Peranan Antioksidan Dalam Menangkal Radikal Bebas

1. Pengertian Antioksidan (Menurut, winarsih 2007) Antioksidan adalah senyawa yang mampu menangkal atau meredam efek negatif oksidan dalam tubuh, bekerja dengan cara mendonorkan satu elektronnya kepada senyawa yang bersifat oksidan sehingga aktifitas senyawa oksidan tersebut dapat dihambat. Antioksidan adalah senyawa yang mempunyai struktur molekul yang dapat memberikan elektronnya cuma- cuma kepada molekul radikal bebas tanpa terganggu sama sekali fungsinya dan dapat memutus reaksi berantai dari radikal bebas. Selama bertahun-tahun para ahli kimia telah mengetahui bahwa tindakan oksidasi dari radikal bebas bisa dikendalikan bahkan dicegah dengan oleh berbagai bahan antioksidan. Misalnya, makanan yang disimpan terlalu lama juga menjadi rusak karena oksidasi. Seperti lemak menjadi tengik karena mengalami reaksi oksidasi radikal bebas. Lemak tersebut teroksidasi menjadi senyawa baru yang rasa dan baunya tidak enak dan segala sesuatu yang dapat mencegah hal ini akan memiliki nilai ekonomis oleh karena itu para ahli kimia mencari antioksidan untuk tujuan ini. Seperti pengawet makanan tocopherol Vitamin E, Propyl galate, dan BHT ( butyrated hydroksiltulena). Antioksidan ini bekerja dengan mendonorkan atom hydrogen ke radikal hidroksil sehingga terbentuk air. Rumusnya sederhana H+OH=H2O .Dengan kata lain,dua radikal aktif yang bergabung membentuk sutu molekul yang tidak berbahaya yaitu air.

a. Klasifikasi Antioksidan Antioksidan memiliki pengelompokkan yang beragam berdasarkan sumber, Jenis dan mekanisme kerjanya. Pengelompokkan Antioksidan yang utama adalah Antioksidan berdasarkan jenisnya yaitu : Antioksidan Enzimatis dan Antioksidan non Enzimatis.

Klasifikasi berdasarkan Jenis utamanya. Antioksidan enzimatis: merupakan antioksidan endogenus, yang termasuk di dalamnya adalah enzim superoksida dismutase (SOD), katalase, glutation peroksidase (GSH-PX), serta glutation reduktase (GSHR). Sebagai antioksidan, enzim-enzim ini bekerja menghambat pembentukan radikal bebas, dengan mengubahnya menjadi produk lain yang stabil, sehingga antioksidan kelompok ini disebut juga chain-breaking-antioxidant (Winarsih, 2007).a. Superoksid Dismutase (SOD)SOD adalah enzim intraseluler. SOD terdapat dalam tiga bentuk: (1) Cu-Zn SOD yang terdiri dari dua sub unit dan terdapat di dalam sitoplasma (2) Mn-SOD di dalam mitokondria dan (3) Cu-SOD yang terdapat di ekstraseluler. SOD bereaksi dengan radikal bebas sebagai pereduksi superoksid untuk membentuk H2O2. Enzim katalase dan glutathione peroksidase mereduksi H2O2 menjadi H2O. Masing-masing enzim tersebut bekerja dengan sistem umpan balik. Peningkatan superoksid akan menghambat glutathione peroksidase dan katalase. Peningkatan H2O2 akan menurunkan aktifitas CuZn-SOD. Sementara katalase dan glutathione peroksidase dengan mereduksi H2O2 akan menghemat SOD. SOD dengan mereduksi superoksid akan menghemat katalase dan glutathione peroksidase. Melalui sistem umpan balik ini tercapailah keadaan SOD, katalase, glutathione peroksidase, superoksid dan H2O2 dalam keadaan seimbang. Penimbunan superoksid (O2-) dicegah oleh enzim superoksida Dismutase dengan mengkatalis reaksi superoksid : 2O2 + 2 H+ H2O2 + O2b. Katalase Enzim ini adalah protein yang terdapat di semua sel aerob pada jaringan tubuh. Katalase terutama terkonsentrasi pada hati dan eritrosit. Otak, otot rangka, jantung hanya mengandung katalase dalam jumlah sedikit. Katalase dan glutathione peroksidase mengubah hidrogen peroksida menjadi air dan oksigen. Peningkatan produksi hidrogen peroksida oleh enzim SOD tanpa diikuti peningkatan katalase atau glutathione peroksidase akan menyebabkan penumpukan hidrogen peroksida. 2H2O2 2 H2O + O2c. Glutation perioksidase Glutathione Peroksidase adalah enzim yang berperan aktif dalam menghilangkan H2O2 dalam tubuh dan mempergunakannya untuk merubah glutathione (GSH) menjadi glutathione teroksidasi (GSSG) dengan reaksi sebagai berikut :H2O2 + 2GSH 2 H2O + GSSGEnzim tersebut mendukung aktivitas enzim SOD bersama-sama dengan enzim katalase dan menjaga konsentrasi oksigen akhir agar stabil dan tidak berubah menjadi pro-oksidan. Apabila radikal hidroksil masih saja terbentuk, masih ada saran lain untuk meredamnya, tanpa memberi kesempatan untuk memulai reaksi rantai dengan melibatkan senyawa-senyawa yang mengandung gugusan sulfidril seperti glutation dan sistein : Glutation (GSH) : GSH + OH GS+ H2O2 GS GSSGSistein (Cys-SH) :Cys-SH + OH Cys-S + H2O2 Cys Cys-S-S-Cys sistin

