Sekitar 25 obat-obatan yang diresepkan negara industri maju mengandung bahan senyawa aktif hasil ekstraksi tanaman obat. Di antara tanaman obat yang banyak digunakan untuk bahan obat-obatan adalah temulawak dan jahe. Kedua jenis tanaman tersebut banyak tumbuh di Indonesia, karena keduanya dapat berkembang subur di daerah tropis.
Temulawak
Temulawak merupakan tanaman obat berupa tumbuhan rumpun berbatang semu dan termasuk dalam divisi Spermatophyta, sub divisi Angiospermae, kelas Monocotyledonae, ordo Zingiberales, suku Zingiberaceae, genus Curcuma, dan spesies Curcuma xanthorrhiza Roxb. Temulawak dapat tumbuh pada dataran dengan ketinggian 5-1000 meter di atas permukaan laut, dengan ketinggian tempat optimum adalah 750 meter di atas permukaan laut. Tanaman ini umumnya ditanam secara konvensional dalam skala kecil tanpa memanfaatkan teknik budidaya yang standar. Di Indonesia hampir setiap daerah pedesaan terutama di dataran sedang dan tinggi ditemukan temulawak.
Umbi batang berbentuk bulat telur sebesar telur ayam tetapi terkadang bisa lebih besar, umbi batang ini dinamakan rimpang yang penampang pinggirnya berwarna kuning muda, sedangkan bagian tengahnya berwarna kuning tua, aromanya tajam dan rasanya pahit (Darwis et al. 1991). Panen rimpang dilakukan pada umur 9-10 bulan dan diusahakan pada musim kemarau. Karena bila panen dilakukan pada musim hujan menyebabkan rusaknya rimpang dan menurunkan kualitas rimpang akibat rendahnya bahan aktif karena kadar air yang banyak. Tanaman yang siap panen memiliki daun-daun dan bagian tanaman yang telah menguning dan mengering, memiliki rimpang besar dan berwarna kuning kecoklatan.
Dua kelompok utama pada komposisi rimpang temulawak, yang dari hasil penelitian kedokteran modern diketahui berkhasiat, yaitu zat warna kurkuminoid dan minyak atsiri (Sinambela 1985). Selain itu juga mengandung lemak, protein, selulosa, pati, serta mineral. Kurkuminoid merupakan salah satu senyawa yang
mempunyai peran penting terhadap respon biologis pada rimpang temulawak. Terdapat tiga senyawa penting dalam kurkuminoid, yaitu kurkumin, desmetoksikurkumin, dan bis-desmetoksikurkumin. Senyawa-senyawa lain yang terdapat pada kurkuminoid adalah monometoksikurkumin, oktahidrokurkumin, dihidrokurkumin, heksahidrokurkumin dan senyawa turunan kurkumin. Gambar 1 menunjukkan struktur kurkuminoid.
Gambar 1 Struktur kurkuminoid dari temulawak Keterangan:
R1 R2
-OCH3 -OCH3 = kurkumin
-OCH3 -H = desmetoksikurkumin -H -H = bis-desmetoksikurkumin
Kurkuminoid temulawak mempunyai khasiat sebagai antibakteri dan dapat merangsang dinding kantong empedu untuk mengeluarkan cairan empedu supaya pencernaan lebih sempurna (Darwis et al. 1991). Selain itu temulawak digunakan juga sebagai pengobatan gangguan pada hati atau penyakit kuning, batu empedu, memperlancar aliran air empedu, obat demam dan sembelit, memperlancar keluarnya air susu ibu, obat diare, imflamasi pada anus, gangguan perut karena dingin, dan radang dalam perut atau kulit.
Metode penentuan kandungan kurkuminoid yang biasa digunakan adalah HPLC, tetapi melalui proses yang panjang meliputi penghancuran bahan, pelarutan dan membutuhkan waktu yang lama serta biaya yang mahal. Oleh karena itu diperlukan metode yang dapat digunakan untuk memprediksi kadar kurkuminoid secara cepat dengan biaya yang relatif murah.
Indonesia dengan kondisi iklim dan tanahnya dapat menjadi produsen dan sekaligus pengekspor utama rimpang temulawak dengan syarat produk dan kualitas rimpang memenuhi standar (baik). Kuantitas dan kualitas ini dapat ditingkatkan
OH O R2 OH HO R1
dengan mengubah pola tanam dari tradisional ke modern yang mengikuti cara budidaya temulawak yang benar dalam skala besar.
