Senyawa Flavonoid

Senyawa Flavonoid

            Sejarah Senyawa Flavonoid Ilmu kimia senyawa-senyawa fenol yang ditemukan di alam mengalami kemajuan yang pesat setelah Kekule berhasil menetapkan struktur cincin aromatic. Bahkan, struktur dari beberapa senyawa fenol telah dapat ditetapkan sejak abad ke-19. Oleh karena itu, ilmu kimia senyawa-senyawa fenol kadang-kadang dianggap sudah usang. Akan tetapi topic-topik yang menarik mengenai senyawa-senyawa itu terus menerus muncul dengan adanya penemuan-penemuan baru. Dengan demikian, senyawa-senyawa fenol dapat dianggap sebagai cabang dari ilmu kimia bahan alam yang terus berkembang.

Sifat-sifat kimia dari senyawa fenol adalah sama, akan tetapi dari segi biogenetic senyawa senyawa ini dapat dibedakan atas dua jenis utama, yaitu:

1.      Senyawa fenol yang berasal dari asam shikimat atau jalur shikimat.

2.      Senyawa fenol yang berasal dari jalur asetat-malonat.

            Ada juga senyawa-senyawa fenol yang berasal dari kombinasi antara kedua jalur biosintesa ini yaitu senyawa-senyawa flanonoida. Tidak ada benda yang begitu menyolok seperti flavonoida yang memberikan kontribusi keindahan dan kesemarakan pada bunga dan buah-buahan di alam. Flavin memberikan warna kuning atau jingga, antodianin memberikan warna merah, ungu atau biru, yaitu semua warna yang terdapat pada pelangi kecuali warna hijau. Secara biologis flavonoida memainkan peranan penting dalam kaitan penyerbukan tanaman oleh serangga. Sejumlah flavonoida mempunyai rasa pahit sehingga dapat bersifat menolak sejenis ulat tertentu.

Pengertian dan Struktur Flavonoid

            Flavonoid adalah sekelompok besar senyawa polifenol tanaman yang tersebar luas dalam berbagai bahan makanan dan dalam berbagai konsentrasi. Komponen tersebut pada umumnya terdapat dalam keadaan terikat atauterkonjugasi dengan senyawa gula. Lebih dari 4000 jenis flavonoid telahdiidentifikasi dan beberapa di antaranya berperan dalam pewarnaan bunga, buah,dan daun (de Groot & Rauen, 1998).Dalam tumbuhan, aglikon flavonoid (yaitu flavonoid tanpa gula terikat)terdapat dalam berbagai bentuk struktur. Semua flavonoid mengandung 15 atomkarbon dalam inti dasar yang tersusun dalam konfigurasi C6-C3-C6, yaitu duacincin aromatik yang dihubungkan oleh satuan tiga karbon yang dapat atau tidak dapat membentuk cincin ketiga. Agar mudah, cincin diberi tanda A, B, dan C,atom karbon dinomori menurut sistem penomoran yang menggunakan angka biasa untuk cincin A dan C, serta angka “beraksen” untuk cincin B (gambar1).

Gambar 1. Struktur Flavonoid (Markham, 1988 : 3)

 Sifat Kelarutan Flavonoid

            Aglikon flavonoid adalah polifenol dan karena itu mempunyai sifat kimia senyawa fenol, yaitu bersifat agak asam sehingga dapat larut dalam basa, tetapi bila dibiarkan dalam larutan basa dan di samping itu terdapat oksigen, banyak yang akan terurai. Karena mempunyai sejumlah gugus hidroksil yang tak tersulih,atau suatu gula, flavonoid merupakan senyawa polar, maka umumnya flavonoidcukup larut dalam pelarut polar seperti etanol, metanol, butanol, aseton, dimetil-sulfoksida, dimetilformamida, air, dan lain-lain (Markham, 1988 : 15).Adanya gula yang terikat pada flavonoid (bentuk umum yang ditemukan) cenderung menyebabkan flavonoid lebih mudah larut dalam air dan dengan demikian campuran pelarut di atas dengan air merupakan pelarut yang baik untuk glikosida. Sebaliknya, aglikon yang kurang polar seperti isoflavon, flavanon, danflavon serta flavonol yang termetoksilasi cenderung lebih mudah larut dalam pelarut seperti eter dan kloroform (Markham, 1988 : 15).

Kromatogram Flavonoid

Flavonoid terutama berupa senyawa yang larut dalam air. Mereka dapatdiekstraksi dengan etanol 70 % dan tetap ada dalam lapisan air setelah ekstrak inidikocok dengan eter minyak bumi. Flavonoid berupa senyawa fenol, karena ituwarnanya berubah bila ditambah basa atau amonia, jadi mereka mudah dideteksipada kromatogram atau dalam larutan (Harborne, 1987 : 70).

