BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Bunga Tahi Ayam (Tagetes erecta L)
Berdasarkan taksonomi tanaman, daun bunga tahi ayam termasuk dalam:
Kingdom : Plantae Divisi : Spermatophyta Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Asterales Famili : Asteraceae Genus : Tagetes
Spesies : Tagetes erecta L
Morfologi dari daun bunga tahi ayam yaitu: a.Akar
Akar dari Tagetes erecta merupakan akar tunggang. Akar jenis ini umum ditemukan pada tumbuhan biji belah (dicotyledonae). Jika diamati, akarnya berwarna putih kekuningan. Jika ditinjau dari anatominya, pada akar tagetes erecta biasa ditemukan rambut akar. Fungsinya adalah untuk membantu tanaman mengambil air dan mineral dari tanah. Rambut akar ini merupakan bagian dari epidermis akar (Anonim II, 2007).
b. Batang
Batangnya tumbuh tegak dan bercabang-cabang. Warnanya adalah putih kehijauan jika pucuknya masih muda dan hijau jika sudah dewasa. Tinggi tanaman ini berkisar 30 cm hingga 120 cm. Pada sekujur batangnya, tumbuh daun majemuk yang berujung runcing dan tepinya bergerigi. Lapisan terluarnya merupakan epidermis
batang. Bagian batang yang disebut korteks, disusun oleh parenkim korteks (Anonim II, 2007).
c.Daun
Daun tunggal, menyirip menyerupai daun majemuk. Bentuknya memanjang hingga lanset menyempit, dengan bintik kelenjar bulat dekat tepinya, warnanya hijau d.Bunga
Bunganya merupakan bunga majemuk. Bunga ini berbentuk cawan dengan tangkai yang panjang. Memiliki organ-organ bunga yang lengkap, berupa putik dan benang sari pada tengah bunga, warnanya kuning atau orange.
Bunga tahi ayam sering disebut sebagai kenikir, randa kencana dan ades (Indonesia), tahi kotok (Sunda), amarello (Filipina), African Marigold, Astec Marigold, American Marigold, Big Marigold (Inggris). Tagetes erecta L termasuk kedalam keluarga Compositae (Asteraceae) dan mempunyai 59 species. Tanaman ini merupakan salah satu herba hias yang biasa digunakan sebagai tanaman pagar dan pembatas. Secara komersial sebagai bunga potong, karena mempunyai bentuk bunga yang unik dan warnanya yang mencolok (Anonim I, 2010)
Gambar.2.1.Bunga Tahi Ayam (Tagetes erecta L)
2.1.1 Manfaat Bunga Tahi Ayam
Masyarakat Indonesia menggunakan bunga tagetes untuk mengobati infeksi saluran pernafasan, anti radang, mengencerkan dahak, mengatasi batuk dan obat untuk luka. Masyarakat Filipina menggunakan bunga Tagetes dalam pengobatan anemia, menstruasi yang tidak lancar, rematik dan sakit pada tulang. Banyak Negara yang masyarakatnya menggunakan bunga Tagetes untuk penyakit mata dan sedatif. Di
bidang pertanian, bunga Tagetes efektif dalam pencegahan nematoda pengganggu tanaman sehingga digunakan sebagai tanaman tumpang sari, penangkal serangga, herbisida dan anti jamur. Minyak atsiri dari bunga tagetes efektif menghambat pertumbuhan bakteri, antijamur pada saprolegnia, ferax serta sebagai larvasida pada culex quinquefasciatus, dan Aedes aegypti (Anonim I, 2010)
Mungkin karena baunya yang tidak seharum bunga mawar, cempaka dan lain-lain, bunga tahi ayam tidak begitu diminati orang. Walaupun demikian faktor bau tersebut tidak menyebabkan masyarakat menjauhkannya sebagai tanaman hias, karena sebenarnya bunga tahi ayam mempunyai khasiat yang tinggi dari segi pengobatan herba dan tradisional. Menurut, Ketua Pusat Sumber Genetik Tumbuhan Bio sains UPM, Serdang Selangor, Dr.Moh.Said Saad, tanaman ini mujarab untuk mengobati luka-luka pada anggota tubuh. Pada dasarnya tumbuhan ini mempunyai khasiat yang baik sebagai pengobatan herba karena tumbuhan ini mempunyai sifat antiseptik. Sifat antiseptik tumbuhan tagetes erecta L ini, terdapat pada lendir yang keluar dari daunnya yang segar. Berdasarkan pengakuan beberapa pengamal pengobatan tradisional, daun bunga tahi ayam ini juga dapat untuk mengobati pembengkakan atau pun terseliuh pada anggota tubuh tertentu. Cara pemakaiannya dengan meremas beberapa helai daunnya dan diletakkan di tempat yang bengkak. Kemudian dibalutlah dengan sehelai kain dan dibiarkan hingga rasa bengkak hilang (Anonim III, 2009).
Bagian tanaman yang digunakan sebagai obat adalah bunganya. Bunga bisa dikeringkan untuk penyimpanan. Namun , daun dan minyaknya juga berkhasiat untuk obat. Larutan bunga bisa digunakan untuk membunuh belatung pada tanaman. Caranya, giling bunga (3g) sampai halus, lalu tambahkan satu liter air. Saring dan siap digunakan untuk menyemprot tanaman.
Efek Farmakologis dan Hasil Penelitian, Kandungan pyrethrin dan minyak menguapnya secara in vitro berkhasiat bakterisidal dan Fungsidal.
