LAPORAN PRAKTIKUM PROYEK TUMBUHAN BI-2204 ANALISIS KUALITATIF METABOLIT SEKUNDER & STRUKTUR PENGHASILNYA Tanggal Praktikum : 29 Januari 2013 Tanggal Pengumpulan : 5 Februari 2013 Disusun oleh : Julio Subagio 10611066 Kelompok 8 Asisten : Hajah Sofyamarwa R 10609047
PROGRAM STUDI BIOLOGI SEKOLAH ILMU TEKNOLOGI HAYATI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG BANDUNG
2012
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Senyawa metabolit sekunder adalah senyawa hasil metabolisme yang tidak diperlukan secara langsung untuk pertumbuhan dan perkembangan, namun keberadaannya diperlukan untuk menunjang kedua proses tersebut. Senyawa metabolit sekunder dapat berperan sebagai alat pertahanan tanaman, atau sebagai atraktan polinator. Senyawa metabolit sekunder umumnya dibedakan menjadi tiga jenis berdasarkan struktur kimiawinya, yaitu fenolik, terpenoid, dan alkaloid. Senyawa metabolit sekunder seringkali dimanfaatkan untuk kepentingan manusia, terutama sebagai obat, ataupun parfum dalam bentuk minyak essensial. Pada praktikum kali ini, tanaman yang digunakan diantaranya adalah akar wangi (Vetiveria zizanioides), tapak dara (Catharanthus roseus), dan pasak bumi (Eurycoma longifolia). Tanaman akar wangi secara tradisional dimanfaatkan sebagai pewangi dan obat herbal. Minyak essential dari akar wangi juga dimanfaatkan sebagai parfum. Tanaman tapak dara dimanfaatkan sebagai obat herbal, khususnya untuk hipertensi, diabetes, malaria, dan Hodskin’s lymphoma. Tanaman pasak bumi dikenal karena sifatnya yang aphrodisiac dan memacu hormon testosterone yang berperan dalam regulasi spermatogenesis. 1.2 Tujuan 1. Menentukan & menganalisis akumulasi alkaloid & terpenoid utama pada tanaman pasak bumi, tapak dara, dan akar wangi. 2. Menentukan dan mengukur komponen jaringan tumbuhan. 1.3 Hipotesis 1. Senyawa metabolit sekunder pada tanaman akar wangi adalah golongan terpenoid dan terkonsentrasi pada bagian akar tanaman.
2. Senyawa metabolit sekunder pada tanaman pasak bumi adalah golongan alkaloid dan terkonsentrasi pada bagian batang serta akar tanaman. 3. Senyawa metabolit sekunder pada tanaman tapak dara adalah golongan alkaloid dan terkonsentrasi pada bagian daun tanaman.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Klasifikasi Tanaman Akar Wangi, Pasak Bumi, dan Tapak Dara serta Pemanfaatannya 2.1.1
Akar Wangi
Gambar 1. Tanaman Akar Wangi (Starr, 2012) Akar wangi (Vetiveria zizanioides) termasuk ke dalam genus Chrysopogon dan famili Poaceae. Nama ilmiah akar wangi saat ini berubah menjadi Chrysopogon zizanioides. Akar wangi dikenal karena akarnya yang memiliki aroma yang khas. Tanaman akar wangi sering dimanfaatkan sebagai parfum lewat minyak essensial yang dihasilkannya. Minyak essensial akar wangi mengandung senyawa sesquiterpenoid, seperti α vetivone, β vetivone, dan khusinol. Tanaman ini juga sering digunakan sebagai obat tradisional khususnya untuk penyakit pencernaan, seperti
mual, diare, dan radang usus, demam, batuk, bronchitis, asthma, dan penyakit kulit (Caldecott, 2010). 2.1.2
Tapak Dara.
Gambar 2. Tanaman Tapak Dara (Hyde, Wurtsen & Ballings, 2013) Tapak dara (Catharanthus roseus) termasuk dalam genus Catharanthus dari famili Apocynaceae. Tanaman ini mengandung senyawa
alkaloid
berupa
vinblastine,
leurosine,
vincristine,
dan
catharantine. Bagian akar dan herba tanaman ini sering digunakan sebagai obat tradisional untuk mengobati hipertensi, diabetes, hepatitis, malaria, dan Hodskin’s lymphoma (Dalimartha, 1999). 2.1.3
Pasak Bumi
Gambar 3. Tanaman Pasak Bumi (Chinh, 2010) Pasak bumi (Eurycoma longifolia) termasuk ke dalam genus Eurycoma dari famili Simaroubaceae. Pasak bumi digunakan sebagai obat tradisional karena sifatnya yang anti-malaria, aphrodisiac, anti-diabetik, dan antipiretik. Tanaman ini mengandung banyak senyawa alkaloid dan senyawa bioaktif lainnya (Bhat & Karim, 2010). 2.2 Senyawa Metabolit Sekunder dan Penggolongannya Senyawa metabolit sekunder dibedakan menjadi tiga golongan, yaitu alkaloid, fenolik, dan terpenoid. Berikut adalah gambaran umum dari ketiga golongan senyawa metabolit sekunder tersebut.
