Upload
yusnita-parmawati
View
239
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
1/28
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Actinomycetes
2.1.1 Morfologi
Actinomycetes berasal dari bahasa Yunani dari kata Actino berarti sinar dan
mycete berarti jamur. Hal ini dikarenakan Actinomycetes memiliki miselia seperti
jamur. Meskipun karakter Actinomycetes mirip dengan fungi, dinding sel dari sel
vegetatif secara struktur dan kimia mirip dengan bakteri gram positif (Bradley dan
Riti, !"#$%. Actinomycetes merupakan bakteri gram positif yang memiliki
kandungan &uanin dan sitosin yang tinggi diatas '' mol. )i alam ditemukan
dalam bentuk konidia atau bentuk vegetatif.
*engamatan Actinomycetes dengan mikroskop stereo menunjukkan adanya
miselium (kumpulan kusut hifa% ramping bersel satu yang bercabang menjadi +
jenis miselium (miselium substrat dan miselium aerial%, diameter hifanya jarang
melebihi satu mikron (,'-,$ % yang membentuk spora aseksual untuk
berkembang biak (/ubba, !""0%. )iameter hifa lebih kecil dari fungi dan
mendekati ukuran bakteri. )inding sel Actinomycetes mengandung asam
muramat, tidak mempunyai mitrokondrion, mengandung ribosom 1/ (sel
eukariot mempunyai ribosom $/ dalam sitoplasma%, tidak mempunyai
pembungkus nukleus, garis tengah selnya berkisar dari ,' sampai +, m, dan
dapat dibunuh atau dihambat oleh banyak antibiotik bakteri (2olk dan 3heeler,
!"$$%. Miselium mampu menghasilkan pigmen yang menyebabkan perbedaan
4arna seperti ber4arna putih, kelabu, merah, kuning, coklat, hijau pada masing-
5
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
2/28
masing koloni. Morfologi dari Actinomycetes dapat dilihat pada gambar ! di
ba4ah ini.
(a% 5ultur cai (b% Media padat (c% Mikroskop stereo
Gambar 1. *enampakan Actinomycetes (a% 5ultur 6air (b% Media *adat (c%
Mikroskop stereo (http788444.biologi.lipi.go.id8bio9indonesia%
*ertumbuhan bakteri terjadi melalui perpanjangan dan percabangan
membentuk miselia vegetatif. /etelah pembentukkan miselia, bakteri mungkin
mengadakan perbedaan melalui produksi hifa aerial yang septate ke dalam spora
(6laessen et al., +#%. /elain dengan spora aseksual (konidia%, Actinomycetes
dapat bereproduksi melalui fragmentasi miselia. Hifa yang pendek akan
berkembang dengan membentuk lapisan yang tebal, menutupi permukaan pada
perkembangan vegetatif atau membentuk suatu jaringan yang halus (/utedjo,
!""#%.
2.1.2 Taksonomi
Berdasarkan hubungan !#/ r):;, Actinomycetes atau disebut juga
sebagai kelas Actinobacteria berada pada dalam satu garis utama domain Bakteri.
Berdasarkan reaksi staining gram positif, Actinomycetes merupakan anggota
divisi Firmicutes yang memiliki komposisi basa ):; di atas ' mol &
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
3/28
termasuk kelas Actinomycetes, ordo Actinomycetales dan Micrococcales, tribes
Brevibacteriaceae dan Micrococcaecae. Menurut Madigan et al (+=% ordo
Actinomycetes dibagi menjadi beberapa famili sebagai berikut 7
!. Actinomycetes, kelompok ini tidak dapat memfermentasi alkohol dan
asam, bersifat fakultatif aerob, tidak membentuk miselium, dan
dimungkinkan membentuk filamen yang bercabang. Bentukan selularnya
adalah batang, cocoit , atau coryneform. Actinomycetes bersifat anaerob
sampai dengan fakultatif aerob, mikrokoloni membentuk filamen, tapi ada
juga yang berbentuk filamen semu atau fragmen dalam coryneform, dan
dapat bersifat patogen.
+. Mycobacteria, memiliki filamen semu. ;da yang saprofitik, dan hidupnya
obligat aerob, mengandung lipid yang tinggi pada sel dan dinding
selnya. *ertumbuhan sel yang lambat, berlilin, dan mengandung asam
mikolid.
=. Actinomycetes penambat nitrogen. Biasanya bersimbiosis dengan tanaman,
dan menghasilkan miselium sejati. /eperti genus >rankia, yang terdapat di
permukaan nodul pada akar, mungkin bersifat aerofil dan pertumbuhannya
lambat. /el mampu menambat nitrogen bebas.
0. Actinoplanes, memiliki miselium sejati dan membentuk spora. ?ermasuk
dalam kelompok ini adalah marga ;ctinoplanes dan /treptosporangium.
'. Dermatopilus, memiliki miselium filamentus yang terbagi transversal,
untuk membentuk massa yang motil. Berbentuk coccus, tidak memiliki aerial
miselium, kadang-kadang menyebabkan infeksi epidermal.
