ABSTRAK
Tinjauan ini menyelidiki berbagai macam senyawa bioaktif yang ada dalam makanan nabati, menekankan ekstraksi, isolasi, identifikasi, karakteristik, dan aplikasi yang muncul. Makanan nabati kaya akan senyawa bioaktif seperti polifenol, flavonoid, alkaloid, terpenoid, dan karotenoid, yang telah mendapatkan perhatian besar karena manfaat kesehatan potensial dan sifat fungsionalnya. Ekstraksi senyawa ini menggunakan metode konvensional, seperti ekstraksi pelarut, dan teknik modern, termasuk ekstraksi fluida superkritis, ekstraksi berbantuan ultrasonik, dan ekstraksi berbantuan gelombang mikro, semuanya dirancang untuk memulihkan senyawa bioaktif secara efisien sambil mempertahankan integritas struktural dan bioaktivitasnya. Proses isolasi, seperti kromatografi (HPLC, GC), sentrifugasi, dan filtrasi, digunakan untuk memisahkan dan memurnikan senyawa ini dari matriks tanaman yang kompleks. Metode analisis canggih, termasuk spektrometri massa (MS), resonansi magnetik nuklir (NMR), dan spektroskopi inframerah (IR), digunakan untuk identifikasi dan penjelasan struktural senyawa bioaktif ini, yang memberikan wawasan terperinci tentang susunan dan sifat kimianya. Karakteristik senyawa-senyawa ini, seperti aktivitas antioksidan, antiradang, antimikroba, dan antikanker, telah dipelajari secara ekstensif untuk potensi terapeutiknya. Selain itu, semakin banyaknya aplikasi senyawa bioaktif dalam makanan fungsional, nutraceutical, farmasi, dan kosmetika menggarisbawahi semakin pentingnya senyawa-senyawa ini di berbagai industri. Tinjauan ini menawarkan eksplorasi menyeluruh terhadap senyawa-senyawa bioaktif dalam makanan nabati, yang mencakup metode ekstraksi dan isolasi, identifikasi, sifat-sifat, dan penggunaan yang baru muncul, yang menggarisbawahi potensi besarnya untuk meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan manusia.

1 Pendahuluan
Makanan yang berasal dari tumbuhan mencakup banyak sekali senyawa bioaktif, yang merupakan zat bawaan dengan potensi manfaat kesehatan. Zat-zat yang disebutkan di atas, termasuk polifenol, karotenoid, flavonoid, dan alkaloid, menunjukkan berbagai karakteristik, yang meliputi aktivitas antioksidan (Thuphairo et al. 2019 ), antiinflamasi (Villarreal-Soto et al. 2019 ), antikanker (Wu et al. 2019 ), dan efek antimikroba (Gosset-Erard et al. 2021 ). Meningkatnya pengakuan atas keuntungan kesehatan yang terkait dengan senyawa bioaktif telah menyebabkan peningkatan yang nyata dalam penelitian yang berfokus pada ekstraksi, isolasi, identifikasi, dan karakterisasi senyawa-senyawa ini yang berasal dari sumber makanan nabati. Lebih jauh lagi, bisnis lain, seperti sektor makanan, farmasi, dan kosmetik menunjukkan antusiasme yang signifikan dalam menyelidiki kemungkinan penggunaan zat-zat bioaktif ini (Shang et al. 2019 ). Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan signifikan telah diamati di sektor ini, terutama dikaitkan dengan munculnya metodologi dan teknologi canggih yang digunakan dalam ekstraksi, isolasi, dan karakterisasi zat bioaktif (Essien et al. 2020 ). Kemajuan ini telah menghasilkan pemahaman yang lebih mendalam tentang komposisi kimia, sifat, dan keuntungan fisiologis prospektif dari zat-zat ini, sehingga memfasilitasi pemanfaatannya di berbagai sektor. Namun demikian, meskipun ada kemajuan yang nyata, masih ada kendala yang terus-menerus terkait dengan prosedur ekstraksi, isolasi, dan identifikasi senyawa bioaktif yang diperoleh dari sumber makanan nabati (Mahato et al. 2019 ). Tinjauan ini bertujuan untuk menyajikan ikhtisar komprehensif tentang ekstraksi, isolasi, identifikasi, karakteristik, dan aplikasi senyawa bioaktif yang baru diperoleh dari makanan nabati. Artikel ini akan mengeksplorasi beberapa metodologi dan teknologi yang digunakan dalam ekstraksi dan isolasi zat-zat ini sambil menganalisis struktur kimianya, karakteristiknya, dan kemungkinan implikasinya bagi kesehatan manusia. Lebih jauh lagi, studi ini akan menyelidiki meningkatnya aplikasi senyawa bioaktif di berbagai sektor, dengan fokus khusus pada kendala yang perlu diatasi untuk memanfaatkan sepenuhnya kemampuan zat ini.

2 Teknik Ekstraksi Senyawa Bioaktif dari Makanan Berbasis Tanaman
2.1 Ekstraksi Pelarut
Proses ekstraksi zat bioaktif dari makanan berbasis tanaman merupakan prosedur kompleks yang memerlukan penggunaan beberapa pelarut untuk melarutkan dan mengekstrak senyawa ini secara efisien. Ekstraksi pelarut merupakan teknologi yang sangat umum di beberapa industri, karena keunggulannya dalam hal kesederhanaan, efisiensi, dan efektivitas biaya. Pemilihan pelarut yang sesuai untuk ekstraksi senyawa bioaktif bergantung pada beberapa aspek, termasuk jenis dan fitur pelarut, kelarutannya dalam pelarut yang dipilih, dan kemungkinan efek lingkungan dan toksisitas pelarut.

Air, etanol, metanol, aseton, dan heksana termasuk pelarut yang umum digunakan untuk ekstraksi senyawa bioaktif. Air, sebagai pelarut polar, umumnya digunakan untuk ekstraksi zat polar, termasuk asam fenolik dan flavonoid. Etanol dan metanol, yang keduanya merupakan pelarut polar, sering digunakan dalam ekstraksi zat bioaktif seperti polifenol, flavonoid, dan alkaloid. Sebaliknya, aseton, yang merupakan pelarut dengan karakteristik non-polar, sangat cocok untuk ekstraksi karotenoid. Sebaliknya, heksana, yang juga merupakan pelarut non-polar, merupakan pilihan yang disukai untuk mengekstraksi zat lipofilik seperti minyak esensial.

Ada beberapa teknik ekstraksi, seperti maserasi, perkolasi, dan ekstraksi Soxhlet. Proses maserasi melibatkan perendaman bahan tanaman dalam pelarut untuk durasi yang lama, sehingga memudahkan ekstraksi senyawa. Sebaliknya, perkolasi melibatkan proses pelarutan melalui kolom yang padat berisi bahan tanaman. Metode ekstraksi Soxhlet melibatkan penggunaan peralatan khusus yang memungkinkan sirkulasi pelarut terus-menerus melalui bahan tanaman, sehingga menyederhanakan proses ekstraksi.

Pemilihan pelarut dan metodologi ekstraksi memiliki peran penting dalam menentukan kuantitas dan kualitas senyawa bioaktif yang diperoleh. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengoptimalkan kondisi ekstraksi, yang mencakup variabel seperti konsentrasi pelarut, durasi ekstraksi, suhu, dan rasio pelarut terhadap bahan tanaman. Parameter ini secara kolektif memiliki peran penting dalam meningkatkan efisiensi dan hasil proses ekstraksi.

2.2 Ekstraksi dengan Bantuan Ultrasonografi (UEA)
Ekstraksi berbantuan ultrasonik (UAE) merupakan teknik ampuh yang digunakan untuk mengekstrak berbagai senyawa bioaktif dari bahan tanaman (Rivera-Mondragón et al. 2019 ) dan jaringan hewan (Bhat et al. 2022 ). Ini merupakan metode yang tidak merusak, ramah lingkungan, dan efisien yang telah menarik perhatian signifikan dalam beberapa tahun terakhir.

UAE melibatkan penerapan gelombang suara frekuensi tinggi ke media cair yang berisi sampel yang diinginkan (Marić et al. 2018 ). Gelombang suara menciptakan zona bertekanan tinggi dan zona bertekanan rendah dalam cairan, yang menyebabkan gelembung kavitasi terbentuk dan runtuh dengan cepat (Sanou et al. 2023 ) (Gambar 1 ). Gelembung-gelembung ini menghasilkan gaya mekanis yang kuat yang mengganggu dinding sel sampel dan meningkatkan perpindahan massa senyawa bioaktif dari fase padat ke fase cair (Kobus et al. 2022 ).

