TINJAUAN PUSTAKA
Ekstraksi Insektisida Nabati
Ekstraksi adalah metode umum yang digunakan untuk mengambil produk dari bahan alami, seperti jaringan tumbuhan, hewan, mikroorganisme, dan sebagainya. Ekstraksi dapat dianggap sebagai langkah awal dalam rangkaian kegiatan pengujian aktivitas biologi tumbuhan yang dianggap atau diduga mempunyai pengaruh biologi pada suatu organisme. Untuk menarik komponen non polar dari suatu jaringan tumbuhan tertentu dibutuhkan pelarut non polar, seperti petroleum eter atau heksana, sedangkan untuk komponen yang lebih polar dibutuhkan pelarut yang lebih polar juga, seperti etanol atau metanol (Dadang dan Prijono 2008).
Metode Maserasi
Menurut Dadang dan Prijono (2008), salah satu metode ekstraksi insektisida nabati yang dapat digunakan adalah metode maserasi. Teknik ini dilakukan dengan cara merendam bahan-bahan tumbuhan yang telah dihaluskan/digiling dalam pelarut terpilih, kemudian disimpan untuk jangka waktu tertentu. Penyimpanan biasa dilakukan pada suhu ruang (Handa et al. 2008). Teknik ini biasanya digunakan jika kandungan senyawa organik yang ada dalam bahan-bahan tumbuhan tersebut cukup tinggi dan telah diketahui jenis pelarut yang dapat melarutkan dengan baik senyawa-senyawa yang akan diisolasi. Pelarut yang digunakan sebaiknya tidak mudah menguap, dan untuk mengekstrak senyawa kimia tersebut dari bahan alam membutuhkan waktu yang cukup lama.
Dari hasil ekstraksi di atas akan didapatkan filtrat (zat terlarut dalam pelarut). Untuk mendapatkan filtrat yang baik, artinya tidak mengandung partikel-partikel bahan tumbuhan baik partikel halus maupun kasar, namun hanya senyawa kimia tumbuhan yang terlarut dalam pelarut, maka hasil ekstraksi sebaiknya disaring menggunakan kertas saring. Kualitas hasil penyaringan sangat tergantung pada jenis dan kualitas kertas saring yang digunakan.
Setelah didapatkan filtrat yang baik, langkah selanjutnya adalah menguapkan pelarut. Penguapan dapat dilakukan secara alami artinya
5
membiarkan filtrat pada wadah terbuka, namun hal ini sangat berbahaya jika dilakukan dan membutuhkan waktu yang lama. Untuk mendapatkan hasil penguapan pelarut yang cepat dan aman digunakan alat penguap yaitu rotary evaporator. Alat ini bekerja secara sederhana yaitu menguapkan pelarut dan menyisakan ekstrak tumbuhan dalam labu. Proses penguapan sangat tergantung pada beberapa faktor, seperti suhu penangas, tekanan vakum, suhu air yang bersirkulasi, dan putaran labu.
Setelah penguapan selesai, akan dihasilkan ekstrak tumbuhan yang mungkin dapat berbentuk padatan (solid) atau cairan (liquid). Biasanya ekstrak yang dihasilkan dari ekstraksi awal ini (ekstraksi dari bahan tumbuhan) disebut sebagai ekstrak kasar (crude extract). Untuk mengetahui berat ekstrak yang didapat, berat labu awal ditimbang terlebih dahulu, kemudian pada akhir proses penguapan kembali dilakukan penimbangan. Selisih berat tersebut menunjukkan berat ekstrak yang didapat. Dalam beberapa kegiatan, hasil penguapan dibiarkan terlebih dahulu beberapa lama sebelum dilakukan penimbangan.
Metode Fermentasi
Komponen utama dinding sel tumbuhan. Sebagian besar materi biologi mengandung selulosa (43% sampai 45%), hemiselulosa (25% sampai 30%), dan lignin (15% sampai 22%) yang semuanya termasuk ke dalam golongan sakarida. Selulosa terdiri atas rantai polimer glukosa panjang. Hemiselulosa dan lignin juga demikian, tetapi struktur yang dimiliki hemiselulosa cenderung tidak jelas (amorphous), sedangkan lignin memiliki ikatan senyawa yang berbeda dan cenderung lebih sulit untuk terdegradasi. Hal ini yang menjadi alasan diperlukannya perlakuan awal terhadap bahan tumbuhan yang akan digunakan. Tujuan dari perlakuan awal ini adalah membuka struktur fisik dari jaringan tumbuhan sehingga memberikan akses kepada enzim untuk mendegradasi selulosa. Perlakuan yang biasa dilakukan adalah dengan penggilingan bahan tumbuhan menjadi serbuk (Wyman et al. 2004).