Mekanisme kerja Antioksidan Enzimatis : Enzim SOD memiliki Fungsi : mengubah radikal bebas superioksida yang berbahaya menjadi hydrogen prioksida yang lebih aman, tetapi hydrogen perioksida mudah menimbulkan oksidasi, Oleh karena itu Tubuh memerlukan Enzim lain yaitu Katalase dan gluthation perioksida Katalase dan gluthation perioksida memiliki fungsi memecah hydrogen perioksida menjadi air dan oksigen. Ketiga jenis enzim ini dibuat di dalam sel di bawa instruksi kode genetic yang panjang di dalam DNA. Setiap sel di dalam tubuh mengandung instruksi untuk membuat enzim-enzim ini .

Antioksidan Non-Enzimatis disebut juga antioksidan eksogenus, Terbentuknya senyawa oksigen reaktif dihambat dengan cara pengkelatan metal, atau dirusak pembentukannya (Winarsih, 2007). Antioksidan non-enzimatis bisa didapatkan dari komponen nutrisi sayuran, buah dan rempah-rempah. Komponen yang bersifat antioksidan dalam sayuran, buah dan rempah-rempah meliputi vitamin C, vitamin E, -karoten, flavonoid, isoflavon, flavon, antosianin, katekin dan isokatekin (Kahkonen et al., 1999). Senyawa-senyawa fitokimia ini membantu melindungi sel dari kerusakan oksidatif yang disebabkan oleh radikal bebas.a. Alpha tokophertol (Vitamin E)Alfa tokoferol adalah antioksidan yang larut dalam lemak yang terdapat di dalam sel. Alfa tokoferol ditemukan sekitar awal 1920-an. Nama tokoferol pertama kali digunakan oleh Evans. Tokoferol berasal dari kata Yunani, tokos berarti kelahiran bayi, phero berarti membawa kemajuan dan ol menunjukkan bahwa molekulnya mengandung alkohol. Vitamin E adalah istilah umum untuk menunjukkan semua aktifitas biologi vitamin E alami, yaitu d-alfa-tokoferol. Di alam, terdapat 8 substansi yang memiliki aktifitas vitamin E, yaitu kelompok tokoferol (d-alfa, d-beta, d-gamma dan d-delta-tokoferol) dan kelompok tokotrienol (d-alfa, d-beta, d-gamma, dan d-delta-tokotrienol). Kedua kelompok ini berbeda dalam hal metilasi dan rantainya. Dari semuanya, d-alfa-tokoferol mempunyai aktifitas biologik yang paling tinggi sehinga dijadikan sebagai standard bagi yang lain. Vitamin E adalah nutrisi esensial yang berfungsi sebagai antioksidan di dalam tubuh manusia. Disebut esensial karena tubuh tidak dapat membuat sendiri, sehingga harus disediakan dari makanan. Tokoferol terdapat dalam minyak, kacang, gandum dan padi. Absorbsi tokoferol didalam usus berhubungan dengan absorbsi lemak. Lebih kurang 40% tokoferol yang dimakan akan diabsorbsi. Tokoferol masuk ke dalam darah melalui pembuluh limfe sebagai kilomikron. Vitamin E disimpan di jaringan lemak dan terkonsentrasi di mitokondria, retikulum endoplasmik dan membran plasma Fungsi utama vitamin E adalah mencegah peroksidasi membran fosfolipid. Karakteristik vitamin E yang lipofilik memungkinkan tokoferol berada di lapisan dalam sel membran (Halliway dan Getteridge, 1992).Tokoferol OH dapat memindahkan atom hidrogen dengan satu elektron ke radikal bebas dan membersihkan radikal bebas sebelum radikal bebas bereaksi dengan protein membran sel atau bereaksi membentuk lipid peroksidasi. Tokoferol-OH yang bereaksi dengan radikal bebas membentuk tokoferol-H. Tokoferol-H sendiri adalah