BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Uraian Tumbuhan
2.1.1. Botani Pegagan (Centella asiatica)
Pegagan merupakan tanaman herba tahunan yang tumbuh menjalar dan berbunga sepanjang tahun. Tanaman akan tumbuh subur bila tanah dan lingkungannya sesuai hingga dijadikan penutup tanah. Pegagan hijau sering dijumpai di daerah persawahan, di sela-sela rumput, di tanah yang agak lembab baik yang terbuka atau agak ternaungi, juga dapat ditemukan di dataran rendah sampai daerah dengan ketinggian 2500 m dpl (Depkes RI, 1977).
Gambar 2.1. Pegagan (Centella asiatica) 2.1.2. Klasifikasi Ilmiah
Divisio : Spermatophyta Kelas : Dicotyledone Ordo : Umbillales
Famili : Umbillferae (Apiaceae) Genus : Centella
Species : Centella asiatica(Nurendah, 1982).
2.2. Persyaratan Tumbuh
Pegagan bersifat kosmopolitan tumbuh liar di tempat-tempat yang lembab pada intensitas sinar yang rendah (ternaungi) hingga pada tempat-tempat terbuka, seperti di padang rumput, pinggir selokan, pematang sawah (Depkes RI, 1977). Faktor lingkungan yang berperan dalam pertumbuhan dan mempengaruhi kandungan bahan aktif tanaman pegagan, antara lain :
Daun
Petiol
Akar
Sulur
2.2.1. Tinggi Tempat
Ketinggian tempat optimum untuk tanaman ini adalah 200 - 800 m dpl. Ketinggian di atas 1.000 m dpl. produksi dan mutunya akan menjadi lebih rendah (Depkes RI, 1977).
2.2.2. Jenis Tanah
Tanaman ini dapat tumbuh dan berproduksi dengan baik hampir pada semua jenis tanah lahan kering. Pada jenis tanah Latosol dengan kandungan liat sedang, tanaman ini tumbuh subur dan kandungan bahan aktifnya cukup baik (Depkes RI, 1977).
2.2.3. Iklim
Pegagan tidak tahan terhadap tempat yang terlalu kering, karena sistim perakarannya yang dangkal. Oleh karena itu faktor iklim yang penting dalam pengembangan pegagan adalah curah hujan. Apabila pegagan ditanam pada musim kemarau dan tanaman mengalami kekurangan air, maka perlu dilakukan penyiraman (Depkes RI, 1977; Winarto dan Surbakti, 2004).
2.3. Metabolit Sekunder pada Pegagan
Umumnya terdapat pada semua organ tumbuhan (terutama tumbuhan tinggi), pada akar, kulit batang, daun, bunga, biji dan sedikit pada hewan.
Penggunaan tumbuhan sebagai obat, berkaitan dengan kandungan kimia yang terdapat dalam tumbuhan tersebut terutama zat bioaktif. Tanpa adanya suatu senyawa bioaktif dalam tumbuhan maka secara umum tumbuhan itu tidak dapat digunakan sebagai obat. Noverita dan Marline (2012) menyebutkan hasil uji fitokimia daun pegagan terdapat kandungan triterpenoid. Pegagan mengandung bahan aktif seperti triterpenoid glikosida (terutama asiatikosida, asam asiatik, asam madekasik, madekasosida (Hashim, et al., 2011), flavonoid (kaemferol dan kuercetin), volatil oil (valerin, kamfor, siniole dan sterol tumbuhan seperti kamfesterol, stigmasterol, sitosterol), pektin, asam amino, alkaloid hidrokotilin, miositol, asam brahmik, asam centelik, asam isobrahmik, asam betulik, tanin serta garam mineral seperti kalium, natrium, magnesium, kalsium dan besi. Zat valerin yang ada memberikan rasa pahit.
