HUBUNGAN STRUKTUR DAN KEREAKTIFAN SENYAWA-SENYAWA TURUNAN FLAVONOID

 

Pengertian Flavonoid

Flavonoid adalah metabolit sekunder dari polifenol, ditemukan secara luas pada tanaman serta makanan dan memiliki berbagai efek bioaktif termasuk anti virus, anti-inflamasi, kardioprotektif, antidiabetes, anti kanker, Anti penuaan, antioksidan dan lain-lain. Senyawa flavonoid adalah senyawa polifenol yang mempunyai 15 atom karbon yang tersusun dalam konfigurasi C6-C3-C6, artinya kerangka karbonnya terdiri atas dua gugus C6 (cincin benzena tersubstitusi) disambungkan oleh rantai alifatik tiga karbon.

Flavonoid terdapat dalam semua tumbuhan hijau sehingga dapat ditemukan pada setiap ekstrak tumbuhan. Flavonoid ditemukan pada tanaman, yang berkontribusi memproduksi pigmen berwarna kuning, merah, oranye, biru, dan warna ungu dari buah, bunga, dan daun. Flavonoid termasuk dalam famili polifenol yang larut dalam air.

Bioaktif flavonoid dianggap sebagai fitokimia terpenting dalam makanan, yang memiliki manfaat biologis bagi manusia secara luas. Cara biotransformasi mikroba untuk menghasilkan flavonoid menjadi perhatian yang besar karena menghasilkan flavonoid baru, yang tidak ada di alam. Reaksi utama selama biotransformasi mikroba adalah hidroksilasi, dehidroksilasi, O-metilasi, O-demethylation, glycosylation, deglycosylation, dehydrogenation, hydrogenation, siklisasi dan reduksi karbonil. Cunninghamella, Penicillium, dan Strain Aspergillus sangat populer untuk biotransformasi flavonoid dan mereka dapat melakukan hampir semua reaksi dengan hasil yang sangat baik. Aspergillus niger adalah salah satu mikroorganisme yang paling banyak digunakan dalam fllavonoid biotransformation; Sebagai contoh, A. niger dapat merubah flavanon ke flanel-4-ol, 2'-hydroxydihydrokalcon, flavon, 3-hydroxy flavon, 6-hydroxy flanonon, dan 4'- hydroxy flavonon. Hydroxylation flavon oleh mikroba biasanya terjadi pada posisi orto gugus hidroksil pada cincin A dan posisi C-4 dari cincin B dan mikroba hidroksilasi umum.

Flavonoid dalam bentuk glikosilasi atau metilasi pada tanaman, struktur-strukturnya lebih stabil, mudah didapatkan serta mudah dalam bioaktivitasnya. Glikosilasi flavonoid telah didapatkan dengan peralatan biologi, glycosyltransferase, di mana enzim mengkatalisis untuk menempelkan molekul gula ke dalam aglycon yang menghasilkan glikosida. Dengan cara yang sama, metilasi kelompok hidroksil pada flavonoid terjadi adanya methyltransferase yang melekat gugus metil ke aglycone untuk membentuk methoksida. Metilasi dapat terjadi melalui atom oksigen atau karbon untuk membentuk senyawa O-metilisasi atau C-metilisasi. Data eksperimen mengungkapkan bahwa metilasi flavonoid mengakibatkan perubahan dramatis dalam farmakologi dan biokimia sifat senyawa metilasi dibandingkan dengan induknya dengan demikian, ini adalah salah satu cara yang paling efektif untuk mengubah produk alami menjadi penemuan obat.

Flavonoid merupakan senyawa polar, maka flavonoid akan larut baik dalam pelarut polar seperti etanol, metanol, butanol, aseton, dimetilformamida dan lain lain. Karena flavonoid terikat dalam bentuk glikosida maka campuran pelarut tersebut diatas dengan air merupakan pelarut yang baik untuk flavonoid glikosida. Sedangkan dalam bentuk aglikon seperti flavon, flavonol, flavanon lebih mudah larut dalam pelarut kloroform dan eter.

Struktur Kimia Dan Klasifikasi Flavonoid

Flavonoid adalah kelompok dengan berat molekul rendah berbasis inti 2-fenil-kromon yang merupakan biosintesis dari turunan asam asetat / fenilalanin dengan menggunakan jalur asam shikimat. Secara tradisional, flavonoid diklasifikasikan dengan tingkat oksidasi, annularitas cincin C, dan sambungan posisi cincin B (Gambar 1). Flavon dan flavonol mengandung jumlah terbesar senyawa, mewakili sebagian kecil flavonoid, yaitu kategori 2-benzoγ-pyron. Quercetin golongan flavonol misalnya, telah dipelajari paling banyak biasanya. Flavanon dan flavanonol memiliki ikatan jenuh C , dan sering ditemukan dengan flavon dan flavonol pada tanaman. Isoflavon, seperti daidzein, adalah senyawa 3-fenil-kromon. Sebagai prekursor utama biosintesis flavonoid, kalcon adalah isomer pembuka cincin C dari dihydroflavon, bertanggung jawab untuk tampilan warna tanaman. Struktur flavonoid, aurones adalah cincin C beranggota 5 turunan benzofuran.

