Chapter II Skrining Fitokimia Dan Uji Aktivitas Antioksidan Sari Daging Buah Semangka (Citrullus Lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai) Dengan Metode Dpph (1,1diphenyl2)
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uraian Tanaman
Uraian tumbuhan meliputi morfologi tanaman, habitat, sistematika
tanaman, sinonim, nama asing, nama daerah, kegunaan dan kandungan kimia dari
tanaman.
2.1.1 Morfologi tanaman
Buah semangka berbentuk bola sampai bulat memanjang, besar bervariasi
dengan panjang 20-30 cm, diameter 15-20 cm, dengan berat mulai dari 3-7 kg,
namun terkadang ada buah semangka yang mencapai 15-20 kg. Bagian dari buah
semangka terdiri ataskulit buah, daging buah dan bijinya (Widyanigrum, 2011).
Kulit buah semangka tebal dan berdaging, licin, warnanya bermacam-macam
seperti hijau tua, kuning agak putih, atau hjiau muda bergaris-garis putih. Daging
buah warnanya merah, merah muda (pink), jingga (orange), kuning sampai putih.
Biji bentuk memanjang, pipih, warnanya hitam, putih, atau cokelat kemerahan.
Ada juga yang tanpa biji (seedless) (Dalimartha, 2003).
Daun semangka lebar dan menjari, mempunyai batang kecil memanjang
daun ditutupi oleh bulu-bulu yang halus dan tajam. Batang tanaman semangka
adalah beruas-ruas dan disetiap ruas tumbuh daun-daun tanaman. Tanaman
semangka tumbuh dengan cara menjalar. Bunga tanaman semangka termasuk
monoecius (berumah satu) dan berkelamin satu (unisexual). Akar tanaman
termasuk akar tunggang disertai akar samping dengan penetrasi agak dalam
ketanah (Barus dan Syukri, 2008).
6
2.1.2 Habitat
Tanaman semangka berasal dari daerah tropis dan subtropis Afrika.
Tumbuh liar ditepi jalan, padang belukar, pantai laut, atau ditanam di kebun dan
perkarangan sebagai tanaman buah. Tanaman ini tergolong cepat berproduksi
yaitu sekitar 2-4 bulan. Semangka dapat berproduksi dengan baik pada ketinggian
±1000 meter diatas permukaan laut. Suhu udara yang baik untuk pertumbuhan
semangka
yaitu
berkisar
25-30ºC.
Di
Indonesia
tanaman
ini
banyak
dikembangkan disekitar kota besar diantaranya Indramayu, Cirebon, Madiun,
Lombok, Sumatera Utara dan sebagainya (Barus dan Syukri, 2008).
2.1.3 Sistematika tanaman
Menurut Rukmana (1994) sistematika tanaman semangka adalah sebagai
berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Cucurbitales
Famili
: Cucurbitaceae
Genus
: Citrullus
Species
: Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai
2.1.4 Sinonim
Buah semangka memiliki nama sinonim yaitu Citrullus vulgaris Schrad
(Rukmana, 1994).
7
2.1.5 Nama asing
Buah semangka memiliki nama asing seperti Water Melon (Inggris), Xi
Gua (Cina), Hamaka (Halmahera) (Dalimartha, 2003).
2.1.6 Nama daerah
Buah semangka memiliki nama lain seperti Samangka, Semongka,
Watesan,
Ghuleng-ghuleng
(Jawa);
Mandike,
Karamboja,
Kalambosa,
Kamandriki (Sumatera); Mendikal, Pateka (Maluku); Lamuja, Karamujo, Ramujo,
Samaka (Lampung) (Dalimartha, 2003).
2.1.7 Kegunaan
Daging buah semangka digunakan untuk pengobatan tekanan darah tinggi
(hipertensi), demam, mulut kering, air kemih berwarna kuning tua, sakit
tenggorok, sariawan, rasa lemah,
napas berbau dan menghilangkan kerutan
diwajah (Widyaningrum, 2011).
2.1.8 Kandungan kimia
Daging buah semangka bersifat rendah kalori dan mengandung air
sebanyak 93,4%, protein 0,5%, karbohidrat 5,3%, lemak 0,1%, serat 0,2%dan
vitamin (A, B dan C). Selain itu mengandung asam amino sitrulin (C6H13N3O3),
asam aminoasetat, asam malat, asam fosfat, arginin, betain, likopen (C40H56),
karoten, bromin, natrium, kalium, silvit, lisin, fruktosa, dekstrosa dan sukrosa
(Dalimartha, 2003). Zat–zat yang bermanfaat pada daging buah semangka seperti
likopen mempunyai aktivitas sebagai antioksidan, saponin yang memiliki sifat
antibakteri dan antivirus, flavonoid sebagai anti-inflamasi, analgesik dan
antioksidan (Kartika dkk, 2014).
8
2.2 Freeze Drying
Freeze drying atau disebut juga lyophilization merupakan proses untuk
menghilangkan air tanpa pemanasan berlebih. Umumnya digunakan untuk
memenuhi kebutuhan farmasetik dalam meningkatkan stabilitas dan waktu simpan
obat-obatan yang tidak stabil, digunakan industri makanan untuk memperpanjang
waktu
simpan
dengan
mencegah
pertumbuhan
mikroorganisme
dan
memperlambat oksidasi lipida (Nireesha et al, 2013).
Metode pengeringan freeze drying hanya sedikit mengubah warna, rasa,
tekstur, nutrisi, penampilan, komponen kimia dan aktivitas biologis dari sampel
yang segar sehingga disebut sebagai metode pengeringan terbaik untuk makanan
yang mengandung komponen sensitif panas dan komponen antioksidan seperti
tokoferol, asam askorbat, karotenoid dan fenolik (Dirim dan Gulsah, 2012).
