Arsip Harian: 23 November 2010

Enolat

Enol (juga disebut sebagai alkenol) adalah alkena yang mempunyai gugus hidroksil yang melekat pada karbon berikatan rangkap dua. Enol dan senyawa karbonil (seperti keton dan aldehida) sebenarnya adalah isomer; ini dikenal sebagai tautomerisme keto-enol: Bentuk enol ditunjukkan pada gambar sebelah kiri. Biasanya ia tidak stabil dan berubah dengan cepat menjadi bentuk keto (keton) pada gambar sebelah kanan. Hal ini dikarenakan oksigen lebih elektronegatif daripada karbon, sehingga oksigen membentuk energi ikatan rangkap yang lebih kuat. Ikatan ganda karbon-oksigen (karbonil) lebih kuat dua kali lipat daripada ikatan tunggal karbon-oksigen, namun ikatan ganda karbon-karbon lebih lemah daripada dua ikatan tunggal karbon-karbon. .(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)
Generasi enolat keton adalah pada kali menantang karena mereka menimbulkan masalah dalam keton dapat memiliki proton enolizable di kedua sisi karbonil kelompok. Masalahnya tidak begitu banyak bila satu sisi keton tidak memiliki proton enolizable (acetophenone misalnya) atau keton adalah simetris (misalnya 3-pentanone). Masalah sebenarnya adalah dengan keton tidak simetris di mana proton enolizable yang hadir pada Sisi. Untuk reaksi yang sukses, kita harus mengontrol sisi enolat terbentuk. Jika salah satu dari dua proton secara signifikan lebih asam, pembentukan enolat selektif adalah lurus ke depan. Misalnya dalam kasus acetoacetate etil, ada dua jenis enolizable protons. Namun, hanya satu dari dua proton adalah terdeprotonasi pertama (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Prinsip ini dapat diperpanjang lebih jauh dimana perbedaan dalam keasaman dari proton. di kedua sisi ini tidak diucapkan. dua enolat yang mungkin seperti yang ditunjukkan. Sekarang enols dan enolat adalah alkena dan karenanya semakin menggantinya, semakin stabil akan. Jadi, ketika kesetimbangan adalah mungkin, enolat lebih stabil akan membentuk. Hal ini dimungkinkan jika tersedia sumber proton, dalam hal ini yang sedikit berlebihan keton itu sendiri dapat bertindak sebagai sumber proton. Sekarang bandingkan situasi dimana kami menggunakan yang kuat, basis besar seperti LDA. LDA is too LDA terlalu menghambat dan menyerang paling tidak terhalang ikatan α CH ke grup karbonil. Ini juga suka untuk menyerang asam CH obligasi lebih dan ikatan CH pada diganti karbon kurang memang Selain itu, statistik membantu dengan proton lebih hadir pada kurang diganti atom karbon Faktor-faktor ini mengkombinasikan dan memastikan bahwa kita membentuk diganti kurang enolat (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )

Di era industri seperti saat ini meningkatnya pencemaran di lingkungan kita ini berdampak negative pada kesehatan yang diakibatkan oleh banyaknya Radikal bebas. Tetapi radikal bebas tidak dipengaruhi oleh factor external saja tetapi pola makan dan kebiasaan kebiasaan kurang sehat yang kita lakukan atau kita makan . apa yang dimaksud Dengan Radikal bebas …………..?.
Radikal bebas adalah suatu molekul yang kehilangan electron , molekul molekul tesebut akan menetralisir dirinya dengan cara menagambil electron dalam sel tubuh manusia hal ini membuat ketidak seimbangan electron pada tubuh yang mempengaruhi susunan rantai electron dan menimbulkan kerusakan pada ratusan molekul yang masih sehat.
Radikal bebas yang yang menyerang structure tubuh mengakibatkan bermacam peyakit seperti Kanker, Diabetis, Prematur kelahiran , kerusakan liver, pernafasan, gangguan Syaraf , dll. Untuk menanggulangi tersebut yang harus kita lakukan adalah memperbaiki pola makan yang lebih sehat tidak merokok, makan yang tidak berpengawet, pewarna , penyedap rasa yang banyak mengandung bahan kimia berbahaya., olah raga teratur makan buah atau sayuran yang banyak menandung anti oksidan.
Sayuran dan buah buahan yang bisa menghambat / Menetralisir Radiakal Bebas Karena mempunyai sifat anti oksidan yang sangat besar Brokoli, apel, kembang kol, seledri,Tomat.Dll Brokoli Ada juga yang menyebut kembang kol hijau, andungan mineralnya sangat tinggi seperti Kalium, belerang dan Fosfor, Brokoli juga banyak mengandung Vit –A sehingga baik sekali bagi penderita gangguaan penglihatan. Tapi fungsi utamanya adalah sebagai anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas jadi bermanfaat pula sebagai anti kanker karena mampu menetralisir unsur-unsur yang bersifat Karsinogen/merugikan Kandungan mineralnya : zat Besi, Magnesium, silicon, Potasium, Fosfor, Kalsim, dan Belerang.
Kandungan Vitamin : A, B, C, G Fungsi : anti oksidan alami yang membersihkan sisa metabolisme, dan radikal bebas, untuk diet karena apel kaya dengan serat, dan kandungan asamnya mampu membantu proses pencernakaan , menghaluskan kulit dan menyembuhkan peradangan dalam tubuh.
Kembang KOL Atau Blumkool termasuk jenis sayuran , dan 90% kandunagn kembang Kol terdiri dari Air dan sisanya berupa Protein serta mineral Belerang , Fosfor, Potasium, karena kandungan Kalori yang rendah dan kandungan serat yang tinggi maka kembang kol dapat digunakan untuk diet , tetapi kalau makan kembang kol telalu banyak mengganggu fungsi ginjal. Kandungan kembang kol yang sangat penting lagi adalah Betacaroten yang mampu melibas zat zat yang bersifat karsinogen ( Pemicu kanker )
Tomat Kandungan mineralnya : Magnesium, Potasium, Fosfor, Kalsim, Iodin dan Chlor. Kandungan Vitamin : A, B, C, dan GKasiat Tomat : untuk meningkatkan Libido , tomat juga menunjang kelancaran metabolisme tubuh kalau disantap mentah
“Aktivitas antioksidan dalam segelas air teh sama dengan 7 buah apel.” Kalimat ini berasal dari iklan teh celup yang ditayangkan oleh televisi. Antioksidan di sini menjadi salah satu bahan persuasi terhadap konsumen agar membeli produk yang dipromosikan. Namun jika line layanan konsumen kurang memuaskan dalam menjawab segala sesuatunya tentang antioksidan, semoga tulisan ini dapat memberikan informasi yang berguna tentang antioksidan.
Antioksidan sebenarnya didefinisikan sebagai inhibitor yang bekerja menghambat oksidasi dengan cara bereaksi dengan radikal bebas reaktif membentuk radikal bebas tak reaktif yang relatif stabil. Tetapi mengenai radikal bebas yang berkaitan dengan penyakit, akan lebih sesuai jika antioksidan didefinisikan sebagai senyawa-senyawa yang melindungi sel dari efek berbahaya radikal bebas oksigen reaktif.

BAB II
PEMBAHASAN

1. ENOLAT KARBANION
Enol (juga disebut sebagai alkenol) adalah alkena yang mempunyai gugus hidroksil yang melekat pada karbon berikatan rangkap dua. Enol dan senyawa karbonil (seperti keton dan aldehida) sebenarnya adalah isomer; ini dikenal sebagai tautomerisme keto-enol: Bentuk enol ditunjukkan pada gambar sebelah kiri. Biasanya ia tidak stabil dan berubah dengan cepat menjadi bentuk keto (keton) pada gambar sebelah kanan. Hal ini dikarenakan oksigen lebih elektronegatif daripada karbon, sehingga oksigen membentuk energi ikatan rangkap yang lebih kuat. Ikatan ganda karbon-oksigen (karbonil) lebih kuat dua kali lipat daripada ikatan tunggal karbon-oksigen, namun ikatan ganda karbon-karbon lebih lemah daripada dua ikatan tunggal karbon-karbon. .(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)
Hanya dalam senyawa 1,3-dkarbonil dan 1,3,5-trikarbonil yang memiliki bentuk enol yang stabil. Hal ini disebabkan oleh resonansi dan ikatan hidrogen antarmolekul yang terjadi pada bentuk enol dan tidak mungkin terjadi pada bentuk keto. Oleh karenanya, pada kesetimbangan, lebih dari 99% molekul propanadial (OHCCH2CHO) berbentuk monoenol. Persentase tersebut lebih rendah untuk keton 1,3-aldehida dan diketon. Enol (dan enolat) merupakan zat antara yang penting pada banyak reaksi organik.

1.1 Ion Enol
Perkataan enol dan alkenol adalah akronim dari alkena (-ena) dan alkohol (-ol).Ketika gugus hidroksil (−OH) pada sebuah enol melepaskan ion hidrogen (H+), akan terbentuk enolat yang bermuatan negatif: Enolat hanya akan terdapat pada kondisi yang bebas asam Brønsted karena secara umum enolat bersifat sangat basa.(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)
Senyawa 1,3-dikarbonil dan 1,3,5-trikarbonil sedikit asam karena adanya stabilisasi resonansi yang kuat yang terjadi ketika satu atom hidrogen dilepaskan (dari bentuk keto maupun enol). Resonansi enol memiliki analogi yang sama yang digunakan untuk menjelaskan keasaman fenol, yakni terjadi delokalisasi muatan negatif ion enolat ke karbon alfa. Ion-ion enolat ini sangatlah berguna dalam sintesis senyawa alkohol dan karbonil yang rumit. Ia sangat berguna karena karbon-α gugus enolat bersifat nukleofilik.(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)
Pada keton (sejenis karbonil) dengan hidrogen-α yang asam pada kedua karbon di sebelah gugus karbonil, selektivitas deprotonasi dapat dicapai untuk mendapatkan enolat yang kita inginkan. Pada temperatur rendah (-78 °C, yakni dengan penangas es kering), pelarut aprotik, dan basa seperti LDA, proton “kinetik” dapat dilepaskan. Proton “kinetik” adalah proton yang secara sterik lebih mudah dijangkau. Di bawah kondisi termodinamik (temperatur yang lebih hangat, basa lemah, dan pelarut protik), kesetimbangan terjadi antara keton dengan dua enolat yang memungkinkan. Enolat yang difavoritkan diistilahkan sebagai enolat “termodinamik” dan difavoritkan karena ia memiliki aras energi yang lebih rendah dari enolat yang dimungkinkan lainnya.(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)
Enols dan Anion enolat: Proses dimana sebuah atom hidrogen terikat pada atom karbon karbonil α sebuah senyawa (di-hidrogen atom α) bergerak ke atom oksigen karbonil dikenal sebagai enolisasi atau-enol tautomerisme keto. Karbonil isomerik dan struktur enol adalah tautomers. The Besarnya enolisasi tergantung pada keasaman-proton – lebih asam di-proton, yang lebih mungkin yang enolisasi dan karenanya konstanta kesetimbangan untuk tautomerisme K T akan lebih tinggi. Biasanya, bentuk karbonil lebih disukai, namun faktor struktural dapat secara signifikan mempengaruhi K T antara keto dan bentuk enol dikatalisis oleh asam dan dasar. Dalam air asam, protonasi cepat gugus karbonil terjadi pertama, yang diikuti dengan penghapusan α-proton oleh air di tingkat mengendalikan langkah menuju ke enol. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Pada kondisi dasar, abstraksi dari atom hidrogen-α adalah tingkat awal pengendali. langkah. Proton abstraksi dari pelarut menyelesaikan proses enolisasi. Seperti dapat dilihat, proses ini pada dasarnya reaksi asam-basa dan melibatkan keseimbangan. senyawa Karbonil jauh lebih asam (kita jelas mengacu Bronsted keasaman) dari Analog hidrokarbon mereka. enolat anion adalah dari dasar dan senyawa karbonil konjugasi adalah resonansi stabil. Hal ini juga dapat bertindak sebagai nukleofil – fakta ini dalam adalah dasar dari reaktivitas mereka dalam berbagai reaksi antara dari alkilasi, reaksi aldol lebih reaksi iodoform kompleks. Ide umum sebuah nilai-nilai berbagai asam karbon akan membantu kita untuk memahami reaksi-reaksi yang lebih baik dan juga akan memungkinkan kita untuk memutuskan apa dasar dapat digunakan untuk deprotonasi diberikan proton dalam kondisi tertentu. tergantung pada sumber sedikit variasi dalam jumlah yang mungkin sedemikian rupa sehingga keseimbangan akan hampir secara eksklusif terhadap enolat.(Kami menyebutnya sebagai deprotonasi dalam kondisi kinetik.) (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Ada satu faktor lagi yang kita perlu diingat sebelum kita melangkah lebih jauhuntuk deprotonasi aseton? Ideally Idealnya berbicara, ya, asalkan kita kebasaan hanya ke rekening. pKa of conjugate acid is more pKa asam konjugat lebih dibandingkan dengan proton untuk dicabut. Namun, satu lagi aspek kita harus khawatir tentang adalah nucleophilicity – Meli atau Buli juga nukleofil yang baik seperti Grignard reagen. Jadi mereka biasanya tidak digunakan untuk deprotonasi melainkan non-nukleofilik, LDA besar (diisopropilamida lithium) atau LiHMDS (hexamethyldisilazide lithium) adalah lebih sering digunakan. Kita harus melihat pada C = O juga. Karena polarisasi ikatan C = O, itu dapat bertindak sebagai elektrofil di pusat karbon atau sebagai nukleofil (atau dasar) melalui oksigen atau α-karbon (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )

1.2 Keberadaan alami
Vitamin C adalah sejenis asam gula yang mengandung ikatan enol. Ia dapat melepaskan proton seperti pada gambar di bawah (sehingga bersifat asam): .(Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas)

1.3 Kinetika dan Termodinamika enolat
Generasi enolat keton adalah pada kali menantang karena mereka menimbulkan masalah dalam keton dapat memiliki proton enolizable di kedua sisi karbonil kelompok. Masalahnya tidak begitu banyak bila satu sisi keton tidak memiliki proton enolizable (acetophenone misalnya) atau keton adalah simetris (misalnya 3-pentanone). Masalah sebenarnya adalah dengan keton tidak simetris di mana proton enolizable yang hadir pada Sisi. Untuk reaksi yang sukses, kita harus mengontrol sisi enolat terbentuk. Jika salah satu dari dua proton secara signifikan lebih asam, pembentukan enolat selektif adalah lurus ke depan. Misalnya dalam kasus acetoacetate etil, ada dua jenis enolizable protons. Namun, hanya satu dari dua proton adalah terdeprotonasi pertama (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Prinsip ini dapat diperpanjang lebih jauh dimana perbedaan dalam keasaman dari proton. di kedua sisi ini tidak diucapkan. dua enolat yang mungkin seperti yang ditunjukkan. Sekarang enols dan enolat adalah alkena dan karenanya semakin menggantinya, semakin stabil akan. Jadi, ketika kesetimbangan adalah mungkin, enolat lebih stabil akan membentuk. Hal ini dimungkinkan jika tersedia sumber proton, dalam hal ini yang sedikit berlebihan keton itu sendiri dapat bertindak sebagai sumber proton. Sekarang bandingkan situasi dimana kami menggunakan yang kuat, basis besar seperti LDA. LDA is too LDA terlalu menghambat dan menyerang paling tidak terhalang ikatan α CH ke grup karbonil. Ini juga suka untuk menyerang asam CH obligasi lebih dan ikatan CH pada diganti karbon kurang memang Selain itu, statistik membantu dengan proton lebih hadir pada kurang diganti atom karbon Faktor-faktor ini mengkombinasikan dan memastikan bahwa kita membentuk diganti kurang enolat (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
sebagai produk utama yang disediakan kami tidak mengijinkan ekuilibrium yang akan dicapai yang akan mengarah pada pembentukan enolat lebih stabil. Hal ini dapat dicapai dengan mengendalikan beberapa hal – suhu biasanya dipertahankan pada -78. reaksi biasanya kali pendek dan menggunakan kelebihan dasar dibandingkan dengan keton pada semua waktu yang dapat dengan mudah dicapai dengan menambahkan keton drop-bijaksana untuk basis. Enolat ini yang dibentuk lebih cepat (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )

1.4 Reaksi dari enolat:
Enolat adalah nukleofil dan dengan demikian dapat bereaksi dengan berbagai electophiles. Tergantung pada jenis elektrofil digunakan kita memiliki kelas yang berbeda reaksi
a. Reaksi aldol:
Sebelumnya, di bawah kondisi dasar yang kita akan bentuk enolat. Berdasarkan pKa dari siapa pun, Anda akan menyadari bahwa pembentukan enolat tidak akan lengkap (hidroksida tidak kuat dasar cukup untuk memastikan deprotonasi lengkap) dan sebagian besar keseimbangan akan terhadap aldehida dan natrium hidroksida. Dengan demikian, hanya sejumlah kecil dari enolat nukleofilik terbentuk. Enolat yang terbentuk akan bereaksi dengan asetaldehida yang molekul yang tidak enolized untuk membentuk alkoksida tersebut. alkoksida ini akan terprotonasi oleh air yang awalnya dibentuk pada langkah pertama. The product of this step is a Hasil dari langkah ini adalah yang mengandung senyawa aldehida (‘sedang dioperasikan pada poros’) serta sebuah hidroksil (‘ol’) kelompok yang nama umum adalah ‘aldol’. Namun nama itu aldol digunakan untuk seluruh kelas reaksi melibatkan suatu enolat dan senyawa karbonil Perhatikan bahwa katalis basa (hidroksida ion) adalah regenerasi di langkah terakhir, jadi ini memang merupakan proses katalitik. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Secara umum, dalam reaksi konsentrasi dasar harus dikontrol. With higher Dengan lebih tinggi dehidrasi produk aldol akan terjadi lebih mudah karena pembentukan konjugasi stabil senyawa karbonil tidak jenuh. penghapusan ini adalah contoh dari Kondensasi aldol Salah satu cara untuk memastikan bahwa produk aldol aldol kondensasi bukan produk dari adalah diperoleh adalah dengan menggunakan kondisi kinetik dibahas sebelumnya untuk melakukan reaksi aldol. Reaksi aldol dapat dikatalisis dalam kondisi asam juga. Namun, dalam kondisi ini biasanya produk kondensasi aldol diperoleh yaitu dehidrasi produk aldol awal berlangsung cepat. Untuk diskusi mekanistik, mari kita pertimbangkan contoh cyclopentanone dengan asam. Dalam media asam, keton tautomerizes nya Para enols jauh kurang nukleofilik daripada enolat Namun, protonasi oksigen karbonil membuat akseptor lebih baik (elektrofil) dari keton unprotonated! (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
b. Claisen kondensasi atau reaksi:
Generasi enolat dan selanjutnya reaksi tidak terbatas pada keton dan aldehida. Bahkan proton α untuk ester kelompok fungsional asam cukup dan dapat terdeprotonasi dengan dasar untuk membentuk enolat. Enolat ini adalah nukleofilik dan dapat bereaksi dengan berbagai karbonil ester bisa sendiri bertindak sebagai elektrofil. Jadi, etil bila bereaksi dengan natrium etoksida mengarah pada pembentukan β-keto ester, yaitu etil acetoacetate. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
Reaksi ini dikenal sebagai reaksi Claisen atau kondensasi Claisen. condensation involves kondensasi melibatkan serangkaian ekuilibria. Semua kesetimbangan adalah bergeser ke arah produk karena stabilitas dari anion dari yang diperoleh sendiri oleh acidifying reaksi. Cara lain untuk menggeser kesetimbangan ke kanan adalah untuk menyaring off alkohol dengan-produk seperti yang terbentuk. Pembentukan enolat pada langkah awal yang terpisah dari reaksi dengan menggunakan basa kuat dan kemudian bereaksi dengan asil klorida juga meningkatkan hasil dari β-keto ester. Ini jauh lebih baik metode banyak terutama untuk mempersiapkan produk campuran ester kondensasi yang biasanya menghasilkan campuran produk. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
c. Reaksi Dieckmann
Molekul kondensasi intra diesters menuju pembentukan siklik β-keto ester dikenal sebagai reaksi Dieckmann. Reaksi ini secara mekanis mirip dengan Claisen reaksi dan ini terutama bermanfaat dalam pembentukan lima dan enam beranggota cincin. Catatan: Sangat penting untuk diingat bahwa sama seperti reaksi aldol dan reaksi Claisen Dieckmann adalah reaksi reversibel. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
d. Alkilasi Enolat:
Enolat dari aldehida, keton dan ester biasanya mengalami kondensasi reaksi karena mereka juga mengandung sebuah gugus karbonil elektrofilik. Pembentukan enolat anion jauh lebih lancar ketika dua kelompok yang berdekatan dapat menstabilkan muatan negatif. Jenis senyawa yang sering disebut sebagai senyawa metilen aktif – mereka. pKa memiliki nilai yang kurang dibandingkan dengan air dan alcohol. enolat dihasilkan dari senyawa metilen aktif sangat nukleofilik dan dapat mudah alkilasi dengan berbagai alkil halida (elektrofil). Ketika dua atom hidrogen asam yang hadir pada atom karbon yang sama, mono-dan dialkylation keduanya mungkin. Produk yang diperoleh merupakan fungsi sederhana kuantitas reaktan yang digunakan. Dialkylation atau alkilasi berturut-mono dengan dua yang berbeda β-keto pemakan menjalani dekarboksilasi melalui asam β-keto yang sesuai yang sangat meningkatkan utilitas mereka dalam sintesis organik. Produk setelah dekarboksilasi adalah dasarnya mirip dengan yang diperoleh pada alkilasi enolat keton yang sesuai. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
e. Reaksi Michael Olefin
Olefin sendiri tidak begitu baik mitra dalam reaksi dengan nukleofil yaitu, mereka tidak begitu baik akseptor. Tapi ketika terkonjugasi dengan gugus penarik elektron seperti aldehid, keton, ester, amida, nitril, dll, olefin mengalami penambahan nukleofil agak mudah. melihat struktur resonansi dari jenis senyawa cepat mengungkapkan kenyataan bahwa β-karbon kekurangan elektron dan dapat diserang oleh nukleofil. Ketika penambahan nukleofil hasil dengan modus seperti itu sering disebut sebagai 1,4-tambahan. Jenis 1,4 – atau penambahan konjugat dari Karbanion atau equilant untuk α, β-unsaturated senyawa umumnya dikenal sebagai reaksi Michael. Mereka alkilasi reaksi dalam dimana substrat konjugasi agen alkylating. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )
f. Robinson annulation:
Selain Conjugate reaksi cukup berguna dan dapat digunakan bersama dengan aldol kondensasi untuk pembentukan struktur siklik. Hal ini dikenal sebagai Robinson annulation. (Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure )

1.5 Tautomeri Keto Enol
Reprotonasi terhadap ion enolat dapat terjadi pada karbon menghasilkan keton atau terjadi pada oksigen menghasilkan enol. Keton selalu benda dalam kesetimbangan dengan bentuk enolnya pada kondisi yang sesuai (hampir semua kondisi). Perubahan bolak-balik keto-enol dapat dikatalisis oleh asam atau basa, dan proses terjadi secara bertahap ataupun bersamaan.
Dengan katalis basa:

Dengan katalis asam:

Proses transfer proton secara bersamaan:

Posisi kesetimbangan tergantung pada struktur senyawa dan pada kondisi (solvent, temperatur, konsentrasi, dan lain-lain). Perlu diketahui bahwa bentuk keto dan bentuk enol dari suatu senyawa adalah molekul-molekul yang berbeda (jangan dikacaukan dengan bentuk resonansi yang kadang keberadaannya tidak nyata). Bentuk keto dan enol disebut tautomer satu sama lainnya, dan perubahannya dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya disebut tautomeri. Tautomer-tautomer dengan mudah dan cepat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain pada kondisi biasa. Beberapa contoh senyawa aldehida dan keton yang ada dalam kesetimbangan bentuk keto enolnya adalah sebagai berikut:
a. Halogenasi
Halogenasi aldehida terhadi menurut skema berikut:
Reaksi dapat dipercepat dengan penambahan asam atau basa. Telah ditemukan bahwa kecepatan halogenasi suatu keton berbanding langsung dengan konsentrasi keton dengan konsentrasi asam yang ditambahkan, tetapi tidak tergantung pada konsentrasi atau jenis hologen yang digunakan (klor, brom atau iod). Oleh karena itu langkah lambat reaksi adalah langkah yang tidak melibatkan hologen, yaitu langkah pembentukan enol. Jadi mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:
Halogenasi terhadap keton asimetris seperti metil propil keton memperlihatkan bahwa orientasi halogenasi terhadi lebih dominan pada karbon –a yang lebih tersubstitusi. Hal ini tampaknya disebabkan oleh kestabilan yang tinggi untuk enol yang karbon ikatan rangkapnya lebih tersubstitusi.
Didalam halogenasi terkatalis-basa terhadap keton, ditemukan juga bahwa kecepatan reaksi sama sekali tidak tergantung pada konsentrasi dan identitas halogen. (Kita gunakan istilah terpromosi karena basa dikonsumsi secara stoikimetri dalam reaksi keseluruhan). Didalam reaksi ini, langkah pertama dan langkah penentu kecepatan reaksi adalah langkah pelepasan proton dari karbon-a menghasilkan ion enolat.
Orientasi substitusi selalu terjadi pada karbon-a yang kurang tersubstitusi.
Jika halogen yang digunakan berlebihan maka dapat terjadi trihalometil keton, yang selanjutnya pecah menghasilkan asam dan tirhalometan.Reaksi ini dikenal sebagai reaksi haloform.

b. Kondensasi aldol
Jika suatu aldehida sederhana diolah dengan larutan basa encer akan mengalami reaksi kondensasi aldol.

Adapun mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut:
Langkah I : pembentukan ion enolat

Langkah 2 : adisi nukleofilik

Langkah 3 : perpindahan proton

Dimungkinkan pula terjadi kondensasi campuran dari dua aldehida yang berbeda. Sebagai contoh adalah kondensasi asetaldehida dengan propionaldehida yang menghasilkan empat macam produk alkol.

Aldol aromatis yang memungkinkan membentuk system konjugasi sulit untuk diisolasi karena mereka akan mengalami dehidrasi dalam kondisi pembuatannya menghasilkan senyawa karbonil a,b-tak jenuh:

Reaksi kondensasi aldol dapat pula dikatalis dengan asam menghasilkan senyawa karbonil a,b-tak jenuh.

1.6 Reaksi Enol atau Enolat Aldehida dan Keton
Posisi kesetimbangan tergantung pada struktur senyawa dan pada kondisi (solvent, temperatur, konsentrasi, dan lain-lain).Perlu diketahui bahwa bentuk keto dan bentuk enol dari suatu senyawa adalah molekul-molekul yang berbeda (jangan dikacaukan dengan bentuk resonansi yang kadang keberadaannya tidak nyata). Bentuk keto dan enol disebut tautomer satu sama lainnya, dan perubahannya dari satu bentuk ke bentuk yang lainnya disebut tautomeri. Tautomer-tautomer dengan mudah dan cepat berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain pada kondisi biasa. Beberapa contoh senyawa aldehida dan keton yang ada dalam kesetimbangan bentuk keto enolnya adalah sebagai berikut:

1.7 Kimia karbanion
Karbanion adalah sejenis anion dari karbon yang memiliki satu pasangan elektron menyendiri. Karbanion memiliki geometri trigonal piramida dan secara formal merupakan konjugat basa dari asam karbon:
R3C-H + B− → R3C− + H-B dengan B merujuk pada basa. Karbanion merupakan salah satu dari beberapa zat antara reaktif kimia organik. Karbanion merupakan sejenis nukleofil. Stabilitas dan reaktivitas karbanion ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu:
1. Efek induktif. Atom-atom elektronegatif yang berada di sekitar muatan akan menstabilisasikan muatan tersebut;
2. Hibridisasi dari atom yang bermuatan. Semakin banyak karakter s dari atom bermuatan tersebut, semakin stabil anion tersebut;
3. Konjugasi dari anion. Efek resonansi dapat menstabilisasi anion. Hal ini terutama terjadi pada anion yang terstabilisasi oleh karena aromatisitas.
Karbanion merupakan zat antara reaktif dan sering ditemukan pada reaksi kimia organik (misalnya pada reaksi eliminasi E1cB dan reaksi kimia organologam (misalnya pada reaksi Grignard). Walaupun merupakan zat antara, terdapat pula karbanion yang stabil. Pada tahun 1984, Olmstead berhasil membuat garam litium eter mahkota dari karbanion difenilmetil, dibuat dari difenilmetana, butil litium, dan 12-mahkota-4 pada temperatur rendah.[1]:
Dengan menambahkan n-butillitium ke trifenilmetana dalam THF pada tempratur rendah dan diikuti penambahkan 12-mahkota-4, dihasilkan larutan berwarna merah dan kompleks garam mengendap pada suhu -20 °C. Panjang ikat C-C pusat adalah 145 ppm dengan cincin fenil terdesak pada sudat rata-rata 31,2°. Salah satu cara mendeteksi karbanion dalam larutan tersebut adalah dengan menggunakan NMR proton [2]. Spektrum dari siklopentadiena dalam DMSO menunjukkan empat proton vinilik pada 6,5 ppm dan 2 proton metilena pada 3 ppm, sedangkan anion siklopentadienil memiliki penyerapan tunggal pada 5,50 ppm.
Pembentukan ikatan CC mendasar untuk sintesis organik. Dari sekitar sepuluh produk petrokimia yang banyak tersedia – apa yang kita sebut sebagai alam hari ini, kita mampu membuat jutaan senyawa obat mulai dari ke dyes. pewarna. kemajuan kimia ini mungkin sebagian besar disebabkan karena perkembangan organik – dan khususnya kemampuan para ahli kimia sintetik untuk mengubah struktur melalui CC yang lebih baru obligasi formasi Sebagian besar reaksi ini melibatkan intermediet Karbanion. Kita semua terbiasa dengan faktor-faktor yang menstabilkan karbanion. Pada bagian ini, kita akan harus fokus pada salah satu serbaguna Karbanion paling intermediate yaitu enolat, dengan utilitas mereka dalam berbagai formasi ikatan CC menjadi isu sentral dalam diskusi kita.
Mekanisme reaksi substitusi elektrofilik unimolekuler (SE1) terdiri dari dua tahap, yaitu tahap ionisasi yang berlangsung lambat dan merupakan tahap penentu laju reaksi, dan tahap penggabungan karbanion dengan elektrofil yang berlangsung cepat.
lambat
Tahap 1. R-X R- : + X+
cepat
Tahap 2. R- : + Y+ R – Y
Elektrofil

Laju reaksi yang mengikuti mekanisme SE1 tidak dipengaruhi oleh konsentrasi elektrofil karena tahap penentu laju reaksi adalah tahap ionisasi (pembentukan karbanion). Contohnya adalah reaksi brominasi pada atom karbon yang mengikat gugus penarik elektron yang dikatalisis oleh basa. Pada reaksi brominasi 2-nitropropana, laju reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi brom tetapi hanya dipengaruhi oleh konsentrasi 2-nitropropana.

Tahap 1:

Tahap 2:

Produk reaksi yang mengikuti mekanisme SE1 dapat menghasilkan produk dengan mempertahankan konfigurasi semula (retensi), atau rasemisasi, atau pembalikan konfigurasi (inversi) sebagian, tergantung pada faktor-faktor kestabilan karbanion, konsentrasi elektrofil, kekuatan elektrofil, dan konfigurasi karbanion.
Reaksi akan menghasilkan produk rasemisasi jika :
1). Karbanion terstabilkan oleh delokalisasi dan konsentrasi elektrofil rendah atau kekuatan elektrofilnya rendah,
2). Karbanion berstruktur datar dan muatan negatif terdelokalisasi sehingga elektrofil dapat menyerang karbanion dari kedua sisi,
3). Karbanion berstruktur tetrahedral tetapi membentuk campuran kesetimbangan anion enantiomerik dengan laju yang lebih cepat daripada laju pembentukan produk.
Karbanion yang berstruktur tetrahedral digambarkan sebagai berikut:

Contoh reaksi SE1 yang menghasilkan campuran rasemat adalah reaksi antara anion 2-fenil-2-sianobutanoat dengan metanol:

Reaksi SE1 yang berlangsung dengan mempertahankan konfigurasi semula (retensi) dapat terjadi dengan dua cara:
1). Karbanion berstruktur datar dan tersolvasi secara tidak simetris oleh elektrofil pada sisi yang sama dengan kedudukan gugus pergi,
2). Karbanion berstruktur tetrahedral dan elektrofil terikat sebelum karbanion berubah ke struktur enantiomernya.
Contoh reaksi SE1 yang berlangsung dengan mempertahankan konfigurasi semula adalah:

Reaksi SE1 yang menghasilkan produk dengan pembalikan konfigurasi (inversi) terjadi pada sistem dengan karbanion berstruktur datar dan tersolvasi secara tidak simetris sebagai zat antara (intermediate). Anion ini tersolvasi pada sisi yang sama dengan kedudukan gugus pergi oleh molekul yang terbentuk dari gugus pergi dan elektrofil menyerang dari sisi yang berlawanan.
Contoh:
Reaksi antara anion 3-fenil-2,3-dimetil-2-pentanol dengan etilena glikol.

karbanion tersolvasi tak simetris sebagai zat antara

2. RADIKAL BEBAS
Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain. Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zat kimiawi dalam makanan dan polutan lain. Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang sering dihubungkan dengan radikal bebas adalah serangan jantung,kanker, katarak dan menurunnya fungsi ginjal. Untuk mencegah atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.
Sebenarnya, tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya terlalu berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok, misalnya, adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai racun kimiawi yang bersifat radikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupan yang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok, akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuh melalui proses metabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnya menghasilkan radikal bebas. Pada intnya, kegiatan merokok sama sekali tidak berguna bagi tubuh, walau pun dapat ditemui perokok yang berusia panjang.
Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusia dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga timbullah sel-sel mutan. Bila perubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadi penyakit kanker. Tubuh manusia, sesungguhnya dapat menghasilkan antioksidan tetapi jumlahnya sering sekali tidak cukup untuk menetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Atau sering sekali, zat pemicu yang diperlukan oleh tubuh untuk menghasilkan antioksidan tidak cukup dikonsumsi. Sebagai contoh, tubuh manusia dapat menghasilkan Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu tubuh menghasilkan glutahione ini. Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.
Pada umumnya semua sel jaringan organ tubuh dapat menangkal serangan radikal bebas karena di dalam sel terdapat sejenis enzim khusus yang mampu melawannya, tetapi karena manusia secara alami mengalami degradasi atau kemunduran seiring dengan peningkatan usia, akibatnya pemunahan radikal bebas tidak dapat terpenuhi dengan baik, maka Kerusakan jaringan terjadi secara perlahan-lahan. Contohnya: di kulit menjadi keriput karena kehilangan elastisitas jaringan kolagen serta otot, terjadinya bintik pigmen kecoklatan /flek pikun, parkinson, Alzheimer karena dinding sel saraf yang terdiri dari asam lemak tak jenuh ganda merupakan serangan empuk dari radikal bebas.
Radikal bebas merupakan suatu molekul yang relatif tidak stabil dengan atom yang pada orbit terluarnya memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Karena kehilangan pasangannya itu, molekul menjadi tidak stabil dan radikal. Supaya stabil molekul ini selalu berusaha mencari pasangan elektronnya, yaitu dengan cara merebut elektron dari molekul lain secara membabi buta. Karena itulah dia disebut radikal bebas.
Jika sudah merebut elektron molekul lain, akan terjadi reaksi berantai dan menghasilkan radikal bebas baru yang jumlahnya terus bertambah. Perebutan elektron oleh radikal bebas, berakibat tidak baik pada molekul yang elektronnya dicuri. Molekul ini akan mengalami kerusakan molekul makro pembentuk sel, yaitu protein, polisakarida, lemak, dan deoxyribo nucleic acid (DNA).
Sel yang elektronnya diambil oleh radikal bebas akan rusak, mati atau bermutasi. Tak heran bila radikal bebas dikenal sebagai zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia.Untuk mengurangi radikal bebas, Anda dapat berkontribusi dengan cara mengurangi penggunaan kendaraan beremisi karbon, menggunakan peralatan rumah tangga yang ramah lingkungan, aktif mendaur ulang, dan mengurangi sampah plastik.Sedangkan untuk mengurangi dampak negatif radikal bebas, Anda dianjurkan untuk tidak merokok, tidak berolah raga di daerah polusi, menghindari pencemaran udara di rumah maupun di tempat kita bekerja, dan menambah asupan anti-oksidan Anda.

2.1 Efek Berbahaya Radikal Bebas
Saat ini ditemukan bahwa ternyata radikal bebas berperan dalam terjadinya berbagai penyakit. Hal ini dikarenakan radikal bebas adalah spesi kimia yang memiliki pasangan elektron bebas di kulit terluar sehingga sangat reaktif dan mampu bereaksi dengan protein, lipid, karbohidrat, atau DNA. Reaksi antara radikal bebas dan molekul itu berujung pada timbulnya suatu penyakit.
Efek oksidatif radikal bebas dapat menyebabkan peradangan dan penuaan dini. Lipid yang seharusnya menjaga kulit agar tetap segar berubah menjadi lipid peroksida karena bereaksi dengan radikal bebas sehingga mempercepat penuaan. Kanker pun disebabkan oleh oksigen reaktif yang intinya memacu zat karsinogenik, sebagai faktor utama kanker. Selain itu, oksigen reaktif dapat meningkatkan kadar LDL (low density lipoprotein) yang kemudian menjadi penyebab penimbunan kolesterol pada dinding pembuluh darah. Akibatnya timbullah atherosklerosis atau lebih dikenal dengan penyakit jantung koroner. Di samping itu penurunan suplai darah atau ischemic karena penyumbatan pembuluh darah serta Parkinson yang diderita Muhammad Ali menurut patologi juga dikarenakan radikal bebas.
Tipe radikal bebas turunan oksigen reaktif sangat signifikan dalam tubuh. Oksigen reaktif ini mencakup superoksida (O`2), hidroksil (`OH), peroksil (ROO`), hidrogen peroksida (H2O2), singlet oksigen (O2), oksida nitrit (NO`), peroksinitrit (ONOO`) dan asam hipoklorit (HOCl). Jenis-jenis Kerusakan yang terjadi akibat radikal bebas antara lain sebagai berikut: Penuaan yang cepat, Penyakit jantung, Sistem kekebalan tubuh menurun, Katarak, Rematik, Kanker, dan Kencing manis / Diabetes

2.2 Sumber Radikal Bebas
Sumber radikal bebas, baik endogenus maupun eksogenus terjadi melalui sederetan mekanisme reaksi. Yang pertama pembentukan awal radikal bebas (inisiasi), lalu perambatan atau terbentuknya radikal baru (propagasi), dan tahap terakhir (terminasi), yaitu pemusnahan atau pengubahan menjadi radikal bebas stabil dan tak reaktif.
Penjelasan mengenai sumber radikal bebas endogenus ini sangat bervariasi. Sumber endogenus dapat melewati autoksidasi, oksidasi enzimatik, fagositosis dalam respirasi, transpor elektron di mitokondria, oksidasi ion-ion logam transisi, atau melalui ischemic. Autoksidasi adalah senyawa yang mengandung ikatan rangkap, hidrogen alilik, benzilik atau tersier yang rentan terhadap oksidasi oleh udara. Contohnya lemak yang memproduksi asam butanoat, berbau tengik setelah bereaksi dengan udara. Oksidasi enzimatik menghasilkan oksidan asam hipoklorit. Di mana sekitar 70-90 % konsumsi O2 oleh sel fagosit diubah menjadi superoksida dan bersama dengan `OH serta HOCl membentuk H2O2 dengan bantuan bakteri. Oksigen dalam sistem transpor elektron menerima 1 elektron membentuk superoksida. Ion logam transisi, yaitu Co dan Fe memfasilitasi produksi singlet oksigen dan pembentukan radikal `OH melalui reaksi Haber-Weiss: H2O2 + Fe2+ —> `OH + OH- + Fe3 +. Secara singkat, xantin oksida selama ischemic menghasilkan superoksida dan xantin. Xantin yang mengalami produksi lebih lanjut menyebabkan asam urat.
Sedangkan sumber eksogenus radikal bebas yakni berasal dari luar sistem tubuh, diantaranya sinar UV. Sinar UVB merangsang melanosit memproduksi melanin berlebihan dalam kulit, yang tidak hanya membuat kulit lebih gelap, melainkan juga berbintik hitam. Sinar UVA merusak kulit dengan menembus lapisan basal yang menimbulkan kerutan.