Jahe
Jahe (Zingiber officinale Roscoe) termasuk dalam suku temu-temuan, sefamili dengan temu-temuan lainnya seperti temulawak, temu hitam, kunyit, kencur, lengkuas dan lain-lain. Jahe dibedakan tiga jenis berdasarkan bentuk, ukuran dan warna rimpang, yaitu : jahe putih kecil (jahe emprit), jahe putih besar (jahe badak), serta jahe merah. Jahe emprit dan jahe merah sering digunakan sebagai bahan obat-obatan karena kandungan minyak atsiri dan oleoresin kedua jenis jahe ini tinggi, sehingga rasanya lebih pedas.
Tanaman jahe diperbanyak dengan rizoma, yaitu batang yang tumbuh dalam tanah. Akar rimpang jahe memiliki dua warna, yaitu pada bagian tengah (hati) berwarna ketuaan dan bagian tepi berwarna agak muda. Pemanenan dilakukan tergantung dari penggunaan jahe. Bila kebutuhan untuk bumbu penyedap masakan, maka tanaman jahe sudah dapat dipanen pada umur kurang lebih 4 bulan dengan cara mematahkan sebagian rimpang dan sisanya dibiarkan sampai tua. Apabila jahe untuk dipasarkan maka jahe dipanen setelah cukup tua antara umur 10-12 bulan, dengan ciri-ciri daun berubah dari hijau menjadi kuning dan batang mengering.
Rimpang jahe mengandung dua bagian utama yaitu minyak volatil dan gingerol. Komponen volatil jahe adalah minyak atsiri yang merupakan senyawa yang memberikan aroma yang khas. Sedangkan gingerol merupakan senyawa yang memberikan rasa pedas. Pembawa rasa pedas pada jahe gingerol merupakan grup alkohol dari oleoresin, sedangkan oleoresin merupakan asosiasi antara resin dengan minyak volatil. Kandungan oleoresin pada jahe berkisar antara 0.4-3.1% tergantung umur panen. Oleoresin banyak terkandung pada jahe berumur 10-12 bulan.
Secara tradisional jahe berfungsi sebagai obat rematik, diare, demam, serta radang. Senyawa aktif jahe adalah gingerol yang merupakan metabolit sekunder yang terkandung dalam oleoresin dan mempunyai kegunaan sebagai anti inflamatori, antiseptic, analgesik dan efek kardiotonik (Lee dan Lim 2000). Struktur gingerol dapat dilihat pada Gambar 2.
H3CO O OH (CH2)nCH3 N-Gingerol Keterangan : N= 6, 8, 10 n= 4, 6, 8
Gambar 2 Struktur gingerol dari jahe
Seperti halnya pada kurkuminoid, untuk mengetahui kandungan gingerol pada rimpang jahe metode yang biasa digunakan adalah HPLC dengan resiko membutuhkan proses dan waktu yang lama serta biaya yang mahal. Oleh karena itu diperlukan model kalibrasi yang dapat digunakan untuk memprediksi kadar gingerol secara cepat dengan biaya yang relatif murah.
2.2 Spektroskopi Fourier Transform Infrared
Cahaya yang dapat dilihat terdiri dari gelombang elektromagnetik dengan frekuensi yang berbeda-beda, setiap frekuensi tersebut dapat dilihat sebagai warna yang berbeda. Radiasi infrared juga merupakan gelombang dengan frekuensi yang berkesinambungan, tetapi tidak dapat dilihat oleh mata.
Radiasi elektromagnetik adalah suatu bentuk dari energi yang diteruskan melalui ruang dengan kecepatan yang luar biasa. Dikenal beberapa bentuk radiasi elektromagnetik, diantaranya adalah sinar tampak, sinar X, ultra violet, infrared
dan lain-lain. Teknik spektroskopi pada daerah ultra violet dan sinar tampak biasa disebut spektroskopi UV-VIS, jenis ini paling banyak digunakan.
Radiasi elektromagnetik infrared termasuk dalam spektroskopi absorpsi. Dalam spektroskopi absorpsi bila radiasi atau cahaya putih dilewatkan melalui larutan berwarna, maka radiasi dengan panjang gelombang tertentu akan diserap (absorpsi) secara selektif dan radiasi lainnya akan diteruskan (transmisi).
Apabila suatu berkas dengan intensitas
Io
dilewatkan melalui suatu larutan dalam wadah transparan, maka sebagian radiasi akan diserap sehingga intensias radiasi yang diteruskanI
menjadi lebih kecil dari padaI
o. Transmitans (T) darilarutan merupakan fraksi dari radiasi yang diteruskan oleh larutan, yaitu : T=
I/I
o. Transmitans biasanya dinyatakan dalam persen (%).Absorbans (A) dari suatu larutan merupakan logaritma dari 1/T atau logaritma
I
o/I
, yaitu :A=log(1/T) = log(Io/I) = -logT
Bila A=0 berarti radiasi diteruskan 100%, bila A=2 berarti radiasi diteruskan 1%. Dengan kata lain, karena absorbans merupakan skala logaritma dengan bilangan dasar 10, maka kenaikan satu satuan absorbans menunjukkan penurunan 10 kali radiasi transmisi. Plot antara absorbans sebagai ordinat dan panjang gelombang sebagai absis akan dihasilkan suatu spektrum absorpsi.
