Isolasi Dan Penentuan Struktur Senyawa Steroid Dari Daun Tumbuhan Kulu (Artocarpus Camansi: Sukun Berbiji) Yang Bersifat Antidiabetes

(1)

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA STEROID

DARI DAUN TUMBUHAN KULU (

ARTOCARPUS CAMANSI

:

SUKUN BERBIJI) YANG BERSIFAT ANTIDIABETES

DISERTASI

Oleh

ROSNANI NASUTION

098103001/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(2)

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA STEROID

DARI DAUN TUMBUHAN KULU (

ARTOCARPUS CAMANSI

:

SUKUN BERBIJI) YANG BERSIFAT ANTIDIABETES

DISERTASI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh Gelar Doktor

dalam Program Studi Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh

ROSNANI NASUTION

098103001/KIM

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(3)

iii

Judul Disertasi ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR

SENYAWA STEROID DARI DAUN

TUMBUHAN KULU (ARTOCARPUS CAMANSI: SUKUN BERBIJI) YANG BERSIFAT

ANTIDIABETES

Nama Mahasiswa : Rosnani Nasution

Nomor Pokok : 098103001

Program Studi : Doktor Ilmu Kimia

Menyetujui, Komisi Pembimbing

Prof. Dr. Tonel Barus Promotor

Dr. M. Pandapotan Nasution, MPS. , Apt. Dr. Nurdin Saidi, M.Si. Co-Promotor Co-Promotor

Mengetahui,

Ketua Program Studi, Dekan,

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph. D. Dr. Sutarman, M. Sc.

(4)

iv PERNYATAAN ORISINILITAS

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA STEROID DARI DAUN TUMBUHAN KULU (ARTOCARPUS CAMANSI: SUKUN BERBIJI) YANG

BERSIFAT ANTIDIABETES

DISERTASI

Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya disertasi ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.

Medan, 15 Februari 2013

Rosnani Nasution Nim:098103001

(5)

v PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai sivitas akademik Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan di bawah ini:

Nama : Rosnani Nasution Nomor Pokok : 098103001

Program Studi : Doktor Ilmu Kimia Jenis Karya Ilmiah : Disertasi

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-eksklusif (Non-exclusiveRoyalty Free Right) atas disertasi saya yang berjudul:

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA DARI DAUN TUMBUHAN KULU (ARTOCARPUS CAMANSI: SUKUN BERBIJI) YANG

BERSIFAT ANTIDIABETES

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas Royalti Non-eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat, dan mempublikasikan disertasi saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau pemilik hak cipta

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Medan 15 Februari 2013

(6)

vi Telah diuji pada

Tanggal : 15 Februari 2013

PANITIA PENGUJI DISERTASI

KETUA

Prof. Dr. Tonel Barus

Guru Besar Kimia Bidang Kimia Organik Bahan Alam

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

ANGGOTA

Dr. M. Pandapotan Nasution, MPS. , Apt.

Lektor Kepala Bidang Farmasi

Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara

Dr. Nurdin Saidi, M.Si.

Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam

Fakultas MIPA Universitas Syiah Kuala

Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M. Sc.

Guru Besar Bidang Kimia Anorganik

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Yunazar Manjang

Guru Besar Kimia Bidang Kimia Organik Bahan Alam

Fakultas MIPA Universitas Andalas

(7)

vii

RIWAYAT HIDUP

Nama : Rosnani Nasution

Tempat/Tanggal Lahir : Pematang Siantar, 24 Desember 1957

Alamat Rumah : Jalan Melur No. 23, Pasar III, Tanjung Sari, Medan

Hp : 0852 769 21 690

E-Mail : rosnast@yahoo.com

Instansi Tempat Bekerja : FMIPA Universitas Syiah Kuala Alamat Kantor : FMIPA UNSYIAH, BANDA-ACEH

Telepon :

Pendidikan

SD

: SD Negeri 7 Pematang Siantar

1970

SMP

: SMP Negeri II Pematang Siantar

1973

SMA

: SAA Negeri Medan

1976

STRATA-1

: Universitas Syiah Kuala

1989

STRATA-2

: Institut Teknologi Bandung

1997

(8)

viii

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur Kehadirat Allah SWT, Yang Maha Pengasih, Penyayang atas segala rahmat dan karuniaNya sehingga disertasi dengan judul “Isolasi Dan Penentuan Struktur Senyawa Steroid Dari Daun Tumbuhan Kulu (Artocarpus camansi: Sukun Berbiji) Yang Bersifat Antidiabetesdapat diselesaikan.

Dengan selesainya disertasi ini, perkenankanlah kami mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

Rektor Universitas Sumatera Utara, Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc., (CTM), Sp.A(K). , atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor Ilmu Kimia di FMIPA USU.

Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara, Bapak Dr. Sutarman, M.Sc dan Ketua Program Pascasarjana Ilmu Kimia Universitas Sumatera Utara, Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D. atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor Ilmu Kimia

Dengan tulus ikhlas, kami mengucapkan terima kasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada Prof. Dr. Tonel Barus, selaku pembimbing utama yang dengan penuh perhatian dan keseriusan dalam membimbing penelitian ini, juga memberikan dorongan dan saran-saran yang sangat bermanfaat bagi kami. Bapak Dr. M. Pandapotan Nasution, MPS., Apt., dan Bapak Dr. Nurdin Saidi, M.Si., selaku co. pembimbing yang telah membimbing kami, dan memberikan semangat bagi kami dalam menyelesaikan penelitian ini.

Terima kasih kami ucapkan kepada Tim penguji, Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc., Prof. Dr. Yunazar Manjang, dan Prof. Basuki Wirjosentono, M.S., Ph.D. atas kesediaan beliau untuk memberikan penilaian dan perbaikan Disertasi ini.

(9)

ix Terima kasih kepada Ananda Marianne, M.Si., Apt., sebagai Kepala Laboratorium Farmakologi, Fakultas Farmasi, USU, yang banyak membantu dalam pengujian aktivitas antidiabetes dalam Penelitian ini.

Terima kasih kami sampaikan kepada Rektor UNSYIAH Bapak Prof. Dr. Syamsul Rizal, Dekan FMIPA UNSYIAH Bapak Dr. Hizir Syofyan, dan Ketua Jurusan Kimia FMIPA UNSYIAH Bapak Prof. DR. Rinaldi Idrous yang telah mengizinkan dan memberi kesempatan kepada kami untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan Program Doktor Ilmu Kimia

Terima kasih kami kepada Bapak Dosen Program Doktor Ilmu Kimia FMIPA USU yang telah memberikan ilmunya kepada kami, dan dengan ini kami minta izin untuk memakai ilmu tersebut.

Terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu selama kami dalam pendidikan, yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu.

Terima kasih kami hantarkan kepada Suami tercinta Prof. Dr. Bastian Arifin, M.Sc dan anak kami tercinta, Marianne, M.Si., Apt., dan Andi (Suami); Johan Bukhari Bastian, ST; Hadi Muslim Bastian, ST; Mohammad Evans dan Ayu (istri); Yose Rizal, S.Si.,dan Reza Akbar, S.Ked., yang telah rela kami tinggalkan untuk menempuh pendidikan Doktor ini, serta orang tua kami, H. M. Nur dan Hj. Sabariah yang telah memberi semangat kuat bagi kami dalam menempuh studi ini.

Medan, Februari 2013 Hormat saya,

(10)

x Dialah yang menurunkan air hujan dari langit , lalu kami t umbuhkan

dengan air it u segala macam t umbuh-t umbuhan M aka kami keluarkan

dari t umbuh-t umbuhan it u t anaman yang menghijau. Kami keluarkan

dari t anaman yang menghijau it u but ir yang banyak;

dan dari mayang korma mengurai t angkai-t angkai yang menjulai,

dan kebun-kebun anggur, dan (Kami keluarkan pula) zait un dan delima

yang serupa dan yang t idak serupa. perhat ikanlah buahnya di w akt u pohonnya

berbuah dan (perhat ikan pulalah) kemat angannya

Sesungguhnya pada yang demikian it u ada

t anda-t anda (kekuasaan Allah) bagi orang-orang

(11)

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA STEROID

DARI DAUN TUMBUHAN KULU (

ARTOCARPUS CAMANSI

:

SUKUN BERBIJI) YANG BERSIFAT ANTIDIABETES

ABSTRAK

Penelitian terhadap daun tumbuhan Artocarpus camansi (kulu), bertujuan untuk mengetahui senyawa kimia (struktur senyawa) dan aktivitas antidiabetes daun tumbuhan tersebut terhadap mencit jantan Swiss Webster. Penelitian ini dimulai dengan mengisolasi ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, dan ekstrak metanol dari daun tumbuhan A. camansi tersebut. Selanjutnya semua ekstrak tersebut dikarakterisasi dengan GC-MS dan diuji aktivitas antidiabetesnya. Hasil uji dengan GC-MS, ekstrak heksana mengandung metabolit sekunder β-sitosterol asetat dan β -tocoferol, ekstrak etilasetat mengandung metabolit sekunder A-neooleana-3(5),12-diena (terpenoid), ekstrak metanol mengandung 1-α-18-O-1,25-dihydroxychol. Hasil uji aktivitas antidiabetes diperoleh ekstrak heksana sebagai ekstrak yang paling aktif, berdasarkan hal ini, ekstrak heksana tersebut difraksinasi lebih lanjut sampai diperoleh kristal murni. Kristal murni atau senyawa murni berupa padatan berwarna putih dengan titik leleh 77-800C. Senyawa murni setelah dikarakterisasi dengan spektrofotometer UV, IR, 1HNMR, 13CNMR, DEPT dan diperkuat dengan COSY, HSQC, dan HMBC, dinyatakan sebagai β-sitosterol propionate. Pada pengujian aktivitas antidiabetes, senyawa murni β-sitosterol propionate menunjukkan aktivitas menurunkan gula yang lebih besar dibandingkan dengan ekstrak kasar (ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, dan ekstrak metanol) yaitu 30 menit setelah loading dapat menurunkan glukosa darah mencit sebanyak 87,67 mg/dL, setelah 60 menit menurunkan gula darah sebanyak 89 mg/dL, pada menit ke 90, menurunkan gula darah 22 mg/dL, yang dilakukan terhadap mencit Swiss Webster jantan .

