bab ii rev 2.docx

8/18/2019 bab ii rev 2.docx

1/28

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Actinomycetes

2.1.1 Morfologi

Actinomycetes berasal dari bahasa Yunani dari kata Actino berarti sinar dan

mycete berarti jamur. Hal ini dikarenakan Actinomycetes memiliki miselia seperti

jamur. Meskipun karakter Actinomycetes mirip dengan fungi, dinding sel dari sel

vegetatif secara struktur dan kimia mirip dengan bakteri gram positif (Bradley dan

Riti, !"#$%. Actinomycetes merupakan bakteri gram positif yang memiliki

kandungan &uanin dan sitosin yang tinggi diatas '' mol. )i alam ditemukan

dalam bentuk konidia atau bentuk vegetatif.

*engamatan Actinomycetes dengan mikroskop stereo menunjukkan adanya

miselium (kumpulan kusut hifa% ramping bersel satu yang bercabang menjadi +

jenis miselium (miselium substrat dan miselium aerial%, diameter hifanya jarang

melebihi satu mikron (,'-,$ % yang membentuk spora aseksual untuk

berkembang biak (/ubba, !""0%. )iameter hifa lebih kecil dari fungi dan

mendekati ukuran bakteri. )inding sel Actinomycetes mengandung asam

muramat, tidak mempunyai mitrokondrion, mengandung ribosom 1/ (sel

eukariot mempunyai ribosom $/ dalam sitoplasma%, tidak mempunyai

pembungkus nukleus, garis tengah selnya berkisar dari ,' sampai +, m, dan

dapat dibunuh atau dihambat oleh banyak antibiotik bakteri (2olk dan 3heeler,

!"$$%. Miselium mampu menghasilkan pigmen yang menyebabkan perbedaan

4arna seperti ber4arna putih, kelabu, merah, kuning, coklat, hijau pada masing-

5


2/28

masing koloni. Morfologi dari Actinomycetes dapat dilihat pada gambar ! di

ba4ah ini.

(a% 5ultur cai (b% Media padat (c% Mikroskop stereo

Gambar 1. *enampakan Actinomycetes (a% 5ultur 6air (b% Media *adat (c%

Mikroskop stereo (http788444.biologi.lipi.go.id8bio9indonesia%

*ertumbuhan bakteri terjadi melalui perpanjangan dan percabangan

membentuk miselia vegetatif. /etelah pembentukkan miselia, bakteri mungkin

mengadakan perbedaan melalui produksi hifa aerial yang septate ke dalam spora

(6laessen et al., +#%. /elain dengan spora aseksual (konidia%, Actinomycetes

dapat bereproduksi melalui fragmentasi miselia. Hifa yang pendek akan

berkembang dengan membentuk lapisan yang tebal, menutupi permukaan pada

perkembangan vegetatif atau membentuk suatu jaringan yang halus (/utedjo,

!""#%.

2.1.2 Taksonomi

Berdasarkan hubungan !#/ r):;, Actinomycetes atau disebut juga

sebagai kelas Actinobacteria berada pada dalam satu garis utama domain Bakteri.

Berdasarkan reaksi staining gram positif, Actinomycetes merupakan anggota

divisi Firmicutes yang memiliki komposisi basa ):; di atas ' mol &


3/28

termasuk kelas Actinomycetes, ordo Actinomycetales dan Micrococcales, tribes

Brevibacteriaceae dan Micrococcaecae. Menurut Madigan et al (+=% ordo

Actinomycetes dibagi menjadi beberapa famili sebagai berikut 7

!. Actinomycetes, kelompok ini tidak dapat memfermentasi alkohol dan

asam, bersifat fakultatif aerob, tidak membentuk miselium, dan

dimungkinkan membentuk filamen yang bercabang. Bentukan selularnya

adalah batang, cocoit , atau coryneform. Actinomycetes bersifat anaerob

sampai dengan fakultatif aerob, mikrokoloni membentuk filamen, tapi ada

juga yang berbentuk filamen semu atau fragmen dalam coryneform, dan

dapat bersifat patogen.

+. Mycobacteria, memiliki filamen semu. ;da yang saprofitik, dan hidupnya

obligat aerob, mengandung lipid yang tinggi pada sel dan dinding

selnya. *ertumbuhan sel yang lambat, berlilin, dan mengandung asam

mikolid.

=. Actinomycetes penambat nitrogen. Biasanya bersimbiosis dengan tanaman,

dan menghasilkan miselium sejati. /eperti genus >rankia, yang terdapat di

permukaan nodul pada akar, mungkin bersifat aerofil dan pertumbuhannya

lambat. /el mampu menambat nitrogen bebas.

0. Actinoplanes, memiliki miselium sejati dan membentuk spora. ?ermasuk

dalam kelompok ini adalah marga ;ctinoplanes dan /treptosporangium.

'. Dermatopilus, memiliki miselium filamentus yang terbagi transversal,

untuk membentuk massa yang motil. Berbentuk coccus, tidak memiliki aerial

miselium, kadang-kadang menyebabkan infeksi epidermal.