Jenis-jenis sumber radikal bebas antara lain sebagai berikut:
a) Metabolisme tubuh kita sendiri
b) Pencemaran udara
c) Bahan kimia dari makanan dan air
d) Alkohol
e) Rokok
f) Radiasi ultra violet
g) Obat-obatan
h) Stress

2.3 Antioksidan Dan Radikal Bebas\
Antioksidan adalah senyawa yang mencegah proses oksidasi oleh radikal bebas Radikan bebas adalah suatu atom atau molekul yang bermuatan positif atau negate. Dimana sifat dari atom atau molekul yang bermuatan tadi sangat reaktif dan tidak stabil, karena akan berusaha menetralisir dirinya dengan cara menarik electron dari molekul atau atom yang ada di dekatnya., sehingga terjadi reaksi berantai.
Sifat dari radikal bebas tadi akan merusak sel-sel bahkan sampai ke inti sel yang bisa mengakibatkan terjadinya mutasi gen sehingga menyebabkan timbulnya kanker.
Antioksidan dapat berupa : vitamin, mineral atau enzim
a. Sumber Radikal Bebas
Metabolisme tubuh kita sendiri
Pencemaran udara
Bahan kimia dari makanan dan air
Alkohol
Rokok
Radiasi ultra violet
Obat-obatan
Stress
b. Kerusakan akibat radikal bebas
Penuaan yang cepat
Penyakit jantung
Sistem kekebalan tubuh menurun
Katarak
Rematik
Kanker
Kencing manis / Diabetes
c. Sumber antioksidan
Sebenarnya, secara alami tubuh memproduksi antioksidan. Untuk menetralkan radikal bebas, antioksidan yang dihasilkan tubuh dibantudengan antioksidan yang berasal dari luar tubuh. Antioksidan yang berasal dari luar tubuh pada umumnya bersumber dari makanan, terutama sayuran dan buah-buahan.
Vitamin E, vitamin C, betakaroten, dan senyawa flavanoid yang diperoleh dari tumbuhan dinyatakan sebagai antioksidan terbaik. Namun, tidak semua manusia mengonsumsi sayuran dan buah sejumlah yang dibutuhkan tubuh. Sebab itu, asupan antioksidan menjadi tidak mencukupi. Di samping kebutuhan antioksidan yang tidak mencukupi, tingkat polusi udara yang merupakan sumber radikal bebas meningkat terus menerus. Hingga, komposisi radikal bebas dengan antioksidan menjadi sulit untuk dikontrol.
Setiap orang harus mampu mengetahui kondisi fisik dan mengukur kadar antioksidan yang dibutuhkannya. Tidak semua orang membutuhkan suplemen antioksidan. Suplemen antioksidan sangat dianjurkan bagi mereka yang konsumsi gizinya tidak mencukupi dan yang tingkat polusinya tinggi. Khususnya bagi perokok. Satu batang rokok saja menghasilkan radikal bebas dalam jumlah yang sangat besar.
Dengan kandungan flavanoid yang tinggi, HD Bee Propolis berperan dalam meningkatkan antioksidan yang sekaligus menjadi sistem pertahanan tubuh terhadap radikal bebas. Sebagai antioksidan, HD Propolis juga dapat membantu menghambat peroksidasi lemak pada otak dan hati. Sempurnakan gaya hidup sehat Anda dengan mengonsumsi HD Propolis sesuai dengan dosis yang tepat untuk kondisi tubuh Anda! [HD]

Antioksidan adalah zat yang anti terhadap oksidan. Oksidan yang lebih dikenal dengan radikal bebas adalah molekul oksigen yang memiliki atom dengan jumlah elektron yang tidak berpasangan. Molekul yang tak berpasangan tersebut kemudian selalu berusaha mencari pasangan elektron dengan cara yang radikal, yakni merebut elektron dari molekul lain. Tak heran bila ia disebut sebagai radikal bebas. Radikal bebas merebut elektron dari molekul lain. Molekul yang elektronnya direbut, kehilangan elektron dan menghasilkan radikla bebas yang baru. Radikal bebas yang baru tersebut merebut elektron dari molekul lain, demikian seterusnya. Peristiwa yang sama akan terjadi lagi, menghasilkan hal yang sama lagi. Artinya, jumlah radikal bebas dalam tubuh menjadi bertambah. Molekul-molekul dalam tubuh akan saling berebut elektron dan menghasilkan semakin banyak radikal bebas.
Radikal bebas dapat membahayakan karena radikal bebas dapat merusak protein, karbohidrat, senyawa lemak, membran sel dan DNA tubuh, Selain itu, peristiwa perebutan elektron antar molekul dapat menyebabkan kerusakan atau kematian sel. Bahkan, mengakibatkan sel bermutasi serta menimbulkan sel kanker.
Beberapa waktu terakhir, radikal bebas sering disebut sebagai musuh yang harus diperangi. Muncullah berbagai suplemen antioksidan. Namun, saat radikal bebas dinyatakan sebagai sesuatu yang sangat merusak tubuh, para peneliti justru menemukan bahwa dalam kadar tertentu, radikal bebas justru diperlukan untuk pertahanan tubuh. Sel darah putih (lekosit) membutuhkan bantuan radikal bebas untuk menghancurkan kuman yang masuk ke dalam tubuh. Hanya saja, radikal bebas yang dibutuhkan hanya dalam jumlah tertentu sehingga perlu dijaga komposisi yang seimbang antara radikal bebas dan antioksidan dalam tubuh. Radikal bebas juga dibutuhkan untuk membunuh mikroorganisme penyebab infeksi dalam tubuh. Sayangnya, radikal bebas bersifat reaktif sehingga dapat menyebabkan kerusakan sel dan mengurangi kemampuan adaptasi sel dan juga kematian sel yang menyebabkan beragam penyakit.
Selama manusia hidup, radikal bebas akan senantiasa ada dalam tubuh. Secara tidak sengaja, radikal bebas diproduksi dalam tubuh pada saat pembentukan energi. Dalam proses metabolisme, radikal bebas dihasilkan sebagai produk sampingan. Selain itu, dari luar tubuh, radikal bebas dihasilkan dalam setiap proses pembakaran seperti merokok, memasak dan juga pembakaran BBM pada mesin kendaraan bermotor. Kenyataan ini menunjukkan bahwa keberadaan radikal bebas dalam tubuh sangatlah tidak mungkin dihindari. Akibatnya, dibutuhkan antioksidan agar radikal bebas tidak merusak sel-sel tubuh.
Apa jadinya bila dalam tubuh tidak ada antioksidan sementara setiap proses metabolisme pembentukan energi dihasilkan juga radikal bebas? Belum lagi dengan radikal bebas yang berasal dari eksternal. Jumlah radikal bebas akan terus meningkat dalam tubuh, berbagai macam penyakit pun kemudian muncul.
Zat antioksidan merupakan substansi yang dapat menetralisir maupun menghancurkan radikal bebas. Jika dibiarkan, radikal bebas akan menimbulkan dampak-dampak yang buruk bagi kesehatan. Radikal bebas dapat mempercepat proses penuaan akibat rusaknya sel. Yang lebih berhaya lagi, bila radikal bebas bereaksi dengan low density lipolprotein (LDL)-cholesterol menghasilkan bentuk reaktif, risiko penyakit jantung pun meningkat.

2.4 PENUAAN
Pada umumnya semua sel jaringan organ tubuh dapat menangkal serangan radikal bebas karena di dalam sel terdapat sejenis enzim khusus yang mampu melawannya, tetapi karena manusia secara alami mengalami degradasi atau kemunduran seiring dengan peningkatan usia, akibatnya pemunahan radikal bebas tidak dapat terpenuhi dengan baik, maka Kerusakan jaringan terjadi secara perlahan-lahan. Contohnya: di kulit menjadi keriput karena kehilangan elastisitas jaringan kolagen serta otot, terjadinya bintik pigmen kecoklatan /flek pikun, parkinson, Alzheimer karena dinding sel saraf yang terdiri dari asam lemak tak jenuh ganda merupakan serangan empuk dari radikal bebas.

2.5 Anti Oksidan
Ketika anti oksidan menyerang radikal bebas, mereka saling berikatan ,dan bersatu. Selanjutnya terbentuk radikal bebas yang baru yang relatif lemah dan tidak membahayakan. Antioksidan adalah senyawa yang mencegah proses oksidasi oleh radikal bebas
Radikal bebas adalah suatu atom atau molekul yang bermuatan positif atau negatev. Dimana sifat dari atom atau molekul yang bermuatan tadi sangat reaktif dan tidak stabil, karena akan berusaha menetralisir dirinya dengan cara menarik electron dari molekul atau atom yang ada di dekatnya., sehingga terjadi reaksi berantai.
Sifat dari radikal bebas tadi akan merusak sel-sel bahkan sampai ke inti sel yang bisa mengakibatkan terjadinya mutasi gen sehingga menyebabkan timbulnya kanker. Antioksidan dapat berupa : vitamin, mineral atau enzim.
Vitamin A Vitamin A larut dalam lemak, dilaporkan dapat bereaksi dengan radikal bebas melalui struktur ikatan rangkapnya.Vitamin E Vitamin E adalah anti oksidan yang larut dalam lemak ,yang perlu ditambahkan dalam makanan. Cara kerja Vitamin E sebagai anti oksidan adalaha Vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas. Oksidasi dari lipoprotein ini merupakan langkah awal pembentukan: Atherosclerosis ,pengerasan pembuluh darah dan berperan pada kerusakan hati
Vitamin C Vitamin C larut dalam air, tidak dapat dibentuk oleh tubuh jadi harus dari makanan atau supplement ( buah-buahan dan sayuran). Vitamin C ini secara kuat dapat melemahkan radikal bebas serta mempunyai peran yang sangat penting dalam meningkatkan system kekebalan tubuh. Vitamin C dan vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas. Selenium terdapat di air minum, brokoli, kuning telur, bawang merah, bawang putih dan anggur merah Sebenarnya selenium bukan antioksidan tetapi berguna untuk produksi enzym-enzym yang berfungsi sebagai antioksidan

2.6 Dampak Penggabungan Antioksidan
Di Packer Laboratorium, menemukan bahwa beberapa antioksidan bila digabung mempunyai kemampuan yang lebih kuat. Contohnya: ketika vitamin E tidak berdaya terhadap radikal bebas, akan dengan sendirinya menjadi radikal bebas yang lemah, kemudian vitamin E dapat didaur ulang sehingga kembali menjadi vitamin E lewat bantuan Vitamin C. Kerja sama tersebut dengan cara mennyumbangkan electron ke vitamin E sehingga dapat kembali menjadi anti oksidan. Jadi kerjasama tersebut bermaksud untuk melindungi sesama anti oksidan agar tidak teroksidasi, siklus ini berjalan terus, dan dapat memelihara tubuh dari keseimbangan anti oksidan Selenium juga dapat bekerjasama secara sinergis dengan vitamin E sehingga mempunyai effek yang lebih kuat lagi

2.7 Penggolongan Antioksidan
Untuk memenuhi kebutuhan antioksidan, sebelumnya kita perlu mengenal penggolongan antioksidan itu sendiri. Antioksidan terbagi menjadi antioksidan enzim dan vitamin. Antioksidan enzim meliputi superoksida dismutase (SOD), katalase dan glutation peroksidase (GSH.Prx). Antioksidan vitamin lebih populer sebagai antioksidan dibandingkan enzim. Antioksidan vitamin mencakup alfa tokoferol (vitamin E), beta karoten dan asam askorbat (vitamin C).
Superoksida dismutase berperan dalam melawan radikal bebas pada mitokondria, sitoplasma dan bakteri aerob dengan mengurangi bentuk radikal bebas superoksida. SOD murni berupa peptida orgoteina yang disebut agen anti peradangan. Kerja SOD akan semakin aktif dengan adanya poliferon yang diperoleh dari konsumsi teh. Enzim yang mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen adalah katalase. Fungsinya menetralkan hidrogen peroksida beracun dan mencegah formasi gelembung CO2 dalam darah.
Antioksidan glutation peroksidase bekerja dengan cara menggerakkan H2O2 dan lipid peroksida dibantu dengan ion logam-logam transisi. GSH.Prx mengandung Se. Sumber Se ada pada ikan, telur, ayam, bawang putih, biji gandum, jagung, padi, dan sayuran yang tumbuh di tanah yang kaya akan Se. Dosis Se yang terlalu tinggi bersifat racun.
Vitamin E dipercaya sebagai sumber antioksidan yang kerjanya mencegah lipid peroksidasi dari asam lemak tak jenuh dalam membran sel dan membantu oksidasi vitamin A serta mempertahankan kesuburan. Vitamin E disimpan dalam jaringan adiposa dan dapat diperoleh dari minyak nabati terutama minyak kecambah, gandum, kacang-kacangan, biji-bijian, dan sayuran hijau.
Sebagai antioksidan, beta karoten adalah sumber utama vitamin A yang sebagian besar ada dalam tumbuhan. Selain melindungi buah-buahan dan sayuran berwarna kuning atau hijau gelap dari bahaya radiasi matahari, beta karoten juga berperan serupa dalam tubuh manusia. Beta karoten terkandung dalam wortel, brokoli, kentang, dan tomat.
Antioksidan yang berasal dari sumber hewani walaupun menjadi penyumbang minoritas tetapi peranannya tidak dapat disepelekan begitu saja. Hal yang mengejutkan ada pada astaxanthin yang tergolong karoten. Menurut para ahli, astaxanthin 1000 kali lebih kuat sebagai antioksidan daripada vitamin E. Udang, ikan salmon, kerang merupakan sumber potansial astaxanthin. Tetapi kandungan astaxanthin terbanyak ada pada sejenis mikroalga, yaitu Haematococos pluvalis. Astaxanthinnya melindungi alga dari perubahan lingkungan seperti tingginya foto oksidasi ultraviolet dan evaporasi. Aktivitas antioksidan ini bekerja melawan lipid peroksida dan bahaya oksidasi LDL kolesterol maupun UV, serta membantu penglihatan, respon kekebalan, reproduksi dan pigmentasi bagi alga.
Sedangkan asam askorbat mudah dioksidasi menjadi asam dehidroaskorbat. Dengan demikian maka vitamin C juga berperan dalam menghambat reaksi oksidasi yang berlebihan dalam tubuh dengan cara bertindak sebagai antioksidan. Vitamin C terkandung dalam sayuran berwarna hijau dan buah-buahan.
Di samping penggolongan antioksidan di atas, ada pula senyawa lain yang dapat menggantikan vitamin E, yaitu flavonoid. Hal ini dikemukakan oleh Department of Environmental and Molecular Toxicology, Oregon State University. Flavonoid merupakan senyawa polifenol yang terdapat pada teh, buah-buahan, sayuran, anggur, bir dan kecap. Aktivitas antioksidan flavonoid tergantung pada struktur molekulnya terutama gugus prenil (CH3)2C=CH-CH2-. Dalam penelitian menunjukkan bahwa gugus prenil flavonoid dikembangkan untuk pencegahan atau terapi terhadap penyakit-penyakit yang diasosiasikan dengan radikal bebas.
Dari penjabaran di atas, setidaknya kita telah dapat mengetahui berbagai sumber antioksidan berikut mengapa antioksidan diperlukan bagi kesehatan. Prevention is much better than curation, however. Jadi, mulailah dengan menjaga kesehatan dari makanan dan minuman yang kita konsumsi setiap hari.
Radikal bebas merupakan suatu molekul yang relatif tidak stabil dengan atom yang pada orbit terluarnya memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Karena kehilangan pasangannya itu, molekul menjadi tidak stabil dan radikal. Supaya stabil molekul ini selalu berusaha mencari pasangan elektronnya, yaitu dengan cara merebut elektron dari molekul lain secara membabi buta. Karena itulah dia disebut radikal bebas.
Jika sudah merebut elektron molekul lain, akan terjadi reaksi berantai dan menghasilkan radikal bebas baru yang jumlahnya terus bertambah. Perebutan elektron oleh radikal bebas, berakibat tidak baik pada molekul yang elektronnya dicuri. Molekul ini akan mengalami kerusakan molekul makro pembentuk sel, yaitu protein, polisakarida, lemak, dan deoxyribo nucleic acid (DNA).
Sel yang elektronnya diambil oleh radikal bebas akan rusak, mati atau bermutasi. Tak heran bila radikal bebas dikenal sebagai zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia. Untuk mengurangi radikal bebas, Anda dapat berkontribusi dengan cara mengurangi penggunaan kendaraan beremisi karbon, menggunakan peralatan rumah tangga yang ramah lingkungan, aktif mendaur ulang, dan mengurangi sampah plastik. Sedangkan untuk mengurangi dampak negatif radikal bebas, Anda dianjurkan untuk tidak merokok, tidak berolah raga di daerah polusi, menghindari pencemaran udara di rumah maupun di tempat kita bekerja, dan menambah asupan anti-oksidan Andas.

1. Sebutkan 3 sistem antioksida untuk melawan bahaya radikal bebas

Untuk melawan bahaya radikal bebas, tubuh telah mempersiapkan penangkal yaitu dengan sistem antioksidan. Ada 3 golongan antioksidan dalam tubuh yaitu :
Antioksidan Primer : Berfungsi mencegah pembentukan radikal bebas, misalnya Transferin, Feritin, albumin.
Antioksidan Sekunder : Berfungsi menangkap radikal bebas dan menghentikan pembentukan radikal bebas, misalnya Superoxide Dismutase (SOD), Glutathion Peroxidase (GPx), Vitamin C, Vitamin E, B-Caroten, dll.
Antioksidan Tersier atau repair enzyme : Berfungsi memperbaiki jaringan tubuh yang rusak oleh radikal bebas.

2. Apa Hubungan antara radikal bebas dengan pola hidup tidak sehat
Radikal bebas dan pola hidup yang tidak sehat saling berkaitan erat sebagai salah satu faktor penting yang dapat meningkatkan resiko terjadinya kanker dan penyakit kronik lainnya, seperti:
Sering mengkonsumsi makanan berlemak termasuk junk food. Makanan dengan kadar lemak tinggi merupakan salah satu sumber LDL (kolesterol jahat). LDL mudah teroksidasi oleh radikal bebas dan sangat berbahaya karena LDL teroksidasi inilah yang memicu berbagai mekanisme terbentuknya benjolan pada dinding pembuluh darah yang disebut sebagai palk aterosklerosis.
Kurang mengkonsumsi makanan berserat. Makanan berserat seperti sayur, buah, kacang merah, havermut merupakan sumber serat yang dapat membantu mengangkut kolesterol dalam darah untuk dibuang. Selain itu sayuran dan buah yang berwarna merah mengandung antioksidan yang dapat menjada agar LDL tidak mudah teroksidasi oleh radikal bebas
Memiliki kebiasaan merokok. Asap rokok yang merupakan sumber radikal bebas dapat menyebabkan kerusakan pada dinding pembuluh darah, sehinggak kolesterol terperangkap dan tertimbun pada dinding pembuluh darah. Selain itu radikal bebas yang terdapat dalam asap rokok juga mengoksidasi LDL sebagai proses awal aterosklerosis. Oleh sebab itu perokok pasif sama beresikonya dengan perokok aktif.
Kurang berolahraga. Selain meningkatkan kebugaran tubuh dan mengurani kelebihan berat badan serta menghilangkan timbunan lemak, berolahraga secara teratur dan hidup aktif setiap hari dapat membantu menurunkan darah tinggi.

3. jelaskan apa itu radikal bebas
Radikal bebas didefinisikan sebagai atom/molekul/senyawa yang mengandung satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Karena secara kimia, molekulnya tidak berpasangan, radikal bebas cenderung untuk bereaksi dengan molekul sel tubuh. Kemudian menimbulkan senyawa tidak normal (radikal bebas baru yang lebih reaktif) dan memulai reaksi berantai yang dapat merusak sel-sel penting. Beberapa komponen tubuh yang rentan terhadap serangan radikal bebas antara lain; kerusakan DNA, membran sel, protein, lipid peroksida, proses penuaan dan autoimun manusia. Dalam bidang medis, diketahui bahwa radikal bebas merupakan biang keladi berbagai keadaan patologis seperti penyakit liver, jantung koroner, kanker, diabetes, katarak, penyakit hati, dan berbagai proses penuaan dini.

4. Sebutkan Contoh radikal bebas
Contoh dari radikal bebas adalah superoksida (O2-), hidroksil (OH-), nitroksida (NO), hidrogen peroksida (H2O2), asam hipoklorit (HOCl), thill (RS-) dan lain-lain. Derajat kekuatan tiap radikal bebas ini berbeda, dan senyawa paling berbahaya adalah radikal hidroksil (OH-) karena memiliki reaktivitas paling tinggi. Radikal bebas di atas terdapat dalam tubuh dengan berbagai cara, tetapi secara umum timbul akibat berbagai proses biokimiawi dalam tubuh, berupa hasil samping dari proses oksidasi atau pembakaran sel yang berlangsung pada waktu bernafas, metabolisme sel, olahraga yang berlebihan, peradangan, atau ketika tubuh terpapar polusi lingkungan seperti asap kendaraan, asap rokok, bahan pencemar dan radiasi matahari.
5. Jelaskan tentang proses Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusia
Pengambilan electron dari tubuh manusia dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga timbullah sel-sel mutan. Bila perubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadi penyakit kanker. Tubuh manusia, sesungguhnya dapat menghasilkan antioksidan tetapi jumlahnya sering sekali tidak cukup untuk menetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Atau sering sekali, zat pemicu yang diperlukan oleh tubuh untuk menghasilkan antioksidan tidak cukup dikonsumsi. Sebagai contoh, tubuh manusia dapat menghasilkan Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu tubuh menghasilkan glutahione ini. Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.

Iklan

Farmakologi

Diskripsi MK
Mata kuliah ini merupakan mata kuliah wajib bagi mahasiswa program studi SI IImu Farmasi dan Program Studi Obat Alami yang memberi pengetahuan tentang obat-obatan yang berasal dan tumbuhan dan hewan. Di dalam kuliah ini dibahas tentang definisi, sejarah Farmakognosi, tatanama dan taksonomi tumbuhan, tumbuhan dan hewan sebagai sumber obat, pendekatan taksonomi untuk mengkaji tumbuhan obat dan hewan untuk obat, aktivitas farmakologi bahan alami, produksi simplisia, perubahan simplisia dalam penyimpanan, produk alami dan HTS (High Throughput Screening), senyawa bioaktif dari organisme kelautan, tanaman obat sebagai bahan dasar penemuan obat baru, metabolit primer dan asal usul metabolit sekunder, asam organik dan lipida, karbohidrat, glikosida, minyak atsiri dan resin, steroid, isoprenoid, alkaloid, antikanker dari tumbuhan, obat dengan aktivitas antihepatotoksik dan hipoglikemik, dan identifikasi obat alami.

Tujuan Pembelajaran:
Mata kuliah ini memberikan dasar-dasar dalam rnengethui, memahami, dan mengerti obat yang berasal dari tumbuhan dan hewan serta ruang Iingkupnya dalam praktek pengobatan modern maupun tradisional.
Dengan mengambil mata kuliah ini dan mata kuliah lain yang terkait, mahasiswa mampu menjelaskan kegunaan obat yang berasal dari tumbuhan dan hewan serta pemeriksaan identitas obat alami.

Materi Pembelajaran :
Perkuliahan MK ini selama satu semester akan dibagi menjadi 14 kali pertemuan atau 14 minggu, masing-masing selama 2×50 menit, dan kegiatan tidak tenjadwal sebanyak 28×50 menit (belajar mandiri, riset pustaka, dan mengerjakan tugas).
Topik-topik yang akan dibahas selama satu semester meliputi :
I. Definisi Farmakognosi, obat tradisional, jamu, fitofarmaka, zoofarmaka, fitoterapi, homoeopati, dan aromaterapi; penggo­Iongan obat, sistem penamaan tumbuhan, serta hubungan tumbuhan obat dan penemuan obat baru (2 x pertemuan).
2. Biosintesis dan metabolisme produk alami (2 x petemuan).
3. Tumbuhan obat sebagai bahan baku fitofarmasetikal (1 x pertemuan).
4. Bahan obat yang berasal dan metabolisme primer: karbohidrat, lipida, dan protein (2 x pertemuan).
5. Bahan obat yang berasal dari metabolisme sekunder: glikosida, terpenoid, alkaloid, serta tumbuhan yang digunakan dalam pengobatan (5 x pertemuan).
6. Identifikasi simplisia (1 x pertemuan).
7. Pengembangan penemuan obat baru di masa mendatang (1 x pertemuan).

Learning Outcomes
Setelah selesai kuliah ini, mahasiswa diharapkan akan :
1. Mampu menjelaskan asal-usul Farmakognosi serta ruang ling­kupnya serta istilah yang terkait.
2. Mampu menyebutkan tumbuhan dan hewan yang digunakan sebagai obat serta kandungan berkhasiat,
3. Mampu menyebutkan berbagai sifat fisika-kimia, stuktur, dan kegunaan senyawa alami yang digunakan sebagai obat.,
4. Mampu memeriksa kemurnian dan identifikasi simplisia, baik domestik maupun impor, dan
5. Mampu menjelaskan tumbuhan dan hewan sebagai sumber inspirasi penemuan obat baru.

DAFTAR PUSTAKA

Bruneton , J. ,1999, Pharmacognosy — Phytochemistry – Medicinal Plants, Second, Lavoisier Pub. Inc. c/o Springer Verlag, Secausus USA.

Evans,W.C. and Evans,D., 2002, Trease and Evans Pharmacognosy, 15 th Edition, W.B.Saunders, Edinburg, London.

Samuellsson G.. 1999. Drugs of Natural Origin — A Textbook of Pharmacognosy. 4 th Revised Edition, Apotekarsocieteten, Stockholm, Sweden.

Tyler,V.E, Brady.L R.. Robbers J.E., 1988. Pharmacognosy, Ninth Edition, Lea & Febiger. Philadephia.

Retno Sunarminingsih Sudibyo, 2002, Metabolit Sekunder: Manfaat dan Perkembangannya dalam Dunia Farmasi, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar UGM, Jogjakarta.

Anonim,1975-1995, Materia Medika Indonesia. jilid I-VI, Dep, Kes. RI, Jakarta

Anonim,1990, Cara Pembuatan Simplisia, Dep. Kes RI. Jakarta

Anonim, 1990, Cara Pembuatan Obat Tradisional Yang Balk, Dep. Kes. RI. Jakarta

Warta Tumbuhan Obat Indonesia dan jurnal terkait.

Informasi dan Internet search engine (Yahoo!, Google, dll).

Informasi dan website yang terkait.

BAB I
PENDAHULUAN
A. Definisi

1. Farmakognosi (Pharmacognosy)
“Pharmacognosy is a multidisciplinary subject which comprises parts of botany, organic chemistry, biochemistry, and pharmacology” (Samuelssofl, 1991).
“The subject of pharmacognosy deals with natural products used as or for the production and discovery of drugs” (Samuelsson, 1999).
“A natural product can be entire organism such as a plant, an animal or a microorganism, which has not been subjected to any treatment except, perhaps, to a simple process of preservation such as drying”
“Crude drug is used for those natural products such as plant or parts of plants, extracts, and exudates which are not pure compounds.

2. Obat tradisional

a. Obat tradisional adalah bahan atau ramuan bahan yang berupa bahan tumbuhan, bahan hewan, bahan mineral, sediaan galenik atau campuran dari bahan-bahan tersebut, yang secara tradisional telah digunakan untuk pengobatan berdasarkan pengalaman. (menurut Permenkes 246/Menkes/Per/V/1990).
b. Obat tradisional berlisensi adalah obat tradisional asing yang diproduksi oleh suatu industri obat tradisional (lOT) atas persetujuan dari perusahaan yang bersangkutan dengan memakai merek dan nama dagang perusahaan tersebut.
c. lndustri Obat Tradisional (lOT) adalah perusahaan OT dengan total aset di atas Rp 600 juta tidak termasuk harga tanah dan bangunan.
d. Industri Kecil Obat Tradisional (IKOT) adalah perusahaan OT dengan total aset di bawah Rp 600 juta tidak termasuk harga tanah dan bangunan.
e. Jamu adalah nama asli Indonesia untuk obat tradisional. Ada beberapa macam jenis usaha secara perorangan, misalnya Usaha Jamu racikan, Usaha Jamu Gendong atau, Jamu Bagolan. Tulisan ”JAMU” di dalam lingkaran hitam digunakan sebagai penanda produk obat tradisional pada umumnya.
f. Sediaan herbal adalah sediaan OT yang bahan dasarnya berupa ekstrak. Merupakan jembatan antara jamu dengan fitofarmaka.
g. Fitofarmaka adalah sediaan obat yang telah dibuktikan keamanan dan khasiatnya, bahan bakunya terdiri dari simplisia atau sediaan galenik yang telah memenuhi persyaratan yang berlaku. Fitofarmaka setaraf dengan obat modern. (Permenkes nomor 76OIMenkesIPerIlXIl 992).
h. Fitoterapi sama dengan fitofarmaka.
I. Herbal medicine merupakan istilah Anglo-Saxon untuk obat tradisional.
j. Homoeopati adalah sistem pengobatan dengan menggunakan bahan obat dalam bentuk pengenceran yang besar, jadi kadar bahan obat sangat kecil.
k. Aromaterapi adalah pengobatan atau pemeliharaan kesehatan dengan menggunakan minyak atsiri. Hal ini sangat erat hubungannya dengan Spa (Sano par aqua), yaitu pemeliharaan kesehatan atau kebuugaran dengan air dan minyak atsiri.
I. Etnobotani adalah ilmu yang mengkaji tentang tanaman yang terkait dengan kehidupan suku bangsa tertentu untuk digunakan utamanya untuk pengobatan dan pemeliharaan kesehatan atau keperluan lain. lImu ini sangat berguna untuk mempelajari tanaman tertentu guna dikembangkan menjadi komoditi yang berguna bagi orang.
m. Etnofarmakologi adalah ilmu yang mempelajari tentang kegunaan tumbuhan yang memiliki efek farmakologi dalam hubungannya dengan pengobatan dan pemeliharaan kesehatan oleh suatu suku bangsa.
n. Fitokimia adalah ilmu yang mempelajari seluk-beluk kandungan kimia dalam tumbuhan atau bagiannya.
a. Sediaan galenik adalah bentuk penyarian tumbuhan atau bagiannya yang berupa ekstrak (infusa, ekstrak, dan tingtur).
p. Obat gubal atau simplisia adalah sama dengan crude drugs.
q. Zoofarmaka adalah sama dengan fitofarmaka tetapi bahan dasarnya berasal dari hewan.

BAB II
OBAT GUBAL (CRUDE DRUGS)
A. Tata-nama dan Produksi Obat Gubal

1 . Tatanama (Nomenclatur)
Kebanyakan obat gubal berasal dari tumbuhan. Nama tumbuhan obat sering dalam bahasa Latin Famasi. Di negara yang menggunakan bahasa Inggris, biasanya sering digunakan nama Inggris. Nama Latin biasanya kata pertama menunjukkan marga (genus) dan kata kedua menunjukkan jenis (species) tumbuhan, demikian pula bagian tumbuhan yang digunakan. Kata ini yang digunakan untuk menunjukkan bagian tanaman:
Radix : akar (root), sering tidak sama dengan konsep botani. Namanya radix ternyata merupakan rhizomes (akar tinggal).
Rhizoma : akar tinggal (rhizome), batang di dalam tanah, biasanya mempunyai akar lateral.
Tuber : bagian di dalam tanah yang mengandung nutrisi, yang secara botani merupakan akar/rhizoma. Tuber adalah bagian tumbuhan yang menebal, utamanya terdiri dari parenkim tempat menyimpan makanan (biasanya pati/amilum) dan dengan sedikit bagian yang berkayu.
Bulbus : onion, umbi Iapis. Secara botani umbi Iapis adalah batang, yang diselimuti dengan daun bernutrisi yang biasanya hanya sedikit mengandung klorofil.
Lignum : wood, kayu. Secara botani adalah bagian xilem yang berkayu. Namun sering keliru, misalnya Quassiae Iignum juga mengandung kulit batang yang tebal, walaupun hanya sebagian kecil.
Cortex : bark, kulit kayu. Berupa seluruh jaringan di luar kambium. Dapat berasal dan akar, batang, dan cabang.
Folium : leaf, daun terdiri dari daun tengah pada tumbuhan.
Flos : flower, bunga yang terdiri dari bunga tunggal atau seluruh karangan bunga.
Fructus : fruit, buah yang berupa buah yang belum masak, sudah tua belum masak, sudah masak.
Pericarpium : fruit peel, kulit buah.
Semen : seed, biji terdiri dan seluruh biji atau biji tanpa kulit.
Herba : herb, Bagian tumbuhan di atas tanah (aerial parts) terdiri dari batang, daun, bunga, dan buah.
Aetheroleum : essential oil, volatile oil. Minyak atsiri (minyak menguap, minyak terbang) adalah produk yang berasal dari tumbuhan atau bagiannya yang berbau khas yang terdiri banyak komponen yang komplek dan bersifat menguap.
Oleum : oil, minyak lemak (fixed oil) yang berasal dari tumbuhan yang dipisahkan dengan pengepresan.
Pyroleum : tar, dibuat dengan destilasi kering bahan tumbuhan.
Resina : resin, yaitu produk dan sekret tumbuhan tertentu atau hasil destilasi balsam, yaitu residu penyulingan balsam.
Balsamum : balsam, Ianutan resin dalam minyak atsiri yang dihasilkan oleh tumbuhan tertentu.

Beberapa contoh:

Nama obat gubal (simplisia) terdiri dari dua patah kata, misalnya Digitalis folium (daun digitalis) berasal dari tanaman jenis Digitalis purpurea. Untuk Cocae folium berasal dari tanaman Erythroxylum coca. Beberapa simplisia hanya dinamai dengan satu kata, misalnya Opium, Gallae, Aloe, dsb.

2. Produksi obat gubal
Simplisia dapat berasal dari tumbuhan liar atau tanaman yang dibudidaya. Metode yang digunakan dalam produksi untuk setiap jenis simplisia sangat tergantung dari faktor ekonomi. Ini dapat disarankan untuk mengumpulkan bahan simplisia dari tumbuhan liar, jika di alam banyak terdapat dan beayanya nisbi rendah, sebaliknya di alam langka dan beaya tinggi maka perlu untuk dibudidaya. Misalnya di Meksiko, umbi Dioscorea spp. Dikumpulkan dari tumbuhan liar, sedangkan di Eropa daun digitalis diproduksi dengan budidaya. Selain faktor ekonomi, pemilihan metode produksi simplisia juga tergantung dari faktor Iingkungan. Suatu permintaan yang tinggi simplisia yang dikumpulkan dari tumbuhan liar akan berakibat tumbuhan itu akan menjadi Iangka atau bahkan terancam kepunahan. Contoh yang mutakhir adalah ditemukannya obat kanker, yaitu paklitaksel atau turunan taxol dari kulit batang Taxus brevifolia, suatu tumbuhan kecil yang berasal dari Amerika Utara bagian barat. Di masa mendatang untuk simplisia yang banyak diminta dan alasan faktor lingkungan serta kualitas yang seragam (terstandardisasi) maka langkah budidaya sangat diperlukan. Obat akan dikumpulkan atau dibudidaya di seluruh dunia.
a. Budidava tanaman obat. Pada dasarnya tidak ada perbedaan antara cara budidaya (cultivation) tanaman obat dan tanaman hortikultura dan pertanian Iainnya. Beberapa faedah dari budidaya tanaman obat dari pada pengumpulan dari tumbuhan liar. Kondisi tanah, keteduhan, kelembaban, penyakit tanaman dapat diawasi. Pemanenan lebih menjamin keseragaman tahap perkembangan dan tumbuh bersama pada Iuas tanah yang terbatas. Hal ini memudahkan penanganan bahan pada tahap penanganan pasca panen. Pengeringan harus dilakukan secepatnya dan efisien, sehingga kandungan aktif farmakologik tidak berubah. Semua faktor tersebut akan menjamin dihasilkannya simplisia yang berkualitas tinggi serta seragam.
Faedah lain dalam budidaya tanaman obat adalah bahwa ekstraksi kandungan senyawa yang diinginkan dapat terkait dengan budidaya, misalnya produksi minyak atsiri. Akhirnya, budidaya dapat digabung dengan pemuliaan tanaman, akan diperoleh tanaman yang mengandung kandungan senyawa bioaktif yang dikehendaki lebih tinggi.
Beberapa faktor yang berpengaruh terhadap kandungan bioaktif dalam tumbuhan. Perlu diketahui kandungan kimia aktif setiap jenis atau bagian tumbuhan agar diperoleh tanaman budidaya dengan hasil panenan yang terbaik. Ada dua faktor yang terkait, yaitu faktor ekstrinsik (iklim dan tanah) serta faktor intrinsik (gen – pembawa sifat keturunan).
b. Iklim. Suhu, curah hujan, jam kena cahaya, dan tinggi tanah merupakan faktor iklim yang sangat penting untuk perkembangan tumbuhan. Pada umumnya tumbuhan tidak tahan terhadap perubahan iklim yang mendadak, tetapi sangat cocok dengan iklim yang sesuai pada waktu tumbuhan itu ditemukan tumbuh subur. Ada beberapa perkecualian, misalnya tanaman opium (Papaver somniferum) tumbuh pada iklim sedang atau subtropis (misalnya di negara-negara Mediteran, Balkan, Turki). Akan tetapi, juga dapat tumbuh di daerah Skandinavia dengan jumlah dan jenis alkaloid yang sama. Contoh lain, tanaman Cinchona succirubra dapat tumbuh baik pada tanah dengan ketinggian 1000-3000 m, tetapi juga dapat tumbuh pada ketinggian Iebih rendah namun kandungan alkaloidnya jauh lebih rendah.
Pengaruh iklim terhadap tumbuhan dapat dipelajari dalam phytotron, yaitu suatu ruangan khusus (technical advance greenhouse) yang dapat diatur berbagai macam faktor iklim yang berpengaruh.
c. Tanah. Sifat tanah secara fisikawi dan kimiawi menunjukkan variasi yang besar. Tanah adalah campuran partikel mineral, terbentuk dari kikisan batu, dan komponen organik, humus, terbentuk dari pembusukan tumbuhan dan hewan. Tanah yang gembur atau subur mengandung 1,5 – 5 % humus, yang kurus kurang dari 0,5%.
Kapasitas pengikatan air dari tanah, sangat penting bagi tanaman, tergantung dari ukuran partikel komponen tanah. Tanah terdiri dari utamanya partikel halus (2-20 µm) disebut Iempung/tanah liat (clay). Pasir (sand) terdiri partikel yang lebih besar (20 µm-2 mm), dan kenikil (gravel) atau butiran kasar (2-20 mm). Campuran juga ada misalnya tanah jenis sandy cla. Tanah liat (clay) memiliki kapasitas mengikat air besar, yaitu sampai 40% volum dan permeabilitas udara rendah, sedangkan tanah berpasir (sandy soil) mudah mengering dan permeabilitas udara tinggi.
Tinggi-rendah pH tanah sangat berpengaruh terhadap perkembangan tumbuhan, hal ini sangat tergantung atas kandungan alkali. Tanah yang kaya humus dan kandungan alkali nendah, maka tanah itu bersifat asam, sedangkan kandungan alkali tinggi mengakibatkan pH tinggi. Berbagai sifat tanah mirip dengan berbagai faktor iklim dan tumbuhan akan menyesuaikan untuk tumbuh pada tipe tanah berbeda. Akan tetapi, kebanyakan tumbuhan akan tumbuh dengan baik pada tanah yang netral, kaya humus, dan komposisi tanah terdiri dari partikel halus dan hebih kasar, sehingga terjadi kombinasi yang baik antara kemampuan mengikat air dan permeabilitas udara.
Garam nutritif, yaitu garam yang diserap oleh tumbuhan, mungkin akan ikut hilang dari lahan tersebut pada waktu pemanenan. Penggantian garam nutritif yang hilang ini harus diganti dengan pemupukan dengan pupuk NPK (Nitrogen, Fosfat, Kalium), yaitu garam yang diperlukan dalam jumlah besar. Ada sejumlah besar unsur mikro yang diperlukan dalam jumlah sedikit. Pemupukan Farmyard sangat bagus untuk dilakukan karena selain garam nutritif juga mengandung humus serta mikroorganisma yang diperlukan. Akan tetapi pemupukan dengan pupuk hijau sering sukar dilakukan karena tidak tersedia dalam jumlah yang mencukupi, jadi perlu dilengkapi dengan pupuk anorganik. Pemupukan yang tepat harus didahului dengan analisis tanah, yang menunjukkan kandungan nutrien mutakhir dalam tanah.
d. Pengairan, pemberentasan gulma, dan hama penyakit. Untuk berkembang baik tumbuhan memerlukan air yang cukup. Apabila curah hujan rendah maka tanah pertanian perlu diairi, dengan cara lewat pematang atau langsung disirami. Ketersediaan air yang baik dan cukup merupakan kunci keberhasilan budidaya tanaman obat.
Gulma merupakan tumbuhan pengganggu yang tetap pada tanaman obat.Utamanya pada permulaan perkembangan tanaman, gulma tumbuh lebih cepat daripada tanamannya dan dapat mendominasi lahan tersebut bila tidak diberantas. Apabila herbisida tidak tersedia maka penyiangan (pemberantasan gulma) dilakukan secara manual. Penyiangan dilakukan bersamaan dengan penda-ngiran dan beayanya cukup tinggi.
Serangan hama, misalnya serangga akan menyerang baik bagian tanaman di atas maupun di dalam tanah, sedangkan cacing dan nematoda akan menyerang di bagian tanaman di dalam tanah. Kapang dan virus juga dapat menyerang tanaman. Dengan bahan kimia dapat diberantas pengganggu tersebut walaupun tidak semua. Yang perlu diperhatikan adalah residu pestisida yang tidak boleh ada dalam bagian tanaman yang dipanen. Pemberantasan serangga secara biologi lebih diutamakan, karena tidak meninggalkan residu. Misalnya dengan menggunakan predator (pemangsa hama).
e. Propagasi tanaman dengan biji. Tanaman dapat diperbanyak dengan biji atau secara vegetatif. Biji dapat tumbuh setelah periode istirahat (period of rest), yang sesuai dengan waktu buah masak dan perkecambahan. Kadang-kadang untuk mematahkan dormancy perlu diperlakukan istimewa, misalnya dengan membiarkan pada suhu rendah, ini dilakukan untuk biji tanaman yang tumbuh di daerah dingin. Biji dapat ditanam langsung di lahan pertanian atau disemaikan dahulu dipersemaian. Kecepatan perkecambahan menurun tergantung dari lama penyimpanan.
f. Propagasi tanaman secara vegetatif. Reproduksi secara vegetatif dapat dilakukan dengan beberapa cara. Perbanyakan dapat dilakukan dengan menggunakan bulbus atau akar tinggal (stolon atau rhizoma), stek ranting atau batang atau daun. (sosor bebek atau Kalanchu pinnata)., Bila perlu dilakukan pada nampan atau lahan pembibitan atau ditanam pada polibag.

3. Pengumpulan dan pemanenan tumbuhan obat
Berdasarkan Permenkes 659/MENKES/SK/X/1991 mengenai Cara Pembuatan Obat Tradisonal yang Baik (CPOTB) yang memiliki landasan umum, bahwa obat tradisional diperlukan masyarakat untuk memelihara kesehatan, untuk mengobati gangguan kesehatan serta memulihkan kesehatan. Untuk mencapai itu perlu dilakukan langkah-langkah agar obat tradisional yang dihasilkan aman (safety), bermanfaat (efficacy), dan bermutu (quality). Disebutkan pula bahwa keamanan obat tradisional sangat tergantung pada bahan baku, bangunan, prosedur dan pelaksanaan proses pembuatan, peralatan, pengemas, serta personalia yang terlibat dalam pembuatan obat tradisional. CPOTB merupakan cara pembuatan obat tradisional dengan pengawasan menyeluruh atau terpadu dan bertujuan untuk menyediakan obat tradisional yang selalu memenuhi persyaratan yang berlaku.
Dalam CPOTB, definisi bahan baku adalah sebagai berikut. Bahan baku ialah simplisia, sediaan galenik, bahan tambahan atau bahan lainnva, baik yang berkhasiat maupun yang tidak berkhasiat, yang berubah maupun tidak berubah, yang digunakan dalam pengolahan obat tradisional, walaupun tidak semua bahan tersebut masih terdapat di dalam produk ruahan. Suatu definisi yang cukup jelas namun rumit juga karena dalam keterangan selanjutnya tidak dirinci dalam peraturan ini. Namun demikian mengenai istilah simplisia, sediaan galenik, dan bahan tambahan, batasannya terdapat dalam peraturan lain yang terkait dengan obat tradisional.
Dalam peraturan ini, definisi pembuatan ialah seluruh rangkaian kegiatan yang meliputi pengadaan bahan (termasuk penyiapan bahan baku), pengolahan, pengemasan, pengawasan mutu sampai diperoleh produk jadi yang siap untuk didistribusikan. Jadi penyiapan bahan baku merupakan tahapan yang awal dan tidak boleh diabaikan, karena akan sangat menentukan mutu produk jadi obat tradisional. Selanjutnya akan diuraikan mengenai tahapan dalam penyiapan bahan baku obat tradisional, namun dalam kesempatan ini hanya diuraikan mengenai penyiapan simplisia dan sediaan galenik.

a. Penyiapan simplisia
Dalam penyiapan atau pembuatan simplisia, tahapan yang perlu diperhatikan adalah (a) bahan baku simplisia, (b) proses pembuatan simplisia, dan (c) cara pengepakan/pengemasan dan penyimpanan simplisia.

