Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium Willd.) Melalui Uji Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In Vitro
AKTIVITAS ANTIDIABETES EKSTRAK KULIT MANGIUM
(Acacia mangium Willd.) MELALUI UJI PENGHAMBATAN
ENZIM α-GLUKOSIDASE SECARA IN VITRO
DWI ERIKAN RIZANTI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antidiabetes
Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium Willd.) Melalui Uji Penghambatan
Enzim α-Glukosidase Secara In Vitro adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2014
Dwi Erikan Rizanti
NIM E24100022
ABSTRAK
DWI ERIKAN RIZANTI. Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia
mangium Willd.) Melalui Uji Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In
Vitro. Dibimbing oleh RITA KARTIKA SARI.
Ekstrak kulit mangium (Acacia mangium Willd.) tergolong aktif
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase karena memiliki nilai IC50≤100
µg/mL. Tujuan penelitian ini adalah menetapkan rendemen ekstrak kulit mangium,
menetapkan aktivitas antidiabetesnya melalui penghambatan aktivitas enzim αglukosidase secara in vitro, serta menganalisis komponen kimia ekstrak teraktif
sebagai inhibitor enzim α-glukosidase. Ekstraksi dilakukan dengan metode
perebusan dalam air dan sokletasi dengan etanol berbagai konsentrasi. Hasil
ekstraksi kulit mangium dengan air, etanol 30, 70, dan 100% menghasilkan
rendemen ekstrak berturut-turut 14.14, 11.72, 8.03, dan 14.06%. Keempat jenis
ekstrak tersebut tergolong aktif menghambat aktivitas α-glukosidase. Ekstrak kulit
mangium yang memiliki aktivitas antidiabetes tertinggi adalah ekstrak etanol 30%
(IC50= 29.36 µg/mL), diikuti dengan ekstrak etanol 70% (IC50= 33.90 µg/mL),
ekstrak air (IC50= 35.14 µg/mL), dan ekstrak etanol 100% (IC50=35.49 µg/mL).
Hasil analisis komponen kimia menunjukkan ekstrak etanol 30% mengandung
senyawa dominan dari kelompok fenolik dan alkaloid yang bersifat menghambat
aktivitas enzim α-glukosidase.
Kata kunci: kulit mangium, antidiabetes, α-glukosidase, flavonoid, alkaloid.
ABSTRACT
DWI ERIKAN RIZANTI. Antidiabetic activity of mangium (Acacia mangium
Willd.) bark extract measurement using in vitro α-glucosidase enzyme inhibition
test. Supervised by RITA KARTIKA SARI.
Mangium (Acacia mangium Willd.) bark extract is categorized as active in
inhibiting the activity of α-glucosidase enzyme by having IC50 ≤ 100 µg/mL. The
purposes of this research are to determine mangium bark extract yield,
determining its antidiabetic activity using in vitro α-glucosidase enzyme inhibition
test, and analyze chemical components of the most active extract as α-glucosidase
enzyme inhibitor. Extraction was conducted using boiling method with water and
soxletation using various concentration of ethanol. Extraction of mangium using
water, 30, 70, and 100% ethanol yielded 14.14, 11.72, 8.03, and 14.06%
respectively. All extratcts are categorized as active in inhibiting the activity of αglucosidase. Mangium bark extract with highest antidiabetic activity is ethanol
30% extract (IC50= 29.36 µg/mL), followed by 70% ethanol extract (IC50= 33.90
µg/mL), water extract (IC50= 35.14 µg/mL), and 100% ethanol extract (IC50=
35.49 µg/mL). Chemical component analysis results show that 30% ethanol
extract contains dominant compound from phenolic group and alkaloids which
inhibiting the activity of α-glucosidase enzyme.
Keywords: mangium bark, antidiabetic, α-glucosidase, flavanoids, alkaloids.
AKTIVITAS ANTIDIABETES EKSTRAK KULIT MANGIUM
(Acacia mangium Willd.) MELALUI UJI PENGHAMBATAN
ENZIM α-GLUKOSIDASE SECARA IN VITRO
DWI ERIKAN RIZANTI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium
Willd.) Melalui Uji Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In
Vitro
Nama
: Dwi Erikan Rizanti
NIM
: E24100022
Disetujui oleh
Dr Ir Rita Kartika Sari, MSi
NIP. 19681124 199512 2 001
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS
NIP. 19630209 198903 1 002
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillahirabbil alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan
kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya yang telah
memberikan kelancaran dan kemudahan sehingga skripsi yang berjudul Aktivitas
Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium Willd.) Melalui Uji
Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In Vitro ini berhasil diselesaikan.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr Ir Rita Kartika Sari, MSi selaku
pembimbing yang telah mencurahkan waktu, kebaikan, kesabaran, motivasi, dan
ilmunya dalam membimbing selama proses penelitian dan penyusunan skripsi.
Penulis juga ingin menyampaikan terima kasih kepada Kepala Pusat Bidang
Botani Herbarium Bogoriense Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Cibinong, Bogor beserta seluruh teknisi, Ketua Laboratorium Kimia Hasil Hutan
IPB beserta seluruh teknisi, Kepala Pusat Puslit Kimia LIPI Serpong beserta
seluruh teknisi, dan Kepala Pusat Laboratorium Forensik Mabes Polri Jakarta
beserta seluruh teknisi yang telah memberikan izin serta bantuan untuk untuk
penulis sehingga karya ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Ungkapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh staf Departemen Hasil Hutan,
Fakultas Kehutanan, IPB atas semua pelayanan terbaik yang pernah penulis
terima.