Instrumentasi spektrum infrared dibagi ke dalam tiga jenis radiasi yaitu : (a) infrared dekat dengan kisaran panjang gelombang 0.78-2.5 μm atau bilangan gelombang 12800-4000 cm-1, (b) infrared pertengahan dengan kisaran panjang gelombang 2.5-50 μm atau bilangan gelombang 4000-200 cm-1, dan (c) infrared
jauh dengan kisaran panjang gelombang 50-1000 μm atau bilangan gelombang 200-10cm-1, FTIR termasuk dalam kategori radiasi infrared pertengahan (Nur dan Adijuwana 1989; Skoog et al. 1998). Plot antara transmitans (transmittance) dengan bilangan gelombang (wavenumber) atau frekuensi akan dihasilkan spektrum infrared seperti yang terlihat pada Gambar 3.
area grup frekuensi area sidik jari Gambar 3 Spektrum infrared asam etanoat
Aplikasi teknik spektroskopi infrared sangat luas baik untuk tujuan analisis kuantitatif maupun kualitatif. Penggunaan yang paling banyak adalah pada pertengahan dengan kisaran bilangan gelombang 4000-670 cm-1 dengan panjang gelombang 2.5-15 μm (Skoog et al. 1998). Kegunaan yang paling penting adalah untuk identifikasi senyawa organik karena spektrumnya sangat kompleks terdiri dari banyak puncak. Selain itu spektrum infrared dari senyawa organik mempunyai sifat fisik yang karakteristik, artinya kemungkinan dua senyawa mempunyai spektrum sama adalah sangat kecil (Nur dan Adijuwana 1989).
Setelah radiasi infrared melewati monokhromator maka berkas radiasi ini dipantulkan oleh cermin-cermin dan akhirnya ditangkap oleh detektor. Detektor pada infrared merupakan alat yang dapat mengukur atau mendeteksi energi radiasi akibat pengaruh panas.
Sinar yang dihasilkan dari detektor kemudian direkam sebagai spektrum
infrared yang berbentuk puncak-puncak absorpsi. Spektrum infrared ini
menunjukkan hubungan antara absorpsi dan frekuuensi atau bilangan gelombang. Sebagai absis adalah frekuensi (cm-1) atau panjang gelombang (μm) atau bilangan gelombang (cm-1), sedangkan ordinatnya adalah absorbans. Contoh spektrum
infrared dapat dilihat pada Gambar 3.
Pada umumnya spektrum infrared dari suatu senyawa seperti Gambar 3. Pada Gambar 3 dapat dilihat bahwa terdapat dua area, yaitu area grup frekuensi (3600-1200 cm-1) dan area sidik jari (1200-600 cm-1). Tabel 1 berikut ini menyajikan daftar grup frekuensi untuk beberapa grup organik (Skoog et al. 1998).
Tabel 1 Grup frekuensi untuk beberapa senyawa organik
No Ikatan Jenis senyawa Bilangan
gelombang cm-1 Intensitas 1 C-H Alkana 2970-2850 1470-1340 s s 2 C-H Alkana 3095-3010 995 - 675 m s 3 C-H Alakana (-C≡C-H) 3300 s 4 C-H Aromatik 3100-3010 m
5 O-H Alkohol (penol)
Ikatan hidrogen Alkohol (penol) Asam karbonat
Ikatan hidrogen asam karbonat
3650-3590 3600-3200 3650-3500 2700-2500 peubah peubah m lemah 6 N-H Amino 3500-3300 m 7 C=C Alkana 1680-1610 peubah 8 C=C Aromatik 1600-1500 peubah 9 C≡C Alkana 2260-2100 peubah 10 C-N Amino 1360-1180 s 11 C≡N Nitrile 2280-2210 s
12 C-O Alkohol, eter, asam karbonat, ester 1300-1050 s 13 C=C Aldehide, keton, asam karbonat, ester 1760-1690 s
14 NO2 Senyawa nitro 1570-1500
1370-1300
s s Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat
Setiap lembah pada grafik spektrum infrared merupakan energi yang diserap dari frekuensi tertentu oleh radiasi infrared yang digunakan untuk mengaktivasikan ikatan-ikatan dalam molekul ke tingkat getaran yang lebih tinggi, baik pergerakan maupun pembelokan. Beberapa lembah dapat digunakan dengan mudah untuk mengidentifikasi ikatan tertentu dalam sebuah molekul.