7


4/28

#. Nocardia. Miselianya berfragmen untuk membentuk kokoid atau pemanjangan

elemen, kadang-kadang memproduksi spora aerial, kadang bersifat asam,

kandungan lipid di sel dan dinding selnya sangat tinggi.

1. Streptomycetes. Miseliumnya lengkap, kelimpahan miselium tinggi, dan

rantai sporanya panjang. Marga terbesar adalah /treptomyces, yang telah

di ketahui sekitar ' jenis dan banyak memproduksi antibiotik.

$. Beberapa spesies bersifat patogen dan fitopatogen dengan prosentase &6

#" @ 1'. /treptomyces yang diisolasi sebagian besar memiliki kemampuan

dalam mendegradasi selulosa dan melarutkan fosfat. &enus ini paling efisien

dalam mendegradasi selulosa dan melarutkan fosfat karena kecepatan

pertumbuhannya dan aktivitas yang tinggi dibanding genus lain.

". Mikromonospora memiliki miselium lengkap, spora berbentuk panjang dalam

satu pasang, atau dalam rantai yang pendek. Beberapa di antaranya bersifat

termofilik, sedangkan yang di temukan di tanah biasanya bersifat saprofitik.

2.1.3 Habitat

Actinomycetes merupakan grup dominan dari populasi tanah bersama

dengan bakteri dan fungi. Actinomycetes ditemukan terutama pada lingkungan

terrestrial terdistribusi ke berbagai habitat lainnya termasuk kompos, lumpur

danau dan dasar danau (;leAander, !"11% dan berperan penting dalam siklus

karbon karena kemampuan untuk tumbuh pada konsentrasi rendah karbon dan

mendegradasi senya4a organik (?erkina et al., ++%. *opulasi dan jenis

Actinomycetes terbanyak di tanah, sehingga Actinomycetes dianggap sebagai

bakteri tanah dan persentase Actinomycetes dapat dilihat dari tabel !.

8


5/28

Tabl 1. *opulasi Actinomycetes yang dominan di tanah (Madigan et al ., +=%

>amilia *ersentase (% >amiliStreptomyces "',0=

Actinomadura ,!

Actinoplanes ,+

Microbiospora ,!$

Micromonospora !,0

Nocordia !,"$

Streptosporangium ,!

Termomonospora ,++

2.2 In!ibitor "#Gl$kosi%as

nhibitor C-glukosidase merupakan obat hipoglikemia oral (DHD% yang

menghambat secara spesifik kenja enim C-glukosidase untuk memecah

karbohidrat menjadi glukosa yang mudah terserap di usus halus (Hanefeld, +$%.

Dbat ini dikonsumsi bersamaan dengan suapan pertama. /enya4a-senya4a

inhibitor C-glukosidase bekerja memperlambat rasio pencernaan karbohidrat di

usus halus, sebagai alternatif untuk mengurangi postprandial hiperglikemia atau

kadar glukosa setelah makan (Manaf, +$%. 5onsentrasi glukosa postprandial

berkurang 0 sampai ' mg8dE tanpa berdampak pada gula darah puasa (/cheen,

!""$%.

nhibitor C-glukosidase akan berkompetisi dengan karbohidrat lainnya

untuk berikatan dengan enim C-glukosidase dan mekanisme penghambatan dapat

dilihat pada gambar + (5rent dan Bailey, +'%.

9


6/28

Gambar 2. nhibitor C-glukosidase menghambat kerja enim C-glukosidase diusus halus (5rent dan Bailey, +'%

/enya4a karbohidrat kompleks sebelumnya dipecah terlebih dahulu oleh

enim C-amilase dan F-amilase sehingga menghasilkan senya4a disakarida

dengan ikatan glikosida C seperti maltosa atau ikatan glikosida F seperti laktosa.

/elanjutnya C-glukosidase akan menghasilkan monosakarida dari produk-produk

yang dihasilkan oleh enim karbohidrase sebelumnya (5imura, +%.

/yarat suatu senya4a sebagai inhibitor C-glukosidase memiliki

karakterisik sebagai berikut (Hakama et al ., +"%.

!. /truktur mirip gula (substrat%,

+. 5emampuan untuk membentuk ikatan ionik secara nukleofilik untuk

mengkatalisis residu,

=. 5eadaan transisi seperti struktur,

0. 5emampuan ikatan hidrogen dengan katalitik residu asam,

'. 5emampuan membuat interaksi ionik dan hidrofobik pada sisi lainnya

daripada sisi aktif, dan

#. 5emampuan membentuk ikatan kovalen dengan enim melalui grup

epoksi atau airidin.

10


7/28

nhibitor glukosidase memiliki = tipe yaitu (/undarmar et al ., !""$%7

!. nhibitor kompetitif reversible C-glukosidase. Misalnya ;karbosa dan

Miglitol.

+. nhibitor glukosidase irreversible. Misalnya &asternospermine.

=. nhibitor sukrosa po!erful . Misalnya 2oglibose.

;karbosa dan miglitol (gambar =% merupakan inhibitor C-glukosidase yang

telah diproduksi dengan fermentasi mikroba.

