ABSTRAK FITOKIMIA DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI ... ABSTRAK FITOKIMIA DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI,...
Transcript of ABSTRAK FITOKIMIA DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI ... ABSTRAK FITOKIMIA DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI,...
i
ABSTRAK
FITOKIMIA DAN AKTIVITAS ANTIBAKTERI, ANTIJAMUR,
SERTA ANTIFEDAN DARI METABOLIT SEKUNDER
Dysoxylum densiflorum DAN Swietenenia mahogany
(MELIACEAE)
Oleh
Ni Komang Tri Dharmayani
NIM : 30512003
(Program Studi Doktor Kimia)
Meliaceae merupakan salah satu tumbuhan tropis yang tersebar di Asia, Afrika
tropis, dan Amerika Latin. Famili ini memiliki 50 genus dan sekitar 1400 spesies.
Di Indonesia terdapat sekitar 33 genus dan 405 spesies famili Meliaceae. Tumbuhan
dari famili ini terkenal dengan kualitas kayunya yang sangat baik karena struktur
fisiknya yang kuat, keras, dan tahan terhadap serangan rayap sehingga digunakan
untuk mebel dan bahan bangunan. Selain pemanfaatan sebagai sumber kayu,
tumbuhan famili ini juga telah digunakan dalam pengobatan tradisional untuk
mengobati iritasi kulit, mencegah hipertensi, mengobati infeksi saluran kencing,
dan penurun demam. Beberapa tumbuhan dari famili ini dikenal luas di Indonesia,
terutama Dysoxylum densiflorum (‘Majegau’) dan Swietenia mahogany (‘Mahoni’).
Secara fitokimia, kedua tumbuhan tersebut dikenal sebagai penghasil metabolit
sekunder golongan terpenoid dan limonoid. Sejumlah senyawa hasil isolasi dari
kedua tumbuhan tersebut juga telah dilaporkan memiliki aktivitas biologis yang
penting, antara lain sebagai antibakteri, antifedan, antimalaria, antiinflamasi,
antivirus, dan insektisida.
Pada penelitian ini telah dilakukan kajian fitokimia pada dua spesies tumbuhan
famili Meliaceae yaitu D. densiflorum dan S. mahogany. Selain itu, dilakukan pula
kajian aktivitas biologis yang meliputi aktivitas antibakteri, antijamur dan antifedan
pada ekstrak dan senyawa hasil isolasi. Sampel kulit batang dan biji D. densiflorum
dikumpulkan dari Kebun Raya Ekaristi, Bali, sedangkan daun D. densiflorum
diperoleh dari Kebun Raya Bogor, Jawa Barat, dan sampel buah S. mahogany
diperoleh dari daerah Bandung, Jawa Barat. Metode isolasi yang digunakan
meliputi ekstraksi (maserasi) menggunakan pelarut aseton, dilanjutkan dengan
fraksinasi dan pemurnian menggunakan berbagai teknik kromatografi, yaitu
kromatografi cair vakum (KCV), kromatografi kolom gravitasi (KKG), dan
kromatografi radial (KR). Struktur molekul senyawa hasil isolasi ditetapkan
berdasarkan data spektroskopi, yang meliputi resonansi magnet inti (NMR) 1D (1H
dan 13C NMR, TOCSY1D, dan NOE1D) dan 2D (COSY, HSQC, HMBC, dan
NOESY), data spektrometri massa, serta data spektroskopi inframerah (IR). Uji
aktivitas antibakteri dilakukan terhadap sepuluh bakteri patogen, yang meliputi dua
ii
bakteri Gram-(+) yaitu Bacillus subtilis dan Staphylococcus aureus (ATCC 29737),
dan delapan bakteri Gram-(-) yaitu Escherichia coli, Klebsiella pneumonie (ATCC
13733), Proteus mirabilis (ATCC 21100), Pseudomonas aeruginosa, Salmonella
parathypii, Salmonella thypii (ATCC 14028), Shigella dysentriae, dan Vibrio
cholereaeus. Pengujian antijamur dilakukan terhadap jamur pelapuk kayu Brown-
rot (Fomitopsis palustris FFPRI 0507) dan White-rot (Tremetes versicolor FFPRI
1030), sementara aktivitas antifedan dilakukan terhadap rayap Captotermes
formasanus dengan metode no-choice.
Pada penelitian ini telah diperoleh sebelas senyawa turunan terpenoid (111)
termasuk di antaranya empat senyawa baru yaitu 4-isopropil-1,5-dimetil-1,2,3,4-
tetrahidroksinaftalen-6-ol (2), asam densilorinat A (3), asam densiflorinat B (4) dan
asam densiflorinat C (5). Tujuh senyawa hasil isolasi lainnya merupakan senyawa
yang telah dikenal, yaitu satu senyawa seskuiterpen 8-hidroksikalamenen (1), satu
senyawa triterpen tetrasiklik afagranin G (6), serta enam senyawa limonoid yaitu
proseranolid (7), swietenolida (8), 6-O-asetilswietenolida (9), 3,6-O-
asetilswietenolida (10), dan swietenin (11). Penemuan keempat senyawa baru (2-5)
memberikan kontribusi penting pada fitokimia Meliaceae. Senyawa 2 merupakan
contoh seskuiterpen dengan kerangka kadinan yang termodifikasi karena adanya
penataan ulang yang melibatkan gugus metil. Asam densiflorinat AC (35) merupakan triterpen tetrasiklik dari kelompok tirukalan dan apotirukalan yang
merupakan salah satu cikal bakal senyawa-senyawa limonoid pada tumbuhan
Meliaceae. Selain itu, turunan triterpen tetrasiklik, afraganin (6), baru pertama kali
ditemukan pada genus Dysoxylum.