Freeze drying adalah proses dimana air dihilangkan dari suatu produk
dengan mengatur tekanan dan temperatur dalam keadaan vakum. Terdapat 2
komponen penting yang menyusun alat freeze dryer. Komponen pertama adalah
ruang pengering untuk mengkontrol temperatur dan komponen kedua adalah
ruang kondensor. Ruang pengering dihubungkan dengan sebuah katup ke ruang
kondensor untuk mencapai temperatur -50 sampai -80ºC.
Tahapan yang terjadi pada saat freeze drying ada 3, yaitu :
a. Freezing
Produk yang akan dikeringkan, dibekukan terlebih dahulu sehingga terbentuk
massa yang solid.
9
b. Primary drying
Produk yang sudah beku dikondisikan dalam keadaan vakum dengan tekanan
10-4 sampai 10-5 atmosfer, sehingga pelarut dari produk menguap dari fase
padat ke gas tanpa melewati fase cair atau disebut dengan sublimasi. Pada
proses sublimasi perlu ditingkatkan temperatur sekitar -45º sampai -20º C
untuk
mempercepat
penguapan.
Peningkatan
temperatur
harus
terus
diperhatikan agar tetap di bawah critical process temperature (suhu dimana
produk kembali mencair). Pada tahap ini, penguapan pelarut belum sempurna
karena masih ada sisa-sisa embun hasil sublimasi yang masih tertinggal dalam
produk.
c. Secondary drying
Ada sekitar 7-8% embun sisa primary drying yang harus dikeringkan pada
temperatur yang lebih tinggi untuk mengurangi kandungan air dalam produk.
Proses ini disebut dengan isothermal desorption. Pada tahap ini, temperatur
produk harus lebih tinggi dari temperatur lingkungannya dan tekanan
diturunkan sampai minimum. Tahap ini memerlukan waktu 1/3 atau 1/2 kali
lebih lama dari tahap primary drying karena memerlukan energi yang lebih
besar untuk menghilangkan sisa airnya (Nireesha et al, 2013).
2.3 Radikal Bebas
Radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu
atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya. Senyawa ini terbentuk
didalam tubuh dapat dipicu oleh berbagai faktor, misalnya ketika komponen
makanan diubah menjadi bentuk energi melalui proses metabolisme. Dalam
10
kondisi demikian mudah terbentuk radikal bebas, seperti anion superoksida,
hidroksil dan lain-lain. Radikal bebas juga dapat terbentuk dari senyawa lain yang
sebenarnya bukan radikal bebas, tetapi mudah berubah menjadi radikal bebas
(Winarsi, 2007).
Sifat radikal bebas yang tidak stabil menyebabkan reaksi menerima atau
memberikan elektron dengan molekul sekitarnya.Kebanyakan molekul ini bukan
radikal bebas melainkan makromolekul biologi seperti lipid, protein, asam nukleat
dan karbohidrat.Dengan reaksi ini timbullah reaksi radikal bebas beruntun yaitu
terbentuknya radikal bebas baru yang bereaksi lagi dengan makromolekul lain
(Kosasih dkk, 2004).
Secara umum sumber radikal bebas dapat dibedakan menjadi dua yaitu
endogen dan eksogen. Radikal bebas endogen dihasilkan tubuh secara alami dari
proses biokimia yang berlangsung didalam sel (intraselular) dan diluar sel
(ekstraselular), proses ini terjadi terus menerus selama kehidupan. Keberadaannya
dalam jumlah normal berguna untuk melawan peradangan, membunuh kuman
penyebab penyakit, detoksifikasi racun xenobiotik, polimerisasi dinding sel serta
untuk mengendalikan tonus otot polos pada pembuluh darah dan organ-organ
dalam tubuh (Lingga, 2012). Radikal bebas eksogen berasal dari luar sistem tubuh
misalnya sinar UV dan lingkungan seperti radiasi, polusi, asap rokok, makanan,
minuman, ozon dan pestisida (Rohmatussolihat, 2009).
Senyawa oksigen reaktif (SOR)berperan dalam berbagai proses biologis
alami didalam tubuh. SOR berasal dari oksigen (O2). Berbagai proses
metabolisme dalam tubuh, seperti pada rantai pernapasan, reperfusidan proses
oksidasi asam lemak, oksigen berperan sebagai akseptor terakhir dari elektron.
11
Secara fisiologis tubuh menghasilkan SOR, namun apabila radikal bebas atau
oksidan dihasilkan secara berlebihan oleh tubuh, maka bahan tersebut akanbersifat
toksik dan merusak berbagai komponen dalam tubuh, seperti DNA, lipid dan
enzim. Sel tubuh dapat rusak bahkan mati sebagai akibat dari keberadaan spesies
oksigen reaktif yang tidak terkendali di dalam tubuh. Golongan senyawa oksigen
reaktif antara lain adalah hidroksil (OH-), superoksida (O2-), peroksidal (RO2-),
asam hipoklorit (HOCl) dan hidrogen peroksida (H2O2) (Ionita, 2005).
Secara umum (Hamid, et al., 2010), reaksi pembentukan radikal bebas
melalui 3 tahapan reaksiberikut :
a. Tahap inisiasi
RH + initiator → R˙ + H˙
R˙ → R˙ + O2 → ROO˙
b. Tahap propagasi
R˙ + O2 → ROO˙
ROO˙ +RH → ROOH + R˙
c. Tahap terminasi
R˙ + R˙ → RR
R˙ + ROO˙ → ROOR
Tahap inisiasi adalah tahap awal pembentukan radikal-radikal bebas,
sedangkan propagasi merupakan sederatan reaksi terbentuknya radikal baru akibat
reaksi antara suatu radikal dengan senyawa lain. Tahap terakhir atau terminasi
adalah reaksi memusnahkan radikal bebas atau mengubah radikal bebas menjadi
stabil dan tak reaktif (Rohmatussolihat, 2009).
12
2.4 Antioksidan
Antioksidan adalah zat yangdalam kadar rendah bila dibandingkan dengan
bahan yang dapat dioksidasi, dapat memperlambat atau menghambat oksidasi
bahan tersebut secara signifikan (Halliwell, 2002).