Gambar 3. /truktur 5imia ;karbosa dan Miglitol " brahim et al., #$$% %

;karbosa mengandung acarviosine yang dibentuk dari gugus silitol dan

gula amino dengan + residu glukosa yang terikat (Balfour and Mc?avish, !""=%.

/ecara struktur akarbosa mirip dengan oligosakarida dan memiliki afinitas tinggi

untuk berikatan pada sisi C-glukosidase. ;karbosa menghambat berbagai C@

glukosidase dengan urutan kekuatan ikatan sebagai berikut glukoamilase G

sukrase G maltase G isomaltase (?an, !""1%. :amun tidak memiliki efek

penghambat pada enim F-glukosidase dan kurang kuat dalam menghambat C-

amilase. 5etidakmampuan enim pencernaan untuk hidrolisis akarbosa karena

adanya jembatan imino yang tidak dapat dihidrolisis oleh enim pencernaan dan

11


8/28

menjadi unsur penting dalam menghambat molekul (3ehmeier, +=%. ;karbosa

menjadi sangat efektif dengan makanan yang kaya akan pati dan oligosakarida.

5ekurangan dari akarbosa yaitu diare, sakit perut dan flaktus karena efek

terlambatnya absorpsi karbohidrat. fek samping ini berkurang dengan dimulai

dosis kecil dan meningkat secara bertahap (Eebovit, +0%. /edangkan miglitol

memiliki struktur molekul yang kecil seperti glukosa, tetapi memiliki unsur

nitrogen pada cincin sikliknya. Miglitol memiliki efek penghambatan yang baik

pada enim yang mencerna disakarida, namun tidak memiliki efek pada C-amilase

(Hanefeld, +$%.

5elebihan inhibitor C-glukosidase dari obat antidiabetes oral lainnya yaitu

tidak menunjukkan pengaruh terhadap produksi dan aktivasi insulin sehingga

hipoglikemia tinggi tidak terjadi (Bedekar et al ., +!%. )egradasi inhibitor C-

glukosidase terjadi di usus. Beberapa produk degradasi dan jumlah trivial obat

induk masuk ke sistem sirkulasi dan diekskresikan dalam bentuk urin.

2.3 Biosintsis In!ibitor α#Gl$kosi%as

/alah satu metabolit sekunder yang dihasilkan Actinomycetes yaitu

akarbosa suatu senya4a pseudooligosakarida. Metabolit sekunder ini akan

terstimulasi ketika hifa terlihat dan sporulasi saat pertumbuhan terganggu oleh

pasokan oksigen, atau nutrisi, atau faktor lingkungan lainnya (Malik, !"$+I

Martin and )emain, !"$%.

Biosintesis akarbosa di Actinoplanes sp. /'8!!, sebuah Actinomycetes

yang diisolasi dari 5enya dijelaskan pada gambar 0. Biosintesis ini dibentuk dari

12


9/28

)-glukosa-!-fosfat dan +-epi-'-epi-valiolone. Sedo-heptulose-1-phosphate

dibentuk dari hidroksipiruvat dan ribosa-'-fosfat oleh reaksi transketolase (6

+.+.!.!% ( /chJrken, !""1%. Sedo-heptulosa-1-fosfat dikonversi menjadi +-epi-'-

epi-valiolon oleh 61-silitol sintase, ;cb6 (/tratmann et al., !"""%. /elanjutnya +-

epi-'-epi-valiolon mengalami 61-difosforilasi oleh AT&'dependent kinase ;cbM,

yang menghasilkan +-epi -'-epi -valiolonfosfat (Khang et al ., ++%. ;cbD

mengkatalisis 6+-epimerisasi ke '-epi -valiolon-1-fosfat (Khang et al ., +=%

kemudian reduksi ke '-epi -valiolol-1-fosfat oleh :;)H-dependent

deydrogenase, ;cbE (3ehmeier, +=%. Reaksi dehidratase berikutnya menjadi

!-epi-valienol-1-fosfat yang dijalankan oleh ;cb:, dimana termasuk keluarga

rantai pendek oksidoreduktase. Lntuk tahap selanjutnya, 6!-fosforilasi menjadi

!,1-difosfat-!-epi valienol, enim yang membantu belum diketahui. )iperkirakan

enim ini merupakan ;cbL silitol kinase (3ehmeier dan *iepersberg, +0%.

:ukleotidilasi berikutnya menjadi :)*-!-epi -valienol-1-fosfat dikatalisis oleh

;)*-glukosa sintase ;cbR (3ehmeier, +=%.