Penghormatan dan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis berikan
kepada mama, bapak, kakak Lana, dan seluruh keluarga tercinta yang telah
mencurahkan cinta, doa, dan dukungannya baik moril maupun materil. Tak lupa
penulis mengucapkan terimakasih atas doa, bantuan, dan dukungannya kepada
Singgih Pratiknyo Sundawa, Nursinta Arifiani Rosdiana, Rizky Rosilia, Fauzi
Syukrillah, teman-teman divisi KHH 47, THH 47, dan rekan-rekan serta semua
pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir penulis yang tidak
dapat penulis sebutkan satu-persatu.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2014
Dwi Erikan Rizanti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
3
Bahan
3
Alat
3
Penyiapan Bahan Baku
3
Ekstraksi
3
Penentuan Rendemen
4
Uji Antidiabetes
4
Analisis Komponen Kimia
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Identifikasi Jenis Pohon
5
Rendemen Ekstrak
5
Aktivitas Antidiabetes
7
Analisis Komponen Kimia
9
SIMPULAN DAN SARAN
11
Simpulan
11
Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
12
RIWAYAT HIDUP
16
DAFTAR TABEL
1 Rendemen ekstrak kulit mangium
2 Nilai IC50 ekstrak kulit amngium sebagai inhibitor α-glukosidase
3 Senyawa dominan dalam ekstrak etanol 30%
5
8
9
DAFTAR GAMBAR
1 Grafik hubungan antara konsentraksi ekstrak kulit mangium dengan
persentase penghambatan α-glukosidase
2 Struktur kimia resorsinol, pirogalol
3 Struktur kimia hidrokuinon, guaiakol, siringol, dan pirokatekol
4 Struktur kimia piridin, dimetilamin, dan N-metil-propilamin
7
10
10
11
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan hasil hutan dapat meninggalkan limbah berupa tunggul pohon,
batang, cabang, ranting, daun, dan kulit kayu. Syafii (2008) menyatakan bahwa
limbah yang dihasilkan dari proses pemanfaatan hasil hutan mencapai 75%, terdiri
atas limbah pada saat pemanenan sebesar 50% dan limbah industri sebesar 25%.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, industri hasil hutan harus menerapkan
konsep „the whole tree utilization‟, yaitu memanfaatkan seluruh bagian pohon
maupun kandungan senyawa kimia yang terdapat di dalamnya. Salah satu bagian
pohon yang potensial untuk dimanfaatkan dan dikembangkan adalah ekstrak kulit
kayu sebagai sediaan obat untuk menanggulangi penyakit diabetes mellitus (DM).
Penelitian Kim et al. (2004), Ichsan (2011), dan Mataputun et al. (2013)
melaporakan bahwa ekstrak kulit kayu pinus, suren, dan matoa memiliki aktivitas
antidiabetes.
DM merupakan salah satu penyakit yang menjadi masalah utama kesehatan
dunia, termasuk Indonesia. Sebanyak 382 juta penduduk dunia mengidap DM dan
8,5 juta orang diantaranya merupakan penderita DM di Indonesia. Sekitar 8595% penderita DM merupakan penderita DM tipe 2 atau non-insulin dependent
diabetes (IDF 2013). DM tipe 2 merupakan suatu kelainan metabolik dimana
kondisi konsentrasi glukosa dalam darah secara kronis lebih tinggi daripada nilai
normal akibat fungsi insulin di dalam tubuh tidak bekerja secara efektif (Subroto
2006). Salah satu cara mengendalikan kadar gula dalam darah penderita DM tipe
2 adalah menghambat aktivitas enzim α-glukosidase yang terletak pada dinding
usus halus (Suarsana 2008). Enzim α-glukosidase berfungsi memecah karbohidrat
menjadi glukosa pada usus halus manusia. Penghambatan terhadap enzim ini
menyebabkan penghambatan absorbsi glukosa ke dalam darah, sehingga dapat
menurunkan kadar gula darah (Nashiru et al. 2001). Namun, obat antidiabetes
yang beredar di pasaran adalah bahan sintetis yang memiliki efek samping yang
tinggi akibat pengobatan jangka panjang (Marianne et al. 2011). Efek samping
tersebut dapat berupa gangguan metabolisme dalam tubuh hingga kematian (Tuyet
& Chuyen 2007). Oleh karena itu, pengembangan obat antidiabetes yang memiliki
efek samping rendah diperlukan. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah
penggunaan bahan alami melalui pemanfaatan zat ekstraktif tumbuhan sebagai
obat antidiabetes yang bekerja menghambat aktivitas enzim α-glukosidase.