Senyawa ini memiliki berat molekul kecil, tetapi mampu menginaktivasi
berkembangnya reaksi oksidasi, dengan cara mencegah terbentuknya radikal atau
dengan mengikat radikal bebas dan molekul yang sangat reaktif (Winarsi, 2007).
Menurut Kumalaningsih (2006), antioksidan tubuh dikelompokkan
menjadi 3 yakni:
1. Antioksidan primer yang berfungsi untuk mencegah pembentuk senyawa
radikal baru karena dapat merubah radikal bebas yang ada menjadi molekul
yang berkurang dampak negatifnya, sebelum radikal bebas ini sempat bereaksi.
Contohnya adalah enzim superoksida dismutase (SOD) yang berfungsi sebagai
pelindung hancurnya sel-sel dalam tubuh karena radikal bebas.
2. Antioksidan sekunder merupakan senyawa yang berfungsi menangkap
senyawa serta mencegah terjadinya reaksi berantai. Contohnya adalah vitamin
E, vitamin C dan betakaroten yang dapat diperoleh dari buah-buahan.
3. Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki kerusakan sel-sel
dan jaringan yang disebabkan radikal bebas. Contohnya enzim metionin
sulfoksidan reduktase untuk memperbaiki DNA pada inti sel.
Khasiat antioksidan untuk mencegah berbagai penyakit akibat pengaruh
oksidatif akan lebih efektif jika kita mengkonsumsi sayur-sayuran dan buahbuahan yang kaya akan antioksidan dan berbagai jenis daripada menggunakan
antioksidan tunggal. Efek antioksidan dari sayur-sayuran dan buah-buahan, lebih
13
efektif daripada suplemen antioksidan yang diisolasi. Hal ini mungkin
dikarenakan oleh adanya komponen lain dan interaksinya dalam sayur-sayuran
dan buah-buahan yang berperan secara positif (Silalahi, 2006).
Senyawa antioksidan alami tumbuhan umumnya adalah senyawa fenolik
atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, kumarin, tokoferol dan
asam-asam organik.Senyawa polifenolik dapat bereaksi sebagai pereduksi,
penangkap radikal bebas (Kumalaningsih, 2006).
2.4.1 Vitamin C
Vitamin C berhasil di isolasi untuk pertama kalinya pada tahun 1928 oleh
Albert Szent-Györgyi. Penemuan ini terjadi dikarenakan keinginan dari Albert
untuk mencoba mengidentifikasi suatu komponen yang mengikat oksigen dan
dapat mencegah kerusakan buah (Iqbal, et al., 2004).
Vitamin C atau asam askorbat mempunyai berat molekul 176,13 dengan
rumus bangun C6H8O6, dengan titik lebur 190-192°C. Asam askorbat
mengandung tidak kurang dari 99,0% C6H8O6. Pemerian: serbuk atau hablur
putih atau agak kuning, tidak berbau, rasa asam, oleh pengaruh cahaya lambat
laun menjadi gelap, dalam larutan cepat teroksidasi. Kelarutan: mudah larut
dalam air, agak sukar larut dalam etanol (95%) P, praktis tidak larut dalam
kloroform P, dalam eter P dan dalam benzen P. Penyimpanan dalam wadah
tertutup rapat, terlindung dari cahaya.Vitamin C mengandung khasiat sebagai
antiskorbut (Depkes, 1979).
Vitamin C berperan dalam mengurangi resiko hipertensi dan jantung
koroner, mencegah kanker, meningkatkan sistem kekebalan tubuh terhadap
14
infeksi virus dan bakteri, berperan dalam pembentukan kolagen serta produksi
neurotransmitter dan hormon tertentu dalam tubuh (Walingo, 2005).
Gambar 2.1. Rumus bangun vitamin C
(Iqbal, et al., 2004).
Asam askorbat apabila terkena pengaruh oksigen, zat-zat pengoksidasi
lemah, atau oleh pengaruh enzim asam askorbat oksidase, akan mempermudah
senyawa ini mengalami oksidasi menjadi asam dehidroaskorbat, karena memiliki
sifat mudah teroksidasi, asam askorbat digunakan sebagai antioksidan (Iqbal, et
al., 2004).
2.4.2Beta karoten
Beta karoten atau disebut provitamin A merupakan salah satu dari karoten
yang paling banyak terdapat pada jaringan tanaman. Beta karoten yang masuk ke
dalam mukosa usus kecil akan dipecah oleh enzim beta karoten 15,15’monooxygenase menjadi retinol (vitamin A). Satu molekul beta karoten akan
dipecah menjadi dua molekul retinol. Sebagian karoten disimpan dihati dalam
bentuk pro-vitamin A dan sebagian yang lain diubah menjadi vitamin A. Vitamin
A merupakan bentuk yang siap diabsorpsi oleh tubuh. Kemampuan usus untuk
menyerap beta karoten berkisar 9-22% bergantung sumber dan bentuk beta
karoten yang akan diserap, ketersediaan lemak sebagai pelarutnya, dan
kemampuan usus dari masing-masing individu.
15
Beta karoten bersifat larut dalam lemak sehingga melindungi sel dari
kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas yang larut dalam lemak.
Kemampuannya dalam menjaga integritas sel sangat baik sehingga dapat berperan
sebagai antioksidan (Lingga, 2012). Rumus bangun betakaroten dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Rumus bangun betakaroten
(Hanson, 2005).
2.4.3 Flavonoid
Golongan flavonoid dapat digambarkan sebagai deretan senyawa C6-C3C6. Kelompok terbesar flavonoid memiliki ciri adanya cincin piran yang
menghubungkan rantai tiga-karbon dengan salah satu dari cincin benzene.
Senyawa ini merupakan pereduksi yang baik karena mampu menghambat reaksi
oksidasi. Flavonoid pada tumbuhan berfungsi sebagai pelindung terhadap
serangan jamur ataupun radiasi sinar UV yang dapat merusak tumbuhan. Selain
itu, flavonoid juga terlibat dalam proses fotosintesis, transfer energi dan respirasi
pada tumbuhan. Struktur umum untuk turunan flavonoid dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 2.3 Rumus bangun flavonoid
(Robinson, 1995).