13


10/28

Gambar &. Biosintesis akarbosa di ;ctinoplanes sp. /'8!! dan S.

glaucescens &E;. " (emeier, #$$)*

14


11/28

)i sisi lain sintesis prekursor valienamin, semua langkah katalitik gugus

deoksisugar dari akarbosa dikarakterisasi dan mengikuti jalur d?)*-heksosa

(*iepersberg dan )istler, !""1%. *roses ini dia4ali dengan nukleotidilasi )-

glukosa-!-fosfat menjadi d?)*-)-glukosa oleh d?)*-glukosa sintase ;cb; dan

kemudian dimodifikasi oleh d?)*-glukosa 0,#-dehidratase ;cbB, menghasilkan

d?)*-0-keto-#-deoksi-)-glukosa (3ehmeier, +=%. ?ahap selanjutnya

menghasilkan d?)*-0-amino-0,#-dideoksi-)-glukosa dikatalisis oleh

aminotransferase ;cb2, yang memanfaatkan asam E-glutamat sebagai donor

untuk grup amino (*iepersberg et al ., ++%.

*enggabungan subunit :)*-!-epi -valienol-1-fosfat dan d?)*-0-amino-

0,#-dideoksi-)-glukosa menjadi d?)*-akarviosa-1-fosfat dikatalisis oleh

glikosiltransferase-seperti protein ;cb/ (3ehmeier dan *iepersberg, +0%.

nim yang bekerja untuk kondensasi maltosa dan d?)*-akarviosa-1-fosfat

menjadi akarbosa-1-fosfat belum ditentukan. )iperkirakan enim yang memenuhi

fungsi ini yaitu second glycosyltransferase'like protein ;cb (3ehmeier dan

*iepersberg, +0%. ;karbosa-1-fosfat kemudian diekspor ke medium

ekstraseluler, diperkirakan melalui ;B6-transporter ;cb3Y, yang memiliki

kemungkinan untuk defosforilisasi dan menyebabkan aktivasi akarbosa

(*iepersberg et al ., ++%.

*enggunaan pati sebagai sumber karbon akan dihidrolisis menjadi

maltodekstrin rantai pendek atau maltosa dengan acarbose insensitive +'amylase

(;cb, ;cbK%. &ugus akarviosil ditransfer menjadi resultan maltodekstrin,

dikatalisis oleh pencampuran amilase dan acarviosyl transferase ;cb)

15


12/28

membentuk akarbosa dan atau homolog rantai panjang akarbosa. *erbedaan

homolog terbentuk bergantung pada sumber gula dalam media (/chmidt et al.,

)%% %. /eandainya sumber karbon hanya glukosa atau maltosa diberikan, maka

inhibitor dengan sejumlah kecil unit glukosa diproduksi menghasilkan akarbosa.

*enggunaan pati menga4ali pembentukan dengan sejumlah glukosa unit lebih

besar. Numlah unit glukosa menentukan keanekaragaman inhibitor C-glukosidase.

;karbosa dan homolog dengan berat molekul rendah mempunyai penghambatan

kuat disakaridase dimana dengan berat molekul tinggi mempunyai penghambatan

kuat terhadap C-amilase (MOller et al ., !"$%.

2.4 'g$lasi Mtabolism Nitrogn Actinomycetes

;similasi :itrogen, penyerapan dan penyatuan nitrogen anorganik ke

dalam metabolisme sel merupakan proses esensial kebanyakan bakteri (Merrick

dan d4ards, !""'%. Hasil sintesis asimilasi sumber nitrogen yang berbeda yaitu +

asam amino glutamat dan glutamin dimana berperan sebagai donor utama

nitrogen intraseluler (Reiter dan /chneider, +!%. )ua jalur bergantung pada

ketersediaan nitrogen digunakan untuk asimilasi amonium yaitu sistem glutamat

dehidrogenase (&)H% atau &/8&D&;?.

/ecara umum, proses asimilasi amonium melalui &)H pada konsentrasi

tinggi.

&)H 7 +-oksoglutarat < :H= < :;)(*%H P glutamat < :;)(*%<

Bagaimanapun, enim ini tidak hadir pada semua Actinomycetes (Brana et al .,

!"$#% dan jalur alternatif melibatkan alanin dehidrogenase (;)H% dengan

16


13/28

konsentrasi amonium tinggi yang sama (:ovak et al ., !""+%. *ada kasus ini,

sintesis glutamat (glu% akan membutuhkan fungsi alanin transaminase (;?% dan

akan menghasilkan reaksi yang sama.

;)H 7 piruvat < :H= < :;)H P alanin


14/28

Gambar (. nterkonversi molekul nitrogen pada metabolisme pusat

Streptomyces. &)H, glutamat dehidrogenaseI &/, glutamin sintetaseI &D&;?,

glutamat sintaseI ;)H, alanin dehidrogenaseI ;?, alanin transaminase (2oelker dan ;ltaba, +!%

2.( K$r)a Prt$mb$!an K$lt$r Mikroba

5urva pertumbuhan kultur mikroba digambarkan pada kurva pertumbuhan

seperti yang dijelaskan pada gambar #.

Gambar *. 5urva *ertumbuhan Mikroorganisme (6histi, !"""%

*ertumbuhan mikroba terbagi dalam beberapa tahap sebagai berikut.