Beberapa jenis zat ekstraktif dari golongan fenolik dan alkaloid mempunyai
aktivitas penghambatan α-glukosidase. Hal ini sesuai dengan penelitian Asprey
dan Thornton (2000) yang menyebutkan bahwa senyawa flavonoid dan alkaloid
yang terkandung dalam daun sirsak memiliki khasiat menghambat aktivitas enzim
α-glukosidase. Pernyataan ini didukung oleh Sugiwati (2009), Alfarabi (2010),
Samson (2010), Purwatresna (2012), dan Thu Phan et al. (2013) dalam
penelitiannya yang menyebutkan bahwa senyawa flavonoid dan alkaloid pada
daun mahkota dewa, daun sirih merah, buah mahkota dewa, dan daun sirsak
mampu menghambat aktivitas α-glukosidase secara in vitro. Berdasarkan
penelitian Utami (2014), hasil uji fitokimia secara kualitatif menunjukkan bahwa
alkaloid dan senyawa fenolik seperti flavonoid dan fenol hidrokuinon terdeteksi
dengan intensitas tinggi terkandung dalam ekstrak metanol kulit mangium (Acacia
1
2
mangium Willd). Hal ini mengindikasikan kulit mangium berpotensi mengandung
zat ekstraktif yang bersifat antidiabetes melalui penghambatan enzim αglukosidase.
Peraturan yang dikeluarkan BPOM (2004) mensyaratkan pelarut yang
digunakan untuk mengekstrak zat berkhasiat tumbuhan dalam aplikasi pembuatan
sediaan obat adalah air dan etanol dalam berbagai konsentrasi. Selain itu,
Dalimartha (2006) menyebutkan air dipilih karena kebiasaan masyarakat
Indonesia mengonsumsi obat tradisional yang dilarutkan dalam air. Di sisi lain,
Ibtisam (2008) menyatakan senyawa flavonoid dan alkaloid ada yang bersifat
polar atau semipolar, sehingga flavonoid dan alkaloid larut dalam air dan etanol.
Oleh karena itu pada penelitian ini pelarut yang digunakan adalah air dan etanol
dalam berbagai konsentrasi.
Pertimbangan penggunaan kulit mangium dalam penelitian ini selain karena
mengandungan flavonoid dan alkaloid dengan intensitas tinggi, juga karena pohon
mangium mudah diperoleh. Hal ini disebabkan mangium merupakan salah satu
jenis pohon yang banyak digunakan dalam program pembangunan hutan tanaman
di Indonesia. Sekitar 80% dari areal hutan tanaman di Indonesia terdiri dari
mangium dengan luas sekitar 1,3 juta ha (Dephut 2003, Barry at al. 2004).
Keunggulan dari jenis ini adalah pertumbuhan pohonnya yang cepat, kualitas
kayunya yang baik, dan kemampuan toleransinya terhadap berbagai jenis tanah
dan lingkungan (Krisnawati et al. 2011).
Kulit mangium merupakan salah satu limbah hasil tebangan hutan rakyat.
Pemanenan mangium menghasilkan limbah kulit kayu 10-15% dari volume
batang kayu. Selama ini pemanfaatan limbah kulit mangium tersebut belum
dilakukan secara maksimal dan kurang memberikan nilai tambah. Umumnya
hanya digunakan sebagai bahan bakar boiler sebesar 30% dan sisanya tidak
dimanfaatkan atau dibuang (Supriadi & Wahyono 2007). Salah satu pemanfaatan
limbah kulit mangium untuk meningkatkan efisiensi dan nilai tambahnya adalah
dengan memanfaatkan zat ekstraktif yang terkandung di dalamnya sebagai sediaan
obat antidiabetes.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menetapkan rendemen ekstrak kulit mangium
hasil ekstraksi dalam air dan etanol pada berbagai konsentrasi dan menetapkan
aktivitas antidiabetesnya melalui uji penghambatan enzim α-glukosidase secara in
vitro. Ekstrak yang memiliki aktivitas sebagai inhibitor α-glukosidase tertinggi
kemudian diuji kandungan senyawa kimianya.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah kepada
masyarakat bahwa ekstrak kulit mangium memiliki potensi sebagai antidiabetes
alami. Dengan demikian tanaman mangium dapat dimanfaatkan secara optimal
dalam rangka meningkatkan nilai tambah pemanfaatan hasil hutan.
3
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Februari 2014 hinggga Mei 2014.
Identifikasi jenis (spesies) pohon dilakukan di Bidang Botani Herbarium
Bogoriense Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong, Bogor.
Persiapan bahan baku dan ekstraksi dilakukan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan,
Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor (IPB). Pengujian antidiabetes
dilakukan di Puslit Kimia LIPI Serpong. Analisis komponen kimia dilakukan di
Laboratorium Forensik Mabes Polri, Jakarta.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah kulit pohon mangium berdiameter ±34 cm
yang diperoleh dari daerah Dramaga Bogor, air suling, etanol teknis yang
dimurnikan, buffer fosfat pH 7.0, kuersetin, p-nitrofenil-α-D-glukopiranosida (pNPG) 0.02 M, enzim α-glukosidase dari Sacharomyces cereviceae, dimetil
sulfoksida (DMSO), dan natrium karbonat (Na2CO3) 0.2 M.
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya yaitu alat soklet,
pisau, timbangan, oven, evaporator vakum, cawan petri, sudip, kertas saring,
alumunium foil, pipet mikro, labu erlenmeyer, tabung reaksi, kuvet quartz,
Spectrophotometer Hitachi U-200.
Penyiapan Bahan Baku
Penyiapan bahan baku diawali dengan pencacahan kulit mangium. Hasil
pencacahan berupa serpih kemudian dikeringudarakan. Setelah kering, serpihan
kulit mangium digiling dengan menggunakan willey mill dan disaring hingga
berbentuk serbuk dengan ukuran seragam (40-60 mesh). Serbuk kulit kemudian
diukur kadar airnya sebelum diekstraksi.
