Fukoidan merupakan salah satu biopolimer yang diekstrak dari rumput laut coklat dan juga mentimun laut. Fukoidan merupakan bagian dari penyusun dinding sel rumput laut coklat. Kekhasan dari fukoidan adalah secara komposisi umumnya mengandung residu fukosa yang mengikat gugus ester sulfat (SO3-), dimana keberadaan gugus sulfat ini dapat membantu alga untuk dapat beradaptasi dalam lingkungan dengan salinitas yang berlebihan. Disamping fucosa, galaktosa dan silosa juga ditemukan, meskipun studi membuktikan bahwa gugus sulfat umumnya terikat pada residu fukosa. Fukoidan adalah salah satu polisakarida dari komoditas laut yang dicari di samping karaginan, agar dan alginat.
Fukoidan dibuktikan memiliki banyak manfaat kesehatan seperti antioksidan, antidiabetes, antivirus, dan antiinflamasi. Meskipun yang paling banyak dikaji lebih dalam adalah perananya sebagai zat antikoagulan (pengencer darah). Adapun faktor yang menentukan tingkat bioaktivitas dari fukoidan diantaranya proporsi residu fukosa, derajat sulfatasi (degree of sulphation) dan posisi gugus sulfat pada monomer fukosa, juga jenis ikatan glikosidik serta berat molekul.
Melihat struktur kimia dari fukoidan menjadi atribut mutu yang sangat penting, metode penjelasan struktur fukoidan menjadi sangat penting. Secara umum analisis struktur polimer merupakan pekerjaan yang sangat sulit dikarenakan kompleksitas dari polimer itu sendiri, juga dikarenakan kerusakan dari analit polimer pada proses derivatisasi sampel. Sehingga hasil yang dihasilkan kurang akurat.
Metode berbasis spektroskopi yang non-destructive seperti FTIR (Fourier transform Infrared Spectroscopy) atau NMR (nuclear magnetic resonance) adalah metode yang sering digunakan pada penentuan struktur dari fukoidan, namun kedua metode tersebut tidak dapat memberikan informasi yang representative. FTIR sangat kualitatif dan terbatas untuk melihat gugus fungsional dari sampel, meskipun FTIR membutuhkan sampel yang sangat sedikit. NMR lebih kuantatif daripada NMR, meskipun tantangan muncul dari kompleksitas dari spektrum NMR yang dihasilkan oleh polimer fukoidan, dan jika dikuantifikasi NMR membutuhkan sampel yang yang relative banyak dengan waktu pengukuran yang sangat lama. Banyaknya perak yang tumpang tindih dari gugus fungsional fukoidan pada spektrum NMR juga menyebabkan sulitnya interpretasi data spektrum NMR untuk penjelasan struktur.
Analisis metilasi merupakan metode yang superior dibandingkan dengan metode spektroskopi baik FTIR maupun NMR. Analisis metoksilasi memberikan struktur informasi yang sangat memudahkan dalam penjelasan struktur. Analisis ini dilakukan dengan derivatisasi polimer fukoidan menjadi partially methylated alditol acetates (PMAAs) atau dalam Bahasa Indonesia adalah turunan polimer yang berupa monosakarida cincin terbuka yang sebagian gugus hidroksilnya disubstitusi oleh gugus metoksil ataupun asetil. Dengan metode ini informasi yang diperoleh dari polimer fukoidan adalah tipe ikatan dan posisi gugus sulfat.
Analisis metoksilasi ini melalui empat reaksi yang berurutan yakni permetoksilasi (metoksilasi komplit), hidrolisis komplit, reduksi dan asetilasi (Gambar 1). Protokol ini menandai gugus hidroksil bebas dengan gugus metoksil sedangkan mantan gugus sulfat, ikatan glikosidik dan oksigen pengikat karbon pada konfigurasi cin-cin ditandai dengan gugus asetil. PMAAs diukur dengan menggunakan instrumen GC-FID-MS (Gas chromatography dengan detektor flame ion detector (FID) dan spektroskopi massa (MS) ), dimana FID digunakan untuk kuantifikasi, sedangkan MS untuk identifikasi PMAAs.
Dengan panjangnya proses penjelasan struktur dengan metode ini, tantangan muncul dari labilitas dari polimer fukoidan, dimana selama proses derivatisasi terjadi reaksi-reaksi samping yang menyebabkan kerusakan polimer fukoidan seperti depolimerisasi simultan dan hilangnya gugus sulfat. Sehingga pada akhirnya struktur yang dijelaskan memiliki akurasi yang rendah. Salah satu faktor yang menyebabkan reaksi-reaksi samping seperti yang disebut di atas adalah adanya kontaminasi air yang berasal dari sample, atmosfer, maupun peralatan derivatisasi. Berdasarkan Amin et al. (2024)a pada artikel berjudul “Refined linkage analysis of the sulphated marine polysaccharide fukoidan of Cladosiphon okamuranus with a focus on fucose” merekomendasikan empat peningkatan prosedur diantaranya
1. Penggunaan lithium dimsyl sebagai agen deprotonasi pada proses metoksilasi komplit. Hal ini dikarenakan dengan metode ini reaksi dapat berlangsung secara efektif karena reaksi berlangsung dalam lingkungan yang homogen. Hal ini didukung dengan kelarutan lithium dimsyl dalam larutan sampel dalam DMSO
2. Kondisi bebas air (water free) kondisi ini didukung dengan penggunaan DMSO anhydrous, pengeringan sample dan alat menggunakan desikator, serta penambahan lithium dimsyl menggunakan syringe gelas yang dikeringkan bersama jarum (needle) yang sebelum digunakan untuk mengambil dimsyl diisi dengan gas nitrogen kering untuk menghindari adanya gas oksigen yang dapat mengoksidasi dimsyl dan air yang dapat mengkonversi dimsyl menjadi LiOH
3. Isolasi polimer fukoidan termetoksilasi: metoksilasi komplit merupakan persyaratan untuk reaksi-reaksi selanjutnya, karena asumsinya seluruh gugus hidroksil bebas terlabeli dengan gugus metoksil. Secara umum polisakarida yang termetilasi komplit akan bersifat apolar, tetapi fukoidan polisakarida dengan sulfat akan tetap bersifat polar meskipun telah termetilasi komplit. Oleh karena itu, isolasi fukoidan sulfat termetilasi tidak dapat dilakukan dengan metode liquid-liquid extraction (aqueous-organic partition). Selanjutnya, isolasi menggunakan solid phase extraction menggunakan kolom C-18 menjadi metode yang telah diverifikasi selektif terhadap fukoidan sulfat termetilasi
4. Penggunaan fase diam HP-88, merupakan kolom GC berbahan 88% Cyanopropy)aryl-polysiloxane yang dapat memisahkan seluruh derivative PMAAs dari monosakarida fukosa. Sehingga semua peluang ikatan dan gugus sulfat dapat dilihat dengan metode analisis metilasi.
Dengan pengembangan metode analisis ikatan fukoidan ini dapat berkontribusi pada Penelitian-penelitian maupun penjaminan mutu fukoidan, karena metode ini dapat diterapkan untuk sampel-sampel fukoidan seperti yang dipublikasikan oleh Amin et al. (2024)b dalam artikel ilmiah berjudul The structure of fukoidan by linkage analysis tailored for fucose in four algae species: Fucus serratus, Fucus evanescens, Fucus vesiculosus and Laminaria hyperborea.
Penulis: Muhamad Nur Ghoyatul Amin, S.TP., M.P.
Baca juga: Mahasiswa FTMM Raih Juara Best Paper Kompetisi Satria Data 2024
