BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Tumbuhan
Jarak pagar merupakan tumbuhan semak berkayu yang banyak ditemukan di daerah tropik. Tumbuhan ini dikenal sangat tahan kekeringan dan mudah diperbanyak dengan stek. Walaupun telah lama dikenal sebagai bahan pengobatan dan racun, saat ini jarak pagar makin mendapat perhatian sebagai sumber bahan bakar hayati untuk mesin diesel karena kandungan minyak bijinya (Anonim1, 2010).
Jarak pagar merupakan tanaman penghasil minyak non-edible yang mayoritas digunakan sebagai bahan baku penghasil biodiesel. Sebagai bahan baku pembuatan biodiesel, produk sampingan dari proses transesterifikasi dari minyak jarak pagar dapat digunakan untuk membuat berbagai macam produk seperti kertas berkualitas tinggi, pellet energi, sabun, kosmetik, pasta gigi, dan sebagai obat batuk (Anonim1, 2010).
2.1.1 Sinonim
2.1.1.1 Nama Daerah
Tumbuhan Jarak pagar ini dikenal dengan berbagai nama di Indonesia, yaitu :
2.1.1.2 Nama Asing
Adapun nama asing dari tumbuhan jarak pagar adalah :
(Bahasa inggris) purging nuts (Depkes dan Kesejahteraan Sosial RI, 2000). 2.1.3 Morfologi Tumbuhan
Ciri-ciri dari tumbuhan jarak pagar yaitu : Habitus : Semak, menahun, tinggi 1½-5 m
Batang : Berkayu, bulat, bercabang, bergetah, putih kotor
Daun : Tunggal, tersebar, bekas daun tampak jelas, bulat telur, bertoreh, pertulangan menjari, panjang 5-15 cm, lebar 6-16 cm, hijau
Bunga : Mejemuk, bentuk malai, di ujung batang dan di ketiak daun, kelopak terdiri dari lima daun kelopak, bulat telur, panjang ± 4 mm, benang sari mengelompok pada pangkal, kuning, tangkai putik tiga, pendek, hijau, kepala putih melengkung keluar, kuning daun mahkota lima, ungu.
Buah : Kotak, panjang 2-3 cm, hijau Biji : Bulat telur, coklat kehitaman
Akar : Tunggang, putih kotor (Depkes dan Kesejahteraan Sosial RI, 2000). 2.1.4 Sistematika Tumbuhan
Adapun sistematika dari tumbuhan Jarak pagar adalah : Kingdom : Plantae
Genus : Jatropha
Spesies : Jatropha curcas L. (Depkes dan Kesejahteraan Sosial RI, 2000) 2.1.5 Kandungan Kimia
Prinsip pembuatan minyak mentah (crude oil) jarak pagar adalah dengan memisahkan minyak dengan kandungan senyawa lain dalam daging biji atau inti biji dengan cara pengepresan. Biji jarak selain mempunyai kandungan minyak, juga mengandung protein dan senyawa lain, seperti terlihat pada tabel berikut:
Senyawa Kandungan (%) Minyak/Lemak 38 Protein 18 Serat 15,5 Air 6,2 Abu 5,3 Karbohidrat 17
Tabel 1. Kandungan Kimia Biji Jarak Pagar (Nurcholis, 2007). 2.1.7 Penggunaan Tumbuhan
Daun Jatropha curcas berkhasiat sebagai obat cacing, obat perut kembung dan obat luka. Untuk obat cacing dipakai ± 5 g daun segar Jatropha curcas, ditambah ½ sendok teh minyak kelapa, digerus sampai lumat, dioleskan di sekitar dubur pada waktu akan tidur. (Depkes dan Kesejahteraan Sosial RI, 2000). 2.2 Pengepresan Minyak Jarak
dalam bahan yang berbentuk biji dengan kandungan minyak sekitar 30%-50%. Dengan demikian metode ekstraksi yang paling sesuai untuk biji jarak yaitu teknik pengepresan mekanik (Hambali, 2006).
Dua cara yang umum digunakan pada pengepresan mekanik biji jarak yaitu pengepresan hidrolik (hydraulic pressing) dan pengepresan berulir (expeller pressing). Cara lain adalah kombinasi pengepresan mekanik dengan ekstraksi pelarut, tetapi cara ini jarang digunakan (Hambali, 2006).
