ALKALOID: Aktivitas Kafein dalam Tubuh

 

Di pagi hari yang dingin, dengan secangkir kopi atau teh panas di meja, pastilah sangat menyenangkan, dari yang tadinya kita ngantuk berat tiba-tiba menjadi segar baik badan maupun pikiran, respon tubuh ini tidak terlepas dari efek kafein yang terdapat dalam kopi atau teh.

Kafein merupakan jenis alkaloid yang secara alamiah terdapat dalam biji kopi, daun teh, daun mete, biji kola, biji coklat, dan beberapa minuman penyegar. Kafein memiliki berat molekul 194.19 dengan rumus kimia C₈H₁₀N₈O₂ dan pH 6.9 (larutan kafein 1% dalam air). Secara ilmiah, efek langsung dari kafein terhadap kesehatan sebetulnya tidak ada, tetapi yang ada adalah efek tak langsungnya seperti menstimulasi pernafasan dan jantung, serta memberikan efek samping berupa rasa gelisah (neuroses), tidak dapat tidur (insomnia), dan denyut jantung tak berarturan (tachycardia).

Dari beberapa literatur, diketahui bahwa kopi dan teh banyak mengandung kafein dibandingkan jenis tanaman lain, karena tanaman kopi dan teh menghasilkan biji kopi dan daun teh dengan sangat cepat, sementara penghancurannya sangat lambat. Berikut adalah kandungan kafein dalam beberapa produk :

Produk	Kandungan kafein
Secangkir Kopi	85 mg
Secangkir Teh	35 mg
Sebotol Coco cola	35 mg
Minuman energi (kratingdaeng, M-150,Galin Bugar, dll )	50 mg
Kopi Instan	2.8 – 5.0%
Kopi Moka (mentah)	1.08%
Kopi Moka (sangrai)	0.82%
Kopi Robusta Jawa	1.48%
Kopi Arabika	1.16%
Kopi Liberika (mentah)	1.59%
Kopi Liberika (sangrai)	2.19%

Menurut Jurnal American Chemical Society, kebanyakan kopi yang dibuat dengan kadar kafein rendah dibuat dengan larutan kimia yang dapat menyerap kafein dari biji kimia. Atau dapat pula menggunakan tehnik “Swiss Water Process” yaitu menggunakan air panas dan uap untuk memisahkan kafein dari biji kopi. Selain itu saat ini sedang diteliti pemanfaatan bioteknologi untuk penghancuran kafein dalam tanaman kopi, salah satunya adalah penggunaan bakteri yang dipasangkan dengan theophylline, yaitu senyawa yang dihasilkan untuk merusak kafein pada tanaman kopi dan teh. Diharapkan bakteri ini dapat menghancurkan kafein secara cepat, tetapi tetap mempertahankan rasa alami kopi yang nikmat.

 

Kepekaan terhadap Kafein
Setiap orang berbeda kadar kepekaannya terhadap kafein. Beberapa kepekaan terhadap pengaruh kafein terhadap ibu yang sedang hamil telah diungkapkan, yaitu dapat menyebabkan kelahiran bayi yang cacat. Penelitian terhadap manusia dan hewan belum konklusif hasilnya; apakah benar dengan konsumsi normal sehari-hari dapat mengakibatkan kelahiran bayi yang cacat. Walaupun demikian karena adanya ketidakpastian dalam penelitian terhadap manusia dan telah adanya bukti yang nyata bahwa beberapa bayi cacat terjadi pada hewan percobaan, maka dapat disarankan untuk perempuan yang sedang hamil untuk mengurangi konsumsi kafeinnya perhari.

Begitupun juga dengan konsumsi minuman berenergi (semisal kratingdaeng, M-150, dan produk sejenisnya). Orang mungkin terpikat dengan namanya dan meminumnya untuk membangkitkan tenaga. Tetapi harus diketahui minuman berenergi berbeda dengan minuman sumber energi.

Suatu bahan pangan layak disebut sumber zat gizi tertentu apabila kandungan zat gizi yang diklaimnya sekurang-kurangnya 10% dari kecukupan gizi yang dianjurkan, per takaran saji. Jadi suatu produk minuman dapat disebut sebagai sumber energi bila dalam satu takaran saji mengandung sekurang-kurangnya 250-280 kkal. Sebagai gambaran kecukupan energi pria dewasa usia 20-45 tahun adalah sebesar 2.800 kkal/hari, sedangkan usia 46-59 tahun adalah 2.500 kkal/hari. Sedangkan kontribusi minuman berenergi terhadap pemenuhan kebutuhan energi khususnya pria dewasa adalah berkisar 7-15% bila dikonsumsi 2-3 kali sehari atau kandungan energinya berkisar 100-112 kkal untuk satu takaran saji (150 ml/botol). Dari perhitungan ini diketahui bahwa minuman berenergi belum termasuk dalam golongan minuman sumber energi.

