Herbal Story #1: Pengenalan dengan Natural Product

Dengan trend produk alami, herbal, organik, orang mulai beralih pada produk-produk yang diolah dari bahan natural, termasuk obat-obatan seperti kosmetik  dan suplemen. Lalu bagaimana pengolahannya dari sumber asli seperti tanaman di kebun hingga menjadi produk yang siap digunakan?

Lihat lagi artikel mengenai bioteknologi (klik judul)

Publik mengira bahan kimia lebih berbahaya daripada bahan natural. Namun sebenarnya....

Natural product memiliki struktur kimia senyawa yang menginspirasi ilmuwan untuk membentuk senyawa baru yang bekerja lebih efisien dan efektif. Karena sumber natural sangat bervariasi, maka semakin banyak senyawa baru yang dibuat yang akan meningkatkan potensi penemuan produk yang lebih bagus. 

Masih ada prospek ...

Senyawa ini atau natural product didapat dari metabolit sekunder tanaman. Metabolisme primer adalah metabolisme yang dilakukan tanaman untuk menghasilkan senyawa untuk bertahan hidup. Namun, metabolisme sekunder masih menjadi misteri karena setiap tanaman memiliki metabolisme sekunder yang bervariasi. 

Metabolit primer dan metabolit sekunder. Yapz labirin... :)

Apa aja Natural Product? 

Natural product dikelompokan dari struktur kimianya menjadi alkaloid, terpenes, saponin, dan polifenol.

1. Alkaloids si PAHIT
Diberi nama alkaloid karena senyawa tersebut memiliki sifat basa (alkali), mengandung satu atau lebih atom nitrogen, umumnya memiliki cincin heterosiklik. Selain itu, alkaloid memiliki cincin heterosiklik. Contoh alkaloid adalah caffeine, atropine, quinine, dan ephedrine (semua senyawa dengan akhiran -ine). 

Sumber: Herb Museum 

Alkaloid secara alami digunakan tanaman untuk melindungi dirinya dari hama. Karena alkaloid memberikan rasa pahit pada tanaman, hama enggan memakan tanaman. Selain pahit, alkaloid dalam bentuk murni tidak berwarna, nonvolatil (tidak mudah menguap), dan berbentuk kristal padat

2. Isoprenoid (terpene & terpenoid) si PARFUM 

Sebagian besar terpenes adalah hidrokarbon aromatik dan secara alami memiliki berbagai peran seperti allelopathy (menghambat pertumbuhan tanaman kompetitor), insecticidal (membunuh serangga), menarik pollinator, dan juga dapat berperan sebagai hormon. Secara molekular memiliki atom C dan H dengan perbandingan 5:8 (C5H8) tergabung secara kepala-ekor.

Sumber: www.bloomled.fr

Terpenes banyak digunakan sebagai sumber parfum/ minyak essensial, contoh geraniol (mawar, citronella, dan sereh), menthol (peppermint), cadinenes (juniper dan pohon cedar/pinus), dan caryophyllene (cengkeh). Namun terpenes adalah senyawa volatil sehingga ekstraksi yang dilakukan harus hati-hati.

Terpenoid

Mirip terpene, tetapi memiliki gugus hidroksil, aldehid, dan keton. 

3. Saponin si BUSA

Saponin adalah bagian dari triterpenes yang mengandung gugus gula (glikosida) dan memiliki peran seperti deterjen, yaitu menghasilkan busa dalam air. Beberapa saponin dalam bersifat racun. Contoh tanaman yang mengandung saponin adalah sarsaparilla dan ginseng.

Sumber: https://quinta.co

Walaupun rasanya pahit, saponin sebagai natural product memiliki banyak manfaat kesehatan seperti menurunkan kadar kolesterol, menurunkan resiko kanker, meningkatkan sistem imun, menurunkan pengeroposan tulang, antioksidan. 

4. Steroid

Contoh paling umum, kolesterol adalah jenis steroid yang banyak ditemukan pada hewan. Kuning telur adalah contoh sumbernya. 

