Metabolit Sekunder dan Struktur Penghasil pada Tumbuhan

Metabolit sekunder merupakan senyawa metabolit yang tidak esensial bagi pertumbuhan organisme dan disintesis dalam jumlah sedikit namun peranannya sangat vital. Metabolit sekunder banyak ditemukan dalam bentuk yang berbeda-beda jenis antara spesies yang satu dan lainnya. Sedangkan senyawa metabolit primer adalah senyawa yang dihasilkan oleh makhluk hidup dan bersifat essensial bagi proses metabolisme selnya dan disintesis secara terus menerus. Senyawa metabolit sekunder dikelompokkan menjadi 4 kelompok makromolekul yaitu karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat

Perbedaan senyawa metabolit sekunder dan metabolit primer terletak pada waktu sintesisnya. Senyawa metabolit sekunder tidak selalu dihasilkan, akan tetapi hanya disintesis pada saat-saat tertentu saja. Sedangkan senyawa metabolit primer disintesis setiap saat untuk kelangsungan hidup tumbuhan.

Fungsi dari metabolit sekunder adalah untuk mempertahankan diri dari kondisi lingkungan yang kurang menguntungkan, sebagai contohnya untuk mengatasi hama dan penyakit, maupun untuk menarik polinator saat penyerbukan bunga. Sedangkan Fungsi metabolit sekunder bagi manusia umumnya digunakan sebagai obat bahan kimia campuran untuk membuat produk bernilai jual.

Kandungan kimia tembakau yang sudah teridentifikasi jumlahnya hingga 2.500 komponen. Metabolit sekunder pada tembakau menurut Samsuri (2009) yaitu Nikotin (β-pyridil-α-N-methyl pyrrolidine), resin dan minyak atsiri, asam-asam organik (seperti asam oksalat, asam sitrat, dan asam malat), dan karotin. Selain itu tembakau juga menghasilkan metabolit sekunder seperti Formaldehid, Amoniak, Asam Sianida, Piridin, Etanol, Eugenol (Anonim, 2009).

Manfaat dari analisis metabolit sekunder pada Tembakau yaitu untuk mengidentifikasi kandungan-kandungan metabolit sekunder pada tembakau yang ditanam secara in vitro maupun ex vitro.

Metabolit sekunder merupakan senyawa metabolit yang tidak esensial bagi pertumbuhan organisme dan disintesis dalam jumlah sedikit untuk memepertahankan diri dari perubahan lingkungan sekitar.

Senyawa metabolit sekunder diklasifikasikan menjadi 3 kelompok utama, yaitu :

·         Terpenoid. Terpenoid mengandung karbon dan hidrogen serta disintesis melalui jalur metabolisme asam mevalonat. Contoh dari terpenoid yaitu monoterpena, seskuiterepena, diterpena, triterpena, dan polimer terpena.

·         Fenolik, senyawa ini terbuat dari gula sederhana dan memiliki cincin benzena, hidrogen, dan oksigen dalam struktur kimianya. Contohnya asam fenolat, kumarina, lignin, flavonoid, dan tanin.

·         Kelompok metabolit sekunder yang lain yaitu senyawa yang mengandung nitrogen. Contoh dari kelompok yang mengandung nitrogen adalah alkaloid dan glukosinolat.

Struktur penghasil metabolit sekunder terdiri dari beberapa jenis, yaitu :

1. Jaringan Rekresi adalah jaringan yang mengeluarkan senyawa yang belum melewati proses metabolisme. Jaringan ini terdiri dari hidatoda dan kelenjar garam. Hidatoda merupakan struktur yang mengeluarkan air dari mesofil ke permukaan daun. Sedangkan kelenjar garam berfungsi untuk mengeluarkan garam yang terserap.

2. Jaringan Ekskresi merupakan jaringan yang terdapat di permukaan tubuh. Jaringan ini terdiri dari :

-          Rambut kelenjar dan kelenjar. Terdapat pada bagian trikoma. Fungsi rambut kelenjar adalah menyaring zat-zat ekskresi misalnya minyak atsiri dan mengatur pengeluaran ekskresi lewat plasma sedangkan kelenjar berfungsi untuk penghasil lendir.

-          Kelenjar madu. Umunya terdapat pada bagian bunga, merupakan kelenjar di bagian pangkal. Bentuknya berupa tonjolan yang terdiri dari banyak sel diatasnya memiliki plasma yang kental.

-          Osmofora adalah kelenjar yang menghasilkan minyak menguap pada bagian-bagian bunga.