(12)

xii

ISOLATION AND STRUCTURE ELUCIDATION OF STEROID

FROM LEAVES OF ARTOCARPUS CAMANSI (KULU) AS

ANTIDIABETIC

ABSTRACT

Research on plant leaves Artocarpus camansi (kulu) was aimed to find a chemical compound with antidiabetic activity in male Swiss Webster mice. The study began by preparing hexane, ethyl acetate and methanol extracts of the leaves of A. camansi plant. All extracts were analyzed by GC-MS and tested for their antidiabetic activity. GC-MS showed that hexane extract contained secondary metabolites: β -cytosterol acetate and β-tocoferol;and ethylacetate extract contained secondary metabolites A-neooleana-3(5),12-diena as terpenoid; while methanol extract contained 1-α-18-O-1, 25-dihydroxychol. The antidiabetic activity assay revealed that hexane extract was most active extract. Based on this, the hexane extract was further fractionated to give pure crystal. The crystal has a melting point of 77-800C. The crystal was further characterized by UV, IR, one and two dimensional NMR experiments such as 1HNMR, 13CNMR, DEPT, COSY, HSQC, and HMBC, the result of the spectral analyses suggested that the isolate was β-cytosterol propionate. In the

antidiabetic activity assays, β-cytosterol propionate showed,a greater ability to reduce blood glucose than crude extract (extract of hexane, ethyl acetate extract and methanol extract), 30 minutes after the administration the β-cytosterol propionate can reduce blood glucose of mice 87.67 mg / dL; after 60 minutes reduce the blood sugar as much as 89 mg / dL; and 90 minute, reduce blood sugar 22 mg / dL, in male Swiss Webster mice .

(13)

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN iii

PERNYATAAN ORISINILITAS iv

PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

PANITIA PENGUJI DISERTASI vi

RIWAYAT HIDUP vii

KATA PENGANTAR viii

ABSTRAK xi

ABSTRACT xii

DAFTAR ISI xiii

DAFTAR TABEL xvi

DAFTAR GAMBAR xviii

DAFTAR LAMPIRAN xxii

DAFTAR SINGKATAN

BAB 1 PENDAHULUAN 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Perumusan Masalah 4

1.3 Tujuan Penelitian 6

1.4 Manfaat Penelitian 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 7

2.1 Genus Artocarpus 7

2.2 Fitokimia pada Genus Artocarpus dan Aktivitas Biologi 7

2.3 Artocarpus camansi 29

(14)

xiv

2.5 Diabetes Melitus 33

2.5.1 Klasifikasi Diabetes Melitus 34

2.5.2 Diagnosis diabetes 35

2.5.3 Model Hewan Diabetes Melitus 36

2.5.4 Parameter Pemeriksaan Diabetes Mellitus 36

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 38

3.1 Alat dan Bahan 38

3.2 Tempat dan Waktu penelitian 39

3.3 Rancangan Penelitian 39

3.4 Pelaksanaan Penelitian 40

3.4.1 Determinasi Tumbuhan 40

3.4.2 Pengujian Fitokimia (Harborne 1987) 40 3.4.3 Isolasi metabolit sekunder dari daun tumbuhan

Artocarpus camansi Blanco

3.4.4 Pembuatan Ekstrak dan Sediaan Uji 49 3.4.5 Induksi dan Perlakuan Terhadap Hewan Uji. 49

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 51

4.1 Jenis Metabolit Sekunder Pada Daun Artocarpus camansi 51 4.2 Analisis Ekstrak Daun Artocarpus camansi dengan GC-MS 52

4.3 Aktivitas Antidiabetes 56

4.4 Penentuan Struktur Senyawa BI-1 70

4.4.1 Analisis spectrum Sinar Infra Merah (FTIR) 70

4.4.2 Spektroskopi Ultra Violet 73

4.4.3 Spektroskopi 13C-NMR 74

4.4.4 Spektroskopi DEPT 82

4.4.5 Spektroskopi Massa 84

4.4.6 Spektroskopi 1H-NMR 87

4.4.7 Spektroskopi HMBC (1H-13C Heteronuclear Multiple Bond Connectivity)

(15)

xv 4.4.8 Spektroskopi HSQC (Heteronuclear Single

Quantum Correlation)

108

4.4.9 Spektroskopi COSY (1H-1H Homonuclear Correlation Spectroscopy)

118

4.5 Hubungan antara senyawa yang dikandung daun

Artocarpus camansi dengan daun Artocarpus altilis.

125

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 126

5.1 Kesimpulan 126

5.2 Saran 127

DAFTAR PUSTAKA 128

(16)

xvi

DAFTAR TABEL

Nomor Judul Halaman

Tabel 2.1 Distribusi senyawa triterpen yang telah ditemukan pada Genus Artocarpus

Tabel 2.2 Geseran kimia pada atom H pada β-sitosterolasetat 15 Tabel 2.3 Senyawa kimia dari bagian tumbuhan Artocarpus

communis yang telah diteliti, aktivitas biologinya dan penelitinya

Tabel 2.4 Diagnosis diabetes mellitus 36

Tabel 3.1 Rancangan penelitian isolasi dan penentuan struktur senyawa dari daun tumbuhan kulu (Artocarpus camansi: Sukun berbiji) yang bersifat antidiabetes

Tabel 3.2 Hasil pengelompokan fraksi-fraksi ekstrak heksana 45 Tabel 3.3 Hasil pemisahan kelompok fraksi B, jumlahnya, dan

keberadaan steroidnya

Tabel 4.1 Kandungan metabolit sekunder pada daun tumbuhan

A. camansi

Tabel 4.2 Kadar gula darah mencit pada uji antidiabetes ekstrak heksana daun A.camansi

Tabel 4.3 Kadar gula darah mencit pada uji antidiabetes ekstrak etilasetat daun A. camansi

Tabel 4.4 Kadar gula darah mencit pada uji antidiabetes ekstrak metanol daun A. camansi

Tabel 4.5 Kadar gula darah mencit pada uji antidiabetes kristal murni (senyawa BI-1) daun A.camansi

Tabel 4.6 Selisih kadar penurunan gula darah kontrol mencit dengan kadar gula darah mencit yang diberi ekstrak (heksana, etil asetat, metanol, dan kristal murni)

Tabel 4.7 Perbandingan penurunan kadar glukosa darah antara ekstrak dan kristal murni daun A. camansi

(17)

xvii Tabel 4. 8 Interpretasi spektrum IR senyawa BI-1 71

Tabel 4. 9 Korelasi frekuensi C-O dengan stereokimia 72 Tabel 4. 10 Data pergeseran kimia karbon 13 senyawa BI-1 81 Tabel 4. 11 Hubungan spektrum DEPT dengan spektrum 13C-NMR

senyawa BI-1

Tabel 4. 12 Perbandingan senyawa BI-1 dengan senyawa β-sitosterol yang sudah teridentifikasi

(18)

xviii

DAFTAR GAMBAR

Nomor Judul Hala

man

Gambar 2.1 Reaksi biosintesis steroid 13

Gambar 2.2 Reaksi biosintesis terpenoid 14

Gambar 2.3 Struktur betasitosterol asetat dengan geseran kimia proton 15 Gambar 2.4 Beberapa bagian pohon Artocarpus camansi dan buahnya 30 Gambar 2.5 Proses pelepasan insulin (Karam, 1998) 32 Gambar 3.1 Isolasi ekstrak daun Artocapus camansi 43 Gambar 3.2 Skema fraksinasi dan pemurnian ekstrak heksana

daun A.camansi

Gambar 3.3 Kromatogram lapis tipis senyawa BI-1 dengan 3 jenis system eluen

Gambar 4.1 Kromatogram ekstrak heksana dengan Kromatografi-Gas 53 Gambar 4.2 Kromatogram pemisahan ekstrak etilasetat dengan

kromatografi-gas

Gambar 4.3 Kromatogram pemisahan ekstrak metanol dengan kromatografi-gas

Gambar 4.4 Efek ekstrak heksana daun kulu pada penurunan kadar gula darah mencit terhadap kontrol

Gambar 4.5 Efek ekstrak etil asetat daun A. camansi terhadap penurunan kadar gula darah mencit terhadap kontrol

Gambar 4.6 Efek ekstrak metanol daun A. camansi terhadap penurunan kadar gula darah mencit terhadap kontrol

Gambar 4.7 Efek kristal murni daun A. camansi terhadap kadar gula darah mencit terhadap kontrol

Gambar 4.8 Efek ekstrak dan kristal murni (isolat) daun kulu terhadap penurunan kadar gula darah mencit

(19)

xix Gambar 4.10 Posisi gugus propionate dalam konformasi ekuatorial 72

Gambar 4.11 Spektrum UV senyawa BI-1 73

Gambar 4.12 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 75

Gambar 4.13 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 (δ 11,8284-21,3799 ppm) 76 Gambar 4.14 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 (δ 22,6733-30,2322 ppm) 77 Gambar 4.15 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 (δ 31,5255-40,1286 ppm) 78 Gambar 4.16 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 (δ 42,1597-56,7217 ppm) 79 Gambar 4.17 Spektrum 13C-NMR senyawa BI-1 (δ 121,6954-178,6983

ppm)

Gambar 4.18 Spektrum DEPT senyawa BI-1 82

Gambar 4.19 Spektrum massa senyawa BI-1 84

Gambar 4.20 Pola fragmentasi senyawa BI-1 86

Gambar 4.21 Pola fragmentasi senyawa BI-1 (2) 86

Gambar 4.22 Spektrum proton senyawa BI-1 (0-8 ppm) 88 Gambar 4.23 Spektrum 1H-NMR senyawa BI-1, yang

menunjukkan adanya gugus metil pada atom C18 dan 19.

Gambar 4.24 Ciri proton metin ( proton H-3) dengan multiplet (diperbesar)

Gambar 4.25 Spektrum 1H-NMR untuk atom H-6 (diperbesar) 91

Gambar 4.26 Spektrum HMBC senyawa BI-1 Total 93

Gambar 4.27 Spektrum HMBC senyawa BI-1(1) 94

Gambar 4.28 Spektrum HMBC senyawa BI-1, korelasi antara

proton- proton pada Gambar 4.27 dalam bentuk molekul

Gambar 4.29 Spektrum HMBC senyawa BI-1(2) 95

Gambar 4.30 Spektrum HMBC senyawa BI-1 korelasi antara proton-proton pada Gambar 4.29 dalam bentuk molekul

(20)

xx Gambar 4.32 Korelasi antara proton 19 Ke Atom C 10, atom C-1. Korelasi

antara proton 24 (0,89 ppm) dengan karbon 22 (33,9 ppm). Korelasi antara proton 18 dengan atom C-12 (39,73 ppm) dan atom C-13 (42,28 ppm) dalam bentuk molekul

Gambar 4.33 Spektrum HMBC senyawa BI-1(4) 98

Gambar 4.34 Korelasi proton 26 dengan atom C-24 dan korelasi proton 18 dengan atom C-12 dan 13 dalam bentuk molekul

Gambar 4.35 Spektrum HMBC senyawa BI-1(5) 99

Gambar 4.36 Korelasi antara proton dengan karbon Gambar 4.35 dalam bentuk molekul

100

Gambar 4.37 Spektrum HMBC senyawa BI-1 (6) 101

Gambar 4.38 Korelasi antara proton H dengan karbon Gambar 4.37 dalam bentuk molekul

102

Gambar 4.39 Spektrum HMBC senyawa BI-1 (7) 102

Gambar 4.40 Korelasi antara proton H-7 dengan atom C-14 dalam bentuk molekul

103

Gambar 4.41 Spektrum HMBC senyawa BI-1 (8) 103

Gambar 4.42 Korelasi antara proton H-2’ dengan atom C-3, korelasi antara proton 1 dengan atom C-3, dan korelasi antara proton H-4 dengan atom C-3 dalam bentuk molekul

104

Gambar 4.43 Spektrum HMBC senyawa BI-1 (9) 104

Gambar 4.44 Korelasi antara proton dan karbon Gambar 4.43 dalam bentuk molekul

105

Gambar 4.45 Spektrum HMBC senyawa BI-1 (10) 105

Gambar 4.46 Korelasi antara proton dengan karbon pada Gambar 4.45 dalam bentuk molekul

106

Gambar 4.47 Korelasi diantara proton (H) dan atom C di dalam senyawa BI-1.