5. Polifenol 

Struktur polifenol melibatkan beberapa gugus hidroksil pada cincin aromatik. Polifenol banyak ditemukan di semua tanaman sebagai metabolit sekunder yang banyak berperan sebagai proteksi radiasi UV dan patogen. Berdasarkan jumlah cincin fenol dan struktur lain yang menempel pada cincin fenol menjadi asam fenolat, flavonoid, stilbenes, dan lignans. 

a. Asam Fenolat 

Asam fenolat dibagi menjadi dua kelompok:

Hydroxybenzoic acid (contoh: protocatechuic acid, gallic acid, p-hydrobenzoic acid) 

Jumlah kandungannya dalam tanaman sangat sedikit, hanya beberapa buah berwarna merah, lobak, dan bawang, dan itu pun hanya beberapa puluh miligram per kilogram. Karena hanya dikandung oleh beberapa tanaman yang dapat dimakan, studi mengenai nutrisi ini menjadi tidak menarik. Sumber tanaman adalah blackberry, raspberry, black currant, strawberry 

Hydroxycinnamic acid (contoh: coumaric acid, caffeic acid, sinapic acid) 

Dibandingkan hydroxybenzoic acid, senyawa ini lebih umum tetapi secara natural jarang ditemukan dalam bentuk bebas. Senyawa ini baru dapat diperoleh pada makanan olahan yang dibekukan, sterilisasi, dan fermentasi. 

Contoh, caffeic acid tidak ditemukan langsung dalam bentuk caffeic acid. Ia berikatan dengan quinic acid menjadi chlorogenic acid. Chlorogenic acid inilah yang banyak ditemukan di berbagai macam buah-buahan dalam konsentrasi yang tinggi, seperti buah kopi. Contoh buah lainnya, kiwi, apel, plums. Bagian kulit buah, buah yang masih muda, atau buah yang berukuran besar, umumnya mengandung konsentrasi hydrocinnamic acid yang tinggi.

Ferulic acid, ditemukan pada tepung gandum, beras, oats, dan jagung. Untuk mendapatkannya, tergantung dari ukuran pengayakan. Secara natural senyawa ini berada dalam bentuk trans sebagai arabinoxylans dan hemicellulosa. 

b. Stilbenes (resveratrol)

Hanya ditemukan dalam jumlah kecil pada makanan. Walaupun melalui screening ditemukan potensi antikarsinogenik, karena jumlahnya sangat kecil dalam diet, manfaat senyawa ini jarang terjadi hanya dari pola makan. 

c. Lignans (contoh: secoisolaricisresinol, matairesinol) 

Dibentuk dari 2 uni phenylpropane. Sumber yang mengandung lignan adalah biji rami (flaxseed/linseed), sereal, biji-bijan, buah, dan beberapa sayur. Saat dikonsumsi tubuh, lignan dimetabolisme mejadi enterodiol dan enterolactone yang memiliki efek menghalangi (antagonistik) atau ikut berkompetisi (agonistik) terhadap estrogen. 

d. Flavonoids si RAGAM 

Flavonoid memiliki dua cincin aromatik A dan B yang berikatan pada tiga karbon milik cincin C (merupakan oxygenated heterocycle). Flavonoid dapat dibagi menjadi enam kelas yaitu flavonols, flavones, isoflavones, flavanones, anthocyanidins, dan flavanols. 

1. Flavonol (contoh: quercetin, kaempferol)
Flavonol memiliki manfaat kesehatan sebagai anti-obesitas, neuroprotektif, eczema, sinusitis, asma, peradanganan, dan alergi. Flavonol dapat ditemukan pada wine, yang menjadi alasan mengapa orang Prancis memiliki tingkat penyakit jantung yang lebih rendah dibanding penduduk Eropa lain. Sumber lainnya adalah bawang, kale, brokoli, dan blueberry.

Secara natural, senyawa ini terglikosilasi (berikatan dengan gula), dengan glukosa atau rhamnosa. Namun, jenis gula lain seperti galaktosa, xylosa, dan arabinosa juga dapat berikatan dengan flavonol. Karena melibatkan cahaya dalam sintesisnya, kandungan flavonol banyak ditemukan pada daun dan kulit buah.

2. Flavones (contoh: luteolin, apigenin)
Dibanding flavonol, lebih jarang ditemukan di buah dan sayuran, sumber tanaman yang dapat dimakan dan mengandung flavones adalah parsley dan seledri. Flavones seperti tangeretin, nobiletin, dan sinensetin adalah flavonoid paling hidrofobik.

