3 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Minyak Atsiri
Minyak atsiri atau dikenal juga sebagai minyak ateris (aetheric oil), minyak esensial, minyak terbang, serta minyak aromatik adalah kelompok minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Minyak atsiri merupakan bahan dasar dari wangi-wangian atau minyak gosok (untuk pengobatan) alami. (Guenther, E, 1987).
Para ahli biologi menganggap, minyak atsiri merupakan metabolit sekunder yang biasanya berperan sebagai alat pertahanan diri agar tidak dimakan oleh hewan (hama). Minyak atisiri mudah menguap karena titik uapnya rendah. Secara kimiawi, minyak atsiri tersusun dari campuran yang rumit berbagai senyawa, namun suatu senyawa tertentu biasanya bertanggung jawab atas suatu aroma tertentu, sebagian besar minyak atsiri termasuk dalam golongan senyawa organic terpena dan terpenoid yang bersifat larut dalam air/lipofil. Senyawa terpena dan terpenoid merupakan penggabungan antara unit-unit isoprene dan isopentan dan terbentuk di dalam tumbuhan sebagai hasil proses biosintesis.
Isopren (C5) Satuan Isopentan
Berdasarkan jumlah atom karbon atau unit isopren yang membentuk senyawa terpen/ terpenoid dapat diklasifikasikan sebagai berikut (Fessenden & Fessenden, 1992):
Tabel 2.1. Klasifikasi Senyawa Terpenoid
No. Kelompok Jumlah Atom Karbon (C)
1 2 3 4 5 6 7 8 Hemi terpen Mono terpen Seskui terpen Di terpen Sesterterpen Tri terpen Tetra terpen Poli terpen 5 10 15 20 25 30 40 > 40
Monoterpen (C10) dan seskuiterpen (C15) merupakan komponen utama dari minyak
atsiri. Monoterpen mempunyai sifat-sifat berupa cairan tidak berwarna, tidak larut dalam air, dapat disuling dengan uap air, dapat berinteraksi dengan lemak/minyak berbau harum. Minyak bunga dan biji banyak mengandung monoterpen (Robinson., 1995).
Monoterpen seperti limonen dan α-pinene, juga alkohol terpen seperti linalool, geraniol dan sitronellol merupakan komponen-komponen utama dalam minyak atsiri dari bunga dan tumbuhan (Abraham., 1995).
Struktur monoterpen dapat berupa senyawa dengan rantai terbuka seperti geraniol, nerol, linalol, sitral, sitronella, cis-o-simena, mirsena. Monoterpen bentuk siklik dapat digolongkan menjadi 7 (tujuh) golongan berdasarkan kerangka karbon dan dapat mempunyai gugus fungsi berupa alkohol, aldehid, keton dan ester. (Robinson, 1995; Manito., 1992). Struktur kimia monoterpen dapat dilihat pada gambar 2.2.
Gambar 2.2. Beberapa Struktur Monoterpen.
Seskui terpenoid adalah senyawa (C15) yang tersusun dari tiga satuan isoprena.
Seskuiterpen berperan penting dalam memberi aroma pada bunga dan buah. (Robinson., 1995).
Gambar 2.3. Struktur Seskui terpen
2.2. Sumber Minyak Atsiri
Minyak atsiri (essential oil) terdapat pada tumbuhan dan biasanya diperoleh dari bagian tertentu dari tumbuhan seperti bunga, buah, akar, daun, kulit kayu dan rimpang. Bahkan ada jenis tanaman yang seluruh bagiannya mengandung minyak atsiri. Kandungan minyak atsiri tidak akan selalu sama antara bagian satu dengan bagian lainnya, seperti contoh kandungan minyak atsiri yang terdapat pada kuntum bunga berbeda dengan yang terdapat pada bagian daunnya. (Toni., 1994). Minyak atsiri merupakan salah satu hasil akhir proses metabolisme sekunder dalam tumbuhan. Minyak atsiri yang banyak digunakan dalam Industri dapat diiihat pada tabel 2.3. (Guenther, 1987).