7
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
4/28
#. Nocardia. Miselianya berfragmen untuk membentuk kokoid atau pemanjangan
elemen, kadang-kadang memproduksi spora aerial, kadang bersifat asam,
kandungan lipid di sel dan dinding selnya sangat tinggi.
1. Streptomycetes. Miseliumnya lengkap, kelimpahan miselium tinggi, dan
rantai sporanya panjang. Marga terbesar adalah /treptomyces, yang telah
di ketahui sekitar ' jenis dan banyak memproduksi antibiotik.
$. Beberapa spesies bersifat patogen dan fitopatogen dengan prosentase &6
#" @ 1'. /treptomyces yang diisolasi sebagian besar memiliki kemampuan
dalam mendegradasi selulosa dan melarutkan fosfat. &enus ini paling efisien
dalam mendegradasi selulosa dan melarutkan fosfat karena kecepatan
pertumbuhannya dan aktivitas yang tinggi dibanding genus lain.
". Mikromonospora memiliki miselium lengkap, spora berbentuk panjang dalam
satu pasang, atau dalam rantai yang pendek. Beberapa di antaranya bersifat
termofilik, sedangkan yang di temukan di tanah biasanya bersifat saprofitik.
2.1.3 Habitat
Actinomycetes merupakan grup dominan dari populasi tanah bersama
dengan bakteri dan fungi. Actinomycetes ditemukan terutama pada lingkungan
terrestrial terdistribusi ke berbagai habitat lainnya termasuk kompos, lumpur
danau dan dasar danau (;leAander, !"11% dan berperan penting dalam siklus
karbon karena kemampuan untuk tumbuh pada konsentrasi rendah karbon dan
mendegradasi senya4a organik (?erkina et al., ++%. *opulasi dan jenis
Actinomycetes terbanyak di tanah, sehingga Actinomycetes dianggap sebagai
bakteri tanah dan persentase Actinomycetes dapat dilihat dari tabel !.
8
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
5/28
Tabl 1. *opulasi Actinomycetes yang dominan di tanah (Madigan et al ., +=%
>amilia *ersentase (% >amiliStreptomyces "',0=
Actinomadura ,!
Actinoplanes ,+
Microbiospora ,!$
Micromonospora !,0
Nocordia !,"$
Streptosporangium ,!
Termomonospora ,++
2.2 In!ibitor "#Gl$kosi%as
nhibitor C-glukosidase merupakan obat hipoglikemia oral (DHD% yang
menghambat secara spesifik kenja enim C-glukosidase untuk memecah
karbohidrat menjadi glukosa yang mudah terserap di usus halus (Hanefeld, +$%.
Dbat ini dikonsumsi bersamaan dengan suapan pertama. /enya4a-senya4a
inhibitor C-glukosidase bekerja memperlambat rasio pencernaan karbohidrat di
usus halus, sebagai alternatif untuk mengurangi postprandial hiperglikemia atau
kadar glukosa setelah makan (Manaf, +$%. 5onsentrasi glukosa postprandial
berkurang 0 sampai ' mg8dE tanpa berdampak pada gula darah puasa (/cheen,
!""$%.
nhibitor C-glukosidase akan berkompetisi dengan karbohidrat lainnya
untuk berikatan dengan enim C-glukosidase dan mekanisme penghambatan dapat
dilihat pada gambar + (5rent dan Bailey, +'%.
9
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
6/28
Gambar 2. nhibitor C-glukosidase menghambat kerja enim C-glukosidase diusus halus (5rent dan Bailey, +'%
/enya4a karbohidrat kompleks sebelumnya dipecah terlebih dahulu oleh
enim C-amilase dan F-amilase sehingga menghasilkan senya4a disakarida
dengan ikatan glikosida C seperti maltosa atau ikatan glikosida F seperti laktosa.
/elanjutnya C-glukosidase akan menghasilkan monosakarida dari produk-produk
yang dihasilkan oleh enim karbohidrase sebelumnya (5imura, +%.
/yarat suatu senya4a sebagai inhibitor C-glukosidase memiliki
karakterisik sebagai berikut (Hakama et al ., +"%.
!. /truktur mirip gula (substrat%,
+. 5emampuan untuk membentuk ikatan ionik secara nukleofilik untuk
mengkatalisis residu,
=. 5eadaan transisi seperti struktur,
0. 5emampuan ikatan hidrogen dengan katalitik residu asam,
'. 5emampuan membuat interaksi ionik dan hidrofobik pada sisi lainnya
daripada sisi aktif, dan
#. 5emampuan membentuk ikatan kovalen dengan enim melalui grup
epoksi atau airidin.
10
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
7/28
nhibitor glukosidase memiliki = tipe yaitu (/undarmar et al ., !""$%7
!. nhibitor kompetitif reversible C-glukosidase. Misalnya ;karbosa dan
Miglitol.
+. nhibitor glukosidase irreversible. Misalnya &asternospermine.
=. nhibitor sukrosa po!erful . Misalnya 2oglibose.
;karbosa dan miglitol (gambar =% merupakan inhibitor C-glukosidase yang
telah diproduksi dengan fermentasi mikroba.