Contoh Pemakaian :
- Batuk rejan (pertusis)
Rebus daun bunga tahi ayam yang kering (15 g) dan gula enau (secukupnya) dengan dua gelas air sampai airnya tersisa satu gelas. Setelah dingin, saring dan minum airnya sehari dua kali, masing-masing setengah gelas.
- Sakit gigi
Rebus daun bunga tahi ayam kering (15 g) dengan dua gelas air sampai tersisa satu gelas. Setelah dingin, saring dan minum airnya sehari dua kali. Masing-masing setengah gelas
- Sakit mata
Cuci daun bunga tahi ayam segar, lalu rebus. Setelah dingin, saring dan gunakan untuk mencuci mata yang sakit dengan gelas mata (Widyaningrum, 2006)
2.2. Minyak Atsiri
Minyak yang terdapat dalam alam terbagi menjadi 3 golongan yaitu minyak mineral (mineral oil), minyak nabati dan hewani yang dapat dimakan (edible fat) dan minyak atsiri (essential oil). Dalam tanaman, minyak atsiri mempunyai 3 fungsi, yaitu: 1) membantu proses penyerbukan dengan menarik beberapa jenis serangga atau hewan, 2) mencegah kerusakan tanaman oleh serangga atau hewan dan 3) sebagai cadangan makanan dalam tanaman. Minyak atsiri dalam industri digunakan untuk pembuatan kosmetik, parfum, antiseptik, obat-obatan, “flavoring agent” dalam bahan pangan atau minuman dan sebagai pencampur rokok kretek (Ketaren, 1985).
Ditinjau dari sumber alami minyak atsiri, substansi mudah menguap ini dapat dijadikan sebagai ciri khas dari suatu jenis tumbuhan karena setiap tumbuhan menghasilkan minyak atsiri dengan aroma yang berbeda. Dengan kata lain, setiap jenis tumbuhan menghasilkan minyak atsiri dengan aroma yang spesifik. Memang ada beberapa jenis minyak atsiri yang memiliki aroma yang mirip, tetapi tidak persis sama, dan sangat bergantung pada komponen kimia penyusun minyak tersebut (Agusta, 2000).
Minyak atsiri dihasilkan di dalam tubuh tanaman dan kemudian disimpan dalam berbagai organ. Penelitian menunjukkan bahwa minyak atsiri dibuat dalam kelenjar minyak atsiri. Kelenjar minyak atsiri ada yang terdapat di dalam tanaman (disebut “kelenjar internal”) dan diluar tanaman (disebut”kelenjar eksternal”) (Koensoemardiyah, 2010).
2.2.1 Isolasi Minyak Atsiri dengan Destilasi
Destilasi dapat didefenisikan sebagai cara penguapan dari suatu zat dengan perantara uap air dan proses pengembunan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destilasi merupakan metode yang paling berfungsi untuk memisahkan dua zat yang berbeda, tetapi tergantung beberapa faktor, termasuk juga perbedaan tekanan uap air (berkaitan dengan perbedaan titik didihnya) dari komponen-komponen tersebut. Destilasi melepaskan uap air pada sebuah zat yang tercampur yang kaya dengan komponen yang mudah menguap daripada zat tersebut ( Pasto, 1992).
Beberapa jenis bahan tanaman sumber minyak atsiri perlu dirajang terlebih dahulu sebelum disuling. Hal ini untuk memudahkan proses penguapan minyak yang terdapat di dalamnya karena perajangan ini menyebabkan kelenjar minyak dapat terbuka selebar mungkin. Tujuan lainnya yaitu agar rendemen minyak menjadi lebih tinggi dan waktu penyulingan lebih singkat (Lutony, 1994).
Minyak atsiri, minyak mudah menguap, atau minyak terbang merupakan campuran dari senyawa yang berwujud cairan atau padatan yang memiliki komposisi maupun titik didih yang beragam. Penyulingan dapat didefenisikan sebagai proses pemisahan komponen-komponen suatu campuran yang terdiri atas dua cairan atau lebih berdasarkan perbedaan titik didih komponen-komponen senyawa tersebut. Proses penyulingan sangat penting diketahui oleh para penghasil minyak atsiri. Penyulingan suatu campuran yang berwujud cairan yang tidak saling bercampur, hingga membentuk dua fase atau dua lapisan. Keadaan ini terjadi pada pemisahan minyak atsiri dengan uap air. Penyulingan dengan uap air sering disebut hidrodestilasi. Pengertian umum ini memberikan gambaran bahwa penyulingan dapat
dilakukan dengan cara mendidihkan bahan tanaman atau minyak atsiri dengan air. Pada proses ini akan dihasilkan uap air yang dibutuhkan oleh alat penyuling.
Dalam pengertian industri minyak atsiri dibedakan tiga tipe destilasi, yaitu: 1.Penyulingan Air
Bila cara ini digunakan maka bahan yang akan disuling berhubungan langsung dengan air mendidih. Bahan yang akan disuling kemungkinan mengapung diatas air atau terendam seluruhnya (Sastrohamidjojo, 2004). Minyak atsiri dari beberapa jenis bahan seperti bubuk buah badan dan bunga mawar cocok diproduksi dengan cara ini sebab seluruh bagian bahan harus tercelup dan dapat bergerak bebas dalam air mendidih (Lutony, 2002).
