TERPENOID
A. ASAL
USUL
Terpena merupakan
suatu golongan hidrokarbon yang banyak dihasilkan oleh tumbuhan dan terutama
terkandung pada getah dan vakuola selnya. Pada tumbuhan, senyawa-senyawa
golongan terpena dan modifikasinya, terpenoid, merupakan metabolit
sekunder. Terpena dan terpenoid dihasilkan pula oleh sejumlah hewan, terutama
serangga dan beberapa hewan laut. Di samping sebagai metabolit sekunder,
terpena merupakan kerangka penyusun sejumlah senyawa penting bagi makhluk
hidup. Sebagai contoh, senyawa-senyawa steroid adalah turunan skualena, suatu
triterpena; juga karoten dan retinol. Nama "terpena" (terpene)
diambil dari produk getah tusam, terpentin (turpentine).
Terpen mendapatkan tempat tersediri dalam kimia
organik-Cepatnya asetibilitas mereka, kelimpahan, mudahnya mereka
diisolasi. relatif sederhana komposisi mereka dan mudahnya dikenal serta transformasi
yang sangat menarik menyebabkan senyawa terpen merupakan objek yang sangat
disukai oleh pakar kimia organik. Pada akhir abad 1800 muncul banyak pakar
terkenal dalam bidang organik senyawa terpenoid seperti: Wallach, Perkin,
Tiemann, Baeyer, Bredt," Meerwein, Triebs, Ruzicha, Barfon, Jones dan
masih banyak lagi. pada awal tahun 1900-an penelitian difokuskan pada
pengungkapan struktur senyawa terpen yang umum, berikut penemuan-penemuan baru,
kemudian mempelajari secara mendalam stereokimia, reaksi, tata ulang dan biosintesis
dari senyawa-senyawa yang sangat menarik. Senyawa terpenoid yang meliputi kimia
steroid dan karotenoid sekarang merupakan bagian utama dalam bidang kimia
organik dan kimia organik bahan alam.
B. STRUKTUR
MOLEKUL
Terpena memiliki rumus dasar (C5H8)n,
dengan n merupakan penentu kelompok tipe terpena. Modifikasi terpena (disebut
terpenoid, berarti "serupa dengan terpena") adalah senyawa dengan struktur
serupa tetapi tidak dapat dinyatakan dengan rumus dasar. Kedua golongan ini
menyusun banyak minyak atsiri.
a) Monoterpenoid
Monoterpeoid merupakan senyawa essence dan
memiliki dan memiliki bau yang spesifik yang dibangun oleh 2 unti isopren atau
dengan jumlah atom karbon 10. Lebih dari 1000 jenis senyawa monoterpenoid telah
diisolasi dari tumbuhan tingkat tinggi, binatang laut, serangga, dan jenis
vertebrata dan struktur senyawanya telah diketahui. Struktur dari senyawa
monoterpenoid yang telah dikenal merupakan perbedaan dari 38 jenis kerangka
yang berbeda, sedangkan prinsip dasar penyusunannya tetap sebagai penggabungan
kepala dan ekor dari 2 unit isoprene. Struktur monoterpenoid dapat berupa
rantai terbuka dan tertutup atau siklik. Senyawa monoterpenoid banyak
dimanfaatkan sebagai antiseptik, ekspektoran, spasmolotik, dan sedatif.
b) Seskuiterpenoid
Seskuiterpenoid merupakan senyawa terpenoid yang
dibangun oleh 3 unit isoprene yang terdiri dari kerangka unit asiklik atau
bisiklik dengan kerangka naphtalen. Senyawa terpenoid mempunyai boiaktifitas
yang cukup besar, diantaranya sebagai antifeedant, hormone, antimikroba,
antibiotic dan toksin sebagai regulator pertumbuhan tanaman dan pemanis.
Senyawa-senyawa seskuiterpen diturunkan dari cis-farnesil pirofosfat dan trans
farnesil piropospat melaului reaksi siklisasi dan reaksi sekunder lain. Kedua
isomer farnesil piropospat ini dihasilkan dari melalui mekanisme yang sama
seperti isomerisasi abtara geranil dan nerol.
c) Diterpenoid
Diterpenoid merupakan senyawa yang mempunyai 20 atom
karbon yang dibangun oleh 4 unti isoprene. Senyawa ini mempunyai bioaktifitas
yang cukup luas yaitu sebagai hormone pertumbuhan tanaman, podolakton inhibitor
pertumbuhan tanaman, antifeedant serangga, inhibitor tumor, senyawa pemanis,
abtifouling dan anti karsinogenik. Senyawa diterpenoid dapat membentuk asiklik,
bisiklik, trisiklik, dan tetrasiklik. Tata nama yang digunakan merupakan tata
nama trivial.