radikal bebas juga. Tokoferol-H akan bereaksi lagi dengan vitamin C membentuk semidehidroaskorbat, suatu radikal bebas yang lemah. b. Asam Askorbat (Vitamin C)Asam askorbat adalah vitamin yang larut dalam air. Antioksidan yang terdapat dalam buah jeruk, kentang, tomat dan sayuran yang berwarna hijau. Manusia tidak mampu mensintesa l-askorbic acid dari d-glukosa karena tidak mempunyai enzim l-gulakolakton oksidase. Oleh sebab itu manusia memperoleh asam askorbat dari diet. Fungsi antioksidan vitamin C adalah kemampuannya sebagai agen pereduksi (donor elektron) radikal bebas. Pemberian satu elektron yang berasal dari asam askorbat membentuk radikal semi-dehidroaskorbat (DHA). Askorbat bereaksi dengan O2- dan OH untuk membentuk DHA. Menurut penelitian Jialal,1990, askorbat mempunyai kemampuan yang lebih kuat daripada tokoferol dalam menghambat oksidasi LDL. Konsentrasi askorbat yang digunakan untuk menghambat oksidasi LDL adalah sebesar 40-60 ppmc. Betakaroten Karotenoid adalah mikronutrien yang memberi warna pada buah dan sayuran. Karotenoid adalah prekursor vitamin A dan mempunyai efek antioksidan. Ada lebih dari 600 karotenoid telah ditemukan di dalam makanan. Yang paling sering adalah alfa-karoten, beta-karoten, likopen, krosetin, santaantin dan fukosantin. Beta-karoten adalah jenis yang paling banyak diteliti. Beta karoten terdiri dari dua molekul vitamin A (retinol). Beta karoten yang berasal dari diet diubah menjadi retinol di mukosa intestinal. Fungsi beta karoten sebagai antioksidan adalah kemampuannya untuk bereaksi dengan radikal bebas. Tetapi kemampuan beta karoten bereaksi dengan radikal bebas juga terbatas karena karotenoid sendiri dapat mengalami oksidasi (auto-oksidasi).Mekanisme kerja Antioksidan non Enzimatis : Vitamin E dan betakaroten bersifat lipofilik, sehingga dapat berperan pada membran sel untuk mencegah peroksidasi lipid. Sebaliknya, vitamin C, glutation dan sistein bersifat hidrofilik, dan berperan dalam sitosol. Karena keberadaannya dalam membran, vitamin E dapat bereaksi dengan radikal lipid (L ) dan radikal peroksilipid (LOO) Toc-H + L Toc + LHToc H + LOO Toc+ LOOH Radikal vitamin E (Toc) tidak terlalu reaktif karena terjadinya resonansi.Meskipun demikian, radikal vitamin E perlu juga dihilangkan. Untuk ini ada tiga cara, yaitu : a. Radikal vitamin E mengalami reaksi-reaksi intramolekul menghasilkan senyawa-senyawa non-radikalb. Setelah bergeser kearah permukaan molekul, radikal vitamin E bereaksi dengan vitamin C (Asc-H) dan menghasilkan radikal vitamin C (Asc) : Toc + Asc-H2 ==>Toc-H + Asc + H+Radikal vitamin C kemudian dihilangkan melalui reaksi dismutasi yang menghasilkan vitamin C dan dihidro-asam ascorbat (DHAA) : 1Asc + 2 H+ ==>Asc-H2 + DHAAc. Radikal vitamin E dapat pula bereaksi dengan glutation atau sistein yang juga terdapat dalam sitosol : Toc+ GSH (CysSH) ==>Toc-H + GS (CysS )2 GS (CysS ) ==>GSSG (CysS-Scys)Vitamin E hanya dapat berperan bila tekanan oksigen (pO2) tinggi. Pada tekanan oksigen rendah, peranan vitamin E digantikan oleh betakaroten. Seperti halnya radikal vitamin E, radikal betakaroten agak stabil karena adanya resonansi dalam molekulnya.