Pada pengujian sifat biologis, ekstrak D. densiflorum memperlihatkan aktivitas
yang cukup signifikan terhadap sepuluh bakteri uji (MIC 3,13-25 µg/mL),
dibandingkan dengan hasil pengujian terhadap kontrol positif amoksisilin dan
kloramfenikol (MIC 0,78-50 µg/mL). Aktivitas antibakteri ekstrak terhadap bakteri
Gram-(+) menunjukkan hasil yang lebih baik dibandingkan terhadap bakteri Gram-
(-). Ekstrak D. densiflorum juga umumnya memberikan aktivitas hambatan
pertumbuhan jamur pelapuk kayu, sementara pada pengujian antifedan pada
konsentrasi 5-30% (𝑏 𝑣⁄ ) menunjukkan hasil positif. Selanjutnya, ekstrak S. mahogany menunjukkan sifat antibakteri yang sedang (MIC 50-100 µg/mL), aktif
sebagai antijamur pelapuk kayu, dan bersifat antifedan pada konsentrasi 5-30%
(𝑏 𝑣⁄ ). Berdasarkan hasi-hasil tersebut, maka ekstrak D. densiflorum dan S. mahogany memiliki potensi sebagai antibakteri, antijamur dan antifedan.
Senyawa hasil isolasi (1-11) juga diujikan sebagai antibakteri, antijamur dan
antifedan. Hasil pengujian tersebut memperlihatkan hanya senyawa 1 dan 2 yang
memiliki sifat antibakteri (MIC 6,2525 µg/mL), antijamur (menunjukkan zona
hambat) dan antifedan (konsentrasi 100-1000 ppm) yang signifikan. Sementara
senyawa 311 kurang aktif, baik sebagai antibakteri, antijamur, ataupun antifedan. Keaktifan senyawa 1 dan 2 kemungkinan disebabkan oleh adanya gugus fenol pada
struktur seskuiterpennya yang tidak diimiliki oleh senyawa 3-11.
iii
Sebagai kesimpulan, pada penelitian ini telah berhasil diisolasi sebelas senyawa
turunan terpenoid (senyawa 111), termasuk empat senyawa baru turunan
seskuiterpen yaitu senyawa 2 dan triterpen tetrasiklik yaitu senyawa (35). Hasil pengujian aktivitas antibakteri, antijamur pelapuk kayu, dan sifat antifedan,
menunjukkan bahwa ekstrak D. densiflorum dan S. mahogany memperlihatkan
hasil yang signifikan pada ketiga uji tersebut, sementara pada pengujian senyawa-
senyawa murni hanya senyawa 12 yang menunjukkan hasil yang signifikan.
Adanya perbedaan hasil uji biologis antara ekstrak dan senyawa murni
menyarankan bahwa terdapat senyawa lain pada ekstrak yang tidak terisolasi yang
mungkin bertanggung jawab pada aktivitas keseluruhan ekstrak kedua tumbuhan
tersebut.
Kata kunci : Meliaceae, Dysoxylum dysoxylum, Swietenia mahogany,
seskuterpenoid, triterpenoid, antibakteri, antijamur, antifedan.
v
ABSTRACT
PYTOCHEMISTRY AND ANTIBACTERIALS, ANTIFUNGAL,
ANTIFEEDANT ACTIVITIES OF SECONDARY METABOLITES
FROM Dysoxylum densiflorum AND Swietenia mahogany
(MELIACEAE)
By
Ni Komang Tri Dharmayani
NIM : 30512003
(Doctoral Program in Chemistry)
Meliaceae is one tropical plant widely spreads in Asia, tropical Africa, and Latin
America. This plant family consists of 50 genera and 1400 species. In Indonesia
there are about 33 genera and 405 species of Meliaceae. Meliaceae is famous for
its wood quality since its wood properties are strong, hard, and resistant to termite
attack and therefore it is widely used for furniture and building materials. Beside
of its wood quality, this plant is also known as traditional medicines to treat skin
irritation, to prevent hypertension, to cure urinary tract infections, and fever.
Several of Meliaceae plants widely known in Indonesia especially are Dysoxylum
densiflorum (‘Majegau’) and Swietenia mahogany (‘Mahoni’). Phytochemically,
both of species have been reported as sources of secondary metabolites belong to
terpenoids and limonoids groups and several isolated compounds have been
reported to have important biological activities, such as antibacterial, antifeedant,
antimalarial, antiinflammatory, antiviral and insecticide.
