Antioksidan merupakan zat yang mempunyai fungsi berlawanan dengan zat yang bernama oksidan, suatu senyawa yang meskipun terdapat dalam
28 konsentrasi kecil bila dibandingkan dengan bahan yang dapat teroksidasi, dapat menghambat atau mencegah proses oksidasi dari bahan tersebut secara signifikan (Halliwell dan Gutteridge, 1999). Menurut Karyadi (2009), antioksidan tubuh dikelompokkan menjadi tiga yaitu antioksidan primer, antioksidan sekunder, dan antioksidan tersier. Antioksidan primer berfungsi untuk mencegah pembentuk senyawa radikal bebas baru. Antioksidan primer mengubah radikal bebas menjadi molekul yang lebih stabil sebelum radikal bebas ini sempat bereaksi. Antioksidan sekunder berfungsi menangkap senyawa bebas serta mencegah terjadinya reaksi berantai. Antioksidan tersier berfungsi memperbaiki kerusakan sel-sel.
1. Mekanisme Antioksidasi
Berdasarkan mekanisme kerjanya, antioksidan memiliki dua fungsi. Fungsi pertama merupakan fungsi utama dari antioksidan yaitu sebagai pemberi atom hidrogen. Antioksidan (AH) yang mempunyai fungsi utama tersebut sering disebut sebagai antioksidan primer. Senyawa ini dapat memberikan atom hidrogen secara cepat ke radikal lipida (R*, ROO*) atau mcngubahnya ke bentuk lebih stabil, sementara turunan radikal antioksidan (A*) tersebut memiliki keadaan lebih stabil dibanding dengan radikal lipida. Fungsi kedua merupakan fungsi sekunder antioksidan, yaitu memperlambat laju autoksidasi dengan berbagai mekanisme diluar mekanisme pemutusan rantai autoksidasi. Mekanisme yang berlangsung adalah pengubahan radikal lipida ke bentuk lebih stabil (Gordon, 1990).
Penambahan antioksidan (AH) primer dengan konsentrasi rendah pada lipida dapat menghambat reaksi autoksidasi lemak dan minyak. Penambahan tersebut dapat menghalangi reaksi oksidasi pada tahap inisiasi maupun propagasi. Radikal antioksidan (A*) yang terbentuk pada reaksi tersebut relatif stabil dan tidak mempunyai banyak energi untuk bereaksi dengan molekul lipida lain membentuk radikal lipida baru (Gordon, 1990).
Inisiasi : R* + AH R + A* Propagasi : ROO* + AH ROOH + A*
29 Besar konsentrasi antioksidan yang ditambahkan dapat berpengaruh pada laju oksidasi. Konsentrasi tinggi mengakibatkan aktivitas antioksidan grup fenolik sering lenyap bahkan antioksidan tersebut menjadi prooksidan. Pengaruh jumlah konsentrasi pada laju oksidasi bergantung pada struktur antioksidan. kondisi dan sampel yang akan diuji.
AH + O2 A* + HOO
AH + ROOH RO* + H20 - A*
2. Jenis Antioksidan
Menurut Halliwell dan Gutteridge (2000), pertahanan antioksidan antara lain,
a. Zat yang secara katalitik menghilangkan radikal bebas dan senyawa reaktif lainnya. Contoh, enzim superoksida dismutase (SOD), enzim katalase, enzim peroksidase dan antioksidan spesifik dari thiol.
b. Protein yang meminimalkan kemampuan prooksidan seperti ion besi dan tembaga dalam heme. Contohnya transferin, haptoglobin, haemopexin dan etallothionein.
c. Protein yang dapat mencegah kerusakan biomolekul (termasuk kerusakan oksidatif) dengan mekanisme lain seperti Heat Shock Protein
d. Zat atau senyawa bermassa rendah yang dapat menangkap ROS (Reactive Oxygen Species) dan RNS (Reactive Nitrogen Species). Contohnya α- tokoferol, dan gluthatione. Beberapa antioksidan berasal dari diet terutama
asam askorbat dan α-tokoferol.
Menurut Halliwell dan Gutteridge (2000), dalam cairan intraseluler enzim yang berpartisipasi dalam proses degradasi senyawa ROS antara lain : a. Enzim Superoksida Dismutase (SOD)
Semua CuZnSODs mengkatalisis reaksi yang sama yaitu mempercepat dismutase O2- menurut reaksi :
O2- + O2- + 2H+ SOD H2O2 + O2
Spesifitas SOD terhadap reaksinya dengan O2- sering digunakan untuk
30 dapat bereaksi dengan OH, RO*, ROH* dan singlet oksigen, karena SODs mengandung histidin dan rantai lain yang dapat bereaksi dengan molekul tersebut. CuZnSOD bereaksi dengan peroksinitrit menjadi nitrat.