UAE menghadirkan banyak keuntungan dibandingkan metode ekstraksi konvensional. Pertama, metode ini secara signifikan mempersingkat waktu ekstraksi, yang khususnya berguna untuk senyawa termolabil yang sensitif terhadap panas (Dassoff dan Li 2019 ). Selain itu, UAE meningkatkan hasil senyawa bioaktif dan mempertahankan kualitasnya dengan meminimalkan degradasi dan oksidasi selama proses ekstraksi (Rao et al. 2021 ). Lebih jauh lagi, UAE adalah teknik bebas pelarut, yang menghilangkan kebutuhan akan pelarut berbahaya dan mengurangi jejak lingkungan dari proses ekstraksi (Marić et al. 2018 ). UAE telah digunakan secara efektif untuk mengekstraksi berbagai senyawa bioaktif, termasuk flavonoid (Fan et al. 2022 ), alkaloid (Qin dan Xi 2021 ), asam fenolik (Zhong et al. 2019 ), dan minyak esensial (Kumar, Chopra, et al. 2023 ). Penerapannya mencakup berbagai industri, seperti makanan, farmasi, kosmetik, dan nutraseutika, yang digunakan untuk mengekstrak senyawa bioaktif dari berbagai sumber, seperti yang dirangkum dalam Tabel 1 .

TABEL 1. Berbagai metode ekstraksi.

Meskipun memiliki banyak kelebihan, penerapan UAE memerlukan optimalisasi kondisi ekstraksi yang cermat (Barjoveanu et al. 2020 ), seperti frekuensi, daya, dan durasi ultrasound (Thong-on et al. 2021 ), serta rasio sampel terhadap pelarut dan suhu (Kaur et al. 2021 ). Pemilihan parameter yang tepat bergantung pada sifat sampel dan senyawa target.

Metodologi permukaan respons (RSM) adalah alat statistik yang ampuh yang dapat meningkatkan proses UAE secara signifikan dengan mengoptimalkan variabel-variabel penting dan meningkatkan efisiensi ekstraksi. UAE banyak digunakan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif, seperti polifenol, flavonoid, dan minyak esensial, dari bahan tanaman. Gelombang ultrasonik menciptakan gelembung kavitasi yang mengganggu dinding sel tanaman, meningkatkan penetrasi pelarut dan memfasilitasi pelepasan senyawa-senyawa ini. Namun, efisiensi UAE bergantung pada beberapa parameter utama, termasuk daya ultrasonik, waktu ekstraksi, konsentrasi pelarut, suhu, dan rasio padat-cair. Di sinilah RSM memainkan peran penting.

RSM menggunakan pendekatan matematika dan statistik untuk memodelkan dan menganalisis interaksi antara berbagai faktor yang memengaruhi proses UAE. Pendekatan ini memungkinkan peneliti untuk merancang eksperimen secara sistematis, sehingga mereka dapat mengeksplorasi hubungan antara variabel dan menentukan kondisi optimal untuk hasil ekstraksi maksimum. Dengan menerapkan RSM, proses ekstraksi dapat disesuaikan untuk mencapai kombinasi terbaik dari daya ultrasonik, suhu, jenis pelarut, dan waktu ekstraksi, sehingga meminimalkan kebutuhan untuk metode coba-coba.

Salah satu keuntungan utama penggunaan RSM adalah kemampuannya untuk memperhitungkan efek sinergis atau antagonis antara berbagai parameter. Misalnya, daya ultrasonik yang lebih tinggi dapat meningkatkan hasil ekstraksi hingga titik tertentu, tetapi daya yang berlebihan dapat menyebabkan degradasi senyawa yang sensitif. RSM membantu mengidentifikasi ambang batas kritis ini, memastikan integritas senyawa bioaktif tetap terjaga sekaligus memaksimalkan efisiensi.

Selain itu, RSM mengurangi jumlah percobaan yang diperlukan untuk mengoptimalkan proses UAE, sehingga menghemat waktu dan sumber daya. RSM memberikan gambaran visual tentang bagaimana setiap faktor memengaruhi ekstraksi melalui plot permukaan respons, sehingga memudahkan prediksi hasil dan pengambilan keputusan yang tepat. Secara keseluruhan, pengintegrasian RSM ke dalam proses UAE menghasilkan peningkatan efisiensi, hasil yang lebih tinggi, dan peningkatan kualitas senyawa bioaktif yang diekstraksi.

UAE merupakan teknik inovatif untuk mengekstrak senyawa bioaktif dari berbagai sumber. Teknik ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan metode konvensional, seperti waktu ekstraksi yang lebih singkat, hasil dan kualitas senyawa bioaktif yang lebih baik, serta dampak lingkungan yang lebih rendah. Penggunaannya yang luas di berbagai industri menggarisbawahi potensinya sebagai alat yang berharga untuk memperoleh senyawa bernilai tinggi secara efisien.

2.3 Ekstraksi Berbantuan Gelombang Mikro (MAE)
Ekstraksi gelombang mikro telah memperoleh perhatian signifikan atas efektivitas dan efisiensinya dalam mengekstraksi senyawa bioaktif dari bahan tanaman (Lee et al. 2016 ). Teknik ini memanfaatkan gelombang elektromagnetik, biasanya dalam rentang frekuensi 300 MHz hingga 300 GHz, untuk memanaskan dan mengekstraksi senyawa dari matriks tanaman (Belwal et al. 2017 ). Proses ini bekerja dengan menginduksi interaksi antara gelombang elektromagnetik ini dan molekul polar yang hadir dalam pelarut dan bahan tanaman (Pellati et al. 2013 ). Interaksi ini mengubah energi elektromagnetik menjadi energi termal, menghasilkan panas yang memfasilitasi ekstraksi senyawa bioaktif (Hoang et al. 2007 ; Wang et al. 2017 ), seperti yang diilustrasikan dalam Gambar 2 .

Efisiensi ekstraksi gelombang mikro dipengaruhi oleh beberapa faktor utama, termasuk daya dan frekuensi radiasi gelombang mikro, pelarut yang digunakan, dan karakteristik bahan tanaman (Belwal et al. 2018 ). Daya dan frekuensi tinggi meningkatkan efisiensi ekstraksi dengan mendorong pemanasan yang cepat dan seragam, sedangkan daya dan frekuensi rendah dapat mengakibatkan ekstraksi yang tidak lengkap dan potensi degradasi termal senyawa (Jacotet-Navarro et al. 2016 ; Zill-e-Huma et al. 2011 ). Pilihan pelarut sangat penting untuk efisiensi dan selektivitas ekstraksi (Kaur et al. 2020 ). Pelarut polar seperti air, etanol, dan metanol lebih disukai dalam ekstraksi gelombang mikro karena sifat dielektriknya yang kuat, yang memungkinkan interaksi yang efektif dengan molekul polar dalam matriks tanaman (Assefa et al. 2019 ). Sebaliknya, pelarut non-polar seperti heksana dan etil asetat kurang umum digunakan karena sifat dielektriknya yang lebih rendah dan kemampuannya yang terbatas untuk melarutkan senyawa polar (Kaur et al. 2020 ).

Karakteristik bahan tanaman, termasuk ukuran partikel, kadar air, dan komposisi kimia, dapat memengaruhi efisiensi ekstraksi secara signifikan (Zou et al. 2013 ). Partikel yang lebih halus meningkatkan luas permukaan, meningkatkan perpindahan massa antara pelarut dan matriks tanaman. Namun, kadar air yang tinggi dapat menyebabkan pemanasan berlebih, yang menyebabkan degradasi termal pada senyawa yang diekstraksi (Khakpour et al. 2023 ). Ekstraksi gelombang mikro menawarkan keuntungan yang berbeda dibandingkan metode konvensional, menjadikannya alternatif yang menjanjikan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif dari tanaman (Belwal et al. 2017 ; Pellati et al. 2013 ). Salah satu keuntungan utama adalah waktu pemrosesan yang berkurang; ekstraksi gelombang mikro cepat dan efisien, memotong waktu ekstraksi secara signifikan dibandingkan dengan metode tradisional seperti Soxhlet dan maserasi (Armenta et al. 2017 ; Jo et al. 2020 ; Phoboo et al. 2011 ). Efisiensi ini disebabkan oleh pemanasan seragam yang dihasilkan oleh gelombang elektromagnetik, yang mempercepat perpindahan massa antara pelarut dan matriks tanaman (Kellogg et al. 2017 ; Wang, Hu, et al. 2016 ). Selain itu, ekstraksi gelombang mikro sering kali mencapai hasil yang lebih tinggi daripada teknik konvensional dengan menembus lebih dalam ke matriks tanaman dan mengakses senyawa yang sulit diekstraksi (H.-F. Zhang et al. 2011 ). Gelombang elektromagnetik menginduksi pemanasan selektif molekul polar, memfasilitasi pelepasan senyawa target (Wang, Ding, dan Ren 2016 ).