16
2.4.4 Polifenol
Senyawa polifenol adalah senyawa yang paling sedikit memiliki satu
cincin aromatik dan mengikat beberapa gugus hidroksil.Polifenol merupakan
senyawa antioksidan alami yang paling banyak terdapat dalam buah-buahan dan
sayuran. Sifat antioksidan yang dimiliki oleh polifenol dapat menghambat
spesiesoksigen reaktif. Polifenol dapat menghambat senyawa-senyawa karsinogen
dengan cara metilasi dan pembentukan glukoronid, serta pembukaan cincin,
kebanyakan dari bagian katekol polifenol, akibat pengaruh dari enzim-azim dan
bakteri pencernaan(Weisburger, 2004).
2.4.5 Sitrulin
Sitrulin atau 2-amino-5-(carbamoylamino)pentanoic merupakan suatu
asam amino.Sitrulindapat berubah menjadi arginin didalam ginjal serta dapat
meningkakan produksi nitrogen monoksida.Proses metabolisme sitrulin didalam
tubuh dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.4 Metabolisme sitrulin didalam tubuh
Sitrulin yang bermanfaat untuk menjaga kesehatan jantung, mengurangi
kelelahan akibat olahraga, meningkatkan imunitas tubuh, mengurangi tekanan
darah, membersihkan sisa ammonia dalam tubuh dan melancarkan aliran darah
17
didalam tubuh.Berdasarkan manfaat dan sifat
dari sitrulin tersebut dapat
digunakan sebagai antioksidan. Struktur umum sitrulin dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar 2.5 Rumus bangun sitrulin
(Cooke dan Oka, 2001)
2.5 Penentuan Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH
Pada tahun 1922, Goldschmidt dan Renn menemukan senyawa berwarna
ungu radikal bebas stabil DPPH.DPPH berwarna sangat ungu seperti KMnO4 dan
tidak larut dalam air (Ionita, 2005).
Gambar 2.6 Rumus bangun DPPH
(Prakashet.al., 2001).
Metode DPPH adalah sebuah metode yang sederhana yang dapat
digunakan untuk menguji kemampuan antioksidan yang terkandung dalam
makanan.Metode DPPH dapat digunakan untuk sampel yang padat dan juga
dalam bentuk larutan.Prinsipnya dimana elektron ganjil pada molekul DPPH
memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 517 nm yang berwarna
ungu. Warna ini akan berubah dari ungu menjadi kuning lemah apabila elektron
18
ganjil tersebut berpasangan dengan atom hidrogen yang disumbangkan senyawa
antioksidan. Perubahan warna ini berdasarkan reaksi kesetimbangan kimia
(Prakashet.al., 2001).
Parameter yang dipakai untuk menunjukan aktivitas antioksidan adalah
harga konsentrasi efisien atau efficient concentration (EC50) atau Inhibition
Concentration (IC50) yaitu konsentrasi suatu zat antioksidan yang dapat
menyebabkan 50% DPPH kehilangan karakter radikal atau konsentrasi suatu zat
antioksidan yang memberikan % penghambatan 50%. Zat yang mempunyai
aktivitas antioksidan tinggi, akan mempunyai harga EC50 atau IC50 yang rendah
(Molyneux, 2004).
2.5.1 Pelarut
Metode ini akan bekerja dengan baik menggunakan pelarut metanol atau
etanol dan kedua pelarut ini tidak mempengaruhi dalam reaksi antara sampel uji
sebagai antioksidan dengan DPPH sebagai radikal bebas (Molyneux, 2004).
2.5.2 Pengukuran absorbansi – panjang gelombang
Panjang
gelombang
maksimum
(λmaks)
yang
digunakan
dalam
pengukuran uji sampel uji sangat bervariasi. Menurut beberapa literatur panjang
gelombang maksimum untuk DPPH antara lain 515-520 nm, bagaimanapun dalam
praktiknya hasil pengukuran yang memberikan peak maksimum itulah panjang
gelombangnya yaitu sekitar panjang gelombang yang disebutkan diatas.
(Molyneux, 2004).
2.5.3 Pengukuran waktu operasional (operating time)
Cara ini biasa digunakan untuk pengukuran hasil reaksi atau pembentukan
warna.Tujuannya adalah untuk mengetahui waktu pengukuran yang stabil. Waktu
19
operasional ditentukan dengan mengukur hubungan antara waktu pengukuran
dengan absorbansi larutan (Rohman, 2007).
2.6 Spektrofotometri UV-Visible
Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis berdasarkan penyerapan cahaya
atau energi radiasi oleh suatu larutan. Jumlah cahaya atau energi radiasi yang
diserap memungkinkan pengukuran jumlah zat penyerap dalam larutan secara
kuantitatif (Triyati, 1985).Panjang gelombang untuk sinar ultraviolet antara 200400 nm sedangkan panjang gelombang untuk sinar tampak/visible antara 400-750
nm (Gandjar dan Rohman, 2007).
Metode spektrofotometri ultra-violet dan sinar tampak (visible) telah
banyak diterapkan untuk penetapan senyawa-senyawa organik yang umumnya
dipergunakan untuk penentuan senyawa dalam jumlah yang sangat kecil.Dalam
suatu larutan,gugus molekul yang dapat mengabsorpsi cahaya dinamakan gugus
kromofor.Molekul-molekul yang hanya mengandung satu gugus kromofor dapat
mengalami perubahan pada panjang gelombang. Molekul yang mengandung dua
gugus kromofor atau lebih akan mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang
yang hampir sama dengan molekul yang hanya mempunyai satu gugus kromofor
tertentu, tetapi intensitas absorpsinya adalah sebanding dengan jumlah kromofor
yang ada (Triyati, 1985).
20
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uraian Tanaman
Uraian tumbuhan meliputi morfologi tanaman, habitat, sistematika
tanaman, sinonim, nama asing, nama daerah, kegunaan dan kandungan kimia dari
tanaman.