b. Enzim katalase
H2O2 yang dihasilkan dari proses dismutase O2- diurai dalam
keadaan aerob oleh dua tipe enzim. Katalase mengkatalisis langsung dekomposisi H2O2 menjadi O2menurut reaksi :
2 H2O2 2 H2O + 2 O2
Enzim peroksidase mengurai H2O2 dengan cara menggunakan H2O2 itu
untuk mengoksidasi substrat lain (SH2) menurut reaksi :
SH2 + H2O2 S + 2 H2O
Kebanyakan sel aerob mempunyai aktivitas katalase. Katalase dalam sel darah merah dapat melindungi sel dari terbentuknya H2O2 karena
penghilangan O2- oleh autooksidasi dari hemoglobin.
c. Enzim glutation peroksidase (G-SH Px)
Glutation peroksidase menguraikan H2O2 menjadi H2O dengan
mengoksidasi G-SH (Glutation tereduksi) menurut reaksi :
H2O2 + 2 G-SH GSSG + 2 H2O
Degaradasi H2O2 menggunakan enzim GPx terjadi pada jaringan hewan
dengan GSH sebagai hidrogen donor. Beberapa kasus grup peroksida dapat diurai menjadi alkohol menurut reaksi :
LOOH + 2 GSH GSSG + H2O +LOH
Pengurangan jumlah glutation tereduksi (GSSG atau GSH) dalam sel normal sangat tinggi, sehingga harus ada mekanisme yang mengubah GSSG kembali menjadi GSH. Reaksi ini dapat dilakukan oleh enzim glutation reduktase yang mengkatalisis reaksi :
31 Antioksidan berberat molekul rendah yang didapat dari diet antara lain (Halliwell dan Gutteridge, 1999) :
a. Vitamin C
L-asam askorbat (vitamin C) merupakan antioksidan larut air yang paling penting. Senyawa ini secara efektif menangkap O2, OH*, peroksil
radikal, singlet oksigen dan dapat berperan dalam regenerasi vitamin E. Keefektifan senyawa ini dalam menangkap peroksil radikal dalam cairan dan plasma atau sitosol menjadikan senyawa ini dapat melindungi biomembran dari kerusakan peroksidasi.
Vitamin C juga mampu menangkap HO2*, thiol oksisulfur radikal,
turunan ergothionine radikal, asam hipoklorit, asam peroksinitrit dan zat nitrat, nitrosida radikal, O3, NO2, dan radikal yang disebabkan oleh
beberapa obat-obatan. Selain itu, merupakan substrat untuk askorbat peroksidase yang merupakan enzim penting dalam penghilangan H2O2
pada kloroplas. b. Vitamin E
Vitamin E merupakan penangkap radikal peroksil dan merupakan antioksidan yang paling penting pada peroksidasi lipid pada binatang. Tokoferol dan tokotrienol dapat menghambat peroksidasi lipid secara efektif karena senyawa ini dapat menangkap lipid peroksil (LO2) radikal
lebih cepat daripada reaksi radikal tersebut dengan rantai asam lemak atau dengan protein membran menurut reaksi :
α TocH + LO2 Toc* + LO2H
Tokoferol juga dapat bereaksi dengan singlet oksigen dan dapat
melindungi membran dari senyawa ini, Senyawa α Toc bereaksi pelan dengan O2* atau HO2* dan dapat bereaksi pula dengan peroksil radikal
lain untuk menghasilkan produk non radikal. Struktur molekulnya mempunyai efek antioksidan yang efektif karena dapat mendonorkan atom H dari gugus OH pada struktur cincinnya untuk membentuk radikal bebas. Meskipun berbentuk radikal bebas, tetapi tidak reaktif karena elektron
32 yang tidak berpasangan dalam atom oksigen dilokalisasi pada cincin aromatik sehingga meningkatkan stabilitas.
c. Karotenoid
Meskipun beberapa karotenoid memiliki efek antioksidan, tetapi
perhatian terpusat pada β-karoten yang mempunyai kemampuan penangkapan efektif terhadap peroksil radikal dalam kondisi fisiologi dan dapat menangkap singlet oksigen.Studi terbaru menyatakan β-karoten mengindikasikan kemungkinan efek yang sinergis dengan vitamin E. d. Flavonoid
Beberapa flavonoid yang mempunyai struktur fenolik yang hampir sama dengan vitamin E, berperan sebagai antioksidan dalam sistem lemak, bereaksi dengan O2*, lipid peroksil radikal dan membentuk kompleks besi
yang mencegah kereaktifan radikal O2*. Zat ini juga menjaga vitamin C,
terutama dengan adanya ion logam yang secara normal mempercepat oksidasi asam askorbat, contohnya quercetin, morin, myricetin, kaempferol, dan asam tanat yang diketahui mempunyai aktivitas antioksidan (Kochar dan Rossell, 1995).
Fenol juga dilaporkan mempunyai efek kardioprotektif dengan meminimalkan terjadinya oksidasi LDL secara in vivo. Derajat hidroksilasi dan posisi relatif dari grup OH adalah faktor penting untuk mengetahui kemampuan antioksidan. Komponen flavonoid ini banyak terkandung pada rempah-rempah.