Jika melihat dari komposisinya, maka yang perlu diwaspadai dari minuman berenergi adalah kandungan kafeinnya. Mengutif beberapa hasil penelitian, dosis 100-150 mg kafein merupakan batas amam konsumsi manusia, dan efek yang diberikan pada takaran ini adalah dapat meningkatkan aktivitas mental yang membuat orang selalu terjaga, sehingga dosis anjuran konsumsi dari produsen minuman berenergi adalah 2-3 kali atau setara dengan 100-150 mg kafein seharinya. Hal ini sebenarnya beresiko terutama bila konsumsi dari minuman berenergi masih disertai dengan minum kopi.

Kafein bekerja di dalam tubuh dengan mengambil alih reseptor adenosin dalam sel saraf yang akan memacu produksi hormon adrenalin dan menyebabkan peningkatan tekanan darah, sekresi asam lambung, dan aktifitas otot, serta perangsangan hati untuk melepaskan senyawa gula pada aliran darah untuk menghasilkan energi ekstra. Mekanisme kerja kafein dalam tubuh adalah dengan menyaingi fungsi adenosin, salah satu senyawa dalam sel otak yang membuat orang mudah tertidur. Namun berbeda dengan ikatan adenosin asli dengan reseptor, kafein tidak memperlambat gerak sel tubuh. Lama kelamaan sel-sel tubuh tidak akan bekerja lagi terhadap perintah adenosin.

Kafein akan membalikkan semua kerja adenosin, sehingga tubuh tidak lagi mengantuk, tetapi muncul perasaan segar, sedikit gembira, mata terbuka lebih lebar, namun jantung juga akan berdetak lebih cepat, tekanan darah naik, otot-otot berkontraksi dan hati akan melepas gula ke aliran darah yang akan membentuk energi ekstra. Selanjutnya, setengah dari kandungan kafein yang diminum ternyata bisa bertahan beberapa jam dalam tubuh sehingga membuat mata susah terpejam. Kalaupun dipaksa, kualitas tidur akan berkurang dan terus akan menumpuk selama terus mengonsumsi kafein sehingga mengurangi kadar vitalitas tubuh. Pada saat inilah sudah terjadi ketergantungan terhadap kafein, sekali saja terlepas dari stimulasinya maka tubuh akan mudah merasa lelah dan depresi. Kalau begitu, bisa dipahami kafein termasuk zat berbahaya yang bisa merugikan bila dikonsumsi tanpa kendali
 

Kafeina memiliki molekul metabolit yaitu 1-3-7-asam trimetilurat, paraxantina, teofillina dan teobromina dengan masing-masing lintasan metabolismenya.  Kafeina mengikat reseptor adenosina di otak. Adenosina ialah nukleotida yang mengurangi aktivitas sel saraf saat tertambat pada sel tersebut. Seperti adenosina, molekul kafeina juga tertambat pada reseptor yang sama, tetapi akibatnya berbeda. Kafeina tidak akan memperlambat aktivitas sel saraf/otak, sebaliknya menghalangi adenosina untuk berfungsi. Dampaknya aktivitas otak meningkat dan mengakibatkan hormon epinefrin terlepas. Hormon tersebut akan menaikkan detak jantung, meninggikan tekanan darah, menambah penyaluran darah ke otot-otot, mengurangi penyaluran darah ke kulit dan organ dalam, dan mengeluarkan glukosa dari hati. Lebih jauh, kafeina juga menaikkan permukaan neurotransmiter dopamin di otak.

Permasalahan:

Bagaimana aktivitas dari kafein dapat mempengaruhi kerja tubuh sehingga masing-masing individu dapat mengalami efek yang berbeda-beda setelah mengkonsumsi kafein? Misalkan saja Si A dan Si B mengkonsumsi kafein dalam jumlah yang sama, namun Si A mengalami susah tidur sedangkan Si B tidak susah tidur. 