2.2.1 Pengepresan Hidrolik
Pengepresan hidrolik adalah pengepresan dengan menggunakan tekanan. Tekanan yang dapat digunakan sekitar 140,6 kg/cm. Besarnya tekanan akan mempengaruhi minyak jarak yang dihasilkan. Pada teknik pengepresan hidrolik sebelum dilakukan pengepresan, biji jarak diberi perlakuan pendahuluan berupa pemberian suhu panas atau pemasakan. Pemasakan dapat dilakukan dengan cara pemanasan di oven ataupun pengukusan dengan menggunakan uap air (steam). Pemasakan biji jarak bertujuan untuk menggumpalkan protein dalam biji jarak. Penggumpalan protein ini diperlukan untuk efisiensi ekstraksi (Hambali, 2006).
Umumnya, pada pengepresan hidrolik jumlah minyak yang dapat diperoleh mencapai 80% dari kadar minyak yang terdapat pada daging biji (Hambali, 2006). 2.2.2 Pengepresan berulir
dapat langsung dimasukkan kedalam screw press. Tipe alat pengepress berulir yang digunakan dapat berupa pengepres berulir tunggal (single screw press) atau pengepres berulir ganda (twin screw press) (Hambali, 2006).
Salah satu kelebihan pengepresan dengan menggunakan ulir adalah dapat dilakukan secara kontinu sehingga kapasitas produksi menjadi lebih besar. Biji jarak dapat dimasukkan kedalam alat pengepres secara kontinu, lalu minyak akan mengalir keluar dari biji akibat pengepresan oleh ulir (screw). Kemudian, minyak dapat keluar dan langsung terpisah dari ampas (bungkil) yang keluar pada bagian ujung ulir (Hambali, 2006).
2.3 Minyak Dan Lemak
Lemak dan minyak terdiri dari trigliserida campuran yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Minyak nabati terdapat dalam buah-buahan, kacang-kacangan, biji-bijian. Dalam jaringan hewan lemak terdapat pada hamper seluruh badan, tetapi jumlah terbanyak terdapat dalam jaringan adipose dantulang sumsum (Ketaren, 1986).
Minyak dan lemak tidak berbeda dalam bentuk trigliseridanya dan hanya berbeda dalam bentuk (wujud). Komposisi atau jenis asam lemak dan sifat-sifat fisikokimia tiap jenis minyak berbeda-beda, dan hal ini disebabkan oleh perbedaan sumber, iklim, keadaan tempat tumbuh dan pengolahan (Ketaren, 1986).
2.3.1 Sifat Fisik Minyak Jarak Pagar
Adapun sifat fisik dari minyak jarak yaitu :
Sifat fisik
Satuan
Nilai
Titik nyala (Flash point) 0C 236
Viskositas pada 30oC mm2/s 49,15
Residu karbon % (m/m) 0,34
Kadar abu sulfat % (m/m) 0,007
Titik tuang 0C -2,5
Kadar air Ppm 935
Kadar sulfur Ppm <1
Bilangan Asam mg KOH/g 4,75
Bilangan Iod g iod/100 g minyak 96,5
Tabel 2. Sifat Fisik Minyak Jarak Pagar (Hambali, 2006). 2.3.2 Kandungan Dan Kegunaan
Bahan kimia yang trakndung dalam tumbuhan Jarak Pagar diantaranya α-amirin, kampesterol, β-sitosterol, 7-ketosittosterol, dan HCN. Efek farmakologisnya diantaranya melancarkan peredaran darah, menghilangkan bengkak, menghentikan pendarahan, dan menghilangkan gatal (Depkes dan Kesejahteraan Sosial RI3, 2009). 2.4 Esterifikasi
Metil ester dari minyak jarak pagar dapat dihasilkan melalui proses transesterifikasi trigliserida dari minyak jarak. Transesterifikasi adalah penggantian gugus alkohol dari suatu ester dengan alkohol lain dalam suatu proses yang menyerupai hidrolisis. Namun berbeda dengan hidrolisis, pada proses transesterifikasi yang digunakan bukanlah air melainkan alkohol. Transesterifikasi merupakan suatu reaksi kesetimbangan. Untuk mendorong reaksi agar bergerak ke kanan agar dihasilkan metil ester maka perlu digunakan alkohol dalam jumlah berlebih atau salah satu produk yang dihasilkan harus dipisahkan. (Hambali, 2006).
katalis yang digunakan, suhu reaksi, waktu reaksi, kandungan air, dan kandungan asam lemak bebas pada bahan baku (yang dapat menghambat reaksi yang diharapkan) (Hambali, 2006)).