3. Isoflavones (contoh: daidzein, genistein, glycitein)
Banyak ditemukan pada kedelai dan produk olahannya seperti tempe, miso, susu kedelai, dan tahu. Isoflavones termasuk dalam phytoestrogen yaitu senyawa dari tanaman yang memiliki struktur seperti estrogen. Secara molekuler, terdapat gugus hidroksil pada karbon-7 dan 4'. Struktur ini dapat menempel pada reseptor estrogen sehingga disebut phytoestrogen.

Sumber: belajar.io

4. Flavanones 
Paling banyak dikandung buah citrus. Contoh senyawa ini adalah naringenin, hesperetin, dan eriodictyol. Sumber lainnya, tomat, paprika, dan mint. Secara natural, flavonones berikatan dengan disakarida pada posisi karbon-7. Menempelnya gula pada flavanones memberikan rasa pahit atau tidak ada rasa.

5. Flavanol, (contoh hesperetin, catechin)
Flavanol ada dalam bentuk monomer, sebagai catechin, dan polimer, sebagai proanthocyanidis.

Katekin banyak ditemukan di teh hijau, coklat, red wine, dan buah (paling banyak aprikot). Beberapa bentuk lain flavanol adalah gallocatechin, epigallocatechin, dan epigallocatechin gallate. Secara molekuler, dibandingkan jenis flavonoid yang lain, flavanol tidak terglikosilasi di alam. Mereka juga cenderung stabil, contoh epicatechin yang sangat stabil walau terpapar suhu panas, asalkan pH lingkungan asam.

Proanthocyanidins
Dikenal juga dengan tannins terkondensasi (tannins yang kental). Secara molekuler, merupakan dimer, oligomer, atau polimer dari katekin yang berikatan bersama melalui ikatan C4 dan C8 (atau C6). Salah satu sumbernya, cuka apel, anggur, apel, pir, beer, teh. Selain sebagai antioksidan yang sangat kuat, ketika bereaksi dengan protein saliva, senyawa ini juga dapat memberikan sifat astringent atau rasa pahit.

Cukup sulit untuk menentukan jumlah kandungan proanthocyanidins dalam suatu makanan karena memiliki struktur dan berat molekuler yang berbeda-beda. Data yang ada adalah dimer dan trimer yang sama banyaknya dengan katekin.

6. Anthocyanidins
Diproduksi melalui pemotongan polimer proanthocyanidin yang dikatalis asam. Anthocyanidin adalah bentuk aglikon. Bentuk ini sangat tidak stabil dan jarang ditemukan dalam tanaman.

a. Anthocyanins
Salah satu bentuk terglikosilasi, anthocyanins memiliki satu atau lebih gula, disebut juga anthocyanidin glycosida. Anthocyanin yang memiliki ikatan rangkap, membuatnya dapat menyerap cahaya sehingga menghasilkan warna pada tanaman seperti warna pink, merah, ungu, dan biru. Warna ini akan berbeda-beda bahkan menjadi transparan berdasarkan pH. Karena terglikosilasi, anthocyanins lebih stabil daripada bentuk aglikonnya, dan lebih tahan terhadap pH, cahaya, dan kondisi oksidasi yang dapat merusak mereka.

Sumber: stevegallik.org

Anthocyanin juga larut dalam air, tidak berbau, tetapi memiliki rasa. Contoh tanaman yang mengandung anthocyanin adalah blackberry, terong, anggur, plum, cranberry, bawang merah, terutama pada kulitnya. Anthocyanin memberikan manfaat kesehatan seperti kesehatan kardiovaskular, antikanker, dan anti-inflammatori,

b. Cyanidin
Jenis anthocyanidins yang banyak ditemukan pada makanan. Jumlah cyanidin umumnya mengikuti intensitas warna makanan. Semakin buah matang, kandungan cyanidin akan meningkat.

c. Anthoxanthin 
Berbeda dengan anthocyanin, anthoxanthin memberikan warna putih dan kuning. Contoh tanaman yang mengandung anthoxanthin adalah kembang kol

Semoga artikel ini membantumu :)
Lihat lagi artikel mengenai bioteknologi (klik judul)

Sumber:
Scalbert et al. 2005. Dietary polphenols and the prevention of diseases. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 45 : 287 - 306.

Manach et al. 2004. Polyphenols: food sources and bioavailability. American Society for Clinical Nutrition, 79 : 727 - 747.

Catatan kuliah pribadi