483
MAKALAH
PARALEL
PARALEL I
ISBN :978-602-73159-8
OPTIMASI KLARIFIKASI LARUTAN STEVIA (
Stevia rebaudiana
Bertoni) MENGGUNAKAN ADSORBEN KAOLIN
Tiara Kasih Mirasanti
1*,Fista Elisabet Rus Pranawati
1, Cucun Alep Riyanto
1Jodelin Muninggar
2, Yohanes Martono
11Prodi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jl. Diponegoro 56-60, Salatiga, Indonesia
2Prodi Fisika, Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jl.Diponegoro 56-60, Salatiga, Indonesia
* Untuk korespondensi:Tel/Fax (085)640566892, e-mail:tiarakasihmira@gmail.com
ABSTRAK
Tanaman Stevia rebaudiana Bert mengandung senyawa aktif utama yaitu steviosida dan rebaudiosida A. Dalam pemprosesan daun S. rebaudiana, warna pigmen daun harus diklarifikasi untuk mendapatkan larutan yang jernih. Tujuan penelitian ini adalah mengoptimasi klarifikasi larutan Stevia menggunakan adsorben kaolin ditinjau dari rasio adsorben terhadap larutan Stevia dan waktu kontak adsorpsi. Proses adsorpsi dilakukan dengan maserasi pada suhu ruang. Rasio adsorben terhadap larutan Stevia yang dilakukan adalah 5, 10, 15, dan 20% sedangkan waktu kontak berdasarkan campuran adsorben bentonit + kaolin adalah 3, 4 dan 5 jam. Persen klarifikasi dihitung sebagai reduksi absorbansi pigmen pada panjang gelombang 410 nm dan 665 nm. Absorbansi larutan Stevia diukur menggunakan spektrofotometer UV-VIS. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio optimum berdasarkan persen klarifikasi yaitu 10% (b/v) pada waktu kontak adsorpsi 3 jam maserasi. Persen klarifikasi pada panjang gelombang 410 nm dan 665 nm adalah 65% dan 95%, secara berurutan.
Kata kunci: adsorpsi, kaolin, klarifikasi, pigmen, stevia rebaudiana
ABSTRACT
Plants stevia rebaudiana bert compound containing active main namely steviosida and rebaudiosida A.In the processing of S. rebaudiana leaves, leaf color pigments should be clarified to obtain a clear solution. The purpose of this research is to optimize clarification solution stevia using adsorbent kaolin in terms of the ratio of stevia adsorbent solution and time contact adsorption.The process of adsorption done by maceration at room temperature. The ratio of adsorbent to a solution of Stevia performed is 5, 10, 15, and 20%, while the contact time is based on a mixture of bentonite + kaolin adsorbent is 3, 4 and 5 hours Clarification percent reduction is calculated as a pigment absorbance at a wavelength of 410 nm and 665 nm. Stevia solution absorbance was measured using a UV-VIS spectrophotometer. The results showed that the optimum ratio based on the percent of clarification of 10% (w / v) on the adsorption time 3 hours maceration with clarification percent at a wavelength of 410 nm and 665 nm are 65% and 95%, respectively.
Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 21
PENDAHULUAN
Menurut keputusan Menteri Industri dan Perdagangan no.115/mpp/kep/2/1998 tanggal 27 Februari 1998, gula merupakan salah satu dari sembilan bahan pokok kebutuhan masyarakat Indonesia. Kesembilan bahan pokok tersebut yaitu beras, gula, minyak goreng, daging, telur, susu, jagung, minyak tanah, dan garam. Konsumsi gula masyarakat Indonesia mencapai angka 5,2 juta ton per tahun [1]. Salah satu industri yang berkembang pesat di Indonesia yang menggunakan pemanis sebagai salah satu bahan bakunya adalah industri makanan dan minuman. Menteri Perindustrian Saleh Husin menyatakan bahwa nilai investasi Penanaman Modal Dalam Negeri industry makanan dan minuman sebesar Rp 13,93 triliun pada periode 2014 bulan Januari-September. Konsumsi pemanis akan meningkat seiring dengan meningkatnya penduduk dan berkembangnya industri berbahan baku gula. Hingga saat ini Indonesia masih harus mengimpor bahan pemanis, terutama gula tebu untuk memenuhi kebutuhan di dalam negeri.
Bahan pemanis terbagi menjadi dua macam, yaitu pemanis alami dan pemanis buatan. Bahan pemanis alami memiliki nilai kalori tinggi dan mudah dicerna tubuh, seperti gula dari aren, bit, madu, dan kelapa. Bahan pemanis sintesis yang banyak dikonsumsi masyarakat yaitu
saccharine, aspartame, siklamat, sorbitol,xylitol, sucralose, dan acesulfame-K
[2]. Bahan pemanis sintesis memiliki nilai kalori rendah dan sulit dicerna tubuh. Namun pemanis buatan memiliki sifat
karsinogenik yang dapat memicu kanker. Sehingga perlu dikembangkan alternatif tanaman lain yang dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan terhadap pemanis tersebut.