Anthocyanidin adalah kelompok yang penting pigmen chromen untuk karakteristik warna tanaman, ada dalam bentuk ion. Flavanol adalah produk reduksi dari dihydroflavonols, terutama dengan flavan-3-ol yang terdistribusi pada kerajaan tumbuhan, juga dikenal sebagai katekin. Namun, masih ada flavonoid lain tanpa kerangka C6-C3-C6, misalnya, biflavon, kromon, furan dan xanthon. Glikosida, dengan kategori penghubung yang berbeda, yang mendominasi bentuk flavonoid yang ada. Pilihan sisi glikosilasi dikaitkan dengan struktur aglycones C2 = C3,

Ada beberapa subkelas flavonoid: flavanols, flavanon, flavon, isoflavon, anthocyanidins, dan flavonol. Pembagian dalam subkelas flavonoid didasarkan pada sifat-sifat struktural. Flavanol ditemukan dalam anggur merah dan anggur merah (ex-catechins), flavanon ditemukan pada makanan sitrus (ex-narigenin), flavon (exapigenin) ditemukan dalam bumbu berdaun hijau, isoflavon ditemukan pada makanan kedelai, dan pada hampir semua makanan flavonol ditemukan. Flavonoid asal katekin terutama ditemukan pada teh hijau dan hitam dan anggur merah, sedangkan antosianin ditemukan pada stroberi dan buah beri lainnya, anggur, anggur dan teh.

Flavonol dan Flavon

Flavonol banyak tersebar dalam tumbuhan baik sebagai pigmen antosianin dalam petal maupun dalam daun tumbuhan tingkat tinggi. Flavonol umumnya terdapat dalam bentuk glikosida dalam bentuk umum seperti kaemferol, kuersetin dan mirisetin. Rutin adalah jenis glikosida kuersetin yang paling banyak ditemui. Perbedaan antara flavon dan flavonol adalah pada flavon tidak ditemukannya gugus hidroksil pada atom C-3. Flavon yang sering dijumpai adalah apigenin dan luteolin. Flavonoid ini secara signifikan banyak ditemukan pada beberapa bagian tanaman seperti buah dan sayuran yang berperan sebagai neurotrophin dalam mamalia, mengurangi angiogenesis, zat antioksidan, resistensi terhadap perubahan morfologi penuaan. Selain itu, dapat mengurangi kemungkinan penyakit neurodegenerative yang disebabkan oleh ROS via meningkatkan tingkat glutathione seluler. Selanjutnya, 7,8-DHF terbukti memiliki sifat vasorelaxing dan antihipertensi yang menunjukkan penggunaannya dalam pengobatan penyakit kardiovaskular. 7,8-dihidroksiflavon (flavon) dan metilasinya memiliki efek sitoprotektif melawan stres oksidatif.(Koirala dkk, 2014) Quercetin adalah salah satu flavonol terbaik. Quercetin ditemukan di banyak buah dan sayuran tapi juga banyak terdapat pada bawang merah, apel merah, anggur merah, teh, cranberry, kangkung, paprika dan brokoli. Studi pada teh hijau dan hitam menunjukkan kandungannya sekitar 200 mg / cangkir teh. Quercetin, telah mendapat banyak perhatian dalam hal ini karena quercetin juga mewakili subklas flavonol yang menunjukkan nutrisi dan sifat farmasinya. Struktur cincin dan konfigurasi aglyconnya dari kelompok hidroksil, menjadikannya salah satu dari flavonoid yang paling ampuh dalam hal kemampuan antioksidan. Quercetin telah menunjukkan kemampuan untuk mencegah oksidasi low-density lipoprotein (LDL) dengan menangkal radikal bebas dan ionion transisi sehingga quercetin membantu dalam pencegahan penyakit tertentu, seperti kanker,aterosklerosis, dan peradangan kronis, yang umumnya disebabkan oleh adanya ikatan rangkap pada flavon cincin aromatik pusat yang ditandai oleh struktur planar.

Flavanon

Flavanon adalah senyawa yang tanberwarna yang tak dapat dideteksi pada pemeriksaan kromatografi kecuali bila menggunakan penyemprot kromogen. Flavanon dan Calkon adalah dua jenis flavonoid yang isomerik dan jenis yang satu mudah diubah menjadi jenis yang lain. Falvanon biasanya lebih mudah terbentuk dalam suasana asam sedangkan calkon lebih mudah didapatkan dalam suasana basa. 7-O-methylnaringenin juga dikenal sebagai sakuranetin adalah flavanon kiral yang ada dalam nasi, akar jari (Boesenbergia pandurata) (Tuchinda dkk, 2002), yerba santa (Eriodictyon californicum), lada berduri (Piper aduncum dan populasi davidiana. Sakuranetin telah ditunjukkan terlibat dalam berbagai peran pertahanan tanaman karena aktifitas anti-bakteri, anti-jamur, dan anti-inflamasi dan sitotoksisitas pada sel karsinoma.