Glikosida triterpenoid yang disebut asiatikosida merupakan antilepra dan penyembuh luka yang sangat luar biasa (Chakrabarty and Deshmukh, 1976). Manfaat lainnya sebagai stimulasi sintesis kolagen (Widgerow et al., 2000) dan glycosaminoglycan (Solet et al., 1986). Glikosida ini juga ditemukan dalam aktivitasnya melawan herpes simplex virus 1 and 2 dan mikobakterium tuberculosis Neuroprotecta.
seperti skleroderma, gangguan pembuluh vena, maupun gangguan pencernaan rata-rata dapat disembuhkan dengan ramuan itu hingga 80% setelah 2 - 18 bulan. Pada orang dewasa dan tua penggunaan Centella asiatica sangat baik untuk membantu memperkuat daya kerja otak, meningkatkan memori, dan menanggulangi kelelahan. Tanaman ini juga bermanfaat bagi anak-anak penderita attention deficit disorder (ADD). Hal ini karena adanya efek stimulasi pada bagian otak sehingga meningkatkan kemampuan seseorang untuk lebih konsentrasi dan fokus. Di samping itu juga mempunyai efek relaksasi pada sistem saraf yang overaktif. Pendapat lain menyatakan, dalam pengobatan Ayurveda di India tanaman ini dikenal sebagai herba untuk awet muda dan memperpanjang usia. Hal ini terbukti dari pengamatan, gajah yang kita kenal memiliki umur panjang karena satwa ini memakan cukup banyak tanaman pegagan (Kumar and Gupta, 2003; Rao et al., 2009; Intisari, 2001). Di Cina menggunakan berbagai bagian tanaman pegagan seperti daun digunakan untuk leukorrhea dan demam, sedangkan untuk bisul digunakan tunas pegagan. Pegagan juga telah digunakan selama berabad-abad sebagai tonik otak, untuk umur panjang telah menjadi sangat populer di Cina.
2.3.1. Biosintesis Triterpen Saponin
Centellosida adalah senyawa triterpenoid yang dibiosintesis melalui jalur mevalonat dalam sitoplasma. Biosintesisnya dapat dibagi dalam tiga tahap:
1. Sintesis prekursor universal dari semua terpenoid, isopentenil difosfat (IPP).
Gambar 2.3. Biosintesis Triterpen Saponin
Keterangan: SQS = squalene synthase, CYS = cycloartenol synthase, βAS = β
-amyrin synthase
senyawa antara bagi semua senyawa monoterpenoid. Penggabungan selanjutnya antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama menghasilkan farnesil pirofosfat (FPP) yang merupakan senyawa antara bagi semua senyawa seskuiterpenoid. Senyawa diterpenoid diturunkan dari geranil-geranil pirofosfat (GGPP) yang berasal dari kondensasi antara satu unit IPP dan GPP dengan mekanisme yang sama.
Struktur terpenoid yang bermacam ragam timbul sebagai akibat dari reaksi-reaksi sekunder berikutnya seperti hidrolisa, isomerisasi, oksidasi, reduksi dan siklisasi atas geranil-, farnesil- dan geranil-geranil pirofosfat. Lebih dari 4000 jenis triterpenoid telah diisolasi dengan lebih dari 40 jenis kerangka dasar yang sudah dikenal dan pada prinsipnya merupakan proses siklisasi dari skualen. Struktur kimia dari triterpen pentasiklik, R1 = H (asiatikosida) atau OH (untuk
madekassosida), R2= glucose-glukose-rhamnose (Aziz et al., 2007)
Pada Gambar 2.4. dapat dilihat struktur kimia asiatikosida, struktur kimia madekasosida (Gambar 2.5.) dan struktur kimia asam asiatik (Gambar 2.6.).
Asiatikosida : R=H; R1=glc-glc-rhm (BM: 959,122) Madekasosida : R=OH; R1=glc-glc-rhm
Asam Asiatik : R=H; R1=H
Gambar 2.5. Struktur Kimia Madekasosida (C48H78O20) (Han, Xia and Daib,
2012)
Madekasosida (C48H78O20) memiliki karakteristik triterpenoid saponin
memfasilitasi penyembuhan luka bakar pada tikus melalui aktivitas antioksidan dan meningkatkan sintesis kolagen dan angiogenesis (Liu et al., 2008a).
