Fenolik - · PDF filesikimat-fenilpropan dan poliketida. ... •Flavonoid polimetoksi...

Fenolik

Role of phenolic in Plants

• Nearly 10,000 individual compunds

• Large chemical diversity

• Defense compounds against herbivores and pathogens (tannins, isoflavanoids)

• Mechanical support (lignin)

• Attract pollinators and fruits dispersers (anthocyanins)

• Absorb harmful UV radiation (flavonoids)

Definisi

• Senyawa organik aromatis dengan substituen gugus hidroksi

• Terbagi ke dalam 2 kelompok :• Fenol sederhana, misal : asam galat

• Polifenol : senyawa yg memiliki cincin benzen lebih dari satu yg mengikat gugus hidroksi, misal : kurkumin dan flavonoid

• Polimer : lignan, tanin

Sifat kimia

• Reaktif secara kimiawi

• Relatif asam

• Larut dalam larutan Natrium Karbonat

• Memiliki ikatan hidrogen, baik inter (pembentukan tanin) maupun intramolekuler (mis.kuersetin)

• Dapat membentuk khelat dengan logam

• Mudah teroksidasi oleh enzim phenolase• Mono diphenol polimer

Sifat Fisik

• Aroma dan rasa Teh : 30% polifenol

• Rasa biter bir : floroglucinol (humolon)

• Warna merah minuman (bir) : anthosian (malvin)

Malvin

Polyphenols in processed foods

• Polyphenols are unstable species that undergo numerous reactions in the course of food processing and storage

• Enzymatic oxidation, esterases, glycosidases, and decarboxylases may catalyze transformations and degradations of polyphenolic

• Resulted in ‘browning’ detrimental to quality (fresh fruits or juice), but desirable for some products (eg. Tea, coffee, cocoa)

Isolasi senyawa fenolik

• Beberapa hal yg perlu diperhatikan :• Senyawa fenolik cenderung untuk berpolimerisasi dalam proses yg

melibatkan pemanasan

• Bentuk glikosida tidak tahan terhadap pengaruh pengasaman dan pemanasan

• Cenderung untuk membentuk ikatan yg kuat dengan gugus silanol dari fase diam silika

• Bentuk glikosida memberikan sifat kelarutan tinggi pada pelarut polar

FLAVONOID

Flavonoid

• Senyawa polifenol tersusun atas 2 inti benzen yg dihubungkan oleh 3 atom karbon yg dapat membentuk cincin ketiga sehingga tersusun kerangka dasar C₆-C₃-C₆

• Merupakan senyawa-senyawa hasil metabolisme gabungan dari jalur sikimat-fenilpropan dan poliketida

Keberadaan flavonoid pada tumbuhan

• Flavonoid polimetoksi terdapat pada Pteridophyta (paku-pakuan)

• Flavonoid jarang terdapat pada bakteri, jamur, ganggang, dan lumut

• Flavonoid banyak terdapat pada suku Rutaceae, leguminosae, apiaceae, anacardiaceae, euphorbiaceae, asteraceae, poligonaceae

• Pada tumbuhan, flavonoid tersebar pada berbagai organ

• Pada tk.seluler, flavonoid terdistribusi di sitoplasma (vakuola) atau pada dinding sel dan kloroplas

Biosintesis Flavonoid

• Molekul flavonoid terbentuk dari satu molekul 4-kumaroil-CoA dari jalur sikimat dan 3 molekul malonil-CoA dari jalur asetat

• Istilah flavonoid berasal dari kata flavon yg merupakan salah satu jenis flavonoid yg terbanyak dan lazim ditemukan (selain flavonol, antosianidin)

• Flavon mempunyai kerangka 2-fenilkroman

• Berdasarkan cincin non benzeniknya, flavonoid diklasifikasikan menjadi :

O

Piran

Piron

O

Pirilium

O

O

Klasifikasi Flavonoid

Substitusi Flavonoid• Bentuk aglikon : hanya sebagian kecil terdapat di alam, umumnya

termetilasi atau teresterifikasi, bersifat lipofilik sebagai produk di kelenjar trichoma epidermal. Jika tingkat metilasi tinggi akan bersifat toksik

• Bentuk glikosida :• O-glikosida umumnya pada posisi 3 dan 7• C-glikosida umumnya posisi 6 dan 8

• Subsitusi pada flavonoid :• Ring B : terutama 4’ selalu ada OH, posisi 3’ dan 5’ opsional tersubstitusi OH