Klasifikasi berdasarkan sumbernyaBerdasarkan sumbernya antioksidan dibagi dalam dua kelompok, yaitu antioksidan sintetik (antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia) dan antioksidan alami ( antioksidan hasil ekstraksi bahan alami).a. Antioksidan sintetik Diantara beberapa contoh antioksidan sintetik yang diizinkan penggunaan untuk makanan yaitu Butil Hidroksi Anisol (BHA), Butil Hidroksi Toluen (BHT), propil galat (PG), dan Tert-Butil Hidoksi Quinon (TBHQ). Antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial (Buck 1991). Antioksidan BHA memiliki kemampuan antioksidan yang baik. Hal ini dapat dilihat dari ketahanannya terhadap tahap-tahap pengelolaan maupun stabilitasnya pada produk akhir seperti lemak hewan yang digunakan dalam pemanggangan, akan tetapi BHA relatif tidak efektif jika ditambahkan pada minyak tanaman. Antioksidan BHA bersifat larut lemak dan tidak larut air, berbentuk padat putih dan dijual dalam bentuk tablet atau serpih, bersifat volatil sehingga berguna untuk penambahan ke materi pengemas.Antioksidan sintetik BHT memiliki sifat serupa BHA, antioksidan ini akan memberi efek sinergis yang baik jika digunakan bersama antioksidan BHA. Antioksidan BHT berbentuk kristal padat putih dan digunakan secara luas karena relatif murah. Antioksidan sintetik lainnya yaitu propil galat. Propil galat mempunyai karakteristik sensitif terhadap panas, terdekomposisi pada titik cairnya 148C, dapat membentuk komplek warna dengan ion metal, sehingga kemampuan antioksidannya rendah. Selain itu, propil galat memiliki sifat berbentuk kristal padat putih, sedikit tidak larut lemak tetapi larut air, serta memberi efek sinergis dengan BHA dan BHT. Antioksidan TBHQ dikenal sebagai antioksidan paling efektif untuk lemak dan minyak, khususnya minyak tanaman karena memiliki kemampuan antioksidan yang baik pada proses penggorengan tetapi rendah pada proses pembakaran. Jika antioksidan TBHQ digabungkan dengan antioksidan BHA, maka akan memiliki kemampuan antioksidan yang baik pada proses pemanggangan dan akan memberikan manfaat yang lebih luas. Antioksidan TBHQ dikenal berbentuk bubuk putih sampai coklat terang, mempunyai kelarutan cukup pada lemak dan minyak, tidak membentuk kompleks warna dengan Fe dan Cu tetapi dapat berubah pink dengan adanya basa.b. Antioksidan Alami Antioksidan alami di dalam makanan dapat berasal dari senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau dua komponen makanan, senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksi selama proses pengolahan, senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami dan ditambahkan ke makanan sebagai bahan tambahan pangan (Pratt 1992). Menurut Pratt dan Hudson (1990), kebanyakan senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami adalah berasal dari tumbuhan.Menurut Pratt dan Hudson (1990) senyawa antioksidan alami umumnya adalah senyawa fenolik atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid,turunan asam sinamat, kumarin, tokoferol, dan asam-asam organik polifungsional. Ditambahkan oleh Pratt (1992), golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, kateksin, flavonol dan kalkon. Sementara turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain. Senyawa antioksidan alami polifenolik ini adalah multifungsional dan dapat beraksi sebagai pereduksi, penangkap radikal bebas, pengkelat logam, dan peredam terbentuknya singlet oksigen.