Seperti naringenin, pinocembrin adalah sejenis flavanon yang banyak tersebar pada tanaman vaskular, dan bioaktivitasnya juga telah dipelajari secara ekstensif seperti mengurangi aritmia jantung dan ukuran infark pada tikus atau anti jamur, anti bakteri, anti-inflamasi, meningkatkan aktivitas tirosin B16F10 sel melanoma. Dengan demikian mereka menjadi lebih penting dalam sains dan penggunaan klinis

Isoflavon

Isoflavonoid adalah subgrup flavonoid yang sangat khas yang terjadi secara signifikan pada kedelai dan tanaman polongan lainnya. Mereka ditemukan memainkan peran penting sebagai prekursor perkembangan phytoalexin selama interaksi mikro tanaman. Beberapa isoflavon seperti daidzein memberikan warna biru muda dengan sinar UV bila diuapi amonia tapi genistein tampak seperti bercak lembayung pudar yang dengan amonia berubah menjadi coklat pudar.

Antioksidan memiliki mekanisme aktivitas yang berbeda seperti penangkap radikal bebas, inaktivasi peroksida dan spesies oksigen reaktif lainnya, khelasi logam, dan pendinginan produk oksidasi lipid sekunder. Antioksidan diklasifikasikan sebagai antioksidan utama dan antioksidan sekunder, berdasarkan proses mekanismenya. Antioksidan primer menunjukkan aktivitasnya terutaa melibatkan penangkapan radikal bebas pada konsentrasi sangat rendah namun, pada konsentrasi sangat tinggi mereka dapat bertindak sebagai prooxidants.

Antioksidan merupakan zat yang dibutuhkan oleh tubuh yang secara umum dapat menghambat oksidasi lemak. Dimana radikal bebas dihasilkan dari produk samping hasil dari proses pembentukan energi dalam tubuh. Antioksidan adalah kelompok bahan kimia yang melindungi sistem biologis terhadap potensi efek berbahaya dari proses, atau reaksi oksidasi, dengan berbagai cara, flavonoid bisa mencegah luka akibat radikal bebas. Salah satunya adalah menangkap langsung radikal bebas.

Flavonoid dioksidasi oleh radikal, menghasilkan radikal yang lebih stabil dan tidak reaktif. Dengan kata lain, flavonoid menstabilkan spesies oksigen reaktif melalui reaksi dengan senyawa reaktif radikal Flavonoid terpilih bisa langsung menangkap superoksida, sedangkan flavonoid lainnya bisa menangkap turunan radikal oksigen yang sangat reaktif disebut peroxynitrit. Epicatechin dan rutin juga merupakan penangkap radikal yang kuat. Kemampuan penangkap mungkin karena aktivitas inhibitornya pada enzim xantin oksidase. Dengan menangkap radikal, flavonoid dapat menghambat oksidasi LDL secara in vitro. Tindakan ini melindungi partikel LDL dan, secara teoritis, flavonoid mungkin memiliki tindakan pencegahan melawan aterosklerosis. Flavonoid mampu menangkap radikal bebas secara langsung melalui sumbangan atom hidrogen. di mana R • adalah radikal bebas dan Fl-O• adalah radikal fenoksil. Aktivitas antioksidan invitro flavonoid bergantung pada penataan gugus fungsi pada struktur intinya. Konfigurasi dan jumlah total gugus hidroksil secara substansial mempengaruhi mekanisme aktivitas antioksidan. Konfigurasi hidroksil cincin B adalah yang paling banyak menentukan penangkapan ROS, sedangkan substitusi cincin A dan C memiliki dampak kecil konstanta laju penangkapan radikal anion superoksida. Aktivitas antioksidan invitro dapat ditingkatkan melalui polimerisasi monomer flavonoid, misal Proanthocyanidin (juga dikenal sebagai tanin terkondesat), polimer dari katekin, sangat baik dalam antioksidan invitro karena tingginya jumlah gugus hidroksil dalam molekulnya. kapasitas antioksidan proanthocyanidin tergantung pada oligomer rantai panjang dan jenis ROS yang dengannya mereka bereaksi.

Berikut ini adalah ga,mbar Penangkapan spesies oksigen reaktif (ROS). (R•) adalah flavonoid. Radikal bebas Fl-O• bereaksi dengan radikal kedua, menghasilkan quinone yang stabil.

Link Youtube : https://www.youtube.com/watch?v=ijttgnRCebI

Permasalahan :

1.      1. Bagaiman sebuah gugus trimetoksi fenil yang memiliki efek sitotoksik dengan IC50= 0,21 nM bisa       menjadi pengobat kanker payudara?

2.   2. Apa yang terkandung didalam flavonol sehingga kandungan tersebut bisa membantu dalam           pengobatan berbagai penyakit?

3. 3. Flavonoid tentunya memiliki karakteristik yang memberikan sifat antioksidan yang lebih. Karakteristik yang bagaimana kah yang memberikan sifat antioksidan yang lebih tinggi ini?