Nikotin pada Tembakau

Nikotin (1-Metil-2-(3-piridil)  pirolidin;  β-piridil-α-N-metilpirolidin) merupakan alkaloid utama selain nornikotin, anatabin, dan anabasin (Tso, 1990; Bush et al., 1993). Selain terdapat pada tanaman tembakau yang jumlahnya sekitar 76 spesies (Wikipedia, 2010), nikotin juga dihasilkan tanaman koka, tomat, kentang, terong, dan paprika hijau dalam kadar yang lebih rendah. Kandungan nikotin pada tembakau sekitar 0,5-8% dari berat kering tembakau (Murdiyati et al., 1999). Biosintesis nikotin terjadi di akar kemudian ditransloka-sikan ke seluruh jaringan tanaman terutama di daun (Tso, 1990).  Analisis kandungan nikotin tembakau antara lain dapat dilakukan dengan metode ekstraksi  etherpetroleum ether  yang telah disempurnakan (JokoHartono,2003).  Sedangkan nikotin pada asap dapat dianalisis menggunakan  smoking machinechromatography.

   

 Nikotin dengan rumus molekul C10H14N2 atau C5H4NC4H7NCH3 mempunyai berat 162,26 g/mol. Berbentuk cairan seperti minyak, bersifat higroskopis, tidak berwarna hingga berwarna kuning muda, dapat berubah warna menjadi cokelat bila kontak dengan udara dan cahaya (Strecher, 1968).  Sebagai senyawa berbahan dasar nitrogen, nikotin dapat membentuk garam dengan asam yang biasanya padat dan bersifat larut dalam air. Nikotin mudah menembus kulit. Nikotin basa bebas akan terbakar pada suhu di bawah titik didihnya (boiling point 247oC). Karena itu, sebagian besar nikotin terbakar ketika rokok diisap, namun sisanya yang dihirup cukup untuk memberikan efek yang diinginkan. Kandungan nikotin daun tembakau berbeda tergantung posisinya. Kandungan nikotin terendah pada posisi daun bawah dan semakin keatas semakin tinggi. Menurut Tso (1990) pola penyebaran kandungan nikotin terendah pada daun-daun bawah, semakin ke atas posisi daun, kandungan nikotin semakin tinggi. 

Beberapa tipe tembakau di Indonesia berkadar nikotin tergolong relatif tinggi.  Kadar nikotin tembakau Madura berkisar antara 1-5%,sedangkan tembakau Temanggung berkisarantara 1-8% (Murdiyati et al., 1999).  Hasilpenelitian Joko-Hartono et al. (1994) kadar nikotinpada tembakau dan kadar tar pada asapberkorelasi dengan indeks mutu tembakaurajangan Temanggung.  Sedangkan menurut Suwarso dan Joko-Hartono (2010) kadar nikotindalam asap tembakau rajanganTemanggung rata-rata sebesar 17,85 + 4,46 % kadar nikotindalam daun. Penurunan kadar nikotin antara laindapat dilakukan dengan menciptakan varietas baru, teknik pemupukan, jarak tanam, danpengaturan pemberian air. 

MID KIMIA BAHAN ALAM

  Ujian Mid Semester

Matakuliah              : Kimia Bahan Alam
Kredit                       : 2 SKS
Dosen                        : Dr. Syamsurizal, M.Si
Hari/Tanggal            : Sabtu, 24 november 2012
Waktu                       : 15.30 sd 09.00 pagi ( 26 november 2012 )


1.     Kemukakan gagasan anda bagaimana cara mengubah suatu senyawa bahan alam yang tidak punya potensi ( tidak aktif ) dapat dibuat menjadi senyawa unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi. Berikan dengan contoh.

Jawaban :

Potensi aktifitas biologis suatu senyawa bahan alam ditentukan oleh kereaktifan struktur atau gugus fungsinya. Oleh sebab itu, untuk membuat senyawa menjadi senyawa unggul yang memiliki potensi aktifitas biologis tinggi, hal ini ditinjau dari struktur senyawanya. Hal ini contohnya pada senyawa flavonoid yang merupakan senyawa fenolik, gugus fenol (hidroksi) disini berpengaruh terhadap kereaktifan biologisnya, misalnya dalam aktifitas antioksidan. Untuk itu, flavonoid dapat dimodifikasi strukturnya, yaitu dengan reaksi hidroksilasi, metoksilasi, alkilasi, dan glikosilasi. Misalnya pada flavonoid dengan fungsi sebagai antioksidan, dilakukan reaksi hidroksilasi sehingga dapat berubah menjadi flavanol yang memiliki gugus OH lebih banyak dan strukturnya lebih reaktif sehingga menjadi senyawa yang memiliki potensi aktifitas biologis lebih tinggi.