Proses terjadinya fermentasi. Fermentasi adalah proses dimana senyawa-senyawa kimia dihasilkan sebagai akibat adanya pertumbuhan maupun
6
metabolisme mikroba dalam substrat. Proses fermentasi diawali dengan terabsorbsinya kompleks enzim selulase (glukanase dan beta-glukosidase) pada permukaan partikel lignoselulosa yang tidak larut. Enzim glukanase akan mengubah selulosa yang merupakan polisakarida menjadi selobiosa yang merupakan disakarida. Pada tahap selanjutnya, enzim beta-glukosidase mengubah selobiosa menjadi glukosa yang merupakan monosakarida. Jika enzim yang pertama terabsorbsi pada permukaan partikel, sebaliknya enzim yang kedua terbebas dalam larutan (Wyman et al. 2004).
Pada proses fermentasi selulosa yang menggunakan mikroba seperti bakteri, terdapat periode dimana enzim selulase belum dihasilkan. Periode tersebut biasanya berlangsung selama 4 sampai 48 jam. Tahap awal terjadinya fermentasi selulosa ditandai dengan dihasilkannya gelembung udara yang tampak tersebar. Seiring dengan bertambahnya selulosa yang larut, larutan akan menjadi semakin keruh. Pada hari ketiga, biasanya pertumbuhan bakteri dan sintesis kompleks enzim selulase akan terhenti (Weimer dan Zeikus 1977).
Hasil fermentasi selulosa oleh bakteri antara lain etanol, asam asetat, asam format, asam propionat, asam laktat, asam butarat, gas hidrogen (H2) dan karbondioksida (CO2), serta metana (sumber karbon berasal dari asam asetat dan CO2). Selain itu, pada akhir proses fermentasi biasanya akan terjadi penurunan pH sampai 5 dan pengurangan jumlah gelembung udara dikarenakan bertambahnya konsentrasi etanol dalam substrat (Weimer dan Zeikus 1977, Marston 1948).
Bakteri selulolitik. Bakteri ini disebut selulolitik karena memproduksi kompleks enzim ekstraselular, yaitu sistem hidrolitik yang menghasilkan hidrolase yang berfungsi untuk mendegradasi selulosa dan hemiselulosa, serta sistem oksidatif yang bersifat ligninolitik dan berfungsi mendegradasi lignin. Enzim ekstraselular dihasilkan untuk mendegradasi senyawa berukuran besar menjadi kecil dan larut dalam air. Kemampuan bakteri selulolitik dalam menghasilkan kompleks enzim ternyata berbeda-beda tergantung sumber karbon yang digunakan (Meryandini et al. 2009). Bakteri selulolitik memutus ikatan rantai C penyusun senyawa lignin (pada bahan berkayu), selulosa (pada bahan
7
berserat), dan hemiselulosa lebih lambat dibandingkan dengan senyawa polisakarida yang lebih sederhana (amilum, disakarida, dan monosakarida) (Saraswati et al. 2007).
Bakteri selulolitik biasanya hidup bebas di luar organisme lain, tetapi ada sebagian kecil yang hidup dalam saluran pencernaan hewan (mamalia, serangga, dan lain-lain). Berdasarkan penelitian Roger et al. (1989), dua spesies utama bakteri selulolitik yang ditemukan dalam sistem pencernaan hewan ternak adalah
Bacteroides succinogenes dan Ruminococcus flavefaciens. Purwadaria et al.
(2003) menemukan Bacillus pumilus yang bersifat selulolitik dalam sistem pencernaan rayap; Anand et al. (2009) menemukan B. circulans, Proteus vulgaris, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter sp., Citrobacter freundii,
Serratia liquefaciens, dan Aeromonas sp. yang bersifat selulolitik dalam sistem pencernaan Bombyx mori instar kelima. Selain itu, bakteri selulolitik dapat ditemukan di tempat yang mengandung senyawa organik yang berasal dari sisa-sisa bahan tumbuhan yang telah mati, misalnya di tanah atau di tempat sampah (Saraswati et al. 2007). Fatehah et al. (2011) melaporkan bahwa dalam tanah di sekitar pertanaman pisang ditemukan bakteri Clostridium sp., Paenibacillus urinalis, dan Staphylococcus pasteuri yang bersifat selulolitik.