2.Penyulingan uap dan air
Dalam metode penyulingan ini, digunakan alat serupa dandang yang didalamnya mempunyai penyangga berupa lempengan yang berlubang-lubang seperti halnya dandang untuk menanak nasi. Di atas lubang-lubang ini ditempatkan bahan tanaman yang akan disuling. Bila dandang tersebut dipanaskan maka air akan mendidih dan uap air akan keluar lewat lubang-lubang itu kemudian keluar lewat pendingin, setelah melewati bahan bahan yang akan disuling (Koensoemardiyah, 2010).
3.Penyulingan uap
Penyulingan uap disebut juga penyulingan tak langsung. Didalam proses penyulingan dengan uap ini, uap dialirkan melaui pipa uap berlingkar yang berpori dan berada di bawah bahan tanaman yang akan disuling. Kemudian uap akan bergerak menuju ke bagian atas melalui bahan yang disimpan di atas saringan (Lutony, 2002). Sistem penyulingan ini baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian, akar dan kayu-kayuan yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi dan tidak baik dilakukan terhadap bahan yang mengandung minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan dan air (Ketaren, 1985).
2.2.2 Komposisi Kimia Minyak Atsiri
Pada umumnya variasi komposisi minyak atsiri disebabkan oleh perbedaan jenis tanaman penghasil, kondisi iklim, tanah tempat tumbuh, umur panenan, metode ekstraksi yang dipergunakan dan cara penyimpanan minyak.
Minyak atsiri umumnya terdiri dari berbagai campuran persenyawaan kimia yang terbentuk dari unsur Carbon (C), Hidrogen (H), dan Oksigen (O) serta beberapa persenyawaan kimia yang mengandung unsur Nitrogen (N) dan belerang (S). Pada umumnya komponen kimia dalam minyak atsiri dibagi menjadi 2 golongan yaitu :
1. Golongan Hidrokarbon
Persenyawaan yang termasuk golongan hidrokarbon terbentuk dari unsur Hidrogen (H) dan Carbon (C). Jenis hidrokarbon yang terdapat dalam alam dan minyak atsiri sebagian besar terdiri dari monoterpen (2 unit isopren), sesquiterpen (3 unit isopren), diterpen (4 unit isopren) dan politerpen, serta parafin, olefin dan hidrokarbon aromatik.
2. Oxygenated hydrocarbon
Komposisi kimia dari golongan persenyawaan ini terbentuk dari unsur Carbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O). Persenyawaan yang termasuk dalam golongan ini adalah persenyawaan alkohol, aldehid, keton, oksida, ester dan eter. Ikatan atom carbon yang terdapat dalam molekulnya dapat terdiri dari ikatan jenuh dan ikatan tidak jenuh umumnya tersusun dari terpen. Komponen lainnya terdiri dari persenyawaan fenol, asam organik yang terikat dalam bentuk ester misalnya lakton, kumarin dan turunan furan misalnya quinones.
Pada umunya sebagian besar minyak atsiri terdiri dari campuran persenyawaan golongan hidrokarbon dan Oxygenated hidrocarbon. Disamping itu minyak atsiri mengandung resin dan lilin dalam jumlah kecil yang merupakan komponen tidak dapat menguap (Ketaren, 1985).
2.2.3 Biosintesis minyak atsiri
Berdasarkan proses biosintesisnya atau pembentukan komponen minyak atsiri di dalam tumbuhan, minyak atsiri dapat dibedakan menjadi dua golongan. Golongan pertama adalah turunan terpena yang terbentuk dari asam asetat melalui jalur biosintesis asam mevalonat. Golongan kedua adalah senyawa aromatik yang terbentuk dari biosintesis asam sikimat melalui jalur fenil propanoid (Agusta, 2000). Mekanisme dari tahap-tahap reaksi biosintesis terpenoid yaitu asam asetat yang telah diaktifkan oleh koenzim A melakukan kondensasi jenis Claisen menghasilkan asam asetoasetat.
Senyawa yang dihasilkan ini dengan asetil koenzim A melakukan kondensasi jenis aldol menghasilkan rantai karbon bercabang sebagaimana ditemukan pada asam mevalonat. Reaksi-reaksi berikutnya ialah fosforilasi, eliminasi asam fosfat dan dekarboksilasi menghasilkan IPP yang selanjutnya berisomerisasi menjadi DMAPP oleh enzim isomerase. IPP sebagai unit isopren aktif bergabung secara kepala ke ekor dengan DMAPP dan penggabungan ini merupakan langkah pertama dari polimerisasai isopren untuk menghasilkan terpenoid. Penggabungan ini terjadi karena serangan elektron dari ikatan rangkap IPP terhadap atom karbon dari DMAPP yang kekurangan elektron diikuti oleh penyingkiran ion pirofosfat. Serangan ini menghasilkan geranil pirofosfat (GPP) yakni senyawa antara bagi semua senyawa monoterpen.
