BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tawas

2.1.1. Definisi

Tawas merupakan senyawa berbentuk kristal putih berbentuk

transparan seperti gelatin dan mempunyai sifat yang dapat menarik partikel-

partikel lain sehingga berat, ukuran dan bentuknya menjadi semakin besar,

mudah larut dalam air, serta mudah mengendap. Tawas terbentuk dari proses

pelapukan batuan yang mengandung mineral sulfida di daerah vulkanis yang

mengandung pirit (Fe) dan markasit (FeS2). Di alam bebas tawas dapat

ditemukan dalam dua bentuk yaitu bentuk padat dan cair. Tawas adalah nama

lain dari aluminium sulfat yang memiliki rumus kimia Al2(SO4)3.11

Gambar 2.1. Aluminium Sulfate Al2(SO4)3

5

Kristal tawas ini cukup mudah larut dalam air, dan kelarutannya

berbeda-beda tergantung pada jenis logam dan suhu. Juga merupakan salah satu

senyawa kimia yang dibuat dari molekul air dan dua jenis garam, salah satunya

biasanya Al2(SO4)3. Alum kalium, juga sering dikenal dengan alum,

mempunyai rumus formula yaitu K2SO4.Al2(SO4)3.24H2O.12

2.1.2. Manfaat Tawas

Manfaat tawas secara signifikan paling sering ditemui pada pusat

penjernihan air. Digunakan untuk menghasilkan produk air yang terlihat jernih

terutama pada daerah dimana air tanah yang dihasilkan masih kotor. Prinsip

penjernihan air adalah dengan menggunakan stabilitas partikel-partikel bahan

pencemar dalam bentuk koloid.12

Tawas juga banyak diperuntukkan pada industri makanan yang

memerlukan warna dan tekstur putih yang bersih seperti kerupuk. Perendaman

makanan sebagaimana proses dari ammonium sulfat (Al2(SO4)3) adalah sebagai

berikut:

Al2 (SO4)3 + 6(H2O) 2 Al (OH) 3 + 3 H2SO4

Peranan tawas diatas berfungsi mengumpulkan koloid dan menjernihkan

air, pada pH 5,0 sampai dengan 7,5 kelarutan Al (OH)3 yang berada pada

kelarutan sangat rendah sehingga membentuk gel dan dapat mengendapkan

berbagai macam koloid.13

Ikan tongkol yang direndam dalam larutan tawas sebelum diasap,

teksturnya menjadi lebih kompak, kesat dan keras. Ikan yang direndam terlebih

dahulu pada larutan tawas 10% selama satu jam sebelum diasap, warnanya

6

lebih putih, konsentrasi senyawa nitrogen volatilnya menurun sehingga

mengurangi bau amis, rasa pahit dan tidak berkurang kadar proteinnya. Adanya

interaksi dengan tawas, maka nilai total volatile nitrogen yang berkaitan dengan

bau amis ikan akan menurun.85 Prinsip penggunaan tawas pada proses

perendaman ikan sebelum diasap, adalah mirip dengan penggunaan garam

dapur, yang fungsinya selain menghambat pertumbuhan mikroba, juga untuk

membuat ikan menjadi putih dan kenyal.13

Daging ikan yang direndam terlebih dahulu dengan tawas dengan

konsentrasi mulai 4% sampai dengan 12% dan waktu perendaman yang

berfariasi mulai dari 30 menit sampai dengan 150 menit sebelum diasap,

konsentrasi aluminium per 10 gram daging ikan pada yang sudah dan sebelum

diasap tidak berbeda yaitu sekitar 0,266 sampai dengan 0,413 ppm. Proses

pengasap yang memakan waktu hampir 4 jam, ternyata tidak mengurangi

konsentrasi alumunium di dalam daging ikan. Konsentrasi alumunium dalam

daging ikan tidak bertambah walaupun konsentrasi tawas dan waktu kontaknya

dinaikan. Dalam hal ini terjadi kejenuhan dalam pengikatan ion alumunium

oleh daging ikan.13

2.1.3. Absorbsi Tawas

Tawas mengandung alumunium yang merupakan logam toksik, dan

masuk ke dalam tubuh manusia kebanyakan bersama makanan.1 Alumunium

diserap dalam air dalam bentuk larutan, proses perpindahan cairan secara aktif

dan membutuhkan ATP. Alumunium masuk ke dalam sel dalam bentuk ikatan

komplek seperti ikatan molekul thiol seperti asam amino dan dalam bentuk

7

khusus.1 Alumunium dalam jaringan akan berikatan dengan protein pengikat

logam yaitu metalotionin pada gugus sulfidril dari protein tersebut.15 Metalotionin

adalah protein yang terkonservasi, yang ditemukan tidak hanya pada berbagai

tingkat jaringan/organ (misalnya hati, ginjal, insang, testis, usus, otot, plasma,

eritrosit, sel-sel epitelial dan urine) tetapi ditemukan juga pada sitoplasma dan

nukleus.16

2.1.4 Distribusi

Logam berat yang memasuki tubuh akan terdistribusi sesuai dengan

afinitasnya. Logam berat menyerang secara spesifik organ hati dan ginjal yang

berperan sebagai organ detoksifikasi.13 Efek logam berat terhadap hati sangat

variatif karena hati merupakan organ terbesar di dalam tubuh yang menerima

semua hasil absorbs usus lewat pembuluh vena porta. Vena porta tersebut berisi

banyak nutrien dan bahan asing yang berasal dari usus. Selain menerima darah

dari usus, hati juga menerima darah balik dari ginjal. Darah yang memasuki hati

70% berasal dari vena porta, sedangkan yang 30% datang dari aorta sebagai

arteri terbesar di dalam tubuh. Akibat dari faal hati inilah maka hepatotoksik

akan lebih toksik bagi hati jika masuk per-oral dibandingkan dengan masuk

lewat inhalasi atau derma.18

2.1.5 Metabolisme

Didalam hepar akan berlangsung proses detoksifikasi. Melalui proses ini

terbentuklah ion O2- (Superoksida) yang bersifat reaktif, melalui beberapa cara

diantaranya pada reaksi yang dikatalisis oleh NADPH oksidase yang terdapat

dalam mitokondria dan reaksi yang melibatkan ion Fe2+ pada proses fosforilasi,

8

oksigenasi hemoglobin, hidroksilasi oleh enzim monooksigenase (sitokrom

P450 dan sitokrom b4) serta ion Fe bebas. Radikal superoksida (O2-) akan

berikatan dengan H+ (Hidrogen) membentuk H2O2 (Hidrogen perioksida).

Senyawa ini akan berbahaya apabila bertemu secara langsung dengan O2-

(Superoksida) atau berikatan dengan Al (Aluminium), dan akan membentuk

senyawa yang sangat reaktif yaitu OH-.2 Setelah melalui proses di dalam tubuh

sisanya akan diekskresikan.19

Hasil metabolisme berupa OH- (Radikal hidroksil). Ion OH- (Radikal

hidroksil) kemudian akan ikut aliran darah menuju jantung untuk

didistribusikan ke paru selanjutnya menuju sel pada paru (goblet, sel clara, sel

alveoli dan sel makrofag), Radikal hidroksil (OH-) ini akan bereaksi dengan

PUFA(Poliunsaturated fatty acid) membentuk perioksidasi lipid terjadilah

proses yang dinamakan inisiasi, propagasi, hingga terminasi yang menghasilkan

tiga produk yaitu;

Malondialdehyde,

4-hydroxy-2-alkena, dan

2-alkana.