1). Bahan baku simplisia. Dalam pembuatan simplisia, kualitas bahan baku simplisia merupakan faktor yang penting yang perlu diperhatikan. Sumber bahan baku dapat berupa tumbuhan, hewan, maupun mineral. Dalam uraian ini dibatasi yang berasal dari bahan nabati saja. Hal ini kami Iakukan karena berdasarkan kenyataan bahwa simplisia nabati merupakan komponen utama dalam produk obat tradisional. Simplisia nabati yang ideal dapat ditinjau dari asal tumbuhan tersebut. Tumbuhan tersebut dapat berasal dari tanaman budidaya maupun tumbuhan liar.
a). Tanaman budidaya. Tanaman ini sengaja dibudidaya seperti yang diuraikan di atas, di Eropa dan Amerika telah diberlakukan mengenai GAP (Good Agriculturing Practice) untuk digunakan sebagai sumber bahan baku simplisia. Untuk itu bibit tanaman harus dipilih yang baik, ditinjau dari penampilan dan kandungan senyawa berkhasiat, atau dengan kata lain berkualitas atau bermutu tinggi. Misalnya rimpang temulawak (Curcuma xanthorrhiza Rhizoma) dipilih yang rimpangnya besar-besar dan kandungan kurkuminoid serta minyak atsirinya tinggi. Simplisia yang berasal dari tanaman budidaya selain berkualitas, juga sama rata atau homogen sehingga dari waktu ke waktu akan dihasilkan simplisia yang bermutu mendekati ajeg atau konsisten. Dari simplisia tersebut akan dihasilkan produk obat tradisional yang “reproducible” atau ajeg khasiatnya. Perlu diperhatikan pula bahwa tanaman budidaya dapat bervariasi kualitasnya bila ditanam secara monokultur (tanaman tunggal) dibanding dengan tanaman tumpangsari. Demikian juga terdapat faktor lain yang berpengaruh terhadap penampilan dan kandungan kimia suatu tanaman, antara lain tempat tumbuh, iklim, pemupukan, waktu panen, pengolahan pasca panen dsb. Sehingga tidak heran bila kita temukan dalam pasaran bahwa bahan tanaman sebagai bahan baku simplisia yang berasal dari daerah tertentu memiliki keunggulan tertentu pula.
b). Tumbuhan liar. Tumbuhan liar artinya tumbuhan tersebut tidak dibudidaya atau tumbuh liar. Sebetulnya tumbuhan liar tersebut dapat dibudidayakan. Namun hal ini jarang dilakukan oleh petani karena tradisi atau kebiasaan. Dari balai-balai penelitian dapat kita peroleh informasi mengenai cara budidaya tanaman obat tersebut yang semula merupakan tumbuhan liar. Mengenai cara budidaya juga dapat ditemukan dalam pustaka, misalnya Materia Medika Indonesia JiIid I dan II (sekarang sudah terbit enam jilid) atau buku lain yang terkait dengan tanaman obat. Agar bahan tumbuhan yang berasal dan tumbuhan liar ini mutunya dapat dipertahankan, dipenlukan pengawasan kualitas secara intern yang baik. Apabila suatu bahan baku simplisia yang berasal dari tumbuhan liar ini melangka, padahal permintaan pasar tinggi, maka sering kita jumpai adanya pemalsuan. Dan pengalaman dapat kita lacak kemudian dicatat asal-usul bahan tumbuhan yang berasal dari tumbuhan liar tersebut, kita periksa kadar bahan berkhasiat, sehingga kita dapat memilih bahan simplisia serupa untuk produk kita di masa mendatang. Pekerjaan terakhir ini dalam dunia botani disebut “mapping” artinya membuat peta mengenai habitat (tempat tumbuh) tumbuhan tertentu. Misalnya untuk mendapatkan kayuangin (Usnea spp.) sekarang harus mendatangkan dari Jawa Timur (Banyuwangi), karena di Jawa Tengah mulai jarang ditemukan. Sudah saatnya pegagan (Centella asiatica (L). Urban) dibudidayakan karena banyak jamu racikan yang rnengandung herba pegagan.
c). Bahan simplisia dipenoleh dan “pengepul”. Dalam hal ini ada yang berbentuk segar atau sudah merupakan simplisia. Untuk itu perlu penanganan yang khusus tergantung dari bentuknya tadi. Sayang sampai saat ini belum ada pengolah simplisia yang dapat diandalkan sehingga industri jamu dapat memperoleh simplisia yang bermutu dari pengolah tersebut.

b. Pemanenan pada saat yang tepat
Waktu pemanenan yang tepat akan menghasilkan simplisia yang mengandung bahan berkhasiat yang optimal. Kandungan kimia dalam tumbuhan tidak sama sepanjang waktu. Kandungan kimia akan mencapai kadar optimum pada waktu tertentu. Di bawah ini akan diuraikan kapan waktu yang tepat untuk memanen bagian tumbuhan.
Ketentuan saat pemanenan tumbuhan atau bagian tumbuhan adalah sebagai benikut.
(a) Biji (semen) dipanen pada saat buah sudah tua atau buah mengering, misalnya biji kedawung.
(b) Buah (fructus) dikumpulkan pada saat buah sudah masak atau sudah tua tetapi belum masak, misalnya Iada (misalnya pada pemanenan lada, kalau dilakukan pada saat buah sudah tua tetapi belum masak akan dihasilkan lada hitam (Piperis nigri Fructus); tetapi kalau sudah masak akan dihasilkan lada putih (Piperis aIbi Fructus).
(c) Daun (folia) dikumpulkan pada saat tumbuhan menjelang berbunga atau sedang berbunga tetapi belum berbuah.
(d) Bunga (flores/flos) dipanen pada saat masih kuncup (misalnya cengkeh atau melati) atau tepat mekar (misalnya bunga mawar, bunga srigading).
(e) Kulit batang (cortex) diambil dari tanaman atau tumbuhan yang telah tua atau umun yang tepat, sebaiknya pada musim kemarau sehingga kulit kayu mudah dikelupas.
(f) Umbi Iapis (bulbus) dipanen pada waktu umbi mencapai besar optimum, yaitu pada waktu bagian atas tanaman sudah mulai mengering (misalnya bawang putih dan bawang merah).
(g) Rimpang atau “empon-empon (rhizomad) dipanen pada waktu pertumbuhan maksimal dan bagian di atas tanah sudah mulai mengering, yaitu pada permulaan musim kemarau.

c. Proses Pembuatan Simplisia
Setelah dilakukan pemanenan bahan baku simplisia, maka tahapan penanganan pasca panen adalah sebagai berikut.
1). Sortasi basah. Tahap ini perlu dilakukan karena bahan baku simplisia harus benar dan murni, artinya berasal dari tanaman yang merupakan bahan baku simplisia yang dimaksud, bukan dari tanaman lain. Dalam kaitannya dengan ini, perlu dilakukan pemisahan dan pembuangan bahan organik asing atau tumbuhan atau bagian tumbuhan lain yang terikut. Bahan baku simplisia juga harus bersih, artinya tidak boleh tercampur dengan tanah, kerikil, atau pengotor lainnya (misalnya serangga atau bagiannya).
2). Pencucian. Pencucian seyogyanya jangan menggunakan air sungai, karena cemarannya berat. Sebaiknya digunakan air dari mata air, sumur, atau air ledeng (PAM). Setelah dicuci ditiriskan agar kelebihan air cucian mengalir. Ke dalam air untuk mencuci dapat dilarutkan kalium permanganat seperdelapan ribu, hal ini dilakukan untuk menekan angka kuman dan dilakukan untuk pencucian rimpang.
3). Perajangan. Banyak simplisia yang memerlukan perajangan agar proses pengeringan berlangsung lebih cepat. Perajangan dapat dilakukan “manual” atau dengan mesin perajang singkong dengan ketebalan yang sesuai. Apabila terlalu tebal maka proses pengeringan akan terlalu lama dan kemungkinan dapat membusuk atau berjamur. Perajangan yang terlalu tipis akan berakibat rusaknya kandungan kimia karena oksidasi atau reduksi. Alat perajang atau pisau yang digunakan sebaiknya bukan dan besi (misalnya “stainless steel” eteu baja nirkarat).
4). Pengeringan. Pengeringan merupakan proses pengawetan simplisia sehingga simplisia tahan lama dalam penyimpanan. Selain itu pengeringan akan menghindari teruainya kandungan kimia karena pengaruh enzim. Pengeringan yang cukup akan mencegah pertumbuhan mikroorganisme dan kapang (jamur). Jamur Aspergilus flavus akan menghasilkan aflatoksin yang sangat beracun dan dapat menyebabkan kanker hati, senyawa ini sangat ditakuti oleh konsumen dari Barat. Menurut persyaratan obat tradisional tertera bahwa Angka khamir atau kapang tidak Iebih dari 104. Mikroba patogen harus negatif dan kandungan aflatoksin tidak lebih dari 30 bagian per juta (bpj). Tandanya simplisia sudah kering adalah mudah meremah bila diremas atau mudah patah. Menurut persyaratan obat tradisional pengeringan dilakukan sampai kadar air tidak lebih dari 10%. Cara penetapan kadar air dilakukan menurut yang tertera dalam Materia Medika Indonesia atau Farmakope Indonesia. Pengeringan sebaiknya jangan di bawah sinar matahari langsung, melainkan dengan almari pengering yang dilengkapi dengan kipas penyedot udara sehingga terjadi sirkulasi yang baik. Bila terpaksa dilakukan pengeringan di bawah sinar matahari maka perlu ditutup dengan kain hitam untuk menghindari terurainya kandungan kimia dan debu. Agar proses pengeringan berlangsung lebih singkat bahan harus dibuat rata dan tidak bertumpuk. Ditekankan di sini bahwa cara pengeringan diupayakan sedemikian rupa sehingga tidak merusak kandungan aktifnya.
5). Sortasi kering. Simplisia yang telah kering tersebut masih sekali lagi dilakukan sortasi untuk memisahkan kotoran, bahan organik asing, dan simplisia yang rusak karena sebagai akibat proses sebelumnya.
6). Pengepakan dan penyimpanan. Bahan pengepak harus sesuai dengan simplisia yang dipak. Misalnya simplisia yang mengandung minyak atsiri jangan dipak dalam wadah plastik, karena plastik akan menyerap bau bahan tersebut. Bahan pengepak yang baik adalah karung goni atau karung plastik. Simplisia yang ditempatkan dalam karung goni atau karung plastik praktis cara penyimpanannya, yaitu dengan ditumpuk. Selain itu, cara menghandelnya juga mudah serta cukup menjamin dan melindungi simplisia di dalamnya. Pengepak lainnya digunakan menurut keperluannya. Pengepak yang dibuat dari aluminium atau kaleng dan seng mudah melapuk, sehingga perlu dilapisi dengan plastik atau malam atau yang sejenis dengan itu. Penyimpanan harus teratur, rapi, untuk mencegah resiko tercemar atau saling mencemari satu sama lain, serta untuk memudahkan pengambilan, pemeriksaan, dan pemeliharaannya. Simplisia yang disimpan harus diberi label yang mencantumkan identitas, kondisi, jumlah, mutu, dan cara penyimpanannya. Adapun tempat atau gudang penyimpanan harus memenuhi syarat antara lain harus bersih, tentutup, sirkulasi udara baik, tidak lembab, penerangan cukup bila diperlukan, sinar matahari tidak boleh leluasa masuk ke dalam gudang, konstruksi dibuat sedemikian rupa sehingga serangga atau tikus tidak dapat Ieluasa masuk, tidak mudah kebanjiran serta terdapat alas dari kayu yang baik (hati-hati karena balok kayu sangat disukai rayap) atau bahan lain untuk meletakkan simplisia yang sudah dipak tadi. Pengeluaran simplisia yang disimpan harus dilaksanakan dengan cara mendahulukan bahan yang disimpan Iebih awal (“First in — First out” = FIFO).

d. Pemeriksaan mutu
Pemeriksaan mutu simplisia sebaiknya dilakukan secara periodik, selain juga harus diperhatikan untuk pertama kali dilakukan yaitu pada saat bahan simplisia diterima dari pengepul atau pedagang Iainnya. Buku pedoman yang digunakan sebagai pegangan adalah Materia Medika Indonesia atau Farmakope Indonesia. Agar diperoleh simplisia yang tepat, sebaiknya dilakukan arsipasi simplisia sebagai standar intern atau pembanding. Mengenai pemeriksaan mutu, dalam benak kami menginginkan adanya Iaboratorium pemeriksaan mutu simplisia atau obat tradisional yang terakreditasi serta dapat melayani kebutuhan pemeriksaan mutu dari produsen obat tradisional.

e. Rangkuman
Peraturan-peraturan yang dikeluarkan oleh Menteri Kesehaten RI yang terkait dengan obat tradisional sangat bagus. Namun demikian bila pelaksanaannya sulit dilaksanakan oleh produsen maka peraturan itu tidak akan dilaksanakan dengan baik. Akibatnya produk yang dihasilkan tidak seperti yang diinginkan serta CPOTB tidak dapat dilaksanakan secara lengkap. Untuk menyelesaikan masalah tersebut perlu dicari solusinya yang tepat dan cepat. Di Amerika Serikat dan negara MEE (Eropa) merekomendasikan bahwa pemeriksaan mutu obat tradisional secara mikroskopi, kromatografi lapis tipis, dan HPLC merupakan cara baku yang digunakan.

Pustaka Acuan

Departemen Kesehatan R.I., 1994, Kodifikasi Peraturan Perundang-­undangan Obat Tradisional, Dirwas Obat Tradisional, Jakarta.

Departemen Kesehatan R.I., 1976 …. 1995, Materia Medika Indonesia, Jilid I …VI, Dirjen Pengawasan Obat dan Makanan, Jakarta.

Departemen Kesehatan R.I., 1985, Cara Pembuatan Simplisia, Dirwas Obat Tradisional, Jakarta.

Seabaugh,K. and Smith, M., 1996, USP Open Conference on Botanicals for Medical and Dietary Uses: Standards and Information Issues, The United States Pharmacopeial Convention, Inc., Rockville, Maryland.
BAB III
BIOSINTESIS DAN METABOLISME PRODUK ALAMI
A. Biosintesis Metabolit Primer

1. Biosintesis karbohidrat
a. Produksi monosakarida Iewat fotosintesis. Dalam tumbuhan yang berklorofil, monosakarida diproduksi Iewat fotosintesis, suatu proses biologi yang mengubah energi elektromagnetik menjadi energi kimiawi. Dalam tumbuhan hijau, fotosintesis terdiri dari dua golongan reaksi. Satu golongan terdiri dari reaksi cahaya yang sesungguhnya mengubah energi elektromagnetik menjadi potensi kimiawi. Golongan lain terdiri dari reaksi enzimatik yang menggunakan energi dari reaksi cahaya untuk mengfiksasi karbon dioksida menjadi gula. Reaksi terakhir ini sering disebut reaksi gelap. Hasil dari kedua reaksi tersebut dapat disimpulkan menjadi reaksi sederhana sebagai berikut.

2H20 + CO2 + cahaya (CH2O) + H20 + 02

Walaupun kesimpulan persamaan reaksi merupakan peran serta seluruh reaktan dan produk, namun belum menggambarkan zantara yang terjadi sepanjang proses tersebut. Jadi reaksi yang terjadi tidak sesederhana dalam persamaan reaksi tersebut. Jadi carbon dalam fotosintesis dikerjakan pertama kali oleh Calvin dkk. seperti tercantum dalam Gambar 3 –1.
b. Biosintesis sukrosa. Sukrosa merupakan produk tanaman yang sangat berguna bagi manusia. Penelitian menunjukkan bahwa sukrosa tidak hanya gula pertama yang terbentuk dalam proses fotosintesis tetapi juga bahan transpor utama. Pembentukan sukrosa mungkin merupakan prekursor biasa untuk sintesis polisakarida. Meskipun jalur alternatif terdiri dari suatu reaksi antara glukosa 1-fosfat dan fruktosa yang bertanggungjawab untuk produksi sukrosa dalam mikroorganisme tertentu, biosintesis metabolit penting dalam tumbuhan tinggi terjadi menurut jalur yang tergambar pada Gambar 3—2.
Fruktosa 6-fosfat, diturunkan dan daur fotosintetik, diubah menjadi glukosa 1-fosfat yang kemudian bereaksi dengan UTP membentuk UDP­-glukosa. UDP-gIukosa bereaksi dengan fruktosa 5-fosfat membentuk pertama sukrosa fosfat, kemudian berubah menjadi sukrosa atau dengan fruktosa langsung membentuk sukrosa.

Gambar 3—1. Jalur biosintesis sukrosa (Tyler et al., 1988)

Gambar 3—2. Jalur biosintesis sukrosa (Tyler et al., 1988)

2. Biosintesis lipid
Bertahun-tahun, sintesis Iemak dan minyak lemak oleh onganisme hidup dipercaya dipengaruhi secara sederhana oleh reaksi balik yang bertanggungjawab pada peruraiannya. Utamanya, hal ini termasuk hidrolisis ester gliserol-asam Iemak (gliserida) oleh enzim lipase dan diikuti penyingkiran dua unit atom karbon sebagai asetil-KoA dan rantai asam lemak oleh ß-oksidasi. Studi biosintesis menunjukkan bahwa pembentukan lipid ini menggunakan jalur kimia yang berbeda.
Biosintesis asam lemak berjalan dengan sederet reaksi melibatkan dua komplek enzim plus ATP, NADPH2, Mn++, dan karbon dioksida.
Pertama asetat bereaksi dengan KoA dan asetil-KoA yang terbentuk diubah oleh reaksi dengan karbon dioksida menjadi malonil-KoA. Ini selanjutnya bereaksi dengan asetil-KoA membentuk zantara dengan 5 unit karbon, yang mengalami reduksi dan eliminasi karbon dioksida membentuk butinil-KoA. Senyawa malonil-KoA bereaksi lagi dengan senyawa ini membentuk zantara dengan 7-atom karbon, yang direduksi menjadi kaproil-­KoA. Pengulangan reaksi ini akan membentuk asam lemak (fatty acids) yang mempunyai atom karbon genap dalam rantainya (Gambar 3 — 3). Jadi bagian malonil-KoA, senyawa dengan 3 atom karbon, ternyata merupakan pemasok satuan 2 atom karbon dalam biosintesis asam lemak.
Jalur biosintesis asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acids), rantai cabang, jumlah atom karbon gasal dalam asam lemak, dan lain-lain modifikasi belum ditegakkan secara rinci.
Bagian molekul (moiety) gliserol yang digunakan dalam biosintesis lipid diturunkan utamanya dari isomer-L dari α-gliserofosfat (L- α-GP). Reaksi-reaksi yang terlibat dalam pembentukan tipe trigliserida dirangkum dalam Gambar 3-4. L-α-GP mungkin diturunkan baik dari gliserol bebas maupun zantara glikolisis, dihidroasetonfosfat bereaksi berturut-turut dengan 2 molekul asetil-KoA membentuk pertama asam L-α-flisofosfatidat , kemudian asam L-α-fosfatidat. Senyawa yang akhir ini diubah menjadi α,ß-digliserida, yang akan baik kembali kedaur asam fosfatidat atau bereaksi dengan asil-KoA dan asam Iemak untuk membentuk trigliserida.
Mengenai biosintesis asam Iemak yang penting dalam farmasi belum diketahui secara rinci. Misalnya ester alkohol tinggi pada malam mungkin terbentuk dari unit asam lemak yang lebih pendek dalam biosintesis yang analog dengan asam lemak. Senyawa hidrokarbon dari lemak terbentuk dari reduksi sekualena atau metabolit yang setara.

Gambar 3 –3. Reaksi-reaksi yang terlibat dalam pembentukan trigliserida (Dewick, 1997)

Gambar 3 –4. Reaksi-reaksi yang terlibat dalam pembentukan trigliserida (Dewick, 1997)

3. Biosintesis asam amino dan protein
Protein terdiri dari rangkaian asam amino. Di alam terdapat asam amino esensial dan nonesensial. Asam amino esensial tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia, jadi harus diperoleh dari sumber protein dari luar.
Biosintesis asam amino sangat erat hubungannya dengan biosintesis metabolit sekunder, beberapa contoh tercantum dalam Gambar 3—5.
Biosintesis protein terinci dalam MK Biokimia, sehingga dalam MK ini tidak diuraikan.

Gambar 3 – 5. Jalur biosintesis asam amino yang terkait dengan biosintesis alkaloid (Dewick, 1997)

B. Biosintesis Metabolit Sekunder

Biosintesis metabolit sekunder sangat beragam tergantung dari go­Iongan senyawa yang bersangkutan. Jalur yang biasanya dilalui dalam pembentukan metabolit sekunder ada tiga jalur, yaitu jalur asam asetat, jalur asam sikimat, dan jalur asarn mevalonat.
1. JaIur asam asetat
Poliketida meliputi golongan yang besar bahan alami yang digolongkan bersarna berdasarkan pada biosintesisnya. Keanekaragaman struktur dapat dijelaskan sebagai turunan rantai poli-ß-keto, terbentuk oleh koupling unit-unit asam asetat (C2) via reaksi kondensasi, misalnya

n CH3CO2H [CH3C0]n –

Termasuk poliketida adalah asam temak, poliasetilena, prostaglandin, antibiotika makrolida, dan senyawa aromatik seperti antrakinon dan tetrasiklina. Pembentukan rantai poli-ß-keto dapat digambarkan sebagai sederet reaksi Claisen, keragaman melibatkan urutan ß-oksidasi dalam metabolisme asam lemak. Jadi, 2 molekul asetil-KoA dapat ikut serta datam reaksi Claisen membentuk asetoasetil-KoA, kemudian reaksi dapat berlanjut sampai dihasilkan rantai poli-ß-keto yang cukup (Gambar 3—7). Akan tetapi studi tentang enzim yang terlibat dalam biosintesis asam Iemak belum terungkap secara rinci. Namun demikian, dalam pembentukan asam lemak melibatkan enzim asam Iemak sintase seperti yang dibahas di atas.
Mengenai reaksi-reaksi yang terjadi pada jalur asam asetat tercantum dalam Gambar 3—6.

2. Jalur asam sikimat
Jalur asam sikimat merupakan jafur alternatif menuju senyawa aromatik, utamanya L-fenilalanin. L-tirosina. dan L-triptofan. Jalur ini berlangsung dalam mikroorganisme dan tumbuhan, tetapi tidak berlangsung dalam hewan, sehingga asam amino aromatik merupakan asam amino

Gambar 3 – 6. Biosintesis via jalur asetat (Dewick, 1997)

esensial yang harus terdapat dalam diet manusia maupun hewan. Zantara pusat adalah asam sikimat, suatu asam yang ditemukan dalam tanaman IlIicium sp. beberapa tahun sebelum perannya dalam metabolisme ditemukan. Asam ini juga terbentuk dalam mutan tertentu dari Escherichia coli. Adapun contoh reaksi yang terjadi dalam biosintesis asam polifenolat tercantum dalam Gambar 3 — 7. Dalam biosintesis L-triptofan dan asam 4-hidroksibenzoat juga terjadi zantara asam korismat.

Gambar 3 – 7. Jalur sikimat dalam biosintesis asam polifenolat (Dewick, 1997)

3. Jalur asam mevalonat
Terpenoid merupakan bentuk senyawa dengan keragaman struktur yang besar dalam produk alami yang diturunkan dan unit isoprena (C5) yang bergandengan dalam model kepala ke ekor (head-to-tail), sedangkan unit isoprena diturunkan dari metabolisme asam asetat oleh jalur asam mevalonat (mevalonic acid : MVA). Adapun reaksinya adalah sebagai berikut.

Gambar 3 – 8. Jalur asetat dalam pembentukan IPP yang merupakan batu bata pembentukan terpenoid via asam mevalonat (Dewick, 1997)

C. Hubungan Antara Metabolisme Primer dan Sekunder
Berdasarkan kenyataan bahwa pada fase pertumbuhan , tumbuhan utamanya memproduksi metabolit primer, sedangkan metabolit sekunder belum atau hanya sedikit dimetabolisme. Hal yang serupa juga sesuai dengan yang terjadi dalam kultur jaringan tanaman dalam produksi metabolit sekunder, ingat kurva pertumbuhan. Dalam kjt, produksi metabolit sekunder terjadi pada awal fase stasioner (waktu pertumbuhan mulai berhenti).
Dalam kaitannya hubungan kedua metabolisme ini dapat dirangkum dalam Gambar 3—9

Gambar 3 – 9. Hubungan antara metabolisme primer dengan metabolisme sekunder
D. Upaya untuk Meningkatkan Metabolisme Sekunder

1. Metode konvensional
Adanya kenyataan rnengenai ras kimia (chemical races) atau chemodemes., yaitu adanya perbedaan kandungan kimia dalam tumbuhan antar satu spesies yang memiliki fenotipe sama, namun secara genetik berbeda; seperti keidentikan bentuk luar tetapi berbeda dalam kandungan kimianya. Ekspresi genetik ini dinyatakan dalam metabolisme sekunder golongan senyawa tertentu.
a. Pemilihan bibit unggul perlu dilakukan. Bibit unggul dapat terjadi secara alami, namun yang sering dikerjakan adalah hibridisasi dan mutasi serta pemuliaan tumbuhan dengan penyerbukan silang atau metode lain yang sejenis.
b. Budidaya tanaman merupakan upaya untuk meningkatkan produksi metabolit sekunder, serta memperoleh bahan dasar obat yang seragam.

2. Metode bioteknologi
Metode ini dapat ditempuh dengan berbagai oara, antara lain:
a. Pembentukan tanaman transgenik, yaitu dengan memindahkan materi genetik dari tanaman satu ke tanaman lainnya. Dalam praktek sangat terbatas dilakukan, mungkin masih terbatas pada penelitian. Di sini juga mencakup teknik DNA rekombinan.
b. Penerapan teknik kultur jaringan tanaman , baik dalam propagasi klonal, embriogenesis somatik, kultur suspensi sel dan kultur organ (akar berambut), serta sel amobil dalam produksi metabolit sekunder dsb. Di samping itu juga dapat dilakukan biotransformasi dengan kultur set, hal ini juga dapat dilakukan dengan sistem sel amobil.

BAB IV
PRODUK METABOLISME PRIMER
A. Lipida

1. Pendahuluan
a. Definisi: Lipida (lemak, minyak Iemak, dan malam) adalah ester asam Iemak rantai panjang dengan alkohol atau turunan sekerabat.
b. Perbedaan utama antara Iemak, minyak Iemak dengan malam adalah tipe alkoholnya, yaitu Iemak dan minyak Iemak adalah gliserol, sedangkan malam alkoholnya berbobot molekul tinggi, misalnya setilalkohol.
c. Distribusi: di alam ada yang berasal dari tumbuhan (mis. Minyak wijen, minyak kacang) atau hewan (lernak sapi); sedangkan malam berasal dari tumbuhan dan hewan juga.
d. Kegunaan: sebagai cadangan makanan (enersi). Lemak penghasil kalori tinggi. Produk banyak digunakan di bidang farmasi, industri, dan nutrisi.
e. Sifat fisika: Perbedaan lemak dan minyak Iemak terletak pada titik Ieleh; untuk minyak Iemak pada suhu kamar berbentuk cairan, sedangkan Iemak berbentuk padat. Meskipun pada umumnya minyak tumbuhan cair, namun juga ada yang berbentuk semi-padat (mis. minyak kakao dan minyak tengkawang), sedangkan minyak hewan padat kecuali minyak ikan.
f. Sifat kimia. Dalam USP ada beberapa uji yang digunakan untuk identitas, kualitas, dan kemurnian minyak Iemak. Uji-uji tersebut bendasarkan kimia asam Iemak, mis. bilangan asam (acid value/acid number), angka penyabunan (saponification value), bilangan iodium (iodine number). Selain itu juga ada tetapan fisika lainnya mis. titik beku, titik Ieleh, indeks bias (refractive index), bobot jenis digunakan untuk memeriksa identitas, kemurnian, dan kualitas minyak lemak atau lemak.
g. Cara memperoleh Iemak/minyak Iemak yang berasal dari tumbuhan: (a) pengepresan dengan kempa hidrolik: bila keadaan dingin disebut ”virgin oil” atau “cold-pressed oil” dan bila dalam keadaan panas panas disebut ”hot-pressed oil”; (b) kadang-kadang digunakan pelarut organik untuk mengekstraksi minyak lemak. Cara memperoleh Iemak dari hewan dengan uap panas dengan atau tanpa tekanan, disaring, kemudian diputihkan dengan ozon. Stearin sering dipisahkan dengan cara pendinginan dan disaring.
h. Bagian tumbuhan yang mengandung minyak Iemak/lemak adalah biji, misalnya biji kapas, biji wijen, biji jarak, biji coklat, dsb.
i. Rumus bangun Iemak atau minyak Iemak yang merupakan gliserida adalah sebagai berikut.

CH2-O-CO-R
I
CH-O-CO-R’
I
CH2-O-CO-R’
BiIa R = R’ = R” merupakan radikal asam Iemak senyawa tersebut, disebut triolein, tripalmitin, atau tnistearin., dsb.
Beberapa contoh asam Iemak yang umum.
Asam-asam Iemak jenuh (saturated): dimana R = jumlah atom C rantai tanpa karboksilat (-COOH)
Asam butirat ……………….. R = C3
Asam kaproat ……………….. R = C5
Asam kaprilat ……………….. R = C7
Asam kaprat ……………….. R = C9
Asam laurat ……………….. R = C11
Asam miristat ……………….. R = C13
Asam palmitat ……………….. R = C15
Asam stearat ……………….. R = C17
Asam arakidat ……………….. R = C19

Asam Iemak tak jenuh (unsaturated):
Asam oleat ……………….. 18:1(9c)
Asam Iinoleat ……………….. 18:2(9c;12c)
Asam α-IinoIenat ……………….. 18:3(9c,12c,15c)
Asam γ-Iinolenat ……………….. 18:3(6c,9c,12c)
Asam anakidonat ……………….. 20:4 (5c,8c,1 lc,14c)
Asam eikosapentaenoat (EPA). 20:5 (5c,8c,1 lc,14c,17c)
Asam dokosapentaenoat (DPA).22: S (7c, I Oc, 1 3c, I 6c, I 9c)
Asam neronat ……………….. 24:1(15c)
(semua ikatan rangkap cis atau Z)
Keterangan struktur :

j. Biosintesis asam Iemak telah diuraikan di muka.
k. Beberapa tumbuhan penghasil / sediaan minyak Iemak/lemak
I) Evening Primerose oil / Primerose oil
a) Terdapatnya: Minyak ini diperoleh dengan mengekstraksi siji galur terpilih dari Oenothera biennis,Onagraceae, suatu tumbuhan biennial dari Amerika Utara yang sekarang banyak dibudidaya di daerah subtropis. Bijinya mengandung minyak Iemak sampai 24% yang komponen utamanya trigliserida dari asam Iemak tak jenuh, yaitu asam γ-linoleat (65-80%) dan asam γ-Iinolenat (asam gamolenat 7-14%). Minyak ini banyak digunakan sebagai food supplement dengan berbagai nama dagang dalam jaringan MLM (Multi Level Marketing).
b) Kegunaan: Direkomendasikan untuk mengurangi keluhan sakit pada permulaan haid (premenstrual tension), sklerosis majemuk, sakit payudara (breast pain = rnastalgia), eczema, selanjutnya juga untuk diabetes, alkoholisme, dan penyakit kardiovaskular.
c) Produk lain serupa, yaitu Borage oil (starflower oil), juga karena kandungan asam Iemak tak jenuh tinggi; diambil dari biji tanaman Boraga officinalis (fam. Boraginaceae).
Selanjutnya mengenai minyak lemak dan Iemak lainnya dapat dirangkum dalam Tabel 4.1.
2) Asam Iemak tak jenuh dengan ikatan asetilen
Terdapatnva: Di alam juga dikenal asam Iemak tak jenuh yang mengandung ikatan asetilenik (ikatan tak jenuh rangkap tiga) yang utamanya diturunkan dan ketidakjenuhan lebih lanjut dan sistem olefinat. Tersebar Iuas di alam dalam suku Asteraceae, Apiaceae, dan fungi golongan Basidomycetes.
Tabel 4.1. Minyak Iemak dan lemak dengan berbagai data yang berguna

Nama minyak lemak

Tumbuhan asal
Bagian yang digunakan
Kandungan minyak (%)
Komposis asam lemak (%)
Kegunaan / keterangan
Oleum Amygdalarum
Prunus amygdalus
Var. Dulcis atau amara (Rosaceae)

Biji

40-55%
Oleat (62-86%)
Linoleat (7-30%)
Palmitat (4-9 %)
Stearat (1-2%)
Dasar emolien,
Kecantikan
Oleum Arachidis
(Minyak Kacang)
Arachis hypogaea
(Leguminosae)
Biji
45-55%
Oleat (35-72%)
Linoleat (13-43%)
Palmitat ( 7-16%)
Stearat (1-7%)
Behenat (1-5z%)
Arakidat (13%)

Dasar emolien,
Minyak makan
Oleum Ricini
(Minyak jarak)
Ricinus communis
(Euphorbiaceae)
Biji
35=55%
Risinoleat (80-90%)
Oleat (4-9%)
Linoleat (2-7%)
Palmitat (2-3%)
Stearat (2-3%)

Dasar emolien,
Purgatif, sabun
Oleum cocos
(Minyak kelapa)
Cocos nucifera
(Palmae)
Biji
65-68%
Laurat (43-53%)
Miristat (15-21%)
Palmitat (7-11%)
Kaprilat (5-10%)
Kaprat (5-10%)
Oleat (6-8%)
Stearat (2-4 %)

Sabun, minyak makan, sampo Fraksinasi minyak kelapa kandungan utama asam kaprilat dan kaprat (untuk diet)
Oleum Gossypii
(Minyak biji kapas)
Gossypium hirsutum
(Malvaceae)
Biji
15-35%
Linoleat (33-58%)
Palmitat (17-29%)
Oleat (13-44%)
Stearat (1-4%)
Sterkulat dan malvalat

Sabun, minyak untuk injeksi mengandung gosipol (1,1-1,3%) antifertilitas laki-laki
Oleum Maydis
(minyak jagung)
Zea mays
(poaceae = Graminae)
Embrio
33-39%
Linoleat (34-62%)
Oleat (19-50%)
Palmitat (8-19%)
Stearat (0-4%)

Minyak makan, pelengkap diet, pelarut untuk injeksi
Oleum Olivarum
(Minyak zaetun)
Olea europaea
(Oleaceae)
Buah
15-40%
Oleat aaaaaaa956-85%)
Linoleat (4-20%)
Palmitat (6-20%)
Stearat (1-4%)

Minyak makan, dasar emolien
Oleum Elaeis
(Minyak sawit)
Elaeis guineensis
(Palmae = Arecaceae)
Daging buah
45-50%
Laurat (40-52%)
Miristat (14-18%)
Oleat (9-16%)
Palmitoleat (6-10%)
Kaprilat (3-6%)
Kaprat (3-5%)
Stearat (1-4%)
Linoleat (1-3%)

Sabun, minyak makan
Dengan menghidrogenasi dan mengfraksi, hasilnya digunakan untuk basis supositoria
Oleum Soyae
(Minyak kedelai)
Glycine max
(Leguminosae)
Biji
18-20%
Linoleat (44-62%)
Oleat (19-30%)
α-linoleat (4-11%)
Palmitat (7-14%)
Stearat (1-5%)

Minyak makan dan pelengkap diet
Oelum Sesami
(Minyak wijen)
Sesamum indicum
(Pedaliaceae)
Biji
44-54%
Oleat (35-50%)
Linoleat (35-50%)
Palmitat (7-12%)
Stearat (4-6%)

Sabun, minyak makan, pelarut injeksi
Oleum Cacao
Theobroma cacao
(Sterculiaceae)
Biji
35-50%
Oleat (35%)
Stearat (35%)
Palmitat (26%)
Linoleat (3 %)

Basis supositoria, coklat, cacao butter berbentuk padat
Oleum Helianthi
(Minyak bunga matahari)
Helianthus annuus
(Compositae)
Biji
22-36%
Oleat (30%)
Linoleat (60%)
Palmitat (6,5%)
Stearat (5,5 %)
Minyak makan

Lemak yang berasal dari hewan: dari sapi (Bos taurus; Bovidae) disebut cowvet untuk makanan; dari domba (Ovis aries; Bovidae) disebut Adeps lanae untuk dasar salep pelembab; dari hati ikan (Gadus morrhua; Gadidae) disebut Oleum Iecoris AseIli (cod-liver oil) untuk sumber vitamin A dan D, serta EPA dan DHA, sedangkan halibut-liver oil berasal dari Hippoglossus vulgaris (Pleumectideae) dengan kegunaan sama dengan minyak ikan; Adeps suillus berasal dari lemak perut babi (Sus ; Suidae) digunakan dalam makanan.
Sifat kimia: Senyawa ini cenderung tak mantap dan beberapa diantaranya bersifat mudah meledak (explosive) bila terkumpul banyak. Namun karena dalam tumbuhan kadarnya kecil maka tidak berbahaya. Bedanya dengan asam Iemak tak jenuh rangkap dua jamak yang biasanya tidak terkonyugasi, tetapi untuk golongan ini terkonyugasi; hal ini memudahkan untuk deteksi dan isolasi, yaitu berpendar di bawah sinar UV.
Contoh tumbuhan yang mengandung asam ini, misalnya dalam bunga Matricaria chamomila (Compositae) mengandung asam dehidro­matikaria yang memiliki atom C-18. Senyawa lain Cicutoxin (Cicuta virosa; Umbelliferae) dan oenanthotoxin (Oenanthe crocata; Umbelliferae) yang beracun terhadap binatang menyusui, mengakibatkan muntah-muntah berkepanjangan dan kejang. Bila yang dimakan akarnya mengakibatkan keracunan yang mematikan. Falcarinol (Falcaria vulgaris dan Oenanthe crocata; keduanya termasuk fam. Umbellifera)., juga terdapat pada Hedera helix (Araliaceae) yang dapat mengakibatkan dermatitis kontak. Wyerone dari Vicia faba (fam. Leguminosae) yang mempunyai bioaktivitas antifungal.
Struktur senyawa di atas tercantum dalam Gambar 4.1. di bawah ini.

Gambar 4.1. Bebenapa senyawa asetilenik dengan ikatan rangkap
Tiga

Di alam juga dikenal asam lemak dengan rantai cabang, misalnya asam tuberkulostearat (Bacillus tuberculosis), asam hidnokarpat atau asam kaulmograt (Hydnocarpus wightiana; Flacourtiaceae) diguna­kan dalam pengobatan lepra (Mycobacterium leprae).
3) Prostaglandin
Prostaglandin merupakan golongan senyawa yang termodifikasi dari asam lemak atom C-20 yang pertama kali diisolasi dari cairan semen manusia dan pertama kali diduga dieksresikan oleh kelenjar prostat. Namun sekarang telah diketahui terdapat dalam jaringan baik pada manusia maupun hewan dalam jumlah kecil dan memiliki efek farmakologi beragam. Senyawa ini memiliki bioaktivitas pada kadar rendah, pada kadar serupa hormon dan dapat mengatur tekanan darah, kontraksi otot polos, sekresi gastrik, dan agregasi keping darah pada pembekuan darah. Dengan demikian banyak digunakan dalam pengobatan, namun sulit untuk membuktikan pemisahan beragam bioaktivitas pada individu.
Kerangka utama prostaglandin adalah asam lemak C-20 yang tersiklisasi yang mengandung sebuah cincin siklopentana, sebuah rantai samping pada C-7 dengan gugus karboksil, dan sebuah rantai samping C-8 dengan terminal gugus metil.
Prostaglandin dibentuk dari tiga macam asam lemak, yaitu asam ∆8.11.14 – eikosatrienoat (asam dihomo – γlinolenat), asam ∆5.8.11.14 eikosatetraenoat (asam arakidonat) , dan asam ∆5.8.11.14.17 – eikosapentaenoat yang berturutan menghasilkan prostaglandin deret I, 2, dan 3. (Gambar 4.2). Untuk deret yang lain terpapar pada

Gambar 4.2. Deret prostaglandin asal dari asam eikosatrienoat, arakidonat dan eikosapentaenoat

Gambar 4.3. Deret prostaglandin lainnya

Prostaglandin terdapat hampir di semua jaringan binatang menyusui, hanya dalam kadar rendah. Terdapat juga pada sponge (Plexaura homomalia) dari laut Kepulauan Karibia mengandung 1-2%. Juga terdapat dalam sponge lainnya. Untuk pengobatan digunakan hasil semisintesis dan juga hasil isolasi dari sponge.
Produk yang dipasarkan: dengan nama Gemeprost (hasil semisintesis digunakan untuk mendilatasi leher rahim (cervix) pada awal keguguran), Dinoprostone (PGF2α 1 jarang digunakan, pada awal keguguran), Alprostadil (PGE1 mempunyai efek pada otot rahim (uterus), untuk pemeliharaan bayi dengan kelainan jantung bawaan guna meningk­atkan oksigenasi sebelum dilakukan pembedahan koreksi jantung), Carboprost (I 5-metil PGF2α untuk menghentikan perdarahan pada waktu melahirkan, bila ergometrina tidak efektif), Misoprostol (analog PGE1 obat untuk menghambat sekresi lambung dan menyembuhkan tukak usus dua belas jari dan lambung, bila dikombinasi dengan NSAID tidak mengakibatkan perdarahan dan tukak lambung), Prostacyclin dan Epoprostenol (untuk tekanan darah tinggi dan menghambat agregasi darah karena menurunkan kadar kalsium), lloprost (untuk mengobati trombotik).
4) Thromboxane rnerupakan cabang samping dari jalur prostaglandin (Gambar 4.4). Gugus peroksid dan cincin siklopentana dari PGH2 dipecah dan dibentuk kembali membentuk tromboksan A2 (TXA2) yang mengandung cincin oksetan (oxetane) yang beranggota-4 yang sangat tegar, sehingga senyawa ini sangat tidak mantap dan bereaksi dengan nukleofil. Dalam lingkungan air senyawa ini akan bereaksi membentuk hemiasetal, yaitu tromboksan B2 (TXB2).

Gambar 4.4. Reaksi terbentuknya tromboksan

5) Leukotrienes adalah keragaman lain dalam metabolisme asam anakidonat. Senyawa ini merupakan sederet turunan asam lemak dengan konyugasi gugus trien dan pertama kali diisolasi dari Ieukosit. Mengenai terbentuknya leukotrien dapat dilihat dalam Gambar 4.5.

Gambar 4.5. Reaksi terbentuknya leukotrien

B. Karbohidrat
Pembahasan untuk karbohidrat sudah diterbitkan dalam bentuk reader tentang Farmakologi I pada kurikulum lama.