2.1.1 Morfologi tanaman
Buah semangka berbentuk bola sampai bulat memanjang, besar bervariasi
dengan panjang 20-30 cm, diameter 15-20 cm, dengan berat mulai dari 3-7 kg,
namun terkadang ada buah semangka yang mencapai 15-20 kg. Bagian dari buah
semangka terdiri ataskulit buah, daging buah dan bijinya (Widyanigrum, 2011).
Kulit buah semangka tebal dan berdaging, licin, warnanya bermacam-macam
seperti hijau tua, kuning agak putih, atau hjiau muda bergaris-garis putih. Daging
buah warnanya merah, merah muda (pink), jingga (orange), kuning sampai putih.
Biji bentuk memanjang, pipih, warnanya hitam, putih, atau cokelat kemerahan.
Ada juga yang tanpa biji (seedless) (Dalimartha, 2003).
Daun semangka lebar dan menjari, mempunyai batang kecil memanjang
daun ditutupi oleh bulu-bulu yang halus dan tajam. Batang tanaman semangka
adalah beruas-ruas dan disetiap ruas tumbuh daun-daun tanaman. Tanaman
semangka tumbuh dengan cara menjalar. Bunga tanaman semangka termasuk
monoecius (berumah satu) dan berkelamin satu (unisexual). Akar tanaman
termasuk akar tunggang disertai akar samping dengan penetrasi agak dalam
ketanah (Barus dan Syukri, 2008).
6
2.1.2 Habitat
Tanaman semangka berasal dari daerah tropis dan subtropis Afrika.
Tumbuh liar ditepi jalan, padang belukar, pantai laut, atau ditanam di kebun dan
perkarangan sebagai tanaman buah. Tanaman ini tergolong cepat berproduksi
yaitu sekitar 2-4 bulan. Semangka dapat berproduksi dengan baik pada ketinggian
±1000 meter diatas permukaan laut. Suhu udara yang baik untuk pertumbuhan
semangka
yaitu
berkisar
25-30ºC.
Di
Indonesia
tanaman
ini
banyak
dikembangkan disekitar kota besar diantaranya Indramayu, Cirebon, Madiun,
Lombok, Sumatera Utara dan sebagainya (Barus dan Syukri, 2008).
2.1.3 Sistematika tanaman
Menurut Rukmana (1994) sistematika tanaman semangka adalah sebagai
berikut:
Kingdom
: Plantae
Divisi
: Spermatophyta
Sub divisi
: Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Cucurbitales
Famili
: Cucurbitaceae
Genus
: Citrullus
Species
: Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. & Nakai
2.1.4 Sinonim
Buah semangka memiliki nama sinonim yaitu Citrullus vulgaris Schrad
(Rukmana, 1994).
7
2.1.5 Nama asing
Buah semangka memiliki nama asing seperti Water Melon (Inggris), Xi
Gua (Cina), Hamaka (Halmahera) (Dalimartha, 2003).
2.1.6 Nama daerah
Buah semangka memiliki nama lain seperti Samangka, Semongka,
Watesan,
Ghuleng-ghuleng
(Jawa);
Mandike,
Karamboja,
Kalambosa,
Kamandriki (Sumatera); Mendikal, Pateka (Maluku); Lamuja, Karamujo, Ramujo,
Samaka (Lampung) (Dalimartha, 2003).
2.1.7 Kegunaan
Daging buah semangka digunakan untuk pengobatan tekanan darah tinggi
(hipertensi), demam, mulut kering, air kemih berwarna kuning tua, sakit
tenggorok, sariawan, rasa lemah,
napas berbau dan menghilangkan kerutan
diwajah (Widyaningrum, 2011).
2.1.8 Kandungan kimia
Daging buah semangka bersifat rendah kalori dan mengandung air
sebanyak 93,4%, protein 0,5%, karbohidrat 5,3%, lemak 0,1%, serat 0,2%dan
vitamin (A, B dan C). Selain itu mengandung asam amino sitrulin (C6H13N3O3),
asam aminoasetat, asam malat, asam fosfat, arginin, betain, likopen (C40H56),
karoten, bromin, natrium, kalium, silvit, lisin, fruktosa, dekstrosa dan sukrosa
(Dalimartha, 2003). Zat–zat yang bermanfaat pada daging buah semangka seperti
likopen mempunyai aktivitas sebagai antioksidan, saponin yang memiliki sifat
antibakteri dan antivirus, flavonoid sebagai anti-inflamasi, analgesik dan
antioksidan (Kartika dkk, 2014).
8
2.2 Freeze Drying
Freeze drying atau disebut juga lyophilization merupakan proses untuk
menghilangkan air tanpa pemanasan berlebih. Umumnya digunakan untuk
memenuhi kebutuhan farmasetik dalam meningkatkan stabilitas dan waktu simpan
obat-obatan yang tidak stabil, digunakan industri makanan untuk memperpanjang
waktu
simpan
dengan
mencegah
pertumbuhan
mikroorganisme
dan
memperlambat oksidasi lipida (Nireesha et al, 2013).
Metode pengeringan freeze drying hanya sedikit mengubah warna, rasa,
tekstur, nutrisi, penampilan, komponen kimia dan aktivitas biologis dari sampel
yang segar sehingga disebut sebagai metode pengeringan terbaik untuk makanan
yang mengandung komponen sensitif panas dan komponen antioksidan seperti
tokoferol, asam askorbat, karotenoid dan fenolik (Dirim dan Gulsah, 2012).
Freeze drying adalah proses dimana air dihilangkan dari suatu produk
dengan mengatur tekanan dan temperatur dalam keadaan vakum. Terdapat 2
komponen penting yang menyusun alat freeze dryer. Komponen pertama adalah
ruang pengering untuk mengkontrol temperatur dan komponen kedua adalah
ruang kondensor. Ruang pengering dihubungkan dengan sebuah katup ke ruang
kondensor untuk mencapai temperatur -50 sampai -80ºC.
