## Original Artikel
Received May 2020 / Revised May 2020/ Accepted June 2020

## Spizaetus: Jurnal Biologi dan Pendidikan Biologi
e-ISSN 2722-869X  p-ISSN: 2716-151X
Physicochemical properties and biological activity of bioactive compound in Pepper nigrum: In silico study
Dewi Ratih Tirto Sari 1 , Yohanes Bare 2
1 Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya, Malang, 65145, Indonesia
2 Program Studi Pendidikan Biologi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Nusa Nipa, Maumere, 86111, Indonesia
Email: dratih@student.ub.ac.id
Abstrak. Lada  hitam  merupakan  salah  satu  tanama  yang  memikiki  kandungan  bahan  kimia  yang ebrmanfaat  bagi  tubuh  manusia.  Penelitian  ini  memiliki  tujuan  untuk  karakterisasi  fisiko  kimia  Serta prediksi fungsi biologis senyawa-senyawa bioaktif lada hitam secara in-silico . Metode yang digunakan adalah analisis in-silico dengan mengunduh bahan dari PubChem Piperine (ID:638024),
Piperonylamine (ID:75799), Piperisida  (ID:101422868),  Sarmentosin  (ID:5281123),  Sarmentin (ID:6440616), dan Chavicine (ID:1548912) dianalaisis menggunakan perangkat lunak online SuperPred. Hasil penelitian menunjukan bahwa keenam senyawa yang terkandung dalam Pepper nigrum memiliki karakteristik  fisiko  kimia  yang  unik  dengan  chavicin  dan  piperin  merupakan  senyawa  yang  memiliki struktur isomer, kesamaan struktur pada kedua senyawa menyebabkan prediksi aktivitas biologi yang sama.
Kata Kunci: fisiko kimia, in-silico lada hitam, PubChem

## 1. Pendahuluan
Penggunaan  berbagai  herbal    sebagai bahan  obat-obatan  sudah  mulai dikembangkan di berbagai negara baik untuk terapi maupun untuk pencegahan  (Pathak  and  Das,  2013). Salah satu bahan alam yang dikembangkan  yaitu  lada  hitam  ( Piper nigrum L),  yang  berasal  dari    famili Piperaceae  (Srinivasan,  2009).  Lada hitam banyak digunakan untuk menambah cita rasa masakan, selain itu beberapa  penelitian  melaporkan  lada hitam  dapat  digunakan  sebagai  obat herbal.  Lada  hitam  berfungsi  sebagai antioksidan, anti-inflamasi, dan
antimikroba (Aiyegoro dan Okoh, 2010; Meghwal dan Goswami, 2013).
Lada  hitam  mengandung  senyawa alkaloid  piperin  sebagai  senyawa bioaktif  utama  dan  beberapa  senyawa steroid atau minyak essential (Meghwal and  Goswami,  2013).  Kandungan piperin dalam lada hitam mencapai 5,3- 9,2%, selain itu, terdapat senyawa lain seperti    kavisin  (1%),  metil-pirolin, minyak  atsiri  (1,2-3,5%);  lemak  (6,5- 7,5%);  pati  (36-37%)  dan  serat  kasar (±14%) (Loo, 1987).
Gambar  1. Kandungan  kimia  derivat Paper ningrum (Ahmad et al., 2012) .
Piperin berfungsi sebagai anti- inflamasi, antimalaria, antiepilepsi, menurunkan berat badan, menurunkan demam,  menetralkan  racun  bisa  ular,
dan membantu meningkatkan penyerapan vitamin (Kolhe et al., 2009). Selain  piperine,  lada  hitam  juga memiliki  senyawa  metabolit  seperti flavonoid, steroid, phenolic, piperonylamine, piperisida,
sarmentosin,  sarmentin,  dan  chavicine (Ahmad  et  al.,  2012).    In  silico  adalah sala satu metode dalam bidnag biologi yang  menggabungkan  pengetahuan biologi dan teknik komputasi(Bare et al., 2019).    Penelitian  ini  bertujuan  untuk karakterisasi  fisiko  kimia  dan  prediksi fungsi biologis senyawa-senyawa bioaktif lada hitam secara in-silico .

