FITOKIMIA – Definisi – Lingkup – Tahapan skrining fitokimia – Metode – Pentingnya fitokimia dalam penemuan obat
Definisi Fitokimia Fito: Tanaman, fitokimia: kandungan kimia tanaman Fitokimia mempelajari mempelajari aspek kimia yang berkaitan dengan proses hidup dari tanaman termasuk produk kimia tanaman Kandungan senyawa organik dalam tanaman, biokimia tanaman dan hubungan diantara keduanya Fitokimia mempelajari komponen dari tanaman yang mempunyai aktivitas biologis yang dapat menyembuhkan atau mencegah suatu penyakit.
Sejarah (Evans, 2000) - 1645 1645-1 -171 715 5 : Nich Nichol olas as Leme Lemery: ry: Pro Prose ses s ekst ekstra raksi ksi dengan pelarut alkohol - Pertengahan ab abad -1 -18 dipisahkan senyawa organik dari makhluk hidup - 1742- 1786Karl Wilhelm Scheele isolasi senyawa sederhana( gliserol, asam-asam oksalat, laktat, tartrat, sitrat dari tumbuhan dan binatang - 1747: 1747: A.S. A.S. Margra Margraff: ff: isolas isolasii sukr sukrosa osa dari dari tana tanaman man - 1803: 1803: Narko Narkotik tik,, alka alkalo loid id pertam pertama a yang yang dii diisol solasi asi:: morphin, strychnine, emetine - 1813 1813-1 -182 823: 3: Chr Chrev evre reul ul:: elus elusid idas asii lema lemak k dan dan campuran minyak. - Pert Perten eng gahan ahan abad bad 20 : tel telah dilak ilakuk ukan an isola solasi si dan dan elusidasi berbagai komponen kimia
Strategi dalam penemuan senyawa bioaktif dari tanaman • Pendekatan etnobotani Etnobotani : studi pengunaan tanaman obat tertentu secara empiris oleh masyarakat disuatu daerah Misal : Aspirin, quinine, camphor, digitalis Obat malaria artemisinintelah digunakan secara tradisional di Cina Artemisia annua L. • Pendekatan kemotaksonomi Tanaman dari familia yang sama mempunyai kandungan kimia yang hampir sama. Misal : Tanaman Solanum mamosum, Solanum grandifilorum Familia Solanaceae Solasodin Untuk obat KB
• Pendekatan kimia ekologi Berkaitan dengan tempat hidup tanaman. Interaksi kimia antara spesies tanaman yang berbeda, antara tanaman dan organisme lain menghasilkan penemuan komponen aktif yang potensial bagi kesehatan manusia Kandungan kimia akar Sorghum yang bervariasi dari tiap spesies tetapi kandungan sorgoleone yang dominan dan struktur masing-masing komponen yang saling terkait, misalnya ethoxysorgoleone • Pendekatan Anatomi Bagian tanaman yang berkaitan akumulasi kandungan metabolit sekunder. Dalam tanaman adalah trikoma grandular, lacticiver, idioblast, resin canal, dan nectaries Misal: terpenoid banyak didapatkan pada peltete
Kandungan Kimia Tanaman Metabolit Primer - Penyusun utama: Selalu ada pada setiap makhluk hidup. - Berperan dalam prosesproses kehidupan yang esensial. - Polisakarida,protein, lemak, dan asam amino
Metabolit sekunder Spesifik untuk tiap spesies(Identitas) Berperan dalam kelangsungan hidup suatu spesies, pertahanan diri, daya tarik. Dibentuk melalui alur biosintesa khusus metabolit primer. Alkaloid, Flavonoid, glikosida, terpenoid.
Metabolit Sekunder Banyak dimanfaatkanberperan dalam memberikan efek farmakologis tertentu Akaloid Tanaman Epedra sinica, Epedra vulgaris ( Gnetaceae) mengandung epedrinbroncodilator. Flavonoid tanaman Pinus sylvertisFlavone, quercetin antibakteri, antioksidan Glikosida beberapa glikosida dipecah menjadi steroid, Cardiac glikosida digitalis obat jantung
Menentukan Senyawa Aktif dari Tanaman • Bioassay • Analytical Instrument: HPLC, LC-MS: NMR • Informatic: Modern instrumentations database profil bioassay untuk komponen yang diketahui; automated biassay • Optimasi aktivitas biologis
QSAR,
Bioassay Aktivitas farmakologi scr in vitro/ in vivo test. 1. Brine shrimp letality test aktivitas sitotoksisitas dan pestisidal. 2. Antibiotic activity: 3. Plant grow regulator activity 4. Immunostimulating activity 5. Antimalarial activity -
Faktor penting kelarutan zat uji pemilihan pelarutDMSO
Pengembangan produk dari bahan alam
Fitofarmaka
Herbal terstandar
JAMU
Bagaimana memperoleh Komponen kimia tanaman
Ekstraksi
Pemisahan /fraksinasi & pemurnian
Identifikasi
Ekstraksi Ekstraksi: penetrasi pelarut ke dalam sel tanaman, menyebabkan sel mengembang, melarutkan komponen yang diekstraksi, dan difusi komponen yang terlarut keluar dari sel tanaman. 1. Jenis bahan yang diekstraksi – –
2.