2.2.1
Alkaloid Senyawa alkaloid memiliki ciri khas, yaitu memiliki atom nitrogen pada cincin heterosikliknya. Pada tanaman, alkaloid berperan sebagai salah satu alat pertahanan, karena bersifat toksik. Beberapa senyawa alkaloid bersifat stimulan dan sedatif, seperti nikotin dan kafein (Taiz & Zeiger, 2002).
2.2.2
Fenolik Senyawa fenolik dapat dikenali lewat adanya gugus fenol. Terdapat dua jalur biosintesis utama (biosynthetic pathway) bagi senyawa fenolik, yaitu
shikimic acid pathway dan malonic acid pathway. Beberapa senyawa fenolik bersifat allelopatik, yaitu menghambat pertumbuhan tanaman lain di sekitar area tumbuhnya individu penghasil senyawa fenolik, sehingga survival rate individu tersebut meningkat. Senyawa golongan fenolik dari kelas flavonoid bersifat sebagai atraktan bagi polinator lewat tampilan visual, misalnya anthosianin. Beberapa senyawa fenolik juga berfungsi untuk memperkokoh bagian tanaman tertentu, seperti lignin dan tanin (Taiz & Zeiger, 2002).
2.2.3
Terpenoid Senyawa terpenoid terdiri dari isopentana dengan rantai karbon bercabang, atau disebut juga isoprene unit. Terpenoid bersifat water insoluble. Terdapat dua jalur biosintesis utama bagi senyawa terpenoid, yaitu mevalonic acid pathway dan methylerythritol phosphate pathway. Senyawa terpenoid tertentu berperan sebagai penunjang pertumbuhan dan perkembangan, misalnya gibberelin. Beberapa senyawa terpenoid bersifat detterent atau pengusir bagi predator, seperti limonoid (Taiz & Zeiger, 2002).
2.3 Metode Pengidentifikasian Senyawa Metabolit Sekunder Terdapat beberapa metode pengidentifikasian senyawa metabolit sekunder pada tanaman, diantaranya kolorimetri, histokimia, dan maserasi. Kolorimetri adalah metode analisis berdasarkan tampilan visual berupa warna larutan yang telah diberi reagen dibandingkan terhadap warna larutan standar yang dijadikan acuan. Analisis histokimia adalah metode identifikasi kandungan kimiawi suatu jaringan (Heidcamp, 2005). Maserasi adalah metode ekstraksi pemisahan pelarut (solvent extraction) (Heidcamp, 2005).
BAB III METODOLOGI KERJA
3.1
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan pada praktikum kali ini adalah sebagai berikut. Tabel 1. Alat & Bahan Alat Mikroskop Silet Pelat tetes Jarum jara Kaca preparat & kaca objek Alat sentifugasi
3.2
Cara Kerja
Bahan Tanaman tapak dara (Catharanthus roseus) Tanaman akar wangi (Vetiveria zizanioides) Tanaman pasak bumi (Eurycoma longifolia) Etanol 96% Reagen Dragendorff Reagen Lieberman-Burchard Reagen Jeffrey Reagen Neutral-Red Sampel maserat
3.2.1
Kolorimetri Organ tanaman yang akan diidentifikasi sebanyak 1 g diekstraksi dengan penggerusan dan pelarutan menggunakan 10 mL etanol 96%, kemudian disaring. Hasil penyaringan lalu dilarutkan kembali ke dalam 10 mL etanol 96%, dan disaring kembali. Larutan dicampurkan, kemudian disentrifugasi selama 5 menit dengan kecepatan putar 16000 g. Hasil sentrifugasi lalu diteteskan ke pelat tetes. Larutan pada pelat tetes kemudian ditetesi oleh reagen Dragendorff untuk uji alkaloid, dan reagen LiebermanBurchard untuk uji terpenoid, masing-masing 3 tetes secara terpisah. Hasil pencampuran ekstrak dengan reagen kemudian dianalisis berdasarkan warnanya.
