Isolasi Dan Elusidasi Struktur Kimia Flavonoida Dari Daun Pala (Myristica fragrans Houtt) dan Uji Aktivitas Antioksidan
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Oleh
BINAWATI GINTING
118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Untuk memperoleh Gelar Doktor dalam Ilmu Kimia pada Universitas
Sumatera Utara dibawah pimpinan Pejabat Rektor Universitas Sumatera
Utara Prof. Subhilhar, Ph.D untuk dipertahankan dihadapan Sidang
Terbuka Promosi Doktor di Universitas Sumatera Utara, Medan
Oleh
Binawati Ginting
118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Judul Disertasi
:
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR
KIMIA FLAVONOIDA DARI DAUN PALA
(Myristica fragrans Houtt) DAN UJI AKTIVITAS
ANTIOKSIDAN
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
:
:
:
Binawati Ginting
118103003/KIM
S3 Ilmu Kimia
Menyetujui :
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Tonel Barus
Promotor
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Co-Promotor
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Co-Promotor
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Dr. Sutarman, M.Sc
Tanggal Lulus : 09 Juli 2015
PROMOTOR
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
CO-PROMOTOR
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
CO-PROMOTOR
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
Panita Penguji:
Ketua Komisi Penguji :
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Anggota Ketua Komisi Penguji :
1. Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
2. Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Guru Besar Bidang Kimia Polimer
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc
Lektor Kepala Bidang Kimia Anorganik
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
5. Prof. Dr. Yunazar Manjang
Guru Besar Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA Universitas Andalas
ISOLATION AND STRUCTURE ELUCIDATION OF FLAVONOID
FROM LEAVES OF Myristica fragrans Houtt
AND ANTIOXIDANT ACTIVITY
ABSTRACT
Research on plant leaves Myristica fragrans Houtt Pala was aimed to find
a chemical compound and antioxidant activity with 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil
(,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau DPPH radical-scavenging methods. Extraction
have done by maceration using the methanol solvent, methanol extract was
added ethylacetate solvent and filtered. Ethylacetate extract partioned with
methanol : n-hexane (1:1) and then ethylacetate fractions were hydrolised with HCl
6%. The total flavonoid yielded was separated using column chromatography with
silica gel 60 as stasionary phase and n-hexane : ethylacetate as mobile phase
(gradient elution). After that coloumn chromatography find to three flavonoid
compounds and then do identify with UV, FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT and
NMR-2D (COSY, HMQC and HMBC). That compound called as 3,5,7,4tetrahydroxy-dihydroflavonol or dihydrocaempferol; 3,5,7,4-tetrahydroxy flavonol
or Kaempferol and 3,5,7,3 ,4-pentahydroxy flavonol or Quercetin with antioxidant
activity 9,75; 6,85 and 4,85 ppm respectively.
Keywords : Myristica fragrans Houtt., Myristicaceae, flavonoid, antioxidant
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt) DAN UJI
AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
ABSTRAK
Penelitian terhadap daun Pala (Myristica fragrans Houtt) bertujuan untuk
mengetahui senyawa kimia (struktur kimia) dan aktivitas antioksidan dengan
menggunakan 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil (,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau
DPPH radical-scavenging. Ekstraksi dilakukan dengan cara maserasi menggunakan
pelarut metanol, ekstrak pekat metanol ditambahkan pelarut etilasetat dan disaring.
Ekstrak etil asetat dipartisi dengan metanol : n-heksana (1:1), kemudian ekstrak pekat
etil asetat dihidrolisis dengan HCl 6%. Total flavonoid yang diperoleh dipisahkan
menggunakan kromatografi kolom dengan fasa diam silika gel 60 dan fasa gerak
campuran n-heksana : etil asetat (elusi gradien). Hasil kromatografi kolom ditemukan
tiga senyawa flavonoid yang dilanjutkan dengan identifikasi dengan analisis UV, FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT dan NMR-2D (COSY, HMQC dan HMBC).