107

Gambar 4.48 Spektrum HSQC senyawa BI-1 Total 108

Gambar 4.49 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (1) 109

Gambar 4.50 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (2) 110

(21)

xxi

Gambar 4.52 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (4) 112

Gambar 4.53 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (5) 113

Gambar 4.54 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (6) 114

Gambar 4.55 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (7) 115

Gambar 4.56 Spektrum HSQC senyawa BI-1. (8) 116

Gambar 4.57 Spektrum HSQC senyawa BI-1 (9) 117

Gambar 4.58 Spektrum COSY senyawa BI-1 119

Gambar 4.59 Spektrum COSY untuk hubungan antara proton

H-2’ (2,3 ppm) dengan proton H-3’ (1,6 ppm) dan hubungan antara proton H-3’ (1,6 ppm) dengan proton H-2’ (2,3 ppm).

120

Gambar 4.60 Korelasi antara proton-proton di dalam senyawa BI-1 (2)

121

(22)

xxii

DAFTAR LAMPIRAN

Nomor Judul Halaman

Lampiran 1 Skema kerja uji fitokimia 131

Lampiran 2 Bagan alir penyiapan pembuatan sampel untuk uji aktivitas antidiabetes

134

Lampiran 3 Bagan alir uji aktivitas antidiabetes terhadap mencit (Uji praklinis) ekstrak daun A. camansi (Toleransi glukosa)

135

Lampiran 4 Spektrum KG ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, dan ekstrak metanol

136

(23)

xxiii

DAFTAR SINGKATAN

Α Alpha

Β Beta

 Panjang gelombang maksimum

 Geseran kimia

G Gram

EHDK Ekstrak Heksana Daun Kulu EEADK Ekstrak Etil Asetat Daun Kulu EMDK Ekstrak Metanol Daun Kulu

IR Infrared

KLT Kromatografi lapis tipis

2D-NMR Two Dimensional Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy

H-NMR Proton NMR Spectroscopy 13

C 13-Carbon NMR Spectroscopy

C Carbon

CDCl3 Deuterated chloroform

COSY 1H-1H Homo Correlation Spectroscopy

DEPT Distortionless Enhancement by Polarization Transfer

GC-MS Gas Chromatography-Mass Spectroscopy

HSQC Heteronuclear Single Quantum Correlation NMR Spectroscopy

HMBC Heteronuclear Multiple Bond Coherence NMR Spectroscopy

KMDK Kristal Murni Daun Kulu

m/z Mass per charge

(24)

xxiv

(25)

ISOLASI DAN PENENTUAN STRUKTUR SENYAWA STEROID

DARI DAUN TUMBUHAN KULU (

ARTOCARPUS CAMANSI

:

SUKUN BERBIJI) YANG BERSIFAT ANTIDIABETES

ABSTRAK

(26)

xii

ISOLATION AND STRUCTURE ELUCIDATION OF STEROID

FROM LEAVES OF ARTOCARPUS CAMANSI (KULU) AS

ANTIDIABETIC

ABSTRACT

(27)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Moraceae, sering disebut keluarga murbei atau keluarga ara, adalah keluarga tanaman berbunga yang terdiri dari sekitar 40 genera dan lebih dari 1000 spesies. Sebagian besar tersebar luas di daerah tropis dan subtropis, sedikit di daerah beriklim sedang (Judd et al.,2008). Genus terpenting dalam family Moraceae adalah Ficus, Artocarpus, Morus, dan Cudrania. Genus Artocarpus terdiri dari hampir 60 spesies yang terdapat di Asia dari Timur sampai Selatan (Heyne, 1987).

Tanaman yang termasuk genus Artocarpus mempunyai banyak kegunaan yaitu sebagai tanaman yang dapat memproduksi buah-buahan cukup besar yang dapat dimakan seperti: Artocarpus heterophyllus (nangka), Artocarpus altilis atau communis (sukun) dan Artocarpus champeden (cempedak) dan juga kayunya merupakan kayu yang baik, (Verheij dan Coronel, 1992). Selain itu bagian tanaman genus Artocarpus, baik yang di atas tanah maupun dibawah tanah telah banyak digunakan dalam pengobatan tradisional, antara lain untuk pengobatan hati sirosis, hipertensi, diabetes, peradangan, demam malaria, dan penyakit lainnya (Wang et al.,

2006).

Spesies-spesies pada genus Artocarpus banyak mengandung senyawa terpenoid, steroid, dan fenolik termasuk flavonoids, stilbenoids, arilbenzofuran, jacalin, dan senyawa addisi Diels-Alder.

Senyawa kimia kelompok terpenoid yang terdapat dalam spesies tumbuhan genus Atocarpus antara lain, lupeol, lupeol asetat, α-amirin, β-amirin yang diperoleh dari tumbuhan A.communis (Venkataraman, 1972). Kelompok steroid adalah β -sitosterol yang diperoleh dari A. chaplasha dan A. communis (Mahato, et al.,1971; Shieh et al.,1992). Senyawa lupeol asetat dan β-sitosterol diperoleh juga dari

(28)

Artocarpus umumnya mempunyai ciri-ciri spesifik, yaitu adanya gugus prenil pada atom C-3.

Betasitosterol yang termasuk ke dalam kelompok metabolit sekunder steroid telah digunakan dalam berbagai keperluan diantaranya sebagai suplemen diet, obat

benign prostatic hyperplasia (BPH), anti cancer, anti penuaan dini, dan juga dapat digunakan sebagai anti kolesterol, karena kemiripannya dengan kolesterol, maka β -sitosterol ini dapat menghalangi kolesterol masuk ke dalam usus oleh sifat kompetitifnya. Suatu studi yang dilakukan secara invitro, bahwa β-sitosterol dapat mengaktivasi siklus sphingomyelin dan menginduksi apoptosis di LNCaP sel kanker prostat manusia, (Berges, et al., 1995).

Salah satu spesies dalam genus Artocarpus adalah Artocarpus camansi (A. camansi), tumbuhan ini sangat mirip dengan tumbuhan Artocarpus altilis, atau syn: Artocarpus comunis, sehingga A. camansi sering dirujuk dengan nama A. altilis, A. communis, maupun A. incisa, namun rujukan ini tidak benar, karena A. camansi

merupakan spesies yang berbeda (Ragone, 2006).

Artocarpus camansi dikenal dengan nama breadnut (Inggris), castana

(Spanish), kamansi, kolo, pakau, ugod (Philipina), kelur, kulor, kulur, kuror (Malaya, Jawa), dan lain-lain. Di Indonesia tumbuhan A. camansi sering dirujuk sebagai kulu, atau kluih, tumbuhan ini terdistribusi pada daerah tropis termasuk pulau-pulau Pasifik.

Perbedaan yang nyata antara tumbuhan A. camansi dan tumbuhan A. Altilis

terdapat pada beberapa bagian, seperti pada buah, buah A.camansi mempunyai duri-duri halus, dan mempunyai biji, sedangkan buah sukun (A. communis) tidak mempunyai biji dan tidak mempunyai duri halus yang nyata pada buahnya (Ragone, 2006), namun penelitian terhadap A. camansi sangat kurang, sedangkan penelitian terhadap A. communis relatif sudah sempurna, baik kandungan kimianya, maupun potensinya sebagai obat (aktivitas biologi).

Menurut Ragone (2006), A.camansi berbeda dengan A. communis, namun penelitian yang dilakukan terhadap ke-dua tumbuhan ini sering tidak membedakan

(29)

ke-duanya. Syah (2005), menyatakan bahwa peneliti yang melakukan penelitian terhadap tumbuhan A. camansi dan A. communis tidak merincikan apakah tumbuhan yang diteliti adalah A.camansi atau A.communis, dengan demikian untuk membedakan secara fitokimia tidak memungkinkan untuk dilakukan.

Hasil penelitian terhadap kandungan senyawa kimia dari daun A.altilis

(A.communis) diperoleh 5 senyawa dihidrocalkon (Wang et al., 2007), demikian juga oleh Fang et al., (2008), memperoleh senyawa turunan calkon yaitu 5’-geranyl-2’,4’4-trihydroxychalcone, dan 3,4,2’,4’-tetrahydoxy-3’-geranildihydrochalcone. Hasil penelitian terhadap daun Artocarpus insicus (dinyatakan juga sebagai A. altilis), menghasilkan senyawa calkon tergranilasi (Shimizu et al., 2000), sedangkan dari buah dan akarnya diperoleh β-sitosterol (Jones, et al.,2011).

Artocarpus altilis (A. communis) secara tradisional daunnya sering digunakan sebagai obat untuk orang yang berpenyakit diabetes, yaitu dengan cara merebus daun tumbuhan tersebut, secara ilmiah tumbuhan ini telah digunakan antara lain sebagai: antiplatelet, inhibit leukemia cells, antijamur, antioksidan, antidiabetes, dan lain-lain, (Weng et al., 2006; Jagtab dan Bapat, 2010).

Diabetes melitus adalah salah satu penyakit yang menjadi permasalahan kesehatan dunia karena tingginya morbiditas maupun mortalitas yang diakibatkan oleh penyakit tersebut. Data World Health Organization (WHO) Tahun 2008 menyebutkan bahwa terdapat sekitar 180 juta orang dengan diabetes di seluruh dunia dan jumlah ini diperkirakan akan meningkat lebih dari dua kali lipat pada Tahun 2030. Negara Indonesia menurut data WHO Tahun 2000 berada di urutan ke empat terbanyak kasus diabetes setelah India, Cina, dan Amerika Serikat, dengan prevalensi 8,6 persen dari total penduduk. Kecenderungan ini diduga terjadi karena berbagai faktor seperti gaya hidup masyarakat yang cenderung kurang gerak, asupan kalori yang tidak seimbang, demografi, dan sebagainya (http://www.who.int/, 2009).