Gambar 3. /truktur 5imia ;karbosa dan Miglitol " brahim et al., #$$% %
;karbosa mengandung acarviosine yang dibentuk dari gugus silitol dan
gula amino dengan + residu glukosa yang terikat (Balfour and Mc?avish, !""=%.
/ecara struktur akarbosa mirip dengan oligosakarida dan memiliki afinitas tinggi
untuk berikatan pada sisi C-glukosidase. ;karbosa menghambat berbagai C@
glukosidase dengan urutan kekuatan ikatan sebagai berikut glukoamilase G
sukrase G maltase G isomaltase (?an, !""1%. :amun tidak memiliki efek
penghambat pada enim F-glukosidase dan kurang kuat dalam menghambat C-
amilase. 5etidakmampuan enim pencernaan untuk hidrolisis akarbosa karena
adanya jembatan imino yang tidak dapat dihidrolisis oleh enim pencernaan dan
11
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
8/28
menjadi unsur penting dalam menghambat molekul (3ehmeier, +=%. ;karbosa
menjadi sangat efektif dengan makanan yang kaya akan pati dan oligosakarida.
5ekurangan dari akarbosa yaitu diare, sakit perut dan flaktus karena efek
terlambatnya absorpsi karbohidrat. fek samping ini berkurang dengan dimulai
dosis kecil dan meningkat secara bertahap (Eebovit, +0%. /edangkan miglitol
memiliki struktur molekul yang kecil seperti glukosa, tetapi memiliki unsur
nitrogen pada cincin sikliknya. Miglitol memiliki efek penghambatan yang baik
pada enim yang mencerna disakarida, namun tidak memiliki efek pada C-amilase
(Hanefeld, +$%.
5elebihan inhibitor C-glukosidase dari obat antidiabetes oral lainnya yaitu
tidak menunjukkan pengaruh terhadap produksi dan aktivasi insulin sehingga
hipoglikemia tinggi tidak terjadi (Bedekar et al ., +!%. )egradasi inhibitor C-
glukosidase terjadi di usus. Beberapa produk degradasi dan jumlah trivial obat
induk masuk ke sistem sirkulasi dan diekskresikan dalam bentuk urin.
2.3 Biosintsis In!ibitor α#Gl$kosi%as
/alah satu metabolit sekunder yang dihasilkan Actinomycetes yaitu
akarbosa suatu senya4a pseudooligosakarida. Metabolit sekunder ini akan
terstimulasi ketika hifa terlihat dan sporulasi saat pertumbuhan terganggu oleh
pasokan oksigen, atau nutrisi, atau faktor lingkungan lainnya (Malik, !"$+I
Martin and )emain, !"$%.
Biosintesis akarbosa di Actinoplanes sp. /'8!!, sebuah Actinomycetes
yang diisolasi dari 5enya dijelaskan pada gambar 0. Biosintesis ini dibentuk dari
12
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
9/28
)-glukosa-!-fosfat dan +-epi-'-epi-valiolone. Sedo-heptulose-1-phosphate
dibentuk dari hidroksipiruvat dan ribosa-'-fosfat oleh reaksi transketolase (6
+.+.!.!% ( /chJrken, !""1%. Sedo-heptulosa-1-fosfat dikonversi menjadi +-epi-'-
epi-valiolon oleh 61-silitol sintase, ;cb6 (/tratmann et al., !"""%. /elanjutnya +-
epi-'-epi-valiolon mengalami 61-difosforilasi oleh AT&'dependent kinase ;cbM,
yang menghasilkan +-epi -'-epi -valiolonfosfat (Khang et al ., ++%. ;cbD
mengkatalisis 6+-epimerisasi ke '-epi -valiolon-1-fosfat (Khang et al ., +=%
kemudian reduksi ke '-epi -valiolol-1-fosfat oleh :;)H-dependent
deydrogenase, ;cbE (3ehmeier, +=%. Reaksi dehidratase berikutnya menjadi
!-epi-valienol-1-fosfat yang dijalankan oleh ;cb:, dimana termasuk keluarga
rantai pendek oksidoreduktase. Lntuk tahap selanjutnya, 6!-fosforilasi menjadi
!,1-difosfat-!-epi valienol, enim yang membantu belum diketahui. )iperkirakan
enim ini merupakan ;cbL silitol kinase (3ehmeier dan *iepersberg, +0%.
:ukleotidilasi berikutnya menjadi :)*-!-epi -valienol-1-fosfat dikatalisis oleh
;)*-glukosa sintase ;cbR (3ehmeier, +=%.
13
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
10/28
Gambar &. Biosintesis akarbosa di ;ctinoplanes sp. /'8!! dan S.
glaucescens &E;. " (emeier, #$$)*
14
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
11/28
)i sisi lain sintesis prekursor valienamin, semua langkah katalitik gugus
deoksisugar dari akarbosa dikarakterisasi dan mengikuti jalur d?)*-heksosa
(*iepersberg dan )istler, !""1%. *roses ini dia4ali dengan nukleotidilasi )-
glukosa-!-fosfat menjadi d?)*-)-glukosa oleh d?)*-glukosa sintase ;cb; dan
kemudian dimodifikasi oleh d?)*-glukosa 0,#-dehidratase ;cbB, menghasilkan
d?)*-0-keto-#-deoksi-)-glukosa (3ehmeier, +=%. ?ahap selanjutnya
menghasilkan d?)*-0-amino-0,#-dideoksi-)-glukosa dikatalisis oleh
aminotransferase ;cb2, yang memanfaatkan asam E-glutamat sebagai donor
untuk grup amino (*iepersberg et al ., ++%.