C. Protein
1. Hormon peptida dan sistem endokrin
a. Definisi : hormon adalah metabolit dalam binatang menyusui (mamalia) yang dihasilkan oleh kelenjar buntu atau endokrin, yang dibebaskan langsung ke darah, dan terlibat dalam terjadinya respon oleh organ tubuh atau jaringan yang spesifik.
b. Metabolit yang memiliki aktivitas biologi ini dapat berupa steroid maupun turunan dari asam amino. Golongan hormon yang termasuk turunan asam amino merupakan peptida dengan berbagai ukuran, tetapi hanya sedikit yang bukan asam amino atau metabolit nonpeptida, yaitu efinefrina dan tiroksin. Selanjutnya akan dibahas hormon nonsteroid dan aspek umum mengenai produk endokrin.
c. Sejarah perkembangan. Penggunaan produk endokrin dalam pengobatan kini merupakan pertumbuhan praktek primitif dari organoterapi. Penggunaan serbuk testis babi oleh Magnus (abad 13) untuk pengobatan impoten dan uterus kelinci untuk pengobatan sterilitas adalah kenyataan langsung dari pengobatan masa kini. Filosofi yang mendasari pengobatan dengan menggunakan organ mamalia tersebut dikemukakan oleh Vicary (abad16), katanya: ” In what part of the body the faculty you would strengthen lies, take same part of the body of another creature in whom the faculty is strong, as a medicine”.
Asal-usul dari pengobatan dengan endokrin pada mulanya bersifat empirik, setelah ditemukan pengetahuan tentang fungsi endokrin dan pengobatan merupakan hasil penelitian intensif yang dilakukan dalam kurun waktu lebih dari 35 tahun. Serbuk kelenjar dan ekstrak kelenjar yang dibakukan (distandarisasi) semula dimaksud untuk memperoleh hasil pengobatan yang ajeg keterulangannya dan dapat diawasi lebih baik daripada dengan organ yang dipilih secara acak; sedangkan isolat hormon menawarkan faedah tambahan dalam banyak hal. Teknologi modern dapat mensintesis berbagai hormon termasuk sejumlah peptida, serta senyawa yang memiliki bioaktivitas seperti hormon alami (misalnya prednison — kortison). Akan tetapi, kemajuan yang komprehensif didukung oleh penelitian fungsi fisiologi dan cara diagnose yang berkembang yang disumbangkan dalam pengobatan Ianjut dan sangat signifikan.
d. Falsafah keterlibatan fungsi faal dan terapeutik. Fungsi hormon adalah sebagai transmiter kimiawi rangsangan selektif antara berbagai kelenjar endokrin dan organ atau jaringan tubuh yang spesifif. Informasi yang cukup dapat menjelaskan secara umum aksi bagaimana hormon mempengaruhi metabolisme pada sel sasaran dan mempertahankan homeostasis.

2. Fungsi hormon
Ukuran dan sifat Iipofilik steroid membuat dapat menembus membran sel, tetapi banyak hormon peptida tidak dapat masuk ke dalam sel yang tidak memiliki sistem transport yang khas. Hormon ini, dalam banyak hal, mengikat reseptor pada permukaan sel dan beraksi dalam satu atau dua ialan sebagai berikut, yaitu (i) mengimbas langsung perubahan permea­biltas membran untuk ion, glukosa, asam amino dll. Dan (ii) mengimbas produksi mesenger sekunder seperti siklik-AMP, yang menghantarkan signal hormon antar sel. Hormon yang mengontrol permeabilitas membran sel , baik Iangsung maupun tak Iangsung, termasuk estrogen, hormon pertumbuhan, glukagon, glukokortikoid, insulin, testosteron, dan vasopresin. Pengimbasan (induksi) pembentukan enzim dan modifikasi dalam kecepatan reaksi enzimatik merupakan mekanisme aksi hormonal juga.
Pengawasan fisiologi pembentukan dan pembebasan hormon untuk mengatur aras hormon merupakan aspek yang penting dalam memelihara metabolisme homeostatis dan integritas fungsi tubuh. Mekanisme pengaturan umum telah diketahui dengan jelas. Ada mekanisme umpan balik (feedback mechanism) yang bertanggungjawab dalam kadar bahan tertentu dalam darah. Bahan kunci ini merupakan hormon atau metabolit. Contohnya, dalam hal meningkatan kadar glukosa darah dalam orang normal akan merangsang pembebasan insulin, dan peningkatan aras triiodotiroksin-tiroksin mengakibatkan penurunan sekresi tirotropin yang bersifat mengharnbat sekresi thyrotropin-releasing factor oleh hipotalamus. Mekanisme kedua melibatkan rangsangan luar dan ini diperantarai oleh hipotalamus, hipotalamus akan mensekresi releasing factor beraksi pada pituitari anterior untuk meningkatkan pembebasan hormon tropik yang khas.
Beberapa manifestasi proses pengontrolan hormonal agak rumit dan hanya diketahui terbatas oleh ahli ilmu kesehatan saja. Akan tetapi, telah diketahui secara luas tentang pengaruh hormon kelamin (gonadal hormones) pada perkembangan dan fungsi organ reproduktif dan sifat kelamin menggambarkan tipe umum dasar keterlibatan hormon.
Ada interaksi yang bagus antara fungsi berbagai kelenjar endokrin dan hubungan yang erat antara sistem indoknin dan susunan saraf pusat (CNS: central nervous system) dan otonom. Jadi adanya gangguan primer dalam kelenjar endokrin atau pengobatan dengan hormon akan berakibat efek yang lebih lanjut. Perhatian harus ditekankan dalam pengelolaan terapi dengan hormon utamanya dalam situasi yang kompleks untuk mencegah perkembangan yang berbahaya dan irasional.
Gangguan fungsi kelenjar endokrin dapat mengakibatkan aksi hormon berlebihan (hiperfungsi) atau penurunan aksi hormon (hipofungsi) dengan berbagai tingkatan. Yang sering dilakukan adalah terapi hormonal karena terjadinya keluhan akibat kekurangan suatu hormon. Terapi penyulihan menggunakan sediaan endoknin untuk melengkapi atau penggantian total karena abnormalitas aras hormon endogen yang rendah. Diagnosis dan terapi dini perlu dilakukan untuk kasus semacam ini, untuk menghindari akibat yang permanen akibat penyakit ini, antara lain kretinisme, gigantisme, dan lain-lain. Penggunaan terapi penyulihan hormon (replacement therapy) biasanya memakan waktu lama (long-term therapy), karena hormon yang diberikan merupakan metabolit normal dalam tubuh, biasanya efek samping minimal jika diperhatikan dosis yang seimbang dengan keperluan. Penggunaan insulin merupakan contoh yang tepat untuk kasus hipofungsi sistem endoknin ybs.
Hipofungsi kelenjar yang mempertahankan aktivitas dapat dirang­sang secara potensial untuk mendekati aktivitas normal dengan menggu­nakan obat bukan hormon itu sendiri atau dengan menghambat proses katabolik untuk mempertahankan ketersediaan hormon yang terbatas. Pengobatan dengan pendekatan ini memerlukan ilmu pengetahuan biokimia Ianjut.
Bahan harmon tidak digunakan untuk terapi hiperfungsi kelenjar indokrin. Antimetabolitlah yang sering digunakan untuk kasus ini. Pendekatan lain yang digunakan dalam kedokteran adalah melakukan operasi atau destruksi terpilih dari kelenjar yang mengakibatkan efek hiperfungsi tersebut. Terapi radiasi dengan menggunakan 131 pada kondisi tiroid tertentu merupakan satu contoh.
Kadang-kadang, hormon memiliki faedah aksi farmakologi yang secara langsung tidak terkait dengan fungsi endokrin normal. Penggunaan glukokortikoid untuk anti-inflamasi dan antirematik. Efek samping yang berbahaya akan lebih besar apabila hormon digunakan untuk efek farmakologi tertentu daripada terapi penyulihan. Contohnya, penggunaan jangka panjang kortison akan berakibat atropi permanen kelenjar endokrin (glandula suprarenalis) yang pada keadaan normal memproduksi hormon tersebut. Penggunaan yang rasional, karena hanya dalam jangka pendek, misalnya oksitosin (oxytocin) pada perdarahan sehabis melahirkan (post partum hemorrhage).

3. Produksi secara komersial
Banyak obat yang digunakan dalam praktek pengobatan dan biasanya digolongkan sebagai produk endokrin merupakan produk samping (by products) pada industri daging olahan. Kelenjar tiroid, pankreas, adrenal, dan pituitari yang berasal dari sapi dan babi digunakan sebagai bahan dasar untuk produk endokrin tersebut. Kandungan aktif (active principles) yang terdapat dalam organ tersebut sangat beragam dalam kualitas maupun kuantitas, tergantung dari spesies.
Kelenjar yang digunakan dalam produk farmasi dikumpulkan dari pemotongan hewan yang diawasi oleh pemerintah dan harus memenuhi syarat yang ditetapkan oleh Depertemen Pertanian c.q. Ditjen Peternakan dan Kesehatan Hewan. Hanya organ dari hewan potong yang sehat yang dapat digunakan. Segera setelah diambil dari hewan, organ tersebut harus disimpan dalam freezer (quick-frozen) untuk mencegah kerusakan (perubahan yang tidak diinginkan). Sampai diproses. Prosesnya sangat bervariasi tergantung dari jenis kelenjar; biasanya kelenjar tersebut mengalami ekstraksi dan fraksinasi untuk menghasilkan hormon murni. Akan tetapi, untuk kelenjar tiroid cukup hanya dikeringkan tanpa isolasi dan pemurnian hormon ybs. Tiroid beku mengalami dehidratasi, pengawalemakan (defatted), penyerbukan, pembakuan, serta dibuat bentuk sediaan yang sesuai.
Sintesis kimia merupakan pendekatan yang logis dalam produksi sediaan hormon, sehingga tersedia berdasarkan kebutuhan dalam pengobatan. Selain itu juga pendekatan sintesis parsial yang diawali dengan produksi prazat oleh tumbuhan atau secara fermentasi. The Merrifield solid-phase synthesis of peptides adalah suatu teknologi yang berkembang pada tahun 60-an dari pengobatan dengan endokrin. Teknik ini melibatkan dasar penggandengan gugus karboksi-ujung dalam asam amino pada kolom resin dan sintesis polipeptida berlangsung dengan melewatkan larutan pereaksi urutan yang terprogram dalam suatu kolom. Tidak perlu dilakukan isolasi zantara; proses ini berjalan secara otomatis, dan sintesis ini layak secara komersial, bahkan telah diproduksi peptida dengan 24 sampai 32 residu asam amino (berturutan co-syntropinR dan calcitoninR). Sejumlah hormon yang dapat diisolasi dan kelenjar endokrin sekarang telah dibuat secara sintesis.

4.Kelenjar adrenal (Glandulae suprarenalis)
Kelenjar adrenal ada sepasang dan masing-masing terletak menempel di atas ginjal kanan dan kiri. Ukurannya rata-rata 5x25x55 mm, beratnya antara 4 sampai 18 g. Mula-mula dilaporkan oleh Eustachius dalam abad 16 dan dianggap berfungsi menghambat urinasi pada janin dan mencegah batu ginjal pada orang dewasa. Pengetahuan mengenai fungsi adrenal dimulai oleh Addison dalam tahun 1849 dan jauh dari lengkap.
Setiap adrenal terdiri dari dua kelenjar yang berbeda yang bergabung menjadi satu organ. Sel dan adrenal cortex mensekresi hormon steroid dan adrenal medulla mensekresi adrenalin dan nor-adrenalin (epinephrine dan nor-epinephrine) dengan nisbah mendekati 17:3 dan berfungsi sebagai bentuk posganglion-simpatetik.
Medulla tidak penting dalam kehidupan dan tidak dikenal penyakit defisiensi. Penggunaan hormon ini dalam pengobatan berdasarkan efek farmakologi dari amina simpatomimetik dan tidak untuk penyulihan hormon. Adrenalin mengakibatkan efek vasokontriksi dan sebagai vasopresor, beraksi secara umum sebagai bahan simpatomimetik dengan onset cepat, namun aksinya singkat. Digunakan secara intravena atau intramiokardial pada cardiac arrest. Bronkodilatasi yang dihasilkan oleh aktivitas adrenergik beta-reseptor dari adrenalin, sangat berguna dalam pengobatan serangan asma mendadak. Adanya gugus fungsional katekol menyebabkan adrenalin tidak dapat digunakan per oral, tetapi harus disuntikkan secara subkutan atau intramuskular.
Hormon katekolamina dimetabolisme menjadi inaktif dengan berbagai jalur. Jalur utama adalah melibatkan katekol O-metilasi , tetapi deaminasi oksidatif dengan monamin oksidase (MAO) adalah sangat khas dan signifikan pada menggunakan obat inhibitor MAO.
a. Biosintesis adrenalin. Adrenalin dapat digolongkan sebagai alkaloid amina tipe fenilpropanoid. Merupakan turunan tirosina yang dioksidasi menjadi dihidroksi-fenilalanin (dopa), lalu mengalami dekarbok­silasi dan dioksidasi pada rantai samping. Nor-adrenalin dihasilkan dari perubahan adrenalin dengan pemindahan gugus metil dari metionin aktif. The rate-limiting step terletak pada perubahan tirosina menjadi dopa.
b. Penggunaan dalam pengobatan. Adrenalin tersedia sebagai garam yang larut dalam air, yaitu hidroklorida, bitartrat, atau borat (khusus untuk oftalmologi). Mantap dalam suasana asam, apabila dalam larutan bewarna coklat atau ada endapan, sediaan tersebut tidak layak untuk digunakan. Kadar untuk topikal 1:1000, untuk inhalasi 1:100, larutan dalam air steril (1:1000, 1:10.000, dan 1:100.000) untuk parenteral; suspensi dalam minyak (1:200) untuk sediaan depo; untuk tetes mata (1:50 sampai 1:400) untuk glaukoma sudut-terbuka atau keperluan mata lainnya.
Bentuk lain: Levarterenol atau (-)-noradrenalin meningkatkan tekanan darah.
Dopamina atau 3,4-dihidroksifeniletilamina merupakan prekursor dalam biosintetis adrenalin dan noradrenalin. Untuk pengobatan decompensatio cordis dan meningkatkan tekanan darah, digunakan secara intravena.

5. Kelenjar tlroid
Kelenjar tiroid (gondok) pada manusia terdiri dari dua lobus terletak di Ieher melekat pada kerongkongan, berbentuk-U dengan berat sekitar 30 g. Roger dan Palermo menggunakan spons dan rumput laut (mengandung lodium tinggi) untuk mengobati penyakit gondok (goiter) pada abad 12.
Kelenjar gondok memetabolisme iodium dalam makanan dan mengubah menjadi senyawa organik yang mempercepat proses metabolisme. Hal ini sangat penting dalam mengembangkan dan berfungsinya semua sel dalam tubuh. Asam amino yang bersifat levo dan mengandung iodium adalah tiroksin dan triiodotironin yang terdapat dalam kelenjar tiroid dan tetap aktif pada penggunaan per oral. Metabolit ini juga berikatan dengan globulin (tiroglobulin) yang memiliki aktivitas hormon maksimal. Pembebasan hormon ini diatur oleh tirotropin yang terletak dalam pituitari anterior.
Defisiensi iodium mengakibatkan manifestasi hipotiroidism yang dikompen-sasikan dengan pembesaran tiroid (penyakit gondok). Penyakit ini dapat diobati dengan pemberian sediaan kelenjar tiroid, isolat, atau dengan pembenian iodium. Hipotiroidism mengakibatkan kretinisme pada anak dan miksoedema pada orang dewasa. Kretinisme juga dapat ditandai gangguan pertumbuhan, keterbelakangan mental, perkembangan seksual terganggu, penebalan kulit, kulit kering, lidah menebal, kasar dan kecepatan metabolisme terganggu.
Kondisi hiperaktivitas tiroid mengakibatkan tirotoksikosis yang ditandai dengan kecepatan denyut jantung meningkat, tekanan darah meningkat, syaraf mudah terangsang (mudah marah), kecepatan metabolisme meningkat; kelemahan otot dengan disertai gemetar (tremor); penurunan bobot badan dan lemak; toleran terhadap hawa dingin, namun tidak tahan hawa panas. Juga terjadinya bola mata yang menonjol (exophthalmos) tanda ini merupakan gejala penyakit Graves atau Basedow. Hiperaktivitas tiroid juga merupakan gejala overdosis pemberian hormon tiroid. Rasionalitas pemberian hormon tiroid pada pendenita kegemukan.

BABV
METABOLIT SEKUNDER
A. Glikosida

1. Pendahuluan.
Glikosida adalah senyawa yang menghasilkan satu atau lebih gula (glikon) diantara produk hidrolisisnya dan sisanya berupa senyawa bukan gula (aglikon).
BiIa gula yang terbentuk adalah glukosa maka golongan senyawa itu disebut glukosida, sedangkan bila terbentuk gula lainnya disebut glikosida. Di alam ada O-glikosida, C-glikosida, N-glikosida, dan S-glikosida.
Secara kimia, senyawa ini merupakan asetal , yaitu hasil kondensasi gugus hidroksil gula dengan gugus hidroksil dari komponen aglikon, serta ggs hidroksil sekunder di dalam molekul gula itu sendiri juga mengalami kondensasi membentuk cincin oksida. Secara sederhana glikosida merupakan gula eter. Bentuk alfa dan beta mungkin saja ada, namun di alam atau di dalam tanaman hanya bentuk beta (ß) yang ada.
Dari segi pandang biologi, glikosida berperan dalam tumbuhan terlibat dalam fungsi pengaturan-pengaturan, perlindungan, dan kesehatan, sedangkan untuk manusia ada yang digunakan dalam pengobatan. Dalam segi pengobatan, glikosida menyumbang hampir setiap kelas pengobatan, misalnya sebagai obat jantung (kardiotonika) contohnya: glikosida digitalis, strophantus, squiII, convallaria, apocynum, dll.; sebagai obat pencahar (laxantia), misalnya antrakinon dalam sena, aloe, kelembak, kaskara sagrada, frangula, dll.; sebagai penyedap atau lokal iritan, misalnya alilisotiosianat; sebagai analgesika, misalnya gaulterin dan gondopuro menghasilkan metilsalisilat.
Klasifikasi (penggolongan) glikosida sangat sukar. Bila ditinjau dari gulanya akan dijumpai gula yang strukturnya belum jelas; sedangkan bila ditinjau dari aglikonnya akan dijumpai hampir semua golongan konstituen tumbuhan, misalnya tanin, sterol, terpenoid, antosian, flavonoid dsb. Bila ditinjau dari segi pengobatan akan terjadi beberapa glikosida yang diabaikan, padahal penting dalam farmakognosi.
Dalam tumbuhan sering dijumpai gula Iebih dari satu, misalnya di- dan trisakanida. Gula yang umum adalah D-glukosa, sering dijumpai pula ramnosa. GuIa yang tidak umum misalnya digitoksosa, digitalosa, simanosa dsb.
Hampir semua glikosida dapat dihidrolisis dengan pendidihan dengan asam mineral. Namun demikian kecepatannya berbeda-beda. Hidrolisis dalam tumbuhan juga terjadi karena enzim yang terdapat dalam tumbuhan tersebut. Nama enzimnya secara umum adalah beta glukosidase, sedangkan untuk ramnosa nama enzimnya adalah ramnase. Untuk tanaman tertentu juga memiliki enzimnya sendiri, misalnya emulsin pada biji amandel dan mirosin dalam biji mustar hitam.
Biosintesis glikosida secara singkat dapat dirangkum dalam reaksi sebagai berikut:

UTP + gula-1-fosfat UDP-gula + PPi
UDP-gula + —septor —septon – gula + UDP
(glikosida)

(1) enzim uridil tranferase (2) enzim glikosil transferase

Dengan reaksi sejalan akan terbentuk di-, tri-, bahkan tetra- sakarida.
Bila bagian aglikon digunakan sebagai dasar klasifikasi maka akan didapatkan penggolongan sebagai berikut (menurut Claus dalam Tyler et aI.,1988).:
1. golongan kardioaktif,
2. golongan antrakinon,
3. golongan saponin,
4. golongan sianopora,
5. golongan isotiosianat,
6. golongan flavonoid,
7. golongan alkohol,
8. golongan aldehida,
9. golongan lakton,
10. galongan fenolat, dan
11. golongan tanin.
2. Glikosida antrakinon
Golongan ini aglikonnya adalah sekerabat dengan antrasena yang memiliki gugus karbonil pada kedua atom C yang berseberangan (atom C9 dan C10) atau hanya C9 (antron) dan C9 ada gugus hidroksil (antranol). Adapun strukturnya adalah sebagai berikut.
a. Sifat fisika & kimia. Senyawa antrakinon dan turunannya seringkali bewarna kuning sampai merah sindur (oranye), larut dalam air panas atau alkohol encer. Untuk identifikasi digunakan reaksi Borntraeger (Iihat MMI). Antrakinon yang mengandung gugus karboksilat (rein) dapat diekstraksi dengan penambahan basa, misalnya dengan natrium bikarbonat. Hasil reduksi antrakinon adalah antron dan antranol, terdapat bebas di alam atau sebagai glikosida. Antron bewarna kuning pucat, tidak menunjukkan fluoresensi dan tidak larut dalam alkali, sedangkan isomemya, yaitu antranol bewarna kuning kecoklatan dan dengan alkali membentuk larutan berpendar (berfluoresensi) kuat. Oksantron merupakan zantara (intermediate) antara antrakinon dan antranol. Reaksi Borntraeger modifikasi Fairbairn, yaitu dengan menambahkan hidrogen peroksida akan menujukkan reaksi positif. Senyawa ini terdapat dalam Frangulae cortex. Diantron adalah senyawa dimer tunggal atau campuran dari molekul antron, hasil oksidasi antron (misalnya larutan dalam aseton yang diaerasi dengan udara). Diantron merupakan aglikon penting dalam Cassia, Rheum, dan Rhamnus; dalam golongan ini misalnya senidin, aglikon senosida. Reidin A, B, dan C yang terdapat dalam sena dan kelembak merupakan heterodiantron.
b. Efek farmakologi (bioaktivitas) glikosida antrakinon adalah stimulan katartika dengan meningkatkan tekanan otot polos pada dinding usus besar, aksinya akan terasa sekitar 6 jam kemudian atau lebih lama. Adapun mekanisme belum jelas, namun diduga antrakinon dan antranol dan turunannya berpengaruh terhadap tranpon ion dalam sel colon dengan menghambat kanal ion Cl-. Untuk antron dan antranol mengeluarkan kegiatan lebih drastik (itulah sebabnya ada beberapa simplisia yang boleh digunakan setelah disimpan selama satu tahun, untuk mengubah senyawa tersebut menjadi antrakinon), bila jumlahnya lebih besar daripada antrakinon akan mengakibatkan mulas dan rasa tidak enak.
c. Kegunaan: katartika, pewarna, dan antibakteri.
Tumbuhan yang mengandung glikosida gol. ini antara lain sebagai berikut.
1) Simplisia penghasil antrakinon
a) Daun sena, Senna leaf (Sennae Folium)
AsaI tumbuhan: Cassia acutifolia DeliIe (Alexandria senna) dan Cassia angustifolia Vahl. (Tinnevelly senna) (Suku Leguminosae)
Tempat tumbuh: Untuk C. acutifolia tumbuh liar di lembah sungai Nil (dari Aswan sampai Kordofan), sedangkan C. angustifolia tumbuh liar di Somalia, Jazirah Arab, dan India. Di India Selatan (Tinnevelly) tanaman ini dibudidayakan. Juga ditanam di Jammu dan Pakistan Barat Laut. Di India tanaman ini dibudidayakan dengan pengairan. Perbedaan antara sena Aleksandria dan sena India tercantum dengan jelas dalam Trease & Evans PharmacognoSy (2002).
Kualitas: Daun yang bewarna hijau kebiruan adalah yang terbaik, sedangkan yang bewarna kuning adalah yang terjelek. ldentifikasi makroskopik dan mikroskopik terdapat antara lain dalam Trease & Evens PharmacognoSy (2002).
Kandungan kimia: Kandungan aktif utama adalah merupakan glikosida dimer yang aglikonnya terdiri dari aloe-emodin danlatau rein. Kadar yang paIing besar adalah senosida A dan senosida B, merupakan sepasang isomer yang aglikonnya adalah rein-diantron (senidin A dan senidin B). Kandungan lain yang Iebih kecil kadarnya adalah senosida C dan D. Polong sena (Sennae Fructus, Senna pods) juga mengandung glikosida aktif, glikosi-danya memiliki 10 gugus gula yang melekat pada inti rein-diantron.
Simplisia serupa yang disebut Bombay, Mecca, dan Arabian Sennae didapatkan dari tumbuhan liar Cassia angustifolia yang tumbuh di Arab. Daunnya mirip dengan sena namun Iebih panjang dan Iebih sempit. Di Perancis digunakan dog sennae dan tumbuhan Cassia obovata yang tumbuh di Mesir.
Penggunaan: Sebagai katartika dengan takaran 2 g sekali pakai. Sering dikombinasi dengan bahan gom hidrokoloid. Juga digunakan dalam teh pelangsing.
Produk: HerbalaxR
b) Rhamni purshianae Cortex (Cascara bark)
AsaI tumbuhan: Kulit kayu dari Rhamnus purshianus DC atau Frangula purshiana (DC) A. Gray ex J.C.Cooper (suku Rhamnaceae).
Pengumpulan dan penyimpanan. Simplisia adalah kulit kayu dikumpulkan dari tumbuhan liar pada bulan pertengahan April sampai akhir Agustus. Kulit diambil memanjang 5-10 cm, dikeringkan diketeduhan, dihindarkan dari Iembab dan hujan, karena kulit dapat berkapang. Kemudian disimpan paling Iebih dari satu tahun. Dahulu diekspor dalam bentuk simpleks, namun sekarang dalam bentuk ekstrak.
Identiflkasi. Makroskopik dan mikroskopik terdapat antara lain dalam Trease & Evans PharmacognOsy (2002).
Kandungan kimia (Constituents). Kaskara mengandung senyawa gol. antrakinon 6-9%, dalam bentuk O-glikosida dan C-glikosida. Ada empat glikosida primer, yaitu kaskarosida, yaitu kaskarosida A, B, C, dan D yang berbentuk 0- maupun C-glikosida. Senyawa Iainnya a.I. barbaloin dan krisaloin. Turunan emodin oksantron, yaitu aloe emodin dan krisofanol baik dalam bentuk bebas maupun glikosida. Juga berbagai turunan (derivates) diantron lainnya, yaitu palmidin A, B, dan C.
Simplisia pengganti dari tumbuhan Rhamnus cathartica dan R. carniolica.
c) Cassia pods (Buah trengguli)
AsaI tanaman. Buah yang dikeringkan dari Cassia fistula (suku Leguminosae). Tumbuhan ini ditanam di Hindia Barat (Dominika dan Martinique) dan Indonesia.
Bentuk dalam perdagangan. Bubur daging buah dibuat dengan perkolasi dengan air, diuapkan akan terbentuk bubur.
Kandungan kimia. Bubur kasia mengandung gula 50%, zat warna, dan minyak atsiri. Bubur ini mengandung rein dan senyawa mirip senidin. Daun tanaman ini mengandung rein bebas atau terikat, senidin, senosida A, dan B. Empulur mengandung barbaloin dan rein, serta Ieukoantosianidin.
Kegunaan. Menurut pengobatan Ayurveda bubur kasia bersifat antifungi, antibakteri, dan pencahar (laxatives), juga sebagai antitussive.
d) Rhei Radix (Rhubarb, Chinese Rhubarb)
Asal tanaman. Bagian dalam tanah yang dikeringkan dan Rheum palmatum L. (suku Polygonaceae) R. officinale atau hibrida dari dua jenis tanaman ini.
Pengumpulan dan persiapan. Dahulu diperkirakan akar ditumbuhkan atau ditanam di dataran tinggi (lebih dari 3000 m) dan digali pada musim gugur atau musim semi saat berumur 6-10 tahun. Didekortisasi dan dikeringkan. Akar yang telah didekortisasi adalah jika seluruh permukaannya disilinderkan (melingkar) atau jika dipotong secara longitudinal di bagian planokonvex (datar). Bagian yang digunakan sering memperlihatkan lubang yang mengindikasikan bahwa akar itu telah disiapkan untuk dikeringkan.
Obat ini diekspor dari Shanghai ke Tientsin, seringkali melewati Hong Kong. Kualitas yang lebih bagus dibungkus dalam kotak kayu kecil yang berisi 280 lb atau 50 kg, dan kualitas yang lebih jelek dalam tas.
Identifikasi. ldentifikasi secara makroskopi, mikroskopi, dan kimiawi tercantum dalam Trease & Evans Pharmacognosy (2002)
Kandungan kimia. Antrakinon bebas sebagai krisofanol, aloe-emodin, rhein, emodin, dan emodin mono-etileter (physcion). Senyawa tersebut juga terdapat dalam bentuk glikosida.
Simplisia lain. Dalam perdagangan dikenal Chinese rhapontic, India rhubarb, English rhubarb, dan Japanese rhubarb. Di Indonesia (P. Jawa: Kaliangkrik Kedu) juga dikenal akar kelembak untuk bumbu rokok, tidak dianjurkan untuk pengobatan karena adanya asam krisofanat dan rhaponticin menyebabkan sakit perut. Adanya rapon-tisin ditandai dengan adanya fluresensi biru yang kuat.
Kegunaan. Akar kelembak digunakan sebagai bitter stomachic dalam pengobatan diare, efek purgatif diikuti dengan efek astringent.
e) Aloe (Jadam arab)
Aloe atau aloes adalah getah yang dikeringkan dari daun Aloe barbadensis Miller (Aloe vera L.) dan dikenal dengan Curacao aloe atau Aloe ferox Miller dan hibridanya, yaitu A. spicata Baker, dalam perdagangan dikenal dengan Cape aloe (Fain. Liliaceae).
Aloe menghasilkan tidak kurang dari 50% bahan yang larut dalam air. Ada sekitar 300 jenis Aloe spp. yang dikenal dan banyak diantaranya merupakan tumbuhan aseli di Afrika. Banyak yang diperkenalkan di Eropa dan Hindia Barat. Tumbuhan ini merupakan tumbuhan xerophytic yang mempunyai daun yang berdaging, biasanya tepi daun berduri, hampir mirip dengan agave (serat) (mis. Agave americana L., Amaryltidaceae).
Pemanenan dan pembuatan aloe. Daun-daun dipanen pada bulan Maret dan April dan letakkan bekas potongan melintang menghadap ke bawah pada penampung bentuk-V. Cairan yang keluar dari sel khusus tepat di bawah lapisan epidermis daun dibiarkan ditampung. Cairan yang diperoleh diuapkan dalam panci tembaga sampai kekentalan tertentu, dituang ke dalam wadah logam dan dibiarkan mengeras. Aloe sekarang diproduksi di Aruba, Bonaire, Haiti, Venezuela, dan Afrika Selatan. Di AS yang digunakan adalah Curacao aloe.
Sifat aloe. Aloe yang dipasarkan berbentuk masa opaque (tidak tembus sinar) bewarna hitam kemerahan sampai hitam kecoklatan sampai coklat tua. Rasanya memuakkan (memuntahkan) dan pahit. Baunya khas tidak enak.
Kandungan kimia. Aloe mengandung sejumlah glikosida antrakinon, utamanya barbaloin (aloe-emodin-C-10 glukosida antron). 0-glikosida dari barbaloin dengan gula tambahan berhasil diisolasi dari Cape aloe, senyawa ini disebut aloinosida. Bentuk bebas dari aloe-emodin dan antranol kombinasi dan bebas juga ditemukan, sedangkan asam krisofanat ditemukan dalam tipe aloe tertentu. Senyawa aktif dalam Curacao aloe lebih baik daripada Cape aloe, karena kandungan aloe-emodinnya dua se­tengah kali. Kandungan senyawa fisiologis aktif berkisar antara 10-30%, sedangkan kandungan yang tidak aktif 16-63%, yaitu berupa resin dan minyak atsiri.
Penggunaan. Bila digunakan sebagai katartik, beraksi pada usus besar. Glikosida aloe bersifat drastik yang kuat, lebih baik menggunakan bahan lain untuk tujuan katartik.
f) Aloe vera Gel
Gel segar yang berlendir terdapat dalam jaringan parenkim dalam daun bagian tengah dan Aloe barbadensis (Aloe vera). Digunakan bentahun-­tahun untuk mengobati luka bakar, tergores, dan iritasi kulit lainnya. Dalam tahun 1935, getahnya dianjurkan untuk mengobati Iuka bakar tingkat tiga pada penyinaran dengan sinar-X, sekarang hanya digunakan sebagai pelunak (emollient) dan pelembab (moisturizing).
Aloe vera gel yang berupa produk yang distabilkan sekarang dibuat dari bagian tengah daun yang lunak dengan berbagai metode yang dipatenkan; diantaranya termasuk pemerasan (penekanan) dan ekstraksi dengan pelarut dalam kondisi “harsh”. Akibatnya produk ini sangat beragam. Dalam penelitian yang memiliki daya merangsang penyembuhan luka (cell-proliferative) adalah gel segar, sedangkan produk yang dikeringkan belum diteliti.
Penggunaan. Dapat digunakan sebagai obat dalam maupun obat luar. Sebagai campuran dalam hand lotion dan frozen yogurt. Indikasinya untuk yang dimakan adalah sakit kepala sampai obesitas, walaupun secara klinik belum terbukti.

3. Glikosida saponin
Golongan senyawa ini tersebar luas dalam tumbuhan tinggi. Saponin, seperti sabun, membentuk lautan koloidal dalam air dan membentuk busa bila digojog; berasa pahit menggigit; simplisia yang mengandung saponin menyebabkan bersin dan mengiritasi selaput Iendir. Dapat menghemolisis butir darah merah dan toksik terhadap hewan berdarah dingin (racun ikan). Bila dihidrolisis menghasilkan aglikon yang disebut sapogenin. Sapogenin dapat diisolasi dalam bentuk kristal bila dilakukan asetilasi. Proses ini dapat digunakan untuk memurnikan sapogenin. Saponin yang Iebih beracun disebut “sapotoksin”. Liquiritiae Radix dan Sarsaparllae Cortex mengandung saponin, demikian juga daging buah Sapindus rarac.
Banyak penelitian yang dilakukan oleh lembaga pemerintah, industri, dan perguruan tinggi untuk mencari sumber saponin steroid guna prazat (precursor) pembuatan pil KB, untuk prazat kortison dipilih yang memiliki gugus hidroksil pada posisi 3- dan 11- karena akan lebih mudah diubah menjadi kortison. Nampaknya yang digunakan sebagai sumber prazat kortison dan turunannya adalah (1) diosgenin dan botogenin dari marga Dioscorea, (2) hekogenin, manogenin, dan gitogenin dari marga Agave, (3) sitosterol dari minyak nabati, dan (4) sarsapogenin dan smilagenin dari jenis Smilax.
Anggota-anggota familia Liliaceae, Amaryllidaceae, dan Dioscoreaceae yang semua kelas merupakan Monocotyledonae, sedangkan pada kelas Dicotyledonae nampaknya hanya suku Apocynaceae yang menjanjikan, utamanya jenis Strophanthus. Akhir-akhir ditemukan sumber lain untuk steroid, yaitu pada rimpang dan biji Costus speciosus (pacing) suku Zingiberaceae mengandung diosgenin dan buah beberapa jenis Solanum (suku Solanaceae), misalnya Solanum khasianum mengandung solasodina.
Biosintesis glikosida saponin. Glikosida saponin dibagi dua golongan tergantung pada aglikonnya (sapogeninnya), yaitu saponin netral atau saponin steroid dan saponin asam yang berupa triterpenoid. Untuk steroid dan triterpenoid biosintesis lewat jalur asetat dan mevalonat, sebelum terjadi siklisasi terbentuk skualena. Untuk steroid, misalnya hasil akhir berupa kolesteral atau inti steroid spiroketal (mis. diosgenin) atau triterpenoid pentasiklik (mis. ß-amyrin).
a) Liquiritiae Radix (Glycyrrhiza, Licorice root, Akar kayu manis cina) Liquiritiae Radix adalah akar yang dikeringkan dan Glycyrrhiza glabra L. dikenal dengan nama Spanish licorice atau G. glabra L. var. glandulifera Waldstein et Kitaibel, yang dalam perdagangan dikenal sebagai Russian licorice atau varitas lainnya yang menghasilkan kayu manis dan kuning.
Pemanenan. Akar digali dari tanaman yang berumur 3 atau 4 tahun, dipanen pada musim gugur, pada masa itu belum berbuah. Pada waktu itu kayu berasa paling manis. Akar yang telah dicuci dikeringkan diudara (sekitar 4 sampai 6 bulan). Untuk akar yang besar (Russian licorice) dikupas !ebih dulu sebelum dikeringkan. Di Turki, Israel, dan Spanyol akar diekstraksi dengan mendidihkan dengan air, disaring dan diuapkan sampai kekentalan tertentu atau bentuk lain (serbuk).
Kandungan kimia. Mengandung glikosida saponin, yaitu glycyrrhizin (glycyrrhizic acid), yang berasa manis 50 kali lipat sukrosa. Bila dihidrolisis senyawa tersebut akan terurai menjadi asam glisirisat dan 2 molekul asam glukuronat yang tidak berasa manis lagi. Asam glisirisat merupakan triterpen pentasiklik merupakan turunan tipe ß-amyrin. Kandungan lainnya glikosida flavonoid (antara lain likuiritin, isolikuiritin, likuiritosida, isolikuiritosida, ramnoli-kuiritin, dan ramnoisolikuiritin), turunan kumarin (herniarin dan ubeliferon), asparagine, 22,23-dihidrostigmasterol, glukosa, manitol, dan amilum 20%.
Kegunaan. Bersifat demulsen (pelunak) dan eks-pektoran (peluruh dahak). Sening digunakan untuk menutupi rasa tak enak atau sebagai flavoring agent , misalnya dalam minuman yang mengandung amonium klorida, aloe, atau kinina. Adanya saponin juga dapat membantu kelarutan serta absorbsi obat, misalnya gliko-sida antrakinon. Dalam perdagangan sering merupakan komponen tablet kunyah, permen, pastiles, campuran rokok, tembakau kunyah, juga ditambahkan dalam minuman bin untuk meningkatkan pembuihan dan meningkatkan rasa pahit. Dalam penelitian akhir-akhir ini di Eropa, asam glisirisat bersifat anti-inflamasi, akar kayu manis untuk mengobati tukak lambung dan penyakit Addison (chronic adrecortical insufficiency).
Glisirisin meningkatkan retensi cairan tubuh dan natrium dan meningkatkan pengeluaran kalium. Seseorang yang mempunyai problem jantung dan hipertensi seyogyanya menghindari konsumsi terlalu banyak simplisia atau ekstrak ini.
b) Succus Liquiritiae (Ekstrak kayu manis, Pure licorice root extract) merupakan massa granular dengan rasa yang khas manis. Digunakan sebagai kamponnen obat batuk hitam (OBH). Sifatnya sangat higroskopis dan akan membentuk massa liat dan keras sukar diperlakukan.
c) Dioscorea (Umbi gadung)
Yam merupakan nama yang populer untuk berbagai jenis gadung (Dioscorea) yang enak dimakan (edible). Benbagai jenis Dioscorea dikenal sebagai Mexican yam yang mengandung prazat kortison, yaitu diosgenin dan botogenin. Misalnya kedua aglikon itu berasal dan Dioscorea spiculiflora yang merupakan jenis yang dibudidaya. Kerangka steroid botogenin diubah dengan memindahkan atom oksigen dari posisi 12- ke 11-dari molekul polisiklik sebelum digunakan sebagai zantara (intermediate) dalam produksi kortison. Diosgenin diperoleh dengan menghidrolisis dioscin, sekarang merupakan prazat yang terbesar untuk gluko-kortikoid yang diubah dengan melibatkan transformasi oleh mikroba.
Mexican yam diperoleh dan D. floribunda yang menurut Departemen Pertanian AS merupakan sumber yang paling baik untuk senyawa steroid.
k) Glikosida sianofora (Cyanogenic glycoside, Gliko-sida sianogenik)
Beberapa glikosida bila dihidrolisis menghasilkan asam sianida, umumnya terdapat pada tumbuhan suku Rosaceae. Glikosida yang sering dijumpai adalah amigdalin (bila dihidrolisis, selain asam sianida juga dihasilkan benzaldehid, sehingga amigdalin juga termasuk dalam glikosida aldehid).
Glikosida sianofora yang lazim adalah turunan mandelonitril (benzaldehid-sianohidrin). Golongan ini diwakili oleh amygdalin, yang terdapat dalam kadar tinggi pada buah amandel pahit, biji apricot, cherries, peaches, plums dan banyak biji pada suku Rosaceae, dan juga oleh prunasin yang terdapat dalam Prunus serotina. Baik amigdalin maupun prunasin bila dihidrolisis menghasilkan D-mandetonitril sebagai aglikon, sedangkan sambunigrin dan Sambucus nigra menghasilkan L-mandelonitril se-bagai aglikon.
Bila amigdalin dihidrolisis akan menghasilkan 2 molekul glukosa bukan maltosa. Hidrolisis amigdalin berlangsung dalam tiga tahap, yaitu (1) molekul dihidrolisis dan melepaskan satu molekul glukosa dan satu molekul mandelonitril glukosida, (2) molekul glukosa kedua dilepas dan menghasilkan mandelonitril, dan (3) mandelonitril terurai menjadi bebzaldehid dan asam sianida.
Enzim emulsin, yang terdapat dalam biji amandel terdiri dari dua enzim, yaitu amigdalase yang mengakibatkan hidrolisis sesuai dengan tahap satu dan prunase yang menghidrolisis sesuai dengan tahap dua.
Penggunaan. Bahan yang mengandung glikosida ini sering digunakan sebagai flavoring agent pada makanan. Sediaan yang mengandung amigdalin bersifat antikanker dan disebut laetril atau vitamin B17, dan digunakan untuk mengontrol sickle cell anemia.

3. Glikosida isotiosianat
Biji dari beberapa tumbuhan dari suku Cruciferae mengandung glikosida yang aglikonnya isotiosianat. Aglikon ini baik berupa turunan senyawa alifatik maupun aromatik. Contoh yang menonjol adalah sinigrin (mustar hitam), sinalbin (mustar putih), dan glukonapin (biji sawi). Bila dihidrolisis dengan enzim myrosin, menghasilkan minyak mustar. Walaupun minyak lemak dalam biji lebih banyak daripada minyak atsiri yang dihasilkan dengan hidrolisis, namun aktivitas diakibatkan oleh minyak atsiri.
a) Mustar (mustard, moster)
Black mustard, sinapis nigra, atau mustar coklat adalah biji masak yang dikeringkan dan berbagai varitas Brassica nigra (L.) Koch atau Brassica juncea (L.) Czerniaew (suku Cruciferae). B. nigra dibudidaya di lnggnis, sedangkan B. alba di India.
Kandungan. Meskipun mustar hitam mengandung minyak lemak (30-35%), kandungan berkhasiat adalah glikosida, sinigrin (kalium mirosinat) yang didampingi oleh enzim mirosin. Bila biji ditambah air dan digerus, mirosin akan menghidrolisis sinigrin menghasilkan alilisotiosianat yang menguap.
Kegunaan. Muster hitam merupakan local irritant dan emetik. Sebagai obat luar untuk rube facient dan vesicant. Dalam perdagangan digunakan sebagai bumbu.
White mustard, sinapis alba adalah biji masak dikeringkan dari B. alba (L.) Hooker f. (suku Cruciferae).
Kandungan. Mengandung glikosida sinalbin yang dengan enzim mirosin menghasilkan akrinil isotiosianat, rasa menggigit, namun tidak berbau karena kurang menguap dibanding aliltiosianat. Minyak Iemak sekitar 20-25%.