2.3.1 Peningkatan Selektivitas
Ekstraksi gelombang mikro dapat mengekstrak senyawa tertentu dari matriks tanaman secara selektif dengan menggunakan pelarut dengan sifat tertentu dan mengoptimalkan kondisi ekstraksi (Maran dan Prakash 2015 ). Hal ini karena ekstraksi gelombang mikro dapat memanaskan molekul polar dalam matriks tanaman secara selektif dan meminimalkan ekstraksi senyawa yang tidak diinginkan seperti lemak, lilin, dan klorofil (Rahmani et al. 2020 ).

2.3.2 Hemat Biaya
Ekstraksi gelombang mikro dapat menghemat biaya dibandingkan dengan metode konvensional karena waktu pemrosesannya yang lebih singkat, konsumsi pelarut yang lebih rendah, dan hasil ekstraksi yang lebih tinggi (Pangestu et al. 2020 ). Hal ini dapat menghasilkan penghematan yang signifikan dalam hal biaya energi, tenaga kerja, dan peralatan.

2.3.3 Ramah Lingkungan
Ekstraksi gelombang mikro dapat menjadi pilihan yang lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan metode konvensional yang menggunakan pelarut dalam jumlah besar dan menghasilkan limbah dalam jumlah besar (Karbuz dan Tugrul 2021 ). Ekstraksi gelombang mikro dapat menggunakan pelarut dalam jumlah yang lebih sedikit dan menghasilkan lebih sedikit limbah, sehingga menghasilkan proses ekstraksi yang lebih berkelanjutan (Rodsamran dan Sothornvit 2019 ; Thu Dao et al. 2021 ).

Efisiensi ekstraksi gelombang mikro dipengaruhi oleh beberapa faktor, termasuk daya dan frekuensi radiasi gelombang mikro, sifat pelarut yang digunakan, dan karakteristik bahan tanaman (Tabel 1 ). Optimalisasi faktor-faktor ini sangat penting untuk mencapai efisiensi dan selektivitas ekstraksi yang maksimal.

Mempersiapkan sampel dengan homogenizer berkecepatan tinggi sebelum ekstraksi berbantuan gelombang mikro (MAE) dapat meningkatkan efisiensi dan hasil ekstraksi senyawa bioaktif secara signifikan. Homogenizer berkecepatan tinggi digunakan untuk melakukan pra-perlakuan sampel dengan memecah jaringan tanaman atau biologis menjadi partikel yang lebih kecil dan lebih seragam, sehingga meningkatkan luas permukaan yang terpapar pelarut ekstraksi. Langkah persiapan ini memainkan peran penting dalam meningkatkan perpindahan massa dan memfasilitasi pelepasan senyawa target, seperti polifenol, flavonoid, dan minyak esensial, selama proses MAE.

Ketika sampel dihomogenkan dengan kecepatan tinggi, dinding sel dan penghalang struktural lainnya akan rusak, sehingga memudahkan akses ke komponen intraseluler. Kerusakan struktur seluler ini memastikan bahwa pelarut dapat menembus lebih efektif, sehingga meningkatkan interaksi antara pelarut dan senyawa target. Hasilnya, sampel yang dihomogenkan merespons energi gelombang mikro dengan lebih baik, yang memanaskan pelarut dan sampel secara lebih merata. Pemanasan yang merata selama MAE semakin mempercepat proses ekstraksi dengan menyebabkan pecahnya sel secara lokal dan meningkatkan kelarutan serta laju difusi senyawa bioaktif ke dalam pelarut.

Sinergi antara homogenisasi dan MAE sangat penting untuk senyawa yang sulit diekstraksi atau saat menangani matriks tanaman yang keras. Luas permukaan yang meningkat dan ukuran partikel yang berkurang setelah homogenisasi memungkinkan energi gelombang mikro bekerja lebih efektif, mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk ekstraksi sekaligus meningkatkan hasil. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi ekstraksi tetapi juga membantu menjaga integritas senyawa yang sensitif terhadap panas yang dapat rusak akibat paparan gelombang mikro dalam jangka panjang.

Selain itu, homogenisasi berkecepatan tinggi sebagai langkah praperlakuan meminimalkan kebutuhan penggunaan pelarut yang berlebihan, sehingga menghasilkan proses ekstraksi yang lebih berkelanjutan dan ramah lingkungan. Secara gabungan, teknik-teknik ini menawarkan pendekatan yang ampuh untuk memaksimalkan ekstraksi senyawa bioaktif yang berharga dalam industri seperti makanan, farmasi, dan kosmetik, sekaligus mengurangi konsumsi energi dan waktu pemrosesan.

2.4 Homogenisasi Tekanan Tinggi
Homogenisasi tekanan tinggi (HPH) merupakan metode ekstraksi ramah lingkungan yang semakin banyak mendapat perhatian dalam beberapa tahun terakhir karena kemampuannya untuk mengekstrak senyawa bioaktif dari sumber alami tanpa menggunakan bahan kimia atau pelarut yang keras (Tan dan Kerr 2015 ). Teknik ini menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode ekstraksi tradisional, seperti konsumsi energi yang lebih rendah, dampak lingkungan yang lebih rendah, dan kemampuan untuk menghasilkan produk berkualitas tinggi (Patrignani et al. 2020 ).

HPH adalah metode ekstraksi ramah lingkungan yang menerapkan gaya mekanis yang kuat pada campuran dua cairan yang tidak dapat bercampur, seperti minyak dan air, untuk mengekstrak senyawa bioaktif dari sumber alami (Zhu et al. 2016 ) (Gambar 3 ). Mekanisme kerja di balik HPH melibatkan serangkaian fenomena fisik yang terjadi selama proses homogenisasi.

Langkah pertama dalam mekanisme aksi adalah terciptanya zona berenergi tinggi di dalam homogenizer. Saat campuran melewati celah sempit pada tekanan tinggi, turbulensi dan gaya geser yang kuat dihasilkan (Bevilacqua et al. 2019 ). Hal ini menyebabkan terciptanya area antarmuka yang besar antara dua cairan yang tidak dapat bercampur dan pecahnya tetesan yang lebih besar menjadi tetesan yang lebih kecil (Georget et al. 2014 ).

Langkah kedua dalam mekanisme aksi melibatkan pelepasan senyawa intraseluler dari sumber alami. HPH sangat efektif dalam mengganggu sel tanaman dan melepaskan senyawa intraseluler yang terperangkap, termasuk fitokimia, vitamin, dan mineral (Zhu et al. 2016 ). Hal ini dicapai dengan menerapkan tekanan tinggi, yang memecah dinding sel dan memfasilitasi pelepasan senyawa bioaktif ini. Ekstrak yang dihasilkan biasanya kaya akan senyawa berharga dan memiliki berbagai aplikasi dalam industri seperti makanan, kosmetik, dan nutraceutical (Saricaoglu et al. 2019 ; Wang et al. 2018 ; Wu et al. 2020 ).

Langkah ketiga dalam mekanisme kerja adalah pengawetan senyawa bioaktif selama proses ekstraksi (Zhou 2021 ). Tidak seperti metode ekstraksi tradisional yang menggunakan suhu tinggi dan bahan kimia keras, HPH beroperasi pada suhu rendah dan tanpa menggunakan pelarut atau bahan kimia, yang mengurangi risiko degradasi senyawa bioaktif. Waktu pemrosesan yang singkat dan kemampuan untuk mengendalikan suhu selama proses ekstraksi juga meminimalkan risiko degradasi senyawa bioaktif (Quan et al. 2020 ; Sentandreu et al. 2020 ).

HPH adalah metode ekstraksi ramah lingkungan yang menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan teknik tradisional. Salah satu manfaat utama HPH adalah efisiensinya dalam mengekstraksi senyawa bioaktif dari sumber alami seperti tanaman, buah-buahan, dan sayuran (Betoret et al. 2017 ). Proses ini menggunakan tekanan tinggi untuk mengganggu sel tanaman dan melepaskan senyawa intraseluler, sehingga menghasilkan ekstrak yang biasanya kaya akan fitokimia, vitamin, dan mineral (Martínez-Monteagudo et al. 2017 ). Ekstrak ini memiliki beragam aplikasi, termasuk dalam makanan, kosmetik, dan nutraceutical (Zamora dan Guamis 2015 ), seperti yang diuraikan dalam Tabel 1 .

Selain itu, HPH unggul dalam menghasilkan produk berkualitas tinggi dengan degradasi minimal senyawa bioaktif (Sharabi et al. 2018 ). Keunggulan ini berasal dari waktu pemrosesan yang singkat dan suhu yang terkontrol, yang membantu menjaga integritas senyawa. Tidak seperti metode tradisional yang sering kali memerlukan suhu tinggi dan bahan kimia keras, HPH beroperasi pada suhu yang lebih rendah dan tanpa pelarut atau bahan kimia, sehingga mengurangi risiko degradasi (Karacam et al. 2015 ; Moscovici Joubran et al. 2019 ; Saricaoglu et al. 2019 ; Silva et al. 2010 ; Suárez-Jacobo et al. 2011 ; Wellala et al. 2020 ).