Bahan segar Bahan kering
Pelarut yang digunakan dapat melarutkan zat yang diinginkan 3. Metode ekstraksi Tergantung bahan yang akan diekstraksi
Bahan yang diekstraksi 1. Segar /kering • Bahan segar sebelum digunakan bahan dicuci dengan alkohol mendidih dalam beberapa menit • Bahan kering kondisi pengeringan terkontrol, dapat disimpan dalam lama 2. Bagian yang digunakan Herba, daun, buah, biji, batang kulit batang, rhizoma dll.
Pelarut Pelarut: Non polar : n-heksana, petroleum eter, kloroform Semi polar : etil asetat, aseton, asetonitril Polar : metanol, etanol Pelarut yang digunakan tergantung pada senyawa yang ingin diperoleh pelarut harus dapat melarutkan zat yang diinginkan dan dapat memisahkan zat dari komponen lainnya Pelarut bersifat selektif, mudah penanganannya, aman, ekonomis, tidak merusak lingkungan.
Konstanta dielektrik atau permitivitas listrik relatif, adalah sebuah konstanta dalam ilmu fisika. Konstanta ini melambangkan rapatnya fluks elektrostatikdalam suatu bahan bila diberi potensial listrik. Konstanta dielektrik merupakan perbandingan energi listrikyang tersimpan pada bahan tersebut jika diberi sebuah potensial, relatif terhadap vakum (ruang hampa). Dalam ilmu kimia, konstanta dielektrik dapat dijadikan pengukur relatif dari kepolaran suatu pelarut. Misalnya air yang merupakan pelarut polar memiliki konstanta dielektrik 80,10 pada 20 °C sedangkan n-heksana (sangat non-polar]] memiliki nilai 1,89 pada 20 °C.
• Berdasarkan kepolaran pelarut, maka para ahli kimia mengklasifikasikan pelarut ke dalam tiga kategori yaitu : a. Pelarut Protik Polar Protik menunjukkan atom hidrogen yang menyerang atom elektronegatif yang dalam hal ini adalah oksigen. Dengan kata lain pelarut protik polar adalah senyawa yang memiliki rumus umum ROH. Contoh dari pelarut protik polar ini adalah air H 2O, metanol CH3OH, dan asam asetat (CH 3COOH).
b. Pelarut Aprotik Polar Aprotik menunjukkan molekul yang tidak mengandung ikatan O-H. Pelarut dalam kategori ini, semuanya memiliki ikatan yang memilki ikatan dipol besar. Biasanya ikatannya merupakan ikatan ganda antara karbon dengan oksigen atau nitorgen. Contoh dari pelarut yang termasuk kategori ini adalah aseton [(CH3)2C=O] dan etil asetat (CH3CO2CH2CH3). c. Pelarut Nonpolar Pelarut nonpolar merupakan senyawa yang memilki konstanta dielektrik yang rendah dan tidak larut dalam air. Contoh pelarut dari kategori ini adalah benzena (C6H6), karbon tetraklorida (CCl4) dan dietil eter (CH3CH2OCH2CH3).
Jenis pelarut 1. Hidrokarbon alifatik : Utk mengekstraksi komponen yg bersifat lipofilik . Misal : n-heksana, n-oktana 2. Hidrokarbon aromatik Benzena, toluena flammability, toksik 3. Kloro hidrokarbon Diklorometana, kloroform, tetrakloromethana toksik 4. Alkohol Metanol, etanol, propanol, butil alkohol. 5. Keton Aceton, metil etil keton 6. Asam karboksilat asam asetat 7. Ester etil asetat 8. Eter dietyl eter 9. Air drinking water 10. Minyak jarang digunakan, untuk beberapa komponen yang tidak larut minyak olive, sesame, almond 11. Pelarut campuran
Metode Ekstraksi 1.