Reaksi transesterifikasi trigliserida dengan etanol adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Reaksi transesterifikasi 2.5 Sulfonasi
Asam lemak dengan α-tersulfonasi memiliki aplikasi yang sangat luas dan memiliki sifat biologis yang baik sebagai surfaktan. Sebuah teknik untuk memproduksi mensulfonasi asam lemak dengan menggunakan kondisi rekasi khusus sangat mungkin dilakukan tanpa menggunakan pelarut. Penggunaan gas SO3
memberikan hasil dengan rendemen 97% (Stein, 1975). 2.5.1 Metil Ester Sulfonat
Surfaktan dapat disintesis dari minyak nabati melalui senyawa antara metil ester asam lemak (fatty acid methyl ester) dan alkohol lemak (fatty alcohol). Salah satu proses untuk menghasilkan surfaktan adalah proses sulfonasi terhadap metil ester menghasilkan metil ester sulfonat (MES). Proses sulfonasi terjadi dengan mereaksikan pereaksi pensulfonasi seperti gas SO3, H2SO4 berasap, NaHSO3 dengan
penambahan gugus sulfon pada senyawa organik (Nightingale, 1987; Schwuger and Lewandowski, 1995).
Surfaktan digunakan dalam jumlah besar pada berbagai produk kosmetik dan farmasi, detergen dan produk-produk pembersih lainnya. Biasanya setelah digunakan, produk yang mengandung surfaktan tersebut dibuang sebagai limbah yang pada akhirnya akan dibebaskan ke permukaan air. Biodegradasi dan mekanisme penguraian lain sangat diperlukan untuk mengurangi jumlah dan konsentrasi surfaktan yang mencapai lingkungan. Salah satu alternatif untuk mengurangi kerusakan lingkungan akibat penggunaan surfaktan adalah memperluas peggunaan surfaktan alami. Metil ester sulfonat merupakan surfaktan alami turunan ester asam lemak yang dibuat secara sintesis (Brown, 1995).
Metil ester sulfonat (MES) merupakan surfaktan anionik yang dibuat melalui proses sulfonasi dengan menggunakan bahan baku dari minyak nabati. Keunggulan MES dibandingkan dengan surfaktan yang dibuat dari minyak bumi (petroleum) adalah sifatnya dapat diperbarui, lebih ramah lingkungan karena mudah didegradasi oleh bakteri, memiliki ketahanan terhadap kesadahan dan temperatur tinggi, dan memiliki pembusaan yang rendah (Satsuki, 1994; Schwuger and Lewandowski, 1995).
2.6 Surfaktan
yang ada padanya, amfifil dapat bersifat hidrofilik (suka air), lipofilik (suka minyak) atau bersifat seimbang di antara dua sifat tersebut.
Sifat amfifilik dari surfaktan itulah yang menyebabkan ia diadsorbsi pada antarmuka. Keadaan asam lemak yang diadsorbsi pada antarmuka udara/air dan minyak/air seperti dalam gambar 2.
Gambar 2. Molekul surfaktan membentuk misel (a. Gugus hidrofilik dan hidrofobik surfaktan; b. Misel atau agregat surfaktan)
Pada antarmuka udara/air, rantai-rantai lipofilik diarahkan ke atas masuk dalam udara, pada antarmuka minyak/air mereka bergabung dengan fase minyak. Dengan cara berorientasi demikian pada antarmuka minyak/air, maka molekul-molekul surfaktan membentuk suatu jembatan antara fase polar dan fase non polar yang menyebabkan terjadinya transisi antara kedua fase tersebut lebih baik. Untuk membuat agar amfifil terkonsentrasi pada antarmuka, maka amfifil harus seimbang dengan pengertian gugus yang larut dalam air harus seimbang dengan gugus-gugusnya yang larut dalam minyak.
2.6.1 Tegangan permukaan 2.6.1.1 Fenomena Antarmuka
antarmuka dalam farmasi dan pengobatan merupakan faktor yang mempengaruhi adsorbsi obat, penetrasi molekul melalui membran biologik, terbentuknya emulsi dan stabilitasnya dan dispersi partikel-partikel; yang tidak larut dalam medium cair untuk membentuk suspensi. Sifat antarmuka dari surface active agent atau surfaktan dapat disamakan dengan sifat alveoli paru-paru yang menyebabkan organ tersebut dapat bekerja efisien (Moechtar, 1989).
2.6.1.2 Tegangan Muka dan Tegangan Antarmuka
Dalam zat cair, gaya kohesif antara molekul satu dengan molekul-molekul tetangganya besar pengaruhnya. Sebagai contoh tetesan zat cair yang tersuspensi dalam udara, maka molekul molekul di dalam tetesan tersebut dikelilingi oleh molekul-molekul lainnya dari segala jurusan yang mempunyai gaya tarik-menarik yang sama.