18


15/28

!. >ase lag merupakan fase mikroba adaptasi dengan lingkungan dan

medium baru. /elama fase ini pertumbuhan mikroba tidak terjadi karena

mikroba berusaha merombak materi-materi dalam medium agar dapat

digunakan sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya. Bila dalam medium ada

komponen yang tidak dikenal mikroba, mikroba akan memproduksi

enim ekstraselular untuk merombak komponen tersebut. >ase ini juga

berlangsung seleksi. Hanya mikroba yang dapat mencerna nutrisi dalam

medium untuk pertumbuhannya yang dapat bertahan hidup.

+. >ase ekponensial atau fase log merupakan tahap dimana kecepatan

pertumbuhan sel terus meningkat sampai sel tumbuh konstan atau

mencapai keadaan maksimum. 5eadaan ini ditentukan oleh konstanta

jenuh8saturasi substrat. /elama fase log pertumbuhan, produk yang

diproduksi esesial termasuk asam amino, nukleotida, protein, asam

nukleat, lemak dan karbohidrat. *roduk tersebut dinamakan produk

metabolit primer dan fase dimana mereka diproduksi (fase log atau

eksponensial% sebagai tropopase (BuQEock et al ., !"#'%.

=. >ase stasioner merupakan periode dimana pertumbuhan berhenti. /elama

fase ini kultur mikroba mensintesis senya4a yang mengarah ke

metabolisme metabolit sekunder dan fase dimana diproduksi metabolit

sekunder (fase stasioner% sebagai idiopase (BuQEock et al ., !"#'%.

Metabolit sekunder mikroba termasuk antibiotik, pigmen, toksin, enim

dan agen antitumor. Metabolit sekunder disekresi selama generasi hifa

aerial dari miselium vegetatif. Drganisme memproduksi metabolit

sekunder biasanya sebagai pertahanan mela4an predator, parasit dan

19


16/28

penyakit atau kompetisi interspesies dan dalam proses reproduksi ()emain

dan >ang, +%.0. >ase kematian terjadi apabila nutrisi sudah benar-benar tidak dapat lagi

mencukupi kebutuhan mikroorganisme. ;kumulasi produk metabolit

primer dan sekunder yang tidak dipanen terus menginhibisi ataupun

merepresi pertumbuhan sel mikroorganisme. /elain itu umur sel juga

sudah tua, sehingga pertahanan sel terhadap lingkungan yang berbeda dari

kondisi biasanya juga berkurang. >aktor-faktor yang dapat menyebabkan

berhentinya pertumbuhan mikroba antara lain7

a. *enyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan

mikroba karena habis terkonsumsi.

b. *roduk akhir metabolisme yang menghambat pertumbuhan mikroba

karena terjadinya inhibisi dan represi.

2.6 Kra+atan ,+tik -Optical Density)

5erapatan optik (-ptical density* merupakan teknik pengukuran biomassa

berdasarkan kekeruhan atau turbiditi. Metode ini cepat dan efisien untuk

menentukan jumlah bakteri dalam media cair dengan mengukur kekeruhan atau

kultur dan diubah menjadi jumlah sel.

20


17/28

Gambar . *engukuran D) pada 5ultur. ; merupakan media steril

sebagai larutan blanko. B dengan sel bakteri (3iddel, +"%.

Berdasarkan gambar 1, kekeruhan diukur menggunakan instrumen seperti

kolorimeter dan spektrofotometer. nstrumen tersebut mengandung sumber cahaya

dan detektor cahaya (fotosel% dipisahkan oleh tempat sampel. Earutan keruh

seperti kultur sel mengganggu bagian cahaya yang melalui sampel, sehingga

cahaya berkurang menumbuk fotosel karena adanya sel. Metode turbidimetri

dapat digunakan selama sel individu menutup atau memotong cahaya, segera

massa sel menjadi besar sehingga beberapa sel secara efektif melindungi sel

lainnya dari cahaya, pengukuran menjadi tidak akurat. /ebelum pengukuran

turbidimetri dilakukan, spektrofotometer harus disesuaikan menjadi transmitan

! ( absorbansi%. *erlakuan ini dilakukan menggunakan media steril yang

tidak diinokulasi sampel. /elain itu, meminimalkan ketidaakuratan akibat absorpsi

cahaya yang disebabkan media. *anjang gelombang 0+ nm digunakan ketika

larutan jernih, '0 nm ketika larutan be4arna kuning cerah dan #-#+' nm

digunakan untuk larutan be4arna kuning sampai coklat.

2. Mto% Kolorimtri mngg$nakan Kali$m Prmanganat

*emanfaatan kalium permanganat dalam penentuan akarbosa dan miglitol

telah dilakukan oleh brahim et al (+1%. 5MnD0 memiliki sifat tidak stabil

terhadap cahaya sehingga saat mereaksikan dijauhkan dari sumber cahaya

seminimal mungkin. ;karbosa merupakan oligosakarida dengan berat molekul

#0',# daltons. Berbagai metode telah dikembangkan untuk menentukan akarbosa

menggunakan H*E6 dengan deteksi tandem mass spectrometric, H*E6

21


18/28

dipasangkan dengan porous grapitic column, &6-M/, dan capillary one

electroporesis (6%. :amun, semua metode yang dapat menganalisis akarbosa

membutuhkan biaya mahal, terlalu lama dengan menghabiskan banyak 4aktu.