Masyarakat saat ini cenderung mencari pemanis alami rendah kalori yang berkhasiat anti diabetes dan aman bagi tubuh. Salah satu bahan alami yang berpotensi sebagai agen anti diabetes adalah tanaman Stevia rebaudiana Bert. Kandungan senyawa aktif utama dalam tanaman Stevia rebaudiana Bert. adalah steviosida (6-10%) dan rebaudiosida A (2-4%) [3]. Keunggulan senyawa ini adalah selain memiliki rasa manis (250-300 kali sukrosa) dan non kalori, juga memiliki aktivitas penurunan gula darah yang tinggi dan dapat memperbaiki fungsi sel β-pankreas yang rusak. Keunggulan lain steviosida adalah dapat meningkatkan jumlah dan sensitivitas insulin dan tidak menurunkan gula darah pada kadar normal serta tidak menyebabkan desensitizasi sel β-pankreas sehingga aman untuk menjaga kadar gula darah dan sangat potensial untuk terapi DM tipe 2 dalam jangka waktu lama [4][5].
O O O O H O H C H3 CH2 O O O H O H O H O O OH OH OH O H OH C H3 H H OH
Gambar 1. Struktur kimia Steviosida
O O O O H O H CH2 O O O H O H O H O O OH OH OH O H C H3 H H OH CH3 O O OH OH O H O H
Gambar 2.Struktur kimia rebaudiosida A Proses pengkristalan steviosida dari tanaman Stevia rebaudiana Bert. sudah berhasil dilakukan pada penelitian sebelumnya namun, proses kristalisasi masih membutuhkan peralatan dengan biaya/cost yang tinggi [6]. Dalam penelitian sebelumnya, telah berhasil menghasilkan minuman fungsional yang memiliki aktivitas penurunan gula darah sebesar 64% dan aktivitas antioksidan 57% untuk meredam radikal DPPH [7]. Akan tetapi penelitian tersebut masih memiliki kelemahan jika dilihat dari sisi industri yaitu minuman masih memiliki permasalahan dalam volume dan berat untuk pengangkutan produk serta stabilitasnya. Oleh karena itu,
perlu dikembangkan sediaan lain yang lebih praktis proses produksinya, penggunaannya, dan penjualannya namun memiliki tingkat kebutuhan yang tinggi. Salah satu produk yang dapat dikembangkan adalah pemanis alami rendah kalori cair Stevia.
METODELOGI PENELITIAN
Sampel yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah tanaman Stevia rebaudiana Bert yang diambil dari perkebunan P.T. Java Sakti Niaga di daerah Bandungan, Poloboga Jawa Tengah. Bahan kimia yang digunakan diantaranya adalah: etanol, akuades, NaOH, Asam sitrat, HCl, asetonitril (HPLC grade, Merck), Methanol (HPLC grade, Merck), akuabides. Standar baku senyawa: steviosida dan rebaudiosida A dengan kemurnian>99% (WAKO, JAPAN).
Piranti yang digunakan diantaranya adalah neraca analitis (Mettler H80), pH meter (Hanna HI 9812), oven, cawan petri,
waterbath (Memmert), rotary evaporator
(Buchi R-114), spektrofotometer UV-VIS (Shimadzu 1240), shaker (Kika Labortechnik KS501digital) soxhlet,
moisture balance (OHAUS) Ultrasonikator (Krisbow Ultrasonic cleaner DSA50-GL2-2.5L), furnance dan peralatan gelas laboratorium.
Preparasi Sampel[8]
Seluruh bagian tanaman Stevia rebaudiana Bert. yang sudah dibersihkan dari tanah, dikeringkan dengan drying cabinet selama 24 jam dengan suhu ± 50oC. Sampel yang sudah kering kemudian
Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 21 dihaluskan dengan grinder. Sampel diayak
dengan ayakan 60 mesh.
Pengukuran Kadar Air [8]
Sampel yang sudah dihaluskan kemudian diukur kadar airnya dengan menggunakan moisture analyzer.
Ekstraksi Steviosida dan Rebaudiosida A dari Daun S. Rebaudiana Bert.
Sampel diekstraksi menggunakan sonikator dengan perbandingan massa sampel : pelarut (air) sebesar 1: 20. Sebanyak 15 gr sampel dilarutkan dalam 300 mL aquades kemudian diekstraksi selama 15 menit untuk masing-masing siklus pada suhu 40°C sebanyak 6 siklus. Larutan disaring dan filtratnya ditampung. Filtrat ditambahkan asam sitrat 50% hingga pH 3. Larutan disaring dan filtrat ditambahkan NaOH 0,1 M hingga pH 9. Larutan disaring kembali dan ditambahkan HCl 0,1 M hingga pH 7 (volume tertentu). Larutan dipasteurisasi pada suhu 105˚C selama 3 menit dan didinginkan. Larutan ini disebut larutan stevia.