Senyawa yang ditemukan tersebut dinyatakan sebagai 3,5,7,4-tetrahidroksidihidroflavonol atau dihidrokaempferol; 3,5,7,4-tetrahidroksi flavonol atau
Kaempferol dan yaitu 3,5,7,3,4-pentahidroksi flavonol atau Quercetin dengan
aktivitas antioksidan berturut-turut 9,75; 6,85 dan 4,85 ppm.
Kata kunci : Myristica fragrans Houtt., Myristicaceae, flavonoid, antioksidan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan hidayah-Nya sehingga Penelitian dengan judul ”Isolasi Dan Elusidasi Struktur
Kimia Flavonoida Dari Daun Pala (Myristica fragrans Houtt) dan Uji Aktivitas
Antioksidan” dapat terselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan rasa hormat, terima
kasih disertai penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Prof. Subhilhar, Ph.D, selaku Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara atas
kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
2. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara yang juga
telah memberi kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan
penulisan disertasi ini.
3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Ketua Program Pascasarjana Ilmu
Kimia Universitas Sumatera Utara dan sebagai tim penguji, yang selama ini telah
memberikan kesempatan, dorongan, saran serta perhatian sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
4. Prof. Dr. Tonel Barus, selaku promotor yang telah membimbing, memberikan
saran dan arahan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian dan penulisan
disertasi ini.
5. Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini
telah membimbing, memberi saran kepada penulis baik langsung atau jarak-jauh
sehingga penulisan disertasi ini dapat terselesaikan.
6. Dr. Lamek Marpaung, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini telah membimbing,
arahan dan memberi saran kepada penulis sehingga penulisan disertasi ini dapat
terselesaikan
7. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc selaku Tim Penguji atas kesediaan beliau
memberikan penilaian, saran, dan perbaikan dalam penulisan disertasi ini.
8. Kedua orang tuaku ayahanda Ahmad Jabuai Ginting (Alm) dan Ibunda Asni Barus
(Almh), bapak mertua Safii Saribun Bangun (Alm) dan ibu Hj. Fatimah Dose
Barus, serta suami tercinta Janwar Devanan Bangun, ST yang kukasihi yang turut
memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan disertasi ini.
9. Kakakku, Ir. Maulidna Ginting, ST, M.Si, Malem Ukur Ginting, SE; dan Abangku
Abdul Rain Ginting, S.Si serta Adikku Jailani Syafei Ginting, M.Si yang telah
membantu secara moril serta turut memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan
disertasi ini.
Semoga amal yang telah mereka berikan kepada penulis, mendapatkan berkah
dari Allah SWT.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, 9 Juli 2015
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
PROMOTOR DAN CO-PRPOMOTOR
PANITIA PENGUJI
ABSTRACT
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xii
xv
xvi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
3
1.5 Urgensi Penelitian
4
BAB 2. TINJUAUAN PUSTAKA
2.1 Myristica fragrans
5
2.2 Senyawa Flavonoid
7
2.3 Senyawa Antioksidan
17
2.4 Senyawa Antimikroba
18
2.4.1 Escherrichia coli
18
2.4.2 Staphilococcus aureus
19
2.5 Senyawa Antifungi
20
2.6 Metode Pemisahan
22
2.6.1 Ekstraksi
22
2.6.2 Maserasi
22
2.7 Senyawa Metabolit Sekunder
23
2.7.1 Alkaloid
23
2.7.2 Flavonoid
23
2.7.3 Terpenoid
24
2.7.4 Saponin
24
2.8 Kromatografi
24
2.9 Metode Penentuan Struktur
25
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
33
3.2 Bahan dan Peralatan
33
3.3 Sampel
34
3.4 Bioindikator
34
3.5 Prosedur Penelitian
34
3.5.1 Persiapan Sampel
34
3.5.2 Ekstraksi/Maserasi
34
3.5.3 Isolasi dan Pemurnian Senyawa
35
3.5.4 Identifikasi golongan senyawa kimia pada ekstrak
35
3.5.5 Uji Antioksidan
35
3.5.6 Uji Antimikroba
37