brahim et al (+1% mengembangkan metode /pektrofotometri L2-2is untuk

analisis + inhibitor C-glukosidase yaitu akarbosa dan miglitol menggunakan

kalium permanganat dalam suasana basa. *rinsip kerja dari metode ini yaitu

menggunakan reaksi oksidasi terhadap akarbosa oleh kalium permanganat dalam

suasana basa dan menghasilkan radikal hijau radikal manganat (brahim et al.,

+1%.

nhibitor C-glukosidase yang terbentuk dalam media produksi dikaji

menggunakan reaksi antara inhibitor C-glukosidase dan kalium permanganat

dalam suasana basa. Reaksi antara polisakarida dengan 5MnD0 dalam kondisi

alkali menghasilkan 4arna hijau ion manganat (Dkoro dan Ddemumi, +"%.

Reaksi antara akarbosa dan kalium permanganat dalam suasana basa

menghasilkan berbagai produk oksidase dan 4arna hijau ion manganat yang

diukur pada panjang gelombang #0 nm. reaksi antara akarbosa dengan kalium

permanganat dalam suasana basa dijelaskan pada gambar +. Bentuk MnD0-

dalam suasana basa sebagai intermediat. *erubahan 4arna yang terjadi yaitu dari

ungu @ merah muda Mn (2% menjadi biru Mn(2% lalu hijau Mn (2% selanjutnya

kuning Mn (2%, pembentukan terjadi dalam 4aktu yang pendek berbagai

intermediet dalam media basa (&our et al., +!=%. 3arna kuning tetap ada

meskipun setelah reaksi selesai dimana MnD0- menghilang dan menunjukkan

bentuk stabil dari Mn (2% terlarut sebagai hasil final (/yed et al., +!%.

22


19/28

Gambar /. Reaksi antara akarbosa terhadap kalium permanganat dalam

suasana basa (/inha dan 5umar, +!+%

Reaksi kalium permanganat dalam suasana basa dengan akarbosa yang

digambarkan pada gambar $. Reaksi kalium permanganat dalam suasana basa

dapat menentukan keberadaan ikatan rangkap 66 yang ada dalam struktur

akarbosa. on permanganat (Mn2% akan menyerang ikatan rangkap pada

akarbosa. Hal ini menyebabkan ikatan rangkap terbuka dan mengikat

permanganat membentuk ion kompleks. ;danya air menyebabkan

terbentuknya alkohol. /elanjutnya DH- akan menyerang dan melepaskan

HMnD0+- (Mn 2% serta menghasilkan alkohol. ion manganat yang tidak stabil

akan tereduksi menjadi MnD+ dengan sangat cepat pada konsentrasi basa yang

lemah tetapi lambat tereduksi pada konsentrasi basa yang kuat ()ash et al.,

+"%. Reaksi reduksi yang terjadi pada persamaan ! dan + (6hauhan, +!0%.

MnD0-


20/28

Mn(2% < sub K 1

→ sub.S < Mn(2%

sub.S < Mn(2% K 2

→ Mn(2% < produk

alternatif

Mn(2% < sub. K 1

→ Mn(2% < produk

Mn (2% < Mn (2% K 2

→ + Mn (2%

2./ S+ktrofotomtri U0 0is

/pektrofotometri L2 2is merupakan teknik analisa instrumental yang

mengukur interaksi antara radiasi elektromagnetik yang memiliki panjang

gelombang tertentu dengan molekul atau atom dari suatu at kimia. *engukuran

absorpsi dapat dilakukan pada daerah ultraviolet dengan panjang gelombang !"-

=$ nm dan sinar tampak =$-1$ nm. *rinsip dari spektrofotometer L2 2is yaitu

cahaya dari sumber cahaya seperti lampu ?ungsten 8 3olfram (T ='-++ nm%

dan )euterium (T !"-=$ nm% mengenai sampel maka cahaya akan diserap

(absorbs%, dipantulkan (refleksi% atau diteruskan (transmisi%.

3arna yang terlihat oleh mata kita adalah 4arna yang diteruskan dengan

panjang gelombang tertentu dan terletak pada daerah sinar tampak. ;danya

perbedaan 4arna disebabkan oleh gugus kromofor dan auksokrom yang dapat

menyerap sinar, energi yang tinggi membuat elektron dalam orbital molekul

mengalami eksitasi dari tingkat energi dasar ke tingkat energi tinggi. &ugus

5romofor (alkena, karbonil, karboksil, amida, ao, nitrat, nitro, dan nitroso%

merupakan gugus pemba4a 4arna dan digunakan untuk menyatakan gugus tidak

jenuh kovalen yang dapat menyerap radiasi dalam daerah-daerah ultraviolet dan

24


21/28

terlihat jika diikat oleh senya4a auksokrom. &ugus auksokrom (-DH, -:H, -D,

-D6H=% merupakan gugus yang mempunyai elektron non bonding dan tidak

menyerap radiasi L2 jauh (&andjar dan Rohman, +1%.