*enggabungan subunit :)*-!-epi -valienol-1-fosfat dan d?)*-0-amino-
0,#-dideoksi-)-glukosa menjadi d?)*-akarviosa-1-fosfat dikatalisis oleh
glikosiltransferase-seperti protein ;cb/ (3ehmeier dan *iepersberg, +0%.
nim yang bekerja untuk kondensasi maltosa dan d?)*-akarviosa-1-fosfat
menjadi akarbosa-1-fosfat belum ditentukan. )iperkirakan enim yang memenuhi
fungsi ini yaitu second glycosyltransferase'like protein ;cb (3ehmeier dan
*iepersberg, +0%. ;karbosa-1-fosfat kemudian diekspor ke medium
ekstraseluler, diperkirakan melalui ;B6-transporter ;cb3Y, yang memiliki
kemungkinan untuk defosforilisasi dan menyebabkan aktivasi akarbosa
(*iepersberg et al ., ++%.
*enggunaan pati sebagai sumber karbon akan dihidrolisis menjadi
maltodekstrin rantai pendek atau maltosa dengan acarbose insensitive +'amylase
(;cb, ;cbK%. &ugus akarviosil ditransfer menjadi resultan maltodekstrin,
dikatalisis oleh pencampuran amilase dan acarviosyl transferase ;cb)
15
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
12/28
membentuk akarbosa dan atau homolog rantai panjang akarbosa. *erbedaan
homolog terbentuk bergantung pada sumber gula dalam media (/chmidt et al.,
)%% %. /eandainya sumber karbon hanya glukosa atau maltosa diberikan, maka
inhibitor dengan sejumlah kecil unit glukosa diproduksi menghasilkan akarbosa.
*enggunaan pati menga4ali pembentukan dengan sejumlah glukosa unit lebih
besar. Numlah unit glukosa menentukan keanekaragaman inhibitor C-glukosidase.
;karbosa dan homolog dengan berat molekul rendah mempunyai penghambatan
kuat disakaridase dimana dengan berat molekul tinggi mempunyai penghambatan
kuat terhadap C-amilase (MOller et al ., !"$%.
2.4 'g$lasi Mtabolism Nitrogn Actinomycetes
;similasi :itrogen, penyerapan dan penyatuan nitrogen anorganik ke
dalam metabolisme sel merupakan proses esensial kebanyakan bakteri (Merrick
dan d4ards, !""'%. Hasil sintesis asimilasi sumber nitrogen yang berbeda yaitu +
asam amino glutamat dan glutamin dimana berperan sebagai donor utama
nitrogen intraseluler (Reiter dan /chneider, +!%. )ua jalur bergantung pada
ketersediaan nitrogen digunakan untuk asimilasi amonium yaitu sistem glutamat
dehidrogenase (&)H% atau &/8&D&;?.
/ecara umum, proses asimilasi amonium melalui &)H pada konsentrasi
tinggi.
&)H 7 +-oksoglutarat < :H= < :;)(*%H P glutamat < :;)(*%<
Bagaimanapun, enim ini tidak hadir pada semua Actinomycetes (Brana et al .,
!"$#% dan jalur alternatif melibatkan alanin dehidrogenase (;)H% dengan
16
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
13/28
konsentrasi amonium tinggi yang sama (:ovak et al ., !""+%. *ada kasus ini,
sintesis glutamat (glu% akan membutuhkan fungsi alanin transaminase (;?% dan
akan menghasilkan reaksi yang sama.
;)H 7 piruvat < :H= < :;)H P alanin
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
14/28
Gambar (. nterkonversi molekul nitrogen pada metabolisme pusat
Streptomyces. &)H, glutamat dehidrogenaseI &/, glutamin sintetaseI &D&;?,
glutamat sintaseI ;)H, alanin dehidrogenaseI ;?, alanin transaminase (2oelker dan ;ltaba, +!%
2.( K$r)a Prt$mb$!an K$lt$r Mikroba
5urva pertumbuhan kultur mikroba digambarkan pada kurva pertumbuhan
seperti yang dijelaskan pada gambar #.
Gambar *. 5urva *ertumbuhan Mikroorganisme (6histi, !"""%
*ertumbuhan mikroba terbagi dalam beberapa tahap sebagai berikut.
18
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
15/28
!. >ase lag merupakan fase mikroba adaptasi dengan lingkungan dan
medium baru. /elama fase ini pertumbuhan mikroba tidak terjadi karena
mikroba berusaha merombak materi-materi dalam medium agar dapat
digunakan sebagai nutrisi untuk pertumbuhannya. Bila dalam medium ada
komponen yang tidak dikenal mikroba, mikroba akan memproduksi
enim ekstraselular untuk merombak komponen tersebut. >ase ini juga
berlangsung seleksi. Hanya mikroba yang dapat mencerna nutrisi dalam
medium untuk pertumbuhannya yang dapat bertahan hidup.
