ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (
Myristica fragrans
Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Oleh
BINAWATI GINTING 118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (
Myristica fragrans
Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
DISERTASI
Untuk memperoleh Gelar Doktor dalam Ilmu Kimia pada Universitas
Sumatera Utara dibawah pimpinan Pejabat Rektor Universitas Sumatera
Utara Prof. Subhilhar, Ph.D untuk dipertahankan dihadapan Sidang
Terbuka Promosi Doktor di Universitas Sumatera Utara, Medan
Oleh
Binawati Ginting
118103003/KIM
PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN
ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Judul Disertasi :
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR
KIMIA FLAVONOIDA DARI DAUN PALA
(
Myristica fragrans
Houtt)
DAN UJI AKTIVITAS ANTIOKSIDANNama Mahasiswa : Binawati Ginting Nomor Pokok : 118103003/KIM Program Studi : S3 Ilmu Kimia
Menyetujui :
Komisi Pembimbing
Prof. Dr. Tonel Barus Promotor
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D Co-Promotor Co-Promotor
Ketua Program Studi, Dekan,
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Dr. Sutarman, M.Sc
PROMOTOR
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
CO-PROMOTOR
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
CO-PROMOTOR
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Panita Penguji:
Ketua Komisi Penguji :
Prof. Dr. Tonel Barus
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Anggota Ketua Komisi Penguji :
1.
Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc
Guru Besar Kimia Organik Bahan Alam Puslit Bioteknologi
Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI ) Cibinong
2.
Lamek Marpaung, M.Phil, Ph.D
Lektor Kepala Bidang Kimia Organik Bahan Alam
Fakultas MIPA USU
3.
Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D
Guru Besar Bidang Kimia Polimer
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
4.
Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc
Lektor Kepala Bidang Kimia Anorganik
Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
5.
Prof. Dr. Yunazar Manjang
ISOLATION AND STRUCTURE ELUCIDATION OF FLAVONOID
FROM LEAVES OF Myristica fragrans
Houtt
AND ANTIOXIDANT ACTIVITY
ABSTRACT
Research on plant leaves Myristica fragrans Houtt Pala was aimed to find
a chemical compound and antioxidant activity with 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil
(,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau DPPH radical-scavenging methods. Extraction
have done by maceration using the methanol solvent, methanol extract was added ethylacetate solvent and filtered. Ethylacetate extract partioned with methanol : n-hexane (1:1) and then ethylacetate fractions were hydrolised with HCl 6%. The total flavonoid yielded was separated using column chromatography with silica gel 60 as stasionary phase and n-hexane : ethylacetate as mobile phase (gradient elution). After that coloumn chromatography find to three flavonoid
compounds and then do identify with UV, FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT a nd
NMR-2D (COSY, HMQC and HMBC). That compound called as 3,5,7,4
-tetrahydroxy-dihydroflavonol or dihydrocaempferol; 3,5,7,4-tetrahydroxy flavonol
or Kaempferol and 3,5,7,3,4-pentahydroxy flavonol or Quercetin with antioxidant
activity 9,75; 6,85 and 4,85 ppm respectively.
ISOLASI DAN ELUSIDASI STRUKTUR KIMIA FLAVONOIDA
DARI DAUN PALA (
Myristica fragrans
Houtt) DAN UJI
AKTIVITAS ANTIOKSIDAN
ABSTRAK
Penelitian terhadap daun Pala (Myristica fragrans Houtt) bertujuan untuk mengetahui senyawa kimia (struktur kimia) dan aktivitas antioksidan dengan menggunakan 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazil (,-diphenyl--picrylhidrazyl) atau DPPH radical-scavenging. Ekstraksi dilakukan dengan cara maserasi menggunakan pelarut metanol, ekstrak pekat metanol ditambahkan pelarut etilasetat dan disaring. Ekstrak etil asetat dipartisi dengan metanol : n-heksana (1:1), kemudian ekstrak pekat etil asetat dihidrolisis dengan HCl 6%. Total flavonoid yang diperoleh dipisahkan menggunakan kromatografi kolom dengan fasa diam silika gel 60 dan fasa gerak campuran n-heksana : etil asetat (elusi gradien). Hasil kromatografi kolom ditemukan tiga senyawa flavonoid yang dilanjutkan dengan identifikasi dengan analisis UV, FT-IR, 1H-NMR, 13C-NMR, DEPT dan NMR-2D (COSY, HMQC dan HMBC). Senyawa yang ditemukan tersebut dinyatakan sebagai 3,5,7,4 -tetrahidroksi-dihidroflavonol atau dihidrokaempferol; 3,5,7,4-tetrahidroksi flavonol atau Kaempferol dan yaitu 3,5,7,3,4-pentahidroksi flavonol atau Quercetin dengan aktivitas antioksidan berturut-turut 9,75; 6,85 dan 4,85 ppm.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan hidayah-Nya sehingga Penelitian dengan judul ”Isolasi Dan Elusidasi Struktur
Kimia Flavonoida Dari Daun Pala (Myristica fragrans Houtt) dan Uji Aktivitas
Antioksidan” dapat terselesaikan.