2.     Jelaskan bagaimana idenya suatu senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan prospektif untuk kemaslahatan makhluk hidup dapat disintesis di laboratorium

Jawaban :

Senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi memiliki banyak manfaat dalam kehidupan. Produksi senyawa bahan alam (metabolit primer maupun sekunder) saat ini sangat penting, misalnya dalam bidang industri, kesehatan, atau pangan. Sebagai contoh, saat ini senyawa metabolit sekunder telah banyak digunakan sebagai zat warna, racun, aroma makanan, obat-obatan, dan sebagainya. Senyawa bahan alam ini biasa di produksi oleh hewan maupun tumbuhan, senyawa-senyawa ini produksinya terbatas di alam namun tingkat kebutuhan akan senyawa itu semakin besar. Oleh sebab itu, dilakukan sintesis senyawa bahan alam di laboratorium sebagai cara menanggulanginya. Senyawa metabolit ini di alam dihasilkan melalui reaksi biosintesis. Untuk itu, dengan mempelajari jalur biosintesis ini memungkinkan untuk melakukan modifikasi dari jalur tersebut sehingga dapat diproduksi metabolit dalam jumlah yang lebih banyak dalam waktu yang lebih singkat, mengetahui struktur metabolit yang dihasilkan, dan dapat dilakukan sintesis untuk menghasilkan derivatnya. Mempelajari biosintesis ini juga mencakup pengetahuan tentang struktur dan sifat-sifat gugus fungsinya, mekanisme reaksi khas yang terjadi, serta enzim-enzim yang terlibat dalam sintesis. Dengan demikian, jalurnya dapat dimodifikasi sedemikian rupa sehingga dapat menghasilkan senyawa bahan alam yang memiliki potensi biologis tinggi dan bermanfaat bagi kehidupan.

3.     Jelaskan kaidah-kaidah pokok dalam memilih pelarut untuk isolasi dan purifikasi suatu senyawa bahan alam. Berikan dengan contoh untuk 4 golongan senyawa bahan alam : Terpenoid, alkaloid, Flavonoid, dan Steroid.

Jawaban :

Pada dasarnya isolasi senyawa kimia dari bahan alam adalah sebuah usaha bagaimana caranya memisahkan senyawa yang bercampur sehingga kita dapat menghasilkan senyawa tunggal yang murni. salah satu usaha mengefektifkan isolasi senyawa tertentu maka dapat dimanfaatkan pemilihan pelarut organik yang akan digunakan pada isolasi tersebut, dimana pelarut polar akan lebih mudah melarutkan senyawa polar dan sebaliknya senyawa non polar lebih mudah larut dalam pelarut non polar. Dengan kata lain, pemilihan pelarut harus disesuaikan dengan sifat-sifat senyawa yang akan dimurnikan. Isolasi berdasarkan sifat kimia dan  kereaktifan bahan alam terhadap pelarut tertentu. Bahan alam diisolasi melalui reaksi kimia dan dipisahkan dari senyawa lain yang tidak bereaksi. Hal-hal yang harus diperhatikan dalam memilih pelarut adalah selektivitas, sifat pelarut, kemampuan untuk mengekstraksi, tidak bersifat racun, mudah diuapkan, dan harganya relatif murah.

Misalnya untuk golongan alkaloid, pelarut yang digunakan ketika mengekstraksi yaitu molekul air yang diasamkan. Pelarut ini mampu melarutkan alkaloid sebagai garamnya. Selain itu dapat pula membasakan bahan tumbuhan dengan menambah natrium karbonat, selanjutnya dapat diektraksi dengan pelarut organik seperti kloroform atau eter. flavonoid yang memiliki kepolaran yang rendah, seperti isoflavon, flavanon, flavon methyl dan flavonol, dalam ekstraksinya menggunakan pelarut kloroform, diethyl eter, atau ethyl asetat pada flavonoid glikosida. Sedangkan pada flavonoid yang memiliki tingkat kepolaran aglikon dapat diekstraksi dengan alkohol atau campuran alkohol-air. Terpenoid larut dalam senyawa organik seperti eter dan alkohol. Steroid mempunyai sifat semipolar dapat diekstrak dengan kloroform. Selain itu dapat pula dengan pelarut lemak seperti eter, benzena, carbontetrachlorida, xylena, serta alkohol.

4.     Jelaskan dasar titik tolak penentuan struktur suatu senyawa organik. Bila senyawa bahan alam tersebuat adalah kafein misalnya. Kemukakan gagasan anda hal – hal pokok apa saja yang di perlukan untuk menentukan strukturnya secara keseluruhan.