Gambar 2.6. Struktur Kimia Asam Asiatik (AA) (C30H48O5)
Asam asiatik (C30H48O5) memiliki karakteristik triterpenoid saponin yang
terdapat juga dalam pegagan. Mengingat manfaatnya, beberapa negara telah melakukan pembudidayaan, misalnya Hawaii. Bahkan di Oregon, AS, tanaman ini dibudidayakan di rumah kaca oleh Pacific Botanicals, pertanian herba organik. Namun, sebagian besar pasokan pasar berasal dari India yang kualitasnya kurang bagus dan biasanya berwarna kecoklatan. Kandungan bahan aktif masih cukup baik jika diproses dalam keadaan segar atau kering segar (Intisari Edisi Mei 2001).
Tabel 2.1. Produk ekstrak Centella asiatica
Ekstrak Komposisi kimia Manfaat
Asiatik acid >95% Asiatik acid Anti-aging
Asiatica (TECA) 33-44% Asiatikosida Anti-aging, perawatan kelembaban kulit
(James and Dubery (2009); Mitra, Orbell and Muralitharan. 2007).
Faktor yang berpengaruh terhadap kandungan kimia suatu tanaman, antara lain tempat tumbuh, iklim, pemupukan, waktu panen, pengolahan pasca panen dan lain-lain. Sehingga tidak heran bila kita temukan di pasaran bahwa bahan tanaman sebagai bahan baku simplisia yang berasal dari daerah tertentu memiliki keunggulan tertentu pula (Sembiring, 2007).
2.3.2. Peran Saponin pada Tanaman
Banyak artikel penelitian menggambarkan identifikasi saponin pada tanaman dan aktivitas biologisnya. Saponin dilaporkan memiliki peran sebagai antimikroba, virus, atau tindakan insektisida. Dalam pandangan ini, saponin dapat dianggap sebagai bagian dari mekanisme pertahanan tanaman dan dapat digolongkan dalam kelompok besar molekul pelindung yaitu fitoprotektan.
Saponin adalah fitoprotektan yang dihasilkan baik dengan stimulus oleh patogen atau diproduksi dengan cara dikontrol perkembangannya. Fitoprotektan yang diinduksi dikenal sebagai phytoalexin, sedangkan fitoprotektan konstitutif disebut fitoanticipin. Fitoanticipin terjadi konstitutif pada tanaman sehat sebelum terserang oleh mikroorganisme atau tekanan. Beberapa fitoanticipin ditemukan pada permukaan tanaman; lainnya diasingkan sebagai senyawa dalam vakuola atau organel dan dilepas melalui enzim hidrolisis setelah terserang patogen
(Gonzalez-Lamothe, 2009). Sebaliknya, fitoalexin tidak hadir pada tanaman sehat
tapi disintesis dalam respon terhadap patogen yang menyerang atau stres sebagai bagian dari respon pertahanan tanaman dan dibatasi untuk jaringan yang terkena oleh jamur dan sel-sel di sekitar tempat terjadinya infeksi (Lambert et al., 2011).
Respon pertahanan dapat diaktifkan melalui jalur transduksi sinyal melalui "elisitor" oleh reseptor yang terletak di membran plasma dan pembentukan pesan sekunder, seperti jasmonat, etilen, dan asam salisilat, yang pada gilirannya mengaktifkan ekspresi pertahanan gen, termasuk gen pengkode untuk enzim yang mengkatalisis pembentukan metabolit sekunder (Lambert et al., 2011).
2.4. Elisitor
sinyal kunci dalam proses elisitasi menuju akumulasi metabolit sekunder (Lambert et al., 2011). Baru-baru ini, elisitor sintetik inkonvensional seperti jasmonat 2-hidroksietil (HEJ) juga ditemukan sangat kuat dalam menggalang metabolit sekunder tanaman dalam kultur sel (Hu and Zhong, 2008). MJ adalah elisitor paling penting dalam menginduksi produksi triterpen saponin (Lambert et al., 2011).