Produk ini salah satunya adalah MDA (Malondyaldehida). MDA

(Malondyaldehida) akan merubah struktur membran sel yang menyebabkan

hilangnya regulasi intraseluler Ca2+ oleh Ca2+ ATPase (Grotto, 2009). Hilangnya

regulasi ini dapat menyebabkan kerusakan pada membran sel lipid sehingga sel

pada paru (goblet, sel clara, sel alveoli dan sel makrofag) mengalami kematian

dan mengakibatkan gangguan pada struktur dan fungsi sel tersebut diantaranya

9

gangguan proses pertukaran gas, menurunnya produksi surfaktan,

meningkatnya tegangan permukaan alveoli, menurunnya produksi protein

matrik intraseluler, dan kegagalan merilis sitokin dan faktor pertumbuhan.

Fungsi penting lainnya adalah kegagalan dalam proses perbaikan sel. Kondisi

tersebut akan menurunkan fungsi paru.20

Apabila kadar SOD (Superoksida dismutase) cukup maka H2O2

(Hidrogen perioksida) akan segera diubah menjadi senyawa yang tidak

berbahaya yaitu H2O. Didalam tubuh ada beberapa jenis enzim selain SOD

yang berperan membantu kinerja dari SOD seperti Cat (Catalase), GPX

(Glutation perioksidase) dan GSH (Glutation) , kesemua enzim ini saling

ketergantungan satu dengan yang lainnya.5

2.1.6 Ekskresi

Setelah terurai dalam tubuh maka ion-ion tersebut ikut terserap dalam

usus halus kemudian menuju colon dan keluar melalui sekresi feses, sedangkan

ginjal merupakan organ ekskresi utama bagi cairan yang tidak digunakan lagi

oleh tubuh, dan disalurkan lewat pembuluh darah, seperti urea, kreatinin, asam

urat dan lain-lain. Ginjal sangat peka terhadap logam berat, karena pada ginjal

logam tersebut membentuk kompleks dengan ligan organik. Sebagai organ

ekskresi, ginjal mudah terpapar zat-zat kimia asing seperti logam berat, yang

mungkin saja merusak jaringannya.2

2.1.7. Mapping Absorbsi, Distribusi, Metabolisme, dan Ekskresi

10

11

Al++ + H2O2 Al+++ + OH- + OH

R1H + OH R1 + H2O

NADPH + O2 + NADP+ + H+ + O2•-

Fe2+ + O2 Fe3+ + O2•-

(1, 14, 16, 17)

12

2.2. Pulmo (Organ Paru)

2.2.1. Struktur Anatomi Paru

Fungsi pernafasan yang utama adalah untuk mengambil oksigen (O2)

dari atmosfer ke dalam sel-sel tubuh dan untuk mentranspor karbon dioksida

(CO2) yang dihasilkan sel-sel tubuh kembali ke atmosfer. Oleh karena itu, baik

anatomi maupun fisiologi paru disesuaikan dengan fungsi ini. Secara anatomi,

fungsi pernafasan ini dimulai dari hidung sampai ke parenkim paru. Udara

didistribusikan ke dalam paru melalui trakea, bronkus, bronkiolus. Trakea

disebut generasi pertama saluran napas, dan dua bronkus kiri dan kanan adalah

generasi kedua, tiap-tiap bagian itu disebut generasi tambahan. Terdapat 20-25

generasi sebelum udara akhirnya menapai alveoli.22

Gambar 2.2. Organ Paru23

Pada mediastinum, trakea bercabang menjadi bronkus utama kiri dan

kanan yang tidak simetris. Bronkus kanan lebih pendek, lebar dan vertikal. Hal

ini membuat partikel-partikel yang masuk lebih mudah tersangkut disini.24

Bronkus primer (ekstrapulmonal) kanan bercabang lagi sebelum memasuki

13

jaringan paru menjadi bronkus (sekunder) lobus atas dan lobus bawah. Bronkus

lobus tengah kanan berasal dari bronkus lobus bawah yang terdapat dalam paru.

Di dalam paru biasanya bronkus utama kiri bercabang menjadi bronkus lobus

atas dan bawah. Jadi, tiga lobus kanan dan dua lobus kiri diisi oleh bronkus

sekunder dan setiap bronkus lobaris bercabang lebih lanjut menjadi bronkius

tersier, yang turut menyusun segmen bronkopulmonar. Jumlah segmen pada

paru kanan adalah 10 segmen dan 8 segmen pada paru yang kiri, segmen paru

ini sangat penting artinya dalam operasi.25

Di dalam tiap segmen bronkopulmonar terjadi percabangan lebih lanjut

secara dikotom, dalam hal ini udara mengalir lebih lambat pada cabang-cabang

yang lebih kecil. Setelah sembilan atau dua belas generasi percabangan, ukuran

saluran makin kecil dengan penampang kira-kira 1 mm. saluran ini dikenal

dengan bronkiolus yang turut menyusun suaru lobulus paru yang merupakan

unit dasar paru. Sebuah lobulus mempunyai bentuk piramid, seringkali tidak

teratur, dengan dasar 1-2 cm, tingginya sama dan puncaknya mengarah ke hilus.

Bronkiolus memasuki suatu lobulus pada bagian puncaknya.26

2.2.2. Fisiologi Pernapasan Manusia

Tujuan dari pernafasan adalah untuk menyediakan oksigen bagi jaringan

dan membuang karbon dioksid.22 Sistem pernapasan dibagi menjadi dua bagian

utama, yaitu bagian konduksi yang meliuti : rongga hidung, nasofaring, laring,

trakea, bronki, bronkiolus, sampai dengan terminal bronkiolus, dan bagian

respirasi (dimana terjadi pertukaran gas) meliputi : bronkiolus respiratorius,

duktus alveolaris, dan alveoli.27

14

Bagian konduksi mempunyai dua fungsi utama yaitu untuk

menyediakan dan memelihara saluran udara dari dan ke bagian respirasi paru,

dan untuk memelihara udara yang dihirup. Untuk memastikan agark tidak

terdapat gangguan pada suplai udara, terdapat kombinasi dari tulang rawan,

serat elastin dan kolagen, serta otot polis yang membuat struktur bagian

konduksi menjadi kaku. Tulang rawan ini terutama tulang rawan hialin.

Ditemukan pada tepi dari lamina propria (pada bronkiolus tidak dijumpai lagi

adanya tulang rawan). Tulang rawan ini berfungsi untuk menjaga agar lumen

tetap terbuka (mencegah kolaps) dan menyalurkan udara ke dalam paru. Baik

bagian konduksi maupun bagian respirasi, terdapat serat-serat elastin yang

berfungsi agar paru dapat segera kembali setelah mengembang.27

Fungsi bagian konduksi adalah untuk memelihara keadaan udara yang

dihirup agar tetap bersih, lembab dan hangat. Untuk mengadakan fungsi ini

mukosa dari bagian konduksi dilapisi oleh epitel bersilia yang mengandung sel

goblet (pada bronkiolus terminalis tidak didapatkan sel goblet), adanya kelenjar

seruos-mukus dan pembuluh darah yang terdapat di jaringan ikat.27

Seluruh saluran napas, dari hidung sampai bronkiolus terminalis,

dipertahankan agar tetap lembab oleh selapis mukus yang melapisi seluruh

permukaan. Mukus ini disekresikan sebagian oleh sel goblet dalam epitel

saluran napas, dan sebagian lagi oleh kelenjar submukosa yang kecil. Selain

untuk mempertahankan kelembaban permukaan, mukus juga menangkap

partikel-partikel kecil dari udara inspirasi dan menahannya agar tidak terus ke

alveoli.