+. >ase ekponensial atau fase log merupakan tahap dimana kecepatan
pertumbuhan sel terus meningkat sampai sel tumbuh konstan atau
mencapai keadaan maksimum. 5eadaan ini ditentukan oleh konstanta
jenuh8saturasi substrat. /elama fase log pertumbuhan, produk yang
diproduksi esesial termasuk asam amino, nukleotida, protein, asam
nukleat, lemak dan karbohidrat. *roduk tersebut dinamakan produk
metabolit primer dan fase dimana mereka diproduksi (fase log atau
eksponensial% sebagai tropopase (BuQEock et al ., !"#'%.
=. >ase stasioner merupakan periode dimana pertumbuhan berhenti. /elama
fase ini kultur mikroba mensintesis senya4a yang mengarah ke
metabolisme metabolit sekunder dan fase dimana diproduksi metabolit
sekunder (fase stasioner% sebagai idiopase (BuQEock et al ., !"#'%.
Metabolit sekunder mikroba termasuk antibiotik, pigmen, toksin, enim
dan agen antitumor. Metabolit sekunder disekresi selama generasi hifa
aerial dari miselium vegetatif. Drganisme memproduksi metabolit
sekunder biasanya sebagai pertahanan mela4an predator, parasit dan
19
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
16/28
penyakit atau kompetisi interspesies dan dalam proses reproduksi ()emain
dan >ang, +%.0. >ase kematian terjadi apabila nutrisi sudah benar-benar tidak dapat lagi
mencukupi kebutuhan mikroorganisme. ;kumulasi produk metabolit
primer dan sekunder yang tidak dipanen terus menginhibisi ataupun
merepresi pertumbuhan sel mikroorganisme. /elain itu umur sel juga
sudah tua, sehingga pertahanan sel terhadap lingkungan yang berbeda dari
kondisi biasanya juga berkurang. >aktor-faktor yang dapat menyebabkan
berhentinya pertumbuhan mikroba antara lain7
a. *enyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan
mikroba karena habis terkonsumsi.
b. *roduk akhir metabolisme yang menghambat pertumbuhan mikroba
karena terjadinya inhibisi dan represi.
2.6 Kra+atan ,+tik -Optical Density)
5erapatan optik (-ptical density* merupakan teknik pengukuran biomassa
berdasarkan kekeruhan atau turbiditi. Metode ini cepat dan efisien untuk
menentukan jumlah bakteri dalam media cair dengan mengukur kekeruhan atau
kultur dan diubah menjadi jumlah sel.
20
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
17/28
Gambar . *engukuran D) pada 5ultur. ; merupakan media steril
sebagai larutan blanko. B dengan sel bakteri (3iddel, +"%.
Berdasarkan gambar 1, kekeruhan diukur menggunakan instrumen seperti
kolorimeter dan spektrofotometer. nstrumen tersebut mengandung sumber cahaya
dan detektor cahaya (fotosel% dipisahkan oleh tempat sampel. Earutan keruh
seperti kultur sel mengganggu bagian cahaya yang melalui sampel, sehingga
cahaya berkurang menumbuk fotosel karena adanya sel. Metode turbidimetri
dapat digunakan selama sel individu menutup atau memotong cahaya, segera
massa sel menjadi besar sehingga beberapa sel secara efektif melindungi sel
lainnya dari cahaya, pengukuran menjadi tidak akurat. /ebelum pengukuran
turbidimetri dilakukan, spektrofotometer harus disesuaikan menjadi transmitan
! ( absorbansi%. *erlakuan ini dilakukan menggunakan media steril yang
tidak diinokulasi sampel. /elain itu, meminimalkan ketidaakuratan akibat absorpsi
cahaya yang disebabkan media. *anjang gelombang 0+ nm digunakan ketika
larutan jernih, '0 nm ketika larutan be4arna kuning cerah dan #-#+' nm
digunakan untuk larutan be4arna kuning sampai coklat.
2. Mto% Kolorimtri mngg$nakan Kali$m Prmanganat
*emanfaatan kalium permanganat dalam penentuan akarbosa dan miglitol
telah dilakukan oleh brahim et al (+1%. 5MnD0 memiliki sifat tidak stabil
terhadap cahaya sehingga saat mereaksikan dijauhkan dari sumber cahaya
seminimal mungkin. ;karbosa merupakan oligosakarida dengan berat molekul
#0',# daltons. Berbagai metode telah dikembangkan untuk menentukan akarbosa
menggunakan H*E6 dengan deteksi tandem mass spectrometric, H*E6
21
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
18/28
dipasangkan dengan porous grapitic column, &6-M/, dan capillary one
electroporesis (6%. :amun, semua metode yang dapat menganalisis akarbosa
membutuhkan biaya mahal, terlalu lama dengan menghabiskan banyak 4aktu.