Namun, HPH merupakan metode ekstraksi ramah lingkungan yang menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode ekstraksi tradisional. Metode ini menghasilkan ekstraksi senyawa bioaktif yang efisien dari sumber alami dengan degradasi minimal dan berdampak rendah terhadap lingkungan karena tidak menggunakan pelarut atau bahan kimia. Seiring dengan terus meningkatnya permintaan akan metode ekstraksi yang berkelanjutan dan ramah lingkungan, HPH diharapkan menjadi pilihan yang semakin populer di berbagai industri.

2.5 Ekstraksi Berbantuan Enzim (EAE)
Ekstraksi berbantuan enzim (EAE) merupakan teknik canggih yang digunakan untuk mengekstraksi senyawa bioaktif dari makanan nabati (lihat Tabel 1 ). Metode ini melibatkan penggunaan enzim spesifik yang memecah dinding sel bahan tanaman, sehingga memudahkan pelepasan senyawa bioaktif. EAE menawarkan beberapa keunggulan dibandingkan metode ekstraksi tradisional, seperti peningkatan efisiensi ekstraksi, pengurangan konsumsi pelarut, dan kemampuan untuk secara selektif menargetkan dan mengekstrak senyawa yang diinginkan (Sharif et al. 2023 ).

Mekanisme EAE berkisar pada pemanfaatan enzim yang dibuat khusus yang bekerja pada dinding sel bahan tanaman. Enzim, yang merupakan katalis biologis, mempercepat reaksi kimia tanpa ikut terpakai dalam proses tersebut. Dalam konteks EAE, enzim menargetkan polisakarida kompleks dan lignin yang menyusun dinding sel, yang menyebabkan kerusakannya (Islam et al. 2023 ).

Pemecahan dinding sel oleh enzim memungkinkan pelepasan senyawa bioaktif secara mudah. ​​Setelah dinding sel dibongkar, senyawa bioaktif dapat berdifusi bebas ke dalam pelarut ekstraksi, biasanya air atau campuran air dan pelarut organik polar. Proses EAE dapat disempurnakan lebih lanjut dengan menyesuaikan parameter seperti konsentrasi enzim, waktu reaksi, dan suhu (Sanjeewa et al. 2023 ).

Efisiensi EAE dapat ditingkatkan dengan menggunakan kombinasi enzim yang menargetkan berbagai komponen dinding sel tanaman. Misalnya, enzim yang menargetkan selulosa dapat digunakan bersama dengan enzim yang menargetkan hemiselulosa atau lignin, sehingga menghasilkan pemecahan dinding sel secara menyeluruh dan peningkatan efisiensi ekstraksi (Islam et al. 2023 ).

Khususnya, salah satu keuntungan utama EAE terletak pada kemampuannya untuk mengekstrak senyawa bioaktif tertentu secara selektif. Enzim dapat dipilih berdasarkan kapasitasnya untuk menargetkan senyawa tertentu, yang mengarah pada proses ekstraksi yang lebih tepat dan efisien. Lebih jauh, EAE memfasilitasi ekstraksi senyawa bioaktif yang mungkin menimbulkan tantangan saat menggunakan metode tradisional (Freitas et al. 2023 ).

Singkatnya, mekanisme EAE melibatkan penggunaan enzim tertentu untuk membongkar dinding sel bahan tanaman, yang memfasilitasi pelepasan senyawa bioaktif. EAE menawarkan keuntungan penting dibandingkan metode ekstraksi konvensional, termasuk peningkatan efisiensi ekstraksi, pengurangan penggunaan pelarut, dan kemampuan untuk mengekstrak senyawa yang diinginkan secara selektif. Efisiensi EAE dapat disempurnakan lebih lanjut dengan menyesuaikan konsentrasi enzim, waktu reaksi, dan suhu, serta menggunakan kombinasi enzim untuk menargetkan berbagai komponen dinding sel tanaman.

3 Teknik Isolasi dan Pemurnian Senyawa Bioaktif dari Makanan Berbasis Tanaman
3.1 Ekstraksi Fase Padat (SPE)
Ekstraksi fase padat (SPE) merupakan teknik yang sangat efektif untuk mengekstraksi dan memurnikan senyawa bioaktif dari makanan nabati. Teknik ini melibatkan penggunaan adsorben padat untuk secara selektif menahan senyawa target, sehingga memungkinkan isolasi senyawa tersebut dari matriks kompleks (Attallah et al. 2023 ).

SPE menawarkan beberapa keuntungan yang menjadikannya alat yang berharga di bidang penelitian produk alami. Pertama, SPE memberikan selektivitas yang sangat baik, yang memungkinkan isolasi senyawa bioaktif tertentu yang diinginkan sambil meminimalkan gangguan dari komponen lain yang ada dalam sampel. Selektivitas ini dicapai dengan memilih secara cermat bahan penyerap yang tepat yang menunjukkan afinitas terhadap senyawa target (Kumar, Kaushik, dkk. 2023 ).

Keunggulan lain dari SPE adalah keserbagunaannya. SPE dapat disesuaikan dengan berbagai jenis sampel dan kelas senyawa. Dengan memilih adsorben, ukuran lapisan sorben, dan pelarut elusi yang tepat, peneliti dapat mengoptimalkan kondisi ekstraksi dan mencapai hasil pemulihan yang tinggi untuk berbagai senyawa bioaktif (da Silva et al. 2020 ).

Metode ini juga dikenal karena efisiensinya. SPE biasanya memerlukan konsumsi pelarut yang minimal dibandingkan dengan teknik ekstraksi lainnya, yang hemat biaya dan ramah lingkungan. Selain itu, penggunaan sorben fase padat menghilangkan kebutuhan akan langkah penyaringan yang melelahkan, sehingga menghemat waktu dan menyederhanakan persiapan sampel (Patrice Didion et al. 2023 ).

SPE banyak digunakan dalam penelitian produk alami untuk mengisolasi dan memurnikan berbagai senyawa bioaktif, termasuk senyawa fenolik, flavonoid, alkaloid, dan terpenoid. Senyawa-senyawa ini memiliki beragam aktivitas biologis dan sangat diminati di berbagai bidang seperti farmasi, nutraseutika, dan makanan fungsional (Mir-Cerdà et al. 2023 ).

Untuk melakukan SPE, sampel awalnya dilewatkan melalui kartrid atau cakram fase padat yang berisi bahan penyerap yang sesuai. Senyawa target berinteraksi secara selektif dengan penyerap, sementara komponen matriks yang tidak diinginkan terbuang. Setelah itu, senyawa yang tertahan dielusi menggunakan pelarut yang sesuai, sehingga menghasilkan isolasi dan konsentrasi untuk analisis selanjutnya (Waseem et al. 2023 ).

Dengan demikian, SPE merupakan teknik yang berharga untuk ekstraksi dan pemurnian senyawa bioaktif dari makanan nabati. Selektivitas, fleksibilitas, efisiensi, dan aplikasinya yang luas menjadikannya alat penting dalam penelitian produk alami. Dengan memanfaatkan SPE, para peneliti dapat secara efektif mengisolasi dan memurnikan senyawa bioaktif, yang mengarah pada pemahaman yang lebih mendalam tentang sifat-sifatnya dan aplikasi potensialnya dalam berbagai industri.

3.2 Kromatografi Partisi Sentrifugal (CPC)
Kromatografi partisi sentrifugal (CPC) adalah teknik kromatografi canggih yang telah menarik minat signifikan dalam penelitian produk alami untuk mengekstraksi, mengisolasi, dan memurnikan senyawa bioaktif dari sumber nabati. Ini menawarkan beberapa keuntungan dibandingkan metode kromatografi tradisional, menjadikannya alat yang berharga untuk menemukan senyawa bioaktif baru (Métoyer et al. 2024 ). CPC beroperasi berdasarkan prinsip partisi cair-cair, memanfaatkan sistem pelarut dua fase. Dalam metode ini, campuran sampel dimasukkan ke dalam kolom yang diisi dengan fase stasioner, biasanya cairan dengan kepadatan tinggi, sementara cairan dengan kepadatan rendah berfungsi sebagai fase gerak. Gaya sentrifugal mendorong pembentukan sistem bifasik, yang memungkinkan partisi dan pemisahan senyawa target berdasarkan koefisien partisi mereka (Kiene et al. 2023 ).

Salah satu keuntungan utama CPC adalah kapasitas pemuatannya yang tinggi. Sifat bifasik sistem ini memungkinkan pemuatan volume sampel yang besar, sehingga ideal untuk memproses ekstrak tanaman kompleks dengan konsentrasi senyawa bioaktif yang tinggi. Fitur ini secara signifikan mengurangi kebutuhan akan persiapan sampel yang ekstensif, sehingga menghemat waktu dan sumber daya (Michel et al. 2024 ).