Sintesa terpenoid sangat sederhana sifatnya. Ditinjau dari segi teori reaksi organik sintesa ini hanya menggunakan beberapa jenis reaksi dasar. Reaksi-reaksi selanjutnya dari senyawa antara GPP, FPP, dan GGPP untuk menghasilkan senyawa-senyawa terpenoid satu per satu hanya melibatkan beberapa jenis reaksi sekunder pula. Reaksi-reaksi sekunder ini lazimnya adalah hidrolisa, siklisasi, oksidasi, reduksi, dan reaksi-reaksi spontan yang dapat berlangsung dengan mudah dalam suasana netral dan pada suhu kamar, seperti isomerisasi, dehidrasi, dekarbosilasi, dan sebagainya
Berikut adalah Gambar Reaksi Biosintesa Terpenoid CH3 C SCoA O CH3 C SCoA O + CH3 C O CH2 C O SCoA CH3 C SCoA O
Asetil koenzim A Asetoasetil koenzim A
CH3 C OH CH2 C O SCoA CH2 C SCoA O H CH3 C OH CH2 CH2 OH CH2 C O OH CH 3 C OPP CH2 C O O -Asam mevalonat CH2 CH2 OH - OPP - CO2 CH3 C CH CH2 H CH2 OPP
Isopentenil pirofosfat (IPP) CH3 C
CH3
CH CH2 OPP
Dimetilalil pirofosfat (DMAPP)
OPP OPP H IPP DMAPP OPP Monoterpen Geranil pirofosfat OPP H OPP Farnesil pirofosfat Seskuiterpen 2 X Triterpen OPP H OPP Diterpen 2 X Tetraterpen Geranil-geranil pirofosfat
Untuk menjelaskan hal diatas dapat diambil beberapa contoh monoterpen. Dari segi biogenetik, perubahan geraniol, nerol dan linalool dari yang satu menjadi yang lain berlangsung sebagai akibat reaksi isomerisasi. Ketiga alkohol ini, yang berasal dari hidrolisa geranil pirofosfat (GPP) dapat menjalani reaksi-reaksi sekunder berikut, misalnya dehidrasi menghasilkan mirsena, oksidasi menjadi sitral dan oksidasi reduksi menghasilkan sitronelal.
Berikut ini adalah contoh perubahan senyawa monoterpen
CH2OH Geraniol (trans) Mirsen OH Linalool CHO Sitronelal CH2OH Nerol (cis) CHO Sitral - H2O O H , O
Gambar 2.3 Perubahan senyawa monoterpen
(Achmad, S. 1986) Senyawa-senyawa seskuiterpen diturunkan dari cis-farnesil pirofosfat dan trans-farnesil pirofosfat melalui reaksi siklisasi dan reaksi sekunder lainnya. Kedua isomer farnesil pirofosfat ini dihasilkan in vivo melalui mekanisme yang sama seperti isomerisasi antara geraniol dan nerol. Perubahan farnesil pirofosfat menjadi seskuiterpen terlihat pada contoh sebagai berikut
OH Farnesol OPP CH2 Humulen OPP H2C Trans-Farnesil pirofosfat cis-Farnesil pirofosfat - H+ - H+ Bisabolen
Gambar 2.4 Reaksi biogenetik beberapa seskuiterpena
2.3 Analisa Komponen Kimia Minyak atsiri dengan GC – MS 2.3.1 Kromatografi Gas
Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen campuran tersebut diantara dua fase, yaitu fase diam dan fase bergerak (Yazid, 2005). Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnya (Khopkar, 2003).
Dalam teknik kromatografi, semua pemisahan tergantung pada gerakan relatif dari masing-masing komponen di antara kedua fase tesebut. Senyawa atau komponen
yang tertahan (terhambat) lebih lemah oleh fase diam akan bergerak lebih cepat daripada komponen yang tertahan lebih kuat. Perbedaan gerakan antara komponen yang satu dengan yang lainnya disebabkan oleh perbedaan dalam adsorbsi, partisi, kelarutan atau penguapan diantara kedua fase. Jika perbedaan-perbedaaan ini cukup besar, maka akan terjadi pemisahan secara sempurna (Yazid, 2005).
Sekarang ini sistem GC-MS sebagian digunakan sebagai peran utama untuk analisa makanan dan aroma, petroleum, petrokimia dan zat-zat kimia di laboratorium. Kromatografi gas merupakan kunci dari suatu teknik anlitik dalam pemisahan komponen mudah menguap, yaitu dengan mengkombinasikan secara cepat analisa sehingga pemecahan yang tinggi mengurangi pengoperasian. Keuntungan dari kromatografi gas adalah hasil kuantitatif yang bagus dan harganya lebih murah. Sedangkan kerugiannya tidak dapat memberikan indentitas atau struktur untuk setiap puncak yang dihasilkan dan pada saat proses karakteristik yang didefenisikan sistem tidak bagus (Mcnair, 2009).
2.3.1.1 Gas Pembawa
Gas pembawa yang paling sering dipakai adalah helium (He), argon (Ar), nitrogen (N2), hidrogen (H2), dan karbondioksida (CO2). Keuntungannya adalah
karena semua gas ini tidak reaktif dan dapat dibeli dalam keadaan murni dan kering yang dikemas dalam tangki tekanan tinggi. Pemilihan gas pembawa tergantung pada detektor yang dipakai. Gas pembawa harus memenuhi sejumlah persyaratan, antara lain harus inert (tidak bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, material dalam kolom), murni, dan mudah diperoleh (Agusta, 2000).
2.3.1.2 Sistem Injeksi
Lubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efesien. Pada dasarnya, ada 4 jenis injektor pada kromatografi gas, yaitu :
a. Injeksi langsung (direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan dalam injektor yang panas dan 100% masuk menju kolom.
b. Injeksi terpecah (split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam injektor yang panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.
c. Injeksi tanpa pemecahan (splitness injection), yang mana hampir semua sampel diuapkan dalam injektor yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katup pemecah ditutup; dan
d. Injeksi langsung ke kolom (on colum injection), yang mana ujung semprit dimasukkan langsung ke dalam kolom.
Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawa-senyawa yang mudah menguap, karena kalau penyuntikkannya melalui lubang suntik, dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi (Rohman, 2009)
2.3.1.3 Kolom
Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena di dalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada kromatografi gas (Rohman, 2009). Keberhasilan suatu proses pemisahan terutama ditentukan oleh pemilihan kolom. Kolom dapat terbuat dari tembaga, baja tahan karet, aluminium, atau gelas. Kolom dapat berbentuk lurus, melengkung, atau gulungan spiral sehingga lebih menghemat ruang (Agusta, 2000).
2.3.1.4 Fase Diam
Fase diam disapukan pada permukaan dalam medium, seperti tanah diatome dalam kolom atau dilapiskan pada dinding kapiler. Berdasarkan bentuk fisiknya, fase diam yang umum digunakan pada kolom adalah fase diam padat dan fase diam cair. Berdasarkan sifatnya fase diam dibedakan berdasarkan kepolarannya, yaitu nonpolar, sedikit polar, setengah polar (semi polar), dan sangat polar. Berdasarkan sifat minyak atsiri yang non polar sampai sedikit polar, untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan kolom dalam fase diam yang bersifat sedikit polar. Jika dalam analisis minyak atsiri digunakan kolom yang lebih polar, sejumlah puncak yang dihasilkan menjadi lebar (lebih tajam) dan sebagai puncak tersebut juga membentuk ekor. Begitu juga dengan garis dasarnya tidak rata dan terlihat bergelombang. Bahkan kemungkinan besar komponen yang bersifat nonpolar tidak akan terdeteksi sama sekali (Agusta, 2000).
2.3.1.5 Suhu
Suhu merupakan salah satu faktor utama yang menentukan hasil analisis kromatografi gas dan spektrometri massa. Umumnya yang sangat menentukan adalah pengaturan suhu injektor dan kolom. Kondisi analisis yang cocok sangat bergantung pada komponen minyak atsiri yang akan dianalisis (Agusta, 2000).
2.3.1.6 Detektor
Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak (Rohman, 2009).
2.3.2. Spektrometri Massa
Pemboman molekul oleh sebuah arus elektron pada energi mendekati 70 elektron volt dapat menghasilkan banyak perubahan pada struktur molekul. Salah satu proses yang terjadi yang disebabkan oleh pemboman dengan elektron adalah keluarnya sebuah elektron dari molekul sehingga terbentuklah kation radikal [M.]+. Ion berenergi tinggi ini serta hasil fragmentasinya merupakan dasar bagi cara analisis spektrometri massa (Pine, 1988).
Sampel dimasukkan, diuapkan dan diumpankan dalam suatu aliran yang berkesinambungan ke dalam kamar pengionan. Di dalam kamar ini, sampel melewati suatu aliran elektron berenergi tinggi, yang menyebabkan ionisasi beberapa molekul sampel menjadi ion-ion molekul. Setelah terbentuk sebuah ion molekul dapat mengalami fragmentasi dan penataan ulang. Proses ini berjalan sangat cepat (10-10-10
-16
detik). Partikel yang berumur panjang yang dapat dideteksi oleh pengumpul ion dan hanya produk-produk fragmentasinya menunjukkan peak. Setelah radikal-radikal ion dan partikel-partikel lain itu terbentuk, mereka diumpankan melewati dua elektroda, lempeng pemercepat ion, yang mempercepat partikel bermuatan positif. Dari lempeng
pemercepat, partikel bermuatan positif menuju ke tabung analisator, di mana partikel-partikel ini dibelokkan oleh medan magnet sehingga lintasannya melengkung.
Jari-jari lintasan melengkung bergantung pada kecepatan partikel, yang pada gilirannya bergantung pada kuat medan magnet; voltase pemercepat dan m/e partikel. Pada kuat medan dan viltase yang sama, partikel dengan m/e tinggi akan memiliki jari-jari yang lebih besar, sedangkan yang m/e nya rendah akan mempunyai jari-jari yang lebih kecil (lihat gambar berikut)
Gambar 2.5 Diagram sebuah spektrometer massa
Arus uap dari pembocor molekul masuk ke dalam kamar pengion ditembak pada kedudukan tegak lurus oleh seberkas elektron yang dipancarkan dari filamen panas. Satu dari proses yang disebabkan oleh tabrakan tersebut adalah ionisasi dari molekul yang berupa uap dengan kehilangan satu elektron dan terbentuk ion molekul bermuatan positif (a). Karena molekul senyawa organik mempunyai elektron berjumlah genap maka proses pelepasan satu elektron menghasilkan ion radikal yang mengandung satu elektron tidak berpasangan.
M - e M
( a)
M + e M
(b)
Proses lain, molekul yang berupa uap tersebut menangkap sebuah elektron membentuk ion radikal bermuatan negatif (b) dengan kemungkinan terjadi jauh lebih kecil daripada ion radikal bermuatan positif (Sudjadi, 1985).
Pada sistem GC-MS ini, yang berfungsi sebagai detektor adalah spektrometer massa itu sendiri yang terdiri dari sistem analisis dan sistem ionisasi, dimana Electron Impact ionization (EI) adalah metode ionisasi yang umum digunakan (Agusta, 2000). Spektrometer massa pada umumnya digunakan untuk :
1. Menentukan massa suatu molekul
2. Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi Tinggi (High Resolution Mass Spectra)
3. Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola frakmentasinya
Ketika uap suatu senyawa dilewatkan dalam ruang ionisasi spektrometer massa, maka zat ini dibombardir atau ditembak dengan elektron. Elektron ini mempunyai energi yang cukup untuk melemparkan elektron dalam senyawa sehingga akan memberikan ion positif, ion ini disebut dengan ion molekul (M+). Ion molekul cendrung tidak stabil dan terpecah menjadi frakmen-frakmen yang lebih kecil. Frakmen-frakmen ini yang akan menghasilkan diagram batang (Dachriyanus, 2004).