(merupakan posisi substitusi lanjutan, metilasi, esterifikasi)• Ring A : OH pada posisi 5 dan 7 yg selanjutnya dapat mengalami substitusi

metil atau glikosida (O-glikosida). Posisi 6 dan 8 dapat mengalami substitusi gula (C-glikosida)

• Ring C : posisi 3 merupakan posisi yg sering mengalami substitusi baik metil, ester, maupun gula

Flavonoid C-glikosida

Kelarutan

• Flavonoid polimetoksi • Larut dalam heksan, PE, kloroform, Eter, Etil asetat, etanol• Tidak larut dalam air

• Aglikon flavonoid polihidroksi• Tidak larut dalam kloroform, PE, heksan, dan air dingin• Larut dalam eter, etil asetat, dan etanol• Sedikit larut dalam air panas

• Glikosida flavonoid• Tidak larut dalam heksan, PE, kloroform, dan eter• Sedikit larut dalam etil asetat, dan etanol• Larut dalam air

Ekstraksi : Pemilihan pelarut

• Flavonoid (terutama glikosida) mudah mengalami degradasi enzimatik ketika dikoleksi dalam btk segar. Oleh karena itu disarankan koleksi yg dikeringkan atau dibekukan

• Ekstraksi menggunakan solven yg sesuai dg tipe flavonoid yg dikehendaki. Polaritas mjd pertimbangan utama. Flavonoid kurang polar (seperti isoflavon, flavanon, flavon termetilasi, dan flavonol) terekstraksi dg kloroform, diklormetan, dietileter, atau etilasetat. Sedangkan glikosida flavonoid dan aglikon yg lebih polar terekstraksi dg alkohol atau campuran alkohol-air. Glikosida meningkatkan kelarutan dalam air dan alkohol-air

Ekstraksi dan Isolasi

Simplisia

PE

Fraksi PE

Aglikon flavonoid polimetoksi

Ampas

Kloroform dan asam tartrat

Fraksi EtOAc

Aglikon flavonoid polihidroksi

Fraksi etanol

Flavonoid mono-dan diglikosida

Etil asetat

Ampas

Etanol

Ampas

Fraksi air

Flavonoid poliglikosida, tanin

Air panas

Ampas

Sifat Kimia

• Flavonoid cenderung bersifat asam

• Penambahan basa akan memperpanjang ik.rangkap terkonjugasi karena resonansi

• Gugus ortohidroksi dan hidroksi karbonil dapat membentuk khelat dengan logam

• Gugus gula pada flavonoid dapat terhidrolisis dalam suasana asam dan pemanasan

Deteksi Flavonoid dengan KLT

• Fase diam : Silika gel, selulosa

• Fase gerak :• Alkoholik = Butanol:As.Asetat:Air (BAW)• Berair = asam asetat 15%

• Penambahan gugus hidroksi akan menurunkan harga Rf pada kedua fase gerak

• Penambahan gugus metoksi akan menaikkan harga Rf pada kedua fase gerak

• Glikosilasi akan menurunkan harga Rf pada fase gerak alkoholik, tetapi menaikkan harga Rf pada fase gerak berair

Fluoresensi Flavonoid pada UV366nm

1. Flavon dg 5-OH bebas berfluoresensi ungu gelap

2. Flavon tanpa 5-OH bebas berfluoresensi biru

3. Flavon dengan 5-OH tersubstitusi berfluoresensi biru

4. Flavonol dg 5-OH bebas berfluoresensi kuning

5. Flavonol tanpa 5-OH bebas berfluoresensi hijau-kuning

6. Flavonol dg 5-OH bebas, 3-OH tersubstitusi berfluoresensi ungu gelap

7. Flavonol tanpa 5-OH bebas dan 3-OH tersubstitusi berfluoresensi biru

8. Flavonol dg 5-OH dan 3-OH tersubstitusi berfluoresensi biru

9. Flavonol dg 5-OH tersubstitusi berfluoresensi hijau kekuningan

Pola spektra UV

Peran flavonoid

• Bagi tumbuhan• Untuk menarik serangga yg membantu proses penyerbukan

• Untuk menarik perhatian binatang yang membantu penyebaran biji

• Diduga flavon bekerja seperti auksin dalam menstimulasi perkecambahan biji gandum

• Bagi manusia• Dosis kecil, flavon bekerja sebagai stimulan pada jantung, hesperidin

mempengaruhi pembuluh darah kapiler

• Flavon terhidroksilasi bekerja sbg diuretik dan sebagai antioksidan pada lemak

Isoflavon

Transformasi flavanon ke isoflavon

Derivat isoflavon

Transformasi flavon-chalkon (Pembukaan cincin C)