Pembahasan selanjutnya akan diterbitkan dalam Reader II.

Simplisia yang mengandung glikosida yang tercantum dalam
Materia Medika Indonesia (MMI)

1. Rhei Radix (akar kelembak): akar dari tanaman Rheum officinale Baillon (Polygonaceae) (MMI Jilid VI).
2. Cassiae fistulae Pulpa (daging buah trengguli): daging buah masak dari Cassia fistula L. (Leguminosae) (MMI Jilid )
3. Cassiae alatae Folium (daun ketepeng kebo): daun dari Cassia alata L. (Leguminosae) (MMI jilid )
4. Cassiae torae Folium (daun ketepeng): daun dari Cassia tora L. (Leguminosae) (MMI jilid )
5. Aloe: cairan dikeringkan dari Aloe vera (Lilieaceae) (MMI jilid )
6. Morindae citrifoliae Fructus (buah pace); buah yang tua tetapi belum masak dari Morinda citrifolia L.) (Rubiaceae) (MMI jilid )

Tugas: Carilah Iainnya dari MMI.

DAFTAR PUSTAKA

Bruneton,J.,1999, Pharmacognosy – Phytochemistry – Medicinal Plants,Second, Lavoisier Pub. Inc. c/o Springen Verlag, Secaucus USA.

Dewick, P.M., 1997, Medicinal Natural Products-A Biosynthetic Approach, John Wiley & Sons, Chichester.

Evans,W.C. and Evans,D., 2002, Trease and Evans Phamacognosy, 15 th Edition, W.B.Saunders, Edinburg, London.

Samuellsson, G., 1999, Drugs of Natural Origin – A Textbook of Pharmacognosy, 4th Revised Edition, Apotekarsocieteten, Stockholm, Sweden.

Tyler,V.E., Brady,L.R., Robbers,J.E., 1988, Pharmacognosy, Ninth Edition, Lea & Febiger, Philedephia.

Retno Sunarminingsih Sudibyo, 2002, Metabolit Sekunder : Manfaat dan Perkembangannya dalam Dunia Farmasi, Pidato Pengukuhan Jabatan Guru Besar UGM, Jogjakarta.

Anonim, , Materia Medika Indonesia, Jilid I-VI, Dep. Kes. R.I., Jakarta.
Anonim, 1990, Cara Pembuatan Simplisia, Dep. Kes. R.I., Jakarta.
Anonim, 1992, Cara Pembuatan Obat Tradisional Yang Baik, Dep. Kes. R.I., Jakarta.
Warta Tumbuhan Obat Indonesia dan jurnal terkait.

Ikatan Antarmolekul – Ikatan Hidrogen

Ikatan Antarmolekul – Ikatan Hidrogen
Halaman ini menjelaskan asal mula ikatan hidrogen – dayatarik antarmolekul yang terbentuk relatif kuat.
Keterangan untuk ikatan hidrogen
Terdapat banyak unsur yang membentuk senyawa dengan hidrogen – ditunjuk sebagai ghidridah. Jika kamu mem-plot-kan titik didih hidrida unsur golongan 4, kamu akan menemukan bahwa titik didih tersebut naik seiring dengan menurunnya letak unsur pada golongan.

Kenaikan titik didih terjadi karena molekul memperoleh lebih banyak elektron, dan karena itu kekuatan dispersi van der Walls menjadi lebih besar.
Jika kamu mengulangi hal yang sama untuk hidrida golongan 5, 6, 7 sesuatu yang aneh terjadi.

Meskipun secara umum kecenderungannya sama persis dengan yang terjadi pada golongan 4 (dengan alasan yang sama), titik didih hidrida unsur pertama pada tiap golongan melonjak tinggi secara tidak normal.
Pada kasus NH3, H2O dan HF seharusnya terjadi penambahan gaya dayatarik antarmolekul, yang secara signifikan memerlukan energi kalor untuk memutuskannya. Gaya antarmolekul yang relatif kuat ini digambarkan dengan ikatan hidrogen.
Asal mula ikatan hidrogen
Molekul-molekul yang memiliki kelebihan ikatan adalah:

Catatan: Garis yang tebal menunjukkan ikatan berada pada bidang atau pada kertas. Ikatan putus-putus mengarah ke belakang bidang atau kertas berarti menjauh dari kamu, dan bentuk baji (wedge-shaped) mengarah ke arah kamu.

Harus diperhatikan bahwa tiap molekul tersebut:
Hidrogen tertarik secara langsung pada salah satu yang unsur yang paling elektronegatif, menyababkan hidrogen memperoleh jumlah muatan positif yang signifikan
Tiap-tiap unsur yang mana hidrogen tertarik padanya tidak hanya negatif secara signifikan, tetapi juga memiliki satu-satunya pasangan mandiri yang gaktifh.
Pasangan mandiri pada tingkat-2 memiliki elektron yang dikandungnya pada volume ruang yang relatif kecil yang mana memiliki densitas yang tinggi muatan negatif. Pasangan mandiri pada tingkat yang lebih tinggi lebih tersebar dan tidak terlalu atraktif pada sesuatu yang positif.
Mempertimbangkan dua molekul air yang datang bersamaan.

Hidrogen + tertarik dengan kuat pada pasangan mendiri yang mana hampir sama jika kamu memulai untuk membentuk ikatan koordinasi (kovalen dativ). Hal ini tidak terjadi sejauh itu, tetapi dayatarik lebih kuat dibandingkan dayatarik dipol-dipol yang biasa.
Ikatan hidrogen memiliki kekuatan sepersepuluh rata-rata ikatan kovalen, dan secara konstan diputushubungkan pada molekul air. Jika kamu mengibaratkan ikatan kovalen antara oksigen dan hidrogen sebagai hubungan pernikahan yang stabil, ikatan hidrogen hanya berstatus gteman yang baikh. Pada skala yang sama, dayatarik van der Waals hanya menunjukkan perkenalan belaka!
Air sebagai contoh gsempurnah ikatan hidrogen
Harus diperhatikan bahwa tiap molekul air dapat berpotensi membentuk empat ikatan hidrogen dengan molekul air disekelilingnya. Terdapat jumlah hidrogen + yang pasti dan pasangan mandiri karena itu tiap masing-masing molekul air dapat terlibat dalam ikatan hidrogen.
Hal inilah yang menjadi sebab kenapa titik didih air lebih tinggi dibandingkan amonia atau hidrogen fluorida. Pada kasus amonia, jumlah ikatan hidrogen dibatasi oleh fakta bahwa tiap atom nitrogen hanya mempunyai satu pasang elektron mandiri. Pada golongan molekul amonia, tidak terdapat cukup pasangan mandiri untuk mengelilinginya untuk memuaskan semua hidrogen.
Pada hidrogen fluorida, masalah yang muncul adalah kekurangan hidrogen. Pada molekul air, hal itu terpenuhi dengan baik. Air dapat digambarkan sebagai sistem ikatan hidrogen yang gsempurnah.
Contoh yang lebih kompleks dari ikatan hidrogen
Hidrasi ion negatif
Ketika sebuah substansi ionik dialrutkan dalam air, molekul air berkelompok disekeliling ion yang terpisah. Proses ini disebut hidrasi.
Air seringkali terikat pada ion positif melalui ikatan koordinasi (kovalen dativ). Air berikatan dengan ion negatif menggunakan ikatan hidrogen
Diagram menunjukkan potensi terbentuknya ikatan hidrogen pada ion klorida, Cl-. Meskipun pasangan mandiri pada ion klor terletak pada tingkat-3 dan secara normal tidak akan cukup aktif utnuk membentuk ikatan hidrogen, pada kasus ini mereka terbentuk lebih atraktif melalui muatan negatif penuh pada klor.

Meskipun ion negatif rumit, hal itu akan selalu menjadi pasangan mandiri yang mana atom hidrogen dari molekul air dapat membentuk ikatan hidrogen juga.
Ikatan hidrogen pada alkohol
Alkohol adalah molekul organik yang mengandung gugus -O-H.
Setiap molekul yang memiliki atom hidrogen tertarik secara langsung ke oksigen atau nitrogen adalah ikatan hidrogen yang cakap. Seperti molekul yang akan selalu memiliki titik didih yang tinggi dibandingkan molekul yang berukuran hampir sama yang mengandung gugus -O-H atau -N-H. Ikatan hidrogen membuat molekul lebih melekat (stickier), dan memerlukan lebih banyak energi kalor untuk memisahkannya.
Etanol, CH3CH2-O-H, dan metoksimetana, CH3-O-CH3, keduanya memiliki rumus molekul yang sama, C2H6O.

Keduanya memiliki jumlah elektron yang sama, dan panjang molekul yang sama. Dayatarik van der Waals (baik antara gaya dispersi dan dayatarik dipol-dipol) pada keduanya akan sama.
Bagaimanapun, etanol memiliki atom hirogen yang tertarik secara langsung pada oksigen – dan oksigen tersebut masih memiliki dua pasangan mandiri seperti pada molekul air. Ikatan hidrigen dapat terjadi antara molekul etanol, meskipun tidak seefektif pada air. Ikatan hidrogen terbatas oleh fakta bahwa hanya ada satu atom hidrogen pada tiap molekul etanol dengan cukup muatan +.
Pada metoksimetana, pasangan mandiri pada oksigen masih terdapat disana, tetapi hidrogen tidak cukup + untuk pembentukan ikatan hidrogen. Kecuali pada beberapa kasus yang tidak biasa, atom hidrogen tertarik secara langsung pada atom yang sangat elektronegatif untuk menjadikan ikatan hidrogen.
Titik didih etanol dan metoksimetana menunjukkan pengaruh yang dramatis bahwa ikatan hidrogen lebih melekat pada molekul etanol:
etanol (dengan ikatan hidrogen)

78.5°C
metiksimetana (tanpa ikatan hidrogen)

-24.8°C
Ikatan hidrogen pada etanol menghasilkan titik didih sekitar 100°C.
Sangat penting untuk merealisasikan bahwa ikatan hidrogen eksis pada penambahan (in addition) dayatarik van der Waals. Sebagai contoh, semua molekul berikut ini mengandung jumlah elektron yang sama, dan dua yang pertama memiliki panjang yang sama. Titik didih yang paling tinggi butan-1-ol berdasarkan pada penambahan ikatan hidrogen.

Dengan membandingkan dua alkohol (yang mengandung gugus -O-H), kedua titik didih adalah tinggi karena penambahan ikatan hidrogen berdasarkan pada tertariknya hidrogen secara langsung pada oksigen ? tetapi sebenarnya tidak sama.
Titik didih 2-metilproan-1-ol tidak cukup tinggi seperti butan-1-ol karena percabangan pada molekul menjadikan dayatarik van der Waals kurang efektif dibandingkan pada butan-1-ol yang lebih panjang.
Ikatan hidrogen pada molekul organik yang mengandung nitrogen
Ikatan hidrogen juga terjadi pada molekul organik yang mengandung gugus N-H – pendeknya terjadi juga ada amonia. Contohnya adalah molekul sederhana seperti CH3NH2 (metilamin) sampai molekul yang panjang seperti protein dan DNA.
Dua untai double helix yang terkenal pada DNA berikatan satu sama lain melalui ikatan hidrogen antara atom hidrogen yang tertarik oleh nitrogen pada salah satu untai, dan pasangan mandiri pada nitrogen atau oksigen yang lain yang terletai pada untai yang lain

PENGANTAR MIKROBIOLOGI INDUSTRI

PENGANTAR MIKROBIOLOGI INDUSTRI

Deskripsi singkat
Dalam pokok bahasan pertama akan dibahas tentang pengertian Mikrobiologi Industri, industri fermentasi dan bioteknologi. Mikrobiologi Industri adalah ilmu yang mempelajari tentang peranan mikrobia yang menguntungkan dalam industri dalam penghasilan produk yang mempunyai nilai ekonomi lebih tinggi dibandingkan dengan bahan dasar. Disamping itu juga dalam mikrobiologi industri juga dipelajari tentang pertumbuhan mikrobia isolasi dan peningkatan, pemeliharaan kultur mikrobia yang potensial dalam industri, rancang bangun biorektor strain mikrobia, pengunduhan dan punifikasi produk, produksi metabolit primer dan sekunder, biokonversi steroid serta protein sel tunggal serta penanganan limbah.

Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian Mikrobiologi Industri, industri fermentasi dan bioteknologi, sejarah fermentasi dan peranan mikrobia bagi manusia.

A. Pengertian Mikrobiologi Industri
Mikrobiologi Industri adalah ilmu yang mempelajari proses industri dengan mengikut sertakan mikrobia dalam memproduksi produk-produk yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Produk yang dibuat dipilih senyawa yang sulit diperoleh melalui cara kimiawi.

B. Aspek-aspek Mikrobiologi Industri
Aspek yang dipelajari dalam Mikrobiologi Industri adalah dinamika fermentasi, alat untuk fermentasi, kinetika pertumbuhan, pengunduhan produk serta penangan limbah industri, produksi metabolit, protein sel tunggal.

C. Sejarah Fermentasi
Sejarah perkembangan fermentasi
a. Fermentasi telah dikenal sejak 6000 SM, di Babylonia, diketemukan khamir penghasil minuman beralkohol (bir)
b. Orang Mesir menemukan khamir pengembang roti, pada 4000 SM.
c. Abad ke-14 diketemukan cara distilasi alkohol dari hasil fermentasi serealia.
d. Di Cina, Timur Tengah, menggunakan bakteri asam laktat untuk pengawetan susu menjadi yoghurt, kefir dan kusmiss.
e. Bakteri asam asetat ditemukan sebelum penemuan oleh Anthony Van Leuwenhoek.
f. Columbus di Amerika, menemukan fermentasi dari jagung.
g. Pabrik bir Carlsberg tahun 1800 sebagai pioner pengembang starter, untuk inokulum bir.
h. Tahun 1803 L.J. Thenard (Perancis) menemukan khamir penghasil alkohol.
i. Edward Buchner tahun 1857 menemukan mikrobia untuk produksi alkohol.
j. Rudolf Emmerich dan Oscarlow tahun 1901 mendapatkan pyonase, adalah biotik yang dighasilkan oleh Pseudomonas aeruginosa.
k. Chaim Wismann tahun 1914-1918 menemukan Clostridium penghasil aseton untuk bahan peledak.
l. Pfizer tahun 1923 menemukan Aspergillus niger penghasil asam sitrat.
m. Alexander Flemming tahun 1928 menemukan pinisilin yang dihasilkan oleh P. notatum chrysogenum untuk menghambat Staphylococcus aureus.
n. Selman Waksman menemukan Streptomyces griseus penghasil streptomisin.
o. Louis Pasteur tahun 1957 menemukan khamir penghasil alkohol, diketemukan pula fermentasi vitamin, antibiotik, steroid dan asam amino.
p. Tahun 1900 sampai 1920 dihasilkan gliserol, aseton, butanol, ensim dari bakteri dan fungi. Pada waktu itu juga diperkenalkan tangki Imhoff untuk digesti anaerob air limbah menggunakan lumpur aktif.
q. Tahun 1960 telah diteliti tentang produksi biomasa sel mikrobia untuk sumber protein.
r. Rekayasa genetika tidak hanya memindah gen diantra mikrobia tetapi juga genom.
D. Masa depan perkembangan fermentasi (Industri fermentasi)
Perkembangan fermentasi umumnya menuju pada bahan kompleks dan sukar dibuat secara sintetis, contohnya: asam nukleat, alkoloid, polipeptida, protein, dan asam polihidroksi. Untuk memenuhi obat-obatan, makanan, ensim, detergen dan sebagainya perlu dicari mikrobia yang bersifat unggul. Penyediaan bahan untuk industrifermentasi sangat dibutuhkan dalam jumlah besar.
E. Peranan Mikrobiologi dalam Industri bagi Manusia.
1 Mikrobia dapat digunakan dalam industri untuk menghasilkan produk seperti ensim, polisakarida, asam amino, hormon dan antibodi monoklonal.
2 Mikrobia dapat digunakan untuk degradasi senyawa toksik, mengakumulasi lapisan minyak, berperanan sebagai peptisida dan tujuan untuk penambangan.
3 Ensim digunakan untuk penyamakan kulit penghasil detergen dan pembuatan mentega pengempukan daging.
4 Polisakharida digunakan untuk menstabilkan dan memberi pengental makanan sebagai bahan kosmetik, agensia pengikat (perekat) obat-obatan, untuk menyaring senyawa dan sebagainya.
5 Hormon seperti insulin dan hormon pertumbuhan digunakan untuk diberikan kepada manusia yang memang sifat genetik tak mampu memproduksi vitamin dan hormon.
Peranan Mikrobia dalam Industri :
Mikrobia : 1. Menguntungkan
2. Merugikan
1. Menguntungkan – produk metabolit – mempunyai nilai komersial
a. Produk metabolit primer
b. Produk metabolit sekunder
Berupa obat-obatan, antibiotik – tetrasilin, penisilin, vitamin, asam amino, dan lain-lain.
2. Mikrobia yang berperanan: mold, yeast dan bakteria
a. Minuman beralkohol, bir, anggur
b. Senyawa obat-obatan, antibiotik, steroid.
c. Makanan suplement: yeast, alge (PST)
d. Senyawa pelarut: aseton, butanol, alkohol.
e. Vaksin.
Latihan soal :
1 Jelaskan ruang lingkup yang dipelajari dalam Mikrobiologi Industri
2 Jelaskan perbedaan antara industri fermentasi dan bioteknologi
3 Sebutkan salah satu produk fermentasi (biopestisida) yang dihasilkan oleh bakteri
4 Mengapa produk fermentasi ada yang tergolong dalam metabolit primer dan sekunder ! beri contoh.
5 Apakah yang dimaksud dengan
a. Mikrobiologi Industri
b. Protein sel tunggal
c. Bioteknologi.

Pokok Bahasan II
DASAR-DASAR DAN BIOKIMIA FERMENTASI

Deskripsi Singkat
Fermentasi berasal dari kata latin yaitu fervere yang berarti mendidih (toboil), hal ini ternyata merupakan aktifitas khamir pada ekstrak buah-buahan atau sekealia. Selama fermentasi dihasilkan CO2 sehingga kondisinya menjadi anaerob.
Definisi fermentasi ini diperluas yaitu reaksi oksidasi reduksi menggunakan sumber energi dan sumber karbon, nitrogen dan lain-lain untuk membentuk senyawa yang mempunyai nilai ekonomi lebih tinggi serta terakumulasi dalam medium.
Adapun tahapan fermentasi adalah jenis mikrobia dan kultur stok, media, preparasi inokulum, fermentasi, kontrol proses dan pengunduhan hasil serta operasi fermentasi. Operasi fermentasi secara komersial dapat digolongkan menjadi tiga golongan yaitu fermentasi non aseptis, semi aseptis dan aseptis. Sebagai contoh fermentasi non aseptis yaitu produksi protein sel tunggal (PST) dari hidrokarbon, fermentasi alkohol tergolong fermentasi semi aseptis dan produksi antibiotik bersifat fermentasi aseptis.
Kebanyakan produk berasal dari substrat yang mengandung karbon. Bermacam-macam produk antara yang dihasilkan dari glukosa dan dihasilkan asam piruvat sebagai senyawa kunci, kemudian asam piruvat direduksi menjadi asam laktat, asam butirat, asam propional, butanediol, etil alkohol dan sebagainya.
Produk yang dihasilkan tergantung ada dan tidaknya ensim mikrobia. Sebagai contoh bakteri asam laktat tidak menghasilkan ensim piruvat dekarboksilase, tetapi mereduksi piruvat menjadi asam laktat, sedang khamir dapat menghasilkan piruvat dekarboksilase untuk mereduksi senyawa CO2 menjadi etanol.
Metabolisme glukosa dalam kondisi anaerob oleh mikrobia melalui Embden-Meyerhaf-Parnas. Kemudian pseudomonas melalui reaksi Entner Doudoroff mendegradasi menjadi etil alkohol. Leuconostoc mesenteraides melalui fermentasi glukosa menjadi asam laktat. Banyak fermentasi lain yang dilakukan oleh mikrobia sesuai sifat kharakteristik masing-masing.

Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa setelah mempelajari dasar-dasar fermentasi dan biokimianya mampu menjelaskan tahapan fermentasi, asam piruvat, suatu kunci utama dalam fermentasi karbohidrat, mengetahui urutan reaksi Heksosa Di Phosphat (DHP), Heksosa Mono Phosphat (HMP). Embden Meyerhaf-Paruas (EMP), Entner Soudoroff.

A. DASAR-DASAR FERMENTASI
1 Dalam fermentasi terdapat hubungan antara pertumbuhan sel, kecepatan pertumbuhan, konsentrasi substrat serta produk akhir. Tipe fermentasi dibedakan atas pertumbuhan mikrobia dan produk :
a. Sinonim : produksi protein sel tunggal
b. Assosiasi (associated) : fermentasi alkohol asam sitrat, dan asam laktat.
c. Non assosiasi (non associated) : fermentasi antibiotik.
d. Stepwise : fermentasi antibiotik
2 Mikrobia yang berperanan dalam industri adalah bakteri, fungi, khamir, alge, dam protozoa.
a. Bakteri contohnya : Zymomonus mobilis, Clostridium acetobutylicum, Acetobacter aceti.
b. Fungi contohnya : Aspergillus oryzae, Penicellium notatum, Rhizopus oligosporus
c. Khamir contohnya : Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Saccharomyces pombe.
d. Virus perlu dipelajari karena penyebab kontaminasi
e. Protozoa penting dalam penangan limbah
f. Alge untuk produksi bahan makanan yaitu agar, protein sel tunggal.
3 Peranan mikrobia dalam metabolisme yaitu :
a. Katabolisme : fermentasi alkohol, aseton, butanol dan asam organik
b. Anabolisme : fermentasi polisakarida protein, asam nukleat, alkaloid.
4 Peranan ensim dalam fermentasi
a. Katalisator ensim dapat mempercepat reaksi kimia 1012 – 1020 kali dibandingkan dengan katalisator anorganik.
b. Reaksi dengan menggunakan ensim untuk mendapatkan produk melalui degradasi tahap demi tahap.
c. Energi yang dihasilkan oleh ensim ditangkap lalu dilepas, tidak seperti katalisator anorganik.
d. Ensim dapat menurunkan energi aktivasi reaksi.
5. Fermentasi oleh mikrobia dapat menggunakan substrat dasar karbohidrat dan senyawa nitrogen organik.
Macam-macam fermentasi karbohidrat
No. Macam Glikolisis Hasil akhir utama
1. Fermentasi alkohol
1.1. Oleh khamir HDP etanol, CO2
1.2. Oleh bakteri EDP etanol, CO2
2. Fermentasi asam laktat
2.1. Homofermentasi HDP asam laktat
(Homolaktat)
2.2. Heterofermentasi HMP asam laktat, etanol,
(Heterolaktat) asam asetat dan CO2
3. Fermentasi asam propionat HDP asam propionat, asam asetat CO2
4. Fermentasi asam butiran HDP asam butirat,asam asetat, H2
CO2, butanol, etanol, aseton
Isopropanol.
5. Fermentasi asam campur HDP etanol, asetat, format, H2,
CO2, laktat, suksinat.
6. Fermentasi butanediol HDP butanediol, etanol, laktat,
suksinat, asetat, H2, CO2.
Peruraian glukosa menjadi asam piruvat dibedakan menjadi 3 jalur :
Jalur heksosa difosfat (HDP), yaitu Embden-Meyerhoff-Parras atau glikolisa.
Jalur heksosa monfosfat (HMP), yaitu jalur Warburg Dicken, jalur fosfoketolosa, atau jalur pentosa fosfat.
Jalur 2 keto-3 deoksi glukonat-6 fosfat (jalur KDGP), atau jalur Entner Doudoroff.

Glukosa
Jalur HDP
Jalur HMP
Jalur KDGP

Laktat Piruvat Asetaldehid Etanol

Glukolasetat Asetoin Astil KoA + Format Asetil KoA + H2 + CO2

Asetil KoA Asetat

Suksinat Butirat Aseton

Propional Butadediol Asetat Etanol H2 CO2 Butanol Propanol

Skema berbagai jalur perubahan asam piruvat
6. Tahapan fermentasi
a. Pemilihan mikrobia
Mikrobia yang dipakai dalam industri akan sangat bermanfaat bila disimpan untuk penggunaan lebih lanjut tanpa mengurangi kemampuan tumbuh dan produksinya. Ada dua macam kultur yaitu primary culture dan working culture.
b. Media fermentasi
Media sangat penting dalam fermentasi karena mikrobia mampu tumbuh pada substrat tersebut. Media harus mengandung makronutrien Media fermentasi dapat digolongkan menjadi dua macam yaitu media sintetik dan kompleks.
c. Preparasi inokulum
Media untuk penyiapan inokulum biasanya berbeda dengan media fermentasi. Media untuk inokulum untuk menghasilkan sel mikrobia dalam jumlah besar tanpa terjadi perubahan sifat genetik sel. Konsentrasi penggunaan 0,5 % sampai 5 % volume, kadang 10 % – 20 % inokulum yang terlalu sedikit mengakibatkan waktu fermentasi menjadi lama dan produktivitas menurun.
d. Kontrol proses fermentasi dan pengunduhan produk akan dibahas pada bab berikutnya.
B. BIOKIMIA FERMENTASI
1 Pada reaksi-reaksi katabolisme-anabolisme ATP dan nikotin adenin di nucleotide yang tereduksi (NADH) adalah kunci utama dalam fermentasi.
2 Fermentasi terjadi bila produk fermentasi kandungannya lebih rendah dari substrat yang difermentasi.

3 Rumus untuk menyatakan perubahan energi bebas dengan perombakan potensial bila elektron pindah dari sistem ke sestem lain.
 Fo = – n F Eo
 Fo = perubahan energi bebas pada keadaan standard (Cal/mole)
n = jumlah elektron yang dipindahkan
Fo = Faraday, setara dengan 23,063 Cal/volt
Eo = potensial
4 Reaksi-reaksi metabolisme ada dua yaitu
a. Proses disimilasi (katabolisme) dapat menghasilkan hasil antara dan energi oleh mikrobia.
b. Proses asimilasi (biosintesa/anabolisme) atau reaksi yang dapat mensintesa konstituen-konstituen sel dan produk akhir lainnya sesuai sifat mikrobia.
5 Reaksi EMP dan Krebs disebut juga reaksi amphibolik. Reaksi amphibolik berfungsi mengarahkan dan mutlak diperlukan dalam biosintesa. Karena reaksi amphibolik menghasilkan energi dan senyawa prekursor untuk biosintesa.
6 Pemecahan (metabolisme) karbohidrat oleh mikrobia.
a. Fermentasi alkohol oleh khamir (Saccharomyces)

Jalur HDP
Glukosa 2 piruvat
piruvat
2 NAD 2 NAD dekarboksilasa
CO2
etanol 2 asetaldehid
alkohol dehidrogenasa
Skema jalur fermentasi alkohol oleh khamir

b.1. Fermentasi asam laktat yaitu homolaktat dan heterolaktat
Fermentasi homolaktat mengikuti jalur HDP lalu dengan ensim laktat dehidrogenase, asam piruvat dirubah jadi asam laktat.
Fermentasi heterolaktat mengikuti jalur HMP. Asetilfosfat diubah menjadi asetil KoA. Oleh ensim asetaldehida dehidrogenasa dan alkohol.
Dehidrogenase akan dihasilkan alkohol. Piruvat oleh ensim laktat dihdrogenase dirubah menjadi asam laktat.
3. Fermentasi asam laktat oleh Bibidolac ferium bifidum. Bakteri ini mempunyai ensim fruktosa 6-fosfat fosfo ketolase dan xilulosa-5-fosfat fosfoketolase yang menghasilkan asetil fosfat. Asetil fosfat akan dirubah menjadi asetat dengan bantuan asetat kinasa.

c. Fermentasi asam propionat
Bakteri asam propionat menghasilkan asam propionat dari karbonat, lalu hasil lainnya asam asetat dan CO2
Contoh bakteri asam propionat: Propionibacterium, Clostridium propionicum, Peptostreptococcus elsdeni.
d. Fermentasi asam butirat
Bakteri asam butirat antara lain Clostridium, Butyrivibrio, Eubacterium, Fusobacterium. Selain asam butirat dihasilkan pula asetat, aseton, isopropanol, butanol CO2 dan H2.
e. Fermentasi asam campur butanediol
Fermentasi asam campur dilakukan oleh jenis :
Jenis Enterobacterioceae, genus Escherichia, Salmonella dan Shigella. Hasilnya asam laktat, asetat, suksinat dan formiat, CO2, H2 dan etanol.
Pada fermentasi butanediol, asam-asam organik yang dihasilkan sedikit, lebih banyak CO2, etanol dan menghasilkan senyawa khusus 2,3 butanediol. Bakteri yang berperanan: Enterobacter seratia dan Erwinia
f. Fermentasi senyawa nitrogen organik, dibagi menjadi 3 macam :
1. Fermentsi asam amino tunggal
2. Fermentasi sepasang amino (reaksi stickland)
3. Fermentasi senyawa nitrogen heterosiklik
Bakteri yang berperanan Clostridium. Contoh fermentasi glisin, treonin, glutamat, lisin dan sebagainya.
Fermentasi senyawa N-heterosiklik dapat dilakukan oleh jenis bakteri Clostridium acidi-urici dan Cl. Cylindrosporum.
Kedua bakteri ini memfermentasi guanin, hipoxantin, urat dan xantin.

Latihan soal.
1. Sebutkan faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi. Jelaskan salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
2. Bedakan antara isolasi metoda crawded plate technique, auxonography dan enrichment culture !
3. Beri contoh lima macam senyawa unsur yang tergolong dalam makronutrien , mikro, mesonutrien dan mikronutrien.
4. Jelaskan fungsi dan sumber nitrogen organik dan anorganik bagi pertumbuhan mikrobia.
5. Mengapa dalam suatu fermentasi antibiotik perlu ditambah prekursor.

Pokok Bahasan III
PERTUMBUHAN MIKROBIA DALAM BIOREAKTOR

Deskripsi Singkat
Pertumbuhan mikrobia adalah peningkatan semua komponen sel, sehingga menghasilkan peningkatan ukuran sel dan jumlah sel (kecuali mikrobia yang berbentuk filamen) akan menyebabkan peningkatan jumlah individu didalam populasi.
Pertmbuhan mikrobia dalam bioreaktor terjadi secara pertumbuhan individu sel dan pertumbuhan populasi pertumbuhan individu sel meliputi peningkatan substansi dan komponen sel, peningkatan ukuran sel serta pembelahan sel. Sedang pertumbuhan populasi meliputi peningkatan jumlah akibat pembelahan sel dan peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesa ensim.
Dalam pertumbuhan mikrobia juga terlibat proses metabolik yaitu mulai dari transport nutrien dari medium kedalam sel, konversi bahan nutrien menjadi energi dan konstituen sel, replikasi kromosom, peningkatan ukuran dan masa sel serta pembelahan sel secara biner yang terjadi pula pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan.
Dalam bab ini akan dibahas tentang kinetik pertumbuhan mikrobia dalam sistim sekali unduh, kontinyu dan kultur terputus, studi kinetika pertumbuhan dan fermentasi diperlukan sebagai dasar untuk memahami setiap proses fermentasi. Kinetika pertumbuhan mikrobia terutama menguraikan tentang kecepatan produksi sel (biomasa) dan pengaruh lingkungan terhadap kecepatannya. Pengamatan pertumbuhan mikrobia tidak cukup untuk mengetahui apakah biakan tumbuh atau tidak (pengamatan kuantitatif) tetapi juga diperlukan pengamatan yang bersifat kualitatif dari studi kinetika pertumbuhan.
Pengukuran pertumbuhan secara kuantitatif disajikan dalam bentuk kurva yang menunjukkan hubungan antara waktu dan jumlah biomasa. Data pengamatan pertumbuhan mikrobia perlu diamati parameter-parameter seperti:
1 Kecepatan pertumbuhan (specific growth rate)
2 Waktu mengganda (doubling time)
3 Hasil pertumbuhan (growth yield)
4 Kemampuan metabolime (metabolic quosient)
5 Affinitas substrat
6 Jumlah maksimum biomasa
Kinetika untuk pertumbuhan mikrobia pembentuk koloni, filamen maupun imobilisasi sel memiliki kinetika pertumbuhan yang lebih kompleks.

Tujuan Instruksional khusus
Setelah mahasiswa mempelajari pokok bahasan tentang pertumbuhan mikrobia dalam bioreaktor, maka mahasiswa mampu mengethui pertumbuhan dan menerapkan sistem pertumbuhan serta kinetikanya pada sistim sekali unduh, continue dan fedbatch culture.
Apakah yang dimaksud pertumbuhan untuk mikrobia ?
Definisi umum : peningkatan semua komponen di dalam sel sehingga menghasilkan suatu peningkatan ukuran sel dan pembelahan sel (kecuali mikrobia yang membentuk filamen) sehingga terjadi peningkatan jumlah individu di dalam populasi.
Pertumbuhan mikrobia di dalam bioreaktor :
1 Pertumbuhan individu sel :
a. Peningkatan substansi dan komponen sel
b. Peningkatan ukuran sel
c. Pembelahan sel
2 Pertumbuhan populasi
a. Peningkatan jumlah akibat pembelahan sel
b. Peningkatan aktivitas sel yang melibatkan sintesis ensim
Bagaimana mekanisme terjadinya pertumbuhan mikrobia ?
Reproduksi sel bakteri :
1. Pembelahan biner : proses pembelahan sel menjadi dua sel anakan yang mempunyai ukuran hampir sama.
2. Melibatkan 3 proses :
a. Peningkatan ukuran sel (pemanjangan sel): memerlukan pertumbuhan dinding sel, yaitu untuk menutup permukaan pada sisi tertentu.
Streptococcus sp   
Escherichia coli  

b. Replika DNA: indikasi pertumbuhan awal pada sel bakteri.
c. Pembelahan sel: diawali dengan invaginasi lapisan di bagian tengah sel Hampir semua bakteri menerima DNA.
Proses metabolik apa yang terlibat dalam pertumbuhan ?
1 Transportasi nutrien dari medium ke dalam sel
2 Konversi bahan nutrien sehingga menjadi tenaga dan konstituen sel
3 Replikasi kromosom
4 Peningkatan ukuran dan masa sel
5 Pembelahan sel secara biner yang dibarengi dengan pewarisan genetik (genom turunan) ke sel anakan.

KINETIKA PERTUMBUHAN MIKROBIA
Pertumbuhan mikrobia (Prokariota)
1 Sel prokariotik membelah secara biner: 1  2  4  8  16  32  64  n.
2 Pembelahan sel dinyatakan sebagai fungsi 2: 21 22 23 24 25 26 2n
3 Apabila jumlah sel setelah waktu tertentu = Nt, maka Nt = 1 x 2n jumlah total sel tergantung pada jumlah generasi (pembelahan) yang terjadi didalam waktu tertentu.
4 Apabila jumlah sel awal = N0, jumlah sel dalam populasi dapat dinyatakan sebagai berikut : Nt = N0 x 2n
5 Jumlah total sel dalam populasi = Nt yang merupakan fungsi dari 2, dapat lebih mudah diplot dengan nilai logaritmiknya, sehingga diperoleh garis eksponensial. Didalam praktek digunakan angka dasar 10
log Nt = log N0 + n log2 log Nt – log N0
n = ——————-
log 2

log Nt – log N0
Kecepatan pembelahan sel : k n/t  k = ——————-
log 2 (t)

log Nt – log N0
 k = ——————-
0.301 t

Kecepatan tumbuh suatu bakteri biasanya dinyatakan sebagai jumlah generasi per satuan waktu atau generasi per jam.
6 Waktu generasi (g) adalah waktu yang diperlukan sel didalam suatu populasi untuk membelah diri. Pada umumnya berlangsung konstan dan relatif singkat (menit).
log Nt – log N0 log (2N0) – log N0 0.6931
k = —————— = ———————- = ———- g = t/n = 1/k
0.301 g 0.301 x g g

Cara-cara penentuan pertumbuhan :
1 Menentukan jumlah dalam suatu populasi :
a. Dengan plating menggunakan medium yang sesuai, diperoleh : jumlah x ml-1
b. Menghitung secara langsung dengan pengecatan sederhana : jumlah x ml-1
2 Mengukur kerapatan/densitas
a. Kerapatan optik dngan spektrofotometer (Absorbansi 450-660 nm)
b. Berat kering melalui flitrasi kultur dengan filter (0.20 m): mg berat kering x ml-1
Beberapa parameter yang harus ditentukan didalam penentuan pertumbuhan kultur :
1 Jumlah generasi (n)
2 Kecepatan membelah sel (jumlah jam-1)
3 Waktu generasi rata-rata (jam)
Pengukuran pertumbuhan berdsarkan masa bakteri
1 Secara langsung :
a. Biomasa berdasarkan berat kering (g l-1) dengan melalui sentrifugasi
b. Aktivitas metabolik atau ensim, melalui analisis :
Kandungan N total di dalam kultur dengan teknik mikro Kjeldhal (g l-1)
Kandungan C di dalam kultur dengan menggunakan fenol-sulfat (g l-1)
Kandungan protein dengan metoda Lowry
Kandungan asam nukleat
2 Pengukuran pertumbuhan secara tidak langsung berdasarkan aktivitas metabolik :
a. Keperluan oksigen untuk pertumbuhan
b. CO2 yang dilepaskan dan asam organik yang terbentuk
c. Kekeruhan kultur bakteri
Pengukuran parameter pertumbuhan dikerjakan dengan interval waktu sesingkat mungkin sehingga dapat dideteksi pertumbuhan eksponensial
Pengaruh kecepatan pertumbuhan pada fisiologi sel
1 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan semakin tinggi biomasa
2 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan sel-sel menjadi lebih besar dan mengandung komponen lebih banyak, antara lain: DNA, RNA dan protein
3 Konsentrasi makromolekul meningkat
4 RNA relatif lebih banyak dibanding dengan makromolekul lain, karena ribosom meningkat jumlahnya.
5 Semakin tinggi kecepatan pertumbuhan sel semakin tinggi jumlah DNA

Fase-fase pertumbuhan mikrobia
1 Penentuan fase-fase pertumbuhan dapat dikerjakan dengan menumbuhkan kultur bakteri dengan jumlah tertentu ke medium baru. Pertumbuhan dipantau dengan pengukuran konsentrasi sel pada interval waktu tertentu (jam). Perubahan konsentrasi sel pada waktu tertentu dapat diplot menjadi kurva pertumbuhan.
2 Pengukuran pertumbuhan dilakukan dengan menggunakan sistem tertentu, antara lain kultur sekali unduh (batch culture), kultur berkesinambungan (contuous culture), dan kultur terputus (fed-batch culture).
PERTUMBUHAN KULTUR BAKTERI
1 Dengan menggunakan sistem pemeliharaan khusus :
a. Kultur sekali unduh (batch culture)
b. Kultur berkesinambungan (contuous culture)
c. Kultur terputus (fed-batch culture).
2 Memerlukan kultur murni
3 Medium yang tepat
4 Bejana untuk berlangsungnya pertumbuhan yang disebut bioreaktor.

Kultur sekali unduh (batch culture)
1 Merupakan sistem tertutup
2 Medium segar yang berupa nutrien dengan jumlah tertentu diinokulasi dengan bakteri yang telah diketahui jumlahnya.
3 Nutrien akan habis dan terjadi akumulasi hasil akhir
4 Untuk mempelajari beberapa parameter pertumbuhan, dan faktor lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan
5 Untuk produksi biomasa, metabolit primer dan metabolit sekunder
6 Kultur akan tumbuh melalui beberapa fase
a. Setelah inokulasi terdapat suatu waktu dimana tidak tampak adanya pertumbuhan. Fase tersebut adalah fase lag yang merupakan waktu beradaptasi.
b. Di dalam proses komersial lama fase lag diusahakan sependek mungkin, yaitu dengan menyiapkan inokulum yang sesuai dan sehat
c. Fase berikutnya terjadi peningkatan kecepatan pertumbuhan, sel tumbuh konstan dan mencapai kecemapat maksimum. Fase ini adalah fase eksponensial.
d. Persamaan untuk fase eksponensial adalah dx/dt =  x
Dimana x : konsentrasi biomasa mikrobia
t : waktu (jam)
 : kecepatan pertumbuhan spesifik (perjam = jam-1)
e. Dalam integrasi maka : xt = xo et
f. Bila digunakan log normal : ln xt = ln xo + t

7 Selama fase eksponensial akan dicapai kecepatan pertumbuhan maksimum (max). kecepatan pertumbuhan maksimum sangat spesifik untuk masing-masing jenis mikrobia. Misal aspegillus nidulans mempunyai max = 0,36; Methylomonas methyanolytica max = 0,53.
8 Mikrobia tumbuh mengkonsumsi makanan dan mengekskresikan hasil akhir. Hasil akhir yang terbentuk dapat mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
9 Suatu saat pertumbuhan akan berhenti dan bahkan mati. Berhentinya pertumbuhan disebabkan karena :
a. Kekurangan makanan yang tersedia di dalam medium.
b. Terjadi akumulasi produk yang bersifat ototoksik terhadap jasadnya.
c. Kombinasi keadaan tersebut diatas.
10 Untuk mengetahui berapa banyak substrat pertumbuhan diperlukan, dapat dilakukan percobaan pertumbuhan mikrobia dengan menggunakan konsentrasi substrat yang berbeda, hasilnya dapat dinyatakan dalam pesamaan sebagai berikut : x = Y (S0 – St)
x : konsentrasi biomasa yang dihasilkan,
Y : faktor hasil S0 : konsentrasi substrat awal St : substrat tersisa
11 Penurunan kecepatan pertumbuhan dan berhentinya pertumbuhan yang disebabkan karena kekurangan substrat, maka dapat diamati hubungan antara  dan substrat yang tersisa di dalam medium yaitu melalui persamaan Monod (1942) sebagai berikut :

12 St : konsentrasi substrat tersisa Ks : konsentrasi substrat ketika  = ½ max
Ks biasanya digunakan untuk mengukur afinitas atau spesifikasi substrat
a. Kalau nilai Ks rendah artinya bahwa mikrobia tersebut mempunyai afinitas tinggi untuk substrat pertumbuhannya maka kecepatan pertumbuhan tidak terpengaruh oleh kurangnya substrat
b. Kalau nilai Ks tinggi maka mikrobia tersebut mempunyai afinitas rendah untuk substratnya, artinya kecepatan pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh konsentrasi substrat yang relatif tinggi. Kecepatan pertumbuhannya rendah.
13 Fase stasioner pada kultur sekali unduh merupakan titik dimana kecepatan pertumbuhan turun menjadi nol.
14 Menurut Bull (1974): fase stasioner merupakan istilah yang salah karena pada fase ini populasi mikrobia tetap aktif melakukan metabolisme dan aktif menghasilkan metabolit sekunder. Maka fase ini dapat dikatakan sebagai fase populasi maksimum.
15 Beberapa contoh metabolit sekunder : Asam giberelat.
16 Berdasarkan tipe produk metabolisme yang dihasilkan selama pertumbuhan, dikenal dua tipe metabolit :
a. Metabolit primer (ensim, asam organik dan alkohol) dihasilkan pada fase eksponensial (trofofase).
b. Metablit sekunder yang dihasilkan selama fase stasioner atau fase idiofase.
17 Kinetika pembentukan hasil akhir (produk) oleh kultur mikrobia yang dihubungkan dengan pertumbuhan : dp/dt = qpx ………..(1)
p : konsentrasi produk
qp : kecepatan spesifik pembentukan produk
18 Hubungan antara pembentukan produk dan produksi biomasa, dapat dinyatakan persamaan : dp/dx = Yp/x
Yp/x : produk yang dihasilkan setelah mengkonsumsi substrat
19 Kalau dp/dx = Yp/x dikalikan dx/dt = x  dp/dt = Yp/x . x ………(2)
20 Gabungan antara (1) dan (2) : qp = Yp/x. 
21 Persamaan di atas dapat dilihat bahwa kecepatan pertumbuhan erat hubungannya dengan kecepatan spesifik pembentukan produk.
Persyaratan yang harus diperhatikan di dalam kultur sekali unduh :
a. Kondisi kultur harus steril sehingga tercapai produksi biomasa yang maksimum
b. Memperpendek fase lag dan memperpanjang waktu eksponensial: diaplikasikan untuk produksi metabolit primer.
c. Memperpendek fase eksponensial: digunakan untuk produksi metabolit sekunder.
d. Fermentasi sekali unduh telah digunakan untuk :
Produksi biomasa : kondisi kultur yang mendukung populasi sel maksimum.
Produksi metabolit sekunder: memerlukan kondisi untukmempercepat tercapainya fase stasioner.