Pada Ganbar 3 terdapat lembah besar di sebelah kiri dari spektrum digunakan untuk mengidentifikasi keberadaan ikatan oksigen-hidrogen dalam group -OH. Daerah di sebelah kanan diagram (sekitar 1200-500 cm-1) biasanya mempunyai penyerapan yang sangat beragam dan bermacam-macam. Hal ini karena semua sifat pembelokan getaran-getaran dalam molekul tersebut. Daerah ini disebut daerah sidik jari. Hal penting dalam area sidik jari ini adalah setiap senyawa yang berbeda menghasilkan pola lembah yang berbeda-beda pada spektrum bagian ini.
Senyawa kurkumin memberikan spektrum yang spesifik. Pada daerah 3600-3300 cm-1 menunjukkan adanya O-H dari alkohol dan fenol, serapan utama O-H dalam daerah dekat 3000 cm-1.
Spektrum infrared berguna untuk memberikan keterangan tentang gugus fungsi dari suatu molekul. Karena struktur gingerol dan kurkuminoid yang khas, maka spektrum yang dihasilkan melalui analisis FTIR akan khas pula. Socrates (1994) menjelaskan bahwa daerah identifikasi spektrum infrared untuk gingerol dan kurkuminoid seperti yang disajikan pada Tabel 2 dan Tabel 3.
Tabel 2 Daerah identifikasi spektrum infrared gingerol
No Jenis vibrasi Bilangan gelombang
cm-1
Intensitas
1 Ikatan hidrogen O-H 3550-3230 m-s
2 C-H rentangan asimetri ; CH3-Ar 2935-2925 m-s
3 Aromatik -C=C- 1625-1590 vs 4 α-β-keton takjenuh 1700-1660 vs 5 R-O-Ar 1310-1210 1050-1010 m m 6 C-H ikatan bidang luar
Vinil R- CH=CH2-
990-980 910-230
m s 7 C-H ikatan bidang luar
o-subsitusi benzen
770-735 710-690
s s Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat
Tabel 3 Daerah identifikasi spektrum infrared kurkuminoid
No Jenis vibrasi Bilangan gelombang
cm-1 Intensitas 1 Ikatan hydrogen OH 3600-3300 m-s 2 C-H Alkana 3000-2850 s 3 Aromatik -C=C- rentangan 1660-1450 s 4 R-O-Ar 1300-1000 m 5 C=O keton 1820-1660 vs 6 Sidik jari 900-700 s
Keterangan: (s) kuat; (m) medium; (vs) sangat kuat
2.3 Kromatografi
Kromatografi merupakan suatu metode yang dapat digunakan untuk memisahkan dan mengidentifikasi berbagai komponen dalam campuran antara lain berdasarkan partisi cuplikan antara fase yang bergerak, dapat berupa gas atau cair,
dan fase diam, dapat berupa zat cair atau zat padat. Terdapat tiga kategori kromatografi, yaitu : kromatografi cair (liquid chromatography), kromatografi gas (gas chromatography), serta kromatografi cairan super-kritis (supercritical-fluid chromatography) (Skoog et al. 1998).
Salah satu teknik kromatografi cair yang sering digunakan adalah kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC). Hal ini karena beberapa alasan : (a) peka atau sensitif, (b) akurat untuk analisis kuantitatif, (c) daya pisahnya baik, (d) dapat diterapkan untuk industri, ilmu pengetahuan, serta masyarakat (Skoog et al. 1998).
Teknik pemisahan HPLC dilakukan dengan menginjeksikan sedikit contoh yang berbentuk cairan ke dalam aliran cairan (fase mobile/fase gerak) yang berjalan melalui kolom yang berisi partikel dari suatu fase stasioner. Pemisahan campuran ke dalam komponennya tergantung pada tingkat retensi masing–masing komponen di dalam kolom. Kecenderungan suatu komponen ditahan di dalam kolom ditentukan oleh partisinya di antara cairan fase mobil dan fase diam. Zat-zat yang terabsorpsi kuat dalam fase diam akan lama bertahan dalam kolom, sedangkan yang terabsorpsi lemah akan keluar dengan cepat dari kolom. Waktu mulai contoh diinjeksikan ke dalam HPLC sampai dengan suatu puncak analat muncul di detektor pada akhir kolom disebut waktu retensi. Masing-masing analat dalam suatu contoh akan mempunyai perbedaan waktu retensi. Waktu retensi mencerminkan keberadaan suatu komponen kimia yang nerupakan penciri kualitatif suatu senyawa. Sedangkan luas area di bawah kurva mencerminkan konsentrasi secara kunatitatif.