:;d,- ofifl/tIuvMYUt ----. &, CZ;j_!.cSilfllasv '0 S/ fJwrruvext; /'f1R/!. cnow,'0tIuveru:k'0Sft'/ :;d,- of ifl/tIuvMYUt .... (cSilruJl'linuySKRIPSI PENGUJIANAKTIVITASANTIAGREGASIPLATELETDAR ISENYAWA HASILHIDROLISISKOMPONENPREKURSORFLAVORBAWANG-BAWANGANOLEHENZIMALLIINASEDANSENYAWA-SENYAWA SINTETISTURUNANVINILDITHIIN Oleh: ERLIANTI F.31.0313 1999 FAKULTAS TEKNOLOGIPERTANIAN INSTITUT PERTANIANBOG OR BOG OR ERLIANTI, F.31.0313.Pengujian Aktivitas AntiagregasiPlatelet dariSenyawaHasil HidrolisisKomponenPrekursorFlavor Bawang-bawanganolehEnzimAlliinasedan Senyawa-SenyawaSintetisTurunanVinildithiin.DibawahBimbinganDr.Ir.C. Hanny Wijaya,MAgr. RINGKASAN Bawang-bawangandikenalmemilikiaktivitas antiagregasiplateletyangtinggi. Kemampuanbawang-bawangansebagaisenyawapenghambatagregasiplatelet, eratkaitannyadengankandungansenyawasulfurnya.Senyawasulfurterbentuk akibathidrolisisprekursor flavorS-alk(en)yl-L-sisteinsulfoksida(SACS)olehenzim alliinasepadasaatjaringantanamanterlukayangakanmenghasilkansenyawa dialk(en)ylthiosulfinat.Selanjutnyadengandegradasinon-enzimatik,senyawaini akanberubahdengancepatmenjadi turunansekunder sepertialk(en)ylpolysulfida, vinildithiin dan ajoene. Aktivitas antiagregasiplatelet senyawa sulfur daribawangmasih dilakukanper komponendengankondisiyangberbeda,sehinggatidakdiperolehsuatuinformasi yangmenyeluruhmengenaikomponen-komponenaktif(senyawasulfur)yang berperanpadahomogenatbawang.Padapenelitianinidibuatsistemmodel simulasireaksiprekursor flavorsintetisS-propil-L-sisteinsulfoksida(SPCS)danS-metil-L-sisteinsulfoksida(SMCS)denganenzimalliinasehasilisolasidaribawang merahuntukditelitilebihlanjutmengenaiaktivitasantiagregasidarikomponen-komponen yang terbentuk pada tahapan reaksi ini. Vinildithiindiketahuimempunyaikemampuanantiagregasiplateletcukup besar,namunsenyawainimemilikisifatyangkurangmenguntungkanyaitu berbentuk cair,berbaumenyengat dankurangstabil,sehinggaperludikembangkan turunan-turunannyasecarasintetisdandiketahuimemilikikarakteristikyanglebih baik,misalnyalebihstabildanberbentukpadat.Pengujianaktivitasantiagregasi senyawa-senyawaturunantersebutperludilakukanuntukmengetahuihubungan antara struktur senyawa tersebut dengan aktivitas antiagregasinya. Denganpenelitianinidiharapkandapat diperolehinformasisenyawa-senyawa manasajayangberpotensisebagaiantiagregasiplateletdanlebihlanjutdapat digunakansebagaiingridientfungsionaluntukmencegahterjadinyaberbagai penyakit yangdisebabkan olehagregasi platelet. Ujiaktivitasantiagregasidilakukansecarainvitro,denganmenggunakan darahkelincidanalat aggregometer.HasilhidrolisaS-metil-L-sisteinsulfoksidadan S-propil-L-sisteinsulfoksidaternyatarnampumenghambatagregasiplateletpada konsentrasitertentu,dimanaaktivitasantiagregasidarihasilhidrolisisS-propil-L-sisteinsulfoksida(SPCS)cenderunglebihbesardibandingkandenganhasil hidrolisisS-metil-L-sisteinsulfoksida(SMCS).Sedangkanprekursor flavornyaatau senyawaawalnya,baikS-metil-L-sisteinsulfoksidadanS-propil-L-sisteinsulfoksida tidak menunjukkan kemampuan antiagregasiplatelet. Senyawa-senyawaturunan3,4-dihidro-3-vinil-1,2-dithiindenganletakthiin (atomsulfurpadarantaisiklik)padaposisi1dan2ataumempunyaiikatanS-S, menunjukkanantiagregasi yang lebih besar dibandingkan senyawa turunan denganletakthiinyangberjauhan.Disamping aktivitas antiagregasi juga