Tahapan yang terjadi pada saat freeze drying ada 3, yaitu :
a. Freezing
Produk yang akan dikeringkan, dibekukan terlebih dahulu sehingga terbentuk
massa yang solid.
9
b. Primary drying
Produk yang sudah beku dikondisikan dalam keadaan vakum dengan tekanan
10-4 sampai 10-5 atmosfer, sehingga pelarut dari produk menguap dari fase
padat ke gas tanpa melewati fase cair atau disebut dengan sublimasi. Pada
proses sublimasi perlu ditingkatkan temperatur sekitar -45º sampai -20º C
untuk
mempercepat
penguapan.
Peningkatan
temperatur
harus
terus
diperhatikan agar tetap di bawah critical process temperature (suhu dimana
produk kembali mencair). Pada tahap ini, penguapan pelarut belum sempurna
karena masih ada sisa-sisa embun hasil sublimasi yang masih tertinggal dalam
produk.
c. Secondary drying
Ada sekitar 7-8% embun sisa primary drying yang harus dikeringkan pada
temperatur yang lebih tinggi untuk mengurangi kandungan air dalam produk.
Proses ini disebut dengan isothermal desorption. Pada tahap ini, temperatur
produk harus lebih tinggi dari temperatur lingkungannya dan tekanan
diturunkan sampai minimum. Tahap ini memerlukan waktu 1/3 atau 1/2 kali
lebih lama dari tahap primary drying karena memerlukan energi yang lebih
besar untuk menghilangkan sisa airnya (Nireesha et al, 2013).
2.3 Radikal Bebas
Radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu
atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya. Senyawa ini terbentuk
didalam tubuh dapat dipicu oleh berbagai faktor, misalnya ketika komponen
makanan diubah menjadi bentuk energi melalui proses metabolisme. Dalam
10
kondisi demikian mudah terbentuk radikal bebas, seperti anion superoksida,
hidroksil dan lain-lain. Radikal bebas juga dapat terbentuk dari senyawa lain yang
sebenarnya bukan radikal bebas, tetapi mudah berubah menjadi radikal bebas
(Winarsi, 2007).
Sifat radikal bebas yang tidak stabil menyebabkan reaksi menerima atau
memberikan elektron dengan molekul sekitarnya.Kebanyakan molekul ini bukan
radikal bebas melainkan makromolekul biologi seperti lipid, protein, asam nukleat
dan karbohidrat.Dengan reaksi ini timbullah reaksi radikal bebas beruntun yaitu
terbentuknya radikal bebas baru yang bereaksi lagi dengan makromolekul lain
(Kosasih dkk, 2004).
Secara umum sumber radikal bebas dapat dibedakan menjadi dua yaitu
endogen dan eksogen. Radikal bebas endogen dihasilkan tubuh secara alami dari
proses biokimia yang berlangsung didalam sel (intraselular) dan diluar sel
(ekstraselular), proses ini terjadi terus menerus selama kehidupan. Keberadaannya
dalam jumlah normal berguna untuk melawan peradangan, membunuh kuman
penyebab penyakit, detoksifikasi racun xenobiotik, polimerisasi dinding sel serta
untuk mengendalikan tonus otot polos pada pembuluh darah dan organ-organ
dalam tubuh (Lingga, 2012). Radikal bebas eksogen berasal dari luar sistem tubuh
misalnya sinar UV dan lingkungan seperti radiasi, polusi, asap rokok, makanan,
minuman, ozon dan pestisida (Rohmatussolihat, 2009).
Senyawa oksigen reaktif (SOR)berperan dalam berbagai proses biologis
alami didalam tubuh. SOR berasal dari oksigen (O2). Berbagai proses
metabolisme dalam tubuh, seperti pada rantai pernapasan, reperfusidan proses
oksidasi asam lemak, oksigen berperan sebagai akseptor terakhir dari elektron.
11
Secara fisiologis tubuh menghasilkan SOR, namun apabila radikal bebas atau
oksidan dihasilkan secara berlebihan oleh tubuh, maka bahan tersebut akanbersifat
toksik dan merusak berbagai komponen dalam tubuh, seperti DNA, lipid dan
enzim. Sel tubuh dapat rusak bahkan mati sebagai akibat dari keberadaan spesies
oksigen reaktif yang tidak terkendali di dalam tubuh. Golongan senyawa oksigen
reaktif antara lain adalah hidroksil (OH-), superoksida (O2-), peroksidal (RO2-),
asam hipoklorit (HOCl) dan hidrogen peroksida (H2O2) (Ionita, 2005).
Secara umum (Hamid, et al., 2010), reaksi pembentukan radikal bebas
melalui 3 tahapan reaksiberikut :
a. Tahap inisiasi
RH + initiator → R˙ + H˙
R˙ → R˙ + O2 → ROO˙
b. Tahap propagasi
R˙ + O2 → ROO˙
ROO˙ +RH → ROOH + R˙
c. Tahap terminasi
R˙ + R˙ → RR
R˙ + ROO˙ → ROOR
Tahap inisiasi adalah tahap awal pembentukan radikal-radikal bebas,
sedangkan propagasi merupakan sederatan reaksi terbentuknya radikal baru akibat
reaksi antara suatu radikal dengan senyawa lain. Tahap terakhir atau terminasi
adalah reaksi memusnahkan radikal bebas atau mengubah radikal bebas menjadi
stabil dan tak reaktif (Rohmatussolihat, 2009).
12
2.4 Antioksidan
Antioksidan adalah zat yangdalam kadar rendah bila dibandingkan dengan
bahan yang dapat dioksidasi, dapat memperlambat atau menghambat oksidasi
bahan tersebut secara signifikan (Halliwell, 2002).
Senyawa ini memiliki berat molekul kecil, tetapi mampu menginaktivasi
berkembangnya reaksi oksidasi, dengan cara mencegah terbentuknya radikal atau
dengan mengikat radikal bebas dan molekul yang sangat reaktif (Winarsi, 2007).