15

Sistem ventilasi paru terdiri dari bronkiolus respiratorius, duktus,

alveolaris, kantong alveolus, dan alveoli. Fungsi dari bagian respirasi adalah

terus menerus memperbarui udara dalam area pertukaran gas paru, dimana

udara dan darah paru berdekatan. Udara dari bronkiolus terminalis akan

berdifusi menuju alveoli, dimana gas bergerak hanya sepersekian detik.22

2.2.3. Histologi Sistem Pernapasan

Epitel pada jalan napas di luar paru, yaitu trakea, bronkus dan

bronkiolus yang lebih besar, adalah epitel bertingkat semu bersilia dengan

banyak sel goblet. Diameter saluran napas dalam paru secara progresif

mengecil. Begitu pula tinggi epitel pelapis yang makin memendek, jumlah silia,

dan sel goblet makin berkurang. Pertukaran gas hanya terjadi di dalam alveolus,

yaitu kantong udara terminal sistem pernapasan. Disini, epitel pelapisnya

adalah epitel selapis gepeng tanpa sel goblet.28

Bagian superior rongga hidung mengandung epitel yang sangat khusus

untuk mendeteksi dan meneruskan bebauan. Epitel ini adalah epitel olfaktorius

yang terdiri atas tiga jenis sel: sel penyokong, sel blasal dan sel olfaktorius.

Bagian kondiksi sistem pernapasan ditunjang oleh tulang rawan hialin untuk

menjamin agar saluran napas yang lebih besar selalu terbuka. Trakea dilingkari

oleh cincin-cincin tulang rawan hialin berbentuk C. setelah bercabang menjadi

bronki, cincin hialin diganti oleh lempeng-lempeng tulang rawan hialin. Bagian

kondiksi saluran napas terkecil adalah bronkiolus terminalis. Bronkhiolus yang

lebih besar dilapisi epitel bertingkat semu bersilia, seperti pada trakea dan

bronki, dan masing mengandung sel goblet yang berangsur berkurang sampai

16

tidak lagi pada bronkiolus terminalis. Bronkioli yang lebih kecil dilapisi epitel

selapis kuboid.28

Bronkiolus terminalis menampakkan mukosa yang berombak dengan

epitel silindris bersilia tanpa sel goblet. Bronkiolus terminalis bercabang

menjadi bronkiolus respiratorius yang ditandai dengan mulai adanya kantong-

kantong udara (alveoli) berdinding tipis. Bronkiolus respiratorius adalah zona

peralihan antara bagian konduksi dan respirasi. Epitel pada bronkiolus ini

adalah selapis silindris renah atau kuboid dan dapat bersilia di bagian

proksimal. Respirasi hanya dapat berlangsung di dalam alveoli karena sawar

antara udara yang masuk ke dalam alveoli dan daerah vena dalam kapiler sangat

tipis. Struktur intrapulmonal lain tempat berlangsung respirasi adalah duktus

alveolaris, sakul alvleolaris, dan alveoli. 28 Alveoli terdiri dari dua tipe sel yaitu

sel alveolar tipe I dan tipe II. Sel alveolar tipe I bentuknya pipih dan melapisi

sekitar 90% permukaan alveolar saat difusi oksigen berlangsung. Sel alveolar

tipe I berperan dalam memelihara pertukaran gas. Sel alveolar tipe II memiliki

bentuk kuboid, meliputi 10% dari seluruh permukaan alveolar dan bersifat lebih

tahan terhadap cedera. Sel alveolar tipe II berfungsi sebagai penghasil sintesis

dan sekresi surfaktan yang merupakan zat lipoprotein yang berfungsi

mengurangi tegangan permukaan alveoli, metabolisme xenobiotik melalui

aktivitas enzim P450, pengatur transport ion tranepitelial, produksi protein

matrik ekstraseluler seperti fibronektin, kolagen tipe IV, dan proteogycan,

meriliskan sitokin dan faktor pertumbuhan, seperti IL-6, IL-8, monosit

kemotaktik protein-1, TNFa, TGFα, TGFβ, GM-CSF dan endhothelin-1. Fungsi

17

penting lain sel alveolar tipe II adalah berperan dalam proses perbaikan epitel

dengan cara berproliferasi menjadi sel alveolar tipe I setelah mengalami cedera.

Jadi unit fungsional paru adalah alveoli.4

Gambar 2.3. Struktur Alveolar29

2.2.4. Pengaruh Radikal Bebas Terhadap Paru

Paru merupakan salah satu organ yang sangat vital dimana fungsi

utamanya adalah sebagai tempat berpindahnya oksigen dari alveoli ke dalam

darah, serta keluarnya karbondioksida dari darah ke alveoli, apabila mengalami

paparan aluminium sulfat yang melebihi ambang batas akan menghasilkan

18

radikal bebas OH- melalui proses detoksifikasi. Radikal bebas ini akan

didistribusikan ke sel-sel alveolar paru yang dapat menyebabkan kerusakan

pada sel-sel alveolar paru melalui mekanisme radikal bebas sehingga terjadi

peningkatan enzim oksidan MDA dan penurunan enzim antioksidan SOD, yang

berakibat kematian sel sehingga menyebabkan gangguan pada struktur sel epitel

alveolar dan fungsinya akan mengalami gangguan.20 Radikal bebas diduga

berperan penting dalam patogenesis beberapa penyakit paru seperti emfisema,

bronkitis kronis, asma dan ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome).30,31

Gambar 2.4. Pengaruh radikal bebas terhadap jaringan paru32

2.2.5. Efek Tawas Pada kerusakan Selular

Efek biologik merupakan resultan akhir dari sejumlah proses yang

sangat kompleks, yakni interaksi antara fungsi homeostasis dengan zat-zat asing

bagi tubuh termasuk logam berat. Logam berat yang memasuki tubuh akan

terdistribusi sesuai dengan afinitasnya. Logam berat masuk ke dalam saluran

pencernaan dan mengalami proses absorbs yang melibatkan bagian – bagian

19

orgam pencernaan. Kemudian hasil absorbsi tersebut akan dimasukkan kedalam

pembuluh darah yaitu vena porta masuk ke dalam hati untuk proses

detoksifikasi.proses detoksifikasi yang melibatkan proses metabolisme,

penyimpanan, konjugasi yang selanjutnya disalurkan melalui pembuluh darah

ke ginjal sebagai organ sekresi.

Semua bahan kimia dapat menyebabkan jejas sel. Bahan tersebut dapat

menyebabkan kerusakan pada tingkat seluler dengan mengubah permeabilitas

membran, homeostasis osmotik, keutuhan enzim atau kofaktor dan dapat

berakhir dengan kematian seluruh organ. Zat kimia menginduksi cedera sel

secara langsung yaitu bergabung dengan komponen molekuler kritis atau

organel seluler. Pada kondisi ini kerusakan terbesar tertahan oleh sel yang

menggunakan, mengabsorpsi, mengekskresi, atau mengonsentrasikan senyawa.

Banyak zat kimia lain yang tidak aktif secara intrinsik biologis, tetapi pertama

kali harus dikonversi menjadi metabolit toksik reaktif yang kemudian bekerja

pada sel target.

Bahan kimia misalnya logam menerima atau mendonor elektron bebas

selama reaksi intrasel sehingga mengkatalisis pembentukan radikal bebas.Selain

pembentukan radikal bebas cedera sel dapat mengaktifkan kerja

siklooksigenase sehingga akan menyebabkan perubahan asam arakhidonat

menjadi prostaglandin dan pembentukan ROS (Radikal Oxygen Species).