3.5.7 Penentuan Struktur Kimia
38
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
42
4.1.1 Determinasi Tanaman
42
4.1.2 Hasil Isolasi dan Uji Aktivitas Antioksidan
42
4.1.2.1 Pembuatan Ekstrak
42
4.1.2.2 Uji aktivitas Antioksidan dan Antimikroba Terhadap Ekstrak
43
4.1.2.3 Uji Fitokimia terhadap Ekstrak
44
4.1.2.4 Pemurnian dengan Kromatografi Kolom
45
4.2 Pembahasan
49
4.2.1 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1.3.4
50
4.2.1.1 Analisis Spektrum Ultra Violet Senyawa MFDH 7.1.3.4
50
4.2.1.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.3.4
1
4.2.1.3 Analisis NMR 1 Dimensi ( H-NMR) Senyawa MFDH 7.1.3.4
13
50
51
4.2.1.4 Analisis Spektrum C-NMR Senyawa MFDH 7.1.3.4
54
4.2.1.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.3.4
56
4.2.1.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.3.4
58
4.2.1.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.3.4
59
4.2.1.8 Analisis Spektrum Massa (MS) Senyawa MFDH 7.1.3.4
61
4.2.2 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1
63
4.2.2.1 Analisis Spektrum UV Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
63
4.2.2.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
64
4.2.2.3 Analisis NMR 1 Dimensi (1H-NMR) MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1
67
4.2.2.4 Analisis Spektrum (13C-NMR dan DEPT) MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
72
4.2.2.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 77
4.2.2.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 80
4.2.2.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 83
4.2.2.8 Analisis NMR 2 Dimensi (MS) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
88
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
94
5.2 Saran
95
DAFTAR PUSTAKA
96
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Anatomi Tumbuhan Pala
5
Gambar 2.2. Komponen senyawa pada Pala
6
Gambar 2.3
Struktur flavonoid
7
Gambar 2.4
Kerangka 2-fenilkroman
8
Gambar 2.5
Jenis flavonoid beserta struktur dasarnya
9
Gambar 2.6
Pola oksigenasi Cincin A pada kedudukan 2,4,6 dari
struktur Calkon
10
Gambar 2.7
Reaksi biosintesis flavonoid
14
Gambar 2.8
Hubungan biogenetik berbagai jenis flavonoid
15
Gambar 2.9
Reaksi biosintesis flavonoid menggunakan senyawa bertanda
16
Gambar 2.10 Struktur a. DPPH (radikal bebas) dan b. DPPH tereduksi
17
Gambar 2.11 Escherichia coli
19
Gambar 2.12 Staphylococcus aureus
20
Gambar 2.13 Morfologi Candida albicans
21
Gambar 4.1
Kromatogram KLT hasil kromatografi kolom total flavonoid
45
Gambar 4.2
Kromatogram KLT kromatografi kolom senyawa MFDH 7
47
Gambar 4.3
Spektrum UV senyawa MFDH 7.1.3.4
50
Gambar 4.4
Spektrum FTIR senyawa MFDH 7.1.3.4
51
Gambar 4.5
Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
52
Gambar 4.6
Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
(H 5,92-7,42 ppm)
53
Gambar 4.7
Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
54
Gambar 4.8
Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.3.4
55
Gambar 4.9
Spektrum HMQCenyawa MFDH 7.1.3.4
57
1
1
Gambar 4.10 Spektrum H- H COSY senyawa MFDH 7.1.3.4
58
Gambar 4.11 Struktur COSY senyawa MFDH 7.1.3.4
59
Gambar 4.12 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.1.3.4
60
Gambar 4.13 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.3.4 hasil analisis HMBC
61
Gambar 4.14 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.3.4
61
Gambar 4.15 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.3.4
62
Gambar 4.16 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.3.4
63
Gambar 4.17 Spektrum UV senyawa 7.1.4
64
Gambar 4.18 Spektrum UV senyawa 7.2.1
64
Gambar 4.19 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.1.4
65
Gambar 4.20 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.2.1
66
Gambar 4.21 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4 (H 3,8-12.1 ppm)
67
Gambar 4.22 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-8,1 ppm)