Ativitas Antioksidan Flavonoid

Flavonoid adalah suatu kelompok senyawa fenol terbesar yang ditemukan di alam. Senyawa-senyawa ini merupakan zat warna merah, ungu dan biru dan sebagian zat warna kuning yang ditemukan pada tumbuhan.  Flavonoid dalam tubuh manusia berfungsi sebagai antioksidan sehinga sangat baik untuk pencegahan kanker. Manfaat flavonoid antara lain adalah untuk melindungi struktur sel, meningkatkan efektifitas vitamin C, antiinflasi, mencegah keropos tulang, dan sebagai antibiotik (Waji dan Andis, 2009)

Menurut Middleton dan Kandaswami (1994), flavonoid memegang peranan penting dalam biokimia dan fisiologi tanaman, diantaranya berfungsi sebagai antioksidan, penghambat enzim, dan prekursor bagi komponen toksik. Flavonoid pada tumbuhan berfungsi untuk mengatur pertumbuhan, mengatur fotosintesis, mengatur kerja antimikroba dan antivirus, dan mengatur kerja anti-serangga (Robinson, 1995). Menurut Johnson (2001), flavonoid sangat efektif digunakan sebagai antioksidan. Senyawa flavonoid dapat mencegah penyakit kardiovaskuler dengan menurunkan oksidasi  Low Density Lipid (LDL). Choi  et al. (1991) menyatakan bahwa flavonoid dapat menurunkan hiperlipidemia pada manusia.

Inisiasi  : R* + AH  RH + A*

Propagasi  : ROO* + AH  ROOH + A*

Gambar 2. Reaksi penghambatan antioksidan primer terhadap radikal lipida (Gordon, 1990)

Salah satu cara yang untuk mengukur aktivitas antioksidan dapat dilakukan dengan menggunakan metode 2,2 diphenyl-1-picrylhydrazil (DPPH). DPPH merupakan senyawa radikal bebas yang stabil sehingga apabila digunakan sebagai pereaksi dalam uji penangkapan radikal bebas cukup dilarutkan. Metode peredaman radikal bebas DPPH didasarkan pada reduksi dari larutan metanol radikal bebas DPPH yang berwarna oleh penghambat radikal bebas.

Prinsip metode uji antioksidan DPPH didasarkan pada reaksi penangkapan atom hidrogen oleh DPPH (reduksi DPPH) dari senyawa antioksidan. Reagen DPPH berperan sebagai radikal bebas yang diredam oleh senyawa antioksidan yang terkandung dalam sampel. Selanjutnya DPPH akan tereduksi menjadi senyawa diphenyl picryl hydrazine (DPPH-H). Reduksi DPPH menjadi DPPH-H menyebabkan perubahan warna pada reagen DPPH, dari ungu menjadi kuning(Lupea, et al. 2006).

Dari hasil suatu studi ilmiah uji antioksidan ekstrak etil asetat biji teratai mentah yang mengandung senyawa flavonoid dengan metode  DPPH  free radical scavenging activity menunjukkan nilai IC50 dari ekstrak etilasetat biji teratai mentah adalah 671.6 mg/ml.

Permasalahan: Ketika Flavonoid bekerja sebagai antioksidan dengan menangkap radikal bebas dan menyerahkan beberapa elektronnya maka flavonoid akan menjadi radikal juga, bagaimana tanggapan anda tentang hal ini?

ALKALOID: Isolasi dan Purifikasi Senyawa Alkaloid

Satu-satunya sifat kimia alkaloid yang paling penting adalah kebasaannya. Metode pemurnian dan pencirian ialah umumnya mengandalkan sifat ini, dan pendekatan khusus harus dikembangkan untuk beberapa alkaloid misalnya rutaekarpina, kolkhisina, risinina) yang tidak bersifat basa. 

Umumnya isolasi bahan bakal sediaan galenik yang mengandung alkaloid dilakukan dengan beberapa cara, yaitu :

1.      Dengan menarik menggunakan pelarut-pelarut organik berdasarkan azas Keller. Yaitu alkaloida disekat pada pH tertentu dengan pelarut organik. Prinsip pengerjaan dengan azas Keller yaitu alkaloida yang terdapat dalam suatu bakal sebagai bentuk garam, dibebaskan dari ikatan garam tersebut menjadi alkaloida yang bebas. Untuk itu ditambahkan basa lain yang lebih kuat daripada basa alkaloida tadi. Alkaloida yang bebas tadi diekstraksi dengan menggunakan pelarut –pelarut organic misalnya Kloroform. Tidak dilakukan ekstraksi dengan air karena dengan air maka yang masuk kedalam air yakni garamgaram alkaoida dan zat-zat pengotor yang larut dalam air, misalnya glikosida-glikosida, zat warna, zat penyamak dan sebagainya. Yang masuk kedalam kloroform disamping alkaloida juga lemaklemak, harsa dan minyak atsiri. Maka setelai alkaloida diekstraksi dengan kloroform maka harus dimurnikan lagi dengan pereaksi tertentu. Diekstraksi lagi dengan kloroform. Diuapkan, lalu didapatkan sisa alkaloid baik dalam bentuk hablur maupun amorf. Ini tidak berate bahwa alkaloida yang diperoleh dalam bentuk murni, alkaloida yang telah diekstaksi ditentukan legi lebih lanjut. Penentuan untuk tiap alkaloida berbeda untuk tiap jenisnya. Hal-hal yang harus diperhatikan pada ekstraksi dengan azas Keller, adalah :