Tabel 2.2. Sumber-Sumber Minyak Atsiri Nama minyak Tanaman penghasil Bagian
Tanaman
Negeri asal
Sereh wangi Cymbopogon nardus R.
Daun Srilanka
Nilam (patchouly) Pogostemon cablin Benth Daun Malaysia, Indonesia Kayu putih (cajuput) Melaleuca leucadendron L Daun Indonesia
Kenanga (cananga) Cananga odorata Hook.
Bunga Indonesia Cempaka
(campaka)
Micheiia champaca L Bunga Madagaskar, India
Lavender Lavandula officinalis Chaix
Bunga Perancis, Rusia Mawar (rose) Rosa alba L. Bunga Bulgaria, Turki Melati (jasmine) Jasminum officinale L Bunga Perancis Selatan Sitrun (iemon) Citrus medica Buah/kulit buah Kalifornia Akar wangi (vetiver) Vetiveria zizanloides Stapt Akar/Rhizoma Indonesia, Louisiana Kunyit (turmeric) Curcuma tonga Akar/Rhizoma Amerika Selatan Jahe (ginger) Zingiber officinale
Roscoe Akar/Rhizoma Jamaika Kayu manis (cinnamon) Cinnamomun zeyianicum Nees. Baiang/Kulit batang Perancis, indo Cina Cendana (sandal wood)
Santalum album L Batang/Kutit batang
2.3. Penggunaan Minyak Atsiri
Disadari atau tidak bahwa minyak atsiri berbagai tumbuh-tumbuhan dari berbagai penjuru dunia telah digunakan dalam kehidupan sehari-hari manusia mulai dari pagi hingga malam hari, baik secara tradisional maupun dalam bentuk produk hasil industri modern.
Penggunaan minyak atsiri sangat luas, dalam berbagai bidang industri, antara lain dalam industri kosmetik (bedak, lipstick, sabun, pasta gigi, shampo, lotion) dalam industri makanan digunakan sebagai bahan penyedap atau penambah cita rasa, dalam industri parfum sebagai pewangi dalam berbagai produk minyak wangi, dalam industri farmasi atau obat-obatan (anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri dll, bahkan digunakan pula sebagai insektisida dalam industri bahan pengawet beberapa minyak atsiri dapat digunakan sebagai zat pengikat (fixative) dalam parfum, kosmetik dll, (Toni., 1994). Oleh karena itu tidak heran jika minyak atsiri banyak diburu orang dari berbagai negara.
Telah diketahui bahwa selain mempunyai bau wangi yang menyenangkan, minyak atsiri dapat juga membantu pencernaan dengan merangsang sistem saraf sekresi. Dengan mencium bau-bauan tertentu, maka akan keluar cairan getah pencernaan dalam rongga mulut dan lambung (Guenther, 1987).
Minyak atsiri dapat larut dalam lemak yang terdapat pada kulit, dapat terserap kedalam aliran darah, tidak merusak lingkungan, dapat mengalami biodegradasi dan merupakan bagian dari keseimbangan ekosistem selama ribuan tahun (Rozat, dkk,1996).
2.4. Bunga Jotang
Bunga jotang (spilanthes paniculata) merupakan salah satu jenis gulma yang dapat tumbuh dan berkembang dengan baik di daerah dengan keadaan tanah yang lembab dan berair. Gulma ini terdapat hamper diseluruh daerah di Indonesia.
Kingdom : Plantae Ordo : Isterales Family : Asteraceae Genus : Spilanthes
Pemberian nama gulma ini tergantung terhadap Negara dan daerah masing-masing, Sechuan button (Inggris), Akarkara (India), Bunga Lada (Malasya), Legetan (Pulau Jawa), Gatang (Minangkabau), Sihampir (Kabupaten Dairi), Sibancir (Karo), Simarhunik-hunik (Tapanuli Utara).