## 2. Metode
Analisisi  kandungan  senyawa yang  terkandung  didalam Pepper nigrum dengan  menggunakan  teknik komputasi. Piperine (ID:638024),
Piperonylamine
(ID:75799),
Piperisida (ID:101422868), Sarmentosin  (ID:5281123),  Sarmentin (ID:6440616),
dan
Chavicine
(ID:1548912)  diunduh  dari  database PubChem. Senyawa-senyawa  tersebut diprediksi karakter fisiko kimia dengan software  online  SuperPred  (Nickel  et al., 2014). Aktivitas biologi dari keenam senyawa  diprediksi  PASS  online.  Nilai aktivitas  biologi  ditampilkan  dalam bentuk heatmap software heatmapper.

## 3.  Hasil dan Pembahasan
Karakter  fisiko  kimia  enam senyawa  yang  terkandung  di  dalam Pepper nigrum ditunjukkan pada Tabel 1.  Karakter  fisiko  kimia  senyawa- senyawa  tersebut  tidak  sesuai  dengan lima  aturan  Lipinski’s,  yang  mana aturan  Lipinski  menyebutkan  bahwa berat  molekul  senyawa  yang  baik sebagai obat dan aktif secara oral yaitu memiliki  berat  molekul  lebih  dari  500 g/mol.  Tabel  1  menunjukkan  keenam senyawa tidak memiliki berat molekul di atas atau sama dengan 500, nilai logP
lebih  dari  5.  Hal  ini  mengindikasikan bahwa  keenam  senyawa  yang  dalam Pepper nigrum tidak berperan sebagai obat,  tetapi  dapat  digunakan  sebagai suplemen.
Sarmentosin  memiliki  nilai  xlogP yang menunjukkan permeabilitas membrane lebih dari 5. Ikatan hidrogen donor pada keenam senyawa
menunjukkan  nilai  kurang  dari  5, kecuali Sarmentosin.
Acceptor
hydrogen  juga  menunjukkan  nilai
kurang
dari sepuluh
yang mengindikasikan  tidak  sesuai  dengan aturan  Lipinski  (Bare  et  al.,  2020).  Hal ini mengindikasikan sarmentosin dapat terserap  dengan  baik  oleh  tubuh  dan dapat  digunakan  sebagai  bahann  obat komersial.    Gorgani  et  al.,  (2017) menyatakan  bahwa  piperine  dan senyawa bioaktif dalam Pepper  nigrum memiliki  potensi  untuk  meningkatkan permeabilitas    membrane  sel  atau sebagai adjuvant masuknya obat dalam sel.
Berdasarkan  aktivitas  biologi, enam  senyawa  yang  terkadung  di dalam Pepper  nigrum diprediksi berperan sebagai antiinflamasi,
antioksidan,  antibakteri  dan  antivirus (Gambar 2). Berdasarkan nilai bioaktivitas  senyawa  yang  terkandung di dalam Pepper nigrum , Chavicine dan Piperine  diklasifikasikan  menjadi  satu kelompok  yang  berkerabat  dekat. Keduanya memiliki kecenderungan nilai bioaktivitas  yang  sama.  Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa piperine  memiliki  empat  isomer,  yaitu piperin  (trans-trans  isomer),  isopiperin (cis-trans  isomer),  chavicin  (cis-cis isomer)  dan  isochavicine  (trans-cis isomer)  (Gorgani  et  al.,  2017).  Piperin dan chavicin berkerabat dekat disebabkan karena keduanya merupakan isomer dan memiliki fungsi biologis yang sama.