Antioksidan berdasarkan mekanisme kerjanya. Atas dasar fungsinya antioksidan dapat dibedakan menjadi tiga seperti berikut: 1) Antioksidan Primer Antioksidan primer berfungsi untuk mencegah terbentuknya radikal bebas baru karena ia dapat merubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang berkurang dampak negatifnya, yaitu sebelum sempat bereaksi. Antioksidan primer yang ada dalam tubuh yang sangat terkenal adalah enzim superoksida dismutase. Enzim ini sangat penting sekali karena dapat melindungi hancurnya sel-sel dalam tubuh akibat serangan radikal bebas. Bekerjanya enzim ini sangat dipengaruhi oleh mineral-mineral seperti mangan, seng, tembaga dan selenium yang harus terdapat dalam makanan dan minuman. Selain Enzim superoksida dismutase Enzim Antioksidan lainya juga merupakan salah satu contoh dari Antioksidan Primer yaitu Enzim katalase dan Enzim Glutation Perioksidase.

2) Antioksidan Sekunder Antioksidan sekunder merupakan senyawa yang berfungsi menangkap radikal bebas serta mencegah terjadinya reaksi berantai sehingga tidak terjadi kerusakan yang lebih besar. Contoh yang populer, antioksidan sekunder adalah vitamin E, Vitamin C, dan betakaroten yang dapat diperoleh dari buah-buahan.

3) Antioksidan Tersier Antioksidan tersier merupakan senyawa yang memperbaiki sel-sel dan jaringan yang rusak karena serangan radikal bebas. Biasanya yang termasuk kelompok ini adalah jenis enzim misalnya metionin sulfoksidan reduktase yang dapat memperbaiki DNA dalam inti sel. Enzim tersebut bermanfaat untuk perbaikan DNA pada penderita kanker.