Gambar 2.4. Bunga Jotang
Batang tanaman ini rebah dan menaik rebah. Daun-daun dengan tangkai 1-2 cm. Helaian daun mengerucut (seperti tumpeng mini), kuning dan tumpul. Gulma ini dapat hidup hingga menahun. Bongkol bunganya mengeluarkan semacam rasa pedas atau getir jika dikunyah. Sebagian masyarakat menggunakan bunga gulma tumbuhan ini sebagai obat sariawan dan sakit gigi.
2.5. Cara-cara Memproduksi Minyak Atsiri 2.5.1. Cara Pengepresan
Untuk mendapatkan minyak atsiri pada mulanya dilakukan dengan pengepresan yaitu dengan memberi tekanan yang tinggi sehingga minyak bunga jotang kelnar.
2.5.2. Cara Penyulingan (Destilasi)
Penyulingan adalah proses pemisahan komponen yang berupa cairan atau padatan dari dua macam campuran atau lebih, berdasarkan perbedaan titik didihnya dan juga berdasarkan dapat tidaknya komponen ikut bersama uap air (steam volatile), dan proses ini dilakukan untuk minyak atsiri yang tidak larut dengan air.
Rendemen minyak atsiri yang dapat menguap bersama uap air dipengaruhi oleh 3 faktor, yaitu:
1.
Besarnya tekanan uap yang digunakan2.
Berat molekul dari masing–masing komponen3.
Kecepatan pelepasan minyak atsiri dari bahan yang disuling.Dalam industri minyak atsiri, dikenal 3 macam metode penyulingan, yaitu:
1.
Penyulingan dengan air (water destilation)2.
Penyulingan dengan air dan uap (water and stem destilation)3.
Penyulingan dengan uap langsung (steam destilation)2.5.3. Cara Ekstraksi
Metode ini menggunakan pelarut yang dapat memisahkan minyak atsiri dari bahan tumbuhan.
a. Enfleurage (ekstraksi dengan lemak dingin)
Sebelum diketahuinya ekstraksi dengan pelarut-pelarut yang mudah menguap, cara enfleurage merupakan cara yang sangat baik untuk mendapatkan minyak atsiri dari tumbuhan terutama dari bunga. Metode ini pertama sekali dipelajari oleh Passy dan kemudian oleh Aesse.
Lemak mempunyai daya absorpsi atau berinteraksi dengan minyak atsiri, jika dicampurkan dengan bahan yang mengandung minyak atsiri. Cara enfleurage dilakukan dengan meletakkan bahan yang mengandung minyak atsiri pada lemak setengah padat dan menutupnya dengan rapat, maka minyak atsiri yang keluar akan diabsorpsi oleh lemak. Kemudian minyak atsiri dipisahkan dari lemak dengan cara ekstraksi dengan alcohol, kemudian alcohol dipisahkan dari minyak atsiri tersebut.
b. Maserasi (Ekstraksi dengan lemak panas)
Maserasi adalah suatu cara ekstraksi dengan perendaman sampel di dalam lemak panas selama waktu tertetnu. Cara maserasi dapat digunakan untuk bahan yang lunak dan untuk bahan yang keras (telah dirajang). Selama perendaman minyak atsiri yang keluar dari bahan (sampel) akan berinteraksi dengan lemak, minyak atsiri kemudian dipisahkan. Untuk memisahkan minyak atsiri dari lemak, diekstraksi dengan alcohol (sama seperti enfleurage)
c. Ekstraksi dengan pelarut yang mudah menguap
Metode ini pertama sekali diperkenalkan oleh Robiquet, dan kemudian Buchner dan Favrot melakukan ekstraksi bunga dengan menggunakan pelarut dietil eter. Cara ini sangat sederhana yaitu dengan merendam bunga di dalam pelarut dalam sebuah ketel ekstraktor, kemudian ekstraksi berjalan secara sistematis pada suhu kamar. Pelarut akan melakukan berpenetrasi ke dalam bahan dan melarutkan minyak atsiri. Terakhir minyak atsiri dipisahkan dari pelarut dengan rotary evaporator pada suhu rendah (Guenther, 1997;Naf, 1996).