Spektrometer mampu menganalisis cuplikan yang jumlahnya sangat kecil dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur dan indentitas senyawa organik. Jika efluen dari kromatofrafi gas diarahkan ke spektrometer massa, maka informasi mengenai struktur untuk masing-masing puncak pada kromatogram dapat diperoleh. Karena laju aliran yang rendah dan ukuran cuplikan yang kecil, cara ini paling mudah diterapkan pada kolom kromatografi gas kapiler. Cuplikan disuntikkan ke dalam kromatografi gas dan terkromatografi sehingga semua komponenya terpisah. Spektrum massa diukur secara otomatis pada selang waktu tertentu atau pada maksimum atau tengah-tengah puncak ketika keluar dari kolom. Kemudian data disimpan di dalam komputer, dan daripadanya dapat diperoleh hasil kromatogram disertai integrasi semua puncak. Disamping itu, kita dapat memperoleh spektrum massa masing-masing komponen. Spektrum ini dapat dipakai pada indentifikasi senyawa yang pernah diketahui dan sebagai sumber informasi struktur dan bobot molekul senyawa baru (Gritter, 1991).
Dalam spektrometer massa, reaksi pertama suatu molekul adalah ionisasi awal-abstraksi (pengambilan) sebuah elektron. Hilangnya sebuah elektron menghasilkan ion molekul. Dari peak untuk radikal ion ini, yang biasanya adalah peak yang paling
kanan dalam spektrum, bobot molekul senyawa itu dapat ditentukan. (Ingat, ini adalah bobot molekul untuk sebuah molekul yang mengandung isotop-isotop tunggal dan bukanlah suatu bobot molekul rata-rata). Timbul pertanyaan, „elektron mana yang terlepas dari molekul?.” Pertanyaan ini tidak dapat dijawab dengan tepat. Diduga bahwa elektron dalam orbital berenergi- tertinggi (elektron yang paling longgar) adalah elektron yang pertama-tama akan lepas. Jika sebuah molekul mempunyai elektron-elektron n (menyendiri), maka salah satunya akan dilepaskan. Jika tidak terdapat elektron n, maka akan dilepaskan sebuah elektron pi. Jika tidak terdapat elektron n maupun pi, maka ion molekul akan terbentuk dengan lepasnya sebuah elektron sigma (Fessenden, 1986).
Peningkatan penggunaan GC-MS banyak digunakan yang dihubungkan dengan komputer dimana dapat merekam dan menyimpan data dari sebuah analisis akan berkembang pada pemisah yang lebih efesien. Karena komputer dapat diprogram untuk mencari spektra library yang langka, membuat indentifikasi dan menunjukkan analisis dari campuran gas tersebut (Willett, 1987).
2.4. Spektroskopi Inframerah
Instrumen yang digunakan untuk mengukur resapan radiasi inframerah pada pelbagai panjang gelombang absorpsi masing-masing gugus fungsi disebut Spektroskopi inframerah. Suatu spektrum inframerah ialah suatu grafik dari panjang gelombang atau frekuensi, yang secara berkesinambungan berubah sepanjang suatu daerah sempit dari spektrum elektromagnetik, versus transmisi-persen (%T) atau absorbansi (A) (Fessenden, 1986). Spektroskopi inframerah digunakan untuk penentuan struktur, khususnya senyawa organik dan juga analisis kuantitatif. Spektrum inframerah memberikan puncak-puncak maksimal yang jelas sebaik puncak minimumnya (Khopkar, 2003). Identifikasi pita absorpsi khas yang disebabkan oleh berbagai gugus fungsi merupakan dasar penafsiran spektrum inframerah (Creswell, 2005).
Pancaran inframerah pada umumnya mengacu pada bagian spektrum elektromagnet yang terletak di antara daerah tampak dan daerah gelombang mikro. Pancaran inframerah yang kerapatannya kurang daripada 100 cm-1 diserap oleh sebuah
molekul organik dan diubah menjadi energi putaran molekul. Penyerapan ini tercatu dan dengan demikian spektrum rotasi molekul terdiri dari garis-garis yang tersendiri (Silverstein, 1981).
Spektrum inframerah dapat diperoleh dari gas, cairan atau padatan. Spektrum gas atau cairan yang mudah menguap dapat diperoleh dengan memuaikan cuplikan kedalam suatu sel yang telah dikosongkan. Teknik fase uap ini terbatas karena secara nisibi sejumlah besar senyawa tidak mempunyai tekanan uap cukup tinggi agar menghasilkan spektrum yang dapat dimanfaatkan (Silverstein, 1981).