Kultur berkesinambungan (cotinuous culture)
1. Penambahan media baru untuk memperpanjang fase eksponensial
2. Penambahan substrat yang terus menerus dengan kecepatan alir tertentu sehingga mencapai keadaan tunak steady state yang artinya pembentukan sel seimbang dengan terlepasnya sel keluar fermentor.
3. Alat turbidostat : sistem yang dilengkapi dengan pengukur turbiditas, signal listrik yang digunakan untuk mengatur aliran media segar kedalam bejana fermentasi.
4. Aliran medium masuk ke dalam fermentor secara berkesinambungan dengan kecepatan tertentu, maka segera tercapai keadaan tunak (steady state), yaitu keadaan dimana pembentukan biomasa baru seimbang dengan hilangnya sel-sel yang keluar fermentor. Aliran medium tersebut erat hubungannya dengan volume fermentor, sehingga menimbulkan kecepatan pengenceran (D):
F : kecepatan alir D = F / V
V : isi fermentor
D : kecepatan alir medium
5. Alat kemostat: alat yang digunakan untuk mengukur pertumbuhan yang dilengkapi dengan bejana penyimpan media, dialirkan dengan kecepatan tertentu, sehingga tidak terjadi akumulasi hasil akhir. Bahkan kemungkinan terjadi pengenceran dan menyebabkan sel terbuang keluar (washed out). Kecepatan pertumbuhan populasi bakteri di dalam kemostat dapat diformulasikan sebagai berikut :
dx
— = pertumbuhan – yang keluar
dt

dx/dt = X – DX  dx/dt = X (– D) ……………………… (3)
D : kecepatan pengenceran
Pada kondisi tunak (steady state) : dx/dt = 0  X = DX atau  = D
Kecepatan terlepasnya sel (washed out) sama dengan kecepatan pertumbuhan, maka kecepatan pengenceran sama dengan kecepatan tumbuh sel yang ada di dalam kemostat. Hubungan antara waktu generasi dan konsentrasi substrat pembatas pertumbuhan :

 = max s/Ks +s) digabungkan dengan persamaan (3)
dx max s
— = X (———- – D ) ………………………(4)
dt Ks + S

 : waktu generasi kultur
max : kecepatan pertumbuhan maksimal
s : konsentrasi substrat
Ks : konstanta konsentrasi substrat pada  = ½ max
Apabila dihubungkan dengan sisa konsentrasi substrat yang dikonsumsi, maka : dS/dt = substrat yang masuk – substrat yang keluar – substrat yang dikonsumsi sel
dS/dt = Dsa – DS – max x/Y (S/Ks + s) ……………… (5)
Pada keadaan tunak ; ds/dt atau dx/dt = 0, maka persamaan (4) dan (5) menjadi : S’ = Ks D / (max – D)
S’ = konsentrasi sisa substrat
X = konsentrasi sel pada kondisi tunak X = Y (So – S’)
Kelebihan kultur berkesinambungan :
a. kesereagaman didalam operasionalnya yang berkaitan dengan produktivitas
b. mudah dikerjakan dengan otomatik
c. mudah terkontaminasi

Kultur terputus (Fed-batch culture)
1. Kultur berkesinambungan terputus adalah sekali unduh yang diberi tambahan makanan secara terus menerus tetapi pengurangan cairan kultur
2. Terjadi peningkatan volume : Xt = Xo + Y (So – St)
3. Konsentrasi biomasa akhir yang diproduksi dimana St = 0 maka Xo adalah lebih kecil dari Xmax : Xmax = Y So
Pada keadaan X = Xmax maka segera medium segar ditambahkan sehingga:
D < Xmax D = F/(V + Ft)
4. Aplikasi kultur berkesinambungan terputus :
a. untuk memelihara kultur aerobik
b. untuk menghindarkan kultur dari pengaruh substansi yang toksik di dalam medium

Latihan soal untuk pertumbuhan
1. Selama pertumbuhan bakteri dalam kultur sekali unduh, biomasa meningkat dari 2,1 mg berat kering sel per ml dalam waktu 15 menit. Hitung kecepatan tumbuh spesifik bakteri tersebut dan waktu bergandanya. Asumsi apa saja yang harus anda kerjakan untuk menghitung parameter pertumbuhan ?
2. pertumbuhan eksponensial menyebabkan populasi bakteri meningkat dari 4 x 108 sel per ml menjadi 6,25 x 108 sel per ml dalam waktu 30 menit. 1012 sel ekivalen dengan 2,5 x berat kering sel. Berapa kecepatan tumbuh dan waktu berganda kultur tersebut.
3. medium segar dialirkan secara kontinyu ke dalam kemostat (V = 3,250 L) dengan kecepatan 15 ml per menit. Berapa kecepatan pengenceran yang terjadi di dalam kemostat tersebut dan berapa waktu tinggal dan waktu berganda kultur pada kondisi tersebut.
4. Pseudomonas sp ditumbuhkan di dalam kemostat dengan glukosa sebagai substrat pembatas pertumbuhannya (So = 10 g l-1). Buatlah plot secara teori bakteri tersebut dalam keadaan tunak (steady state). Hitung berapa kecepatan pengencerannya! Berapa nilai produktivitasnya apabila max = 1 per jam; Ks = 0,1 g.l-1; Y = 0,5 g berat kering per g substrat

POKOK BAHASAN IV
ISOLASI, SELEKSI DAN PENYIAPAN SERTA
PENINGKATAN SIFAT MIKROBIA
Deskripsi Singkat
Isolasi merupakan salah satu tahapan seleksi mikrobia yang sangat potensial dalam Industri. Isolat mikrobia yang diperoleh dan bersifat unggul digunakan untuk memproduksi senyawa yang bersifat komersial.
Metode isolasi mikrobia dapat menggunakan cara Crowded Plate Technique, Auxonography, dan kultur diperkaya. Penyimpanan kultur hasil isolasi diusahakan untuk mengurangi terjadinya pengurangan sifat genetik, mencegah terjadinya kontaminasi serta menjaga viabilitas.
Teknik penyimpanan kultur mikrobia melalui cara disimpan pada suhu rendah atau dalam bentuk kering. Penyimpanan mikrobia dalam suhu rendah meliputi penyimpanan dalam media agar miring, spora dalam pasir steril, dalam nitrogen, sedang penyimpanan dalam kondisi kering, contohnya kultur pasir dan lyophilisasi.
Mikrobia yang berperan dalam industri perlu ditingkatkan aktivitas metabolismenya, sebab isolat alami hanya mampu menghasilkan produk dalam jumlah sedikit. Caranya dengan transformasi lisogeni, rekombinasi dan pembuatan mutan auxotrof.

Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa setelah mempelajari pokok bahasan IV mampu mengisolasi dan seleksi serta meningkatkan aktifitas mikrobia dan penyimpanannya.

1. Metoda penemuan mikrobia baru
Kultur baru dapat diisolasi dari sumber di alam yaitu substrat alami material organik, biji-bijian, dan air, tanah, udara. Contoh Penicellium notatum dari kontaminan pada media agar yang ditumbuhi Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis dan B. licheniformis penghasil protease alkaline diisolasi dari hippopptatmus burung di Copenhagen.
2. Metoda isolasi dari tanah.
a. Crowded plate technique untuk mendapatkan isolat jamur penghasil antibiotik dengan cara taburkan jamur diinokulasi bakteri uji (Staphylococcus aureus).
b. Auxonography untuk isolasi mikrobia penghasil faktor tumbuh. Tanah yang telah disuspensikan dituang dipermukaan agar yang telah diinokulasi dengan bakteri auxotrof = (bakteri pengguna faktor tumbuh/vitamin atau asam amino)
c. Kultur diperkaya
Untuk isolasi mikrobia penghasil ensim dalam media diperkaya dengan esktrak substrat yang ditumbuhi oleh mikrobia yang akan diisolasi, misal ditambah ekstrak tanah.

3. Penyimpanan mikrobia yang penting dalam industri
Mikrobia komersial adalah sangat penting untuk industri fermentasi,
Penyimpanan kultur dengan beberapa cara :
a. Penyimpanan dalam nutrien agar miring lalu disimpan dalam refrigerator (50 C) atau freeezer (-200 C), kapas dibakar kemudian ditutup dengan mineral oil.
b. Penyimpanan spora jamur benang dalam akuades steril disimpan pada suhu 50 C, cara ini jarang dipakai.
c. Penyimpanan mikrobia dalam nitrogen cair. Mikrobia disimpan dalam freezer suhu -1500 C sampai -1960 C.
d. Penyimpanan mikrobia dalam bentuk dehidrasi
1. Penyimpanan ini digunakan untuk aktinomesetes dengan menumbuhkan dalam media, lalu dikeringkan pada suhu kamar selama 2 minggu atau dalam refrigerator.
2. Lyophilisasi (freeze-drying)
Penyimpanan mikrobia menggunakan CO2 kering, dalam kondisi vaccum, penyimpanan ini, kultur ditumbuhkan sampai fase stationer maksimum dan sel dilindungi dalam media susu, serum dan sodium glutamat
4. Peningkatan aktivitas mikrobia
a. Pembuatan mutan autro dengan dua sistem , yaitu sistem regulasi iso ensim dan multi valent regulator
b. Transformasi buatan dan alami. Bila transformasi buatan, DNA diekstraksi lalu dipindahkan ke media yang ditumbuhi mikrobia resipiennya. Contoh: transformasin Streptomyces ini dapat mensintesa streptomisin dan chlortetracyclin
c. Lisogeni
Metode ini dipakai untuk menghasilkan strain baru menggunakan phage. Contoh Streptomyces olivaccus penghasil antibiotik, strain baru kemampuan lebih besar dari pada kultur induknya. Contoh lain strain lisogeni mampu menghasilkan tirosin 10 kali lebih besar
d. Rekombinasi.
Cara reombinasi dari dua spesies mikrobia dapat digunakan untuk membuat rekombinasi baru. Pembuatan rekombinasi baru ini melalui proses seksual. Contoh : Streptomyces rimosus dikombinasi dengan strain penghasil oxitetracyclin.

Latihan soal pokok bahasan IV
1. Jelaskan cara isolasi bakteri dari tanah, sampai mendapatkan biakan murni?
2. Apakah perbedaan antara crowded plate technique dan Auxonagraphy
3. Pilihlah penyimpanan kultur yang paling murah dan mudah dikerjakan
4. Jelaskan salah satu cara peningkatan kultur mikrobia untuk mendapatkan strain unggul?
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. lisogeni
b. transformasi
c. lyophilisasi

Pokok Bahasan V
RANCANG BANGUN BIOREAKTOR
Deskripsi singkat
Bioreaktor (fermentor) merupakan bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui fermentasi. Kendala yang timbul adalah terjadinya kontaminasi selama proses fermentasi terutama bila sistemnya berkesinambungan (kontinyu)
Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob dan aerob. Apakah sistem sekali unduh berkesinambungan atau nutrien terputus. Fungsi bioreaktor adalah untuk menghasilkan produk oleh mikrobia baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta kebutuhan nutriennya.
Rancangan dan kontroksi bioreaktor perlu diperhatikan tentang bejana harus dapat dioperasikan dalam jangka waktu lama, serasi dan afitasi memadai untuk kelangsungan proses metabolik mirkobia, sistem kontrol suhu, pH dan penambahan nutrien, bejana harus dapat dicuci dan disterilisasi fasilitas sampling harus ada konsumsi tenaga serendah mungkin, bahan kontroksi murah dan evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.
Macam-macam bioreaktor ada empat yaitu :
Bioreaktor tangki adukan (stirred tank bioreaktor), kolum gelembung (Bubble
colum bioreaktor), dengan pancaran udara (Airlift bioreaktor) dan bioreaktor terkemas padat (Packed bed bioreaktor)

Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menyeleseikan fungsi bioreaktor dan mengetahui bentuk dan macam bioreaktor serta operasi pengendaliannya.
Suatu kebutuhan untuk melangsungkan dan pengembangan proses untuk produksi hasil fermentasi yang melibatkan mikrobia adalah bejana fermentasi yang aseptis, disebut FERMENTOR atau BIOREAKTOR
Apakah FERMENTOR atau BIOREAKTOR ?
Bejana untuk melaksanakan proses industri
Ukuran bervariasi : 5- 10 liter untuk skala laboratorium
10 – 500 liter untuk skala percobaan
50- 400.000 liter untuk skala industri besar
Ukuran bioreaktor tergantung pada :
Proses : sekali unduh, berkesinambungan, nutrien terputus.
Bagaimana proses yang dioperasikan : pancaran ke bawah (down flow) atan pancaran keatas (up flow)
Produk yang diproduksi
No.
Ukuran fermentor
Produk
1.
2.
3.

4.
1 – 20.000
40 – 80.000
100 – 150.000

lebih dari 450.000
Ensim diagnostik, substansi biologi molekuler
Ensim dan antibiotik
Penisilin, antibiotika aminoglikosida, protease, amilase, transfomasi steroid, asam amino
Asam amino, asam glutamat

Proses yang berlangsung selama produksi : proses aerobik, anaerobik.
Proses kultur tungal atau kultur campuran
Fungsi Dasar Fermentor atau Bioreaktor
Suatu tempat yang menyediakan lingkungan yang tepat dan dapat dipantau untuk pertumbuhan dan aktivitas mikrobia atau kultur campuran tertentu untuk menghasilkan produk yang diinginkan.
Desain dan konstruksi bioreaktor harus memperhatikan beberapa hal :
a. Bejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu lama.
b. Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik mikrobia.
c. Konsumsi tenaga serendah mungkin.
d. Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.
e. Fasilitas untuk sampling harus ada.
f. Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.
g. Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyai geometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.
h. Dikonstruksi dari bahan yang murah.
Karakteristik fermenter
Fermentor anaerobik memerlukan alat khusus kecuali untuk menghilangkan panas.
Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi cukup.
Konstruksi fermentor aerobik
Tebuat dari baja anti karat.
Berupa silinder besar, tertutup di bagian atas atau bawah, dilengkapi pipa-pipa (Gambar 1).
Bagian fermentor terpenting: sistem aerasi berperan dalam transfer oksigen dari bentuk gas ke bentuk cair.
Karena oksigen itu tidak mudah larut dalam air, maka perlu agitasi atau pengadukan atau disebut impeller dan sparger (alat untuk memecah gelembung udara yang masuk melaluinya)
Process control and monitoring meliputi :
Pantauan proses : untuk memantau aktivitas mikrobia dalam fermentasi seperti yang diinginkan.
Kontrol : pH, temperatur, masa sel dan konsentrasi produk
Kontrol komputer proses fermentasi untuk :
Memperoleh data yang menunjukkan perubahan selama fermentasi.
Mengendalikan faktor lingkungan yang harus selalu dipantau

Peningkatan kinerja fermentor/bioreaktor (Scale-up)
Beberapa aspek mikrobiologi industri adalah perpindahan dari skala laboratorium ke skala industri. Prosedur ini disebut peningkatan proses (scale-up)
Mengapa scale up itu sangat penting
Karena aktivitas masing-masing mikrobia pada fermentor skala laboratorium itu sama
Mengapa proses mikrobia berbeda antara skala industri dengan skala laboratoirum?
Mengapa pengetahuan scale up sangat esensial?
Pengadukan dan oksigen lebih mudah ditangai pada fermenter kecil.

Kalau ukuran fermentor ditingkatkan,
Maka perbandingan antara permukaan/volume berubah.
Bioreaktor besa maka volume meningkat, memberikan area permukaan yng meluas.
Fransfer lebih oksigen sukar terjadi.
Hampir semua bioreaktor pada umumnya aerobik maka transfer oksigen yang efektif sangat diperlukan.
Perlu media yang kaya sehingga terjadi peningkatan biomasa yang perlu oksigen lebih besar.
Scale up proses industri merupakan tanggung jawab insinyur biokimia karena mereka ahli dalam transfer oksigen, dinamika cairan, pengadukan dan termodinamika, bekerja sama dengan ahli mikrobiologi industri untuk memastikan semua parameter yang diperlukan sehingga menghasilkan proses fermentasi berlangsung dengan baik.
Ahli mikrobiologi industri sangat diperlukan dalam scale-up yaitu berperan untuk meningkatkan strain mikrobia yang tepat yang diaplikasikan pada proses skala besar.
Transfer proses dari laboratorium ke bioreaktor skala industri, beberapa tahapan proses yang harus diperhatikan :
1. Tahap percobaan di laboratorium: menunjukkan indikasi fermentasi menarik untuk diaplikasikan ke industri.
2. Percobaan tahap awal di laboratorium untuk optimasi pertumbuhan dan aktivitas mikrobia peningkatan proses, menggunakan fermentor gelas (1-5 liter). Percobaan di laboratoirum, meliputi menguji berbagai macam media, temperatur, pH, dan sebagainya semurah mungkin (Gambar 1).
3. Tahap percobaan lapangan (pilot plant stage) biasanya menggunakan bioreaktor 300 – 3.000 liter. Pada tahap ini kondisi mendekati dengan skala industri.
4. Tahap komersial atau industri, menggunakan fermentor 10.000 – 400.000 liter.
Aerasi dan agitasi
Aerasi diperlukan untuk pengadaan oksigen yang cukup demi kelangsungan hidup mikrobia yang ditumbuhkan dalam medium cair (kultur tenggelam- submerged culture)
Agitasi diperlukan untuk mencampur semua isi bioreaktor sehingga diperoleh kondisi homogen
Tipe sistem aerasi dan agitasi sangat tipikal tergantung pada karakteristik proses fermentatif yang diinginkan. Aerasi dapat diadakan dengan mengalirkan udara steril melalui aerator, kemudian gelembung udara dibuat sekecil mungkin, sehingga memungkinkan terjadi oksigen udara masuk ke fase cair. Gelembung udara dapat diperkecil melalui alat yang porus disebut sparger. Agitasi selain berfungsi sebagai pengaduk (agitator) juga dapat berfungsi untuk memecah gelembung yang lewat di dalam medium. Agitator atau disebut impeller ini khususnya didesign khusus yang diperlukan untuk fermentor yang digunakan untuk menumbuhkan fungi atau aktinomisetes.
Komponen utama struktur fermentor yang diperlukan aerasi dan agitasi :
a. Agitator (impeller)
b. Pengaduk
c. Sistem aerator
d. Saringan halus atau penyekat (baffle)

Macam-macam reaktor
1. Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor), udara disirkulasikan melalui medium yang diaduk dengan impeller.
2. Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor): udara dialirkan melalui sparger di dasar bejana.
3. Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor): terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan medium ikut terbawa.
4. Bioreaktor terkemas padat: diisi dengan bahan padatan yang dapat menjaring mikrobia masuk kedalamnya. Medium dapat dipompakan melalui mikrobia dengan arah ke atas atau ke bawah (Gambar 2).

Latihan soal :
1. Mengapa bejana fermentasi disebut dengan fermentor atau bioreaktor
2. Jelaskan perbedaan fermentor aerob dan anaerob
3. Sebutkan faktor-faktor yang perlu diperhatikan dalam merancang
fermentasi.
4. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Scale-up
b. Agitasi.
c. aseptis

BAB VI. PENGUNDUHAN DAN PURIFIKASI
Deskripsi Singkat
Ekstraksi dan purifikasi produk fermentasi biasanya sulit dilakukan dan biayanya mahal. Pada kenyataannya salah satu cara untuk mendapatkan produk yang berkualitas tinggi dan cepat diharapkan biayanya murah.
Kebanyakan produk fermentasi dihasilkan kedalam media dan ekstraksi dari sel. Pungunduhan produk mikrobia memerlukan biaya sebanyak 20% sampai 605 dari biaya produksi. Pengunduhan produk didasarkan atas beberapa kriteria : produk ekstra selular atau infraseluler, konsentrasi produk dalam media fermentasi, sifat fisik dan kimia produk, kemurnian dalam media, standardisasai permintaan, kegunaan dari produk dan harga produk dipasaran.

Tujuan Instruksional Khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan padatan sel dan buih, presifikasi, sentrifuge, ultrasentrifuge, pemecahan sel, penggunaan solven, kromatografi, penyaringan dan kristalisasi.

Produk diekstraksi dari medium dipisahkan dari sel. Berat molekul produk asam laktat dan asam glutamat rendah, seang antibiotik atau ensim konsentrasinya tinggi. Tapi konsentrasi vitamin B12 rendah, yaitu hanya mgr per liter.

1. Pengunduhan produk ekstraseluler dapat digambarkan sebagai berikut :
Kultur fermentasi farksi larut

Produk
diencerkan

Sel dan bahan
tak larut

Pemurnian

PRODUK AKHIR
2. Pengunduhan produk yang tidak larut :

Gravitasi Mekanik Penyerapan
permukaan Listrik

sentrifugasi flokulasi absorpsi flotasi

filtrasi dialisa permukaan
ion

elektro- elektro- elektro
foresis dialisa osmosis

3. Contoh pengunduhan mikrobia dengan cara sentrifugasi
Mikorbia
Diameter ()
Metode

Virus, phage
Bakteri
Khamir
Fungi filamentous

0,01 – 0,1
0,30 – 3,0
4,00 – 7,0
10,0 – 150

Ultrasentrifugasi

Normal
Normal
Normal

4. Flokulasi sangat esensial untuk bir
Senyawa flukulan : aluminium sulfat (0,1 – 0,5 %), CaCl2 (0,1 – 0,5 %), titanium tetrakloride (0,01 – 0,02 %), garam alkylamin dan alkylpyridinium digunakan 0,01 % – 1,0 %.

Latihan Soal Pokok Bahasan VI
1. Jelaskan perbedaan antara pengunduhan senyawa ekstraseluler dan intraselular?
2. Bagaiman car mendapatkan senyawa metabolit primer supaya mendapatkan produk dalam jumlah besar?
3. Jelaskan cara pemisahan biomassa jamur benang dalam memproduksi pinisilin?
4. Jelaskan cara pemisahan produk metabolit secara kimiawi?
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Purifikasi
b. Ekstraksi
c. Fase idiofase

Pokok Bahasan VII
FERMENTASI METABOLIT PRIMER

Deskripsi singkat
Metabolit primer adalah senyawa yang termasuk produk akhir yang mempunyai berat molekul rendah dan dihasilkan pada fase eksponensial oleh mikrobia .
Senyawa metabolit primer di gunakan untuk membentuk makromolekul atau yang dikonversikan menjadi koenzim senyawa antara seperti asam amino nukletida purin, pirimudin, vitamin, asam organik, seperti asam sitrat, asam fumarat, aseton butanol asam asetat dan enzim termasuk metabolit primer.
Metabolit primer lainnya adalah yang termasuk senyawa antara pada jalur reaksi Embden Meyerhof, jalur pentosafozfet, dan siklus asam triherboksilat (Siklus Krebs). Untuk produksi senyawa metabolit primer dipilih mikrobia yang potensial untuk fermentasi.
Tujuan Intruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan fermentasi metabolit primer misalnya aseton butanol, asam cuka, asam sitrat, etanol, enzim dan vitamin
Fermentasi Aseton Butanol oleh Bakteri
Bakteri yang berperanan dalam fermentasi aseton butanol adalah Clostridium acetobutyricum, Clostridium butyricum. Inokulum Clostridium acetobutyricum jika dipakai berkali-kali sifatnya menurun, maka diperlukan HEAT SHOCKING.
Bahan dasar yang digunakan : padi, tepung tapioka, arabinosa, xylosa
Sumber nitrogen yang dibutuhkan : protein, pepton, dan asam amino
Kondisi fermentasi ; suhu optimum 37o C, anaerob, pH 4,7-8, konsentrasi bahan dasar 3 – 10 %.
Produk akhir : fermentasi aseton butanol dari glukosa menghasilkan n-butanol 8 bagian, 3 bagian aseton dan 1 bagian etanol. Bila menggunakan xylosa, sukrosa, dan lefulosa sama hasilnya dengan glukosa. Sedang bila bahan dasarnya arabinosa akan menghasilkan rasio butanol : aseton : etanol = 5 : 4 : 1

Fermentasi Asam Cuka
Kata vinegar (cuka) berasal dari istilah Perancis vinaigre yang berarti anggur asam. Menurut Food and Drugs Administration di Amerika Serikat, cuka, cuka sari buah apel, cuka apel, dibuat melalui fermentasi alkoholik sari buah apel diikuti fermentasi asetat (Pelczar and Chan, 1988). Sedangkan menurut Frazier (1976), cuka didefinisikan sebagai bumbu yang dibuat dari bahan yang mengandung pati atau gula dengan fermentasi alkohol diikuti oksidasi asetat.

A. Bahan dasar
Ada bermacam-macam cuka, perbedaannya terutama terletak pada bahan yang dipakai dalam fermentasi alkohol, seperti macam sari buah, sirop, dan bahan yang mengandung pati yang dihidrolisis. Bermacam-macam bahan yang dapat dibuat menjadi cuka diantaranya adalah :
1 1. Sari buah-buahan, misalnya apel, anggur, jeruk, dan sebagainya.
2 2. Sayur-sayuran yang mengandung pati, misalnya kentang atau kentang . manis, yang mana pati harus dihidrolisis menjadi gula lebih dahulu.
3. Biji-bijian gandum, seperti barley, gandum hitam, jagung, dan gandum.
3 4. Minuman keras atau alkohol, misalnya dari bir, atau dari etil alkohol . . yang berubah sifat.
B. Mikrobia yang berperan
Mikrobia yang berperan dalam proses pembuatan cuka adalah khamir dan bakteri. Khamir yang berperan adalah Saccharomyces cerevisiae Var. ellipsoideus. Sedangkan bakteri yang berperanan adalah dari genus Acetobacter (familia Pseudomonadaceae) dan genus Bacterium. Beberapa spesies Acetobacter diantaranya adalah : Acetobacter aceti, A. rancens, A. xylinum. Bacterium yang ditemukan adalah : Bacterium schentzenbachii, B. curvum, dan B. orleanense
1.Proses pembuatan
Pada proses pembuatan cuka terjadi 2 macam perubahan biokimiawi, yaitu :
1. Fermentasi gula menjadi etil alkohol, dan
2. Oksidasi alkohol menjadi asam asetat
Tahap pertama adalah proses anaerobik yang dilakukan khamir dan menghasilkan alkohol
Reaksi : C6H12O6 → 2 CO2 + 2 C2H5OH
Glukosa alkohol
Pada proses ini sejumlah kecil produk lain dihasilkan, seperti gliserol dan asam asetat. Juga ada sejumlah kecil substansi lain, dihasilkan dari senyawa selain gula, termasuk asam suksinat dan amil alkohol.
Alkohol yang dihasilkan pada proses pertama digunakan sebagai sumber energi bagi bakteri, yang kemudian mengoksidasinya menjadi asam asetat. Bakteri ini menggunakan substansi lain dalam cairan yang difermentasi sebagai makanan.
Reaksi yang merupakan reaksi aerob ini dapat dituliskan sebagai berikut :
C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O
Alkohol asam asetat
Asetaldehid adalah senyawa intermedier dalam reaksi ini. Di antara produk akhirnya adalah sejumlah kecil aldehid, ester, aseton, dan sebagainya.
Bau cuka yang sedap berasal dari adanya bermacam-macam ester seperti etil asetat, dari alkohol, gula, gliserin dan minyak menguap yang dihasilkan dalam julah kecil oleh aksi mikrobia. Bau ni dapat juga berasal dari sari buah-buahan yang difermentasi, gandum, atau cairan bersifat alkohol lainnya, dari mana cuka dibuat.
Metode pembuatan cuka dapat dibedakan menjadi metode lambat seperti yang dikerjakan di rumah, atau metode let alone, metode Perancis atau Orleans, dan metode cepat, seperti proses pembuatan dengan genera atau prosedur fogging. Pada metode lambat, cairan alkohol tidak bergerak selama asetifikasi, sedangkan pada metode cepat, cairan alkohol bergerak. Metode lambat menggunakan sari buah-buahan yang difermentasi atau cairan gandum untuk menghasilkan asam asetat. Sedangkan metode cepat kebanyakan untuk menghasilkan cuka dari minuman keras (alkohol). Cairan gandum atau buah disediakan untuk makanan bakteri cuka, tetapi untuk memelihara bakteri cuka aktif dalam metode cepat menggunakan alkohol, ditambah dengan vinegar food, yang merupakan kombinasi senyawa organik dan anorganik.
Prosentase cuka dinyatakan dalam grain, yaitu 10 kali jumlah gram asam asetat per 100 ml cuka. Jadi cuka 40 grain mengandung 4 gram asam asetat per 100 ml cuka pada suhu 200 C.

3.Penyebab kerusakan cuka
Logam dan garam-garamnya menyebabkan kekeruhan dan perubahan warna cuka. Kerusakan yang disebabkan mikroorganisme dapat menyebabkan rendahnya mutu bahan dari mana cuka dibuat atau rendahnya mutu cuku itu sendiri. Spesies Lactobacillus dan Leuconostoc dalam sari buah-buahan tidak hanya bertanggung jawab pada rasa tidak enak, tetapi juga menghasilkan asam asetat yang cukup mengganggu fermentasi alkohol oleh khamir. Pada keadaan anaerob, bakteri asam butirat menghasilkan asam yang tidak diinginkan. Kesulitan ini dapat dikurangi dengan penambahan sulfur dioksida pada sari buah, tetapi kemikalia ini menghambat bakteri cuka.
Kerusakan cuka diantaranya adalah rusaknya asam asetat pada produk. Lapisan tipis bakteri pada proses pembuatan cuka mengurangi kecepatan asetifikasi. Oksidasi asam asetat dalam cuka menjadi karbondioksida dan air dapat ditimbulkan oleh bakteri asam asetat sendiri selama proses pembuatan cuka jika kekurangan alkohol atau aerasinya berlebihan. Organisme lain yang dapat mengoksidasi asam asetat pada keadaan aerob adalah lapisan khamir, jamur benang dan algae.

5.Fermentasi Asam Sitrat oleh Jamur Benang
Asam sitrat dihasilkan oleh Penicillium luteum, Mucor puriformis, Aspergillus niger.
Faktor yang menentukan dalam fermentasi asam nitrat :
6. Sumber C
2.Garam organik
4 3. Perbandingan permukaan dengan volume medium
4.pH, suhu, dan oksigen
5.Organisme
Ad. 1. Senyawa organik yang mempunyai senyawa atom C 2,3,4,5,6,7, dan 12. Banyak digunakan sukrosa, fruktosa, laktosa, dan glukosa. Konsentrasi gula 14 – 20 %.
Ad. 2. Garam organik setiap liter memerlukan NH4NO3: 2 – 2,5 gram, KH2PO4: 0,75 – 1,0 gram, MgSO4 7H2O: 0,2 – 0,25 gram, HCl 5 N sebanyak 5 cc, pH 3,4 -3,5.
Ad. 3. Perbandingan permukaan dan volume.
Apabila volume media besar kemudian permukaannya dalam asam sitrat yang terbentuklambat, sedang bila permukaan luas akan terbentuk asam sitrat lebih cepat.
Ad. 4. Persediaan oksigen
Oksigen dibutuhkan untuk pertumbuhan jamur Aspergillus niger, Aspergillus wentii. Erlenmeyer diberi oksigen 15 ml per menit. Suhu digunakan 25 – 350 C. Lama fermentasi 7 – 10 hari. Produk diambil dengan menambahkan Ca, lalu Ca sitrat diendapkan dngan asam sulfat, lalu asam sitrat dipisahkan dari kalsium sulfat.

5. Aktivitas Khamir dalam Fermentasi Minuman beralkohol
Pendahuluan
Hampir sebagian besar industri minuman beralkohol menggunakan produk pertanian sebagai bahan mentah dan khamir yang mengkonversikan menjadi minuman. Semua bahan organik yang terkandung dalam produk pertanian khususnya buah-buahan demikian ada beberapa aktivitas khamir yang tidak diinginkan karena khamir tersebut sebagai agen pembusuk buah. Proses akibat aktivitas khamir yang telah lama dikenal adalah fermentasi bir dan minuman anggur (wine). Proses tersebut melibatkan khamir yang secara alami banyak terdapat dalam buah-buahan atau biji-bijian yaitu genus Saccharomyces. Beberapa jenis khamir yang terlibat dalam fermentasi minuman beralkohol tercantum pada tabel 1
Tabel 1. Fermentasi yang dilakukan oleh khamir
Produk fermentasi
Mikrobia
Bir
Anggur (wine)
Cider
Sake dari beras
Tuak
Madu difermentasikan
Tape

Kumiss dari susu (Rusia)
Kecap
Miso dari kedelai dan beras
Saccharomyces carlbegensi dan S. cerevisieae
Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides
Saccharomyces cerevisieae var. ellipsoides
Saccharomyces sake dan Aspergillus
Saccharomyces cerevisieae dan Schyzosacharomyces
Saccharomyces cerevisieae
Saccharomyces cerevisieae, Candida tropicalis dan
Pediococcus
Saccharomyces cerevisieae, Lactobacillus
Saccharomyces dan Aspergilllus oryzae
Saccharomyces rouxii, Aspergilllus oryzae

Fermentasi bir
Minuman fermentasi yang tertua adalah bir :
Pada tahun 4000 SM bir dibuat dari :
Gandum (barley), padi-padian atau bijian yang lain, yang diolah menjadi roti, kemudian dihancurkan disuspensikan dengan air dan difermentasikan.
Rasanya ada yang manis dan ada yang masam.
Sebelum tahun 700, bir dibuat dari :
Biji-bijian tanpa ditambah hop (bunga) sehingga rasanya berbeda dengan bir sekarang
Ditambah rempah-rempah.
Pada abad ke 15, bir telah menggunakan hop
Sekarang bir terbuat dari :
Kecambah gandum (malt), tepung beras atau jagung, air, hop.
Difermentasikan dengan menggunakan khamir
Mekanisme proses fermentasi bir tersbut :
Pati dari kecambah gandum, beras atau jagung dikonversikan menjadi maltosa dan dekstrin yang dibantu oleh ensim yang terdapat dalam kecambah gandum.
Campuran karbohidrat yang diperoleh tersebut dalam bentuk larutan yang disebut worl, direbus bersama-sama dengan hop, didinginkan
Difermentasikan menjadi bir yang beralkohol, CO2 dan sisa-sisa dekstrin.
Bir telah jadi mengandung :
a. Air, dekstrin, alkohol dan CO2
b. Gula-gula yang tak dapat difermentasikan, protein dan senyawa aromatik yang berasal dari resin hop
c. Dan hasil samping minyak fussel
Proses-proses penting dalam pembuatan bir :
1. Malting : perkecambahan barley di rumah kecambah gandum (Malthouse)

(Gambar 1).

Sampai 3 hari

ditapis
5 sampai 7 hari

dengan 45 % air
00 C untuk malt encer (agak . jernih)
50 C untuk malt kental

dengan 3-4 % air

KE TEMPAT FERMENTASI

2. Kecambah gandum berisi :
Ensim yang merombak pati dari malt itu sendiri dan pati-pati yang ditambahkan (beras atau jagung)
Sumber protein bir yang penting artinya untuk pembentukan buih
Memberikan aroma yang tipikal
3. Proses perkecambahan barley
a. Barley dicuci, direndam ari sehingga memungkinkan baley berkecambah
b. Air ditapis
c. Perkecambahan dilanjutkan sampai 5 atau 7 hari
d. Selama perkecambahan, β-amilase, dan terbtnuk ensim baru yaitu α-amilase
e. α-amilase berperan menyerang pati yang ada disekitarnya, hanya menyerang pada (rantai C yang laurus) dan tidak mampu menyerang rantai C yang bercabang (amilodekstrin). β-amilase berperan dalam pembentukan gula akhir.
f. Ensim lain yaitu :
Protease meningkatkan ke larutan protein
Sitase yang mendegradasikan beberapa gum pentosan
Filase yang melepaskan gugus fosfat dan inositol
4. Pemasakan atau pemanasan
a. Selama pemanasan sering timbul reaksi pencoklatan (browning) karena melanoidin meningkat
b. Melanoidin sangat penting untuk memberi warna dan aroma yang khas.

5. Komposisi bir : alkohol 3,8 % – 5 %
Dekstrin 4,3 %
Protein 0,3 %
Abu 0,3 % dan CO2
6. Mikrobiologi brewing
a. Khamir sangat menentukan kualitas bir: memberikan aroma dan sejumlah oligosakarida yang tidak terfermentasikan.
b. Pada bir lager menggunakan S. carlsbergensis yang mampu memfermentasikan melibiosa dan gas; sedangkan S. cerevisieae tidak mampu memfermentasikan melibiosa.
c. Selama proses fermentasi gula dikonversikan menjadi alkohol, CO2 dan sedikit gliserol, serta asam asetat dari hasil fermentasi karbohidrat yang lain. Protein dan lipid yang terkandung di dalam wort sebagian difermentasikan menjadi alkohol, asam dan ester yang memberikan aroma yang khas. Bir yang dihasilkan berwarna hijau, maka perlu pemeraman lebih lanjut (aging)
d. Selama aging protein, khamir dan resin dipresipitasikan sehingga beir menjadi masak dan jernih dengan aroma yang lembut. Bir tersebut diunduh dengan melalui penyaringan, kemudian diinjeksi dengan CO2 agar terbentuk buih-buih (sparkling). Pada umumnya CO2 yang terbentuk selama fermentasi ditampung ke dalam bejana yang kemudian diijeksikan kembali setelah proses akhir. Kandungan CO2 di dalam bir sekitar 0,45 % – 0,5 %. Beberapa industri bir sering menambah sedikit gula kedalam masing-masing botol untuk mempertahankan proses fermentasi tetap berlangsung.
e. Proses terakhir adalah bottling dan pasteurisasi sekitar 60-65 0C kemudian disaring.
f. Mengapa tidak banyak mikrobia mengkontaminasi bir :
Khamir menggunakan O2 dengan cepat dan menghasilkan CO2
Hop mengandung α-resin dan humulon yaitu senyawa antimikrobia khususnya terhadap bakteri gram positip
Bir mempunyai pH asam (3,7 – 4,5)
Alkohol yang dihasilkan juga mempengaruhi pertumbuhan mikrobia.
Bir disimpan pada suhu dingin.
g. Kontaminan selama brewing bir : Lactobacillus pastorianus dan Pediococcus cereviseae, Flavobacterium proteus.
h. Fermentasi dilakukan pada suhu rendah, sekitar 2 minggu untuk produksi bir
i. Produksi komersial bir dilakukan :
Dengan proses sekali unduh
Dengan proses berkesinambungan : penambahan substrat baru dilakukan secara terus menerus.

j. Macam-macam bir :
1. Lager bir : fermentasi yang melibatkan bottom yeasts dan tak berspora : S. carlsbergensis.
2. Ale : fermentasi bir yang melibatkan top yeasts dan berspora : S. cerevisieae mempunyai kandungan alkohol cukup tinggi.
3. Bir Pilsener (dari Chekoslovakia) : warna jernih, kering (dry) karena mengandung gula yang difermentasikan rendah, mempunyai aroma hop tajam.
4. Minuman malt : kandungan alkohol lebih tinggi dari pada bir
5. Bir non karbohidrat: bir yang dibuat dari larutan karbohidrat dimana semua dekstrin dihidrolisa oleh ensim menjadi maltosa dan glukosa.

Fermentasi anggur (wine)
Semua fermentasi alkohol memerlukan substrat gula dan untuk produksi wine menggunakan sari buah anggur (Vitis vinifera). Buah tersebut merupakan medium yang baik :
a. Kandungan nutrien cukup tinggi
b. Mempunyai keasaman yang tinggi sehingga dapat menghambat pertumbuhan mikrobia yang tidak diinginkan.
c. Kandungan gula cukup tinggi
d. Mempunyai aroma yang sedap.
Fermentasi anggur dilakukan penambahan SO2 ke buah anggur dengan tujuan untuk :
a. Mencegah brwoning selama penghancuran buah
b. Menghambat aktivitas khamir lain
Macam-macam wine :
1. Wine putih : anggur yang dibuat dari buah anggur berwarna hijau dan juga warna merah yang telah dikupas kulitnya.
2. Wine menrah : anggur yang dibuat dari keseluruhan buah anggur berwarna merah.
Jenis khamir
Terdapatnya
Candida pulcherima (Metschnikovia pulcherima)
Sccharomyces cerevisiae
Kloeckera africana; K. apiculata
S. carlsbergensis; S. rouxii
Torulopsis stelatta
Ekstrak (hancuran buah anggur dan wine
Wine klasik
Wine dan buah anggur
Wine dan buahnya
Wine

Wine putih Wine merah

Gambar 2 : Diagram alir pembuatan wine

Cara pembuatan wine (Gambar 2)
1. Buah anggur yang dipetik dari kebun dihancurkan menjadi bentuk cairan yang disebut must.
2. Khamir yang berasal dari permukaan kulit anggur sebagai inokulum dan kadang-kadang diinokulasi dengan S. cerevisieae.
3. Proses fermentasi dilakukan :
a. Red wine :
Warna merah terbentuk selama proses fermentsi karena terjadi ekstraksi warna kulit buah anggur oleh alkohol yang terbentuk.
CO2 terbentuk selama fermentasi sehingga sisa buahan dan kulit terangkat keatas
Lama fermentasi 3 – 5 hari pada 24 – 27 0C
b. White wine :
Proses hampir sama dengan red wine tetapi tidak terjadi warna
Lama fermentasi 7 – 14 hari pada 10 – 21 0C
Kandungan alkohol 19 – 21 %.
c. Memerlukan karbonasi yang dilakukan dengan menginjeksikan CO2 setelah proses fermentasi selesai.