Menurut Kumalaningsih (2006), antioksidan tubuh dikelompokkan
menjadi 3 yakni:
1. Antioksidan primer yang berfungsi untuk mencegah pembentuk senyawa
radikal baru karena dapat merubah radikal bebas yang ada menjadi molekul
yang berkurang dampak negatifnya, sebelum radikal bebas ini sempat bereaksi.
Contohnya adalah enzim superoksida dismutase (SOD) yang berfungsi sebagai
pelindung hancurnya sel-sel dalam tubuh karena radikal bebas.
2. Antioksidan sekunder merupakan senyawa yang berfungsi menangkap
senyawa serta mencegah terjadinya reaksi berantai. Contohnya adalah vitamin
E, vitamin C dan betakaroten yang dapat diperoleh dari buah-buahan.
3. Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki kerusakan sel-sel
dan jaringan yang disebabkan radikal bebas. Contohnya enzim metionin
sulfoksidan reduktase untuk memperbaiki DNA pada inti sel.
Khasiat antioksidan untuk mencegah berbagai penyakit akibat pengaruh
oksidatif akan lebih efektif jika kita mengkonsumsi sayur-sayuran dan buahbuahan yang kaya akan antioksidan dan berbagai jenis daripada menggunakan
antioksidan tunggal. Efek antioksidan dari sayur-sayuran dan buah-buahan, lebih
13
efektif daripada suplemen antioksidan yang diisolasi. Hal ini mungkin
dikarenakan oleh adanya komponen lain dan interaksinya dalam sayur-sayuran
dan buah-buahan yang berperan secara positif (Silalahi, 2006).
Senyawa antioksidan alami tumbuhan umumnya adalah senyawa fenolik
atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, kumarin, tokoferol dan
asam-asam organik.Senyawa polifenolik dapat bereaksi sebagai pereduksi,
penangkap radikal bebas (Kumalaningsih, 2006).
2.4.1 Vitamin C
Vitamin C berhasil di isolasi untuk pertama kalinya pada tahun 1928 oleh
Albert Szent-Györgyi. Penemuan ini terjadi dikarenakan keinginan dari Albert
untuk mencoba mengidentifikasi suatu komponen yang mengikat oksigen dan
dapat mencegah kerusakan buah (Iqbal, et al., 2004).
Vitamin C atau asam askorbat mempunyai berat molekul 176,13 dengan
rumus bangun C6H8O6, dengan titik lebur 190-192°C. Asam askorbat
mengandung tidak kurang dari 99,0% C6H8O6. Pemerian: serbuk atau hablur
putih atau agak kuning, tidak berbau, rasa asam, oleh pengaruh cahaya lambat
laun menjadi gelap, dalam larutan cepat teroksidasi. Kelarutan: mudah larut
dalam air, agak sukar larut dalam etanol (95%) P, praktis tidak larut dalam
kloroform P, dalam eter P dan dalam benzen P. Penyimpanan dalam wadah
tertutup rapat, terlindung dari cahaya.Vitamin C mengandung khasiat sebagai
antiskorbut (Depkes, 1979).
Vitamin C berperan dalam mengurangi resiko hipertensi dan jantung
koroner, mencegah kanker, meningkatkan sistem kekebalan tubuh terhadap
14
infeksi virus dan bakteri, berperan dalam pembentukan kolagen serta produksi
neurotransmitter dan hormon tertentu dalam tubuh (Walingo, 2005).
Gambar 2.1. Rumus bangun vitamin C
(Iqbal, et al., 2004).
Asam askorbat apabila terkena pengaruh oksigen, zat-zat pengoksidasi
lemah, atau oleh pengaruh enzim asam askorbat oksidase, akan mempermudah
senyawa ini mengalami oksidasi menjadi asam dehidroaskorbat, karena memiliki
sifat mudah teroksidasi, asam askorbat digunakan sebagai antioksidan (Iqbal, et
al., 2004).
2.4.2Beta karoten
Beta karoten atau disebut provitamin A merupakan salah satu dari karoten
yang paling banyak terdapat pada jaringan tanaman. Beta karoten yang masuk ke
dalam mukosa usus kecil akan dipecah oleh enzim beta karoten 15,15’monooxygenase menjadi retinol (vitamin A). Satu molekul beta karoten akan
dipecah menjadi dua molekul retinol. Sebagian karoten disimpan dihati dalam
bentuk pro-vitamin A dan sebagian yang lain diubah menjadi vitamin A. Vitamin
A merupakan bentuk yang siap diabsorpsi oleh tubuh. Kemampuan usus untuk
menyerap beta karoten berkisar 9-22% bergantung sumber dan bentuk beta
karoten yang akan diserap, ketersediaan lemak sebagai pelarutnya, dan
kemampuan usus dari masing-masing individu.
15
Beta karoten bersifat larut dalam lemak sehingga melindungi sel dari
kerusakan yang disebabkan oleh radikal bebas yang larut dalam lemak.
Kemampuannya dalam menjaga integritas sel sangat baik sehingga dapat berperan
sebagai antioksidan (Lingga, 2012). Rumus bangun betakaroten dapat dilihat pada
Gambar 2.2.
Gambar 2.2 Rumus bangun betakaroten
(Hanson, 2005).
2.4.3 Flavonoid
Golongan flavonoid dapat digambarkan sebagai deretan senyawa C6-C3C6. Kelompok terbesar flavonoid memiliki ciri adanya cincin piran yang
menghubungkan rantai tiga-karbon dengan salah satu dari cincin benzene.
Senyawa ini merupakan pereduksi yang baik karena mampu menghambat reaksi
oksidasi. Flavonoid pada tumbuhan berfungsi sebagai pelindung terhadap
serangan jamur ataupun radiasi sinar UV yang dapat merusak tumbuhan. Selain
itu, flavonoid juga terlibat dalam proses fotosintesis, transfer energi dan respirasi
pada tumbuhan. Struktur umum untuk turunan flavonoid dapat dilihat pada
gambar berikut:
Gambar 2.3 Rumus bangun flavonoid
(Robinson, 1995).