Tabel 1. Karakteristik fisiko kimia enam senyawa bioaktif dalam Pepper nigrum
Karakter Senyawa Piperin Piperonylamin Piperisida Sarmentosin Sarmentin Chavicin Rumus C 17 H 19 NO 3 C 8 H 9 NO 2
C 21 H 27 NO 3 C 11 H 17 NO 7 C 14 H 23 NO C 17 H 19 NO 3 Berat molekul 285.338 151.163 341.444 275.255 221.339 285.338 xlogP 2.935 1.574 5.017 -2.755 3.239 2.935 Berat atom 21 11 25 19 16 21 Rotatable Bonds 4 1 10 5 7 4 Ikatan hidrogen (donor) 0 1 1 5 0 0 Ikatan hidrogen (aceptor) 3 3 3 8 1 3 Ikatan 23 12 26 19 16 23 Cincin 3 2 2 1 1 3 Polar Surface Area 38.770 44.480 47.560 143.400 20.310 38.770
Jumlah muatan 0 0 0 0 0 0 Sarmentin  diprediksi  memiliki bioaktivitas yang tinggi pada antiinflamasi, memiliki potensi bioaktivitas  yang  rendah  sebagai antioksidan.  Sarmentosin,  senyawa turunan  sarmentin,  memiliki  aktivitas cukup  tinggi  sebagai  antioksidan,  dan antibakteri.  Hal  ini  berbeda  dengan sarmentin  yang  memiliki  nilai  aktivitas sebagai  antioksidan  dan  antibakteri yang  rendah.  Sarmentin  merupakan senyawa  alkaloid,  secara  in  vivo dilaporkan  sebagai  antioksidan  dan antiinflamasi (Zakaria et al., 2010).
Sarmentin dan sarmentosin banyak  ditemukan  pada Pepper sarmentosum dan  memiliki  aktivitas sebagai  antiinflamasi,  antioksidan, antibakteri,  antifungal,  antiprotozoal dan  antiobesitas  (Shityakov  et  al., 2019).  Selain  itu,  sarmentin  yang diisolasi dari Pepper berperan sebagai herbisida  alami  (Dayan  et  al.,  2015). Piperisida memiliki aktivitas yang tinggi sebagai  antivirus,  terutama  virus influenza  dan  adenovirus.  Demikian juga senyawa piperolamyn.
Gambar 2. Peta heatmap aktivitas biologi enam senyawa yang terkandung di dalam Pepper nigrum. Intensitas warna menunjukkan tinggi rendahnya nilai aktivitas biologi.
Peta  heatmap  yang  ditampilkan menunjukan  fungsi  khusus  yang dikandunga  oleh  lada  hitam.  Warna merah  muda  menunjukkan  aktivitas senyawa yang tinggi, warna putih tidak
ada  aktivitas,  sedangkan  warna  biru menunjukkan aktivitas biologi senyawa yang rendah. Intensitas warna menunjukkan  tinggi  rendahnya  nilai aktivitas biologi.

## 4.  Kesimpulan
Uraian  di  atas  disimpulkan  bahwa keenam  senyawa  yang  terkandung dalam Pepper nigrum memiliki karaakteristik  fisiko  kimia  yang  unik. Keenam  senyawa  secara  umum memiliki struktur yang berbeda sehingga memiliki aktivitas biologi yang berbeda  satu  sama  lainnya.  chavicin dan  piperin  merupakan  senyawa  yang memiliki  struktur  isomer,  kesamaan struktur pada kedua senyawa menyebabkan prediksi aktivitas biologi yang sama.