Ekstraksi
Pelarut yang digunakan untuk proses ekstraksi adalah air dan etanol dengan
konsentrasi 30, 70, dan 100%. Etanol 70 dan 30% diperoleh dari pengenceran
etanol 100% dengan air suling. Ekstraksi kulit mangium dengan air dilakukan
dengan cara perebusan, sedangkan ekstraksi dengan etanol 30, 70, dan 100%
menggunakan metode sokletasi. Serbuk kulit mangium sebanyak ±30 g yang
sudah ditetapkan kadar airnya dimasukkan ke dalam timbel dan diekstraksi
dengan cara sokletasi menggunakan etanol sebanyak 400 mL pada suhu 70 oC
selama 12 jam. Filtrat yang diperoleh kemudian dipekatkan menggunakan
evaporator vakum pada suhu 40 oC hingga menjadi ±50 mL. Untuk metode
perebusan, serbuk kulit mangium sebanyak ±30 g dimasukkan ke dalam
erlenmayer dan ditambahkan air suling sebanyak 400 mL. Erlenmayer
dimasukkan ke dalam waterbath dengan suhu 100 °C selama 3 jam. Setelah itu
4
ekstrak disaring hingga bening. Sebagian ekstrak hasil evaporasi dan perebusan
dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 oC selama 24 jam untuk menentukan
bobot kering tanur (BKT) ekstrak dan rendemennya. Sisanya dikeringkan dalam
oven bersuhu 40 oC untuk pengujian aktivitas antidiabetes dan analisis kimia.
Penentuan Rendemen
Rendemen ekstrak yang dihasilkan dari proses perebusan dan sokletasi yang
telah dikeringkan dengan oven dihitung dengan menggunakan rumus:
Rendemen=
K Ekstrak g
K
erbuk g
x100%
Uji Antidiabetes
Uji aktivitas antidiabetes dilakukan berdasarkan kemampuan ekstrak
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase berdasarkan reaksi enzimatik secara
in vitro. Pengujian ini mengacu pada metode yang digunakan Kim et al. (2004).
Sebanyak 4 mg masing-masing ekstrak kulit mangium (air, etanol 30, 70, dan
100%) dilarutkan dalam 400 µL DMSO hingga konsentrasi 1% (10.000 µg/mL)
sebagai larutan induk, lalu diencerkan dengan DMSO sehingga didapat variasi
konsentrasi larutan ekstrak yang digunakan, yaitu 100, 50, 25, dan 12.5 µg/mL.
Kuersetin digunakan sebagai larutan pembanding dengan konsentrasi 5, 10, 25, 50
µg/mL. Kuersetin dijadikan sebgai kontrol positif karena memiliki efek
penghambatan yang kuat terhadap α-glukosidase dari S.cereviceae (Tadera et al.
2006, Li et al. 2009, Jo et al. 2009).
Larutan blanko dibuat dengan campuran DMSO, buffer fosfat, dan p-NPG
tanpa penambahan ekstrak, baik dengan enzim maupun tanpa enzim. Ekstrak
sebanyak 5 µL dimasukkan ke dalam tabung lalu ditambahkan 250 µL p-NPG dan
495 µL buffer fosfat. Setelah homogen, larutan dipreinkubasi selama 5 menit pada
suhu 37 °C, kemudian ditambahkan 250 µL larutan enzim α-glukosidase dan
inkubasi dilanjutkan selama 15 menit. Reaksi dihentikan dengan penambahan
1000 µL larutan Na2CO3 0.2 M. Jumlah p-nitrofenol yang dilepaskan diukur
dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 400 nm. Persentase
penghambatan diukur dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
% Penghambatan = [(C – S)/C] x 100%
Keterangan:
C = absorban blanko
S = absorban ekstrak (selisih absorban ekstrak dengan enzim dan tanpa enzim)
Korelasi antara persentase penghambatan dan konsentrasi ekstrak diplotkan
dan nilai Inhibitor Concentration (IC50) dihitung melalui persamaan regresi hasil
interpolasinya. Aktivitas antidiabetes diketahui dari nilai IC50. Nilai IC50
didefinisikan sebagai konsentrasi inhibitor untuk menghambat 50% aktivitas
enzim α-glukosidase pada kondisi uji, sehingga nilai IC50 yang semakin rendah
mengindikasikan aktivitas antidiabetes ekstrak yang semakin tinggi (Kim et al.
2004). Menurut Lee dan Lee (2001) dalam Darmawan (2010), suatu senyawa
dikatakan tergolong tidak aktif sebagai antidiabetes jika memiliki nilai IC50>100
5
µg/mL, tergolong aktif untuk IC50 100-11 µg/mL, dan tergolong sangat aktif
untuk IC50
(Acacia mangium Willd.) MELALUI UJI PENGHAMBATAN
ENZIM α-GLUKOSIDASE SECARA IN VITRO
DWI ERIKAN RIZANTI
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Aktivitas Antidiabetes
Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium Willd.) Melalui Uji Penghambatan
Enzim α-Glukosidase Secara In Vitro adalah benar karya saya dengan arahan dari
komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan
tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2014
Dwi Erikan Rizanti
NIM E24100022
ABSTRAK
DWI ERIKAN RIZANTI. Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia
mangium Willd.) Melalui Uji Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In
Vitro. Dibimbing oleh RITA KARTIKA SARI.