Metode berdasarkan keseimbangan konsentrasi Semua proses hasil dari keseimbangan konsentrasi antara larutan dan residu. Misalnya pada maserasi. Maserasi ekstraksi dengan merendam komponen yang diekstraksi menggunakan pelarut tertentu selama beberapa hari sambil di ‘shaking’ pada suhu kamar. Pada metode maserasi dapat digunakan homogeneser kecepatan tinggi(turbo extraction) atau ultrasound extraction (menggunakan bantuan gel ultrasonik 20000HZ. 2. Metode ekstraksi habis-habisan/menyeluruh Perkolasi Proses difusi tergantung pada kecepatan aliran pelarut, selektivitas pelarut, temperatur 3. Ekstraksi dengan gas superkritikal Menggunakan temperatur dan tekanan tertentu, dapat menarik komponen tanaman secara maksimal. Dapat mengunakan tempatur rendah sehingga sesuai untuk komponen yang tidak stabil, bnyk digunakan utk skala besar, hemat pelarut, selektivitasnya lebih baik
Pemisahan dan Isolasi Komponen 1.Kromatografi lapis tipis 2. Kromatografi kolom : kolom gravitasi, kolom vakum 3. Kromatografi lapis tipis preparatif 4. HPLCPemisahan, Identifikasi 5. Counter Courent kromatografi cair-cair centrifugal 6. GC komponen yang dianalisis harus dapat membentuk gas yang kemudian akan kontak dengan fase diam
Identifikasi 1. TLC dengan penampak noda warna spot, Rf 2. UV-Vis Spectra
Ikatan rangkap terkonjugasi
3. IR gugus fungsi senyawa 4. NMR/RMI 1H, 13C, P - Penentuan stuktur senyawa didasarkan oleh serapan gelombang radiofrekwensi oleh inti atom dibawah pengaruh medan magnet. -
Penentuan jumlah gugus metoksi dan posisinya, jumlah atom karbon, penentuan jumlah/adanya glikosida, mendeteksi rantai samping karbon hidrokarbon
-
2D NMR COSY, TOCSY, NOESY, HSQC, HMBC
5. MS molekul senyawa didasarkan fragmentasi molekul/ pola pecahannya
Biassay direct isolation Bioassay
Activity, further fractionate
No Activity
No activity Bioassay
No
No
Yes
No
No
Compare with bioassay database
Matches Known profile Discard
New profile Structure elucudation
KLT
Kromatografi kolom lambat
Identifikasi KLT Kromatogram dengan spot dan Rf sama digabung
Identifikasi dengan Instrument NMR
MS
Contoh Aplikasi isolasi senyawa Flavonoid Ekstrak diklorometana Stembark of Artocarpus champeden
FI
F II
F III
F IV
Fraksinasi dengan VLC, KLT spot sama digabung F VI
Bioassay No
No
Yes
No
No
Isolasi TLC Preparatif
F. III.1
F.III.2
F.III.3
FIII.4
F.III.5
Bioassay No
Yes
Isolat aktif Identifikasi isolat/ Elusidasi struktur HPLC, IR, NMR
No
No
No
Proses penemuan dan Pengembangan Obat
Reference • • • • • • • • • • • •
Bidlack WR., Omaye ST., Meskin MS., Topham DKW., 2000, Phytochemical as Bioactive Agents, CRC Press, New York. Saroya AS., 2006, Glossary of Phytochemicals, Pharmaceutical Publicer, India. Shahidi F. and Tang Ho C., 2000, Phytochemicals and Phytopharmaceuticals, AOCS Press, illinois Tease and Evans, 2000, Pharmacognocy, 15thed, Saunders, Toronto. Harborne, 1973, Phytochemical Methods, Chapman and Hall, Landon. List PH. and Schmidt PC., 1989, Phytopharmaceutical Technology, CRC Press, Boston. Arnason JT., Mata R., Romeo JT., 1995, Phytochemistry of Medicinal Plants, Plenum Press, New York. Herbert RB., 1995, Biosintesa Metabolit Sekunder (Terjemahan: Srigandono), Chapman and Hall, London. Manitto P., 1992, Biosintesa Produk Alami ( terjemahan : Koensoemardiyah), Ellis Horwood Publiser, England. Svatos A., 2006, Beyord metabolomics: Identification of up/down Regulated Secondary Metabolites by MS and NMR Methods, Mass Spectrometry Research Group MPI For Chemical Ecology. Nwaka S. and Ridley RG., 2003, Virtual Drug Discovery and Development For Neglected Diseases Through Public- Private Partnerships, Nature Review, Drug Discovery, Vol.2 Ahuja S, Alsante KM, 2003, Handbook of Isolation and Characterization of Impurities In Pharmaceutical, Separation science and Technology, Vol. 5, academic Press, Tokyo.
MAKE DREAM COME TRUE
JANGAN CUMA BBM
• Materi ini bisa di download di email:
[email protected] password : m4h4s1sw4