Spektrum Flavonoid Umum

            Spektroskopi serapan lembayung dan serapan sinar tampak digunakan untuk membantu mengidentifikasi jenis flavonoid dan menentukan pola oksigenasi. Disamping itu, kedudukan gugus hidroksil fenol bebas pada inti flavonoid dapat ditentukan dengan menambahkan pereaksi (pereaksi geser) ke dalam larutancuplikan dan mengamati pergeseran puncak serapan yang terjadi. Cara ini bergunauntuk menentukan kedudukan gula atau metil yang terikat pada salah satu gugushidroksil fenol (Markham, 1988 : 38).Spektrum flavonoid (gambar 2) biasanya ditentukan dalam larutan denganpelarut metanol atau etanol. Spektrum khas terdiri atas dua maksimal pada rentang240-285 nm (pita II) dan 300-550 nm (pita I). Kedudukan yang tepat dan kekuatannisbi maksimal tersebut memberikan informasi yang berharga mengenai sifatflavonoid dan pola oksigenasinya.

            Spektrum khas jenis flavonoid utama dengan pola oksigenasi yang setara (5,7,4‟) adalah kekuatan nisbi yang rendah pada pita Idalam dihidroflavon, dihidroflavonol, dan isoflavon. Ciri nisbi ini tidak berubah,bahkan bila pola oksigenasi berubah, sekalipun rentang maksimal serapan pada jenis flavonoid (tabel 2) yang berlainan tumpang tindih sebagai keseragaman polaoksigenasi. Keseragaman dalam rentang maksimal ini akan bergantung pada polahidroksilasi dan pada derajat substitusi gugus hidroksil (Markham, 1988 : 39).

Flavonoid sebagai Antioksidan

                Berbagai sayuran dan buah-buahan yang dapat dimakan mengandungsejumlah flavonoid. Konsentrasi yang lebih tinggi berada pada daun dan kulitkupasannya dibandingkan dengan jaringan yang lebih dalam. Stavric dan Matula(1992) melaporkan bahwa di negara-negara Barat, konsumsi komponen flavonoid bervariasi dari 50 mg sampai 1 g per hari dengan 2 jenis flavonoid terbesar berupa quersetin dan kaempferol.Sebagai antioksidan, flavonoid dapat menghambat penggumpalan keping-keping sel darah, merangsang produksi nitrit oksida yang dapat melebarkan(relaksasi) pembuluh darah, dan juga menghambat pertumbuhan sel-sel kanker.

            Flavonoid juga memiliki beberapa sifat seperti hepatoprotektif, antitrombotik, antiinflamasi, dan antivirus (Stavric dan Matula, 1992). Sifat antiradikal flavonoid terutama terhadap radikal hidroksil, anionsuperoksida, radikal peroksil, dan alkoksil (Huguet, et al., 1990; Sichel,et al.,1991). Senyawa flavonoid ini memiliki afinitas yang sangat kuat terhadap ion Fe (Fe diketahui dapat mengkatalisis beberapa proses yang menyebabkanterbentuknya radikal bebas). Aktivitas antiperoksidatif flavonoid ditunjukkanmelalui potensinya sebagai pengkelat Fe (Afanas‟av,et al., 1989 ; Morel,et al.,1993).

Radikal Bebas

            Istilah radikal bebas merujuk ke atom atau gugus atom apa saja yangmemiliki satu atau lebih elektron tak berpasangan. Karena jumlah elektron ganjil,maka tidak semua elektron dapat berpasangan. Meskipun suatu radikal bebastidak bermuatan positif atau negatif, spesi semacam ini sangat reaktif karenaadanya elektron tak berpasangan. Suatu radikal bebas biasanya dijumpai sebagaizat antara yang tak dapat diisolasi usia pendek, sangat reaktif, dan berenergi tinggi(Fessenden, 1997 : 223). Radikal bebas bisa terbentuk, misal ketika komponen makanan diubahmenjadi bentuk energi melalui proses metabolisme. Pada proses metabolisme inisering kali terjadi kebocoran elektron. Dalam kondisi demikian, mudah sekaliterbentuk radikal bebas, seperti anion superoksida, hidroksil, dan lain-lain.Radikal bebas juga dapat terbentuk dari senyawa lain yang sebenarnya bukanradikal bebas, tetapi mudah berubah menjadi radikal bebas. Misal, hidrogenperoksida (H2O2), ozon, dan lain-lain. Kedua kelompok senyawa tersebut seringdiistilahkan sebagai Senyawa Oksigen Reaktif (SOR) atau Reactive OxygenSpecies (ROS) (Winarsi, 2011 : 12). Sementara Supari (1996) berpendapat bahwa pada dasarnya radikal bebas dapat terbentuk melalui 2 cara, yaitu secara endogen (sebagai respon normal proses biokimia intrasel maupun ekstrasel) dan secara eksogen (polusi, makanan).Secara biokimia, proses pelepasan elektron dari suatu senyawa disebutoksidasi. Sementara, proses penangkapan elektron disebut reduksi. Senyawa yangdapat menarik atau menerima elektron disebut oksidan atau oksidator, sedangkan senyawa yang dapat melepaskan atau memberikan elektron disebut reduktan ataureduktor (Winarsi, 2011 : 12).Elektron yang tidak berpasangan dalam senyawa radikal memiliki kecenderungan untuk mencari pasangan. Caranya, menarik atau menyerangelektron dari senyawa lain. Hal ini mengakibatkan terbentuknya senyawa radikal baru.