Ekstrak kulit mangium (Acacia mangium Willd.) tergolong aktif
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase karena memiliki nilai IC50≤100
µg/mL. Tujuan penelitian ini adalah menetapkan rendemen ekstrak kulit mangium,
menetapkan aktivitas antidiabetesnya melalui penghambatan aktivitas enzim αglukosidase secara in vitro, serta menganalisis komponen kimia ekstrak teraktif
sebagai inhibitor enzim α-glukosidase. Ekstraksi dilakukan dengan metode
perebusan dalam air dan sokletasi dengan etanol berbagai konsentrasi. Hasil
ekstraksi kulit mangium dengan air, etanol 30, 70, dan 100% menghasilkan
rendemen ekstrak berturut-turut 14.14, 11.72, 8.03, dan 14.06%. Keempat jenis
ekstrak tersebut tergolong aktif menghambat aktivitas α-glukosidase. Ekstrak kulit
mangium yang memiliki aktivitas antidiabetes tertinggi adalah ekstrak etanol 30%
(IC50= 29.36 µg/mL), diikuti dengan ekstrak etanol 70% (IC50= 33.90 µg/mL),
ekstrak air (IC50= 35.14 µg/mL), dan ekstrak etanol 100% (IC50=35.49 µg/mL).
Hasil analisis komponen kimia menunjukkan ekstrak etanol 30% mengandung
senyawa dominan dari kelompok fenolik dan alkaloid yang bersifat menghambat
aktivitas enzim α-glukosidase.
Kata kunci: kulit mangium, antidiabetes, α-glukosidase, flavonoid, alkaloid.
ABSTRACT
DWI ERIKAN RIZANTI. Antidiabetic activity of mangium (Acacia mangium
Willd.) bark extract measurement using in vitro α-glucosidase enzyme inhibition
test. Supervised by RITA KARTIKA SARI.
Mangium (Acacia mangium Willd.) bark extract is categorized as active in
inhibiting the activity of α-glucosidase enzyme by having IC50 ≤ 100 µg/mL. The
purposes of this research are to determine mangium bark extract yield,
determining its antidiabetic activity using in vitro α-glucosidase enzyme inhibition
test, and analyze chemical components of the most active extract as α-glucosidase
enzyme inhibitor. Extraction was conducted using boiling method with water and
soxletation using various concentration of ethanol. Extraction of mangium using
water, 30, 70, and 100% ethanol yielded 14.14, 11.72, 8.03, and 14.06%
respectively. All extratcts are categorized as active in inhibiting the activity of αglucosidase. Mangium bark extract with highest antidiabetic activity is ethanol
30% extract (IC50= 29.36 µg/mL), followed by 70% ethanol extract (IC50= 33.90
µg/mL), water extract (IC50= 35.14 µg/mL), and 100% ethanol extract (IC50=
35.49 µg/mL). Chemical component analysis results show that 30% ethanol
extract contains dominant compound from phenolic group and alkaloids which
inhibiting the activity of α-glucosidase enzyme.
Keywords: mangium bark, antidiabetic, α-glucosidase, flavanoids, alkaloids.
AKTIVITAS ANTIDIABETES EKSTRAK KULIT MANGIUM
(Acacia mangium Willd.) MELALUI UJI PENGHAMBATAN
ENZIM α-GLUKOSIDASE SECARA IN VITRO
DWI ERIKAN RIZANTI
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Kehutanan
pada
Departemen Hasil Hutan
DEPARTEMEN HASIL HUTAN
FAKULTAS KEHUTANAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2014
Judul Skripsi : Aktivitas Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium
Willd.) Melalui Uji Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In
Vitro
Nama
: Dwi Erikan Rizanti
NIM
: E24100022
Disetujui oleh
Dr Ir Rita Kartika Sari, MSi
NIP. 19681124 199512 2 001
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Fauzi Febrianto, MS
NIP. 19630209 198903 1 002
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Alhamdulillahirabbil alamin, segala puji dan syukur penulis panjatkan
kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya yang telah
memberikan kelancaran dan kemudahan sehingga skripsi yang berjudul Aktivitas
Antidiabetes Ekstrak Kulit Mangium (Acacia mangium Willd.) Melalui Uji
Penghambatan Enzim α-Glukosidase Secara In Vitro ini berhasil diselesaikan.
Terima kasih penulis sampaikan kepada Dr Ir Rita Kartika Sari, MSi selaku
pembimbing yang telah mencurahkan waktu, kebaikan, kesabaran, motivasi, dan
ilmunya dalam membimbing selama proses penelitian dan penyusunan skripsi.
Penulis juga ingin menyampaikan terima kasih kepada Kepala Pusat Bidang
Botani Herbarium Bogoriense Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI)
Cibinong, Bogor beserta seluruh teknisi, Ketua Laboratorium Kimia Hasil Hutan
IPB beserta seluruh teknisi, Kepala Pusat Puslit Kimia LIPI Serpong beserta
seluruh teknisi, dan Kepala Pusat Laboratorium Forensik Mabes Polri Jakarta
beserta seluruh teknisi yang telah memberikan izin serta bantuan untuk untuk
penulis sehingga karya ilmiah ini dapat terselesaikan dengan baik. Ungkapan
terima kasih juga penulis sampaikan kepada seluruh staf Departemen Hasil Hutan,
Fakultas Kehutanan, IPB atas semua pelayanan terbaik yang pernah penulis
terima.
