UJIAN SEMESTER

MATA KULIAH      : KIMIA BAHAN ALAM

SKS                       : 2

DOSEN                 : Dr. Syamsurizal, M.Si

WAKTU               : 22-29 Desember 2012

PETUNJUK         : Ujian ini open book. Tapi tidak diizinkan mencontek, bilamana ditemukan, maka anda dinyatakan GAGAL. Jawaban anda diposting di bolg masing-masing.

1. Jelaskan dalam jalur biosintesis triterpenoid, identifikasilah faktor-faktor penting yang sangat menentukan dihasilkannya triterpenoid dalam kuantitas yang banyak.

2. Jelaskan dalam penentuan struktur flavonoid, kekhasan signal dan intensitas serapan dengan menggunakan spektrum IR dan NMR. Berikan dengan contoh sekurang-kurangnya dua struktur yang berbeda.

3. Dalam isolasi alkaloid, pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa. Jelaskan dasar penggunaan reagen tersebut, dan berikan contohnya sekurang-kurangnya tiga macam alkaloid.

4. Jelaskan keterkaitan diantara biosintesis, metode isolasi dan penentuan struktur senyawa bahan alam . Berikan contohnya.

Jawaban :

1.      Secara umum biosintesa terpenoida dengan terjadinya 3 reaksi dasar yaitu:

·         Pembentukan isoprena aktif berasal dari asam asetat melalui asam mevalonat. Asam asetat setelah diaktifkan oleh koenzim A (Ko-A) melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan Asetoasetil Ko-A. Senyawa ini dengan Asetil Ko-A melakukan kondensasi jenis Aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat.

·         Penggabungan kepala dan ekor dua unit isoprena akan membentuk mono-, seskui-, di-, sester-, dan poli- terpenoida. Setelah asam mevalonat terbentuk, reaksi-reaksi berikutnya adalah fosforilasi, eliminasi asam posfat, dan dekarboksilasi menghasilkan Isopentenil Pirofosfat (IPP). Selanjutnya berisomerisasi menjadi Dimetil Alil Pirofosfat (DMAPP) oleh enzim isomerase. IPP inilah yang bergabung dari kepala ke ekor dengan DMAPP. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat mengasilkan Geranil Pirofosfat (GPP) yaitu senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoida. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan Farnesil Pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoida. Senyawa diterpenoida diturunkan dari Geranil – Geranil Pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu uni IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.

·         Penggabungan ekor dan ekor dari unit C-15 atau unit C-20 menghasilkan triterpenoida dan steroida. Triterpenoida (C30) dan tetraterpenoida (C40) berasal dari dimerisasi C15 atau C20 dan bukan dari polimerisasi terus-menerus dari unit C-5. Yang banyak diketahui ialah dimerisasi FPP menjadi skualena yang merupakan triterpenoida dasar dan sumber dari triterpenoida lainnya dan steroida. Siklisasi dari skualena menghasilkan tetrasiklis triterpenoida lanosterol.

Factor-factor yang menentukan triterpenoid dihasilkan dalam jumlah banyak diantaranya

·         Proses pembentukkan Asetoasetil Ko-A dengan ketersediaan asam asetat dalam tumbuhan yang cukup banyak dan keaktifan KoA

·         Keadaan proses biosintesis yang memadai, yaitu pada keadaan basa

·         Penggabungan ekor dan kepala dengan adanya serangan electron yang kuat.

2.      Gugus yg khas pada flavonoid diantaranya gugus fenol dan terdiri dari 15 atom karbon yang membentuk 2 cincin aromatic yang digabungkan dengan cincin ketiga, contohnya kuersetin dan Kaempferol dengan struktur dibawah ini

 

kaempferol                                                               quersetin

spektrum IR dan NMR kaempferol

 

spektrum IR dan NMR Kuersetin

Pada kuersetin dapat terdapat 5 gugus hidroksil yang merupakan ciri dari flavonoid, jumlahnya lebih banyak dari pada kaempferol. Gugus ini dapat terlihat pada daerah serapan sekitar 3600/cm-1. Sedangkan pada spektrum NMR gugus ini terlihat pada daerah sekitar 20.