68
Gambar 4.23 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,2-6,5 ppm)
Gambar 4.24 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1 (H 6,2-6,5 ppm)
69
70
Gambar 4.25 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1
(H 6,2-6,5 ppm)
71
Gambar 4.26 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-7,8 ppm)
72
Gambar 4.27 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.4
73
Gambar 4.28 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.4
74
Gambar 4.29 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.2.1
75
Gambar 4.30 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.2.1
76
Gambar 4.31 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.1.4
78
Gambar 4.32 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.2.1
79
1
1
Gambar 4.33 Spektrum H- H COSY senyawa MFDH 7.1.4
80
Gambar 4.34 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.1.4
81
Gambar 4.35 Spektrum 1H-1H COSY senyawa MFDH 7.2.1
82
Gambar 4.36 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.2.1
82
Gambar 4.37 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.1.4
84
Gambar 4.38 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.4 hasil analisis HMBC
85
Gambar 4.39 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.4
85
Gambar 4.40 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.2.1
86
Gambar 4.41 Struktur kimia senyawa MFDH 7.2.1 hasil analisis HMBC
87
Gambar 4.42 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.2.1
87
Gambar 4.43 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.4
88
Gambar 4.44 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.4
89
Gambar 4.45 Spektrum massa senyawa MFDH 7.2.1
91
Gambar 4.46 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.2.1
92
Gambar 5.1
94
Struktur senyawa MFDH 7.1.3.4; 7.1.4 dan 7.2.1
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil ekstraksi daun Pala
42
Tabel 4.2 Hasil uji aktivitas antioksidan ekstrak daun Pala
43
Tabel 4.3 Diameter daya hambat (cm) ekstrak metanol daun pala
43
Tabel 4.4 Uji fitokimia ekstrak daun Pala
44
Tabel 4.5 Hasil kromatografi kolom (eluen n-heksana dan etil asetat 4:1)
46
Tabel 4.6 Hasil uji aktivitas antioksidan fraksi total flavonoid daun Pala
46
Tabel 4.7 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7
48
Tabel 4.8 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7.1
48
Tabel 4.9 Hasil uji aktivitas antioksidan senyawa MFDH 7.1.3.4; 7.1.4 & 7.2.1 49
Tabel 4.10 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.1.3.4
56
Tabel 4.11 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.2.1 dan MFDH 7.1.4
77
Tabel 4.12 Perbandingan Pergeseran kimia (1H-13C-NMR) senyawa 7.1.4
dengan Markam and Thomas, 1970; Harborne and Marbry, 1982
1
90
13
Tabel 4.13 Perbandingan Pergeseran kimia ( H- C-NMR) senyawa 7.2.1
dengan Markam and Thomas, 1970; Harborne and Marbry, 1982
93
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil determinasi tumbuhan Pala
100
Lampiran 2 Perhitungan Rendemen Ekstrak
101
Lampiran 3. Perhitungan nilai IC50 ekstrak daun Pala
102
Lampiran 4. Perhitungan nilai IC50 MFDH 1 s/d MFDH 10 daun Pala
104
Lampiran 5. Perhitungan nilai IC50 MFDH 7.1.3.4; 7.14 dan 7.2.1
107
Lampiran 6. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.3.4
Lampiran 7. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.4
Lampiran 8. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.2.1
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Oleh
BINAWATI GINTING
118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Untuk memperoleh Gelar Doktor dalam Ilmu Kimia pada Universitas
Sumatera Utara dibawah pimpinan Pejabat Rektor Universitas Sumatera
Utara Prof. Subhilhar, Ph.D untuk dipertahankan dihadapan Sidang
Terbuka Promosi Doktor di Universitas Sumatera Utara, Medan
Oleh
Binawati Ginting