2.5.Bakteri
Kelompok mikroorganisme yang paling penting dan beraneka ragam, yang berhubungan dengan makanan dan manusia adalah bakteri. Adanya bakteri dalam bahan pangan dapat mengakibatkan pembusukan yang tidak diinginkan atau menimbulkan penyakit yang ditularkan melalui makanan (Buckle, 2007). Bakteri merupakan organisme yang sangat kecil (berukuran mikroskopi). Bakteri rata-rata berukuran lebar 0,5-1 mikron dan panjang hingga 10 mikron (1mikron = 10-3 mm). Itu berarti pula bahwa jasad renik ini tipis sekali sehingga tembus cahaya. Akibatnya pada mikroskop tidak tampak jelas dan sukar untuk melihat bagian-bagiannya. Untuk melihat bakteri dengan jelas, tubuhnya perlu diisi dengan zat warna, pewarnaan ini disebut pengecatan bakteri.
Cat yang umum dipakai adalah cat Gram. Diantara bermacam-macam bakteri yang dicat, ada yang dapat menahan zat warna ungu dalam tubuhnya meskipun telah didekolorisasi dengan alkohol atau aseton. Dengan demikian tubuh bakteri itu tetap berwarna ungu meskipun disertai dengan pengecatan oleh zat warna kontras, warna ungu itu tetap dipertahankan. Bakteri yang memberi reaksi semacam ini dinamakan bakteri Gram positif. Sebaliknya , bakteri yang tidak dapat menahan zat warna setelah didekolorisasi dengan alkohol akan kembali menjadi tidak berwarna dan bila diberikan pengecatan dengan zat warna kontras, akan berwarna sesuai dengan zat warna kontras. Bakteri yang memperlihatkan reaksi semacam ini dinamakan bakteri Gram negatif (Irianto, 2006).
Beberapa bakteri Gram positif dan bakteri Gram negatif yang penting dan diketahui dapat menyebabkan kerusakan pangan dan keracunan pangan.
2.5.1Bakteri Gram Positif 2.5.1.1Basillus
Berbentuk batang dan membentuk spora. Sering menimbulkan permasalahan pada industri pengalengan karena sporanya sangat tahan terhadap panas. Basillus antracis menyebabkan penyakit anthrax pada manusia dan hewan, B.subtilis (B.mesentericus) menyebabkan suatu tipe kerusakan yang disebut dengan ropiness pada roti, dan B.cereus dapat menyebabkan keracunan pangan (Gaman, 1992).
2.5.1.2 Streptococcus mutan
Spesies Streptococcus berbentuk bulat yang dapat dijumpai secara tunggal, berpasangan atau berbentuk rantai. Bakteri ini termasuk bakteri gram positif. (Tortora, 2001). Bakteri ini berperan nyata dalam produksi susu dan sayur-sayuran (Buckle, 2007). Pengamatan bahwa kerusakan gigi salah satunya disebabkan oleh Streptococcus mutan. Glukan melekat erat pada permukaan gigi dan pada bakteri, yang membawa streptococcus berhubungan sangat erat dengan email gigi (Volk dan Wheeler, 1984)
2.5.2 Bakteri Gram Negatif 2.5.2.1 Salmonella sp
Salmonella merupakan salah satu genus dari Enetrobacteriaceae, berbentuk batang gram negatif, anaerob fakultatif dan aerogenik. Bakteri dari genus Salmonella merupakan bakeri penyebab infeksi. Jika tertelan dan masuk ke dalam tubuh akan menimbulkan gejala yang disebut salmonellosis. Bakteri ini dapat tumbuh pada suhu antara 5 - 47oC, dengan suhu optimum 35 - 37oC. Beberapa sel tetap dapat hidup selama penyimpanan beku. Di samping itu,salmonella dapat tumbuh pada pH 4,1 - 9,0 dengan pH optimum 6,5 - 7,5. Nilai pH minimum bervariasi bergantung kepada serotipe, suhu inkubasi, komposisi media dan jumlah sel. Pada pH di bawah 4,0 dan di atas 9,0 salmonella akan mati secara perlahan.
Salmonella mungkin terdapat pada makanan dalam jumlah tinggi, tetapi tidak selalu menimbulkan perubahan dalam hal warna, bau, maupun rasa dari makanan tersebut. Makanan-makanan yang sering terkontaminasi oleh salmonella yaitu telur dari hasil olahannya,ikan dan hasil olahannya, daging ayam, daging sapi, serta susu dan hasil olahannya seperti es krim dan keju (Supardi, 1999).
2.5.2.2 Escherchia coli
Escherchia berbatang pendek. Habitat utamanya adalah usus manusia dan hewan. Escherchia coli dipakai sebagai organisme indikator, karena jika terdapat dalam jumlah yang banyak menunjukkan bahwa pangan atau air telah mengalami pencemaran (Gaman, 1992).
Perbedaan bakteri gram positif dan gram negatif
Gram Positif Gram Negatif
1.Mengandung Mg ribonukleat 1.Tidak mengandung Mg ribonukleat
2.Sangat sensitif terhadap zat warna trifenilmetan
2.Kurang sensitif terhadap zat warna trifenilmetan
3.Sensitif terhadap penisilin 3.Sensitif terhadap streptomysin 4.Tahan basa,tidak larut dalam KOH 1% 4.Sensitif terhadap basa, larut
dalam KOH 1%
5.Kisaran isoelektrik pH 2,5-4 5.Kisaran isoelektrik pH 4,5-5,5 6.Biasanya berbentuk Coccus atau batang
pembentuk spora kecuali Lactobacillus & Cyanobacterium
6.Biasanya berbentuk batang non spora kecuali Neisseria
7.Dapat bersifat tahan asam 7.Tidak tahan asam
(Novel, S. 2010)
2.6. Antioksidan
Di dalam tubuh kita terdapat senyawa yang disebut antioksidan yaitu senyawa yang dapat menetralkan radikal bebas, seperti: enzim SOD (Superoksida Dismutase), gluthatione, dan katalase. Antioksidan juga dapat diperoleh dari asupan makanan yang banyak mengandung vitamin C, vitamin E dan betakaroten serta senyawa fenolik. Bahan pangan yang dapat menjadi sumber antioksidan alami, seperti rempah-rempah, coklat, biji-bijian, buah-buahan, sayur-sayuran seperti buah tomat, pepaya, jeruk dan sebagainya (Prakash, 2001).