3.2.2
Histokimia Organ tanaman yang akan diidentifikasi disayat sedemikian rupa untuk kemudian dibuat preparat. Sayatan pada kaca preparat ditetesi oleh reagen Jeffrey untuk uji alkaloid, dan reagen Neutral-Red untuk uji terpenoid, masing-masing 2 tetes, secara terpisah. Preparat lalu diamati dibawah mikroskop, lalu dianalisis kandungannya berdasarkan warna hasil reaksi.
3.2.3
Maserasi Sampel maserat diteteskan pada kaca preparat lalu ditutup dengan kaca objek. Preparat lalu diamati dengan menggunakan mikroskop dan diidentifikasi komponen penyusunnya.
BAB IV HASIL PENGAMATAN & PEMBAHASAN
4.1 Kolorimetri
Gambar 4. Hasil kolorimetri (Dokumentasi pribadi, 2013)
Tabel 2. Data hasil kolorimetri Sampel Ekstrak Tanaman Tapak Dara (daun)
Reagen
Warna
Keterangan
Dragendorff
Hijau Kuning-jingga
Mengandung
LiebermanBurchard Pasak Bumi (batang) Dragendorff
terang
alkaloid dalam
Hijau gelap
jumlah sedang Mengandung terpenoid
Bening-kekuningan Jingga terang
Mengandung alkaloid dalam
Pasak Bumi (akar)
Lieberman-
Bening-kekuningan
Burchard Dragendorff
Bening-kekuningan Jingga pekat
jumlah cukup tinggi Tidak mengandung terpenoid Mengandung alkaloid dalam
LiebermanAkar Wangi (akar)
Burchard Dragendorff LiebermanBurchard
Kuning-kecoklatan
jumlah sangat tinggi Mengandung terpenoid
Bening Jingga
Mengandung
Kuning-kecoklatan
alkaloid Mengandung terpenoid
Berdasarkan tabel di atas, sampel tanaman akar wangi, pasak bumi, dan tapak dara mengandung senyawa metabolit sekunder golongan alkaloid atau terpenoid. Warna jingga setelah penetesan reagen Dragendorff menunjukan senyawa metabolit sekunder golongan alkaloid, sedangkan warna gelap atau kecoklatan setelah penetesan reagen LiebermanBurchard menunjukan adanya adanya senyawa metabolit sekunder golongan terpenoid. Berdasarkan hasil uji kolorimetri, dapat disimpulkan bahwa tanaman tapak dara mengandung senyawa alkaloid dan terpenoid pada bagian daun, tanaman akar wangi mengandung senyawa alkaloid dan terpenoid pada bagian akar, dan tanaman pasak bumi mengandung senyawa alkaloid pada bagian batang dan akar, serta senyawa terpenoid pada bagian akar. 4.2 Histokimia
Tabel 3. Foto Pengamatan Histokimia Foto Preparat
Keterangan Akar tapak dara, ditetesi reagen Jeffrey. Perbesaran 40x. Warna gelap menunjukan adanya kandungan senyawa alkaloid pada bagian korteks.
Batang tapak dara, ditetesi reagen Jeffrey. Perbesaran 40x. Warna tidak berubah, menunjukan tidak adanya kandungan alkaloid.
Daun tapak dara, ditetesi reagen Jeffrey. Perbesaran 40x. Warna kecoklatan, menunjukan adanya kandungan alkaloid.
Batang tapak dara, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 40x. Warna kemerahan pada
bagian
endodermis,
menunjukan
kemungkinan adanya kandungan terpenoid.
Daun tapak dara, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 40x. Warna kemerahan pada bagian epidermis, menunjukan adanya kandungan terpenoid.
Akar tapak dara, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 40x. Warna kemerahan pada bagian jaringan pembuluh menunjukan adanya senyawa terpenoid.
Batang akar wangi, ditetesi reagen Jeffrey. Perbesaran 100x. Warna kecoklatan pada bagian parencymal ground tissue menunjukan adanya senyawa alkaloid.
Daun akar wangi, ditetesi reagen Jeffrey. Perbesaran 100x. Warna kecoklatan pada bagian epidermis menunjukan kemungkinan adanya senyawa alkaloid.
Akar akar wangi, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 40x. Warna kemerahan pada hampir seluruh bagian menunjukan adanya senyawa terpenoid.
Batang akar wangi, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 40x. Warna kemerahan pada hampir seluruh bagian menunjukan adanya senyawa terpenoid.
Daun akar wangi, ditetesi reagen NeutralRed. Perbesaran 100x. Warna kemerahan terutama pada bagian epidermis menunjukan adanya senyawa terpenoid.