diperkuat denganadanya gugussulfoksida,sepertipadasenyawa 3,4-dihidro-3-vinil-1 ,2-dithiin-1-oksida;cis-3,4-dihidro-3-isopropenil-5-metil-1,2-dithiin-2-oksida;trans-3,4-dihidro-3isopropenil-5-metil-1,2-dithiin-2-oksida;3,4-dihidro-3-isopropenil-5-metil-1 ,2-dithiin-1-oksida;2-isopropenil-5-metil-1 ,3-dithiin-1-oksidadan2-isopropenil-5-metil-1,3-dithiin-3-oksida.Aktivitasantiagregasi senyawa-senyawaterse butcenderunglebihbesardibandingkandengansenyawa 3,4-dihidro-3-isopropenil-5-metil-1,2-dithiindan2-isopropenil-5-metil-4H-1,3-dithiin yang tidak mempunyai gugus sulfoksida. Senyawa3,4-dihydro-3-isopropenyl-5-metil-1 ,2-dithiin-1-oksidamempunyai karakteristikyangpalingmenguntungkankarenaselainaktivitasantiagregasinya relatiflebihtinggi,senyawainijugamempunyaibentukpadat(kristal),tidak berwarna dan tidak berbau,sehingga lebihmemudahkan dalam penggunaannya. PENGUJIANAKTIVITASANTIAGREGASIPLATELETDARISENYAWA HASI\.HIDROLISISKOMPONENPREKURSORFLAVORBAWANG-BAWANGANOLEHENZIMALLIINASEDANSENYAWA-SENYAWA SINTETISTURUNANVINILDITHIIN Oleh: ERLIANTI F.31.0313 SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Jurusan Teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor 1999 FAKULTAS TEKNOLOGIPERTANIAN INSTITUT PERTANIANBOGaR BOGaR INSTITUT PERTANIANBOGOR FAKUL TAS TEKNOLOGI PERTANIAN PENGUJIANAKTIVITASANTIAGREGASIPLATELETDARISENYAWA HASILHIDROLISISKOMPONENPREKURSORFLAVORBAWANG-BAWANGANOLEHENZIMALLIINASEDANSENYAWA-SENYAWA SINTETISTURUNANVINILDITHIIN SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGIPERTANIAN Pada jurusan teknologi Pangan dan Gizi Fakultas Teknologi Pertanian Institut PertanianBogor Oleh: ERLIANTI F.31.0313 Dilahirkanpada tanggal 7 Februari1977 di Pagar-Alam Tanggallulus: 2 Februari1999 MenyetujLli, Bogor, I)", Februan1999 ~ Dr.Ir.C.Hanny Wijaya.MAgr Dosen Pembimbing KATA PENGANTAR PujisyukurpenulispanjatkankepadaAllahBapaYangMahaKasihatas berkat,karuniadanrahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan denganbaik. Penulisanskripsiinimerupakansalahsatusyaratuntukmemperolehgelar TeknologiPertanianpadaJurusanTeknologiPangandanGizi,Fakultas Teknologi Pertanian,Institut Pertanian Bogor. Padakesempataninipenulisinginmengucapkanterimakasihyangsebesar-besamya kepada: 1.IbuDr.HannyWijaya,MAgr,selakudosenpembimbingyangtelahbanyak membantu,membimbingdanmemberikannasehatdansaranyangsangat berhargakepada penulis selama penulis melakukan studi si IPB. 2.BapakIr.SutrisnoKoswaradanIbuIr.HanifahNuryaniLioe,selakudosen penguji, atas kesediannya menguji dan saranuntuk penyempumaan skripsi ini. 3.Papa,Mama,CecedanAantercinta,ataskasihsayang,doadandukungannya yang tiada henti kepada penulis. 4.KokoChudanOmYangsebagaipengantiPapadanMamaselamapenulis menjalani studi diIPB, terima kasihatas doa danbantuannya. 5.Bapakyangseringkerepotan,terimakasihatasbantuan,sarandan dukungan yangsangat besar kepada penulis. 6.Ternan-ternandiPondokJoglo,khususnyaA'Pauw,atasbantuan,sarandan comfortingword-nya;Christine,Mila,Danang,Marwin,Fredy,Asug,Basri,Emy danMenteunlukpersahabalandandukungannya;danjugaternan-ternan lainnya yang tidak dapat disebutkan satupersatu. 7.Henny,SiskadanSusi,ternansatubimbingan,thanksalasbantuan,saran, penghiburan dan dukungannnya. 