X:H +·O-H X·+ H-O-H

           

            Menurut Soeatmaji (1998), yang dimaksud radikal bebas adalah suatu senyawa atau molekul yang mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital luarnya. Adanya elektron yang tidak berpasangan menyebabkan senyawa tersebut sangat reaktif mencari pasangan dengan cara menyerang atau mengikat elektron molekul yang berada di sekitarnya. Jika elektron yang terikat oleh senyawa radikal bebas tersebut bersifat ionik, dampak yang timbul memang tidak begitu berbahaya. Akan tetapi, bila elektron yang terikat radikal bebas berasal dari senyawa yang berikatan kovalen, maka akansangat berbahaya karena ikatan digunakan secara bersama-sama pada orbitalterluarnya. Umumnya, senyawa yang memiliki ikatan kovalen adalah molekul-molekul besar (biomakromolekul) seperti lipid, protein, maupun DNA (Winarsi,2011 :15). Target utama radikal bebas adalah protein, asam lemak tak jenuh dan lipoprotein, serta unsur DNA termasuk karbohidrat. Dari ketiga molekul targettersebut, yang paling rentan terhadap serangan radikal bebas adalah asam lemak tak jenuh (Winarsi, 2011 : 17).Sadikin (2011) berpendapat bahwa serangan radikal bebas terhadap molekulsekelilingnya akan menyebabkan terjadinya reaksi berantai yang kemudian menghasilkan senyawa radikal baru. Dampak reaktivitas senyawa radikal bebas bermacam-macam, mulai dari kerusakan sel atau jaringan, penyakit autoimun,penyakit degeneratif, hingga kanker.

Beberapa senyawa flavonoida yang ditemukan di alam adalah sebagai berikut:

a.    Antosianin

            Antosianin merupakan pewarna yang paling penting dan paling tersebar luas dalam tumbuhan. Secara kimia antosianin merupakan turunan suatu struktur aromatik tunggal, yaitu sianidin, dan semuanya terbentuk dari pigmen sianidin ini dengan penambahan atau pengurangan gugus hidroksil atau dengan metilasi. Antosianin tidak mantap dalam larutan netral atau basa. Karena itu antosianin harus diekstraksi dari tumbuhan dengan pelarut yang mengandung asam asetat atau asam hidroklorida (misalnya metanol yang mengandung HCl pekat 1%) dan larutannya harus disimpan di tempat gelap serta sebaiknya didinginkan. Antosianidin ialah aglikon antosianin yang terbentuk bila antosianin dihidrolisis dengan asam. Antosianidin terdapat enam jenis secara umum, yaitu : sianidin, pelargonidin, peonidin, petunidin, malvidin dan delfinidin.

            Antosianidin adalah senyawa flavonoid secara struktur termasuk kelompok flavon. Glikosida antosianidin dikenal sebagai antosianin. Nama ini berasal dari bahasa Yunani antho-, bunga dan kyanos-, biru. Senyawa ini tergolong pigmen dan pembentuk warna pada tanaman yang ditentukan oleh pH dari lingkungannya. Senyawa paling umum adalah antosianidin, sianidin yang terjadi dalam sekitar 80 persen dari pigmen daun tumbuhan, 69 persen dari buah-buahan dan 50 persen dari bunga.

            Kebanyakan warna bunga merah dan biru disebabkan antosianin. Bagian bukan gula dari glukosida itu disebut suatu antosianidin dan merupakan suatu tipe garam flavilium. Warna tertentu yang diberikan oleh suatu antosianin, sebagian bergantung pada pH bunga. Warna biru bunga cornflower dan warna merah bunga mawar disebabkan oleh antosianin yang sama, yakni sianin. Dalam sekuntum mawar merah, sianin berada dalam bentuk fenol. Dalam cornflower biru, sianin berada dalam bentuk anionnya, dengan hilangnya sebuah proton dari salah satu gugus fenolnya. Dalam hal ini, sianin serupa dengan indikator asam-basa. Istilah garam flavilium berasal dari nama untuk flavon, yang merupakan senyawa tidak  berwarna. Adisi gugus hidroksil menghasilkan flavonol, yang berwarna kuning.