Berdasarkan hasil uji histokimia, terlihat bahwa senyawa metabolit sekunder menempati bagian ground tissue yang terdiri dari sel-sel parenkim, baik di bagian akar maupun batang. Khusus pada daun, senyawa metabolit sekunder tampak pada bagian epidermis. Terdapat perbedaan struktural antara bagian akar, batang, dan daun pada tanaman dikotil dan monokotil. Berikut adalah gambaran umum perbedaan struktur organ pada tanaman dikotil dan monokotil.
Gambar 5. Struktur tanaman pada monokitil & dikotil (Campbell et al, 2012) Jaringan tumbuhan terdiri dari tiga jaringan utama, yaitu jaringan dermal, jaringan dasar (ground tissue), dan jaringan pembuluh/vaskuler. Pada gambar, jaringan dermal ditunjukan dengan warna coklat, jaringan dasar ditunjukan dengan warna kuning, dan jaringan pembuluh ditunjukan
dengan warna ungu. Pada tanaman dikotil (sebelah kanan), struktur batang (kanan tengah) ditandai oleh vascular bundle yang tersusun sedemikian rupa membentuk cincin, dan pada akar (kanan bawah), jaringan vaskuler terpusat di tengah dengan xylem membentuk tetrarch. Pada tanaman monokotil, struktur batang (kiri tengah) ditandai dengan vascular bundle yang tersebar secara acak. Vascular bundle pada akar monokotil (kiri bawah) terpusat di tengah, dengan xylem membentuk cincin. 4.3 Maserasi
Gambar 6. Foto hasil maserasi (Dokumentasi pribadi, 2013) Berdasarkan hasil pengamatan preparat maserasi, dapat disimpulkan bahwa sel penyusun tanaman terdiri dari empat jenis sel utama, yaitu parenkim, kolenkim, sklerenkim, dan water conducting cell. Pada preparat maserasi, sel parenkim ditunjukan lewat struktur
kotak simetris yang terkesan menumpuk. Sel fiber, yang merupakan sel sklerenkim ditunjukan lewat struktur memanjang dengan ujung lancip. Trakeid, salah satu jenis water conducting cell ditunjukan lewat stuktur lonjong yang lebih pendek daripada fiber, dan memiliki ujung tumpul.
BAB V KESIMPULAN 1. Berdasarkan hasil pengamatan terhadap uji kolorimetri dan histokimia, dapat disimpulkan bahwa tanaman tapak dara mengandung senyawa metabolit sekunder golongan alkaloid dan terpenoid pada bagian akar dan daun, tanaman pasak bumi mengandung senyawa alkaloid pada bagian batang dan akar, serta terpenoid pada bagian akar. Tanaman akar wangi mengandung kedua golongan senyawa metabolit sekunder, alkaloid dan terpenoid, pada bagian akar, batang, dan daun. 2. Jaringan penyusun tumbuhan terdiri dari tiga jaringan utama, yaitu jaringan dermal, jaringan dasar (ground tissue), dan jaringan pembuluh/vaskuler. Terdapat perbedaan struktural antara tanaman monokotil dan dikotil.
DAFTAR PUSTAKA Bhat, R., Karim, A. A. 2010. Tongkat Ali (Eurycoma longifolia Jack): a review on its ethnobotany and pharmacological importance. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20434529[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 17.10. Caldecott, Todd. 2010. Ushira. http://www.toddcaldecott.com/index.php/herbs/learning-herbs/338ushira[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 15.34. Campbell, N A., J. B. Reece., M. R. Taylor., E. J. Simon., J. L. Dickey. 2012. Biology, Concept & Connection. San Francisco. Pearson Education, Inc. Chinh, Van Phong. 2010. Eurycoma longifolia. http://moringa-herbs.com/ct/chi-tiet/28/eurycomalongifolia.html[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 16.13. Dalimartha, Setiawan. 1999. Atlas Tumbuhan Obat Indonesia. Ungaran. Trubus Agriwidya Heidcamp, William. H. 2005. Cell Biology Labroratory Manual. http://homepages.gac.edu/~cellab/contents.html#chpt-2[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 18.16. Hyde, M. A., Wursten, B. T., Ballings, P. 2013. Flora of Zimbabwe. http://www.zimbabweflora.co.zw/speciesdata/species-record.php?record_id=307[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 17.10. Starr, Kim., Starr, Forest. 2012. Plants of Hawaii. http://www.starrenvironmental.com/images/species/? q=chrysopogon+zizanioides&o=plants[online] diakses pada tanggal 4 Februari 2012 pukul 15.20. Taiz, Lincoln., Zeiger, Eduardo. 2002. Plant Physiology. Sinauer Associates.