3.      Dalam isolasi alkaliod di butuhkan suasana asam atau basa karena keadaan basa dan asam digunakan untuk menjaga keadaan agar proses isolasi dapat berjalan dengan baik. Alkaloid cenderung bersifat basa dan mudah menguap. sedangkan asam digunakan untuk menghasilkan alkaloid dalam bentuk garam dan tidak mudah menguap. Contohnya pada isolasi nikotin 25 gram daun tembakau kering rajangan yang telah dibungkus kertas saring  dimasukkan ke dalam alat soxhlet, dilakukan ekstraksi dengan menggunakan 300  mL metanol selama 7 jam. Sampel yang digunakan adalah 100 gram sehingga ekstraksi dilakukan 4 kali. Ekstrak / filtrat yang dihasilkan dievaporasi sampai dihasilkan larutan yang pekat atau filtrat tinggal 10 % dari volume semulaLarutan  pekat  dituangkan  ke  dalam  labu  erlenmeyer  dan  diasamkan dengan H2SO4  2 M sebanyak 25 mL. Larutan diaduk dengan magnetik stirer  agar   homogen.  Larutan  diuji  dengan  kertas  lakmus  sampai berwarna merah.  Kemudian larutan diekstrak dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali dengan corong pisah. Ekstrak yang dihasilkan berada di lapisan bawah diuji dengan reagen Dragendorf, positip alkaloid jika timbul endapan orangepenambahan asam pada isolasi nikotin adalah untuk membentuk garam Nikotin yang berbentuk kristal, karena pemurnian zat padat akan lebih mudah dibandingkan zat cair. Sedangkan dinetralkan dengan penambahan basa adalah untuk menghasilkan basa bebas, karena yang dapat diekstraksi oleh pelarut organik adalah nikotin dalam bentuk basa bebasnya. Begitu pula isolasi opium dan kokain

4.      Biosintesis merupakan pembentukkan molekul alami yang terjadi di dalam sel dari molekul lain yang kurang rumit strukturnya, melalui reaksi endeorganik. Sedangkan jalur biosintetis dapat diartikan sebagai urutan atau proses yang di dalamnya terdiri atas tahap-tahap pembentukkan dari senyawa yang sederhana menjadi senyawa kompleks. Proses biosintesis akan berlangsung sangat kompleks, tergantung dari macam enzim yang tersedia sehingga tumbuhan sejenis yang tumbuh di daerah yang berbeda sangat memungkinkan untuk mempunyai jalur pembentukkan metabolit tertentu yang tidak identik.

Isolasi merupakan cara untuk memisahkan atau memindahkan mikroba tertentu dari lingkungan, sehingga diperoleh kultur murni atau biakkan murni. Metode isolasi yang tepat tidak akan merusak struktur senyawa yg ingin diisolasi, sehingga pada saat penentuan struktur dapat diketahui dengan jelas struktur senyawa tersebut. Metode isolasi dapat dilakukan dengan tepak dan baik jika kita mengetahui jalur biosintesis senyawa yang ingin diisolasi. Sehingga kita mengetahui keadaan fisik maupun kimianya.

Contonhya alkaloid, pada biosintesis diketahui bahwa alkalioid umumnya bersifat basa, sehingga pada isolasinya harus digunakan dalam suasana basa dan penambahan asam agar terbentuk garam dan mudah isolasi. Tanpa harus merubah dan merusak struktur dari alkaloid tersebut.

ANTOSIANIN

Antosianin (bahasa Inggris: anthocyanin, dari gabungan kata Yunani:anthos = "bunga", dan cyanos = "biru") adalah pigmen larut air yang secara alami terdapat pada berbagai jenis tumbuhan. Sesuai namanya, pigmen ini memberikan warna pada bunga, buah, dan daun tumbuhan hijau, dan telah banyak digunakan sebagai pewarna alami pada berbagai produk pangan dan berbagai aplikasi lainnya. Warna diberikan oleh antosianin berkat susunan ikatan rangkap terkonjugasinya yang panjang, sehingga mampu menyerap cahaya pada rentang cahaya tampak. Sitem ikatan rangkap terkonjugasi ini juga yang mampu menjadikan Antosianin sebagai antioksidan dengan mekanisme penangkapan radikal. Antosianin merupakan sub-tipe senyawa organik dari keluarga flavonoid, dan merupakan anggota kelompok senyawa yang lebih besar yaitu polifenol. Beberapa senyawa antosianin yang paling banyak ditemukan adalah pelargonidin, peonidin, sianidin, malvidin, petunidin, dan delfinidin.

