry of Medicinal Plants, Plenum Press, New York.
• Herbert RB., 1995, Biosintesa Metabolit Sekunder (Terjemahan: Srigandono), Chapman and Hall, London.
• Manitto P., 1992, Biosintesa Produk Alami ( terjemahan : Koensoemardiyah), Ellis Horwood Publiser, England.
• Svatos A., 2006, Beyord metabolomics: Identification of up/down Regulated Secondary Metabolites by MS and NMR Methods, Mass Spectrometry Research Group MPI For Chemical Ecology.
• Nwaka S. and Ridley RG., 2003, Virtual Drug Discovery and Development For Neglected Diseases Through Public- Private Partnerships, Nature Review, Drug Discovery, Vol.2
• Ahuja S, Alsante KM, 2003, Handbook of Isolation and Characterization of Impurities In Pharmaceutical, Separation science and Technology, Vol. 5, academic Press, Tokyo.
• Materi ini bisa di download di email:
password : m4h4s1sw4