CPC juga menawarkan efisiensi pemisahan yang sangat baik. Daur ulang fase bergerak yang berkelanjutan memungkinkan terjadinya beberapa peristiwa pemisahan, sehingga meningkatkan resolusi senyawa target. Lebih jauh lagi, CPC dapat dengan mudah ditingkatkan, sehingga memungkinkan pemurnian senyawa bioaktif dalam jumlah yang lebih besar untuk karakterisasi dan bioassay lebih lanjut (Nunes et al. 2023 ).

Keuntungan penting lainnya dari CPC adalah kemampuannya untuk beroperasi dalam mode isokratik, yang berarti bahwa komposisi fase bergerak tetap konstan selama pemisahan. Hal ini menghilangkan kebutuhan untuk elusi gradien, menyederhanakan pengembangan metode dan memungkinkan reproduktifitas dan ketahanan yang lebih baik (Nakonieczna et al. 2024 ).

CPC telah menunjukkan selektivitas yang luar biasa, terutama untuk senyawa yang beragam secara struktural. Dengan menyesuaikan komposisi fase diam dan fase gerak, para peneliti dapat menyempurnakan parameter pemisahan dan memperoleh fraksi senyawa bioaktif dengan kemurnian tinggi. Selektivitas ini membuat CPC sangat berharga dalam isolasi komponen minor dari matriks tanaman yang kompleks (Pajot et al. 2023 ).

Lebih jauh lagi, CPC merupakan teknik serbaguna yang dapat digunakan dengan berbagai macam sistem pelarut dan konfigurasi kolom. Fleksibilitas ini memungkinkan para peneliti untuk menyesuaikan metode dengan kelas senyawa atau jenis sampel tertentu, sehingga meningkatkan penerapannya di berbagai bidang penelitian produk alami (de Souza et al. 2023 ).

CPC merupakan teknik kromatografi yang ampuh untuk ekstraksi, isolasi, dan pemurnian senyawa bioaktif dari sumber nabati. Kapasitas pemuatannya yang tinggi, efisiensi pemisahan, selektivitas, dan keserbagunaannya menjadikannya alternatif yang menarik untuk metode kromatografi konvensional. Dengan memanfaatkan kemampuan CPC, para peneliti dapat mempercepat penemuan dan pengembangan senyawa bioaktif baru dari sumber alami, membuka pintu bagi aplikasi potensial dalam industri farmasi, nutraseutika, dan industri lainnya.

3.3 Kromatografi Cair Preparatif (PLC)
Kromatografi cair preparatif (PLC) merupakan teknik ampuh yang digunakan untuk pemurnian dan isolasi senyawa bioaktif dari sumber nabati. Ini merupakan versi kromatografi cair analitis yang ditingkatkan skalanya, yang secara khusus dirancang untuk menangani volume sampel yang lebih besar dan menghasilkan fraksi murni yang sesuai untuk analisis dan aplikasi lebih lanjut (Shao et al. 2020 ).

PLC beroperasi dengan prinsip yang sama seperti kromatografi cair analitis, yang melibatkan pemisahan senyawa berdasarkan interaksi diferensial dengan fase stasioner dan fase bergerak. Namun, PLC menggunakan kolom yang lebih besar yang diisi dengan fase stasioner khusus untuk menampung beban sampel yang lebih tinggi dan mencapai hasil pemurnian yang lebih tinggi (Li et al. 2021 ).

Salah satu keuntungan utama PLC adalah kemampuannya untuk menangani campuran kompleks yang terdapat dalam ekstrak tanaman. Dengan menggunakan fase stasioner yang tepat dan mengoptimalkan kondisi pemisahan, PLC memungkinkan isolasi senyawa target yang efisien dari matriks rumit, yang mungkin mengandung berbagai macam senyawa yang diekstraksi bersama. Kemampuan ini sangat penting dalam penelitian produk alami, di mana pemurnian senyawa bioaktif sering kali menantang karena kelimpahannya yang rendah atau keberadaannya di samping senyawa pengganggu (Guiochon 2002 ).

PLC juga menawarkan resolusi dan daya pemurnian yang luar biasa. Dengan dimensi kolom yang lebih besar dan beban sampel yang lebih banyak, PLC memungkinkan pemisahan senyawa yang terkait erat dan penghilangan pengotor yang lebih baik. Resolusi tinggi ini sangat penting untuk memperoleh fraksi senyawa bioaktif yang sangat murni, yang penting untuk karakterisasi dan evaluasi biologis selanjutnya (Sun et al. 2023 ).

Lebih jauh lagi, PLC memberikan fleksibilitas dalam hal pemilihan pelarut dan profil elusi gradien. Fleksibilitas ini memungkinkan para peneliti untuk menyempurnakan kondisi pemisahan, mengoptimalkan strategi pemurnian, dan mengadaptasi metode tersebut ke berbagai kelas senyawa atau jenis sampel. Dengan menyesuaikan komposisi fase gerak, laju alir, dan profil gradien secara cermat, PLC dapat mencapai selektivitas dan efisiensi pemurnian yang tinggi untuk berbagai senyawa bioaktif (Wang, Mei, dkk. 2023 ).

PLC merupakan teknik serbaguna yang dapat dikombinasikan dengan berbagai metode deteksi, seperti UV–visibel, spektrometri massa, atau deteksi indeks bias, untuk memantau elusi senyawa target secara real-time. Hal ini memungkinkan pengumpulan fraksi yang efisien, memastikan isolasi senyawa murni, dan meminimalkan kehilangan sampel (Yao et al. 2024 ).

Oleh karena itu, PLC merupakan teknik yang berharga dalam penelitian produk alami untuk pemurnian dan isolasi senyawa bioaktif dari sumber nabati. Kemampuannya untuk menangani campuran kompleks, menyediakan pemisahan beresolusi tinggi, dan menawarkan fleksibilitas dalam pengembangan metode menjadikannya alat penting dalam pencarian senyawa bioaktif baru. Dengan memanfaatkan kemampuan PLC, para peneliti dapat meningkatkan pemahaman mereka tentang senyawa yang berasal dari tumbuhan dan membuka potensi aplikasinya di berbagai bidang, termasuk farmasi, nutraseutika, dan makanan fungsional.

3.4 Spektroskopi UV-Visible
Spektroskopi UV–Visible merupakan teknik analisis yang banyak digunakan dalam berbagai disiplin ilmu, termasuk kimia, biokimia, dan ilmu material. Teknik ini melibatkan pengukuran penyerapan atau transmisi sinar ultraviolet (UV) dan sinar tampak oleh sampel, yang memberikan informasi berharga tentang struktur elektroniknya dan keberadaan kromofor (Rawat dan Garg 2021 ).

Salah satu keuntungan utama spektroskopi UV-Visible adalah kesederhanaan dan aksesibilitasnya. Instrumentasinya relatif mudah, terdiri dari spektrofotometer UV-Visible yang memancarkan rentang panjang gelombang cahaya UV dan cahaya tampak yang luas. Sampel biasanya ditempatkan dalam kuvet transparan, dan absorbansi atau transmitansi cahaya diukur, yang memungkinkan dilakukannya analisis kuantitatif.

Spektroskopi UV–Visible sangat efektif untuk menganalisis senyawa dengan sistem pi-elektron terkonjugasi, seperti senyawa organik dan kompleks logam transisi. Senyawa ini menunjukkan pita serapan karakteristik di daerah UV dan tampak karena adanya transisi elektronik antara tingkat energi. Dengan mempelajari spektrum serapan, informasi berharga tentang sifat elektronik, konsentrasi, dan kemurnian sampel dapat diperoleh (Mir-Cerdà et al. 2023 ).

Teknik ini menawarkan sensitivitas yang sangat baik, yang memungkinkan deteksi senyawa pada konsentrasi rendah. Hal ini membuat spektroskopi UV–Visible berguna untuk analisis kuantitatif, seperti menentukan konsentrasi senyawa dalam larutan atau memantau reaksi kimia secara real time (Liu, Wang, dkk. 2021 ).

Spektroskopi UV–Visible juga digunakan untuk analisis kualitatif dan identifikasi senyawa. Setiap senyawa memiliki spektrum serapan yang unik, yang sering kali dicirikan oleh posisi puncak dan intensitas yang berbeda. Dengan membandingkan spektrum serapan senyawa yang tidak diketahui dengan spektrum referensi atau basis data, senyawa tersebut dapat diidentifikasi atau diklasifikasikan (Melo et al. 2021 ; Ramos-Escudero et al. 2021 ; Savitharani et al. 2024 ; Sirijan et al. 2020 ).

Lebih jauh lagi, spektroskopi UV–Visible merupakan teknik non-destruktif yang memerlukan persiapan sampel minimal. Teknik ini dapat digunakan untuk menganalisis berbagai jenis sampel, termasuk cairan, padatan, dan gas. Keserbagunaan ini menjadikannya alat yang berharga dalam berbagai bidang ilmiah, seperti analisis farmasi, pemantauan lingkungan, dan pengendalian mutu (Shrinet et al. 2021 ).