Berdasarkan hal di atas sangat strategis dilakukan penelitian isolasi dan penentuan struktur senyawa dari daun tumbuhan A. camansi: sukun berbiji, dan pengujian aktivitas antidiabetesnya terhadap mencit jantan Swiss Webster.

(30)

Diharapkan akan diperoleh senyawa-senyawa yang unik seperti pada kerabatnya sukun (A.communis), dan juga mempunyai potensi obat yang bersifat antidiabetes.

Manfaat penelitian ini adalah diperoleh informasi mengenai senyawa kimia yang ada di dalam daun tumbuhan A. camansi yang dapat digunakan oleh ilmuwan untuk kepentingan ilmu pengetahuan khususnya bagi peneliti bidang bahan alam. Selain itu bermanfaat pula bagi industri untuk mengembangkan produk baru untuk kepentingan umat dalam hal untuk penyembuhan penyakit diabetes.

Selain hal di atas, manfaat penelitian ini akan merupakan alat dalam menentukan perbedaan ataupun persamaan antara A. communis dan A. camansi

berdasarkan senyawa kimia yang akan diperoleh, yang selama ini sering disebutkan sebagai nama sinonim.

Senyawa kimia yang diperoleh dapat pula digunakan sebagai bahan untuk mempelajari reaksi-reaksi di dalam kimia organik, seperti reaksi penataan ulang, reaksi siklisasi, dan juga sebagai bahan prototipe atau model molekul untuk dilakukannya sintesis bahan tersebut, jika mempunyai aktivitas pengobatan yang baik. Selain itu manfaat penelitian ini adalah sebagai bagian yang sangat penting dari keanekaragaman hayati dan harus digunakan secara lestari untuk generasi mendatang. Tumbuhan A. camansi belum dimanfaatkan secara maksimal, khususnya yang tumbuh di Aceh. Perlu dilakukan isolasi dan karakterisasi sehingga diketahui produk baru (novel) yang berguna, yang membuka jalan baru bagi terapi baru untuk memerangi penyakit yang ditakuti, seperti diabetes tersebut.

1.2 Perumusan Masalah

Penelitian terhadap tumbuhan A. camansi masih sangat kurang dilakukan, baik terhadap kandungan senyawa kimianya maupun terhadap khasiatnya secara tradisional maupun secara ilmiah, sedangkan spesies yang berada dalam satu famili dengan spesies ini yaitu A. altilis atau A. communis, penelitiannya relatif telah banyak dilakukan.

(31)

Aktivitas biologi tumbuhan A. communis secara tradisional daunnya digunakan untuk orang yang berpenyakit diabetes, yang dapat menurunkan kadar gula darah. Penelitian terhadap kandungan senyawa kimianya pada hampir semua bagian tumbuhan tersebut telah pula dilakukan. Selain itu telah pula dilakukan percobaan bioaktif secara ilmiah terhadap bagian-bagian tertentu tumbuhan tersebut yaitu antara lain sebagai: anti platelet, inhibit leukemia cells, anti jamur, anti oksidan, dan lain-lain (Weng et al., 2006).

Salah satu komponen kimia yang dikandung tumbuhan A.communisadalah β -sitosterol yang diperoleh dari akar dan buahnya. β-sitosterol termasuk ke dalam kelompok metabolit sekunder steroid dan telah digunakan dalam berbagai keperluan diantaranya sebagai suplemen diet, obat BPH (benign prostatic hyperplasia (BPH), anti kanker, anti penuaan dini, dan juga dapat digunakan sebagai anti kolesterol.

Secara taksonomi ada hubungan keberadaan senyawa kimia dan aktivitas biologi pada tumbuhan yang berkerabat ( dalam satu genus, atau satu family).

Berdasarkan hal di atas dilakukan penelitian terhadap daun tumbuhan

A.camansi untuk memperoleh informasi mengenai senyawa kimianya, yang penentuan strukturnya menggunakan GC-MS, UV, IR, spektra 1D (1H-NMR, 13 C-NMR, dan DEPT), dan spektra 2D (HMBC, HSQC, COSY). Selain itu dilakukan pula pengujian aktivitas antidiabetes ekstrak heksana, ekstrak etilasetat, dan ekstrak metanol, serta kristal murni daun A. camansi pada mencit jantan Swiss Webster.

Berdasarkan hal di atas maka permasalahan dalam penelitian ini adalah: 1). Bagaimana cara mengisolasi senyawa steroid yang ada di dalam daun A. camansi

2). Bagaimana cara penentuan struktur senyawa steroid dalam tumbuhan A. camansi.

3). Bagaimana aktivitas antidiabetes dari ekstrak dan senyawa steroid yang diperoleh.

(32)

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini untuk memperoleh informasi mengenai senyawa steroid yang ada pada daun A.camansi, dan mengetahui aktivitas antidiabetes ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, dan ekstrak metanol daun dan kristal murninya pada mencit jantan Swiss Webster.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini dapat menambah khazanah ilmu pengetahuan di bidang kimia organik, khususnya bidang bahan alam. Senyawa yang diperoleh dari daun tumbuhan

A.camansi akan dapat digunakan untuk membandingkannya dengan senyawa kimia yang ada pada daun A. altilis atau A. communis, yang selama ini sering disamakan antara ke-2 spesies ini. Senyawa ini dapat pula digunakan sebagai model molekul untuk dilakukan sintesis, jika senyawa ini bermanfaat sebagai obat.

Manfaat lebih jauh bagi pakar kimia organik, senyawa kimia yang diperoleh dapat digunakan sebagai bahan untuk mempelajari reaksi-reaksi di dalam kimia organik, seperti reaksi penataan ulang, siklisasi, dan lain-lain.

Penelitian ini dapat digunakan sebagai masukan bagi industri untuk pembuatan obat baru khususnya obat antidiabetes yang berguna bagi kemaslahatan umat, jika penelitian ini menunjukkan hasil yang positif.

(33)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Genus Artocarpus

Genus Artocarpus merupakan salah satu genus dari Famili Moraceae yang termasuk kepada tribe Artocarpeae. Tumbuhan genus Artocarpus terdiri dari 60 spesies dan terdistribusi mulai Srilangka, India, Pakistan, Indo China, Malaysia, hingga kepulauan Solomon (Lemmens, 1995).

Famili Moraceae ini terdiri dari 60 genera yang terdiri dari 1400 spesies terdistribusi di daerah tropis dan subtropis wilayah Asia. Genus Artocarpus terutama terdiri dari pohon sukun dan nangka. Tumbuhan ini merupakan tumbuhan asli dari Asia Selatan dan Asia Tenggara, New Guinea dan Pasifik Selatan. Tumbuhan ini terdapat di hutan tropis biasanya ditemukan di bawah ketinggian 1.000 m.

Di Indonesia terdapat 32 spesies tumbuhan dalam genus Artocarpus ini (Heyne, 1987). Spesies Artocarpus yang terdapat di ekosistem hutan beragam pada habitat yang berbeda. Keragamannya yang ada di seluruh dunia bergantung pada cara konservasi dan keadaan dari genus Artocarpus (Jagtab and Bapat, 2010), keragaman yang paling besar adalah di Malesian. Spesies dalam genus Artocarpus terdistribusi sebagai berikut: Malaysia 16 spesies, Sumatera 17 spesies, Borneo (Kalimantan) 23 spesies, Filipina 15 spesies, Sulawesi 6 spesies, Jawa 4 spesies, Sunda 3 spesies, Maluku 8 spesies, dan New guenia 6 spesies (Lemmens, 1995).

2.2 Fitokimia pada Genus Artocarpus dan Aktivitas Biologi

Berdasarkan penelusuran literatur, spesies dalam genus Artocarpus

mengandung senyawa kelompok non fenol dan senyawa kelompok fenol. Senyawa kelompok non fenol yang umumnya terdapat pada genus Artocarpus berupa senyawa terpenoid seperti triterpen, dan senyawa steroid seperti β-sitosterol dan stigmasterol.

(34)

Kandungan senyawa kelompok fenol sangat beragam seperti: flavonoid, stilben, dan santon. Flavonoid ini masih terbagi lagi atas turunan flavan, flavon, flavanon, flavonol, dan lain-lain.

Terpenoid

Berdasarkan literatur, diketahui bahwa dari tumbuhan genus Artocarpus

diperoleh senyawa triterpen tetrasiklik dan pentasiklik. Kulit batang A.chaplasha

menghasilkan tiga senyawa yaitu: lupeol asetat 1, yang merupakan senyawa pentasiklik, selanjutnya diperoleh senyawa triterpen tetrasiklik yaitu, sikloartenil asetat, 2 dan isosikloartenol asetat, 3 (Shieh et al., 1992). Triterpen pentasiklik lainnya adalah asam betulinat 4 yang berasal dari ekstrak heksana dan ekstrak benzene kulit batang A. heterophyllus (Venkataraman, 1972).

1 2

(35)

Lupeol asetat ini diperoleh pula dari kulit akar segar A.communis (Shieh et al., 1992). Triterpen sikloartenol 5, dan sikloartenon 6, diperoleh dari

A.heterophyllus, sedangkan dari A. elasticus reinw, dan A.communis diperoleh triterpen pentasiklik lupeol 7, α- amirin 8, dan β-amirin 9 (Venkataraman, 1972).

5 6

(36)

Distribusi senyawa triterpen tetrasiklik dan pentasiklik yang telah ditemukan pada genus Artocarpus ditunjukkan pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1. Distribusi senyawa triterpen yang telah ditemukan pada genus Artocarpus

Nama senyawa Nama spesies

Lupeol asetat, 1 Sikloartenol, 5

A.chaplasha, A. heterophyllus, A. nobilis, A. altilis, A. lakoocha

Sikloartenon, 6 A. heterophyllus, A. nobilis, A. altilis, A. lakoocha

Isosikloartenol asetat, 3 A.chaplasha

Sikloartenil asetat, 2 A.chaplasha, A. heterophyllus, A. nobilis, A. altilis, A. lakoocha

Lupeol, 7 A. communis, A. elasticus

α-amirin, 8dan β-amirin, 9 A. communis, A. elasticus, A. heterophyllus

(37)

Steroid

Mahato (1971), melaporkan bahwa senyawa steroid yaitu β-sitosterol, 10 telah diisolasi dari tumbuhan A. chaplasha. β-sitosterol ini diperoleh juga dari A.communis

(Shieh et al., 1992).