Penghormatan dan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis berikan
kepada mama, bapak, kakak Lana, dan seluruh keluarga tercinta yang telah
mencurahkan cinta, doa, dan dukungannya baik moril maupun materil. Tak lupa
penulis mengucapkan terimakasih atas doa, bantuan, dan dukungannya kepada
Singgih Pratiknyo Sundawa, Nursinta Arifiani Rosdiana, Rizky Rosilia, Fauzi
Syukrillah, teman-teman divisi KHH 47, THH 47, dan rekan-rekan serta semua
pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir penulis yang tidak
dapat penulis sebutkan satu-persatu.
Semoga karya ilmiah ini bermanfaat.
Bogor, Juni 2014
Dwi Erikan Rizanti
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL
vi
DAFTAR GAMBAR
vi
DAFTAR LAMPIRAN
vi
PENDAHULUAN
1
Latar Belakang
1
Tujuan Penelitian
2
Manfaat Penelitian
2
METODE
3
Bahan
3
Alat
3
Penyiapan Bahan Baku
3
Ekstraksi
3
Penentuan Rendemen
4
Uji Antidiabetes
4
Analisis Komponen Kimia
5
HASIL DAN PEMBAHASAN
5
Identifikasi Jenis Pohon
5
Rendemen Ekstrak
5
Aktivitas Antidiabetes
7
Analisis Komponen Kimia
9
SIMPULAN DAN SARAN
11
Simpulan
11
Saran
11
DAFTAR PUSTAKA
12
RIWAYAT HIDUP
16
DAFTAR TABEL
1 Rendemen ekstrak kulit mangium
2 Nilai IC50 ekstrak kulit amngium sebagai inhibitor α-glukosidase
3 Senyawa dominan dalam ekstrak etanol 30%
5
8
9
DAFTAR GAMBAR
1 Grafik hubungan antara konsentraksi ekstrak kulit mangium dengan
persentase penghambatan α-glukosidase
2 Struktur kimia resorsinol, pirogalol
3 Struktur kimia hidrokuinon, guaiakol, siringol, dan pirokatekol
4 Struktur kimia piridin, dimetilamin, dan N-metil-propilamin
7
10
10
11
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Pemanfaatan hasil hutan dapat meninggalkan limbah berupa tunggul pohon,
batang, cabang, ranting, daun, dan kulit kayu. Syafii (2008) menyatakan bahwa
limbah yang dihasilkan dari proses pemanfaatan hasil hutan mencapai 75%, terdiri
atas limbah pada saat pemanenan sebesar 50% dan limbah industri sebesar 25%.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, industri hasil hutan harus menerapkan
konsep „the whole tree utilization‟, yaitu memanfaatkan seluruh bagian pohon
maupun kandungan senyawa kimia yang terdapat di dalamnya. Salah satu bagian
pohon yang potensial untuk dimanfaatkan dan dikembangkan adalah ekstrak kulit
kayu sebagai sediaan obat untuk menanggulangi penyakit diabetes mellitus (DM).
Penelitian Kim et al. (2004), Ichsan (2011), dan Mataputun et al. (2013)
melaporakan bahwa ekstrak kulit kayu pinus, suren, dan matoa memiliki aktivitas
antidiabetes.
DM merupakan salah satu penyakit yang menjadi masalah utama kesehatan
dunia, termasuk Indonesia. Sebanyak 382 juta penduduk dunia mengidap DM dan
8,5 juta orang diantaranya merupakan penderita DM di Indonesia. Sekitar 8595% penderita DM merupakan penderita DM tipe 2 atau non-insulin dependent
diabetes (IDF 2013). DM tipe 2 merupakan suatu kelainan metabolik dimana
kondisi konsentrasi glukosa dalam darah secara kronis lebih tinggi daripada nilai
normal akibat fungsi insulin di dalam tubuh tidak bekerja secara efektif (Subroto
2006). Salah satu cara mengendalikan kadar gula dalam darah penderita DM tipe
2 adalah menghambat aktivitas enzim α-glukosidase yang terletak pada dinding
usus halus (Suarsana 2008). Enzim α-glukosidase berfungsi memecah karbohidrat
menjadi glukosa pada usus halus manusia. Penghambatan terhadap enzim ini
menyebabkan penghambatan absorbsi glukosa ke dalam darah, sehingga dapat
menurunkan kadar gula darah (Nashiru et al. 2001). Namun, obat antidiabetes
yang beredar di pasaran adalah bahan sintetis yang memiliki efek samping yang
tinggi akibat pengobatan jangka panjang (Marianne et al. 2011). Efek samping
tersebut dapat berupa gangguan metabolisme dalam tubuh hingga kematian (Tuyet
& Chuyen 2007). Oleh karena itu, pengembangan obat antidiabetes yang memiliki
efek samping rendah diperlukan. Salah satu alternatif yang dapat dilakukan adalah
penggunaan bahan alami melalui pemanfaatan zat ekstraktif tumbuhan sebagai
obat antidiabetes yang bekerja menghambat aktivitas enzim α-glukosidase.