Ekstraksi antosianin buah salam

Ekstraksi dilakukan menggunakan pelarut air yang diasamkan dengan penambahan 1% HCL pada proporsi sampel : pelarut (1:1), (1:3) dan (1:5) b/v. Ekstrak yang diperoleh dipisahkan dengan menggunakan vaccum filter, dikentalkan menggunakan vaccum evaporator pada suhu 60°C hingga berbentuk pasta. Selanjutnya ekstrak dilarutkan (konsentasi 10% b/v) dalam etanol 75% untuk pengujian kadar total antosianin, dan dalam metanol 75% untuk pengujian kapasitas anti radikal. Larutan ekstrak kemudian disimpan dalam botol gelap dan dihembus dengan nitrogen untuk mengusir oksigen dalam head space, botol ditutup dan disimpan dalam coolroom suhu 40C sampai digunakan untuk analisis kimia.

Isolasi Kolesterol dari Kuning Telur

Percobaan ini menggunakan sampel kuning telur. Isolasi kolesterol diawali dengan penambahan larutan etanol dan eter dengan perbandungan 2 : 1.  Kemudian dilakukan filtrasi untuk memisahkan lemak yang terlarut dalam eter dan etanol dengan komponen lain seperti pigmen warna (lutein dan astaxantin) dan protein. Filtrat yang dihasilkan tidak berwarna (bening) dan endapan berwarna kuning. 

Hasil endapan kemudian dibilas dengan heksana untuk melarutkan komponen lipid yang tidak ikut terekstrak pada tahap awal. Heksana merupakan pelarut yang sangat baik untuk mengekstrak komponen lemak netral. Selanjutnya, hasil ekstrak tersebut dituang ke dalam corong pisah dan didiamkan selama ± 30 menit untuk memisahkan komponen lemak yang larut dalam heksana (trigliserida) dengan komponen lemak yang larut dalam elarut etanol-eter (kolesterol dan fosfolipid). Pelarut heksana akan berada di bagian atas corong, sedangkan pelarut etanol-eter akan berada pada bagian bawah corong. Hal ini disebabkan berat jenis heksana lebih rendah dibandingkan etanol-eter. 

Tahap selanjutnya adalah pemanasan. Pemanasan bertujuan untuk menguapkan pelarut organik sehingga hanya meninggalkan komponen lemak. Hal ini dapat terjadi karena titik didih pelarut lebih rendah dibandingkan titik didih lemak. Selanjutnya aseton dingin ditambahkan ke dalam hasil pemanasan agar melarutkan komponen lemak, yaitu alkohol. Endapan yang terbentuk berwarna putih yang merupakan fosfolipid/lesitin. 

Uji Salkowski yang dilakukan terhadap filtrat akhir menghasilkan cincin merah diantara 2 lapisan. Hasil ini menunjukkan bahwa pada kuning telur positif mengandung kolesterol.

NIKOTIN

 

Tembakau adalah tanaman musiman yang tergolong dalam tanaman perkebunan.  Pemanfaatan tanaman tembakau terutama pada daunnya yaitu untuk pembuatan rokok. Nikotin adalah suatu jenis senyawa kimia yang termasuk ke dalam golongan alkaloid karena mempunyai sifat dan ciri alkaloid.

Isolasi Nikotin dari daun tembakau

25 gram daun tembakau kering rajangan yang telah dibungkus kertas saring  dimasukkan ke dalam alat soxhlet, dilakukan ekstraksi dengan menggunakan 300  mL metanol selama 7 jam. Sampel yang digunakan adalah 100 gram sehingga ekstraksi dilakukan 4 kali. Ekstrak / filtrat yang dihasilkan dievaporasi sampai dihasilkan larutan yang pekat atau filtrat tinggal 10 % dari volume semula

Larutan  pekat  dituangkan  ke  dalam  labu  erlenmeyer  dan  diasamkan dengan H2SO4  2 M sebanyak 25 mL. Larutan diaduk dengan magnetik stirer  agar   homogen.  Larutan  diuji  dengan  kertas  lakmus  sampai berwarna merah.  Kemudian larutan diekstrak dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali dengan corong pisah. Ekstrak yang dihasilkan berada di lapisan bawah diuji dengan reagen Dragendorf, positip alkaloid jika timbul endapan orange.

Ekstrak  dinetralkan  lagi  dengan  menambahkan  NH4OH,  kemudian diekstraksi lagi dengan kloroform 25 mL sebanyak 3 kali. Ekstrak yang diperoleh diuapkan dengan dianginkan, kemudian dimurnikan  dengan  kromatografi  kolom  dengan  silika  gel  11,5  gram sebagai fase  diam, panjang kolom 10 cm, diameter kolom 3 cm dan dengan eluen n heksana dan kloroform, metanol dengan perbandingan 1:0, 7:3, 5:5, 3:7 dan 0:1 masing – masing sebanyak 10 mL.