Pembentukan ROS dapat meningkatkan modifikasi molekuler diberbagai

jaringan sehingga menyebabkan terjadinya stress oksidatif. Stres oksidatif juga

dapat mengakibatkan terjadinya kerusakan endotel. Kerusakan endotel antara

20

lain dipicu oleh produksi •O2 yang bereaksi cepat dengan NO dan

menghasilkan ONOO-. Reaksi tersebut menyebabkan menurunnya bioaktivitas

NO, yang berakibat pada kerusakan endotel.33,7

2.3. Radikal Bebas

2.3.1. Pengertian Radikal Bebas

Dalam dunia kedokteran, pengertian oksidan dan radikal bebas sering

dibaurkan karena aktifitas kedua senyawa ini sering memberikan hasil yang

sama walaupun prosesnya berbeda.34 Namun, dipandang dari sudut ilmu kimia,

pengertian oksidan adalah senyawa penerima elektron, yaitu senyawa yang

dapat menarik elektron, misalnya ion ferri (Fe3+):

Fe3+ + e- Fe2+

Sementara, radikal bebas adalah atom atau molekul (kumpulan atom)

yang memiliki elektron tidak berpasangan. Radikal bebas adalah molekul

dengan satu atau lebih elektron yang tidak berpasangan pada orbital luarnya dan

diproduksi selama metabolisme sel normal. Radikal derajat tinggi bisa merusak

sel melalui reaksi dengan komponen sel (misal protein dan lipid). Bentuk

kerusakan ini disebut oksidasi dan dapat menghasilkan trauma kematian pada

sel. Radikal bebas lebih berbahaya dibandingkan dengan senyawa oksidan non

radikal.30

2.3.2. Tipe Radikal Bebas dalam Tubuh

Radikal bebas terpenting dalam tubuh adalah radikal derivat dari

oksigen yang disebut kelompok oksigen reaktif (Reactive Oxygen Species/

21

ROS), termasuk didalamnya adalah triplet (3O2), tunggal (singlet/ 1O2), anion

superoksida (O2*‾), radikal hidroksil (OH‾), nitrit oksida (NO‾), peroksinitrit

(ONOO‾), asam hipoklorus (HOCl), hidrogen peroksida (H2O2), radikal alkoxyl

(LO‾), dan radikal peroksil (LO2‾). Radikal bebas yang mengandung karbon

(CCL3‾) yang berasal dari oksidasi radikal molekul organik. Radikal yang

mengandung hidrogen hasil dari penyerangan atom H (H‾). Bentuk lain adalah

radikal yang mengandung sulfur yang diproduksi pada oksidasi glutation

menghasilkan radikal thiyl (R‾S‾). Radikal yang mengandung nitrogen juga

ditemukan, misalnya radikal fenyldiazine.35

Tabel 2.1 Radikal Bebas Biologis (Kelompok Oksigen Reaktif)30,35

O2*‾ Radikal Superoksida (Superoxide radical)OH‾ Radikal hidroksil (Hydroxyl radical)ROO* Radikal peroksil (Peroxyl radical)H2O2 Hydrogen peroksida (Hydrogen peroxide)1O2 Oksigen tunggal (Singlet oxygen)NO‾ Nitrit oksida (Nitric oxide)ONOO‾ Nitrit peroksida (Peroxynitrite)HOCl Asam hipoklor (Hypochlorous acid)

2.3.3. Pengaruh Radikal Bebas ke Sel

Radikal bebas diproduksi dalam sel yang secara umum melalui reaksi

pemindahan elektron, menggunakan mediator enzimatik atau non-enzimatik.

Produksi radikal bebas dalam sel dapat terjadi secara rutin maupun sebagai

reaksi terhadap rangsangan. Secara rutin adalah superoksida yang dihasilkan

melalui aktifasi fagosit dan reaksi katalisa seperti ribonukleotida reduktase.

22

Sedang pembentukan melalui rangsangan adalah kebocoran superoksida,

hidrogen peroksida dan kelompok ROS lainnya pada saat bertemunya bakteri

dengan fagosit teraktivasi.

Radikal bebas bersifat sangat reaktif, dapat menimbulkan perubahan

kimiawi dan merusak berbagai komponen sel hidup seperti protein, gugus tiol

non-protein, lipid, karbohidrat, nukleotida. Terhadap protein, radikal bebas

dapat menyebabkan fragmentasi dan cross-linking, sehingga mempercepat

terjadinya proteolilis. Pengaruh radikal bebas pada gugus tiol enzim akan

menyebabkan antara lain perubahan dalam aktifitas tersebut. Terhadap lipid

menyebabkan reaksi peroksidasi yang akan mencetuskan proses otokatalitik

yang akan menjalar sampai jauh dari tempat asal reaksi semula. Terhadap

nukleotida radikal bebas akan menyebabkan terjadinya perubahan struktur

(DNA atau RNA) yang menyebabkan terjadinya mutasi atau sitotoksisitas.

Radikal bebas akan menyerang molekul stabil yang terdekat dan mengambil

electron, zat yang terambil elektronnya akan menjadi radikal bebas juga

sehingga akan memulai suatu reaksi berantai, yang akhirnya terjadi kerusakan

sel tersebut.36

2.3.4. Radikal Bebas ke Membran Sel

Tiga komponen penting dari membran sel adalah fosfolipid, glikolipid

(Poliunsaturated fatty acid (PUFA)), dan kolesterol. PUFA ini (asam linoleat,

arakidonat dan turunannya) sangat rawan terhadap serangan radikal terutama

radikal hidroksil. Radikal hidroksil dapat menimbulkan reaksi rantai yang

dikenal dengan nama “Peroksidasi Lipid (peroxidation lipid)”.34

23

Gambar 2.5. Sumber endogen dan eksogen radikal bebas37

Pada kondisi stres oksidatif, radikal bebas akan menyebabkan terjadinya

peroksidasi lipid membran sel dan merusak organisasi membran sel. Membran

sel ini sangat penting bagi fungsi reseptor dan fungsi enzim, sehingga

terjadinya peroksidasi lipid membran sel oleh radikal bebas dapat

mengakibatkan hilangnya fungsi seluler secara total.38

2.4. Reactive Oxygen Species

Reactive Oxygen Species adalah suatu jenis senyawa yang memiliki satu

elektron yang tidak berpasangan. Senyawa ini sangat tidak stabil dan reaktif

terhadap senyawa lainnya.39

Dimulai dari suatu proses fosorilasi dimana O2 menjadi O2- melewati

proses seperti diberikut:

2O2 + NADPH → 2O2•- + NADP+ + H+

Reaksi 2.1 Terbentuknya Radikal bebas melalui proses fosforilasi oksigen

24

O2•- selalu diikuti dengan reaksi yang menghasilkan senyawa H2O2 baik yang

disebabkan spontan O2•- dismutase atau adanya superoxide dismutase:

2O2•- + 2H+ → O2 + H2O2

Reaksi 2.2Terbentuknya hidrogen peroksida (H2O2) diperantarai superoxide dismutase

Ketika O2- dan H2O2 sudah terbentuk dan bertemu secara bersamaan, maka

kedua senyawa akan bereaksi:

H2O2 + O2•- → HO- + HO• + O2

Reaksi 2.3 Reaksi Heber-Weiss

H2O2 dan O2- hasil reaksi diatas reaktifnya lambat, dan belum mampu merusak

suatu senyawa, untuk menjadi reaktif H2O2 harus membentuk suatu senyawa

singlet oksigen (1O2), Asam Hipoklorit (HOCl), Hyroxyl Radical (HO-) melalui

reaksi:

H2O2 + HOCl → 1O2 + H2O + HCl

Reaksi 2.4 pembentukan singlet oksigen (1O2)

H2O2 + Cl- → HO- + HOCl

Reaksi 2.5 pembentukan Asam hipoklorit (HOCl)

H2O2 + Fe2+ → HO• + HO-+ Fe3+

Reaksi 2.6 Pembentukan Hyroxyl Radical (HO-)

Ketiga senyawa diataslah yang dapat mengakibatkan jejas pada sel, bahkan

berakhir pada kematian sel.40

25

Gambar 2.6. Mekanisme antioksidan endogen41

Pembentukan spesies oksigen reaktif terjadi selama proses fagositosis

oleh makrofag, neutrofil, dan eosinofil yang diaktifkan. Pengaktifan NADPH

oksidase yang diperkirakan terjadi di sisi sebelah luar membran plasma,

mencetuskan ledakan pernapasan disertai pembentukan superoksida. Selama

fagositosis, membran plasma membentuk invaginasi, sehingga superoksida

dibebaskan dalam ruang vakuol. Anion superoksida (baik secara spontan atau

enzimatis melalui superoksida dismutase) menghasilkan spesies reaktif lain,

termasuk H2O2 radikal hidroksil. Mieloperoksidase, suatu enzim yang

mengandung Fe-hem dan terdapat di dalam granula neutrofil, disekresikan

kedalam vakuol, tempat enzim tersebut membentuk HOCL dan halida lainnya.