Pada kesempatan ini penulis dengan tulus menyampaikan rasa hormat, terima
kasih disertai penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:
1. Prof. Subhilhar, Ph.D, selaku Pejabat Rektor Universitas Sumatera Utara atas
kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk mengikuti dan
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
2. Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan FMIPA Universitas Sumatera Utara yang juga
telah memberi kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan
penulisan disertasi ini.
3. Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D, selaku Ketua Program Pascasarjana Ilmu
Kimia Universitas Sumatera Utara dan sebagai tim penguji, yang selama ini telah
memberikan kesempatan, dorongan, saran serta perhatian sehingga penulis dapat
menyelesaikan penulisan disertasi ini.
4. Prof. Dr. Tonel Barus, selaku promotor yang telah membimbing, memberikan
saran dan arahan kepada penulis dalam melaksanakan penelitian dan penulisan
disertasi ini.
5. Prof. (RIS). Dr. Partomuan Simanjuntak, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini
telah membimbing, memberi saran kepada penulis baik langsung atau jarak-jauh
sehingga penulisan disertasi ini dapat terselesaikan.
6. Dr. Lamek Marpaung, M.Sc, selaku co. promotor, selama ini telah membimbing,
arahan dan memberi saran kepada penulis sehingga penulisan disertasi ini dapat
terselesaikan
7. Dr. Hamonangan Nainggolan, M.Sc selaku Tim Penguji atas kesediaan beliau
8. Kedua orang tuaku ayahanda Ahmad Jabuai Ginting (Alm) dan Ibunda Asni Barus
(Almh), bapak mertua Safii Saribun Bangun (Alm) dan ibu Hj. Fatimah Dose
Barus, serta suami tercinta Janwar Devanan Bangun, ST yang kukasihi yang turut
memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan disertasi ini.
9. Kakakku, Ir. Maulidna Ginting, ST, M.Si, Malem Ukur Ginting, SE; dan Abangku
Abdul Rain Ginting, S.Si serta Adikku Jailani Syafei Ginting, M.Si yang telah
membantu secara moril serta turut memotivasi penulis untuk segera menyelesaikan
disertasi ini.
Semoga amal yang telah mereka berikan kepada penulis, mendapatkan berkah
dari Allah SWT.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Medan, 9 Juli 2015
DAFTAR ISI
Halaman
LEMBAR PENGESAHAN iii
PROMOTOR DAN CO-PRPOMOTOR iv
PANITIA PENGUJI v
1.3 Tujuan Penelitian 3
1.4 Manfaat Penelitian 3
1.5 Urgensi Penelitian 4
BAB 2. TINJUAUAN PUSTAKA
2.1 Myristica fragrans 5
2.2 Senyawa Flavonoid 7
2.3 Senyawa Antioksidan 17
2.4 Senyawa Antimikroba 18
2.4.1 Escherrichia coli 18
2.4.2 Staphilococcus aureus 19
2.5 Senyawa Antifungi 20
2.6 Metode Pemisahan 22
2.6.1 Ekstraksi 22
2.6.2 Maserasi 22
2.7 Senyawa Metabolit Sekunder 23
2.7.1 Alkaloid 23
2.7.3 Terpenoid 24
2.7.4 Saponin 24
2.8 Kromatografi 24
2.9 Metode Penentuan Struktur 25
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian 33
3.2 Bahan dan Peralatan 33
3.3 Sampel 34
3.4 Bioindikator 34
3.5 Prosedur Penelitian 34
3.5.1 Persiapan Sampel 34
3.5.2 Ekstraksi/Maserasi 34
3.5.3 Isolasi dan Pemurnian Senyawa 35
3.5.4 Identifikasi golongan senyawa kimia pada ekstrak 35
3.5.5 Uji Antioksidan 35
3.5.6 Uji Antimikroba 37
3.5.7 Penentuan Struktur Kimia 38
BAB 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian 42
4.1.1 Determinasi Tanaman 42
4.1.2 Hasil Isolasi dan Uji Aktivitas Antioksidan 42