Gambar 3. Gaya-gaya tarik-menarik yang tidak sama pada permukaan zat cair
yang terjadi antaramuka antara dua fase cair yang tidak dapat tercampur. Tegangan antarmuka lebih kecil dari tegangan muka sebab gaya adhesive antara dua fase cair yang membentuk anatarmuka lebih besar dari gaya adhesive antara fase cair dan fase gas yang membentuk antarmuka ( Moechtar, 1989 )
2.6.1.3 Pengukuran Tegangan Permukaan 2.6.1.3.1 Metode Kenaikan Kapiler
Bilamana suatu kapiler dimasukkan ke dalam labu yang berisi zat cair, maka pada umumnya zat cair akan naik di dalam tabung sampai jarak tertentu. Dengan mengukur kenaikan ini, maka tegangan muka zat cair dapat ditentukan dengan metode ini.
Gaya yang ada antara molekul-molekul yang sama dikenal sebagai gaya kohesif. Gaya yang ada antara molekul-molekul yang tidak sama, seperti gaya antara zat cair dan dinding dari tabung kapiler gelas dikenal sebagai gaya adhesive. Bilamana gaya adhesive antara molekul zat cair dan dinding lebih besar dari gaya kohesif maka zat cair tersebut dikatakan membasahi dinding kapiler, yaitu menjalar melalui dinding dan naik dalam tabung ( Moechtar, 1989 )
2.6.1.3.2 Metode Cincin Du Nuoy
Kesalahan-kesalahan sebesar 25 % dapat terjadi jika faktor koreksi tidak diperhitungkan dan digunakan (Moechtar 1989).
2.6.2 Nilai HLB
Griffin menemukan suatu skala nilai-nilai yang digunakan sebagai ukuran keseimbangan hidrofil-lipofil (HLB = Hidrophilic-Lipophilic Balance) dari surfaktan. Dengan pertolongan sistem bilangan ini dimungkinkan untuk menentukan suatu jarak HLB yang mempunyai efisiensi optimum untuk setiap surfaktan. Makin tinggi HLB suatu zat, makin hidrofilik zat tersebut.
Gambar 4. Klasifikasi surfaktan berdasarkan nilai HLB.
Davies menghitung HLB surfaktan dengan memecah molekulnya menjadi x faktor koreksi
2 x keliling cincin =
Zat HLB
Asam oleat 1
Gliseril mono oleat 3,8
Sorbitan mono oleat (Span 80) 4,3
Sorbitan mono laurat (Span 20) 8,6
Trietanolamin oleat 12,0
Polioksi etilen sorbitan mono oleat (Tween 80) 15,0 Polioksi etilen sorbitan mono laurat (Tween 20) 16,7
Natrium oleat 18,0
Natrium lauril sulfat 40
Tabel 3.Nilai HLB dari beberapa zat ampifilik
Dengan menjumlahkan angka-angka gugus tersebut, maka nilai HLB suatu surfaktan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini
HLB = ∑(angka gugus hidrofilik) - ∑(angka gugus lipofilik) + 7 Dibawah ini beberapa angka gugus representative yang tercantum
Gugus Hidrofilik Angka Gugus
-SO4- Na+ 38,7
-COO- Na+ 19,1
Ester (Cincin sorbitan ) 6,8
Ester (Bebas) 2,4
Hidroksil (Bebas) 1,9
Hidroksil (Cincin sorbitan) 0,5
Gugus Lipofilik -CH-
-CH2- 0,475
-CH3
=CH-
2.7 Spektrofotometri Inframerah
Spektrofotometri inframerah banyak digunakan dalam identifikasi analisa kimia organik untuk menentukan gugus fungsi suatu senyawa. Frekuensi inframerah biasanya dinyatakan dalam satuan bilangan gelombang (wavenumber), yang didefinisikan sebagai banyaknya gelombang per sentimeter. Daerah pengukuran radiasi inframerah yang umumnya digunakan untuk menyelidiki senyawa-senyawa organik adalah 700-4000 cm-1, dimana pada daerah 1500-4000 cm-1 merupakan daerah gugus fungsi, dan pada daerah 700-1500 cm-1 adalah daerah sidik jari (fingerprint region) yang memberikan spektrum yang khas untuk setiap senyawa (Hart, dkk. 2003; Silverstein, et al. 1981).
Spektrum inframerah suatu senyawa dapat dengan mudah diperoleh dalam beberapa menit. Sedikit sampel diletakkan dalam instrumen dengan sumber radiasi inframerah. Spektrofotometer secara otomatis membaca sejumlah radiasi yang menembus sampel dengan kisaran frekuensi tertentu dan merekam pada kertas berapa persen radiasi yang ditransmisikan. Radiasi yang diserap oleh molekul muncul sebagai pita pada spektrum (Hart, dkk. 2003).