/pektrofotometri L2 2is digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.

;nalisis kualitatif dengan metode spektrofotometri L2-2is hanya dipakai untuk

data sekunder atau data pendukung seperti melihat kemurnian spektrum L2-2is

dan penentuan panjang gelombang maksimum. /edangkan analisis kuantitatif,

menghitung banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang gelombang tertentu

sama dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi (&andjar dan Rohman,

+1%. *anjang gelombang yang digunakan untuk pengukuran kuantitatif

digunakan panjang gelombang maksimum (Tmaks% karena bentuk serapan landai

sehingga perubahan tidak terlalu besar pada kurva serapan dan meminimalkan

kesalahan pembacaan.

Gambar . 5omponen /pektrofotometer L2 2is

25


22/28

&ambar " menjelaskan komponen-komponen yang terdapat dalam

/pektrofotometer L2 2is. /ecara umum komponen-komponen spektrofotometer

L2 2is yaitu sumber sinar, monokromator, dan detector (&andjar dan Rohman,

+1%. Nenis spektrofotometer L2 2is ada + yaitu single beam dan double beam.

*ada single beam kisi keluar sinar monokromatis hanya satu sehingga kuvet yang

dapat dilalui hanya satu setiap panjang gelombang dan alat harus dinolkan.

/edangkan double beam kisi keluar sinar monokromatis ada +, kuvet blanko dan

sampel dapat diukur bersamaan dan cukup satu kali dinolkan.

2./ S+ktrofotomtri TI'#AT'

Radiasi inframerah (R% merupakan bagian spektrum elektromagnetik

antara daerah visible dan mikro4ave. )aerah R dibagi menjadi = bagian yaitu

daerah R sedang (0-0cm-!% berkaitan dengan energi vibrasi dari molekul

yang memberikan informasi mengenai gugus-gugus fungsi dalam molekul

tersebut dan daerah optimum untuk penyeraan sinar R bagi ikatan-ikatan dalam

senya4a organik (Harjono, !""+%. )aerah R jauh (0-!cm-!% bermanfaat untuk

menganaisa molekul yang mengandung atom-atom berat seperti senya4a

anorganik. )aerah R dekat (!+.'-0cm-!% yang peka terhadap vibrasi

overtune (/chechter, !""1%. /pektrum inframerah dapat dihasilkan dari

pentrasmisian cahaya yang mele4ati sampel, pengukuran intensitas cahaya

dengan detektor dan dibandingkan dengan intensitas tanpa sampel. /pektrum

inframerah yang diperoleh kemudian diplot sebagai intensitas fungsi energi,

panjang gelombang (m% atau bilangan gelombang (cm-!% (Marcott, !"$#%. /etiap

gugus fungsi memiliki bilangan gelombang tertentu seperti pada tabel +.

26


23/28

Tabel 2. Daerah Gugus Fungsi Pada IR

Ikatan Tipe en!a"a Daerah Frekuensi#$%&1' Intesitas

(&) *+kana 2850 , 2970

1340& 1470

-uat

-uat(&) *+kena 3010 , 3095

675 , 995

edang

-uat(&) *+kuna 3300 -uat(&) (in$in *r.%atik 3010 , 3100

690 , 900

edang

-uat/&) Fen.+ .n.%er a+k.h.+

a+k.h.+ ikatan hidr.gen

en..n.%er asa%

kar.ksi+at

Ikatan hidr.gen asa%

kar.ksi+at+

3590&3650

3200 , 3600

3500 , 36502500 , 2700

eruah&

uah

eruah ,uah

edang

%e+ear

&) *%ina a%ida 3300 , 3500 edang(( *+kena 1610 , 1680 eruah&

uah(( (in$in ar.%atik 1500 , 1600 eruah&

uah(( *+kena 2100 , 2260 eruah&

uah(& *%ina a%ida 1180 , 1360 kuat( itri+ 2210 , 2280 -uat(&/ *+k.h.+ eter asa%

kar.si+at ester

1050 , 1300 -uat

(/ *+dehid ket.n asa%

kar.si+at ester

1600 &1760 -uat

/2 en!a"a nitr. 1500 &1570

1300 , 1370

kuat

u%er Principle of Instrumental Analysis k..g ).++er ie%an1998

*ada temperatur di atas temperatur nol absolut, semua atom di dalam

molekul bervibrasi antara satu dengan lainnya. 5etika frekuensi dari vibrasi

tertentu sama dengan frekuensi dari radiasi inframerah yang mengenai langsung

pada molekul maka molekul tersebut akan menyerap radiasi. /yarat suatu gugus

fungsi dalam suatu senya4a dapat menyerap energi R yaitu adanya perbedaan

momen dipol pada gugus tersebut. /emakin besar perubahan momen dipol, maka

27


24/28

serapan akan semakin intens (/tuart, +0%. 2ibrasi ikatan akan menimbulkan

fluktuasi momen dipol yang menghasilkan gelombang listrik. ?erdapat + jenis

vibrasi molekul sebagai berikut.