4.1.2.1 Pembuatan Ekstrak 42
4.1.2.2 Uji aktivitas Antioksidan dan Antimikroba Terhadap Ekstrak 43
4.1.2.3 Uji Fitokimia terhadap Ekstrak 44
4.1.2.4 Pemurnian dengan Kromatografi Kolom 45
4.2 Pembahasan 49
4.2.1 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1.3.4 50
4.2.1.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.3.4 50
4.2.1.3 Analisis NMR 1 Dimensi (1H-NMR) Senyawa MFDH 7.1.3.4 51
4.2.1.4 Analisis Spektrum 13C-NMR Senyawa MFDH 7.1.3.4 54
4.2.1.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.3.4 56
4.2.1.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.3.4 58
4.2.1.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.3.4 59
4.2.1.8 Analisis Spektrum Massa (MS) Senyawa MFDH 7.1.3.4 61
4.2.2 Penentuan Struktur Kimia Senyawa MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1 63
4.2.2.1 Analisis Spektrum UV Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 63
4.2.2.2 Analisis Spektrum FTIR Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 64
4.2.2.3 Analisis NMR 1 Dimensi (1H-NMR) MFDH 7.1. 4 dan 7.2.1 67
4.2.2.4 Analisis Spektrum (13C-NMR dan DEPT) MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 72
4.2.2.5 Analisis NMR 2 Dimensi (HMQC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 77
4.2.2.6 Analisis NMR 2 Dimensi (COSY) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 80
4.2.2.7 Analisis NMR 2 Dimensi (HMBC) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 83
4.2.2.8 Analisis NMR 2 Dimensi (MS) Senyawa MFDH 7.1.4 dan 7.2.1 88
BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan 94
5.2 Saran 95
DAFTAR PUSTAKA 96
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Anatomi Tumbuhan Pala 5
Gambar 2.2. Komponen senyawa pada Pala 6
Gambar 2.3 Struktur flavonoid 7
Gambar 2.4 Kerangka 2-fenilkroman 8
Gambar 2.5 Jenis flavonoid beserta struktur dasarnya 9
Gambar 2.6 Pola oksigenasi Cincin A pada kedudukan 2,4,6 dari
struktur Calkon 10
Gambar 2.7 Reaksi biosintesis flavonoid 14
Gambar 2.8 Hubungan biogenetik berbagai jenis flavonoid 15
Gambar 2.9 Reaksi biosintesis flavonoid menggunakan senyawa bertanda 16
Gambar 2.10 Struktur a. DPPH (radikal bebas) dan b. DPPH tereduksi 17
Gambar 2.11 Escherichia coli 19
Gambar 2.12 Staphylococcus aureus 20
Gambar 2.13 Morfologi Candida albicans 21
Gambar 4.1 Kromatogram KLT hasil kromatografi kolom total flavonoid 45
Gambar 4.2 Kromatogram KLT kromatografi kolom senyawa MFDH 7 47
Gambar 4.3 Spektrum UV senyawa MFDH 7.1.3.4 50
Gambar 4.4 Spektrum FTIR senyawa MFDH 7.1.3.4 51
Gambar 4.5 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4 52
Gambar 4.6 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4
(H 5,92-7,42 ppm) 53
Gambar 4.7 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.3.4 54
Gambar 4.8 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.3.4 55
Gambar 4.9 Spektrum HMQCenyawa MFDH 7.1.3.4 57
Gambar 4.10 Spektrum 1H-1H COSY senyawa MFDH 7.1.3.4 58
Gambar 4.11 Struktur COSY senyawa MFDH 7.1.3.4 59
Gambar 4.13 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.3.4 hasil analisis HMBC 61
Gambar 4.14 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.3.4 61
Gambar 4.15 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.3.4 62
Gambar 4.16 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.3.4 63