3. Jaringan Sekresi (Kelenjar Internal)

Pada tumbuhan terdapat struktur sekresi khusus yang berupa sel atau sekelompok sel mensekresikan senyawa-senyawa tertentu yang tidak dikeluarkan dari tubuh. Berdasarkan tempat penyimpanan materi yang akan disekresikan, sel penghasil metabolit sekunder terdiri dari 2 macam, yaitu :

a.       Sekresi intraseluler. Sekresi yang menyekresikan materinya di dalam sel. Salah satu contohnya yaitu Idioblas sel. Idioblas sel merupakan sel yang terspesialisasi untuk menyimpan senyawa metabolit. Sel idioblas sedikit berbeda dibandingkan dengan sel-sel di sekitarnya, tersusun tunggal atau dalam barisan yang panjang misalnya latisifer, litosis pada ficus. Idioblas dapat mengandung resin, tannin, lendir, kristal, minyak dll (Kimeni, 2012).

b.       Sekresi ekstraseluler. Sekresi ekstraseluler adalah materi disekresikan ke luar sel. Struktur sekresi ekstraseluler dapat terbentuk secara schizogenous atau lysigenous. Kehadiran sel epitel dapat digunakan sebagai penanda asal mula pembentukan struktur sekresi secara skizogen. Kantung sekresi yang terbentuk secara lisigen tidak akan memiliki sel epitel sebagai pembatasnya, karena kantung/saluran terbentuk secara lisis (Kimeni, 2012). Sekresi extraseluler dibagi menjadi dua yaitu:

–        Sekresi endogen. Akumulasi materi untuk sekresi terjadi di ruang antar  sel.

–        Sekresi eksogen. Materi disekresikan keluar dari tumbuhan dan terjadi dalam berbagai struktur sekretori epidermal.

Metabolit sekunder pada tembakau yaitu : Nikotin (β-pyridil-α-N-methyl pyrrolidine), resin, minyak Atsiri, asam-asam organik (seperti asam oksalat, asam sitrat, dan asam malat), dan karotin (Samsuri, 2009). Selain itu tembakau juga menghasilkan metabolit sekunder seperti Formaldehid, Amoniak, Asam Sianida, Piridin, Etanol, Eugenol (Anonim, 2009).

Reagen-reagen yang digunakan yaitu reagen Dragendorff untuk mengetahui kandungan alkaloid dan reagen Liebermann-Buchard untuk mengetahui kandungan terpenoid pada uji kolorimetri. Reagen lain yang digunakan adalah reagen Jefferey untuk pengujian alkaloid, dan reagen neutral red untuk pengujian terpenoid untuk uji histokimia.

Analisis cara kolorimetri dengan prinsip kerja yaitu perbandingan warna larutan yang konsentrasinya tidak diketahui, dengan larutan standar yaitu larutan yang diketahui konsentrasinya. Kolorimetri merupakan suatu metoda analisa kimia yang didasarkan pada tercapainya kesamaan besaran warna antara larutan sampel dengan larutan standar dengan menggunakan sumber cahaya polikromatis dan detektor mata. Metoda ini didasarkan pada penyerapan cahaya tampak dan energi radiasi lainnya oleh suatu larutan. Analisis dengan cara histokimia memiliki prinsip kerja yaitu dengan menggunakan pereaksi spesifik agar zat-zat metabolit sekunder yang berada dalam sel latisifer akan memberikan warna tertentu. Warna tersebut juga dapat dikarenakan oleh pH reagen yang sangat rendah sehingga mempermudah sel latisifer berikatan dengan reagen. Dengan perubahan warna tersebut maka keberadaan metabolit dapat dengan mudah dideteksi.

Tanaman kentang

Bahan percobaan kali ini yang digunakan adalah tembakau in vitro maupun ex vitro. Tembakau (Nicotiana tabacum L.) termasuk dalam Divisi Spermatophyta, Subdivisi Angiospermae, Kelas Dicotyledonae, Ordo Solanales, Famili Solanaceae, Genus Nicotiana, dan Spesies Nicotiana tabacum L.. Tembakau telah lama digunakan sebagai entheogen di Amerika. Kedatangan bangsa Eropa ke Amerika Utara memopulerkan perdagangan tembakau terutama sebagai obat penenang. Kepopuleran ini menyebabkan pertumbuhan ekonomi Amerika Serikat bagian selatan. Setelah Perang Saudara Amerika Serikat, perubahan dalam permintaan dan tenaga kerja menyebabkan perkembangan industri rokok. Produk baru ini dengan cepat berkembang menjadi perusahaan-perusahaan tembakau hingga terjadi kontroversi ilmiah pada pertengahan abad ke-20.

Pada percobaan kali ini dilakukan pengujian dari beberapa eksplan yaitu kalus, daun in vitro maupun ex vitro, dan akar in vitro maupun ex vitro melalui kolorimetri, histokimia, dan kromatografi lapis tipis. Dari pengamatan terhadap eksplan kalus didapatkan bahwa kalus mengandung alkaloid dan terpenoid dalam uji Histokimia. Sedangkan pada daun in vitro didapatkan hasil positif pada pada uji terpenoid maupun alkaloid melalui kolorimetri. Sedangkan pada uji Histokimia keduanya menghasilkan positif mengandung alkaloid dan terpenoid. Pada pengujian akar in vitro didapatkan hasil negatif pada terpenoid dan positif pada alkaloid melalui uji kolorimetri. Untuk pengujian daun ex vitro secara kolorimetri didapatkan hasil positif pada terpenoid maupun alkaloid. Selanjutnya, pada pengujian akar ex vitro secara kolorimetri didapatkan hasil negatif untuk terpenoid dan positif untuk alkaloid.