d) Triterpenoid
Lebih dari 4000 jenis triterpenoid, telah diisolasi
dengan lebih dari 40 jenis kerangka dasar yang sudah dikenal dan pada
prinsipnya merupakan proses siklisasi dan sekualen. Tritepenoid terdiri dari
kerangka dengan 3 siklik 6 yang bergabung dengan siklik 5 atau berupa 4 siklik
6 yang mempunyai fungsi siklik pada siklik tertentu.
e) Tetraterpenoid
Merupakan senyawa dengan senyawa C yang berjumlah
40. Rumus molekul tetraterpenoid adalah C40H64. Terdiri dari 8 unit isoprene.
Sedangkan biosintesisnya berasal dari geranyl-geraniol. Tetraterpenoid lebih
dikenal dengan nama karotenoid. Terdiri dari urutan panjang ikatan rangkap
terkonjugasi sehingga memberikan warna kuning, oranye dan merah. Karotenoid
terdapat pada tanaman akar wortel, daun bayam, buah tomat, dan biji kelapa
sawit.
f) Polyterpenoid
Disintesis dalam tanaman dari asetal melalui
pyroposfat isopentil (C5)dan dari konjugasi jumlah unit isoprene. Ditemukan
dalam latek dari karet. Plyterpenoid merupakan senyawa penghasil karet.
C. BIOSINTESIS
SENYAWA TERPENOID
Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan struktur
yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprene (C5)yang
bergandengan dalam model kepala ke ekor, sedangkan unit isoprene diturunkan
dari metabolism asam asetat oleh jalur asam mevalonat (MVA). Adapun reaaksinya
adalah sebagai berikut:
Secara umum biosintesa dari terpenoid dengan
terjadinya 3 reaksi dasar, yaitu:
1) Pembentukan
isoprene aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat.
2) Penggabungan
kepala dan ekor dua unit isoprene akan membentuk mono-, seskui-, di-. sester-, dan poli-terpenoid.
3) Penggabungan
ekor dan ekor dari unit C-15 atau C-20 menghasilkan triterpenoid dan steroid.
Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis
terpenoid adalah asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A melakukan
kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat. Senyawa yang dihasilkan
ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan
rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalinat,
reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforialsi, eliminasi asam fosfat dan
dekarboksilasimenghasilkan isopentenil (IPP) yang selanjutnya berisomerisasi
menjadi dimetil alil piropospat (DMAPP) oleh enzim isomeriasi. IPP sebagai unti
isoprene aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini
merupakan langkah pertama dari polimerisasi isoprene untuk menghasilkan
terpenoid.
D. ISOLASI
DAN IDENTIFIKASI TERPENOID
Ekstraksi senyawa terpenoid dilakukan dengan dua
cara yaitu: melalui sokletasi dan maserasi. Sekletasi dilakukan dengan
melakukan disokletasi pada serbuk kering yang akan diuji dengan 5L n-hexana.
Ekstrak n-hexana dipekatkan lalu disabunkan dalam 50 mL KOH 10%. Ekstrak
n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji aktifitas bakteri.
Teknik maserasi menggunakan pelarut methanol. Ekstrak methanol dipekatkan lalu
lalu dihidriolisis dalam 100 mL HCl 4M.hasil hidrolisis diekstraksi dengan 5 x
50 mL n-heksana. Ekstrak n-heksana dipekatkan lalu disabunkan
dalam 10 mL KOH 10%. Ekstrak n-heksana dikentalkan lalu diuji fitokimia dan uji
aktivitas bakteri. Uji aaktivitas bakteri dilakukan dengan pembiakan bakteri
dengan menggunakan jarum ose yang dilakukan secara aseptis. Lalu dimasukkan ke
dalam tabung yang berisi 2mL. Meller-Hinton broth kemudian diinkubasi bakteri
homogen selama 24 jam pada suhu 35°C.suspensi baketri homogeny yang telah
diinkubasi siap dioleskan pada permukaan media Mueller-Hinton agar secara
merata dengan menggunakan lidi kapas yang steril. Kemudian tempelkan disk yang
berisi sampel, standar tetrasiklin serta pelarutnya yang digunakan sebagai
kontrol. Lalu diinkubasi selama 24 jam pada suhu 35°C. dilakukan pengukuran
daya hambat zat terhadap baketri.
Uji fitokimia dapat dilakukan dengan menggunakan
pereaksi Lieberman-Burchard. Perekasi Lebermann-Burchard merupakan campuran
antara asam setat anhidrat dan asam sulfat pekat. Alasan digunakannya asam
asetat anhidrat adalah untuk membentuk turunan asetil dari steroid yang akan
membentuk turunan asetil didalam kloroform setelah. Alasan penggunaan kloroform
adalah karena golongan senyawa ini paling larut baik didalam pelarut ini dan
yang paling prinsipil adalah tidak mengandung molekul air. Jika dalam larutan
uji terdapat molekul air maka asam asetat anhidrat akan berubah menjadi asam
asetat sebelum reaksi berjalan dan turunan asetil tidak akan terbentuk.