118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
Judul Disertasi
:
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR
KIMIA FLAVONOIDA DARI DAUN PALA
(Myristica fragrans Houtt) DAN UJI AKTIVITAS
ANTIOKSIDAN
Nama Mahasiswa
Nomor Pokok
Program Studi
:
:
:
Binawati Ginting
118103003/KIM
S3 Ilmu Kimia
Menyetujui :
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Tonel Barus
Promotor
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Co-Promotor
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Co-Promotor
Ketua Program Studi,
Dekan,
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Dr. Sutarman, M.Sc
Tanggal Lulus : 09 Juli 2015
PROMOTOR
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
CO-PROMOTOR
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
CO-PROMOTOR
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
Panita Penguji:
Ketua Komisi Penguji :
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Anggota Ketua Komisi Penguji :
1. Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
2. Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Guru Besar Bidang Kimia Polimer
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
4. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc
Lektor Kepala Bidang Kimia Anorganik
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
5. Prof. Dr. Yunazar Manjang
Guru Besar Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA Universitas Andalas
ISOLATION AND STRUCTURE ELUCIDATION OF FLAVONOID
FROM LEAVES OF Myristica fragrans Houtt
AND ANTIOXIDANT ACTIVITY
ABSTRACT
Research on plant leaves Myristica fragrans Houtt Pala was aimed to find
a chemical compound and antioxidant activity with 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil
(,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau DPPH radical-scavenging methods. Extraction
have done by maceration using the methanol solvent, methanol extract was
added ethylacetate solvent and filtered. Ethylacetate extract partioned with
methanol : n-hexane (1:1) and then ethylacetate fractions were hydrolised with HCl
6%. The total flavonoid yielded was separated using column chromatography with
silica gel 60 as stasionary phase and n-hexane : ethylacetate as mobile phase
(gradient elution). After that coloumn chromatography find to three flavonoid
compounds and then do identify with UV, FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT and
NMR-2D (COSY, HMQC and HMBC). That compound called as 3,5,7,4tetrahydroxy-dihydroflavonol or dihydrocaempferol; 3,5,7,4-tetrahydroxy flavonol
or Kaempferol and 3,5,7,3 ,4-pentahydroxy flavonol or Quercetin with antioxidant
activity 9,75; 6,85 and 4,85 ppm respectively.
Keywords : Myristica fragrans Houtt., Myristicaceae, flavonoid, antioxidant
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (Myristica fragrans Houtt) DAN UJI
AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
ABSTRAK
Penelitian terhadap daun Pala (Myristica fragrans Houtt) bertujuan untuk
mengetahui senyawa kimia (struktur kimia) dan aktivitas antioksidan dengan
menggunakan 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil (,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau
DPPH radical-scavenging. Ekstraksi dilakukan dengan cara maserasi menggunakan
pelarut metanol, ekstrak pekat metanol ditambahkan pelarut etilasetat dan disaring.
Ekstrak etil asetat dipartisi dengan metanol : n-heksana (1:1), kemudian ekstrak pekat
etil asetat dihidrolisis dengan HCl 6%. Total flavonoid yang diperoleh dipisahkan
menggunakan kromatografi kolom dengan fasa diam silika gel 60 dan fasa gerak
campuran n-heksana : etil asetat (elusi gradien). Hasil kromatografi kolom ditemukan
tiga senyawa flavonoid yang dilanjutkan dengan identifikasi dengan analisis UV, FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT dan NMR-2D (COSY, HMQC dan HMBC).