Beberapa jenis zat ekstraktif dari golongan fenolik dan alkaloid mempunyai
aktivitas penghambatan α-glukosidase. Hal ini sesuai dengan penelitian Asprey
dan Thornton (2000) yang menyebutkan bahwa senyawa flavonoid dan alkaloid
yang terkandung dalam daun sirsak memiliki khasiat menghambat aktivitas enzim
α-glukosidase. Pernyataan ini didukung oleh Sugiwati (2009), Alfarabi (2010),
Samson (2010), Purwatresna (2012), dan Thu Phan et al. (2013) dalam
penelitiannya yang menyebutkan bahwa senyawa flavonoid dan alkaloid pada
daun mahkota dewa, daun sirih merah, buah mahkota dewa, dan daun sirsak
mampu menghambat aktivitas α-glukosidase secara in vitro. Berdasarkan
penelitian Utami (2014), hasil uji fitokimia secara kualitatif menunjukkan bahwa
alkaloid dan senyawa fenolik seperti flavonoid dan fenol hidrokuinon terdeteksi
dengan intensitas tinggi terkandung dalam ekstrak metanol kulit mangium (Acacia
1
2
mangium Willd). Hal ini mengindikasikan kulit mangium berpotensi mengandung
zat ekstraktif yang bersifat antidiabetes melalui penghambatan enzim αglukosidase.
Peraturan yang dikeluarkan BPOM (2004) mensyaratkan pelarut yang
digunakan untuk mengekstrak zat berkhasiat tumbuhan dalam aplikasi pembuatan
sediaan obat adalah air dan etanol dalam berbagai konsentrasi. Selain itu,
Dalimartha (2006) menyebutkan air dipilih karena kebiasaan masyarakat
Indonesia mengonsumsi obat tradisional yang dilarutkan dalam air. Di sisi lain,
Ibtisam (2008) menyatakan senyawa flavonoid dan alkaloid ada yang bersifat
polar atau semipolar, sehingga flavonoid dan alkaloid larut dalam air dan etanol.
Oleh karena itu pada penelitian ini pelarut yang digunakan adalah air dan etanol
dalam berbagai konsentrasi.
Pertimbangan penggunaan kulit mangium dalam penelitian ini selain karena
mengandungan flavonoid dan alkaloid dengan intensitas tinggi, juga karena pohon
mangium mudah diperoleh. Hal ini disebabkan mangium merupakan salah satu
jenis pohon yang banyak digunakan dalam program pembangunan hutan tanaman
di Indonesia. Sekitar 80% dari areal hutan tanaman di Indonesia terdiri dari
mangium dengan luas sekitar 1,3 juta ha (Dephut 2003, Barry at al. 2004).
Keunggulan dari jenis ini adalah pertumbuhan pohonnya yang cepat, kualitas
kayunya yang baik, dan kemampuan toleransinya terhadap berbagai jenis tanah
dan lingkungan (Krisnawati et al. 2011).
Kulit mangium merupakan salah satu limbah hasil tebangan hutan rakyat.
Pemanenan mangium menghasilkan limbah kulit kayu 10-15% dari volume
batang kayu. Selama ini pemanfaatan limbah kulit mangium tersebut belum
dilakukan secara maksimal dan kurang memberikan nilai tambah. Umumnya
hanya digunakan sebagai bahan bakar boiler sebesar 30% dan sisanya tidak
dimanfaatkan atau dibuang (Supriadi & Wahyono 2007). Salah satu pemanfaatan
limbah kulit mangium untuk meningkatkan efisiensi dan nilai tambahnya adalah
dengan memanfaatkan zat ekstraktif yang terkandung di dalamnya sebagai sediaan
obat antidiabetes.
Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah menetapkan rendemen ekstrak kulit mangium
hasil ekstraksi dalam air dan etanol pada berbagai konsentrasi dan menetapkan
aktivitas antidiabetesnya melalui uji penghambatan enzim α-glukosidase secara in
vitro. Ekstrak yang memiliki aktivitas sebagai inhibitor α-glukosidase tertinggi
kemudian diuji kandungan senyawa kimianya.
Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah kepada
masyarakat bahwa ekstrak kulit mangium memiliki potensi sebagai antidiabetes
alami. Dengan demikian tanaman mangium dapat dimanfaatkan secara optimal
dalam rangka meningkatkan nilai tambah pemanfaatan hasil hutan.
3
METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan pada bulan Februari 2014 hinggga Mei 2014.
Identifikasi jenis (spesies) pohon dilakukan di Bidang Botani Herbarium
Bogoriense Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Cibinong, Bogor.
Persiapan bahan baku dan ekstraksi dilakukan di Laboratorium Kimia Hasil Hutan,
Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor (IPB). Pengujian antidiabetes
dilakukan di Puslit Kimia LIPI Serpong. Analisis komponen kimia dilakukan di
Laboratorium Forensik Mabes Polri, Jakarta.
Bahan
Bahan yang digunakan adalah kulit pohon mangium berdiameter ±34 cm
yang diperoleh dari daerah Dramaga Bogor, air suling, etanol teknis yang
dimurnikan, buffer fosfat pH 7.0, kuersetin, p-nitrofenil-α-D-glukopiranosida (pNPG) 0.02 M, enzim α-glukosidase dari Sacharomyces cereviceae, dimetil
sulfoksida (DMSO), dan natrium karbonat (Na2CO3) 0.2 M.
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini diantaranya yaitu alat soklet,
pisau, timbangan, oven, evaporator vakum, cawan petri, sudip, kertas saring,
alumunium foil, pipet mikro, labu erlenmeyer, tabung reaksi, kuvet quartz,
Spectrophotometer Hitachi U-200.