8.Ternan-ternanTPGA'31:Rery(ternancurhat),Vivi(Gigabas!!),Sylvia,Susan, Susilo,Tino,Imel,HarrydanRudyataspersahabatandankeceriaanselama studi di TPG. 9.MbakDewidanPakMaman,atasbantuannyaselamapenulismelakukan penelitian di RSCM-Jakarta. Penulismenyadariskripsiinimasihjauhdarisempuma,untukitupenulis sangat mengharapkansarandankritikyangmembangun terutamauntuk kelanjutan peneltianini.Akhirkata,semogaskripsiinibermanfaatbagisemuapihakyang membutuhkan. Bogar,Februari 1999Penulis ii DAFTAR lSI Halaman KATAPENGANTAR. ..... '".................. '"............................................. . DAFTAR ISI. ............... " ... .................................................................iii DAFTAR TABEL................................................................................v DAFTAR GAMBAR............... ............ ...................................................vi I.PENDAHULUAN A.LATAR BELAKANG... ............ .....................................................1 B.TUJUAN PENELITIAN.................................................................2 II.TINJAUANPUSTAKA A.AGREGASIPLATELET.................................... ......... ......... .........4 B.KOMPONENBIOAKTIF...............................................................8 1.S-Alk(en)yl-L-sistein-sulfoksida dan Dialk(en)yl Thiosulfinat... .........8 2.Vinildithiin................................. .............................................11 C.Enzim Alliinase........................... ..................... ......... .................14 1. Ekstraksi Enzim.....................................................................15 2.Immobilisasi Enzim................................................ ............ .....17 III.BAHAN DANMETODE A.BAHANDAN ALA T. ................... ' ... ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..18 B.METODE PENELITIAN........................ ......... ..............................18 1. Persiapan Enzim Allinase (C-S Lyase).............................. .........19 2.Hidrolisis S-Alkyl-L-sistein-sulfoksida........................................20 3.PersiapanPlasmaKayaPlatelet(PKP)danPlasmaMiskinPlatelet (PMP)................................. ...............................................20 4. Analisa Antiagregasi Platelet.. ...................... '"...... ............ .......21 IV.HASIL DANPEMBAHASAN A.Enzim Alliinase......... ......... ......... ......... ............ ......... ......... ........23 B.Aktivitas Antiagregasi.................................................................25 1.S-Alkyl-L-Sistein-Sulfoksida danhasilHidrolisanya......... ...............28 2.Senyawa-Senyawa Sintetis Turunan Vinildithiin..................... .......34 iii v.KESIMPULAN DANSARAN A.KESIMPULAN ...................................................................... . B.SARAN .................................................................................. . DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... . iv 42 43 44 DAFTARTABEL Halaman Tabel1Aktivitas antiagregasi dimetil thiosulfinat... ... ... ...... ... ... ... ... ........31 Tabel2Aktivitas antiagregasi dipropil thiosulfinat... ... ... ... ... ...... ... ... ... ....31 Tabel3Aktivitasantiagregasiplatelet3,4-dihidro-3-isopropenil- 5-metil-1,2-dithiin (48-1) dan 2-isopropenil-5-metil-4H-1,3 dithiin (48-2}.....35 Tabel4Aktivitasantiagregasiplatelet3,4-dihidro-3-vinil-1,2-dithiin-1-oksida (46-2) dan 2-viniI-4H-1,3-dithiin-3-oksida (45-1}...............35 Tabel5Antiagregasi platelet senyawa turunan vinildithiin-oksida... ... ... ....35 v DAFTARGAM BAR Halaman Gambar 1AgregasiplateletmelaluijalurpembentukantromboxaneA27 (TXA2) ........................ ' ........... '"......... '".......................... . Gambar 2PenguraianenzimatikprekursorS-alk(en)il-L-sisteinsulfoksida oleh alliinase................................................... ......... ..........9 Gambar 3.Mekanisme pembentukan vinildithiin dari allisin ...... '"... ... ... ... ...12 Gambar 4Tahapan reaksi sintesa turunan vinildithiin... ...... ... ... ... ......... .....14 Gambar 5Persia pan sampel pada analisa agregasi platelet... ... ... ... ... ... ... ..22 Gambar 6Polapenghambatanagregasiplateletdarahkelinci(a)dan manusia (b) oleh ekstrak bawang dengan penginduksi ADP.........28 Gambar 7Kurva agregasimaksimum S-propil-L-sistein sulfoksida,S-metil-L-sistein sulfoksida............................................................ ....32 Gambar 8Kurva.agregasimaksimumdipropilthiosulfinatdandimetil thiosulfinat... ............... '"................................. '"... ... ... ... ... .33 Gambar 9Kurvaagregasimaksimum3,4-dihidro-3-isopropenil-5-metil-1,2- 38 dithiin (48-1) dan 2-isopropenil-5-metil-4H-1 ,3-dithiin (48-2) ........ . Gambar 10Kurvaagregasimaksimum3,4-dihidro-3-vinil-1,2-dithiin-1-oksida (46- 2) dan 2-vinil-4H-1 ,3-dithiin-3-oksida (45-1) ..................... ,.'39 Gambar 11Kurvaagregasimaksimumcis-3,4-dihidro-3-isopropeniI-5-metil-1,2-dithiin-2-oksida (37-1);trans-3,4-dihidro-3 isopropenil- 5-metil-1,2-dithiin-2-oksida(37-2);dan3,4-dihidro-3-isopropenil-5-metil-1 ,2-dithiin-1-oksida (37-3) .. , ..... , .. , ........ , ..... , ........... , ........ , ....40 Gambar 12Kurvaagregasimaksimum2-isopropenil-5-metil-1,3-dithiin-2-oksida (35-1) dan 2-isopropenil-5-metil-1,3-dithiin-1-oksida (35-2).41 VI I.PENDAHULUAN A.LATAR BELAKANG Bawang-bawangan(Alliumsp.),umumnyadigunakansebagaibahan penyedapmakanankarenadapatmemberikancitarasayangkhas.Beberapa jenisbawang-bawanganterutamabawangputih(AlliumsativumL.)danbawang merah(AlliumcepaL.)begituakrabdengankehidupanmasyarakatIndonesia karenahampir semuamasyarakatmenggunakanbawangsebagaibumbumasak dan juga sebagai bahan obat-obatan tradisional. Beberapapenelitianmenyebutkanbahwakonsumsibawangputihatau merahdapatmencegahterjadinyapenyakit-penyakityangberhubungandengan pembekuandarahpadasistempembuluhdarahsepertistroke,hiperlipidemia, hiperkolesterolemiadanarterosklerosis(Bordiaetal.,1978danBlock,1985). Baghurst(1977)danApitz-Castroetal.(1983)yangmelakukanpenelitian terhadap sifat fisiologisenyawaaktifnya(sulfur),menemukanbahwaekstrakdan essentialoildaribawangputihdanbawangmerahmampumengurangi kecenderunganplatelet beragregasi,baik secara invitro maupun invivo. Kemampuanbawang-bawangansebagaisenyawapenghambatagregasi platelet,eratkaitannyadengankandungansenyawasulfurnya.Senyawasulfur inilahyangbertanggungjawabterhadapflavorpadabawang.Padaawalnya senyawasulfurterbentukakibathidrolisisprekursorflavorS-alk(en)yl-L-sistein sulfoksida(SACS)olehenzimalliinasepadasaatjaringantanamanterluka. HidrolisisprekursorflavorSACSolehalliinaseakanmenghasilkansenyawa dialk(en)ylthiosulfinat,selanjutnyadengandegradasinon-enzimatik,senyawaini