In this research, two species of Meliaceae Indonesia, i.e. D. densiflorum and
S. mahogany have been evaluated phytochemically. In addition, biological
activities such as antibacterial, antifungal and antifeedant of the extracts and
isolated compounds obtained from both of species have also been examined. The
samples of D. densiflorum bark and seeds were collected from Ekaristi Botanical
Garden at Bali, while D. densiflorum leaves were obtained from Bogor Botanical
Gardens, West Java, and fruit of S. mahogany were obtained from Bandung area,
West Java. The isolation of secondary metabolites was carried out by extraction at
room temperature (maceration) using acetone solvent, followed by fractionations
and purifications using various chromatography techniques, such as vacuum liquid
chromatography (VLC), gravitational column chromatography (GCC), and radial
chromatography (RC). The molecular structures of isolated compounds were
determined based on spectroscopic data, including 1D NMR (1H NMR, 13C NMR,
TOCSY1D, and NOE1D) and 2D NMR (COSY, HSQC, HMBC and NOESY), mass
spectrometry (MS) data, and infrared (IR). The antibacterial activity of extracts
and isolated compounds were examined against ten pathogenic bacteria including
vi
two Gram-(+) bacteria, i.e. Bacillus subtilis and Staphylococcus aureus (ATCC
29737) and eight Gram-(-) bacteria, i.e. Escherichia coli, Klebsiella pneumonia
(ATCC 13733), Proteus mirabilis (ATCC 21100), Pseudomonas aeruginosa,
Salmonella parathypii, Salmonella thypii (ATCC 14028), Shigella dysentriae, and
Vibrio cholereaeus. The antifungal activities have been examined by decay test
against brown-rot (Fomitopsis palustris FFPRI 0507) and white-rot (Tremetes
versicolor FFPRI 1030). The antifeedantz activity evaluation against termites
Captotermes formasanus Shiraki was carried out with no-choice method.
In this research, eleven terpenoid derivatives (111) have been obtained including
four new compounds, namely 4-isopropyl-1,5-dimethyl-1,2,3,4-
tetrahydroxynaphtalene-6-ol (2), densiflorinic acid A (3), densiflorinic acid B (4)
and densiflorinic acid C (5). Seven other isolated compounds were known
compounds, including one sesquiterpene i.e. 8-hydroxycalamenene (1), one
tetracyclic triterpene i.e. aphagranin G (6), and six limonoid compounds, namely
proceranolide (7), swietenolide (8), 6-O-acetylswietenolide (9), 3,6-O-
acetylswietenolide (10), and swietenin (11). The finding of four new compounds
gives important contribution to the phytochemical aspect of Meliaceae. Compound
(2) is sesquiterpene having modified cadinane skeleton caused by methyl
rearrangements. Densiflorinic acids A-C (3-5) are tetracyclic triterpenes having
tirucalane and apotirucalane skeletal which become the precursor of limonoids in
Meliaceae plants. In addition, a tetracyclic triterpene i.e. aphraganin (6) is
reported for the first time from Dysoxylum.
Biological activity of D. densiflorum extracts showed significant result against ten
bacteria (MIC 3.13-25µg/mL) compared to control amoxicillin and
chloramphenicol (MIC 0.78-50 µg/mL) as positive controls. Antibacteria activity
of D. densiflorum extracts had better activities against Gram-(+) bacteria than
Gram-(-) bacteria. Decay test of D. densiflorum extracts showed inhibition activity
against rot fungi, while the extracts had positive results with concentration range
5-30% (𝑤 𝑣⁄ ) for antifeedant activity. Next, S. mahogany extracts showed moderate
antibacterial activity (MIC 50-100 µg/mL), but they were active against rot fungi
and strong activity in antifeedant activity assay with concentration range 5-30%
(𝑤 𝑣⁄ ). Based on these results, D. densiflorum and S. mahogany extracts have potency as antibacterial, antifungal and antifeedant activities.
The isolated compounds (111) were also examined on antibacterial, antifungal
and antifeedant assays. Based on those three assays, only compound 1 and 2 that
showed significant results on antibacterial activity (MIC 6.25-25 µg/mL),
antifungal activity (inhibitory zone exist) and antifeedant activity (concentration
100-1000 ppm), while compounds 311 are relatively inactive as antibacterial, antifungal or antifeedant. The activity of compound 1 and 2 could be caused by the
present of phenolic group in their sesquiterpenes structures that was not be
possessed by other compounds (3-11).
In conclusion, in this research eleven terpenoid derivatives (compound 1-11) were
successfully isolated from D. densiflorum and S. mahogany extracts including four
new compounds of sesquiterpene (compound 2) and tetracyclic triterpenes
vii
derivatives (compounds 3-5). The biological activities including antibacterial,
antifungal and antifeedant of D. densiflorum and S. mahogany extracts showed
significant results. The significant results of isolated compounds only showed on
compound 1 and 2. The difference between results activities of extracts and isolated
compounds suggest that there are maybe still several compounds that have not yet
been isolated yet which are probably having responsibility on the activities of the
extracts.
Keywords: Meliaceae, Dysoxylum densiflorum, Swietenia mahogany, terpenoid,
decay test, antifeedant