Spektroskopi UV–Visible dapat digunakan untuk studi kinetik, yang memungkinkan pemantauan reaksi kimia secara langsung. Dengan mengikuti perubahan absorbansi dari waktu ke waktu, laju reaksi, mekanisme reaksi, dan pengaruh berbagai faktor pada reaksi dapat diselidiki (Souza et al. 2021 ).

Dengan demikian, spektroskopi UV-Visible merupakan teknik analisis yang serbaguna dan banyak digunakan untuk analisis senyawa dengan sistem pi-elektron terkonjugasi. Kesederhanaan, aksesibilitas, sensitivitas, dan sifatnya yang tidak merusak menjadikannya alat yang berharga untuk analisis kualitatif dan kuantitatif dalam berbagai disiplin ilmu. Dengan memanfaatkan kemampuan spektroskopi UV-Visible, para peneliti dapat memperoleh wawasan berharga tentang sifat elektronik, konsentrasi, dan kemurnian sampel, yang akan memajukan pemahaman dan aplikasi mereka dalam bidang-bidang seperti kimia, biokimia, dan ilmu material.

3.5 Spektroskopi Resonansi Magnetik Nuklir (NMR)
Spektroskopi resonansi magnetik nuklir (NMR) adalah teknik analisis canggih yang banyak digunakan dalam kimia, biokimia, dan bidang terkait untuk penjelasan struktur dan karakterisasi senyawa organik, serta penyelidikan dinamika dan interaksi molekuler (Bruno et al. 2023 ).

NMR memanfaatkan sifat magnetik inti atom untuk memberikan informasi berharga tentang struktur dan perilaku molekul. Metode ini melibatkan pemaparan sampel ke medan magnet yang kuat dan penerapan pulsa frekuensi radio untuk menginduksi transisi spin nuklir. Dengan mengukur penyerapan dan emisi energi selama transisi ini, informasi terperinci tentang lingkungan kimia, konektivitas, dan dinamika sampel dapat diperoleh (Tampieri et al. 2021 ).

Salah satu keuntungan utama NMR adalah sifatnya yang tidak merusak. NMR memerlukan persiapan sampel yang minimal, sehingga memungkinkan analisis berbagai jenis sampel, termasuk cairan, padatan, dan gas, tanpa mengubah komposisi kimianya. Hal ini menjadikan NMR sebagai alat yang sangat berharga dalam karakterisasi campuran kompleks dan produk alami (Wishart et al. 2022 ).

NMR memberikan informasi struktural beresolusi tinggi, yang memungkinkan penentuan konektivitas molekuler dan susunan spasial atom dalam suatu molekul. NMR dapat mengidentifikasi gugus fungsi, membedakan antara isomer, dan menjelaskan arsitektur molekuler yang kompleks. Selain itu, teknik NMR seperti eksperimen NMR dua dimensi (2D) dan NMR multidimensi menawarkan resolusi spektral yang ditingkatkan dan memberikan wawasan terperinci tentang struktur dan dinamika molekuler (Sahoo et al. 2020 ).

Lebih jauh lagi, spektroskopi NMR mampu mengukur kelimpahan spesies molekuler yang berbeda dalam suatu campuran. Dengan mengintegrasikan area di bawah puncak tertentu dalam spektrum NMR, konsentrasi relatif senyawa dapat ditentukan, yang memudahkan analisis kuantitatif dan pembuatan profil metabolik (Giraudeau 2023 ).

Spektroskopi NMR juga memungkinkan studi tentang interaksi dan dinamika molekuler (Alderson dan Kay 2021 ). Melalui teknik seperti difusi NMR (Thomlinson et al. 2022 ), relaksasi NMR (dos Reis Lino et al. 2021 ), dan spektroskopi efek Overhauser nuklir (NOESY) (Madhu 2023 ), peneliti dapat menyelidiki pergerakan, rotasi, dan interaksi molekul, serta afinitas pengikatan antara ligan dan reseptor. Informasi ini berharga dalam bidang seperti penemuan obat, di mana pemahaman tentang interaksi molekuler sangat penting.

Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan dalam teknologi NMR, termasuk magnet medan tinggi (Yanagisawa et al. 2022 ) dan probe kriogenik (Matsuki et al. 2022 ), telah meningkatkan sensitivitas dan resolusi spektrum NMR secara signifikan. Hal ini memungkinkan analisis volume sampel yang lebih kecil dan deteksi senyawa dengan konsentrasi rendah, sehingga memperluas cakupan aplikasi NMR.

Spektroskopi NMR merupakan teknik analisis yang sangat efektif yang digunakan untuk penjelasan struktur, analisis kuantitatif, dan mempelajari interaksi dan dinamika molekuler. Sifatnya yang tidak merusak, resolusi tinggi, dan keserbagunaannya menjadikannya alat penting di berbagai disiplin ilmu. Spektroskopi NMR memungkinkan peneliti untuk memperoleh wawasan mendalam tentang struktur, komposisi, dan perilaku molekul, sehingga memajukan pengetahuan dan aplikasi dalam bidang kimia, biokimia, dan bidang terkait.

4 Teknik Identifikasi Senyawa Bioaktif
4.1 Spektrometri Massa Resolusi Tinggi (HRMS)
Spektrometri massa resolusi tinggi (HRMS) merupakan teknik analisis canggih yang telah merevolusi bidang identifikasi dan karakterisasi senyawa (Razgonova et al. 2023 ). Teknik ini menggabungkan penggunaan penganalisis massa resolusi tinggi dengan teknik akuisisi dan pemrosesan data yang canggih, sehingga memungkinkan penentuan berat molekul secara tepat dan spektrum massa yang akurat. HRMS telah menjadi alat yang sangat diperlukan dalam berbagai disiplin ilmu, termasuk kimia, biokimia, farmasi, dan analisis lingkungan (Alshammari et al. 2023 ).

Salah satu keuntungan utama HRMS adalah kemampuannya untuk memberikan pengukuran massa yang sangat akurat (Nehmeh et al. 2023 ). Teknik spektrometri massa tradisional memiliki resolusi terbatas, sehingga sulit untuk membedakan senyawa dengan massa yang sama. HRMS mengatasi keterbatasan ini dengan menawarkan resolusi yang jauh lebih tinggi, sehingga memungkinkan pembedaan yang jelas dan penentuan berat molekul yang akurat (Lai dan Wang 2023 ). Kemampuan ini sangat berharga dalam identifikasi senyawa yang tidak diketahui, karena memberikan informasi penting untuk penjelasan struktur dan pencarian basis data.

HRMS dapat dikombinasikan dengan berbagai teknik ionisasi, seperti ionisasi semprot elektro (ESI) atau desorpsi/ionisasi laser berbantuan matriks (MALDI), untuk mengionisasi sampel untuk analisis (Letourneau dan Volmer 2023 ). Pilihan teknik ionisasi bergantung pada sifat sampel dan kelas analit yang diinginkan. Kemampuan untuk mengionisasi berbagai macam senyawa membuat HRMS dapat diaplikasikan pada berbagai jenis sampel, termasuk molekul organik kecil, peptida, protein, lipid, dan metabolit (Deschamps et al. 2023 ).

Selain pengukuran massa yang akurat, HRMS juga menyediakan informasi spektrum massa yang terperinci. Resolusi tinggi dan akurasi massa memungkinkan deteksi pola isotop, pola fragmentasi, dan komposisi unsur ion (Jongedijk et al. 2023 ). Informasi ini dapat digunakan untuk menjelaskan struktur dan konektivitas senyawa (Kajtazi et al. 2023 ), mengidentifikasi gugus fungsi (Latz et al. 2023 ), dan membedakan antara spesies isomerik (Akhlaqi et al. 2023 ). Lebih jauh, HRMS dapat dikombinasikan dengan teknik spektrometri massa tandem (MS/MS) untuk memberikan informasi struktural tambahan dan meningkatkan kemampuan identifikasi senyawa.

Kemajuan terkini dalam teknologi HRMS telah meningkatkan sensitivitas, resolusi, dan kecepatan instrumen secara signifikan. Magnet medan tinggi, sumber ion yang lebih baik, dan penganalisis massa yang inovatif telah meningkatkan kinerja instrumen HRMS secara keseluruhan (Deschamps et al. 2023 ). Kemajuan ini memungkinkan analisis volume sampel yang lebih kecil, deteksi senyawa dengan kelimpahan rendah, dan peningkatan throughput dalam akuisisi data (Song, Baral, et al. 2023 ). Selain itu, kemajuan dalam pemrosesan data dan pendekatan komputasional, termasuk pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan, telah semakin meningkatkan kecepatan dan akurasi identifikasi senyawa menggunakan data HRMS.