2. ASAM AMINO
Kebanyakan mikrobia mensintesa asam amino yang digunakan untuk biosintesa protein dari glukosa dan ammonium. Asam amino ini sebagai senyawa antara dalam metabolisme, tetapi pada akhir fase exponensial dibebaskan dalam medium walaupun jumlah sedikit.
Di Jepang banyak paten produksi asam amino tetapi hanya asam glutamat dan lisin yang diproduksi oleh industri dalam jumlah besar.

Produksi asam glutamat
Produksi asam glutamat di seluruh dunia lebih dari 100.000 ton per tahun. Monosodium glutamat digunakan untuk penyedap makanan sup.
Asam glutamat dihasilkan oleh mutan Corynebactericum glutamicum sebesar 60 gram/liter, untuk bakterinya sendiri sebesar 300 miligram/liter. Lama fermentasi 40 jam pada suhu 300 C, keasaman medium alkalis dan mengandung biotin (1 – 5 gr/l), glukosa dapat diganti dengan molase. Produksi asam glutamat oleh Corynebactericum glutamicum, sebagai berikut :

Glukose
Fosfoenolpiruvat
CO2 Piruvat
CO2
Oxalo asetat Asetyl Co.A

Sitrat

Cis akonitat

Isositrat
CO2
Α-Ketoglutarat

NH4+

Glutamat

3. VITAMIN
Mikrobia prototrof dapat mensintesa semua vitamin, koensim dan faktor tumbuh untuk pertumbuhan dan metaboisme

Sedikit vitamin yang dihasilkan dalam skala industri dapat dilihat tabel berikut :
Jenis vitamin
Jenis
Mikrobia

Medium
Kondisi fermentasi

Ekstraksi
Produkgr/l (%)
Karoten (prekusor vitamin A)

Riboflavin

L-sorbosa (dalam sintesa vitamin C)

5-ketoasam glukolat (dalam sintesa vitamin C)
Blakeslea trispora

Myobacterium smignaxtis

Ashbya gassypii

Gluconobacter oxidans
Sub spesies
Suboxidans

Gluconobacter oxidans
Sub spesies
Suboxidans
– Molase
– minyak
kedelai
– β-ionon
– Thianin

– glukosa
– kolagen
– minyak
kedelai
– glisin

– D-sorbitol
– 30%
rendaman
jagung

– glukosa
– CaCO3
– air
rendaman
jagung

72 jam
300C, aerob

6 hari
360C, aerob

45 jam
300C, aerob

33 jam
300C, aerob

Solven

Dipanaskan 1200C + reagen untuk pengendapan

Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium

Filtrasi dan pemekatan di bawah vaccium

1 gr/l

0,007 gr/l

4,25 gr/l

70 %

100 %

Biosintesa B12 dihasilkan oleh bermacam-macam bakteri dan Streptomyces. Produksi vitamin B12 menggunakan Propionibacterium.

Seperti dalam dan mikrobia lain seperti berikut ini :

Spesies

Medium

Aerasi
Proses

Suhu
(0C)
Waktu (jam)
Produk
(mg/l)
Bacillus megaterium

Propionibacterium
freudenreichii

Propiobacterium shermanii

Bacillus coagulans

Streptomyces oliveseae

Pseudomonans denitrifieans
Malase, garam, mi-neral, karbon

Glukosa, cornsteep, hetain kobalt,
pH 7,5

Glukosa, cornsteep, kobalt, pH 7

Asam sitrat, tri etanolamin, kobalt, cornsteep

Glukosa, tepung
Kedelai, koblat, garam mineral.

Asam oksalat, betain, koblat, garam mineral
Aerobik

Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari)

Anaerobik (3 hari) + aerobik (2 hari)

Aerobik

Aerobik

Aerobik

30

30

28

55

28

18

120

150

18

96


0-45

20

23

6,0

5,7

10

4. ENSIM
Produk metabolit yang bersifat primer dan sekunder adalah ensim. Ensim dihasilkan oleh mikrobia dalam industri fermentasi berupa exoensim dan endoensim. Ensim dapat digunakan sebagai komponen pengempuk daging, komponen pembuatan detergen, untuk kebersihan, pembuatn sirup, dan sebagainya.
1. Komposisi media untuk produksi ensim
Kebanyakan ensim mikrobia bersifat hidrolase yaitu ensim indusibel, ensim diproduksi bila diinduksi. Misal ensim β-glactosidase diproduksi dalam media yang mengandung laktosa.
Metoda untuk memperoleh ensim dalam jumlah besar perlu ditambahkan kedalam medium inducer dengan konsentrasi rendah (contoh 0,05 % selobiosa). Pengaruh bermacam-macam inducer terhadap penghasilan ensim sebagai berikut :

Ensim
Jenis jamur Benang

Inducer
Produ (international unit)
Selulase

Dextranase

Invertase
Trichoderma viride

Penicellium funiculosum

Aureobasidium pullulans
Selulose
Selobiose
Selobiose diplamitat

Dekstran
Isomaltosa
Isomaltosa dipalmiat

Sukrosa
Sukrosa monopalmiat
22,5
0,2
4,8

1080
2
1098

1,3
108

2. Ensim mikrobia dan kegunaannya
a. Amilase
Strain Bacillus dan Aspergillus menghasilkan beberapa ensim yaitu
1. α-amilase mengkatalisa hidrolisis ikatan α-1,49 glukosidik, berfungsi memecah pati menjadi dextrin dan maltosa
2. Amyloglikosidase yang langsung menghasilkan glukosa dari pati.
3. maltase menghidrolisa maltosa menjadi glukosa.
Amilase yang dihasilkan oleh Aspergillus niger dan A. oryzae digunakan untuk hidrolisa pati menjadi gula
b. Protease
Protease dihasilkan oleh Bacillus subtilis dan Bacillus licheniformis atau A. niger, A. oryzae.
Protease alkalin toleransi pada pH basa dan aktif dalam adanya sodium perborate, sodium aripoyphosphate dan sodium alkylbenzen sulphonat. Prolease alkalin dihasilkan oleh Bacillus dan Streptomyces.

Latihan soal pokok bahasan VII
1. Sebutkan senyawa metabolit primer sebanyak 5 macam dan mikrobia penghasilnya
2. Bedakan antara pembuatan asam cuka metoda cepat dan lambat
3. Jelaskan perbedaan antara Redwizcl dan White Wine
4. Apakah kegunaan penambahan S02 pada ekstrak buah sebagai bahan dasar fermentasi anggur.
5. Mengapa dalam memproduksi enzim tertentu ditambah dengan inducer ?

Pokok Bahasan VIII
FERMENTASI METABOLIT SEKUNDER
Deskripsi singkat
Mikrobia mampu mensintesa senyawa metabolit sekunder pada fase pertumbuhan stationer. Senyawametabolit sekunder digunakan sebagai nutrien darurat untuk mempertahankan hidupnya. Metabolit sekunder itu tergolong dalam antibiotik biopestisida, mikotoksin dan pigmen, alkaloid serta ensim.
Antibiotik yang dihasilkan oleh fungi meliputi griscofulvin, penisilin, cephalosporin, dan asam fusidat dan lain sebagainya. Bakteri juga mampu menghasilkan cyclokeximide, amphoserin, pimaricin, streptomisin, tetrasiklin, khloramfenicol, movabiosin, erithromisin, polimisin dan nisin, Aktinomisetes juga hampir setiap tahunnya menghasilkan 50-100 antibiotik contoh Streptomycesgriseus menghasilkan 40 macam antibiotik yang berbeda.
Biopestisida merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikrobia berdaya insektisida sebagai contoh Bacillus thuringiensis bersifat patogen terhadap larva lepidoptera, Bacillus popilliae patogen terhadap larva lebah. Alkaloid merupakan senyawa yang diproduksi oleh mikrobia dan senyawa ini dapat berperanan sebagai herbisida contohnya Cloviceps purpurea dan C pospali untuk membunuh rumput Pospalum.
Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan tentang fermentasi antibiotik, seperti penisilin dan biopestisida.

A. Penisilin
Pada abad 19 telah diketemukan mikrobia penghambat pertumbuhan mikrobia lain, karena menghasilkan senyawa toksin. Penemuan tersebut disebut pinisilin yang berperanan sebagai antibiotik.
Banyak antibiotik yang dapat digunakan dalam bidang pengobatan yaitu :
Senyawa antifungal dan antibacterial yang dihasilkan oleh mikrobia
Jenis mikrobia yang dihambat
Senyawa sntibiotik dari

Fungi

Bakteria
Griseofulvin

Penisilin
Cephalosporin
Asam fusidat
Cycloheximide
Amphosetrim
Pimarcin
Streptomisin
Tetrasiklin
Khloramfenicol
Novobiosin
Erythromisin
Polimysin
Nisin

Alexander Flemming secara kebetulan menentukan Penicellium notatum tumbuh pada kultur Staphylococcus yang menyebabkan terbentuk zone jernih disekitar Penicellium, karena kedua mikrobia tersebut saling bersifat antagonisme. Kemudian setelah senyawa diisolasi ternyata antibiotik penisilin.Florey tahun 1940 menemukan P. chrysogenium penghasil penisilin bersifat lebih efektif daya hambatnya dan tidak toksis terhadap jaringan manusia.
Industri pinisilin terus mengembangkannya dengan cara : meneliti strain baru dari alam, melakukan seleksi, meningkatkan sifat kultur melalui mutasi, optimalisasi media dan kondisi produksi.
Skema pengembangan strain sebagai berikut :
Isolasi dari melon
Isolat P. chrysogenum
Mutasi
Mutan
Produksi
Penisilin
Pengujian dengan Staphylococcus aureus ( 1 unit/ml )
Isolasi penisilin
Purifikasi
Kristalisasi
(1 unit = 0,5988 gr / sodium benzyl penisilin
Produksi Penisilin melalui dua cara
1. kultur tenggelam
2. kultur permukaan
Dalam produksi penisilin perlu Penicellium ditumbuhkan untuk membentuk spora, spora tersebut sebagai inokulum.
Faktor-faktor yang perlu diperhatikan selama fermentasi penisilin adalah :
1. Bahan dasar terdiri dari :
a. Sumber karbon (6 %), laktosa, pati jagung dan dextrin jagung.
b. Sumber nitrogen : sodium nitrat, ammonium sulfat, ammonium asetat, ammonium laktat, corn steep liquor.
c. Sumber mineral : magnesium sulfat (MgSO4 7H2O)
d. Prekursor : asam phenylacetat.
2. Kondisi fermentasi
Suhu 240 C, pH : 5-7,5, aerasi 400 cu/menit, antifolam tributyl citrat, 3 % octadecanol.
B. Biopestisida
Kebanyakan antibiotik dengan konsentrasi antara (55-200 ppm) berdaya insektisidal. Kemudian novobioci dan cycloheximide (actidione) mempunyai spektrum lebih luas terhadap insekta lain, tetapi apakah bersifat menghancurkan atau kontak saja. Di Jepang telah banyak dilakukan seleksi dan akhirnya menemukan metabolit sekunder baru mempunyai daya insektisida. Insektisida tersebut dihasilkan oleh Streptomyces
Insektisida yang dihasilkan mikrobia
Jenis mikrobia
Produk
Toksisitas terhadap
manusia
Streptomyces factum
Streptomyces mabaraence
Metarrhizium anisapliae
Aspergillus ochraccus
Aspergillus versicolor
Pactomycin
Piericidins A dan B
Dextrixin A dan B
Aspachchracin
Versimide
Tinggi
Tinggi
Tinggi
Rendah

Dari fungi tingkat tinggi di jepang digunakan untuk pengendalian lalat, yaitu asam tricolomat yang dihasilkan oleh Tricholoma muscarium dan asam ibotenat dari Amania muscaria
Bakteri yang berperanan sebagai pengendali hama adalah :
1. Bacillus thuringiensis : sporanya bersifat patogen terhadap larva Lipidoptera
2. Bacillus popilliae : sporanya bersifat patogen terhadap lebah (Popillia japanica).
Nematoda berperanan sebagai vektor serangga patogen, kadang digunakan untuk pengendalian hama , contohnya simbiose antara Achromobacter nematophilus dan Neoplectana carpocapsae
Pestisica dari fungi
Fungi menginfeksi integumen hospes. Spesien fungi yang paling baik yaitu Beauveria bassiana mematikan penyakit pada ulat sutera (Bombyx mori). Jamur Metarrhizium anisolphae.

Latihan soal Pokok Bahasan VIII
1. Jelaskan cara isolasi mikrobia penghasil antibiotik ?
2. Apakah perbedaan antara bakterisida dan bakteriosfatik ?
3. Jelaskan mengapa dalam produksi penisilin perlu ditambah ekstrak / rendaman
jagung ?
4. Apakah fungsi metabolit sekunder beri contoh 5 (lima) macam metabolit
sekunder ?
5. Apakah yang dimaksud dengan…
a. insektisida
b. metabolit sekunder
c. prekursor

Pokok Bahasan IX
BIOKONVERSI STEROID
Deskripsi singkat
Sterol dan steroid telah lama menjadi perhatian oleh ahli biokimia. Pada tahun 1920 ahli estrogenik dan androgenik untuk memenuhi kebutuhan steroid diperoleh dengan ekstraksi bahan alami misalnya korteks adrenal hewan. Senyawa steroid tersebut berupa cortico steroid.
Kemudian coktison berhasil disintesa secara kimiawi yang berguna untuk obat rematoid arthritis dan rematik akut. Selanjutnya pada tahun 1952 Rhizopus nigricans berperanan dalam mengubah progresteron menjadi …… – hidroksiproges rion yang bersifat baik dan diproduksi secara komersil.
Pada tahun 1970 reaksi 11 origenan oleh fungi 16x hidroksilasi oleh Streptomyces dehidrogenasi oleh Arthrobacter Samplex mycobacteria, nocardia dan kebanyakan fungi dilakukan di dalam industri.
Namun demikian banyak kendala yang timbul dalam produksi steroid melalui proses fermentasi, misalnya biaya operasional lebih mahal dibandingkan melalui reaksi kimiawi. Sehingga dalam prakteknya di pabrik, biotransformasi/biokonversi steroid digunakan untuk menggantikan sebagian reaksi secara kimiawi.
Struktur steroid kebanyakan mempunyai gugus methil pada atom karbon nomer 13 dan 10 (C-10 dan C-19). Steroid dapat dianalisa secara paper chromatography (PC) , khromatography lapis tipis (TLC) dan vapor-phase chromatography (VPC). Ekstraksi produk steroid menggunakan methylene chloride dan bermacam-macam solven non polar yaitu ethyl ecetat, amyl acetat, ethelene chlorida, chloroform hasil ekstraksi steroid lalu dianalisa menggunakan cara hromatography.
Penemuan penting dibidang mikrobiologi industri adalah mikrobia yang mampu melakukan aktivitas biokimia. Contoh spora Penicellium roqueforii mampu merubah asam kapilat (asam oktanoat ) menjadi 2 heptanone.
1. Definisi dan peranan steroid
Steroid adalah senyawa mempunyai kerangka perhydro 1,2-cyclo-pentano-phenanthene. Knight memperoleh 11-α-hydroxyl derivat progesteron menggunakan Aspergillus chraceus. :

Pembntukan 11-α-hydroxyl dari progesteron steroid yang dibentuk oleh mikrobia yaitu ergosterol, diosgenin pada tumbuhan, kholesterol terdapat pada hewan, kortisosteroid, hormon sex. Steroid penting sebagai agensia therapeutik, dihasilkan selama regulasi metabolisme
Steroid corteson berguna untuk penyakit rheumatoid arthritis dan rheumatic akut. Progestin dan estrogen untuk agensia mengurangi kesuburan (antifertility). Steroid juga berperanan sebagai agensia therapeutic bagi manusia dan hewan misalnya estrogen, progestin dan androgen
2. Struktur steroid
Kebanyakan steroid mempunyai gugus methyl pada rantai karbon nomer 13 dan 10 (C-18 dan C 19). Bentuk dasar steroid (trans, anti, trans, anti , trans) tergantung pada ikatan cincin karbon nomor 4 dari rantaian karbon dalam Chair Shape. Contoh bentuk dasar steroid adalah sebagai berikut
Pada garis tebal yang di
beri nomor 18 dan 19 dapat
berikatan dengan gugus me-
tyl 17 B konfigurasi

Adapun nama beberapa steroid baik nama perdagangan dan nama kimia dapat ditunjukkan dalam tabel dibawah ini

Nama perdagangan
Nama kimia
Androstenedione
Testosterone
Progesteron
Predmisone A-1 E
Predmisolone
Androst-yene-3,17 dione
17B-Hydroryandrost-4-en-3 ane
Prcgn-4-enc-3,2 adio nc
17 X-21-dihydroxy-prequa-1,4-diene-3, 11,20 trione
11 B,

Ekstraksi steroid dari miselium jamur benang atau semua steroid menggunakan aseton. Sesudah steroid diekstraksi, akan mendapatkan hasil berwarna kecoklatan, lalu didecolorasi dengan karbon dan kristalisasi dari solven aseton – metanol atau methelene chloride. Banyak solven yang dapat digunakan untuk ekstraksi steroid yaitu ethyl asetat, amyl asetat, ethy-lene chlorida, chloroform.
3. Metoda analisis steroid
Steroid hasil fermentasi lebih cocok dianalisis secara khromatografi kertas (Paper chromatography), sedang THIN LAYAR chromatography) sering digunakan untuk penelitian, tetapi untuk kebanyakan penelitian yang spesifik analisis steroid memakai cara Vapor. Phase chromatography (VPC) karena sangat sensitiv untuk identifikasi steroid menggunakan resonansi nuclear magnetic, dan spektrofotometri masa.
Setelah steroid dianalisis secara khromatografi maka noda dideteksi menggunakan sinar ultraviolet dengan panjang gelombang 243 nm dan 268 nm
4.Tipe biokonversi steroid
Biokonversi steroid yang digunakan dalam industri ada dua macam :
a. hidroksilasi ada 4 macam :
11-α-hydroksilasi, 11-β-hydroksilasi, 16-α-hydroksilasi, 21-hydroksilasi
b. Dehidrogenasi

11-α-hydroksilasi
11-α-hydroksi progesteron diperoleh dari progesteron yang dihasilkan oleh Aspergillus ochroceus, 11-α-hydroksi progesteron merupakan hasil antara pembuatan cortison.
11-β-hydroksilasi
Steroid hidrokartison (cortisol) langsung oleh Curvularia lunata atau ensim hewan mammalia
16-α-hydroksilasi
Hidroksilasi ini dilakukan oleh Streptomyces. Reaksi ini menjadi penting karena mampu membentuk 16 hidroksi 9α-fluoroprednison yang sangat cocok untuk obat anti inflammantory.
21-hydroksilasi
Reaksi ini sangat mudah terutama dilakukan oleh Aspergillus niger dan Opphiobolus herpotricus untuk transformasi progesteron menjadi deoxycortison
Dehidrogenasi
Arthrobacter simplex dapat melakukan sintesa prednisolon dari cortison.
5. Metoda Biokonversi steroid
Spora dari fungi atau aktinomesetes sangat esensial untuk biokonversi. Spora diproduksi pada permukaan media atau sekam yang direndam air.
Aktivitas air dan kelembaban relatif sangat menentukan sporulasi :
Pengaruh aktivitas air (aw) pada produksi spora fungi (produksi sebesar 1011 konidia/erlenmeyer
Ml air/ erlenmeyer
Aspergillus ochroceus NRRL 405
A. niger

ATCC9142
Mucor gricocyanus ATCC1207 A
Penicellium chrysogemus WIS 53-414
40
60
80
100
120
140
160
<1
3,2
3,8
3,0
+


+
2,1
2,0
+







6,3
4,5

+
1,8
2,0
1,0
+

Media : 200 gr gandum, sterilisasi 1 jam suhu 1210 C, inkubasi 280 C selama 7 hari untuk A ochroceus, untuk fungi suhu inkubasi 250 C selama 14 hari. Kelembaban relatif 50 – 6 %.
Setelah memperoleh spora banyak lalu diunduh, atau disimpan dalam refrigerator pada suhu -200 C. Spora lalu digunakan dengan dimasukkan ke dalam larutan buffer phosphat, asetat atau sitrat. Kemudian sitrat ditambahkan, lalu dilarutkan kedalam 0,01 % Tween 80, pada akhirnya terjadi biokonversi. Biokonversi kadang-kadang terjadi bila tersedia gula dengan konsentrasi 0,2 – 0,4 % glukosa dengan spora A. ochraceus atau Mucor griseocyanus
Latihan soal Pokok Bahasan IX
1. Mengapa steroid penting sebagai agensia therapeutik?
2.Jelaskan biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi ? Beri contoh
3.Jelaskan perbedaan antara biokonversi steroid melalui reaksi hidroksilasi
dan hidrogenasi
4.Sebutkan 3 macam steroid dan mikrobia penghasilnya
5. Apakah fungsi steroid bagi manusia

.
Pokok Bahasan X
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL
Deskripsi singkat
Di negara yang sedang berkembang anak-anak kekurangan protein. Untuk mengatasi hal ini Protein advisary Group bersama-sama WHO (World Health Organization) perlu memenuhi kekurangan makanan pada umumnya, khususnya protein. Maka mikrobia digunakan untuk produksi makanan bagi manusia telah dilakukan seperti roti, keju, yogurt, kecap dan lain sebagainya
Sumberprotein yang berasal dari mikrobia uniseluler dan multiseluler telah diproduksi sejak perang dunia pertama. Kualitas suatu protein ditentukan oleh kandungan asam amino. Kandungan asam amino protein sel tunggal perlu diketahui mengingat sangat berhubungan dengan fungsi protein sel tunggal sebagai makanan tambahan dan sumber protein utama.
Nutrien Protein Sel Tunggal (PST) harus memenuhi kebutuhan gizi baik untuk manusia dan hewan. Kandungan asam nukleat Protein Sel Tunggal tidak boleh lebih dari 8,5% karena bila manusia kelebihan asam nukleat akan mengakibatkan timbulnya gangguan pencernaan, ginjal, gangguan kulit dengan terakumulasinya senyawa karsinogenik. Asam nukleat pada protein sel tunggal dapat diturunkan dengan cara diekstraksi menggunakan 10% sodium clorida, dengan pH 9,5 dan panas untuk menurunkan sampai konsentrasi 2 %. Kualitas protein dapat dibedakan berdasarkan uji layak yaitu PER (Protein Efficiency Ratio (PER) dan BV (Biological Value) serta protein digestivility)
Tujuan Instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan tentang macam substrat, jenis mikrobia untuk PST, faktor-faktor yang mempengaruhi produksi PST, toksisistas, nilai nutrisi dan penurunan asam nukleat PST.
A. Mikrobia sebagai makanan
1. Pemanfaatan mikrobia untuk produksi makanan bagi manusia telah lama dilakukan. Contoh : Roti, keju, yogurt, kecap, minuman beralkohol.
2. Mikrobia lebih menguntungkan bila dikembangkan sebagai sumber protein atau sebagai protein sel tunggal karena :
a. Kecepatan pertumbuhan lebih cepat dibandingkan hewan dan tumbuhan
b. Pemeliharaannya tidak tergantung musim, lahan, pengairan dan sebagainya.
Kelemahan protein sel tunggal adalah kandungan asam nukleat tinggi, padahal manusia bila mengkonsumsi protein sel tunggal berlebihan, maka asam nukleat akan terakumulasi sehingga menimbulkan gangguan pencernaan, ginjal, kulit.

B. Substrat dan mikrobia untuk PST
Substrat untuk produksi PST dapat menggunakan limbah industri, limbah pertanian baik bentuk padat dan cair. Limbah cair meliputi melase, cairan whey susu, sulfite liquor. Limbah pertanian berbentuk padat misalnya limbah pabrik tahu, limbah pertanian yang mengandung selubiosa, gula.
CO2 dapat digunakan sebagai sumber karbon bagi algae dan hidrogen bakteri. Bakteri dan fungi tertentu (Graphium, Trichoderma) dapat menggunakan methan dan methanol. Pati dari hasil sisa pembuatan kertas dapat ditumbuhi Endomycopsis fibuliger dan Candida utilis dapat menghasilkan amilase.
Hdrokarbon digunakan sebagai substrat produksi PST oleh kebanyakan khamir dan fungi (Tabel)
Genera khamir yang mampu menggunakan hidrokarbon alifatik untuk pertumbuhan
n-alkana (parafin)
1-alkena (olefin)
Candida, Mycotorula, Torulopsis,
Cryptococcus, Pichia, Trichosporon,
Endomycopsis, Rhodotorula,
Saccharomyces, Hasenula
Candida, Debaryomyces,
Hasenula, Rhodotorula

Genera fungi felamentos yang mampu menggunakan hidrokarbon alifatik untuk pertumbuhan
n-alkana (parafin)
1-alkena (olefin)
Abisida
Acremonium
Aspergillus
Botrytis
Cephalosporium
Chaetomium
Chloridium
Cladosporium
Colletotricum
Cunninghamella
Dematium
Epicoccum
Fusarium
Gliocladum
Graphium
Hellicostylum
Helminthosporium
Monilia
Mucor
Oidiodendron
Paecilomyces
Penicellium
Rhizopus
Scolecobasium
Spicaria
Syncephalastrum
Trichoderma
Aspergillus

Cephalosporium

Cunninghamella

Fusarium

Helminthosporium

Spicaria

C. Kondisi Kultur
Garam ammonium atau nitrat biasanya digunakan untuk mempelajari kebutuhan sumber nitrogen oleh mikrobia. Kemudian pH medium untuk pertumbuhan khamir perlu diatur asam (4,5-5,5), untuk bakteri membutuhkan pH netral (6,0-9,5), sedang untuk bakteri hijau biru, Spirulina maxima memerlukan pH basa (9-11).
Temperatur optimum untuk pertumbuhan mikrobia bervariasi, ada yang tumbuh baik pada suhu antara 28- 400 C.
Produksi khamir pada media minyak gas dipreparasi dalam kondisi tidak steril, demikian juga algae yang ditumbuhkan di dalam danau terbuka, selalu terjadi kontaminasi bakteri dan protozoa.
Apabila produksi protein sel tunggal menggunakan substrat hidrokarbon akan timbul banyak masalah karena kemungkinan bersifat karsinogenik. Problemnya antara lain solubilitas hidrokarbon rendah.
Sollubilitas n alkana dalam air pada temperatur 250C.
Alkana
Konsentrai larutan tidak jenuh (molar)
Heksana
Oktana
Dekana
Dodekana
Tetradekana
1,1 x 10-4
5,8 x 10-6
3,3 x 10-7
1,7 x 10 x –8
9,8 x 10-10

Faktor yang perlu diperhatikan didalam penggunaan fermentor yaitu :
a. Media c. Perumbuhan sel
b. Kelarutan hidrokarbon d. Gas untuk aerasi

Apabila hidrokarbon tidak mengandung o2 padahal sangat diperlukan untuk aerasi yaitu untuk bakteri sebesar 25 % sedang khamir 30 %. Penggunaan O2 untuk fermentasi hidrokarbon sebesar 2,5 – 3,5 % kali, tetapi bila hidrokarbon dalam bentuk metan sampai 4 – 5 kali, bila dibandingkan dengan substrat glukosa. Evolusi panas biasanya diperlukan lebih banyak (Tabel)
Pengaruh substrat dan produk sel terhadap kebutuhan oksigen dan pembebasan panas

Mikrobia

Substrat
Poduk
Sel
(gr/l)
Kebutuhan oksigen
Gr/100 gr sel
Pembebasan panas

Kcal/100 gr sel
Kj/100 gr sel
Khamir
Khamir
Bakteri
KH
n-alkana
n-alkana
0,5
1,0
1,0
67
197
172
30
799
780
1591
3345
3266

Susunan kimia sel yang dipanen dipengaruhi oleh sifat medium dan kondisi kultur lainnya, misalnya perbandingan protein dan lemak dipengaruhi oleh perbandingan antar karbon dan nitrogen (C : N) dalam suatu medium. Apabila kandungan nitrogen mendium rendah maka pertumbuhan tebatas, tetapi lemak terakumulasi di dalam sel. Sebagai contoh kandungan lemak pada media yang mengandung nitrogen terbatas Rhodoturula mempunyai 60 % lemak, Mocordia 70 %, Chlorella 80 %.
D. Nilai nutrisi protein sel tungal.
Komposisi mikrobia yang berguna sebagai sumber makanan terdiri dari 10 – 15 % purin atau base pirimidin (Tabel)
Komposisi sel mikrobia (%) berat kering

Fungsi filamentous
Algae
Khamir
Bakteri
Nitrogen
Lemak
Abu
Asam nukleat
5 – 8
2 – 8
9 – 14

7,5 – 10
7,0 – 20
8,0 – 10
3,0 – 8
7,5 – 8,5
2,0 – 6,0
5,0 – 9,5
6,0 – 12
11,5 – 2,5
1,5 – 3
3,0 – 7
8,0 – 16

Kandungan asam amino mikrobia sebesar 70 – 80 % dari seluruh N sel mikrobia. Mikrobia dapat bersintesa asam amino essensial yang sangat berguna untuk pertumbuhan dan sumber nutrisi bagi manusia.
Asam amino essensial dari bermacam-macam mikroorganisme bila dibandingkan dengan gandum dan albumen telur dapat diamati pada tabel di bawah ini .

Kandungan asam amino essensial dari jagung, albumin telur dan makanan dari mikrobia (gr/16 gr N)
Asam amino

Jagung
Albumin telur
Makanan dari mikrobia

1
2
3
4
5
6
Lisin
Threonin
Sitein
Methionin
Tryptophan
Isoleucine
2,8
2,9
2,5
1,5
1,1
3,3
6,5
5,1
2,4
3,2
1,6
6,7
4,6
4,6
0,4
1,4
1,4
6,0
7,7
4,8

1,7
1,0
1,6
7,8
5,4
0,9
1,6
1,3
5,3
5,3
4,5
0,3
1,8

3,9
8,6
4,5

2,7
1,1
4,6
3,9


1,0
1,25
3,2

Keterangan :
1. Spirulina maximum 5. Alcaligenes europhus
2. Saccharomyces cereviceae 6. Penicellium notatum
3. Candida lipolytica
4. Pseudomonas methanol

Kandungan vitamin yang berasal dari mikrobia (mg/100 berat kering)
Vitamin
Morchella hortensis
Candida utilis
S.cerevisiae
Methylomonas methanica
Thiamin
Riboflavin
Niacin
Piridoksin
As.Pantotenat 1
Kholin
As. Folat
Inositol
Biotin
Vitamin B12
As. P amino
Benzoat
0,54
1,31
12,40
2,62
2,60
4,61
1,09
1,78
0,015
0

0,53
4,50
41,73
3,34
3,72

2,15

0,23
0
1,7
5,0 – 36
3,6 – 4,2
32,0 – 100
2,5 – 100
10,0

1,5 – 8

0,5 – 1,8
0
0,9 – 10
1,81
4,82
15,90
14,30
2,42
968,00



0,96

Konsumsi asam nukleat sebesar 2 gram/hari merupakan batas aman, mengingat bagi orang yang diberi asam nukleat dengan dosin aman setelah dilakukan uji klinis dan dibandingkan dengan penderita kencing batu, kandungan asam urat lebih besar dari pasien.

Hubungan konsumsi asam nukleat dengan asam urat
dalam serum dan air kencing
As. Nukleat
Serum (mg/100 ml)
Kandungan asam urat air kencing (mg/hari)
0
2
4
8
0
2,9
5,8
8,7
4,9
6,0
7,7
9,4
4,5
7,9
8,8
9,4
375
667
933
1.393
510
1.190
1.850
1.871

Catatan: Kandungan normal asam urat dalam serum darah: 2-6 mg/100 ml
air kencing : 300-700 /mgr hari
Kebanyakan hewan mempunyai ensim urikase yang mampu memecah asam urat menjadi alantoin yang mempunyai kelarutan lebih besar, sehingga mudah diekskresikan bersama urine. Hewan penghasil ensim urikase selain anjing, burung dan mammalia yang tidak termasuk primata. Tetapi babi tidak mampu mengakomodasi basa purin yaitu guanin sehingga babi mudah terkena penyakit ginjal.
Pemecahan purin menjadi urea dan produk akhir sebagai ammonia. Pemecahan basa purin :
+ H2O
1. Adenin hypoxanthin + NH3
adenase

+ H2O
2. Guanin xanthin + NH3
guanase

+ ½ O2
+ H2O
3. Allantoin asam urat
urikase
+ ½ O2

Penurunan kadar asam nukleat dalam protein sel tunggal
Kandungan asam nukleat dalam protein sel tunggal yang terlalu tinggi akan menimbulkan hambatan nutrisi secara langsung pada, manusia usaha untuk mengurangi kadar asam nukleat menggunakan beberapa cara antara lain : heat shock incubation lalu berkembang menjadi heat shock Bovin Pancreatic ribonuclease, pengendapan menggunakan asam, dan hidrolisa pakai asam dan basa.
Cara penurunan kandungan asam nukleat
Asam nukleat sangat mudah larut dalam larutan basa encer lebih mudah larut dalam air panas tapi sukar larut dalam air dingin, dan tidak larut dalam alkohol.
Pemecahan asam nukleat dilakukan dengan secara kimiawi maupun secara ensimatis, cara pengendapan menggunakan zat kimia atau dengan sentrifugasi.

Latihan soal pokok bahasan X
1. Sebutkan tiga macam spesies mikrobia yang dapat dipakai sebagai sumber
protein sel tunggal (PST)?
2. Mengapa protein sel tunggal tidak boleh mengandung asam nukleat lebih dari
standard?
3. Jelaskan salah satu cara penurunan asam nukleat PST?
4. Apakah perbedaan antara Protein efficiency Ratio (PER) dan Protein
Digestibility (PD)
5. Apakah yang dimaksud dengan :
a. Biological value
b. Microbial food
c. Heat Shocking incubation

Pokok Bahasan XI
PENANGANAN LIMBAH INDUSTRI
Deskripsi singkat
Setiap proses industri yang menghasilkan produk dan limbah baik dalam bentuk padat dan cair. Limbah pabrik dapat berupa senyawa organik dan anor- ganik. Limbah ini bila tanpa diolah terlebih dulu, lalu begitu saja dibuang ke lingkungan akan mengakibatkan terjadi pencemaran. Biasanya industri fermen- tasi tidak mengandung material toksik, tetapi limbah tersebut banyak mengan- dung senyawa organik yang mudah didegradasi oleh mikrobia. Sehingga kan-
dungan oksigen terlarut dalam limbah akan menghambat pertumbuhan organis- me didalam lingkungan . Maka limbah industri sebelum dibuang ke lingkungan perlu diolah terlebih dahulu baik secara fisik, kimia dan secara hayati mengguna kan mikrobia.
Penangan limbah secara fisik yaitu dengan menyisihkan limbah padat secara fisik dari bagian cairan. Kalau secara kimiawi partikel diendapkan atau dikonjugasi /flokulasi menggunakan ferrous atau ferisulfat, almunium sulfat atau calcium hidroksida sebagai koagulan. Penanganan limbah secara hayati, dapat menggunakan cara aerob dan anaerob oleh kumpulan mikrobia yang disebut lumpur aktif atau activity sludge. Parameter kimiawi fisik yang digunakan sebagai indikator & kualitas air meliputi : kekeruhan, bahan padat terlarut, BOD, COD, suhu, pH, warna aroma, detergen senyawa radioaktif dan lain sebagainya. Parameter mikrobiologis meliputi kandungan E coli, streptocou-cus dari mikrobia patogen
Tujuan instruksional khusus
Mahasiswa mampu menjelaskan sifat fisik dan kimia limbah, cara penanganan limbah secara aerob dan anaerob oleh lumpur aktif
1. Pendahuluan

Di dalam industri fermentasi, melalui suatu proses bahan mentah dikonversikan menjadi berbagai macam produk dan sejumlah limbah yang bermacam-macam tergantung proses yang digunakan.
2. Faktor-faktor yang perlu diamati selama survey buangan pabrik
a. Kecepatan alir limbah setiap hari
b. Kekeruhan, warna
c. Padatan tersuspensi
d. Oksigen terlarut, BOD dan COD
e. pH dan suhu
f. Kandungan toksik logam, CL-, sulfida, sianida, fenol dan deterjen
g. Bau dan rasa
h. Radioaktivitas

Kadar oksigen terlarut
Esensial untuk pertumbuhan beberapa jasad renik
Konsentrasi oksigen terlarut: 4 mg/dm-3 atau 90 % konsentrasi jenuh pada suhu dan salinitasn ambien.
Dipengaruhi oleh partikel-partikel bahan organik terlarut
Metoda pengukuran yang sering digunakan untuk oksigen terlarut :
Keperluan oksigen biokimia (BOD): ukuran kuantitas oksigen yang
diperlukan untuk oksidasi bahan organik di dalam air, oleh mikrobia . yang terkandung di dalamnya pada inteval waktu dan suhu tertentu.
Kadar oksigen effluen ditentukan dengan memasukkan limbah atau larutan limbah ke dalam botol berwarna gelap, sebelum dan setelah diinkubasi pada suhu 200 C selama 5 hari.
Penurunan oksigen dapat dihitung dengan satuan O2 yang dikonsumsi per dm3 sampel.
Pengukuran ini digunakan hanya untuk menentukan bahan yang dapat didegradasi.
Pada umumnya BOD diukur setelah 5 hari inkubasi.
b. Keperluan oksigen kimia (COD)
Uji dilakukan dengan memperlakukan sampel dengan sejumlah larutan Potasium dikromat asam yang mendidih selama 2,5 sampai 4 jam, kemudian sisa dikromat dititrasi dengan ferro sulfat atau fero-ammonium sulfat.
Bahan organik teroksidasi sebanding dengan potasium dikromat yang digunakan.
Metode ini digunakan untuk mengukur semua kandungan bahan organik yang mudah dan sukar terdegradasi, baik yang rekalsiran maupun yang bersifat toksik.
Perbandingan BOD : COD yang ideal untuk buangan antara 0,2-0,5 : 1
Beberapa buangan industri yang komposisinya bervariasi mempunyai rasio BOD : COD bervariasi pula,
Strategi untuk pengolahan limbah industri
Perlu survey ke pabrik-pabrik khususnya untuk pelaksanaan program penanganan limbah yang ekonomis.
Mengindentifikasi sumber-sumber air yang tak terkontaminasi dan yang terkontaminasi yang kemungkinan digunakan kembali.
Limbah yang pekat agar disendirikan untuk diolah untuk menghasilkan bahan yang lebih berguna. Penanganan limbah pekat lebih ekonomis bila dibandingkan dengan effluent yang lebih encer.
Effluent yang lebih encer memerlukan pompa dan penampung untuk mengendapkan bahan yang terkandung di dalamnya.
Uji laboratoris untuk menentukan sistem yang akan digunakan
Beberpa persyaratan: parameter-parameter yang telah disebut
Mencari teknik untuk :
Menurunkan kadar garam
Mengkoagulasi partikel tesuspensi dan koloid dan memecah emulsi
Beberpa strategi untuk menanggulangi limbah atau menangani limbah adalah : (3R) Reduced, Re-used dan Re-cycled.
Reduced : mengurangi seminim mungkin tebentuknya limbah dengan memperbaiki proses pengolahan.
Re-used : memanfaatkan limbah untuk bahan bakar selama prosesing. Pada umumnya dikaitkan dengan sumber air untuk pemanfaatannya.
Re-cycling : mengolah kembali sebagai bahan dasar prosessing. Khususnya untuk limbah-limbah industri yang masih mengandung sejumlah bahan yang dapat dimanfaatkan sebagai makanan, pakan ternak, pembenah tanah dan bahan bakar.
Daya buangan industri
BOD : 40.000 – 70.000 mg/l-1 untuk limbah yang mengandung miselium jamur
BOD buangan industri alkohol : 10.000 – 25.000 mg/l-1
Penanganan dan pembuangan limbah
1. Effluen dibuang ke sungai atau laut tanpa perlakuan terlebih dahulu
2. Effluen dibuang ke tanah, lagoon, dimasukkan ke sumur.
3. Sebagian effluen dibuang langsung tanpa perlakuan dan sebagian diperlakukan terlebih dahulu sebelum dibuang
4. Semua effluen dikirim ke penampungan limbah untuk diperlakukan
5. Semua effluen ditangani terlebih dahulu di industri itu sendiri.
Proses penanganan limbah. Fermentasi limbah meliputi 3 proses
Perlakuan secara fisik
Perlakuan secara kimia
Perlakuan secara biologi

Latihan soal pokok bahasan XI
1. Mengapa Escherichia asli digunakan sebagai indikator pencemaran ?
2. Jelaskan salah satu cara penanganan limbah secara anaerob?
3. Beri contoh penanganan limbah pada menggunakan mikrobia?
4. Jelaskan salah satu penanganan limbah menggunakan koagulan
5. Apakah yang dimaksud dengan
a. Lumpur aktif
b. Metanogenik
c. Biological oxigen Demand
d. Aklimasi

Chemistry of Carbanions Kimia karbanion

Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
1 1
Chemistry of Carbanions Kimia karbanion
Formation of CC bond is fundamental to organic synthesis. Pembentukan ikatan CC mendasar untuk sintesis organik. From about ten Dari sekitar sepuluh
petrochemical products which are abundantly available – what we call as natural produk petrokimia yang banyak tersedia – apa yang kita sebut sebagai alam
feedstock – today, we are able to make millions of compounds ranging from drugs to feedstock – hari ini, kita mampu membuat jutaan senyawa obat mulai dari ke
dyes. pewarna. This advancement was possible largely due to development of organic chemistry – kemajuan kimia ini mungkin sebagian besar disebabkan karena perkembangan organik –
and in particular the ability of the synthetic chemists to modify structures via newer CC dan khususnya kemampuan para ahli kimia sintetik untuk mengubah struktur melalui CC yang lebih baru
bond formations. obligasi formasi. The majority of these reactions involve the carbanion intermediates. Sebagian besar reaksi ini melibatkan intermediet Karbanion. We Kita
are all familiar with the factors which stabilize the carbanions. semua terbiasa dengan faktor-faktor yang menstabilkan karbanion. In this part, we are going Pada bagian ini, kita akan
to be focusing on one of the most versatile carbanion intermediate namely the enolate, harus fokus pada salah satu serbaguna Karbanion paling intermediate yaitu enolat,
with their utility in various CC bond formations being central issue in our discussion. dengan utilitas mereka dalam berbagai formasi ikatan CC menjadi isu sentral dalam diskusi kita.
Enols and Enolate Anions: Enols dan Anion enolat:
The process whereby a hydrogen atom attached to the α-carbon atom of a carbonyl Proses dimana sebuah atom hidrogen terikat pada atom karbon karbonil α sebuah
compound (the α-hydrogen atom) moves to the carbonyl oxygen atom is known as senyawa (di-hidrogen atom α) bergerak ke atom oksigen karbonil dikenal sebagai
enolization or keto-enol tautomerism. enolisasi atau-enol tautomerisme keto. The isomeric carbonyl and enol structures are Karbonil isomerik dan struktur enol adalah
tautomers. tautomers. The extent of enolization is dependent on the acidity of the a-proton – more Besarnya enolisasi tergantung pada keasaman-proton – lebih
acidic the a-proton, the more probable the enolization and hence the equilibrium constant asam di-proton, yang lebih mungkin yang enolisasi dan karenanya konstanta kesetimbangan
for tautomerism K untuk tautomerisme K
T T
will be higher. akan lebih tinggi. Normally, the carbonyl form is favoured, however Biasanya, bentuk karbonil lebih disukai, namun
structural factors can significantly affect K faktor struktural dapat secara signifikan mempengaruhi K
T T
. .
H H
O O
OH OH
K K
T T
carbonyl karbonil
enol enol
K K
T T
= [enol] / [carbonyl] = [Enol] / [karbonil]
The interconversion between the keto and enol form is catalyzed by both acid and the The interkonversi antara keto dan bentuk enol dikatalisis oleh asam dan
base. dasar. In aqueous acid, rapid protonation of carbonyl group occurs first, which is followed Dalam air asam, protonasi cepat gugus karbonil terjadi pertama, yang diikuti
by removal of α-proton by water in the rate controlling step leading to the enol. dengan penghapusan α-proton oleh air di tingkat mengendalikan langkah menuju ke enol.