Hasilnya adalah serangan terhadap membran dan senyawa lain dari sel bakteri,

dan akhirnya lisis bakteri. Proses keseluruhan disebut sebagai ledakan

pernapasan karena hanya berlangsung 30-60 menit, dan memerlukan O2.41

26

Reactive oxygen species

Oxidation

Protein

DNA

Lipid

Impairment in enzyme and other protein functions

DNA base pair mismatch

Lipid Peroxidation

Mutation

Tissue damage

2.4.1. Efek Reactive Oxygen Species Terhadap Sel

Reactive oxygen Species merusak suatu sel dengan mengoksidasi atau

mengambil “elektron-ikatan” senyawa yang berada didekatnya. Target yang

dapat dirusak oleh suatu reactive oxygen species adalah komponen–komponen

protein atau enzim dalam tubuh, DNA, dan membran fosfolipid sel.42

Pada protein atau enzim yang mengalami stres oksidatif akan

mengalami penurunan fungsi. Contoh enzim Na,K-ATPase, enzim yang

berfungsi mengatur pompa keluar masuk Na dan K. Dalam keadaan telah

teroksidasi, pompa Na,K-ATPase akan mengalami gangguan dan dapat

menyebabkan edema sel yang apabila terjadi akut menyebabkan nekrosis sel.42

DNA yang teroksidasi akan mengalami mismatch ikatan basa,

selanjutnya memicu suatu proses mutasi genetik. Proses alamiah sel pada saat

terdapat sel yang mengalami mutasi adalah DNA repair. DNA repair gagal

maka sel tersebut akan mengalami apoptosis, sel yang lolos dari proses tersebut

dapat menjadi sel kanker.42

Gambar 2.7. Efek Reactive Oxygen Species terhadap sel42

27

.2.5. MDA

Malondialdehyde (MDA) merupakan produk utama hasil oksidasi

PUFA dan MDA merupakan salah satu yang paling sering digunakan sebagai

indikator peroksidasi lipid.

2.5.1. Pembentukan MDA

Radikal-radikal bebas, dengan adanya oksigen dapat menyebabkan

peroksidasi dari lipid di dalam membran plasma dan organela. Kerusakan

oksidatif terinisisasi pada saat ikatan ganda pada PUFA membran diserang oleh

radikal bebas derifat oksigen, terutama OH‾. Seperti reaksi radikal bebas yang

lain, peroksidasi lipid dibagi dalam tiga tahapan yaitu inisiasi, propagasi, dan

terminasi. Tahap inisiasi adalah interaksi antara radikal bebas dengan PUFA

dari membran fosfolipid. Yang berperan dalam proses ini antara lain adalah

elektron hasil proses reduksi dari O2, anion superoksida, H2O2, dan radikal

hidroksil. Interaksi lipid dengan radikal bebas akan menghasilkan peroksida

yang bersifat tidak stabil dan reaktif, sehingga sebuah reaksi rantai autokatalitik

terpicu dinamakan proses Propagasi. Proses ini yang akan menyebabkan

kerusakan pada membran, organela, dan sel yang ekstensif. Pada tahap

terminasi akan menghasilkan produk non radikal hasil kombinasi dari dua

radikal. Terminasi ini terjadi saat radikal bebas ditangkap scavenger, seperti

vitamin E, yang terdapat di membran sel, proses terminasi yang lebih

menguntungkan akan terjadi (Kumar, 2005). Akibat akhir dari reaksi ini adalah

terputusnya rantai karbon asal lemak yang menghasilkan berbagai senyawa

yang bersifat toksik, antara lain malondialdehyde (MDA), 9-hidroksi nonenal,

28

etana (berasal dari asam lemak omega-6) dan pentana (berasal dari asam lemak

omega-3).34

Gambar 2.8. Reaksi pembentukan MDA oleh PUFA3

MDA merupakan produk oksidasi asam lemak tidak jenuh oleh radikal

bebas. Disamping itu, MDA juga merupakan metabolit komponen sel yang

dihasilkan oleh radikal bebas. Oleh sebab itu, konsentrasi MDA yang tinggi

menunjukan adanya proses oksidasi dalam membran sel. Status antioksidan

yang tinggi biasanya diikuti oleh penurunan kadar MDA.43

MDA dapat bereaksi dengan komponen nukleofilik atau elektroifitas

non spesifiknya, MDA dapat berikatan dengan berbagai molekul biologis

seperti protein, asam nukleat, dan aminofosfolipid secara kovalen. MDA dapat

menghasilkan polimer dalam berbagai berat molekul dan polaritas. Semua ini

akan berakibat terjadinya kerusakan membran sel yang ditandai dengan

peningkatan permeabilitas membran, pembengkakan mitokondria, vesikula

29

retikulum endoplasmik, keluanya enzim dan koenzim, serta lisisnya sel darah

merah.43

2.5.1. Maping pembentukan Malondehida (MDA)43

2.6. Antioksidan

Antioksidan adalah senyawa atau bahan yang digunakan pada

konsentrasi lebih rendah dari substratnya secara signifikan dapat menunda atau

mencegah oksidasi.44

2.6.1. Antioksidan Endogen

Antioksidan adalah senyawa atau bahan bioaktif yang berfungsi untuk

mencegah, menurunkan reaksi oksidasi serta menghentikan reaksi radikal

bebas. Antioksidan menstabilkan radikal bebas dengan melengkapi kekurangan

elektron yang dimiliki radikal bebas, dan menghambat terjadinya reaksi

berantai dari pembentukan radikal bebas. Terpapar radikal bebas selama

30

metabolisme normal, menyebabkan sel membentuk antioksidan untuk

mengurangi resiko kerusakan sel akibat radikal bebas.30 Sel akan membentuk

antioksidan endogen sebagai pertahanan terhadap radikal bebas yang dihasilkan

dalam proses metabolisme normal untuk mencegah kerusakan sel tersebut.