            Dalam pengidentifikasian antosianin atau flavonoid yang kepolarannya rendah, daun segar atau daun bunga jangan dikeringkan tetapi harus digerus dengan MeOH. Ekstraksi hampir segera terjadi seperti terbukti dari warna larutan. Flavonoid yang kepolarannya rendah dan yang kadang-kadang terdapat pada bagian luar tumbuhan, paling baik diisolasi hanya dengan merendam bahan tumbuhan segar dalam heksana atau eter selama beberapa menit.
            Stabilitas Antosianin secara umum mempunyai stabilitas yang rendah. Pada pemanasan yang tinggi, kestabilan dan ketahanan zat warna antosianin akan berubah dan mengakibatkan kerusakan. Selain mempengaruhi warna antosianin, pH juga mempengaruhi stabilitasnya, dimana dalam suasana asam akan berwarna merah dan suasana basa berwarna biru. Antosianin lebih stabil dalam suasana asam daripada dalam suasana alkalis ataupun netral. Zat warna ini juga tidak stabil dengan adanya oksigen dan asam askorbat. Asam askorbat kadang melindungi antosianin tetapi ketika antosianin menyerap oksigen, asam askorbat akan menghalangi terjadinya oksidasi. Pada kasus lain, jika enzim menyerang asam askorbat yang akan menghasilkan hydrogen peroksida yang mengoksidasi sehingga antosianin mengalami perubahan warna.

            Warna pigmen antosianin merah, biru, violet, dan biasanya dijumpai pada bunga, buah-buahan dan sayur-sayuran. Dalam tanaman terdapat dalam bentuk glikosida yaitu membentuk ester dengan monosakarida (glukosa, galaktosa, ramnosa dan kadang-kadang pentosa). Sewaktu pemanasan dalam asam mineral pekat, antosianin pecah menjadi antosianidin dan gula. Pada pH rendah (asam) pigmen ini berwarna merah dan pada pH tinggi berubah menjadi violet dan kemudian menjadi biru. Pada umumnya, zat-zat warna distabilkan dengan penambahan larutan buffer yang sesuai. Jika zat warna tersebut memiliki pH sekitar 4 maka perlu ditambahkan larutan buffer asetat, demikian pula zat warna yang memiliki pH yang berbeda maka harus dilakukan penyesuaian larutan buffer.

            Warna merah bunga mawar dan biru pada bunga jagung terdiri dari pigmen yang sama yaitu sianin. Perbedaannya adalah bila pada bunga mawar pigmennya berupa garam asam sedangkan pada bunga jagung berupa garam netral. Konsentrasi pigmen juga sangat berperan dalam menentukan warna. Pada konsentrasi yang encer antosianin berwarna biru, sebaliknya pada konsentrasi pekat berwarna merah dan konsentrasi biasa berwarna ungu. Adanya tanin akan banyak mengubah warna antosianin. Dalam pengolahan sayur-sayuran adanya antosianin dan keasaman larutan banyak menentukan warna produk tersebut. Misalnya pada pemasakan bit atau kubis merah. Bila air pemasaknya mempunyai pH 8 atau lebih (dengan penambahan soda) maka warna menjadi kelabu violet tetapi bila ditambahkan cuka warna akan mejadi merah terang kembali. Tetapi jarang makanan mempunyai pH yang sangat tinggi. Dengan ion logam, antosianin membentuk senyawa kompleks yang berwarna abu-abu violet. Karena itu pada pengalengan bahan yang mengandung antosianin, kalengnya perlu mendapat lapisan khusus (lacquer).

b.   Flavonol

            Flavonol lazim sebagai konstituen tanaman yang tinggi, dan terdapat dalam berbagai bentuk terhidroksilasi.

            Flavonol alami yang paling sederhana adalah galangin, 3,5,7 –tri-hidroksiflavon; sedangkan yang paling rumit, hibissetin adalah 3,5,7,8,3’,4’,5’ heptahidroksiflavon. Bentuk khusus hidroksilasi (C6(A)-C3-C6(B), dalam mana C6 (A) adalah turunan phloroglusional, dan cincin B adalah 4-atau 3,4-dihidroksi, diperoleh dalam 2 flavonol yang paling lazim yaitu kaempferol dan quirsetin. Hidroksiflavonol, seperti halnya hidroksi flavon, biasanya terdapat dalam tanaman sebagai glikosida. Flavonol kebanyakan terdapat sebagai 3-glikosida. Meskipun flavon, flavonol, dan flavanon pada umumnya terdistribusi melalui tanaman tinggi tetapi tidak terdapat hubungan khemotakson yang jelas. Genus Melicope mengandung melisimpleksin dan ternatin, dan genus citrus mengandung nobiletin, tangeretin dan 3’,4’,5,6,7-pentametoksiflavon.