• Glikosida flavanon Neohesperidin dari jeruk pahit (Citrus aurantium) dan naringin dari kulit grapefruit (Citrus paradisi) adalah senyawa yg berasa pahit. Konversi dari flavanon menjadi derivat dihidrokhalkonnya dengan hidrogenasi dalam suasana basa menambah rasa secara drastis menjadi manis, 300-1000kali manisnya sukrosa. Sehingga dikembangkan lebih lanjut menjadi pemanis buatan

Antosian

Warna antosian

• Beberapa faktor yg berpengaruh : pH, sifat alami aglikon, panjang glikosilasi, kompleksasi dengan logam, keberadaan pektin dan gula, serta kompleks (pada posisi 4) dengan tanin dan fenolik lainnya

• pH : asam-merah, basa-biru

Biflavon

Pterokarpan

Koumestrol dan Koumestan

Distribusi dan aktivitas biologis koumestan

• Kumestan yg memiliki struktur mirip kumarin merupakan derivat dari isoflavon. Tidak terdapat aktivitas yg menyerupai kumarin, tetapi ada aktivitas spt isoflavon

• Kebanyakan dari struktur ini terdapat dari famili fabaceae

• Kumestrol dari Medicago sativa dan Trifolia repens mempunyai sifat estrogenik lebih kuat dari isoflavon sederhana. Tiga puluh kali lebih kuat daripada genistein atau formononetin

Flavo-lignan : adisi fenilpropan ke molekul flavonoid

Silibin• Silibin berasal dari Silybum marianum (Compositae), biji dari

tumbuhan ini berisi senyawa-senyawa flavolignan : silychristin, silydianin, dan isosilybin. Secara kolektif senyawa-senyawa tsb disebut silymarin, digunakan scr tradisional di eropa utk pengobatan penyakit liver. Aktif pada membran sel menghambat absorbsi racun dan juga karena sifat alami dari fenolik dapat beraksi sbg antioksidan dan penangkap radikal bebas yg menjadi penyebab kerusakan hati

Neoflavonoid

• Neoflavonoid mempunyai struktur umum dan sifat2 flavonoid. Diperkirakan terbentuk dg cara seperti yg dialami isoflavon

• Mempunyai kemampuan menghalangi dekomposisi dari kayu terutama dari genus Dalbergia

Tanin

• Tanin : suatu substansi amorf yang berwarna kuning pucat hingga coklat kemerahan yang terdistribusi luas pada tumbuhan dan digunakan dalam penyamakan kulit, pewarnaan, dan pembuatan tinta

• Dalam air bersifat asam dan memiliki rasa khelat/sepat

• Tanin berkontribusi pada rasa sepat, warna, dan rasa pada teh

• Dalam skala industri, tanin digunakan untuk menjernihkan wine dan bir

• Mayoritas tanin ditemukan dalam vakuola atau kutikula pada sel tumbuhan

• Tanin tergolong ke dalam glikosida flavonoid

Definisi

• Tanin adalah senyawa fenolik larut air dengan BM 500-3000, dapat mempresipitasi alkaloid, gelatin, dan protein lainnya

• Definisi yang lebih umum dari tanin adalah senyawa fenolik alam yang dapat mempresipitasi protein dari larutan berairnya

Klasifikasi tanin

• True tanin : memiliki BM 1000-5000

• Pseudo-tanin : senyawa-senyawa fenolik yang memiliki BM rendah, seperti asam galat, katekin, flavan-3,4-diol dan asam klorogenat

Klasifikasi Tanin

Klasifikasi tanin

• Pada tumbuhan tinggi, tanin diklasifikasikan ke dalam 2 kelompok, yang dibedakan berdasarkan struktur dan asal biogeniknya, yaitu tanin terhidrolisis dan tanin terkondensasi

• Tanin terhidrolisis diklasifikasikan lagi menjadi : • Ellagitanin

• Gallotanin

• Tanin kompleks

Tanin terhidrolisis

• Tanin terhidrolisis dapat dihidrolisis oleh asam lemah atau basa lemah menghasilkan karbohidrat dan asam fenolat

• Contoh gallotanin adalah ester asam galat dengan glukosa pada asam tanat (banyak ditemukan pada daun dan korteks beberapa tumbuhan)

• Gallotanin banyak terdapat pada tanaman cengkeh, kelopak bunga mawar merah

• Ellagitanin banyak ditemukan pada buah delima, korteks delima, dan daun kayu putih