2.4.1. Metil Jasmonat
Asam jasmonat adalah senyawa organik yang terbentuk melalui biosintesis oleh enzim dan berfungsi menghambat pertumbuhan beberapa bagian tumbuhan tertentu dan sangat kuat mendorong terjadinya penuaan daun (Salisbury and Ross,1995), karena fungsinya ini, asam jasmonat (dan turunannya) termasuk ke dalam hormon tumbuhan. Senyawa ini dan metil esternya (metil jasmonat) terdapat pada beberapa spesies tumbuhan dan di dalam minyak (Parthier, 1990).
Asam jasmonat pertama kali diisolasi dari Lasiodiplodia theobromae kemudian dalam bentuk metil ester sebagai senyawa yang memicu penuaan pada ulat kayu (Osborne and McManus, 1995).
2.4.2. Model Kerja Metil Jasmonat
Asam jasmonat memainkan banyak peran dalam tanaman, mulai dari faktor pertahanan, penuaan daun, dan akhirnya regulator kematian sel (Reinbothe et al., 2009). Asam jasmonat dan turunannya menginduksi ekspresi gen penyandi pertahanan seperti proteinase, thionin dan proteinase inhibitor sedangkan ET mengaktifkan beberapa gen super patogenesis terkait (PR) juga bertindak secara sinergis dalam merangsang elisitor-induksi ekspresi gen PR dan menginduksi respon pertahanan secara sistematis.
Metil jasmonat diperlukan untuk memicu meningkatnya akumulasi terpen, pemberian metil jasmonat pada konsentrasi yang berbeda (0, 5, 25, 50, 100 mM) menyebabkan meningkatnya konsentrasi terpen (mg g-1) walau secara statistik saling berbeda tidak nyata dan kecepatan respon bervariasi diantara klon yang diteliti (Gambar 2.8.).
Konsentrasi metil jasmonat (mM)
Percobaan yang telah dilakukan pada beberapa klon Picea abies, konsentrasi rata-rata terpen meningkat setelah pemberian metil jasmonat di semua klon (Gambar 2.9), tetapi terdapat variasi yang luas di antara klon (Martin et al., 2002).
Konsentrasi Metil jasmonat (mM)
Gambar 2.9. Pengaruh Perlakuan Metil Jasmonat terhadap Konsentrasi Terpen pada Klon Picea abies (Zenelli et al., 2006)
Keterangan: Konsentrasi terpen dinyatakan pada massa segar mg/g, Respon terhadap terpen diukur pada akhir Mei (sebelum aplikasi MJ), dan pada akhir Juni (empat minggu setelah aplikasi MJ, pada saat inokulasi jamur).
Variasi ini dapat mencerminkan perbedaan penginderaan sinyal pada MJ atau sistem antara klon atau dapat mengakibatkan perbedaan kemampuan MJ untuk menembus kulit kayu. Jika lentisel merupakan rute utama untuk penyerapan melalui permukaan kulit, perbedaan tersebut dapat mengakibatkan kepekaan terhadap MJ diubah. Perlakuan dengan metil jasmonat tidak hanya menyebabkan
konsentrasi terpen meningkat, tetapi juga peningkatan resistensi terhadap jamur Ceratocystis polonica (Gambar 2.10).
Konsentrasi metil jasmonat (mM)
Gambar 2.10. Gejala Infeksi Jamur pada Picea abies dengan Berbagai Konsentrasi Metil Jasmonat (MJ)
Keterangan: A: persentase mati lingkar kambium, masa inokulasi dengan Ceratocystis polonica dibuat empat minggu setelah aplikasi MJ dan gejala diukur 15 minggu setelah inokulasi. Huruf berbeda menunjukkan perbedaan yang nyata (ANOVA diikuti uji LSD, P = 0,05) (Zeneli et al., 2006).