## Daftar Pustaka
1. Ahmad, N., Fazal, H., Abbasi, B.H., Farooq, S., Ali, M., Khan, M.A., 2012. Biological role of Piper  nigrum  L.  (Black  pepper):  A  review.  Asian  Pac.  J.  Trop.  Biomed.  2,  S1945 – S1953. https://doi.org/10.1016/S2221-1691(12)60524-3
2. Aiyegoro, O.A., Okoh, A.I., 2010. Preliminary phytochemical screening and In vitro antioxidant activities of the aqueous extract of Helichrysum longifolium DC. BMC Complement. Altern. Med. 10, 21. https://doi.org/10.1186/1472-6882-10-21
3. Bare, Y., S, M., Tiring, S.S.N.D., Sari, D.R.T., Maulidi, A., 2020. Virtual Screening: Prediksi potensi  8-shogaol  terhadap  c-Jun  N-Terminal  Kinase  (JNK).  J.  Penelit.  Dan  Pengkaj.  Ilmu Pendidik. E-Saintika 4, 1 – 6. https://doi.org/10.36312/e-saintika.v4i1.157
4. Bare, Y., Sari, D.R.T., Rachmad, Y.T., Krisnamurti, G.C., Elizabeth, A., 2019. In Silico Insight the Prediction of Chlorogenic Acid in Coffee through Cyclooxygenase-2 (COX2) Interaction. Biog. J. Ilm. Biol. 7. https://doi.org/10.24252/bio.v7i2.9847
5. Dayan,  F.E.,  Owens,  D.K.,  Watson,  S.B.,  Asolkar,  R.N.,  Boddy,  L.G.,  2015.  Sarmentine,  a natural herbicide from Piper species with multiple herbicide mechanisms of action. Front. Plant Sci. 6. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00222
6. Gorgani,  L.,  Mohammadi,  M.,  Najafpour,  G.D.,  Nikzad,  M.,  2017.  Piperine-The  Bioactive Compound of Black Pepper: From Isolation to Medicinal Formulations: Piperine isolation from pepper….  Compr.  Rev.  Food  Sci.  Food  Saf.  16,  124– 140.  https://doi.org/10.1111/1541- 4337.12246
7. Kolhe,  S.R.,  Borole,  P.,  Patel,  U.,  2009.  EXTRACTION  AND  EVALUATION  OF  PIPERINE FROM PIPER NIGRUM LINN. Int. J. Pharm. Pharm. Sci. 1, 6.
8. Loo, T., 1987. Ikhtisar Ringkas dari Dasar-Dasar Farmakognosi. Bunda Karya, Jakarta.
9. Meghwal, M., Goswami, T.K., 2013. Piper nigrum and Piperine: An Update: REVIEW ON USE OF BLACK PEPER. Phytother. Res. 27, 1121 – 1130. https://doi.org/10.1002/ptr.4972
10. Nickel,  J.,  Gohlke,  B.-O.,  Erehman,  J.,  Banerjee,  P.,  Rong,  W.W.,  Goede,  A.,  Dunkel,  M., Preissner, R., 2014. SuperPred: update on drug classification and target prediction. Nucleic Acids Res. 42, W26 – W31. https://doi.org/10.1093/nar/gku477
11. Pathak, K., Das, R.J., 2013. Herbal Medicine- A Rational Approach in Health Care System. Int. J. Herb. Med. 1, 86 – 89.
12. Shityakov, S., Bigdelian, E., Hussein, A.A., Hussain, M.B., Tripathi, Y.C., Khan, M.U., Shariati, M.A., 2019. Phytochemical and pharmacological attributes of piperine: A bioactive ingredient of black pepper. Eur. J. Med. Chem. 176, 149 – 161.
https://doi.org/10.1016/j.ejmech.2019.04.002
13. Srinivasan, K., 2009. Black Pepper ( Piper nigrum ) and Its Bioactive Compound, Piperine, in: Molecular  Targets  and  Therapeutic  Uses  of  Spices.  WORLD  SCIENTIFIC,  pp.  25 – 64. https://doi.org/10.1142/9789812837912_0002
14. Zakaria, Z.A., Patahuddin, H., Mohamad, A.S., Israf, D.A., Sulaiman, M.R., 2010. In vivo anti- nociceptive  and  anti-inflammatory  activities  of  the  aqueous  extract  of  the  leaves  of  Piper sarmentosum. J. Ethnopharmacol. 128, 42 – 48. https://doi.org/10.1016/j.jep.2009.12.021