Aktivasi Kaolin [8]
Sebanyak 25 gr kaolin dipanaskan dalam 500 mL H2SO4 10 M mendidih
menggunakan pembakar bunsen, labu, dan kondensor selama 1 jam. Kemudian larutan didekantasi. Larutan ditambah aquades dan didekantasi lagi hingga konsentrasi H2SO4
menurun kemudian disaring endapan dibilas dengan aquades berkali kali, dioven semalam kemudian digrinder. Kaolin dipanaskan pada suhu 600°C selama 6 jam pada Furnance.
Klarifikasi larutanS. rebaudiana
Larutan stevia yang dihasilkan kemudian diadsorbsi menggunakan
campuran bentonit+kaolin. Waktu kontak adsorpsi divariasi yaitu 3, 4, dan 5 jam. Berdasarkan waktu optimal klarifikasi, adsorpsi larutan S. Rebaudiana dilakukan kembali dengan adsorben kaolin. Optimasi rasio kaolin yang telah diaktivasi dengan larutan S. rebaudiana divariasi dengan konsentrasi (b/v) 5%, 10%, 15% dan 20%. Larutan kemudian disaring, filtrate ditampung dan adsorben dicuci dengan air panas 5 kali kemudian filtrate digenapkan pada volume tertentu.
Pengukuran Pigmen Larutan Stevia Menggunakan Spektrofotometer UV-Vis
Absorbansi dari larutan stevia setelah di pH dan filtrat yang sudah diadsorpsi dengan variasi konsentrasi kaolin diukur pada panjang gelombang 665 nm (pigmen hijau) dan 410 nm (pigmen kuning). Dihitung persen klarifikasi larutan dengan rumus sebagi berikut :
%𝑘𝑙𝑎𝑟𝑖𝑓𝑖𝑘𝑎𝑠𝑖
= 1 − 𝐴 410 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐴 665 (𝑠𝑒𝑡𝑒𝑙𝑎ℎ)
𝐴 410 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝐴 665 (𝑠𝑒𝑏𝑒𝑙𝑢𝑚) 𝑥 100%
HASIL DAN PEMBAHASAN
Adsorpsi Ekstrak Stevia Menggunakan Kaolin
Warna merupakan salah satu faktor yang sangat mepengaruhi kualitas minuman. Penjernihan larutan stevia dapat dilakukan dengan penyesuaian pH dan klarifikasi larutan dengan adsorben. Klarifikasi larutan dengan adsorben melibatkan proses adsorpsi. Proses ini akan menjerap zat warna dan kontaminan dalam larutan sehingga larutan menjadi jernih. [8]
Pengaruh penyesuaian pH pada hasil ekstraksi daun stevia menunjukkan hasil yang efektif dalam proses degradasi klorofi. Hasil larutan sebelum dan seteah proses adsorpsi dapat dilihat pada gambar 3.
(a) (b) (c)
Gambar 3. (a) hasil ekstraksi daun stevia (b) hasil penyesuaian pH (c) hasil adsorpsi kaolin
Pada gambar 3 dapat dilihat perubahan warna yang terjadi pada larutan. Pada suasana asam klorofil akan mengalami degradasi. Pada hal tersebut klorofil akan melepaskan Mg2+ dan akan
membentuk feofitin, sehingga warna hijau larutan berubah menjadi kuning kecoklatan [8].
Klarifikasi larutan dengan adsorben dilakukan menggunanakan adsorben kaolin yang sebelumnya telah diaktivasi menggunakan asam sulfat 10 M yang direfluks selama 1 jam dan dilanjutkan
furnance selama 6 jam. Proses aktivasi kaolin menggunakan asam akan menghasilkan kaolin yang memiliki situs aktif lebih besar dan keasaman permukaan yang lebih besar, sehingga akan dihasilkan adsorben dengan kemampuan adsorpsi yang lebih tinggi dibandingkan sebelum diaktivasi sedangkan aktivasi dengan
pemanasan (kalsinasi) yang dilakukan pada lempung akan menyebabkan bertambah besarnya ukuran pori dengan bentuk kristal yang lebih baik. Pemanasan dengan suhu tinggi dan waktu yang lama, menyebabkan lempung cenderung mengalami rekristalisasi sehingga menghasilkan kristal-kristal yang lebih baik dengan pori-pori yang lebih besar [9].