Gambar 4.17 Spektrum UV senyawa 7.1.4 64
Gambar 4.18 Spektrum UV senyawa 7.2.1 64
Gambar 4.19 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.1.4 65
Gambar 4.20 Spektrum FT-IR senyawa MFDH 7.2.1 66
Gambar 4.21 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4 (H 3,8-12.1 ppm) 67
Gambar 4.22 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-8,1 ppm) 68
Gambar 4.23 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,2-6,5 ppm) 69
Gambar 4.24 Spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1 (H 6,2-6,5 ppm) 70
Gambar 4.25 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.2.1
(H 6,2-6,5 ppm) 71
Gambar 4.26 Perbesaran spektrum 1H-NMR senyawa MFDH 7.1.4
(H 6,9-7,8 ppm) 72
Gambar 4.27 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.1.4 73
Gambar 4.28 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.1.4 74
Gambar 4.29 Spektrum 13C-NMR senyawa MFDH 7.2.1 75
Gambar 4.30 Spektrum DEPT senyawa MFDH 7.2.1 76
Gambar 4.31 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.1.4 78
Gambar 4.32 Spektrum HMQC senyawa MFDH 7.2.1 79
Gambar 4.33 Spektrum 1H-1H COSY senyawa MFDH 7.1.4 80
Gambar 4.34 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.1.4 81
Gambar 4.35 Spektrum 1H-1H COSY senyawa MFDH 7.2.1 82
Gambar 4.36 Spektrum COSY senyawa MFDH 7.2.1 82
Gambar 4.38 Struktur kimia senyawa MFDH 7.1.4 hasil analisis HMBC 85
Gambar 4.39 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.1.4 85
Gambar 4.40 Spektrum HMBC senyawa MFDH 7.2.1 86
Gambar 4.41 Struktur kimia senyawa MFDH 7.2.1 hasil analisis HMBC 87
Gambar 4.42 Pergeseran kimia proton dan karbon senyawa MFDH 7.2.1 87
Gambar 4.43 Spektrum massa senyawa MFDH 7.1.4 88
Gambar 4.44 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.1.4 89
Gambar 4.45 Spektrum massa senyawa MFDH 7.2.1 91
Gambar 4.46 Pola fragmentasi senyawa MFDH 7.2.1 92
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 4.1 Hasil ekstraksi daun Pala 42
Tabel 4.2 Hasil uji aktivitas antioksidan ekstrak daun Pala 43
Tabel 4.3 Diameter daya hambat (cm) ekstrak metanol daun pala 43
Tabel 4.4 Uji fitokimia ekstrak daun Pala 44
Tabel 4.5 Hasil kromatografi kolom (eluen n-heksana dan etil asetat 4:1) 46
Tabel 4.6 Hasil uji aktivitas antioksidan fraksi total flavonoid daun Pala 46
Tabel 4.7 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7 48
Tabel 4.8 Hasil fraksinasi kromatografi kolom untuk fraksi MFDH 7.1 48
Tabel 4.9 Hasil uji aktivitas antioksidan senyawa MFDH 7.1.3.4; 7.1.4 & 7.2.1 49
Tabel 4.10 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.1.3.4 56
Tabel 4.11 Korelasi pergeseran kimia 1H-NMR dan 13C-NMR senyawa
MFDH 7.2.1 dan MFDH 7.1.4 77
Tabel 4.12 Perbandingan Pergeseran kimia (1H-13C-NMR) senyawa 7.1.4
dengan Markam and Thomas, 1970; Harborne and Marbry, 1982 90
Tabel 4.13 Perbandingan Pergeseran kimia (1H-13C-NMR) senyawa 7.2.1
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Hasil determinasi tumbuhan Pala 100
Lampiran 2 Perhitungan Rendemen Ekstrak 101
Lampiran 3. Perhitungan nilai IC50 ekstrak daun Pala 102
Lampiran 4. Perhitungan nilai IC50 MFDH 1 s/d MFDH 10 daun Pala 104
Lampiran 5. Perhitungan nilai IC50 MFDH 7.1.3.4; 7.14 dan 7.2.1 107
Lampiran 6. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.3.4
Lampiran 7. Spektrum NMR lengkap dan MS senyawa 7.1.4
