TINJAUAN PUSTAKA
2.3 Senyawa Fukoidan
Senyawa fukoidan adalah polisakarida yang mengandung L-fukosa dan grup ester sulfat dalam jumlah besar. Senyawa fukoidan merupakan komponen yang terdapat pada rumput laut coklat dan beberapa invertebrata (seperti teripang dan bulu babi). Dahulu polisakarida ini dinamakan “fukoidin” ketika pertama kali diisolasi dari rumput laut coklat oleh Kylin pada tahun 1913. Sekarang namanya berubah menjadi “fukoidan”, tetapi disebut juga fukan, fukosan atau fukan sulfat (Li Bo, et al., 2008).
Fukoidan yang diisolasi dari berbagai spesies dipelajari secara mendalam karena aktivitas biologisnya yang bervariasi, termasuk antikoagulan dan antitrombosis, antivirus, antitumor, imunomodulator, antiinflamasi, antioksidan, antiulser (Li Bo, et al., 2008; Atashrazm, et al., 2015). Struktur fukoidan dapat dilihat pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1 Struktur senyawa fukoidan 2.3.1 Ekstraksi senyawa fukoidan
Teknik ekstraksi fukoidan telah banyak dipelajari. Metode ekstraksi tidak hanya berpengaruh terhadap rendemen fukoidan tetapi juga berpengaruh terhadap komposisi dan bioaktivitasnya. Beberapa metode ekstraksi senyawa fukoidan antara lain:
1. Ekstraksi umum
Sumber senyawa fukoidan yang utama adalah rumput laut coklat. Ekstraksi senyawa fukoidan menggunakan air panas, penambahan asam, dan garam (CaCl2) adalah metode ekstraksi yang umum digunakan. Tahap awal adalah alga dikeringkan lalu dihancurkan untuk memperbesar luas permukaannya. Kemudian ditambahkan etanol atau formaldehid untuk menghilangkan pigmen, lipid, terpen dan fenol. Tahap selanjutnya adalah ekstraksi alga dengan menggunakan air panas
atau larutan asam selama beberapa jam. Proton atau ion hidroksida pada pelarut akan mengganggu ikatan hidrogen pada polisakarida sehingga polisakarida tersebut larut dalam pelarut. Salah satu keuntungan ekstraksi senyawa fukoidan dengan menggunakan asam adalah asam alginat akan mengendap sehingga terpisah dari senyawa fukoidan. Tahap ekstraksi dapat dilakukan berulang untuk mendapatkan rendemen fukoidan yang tinggi. Selanjutnya, ekstrak diendapkan dengan menggunakan senyawa organik. Tahap ini akan memisahkan garam dan molekul yang berukuran kecil dengan senyawa fukoidan (Tiwari dan Troy, 2015). 2. Ekstraksi dengan microwave
Ekstraksi senyawa fukoidan yang umum membutuhkan waktu yang lama. Untuk mempersingkat waktu ekstraksi, diperkenalkan metode yang baru yaitu ekstraksi dengan bantuan microwave. Energi microwave dapat mencapai struktur molekul dari rumput laut, sehingga dapat mempercepat pengeluaran senyawa fukoidan dari dalam sel. Ekstraksi menggunakan metode ini memiliki beberapa keuntungan yaitu menghasilkan senyawa yang lebih selektif, waktu ekstraksi yang singkat, tidak menggunakan pelarut yang korosif sehingga lebih ekonomis dan ramah lingkungan. Kondisi terbaik untuk ekstraksi senyawa fukoidan menggunakan microwave adalah tekanan 120 psi selama 1 menit menggunakan 1 g alga dalam 25 mL akuades. Metode ekstraksi ini menghasilkan rendemen fukoidan yang tinggi, tetapi belum dilakukan penelitian mengenai bioaktivitasnya (Tiwari dan Troy, 2015).
Metode lain yang hampir mirip adalah ekstraksi dengan gelombang ultrasonik. Tahap awal menggunakan CO2 superkritis untuk menghilangkan senyawa lipofilik pada alga, tahap ini membutuhkan waktu 4 jam. Tahap selanjutnya adalah menggunakan gelombang ultrasonik pada alga. Tahap akhir
ekstraksi menggunakan air panas selama 5 jam. Total waktu yang dibutuhkan pada metode ini kurang lebih 9 jam. Senyawa fukoidan yang diekstraksi dengan metode ini mempunyai bioaktivitas yang sama dengan metode umum (Tiwari dan Troy, 2015).