a.         Basa yang ditambahkan harus lebih kuat daripada alkaloida yang akan dibebaskan dari ikatan garamnya, berdasarkan reaksi pendesakan.

b.      Basa yang dipakai tidak boleh terlalu kuat karena alkaloida pada umumnya kurang stabil.

c.       Setelah bebas, alkaloida ditarik dengan pelarut organik tertentu, tergantung kelarutannya dalam pelarut organik tersebut.

Alkaloid biasanya diperoleh dengan cara mengekstraksi bahan tumbuhan memakai air yang diasamkan yang melarutkan alkaloid sebagai garam, atau bahan tumbuhan dapat dibasakan dengan natrium karbonat dan sebagainya dan basa bebas diekstaksi dengan pelarut organik seperti kloroform, eter dan sebagainya. Radas untuk ekstraksi sinabung dan pemekatan khusunya digunakan untuk alkaloid yang tidak tahan panas. Beberapa alkaloid menguap seperti,nikotina dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutanmyang diabasakan. Larutan dalam air yang bersifat asam danmmengandung alkaloid dapat dibasakan dan alkaloid diekstaksim dengan pelarut organik , sehingga senyawa netral dan asam yang mudah larut dalam air tertinggal dalam air. Cara lain yang berguna untuk memperoleh alkaloid dari larutan asam adalah dengan penjerapan menggunakan pereaksi Lloyd. Kemudian alkaloid dielusi dengan dammar XAD-2 lalu diendapkan dengan pereaksi Mayer atau Garam Reinecke dan kemudian endapan dapat dipisahkan dengan cara kromatografi pertukaran ion. Masalah yang timbul pada beberapa kasus adalah bahwa alkaloid berada dalam bentuk terikat yang tidak dapat dibebaskan pada kondisi ekstraksi biasa. Senyawa pengkompleksnya barangkali polisakarida atau glikoprotein yang dapat melepaskan alkaloid jika diperlakukan dengan asam.

2.      Pemurnian alkaloida dapat dilakukan dengan cara modern yaitu dengan pertukaran ion.

3.      Menyekat melalui kolom kromatografi dengan kromatografi partisi.

Cara kedua dan ketiga merupakan cara yang paling umum dan cocok untuk memisahkan campuran alkaloid. Tata kerja untuk mengisolasi dan mengidentifikasi alkaloid yang terdapat dalam bahan tumbuhan yang jumlahnya dalam skala milligram menggunakan gabungan kromatografi kolom memakai alumina dan kromatografi kertas.

CONTOH:

Nikotin

 Nikotin adalah suatu alkaloid dengan nama kimia 3-(1-metil-2-pirolidil) piridin

Saat diekstraksi dari daun tembakau, nikotin tak berwarna, tetapi segera menjadi coklat ketika bersentuhan dengan udara. Nikotin dapat menguap dan dapat dimurnikan dengan cara penyulingan uap dari larutan yang dibasakan. Nikotin adalah zat alkaloid yang ada secara natural di tanaman tembakau. Nikotin juga didapati pada tanaman-tanaman lain dari famili biologis Solanaceaeseperti tomat, kentang, terung dan merica hijau pada level yang sangat kecil dibanding pada tembakau. Zat alkaloid telah diketahui memiliki sifat farma kologi, seperti efek stimulan dari kafein yang meningkatkan tekanan darahdan detak jantung..Alkaloid nikotin mengalami proses metabolisme, yaitu suatu proses dimana nikotin mengalami perubahan struktur karena adanya senyawa–senyawa kimia di sekitarnya.

PERMASALAHAN:

Berdasarkan artikel di atas dijelaskan bahwa dalam isolasi alkaloid pada tahap awal dibutuhkan kondisi asam atau basa. Yang menjadi permasalahannya adalah bagaimana dasar penggunaan reagen tersebut? Kapan kita tahu harus berlangsung dalam kondisi basa dan kapan kita tau harus berlangsung dalam kondisi asam? Diharapkan penjelasan disertai dengan contoh senyawa alkaloidnya.