Jawaban :

Penentuan struktur senyawa organik dapat dilakukan dengan metode spektroskopik. Metode spektroskopis ini dilakukan pada senyawa misalnya setelah dilakukan isolasi atau purifikasi sebelumnya. Spektroskopi adalah bidang ilmu yang mempelajari interaksi antara gelombang elektromagnetik dengan materi. Spektroskopi ataupun spektrofotometri, hampir mempunyai pengertian yang sama. Kalau disebut spektrofotometri, jelas berarti terlibatnya foton atau gelombang elektromagnetik berinteraksi dengan materi. Untuk keperluan elusidasi struktur suatu senyawa diperlukan spektroskopi ultraviolet-visibel, inframerah, resonansi magnetic nuklir dan spektroskopi massa, sampel yang  diperlukan adalah senyawa murni dengan bobot lebih kurang 10 miligram. Data spektroskopi berupa spektra untuk diinterpretasikan dan informasi dari data ini saling mendukung untuk dapat disimpulkan struktur molekulnya.

Misalnya dalam penentuan senyawa kafein, dapat dilakukan dengan spektroskopi inframerah. Sehingga dihasilkan data berikut :

Dengan spektroskopi inframerah, struktur kafein yang terdapat dalam sampel dapat ditentukan, yaitu dari data serapan khas beberapa gugus fungsi, atau dengan menbandingkan dengan spektrum IR dari kafein standar. Dari hasil spektorskopi senyawa tersebut maka  dapat diketahhui strukturnya melalui gugus-sugus fungsi yang terdapat di dalamnya. Metode lain untuk menentukan struktur yaitu melalui uji titik leleh campuran, penggunaan turunan padatan, perbandingan sifat fisik, serta reaksi kualitatif.

Brassinolide, Steroid Perangsang Tumbuhan

Mendengar kata steroid, pikiran kita langsung tertuju kepada anabolic steroid, obat perangsang meningkatnya metabolisme hormonal tubuh manusia sehingga menjadi lebih kuat. Steroid ini di dalam dunia olahraga sering menimbulkan kontroversi, mengingat prestasi seseorang dapat meningkat dengan mengkonsumsinya, sementara di pihak lain, konsumsi steroid dapat menimbulkan efek samping bagi kesehatan manusia.

Lalu apa hubungan brassinolide dengan steroid ?

Brassinolide atau secara ilmiah disebut sebagai brassinosteroid merupakan salah satu dari sekian banyak jenis hormon yang ditemukan di dalam tumbuhan. Sebetulnya hormon yang ditemukan di tumbuhan ini, memiliki struktur kimia yang mirip dengan steroid yang sudah terlebih dahulu ditemukan pada kingdom animalia (hewan). Baik yang terdapat di tumbuhan maupun di hewan, merupakan hormon yang larut dalam lemak, dan mempunyai struktur basa tetrasiklo. Struktur basa memiliki empat cincin yang saling terpaut dan terdiri dari tiga cincin sikloheksan dan satu cincin siklopentan.

Brassinolide tersintesis dari asetil CoA melalui jalur asam mevalonik di dalam metabolisme sel tumbuhan. Perbedaan pre-kursor di jalur asam mevalonik, dalam biosintesis steroid pada tumbuhan dan hewan menghasilkan produk steroid yang berbeda, pada tumbuhan menghasilkan brassinolide dan pada hewan menghasilkan kolesterol, dan yang lain lagi pada cendawan menghasilkan ergosterol (Bishop & Yokota, 2001)

Lalu apa fungsi brassinolide itu sendiri ?

Seperti disampaikan sebelumnya, bahwa brassinolide memiliki respon yang mirip dengan giberellin. Pada suatu kasus misalnya seorang mahasiswa pertanian melakukan penelitian tentang respon giberellin pada sebuah tanaman kerdil abnormal, mereka akan bingung ketika tidak terdapat respon tanaman terhadap aplikasi giberelin, selanjutnya mereka menjadi tambah kebingungan ketika berhasil mengisolasi gen yang terkait dengan fungsi giberelin ternyata tidak terdapat perbedaan sekuens dibandingkan dengan tanaman normalnya. Bisa jadi sifat kerdil abnormal tersebut disebabkan karena rendahnya kandungan brassinolide dalam sel atau penyimpangan gen terkait dengan fungsi brassinolide

Secara rinci beberapa fungsi brassinolide adalah sebagai berikut :

·         meningkatkan laju perpanjangan sel tumbuhan

·         menghambat penuaan daun (senescence)

·         mengakibatkan lengkuk pada daun rumput-rumputan

·         menghambat proses gugurnya daun

·         menghambat pertumbuhan akar tumbuhan

·         meningkatkan resistensi pucuk tumbuhan kepada stress lingkungan

·         menstimulasi perpanjangan sel di pucuk tumbuhan

·         merangsang pertumbuhan pucuk tumbuhan

·         merangsang diferensiasi xylem tumbuhan

·         menghambat pertumbuhan pucuk pada saat kahat udara dan endogenus karbohidrat.