brahim et al (+1% mengembangkan metode /pektrofotometri L2-2is untuk
analisis + inhibitor C-glukosidase yaitu akarbosa dan miglitol menggunakan
kalium permanganat dalam suasana basa. *rinsip kerja dari metode ini yaitu
menggunakan reaksi oksidasi terhadap akarbosa oleh kalium permanganat dalam
suasana basa dan menghasilkan radikal hijau radikal manganat (brahim et al.,
+1%.
nhibitor C-glukosidase yang terbentuk dalam media produksi dikaji
menggunakan reaksi antara inhibitor C-glukosidase dan kalium permanganat
dalam suasana basa. Reaksi antara polisakarida dengan 5MnD0 dalam kondisi
alkali menghasilkan 4arna hijau ion manganat (Dkoro dan Ddemumi, +"%.
Reaksi antara akarbosa dan kalium permanganat dalam suasana basa
menghasilkan berbagai produk oksidase dan 4arna hijau ion manganat yang
diukur pada panjang gelombang #0 nm. reaksi antara akarbosa dengan kalium
permanganat dalam suasana basa dijelaskan pada gambar +. Bentuk MnD0-
dalam suasana basa sebagai intermediat. *erubahan 4arna yang terjadi yaitu dari
ungu @ merah muda Mn (2% menjadi biru Mn(2% lalu hijau Mn (2% selanjutnya
kuning Mn (2%, pembentukan terjadi dalam 4aktu yang pendek berbagai
intermediet dalam media basa (&our et al., +!=%. 3arna kuning tetap ada
meskipun setelah reaksi selesai dimana MnD0- menghilang dan menunjukkan
bentuk stabil dari Mn (2% terlarut sebagai hasil final (/yed et al., +!%.
22
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
19/28
Gambar /. Reaksi antara akarbosa terhadap kalium permanganat dalam
suasana basa (/inha dan 5umar, +!+%
Reaksi kalium permanganat dalam suasana basa dengan akarbosa yang
digambarkan pada gambar $. Reaksi kalium permanganat dalam suasana basa
dapat menentukan keberadaan ikatan rangkap 66 yang ada dalam struktur
akarbosa. on permanganat (Mn2% akan menyerang ikatan rangkap pada
akarbosa. Hal ini menyebabkan ikatan rangkap terbuka dan mengikat
permanganat membentuk ion kompleks. ;danya air menyebabkan
terbentuknya alkohol. /elanjutnya DH- akan menyerang dan melepaskan
HMnD0+- (Mn 2% serta menghasilkan alkohol. ion manganat yang tidak stabil
akan tereduksi menjadi MnD+ dengan sangat cepat pada konsentrasi basa yang
lemah tetapi lambat tereduksi pada konsentrasi basa yang kuat ()ash et al.,
+"%. Reaksi reduksi yang terjadi pada persamaan ! dan + (6hauhan, +!0%.
MnD0-
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
20/28
Mn(2% < sub K 1
→ sub.S < Mn(2%
sub.S < Mn(2% K 2
→ Mn(2% < produk
alternatif
Mn(2% < sub. K 1
→ Mn(2% < produk
Mn (2% < Mn (2% K 2
→ + Mn (2%
2./ S+ktrofotomtri U0 0is
/pektrofotometri L2 2is merupakan teknik analisa instrumental yang
mengukur interaksi antara radiasi elektromagnetik yang memiliki panjang
gelombang tertentu dengan molekul atau atom dari suatu at kimia. *engukuran
absorpsi dapat dilakukan pada daerah ultraviolet dengan panjang gelombang !"-
=$ nm dan sinar tampak =$-1$ nm. *rinsip dari spektrofotometer L2 2is yaitu
cahaya dari sumber cahaya seperti lampu ?ungsten 8 3olfram (T ='-++ nm%
dan )euterium (T !"-=$ nm% mengenai sampel maka cahaya akan diserap
(absorbs%, dipantulkan (refleksi% atau diteruskan (transmisi%.
3arna yang terlihat oleh mata kita adalah 4arna yang diteruskan dengan
panjang gelombang tertentu dan terletak pada daerah sinar tampak. ;danya
perbedaan 4arna disebabkan oleh gugus kromofor dan auksokrom yang dapat
menyerap sinar, energi yang tinggi membuat elektron dalam orbital molekul
mengalami eksitasi dari tingkat energi dasar ke tingkat energi tinggi. &ugus
5romofor (alkena, karbonil, karboksil, amida, ao, nitrat, nitro, dan nitroso%
merupakan gugus pemba4a 4arna dan digunakan untuk menyatakan gugus tidak
jenuh kovalen yang dapat menyerap radiasi dalam daerah-daerah ultraviolet dan
24
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
21/28
terlihat jika diikat oleh senya4a auksokrom. &ugus auksokrom (-DH, -:H, -D,
-D6H=% merupakan gugus yang mempunyai elektron non bonding dan tidak
menyerap radiasi L2 jauh (&andjar dan Rohman, +1%.
/pektrofotometri L2 2is digunakan untuk analisis kualitatif dan kuantitatif.
