1 BAB I
PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang
Antioksidan adalah suatu senyawa yang diperlukan dalam tubuh untuk menetralkan, menyerap dan mencegah kerusakan pada sel, protein dan lemak yang dapat ditimbulkan oleh radikal bebas. Antioksidan mampu menghambat atau mencegah penyakit-penyakit degeneratif seperti onkogenesis dan mampu menghentikan atau memperlambat kerusakan oksidatif suatu molekul [1] [2]. Antioksidan juga diman- faatkan untuk penyimpanan makanan agar makanan tidak mengalami perubahan nilai gizi, perubahan warna dan aroma, serta kerusakan fisik lain yang diakibatkan oleh reaksi oksidasi [3]. Selain itu, antioksidan juga dapat digunakan dalam bidang medis untuk menyimpan organ hasil transplantasi. Organ hasil transplantasi ini memerlukan zat antioksidan yang berfungsi membantu melindungi organ terhadap kerusakan, terutama stres oksidatif [3].
Antioksidan dapat diproduksi di dalam tubuh manusia, melalui sintesis atau didapatkan secara alami dari bagian-bagian tanaman [4]. Namun antioksidan yang diproduksi tubuh manusia sangat terbatas dan antioksidan hasil sintesis masih memiliki efek samping yang besar jika digunakan untuk penyimpanan organ hasil transplantasi.
Sehingga lebih tepat jika menggunakan antioksidan alami [5]. Contoh antioksidan alami dari bagian-bagian tanaman yaitu vitamin A, vitamin C, vitamin E dan senyawa flavonoid [5]. Pada proyek tugas akhir ini kami berfokus pada antioksidan vitamin C atau asam askorbat.
Asam askorbat adalah salah satu jenis vitamin berbentuk kristal putih, mudah larut dalam air dan tidak stabil dalam larutan alkali. Asam askorbat dalam keadaan kering (padatan) cukup stabil, tetapi dalam bentuk larutan mudah rusak karena teroksidasi [5]
[6]. Maka diperlukan solusi untuk mencegah atau memperlambat oksidasi asam askorbat.
2 Semakin berkembangnya ilmu pengetahuan kimia, dalam mempelajari ilmu kimia tidak hanya dilakukan melalui eksperimen di laboratorium saja. Karena untuk mempelajari sifat materi kimia pada level atom atau molekul sangat sulit ditentukan melalui eksperimen di laboratorium. Oleh karena itu, muncullah kimia komputasi (kimia teori) untuk melakukan simulasi dan kalkulasi pada atom atau molekul tersebut [7]. Density Functional Tight Binding (DFTB) adalah salah satu program yang digunakan untuk dinamika molekul (MD) dan metadynamics [8]. MD bertujuan untuk menyimulasikan dan menganalisis gerakan fisik (kinetik) dari atom atau molekul selama periode waktu tertentu[9], Sedangkan metadynamics digunakan untuk memperkirakan energi bebas dari suatu sistem [10].
Penambahan ion – ion logam pada asam askorbat diketahui dapat mempengaruhi stabilitasnya. Beberapa penelitian menunjukkan bahwa ion Cu2+ dan Fe2+ berperan sebagai katalisator terhadap reaksi oksidasi asam askorbat [11][12][13]. Sedangkan hasil uji yang dilakukan oleh Dolińska (2012) [6], Lee (2014) [14] dan Farah (2020) [15], menyimpulkan kemampuan ion Mg2+ sebagai inhibitor untuk meningkatkan kestabilan asam askorbat. Menurut Farah (2020) [16], ion Zn2+ juga dapat meningkatkan kestabilan asam askorbat, walaupun tidak sebaik ion Mg2+. Sedangkan Dolińska (2012) [6] dan Lee (2014) [16] menyimpulkan bahwa ion Zn2+ berperan sebagai katalisator yang mempercepat reaksi oksidasi asam askorbat. Sehingga, beberapa hasil eksperimen masih terdapat perbedaan apakah ion Zn2+ akan berperan sebagai inhibitor atau katalisator pada oksidasi asam askorbat. Pada proyek tugas akhir ini, peneliti tertarik melakukan kajian komputasi mengenai bagaimana ion logam Mg2+
atau Zn2+ dapat menghambat atau mempercepat reaksi oksidasi asam askorbat serta menentukan peran ion Zn2+, sebagai katalisator atau inhibitor, dalam reaksi oksidasi asam askorbat.
3 1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Mempelajari secara komputasi bagaimana ion logam Mg2+ atau Zn2+ dapat menghambat atau mempercepat reaksi oksidasi asam askorbat.
2. Menentukan ion logam yang baik untuk menghambat oksidasi asam askorbat.
1.3 Ruang Lingkup Penelitian
Adapun ruang lingkup pada penelitian ini, antara lain :
1. Menentukan akurasi metode DFT dengan menggunakan hasil perhitungan DFT pada senyawa asam askorbat dalam kondisi vakum.
2. Menghitung perubahan energi secara mekanika kuantum pada mekanisme reaksi oksidasi asam askorbat sebelum dan sesudah penambahan ion logam Mg2+ atau Zn2+.
3. Melakukan simulasi dinamika molekul sistem asam askorbat dan ion logam Mg2+
atau Zn2+ yang terlarut dalam air dengan menerapkan model periodic boundary conditions.
4. Mengamati sifat – sifat dari sistem, seperti bentuk HOMO – LUMO, grafik RDF dan jumlah bilangan koordinasi.