Antioksidan endogen terdiri atas tiga jenis enzim yaitu superoksida

dismuatase, katalase, glutation peroksidase.45

Gambar 2.9. Mekanisme antioksidan endogen45

1. Superoxide Dismutase (SOD)SOD merupakan salah satu antioksidan endogen yang sangat berperan

dalam mengkatalisasi radikal bebas anion superoxide menjadi hidrogen

peroksida dan molekul oksigen.46 Antioksidan enzimatis ini bekerja

menkatalisis proses dismutasi anion superoksida (oksidan reaktif) manjadi

hidrogen peroksida dan oksigen. SOD hampir ada pada setiap sel pada manusia,

produksinya diatur oleh gen antioksidan yang berada pada nukleus sel. SOD

mempunyai berbagai macam jenis dan lokasi, antara lain Mn-SOD yang

terdapat dalam mitokondria, dalam sitosol terdapat Cu-Zn SOD dan Fe SOD,

dan pada peroksisom terdapat Cu-Zn SOD dan Mn SOD. Cu-Zn SOD tersusun

atas atom tembaga (Cu) dan zinc (Zn). Banyak penelitian yang melaporkan

31

bahwa Cu-Zn SOD merupakan senyawa protein yang terlarut dan berasosiasi

dengan sitoplasma dan inti sel yang juga terdapat pada membran sel.47

Gambar 2.10. Struktur Cu,Zn-SOD, Mn-SOD, Ni-SOD, Fe-SOD48

Gambar 2.11. Mekanisme Peran SOD21

2. KatalaseHidrogen peroksida setelah terbentuk harus uraikan untuk mencegah

pembentukan radikal hidroksil (OH•). Rute utama untuk melaksanakan hal

tersebut melibatkan dekomposisi hidrogen peroksida menjadi air oleh katalase

32

dan glutation peroksidase. Katalase terutama ditemukan didalam peroksisom,

dalam fraksi sitosol dan mikrosom sel.41

3. Glutation peroksidase dan glutation reduktase

Glutation peroksidase adalah satu cara utama yang digunakan oleh

tubuh melindungi diri dari kerusakan oksidatif.enzim ini mengkatalisa reduksi

hidrogen peroksida dan peroksida lemak (LOOH) oleh glutation (GSH) . Gugus

sulfihidril pada GSH berfungsi sebagai donor elektron, dan dioksidasi menjadi

bentuk disulfida (GSSG) selama reaksi tersebut. Sel memiliki dua jenis

glutation peroksidase , salah satunya memerlukan selenium untuk aktifitasnya

(selenium merupakan unsur essensial makanan harian kita). Glutation

peroksidase yang bekerja terutama dengan hidroperoksida organik misalnya zat

yang dihasilkan selama peroksidasi lemak di membran.41

Apabila disulfida telah terbentuk, disulfida harus direduksi kembali

menjadi bentuk sulfihidril oleh glutation reduktase. Glutation reduktase

memerlukan elektron dari NADPH, yang biasanya dihasilkan dari jalur pentosa

fosfat.41

2.6.2. Maping pembentukan Superoksida Dismutase (SOD) pada paru

Paru memiliki bagian anatomis antara lain ; bronchial epitelium yang

terdiri dari sel clara, sel alveolar, pulmonary casculature, airway walls,

interstitium dengan fiber kolagen sebagai strukturnya. Khusus sel alveolar

memiliki ciri khas yang terbanyak dari sel alveoli memiliki struktrur sel

kompleks yaitu mitokondria, sitoplasma, retikulum endoplasma, dan nukleus

dimana faktor-faktor yang merusak struktur tersebut antara lain; hiperoksia,

33

eksogenus toksin, asap rokok, fiber, radiasi, ozon, karsinogenik, dan obat-

obatan. Sel-sel yang terkena tersebut oleh sitokin berespon inflamasi sehingga

menghasilkan NO+. dalam kelanutnyannya bereaksi pada pembentukan H2O2.

Terbentuklah ONOO- kemudian terpecah lagi menjadi OH++NO2 dan

kelanjutannya akan terjadi toksisitas sel. hal ini dibantu oleh Fe. Nah apabila

terdapat SOD yang terdiri dari Mn-SOD, Cu-SOD, dan Zn-SOD berproses

dalam sel maka terbentuklah H2O2. Namun diingat terbentuknya H2O2 ini juga

dibantu oleh CAT (catalase), GPXc classic (intracellular), glutathione

peroxidase, GPXe (extracellular glutathione peroxidase), GR (glutathione

reductase), GRXs (glutaredoxins), GSH (reduced glutathione), GSSG (oxidized

glutathione), PRXs (peroxiredoxins atau thioredoxin peroxidase), dan TRXs (

thioredoxins). Begitu pula dengan EC SOD yang bekerja di ruang ekstraseluler

(Extracelluler space) dengan bantuan GPXe dan PRXIV maka masing-masing

H2O2 akan terbentuk H2O.21

34

(21, 14, 16, 17)

2.6.3. Antioksidan Eksogen

1. Obat-obatan

Beberapa macam obat dapat meningkatkan produksi radikal bebas

dalam bentuk peningkatan tekanan oksigen. Bahan-bahan tersebut bereaksi

bersama hiperoksida dapat mempercepat tingkat kerusakan. Termasuk di

dalamnya antibiotika kelompok quinoid atau berikatan logam untuk aktifitasnya

(nitrofurantoin), obat kanker seperti bleomycin, anthracyclines (adriamycin),

dan methotrexate yang memiliki aktifitas pro-oksidan.49, 50

35

2. Radiasi

Radioterapi memungkinkan terjadinya kerusakan jaringan yang

disebabkan oleh radikal bebas. Radiasi elektromagnetik (sinar X, sinar gamma)

dan radiasi partikel (partikel elektron, photon, neutron, alfa, dan beta)

menghasilkan radikal primer dengan cara memindahkan energinya pada

komponen seluler seperti air. Radikal primer tersebut dapat mengalami reaksi

sekunder bersama oksigen yang terurai atau bersama cairan seluler.36

3. Asap Rokok

Oksidan dalam rokok mempunyai peranan yang besar dalam terjadinya

kerusakan saluran napas. Diperkirakan bahwa tiap hisapan rokok mempunyai

bahan oksidan dalam jumlah yang sangat besar, meliputi aldehida, epoxida,

peroxida, dan radikal bebas lain yang mungkin cukup berumur panjang dan

bertahan hingga menyebabkan kerusakan alveoli.36, 50

2.6.4. Riset sebelumnya tentang SOD dan MDA

Penelitian tentang SOD dan MDA yang berkaitan seperti riset seperti

ekstrak benalu teh yang berperan penting pada stress oksidatif dengan

menurunkan kadar MDA paru pada tikus hipertensi.51 Kemudian pada

penelitian lain didapatkan hasil konsumsi tempe dalam periode tertentu yang

memiliki kandungan isoflavon ternyata membantu enzim SOD (Superoksida

Dismutase) dalam memperbaiki profil lipid pada tubuh sehingga didapatkan

hasil peningkatan aktivitas SOD sebesar 56,9%, dan menurunkan MDA sebesar

10,4%.52

36

2.7. Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )

Cabai rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek ) adalah spesies yang

paling luas dibudidayakan dan paling penting secara ekonomis, dan meliputi

buah manis dan pedas dengan berbagai bentuk dan ukuran. Bentuk yang

didomistikasi diklasifikasikan sebagai Capsicum annuum varietas annuum;

anggota liarnya adalah Capsicum. annuum varietas aviculare. Tampaknya,

spesies ini didometikasi sekitar wilayahh Meksiko dan Guatemala.53

Cabai rawit (Capsicum frutescens L) adalah spesies semidomistikasi

yang ditemukan di dataran rendah tropika Amerika. Selain itu, Asia Tenggara

merupakan dikenal sebagai daerah keragaman sekunder.53

Gambar 2.12. Cabai Rawit (Capsicum frutescens)

2.7.1. Taksonomi Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )

Klasifikasi tanaman cabai rawit tersebut adalah sebagai berikut:

Kingdom : Plantae

Divisio : Spermatophyta

Sub Divisio : Angiospermae

37

Classis : Dicotyledonae

Ordo : Solanales

Familia : Solanaceae

Sub Familia : Solanaceae

Genus : Capsicum

Spesies : Capsicum frutescens L var. Cengek.54

2.7.2. Zat Aktif Cabai Rawit (Capsicum frutescens L var. Cengek )

1. Alkaloid

Alkaloid merupakan golongan zat tumbuhan sekunder yang terbesar.