;nalisis kualitatif dengan metode spektrofotometri L2-2is hanya dipakai untuk
data sekunder atau data pendukung seperti melihat kemurnian spektrum L2-2is
dan penentuan panjang gelombang maksimum. /edangkan analisis kuantitatif,
menghitung banyaknya sinar yang diabsorpsi pada panjang gelombang tertentu
sama dengan banyaknya molekul yang menyerap radiasi (&andjar dan Rohman,
+1%. *anjang gelombang yang digunakan untuk pengukuran kuantitatif
digunakan panjang gelombang maksimum (Tmaks% karena bentuk serapan landai
sehingga perubahan tidak terlalu besar pada kurva serapan dan meminimalkan
kesalahan pembacaan.
Gambar . 5omponen /pektrofotometer L2 2is
25
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
22/28
&ambar " menjelaskan komponen-komponen yang terdapat dalam
/pektrofotometer L2 2is. /ecara umum komponen-komponen spektrofotometer
L2 2is yaitu sumber sinar, monokromator, dan detector (&andjar dan Rohman,
+1%. Nenis spektrofotometer L2 2is ada + yaitu single beam dan double beam.
*ada single beam kisi keluar sinar monokromatis hanya satu sehingga kuvet yang
dapat dilalui hanya satu setiap panjang gelombang dan alat harus dinolkan.
/edangkan double beam kisi keluar sinar monokromatis ada +, kuvet blanko dan
sampel dapat diukur bersamaan dan cukup satu kali dinolkan.
2./ S+ktrofotomtri TI'#AT'
Radiasi inframerah (R% merupakan bagian spektrum elektromagnetik
antara daerah visible dan mikro4ave. )aerah R dibagi menjadi = bagian yaitu
daerah R sedang (0-0cm-!% berkaitan dengan energi vibrasi dari molekul
yang memberikan informasi mengenai gugus-gugus fungsi dalam molekul
tersebut dan daerah optimum untuk penyeraan sinar R bagi ikatan-ikatan dalam
senya4a organik (Harjono, !""+%. )aerah R jauh (0-!cm-!% bermanfaat untuk
menganaisa molekul yang mengandung atom-atom berat seperti senya4a
anorganik. )aerah R dekat (!+.'-0cm-!% yang peka terhadap vibrasi
overtune (/chechter, !""1%. /pektrum inframerah dapat dihasilkan dari
pentrasmisian cahaya yang mele4ati sampel, pengukuran intensitas cahaya
dengan detektor dan dibandingkan dengan intensitas tanpa sampel. /pektrum
inframerah yang diperoleh kemudian diplot sebagai intensitas fungsi energi,
panjang gelombang (m% atau bilangan gelombang (cm-!% (Marcott, !"$#%. /etiap
gugus fungsi memiliki bilangan gelombang tertentu seperti pada tabel +.
26
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
23/28
Tabel 2. Daerah Gugus Fungsi Pada IR
Ikatan Tipe en!a"a Daerah Frekuensi#$%&1' Intesitas
(&) *+kana 2850 , 2970
1340& 1470
-uat
-uat(&) *+kena 3010 , 3095
675 , 995
edang
-uat(&) *+kuna 3300 -uat(&) (in$in *r.%atik 3010 , 3100
690 , 900
edang
-uat/&) Fen.+ .n.%er a+k.h.+
a+k.h.+ ikatan hidr.gen
en..n.%er asa%
kar.ksi+at
Ikatan hidr.gen asa%
kar.ksi+at+
3590&3650
3200 , 3600
3500 , 36502500 , 2700
eruah&
uah
eruah ,uah
edang
%e+ear
&) *%ina a%ida 3300 , 3500 edang(( *+kena 1610 , 1680 eruah&
uah(( (in$in ar.%atik 1500 , 1600 eruah&
uah(( *+kena 2100 , 2260 eruah&
uah(& *%ina a%ida 1180 , 1360 kuat( itri+ 2210 , 2280 -uat(&/ *+k.h.+ eter asa%
kar.si+at ester
1050 , 1300 -uat
(/ *+dehid ket.n asa%
kar.si+at ester
1600 &1760 -uat
/2 en!a"a nitr. 1500 &1570
1300 , 1370
kuat
u%er Principle of Instrumental Analysis k..g ).++er ie%an1998
*ada temperatur di atas temperatur nol absolut, semua atom di dalam
molekul bervibrasi antara satu dengan lainnya. 5etika frekuensi dari vibrasi
tertentu sama dengan frekuensi dari radiasi inframerah yang mengenai langsung
pada molekul maka molekul tersebut akan menyerap radiasi. /yarat suatu gugus
fungsi dalam suatu senya4a dapat menyerap energi R yaitu adanya perbedaan
momen dipol pada gugus tersebut. /emakin besar perubahan momen dipol, maka
27
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
24/28
serapan akan semakin intens (/tuart, +0%. 2ibrasi ikatan akan menimbulkan
fluktuasi momen dipol yang menghasilkan gelombang listrik. ?erdapat + jenis
vibrasi molekul sebagai berikut.
!. 2ibrasi ulur "stretcing* yang meneybabkan perubahan panjang ikatan.