Oleh karena itu, Spektrometri Massa Resolusi Tinggi (HRMS) merupakan teknik analisis yang kuat dan serbaguna yang telah mengubah identifikasi dan karakterisasi senyawa. Kemampuannya untuk memberikan pengukuran massa yang sangat akurat, informasi spektrum massa yang terperinci, dan integrasi alat analisis data canggih telah menjadikan HRMS sebagai alat penting dalam berbagai bidang ilmiah. Dengan memanfaatkan kemampuan HRMS, para peneliti dapat secara efisien mengidentifikasi dan mengkarakterisasi senyawa yang tidak diketahui, menjelaskan strukturnya, dan memajukan pengetahuan dan aplikasi dalam kimia, biokimia, farmasi, dan analisis lingkungan.

4.2 Kimia Informatika dan Pembelajaran Mesin
Informatika kimia dan pembelajaran mesin telah muncul sebagai alat yang ampuh dalam identifikasi dan karakterisasi senyawa bioaktif. Dengan menggabungkan metode komputasi dengan informasi kimia, pendekatan ini menawarkan cara yang efisien dan akurat untuk memprediksi dan menganalisis sifat dan aktivitas senyawa, membantu dalam penemuan obat, penilaian toksisitas, dan desain molekuler (Bajorath et al. 2022 ).

Informatika kimia melibatkan penerapan teknik statistik dan komputasional pada data kimia, yang memungkinkan analisis, interpretasi, dan prediksi sifat dan perilaku kimia. Dengan memanfaatkan basis data besar struktur kimia dan sifat terkait, metode informatika kimia dapat mengidentifikasi pola, hubungan, dan tren dalam data kimia. Informasi ini penting untuk memahami hubungan struktur-aktivitas (SAR) dan memprediksi bioaktivitas senyawa (Niazi dan Mariam 2023 ).

Algoritme pembelajaran mesin memainkan peran penting dalam kemoinformatika dengan belajar dari data dan membuat prediksi atau keputusan tanpa pemrograman eksplisit. Algoritme ini dilatih menggunakan deskriptor kimia, sidik jari molekuler, atau representasi kimia lainnya sebagai fitur input. Dengan memanfaatkan kumpulan data yang besar dan beragam, model pembelajaran mesin dapat mengekstrak informasi dan pola yang bermakna, yang memungkinkan prediksi berbagai sifat dan aktivitas senyawa bioaktif (Park et al. 2022 ).

Salah satu aplikasi utama kemoinformatika dan pembelajaran mesin adalah penyaringan virtual, yang melibatkan identifikasi cepat senyawa bioaktif potensial dari pustaka senyawa yang besar (Bhowmik et al. 2023 ). Dengan melatih model pembelajaran mesin pada senyawa bioaktif yang diketahui, model ini dapat memprediksi bioaktivitas senyawa baru dan memprioritaskan senyawa yang berpotensi tinggi untuk penyelidikan eksperimental lebih lanjut. Pendekatan ini mempercepat proses penemuan obat dengan berfokus pada kandidat yang paling menjanjikan dan mengurangi jumlah senyawa yang memerlukan penyaringan eksperimental (Medina-Franco 2021 ).

Metode kemoinformatika dan pembelajaran mesin juga banyak digunakan untuk prediksi dan penilaian toksisitas. Dengan menganalisis struktur kimia dan menggabungkan data toksikologi, pendekatan ini dapat memprediksi profil toksisitas senyawa, membantu dalam pemilihan kandidat yang lebih aman dan lebih efektif untuk pengembangan obat atau aplikasi lainnya. Hal ini sangat berharga pada tahap awal penyaringan senyawa, di mana mengidentifikasi senyawa toksik potensial dapat menghemat waktu, sumber daya, dan mencegah efek berbahaya (Raslan et al. 2023 ).

Untuk mendukung analisis kimia dan pembelajaran mesin, tersedia basis data kimia yang besar, pustaka molekuler, dan sumber daya daring. Sumber daya ini menyediakan akses ke struktur kimia, data aktivitas biologis, dan informasi relevan lainnya, yang memungkinkan peneliti untuk mengekstrak pengetahuan dan membangun model yang kuat untuk identifikasi dan prediksi senyawa (Martinez-Mayorga et al. 2020 ).

Terakhir, kemoinformatika dan pembelajaran mesin telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap identifikasi dan karakterisasi senyawa bioaktif. Dengan mengintegrasikan metode komputasi, informasi kimia, dan kumpulan data besar, pendekatan ini memungkinkan prediksi bioaktivitas, toksisitas, dan sifat molekuler senyawa. Aplikasi kemoinformatika dan pembelajaran mesin meluas ke penyaringan virtual, penilaian toksisitas, dan desain senyawa, yang mempercepat penemuan obat dan memfasilitasi pengembangan senyawa bioaktif dengan potensi terapeutik.

4.3 Analisis Multi-Dimensi
Analisis multidimensi telah muncul sebagai pendekatan yang ampuh dalam studi senyawa bioaktif, yang memungkinkan peneliti memperoleh pemahaman yang lebih komprehensif tentang sifat, interaksi, dan aktivitas biologis senyawa tersebut (Yang et al. 2023 ). Dengan menggabungkan beberapa teknik analisis dan set data, analisis multidimensi menawarkan resolusi, sensitivitas, dan kemampuan ekstraksi informasi yang lebih baik (Wang, Yang, et al. 2023 ).

Salah satu aspek utama analisis multidimensi adalah integrasi teknik analisis komplementer. Dengan menggabungkan teknik seperti spektrometri massa (MS), spektroskopi NMR, dan kromatografi, peneliti dapat memperoleh banyak informasi struktural dan fungsional tentang senyawa bioaktif (Meheuddin dan Kazerooni 2024 ). Setiap teknik memberikan wawasan unik ke dalam berbagai aspek senyawa, dan integrasinya memungkinkan karakterisasi yang lebih holistik.

Misalnya, kromatografi cair multidimensi (LCxLC) menggabungkan dua atau lebih mode pemisahan kromatografi, seperti kromatografi fase terbalik dan fase normal, untuk mencapai resolusi yang lebih tinggi dan peningkatan kapasitas puncak (Pardon et al. 2024 ). Hal ini memungkinkan pemisahan campuran kompleks dan identifikasi senyawa yang terkait erat yang mungkin sulit dipisahkan menggunakan metode kromatografi tunggal. LCxLC yang digabungkan dengan deteksi MS atau NMR tidak hanya memberikan informasi pemisahan tetapi juga wawasan struktural dan kemampuan identifikasi, yang memfasilitasi karakterisasi senyawa bioaktif (Wysor 2023 ).

Analisis multidimensi juga meluas hingga penggunaan teknik akuisisi dan pemrosesan data tingkat lanjut. Misalnya, spektroskopi resonansi magnetik nuklir dua dimensi (2D NMR) memungkinkan korelasi sinyal dari berbagai inti dalam suatu molekul, yang menyediakan informasi struktural yang berharga tentang konektivitas dan pengaturan spasial (Lapina dan Yakovlev 2023 ). Dengan menggabungkan 2D NMR dengan teknik lain seperti MS atau LC, peneliti dapat memperoleh gambaran yang lebih komprehensif tentang struktur dan sifat senyawa (Duarte et al. 2023 ). Dengan memanfaatkan algoritme tingkat lanjut dan teknik penambangan data, peneliti dapat mengekstrak informasi yang bermakna dari set data multidimensi dan mengungkap hubungan kompleks antara struktur, sifat, dan aktivitas senyawa bioaktif.

Secara keseluruhan, analisis multidimensi menunjukkan pergeseran paradigma dalam karakterisasi dan pemahaman senyawa bioaktif. Dengan mengintegrasikan teknik pelengkap, akuisisi dan pemrosesan data tingkat lanjut, serta pendekatan komputasional, peneliti dapat memperoleh pandangan yang lebih komprehensif tentang sifat, interaksi, dan aktivitas biologis senyawa. Pendekatan ini memiliki potensi signifikan untuk memajukan penemuan obat, biologi kimia, dan pengembangan senyawa bioaktif dengan aplikasi terapeutik.