Senyawa yang ditemukan tersebut dinyatakan sebagai 3,5,7,4-tetrahidroksidihidroflavonol atau dihidrokaempferol; 3,5,7,4-tetrahidroksi flavonol atau
Kaempferol dan yaitu 3,5,7,3,4-pentahidroksi flavonol atau Quercetin dengan
aktivitas antioksidan berturut-turut 9,75; 6,85 dan 4,85 ppm.
Kata kunci : Myristica fragrans Houtt., Myristicaceae, flavonoid, antioksidan
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan hidayah-Nya sehingga Penelitian dengan judul ”Isolasi Dan Elusidasi Struktur
Kimia Flavonoida Dari Daun Pala (Myristica fragrans Houtt) dan Uji Aktivitas
Antioksidan” dapat terselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan rasa hormat, terima
kasih disertai penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Prof. Subhilhar, Ph.D, selaku Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara atas
kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
2. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara yang juga
telah memberi kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan
penulisan disertasi ini.
3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Ketua Program Pascasarjana Ilmu
Kimia Universitas Sumatera Utara dan sebagai tim penguji, yang selama ini telah
memberikan kesempatan, dorongan, saran serta perhatian sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
4. Prof. Dr. Tonel Barus, selaku promotor yang telah membimbing, memberikan
saran dan arahan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian dan penulisan
disertasi ini.
5. Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini
telah membimbing, memberi saran kepada penulis baik langsung atau jarak-jauh
sehingga penulisan disertasi ini dapat terselesaikan.
6. Dr. Lamek Marpaung, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini telah membimbing,
arahan dan memberi saran kepada penulis sehingga penulisan disertasi ini dapat
terselesaikan
7. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc selaku Tim Penguji atas kesediaan beliau
memberikan penilaian, saran, dan perbaikan dalam penulisan disertasi ini.
8. Kedua orang tuaku ayahanda Ahmad Jabuai Ginting (Alm) dan Ibunda Asni Barus
(Almh), bapak mertua Safii Saribun Bangun (Alm) dan ibu Hj. Fatimah Dose
Barus, serta suami tercinta Janwar Devanan Bangun, ST yang kukasihi yang turut
memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan disertasi ini.
9. Kakakku, Ir. Maulidna Ginting, ST, M.Si, Malem Ukur Ginting, SE; dan Abangku
Abdul Rain Ginting, S.Si serta Adikku Jailani Syafei Ginting, M.Si yang telah
membantu secara moril serta turut memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan
disertasi ini.
Semoga amal yang telah mereka berikan kepada penulis, mendapatkan berkah
dari Allah SWT.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, 9 Juli 2015
Penulis
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN
PROMOTOR DAN CO-PRPOMOTOR
PANITIA PENGUJI
ABSTRACT
ABSTRAK
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
iii
iv
v
vi
vii
viii
x
xii
xv
xvi
BAB 1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Rumusan Masalah
3
1.3 Tujuan Penelitian
3
1.4 Manfaat Penelitian
3
1.5 Urgensi Penelitian
4
BAB 2. TINJUAUAN PUSTAKA
2.1 Myristica fragrans
5
2.2 Senyawa Flavonoid
7
2.3 Senyawa Antioksidan
17
2.4 Senyawa Antimikroba
18
2.4.1 Escherrichia coli
18
2.4.2 Staphilococcus aureus
19
2.5 Senyawa Antifungi
20
2.6 Metode Pemisahan
22
2.6.1 Ekstraksi
22
2.6.2 Maserasi
22
2.7 Senyawa Metabolit Sekunder
23
2.7.1 Alkaloid
23
2.7.2 Flavonoid
23
2.7.3 Terpenoid
24
2.7.4 Saponin
24
2.8 Kromatografi
24
2.9 Metode Penentuan Struktur
25
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian
33
3.2 Bahan dan Peralatan
33
3.3 Sampel
34
3.4 Bioindikator
34
3.5 Prosedur Penelitian
34