b. Sumber AntioksidanSumber-sumber antioksidan dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok, yaitu antioksidan sintetik (antioksidan yang diperoleh dari hasil sintesa reaksi kimia) dan antioksidan alami (antioksidan hasil ekstraksi bahan alami).Beberapa contoh antioksidan sintetik yang diijinkan penggunaanya untuk makanan dan penggunaannya telah sering digunakan, yaitu butil hidroksi anisol (BHA), butil hidroksi toluen (BHT), propil galat, tert-butil hidoksi quinon (TBHQ) dan tokoferol. Antioksidan-antioksidan tersebut merupakan antioksidan alami yang telah diproduksi secara sintetis untuk tujuan komersial.Antioksidan alami di dalam makanan dapat berasal dari (a) senyawa antioksidan yang sudah ada dari satu atau dua komponen makanan, (b) senyawa antioksidan yang terbentuk dari reaksi-reaksi selama proses pengolahan, (c) senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami dan ditambahkan ke makanan sebagai bahan tambahan pangan (Pratt, 1992).Senyawa antioksidan yang diisolasi dari sumber alami adalah yang berasal dari tumbuhan. Kingdom tumbuhan, Angiosperm memiliki kira-kira 250.000 sampai 300.000 spesies dan dari jumlah ini kurang lebih 400 spesies yang telah dikenal dapat menjadi bahan pangan manusia. Isolasi antioksidan alami telah dilakukan dari tumbuhan yang dapat dimakan, tetapi tidak selalu dari bagian yang dapat dimakan. Antioksidan alami tersebar di beberapa bagian tanaman, seperti pada kayu, kulit kayu, akar, daun, buah, bunga, biji dan serbuk sari (Pratt,1992).Senyawa antioksidan alami tumbuhan umumnya adalah senyawa fenolik atau polifenolik yang dapat berupa golongan flavonoid, turunan asam sinamat, kumarin, tokoferol dan asam-asam organik polifungsional. Golongan flavonoid yang memiliki aktivitas antioksidan meliputi flavon, flavonol, isoflavon, kateksin, flavonol dan kalkon. Sementara turunan asam sinamat meliputi asam kafeat, asam ferulat, asam klorogenat, dan lain-lain.

c. Cara kerja antioksidanJika di suatu tempat terjadi reaksi oksidasi dimana reaksi tersebut menghasilkan hasil samping berupa radikal bebas (OH) maka tanpa adanya kehadiran antioksidan radikal bebas ini akan menyerang molekul-molekul lain disekitarnya. Hasil reaksi ini akan dapat menghasilkan radikal bebas yang lain yang siap menyerang molekul yang lainnya lagi. Akhirnya akan terbentuk reaksi berantai yang sangat membahayakan.Berbeda halnya bila terdapat antioksidan. Radikal bebas akan segera bereaksi dengan antioksidan membentuk molekul yang stabil dan tidak berbahaya. Reaksi pun berhenti sampai disini.

Tanpa adanya antioksidan :Reaktan -> Produk + OHOH + (DNA,protein, lipid) -> Produk + Radikal bebas yang lainRadikal bebas yang lain akan memulai reaksi yang sama dengan molekul yang ada diekitarnya.

Dengan adanya antioksidanReaktan -> Produk + OHOH + antioksidan -> Produk yang stabil

Mengapa antioksidan cenderung bereaksi dengan radikal bebas terlebih dahulu dibandingkan dengan molekul yang lain? Antioksidan bersifat sangat mudah teroksidasi atau bersifat reduktor kuat dibanding dengan molekul yang lain.Jadi dapat disimpulkan keefektifan antioksidan bergantung dari seberapa kuat daya oksidasinya dibanding dengan molekul yang lain. Semakin mudah teroksidasi maka semakin efektif antioksidan tersebut.

d. Peranan AntioksidanPadaKesehatanProses penuaan dan penyakit degeneratif seperti kanker kardiovaskuler, penyumbatan pembuluh darah yang meliputi hiperlipidemik, aterosklerosis, stroke, dan tekanan darah tinggi serta terganggunya sistem imun tubuh dapat disebabkan oleh stress oksidatif.Stress oksidatif adalah keadaan tidak seimbangnya jumlah oksidan dan prooksidan dalam tubuh. Pada kondisi ini, aktivitas molekul radikal bebas atau reactive oxygen species (ROS) dapat menimbulkan kerusakan seluler dan genetika. Kekurangan zat gizi dan adanya senyawa xenobiotik dari makanan atau lingkungan yang terpolusi akan memperparah keadaan tersebut.Bila umumnya masyarakat Jepang atau beberapa masyarakat Asia jarang mempunyai masalah dengan berbagai penyakit degeneratif, hal ini disebabkan oleh menu sehat tradisionalnya yang kaya zat gizi dan komponen bioaktif. Zat-zat ini mempunyai kemampuan sebagai antioksidan, yang berperan penting dalam menghambat reaksi kimia oksidasi, yang dapat merusak makromolekul dan dapat menimbulkan berbagai masalah kesehatan.

8