10 Betasitosterol

Nama IUPAC : 5-Kolesten-24p-etil-3p-ol Rumus molekul : C29H50O

Nama lain : (24R)-etilkolest-5-en-3-β-ol, betasitosterin, 24 -α etilkolesterol, cinchol

Betasitosterol termasuk ke dalam kelompok steroid yang jalur biosintesisnya searah dengan terpenoid. Terpenoid disebut juga isoprenoid salah satu kelompok dari molekul hasil alam (natural product). Pembentukan terpenoid secara kimia adalah dengan cara bergabungnya unit isopren dan membentuk senyawa dengan berbagai cara yang berbeda. Hampir semua struktur yang multi siklik bergabung satu dengan yang lain tidak hanya dengan gugus fungsi, tapi juga dengan rangka dasar karbon. Terpenoid yang lebih besar merupakan komponen yang penting untuk metabolisma makhluk hidup termasuk hormon adrenal seperti testosterone dan estrogen, komponen membran kolesterol, dan larutan lipid.

(38)

dari tumbuhan, tetapi untuk hal-hal tertentu. Metabolit sekunder ini mempunyai fungsi yang berbeda, termasuk memberi bau, rasa, mengatur pertumbuhan, penarik serbuk sari, dan komponen rosin.

Bahan alam, termasuk terpenoid, dari dahulu telah dipakai di dalam bidang farmasi, pertanian, dan pemakaian komersil lain, seperti pengobatan kanker. Terpen dengan berat molekul kecil selalu digunakan untuk parfum dan pemberi rasa. Steroid dianggap berasal dari terpenoid, karena pada jalur biosintesisnya, steroid diturunkan dari squalene, yang juga merupakan senyawa pembentuk triterpene. Secara garis besar jalur biosintesisnya sebagai berikut. Senyawa precursor

dimulai dari senyawa asetil ko enzim A, yang bergabung sebanyak 2 molekul, dengan beberapa jalur reaksi selanjutnya membentuk asam mevalonat. Setelah mengalami beberapa tahap reaksi akan membentuk DMAPP (dimetilallil piropospat) dan isomernya IPP (isopentenilpiropospat). Kedua senyawa ini bergabung dan membentuk monoterpen. Monoterpen selanjutnya bergabung lagi dengan unit isopren baru membentuk sesquiterpen (farnesilpiropospat). Dua molekul farnesilpiropospat membentuk skualen, selanjutnya teroksidasi menjadi 2,3-epoksiskualen, yang dalam suasana asam membentuk lanosterol (terpenoid). Lanosterol kehilangan 3 gugus metil, yaitu dua dari atom C-4 dan satu dari C-14 membentuk kolesterol (steroid). Reaksi biosintesis steroid terdapat pada pada Gambar 2.1 berikut.

(39)

(40)

Reaksi biosintesis terpenoid sendiri dimulai dari asetilcoenzim A, reaksinya seperti terdapat pada Gambar 2.2 berikut.

Gambar 2. 2. Reaksi biosintesis terpenoid (Mannito, 1992)

(41)

Hasil penelusuran literatur, suatu senyawa β-sitosterol asetat, merupakan senyawa β-sitosterol yang bereaksi dengan asam asetat. Gugus OH pada β-sitosterol bereaksi dengan asam asetat membentuk ester β-sitosterol asetat.

Geseran kimia yang terdapat pada β-sitosterol asetat dapat dilihat pada Gambar 2.3 di bawah ini (http://www.chemicalbook.com/spektrum EN).

Gambar 2.3. Struktur β-sitosterol asetat dengan geseran kimia proton

Geseran kimia pada atom H tertentu pada β-sitosterol asetat Gambar 2.3 terdapat pada Tabel 2.2 berikut ini.

Tabel 2.2. Geseran kimia pada atom H pada β-sitosterol asetat

No. No. Atom H (Simbol ) Geseran Kimia (ppm)

1. A 5,37

2. B 4,61

3. C 2,32

4. D 2,04

5. E 2,15-0,71

6. F 1,02

(42)

Penyebaran β-sitosterol

Beta-sitosterol adalah sterol yang ditemukan pada tanaman, yang merupakan subkomponen utama kelompok sterol yang dikenal sebagai pitosterol. Senyawa ini berwarna putih dan memiliki struktur kimia yang sangat mirip dengan kolesterol. Beta-sitosterol banyak ditemukan dalam dedak padi, bibit gandum, minyak jagung, dan kedelai.

Manfaat β-sitosterol a. Mengontrol Kolesterol

Selama tiga dekade terakhir β-sitosterol telah diketahui dapat mengurangi kadar kolesterol. Struktur β-sitosterol mempunyai kemiripan dengan kolesterol, sehingga dapat memblokir penyerapan kolesterol dengan cara penghambatan kompetitif. Meskipun β-sitosterol tidak diserap dengan baik oleh tubuh (5-10%), bila dikonsumsi dengan kolesterol secara efektif memblokir penyerapan kolesterol, yang mengakibatkan menurunkan kadar kolesterol serum. Beta-sitosterol juga dapat meningkatkan profil lipoprotein (HDL, LDL).

b.Meningkatkan Kesehatan Prostat

Mencegah dan mengobati masalah prostat seperti benign prostatic hyperplasia (BPH), dengan mengkonsumsi beberapa jenis herba seperti: ekstrak palmetto, Pygeum africanum, jelatang menyengat, dan biji labu, yang mengandung β-sitosterol.

Mekanisma kerja β-sitosterol dalam hal meningkatkan kesehatan prostate belum diketahui, namun dalam suatu studi dikatakan bahwa β-sitosterol dapat mengaktivasi siklus sphingomyelin dan menginduksi apoptosis di LNCaP sel kanker prostat manusia secara invitro. Ada juga laporan yang menunjukkan bahwa β -sitosterol memiliki beberapa aktivitas anti-inflamasi di prostat.

(43)

c. Mempunyai Efek Anti-Kanker

Beta-sitosterol bertindak melawan kanker, dengan cara mengurangi pertumbuhan prostat manusia dan sel kanker usus besar. Βetasitosterol juga dapat mencegah leukemia limfositik.

d. Meningkatkan Kekebalan

Beta-sitosterol dapat meningkatkan kekebalan atlet yang sering menderita tekanan kekebalan dan mengurangi respon inflamasi selama masa latihan dan kompetisi. Beta-sitosterol telah menunjukkan tidak hanya untuk meningkatkan kekebalan tubuh tetapi juga untuk meningkatkan proliferasi limfosit dan aktivitas sel. Hal ini sangat berguna untuk orang-orang yang secara fisik stres, secara medis tidak sehat atau baru sembuh dari sakit.

e. Menormalkan Gula Darah

Beta-sitosterol telah terbukti dapat menormalkan gula darah pada penderita diabetes tipe II dengan merangsang pelepasan insulin yaitu dengan kehadiran konsentrasi glukosa non-stimulasi, dan menghambat glukosa-6-fosfatase. Di dalam hati, enzim glukosa-6-fosfatase adalah jalur utama untuk konversi karbohidrat menjadi gula darah. Glukosa-6-fosfatase dephosphorylates glukosa-6-fosfat menghasilkan D-glukosa bebas. D-glukosa bebas masuk ke dalam darah, sehingga meningkatkan kadar gula darah.

Mengurangi kadar glukosa darah dengan down-regulasi glukosa-6-fosfatase dapat membantu memperlambat diabetes yang disebabkan oleh usia tua.

Selain hal di atas β-sitosterol juga memiliki kemampuan untuk meredakan peradangan, menyembuhkan borok, meningkatkan denyut rahim dan mengurangi kram. Betasitosterol ini juga memiliki aktivitas anti-virus, anti-bakteri dan anti-jamur (Berges, 1995).

(44)

Kelompok Senyawa Turunan Flavonoid

Penelitian terdahulu pada batang tumbuhan A.altilis (A. communis) diperoleh senyawa-senyawa flavon yaitu: isosiklomulberin 11, sikloaltilisin 12, siklomorusin 13, siklomulberin 14, (Chen, 1993)

11 12

13 14

Isolasi pada kulit akar A.communis oleh Lin (1992), diperoleh: piranoflavonoid yaitu siklokomunol 15, siklokomunin 16, dan dihidrosikloartomunin 17.

(45)

Shieh (1992), memperoleh senyawa flavonoid dengan rangka santon dari akar tumbuhan A. communis yaitu artomunosanton 18, artomunosantentrion 19, dan artomunosantentrion epoksida 20.

18 19

OH O

OMe

O O

Aida (1997), memperoleh piranobenzosanton, yaitu artobilosanton 21, dan sikloartobilosanton 22, selanjutnya Aida juga memperoleh fenoldehidrobenzosanton

(46)

yaitu: artonol A 23, artonol B 24, artonol C 25, artonol D 26, dan artonol E 27 dari tumbuhan A. communis.

21 22

23 24

(47)

Senyawa flavon terprenilasi, yaitu senyawa sikloartokarpin 28, artokarpin 29, dan kaplasin 30, diisolasi dari ekstrak diklorometana dari akar dan batang

A.communis, sedangkan morusin 31, sikloartobilosanton 22, artonin E 32, and artobilosantone 21 diisolasi dari akar yang mempunyai aktivitas antituberkulose dengan konsentrasi daya hambat minimum (MIC) antara 3,12-100 g/mL (Jagtab and Bapat, 2010).

28 29

(48)

Enam senyawa kimia yang diisolasi dari korteks akar Artocarpus, communis

(Weng et al., 2006) adalah empat flavonoid baru, yaitu: dihidroartomunosanton 33, artomunoisosanton 34, siklokomunometanol 35, dan artomunoflavanon 36, bersama-sama dengan dua senyawa yang telah dikenal, yaitu: artohamins B 37, dan artokommunol 38. Dihidroartomunosantone 33, artohamins B 37, dan artokommunol 38 yang diisolasi dari korteks akar A. communis menunjukkan efek antiplatelet pada makhluk hidup. Senyawa ini menunjukkan daya hambat yang signifikan pada agregasi sekunder yang diinduksi dengan adrenalin. Efek antiplatelet senyawa ini yang utama disebabkan daya hambat pada pembentukan tromboksan. (Weng et al., 2006.).

(49)

35 36

37 38

Dua prenilflavonoid baru, yaitu siklogerakomunin 39, dan artoflavon A 40, diisolasi dari korteks akar A.communis. Bersama dengan senyawa tersebut diatas diisolasi senyawa yang sudah dikenal yaitu: artomunoisosanton 34, artokomunol 38, artohamin B 37, dan dihidroartomunosanton 33, (Lin et al., 2009).

