Judul: Metabolomics of minor spice plants Zingiberaceae and their correlation with in vitro antidiabetic and antioxidant activities
Abstrak: Diabetes mellitus (DM) saat ini masih menjadi ancaman serius kesehatan global. International Diabetes Federation IDF (2021) memperkirakan lebih dari 400 juta orang di dunia mengidap diabetes dan diperkirakan akan meningkat menjadi 700 juta pada tahun 2045. Diabetes merupakan suatu penyakit kronis progresif yang ditandai dengan tingginya kadar gula darah. DM memerlukan perhatian khusus terutama pada pola pencegahannya. Salah satu cara yang efektif adalah dengan menerapkan pola hidup sehat, dan konsumsi pangan yang berimbang. Masyarakat perlu dengan cermat memilih konsumsi pangan yang berpotensi mencegah diabetes. Tanaman rempah dari famili Zingiberaceae diketahui mempunyai aktivitas antioksidan, antidiabetes, total fenol dan total flavonoid yang tinggi. Diantara spesies rempah tersebut, terdapat rempah yang belum banyak digunakan dan dikenal oleh masyarakat di Indonesia yang disebut rempah minor. Rempah minor ini berpotensi sebagai antidiabetes dan memiliki aktivitas antioksidan. Rempah-rempah dari famili Zingiberaceae dikenal sebagai tanaman aromatik karena memiliki rasa dan aroma yang kuat. Aroma dibedakan dari konsentrasi dan komposisi komponen senyawa volatil dari rempah-rempah tersebut. Penelitian terkait korelasi antara senyawa volatil dan bioaktivitas rempah ini masih sangat terbatas. Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan data aktivitas α-glukosidase inhibitor (AGI), antioksidan (metode DPPH, FRAP, dan CUPRAC), total fenolik dan total flavonoid dari 12 rempah famili Zingiberaceae. Selain itu, penelitian juga bertujuan untuk memperoleh informasi komponen senyawa volatil dan non-volatil dari 12 rempah yang berperan dalam bioaktivitas yang diuji menggunakan pendekatan metabolomik. Penelitian ini terdiri atas 2 tahap yaitu (1) penapisan aktivitas biologis, total fenol, total flavonoid dan karakterisasi profil senyawa volatil dari 12 rempah-rempah, (2) identifikasi senyawa penghambat α-glukosidase dari tanaman terpilih (diperoleh dari hasil tahap 1) berbasis metabolomik menggunakan ultra high performance liquid chromatography (UHPLC) yang dikombinasikan dengan UHPLC-HRMS (high resolution mass spectrometry). Hasil penelitian tahap 1 menunjukkan bahwa pada konsentrasi 1000 μg/mL Zingiber aromaticum memiliki nilai AGI tertinggi (82%). Aktivitas antioksidan yang diuji dengan metode DPPH menunjukkan hasil tertinggi pada rempah Zingiber purpureum, Zingiber aromaticum, dan Alpinia malaccensis dengan nilai masing masing 22,2 μmol trolox equivalent (TE)/g ekstrak; 21,71 μmol TE/g ekstrak; dan 22,28 μmol TE/g ekstrak. Sampel dengan aktivitas antioksidan tertinggi yang diuji menggunakan metode FRAP adalah Amomum compactum (559,17 μmol TE/g ekstrak), dan metode CUPRAC Zingiber purpureum (1177 μmol TE/g ekstrak). Rempah Amomum compactum memiliki nilai total fenol tertinggi dengan nilai 39,96 mg GAE/ g ekstrak. Total flavonoid tertinggi diperoleh pada rempah Zingiber purpureum sebesar 144,5 mg QE/g ekstrak. Analisis senyawa volatil dari 12 rempah-rempah menggunakan instrumen GC-MS menunjukkan bahwa monoterpen merupakan kelompok senyawa volatil yang dominan pada Zingiber purpureum, Alpinia malaccensis, Zingiber ottensii, dan Boesenbergia rotunda. Alkana dominan pada Curcuma zedoria, sedangkan seskuiterpen dominan pada Zingiber zerumbet. Kelompok senyawa volatil lainnya seperti terpen, sesquiterpenoid, alkohol, aldehid dan keton ditemukan dalam konsentrasi yang lebih rendah pada ke 12 tanaman rempah-rempah tersebut. Selanjutnya profil senyawa volatil dari 12 rempah-rempah dianalisis menggunakan principal component analysis (PCA). Hasil analisis PCA menunjukkan bahwa Curcuma zedoria terlihat mengelompok paling jauh dari rempah lainnya. Hal ini menunjukkan bahwa Curcuma zedoria memiliki komposisi profil volatil yang paling berbeda. Analisis orthogonal projection to latent structure (OPLS) digunakan untuk melihat korelasi senyawa volatil dengan bioaktivitas untuk mendapatkan senyawa volatil yang berpotensi sebagai penghambat α-glukosidase dan antioksidan.
Keyword: α-glukosidase inhibitor, antioxidant, GC-MS, volatilomics, UHPLC-HRMS, metabolomics, Zingiber aromaticum.