Dari semua eksplan yang diuji melalui kolorimetri, semua mengandung alkaloid. Sedangkan untuk terpenoid, akar in vitro maupun ex vitro menghasilkan hasil uji yang negatif dan lainnya menghasilkan hasil uji yang positif.

Berdasarkan perubahan warna pada uji kolorimetri dapat ditentukan kadar terpenoid dan alkaloid dalam ekstrak. Kadar terpenoid pada daun ex vitro lebih banyak daripada kadar terpenoid pada daun in vitro. Hal ini dapat dilihat dari kepekatan warna dari larutan uji. Sedangkan pada uji alkaloid, eksplan yang paling banyak mengandung alkaloid yaitu akar in vitro yang warna orangenya cukup pekat. Urutan kadar alkaloid setelahnya yaitu akar in vitro, daun ex vitro dan daun in vitro.

Konsentrasi alkaloid pada akar akan menunjukkan hasil tertinggi untuk tanaman bergenus Nicotiana karena alkaloid diproduksi dengan jumlah tertinggi pada akar namun secara cepat akan di translokasi ke bagian tumbuhan lainnya.

Metabolit sekunder dengan konsentrasi terbanyak terdapat pada eksplan akar in vitro, hal ini diduga karena nutrisi yang diberikan pada akar in vitro sudah cukup baik dan tidak adanya pengaruh cahaya matahari secara langsung karena beberapa metabolit sekunder akan menguap jika terpapar cahaya matahari secara langsung. Sehingga untuk memproduksi metabolit sekunder dari tumbuhan Nicotiana tabacum lebih baik digunakan kultur akar sehingga produksinya optimal.

Dari hasil pengamatan histokimia kalus tembakau diperoleh data bahwa pada kalus tembakau terdapat terpenoid dan alkaloid dengan berubahnya warna pada sel laticifer yang terlihat dibawah mikroskop. Pada hasil uji histokimia daun invitro diperoleh hasil positif namun perbedaan dengan eksplan kalus adalah persebaran sel laticifer. Pada kalus laticifer tersebar secara merata di seluruh permukaan kalus, sedangkan pada daun terpusat pada bagian tertentu saja. Dari hasil percobaan ini diperoleh kesimpulan bahwa eksplan terbaik untuk memproduksi metabolit sekunder alkaloid dan terpenoid adalah menggunakan eksplan kalus.

Pada uji histokimia ditemukan beberapa latisifer. Latisifer merupakan suatu struktur sekresi yang ada pada tumbuhan yang terdiri atas sel atau deretan sel yang berisi cairan yang mempunyai karakteristik tertentu yang disebut lateks. Berdasarkan strukturnya, latisifer dikelompokkan menjadi dua kelas utama, yaitu latisifer beruas dan latisifer tak beruas. Latisifer beruas terdiri atas deretan memanjang sel yang berhubungan satu sama lain, dan dinding pemisah antara sel-sel dalam deretan tersebut berlubang, atau hilang sama sekali. Latisifer beruas ada yang beranastomosis dan ada yang tidak beranastomosis. Latisifer yang beranastomosis, yaitu latisifer yang berdampingan letaknya, saling berhubungan melalui celah dinding lateral. Latisifer yang tak beruas, yaitu latisifer yang berasal dari satu sel, tumbuh memanjang melebihi sel sekitarnya. Latisifer tak beruas ada yang bercabang, misalnya pada Ficus carica, dan ada yang tak bercabang.

Dari uji kromatografi lapis tipis pada nikotin standar didapatkan nilai Rf sebesar 0,468. Sedangkan pada pengujian daun in vitro didiapatkan 2 buah nilai yaitu 0,489; 0,659. Nilai 0,489 cukup mendekati nilai Rf dari nikotin standar. Pada pengujian akar in vitro didapatkan nilai 0,51. Untuk hasil kromatografi tipis daun ex vitro didapatkan 2 buah nilai yang berbeda yaitu 0,425; 0,702. Untuk akar ex vitro didapatkan nilai sebesar 0,489 yang juga cukup mendekati nikotin standar seperti daun in vitro.

Selain itu, dari hasil kromatografi dapat disimpulkan kadar kandungan nikotin dari beberapa eksplan. Semakin dekat Rf eksplan dari Rf nikotin standar, maka semakin banyak kadar nikotin dalam eksplan. Dan sebaliknya, semakin berbeda jauh dari rf nikotin standar, maka semakin sedikit kandungan nikotin pada eksplan. Dari data Rf diketahui bahwa dalam daun in vitro dan akar ex vitro mengandung nikotin paling banyak dibanding akar in vitro dan daun ex vitro.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa dari uji lieberman Burchard kandungan alkaloid terbanyak yaitu pada akar in vitro, sedangkan pada uji Dragendorff kandungan terpenoid terbanyak pada daun ex vitro. Pada uji kromatografi lapis tipis, kandungan nikotin paling bnayk terdapat pada daun in vitro dan akar ex vitro.