Tubuh manusia tidak mempunyai cadangan antioksidan dalam jumlah berlebih, sehingga jika terjadi paparan radikal berlebih maka tubuh membutuhkan antioksidan eksogen. Adanya kekhawatiran akan kemungkinan efek samping yang belum diketahui dari antioksidan sintetik menyebabkan antioksidan alami menjadi alternatif yang sangat dibutuhkan (Sunarni, 2005).
Senyawa antioksidan memegang peranan penting dalam pertahanan tubuh terhadap pengaruh buruk yang disebabkan radikal bebas. Radikal bebas diketahui dapat menginduksi penyakit kanker, arteriosklerosis dan penuaan, disebabkan oleh kerusakan jaringan karena oksidasi (Kikuzaki dan Nakatani, 1993).
Radikal bebas adalah atom atau molekul yang tidak stabil dan sangat reaktif karena mengandung satu atau lebih elektron tidak berpasangan pada orbital terluarnya. Untuk mencapai kestabilan atom atau molekul, radikal bebas akan bereaksi dengan molekul disekitarnya untuk memperoleh pasangan elektron. Reaksi ini akan berlangsung terus menerus dalam tubuh dan bila tidak dihentikan akan menimbulkan berbagai penyakit seperti kanker, jantung, katarak, penuaan dini, serta penyakit degeneratif lainnya. Persyaratan (sesuai peraturan/undang – undang) : Antioksidan sebagai bahan tambahan pangan batas maksimum penggunaannya telah diatur oleh Peraturan Menteri Kesehatan RI Nomor: 772/Menkes/Per/IX/88, antioksidan yang diizinkan penggunannya antara lain asam askorbat, asam eritrobat, askorbil palmitat, askorbil stearat, butil hidroksilanisol (BHA), butil hidrokinin tersier, butil hidroksitoluen, dilauril tiodipropionat, propil gallat, timah (II) klorida, alpha tokoferol, tokoferol, campuran pekat (Wisnu Cahyadi, 2008).
2.6.2 Fungsi Zat Antioksidan
Berkaitan dengan fungsinya, senyawa antioksidan di klasifikasikan dalam tiga tipe antioksidan, yaitu:
1. Primary Antioxidants (Antioksidan Utama / Antioksidan Primer) Termasuk di sini:
- SOD (Superoxide Dismutase) - GPx (Glutathion Peroxidase)
- Metalbinding protein seperti Ferritin atau Ceruloplasmin.
Antioksidan primer ini bekerja untuk mencegah terbentuknya senyawa radikal bebas baru. Ia mengubah radikal bebas yang ada menjadi molekul yang berkurang dampak negatifnya, sebelum radikal bebas ini sempat bereaksi. Contoh Antioksidan ini adalah enzim SOD yang berfungsi sebagai pelindung hancurnya sel-sel dalam tubuh serta mencegah proses peradangan karena radikal bebas.
2. Secondary Antioxidants (Antioksidan Kedua/ Antioksidan Sekunder)
Antioksidan ini berfungsi menangkap senyawa serta mencegah terjadinya reaksi berantai. Contoh: antioksidan sekunder : vitamin E, vitamin C, betakaroten, asam urat, bilirubin dan albumin.
3. Tertiary antioxidants (Antioksidan Ketiga / Antioksidan Tersier)
Antioksidan jenis ini memperbaiki kerusakan sel-sel dan jaringan yang disebabkan radikal bebas. Contoh enzim yang memperbaiki DNA pada inti sel adalah metionin sulfoksidan reduktase. Adanya enzim-enzim perbaikan DNA ini berguna untuk mencegah penyakit misalnya kanker (Kosasih, 2004)
Pengujian antiradikal bebas senyawa-senyawa bahan alam atau hasil sintesis secara UV-Tampak dapat dilakukan secara kimia menggunakan DPPH (difenilpikril hidrazil). DPPH berfungsi sebagai senyawa radikal bebas stabil yang ditetapkan secara spektrofotometri melalui persen peredaman absorbansi. Peredaman warna ungu merah pada panjang gelombang (λ) 517 nm dikaitkan dengan kemampuan minyak atsiri sebagai antiradikal bebas. Kereaktifan dari golongan senyawa-senyawa yang berfungsi sebagai antiradikal bebas ditentukan adanya gugus fungsi –OH (hidroksil) bebas dan ikatan rangkap karbon-karbon, seperti flavon, flavanon, skualen, tokoferol, β-karoten, Vitamin C dan lain-lain (Rahmawati, 2004).
Beberapa nilai IC50 untuk senyawa antioksidan (mcg/mL)
Asam askorbat : 1,96 +/- 0,013
Alpa-tokoferol : 7,3 +/- 0,308
Sayur-sayuran : 4,7
Gamma oryzanol : 50 +/-0,408
Pohon pinus OPC : 4,0 – 13,5
Quercetin : 2,457 +/-0,192
Asam Ferulat (FRAC) : 31,3 +/-0,327