(50)

Lima geranil dihidrocalcon, 1-(2,4-dihidroksifenil)-3-{4-hidroksi-6,6,9-trimetil-6a,7,8,10 a-tetrahidro-6H-dibenzo[b,d]piran-5-yl}-1-propanon (41 ),1-(2,4-dihidroksifenil)-3-[3,4-dihidro-3,8-dihidroksi-2-metil-2-(4 metil-3-pentenil)-2H-1-benzopiran-5-il]-1-propanon (42), 1-(2,4-dihidroksifenil)-3-[8-hidroksi-2-metil-2-(3,4-epoksi-4-metil-1-pentenil)-2H-1-benzopiran-5-il]-1-propanon (43), 1-(2,4-dihidroksifenil)-3-[8-hidroksi-2-metil-2-(4-hidroksi-4-metil-2 pentenil)-2H-1-benzopiran-5-il]-1-propanon (44),and 2-[6-hidroksi 3,7-dimetilokta-2(E),7-dienil]-20,3,4,40-tetrahidroksidihidrocalcon (45), yang diisolasi dari daun A. altilis (Wang

et al., 2007).

41 42

43 44

(51)

Penelitian terhadap bagian tumbuhan A. communis relatif telah sempurna, senyawa kimia dari bagian tumbuhan A. communis yang telah diteliti, aktivitas biologinya dan penelitinya terdapat pada Tabel 2.3 berikut (Jones, et al., 2011).

Tabel 2.3. Senyawa kimia dari bagian tumbuhan Artocarpus communis yang telah diteliti, aktivitas biologinya dan penelitinya

No. Senyawa Bagian Tanaman Aktivitas

Biologi

Peneliti (Rujukan)

1. 1,2-cyclohexanediol Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

2. 1-methylbuthyl acetate Buah (Masak) Iwaoka et al.,1994

3. 1-octen-3-01 Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

4. 2,3-penten-3-01 Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

5. 2,3-butanediol Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

20,40,5,7-tetrahydroxy-6-(3-methyl-2-butenyl)-flavone

Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

7. 2-butanone Buah (Segar) Iwaoka et al., 1994

8. 2-cyclohexenol Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

9. 2-cyclohexenone Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

10. 2-ethenyl-2-butenal Buah (Masak) Iwaoka et al., 1994

11.

2-geranyl-2’,3’,4,4’hydoxydihydrochal cone

Empelur 5 α

-Reductase inhibition

Shimizu et al., 2000

12. 2-heptanol Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al. ,1994

13. 2-heptanone Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

14. 2-methyl-4-pentenal Buah (Segar) Iwaoka et al., 1994

(52)

Tabel 2.3 (Sambungan)

No. Senyawa Bagian Tanaman Aktivitas Biologi

Peneliti (Rujukan)

16. 2-pentanol Buah (Segar) Iwaoka et al., 1994

17. 2-pentanone Buah (Segar) Iwaoka et al., 1994

18. 3-cyclohexenol Buah (Masak) Iwaoka et al., 1994

19. 3-hexene-2,5-diol Buah (Masak) Iwaoka et al., 1994

20. 3-hexene-2,5-diol Buah (Masak) Iwaoka et al., 1994

21. 3-hydroxy-2-butanone Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

22. 3β

-acetoxyolean-12-en-11-one

Buah Amarasinghe et al.

2008

23. 5-ethyl 2 (5H)-furanone Buah (Segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

24. AC-3-1 Inflorescence Nomura et al.,1994

25. AC-3-2 Inflorescence Nomura et al.,1994

26. AC-3-3 Inflorescence Nomura et al.,1994

27. AC-5-1 Inflorescence Nomura et al.,1994

28. AC-5-2 Inflorescence Nomura et al.,1994

29. Amylalcohol Buah (Masak) Iwaoka et al., 1994

30. Artocarpin Kulit akar Hakim et al., 2006

31. Artocarpindichloromethane

hemisolvate

Kulit akar Chatrapromma et al.,

2007

32. Artochamin B Kulit bakar Antiplatelet Wang et al., 2006

33. Artochamin D Kulit akar Antiplatelet Wang et al., 2006

34. Artocommunol CC Kulit akar Wang et al., 2006

35. Artoindonesianin B Tidak tertentu Hakim et al., 2006

36. Artoindonesianin F Tidak tertentu Hakim et al., 2006

37. Artomunoflavonone Kulit akar Wang et al., 2006

38. Artomunoisoxanthone Kulit akar Wang et al., 2006

39. Artomunoxanthentrione Kulit akar Nomura et al., 1998

40. Artomunoxanthone Kulit akar Nomura et al., 1998

41 Artomunoxanthotrione

epoxide

Kulit akar Nomura et al., 1998

42. Artonin E Tidak tertentu Nomura et al., 1998

43. Artonin E Tidak tertentu Hakim et al., 2006

44. Artonin F Tidak tertentu Nomura et al., 1998

45. Artonin V Kulit batang Nomura et al.,1998

46. Artonol A

Tidak tertentu

Nomura et al., 1998

47. Artonol B Tidak tertentu Nomura et al., 1998

48. Artonol B Tidak tertentu Hakim et al., 2006

49. Artonol D Tidak tertentu Nomura et al., 1998

50. Artonol E Tidak tertentu Nomura et al., 1998

51 Benzaldehyd Buah (masak) Iwaoka et al. , 1994

52 Benzyl asetat Buah (masak Iwaoka et al., 1994

53 Benzyl alcohol Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

54 Butanol Buah ( segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

(53)

Tabel 2.3 (Sambungan)

No. Senyawa Bagian Tanaman Aktivitas

Biologi

Peneliti (Rujukan)

56 Chaplasin Tidak tertentu Iwaoka et al., 1994

57 Chloroform Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

58 Cinnamic alcohol Buah ( segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

59 Cis-2-hexenal Buah (masak) Iwaoka et al. 1994

60 Cis-3-hexenol Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

61 Cis-3-hexenyl acetate Buah ( segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

62 Cycloaltilisin Batang Chen et al., 2003

63 Cycloaltilisin 6 Influorescen stipule Patil et al., 2002

64 Cycloartenyl acetate Buah Amarasinghe et al.,

2008

65 Cycloartobiloxanthone Tidak tertentu Hakim et al., 2006

66 Cycloartocarpin Tidak tertentu Hakim et al., 2006

67 Cycloartomunin Kulit akar Nomura et al., 1998

68 Cycloartomunoxanthone Kulit akar Nomura et al., 1998

69 Cyclocommunin Kulit akar Nomura et al.1998

70 Cyclocommunol Kulit akar Nomura et al., 1998

71 Cyclocomunomethonol Kulit akar Wang et al., 2006

72 Cyclohexyl benzene Buah Iwaoka et al., 1994

73. Cyclomorucin Tidak tertentu Nomura et al., 1998

74 Cyclomulberrin Tidak tertentu Nomura et al., 1998

75 Cyclopentanol Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

76 Cycloaltilisin 7 Influorescen stipule Patil et al., 2002

77 Diethylen glycol monoethyl

ether

Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

78 Dihyroartomunoxanthone Kulit akar Wang et al., 2006

79 Dihydrocycloartomunin Kulit akar Nomura et al., 1998

80 Dihydroisocycloartomunin Kulit akar Nomura et al., 1998

81 Dimethylbenzenepropionic

acid

Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

82 Engeletin Tidak tertentu Nomura et al., 1998

83 Ethanol Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

84 Ethyl 3-hydroxybutyrate Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

85 Ethyl acetate Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

86 Ethyl benzoate Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

87 Ethyl butirate Buah (segar) Iwaoka et al., 1994

88 Ethyl palmitate Buah (segar) Iwaoka et al., 1994

89. Friedelan-3-ol Kulit akar Fun et al., 2007

90 Friedelin Kulit akar Fun et al., 2007

91 Frutackin Biji Chitin

binding, antifungal

92. Geranyl dihydrochalcone

( 9 structure)

Daun

Wang et al., 2008

93. Hexanal Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

94. Hexanoic acid Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

(54)

Tabel 2.3 (Sambungan)

No. Senyawa Bagian Tanaman Aktivitas

Biologi

Peneliti (Rujukan)

96. Hexylacetae Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

97 Isoamyl alcohol Buah (segar dan masak ) Iwaoka et al., 1994

98. Isoartocarpesin Buah Amarasinghe et al.,

2008

99. Isocyclomorucin Batang Chen et al., 1993

100. Isocyclomulberin Batang Chen et al., 1993

101. KB-2 Stem bark Nomura et al.,1998

102. Methyl acetate Buah (masak) Inhibit

leukeumia cells

Iwaoka et al., 1994

103 Moracin M Buah Antifungal,

antioksidan, cytotoxic, phytotoxic

Amarasinghe et al.

2008

104 Morucin Kulit batang Antitumor Nomura et al., 1998

Hakim et al., 2006

105 Norartocarpanone Buah Amarasinghe et al.,

2008

106 Norartocarpetin Buah Amarasinghe et al.,

2008

107 Octanoic acid Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

108 Oxyresveratrol Buah Antifungal,

antioxidant

Amarasinghe et al.

2008

109 Phenylpropyl alcohol Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

110 Prenylflavonoids (3

structures)

Tidak tertentu Lu et al., 2007

111 Sitosterol Buah Amarasinghe et al., 2008

112 Sitosterol b-D-glucopyranoside

Buah Amarasinghe et al.,

2008

113 Toluene Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

114 Trans,trans-2,4-heptadienal Buah (segar) Iwaoka et al., 1994

115

Trans-2(or4)-chlorocyclohexanol

Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

116 Trans -2-hexenal Buah (segar) Iwaoka et al., 1994

117 Trans-2-hexenol Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

118 Trans -2-pentenal Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

119 Trans-3-hexenoic acid Buah (segar) Iwaoka et al., 1994

120 Trans -3-hexenol Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994

121 Vanillin Buah (masak) Iwaoka et al., 1994

122 -hexalacton Buah (masak) Iwaoka et al., 1994 123 -valerolactone Buah (segar dan masak) Iwaoka et al., 1994 Sumber: Jones et al., 2011

(55)

2.3 Artocarpus camansi (Kulu)

Taksonomi Tanaman Artocarpus camansi

Dalam sistematika (taksonomi) tumbuh-tumbuhan, tanaman A.camansi dapat diklasifikasikan sebagai berikut (Ragone, 2006):

Divisi : Spermatophyta

Sub divisi : Angiospermae

Kelas : Dicotyledoneae

Ordo : Rosales

Famili : Moraceae

Tribe : Artocarpeae

Genus : Artocarpus

Spesies : Artocarpus camansi Blanco

Inggris : Breadnut

Filipina Kolo,pakau

Malaya, Jawa : Kelur, kulor, kulur, kuror

Botani Tanaman A. camansi, breadnut

Artocarpus camansi Blanco, famili Moraceae ( family Mulberry) merupakan tumbuhan dengan tinggi 10-15 m (33-50 ft) dengan cabang utama sepanjang 5 m atau lebih, bergetah berwarna putih pada setiap bagian tumbuhan.