3. Ekstraksi dengan enzim
Enzim yang digunakan untuk ekstraksi senyawa fukoidan adalah 4-α -D-glukosidase, karbohidrase, alginat liase, dan papain. Enzim akan memecah ikatan 1,4 dan 1,6-α pada polisakarida dinding sel tumbuhan dan dapat mengubah polimer tidak larut air menjadi materi yang larut dalam air sehingga polisakarida sulfat akan berpindah ke media ekstraksi (Tiwari dan Troy, 2015). Ekstraksi menggunakan enzim menghasilkan senyawa fukoidan dengan bioaktivitas yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan senyawa fukoidan yang diekstraksi dengan menggunakan metode umum. Metode ekstraksi ini dilakukan pada kondisi yang lemah dan tanpa menggunakan senyawa kimia beracun sehingga dapat langsung digunakan untuk produk makanan atau industri farmasi (Kim, 2012).
4. Ekstraksi autohidrolisis
Autohidrolisis adalah teknik ekstraksi baru yang tidak menggunakan asam atau pelarut sehingga ramah lingkungan. Selama autohidrolisis, materi terhidrolisis karena adanya ion hidronium pada temperatur yang tinggi. Kondisi ekstraksi pada 180ºC selama 20 menit menghasilkan rendemen fukoidan yang tinggi ( ˃ 16%) (Tiwari dan Troy, 2015).
2.3.2 Pemurnian senyawa fukoidan
Krud fukoidan dimurnikan menjadi beberapa fraksi. Senyawa fukoidan yang dimurnikan ini mempunyai berat molekul, sifat kimia dan bioaktivitas yang berbeda. Berat molekul fukoidan berkisar antara 21 kDa sampai 1600 kDa.
Ekstraksi menggunakan enzim menghasilkan senyawa fukoidan dengan berat molekul yang tinggi. Ekstraksi menggunakan asam menghasilkan fukoidan dengan berat molekul yang rendah karena asam dapat menginduksi depolimerisasi. Fraksi ini dapat dipisahkan berdasarkan muatan atau ukuran. Metode pemurnian yang umum adalah kromatografi penukar ion dan kromatografi permeasi gel (Tiwari dan Troy, 2015).
1. Kromatografi penukar ion
Senyawa fukoidan mempunyai muatan negatif karena gugus ester sulfat pada struktur polisakarida sehingga kromatografi penukar ion adalah alat yang sering digunakan untuk isolasi dan fraksinasi senyawa fukoidan. Senyawa fukoidan bermuatan negatif akan dipisahkan berdasarkan interaksinya denga fase diam yang bermuatan positif. Resin yang umum digunakan untuk fraksinasi senyawa fukoidan adalah DEAE-Selulosa dan Q-Sephadex. Fukoidan dielusi dengan NaCl dengan konsentrasi bertingkat. Metode ini dapat digunakan untuk menghasilkan fraksi fukoidan yang mempunyai struktur dan sifat kimia yang berbeda (Tiwari dan Troy, 2015).
2. Kromatografi permeasi gel
Prinsip kromatografi permeasi gel adalah pemisahan molekul berdasarkan ukurannya. Ketika molekul sampel berjalan melewati partikel berpori, mereka akan terpisah berdasarkan perbedaan eksklusi pori pada fase diam. Tahap pemurnian fukoidan dengan menggunakan kromatografi penukar ion selalu diikuti dengan kromatografi permeasi gel sehingga garam yag digunakan pada kromatografi penukar ion akan hilang. Resin kromatografi yang sering digunakan
untuk pemurnian fukoidan adalah Sephadex G-100. Kromatografi penukar ion dan permeasi gel mempunyai pengaruh yang kecil terhadap gugus ester sulfat pada polisakarida sehingga tidak berpengaruh terhadap bioaktivitasnya (Tiwari dan Troy, 2015).