Para peneliti belum mengetahui dampak dari MJ pada kesehatan tanaman jangka panjang maupun perubahan anatomi dan kimia yang disebabkan oleh aplikasi MJ terhadap pertumbuhan dan kelangsungan hidup. Perlakuan MJ terbukti dapat mencegah kematian pohon yang disebabkan oleh kumbang kulit kayu, ini bisa menjadi manfaat besar bagi pengelolaan hama hutan terpadu (Erbilgin, et al., 2006).
Sementara itu, buah yang diberi perlakuan MJ menunjukkan aktivitas superoksida dismutase, katalase dan peroksidase askorbat nyata lebih tinggi, dan aktivitas lipoksigenase lebih rendah dari pada kontrol selama penyimpanan. Rasio asam lemak tak jenuh/jenuh pada buah yang diberi perlakuan MJ juga secara signifikan lebih tinggi dibanding kontrol. Penurunan kerusakan dengan pemberian MJ, mungkin karena peningkatan aktivitas enzim antioksidan dan rasio asam lemak tak jenuh/ jenuh lebih tinggi (Cao, et. al, 2009).
2.4.3. Triterpen Saponin Setelah Elisitasi pada Pegagan
Perlakuan elisitor pada kultur in vitro tidak hanya meningkatkan produksi saponin tetapi dapat mengubah stoikiometri prekursor produk akhir. Elisitasi tidak hanya berpengaruh terhadap kadar saponin tetapi juga mempengaruhi ekspresi gen biosintesis saponin (Kim et al. 2004; Mangas et al. 2006). Efek meningkat dengan konsentrasi elisitor yang meningkat (Bonfill et al., 2011). Perlakuan dengan metil jasmonat (MJ) pada hari ke 12, MJ ditambahkan ke dalam media cair pada dua konsentrasi (100 dan 200 µM), sebelum autoclave. Kultur dipelihara selama 30 hari.
Minggu 2 4
Dari Gambar 2.11. di atas dapat dilihat bahwa efek elisitasi metil jasmonat dapat meningkatkan kandungan bioaktif Centella asiatica Kim, et al. (2004).
Pada tabel di bawah ini dapat dilihat penggunaan berbagai elisitor terhadap produksi asiatikosida 7 hari setelah perlakuan. Pemberian metil jasmonat dapat meningkatkan kandungan asiatikosida dan juga produksi dibandingkan dengan kontrol atau pun elisitor yang lain.
Tabel 2.2. Pengaruh Berbagai Elisitor Terhadap Produksi Asiatikosida
Perlakuan Asiatikosida
berperan dalam reaksi-reaksi pada fase gelap fotosintesis, respirasi, dan berbagai
proses metabolisme lainnya. Fosfor juga merupakan bagian nukleotida (RNA dan
DNA) dan fosfolipida penyusun membran (Lakitan, 2008). Selain itu fosfor juga
berperan sebagai penyusun metabolit dan senyawa kompleks, aktivator, kofaktor atau
penyusun enzim, serta berperan dalam proses fisiologi (Soepardi, 1983).
Malaysia, Ciwidey, Smukren, Boyolali , Karanganyar, Cilember, dan Smugrim (0,72; 0,80; 0,77; 0,67; 0,91; 0,68; 0,77 dan 0,81 %).
Pemupukan P terhadap pertumbuhan tanaman pegagan nyata mempengaruhi panjang tangkai bunga induk. Pemberian pupuk P menurunkan panjang tangkai bunga induk. Pemupukan P nyata mempengaruhi warna daun. Pemberian pupuk P semakin meningkatkan nilai warna daun. Pemupukan P nyata mempengaruhi tangkai daun, sulur daun, bobot panen, dan kandungan asiatikosida. Pemberian pupuk P semakin meningkatkan bobot tangkai daun, sulur daun, bobot panen, dan kandungan asiatikosida. Bobot panen tertinggi diperoleh pada perlakuan 72 kg P205/ha, tetapi kandungan asiatikosida tertinggi diperoleh
pada perlakuan 36 kg P205/ha. Sedangkan di dataran rendah pada umur 2 bulan di
Berdasarkan hasil survei yang diperoleh bahwa kandungan asiatikosida pegagan pada dataran rendah seperti Pantai Labu lebih tinggi dibanding pegagan yang tumbuh di dataran tinggi. Dalam penelitian ini diperoleh ada kaitan unsur fosfor terhadap kandungan asiatikosida pegagan. Hasil analisis kimia tanah, kandungan P pada tanah Pantai Labu Deli Serdang 31,30 ppm (sangat tinggi), Medan 15,60 ppm (sedang), Kabanjahe 14,25 ppm (sedang), Samosir 9,97 ppm (sedang), dan Berastagi 3,03 ppm (rendah). Kandungan P tanah mempengaruhi kadar asiatikosida pegagan (Noverita, Siregar, and Napitupulu, 2012).