!. 2ibrasi ulur "stretcing* yang meneybabkan perubahan panjang ikatan.

Beberapa ikatan dapat mengalami uluran simetris atau asimetris (gambar

!%.

Gambar 1. 2ibrasi uluran simetris dan asimetris (pavia et al., +"%

/ecara umum, vibrasi uluran asimetris terjadi pada bilangan gelombang

yang lebih tinggi dibanding vibrasi uluran simetris. 2ibrasi uluran juga

terjadi pada bilangan gelombang lebih tinggi dibanding vibrasi tekukan.

+. 2ibrasi tekuk "bending* menyebabkan perubahan sudut ikatan. 2ibrasi

tekuk terdiri dari 0 macam yaitu guntingan, ayunan, kibasan, dan

pelintiran. /alah satu gugus yang mengalami keempat jenis vibrasi tekuk

dan vibrasi uluran yaitu gugus metilen (gambar !!%.

28


25/28

Gambar 11. Berbagai jenis vibrasi gugus metilen (*avia et al., +"%

/pektrofotometer >?R ( Fourier Transform /nfrared % merupakan

spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi >ourier untuk

deteksi dan analisis hasil spektrumnya. nti spektrofotometer >?R adalah

interferometer Michelson yaitu alat untuk menganalisis frekuensi dalam sinyal

gabungan.

*erkembangan terbaru dari spektroskopi >?R adalah >?R-;?R dengan

attenuated total reflectance (;?R% sebagai teknik sampling. ;?R merupakan

teknik analisis permukaan yang sensitif dalam mendeteksi keberadaan suatu

spesies molekul melalui spektroskopi absorpsi. Hal tersebut didasarkan pada

peluruhan eksponensial dari gelombang sekejap (evanescent !ave% yang terbentuk

pada permukaan elemen pemantulan internal total (total internal reflection% yang

sesuai (*erkin lmer, +'%.

29


26/28

;plikasi ;?R diturunkan dari spektroskopi pantulan internal (internal

reflection spectroscopy* yang dipernalkan pada tahun !"#-an. 5etika suatu

radiasi R merambat dari medium dengan indeks bias tinggi (kristal Kn/e% ke

medium berindeks bias rendah (sampel minyak%. *ada kondisi ini, sejumlah energi

cahaya lolos dari kristal dan melebar di luar permukaan dalam bentuk gelombang,

sehingga menyebabkan intensitas sinar pantulan berkurang. >enomena inilah yang

disebut attenuated total reflectance (pemantulan sempurna yang dilemahkan%

(stuart, +0%. Hanya molekul yang berada di sekitar permukaan elemen

pemantulan internal total saja yang dianalisis. 2olume daerah analisis tersebut

ditentukan oleh kedalaman penetrasi (dept of penetration% dari medan sekejap

yang menjangkau sampai beberapa mikrometer ke area kontak dengan sampel

atau medium (4ang, +"%. *ersyaratan yang baik adalah sampel harus kontak

langsung dengan kristal ;?R mengingat medan sekejap hanya terjadi pada daerah

yang berjarak dari kristal ;?R (perkin lmer, +'%. 5euntungan ;?R yaitu

teknik ini dapat menghilangkan matriks air tanpa membutuhkan proses dehidrasi

sampel, substraksi sinyal dari air atau preparasi sampel terhidrasi menjadi suatu

lapisan tipis yang mana analisis pada rentang MR sangat rentan terhadap

kehadiran sekelumit air (3ang, +"%.5omponen dasar spektrofotometer >?R dapat dilihat pada gambar !+.

30


27/28

Gambar 12. 5omponen )asar /pektrofotometri >?R (/ilverstein et al.,

!""!

Radiasi yang berasal dari sumber sinar dile4atkan melalui interferometer

menuju sampel sebelum mencapai detektor. /elama proses amplifikasi

(penguatan% sinyal berlangsung dimana pengaruh frekuensi tinggi telah

dihilangkan adanya filter, maka data diubah ke bentuk digital dengan suatu

analog-to-digital converter dan dipindahkan ke komputer untuk menjalani

transformasi >ourier. Hasil yang didapatkan berupa spektrum (*avia et al., +"%.

;?R dilakukan dengan menggunakan aksesoris dalam kompartemen

sampel spektrofotometer >?R. Bagian inti aksesoris ;?R adalah kristal dengan

indeks bias yang tinggi. Nenis bahan yang digunakan adalah seng selenida (Kn/e%,

5R/-' (talium iodida8talium bromida%, dan germanium. *rinsip kerja alat ;?R

dijelaskan pada gambar !=.

31


28/28

Gambar 13. *rinsip 5erja ;?R (/tuart, +0%

&ambar != menjelaskan bah4a cermin pada aksesoris memba4a sinar R pada

suatu fokus di permukaan kristal. Nika kristal mempunyai indeks bias yang sesuai

dan sinar mempunyai sudut datang yang sesuai, maka akan terjadi pemantulan

internal total. nergi R akan memantul pada permukaan kristal sebelum masuk

ke detektor (/tuart, +0%.

bab ii rev 2.docx

Documents