Gallotanin

• Gallotanin adalah tanin terhidrolisis yang paling sederhana, mengandung polifenol dan residu poliol

• Poliol adalah alkohol dengan multipel gugus hidroksi

• Kebanyakan gallotanin diisolasi dari tanaman mengandung residu poliol turunan D-glukosa

Ellagitanin

• Ellagitanin merupakan kelompok terbesar dari tanin

• Ellagitanin dibentuk dari beberapa molekul gallotanin melalui kopling oksidatif, minimal terdiri dari gabungan 2 unit gallotanin

Tanin kompleks

• Struktur tanin kompleks terdiri dari sebuah unit gallotanin atau unit ellagitanin, dan sebuah unit katekin

• Contoh : Acutissimin A, merupakan senyawa representatif dari tanin kompleks

Tanin terkondensasi

• Merupakan polimer dari 2 sampai 50 (atau lebih) unit-unit flavonoid yang tergabung dalam ikatan karbon-karbon, yang tidak rentan diputus oleh reaksi hidrolisis

• Semua tanin terhidrolisis dan kebanyakan tanin terkondensasi adalah larut air, beberapa tanin terkondensasi dengan BM sangat besar tidak larut air

• Tanin terkondensasi tidak dapat dihidrolisis menjadi molekul yg lebih sederhana dan tidak mengandung unit gula (tidak seperti tanin terhidrolisis)

• Tanin terkondensasi ditambah FeCl₃ terjadi perubahan warna menjadi hijau, seperti katekol

Sumber tanin terkondensasi

• Korteks : kayu manis, kina, willow, wild cherry, akasia

• Bunga : limau

• Biji : coklat

• Buah : cranberries, anggur

• Daun : teh (khususnya teh hijau)

• Ekstrak dan sari : buah pinang dan akasia

Sifat-sifat

• Larut air, basa encer, alkohol, gliserol, dan aseton

• Sedikit larut dalam pelarut organik

• Terpresipitasi dalam logam berat, alkaloid, dan gelatin

• Jika larutan FeCl₃ ditambahkan pada ekstrak air daun yang mengandung tanin, akan terjadi perubahan warna biru kemudian orange-hijau sebanyak FeCl₃ yg ditambahkan

• Asam galat bebas memberikan warna orange dengan penambahan KIO₃

Tanin terhidrolisis atau terkondensasi?

• Penambahan FeCl₃, gallotanin dan elagitanin akan membentuk endapan biru kehitaman. Tanin terkondensasi akan membentuk endapan hijau kecoklatan

• Tanin terkondensasi akan terjadi perubahan warna menjadi merah dengan vanilin dan HCl

• Gallotanin akan membentuk warna pink dengan kalium iodat

• Ellagitanin akan mengalami perubahan warna dengan penambahan asam nitrit dalam asam asetat. Reaksi warna : pink ungu biru

Ekstraksi tanin

• Tanin terekstraksi menggunakan air dan aseton

• Hasil optimal dapat diperoleh dari jaringan segar atau freeze-dried tissues

• Pada jaringan kering tanin akan berkombinasi dengan polimer lainnya secara irreversible

• Ekstrak aseton selanjutnya di-delipidasi dengan n-heksan

• Fraksinasi etil asetat pada ekstrak air dapat memisahkan proantosianidin dimer dan gallotanin

• Proantosianidin polimer dan gallotanin BM besar berada pada fase air

Efek farmakologi tanin

• Aktivitas terapeutik dihasilkan dari sifat astrigensinya• Herbal yg mengandung tanin dapat mengendapkan protein• Penggunaan topikal : melapisi jaringan eksternal yg memiliki sifat

waterproof : melindungi lapisan dibawahnya, misal pada kulit atau mukosa• Efek vasokonstriktor pada pembuluh darah superfisial• Mengurangi kehilangan cairan meningkatkan regenerasi jaringan pada

luka luar terbuka dan luka bakar• Antidiare• Efek antiseptik (antibakteri/antifungi) digunakan untuk diare infektif dan

dermatitis• Antioksidan, antidot (thd logam berat), astringen utk menghentikan

pendarahan dan hemorroid

Tannins can reduce nutritional values of tissues by binding to proteins, making them less digestible

Care for a spot of milk in your tea?

Tugas

• Cari 10 contoh senyawa golongan flavonoid, klasifikasikan ke dalam golongan apa sesuai strukturnya, sumber tanaman, dan efek farmakologinya

• Cari 10 contoh senyawa golongan tanin, klasifikasikan ke dalam golongan apa sesuai strukturnya, sumber tanaman, dan efek farmakologinya