E. BIOAKTIVITAS
Beberapa penelitian melaporkan bahwa
kandungan bioaktif lumut sebagian besar teridentifikasi sebagai senyawa fenolik
dan terpenoid. Senyawa fenolik adalah substansi yang mempunyai cincin aromatik
dengan satu atau lebih gugus hidroksil sehingga sifatnya mudah larut dalam
pelarut polar. Beberapa contoh dari senyawa fenolik adalah fenolik sederhana,
asam fenolik, quinon, flavonoid, flavon, flavonol, dan tanin. Berbeda halnya
dengan senyawa terpenoid, senyawa ini merupakan senyawa utama penyusun fraksi
minyak atsiri dalam tumbuhan. Senyawa terpenoid terdiri dari monoterpenoid,
sesquiterpenoid, diterpenoid, dan triterpenoid. Senyawa fenolik dan terpenoid
memiliki sifat dan aktivitas antibakteri yang berbeda. Akan tetapi, secara umum
mekanisme antibakteri kedua senyawa tersebut adalah dengan merusak struktur
dinding sel dan mengubah permeabilitas membran sitoplasma sel. Perubahan dan
kerusakan yang terjadi selanjutnya akan menyebabkan kebocoran bahan-bahan
intraseluler dan terganggunya sistem metabolisme sel. Untuk memperoleh
kandungan senyawa bioaktif pada tumbuhan, faktor penting yang harus
diperhatikan adalah metode ekstraksi. Ekstraksi merupakan proses pemisahan
suatu senyawa tertentu menggunakan pelarut organik berdasarkan derajat
polaritasnya. Pemilihan metode ekstraksi yang sesuai sangat menentukan kualitas
dari senyawa antibakteri yang akan dihasilkan. Salah satu metode ekstraksi yang
umum digunakan untuk mengekstrak senyawa bioaktif pada tumbuhan adalah metode
ekstraksi bertingkat. Dalam metode ini proses ekstraksi terbagi dalam tiga
tahap. Proses ekstraksi tahap pertama dan kedua dilakukan dengan menggunakan
pelarut non polar (n-heksana, sikloheksana, toluena, dan kloroform) dan semi
polar (diklorometan, dietil eter, dan etil asetat), sedangkan proses ekstraksi
tahap ketiga menggunakan pelarut polar (metanol, etanol dan air).
Salah satu jenis tumbuhan lumut yang
sering diteliti kandungan bioaktifnya karena berfungsi sebagai antibakteri
adalah Marchantia polymorpha. Menurut Asakawa, seorang peneliti asal
Universitas Tokushima Bunri Jepang, M. polymorpha termasuk ke dalam kelas lumut
hati (hepaticae). Sifat antibakteri ekstrak lumut M. polymorpha dipengaruhi
kuat oleh senyawa fenolik sederhana yang disebut Marchantin A. Lebih lanjut,
sebagai perbandingan Asakawa menyatakan bahwa untuk mendapatkan 120 gram
senyawa Marchantin A dalam bentuk murni, maka dibutuhkan sebanyak 6,67 kilogram
bahan lumut dalam bentuk kering. Penelitian lainnya terkait bioaktivitas
tumbuhan lumut adalah pengujian ekstrak lumut Plagiochasma commutata terhadap
beberapa bakteri Gram positif dan Gram negatif. Penelitian ini dilakukan oleh
Ilhan, seorang peneliti asal Universitas Osmangazi Turki. Hasil penelitian tersebut
menyimpulkan bahwa ekstrak dari lumut P. commutata memiliki aktivitas
antibakteri yang kuat terhadap bakteri uji yang digunakan. Bakteri uji Gram
positif yang digunakan dalam penelitian ini meliputi: Bacillus mycoides, B.
cereus, B. subtilis, dan Micrococcus luteus, sedangkan bakteri uji Gram
negatif, meliputi: Klebsiella pneumoniae, Yersinia enterocolitica, Pseudomonas
aeruginosa, Escherichia coli, dan Enterobacter aerogenes.
Hasil-hasil dari penelitian di atas
memberi gambaran singkat bahwa ekstrak tumbuhan lumut memiliki aktivitas
biologis sebagai antibakteri. Antibakteri yang diperoleh ini nantinya
diharapkan dapat digunakan secara luas dalam dunia medis. Terlebih lagi
sebelumnya mengingat bahwa kondisi wilayah Indonesia memiliki beragam jenis tumbuhan
lumut yang sangat berpotensi untuk dikembangkan.
PERMASALAHAN
:
1. Bagaimana
cara kita memperoleh kandungan senyawa bioaktif pada tumbuhan ?
2. Apakah
kegunaan dari terpenoid bagi tumbuhan ?
3. Apa
yang membedakan antara terpenoid dengan fenolik sedangkan dikatakan bahwa
fungsi keduanya sama yaitu merusak struktur dinding sel dan mengubah
permeabilitas membrane sitoplasma sel. Apakah terpenoid dan fenolik memiliki
struktur atau gugus yang sama sehingga memiliki fungsi yang sama pula dalam
mencegah bakteri atau kanker ?