16
2.4.4 Polifenol
Senyawa polifenol adalah senyawa yang paling sedikit memiliki satu
cincin aromatik dan mengikat beberapa gugus hidroksil.Polifenol merupakan
senyawa antioksidan alami yang paling banyak terdapat dalam buah-buahan dan
sayuran. Sifat antioksidan yang dimiliki oleh polifenol dapat menghambat
spesiesoksigen reaktif. Polifenol dapat menghambat senyawa-senyawa karsinogen
dengan cara metilasi dan pembentukan glukoronid, serta pembukaan cincin,
kebanyakan dari bagian katekol polifenol, akibat pengaruh dari enzim-azim dan
bakteri pencernaan(Weisburger, 2004).
2.4.5 Sitrulin
Sitrulin atau 2-amino-5-(carbamoylamino)pentanoic merupakan suatu
asam amino.Sitrulindapat berubah menjadi arginin didalam ginjal serta dapat
meningkakan produksi nitrogen monoksida.Proses metabolisme sitrulin didalam
tubuh dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 2.4 Metabolisme sitrulin didalam tubuh
Sitrulin yang bermanfaat untuk menjaga kesehatan jantung, mengurangi
kelelahan akibat olahraga, meningkatkan imunitas tubuh, mengurangi tekanan
darah, membersihkan sisa ammonia dalam tubuh dan melancarkan aliran darah
17
didalam tubuh.Berdasarkan manfaat dan sifat
dari sitrulin tersebut dapat
digunakan sebagai antioksidan. Struktur umum sitrulin dapat dilihat pada gambar
berikut :
Gambar 2.5 Rumus bangun sitrulin
(Cooke dan Oka, 2001)
2.5 Penentuan Aktivitas Antioksidan dengan Metode DPPH
Pada tahun 1922, Goldschmidt dan Renn menemukan senyawa berwarna
ungu radikal bebas stabil DPPH.DPPH berwarna sangat ungu seperti KMnO4 dan
tidak larut dalam air (Ionita, 2005).
Gambar 2.6 Rumus bangun DPPH
(Prakashet.al., 2001).
Metode DPPH adalah sebuah metode yang sederhana yang dapat
digunakan untuk menguji kemampuan antioksidan yang terkandung dalam
makanan.Metode DPPH dapat digunakan untuk sampel yang padat dan juga
dalam bentuk larutan.Prinsipnya dimana elektron ganjil pada molekul DPPH
memberikan serapan maksimum pada panjang gelombang 517 nm yang berwarna
ungu. Warna ini akan berubah dari ungu menjadi kuning lemah apabila elektron
18
ganjil tersebut berpasangan dengan atom hidrogen yang disumbangkan senyawa
antioksidan. Perubahan warna ini berdasarkan reaksi kesetimbangan kimia
(Prakashet.al., 2001).
Parameter yang dipakai untuk menunjukan aktivitas antioksidan adalah
harga konsentrasi efisien atau efficient concentration (EC50) atau Inhibition
Concentration (IC50) yaitu konsentrasi suatu zat antioksidan yang dapat
menyebabkan 50% DPPH kehilangan karakter radikal atau konsentrasi suatu zat
antioksidan yang memberikan % penghambatan 50%. Zat yang mempunyai
aktivitas antioksidan tinggi, akan mempunyai harga EC50 atau IC50 yang rendah
(Molyneux, 2004).
2.5.1 Pelarut
Metode ini akan bekerja dengan baik menggunakan pelarut metanol atau
etanol dan kedua pelarut ini tidak mempengaruhi dalam reaksi antara sampel uji
sebagai antioksidan dengan DPPH sebagai radikal bebas (Molyneux, 2004).
2.5.2 Pengukuran absorbansi – panjang gelombang
Panjang
gelombang
maksimum
(λmaks)
yang
digunakan
dalam
pengukuran uji sampel uji sangat bervariasi. Menurut beberapa literatur panjang
gelombang maksimum untuk DPPH antara lain 515-520 nm, bagaimanapun dalam
praktiknya hasil pengukuran yang memberikan peak maksimum itulah panjang
gelombangnya yaitu sekitar panjang gelombang yang disebutkan diatas.
(Molyneux, 2004).
2.5.3 Pengukuran waktu operasional (operating time)
Cara ini biasa digunakan untuk pengukuran hasil reaksi atau pembentukan
warna.Tujuannya adalah untuk mengetahui waktu pengukuran yang stabil. Waktu
19
operasional ditentukan dengan mengukur hubungan antara waktu pengukuran
dengan absorbansi larutan (Rohman, 2007).
2.6 Spektrofotometri UV-Visible
Prinsip kerja spektrofotometer UV-Vis berdasarkan penyerapan cahaya
atau energi radiasi oleh suatu larutan. Jumlah cahaya atau energi radiasi yang
diserap memungkinkan pengukuran jumlah zat penyerap dalam larutan secara
kuantitatif (Triyati, 1985).Panjang gelombang untuk sinar ultraviolet antara 200400 nm sedangkan panjang gelombang untuk sinar tampak/visible antara 400-750
nm (Gandjar dan Rohman, 2007).
Metode spektrofotometri ultra-violet dan sinar tampak (visible) telah
banyak diterapkan untuk penetapan senyawa-senyawa organik yang umumnya
dipergunakan untuk penentuan senyawa dalam jumlah yang sangat kecil.Dalam
suatu larutan,gugus molekul yang dapat mengabsorpsi cahaya dinamakan gugus
kromofor.Molekul-molekul yang hanya mengandung satu gugus kromofor dapat
mengalami perubahan pada panjang gelombang. Molekul yang mengandung dua
gugus kromofor atau lebih akan mengabsorpsi cahaya pada panjang gelombang
yang hampir sama dengan molekul yang hanya mempunyai satu gugus kromofor
tertentu, tetapi intensitas absorpsinya adalah sebanding dengan jumlah kromofor
yang ada (Triyati, 1985).
20