Penyiapan Bahan Baku
Penyiapan bahan baku diawali dengan pencacahan kulit mangium. Hasil
pencacahan berupa serpih kemudian dikeringudarakan. Setelah kering, serpihan
kulit mangium digiling dengan menggunakan willey mill dan disaring hingga
berbentuk serbuk dengan ukuran seragam (40-60 mesh). Serbuk kulit kemudian
diukur kadar airnya sebelum diekstraksi.
Ekstraksi
Pelarut yang digunakan untuk proses ekstraksi adalah air dan etanol dengan
konsentrasi 30, 70, dan 100%. Etanol 70 dan 30% diperoleh dari pengenceran
etanol 100% dengan air suling. Ekstraksi kulit mangium dengan air dilakukan
dengan cara perebusan, sedangkan ekstraksi dengan etanol 30, 70, dan 100%
menggunakan metode sokletasi. Serbuk kulit mangium sebanyak ±30 g yang
sudah ditetapkan kadar airnya dimasukkan ke dalam timbel dan diekstraksi
dengan cara sokletasi menggunakan etanol sebanyak 400 mL pada suhu 70 oC
selama 12 jam. Filtrat yang diperoleh kemudian dipekatkan menggunakan
evaporator vakum pada suhu 40 oC hingga menjadi ±50 mL. Untuk metode
perebusan, serbuk kulit mangium sebanyak ±30 g dimasukkan ke dalam
erlenmayer dan ditambahkan air suling sebanyak 400 mL. Erlenmayer
dimasukkan ke dalam waterbath dengan suhu 100 °C selama 3 jam. Setelah itu
4
ekstrak disaring hingga bening. Sebagian ekstrak hasil evaporasi dan perebusan
dikeringkan dalam oven pada suhu 103±2 oC selama 24 jam untuk menentukan
bobot kering tanur (BKT) ekstrak dan rendemennya. Sisanya dikeringkan dalam
oven bersuhu 40 oC untuk pengujian aktivitas antidiabetes dan analisis kimia.
Penentuan Rendemen
Rendemen ekstrak yang dihasilkan dari proses perebusan dan sokletasi yang
telah dikeringkan dengan oven dihitung dengan menggunakan rumus:
Rendemen=
K Ekstrak g
K
erbuk g
x100%
Uji Antidiabetes
Uji aktivitas antidiabetes dilakukan berdasarkan kemampuan ekstrak
menghambat aktivitas enzim α-glukosidase berdasarkan reaksi enzimatik secara
in vitro. Pengujian ini mengacu pada metode yang digunakan Kim et al. (2004).
Sebanyak 4 mg masing-masing ekstrak kulit mangium (air, etanol 30, 70, dan
100%) dilarutkan dalam 400 µL DMSO hingga konsentrasi 1% (10.000 µg/mL)
sebagai larutan induk, lalu diencerkan dengan DMSO sehingga didapat variasi
konsentrasi larutan ekstrak yang digunakan, yaitu 100, 50, 25, dan 12.5 µg/mL.
Kuersetin digunakan sebagai larutan pembanding dengan konsentrasi 5, 10, 25, 50
µg/mL. Kuersetin dijadikan sebgai kontrol positif karena memiliki efek
penghambatan yang kuat terhadap α-glukosidase dari S.cereviceae (Tadera et al.
2006, Li et al. 2009, Jo et al. 2009).
Larutan blanko dibuat dengan campuran DMSO, buffer fosfat, dan p-NPG
tanpa penambahan ekstrak, baik dengan enzim maupun tanpa enzim. Ekstrak
sebanyak 5 µL dimasukkan ke dalam tabung lalu ditambahkan 250 µL p-NPG dan
495 µL buffer fosfat. Setelah homogen, larutan dipreinkubasi selama 5 menit pada
suhu 37 °C, kemudian ditambahkan 250 µL larutan enzim α-glukosidase dan
inkubasi dilanjutkan selama 15 menit. Reaksi dihentikan dengan penambahan
1000 µL larutan Na2CO3 0.2 M. Jumlah p-nitrofenol yang dilepaskan diukur
dengan spektrofotometer pada panjang gelombang 400 nm. Persentase
penghambatan diukur dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:
% Penghambatan = [(C – S)/C] x 100%
Keterangan:
C = absorban blanko
S = absorban ekstrak (selisih absorban ekstrak dengan enzim dan tanpa enzim)
Korelasi antara persentase penghambatan dan konsentrasi ekstrak diplotkan
dan nilai Inhibitor Concentration (IC50) dihitung melalui persamaan regresi hasil
interpolasinya. Aktivitas antidiabetes diketahui dari nilai IC50. Nilai IC50
didefinisikan sebagai konsentrasi inhibitor untuk menghambat 50% aktivitas
enzim α-glukosidase pada kondisi uji, sehingga nilai IC50 yang semakin rendah
mengindikasikan aktivitas antidiabetes ekstrak yang semakin tinggi (Kim et al.
2004). Menurut Lee dan Lee (2001) dalam Darmawan (2010), suatu senyawa
dikatakan tergolong tidak aktif sebagai antidiabetes jika memiliki nilai IC50>100
5
µg/mL, tergolong aktif untuk IC50 100-11 µg/mL, dan tergolong sangat aktif
untuk IC50