Alkaloid mencakup senyawa bersifat basa yang mengandung 1 atau lebih atom

nitrogen, biasanya dalam gabungan, sebagai bagian dari system siklik. Alkaloid

sering bersifat racun bagi manusia dan banyak mempunyai kegiatan fisiologi

yang menonjol, jadi digunakan secara luas dalam bidang pengobatan. Alkaloid

biasanya berwarna tetapi hanya sedikit yang bersifat cairan (misalnya nikotina)

pada suhu kamar. Alkaloid memiliki kemampuan sebagai anti bakteri.

Mekanisme yang diduga adalah dengan cara mengganggu komponen penyusun

peptidoglikan pada sel bakteri, sehingga lapisan dinding sel tidak terbentuk

secara utuh dan menyebabkan kematian sel tersebut.55

2. Asam Askorbat (Vitamin C)

Cabai rawit dapat digolongkan sebagai sumber vitamin C yang sangat

baik (excellent). Vitamin C menjadi antioksidan yang penting di cairan

ekstrasel, dan mempunyai aktivitas intraseluler yang baik. Resorbsi vitamin C

di usus cepat dan sempurna (90%) tapi menurun pada dosis diatas 1 gram.

38

Distribusi ke semua jaringan baik, sebagian besar di kortek ginjal. Dalam darah

sangat mudah dioksidasi secara reversible menjadi dehidroaskorbat yang

hampir sama aktifnya. Sebagian kecil dirombak menjadi asam oksalat dengan

jalan pemecahan ikatan C2 dan C3.56

Vitamin C merupakan antioksidan paling penting yang bekerja dalam

cairan ekstraseluler karena vitamin ini mempunyai kelarutan yang tinggi dalam

air. Vitamin C mampu berperan sebagai scavenger radikal bebas dan dapat

bereaksi dengan anion superoksida, radikal hidroksil dan peroksida lipid.

Vitamin C mampu menghambat pembentukan radikal superoksida, radikal

hidroksil, radikal peroksil, oksigen singlet dan hidrogen peroksida. Vitamin C

juga mampu mempertahankan aktivitas enzim glutamat piruvat transaminase.

Oleh karena vitamin C mampu menghambat radikal bebas maka peran vitamin

C menjadi sangat penting dalam menjaga integritas membran sel.7

3. Capsaisin

Capsaisin (capsaicin) dikenal memiliki aktivitas antikanker.

Berdasarkan penelitian oleh The American Association for Cancer Research,

capsaisin diduga dapat membunuh sel kanker prostat dengan menyebabkan

terjadinya apoptosis. Studi klinik di Jepang dan Cina, menunjukkan bahwa

capsaisin dapat menghambat pertumbuhan sel leukemia secara

langsung.Penelitian lain yang dilakukan di Universitas Nottingham menduga

bahwa capsaisin dapat merangsang terjadinya apoptosis pada sel kanker paru

pada manusia.

39

Capsaisin memberikan rasa pedas pada cabai, berkhasiat untuk

melancarkan aliran darah serta pemati rasa kulit. Rasa pedas di lidah

menimbulkan rangsangan ke otak untuk mengeluarkan endofin yang dapat

menghilangkan rasa sakit dan menimbulkan perasaan lebih sehat. Hasil

penelitian terbaru, cabai rawit dapat mengurangi kecenderungan terjadinya

penggumpalan darah (trombosis), menurunkan kadar kolesterol dengan cara

mengurangi produksi kolesterol dan trigliserida di hati.57

Kandungan capsaisin dalam Capsicum frutescens dalam kadar tertentu

dapat bersifat toksik dan menimbulkan ancaman kesehatan. Ancaman kesehatan

tersebut dapat berupa reaksi inflamasi, gangguan fungsi sel, bahkan sampai

kematian sel.

Selain capsaisin, beberapa senyawa yang terkandung dalam buah cabai

rawit adalah alkaloid, flavonoid, dan sterol atau terpenoid. Biji cabai rawit

mengandung beberapa senyawa golongan alkaloid yaitu solanine, solamidine,

solamargine, solasodine, solasomine, serta mengandung capsacidin yang

termasuk golongan steroid saponin. Pada kadar tertentu, senyawa tersebut di

duga dapat bersifat toksik.58

4. Flavonoid

Flavonoid sebagai antioksidan bekerja melalui mekanisme pemutusan

rantai radikal bebas, detoksifikasi serta mengaktifkan enzim antioksidan.

Flavonoid dapat menstabilkan ROS bereaksi dengan senyawa reaktif dari

radikal bebas sehingga radikal bersifat tidak reaktif.59 Mekanisme flavonoid

sebagai antioksidan bekerja dengan menekan pembentukan radikal bebas

40

melalui penghambatan enzim atau pengelatan ion logam yang terlibat dalam

produksi radikal bebas, selain itu sebagai free radical scavenging. Flavonoid

juga sebagai antiinflamasi bekerja dengan menghambat pembentukan mediator

pro-inflamasi seperti TNF-α, IL serta agen kemotaktik.7

5. Terpenoid

Terpenoid adalah antioksidan yang efektif untuk inaktivasi radikal

hidroksil dan peroksil. Aktivasi antioksidan suatu senyawa polifenol

dipengaruhi oleh hidroksilasi dan terdapatnya gugus gula yang disebut

glikosida. Antosianin dengan gugus hidroksi bebas mempunyai aktivitas dalam

mengikat radikal dan adanya gugus lebih dari satu terutama cincin B akan

meningkatkan aktivitas antioksidannya.60 Mekanisme kerja antioksidan senyawa

polifenol berdasarkan atas kemampuannya dalam mendonorkan atom hidrogen

dan mengkelat ion-ion logam serta menghambat inisiasi logam untuk

melakukan oksidasi lipid. Setelah mendonorkan satu atom hidrogen, senyawa

fenolik menjadi radikal yang kurang reaktif dibandingkan radikal bebas. Hal ini

disebabkan radikal fenolik ini terstabilkan secara resonansi sehingga tidak

mudah bereaksi kembali dengan radikal yang lain.61

Berikut ini adalah paparan dari kandungan cabai rawit (Capsicum

frutescens L var. Cengek ) yang telah diringkas menjadi sebuah skema. Dari

kelima kandungan tersebut nampak flavonoid dan terpenoid memiliki

kemampuan anti inflamasi yang baik untuk menghambat asam arakidonat.

Selain itu, kedua senyawa tersebut bermanfaat untuk segera memutus reaksi

berantai dari radikal bebas, serta menghambat terjadinya autooksidari, sehingga

41

mengamankan sel-sel yang terancam dengan adanya akibat dari radikal bebas

tersebut. Selain itu dengan tidak melupakan peranan dari antioksidan scavenger

yaitu asam askorbat (vitamin C), begitupula dengan peranan β- karoten yang

signifikan untuk menekan radikal bebas. Masing-masing komponen saling

mendukung satu dengan lainnya.