Dalam penelitian dilakukan optimasi waktu kontak adsorpsi bentonit+ kaolindan diperoleh waktu kontak optimal secara maserasi adalah 3 jam dari variasi waktu kontak 3,4 dan 5 jam. Berdasarkan waktu optimal klarifikasi, adsorpsi larutan S. rebaudiana dilakukan kembali dengan adsorben kaolin. Efektifitas deklorofilasi dapat dilihat pada tabel 1. Sedangkan spektra waktu kontak optimal dapat dilihat pada gambar 4
Gambar 4. Spektra hasil optimasi waktu kontak absorben bentonit dan kaolin
Tabel 1. Efektifitas deklorofilasi (%) dari perlakuan penyesuaian pH dan adsorpsi kaolin teraktivasi Rasio kaolin:larutan (b/v) Efektifitas deklorofilasi (410 nm) Efektifitas deklorofilasi (665 nm) 5% 68% 82% 10% 65% 95% 15% 62% 95% 20% 78% 93%
Pengembangan Material Aplikatif sebagai upaya mendukung Pembelajaran Kimia Abad 21 Pada tabel 1 menunjukkan bahwa
rasio optimum efektifitas deklorofilasi larutan yaitu pada rasio 10% (b/v). Dimana pada panjang gelombang 410 nm (warna kuning) dan 665 nm (warna hijau) diperoleh efektifitas deklorofilasi 65% dan 95% secara berurutan. Keberadaan kaolin meningkatkan kapasitas adsorpsi dimana kaolin yang teraktivasi memiliki rasio Si/Al yang lebih besar (gugus lewis dan Bronsted), area permukaan partikel yang lebih besar dan volume pori partikel yang lebih besar yang dipengaruhi oleh pH, suhu dan waktu interaksi [10]. Larutan hasil adsorpsi dapat dilihat pada gambar 3.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa rasio optimum berdasarkan persen klarifikasi yaitu 10% (b/v) pada waktu adsorpsi 3 jam maserasi dengan persen klarifikasi pada panjang gelombang 410 nm dan 665 nm adalah 65% dan 95%, secara berurutan.
UCAPAN TERIMAKASIH
Ucapan terimakasih diberikan kepada Universitas Kristen Satya Wacana yang telah membiayai penelitian ini.
DAFTAR RUJUKAN
[1] Rosyidah, 2013. Pemberdayan Petani Tebu sebagai Upaya Pabrik Gula dalam Meningkatkan Ekonomi Daerah.http://sosbud.kompasiana.com /2013/03/25/-pemberdayaan-petani- tebu-sebagai-upaya-pabrik-gula-dalam-meningkatkan-ekonomidaerah 540074.html, diakses 20 September 2013.
[2] Luqman B., 2007. Pembuatan Gula non Karsinogenik Non Kalori Dari Daun Stevia. Tesis, Semarang: Universitas Dipenogoro.
[3] Londhe, S. V. And Nanaware, S.M. 2013. HPLC Method for Simultaneous Analysis of Stevioside and Rebaudioside-A in Stevia rebaudiana,
Journal of AOAC International, 96:24-26.
[4] Kujur, R.S., Singh, V., Ram, M., Yadava, H.K., Singh, K.K., Kumari, S.,
et al. 2010. Antidiabetic Activity and Phytochemical Screening of Crude Extract of Stevia Rebaudiana in Alloxan-induced Diabetiis Rats.
Pharmacognosy Journal, 2: 27–32.
[5] Gregersen, S., Jeppesen, P.B., Holst, J.J., and Hermansen, K. 2004. Antihyperglycemic Effects of Stevioside in Type 2 Diabetic Subjects. Metabolism, 53: 73-76..
[6] Martono, Y., Rini, D., dan Arifah, S. 2011. Optimalisasi Teknologi Proses Kristalisasi Steviosida dari Stevia rebaudiana (Bert.) Sebagai Pemanis Alami Rendah Kalori Pengganti Gula. Laporan Hibah Bersaing Tahun 2011. DIKTI; Indonesia.
[7] Martono, Y., Hartati Soetjipto., Hana Arini, P. 2014. Optimasi Pembuatan Sirup Stevia dari Stevia Rebaudiana
(Bert.) Secara Fermentasi. Salatiga: Universitas Kristn Satya Wacana. [8] Martono, Y dan Hastuti, K.A.K.H.
2013. Optimization Of Production Process Stevia Beverages With
Antidiabetic Activity. Proceeding The 2nd International Conference of the Indonesian Chemical Society 2013, October, 22-23th 2013. ISBN: 978-979-96595-4-5.
[9] Notodarmojo. 2005. Pencemaran Tanah dan Air. Bandung : ITB Bandung.
[10] Kumar, S., Panda, A.K., and Singh, R. K. 2013. Preparation and Characterization of Acids and Alkali Treated Kaolin Clay. Bulletin of Chemical Reaction Engineering &
Catalysis, 8; 61-69.
doi:10.9767/bcrec.8.1.4530.61-69.