Bunga berumah 1 yaitu bunga jantan dan bunga betina pada tumbuhan yang sama pada ujung cabang, bunga jantan muncul lebih dahulu. Bunga jantan berbentuk tongkat panjang yang biasa disebut ontel. Bunga betina berbentuk bulat bertangkai pendek yang biasa disebut babal seperti pada nangka. Bunga betina ini merupakan bunga majemuk sinkarpik seperti pada nangka. Daun alternate, besar dan panjangnya 40-60 cm (12-24 in). Gambaran pohon A.camansi dan buahnya terdapat pada Gambar 2.4.

Penelusuran literatur yang dilakukan, penelitian terhadap senyawa kimia pada tumbuhan A. camansi ini masih sangat kurang dibandingkan dengan kerabat satu spesies yang sangat mirip yaitu A.altilis atau sukun.

Penelitian yang telah dilakukan umumnya terhadap biji dari buah A.camansi. Adeleke (2010), melakukan penelitian terhadap komposisi biji tumbuhan A.camansi,

(56)

dan memperoleh hasil bahwa biji tumbuhan ini mengandung protein 4,8%, lemak 3,48%, karbohidrat 26,11%, sedangkan debu dan seratnya adalah 3,43 dan 1,20%.

(a)

(b) (c)

Gambar 2.4. Beberapa bagian pohon Artocarpus camansi dan buahnya. (a). Pohon A.camansi

(b). Bahagian dalam buah A.camansi

(c). Bahagian luar buah A.camansi

Biji tumbuhan ini mengandung posfor, kalium, dan natrium yang tinggi, dan mengandung asam amino yang penting (essensial) dengan kadar tinggi seperti:

(57)

leusine, isoleusine, lisine. Minyaknya kaya akan asam palmitat, oleat, linoleat, laktat, dan sitrat, sedangkan asam malat, asetat, dan butirat ada dalam jumlah kecil. Biji

A.camansi dapat digunakan sebagai tepung, dan minyaknya sebagai sumber minyak yang baik untuk dimakan.

Pemakaian sehari-hari buah A. camansi adalah untuk bahan makanan yang dapat direbus sebagai sayuran dan sebagai bahan untuk sop. Buahnya mengandung protein yang tinggi (13-20%), dan rendah lemak (6-29%). (Ragone, 1997).

2.4 Mekanisme Regulasi Glukosa Darah

Pankreas manusia memiliki 1-2 juta pulau Langerhans. Sel-sel di dalam pulau Langerhans berdasarkan morfologinya dibagi menjadi 4 sel dan masing-masing sel menghasilkan hormon, yaitu sel A (sel-α) yang menghasilkan glukagon, sel B (sel-β) menghasilkan insulin, sel D menghasilkan somatostatin serta sel F menghasilkan polipeptida pankreas. Insulin dan glukagon memiliki fungsi penting dalam pengaturan metabolisme karbohidrat, protein dan lemak. Insulin bersifat anabolik dengan meningkatkan simpanan glukosa, asam amino dan asam lemak, sedangkan glukagon bersifat katabolik dengan memobilisasi glukosa, asam amino dan asam lemak dari penyimpanan ke dalam aliran darah (Karam, 1998).

Pelepasan insulin dirangsang oleh sejumlah besar zat endogen dan eksogen. Glukosa merupakan salah satu zat eksogen yang menjadi penentu utama fungsi sel-β dalam mensintesis maupun melepaskan insulin. Glukosa yang berada di aliran darah akan memasuki sel-β melalui transpor terfasilitasi yang diperantarai oleh GLUT2. Selanjutnya glukosa mengalami proses metabolisme, diawali dengan fosforilasi glukosa oleh glukokinase menjadi G6P dan selanjutnya mengalami glikolisis dan siklus TCA, sehingga meningkatkan ATP intraselular dan menurunkan ADP. Akibat meningkatnya rasio ATP/ADP, jumlah kalium yang masuk ke dalam sel berkurang karena terjadi hambatan pada saluran kalium yang bergantung ATP. Penurunan ini mendepolarisasi membran plasma sel-β dan menyebabkan terbukanya saluran kalsium voltage-gated. Peningkatan kalsium intraselular menstimulasi eksositosis

(58)

granula diikuti pelepasan insulin dan komponen lainnya ke sirkulasi (Lawrence, 2005). Proses pelepasan insulin terdapat pada Gambar 2.5 berikut.

Gambar 2.5. Proses pelepasan insulin (Karam, 1998)

Insulin kemudian berikatan dengan reseptornya di permukaan sel pada jaringan target. Adapun jaringan target yang penting untuk pengaturan homeostasis glukosa adalah hati, otot dan lemak. Selain itu, insulin juga bekerja pada sel darah, sel otak dan sel gonad.

Reseptor insulin merupakan glikoprotein transmembran yang terdiri atas dua subunit α dan dua subunit β yang dihubungkan oleh ikatan disulfida untuk membentuk heteroatomer β- α- α- β. Subunit α seluruhnya berada di ekstraseluler dan mengandung domain pengikat insulin, sedangkan subunit β merupakan protein transmembran yang memiliki aktifitas protein kinase, yakni tirosin. Setelah insulin diikat, reseptor membentuk agregat dan secara cepat diinternalisasi. Interaksi antara insulin dan reseptor menghasilkan sinyal yang ditransmisikan ke dalam sel untuk mengaktifasi berbagai jalur anabolik dan menghambat proses katabolik. Kerja

(59)

anabolik insulin ini mencakup transpor glukosa, sintesis glikogen, lipid dan protein. Transpor glukosa ke dalam sel otot rangka dan adiposa diperantarai oleh GLUT4.

Insulin juga meningkatkan pemasukan glukosa ke dalam sel hati, tetapi bukan melalui peningkatan jumlah GLUT4 di membran sel, melainkan dengan memicu glukokinase. Hal ini meningkatkan fosforilasi glukosa sehingga kadar glukosa bebas intrasel tetap rendah, mempermudah masuknya glukosa ke dalam sel (Ganong, 2005). Glukosa dalam sel selanjutnya dapat dimetabolisme dengan banyak cara. Glukosa dapat dioksidasi melalui jalur Embden-Meyerhof dan daur Kreb untuk menghasilkan energi. Selain itu glukosa juga digunakan untuk memperoleh kofaktor tereduksi yang perlu untuk reaksi biosintetik.

Dalam otot rangka dan hati, glukosa disimpan dalam bentuk glikogen (glikogenesis) untuk dapat dipakai kembali (glikogenolisis). Di dalam sel lemak, glukosa dimetabolisme menjadi asetil koA yang kemudian digunakan untuk mensintesis asam lemak. Pengesteran asam lemak dengan gliserol menghasilkan trigliserida yang merupakan bentuk penyimpanan energi (Foye, 1996).

2.5 Diabetes Melitus

Diabetes melitus adalah sekumpulan gejala akibat gangguan metabolisme lemak, karbohidrat dan protein karena defisiensi insulin, baik karena kurangnya sekresi insulin, kurangnya aktifitas insulin maupun keduanya. Akibatnya terjadi penurunan pemasukan glukosa ke dalam berbagai jaringan perifer dan peningkatan pelepasan glukosa ke dalam sirkulasi dari hati. Dengan demikian terjadi kelebihan glukosa ekstrasel dan pada banyak sel terjadi defisiensi glukosa intrasel. Hiperglikemia yang terjadi menyebabkan glikosuria dan diuresis osmotik yang menyebabkan dehidrasi. Dehidrasi menimbulkan polidipsia. Karena defisiensi glukosa intrasel, nafsu makan meningkat, glukosa dibentuk dari protein (glukoneogenesis), dan pasokan energi dipertahankan dengan metabolisme protein dan lemak. Akibatnya terjadi penurunan berat badan, defisiensi protein, dan penurunan fungsi mental (Triplitt, et al., 2005; Ganong, 2005).

(60)

Katabolisme lemak meningkat, dan sistem dibanjiri oleh trigliserida dan asam lemak bebas. Sintesis lemak terhambat, dan jalur katabolik yang kelebihan beban tidak dapat mengatasi kelebihan asetil koA yang terbentuk. Di hati, asetil koA diubah menjadi benda keton. Dua dari benda keton ini adalah asam organik, dan jika keton menumpuk dapat menimbulkan asidosis metabolik. Deplesi Na+ dan K+ terjadi pula pada asidosis karena kation plasma ini diekskresikan dengan anion organik yang tidak diganti oleh H+ dan NH4+ yang disekresi oleh ginjal. Akhirnya pasien atau hewan yang mengalami asidosis, hipovolemia, dan hipotensi menjadi komatosa karena efek toksik asidosis, dehidrasi, dan hiperosmolaritas pada sistem saraf dan dapat meninggal bila tidak diobati (Ganong, 2005).

2.5.1 Klasifikasi Diabetes Melitus

American Diabetes Association (ADA) pada Tahun 1997 dan WHO pada Tahun 1999 mengklasifikasikan diabetes melitus menjadi 4 tipe berdasarkan etiologinya yaitu tipe 1, tipe 2, tipe spesifik lainnya atau akibat penyakit tertentu, serta diabetes melitus gestasional.

Diabetes melitus tipe 1 terjadi pada 10% dari semua kasus diabetes. Ditandai oleh adanya lesi yang menyebabkan kerusakan sel β-pankreas baik akibat mekanisme autoimmun (90%) atau penyebab yang belum diketahui (idiopatik) sehingga terjadi defisiensi insulin absolut. Destruksi autoimun sel β pankreas disebabkan oleh beberapa hal,yaitu terbentuknya antibodi sel pulau, antibodi terhadap asam glutamat dekarboksilase serta antibodi insulin.

Diabetes melitus tipe 2 terjadi pada 90% dari semua kasus diabetes dan ditandai penurunan sekresi insulin relatif dan penurunan sensitifitas insulin (resistensi insulin), walaupun tidak selalu. Diabetes melitus tipe 2 lebih disebabkan pola hidup kurang gerak dan obesitas dibandingkan pengaruh genetika.