3.5.1 Persiapan Sampel
34
3.5.2 Ekstraksi/Maserasi
34
3.5.3 Isolasi dan Pemurnian Senyawa
35
3.5.4 Identifikasi golongan senyawa kimia pada ekstrak
35
3.5.5 Uji Antioksidan
35
3.5.6 Uji Antimikroba
37
3.5.7 Penentuan Struktur Kimia
38
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
42
4.1.1 Determinasi Tanaman
42
4.1.2 Hasil Isolasi dan Uji Aktivitas Antioksidan
42
4.1.2.1 Pembuatan Ekstrak
42
4.1.2.2 Uji aktivitas Antioksidan dan Antimikroba Terhadap Ekstrak
43
4.1.2.3 Uji Fitokimia terhadap Ekstrak
44
4.1.2.4 Pemurnian dengan Kromatografi Kolom
45
4.2 Pembahasan
49
4.2.1 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1.3.4
50
4.2.1.1 Analisis Spektrum Ultra Violet Senyawa MFDH 7.1.3.4
50
4.2.1.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.3.4
1
4.2.1.3 Analisis NMR 1 Dimensi ( H-NMR) Senyawa MFDH 7.1.3.4
13
50
51
4.2.1.4 Analisis Spektrum C-NMR Senyawa MFDH 7.1.3.4
54
4.2.1.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.3.4
56
4.2.1.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.3.4
58
4.2.1.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.3.4
59
4.2.1.8 Analisis Spektrum Massa (MS) Senyawa MFDH 7.1.3.4
61
4.2.2 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1
63
4.2.2.1 Analisis Spektrum UV Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
63
4.2.2.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
64
4.2.2.3 Analisis NMR 1 Dimensi (1H-NMR) MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1
67
4.2.2.4 Analisis Spektrum (13C-NMR dan DEPT) MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
72
4.2.2.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 77
4.2.2.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 80
4.2.2.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 83
4.2.2.8 Analisis NMR 2 Dimensi (MS) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1
88
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
94
5.2 Saran
95
DAFTAR PUSTAKA
96
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Anatomi Tumbuhan Pala
5
Gambar 2.2. Komponen senyawa pada Pala
6
Gambar 2.3
Struktur flavonoid
7
Gambar 2.4
Kerangka 2-fenilkroman
8
Gambar 2.5
Jenis flavonoid beserta struktur dasarnya
9
Gambar 2.6
Pola oksigenasi Cincin A pada kedudukan 2,4,6 dari
struktur Calkon
10
Gambar 2.7
Reaksi biosintesis flavonoid
14
Gambar 2.8
Hubungan biogenetik berbagai jenis flavonoid
15
Gambar 2.9
Reaksi biosintesis flavonoid menggunakan senyawa bertanda
16
Gambar 2.10 Struktur a. DPPH (radikal bebas) dan b. DPPH tereduksi
17
Gambar 2.11 Escherichia coli
19
Gambar 2.12 Staphylococcus aureus
20
Gambar 2.13 Morfologi Candida albicans
21
Gambar 4.1
Kromatogram KLT hasil kromatografi kolom total flavonoid
45
Gambar 4.2
Kromatogram KLT kromatografi kolom senyawa MFDH 7
47
Gambar 4.3
Spektrum UV senyawa MFDH 7.1.3.4
50
Gambar 4.4
Spektrum FTIR senyawa MFDH 7.1.3.4
51
Gambar 4.5
Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
52
Gambar 4.6
Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
(H 5,92-7,42 ppm)
53
Gambar 4.7
Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
54
Gambar 4.8
Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.3.4
55
Gambar 4.9
Spektrum HMQCenyawa MFDH 7.1.3.4
57
1
1
Gambar 4.10 Spektrum H- H COSY senyawa MFDH 7.1.3.4
58
Gambar 4.11 Struktur COSY senyawa MFDH 7.1.3.4
59
Gambar 4.12 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.1.3.4
60
Gambar 4.13 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.3.4 hasil analisis HMBC
61
Gambar 4.14 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.3.4
61
Gambar 4.15 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.3.4
62
Gambar 4.16 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.3.4
63
Gambar 4.17 Spektrum UV senyawa 7.1.4