Gambar 2.13 . Kandungan dan mekanisme cabe rawit.55, 56, 7, 57, 58, 61

42

Alkaloid Asam Askorbat (Vitamin C)

Antioksidan scavenger radikal bebas

Anion superoxide,

radikal hidroksil, peroksida lipid

Hambat pembentukan :

Radikal superoxide, radikal hidroksil, radikal peroxide dan hidrogen peroxide

Radikal bebas tdk terbentuk

Integritas sel membran terjaga

Oksidasi fenilalanin

tirosin

plasma

Lepaskan besi dr transferin

Feritin di jaringan >> Capsaisin

Pedas di lidah

Rangsang otak

Reseptor nyeri

endorfin

Rasa nyeri

β- karoten

Aktivitas as. Empedu ↑

Kolesterol di usus >>

Kolesterol di ubah

asam empedu

Kolesterol ↓

Repair enzim

Hentikan pemb. Radikal

bebas

Flavonoid Terpenoid

Anti inflamasi

Hambat :As. Arakidonat,

pembentukan Prostaglandin,

pelepasan histamin

primer

Pemutusan reaksi berantai radikal bebas

- AH + R* A* + RH-AH + ROO* A* + ROOH-AH + RO* A* + ROH

Senyawa antioksidan

stabil dr radikal bebas

sekunder

Hambat laju

autooksidasi

Radikal bebas

menjadi stabil

Menghambat enzim pengoksidasi, Inisiasi enzim

pereduksi, reduksi oksigen tanpa bentuk spesies radikal yg lebih

aktif

Hancurkan bekuan darah

Trombosis tdk tjd

Strroke tdk tjd

Cabai Rawit

(Capsicum frutescens L var. Cengek )

2.8. Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)

Spesies ini disebut juga tomat anggur (currant tomato), sebab buahnya

kecil-kecil dan terletak dalam rangkaian seperti buah anggur. Tomat (Solanum

lycopersicum) adalah tumbuhan dari keluarga Solanaceae, tumbuhan asli

Amerika Tengah dan Selatan, dari Meksiko sampai Peru. Tomat merupakan

tumbuhan siklus hidup singkat, dapat tumbuh setinggi 1 sampai 3 meter. Tomat

merupakan keluarga dekat dari kentang.62

Gambar 2.14. Tomat Ranti (Lycopersicum pimpinellifolium Mill.)

2.8.1. Taksonomi Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)

Sistematika kedudukan tomat secara botanis:

Kingdom : Plantae

Divisi : Antophyta

Subdivisi : Angiospermae

Klas : Dicotylodenae

Ordo : Tubiflorae

Sub ordo : Myrtales

43

Famili : Solanaceae

Genus : Lycopersium

Spesies : Lycopersicon pimpinellifolium (L.) millcurant tomato.63

2.8.2. Zat Aktif Tomat Ranti (Lycopersicon pimpinellifolium)

1. Beta karoten (C40H56)

Beta karoten merupakan karotenoid hidrokarbon dengan rantai ujung

berstruktur sikloheksena. Beta karoten adalah produk dari reaksi siklisasi rantai

ujung asiklik likopen.

Penyerapan beta karoten dipengaruhi oleh cantasentin dan garam

empedu. Pengangkutan beta karoten melalui misel meningkatkan penyerapan

usus sedangkan garam empedu memperlambat penyerapan beta karoten. Beta

karoten meningkatkan aktivitas reseptor kolesterol LDL di makrofag dan

menurunkan sintesis kolesterol di hepar LDL.64, 65

2. Esculeogenin A

Esculeogenin A merupakan senyawa sapogenol baru tomat. Berdasarkan

penelitian Yukio et al (2007), esculeogenin A merupakan bentuk aglikon dari

esculoside A karena esculeogenin A merupakan senyawa spirosolane tipe

glikosida.66 Kandungan senyawa tersebut 4 kali lebih tinggi daripada likopen

tomat. Manfaat utama esculeogenin A adalah penurunan kolesterol.

Esculeogenin A menghambat esterifikasi kolesterol di makrofag dengan

mekanisme penghambatan enzim ACAT-1 dan ACAT-2. Penghambatan ACAT

menurunkan kadar kolesterol LDL.67

44

3. Flavonol

Buah dan sayuran merupakan sumber utama flavonol. Flavonol

menurunkan kolesterol LDL teroksidasi di makrofag. Ada lima macam flavonol

yang penting menurunkan insidensi penyakit jantung, seperti quercetin,

myricetin, kaemferol, rutin dan morin. Flavonol tersebut secara in vitro

menurunkan kolesterol LDL terglikosilasi.68

Flavonol ditemukan di kulit dan daging tomat. Quercetin paling banyak

ditemukan di kulit tomat. Kaemferol ditemukan di seluruh daging buah,

terutama pericarp maupun collumela dan ditemukan di kulit tomat.68

4. Lycopene

Lycopene atau yang sering disebut sebagai α-carotene adalah suatu

karotenoid pigmen merah terang, suatu fitokimia yang banyak ditemukan dalam

buah tomat dan buah-buahan lain yang berwarna merah. Pada penelitian

makanan dan phytonutrien yang terbaru, lycopene merupakan objek paling

populer. Karotenoid ini telah dipelajari secara ekstensif dan ternyata merupakan

sebuah antioksidan yang sangat kuat dan memiliki kemampuan anti-kanker.

Nama lycopene diambil dari penggolongan buah tomat, yaitu Lycopersicon

esculantum.69

Lycopene merupakan hidrokarbon poliena dengan rantai asiklik tak

jenuh dan mempunyai 13 ikatan rangkap, 11 di antaranya ikatan rangkap yang

tersusun linier.70 Lycopene mudah mengalami degradasi melalui proses

isomerasi dan oksidasi karena pengaruh cahaya, oksigen, pemanasan,

pengeringan, pengelupasan, penyimpanan dan pengasaman.71

45

Gambar 2.15. Struktur Kimia dan Metabolisme Likopen dalam Tubuh.72

Kemampuan lycopene mengendalikan single oxygen (oksigen dalam

bentuk radikal bebas) 100 kali lebih efisien daripada vitamin E atau 12500 kali

dari pada gluthation. Singlet oxygen merupakan prooksidan yang terbentuk

akibat radiasi sinar ultra violet dan dapat menyebabkan penuaan dan kerusakan

kulit. Selain sebagai anti skin aging, lycopene juga memiliki manfaat untuk

mencegah penyakit cardiovascular, kencing manis, osteoporosis, infertility, dan

kanker (kanker kolon, payudara, endometrial, paru-paru, pankreas, dan

terutama kanker prostat). Ini semua diakibatkan banyaknya ikatan rangkap

dalam molekulnya.73 Sebagai antioksidan, lycopene dapat melindungi DNA, di

samping sel darah merah, sel tubuh, dan hati.71

Metabolisme likopen dalam tubuh terjadi bersamaan dengan

metabolisme lemak. Setelah lemak dicerna oleh enzim lipase pancreas di dalam

duodenum dan diemulsi oleh garam empedu menjadi misel - misel, misel yang

mengandung likopen memasuki mukosa sel usus melalui difusi pasif. Setelah

46

misel diserap oleh usus, likopen dibawa oleh kilomikron ke aliran darah melalui

sistem limfatik. Lycopene didistribusikan ke jaringan terutama melalui

kolesterol LDL.74

5. Narigenin (C15H12O5)

Narigenin adalah flavonoid utama tomat. Kandungan kimia tersebut

banyak ditemukan di kulit tomat. Narigenin secara simultan dibentuk

bersamaan dengan pematangan buah. Selain itu, narigenin masih ditemukan di

daging tomat berbentuk glikosida.

Narigenin menurunkan sekresi ApoB dan kolesterol LDL melalui

penghambatan enzim asil KoA transferase (ACAT). ACAT berfungsi

mengubah kolesterol bebas di reticulum endoplasma menjadi ester kolesterol

Penurunan ACAT menurunkan sintesis ester kolesterol. Penurunan ester

kolesterol menurunkan kolesterol LDL.72, 74

6. Niasin (Vitamin B3)

Niasin berpengaruh secara tidak langsung terhadap kadar kolesterol

LDL. Niasin menekan sekresi kolesterol Very low Density Lipoprotein (VLDL)

di hepar melalui penurunan inhibisi aliran asam lemak bebas di jaringan

adiposa. Keadaan tersebut mengurangi pembentukan kolesterol VLDL, IDL dan

LDL. Apabila kolesterol VLDL menurun, maka kolesterol LDL akan menurun.

Selain itu, niasin menurunkan trigliserida.75

47

Gambar 2.16 . Kandungan dan mekanisme tomat ranti.65, 68, 72, 74, 75, 76

48