akanberubahdengancepatmenjaditurunansekundersepertialk(en)yl polysulfida, vinildithiin dan ajoene. Salahsatusenyawadialk( en )ylthiosulfinatyangberhasildiisolasidari bawangputih,yaitudiallilthiosulfinat(allisin)yangmerupakanthiosulfinattidak jenuhdaribawangputih,diketahuidapatmenghambatagregasiplateletyang diinduksidenganzatpenginduksiADP(Kyriakides,1985danLawsonetaI., 1992).Demikianjugahalnyadengansenyawa-senyawasulfuryangterbentuk 2 akibat degradasi non-enzimatik dari thiosulfinat seperti ajoene (Apijz-Castro et aI., 1986danBlock,1985),metilalliltrisulfida(Arigaetai.,1981),dialliltrisulfida (Apitz-CastroetaI.,1983 danLawsonetai.,1992), vinildithiin(Blocket aI.,1986 danLawsonetaI.,1992)daribawangputihdancepaene,Zwiebelanedari bawang merah(Bayer et aI.,1989). Aktivitasantiagregasiplateletsenyawasulfur daribawangmasihdilakukan perkomponendengankondisi'yangberbeda,sehinggatidakdiperolehsuatu informasiyangmenyeluruhmengenaikomponen-komponenaktif(senyawa sulfur) yang berperan pada homogenat bawang.Padapenelitian ini dibuat sistem model simulasireaksiprekursor flavor sintetis denganenzim alliinase hasil isolasi dari bawangmerah untuk diteJitilebihlanjut aktivitas antiagregasidarikomponen-komponenyang terbentuk pada tahapan-tahapan reaksi ini. Disisilain,salahsatusenyawasulfur yangterbentukakibatdegradasinon-enzimatisdariallisin( d i a l l ~thiosulfinat)adalahvinildithiin.MenurutYuetal (1989),vinildithiinlebihbanyakterbentukpadapHrendah.Vinildithiindiketahui mempunyaikemampuanantiagregasiplateletcukupbesardanberpotensi dimanfaatkanuntukmencegahataumengobatiberbagaipenyakityang berhubungandenganpenggumpalandarahatauagregasiplatelet.Namun senyawainimemilikisifatyangkurangmenguntungkanyaituberbentukcair, berbaumenyengatdankurangstabil,sehinggaper1udikembangkanturunan-turunannyasecarasintetisdandiketahuimemilikikarakteristikyanglebihbaik, misalnyalebihstabildanberbentukpadat.Pengujianaktivitasantiagregasi senyawa-senyawa turunantersebutper1udilakukanuntukmengetahuihubungan antara struktur senyawa tersebut dengan aktivitas antiagregasinya. B.TUJUAN PENELITIAN Penelitianinibertujuanuntukmengetahuiaktivitasantiagregasiplatelet secarain-vitrodarikomponen-komponen(senyawasulfur)yangterbentukdari modelsimulasireaksihidrolisisprekursorflavorS-metil-L-sisteinsulfoksidadan S-propil-L-sistein sulfoksida sintetisolehalliinaseberdasarkanprosesalamiyang terjadi padabawang-bawangan. 3 Selainitujugadilakukanpengujianaktivitasantiagregasidarisenyawa-senyawa sintetis turunan vinildithiinsebagai usahauntuk mengetahui apakah ada hubunganantarastruktursenyawavinildithiintersebutdenganaktivitas antiagregasinya.Diharapkandenganpenelitianinidapatdiperolehinformasi senyawa-senyawamanasajayangberpotensisebagaiantiagregasiplateletdan lebihlanjutdapatdigunakansebagaiingridientfungsionaluntukmencegah terjadinya penyakit degeneratif yangberkaitan dengan agregasi platelet. II. TINJAUANPUSTAKA A.AGREGASIPLATELET Trombosisadalahpembentukansuatumassaabnormalakibatproses penggumpalanpadasistempembuluhdarahmahlukhidup.Massaabnormal tersebutdinamakantrombus.Padakondisitubuhnormal,trombusdapatlarut denganspontantetapiapabilatidaklarut,kemungkinantrombusakanterlepas danterbawaolehdarahkeparu-paru.Jikahalinit e ~ a d ipadapembuluharteri, trombusakanmenghambatsirl