64
Gambar 4.18 Spektrum UV senyawa 7.2.1
64
Gambar 4.19 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.1.4
65
Gambar 4.20 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.2.1
66
Gambar 4.21 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4 (H 3,8-12.1 ppm)
67
Gambar 4.22 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-8,1 ppm)
68
Gambar 4.23 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,2-6,5 ppm)
Gambar 4.24 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1 (H 6,2-6,5 ppm)
69
70
Gambar 4.25 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1
(H 6,2-6,5 ppm)
71
Gambar 4.26 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-7,8 ppm)
72
Gambar 4.27 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.4
73
Gambar 4.28 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.4
74
Gambar 4.29 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.2.1
75
Gambar 4.30 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.2.1
76
Gambar 4.31 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.1.4
78
Gambar 4.32 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.2.1
79
1
1
Gambar 4.33 Spektrum H- H COSY senyawa MFDH 7.1.4
80
Gambar 4.34 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.1.4
81
Gambar 4.35 Spektrum 1H-1H COSY senyawa MFDH 7.2.1
82
Gambar 4.36 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.2.1
82
Gambar 4.37 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.1.4
84
Gambar 4.38 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.4 hasil analisis HMBC
85
Gambar 4.39 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.4
85
Gambar 4.40 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.2.1
86
Gambar 4.41 Struktur kimia senyawa MFDH 7.2.1 hasil analisis HMBC
87
Gambar 4.42 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.2.1
87
Gambar 4.43 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.4
88
Gambar 4.44 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.4
89
Gambar 4.45 Spektrum massa senyawa MFDH 7.2.1
91
Gambar 4.46 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.2.1
92
Gambar 5.1
94
Struktur senyawa MFDH 7.1.3.4; 7.1.4 dan 7.2.1
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil ekstraksi daun Pala
42
Tabel 4.2 Hasil uji aktivitas antioksidan ekstrak daun Pala
43
Tabel 4.3 Diameter daya hambat (cm) ekstrak metanol daun pala
43
Tabel 4.4 Uji fitokimia ekstrak daun Pala
44
Tabel 4.5 Hasil kromatografi kolom (eluen n-heksana dan etil asetat 4:1)
46
Tabel 4.6 Hasil uji aktivitas antioksidan fraksi total flavonoid daun Pala
46
Tabel 4.7 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7
48
Tabel 4.8 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7.1
48
Tabel 4.9 Hasil uji aktivitas antioksidan senyawa MFDH 7.1.3.4; 7.1.4 & 7.2.1 49
Tabel 4.10 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.1.3.4
56
Tabel 4.11 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.2.1 dan MFDH 7.1.4
77
Tabel 4.12 Perbandingan Pergeseran kimia (1H-13C-NMR) senyawa 7.1.4
dengan Markam and Thomas, 1970; Harborne and Marbry, 1982
1
90
13
Tabel 4.13 Perbandingan Pergeseran kimia ( H- C-NMR) senyawa 7.2.1
dengan Markam and Thomas, 1970; Harborne and Marbry, 1982
93
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil determinasi tumbuhan Pala
100
Lampiran 2 Perhitungan Rendemen Ekstrak
101
Lampiran 3. Perhitungan nilai IC50 ekstrak daun Pala
102
Lampiran 4. Perhitungan nilai IC50 MFDH 1 s/d MFDH 10 daun Pala
104
Lampiran 5. Perhitungan nilai IC50 MFDH 7.1.3.4; 7.14 dan 7.2.1
107
Lampiran 6. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.3.4
Lampiran 7. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.4
Lampiran 8. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.2.1