Page 2 Page 2
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
2 2
H H
3 3
C C
O O
CH CH
3 3
+ +
H OH H OH
2 2
fast cepat
H H
3 3
C C
HO HO
C C
H H
2 2
H H
+ H + H
2 2
O O
H H
3 3
C C
OH OH
CH CH
2 2
+ +
H H
3 3
O O
rsc rsc
Under basic condition, abstraction of the α-hydrogen atom is the initial rate-controlling Pada kondisi dasar, abstraksi dari atom hidrogen-α adalah tingkat awal pengendali
step. langkah. Proton abstraction from solvent completes the enolization process. Proton abstraksi dari pelarut menyelesaikan proses enolisasi.
H H
3 3
C C
O O
C C
H H
2 2
H H
+ +
OH OH
rsc rsc
H H
3 3
C C
O O
CH CH
2 2
H H
3 3
C C
O O
CH CH
2 2
HOH HOH
+ +
fast cepat
H H
3 3
C C
OH OH
CH CH
2 2
+ +
OH OH
As can be seen, these processes are essentially acid-base reactions and involve Seperti dapat dilihat, proses ini pada dasarnya reaksi asam-basa dan melibatkan
equilibriums. keseimbangan.
Carbonyl compounds are considerably more acidic (we are obviously referring to senyawa Karbonil jauh lebih asam (kita jelas mengacu
Bronsted acidity) than their hydrocarbon analogs (see table 1). Bronsted keasaman) dari Analog hidrokarbon mereka (lihat tabel 1). Enolate anion is the enolat anion adalah
conjugate base of a carbonyl compound and is resonance stabilized. dari dasar dan senyawa karbonil konjugasi adalah resonansi stabil. It can also act as a Hal ini juga dapat bertindak sebagai
nucleophile – this in fact is the basis of their reactivity in variety of reactions ranging nukleofil – fakta ini dalam adalah dasar dari reaktivitas mereka dalam berbagai reaksi antara
from alkylation, aldol reactions to more complex iodoform reactions. dari alkilasi, reaksi aldol lebih reaksi iodoform kompleks. A general idea of Ide umum
pK pK
a sebuah
values of various carbon acids will help us in understanding these reactions better nilai-nilai berbagai asam karbon akan membantu kita untuk memahami reaksi-reaksi yang lebih baik
and will also allow us to decide what base could be used for deprotonation of a given dan juga akan memungkinkan kita untuk memutuskan apa dasar dapat digunakan untuk deprotonasi diberikan
proton under certain conditions. proton dalam kondisi tertentu.

Page 3 Page 3
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
3 3
Acid Asam
pKa pKa
H H
2 2
O O
14 or 15.7 14 atau 15,7
depending on source slight tergantung pada sumber sedikit
variation in numbers possible variasi dalam jumlah yang mungkin
CH CH
3 3
OH16 OH16
HCl HCl
-8 -8
OH OH
9.95 9,95
CH CH
3 3
CO CO
2 2
H H
4.76 4,76
CH CH
4 4
48 48
H H
2 2
C CH CH C CH CH
3 3
43 43
H H
Ph Ph
23 23
H H
H H
15 15
H H
2 2
36 36
NH NH
36(in THF) 36 (dalam THF)
NH NH
3 3
38 38
Me Saya
X X
O O
X X
H H
26.5 26,5
Ph Ph
19.8 19,8
COCH3 COCH3
9 9
t t
BuO Penuh
O O
H H
24.5 24,5
eg One can use misalnya Satu dapat menggunakan
i aku
Pr Pr
2 2
N N
– –
(pKa of conjugate acid 36) for deprotonation of CH (PKa asam konjugat 36) untuk deprotonasi CH
3 3
COCH COCH
3 3
(pKa = 26.5) in such a way that equilibrium will be almost exclusively towards enolate. (PKa = 26,5) sedemikian rupa sehingga keseimbangan akan hampir secara eksklusif terhadap enolat.
(We call this as deprotonation under kinetic conditions.) (Kami menyebutnya sebagai deprotonasi dalam kondisi kinetik.)

Page 4 Page 4
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
4 4
O O
H H
+ +
B B
O O
O O
BH BH
+ +
There is one more factor that we need to keep in mind before we go further. Ada satu faktor lagi yang kita perlu diingat sebelum kita melangkah lebih jauh. Look at the Lihatlah
table – can we use BuLi or MeLi ie Bu meja – dapat kita gunakan yaitu Buli atau Bu Meli
– –
or CH atau CH
3 3
– –
to deprotonate acetone? untuk deprotonasi aseton? Ideally Idealnya
speaking, yes, provided we take only basicity into account. berbicara, ya, asalkan kita kebasaan hanya ke rekening. pKa of conjugate acid is more pKa asam konjugat lebih
than that of the proton to be abstracted. dibandingkan dengan proton untuk dicabut. However, one more aspect we have to worry Namun, satu lagi aspek kita harus khawatir
about is the nucleophilicity – MeLi or BuLi are also good nucleophiles like Grignard tentang adalah nucleophilicity – Meli atau Buli juga nukleofil yang baik seperti Grignard
reagents. reagen. So they are not typically used for deprotonation but rather non-nucleophilic, Jadi mereka biasanya tidak digunakan untuk deprotonasi melainkan non-nukleofilik,
bulky LDA (lithium diisopropylamide) or LiHMDS (lithium hexamethyldisilazide) are LDA besar (diisopropilamida lithium) atau LiHMDS (hexamethyldisilazide lithium) adalah
used more often. lebih sering digunakan.
One has to look at C=O as well. Kita harus melihat pada C = O juga. Due to the polarization of C=O bond, it can act as an Karena polarisasi ikatan C = O, itu dapat bertindak sebagai
electrophile at carbon centre or as a nucleophile (or base) through oxygen or α-carbon elektrofil di pusat karbon atau sebagai nukleofil (atau dasar) melalui oksigen atau α-karbon
centre (of the enol form). pusat (bentuk enol).
O O
δ+ δ- δ + δ-
Nu Nu
O O
δ+ δ +
δ- δ-
E E
electrophile elektrofil
nucleophile nukleofil
OH OH
E E
or atau
Kinetic and Thermodynamic Enolates: Kinetika dan Termodinamika enolat:
Generation of enolates of ketones is at times challenging because they pose a problem in Generasi enolat keton adalah pada kali menantang karena mereka menimbulkan masalah dalam
regioselectivity – ketones can have enolizable protons on both sides of the carbonyl regioselectivity – keton dapat memiliki proton enolizable di kedua sisi karbonil
groups. kelompok. The problem is not so much when one side of the ketone does not have the Masalahnya tidak begitu banyak bila satu sisi keton tidak memiliki
enolizable proton (eg acetophenone) or the ketone is symmetrical (eg 3-pentanone). proton enolizable (acetophenone misalnya) atau keton adalah simetris (misalnya 3-pentanone).
The real issue is with the unsymmetrical ketones where enolizable protons are present on Masalah sebenarnya adalah dengan keton tidak simetris di mana proton enolizable yang hadir pada
either side. sisi. For successful reactions, we need to control which side enolate is formed. Untuk reaksi yang sukses, kita harus mengontrol sisi enolat terbentuk.

Page 5 Halaman 5
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
5 5
O O
H H
+ +
B B
R R
O O
R R
O O
+ +
B B
R R
H H
O O
R R
If one of the two protons is significantly more acidic, the selective enolate formation is Jika salah satu dari dua proton secara signifikan lebih asam, pembentukan enolat selektif adalah
straight forward. lurus ke depan. Eg in the case of ethyl acetoacetate, there are two types of enolizable Misalnya dalam kasus acetoacetate etil, ada dua jenis enolizable
protons. proton. However, only one of the two protons is deprotonated first. Namun, hanya satu dari dua proton adalah terdeprotonasi pertama. This is an example Ini adalah contoh
of thermodynamic control: only the more stable of the two possible enolates is formed. kontrol termodinamik: hanya lebih stabil dari dua enolat mungkin terbentuk.
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
O O
O O
Base Dasar
Base Dasar
Less stable Kurang stabil
More stable Lebih stabil
This principle can be extended further where the difference in the acidity of the protons Prinsip ini dapat diperpanjang lebih jauh dimana perbedaan dalam keasaman dari proton
on either side is not as pronounced. di kedua sisi ini tidak diucapkan. Take example of 2-methyl cyclohexanone. Ambil contoh-metil Sikloheksanon 2. There are Ada
two enolates which are possible as shown. dua enolat yang mungkin seperti yang ditunjukkan. Now enols and enolates are alkenes and hence Sekarang enols dan enolat adalah alkena dan karenanya
the more substituted it is, the more stable it will be. semakin menggantinya, semakin stabil akan. So, when equilibration is possible, the Jadi, ketika kesetimbangan adalah mungkin,
more stable enolate will form. enolat lebih stabil akan membentuk. This is possible if a proton source is available, in this case Hal ini dimungkinkan jika tersedia sumber proton, dalam hal ini
a slight excess of ketone itself can act as a source of proton. yang sedikit berlebihan keton itu sendiri dapat bertindak sebagai sumber proton.
Now compare a situation where we use a strong, bulky base such as LDA. Sekarang bandingkan situasi dimana kami menggunakan yang kuat, basis besar seperti LDA. LDA is too LDA terlalu
hindered and attacks the least hindered CH bond α to the carbonyl group. menghambat dan menyerang paling tidak terhalang ikatan α CH ke grup karbonil. It also prefers Ini juga suka
to attack more acidic CH bond and CH bond on less substituted carbons are indeed untuk menyerang asam CH obligasi lebih dan ikatan CH pada diganti karbon kurang memang
more acidic. lebih asam. Also, the statistic helps with more protons present on the less substituted Selain itu, statistik membantu dengan proton lebih hadir pada kurang diganti
carbon atom. atom karbon. These factors combine and ensure that we form the less substituted enolate Faktor-faktor ini mengkombinasikan dan memastikan bahwa kita membentuk diganti kurang enolat
as the major product provided we do not allow the equilibrium to be attained which will sebagai produk utama yang disediakan kami tidak mengijinkan ekuilibrium yang akan dicapai yang akan
lead to the formation of more stable enolate. mengarah pada pembentukan enolat lebih stabil. This can be accomplished by controlling a Hal ini dapat dicapai dengan mengendalikan

Page 6 Page 6
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
6 6
few things – temperature is typically maintained at -78 beberapa hal – suhu biasanya dipertahankan pada -78
o o
C, the reaction times are typically C, reaksi biasanya kali
short and using excess of base compared to ketone at all the time which can be easily pendek dan menggunakan kelebihan dasar dibandingkan dengan keton pada semua waktu yang dapat dengan mudah
achieved by adding ketone drop-wise to the base. dicapai dengan menambahkan keton drop-bijaksana untuk basis. This enolate which is formed faster is Enolat ini yang dibentuk lebih cepat
kinetic enolate. enolat kinetik.
LDA LDA
(slight excess) (Sedikit lebih)
O O
(add dropwise) (Tambahkan setetes demi setetes)
-78 -78
o o
C, THF C, THF
O O
(Kinetic enolate formed) (Kinetika enolat dibentuk)
O O
(Thermodynamic enolate (Termodinamika enolat
not formed) tidak terbentuk)
Reactions of enolates: Reaksi dari enolat:
Enolates are nucleophiles and thus can be reacted with a variety of electophiles. Enolat adalah nukleofil dan dengan demikian dapat bereaksi dengan berbagai electophiles.
Depending on the type electrophile used we have different classes of reactions. Tergantung pada jenis elektrofil digunakan kita memiliki kelas yang berbeda reaksi. Some of Beberapa
the reactions that we are going to be discussing are (i) aldol reaction (ii) Claisen reaksi yang kita akan membahas adalah (i) reaksi aldol (ii) Claisen
condensation (iii) Diekman cyclization (iv) alkylation of enolates (active methylene kondensasi (iii) Diekman siklisasi (iv) alkilasi enolat (metilen aktif
compounds) (v) Michael addition and (vi) Robinsons annelation. senyawa) (v) Michael tambahan dan (vi) Robinsons annelation.
(i) Aldol Reaction: (I Reaksi aldol):
Consider the reaction of acetaldehyde with a base like NaOH. Perhatikan reaksi asetaldehida dengan basis seperti NaOH. As we have discussed Sebagaimana telah kita bahas
earlier, under basic condition we’ll form enolates. sebelumnya, di bawah kondisi dasar yang kita akan bentuk enolat. Based on the pKa whoever, you’ll Berdasarkan pKa dari siapa pun, Anda akan
realize that formation of enolate is not going to be complete (hydroxide is not strong menyadari bahwa pembentukan enolat tidak akan lengkap (hidroksida tidak kuat
enough base to ensure complete deprotonation) and the equilibrium would largely be dasar cukup untuk memastikan deprotonasi lengkap) dan sebagian besar keseimbangan akan
towards the aldehyde and sodium hydroxide. terhadap aldehida dan natrium hidroksida. Thus, only a small amount of the Dengan demikian, hanya sejumlah kecil dari
nucleophilic enolate is formed. enolat nukleofilik terbentuk. The enolate thus formed will react with the acetaldehyde Enolat yang terbentuk akan bereaksi dengan asetaldehida yang
molecule which is not enolized to form the alkoxide. molekul yang tidak enolized untuk membentuk alkoksida tersebut. This alkoxide will be protonated by alkoksida ini akan terprotonasi oleh
the water which was initially formed in the first step. air yang awalnya dibentuk pada langkah pertama. The product of this step is a Hasil dari langkah ini adalah
compound which contains an aldehyde (‘ald’) as well as a hydroxyl (‘ol’) group whose yang mengandung senyawa aldehida (‘sedang dioperasikan pada poros’) serta sebuah hidroksil (‘ol’) kelompok yang
common name is ‘aldol’. nama umum adalah ‘aldol’. The name aldol however is used for the whole class of reactions Namun nama itu aldol digunakan untuk seluruh kelas reaksi
involving an enolate and a carbonyl compound. melibatkan suatu enolat dan senyawa karbonil. Notice that the base catalyst (hydroxide Perhatikan bahwa katalis basa (hidroksida
ion) is regenerated in the last step, so this indeed is a catalytic process. ion) adalah regenerasi di langkah terakhir, jadi ini memang merupakan proses katalitik.

Page 7 Page 7
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
7 7
H H
O O
H H
+ +
OH OH
H H
O O
CH CH
2 2
+ +
OH OH
H H
O O
CH CH
3 3
H H
H H
3 3
C C
O O
O O
O O
H H
H H
H H
H H
3 3
C C
OH O O OH
– –
In general, in these reactions the concentration of base has to be controlled. Secara umum, dalam reaksi konsentrasi dasar harus dikontrol. With higher Dengan lebih tinggi
concentration, dehydration of aldol products occurs rather readily due to the formation of konsentrasi, dehidrasi produk aldol akan terjadi lebih mudah karena pembentukan
stable conjugated unsaturated carbonyl compounds. konjugasi stabil senyawa karbonil tidak jenuh. This elimination is an example of a penghapusan ini adalah contoh dari
typical E1cB reaction. E1cB khas reaksi.
H H
OH OH
H H
O O
HO HO
H H
OH O O OH
-OH -OH
H H
O O
Aldol condensation Kondensasi aldol
product produk
One of the ways to ensure that the aldol product rather than aldol condensation product is Salah satu cara untuk memastikan bahwa produk aldol aldol kondensasi bukan produk dari adalah
obtained is to use kinetic conditions discussed earlier for carrying out aldol reaction. diperoleh adalah dengan menggunakan kondisi kinetik dibahas sebelumnya untuk melakukan reaksi aldol.
Ph Ph
O O
LDA LDA
-78 -78
O O
C, THF C, THF
Ph Ph
O Li O Li
H H
O O
then H maka H
3 3
O O
+ +
Ph Ph
O O
OH OH
The aldol reaction could be catalyzed under acidic conditions as well. Reaksi aldol dapat dikatalisis dalam kondisi asam juga. However, under Namun, dalam
these conditions typically aldol condensation product is obtained ie the dehydration of kondisi ini biasanya produk kondensasi aldol diperoleh yaitu dehidrasi
initial aldol product takes place rapidly. produk aldol awal berlangsung cepat. For mechanistic discussion, let’s consider Untuk diskusi mekanistik, mari kita pertimbangkan
example of cyclopentanone with an acid. contoh cyclopentanone dengan asam. In acidic medium, the ketone tautomerizes to its Dalam media asam, keton tautomerizes nya
enol form. bentuk enol. The enols are much less nucleophilic than the enolates. Para enols jauh kurang nukleofilik daripada enolat. However, protonation Namun, protonasi
of carbonyl oxygen makes it better acceptor (electrophile) than the unprotonated ketone! oksigen karbonil membuat akseptor lebih baik (elektrofil) dari keton unprotonated!
The reaction is thus acid catalyzed. Reaksi ini sehingga asam katalis.

Page 8 Page 8
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
8 8
O O
H H
+ +
O O
H H
H H
H H
2 2
O O
-H -H
3 3
O O
+ +
OH OH
O O
H H
H H
O O
H H
H H
OH OH
H H
2 2
O O
O O
H H
OH OH
H H
+ +
O O
H H
OH OH
2 2
O O
H H
H H
2 2
O O
-H -H
3 3
O O
+ +
O O
-H -H
2 2
O O
(ii) Claisen condensation or reaction: (Ii) Claisen kondensasi atau reaksi:
The enolate generation and further reactions are not limited to ketones and aldehydes. Generasi enolat dan selanjutnya reaksi tidak terbatas pada keton dan aldehida.
Even protons α to the ester functional group are acidic enough and can be deprotonated Bahkan proton α untuk ester kelompok fungsional asam cukup dan dapat terdeprotonasi
with base to form enolates. dengan dasar untuk membentuk enolat. These enolates are nucleophilic and can react with a variety of Enolat ini adalah nukleofilik dan dapat bereaksi dengan berbagai
electrophiles. elektrofil. Incidently, the carbonyl of ester can itself act as an electrophile. Incidentally, karbonil ester bisa sendiri bertindak sebagai elektrofil. Thus, ethyl Jadi, etil
acetate when reacted with sodium ethoxide leads to the formation of a β-keto ester, asetat bila bereaksi dengan natrium etoksida mengarah pada pembentukan β-keto ester,
namely ethyl acetoacetate. yaitu etil acetoacetate.
O O
OEt OEt
1)EtONa/EtOH 1) EtONa / EtOH
2)H 2) H
3 3
O O
+ +
O O
OEt OEt
O O
+ +
EtOH EtOH
Ethyl acetoacetate Etil acetoacetate
This reaction is known as Claisen reaction or Claisen condensation. Reaksi ini dikenal sebagai reaksi Claisen atau kondensasi Claisen. The Claisen The Claisen
condensation involves a series of equilibria. kondensasi melibatkan serangkaian ekuilibria.

Page 9 Page 9
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
9 9
O O
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
EtO ETO
+ +
-EtOH -EtOH
O O
OEt OEt
OEt OEt
O O
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
+ +
O O
OEt OEt
O O
OEt OEt
rcs rcs
O O
OEt OEt
O O
H H
-EtOH -EtOH
O O
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
O O
O O
OEt OEt
O O
H H
3 3
O O
+ +
EtO ETO
All the equilibria are shifted towards the product because the stability of the anion of the Semua kesetimbangan adalah bergeser ke arah produk karena stabilitas dari anion dari
ethyl acetoacetate which itself is obtained by acidifying the reaction. etil acetoacetate yang diperoleh sendiri oleh acidifying reaksi.
Another way to shift the equilibrium to right is to distill off the alcohol by-product as it is Cara lain untuk menggeser kesetimbangan ke kanan adalah untuk menyaring off alkohol dengan-produk seperti yang
formed. terbentuk.
Formation of the enolate in a separate initial step of the reaction by using a strong base Pembentukan enolat pada langkah awal yang terpisah dari reaksi dengan menggunakan basa kuat
and then reacting with an acyl chloride also improves the yield of the β-keto esters. dan kemudian bereaksi dengan asil klorida juga meningkatkan hasil dari β-keto ester.
O O
OEt OEt
LDA/THF LDA / THF
-78 -78
0 0
C C
O O
OEt OEt
Li Li
+ +
O O
Cl Cl
then HCl kemudian HCl
O O
O O
OEt OEt
This by far is much better method especially for preparing products of mixed ester Ini jauh lebih baik metode banyak terutama untuk mempersiapkan produk campuran ester
condensation which typically yields a mixture of products. kondensasi yang biasanya menghasilkan campuran produk.
iii) Dieckmann Reaction iii) Reaksi Dieckmann
The intra-molecular condensation of diesters leading to the formation of cyclic β- The-molekul kondensasi intra diesters menuju pembentukan siklik β-
keto esters is known as Dieckmann reaction. keto ester dikenal sebagai reaksi Dieckmann. This reaction is mechanistically similar to Reaksi ini secara mekanis mirip dengan
Claisen reaction and is particularly useful in the formation of five and six-membered Claisen reaksi dan ini terutama bermanfaat dalam pembentukan lima dan enam beranggota
rings. cincin.

Page 10 Page 10
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
10 10
1)Na/toluene 1) Na / toluena
2)H 2) H
3 3
O O
+ +
CO CO
2 2
Et Et
O O
+ +
EtOH EtOH
EtO ETO
OEt OEt
O O
O O
2-Carboethoxy 2-Carboethoxy
cyclopentanone cyclopentanone
1)NaH/C 1) NAH / C
6 6
H H
6 6
2)H 2) H
3 3
O O
+ +
+ +
EtOH EtOH
EtO ETO
OEt OEt
O O
O O
CH CH
3 3
O O
CO CO
2 2
Et Et
Me Saya
2-Carboethoxy-6-methyl- 2-Carboethoxy-6-metil-
cyclohexanone Sikloheksanon
Note: It is important to remember that just like aldol reaction Claisen reaction and Catatan: Sangat penting untuk diingat bahwa sama seperti reaksi aldol dan reaksi Claisen
Dieckmann reaction are reversible. Dieckmann adalah reaksi reversibel.
Eg Misalnya
CO CO
2 2
CH CH
3 3
O O
1)NaOH/H 1) NaOH / H
2 2
O O
2)H 2) H
3 3
O O
+ +
OH OH
O O
Ph Ph
+ +
C C
2 2
H H
5 5
OH OH
Ph Ph
CO CO
2 2
H H
O O
O O
NaOH/H NaOH / H
2 2
O O
heat panas
O O
O O
O O
Na Na
+ +
H H
3 3
O O
+ +
OH OH
O O
O O
iv) Alkylation of enolates: iv) alkilasi enolat:
The enolates of aldehydes, ketones and esters typically undergo condensation The enolat dari aldehida, keton dan ester biasanya mengalami kondensasi
reactions as they also contain an electrophilic carbonyl group. reaksi karena mereka juga mengandung sebuah gugus karbonil elektrofilik. Formation of the enolate Pembentukan enolat
anion is much more facile when two adjacent groups can stabilize the negative charge. anion jauh lebih lancar ketika dua kelompok yang berdekatan dapat menstabilkan muatan negatif.
These types of compounds are often referred to as active methylene compounds – they Jenis senyawa yang sering disebut sebagai senyawa metilen aktif – mereka
posses pKa values less than those of water and alcohols (see table 2). pKa memiliki nilai yang kurang dibandingkan dengan air dan alkohol (lihat tabel 2).

Page 11 Page 11
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
11 11
Table 2: pKa’s of active methylene compounds Tabel 2: pKa’s senyawa metilen aktif
Substrate Substrat
pKa pKa
CH CH
2 2
(CO (CO
2 2
Et Et
2 2
) )
13 13
CO CO
2 2
Et Et
O O
11 11
NC NC
CN CN
11 11
O O
O O
9 9
CN CN
O O
OEt OEt
9 9
The enolates generated from these active methylene compounds are very nucleophilic The enolat dihasilkan dari senyawa metilen aktif sangat nukleofilik
and can be readily alkylated with a wide range of alkyl halides (electrophiles). dan dapat mudah alkilasi dengan berbagai alkil halida (elektrofil).
Me Saya
OEt OEt
O O
O O
1)NaOEt/EtOH 1) NaOEt / EtOH
2)nC 2) nC
4 4
H H
9 9
Br Br
Me Saya
OEt OEt
O O
O O
nC nC
4 4
H H
9 9
Me Saya
Me Saya
O O
O O
1)K 1) K
2 2
CO CO
3 3
/CH / CH
3 3
COCH COCH
3 3
2)CH 2) CH
3 3
I Aku
Me Saya
Me Saya
O O
O O
Me Saya

Page 12 Page 12
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
12 12
When two acidic hydrogen atoms are present on the same carbon atom, mono- and Ketika dua atom hidrogen asam yang hadir pada atom karbon yang sama, mono-dan
dialkylation are both possible. dialkylation keduanya mungkin. The product obtained is a simple function of quantities of Produk yang diperoleh merupakan fungsi sederhana kuantitas
the reactants used. reaktan yang digunakan. Dialkylation or successive mono-alkylation with two different Dialkylation atau alkilasi berturut-mono dengan dua yang berbeda
alkylating reagents is possible. alkylating reagen adalah mungkin.
OEt OEt
O O
O O
1)K 1) K
2 2
CO CO
3 3
(2eq)/H (2eq) / H
2 2
O O
Br Br
2) 2)
OEt OEt
O O
O O
EtO ETO
2 2
C C
CO CO
2 2
Et Et
1)NaOEt/EtOH 1) NaOEt / EtOH
2) EtI 2) ETI
EtO ETO
2 2
C C
CO CO
2 2
Et Et
Et Et
EtO ETO
2 2
C C
CO CO
2 2
Et Et
1)NaOEt(2eq)/EtOH 1) NaOEt (2eq) / EtOH
2) 2)
Br Br
Br Br
CO CO
2 2
Et Et
EtO ETO
2 2
C C
1)NaOEt/EtOH 1) NaOEt / EtOH
2) MeI 2) Mei
CO CO
2 2
Et Et
CO CO
2 2
Et Et
Me Saya
Et Et
(2 eq.) (2 Pers.)
β-keto eaters undergo decarboxylation via the corresponding β-keto acid which greatly β-keto pemakan menjalani dekarboksilasi melalui asam β-keto yang sesuai yang sangat
enhances their utility in organic synthesis. meningkatkan utilitas mereka dalam sintesis organik. The product after decarboxylation is Produk setelah dekarboksilasi adalah
essentially similar to the one obtained on corresponding ketone enolate alkylation. dasarnya mirip dengan yang diperoleh pada alkilasi enolat keton yang sesuai.
O O
CO CO
2 2
Et Et
KOH/H KOH / H
2 2
O O
O O
CO CO
2 2
K K
H H
2 2
SO SO
4 4
/H / H
2 2
O O
heat panas
O O
CO CO
2 2
+ +
acetone unit aseton unit
EtO ETO
2 2
C C
CO CO
2 2
Et Et
1)NaOEt(2Eq)/EtOH 1) NaOEt (2Eq) / EtOH
2) 2)
Br Br
Br Br
CO CO
2 2
Et Et
CO CO
2 2
Et Et
HCl/H HCl / H
2 2
O O
heat panas
CO CO
2 2
H H
v) Michael Reaction v) Michael Reaksi
Olefins on their own are not very good partners in reactions with nucleophiles ie, Olefin sendiri tidak begitu baik mitra dalam reaksi dengan nukleofil yaitu,
they are not very good acceptors. mereka tidak begitu baik akseptor. But when conjugated with electron withdrawing groups Tapi ketika terkonjugasi dengan gugus penarik elektron
such as aldehydes, ketones, esters, amides, nitriles, etc., olefins undergo addition of seperti aldehid, keton, ester, amida, nitril, dll, olefin mengalami penambahan
nucleophiles rather easily. nukleofil agak mudah.

Page 13 Page 13
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
13 13
O O
O O
O O
β α β α
(The resonance structures of α, β-unsaturated carbonyl compounds) (Struktur Resonansi tersebut dari α, β-senyawa karbonil tidak jenuh)
A look at resonance structures of this type of compounds quickly reveals the fact that the J melihat struktur resonansi dari jenis senyawa cepat mengungkapkan kenyataan bahwa
β-carbon is electron deficient and can be attacked by the nucleophile. β-karbon kekurangan elektron dan dapat diserang oleh nukleofil. When addition of Ketika penambahan
nucleophiles proceeds with such a mode, it is commonly referred to as 1,4-addition. nukleofil hasil dengan modus seperti itu sering disebut sebagai 1,4-tambahan.
O O
Nu Nu
O O
Nu Nu
OH OH
Nu Nu
H H
+ +
O O
Nu Nu
This type of 1,4- or conjugate addition of a carbanion or its equilant to α, β-unsaturated Jenis 1,4 – atau penambahan konjugat dari Karbanion atau equilant untuk α, β-unsaturated
compounds is commonly known as Michael reaction. senyawa umumnya dikenal sebagai reaksi Michael. They are Alkylation reactions in Mereka alkilasi reaksi dalam
which the conjugated substrate is the alkylating agent. dimana substrat konjugasi agen alkylating.
Ph Ph
Ph Ph
O O
+ +
CO CO
2 2
Et Et
CO CO
2 2
Et Et
(piperidine) (Piperidina)
MeOH/heat MeOH / panas
Ph Ph
Ph Ph
O O
CO CO
2 2
Et Et
EtO ETO
2 2
C C
O O
O O
+ +
CN CN
Et Et
3 3
N/t-BuOH N / t-BuOH
O O
O O
CN CN
CO CO
2 2
Et Et
+ +
Ph Ph
NH NH
2 2
OEt OEt
O O
CO CO
2 2
Et Et
Ph Ph
N N
O O
+ +
CO CO
2 2
Et Et
CO CO
2 2
Et Et
1)EtONa/EtOH 1) EtONa / EtOH
2)H 2) H
3 3
O O
+ +
O O
CO CO
2 2
Et Et
CO CO
2 2
Et Et
N N
H H
2 2

Page 14 Page 14
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
14 14
vi) Robinson annulation: vi) Robinson annulation:
Conjugate addition is quite useful reaction and can be used in conjunction with an Selain Conjugate reaksi cukup berguna dan dapat digunakan bersama dengan
aldol condensation for the formation of cyclic structures. aldol kondensasi untuk pembentukan struktur siklik. This is known as Robinson Hal ini dikenal sebagai Robinson
annulation. annulation.
O O
O O
Me Saya
+ +
KOH/CH KOH / CH
3 3
OH OH
heat panas
O O
O O
H H
3 3
C C
O O
NaOEt/ NaOEt /
EtOH EtOH
O O
O O
Me Saya
Me Saya
Me Saya
O O
OCH Och
3 3
O O
H H
3 3
C C
O O
+ +
NaOEt/EtOH NaOEt / EtOH
OCH Och
3 3
O O
H H
3 3
C C
O O
EtONa/EtOH EtONa / EtOH
OMe OMe
O O
H H
3 3
C C
(Suggest a suitable mechanism for the second step!) (Sarankan mekanisme yang sesuai untuk tahap kedua!)

Page 15 Page 15
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
15 15
Assignment Tugas
ENOLATE ANIONS Enolat anion
Suggest a suitable mechanism for the following reactions. Sarankan mekanisme yang sesuai untuk reaksi berikut. Write each step Tulis setiap langkah
and show the rearrangement clearly by means of arrows. dan menunjukkan penataan yang jelas dengan menggunakan panah.
1. 1.
O O
O O
2 2
i. i. NaOEt/EtOH NaOEt / EtOH
ii. ii. H H
3 3
O O
+ +
O O
O O
O O
2. 2.
O O
O O
i. i. NaOH/H NaOH / H
2 2
O, Δ O, Δ
ii. ii. H H
3 3
O O
+ +
O O
COOH COOH
3. 3.
OCOPh OCOPh
O O
CH CH
3 3
OH OH
O O
i. i. KOH/Pyridine KOH / piridina
ii. ii. H H
3 3
O O
+ +
O O
Ph Ph
4. 4.
O O
+ +
I Aku
2 2
NaOH/H NaOH / H
2 2
O O
O O
ONa Ona
+ +
CHI CHI
3 3
5. 5.
O O
dil. dil. aq. aq. NaOH NaOH
O O
6. 6.
O O
COOCH COOCH
3 3
H H
3 3
O O
+ +
Δ Δ
O O
Explain the following observation: Jelaskan pengamatan berikut:
O O
i. i. BuLi/HN Buli / HN
i aku
Pr Pr
2 2
ii. ii. MeI Mei
O O
i. i. BuLi Buli
ii. ii. MeI Mei
O O
n n
Bu Bu

Page 16 Page 16
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
16 16
How will you effect the following conversions? Bagaimana Anda akan mempengaruhi konversi berikut? Indicate the reagents and Tunjukkan reagen dan
reaction conditions clearly. kondisi reaksi jelas.
O O
COOCH COOCH
3 3
O O
COOCH COOCH
3 3
Ph Ph
O O
COOCH COOCH
3 3
O O
COOCH COOCH
3 3
Ph Ph
Me Saya
O O
O O
O O
Me Saya
O O
Me Saya
n n
Bu Bu
Me Saya
O O
O O
O O
Me Saya
O O
CHO CHO
NO NO
2 2
O O
O O
O O
O O
Me Saya
O O
O O
COOCH COOCH
3 3
H H
3 3
COOC COOC
OH OH
HO HO
O O
O O
OH OH
Ph Ph
O O
COOCH COOCH
3 3
COOCH COOCH
3 3
O O
1. 1.
2. 2.
3. 3.
4. 4.
5. 5.
6. 6.
7. 7.
8. 8.
9. 9.
10. 10.

Page 17 Page 17
Engineering Chemistry III Teknik Kimia III
Prof. Santosh Gharpure Prof Santosh Gharpure
Indian Institute of Technology Madras Indian Institute of Technology Madras
17 17
Ph Ph
O O
O O
O O
Me Saya
Ph Ph
O O
O O
O O
Me Saya
11. 11.
CH CH
2 2
Ph Ph
O O
12. 12.
CN CN
Ph Ph
O O
CN CN
13. 13.
O O
Me Saya
Me Saya
O O
OH OH
Me Saya
14. 14.
Me Saya
Me Saya
O O
HO HO
O O
Ph Ph
15. 15.
O O
O O
O O
Me Saya
O O
O O
O O
Me Saya
HO HO
Ph Ph

Radikal Bebas

Radikal bebas merupakan suatu molekul yang relatif tidak stabil dengan atom yang pada orbit terluarnya memiliki satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan. Karena kehilangan pasangannya itu, molekul menjadi tidak stabil dan radikal. Supaya stabil molekul ini selalu berusaha mencari pasangan elektronnya, yaitu dengan cara merebut elektron dari molekul lain secara membabi buta. Karena itulah dia disebut radikal bebas.
Jika sudah merebut elektron molekul lain, akan terjadi reaksi berantai dan menghasilkan radikal bebas baru yang jumlahnya terus bertambah. Perebutan elektron oleh radikal bebas, berakibat tidak baik pada molekul yang elektronnya dicuri. Molekul ini akan mengalami kerusakan molekul makro pembentuk sel, yaitu protein, polisakarida, lemak, dan deoxyribo nucleic acid (DNA).
Sel yang elektronnya diambil oleh radikal bebas akan rusak, mati atau bermutasi. Tak heran bila radikal bebas dikenal sebagai zat berbahaya yang dapat merusak kesehatan manusia.
Untuk mengurangi radikal bebas, Anda dapat berkontribusi dengan cara mengurangi penggunaan kendaraan beremisi karbon, menggunakan peralatan rumah tangga yang ramah lingkungan, aktif mendaur ulang, dan mengurangi sampah plastik.
Sedangkan untuk mengurangi dampak negatif radikal bebas, Anda dianjurkan untuk tidak merokok, tidak berolah raga di daerah polusi, menghindari pencemaran udara di rumah maupun di tempat kita bekerja, dan menambah asupan anti-oksidan Andas.

Radikal bebas

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Radikal bebas adalah molekul yang kehilangan elektron, sehingga molekul tersebut menjadi tidak stabil dan selalu berusaha mengambil elektron dari molekul atau sel lain. Radikal bebas dapat dihasilkan dari hasil metabolisme tubuh dan faktor eksternal seperti asap rokok, hasil penyinaran ultra violet, zat kimiawi dalam makanan dan polutan lain. Penyakit yang disebabkan oleh radikal bebas bersifat kronis, yaitu dibutuhkan waktu bertahun-tahun untuk penyakit tersebut menjadi nyata. Contoh penyakit yang sering dihubungkan dengan radikal bebas adalah serangan jantung,kanker, katarak dan menurunnya fungsi ginjal. Untuk mencegah atau mengurangi penyakit kronis karena radikal bebas diperlukan antioksidan.
Sebenarnya, tubuh manusia dapat menetralisir radikal bebas ini, hanya saja bila jumlahnya terlalu berlebihan, maka kemampuan untuk menetralisirnya akan semakin berkurang. Merokok, misalnya, adalah kegiatan yang secara sengaja memasukkan berbagai racun kimiawi yang bersifat radikal bebas ke dalam tubuh. Tubuh manusia didesain untuk menerima asupan yang bersifat alamiah, sehingga bila menerima masukan seperi asap rokok, akan berusaha untuk mengeluarkan berbagai racun kimiawi ini dari tubuh melalui proses metabolisme, tetapi proses metabolisme ini pun sebenarnya menghasilkan radikal bebas. Pada intnya, kegiatan merokok sama sekali tidak berguna bagi tubuh, walau pun dapat ditemui perokok yang berusia panjang.
Radikal bebas yang mengambil elektron dari sel tubuh manusia dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sehingga timbullah sel-sel mutan. Bila perubahan DNA ini terjadi bertahun-tahun, maka dapat menjadi penyakit kanker. Tubuh manusia, sesungguhnya dapat menghasilkan antioksidan tetapi jumlahnya sering sekali tidak cukup untuk menetralkan radikal bebas yang masuk ke dalam tubuh. Atau sering sekali, zat pemicu yang diperlukan oleh tubuh untuk menghasilkan antioksidan tidak cukup dikonsumsi. Sebagai contoh, tubuh manusia dapat menghasilkan Glutathione, salah satu antioksidan yang sangat kuat, hanya saja, tubuh memerlukan asupan vitamin C sebesar 1.000 mg untuk memicu tubuh menghasilkan glutahione ini. Keseimbangan antara antioksidan dan radikal bebas menjadi kunci utama pencegahan stres oksidatif dan penyakit-penyakit kronis yang dihasilkannya.
Proses Penuaan
Pada umumnya semua sel jaringan organ tubuh dapat menangkal serangan radikal bebas karena di dalam sel terdapat sejenis enzim khusus yang mampu melawannya, tetapi karena manusia secara alami mengalami degradasi atau kemunduran seiring dengan peningkatan usia, akibatnya pemunahan radikal bebas tidak dapat terpenuhi dengan baik, maka Kerusakan jaringan terjadi secara perlahan-lahan. Contohnya: di kulit menjadi keriput karena kehilangan elastisitas jaringan kolagen serta otot, terjadinya bintik pigmen kecoklatan /flek pikun, parkinson, Alzheimer karena dinding sel saraf yang terdiri dari asam lemak tak jenuh ganda merupakan serangan empuk dari radikal bebas.

Anti Oksidan
Ketika anti oksidan menyerang radikal bebas, mereka saling berikatan ,dan bersatu. Selanjutnya terbentuk radikal bebas yang baru yang relatif lemah dan tidak membahayakan.
VITAMIN A Vitamin A larut dalam lemak, dilaporkan dapat bereaksi dengan radikal bebas melalui struktur ikatan rangkapnya .
VITAMIN E Vitamin E adalah anti oksidan yang larut dalam lemak ,yang perlu ditambahkan dalam makanan. Cara kerja Vitamin E sebagai anti oksidan adalaha Vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas. Oksidasi dari lipoprotein ini merupakan langkah awal pembentukan: Atherosclerosis ,pengerasan pembuluh darah dan berperan pada kerusakan hati
VITAMIN C Vitamin C larut dalam air, tidak dapat dibentuk oleh tubuh jadi harus dari makanan atau supplement ( buah-buahan dan sayuran). Vitamin C ini secara kuat dapat melemahkan radikal bebas serta mempunyai peran yang sangat penting dalam meningkatkan system kekebalan tubuh. Vitamin C dan vitamin E berjalan di seluruh tubuh bersama molekul yang namanya Lipoprotein, dan dapat melindunginya dari oksidasi sehingga tidak terbentuk radikal bebas.
SELENIUM Selenium terdapat di air minum, brokoli, kuning telur, bawang merah, bawang putih dan anggur merah Sebenarnya selenium bukan antioksidan tetapi berguna untuk produksi enzym-enzym yang berfungsi sebagai antioksidan
Dampak Penggabungan Antioksidan
Di Packer Laboratorium, menemukan bahwa beberapa antioksidan bila digabung mempunyai kemampuan yang lebih kuat. Contohnya: ketika vitamin E tidak berdaya terhadap radikal bebas, akan dengan sendirinya menjadi radikal bebas yang lemah, kemudian vitamin E dapat didaur ulang sehingga kembali menjadi vitamin E lewat bantuan Vitamin C. Kerja sama tersebut dengan cara mennyumbangkan electron ke vitamin E sehingga dapat kembali menjadi anti oksidan. Jadi kerjasama tersebut bermaksud untuk melindungi sesama anti oksidan agar tidak teroksidasi, siklus ini berjalan terus, dan dapat memelihara tubuh dari keseimbangan anti oksidan Selenium juga dapat bekerjasama secara sinergis dengan vitamin E sehingga mempunyai effek yang lebih kuat lagi
Pranala luar
(en) Toxins, Free Radicals and Anti-oxidants
(en) Free Radicals, Types, Sources and Damaging Reactions
(en) Free Radicals and Human Disease
(en) Electron-transfer Factors in Psychosis and Dyskinesia–early review article
(en) Nutrition-Health.Info – Free Radical