2.6. Spektrometri Massa dan Spektrometer Massa 2.6.1. Spektrometri Massa
Kebanyakan teknik spectral timbul dari penyerapan energi oleh molekul. Spektrometri massa berdasarkan asas-asas yang lain. Dalam sebuah spectrometer, suatu contoh dalam keadaan gas dibombardir dengan electron yang berenergi cukup
untuk mengalahkan potensial ionisasi pertama senyawa itu (Potensial ionisasi kebanyakan senyawa organic adalah antara 185-300 kkal/mol). Tabrakan antara sebuah molekul organic dan salah satu electron berenergi tinggi menyebabkan lepasnya sebuah electron dari molekul itu dan terbentuknya suatu ion organic. Ion organic yang dihasilkan oleh pembombardiran electron berenergi tinggi ini tidak stabil dan pecah menjadi fragmen kecil, baik berbentuk radikal bebas maupun ion-ion lain. Dalam sebuah spectrometer massa yang khas fragmen bermuatan positif ini akan terdeteksi. Spectrum massa ialah alur kelimpahan (abundance, jumlah ralatif fragmen bermuatan positif yang berlainan) versus nisbah massa/muatan (m/e atau m/z)dari fragmen-fragmen itu. Muatan ion dari kebanyakan partikel yang dideteksi dalam suatu spectrometer massa adalah +1; nilai m/e untuk suatu ion semacam itu sama dengan massanya. Oleh karena itu dari segi praktis spectrum massa ialah suatu rekaman dari massa partikel versus kelimpahan relative partikel itu.
Seperti terlihat pada gambar 2.4, suatu spectrum massa dipaparkan sebagai grafik batangan. Setiap peak dalam spectrum menyatakan suatu fragmen molekul. Fragmen-fragmen disusun sedemikian sehingga peak-peak ditata menurut kenaikan m/e dari kiri ke kanan dalam spectrum. Intensitas peak sebanding dengan kelimpahan relative fragmen-fragmen, yang bergantung pada stabilitas relative mereka. Kadang-kadang peak dasar disebabkan oleh ion molekul, tetapi sering berasal dari suatu fragmen yang lebih kecil.
Gambar 2.5. Contoh Spectrum massa methanol
2.6.2. Spektrometer Massa
Suatu diagram dari tipe spectrometer massa yang lazim, dipaparkan dalam gambar 2. Contoh dimasukkan, diuapkan dan diumpankan dalam suatu aliran yang berkesinambungan ke dalam kamar pengionan. Kamar pengionan (serta instrument keseluruhan) dijaga agar tetap dalam keadaan vakum untuk meminimalkan tabrakan dan reaksi antara radikal, molekul udara, dan lain-lain. Didalam kamar ini, contoh melewati suatu aliran electron berenergi tinggi, yang menyebabkan ionisasi beberapa molekul contoh menjadi ion molekul.
Setelah terbentuk, sebuah ion molekul dapat mengalami fragmentasi dan penataan ulang. Proses ini sangat cepat (10-10 – 10-6 detik). Partikel yang berjalan berumur lebih panjang dapat dideteksi oleh pengumpul ion, sedangkan yang berumur lebih pendek mungkin tidak sempat mencapai pengumpul ion.
Segera setelah radikal-radikal ion dan partikel-partikel lain itu terbentuk, mereka diumpankan melalui 2 elektroda, lempeng pemercepat ion, yang mempercepat partikel bermuatan positif (partikel bermuatan negative dan netral tidak dipercepat
dan terus menerus dibuang oleh pompa vacum). Dari lempeng pemercepat partikel bermuatan positif menuju ke tabung analisator, dimana partikel-partikel ini dibelokkan oleh medan magnet sehingga lintasannya melengkung. Dengan teknik ini partikel berturut-turut mengenai detector dimulai dari m/e rendah.