5 Komponen Bioaktif Makanan yang Disampaikan Menggunakan Pembawa Responsif terhadap Stimulus
Kemajuan terbaru dalam nanoteknologi dan ilmu material telah memacu pengembangan berbagai nanocarrier yang ditujukan untuk menyalurkan fitokimia bioaktif secara efisien. Di antara pembawa yang paling banyak dipelajari adalah liposom, emulsi, misel, hidrogel, koaservat, nanopartikel polimer, dan konjugat. Sistem penghantaran ini menawarkan potensi yang signifikan untuk meningkatkan khasiat nutraceutical karena kemampuannya untuk meningkatkan sifat fisik senyawa bioaktif yang dienkapsulasi, seperti kelarutan dan stabilitas. Mereka juga melindungi fitokimia sensitif dari kondisi gastrointestinal yang keras, memperpanjang sirkulasi sistemik, mencegah degradasi senyawa rapuh, dan meningkatkan penyerapan seluler. Selain itu, sistem ini memfasilitasi penghantaran yang ditargetkan ke jaringan atau organ tertentu. Perkembangan terbaru telah difokuskan pada pembawa yang responsif terhadap rangsangan, yang dirancang untuk memberikan kontrol yang tepat atas waktu, lokasi, dan dosis pelepasan, sehingga meminimalkan efek samping. Sistem canggih ini, yang dipengaruhi oleh kemajuan dalam ilmu pangan, makanan fungsional, nutraceutical, dan ilmu material, memungkinkan pelepasan senyawa bioaktif sesuai permintaan yang dipicu oleh rangsangan fisik, kimia, atau biologis dari lingkungan mikro. Mekanisme pelepasan meliputi hidrolisis, protonasi, reaksi redoks, isomerisasi, dan pembongkaran pembawa, yang dipicu oleh rangsangan endogen seperti pH, enzim, potensial redoks, dan suhu, atau faktor eksogen seperti cahaya, medan magnet, ultrasound, dan iradiasi (Alsehli 2020 ; Gu et al. 2018 ; Muntimadugu et al. 2015 ). Pembawa yang responsif terhadap rangsangan mungkin merupakan rangsangan tunggal, yang bereaksi terhadap satu jenis rangsangan, atau responsif terhadap banyak rangsangan, yang diaktifkan oleh banyak rangsangan (Chen et al. 2020 ; Patra et al. 2018 ; Rao et al. 2018 ). Sering disebut sebagai sistem pengiriman “pintar”, pembawa ini menggabungkan sifat-sifat nanohidrogel, misel, nanopartikel grafena, nanopartikel padat, nanoliposom, dan nanopartikel polimer dengan kemampuan untuk merespons secara dinamis terhadap rangsangan seperti pH, suhu, kondisi redoks, atau enzim. Mereka direkayasa untuk penargetan spesifik lokasi yang tepat, termasuk menargetkan organ tertentu atau lingkungan mikro tumor. Efektivitas sistem ini bergantung pada ikatan kimia, gugus fungsi, atau polimer yang digunakan untuk memfasilitasi fungsi responsif terhadap rangsangan dan memicu pelepasan (Kang et al. 2020 ). Akibatnya, pembawa canggih ini sangat menjanjikan untuk mengurangi efek samping toksik, memungkinkan pelepasan terkendali, meningkatkan penargetan spesifik lokasi, dan meningkatkan penyerapan seluler (Gambar 4 ).

6 Aplikasi Senyawa Bioaktif yang Baru Muncul
Senyawa yang aktif secara biologis adalah metabolit sekunder yang diekstraksi dari sumber tumbuhan, hewan, jamur, atau mikroba. Selain efek medis dan toksiknya, senyawa ini memiliki sifat baru yang menyebabkan perluasan aplikasinya di beberapa bidang (kosmetik, biofuel, dan senyawa fungsional). Saat ini, senyawa ini diekstraksi menggunakan metode modern seperti (ekstraksi fluida superkritis, ekstraksi gelombang mikro, ekstraksi medan listrik berdenyut, ekstraksi enzim, ekstraksi ultrasonik, atau ekstraksi tekanan), yang telah meningkatkan stabilitasnya sambil mempertahankan keanekaragaman hayati dan fungsionalnya (Pai et al. 2022 ). Senyawa fenolik banyak digunakan sebagai agen terapeutik alternatif, dan senyawa polifenol dari sumber alami telah digunakan di banyak bidang untuk mengembangkan produk atau teknologi baru dan mengurangi risiko lingkungan yang diakibatkannya serta dampak negatifnya terhadap kesehatan manusia (Dias et al. 2021 ), (Tabel 1 dan 2 ). Studi terbaru telah membuktikan bahwa mekanisme konsekuensi perlindungan polifenol terjadi melalui jalur pensinyalan seluler dan tidak selalu langsung disebabkan oleh gerakan epigenetik dalam konteks kendala fisiologis patologis. Dalam teknologi pangan, senyawa ini digunakan untuk meningkatkan profil nutrisi makanan fungsional, berkontribusi pada hasil kesehatan yang lebih baik dengan memberikan sifat antioksidan, antiinflamasi, dan antimikroba. Senyawa ini juga semakin banyak dimasukkan ke dalam bahan kemasan aktif, memperpanjang masa simpan barang yang mudah rusak dengan mencegah pertumbuhan mikroba. Penelitian terkini telah membuktikan bahwa (Corrêa et al. 2018 ; Daglia 2020 ). Industri tekstil merupakan salah satu yang paling berpolusi, menghasilkan banyak bahan kimia, seperti pewarna sintetis, dan beberapa warna mulai dari kuning hingga merah muda, dan karena alasan tersebut, senyawa ini telah dieksploitasi dalam pengembangan pewarna alami dengan toksisitas yang lebih rendah daripada pewarna tradisional yang digunakan dalam pewarnaan kain sutra dan wol (Dias et al. 2021). Di bidang farmasi, senyawa bioaktif seperti polifenol, flavonoid, dan alkaloid sedang diselidiki potensinya dalam mengembangkan obat baru untuk penyakit kronis, termasuk kanker, diabetes, dan kondisi kardiovaskular. Kemampuannya untuk menargetkan jalur biologis tertentu dengan efek samping minimal telah menjadikannya alternatif yang menjanjikan untuk obat sintetis. Selain itu, industri kosmetik memanfaatkan senyawa bioaktif untuk sifat anti-penuaan, pelembab, dan pelindung kulitnya, menciptakan produk yang mendukung kesehatan kulit dan mengurangi tanda-tanda penuaan. Lonjakan minat baru-baru ini juga mencakup penggunaannya dalam nanoteknologi untuk sistem pengiriman obat, meningkatkan bioavailabilitas dan pelepasan agen terapeutik yang ditargetkan. Seiring berlanjutnya penelitian, senyawa alami ini terbukti penting dalam meningkatkan kesehatan dan keberlanjutan di berbagai sektor. Tabel 3 , 4 dan 5 masing-masing mewakili aplikasi makanan senyawa bioaktif, aplikasi medis senyawa bioaktif, dan aplikasi industri dan biologis senyawa bioaktif.

TABEL 2. Pembawa responsif pH dan pembawa berbasis nanopartikel polimer.

Catatan: pembawa yang responsif terhadap pH, dapat memicu pelepasan senyawa bioaktif yang dienkapsulasi di lokasi target; pembawa berbasis nanopartikel polimer; penurunan ukuran partikel menyebabkan peningkatan luas permukaan, yang mengarah pada peningkatan laju pelarutan. Nanopartikel polimer yang stabil dalam kondisi asam juga telah dikembangkan.

TABEL 3. Aplikasi senyawa bioaktif pada pangan.

TABEL 4. Aplikasi medis senyawa bioaktif.

7 Kesimpulan
Kesimpulannya, ekstraksi, isolasi, identifikasi, dan karakterisasi senyawa bioaktif dari makanan nabati sangat penting untuk memanfaatkan potensinya di berbagai aplikasi. Teknik ekstraksi canggih, seperti UAE, ekstraksi fluida superkritis, dan MAE, telah meningkatkan efisiensi dan hasil senyawa ini secara signifikan. Metode untuk isolasi dan pemurnian, termasuk kromatografi, kristalisasi, dan filtrasi membran, memungkinkan perolehan senyawa bioaktif murni dan berkhasiat tinggi. Teknik karakterisasi seperti spektroskopi (UV–Vis, FTIR, NMR), spektrometri massa, dan difraksi sinar-X menawarkan wawasan penting tentang sifat struktural dan gugus fungsional senyawa ini. Senyawa bioaktif yang diidentifikasi sering kali memiliki berbagai karakteristik yang bermanfaat, termasuk sifat antioksidan, antimikroba, antiinflamasi, antikanker, dan neuroprotektif, yang memposisikannya sebagai kandidat yang berharga untuk aplikasi dalam farmasi, nutraceutical, kosmetik, dan industri makanan. Penggunaan yang muncul termasuk pengawet alami dalam produk makanan, bahan fungsional dalam suplemen makanan, dan komponen aktif dalam formulasi perawatan kulit. Selain itu, kemajuan dalam sistem pengiriman baru, seperti nanopartikel dan teknologi enkapsulasi, telah meningkatkan bioavailabilitas dan stabilitas senyawa ini, sehingga memperluas potensi aplikasinya. Penelitian yang sedang berlangsung dan kemajuan teknologi di bidang ini menjanjikan untuk mengatasi tantangan kesehatan, lingkungan, dan ekonomi di berbagai industri.