MEKANISME KERJA ANTIOKSIDAN Umar Santoso FTP-UGM

Reaksi Lipida dan Oksigen (Autoxidation) “Reaksi berantai radikal bebas” (Free radical chain reaction). Indikasinya : Adanya periode induksi Adanya pengaruh pro- dan antioksidan dari sejumlah kecil senyawa lain. Adanya pengaruh sinar UV.

Mekanisme Inisiasi : Terbentuk radikal bebas Propagasi : Radikal bebas dirubah menjadi radikal lainnya. Terminasi : Penggabungan dua radikal sehingga terbentuk produk-produk nonradikal yang stabil.

Inisiasi Reaksi langsung molekul lipida, RH, dengan molk. oksigen udara sulit, karena molekul lipid ada dalam keadaan singlet electronic state, sedangkan molekul oksigen ada dalam bentuk triplet ground state. RH + 3O2 ROOH Energi aktivasi sangat tinggi

Penyebab Inisiasi : Reaksi langsung antara katalisator logam dengan molekul lipida. Melibatkan dekomposisi senyawa-senyawa hidroperoksida. Hidroperoksida terbentuk selama tahap propagasi, tetapi juga dapat terbentuk hasil reaksi lipida dengan molekul oksigen singlet (1O2), atau oleh reaksi enzimatik.

M(n+1)+ + RH  Mn+ + H+ + R• --------------- Konversi oksigen triplet menjadi oksigen singlet karena adanya PHOTOSENSITIZER (Chlorophyll, flavin ) 3O2 1Sens  1Sens (excited)  3Sens (excited)  1Sens + 1O2 Kemudian RH + 1O2 ------- ROOH

Kemungkinan lain Reaksi asam lemak tak jenuh (PUFA) dengan oksigen karena adanya LIPOXYGENASE Lipoxygenase RH + 3O2 -------------- ROOH

ROOH RO• + •OH 2ROOH RO• + H2O + ROO• Dengan adanya ion logam  sumber utama radikal bebas ROOH + Mn+  RO• + OH- + M(n+1)+ ROOH + M(n+1)+  ROO• + H+ + Mn+1 Dua reaksi terakhir ini berlangsung terus (siklus), sehingga sejumlah kecil sekali ion logam akan efektif untuk menghasilkan radikal bebas.

Propagasi Radikal lipida amat sangat reaktif, dapat mengalami reaksi propagasi baik dengan abstraksi atom H atau dengan reaksi dengan molekul oksigen triplet. RH + R1• ↔ R• + R1H R• + 3O2 ↔ ROO• ROO• + RH ↔ ROOH + R• Reaksi oksigenasi amat sangat cepat. (ROOH yg terbentuk dpt berperan dlm inisiasi lagi)

Terminasi Penggabungan dua radikal merupakan suatu proses dengan energi aktivasi sangat rendah. Tetapi adanya reaksi terminasi terbatasi bila konsentrasi radikal rendah (– shg jarang terjadi tabrakan antar radikal), dan juga dengan faktor sterik,

ROO• + ROO• ↔ ROOR + O2 ROO• + R• ↔ ROOR Reaksi terminasi penting pada minyak makan yang dipanaskan pada suhu tinggi, seperti diindikasikan pembentukan polimer dalam minyak goreng. Hidroperoksida mengalami dekomposisi spontan pada suhu 160°C, dan pada kondisi ini konsentrasi radikal menjadi relatif sangat tinggi.

PENGGOLONGAN ANTIOKSIDAN (Menurut Ingold) Antioksidan Primer Antioksidan Sekunder

Primary (Chain-Breaking) Antioxidants Adalah senyawa-senyawa yang dapat bereaksi dengan radikal lipida dan menkonversikannya menjadi produk-produk yang lebih stabil. Secondary (Preventive) Antioxidants Menghambat atau mengurangi laju inisiasi dengan berbagai cara/ mekanisme.

ROO• ---- ROO- ------ ROOH ROO• + AH -------- ROOH + A• Pada keadaan normal, radikal lipida yang ada dalam jumlah banyak terutama adalah alkylperoxy radical, ROO• , yang merupakan agen pengoksidasi dan segera tereduksi menjadi anion-nya, dan kemudian dikonversi menjadi suatu hidroperoksida oleh suatu ELECTRON DONOR, atau yang dikonversi menjadi hidroperoksida oleh suatu HYDROGEN DONOR, AH . +e H+ ROO• ---- ROO- ------ ROOH ROO• + AH -------- ROOH + A• Adapun alkyl radical umumnya adalah agen pereduksi dan dapat dinetralkan oleh electron acceptor. -e R• ------- R+ ------- Alkene + H+

Reaksi umum Antioksidan pangan mencegah/ menghambat autoksidasi lipida, yang paling umum dengan donasi atom H secara cepat ke radikal lipida dg. reaksi: ROO• + AH  ROOH + A• Atau RO• + AH  ROH + A•

Suatu molekul akan berperan sbg. antioksidan primer jika Mudah mendonasikan atom hidrogen ke radikal lipida, dan Bila radikal yg terbentuk dari antioksidan lebih stabil daripada radikal lipida, atau dikonversikan menjadi produk lain yang lebih stabil. Phenol tidak aktif sebagai antioksidan, tetapi substitusi gugus alkil pada posisi 2, 4, atau 6 akan meningkatkan densitas elektron pada gugus OH dengan suatu inductive effect dan karenanya meningkatkan reaktivitasnya dengan radikal lipida. Contoh : 2-t-butyl-4-methoxyphenol (BHA).

Efektivitas antioksidan turunan 1,2-dihydroxybenzene meningkat karena adanya stabilisasi radikal phenoxy melalui adanya ikatan hidrogen intramolekular. Antioksidan fenolik efektif untuk memperpanjang periode induksi jika minyak belum rusak parah, tetapi jika sudah rusak parah maka tidak efektif.

Pengaruh konsentrasi antioksidan terhadap laju autoxidasi tergantung Struktur antioksidan Kondisi oksidasi Sample yang dioksidasi Kadang aktivitas antioksidan hilang atau bahkan menjadi prooksidan. (Why ?)

Sebagai pro-oksidan: Karena keterlibatannya dalam tahap inisiasi bila konsentrasinya tinggi: AH + O2  A• + HOO• AH + ROOH  RO• + H2O + A•

ANTIOKSIDAN SEKUNDER Sequestering agents Oxygen scavenger and Reducing agents. Enzymes as antioxidants Singlet oxygen quenchers (beta-carotene) Lain-lain: Fosfolipid MRPs

Definisi radikal bebas (Free Radicals) A FREE RADICAL MAY BE DEFINED AS ANY SPECIES CAPABLE OF INDEPENDENT EXISTANCE AND POSESSING ONE OR MORE UNPAIRED ELECTRONS, AN UNPAIRED ELECTRON BEING ONE THAT IS ALONE IN AN ORBITAL. (Auroma, D.I., 1994. Free radical and antioxidant; strategies in sports. J. Nutr. Biochem. 5 : 370-375.). The conventional radical dot () designated the presence of one or more of the unpaired electrons. Ex.: superoxide O2- , OH, ROO(peroxyl), CCl3, NO