Diabetes tipe spesifik lainnya terjadi pada 1-2% dari semua kasus diabetes. Terdiri dari dua sub golongan, yaitu sub golongan A dimana terjadi mutasi spesifik yang telah dapat diidentifikasi sebagai penyebab kelemahan genetika, sedangkan sub

(61)

golongan B adalah diabetes yang berhubungan dengan kondisi patologis lainnya atau suatu penyakit. Sub golongan A diakibatkan oleh abnormalitas genetika fungsi sel β -pankreas dan abnormalitas genetika aktifitas insulin. Sub golongan B diakibatkan oleh penyakit pankreas eksokrin, penyakit endokrin, akibat induksi obat-obatan atau bahan kimia, infeksi, penyakit hati, diabetes karena faktor imun yang tidak umum, serta beberapa sindroma genetika lainnya yang sering berhubungan dengan diabetes.

Diabetes gestasional didefinisikan terjadinya intoleransi glukosa selama kehamilan atau terdeteksi pertama sekali pada saat kehamilan. Terjadi pada sekitar 7% dari seluruh kehamilan (The Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus, 1997; World Health Organization, 1999; The Committee of the Japan Diabetes Society on the diagnostic criteria of diabetes mellitus, 2002; Triplitt, et al., 2005).

2.5.2 Diagnosis diabetes

Kriteria yang dapat digunakan untuk menegakkan diagnosis diabetes melitus adalah dari gejala yang timbul dan glukosa plasma. Adapun gejala diabetes ditandai dengan poliuria, polidipsia serta penurunan berat badan walaupun terjadi polifagia (peningkatan nafsu makan). Gejala lainnya adalah glikosuria, ketosis, asidosis dan koma. Untuk parameter glukosa plasma, American Diabetes Association (ADA) merekomendasi parameter glukosa puasa sebagai acuan utama untuk mendiagnosis diabetes melitus pada orang dewasa. Namun selain itu bisa juga ditetapkan dari glukosa plasma sewaktu maupun 2 jam setelah mengkonsumsi glukosa. Jika nilai glukosa plasma masih belum dapat ditentukan dengan tegas, maka pengujian dapat diulangi pada hari yang berbeda (Triplitt, et al., 2005). Diagnosis diabetes mellitus terdapat pada Tabel 2.4 berikut.

(62)

Tabel 2.4. Diagnosis diabetes melitus

Parameter Normal

(mg/dL)

Gangguan (mg/dL)

Diabetes Melitus (mg/dL)

Glukosa plasma puasa < 100 100-125 ≥ 126

Glukosa plasma 2 jam setelah uji

toleransi glukosa < 140 140-199 ≥ 200

2.5.3 Model Hewan Diabetes Melitus

Model hewan diabetes melitus digunakan untuk memvalidasi beraneka tumbuhan obat yang diduga mempunyai potensi sebagai antidiabetes. Secara in vivo, model hewan diabetes melitus dapat diperoleh dengan induksi secara farmakologi, pembedahan maupun rekayasa genetika. Sebagai hewan uji, dapat digunakan hewan pengerat (rodensia) maupun bukan pengerat (non rodensia), namun sebahagian besar penelitian dilakukan pada hewan pengerat seperti tikus dan mencit. Hewan bukan pengerat yang juga sering digunakan adalah kelinci, dan diklaim sebagai model hewan yang lebih baik. (Frode dan Medeiros, 2008; Kelompok Kerja Ilmiah Phyto Medica, 1993, Rees dan Alcolado, 2005).

Induksi secara farmakologi yang paling sering digunakan adalah dengan menggunakan streptozotosin dan aloksan. Streptozotosin lebih dijadikan pilihan dibandingkan aloksan karena diabetes melitus yang ditimbulkan lebih stabil dan permanen (Frode dan Medeiros, 2008).

2.5.4 Parameter Pemeriksaan Diabetes Mellitus

Sebahagian besar publikasi ilmiah yang menggunakan induksi senyawa kimia untuk memperoleh model diabetes mellitus, mengukur penurunan glukosa darah setelah pemberian sampel uji berupa produk alami selama waktu tertentu. Hasilnya dibandingkan terhadap kelompok hewan non diabetes dan/atau diabetes yang diterapi dengan obat antidiabetes tertentu. Parameter yang diperiksa adalah glukosa darah, insulin maupun HbA1c jika penelitian dilakukan secara kronik (Frode dan Medeiros,

(63)

2008). Pengamatan terhadap histologi pankreas juga dapat dilakukan dengan cara mengambil pankreas dari hewan uji yang telah didekapitasi, kemudian diletakkan dalam larutan formalin 10% dan segera diproses menggunakan parafin. Selanjutnya pankreas dipotong setebal 5 µ m serta dilakukan pewarnaan dengan hematoksilin dan eosin untuk pengamatan histopatologi dan diletakkan pada slide mikroskop untuk difoto (de Las Heras-Castano, et al., 2005).

(64)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat-alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah alat-alat yang umum digunakan di Laboratorium Kimia Organik Bahan Alam seperti, peralatan destilasi,

rotary evaporator R 114 Buchi dilengkapi dengan sistem vakum Buchi B 169, oven, kolom, hot plate (Robusta), restrainer mencit, spuit, alat suntik oral mencit, tabung Eppendorf, tip pipet mikro, alat sentrifuge, alat pengukur glukosa darah (Optium™ Xceed™). Penentuan titik leleh dengan menggunakan micro melting point apparatus. Pengukuran spektrum UV menggunakan Cary Varian 100, dan spektrum IR menggunakan Perkin Elmer Spektrum One FT-IR spectrophotometer. Spektrum massa diukur dengan GC-MS Shimadzu QP 2010 Ultra. Spektrum 1D, 1HNMR diukur dalam pelarut CDCl3 dengan Spektrofotometer JEOL 400 MHz dan spektrum 13

CNMR diukur dalam pelarut CDCl3 dengan Spektrofotometer JEOL 125 MHz. Spektrum 2D, HMBC, HSQC, dan COSY diukur dengan Spektrofotometer JEOL. Bahan : Bahan kimia yang digunakan terdiri dari berbagai jenis pelarut teknis dan proanalisis yang umum digunakan di Laboratorium Organik Bahan Alam, seperti, n -heksana teknis, etilasetat teknis , metanol teknis, silika gel 60 (70-230 mesh, E.Merck). Pereaksi Liebermann Burchard ( asam asetat anhidrida dan H2SO4), untuk pengujian triterpenoid dan steroid. Reagen Mayer (KI dan HgCl2), Reagen Dragendorf [KI, Bi(NO)3], Asam tartrat, untuk pengujian alkaloid. Serbuk magnesium klorida (MgCl2), dan FeCl3 untuk pengujian flavonoid. Untuk uji toleransi glukosa (aktivitas antidiabetes) yaitu CMC (carboxy methyl cellulose), glibenklamid, dan glukosa. Silika-gel 60 (70-230 mesh, E. Merck), sebagai fasa diam, dan analisis hasil pemisahan ekstrak menggunakan plat kromatografi lapis tipis, KLT GF254 0,25 mm (E.Merck).

(65)

Bioindikator: Hewan yang digunakan dalam penelitian ini adalah mencit jantan Swiss Webster yang sehat dengan berat badan 25-38 g, dan usia 2-3 bulan. Sebelum pengujian mencit jantan dipuasakan selama 20-24 jam.

Bahan Tumbuhan: Daun tumbuhan kulu (Artocarpus camansi: kulu, kluih) yang diperoleh dari daerah Aceh, Darussalam.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian Jurusan Kimia FMIPA UNSYIAH, Banda Aceh, dan Universitas Sumatera Utara, Medan pada Tahun 2011-2012. Karakterisasi sampel dengan spektrofotometer 1D dan 2D, yaitu, 1H-NMR, 13

C-NMR, COSY, HSQC, HMBC, dan DEPT dilakukan di Universitas Malaya, Malaysia, dan ITB Bandung. Karakterisasi dengan GC-MS dilakukan di Universitas Pendidikan Bandung ( UPI) Bandung.

3.3 Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian ini dilakukan berdasarkan urutan kerja yang akan dilakukan, baik diluar laboratorium, maupun di dalam laboratorium. Rancangan penelitian terdapat pada Tabel 3.1 berikut.

Perhitungan perbedaan aktivitas menurunkan gula darah pada mencit Swiss Webster jantan antara ekstrak dengan kristal murni dengan menggunakan Statistical Product And Service Solution (SPSS), analisisnya dengan memakai ANOVA one way.

(66)

Tabel 3.1. Rancangan penelitian isolasi dan penentuan struktur senyawa dari daun tumbuhan kulu (Artocarpus camansi: sukun berbiji) yang bersifat antidiabetes

No Aktivitas

1. Pengumpulan sampel dari Daerah Darussalam, Banda Aceh 2. Penghalusan bahan dan pengeringan dalam ruang (suhu kamar) 3. Uji fitokimia

4. Ekstraksi dengan cara maserasi sampel dengan pelarut heksana 5. Ekstraksi dengan cara maserasi sampel dengan pelarut etil asetat 6. Ekstraksi dengan cara maserasi sampel dengan pelarut metanol

7. Pengujian antidiabetes ekstrak heksana, ekstrak etil asetat, dan ekstrak metanol terhadap mencit jantan Swiss Webster, dan karakterisasi ekstrak tersebut dengan KG-SM.

8. Isolasi senyawa murni

9. Karakterisasi senyawa murni (isolat) dan uji antidiabetes senyawa murni (isolat).

3.4 Pelaksanaan Penelitian 3.4.1 Determinasi Tumbuhan

Daun tumbuhan A. camansi diambil dari Daerah Darussalam, Provinsi Aceh, pada Bulan Febuari 2011. Identifikasi dilakukan di Herbarium Medanense,Jurusan Biologi Universitas Sumatera Utara, Medan. Voucher spesimennya tersimpan di Herbarium USU Medan, dan juga dikirim ke Bogoriense, Bogor.

3.4.2 Pengujian Fitokimia (Harborne 1987) Uji Alkaloid

Sampel segar daun A.camansi 4 g dihaluskan kemudian ditambahkan 1 mL amoniak. Selanjutnya ditambahkan 10 mL kloroform, digerus dan disaring. Filtrat ditambahkan asam sulfat 2 N sebanyak 10 mL, dikocok, didiamkan sampai lapisan

(1)

Lampiran 4. Kromatogram KG ekstrak heksana, etilasetat, dan metanol Lampiran 4 a. Kromatogram KG ekstrak heksana

(2)

(3)

(4)

Lampiran 5. Spektrum DEPT senyawa BI-1

1. Spektrum DEPT Senyawa BI-1, geseran kimia 11,59-24,81 ppm

18 29 3’ 21 27 19 26 11 28 15

(5)

2. Spektrum DEPT Senyawa BI-1, geseran kimia 26,11-45,60 ppm 25 20 24 4 12

1 22/ 2’ 7 2

16 23

(6)

3. Spektrum DEPT Senyawa BI-1, geseran kimia 50,08-121,69 ppm

9 17 14 3