Pada penelitian Mangas, et al. (2009) kandungan asiatikosida dalam kalus kira-kira sepuluh kali lebih rendah daripada tanaman in vitro, kandungannya berkisar antara 1,3-2,5 mg/g berat kering setelah elisitasi. Kandungan asiatikosida pada tanaman in vitro dilaporkan sekitar 50% lebih rendah daripada tanaman yang tumbuh di lapangan (in vivo). Sampai saat ini penelitian yang dilakukan secara in vitro masih jauh lebih rendah kandungan asiatikosidanya dibanding kandungan asiatikosida tanaman yang berasal dari lapangan (budidaya in vivo) (Mangas, et al., 2009). Penulis tertarik meneliti tanaman pegagan untuk memahami lebih dalam tentang fisiologis dan metabolisme sekunder pada pegagan.
Mekanisme Fosfor dalam Meningkatkan Kandungan Bioaktif
bebas maupun terikat) pada senyawa organik sebagai ester. Ester fosfat terbentuk dengan gula, alkohol, asam, atau fosfat lain (polifosfat). Senyawa kaya energi itu dapat diduga sebagai intermediet lintasan pentosa fosfat dari metabolit primer dan diturunkan dari prekursor ke metabalit sekunder. Tanaman pegagan paling banyak mengandung senyawa golongan tirterpenoid. Triterpenoid merupakan senyawa turunan dari prekursor metabolit primer yang dibiosintesis oleh lintasan mevanolat, akan menghasilkan geranil-geranil pirofosfat merupakan metabolit primer yang membentuk monoterpenoid dan turunannya, sedangkan farnesyl pirofosfat meningkatkan pembentukan sesquiterpenoid dan konversi dari squalene menjadi triterpenoid dan steroid. Sedangkan geranil pirofosfat menjadi prekursor dari diterpenoid dan carotenoid (Vickery and Vickery, 1981; Hess, 1986).
2.6. Umur Panen
penuaan (senescence) sehingga mutunya rendah karena bahan aktifnya sudah terdegradasi (Sembiring, 2007).
Kim et al. (2005) telah mengkloning beberapa gen yang terlibat dalam jalur biosintesis dari triterpenoid saponin dalam C. asiatica-amyrin sintase (CabAs), seperti cycloartenol sintase (CaCYS), squalene sintase (CaSQS) dan farnesyl difosfat sintase. Dalam konteks ini, data kuantitatif ekspresi gen ini dapat memberikan wawasan keaktifan dan ketidakaktifan gen serta pengaturan gen-gen dalam jalur biosintetik C. asiatica. Para penulis ini menunjukkan bahwa tingkat perkembangan mRNA CabAS pada daun mencapai puncaknya di usia 2-3 minggu dan menurun setelah 4 minggu. Meskipun terjadi penurunan tingkat mRNA CabAS, kandungan asiatikosida daun meningkat dari waktu ke waktu. Hubungan terbalik antara tingkat mRNA CabAS dan kandungan saponin dalam jaringan, telah diusulkan bahwa triterpen aglikon bertindak sebagai komponen struktural membran selama pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Oleh karena itu, karena jumlah transkrip CabAS meningkat pada awal tahap perkembangan daun C. asiatica, diperkirakan bahwa CabAS mungkin memainkan peran dalam mensintesis komponen struktural membran.