Beberapa ikatan dapat mengalami uluran simetris atau asimetris (gambar
!%.
Gambar 1. 2ibrasi uluran simetris dan asimetris (pavia et al., +"%
/ecara umum, vibrasi uluran asimetris terjadi pada bilangan gelombang
yang lebih tinggi dibanding vibrasi uluran simetris. 2ibrasi uluran juga
terjadi pada bilangan gelombang lebih tinggi dibanding vibrasi tekukan.
+. 2ibrasi tekuk "bending* menyebabkan perubahan sudut ikatan. 2ibrasi
tekuk terdiri dari 0 macam yaitu guntingan, ayunan, kibasan, dan
pelintiran. /alah satu gugus yang mengalami keempat jenis vibrasi tekuk
dan vibrasi uluran yaitu gugus metilen (gambar !!%.
28
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
25/28
Gambar 11. Berbagai jenis vibrasi gugus metilen (*avia et al., +"%
/pektrofotometer >?R ( Fourier Transform /nfrared % merupakan
spektroskopi inframerah yang dilengkapi dengan transformasi >ourier untuk
deteksi dan analisis hasil spektrumnya. nti spektrofotometer >?R adalah
interferometer Michelson yaitu alat untuk menganalisis frekuensi dalam sinyal
gabungan.
*erkembangan terbaru dari spektroskopi >?R adalah >?R-;?R dengan
attenuated total reflectance (;?R% sebagai teknik sampling. ;?R merupakan
teknik analisis permukaan yang sensitif dalam mendeteksi keberadaan suatu
spesies molekul melalui spektroskopi absorpsi. Hal tersebut didasarkan pada
peluruhan eksponensial dari gelombang sekejap (evanescent !ave% yang terbentuk
pada permukaan elemen pemantulan internal total (total internal reflection% yang
sesuai (*erkin lmer, +'%.
29
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
26/28
;plikasi ;?R diturunkan dari spektroskopi pantulan internal (internal
reflection spectroscopy* yang dipernalkan pada tahun !"#-an. 5etika suatu
radiasi R merambat dari medium dengan indeks bias tinggi (kristal Kn/e% ke
medium berindeks bias rendah (sampel minyak%. *ada kondisi ini, sejumlah energi
cahaya lolos dari kristal dan melebar di luar permukaan dalam bentuk gelombang,
sehingga menyebabkan intensitas sinar pantulan berkurang. >enomena inilah yang
disebut attenuated total reflectance (pemantulan sempurna yang dilemahkan%
(stuart, +0%. Hanya molekul yang berada di sekitar permukaan elemen
pemantulan internal total saja yang dianalisis. 2olume daerah analisis tersebut
ditentukan oleh kedalaman penetrasi (dept of penetration% dari medan sekejap
yang menjangkau sampai beberapa mikrometer ke area kontak dengan sampel
atau medium (4ang, +"%. *ersyaratan yang baik adalah sampel harus kontak
langsung dengan kristal ;?R mengingat medan sekejap hanya terjadi pada daerah
yang berjarak dari kristal ;?R (perkin lmer, +'%. 5euntungan ;?R yaitu
teknik ini dapat menghilangkan matriks air tanpa membutuhkan proses dehidrasi
sampel, substraksi sinyal dari air atau preparasi sampel terhidrasi menjadi suatu
lapisan tipis yang mana analisis pada rentang MR sangat rentan terhadap
kehadiran sekelumit air (3ang, +"%.5omponen dasar spektrofotometer >?R dapat dilihat pada gambar !+.
30
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
27/28
Gambar 12. 5omponen )asar /pektrofotometri >?R (/ilverstein et al.,
!""!
Radiasi yang berasal dari sumber sinar dile4atkan melalui interferometer
menuju sampel sebelum mencapai detektor. /elama proses amplifikasi
(penguatan% sinyal berlangsung dimana pengaruh frekuensi tinggi telah
dihilangkan adanya filter, maka data diubah ke bentuk digital dengan suatu
analog-to-digital converter dan dipindahkan ke komputer untuk menjalani
transformasi >ourier. Hasil yang didapatkan berupa spektrum (*avia et al., +"%.
;?R dilakukan dengan menggunakan aksesoris dalam kompartemen
sampel spektrofotometer >?R. Bagian inti aksesoris ;?R adalah kristal dengan
indeks bias yang tinggi. Nenis bahan yang digunakan adalah seng selenida (Kn/e%,
5R/-' (talium iodida8talium bromida%, dan germanium. *rinsip kerja alat ;?R
dijelaskan pada gambar !=.
31
8/18/2019 bab ii rev 2.docx
28/28
Gambar 13. *rinsip 5erja ;?R (/tuart, +0%
&ambar != menjelaskan bah4a cermin pada aksesoris memba4a sinar R pada
suatu fokus di permukaan kristal. Nika kristal mempunyai indeks bias yang sesuai
dan sinar mempunyai sudut datang yang sesuai, maka akan terjadi pemantulan
internal total. nergi R akan memantul pada permukaan kristal sebelum masuk
ke detektor (/tuart, +0%.