Kandungan dan Aktivitas Biologi Senyawa Bahan Tumbuhan Sumber Insektisida Nabati
Sirsak (Annona muricata Linn.)
Biji A. muricata mengandung senyawa alkaloid (annonain) dan minyak 42% sampai 45%. Daun dan bijinya dapat digunakan sebagai insektisida, larvasida, repellent (penolak serangga), dan antifeedant (penghambat aktivitas
makan) dengan cara kerja sebagai racun kontak dan perut. Ekstrak daun A. muricata dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan hama belalang dan
hama-hama lainnya (Kardinan 2002, Raintree Nutrition 2004).
Asmanizar et al. (2008) melaporkan bahwa biji A. muricata yang diekstrak menggunakan aseton dapat memberikan efek mortalitas terhadap imago Sitophilus zeamais. Ekstrak A. muricata dicampur dengan butiran beras untuk perlakuan. Persentase mortalitas imago S. zeamais setelah perlakuan dapat
8
mencapai 100% pada konsentrasi ekstrak A. muricata tertinggi yaitu 0.5%. Pada laporan lain (Tohir 2010), disebutkan bahwa biji A. muricata sebanyak 25 g yang diekstrak dengan metanol sebanyal 100 ml dapat menghambat aktivitas makan Spodoptera litura sebesar 49.8%.
Lengkuas Merah (Alpinia purpurata K. Schum.)
Selain minyak atsiri, rimpang A. purpurata juga mengandung golongan senyawa flavonoid, fenol, terpenoid, dan sedikit alkaloid. Secara keseluruhan, rimpang A. purpurata mengandung minyak atsiri 1%, metilsinamat, sineol, kamfer, d-pinen, galangin, eugenol, camphor, galangol, dodekatriena, dan cadineae. Rimpang A. purpurata sering digunakan sebagai obat panu, kadas, bercak kulit, demam, radang telinga, bronkhitis, masuk angin, dan diare (Permadi 2008, Sukandar et al. 2009, Sirat dan Liamen 1995).
Mahoni (Swietenia mahagoni (L.) Jacq.)
Ekstrak kasar biji S. mahagoni mengandung alkaloid, terpenoid, antraquiones, cardiac glikosides, saponin, dan minyak volatil (Sahgal et al. 2009). Majid et al. (2004) melaporkan bahwa minyak biji S. mahagoni mengandung sedikit asam lemak tak jenuh antara lain myrictic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, dan arachidic acid; dengan persentase relatif berturut-turut 0.56%, 52.01%, 36.01%, 0.88%, dan 9.12%.
Majid et al. 2004 juga melaporkan bahwa ekstrak biji S. mahagoni dapat memberikan efek mortalitas pada ikan predator spesies Anabas testudineus. Ekstrak 50% etil asetat biji S. mahagoni dapat mematikan ikan A. testudineus sampai 90% pada dosis 500 ppm. Pada konsentrasi 5%, ekstrak biji S. mahagoni yang diekstrak dengan pelarut metanol dapat menghambat aktivitas makan larva Plutella xylostella sampai 100%. Selama pengamatan, tampak bahwa larva menolak untuk memakan daun kubis yang telah dicelupkan ke dalam sediaan S. mahogani pada metode pilihan maupun tanpa pilihan. Hal ini diduga berkaitan dengan rasa pahit yang diberikan ekstrak biji S. mahagoni (Dadang dan Ohsawa 2000).
9
Kacang Babi (Tephrosia vogelii Hook. F.)
Bagian tanaman yang biasa digunakan sebagai bahan sumber insektisida nabati adalah daunnya. Hal ini sesuai dengan pemeriksaan kualitatif ekstrak T. vogelii bunga ungu dengan TLC gel silika menunjukkan perbedaan pola bercak antara ekstrak daun dan biji. Ekstrak daun T. vogelii bunga ungu mengandung senyawa nonpolar lebih banyak yang tampaknya menyebabkan ekstrak bersifat aktif (Abizar dan Prijono 2010). Senyawa kimia yang terkandung dalam daun T. vogelii antara lain rotenon, deguelin, tefrosin, dan rotenolon (Delfel et al. 1970).
Hasil penelitian Delobel dan Malonga (1987) menunjukkan bahwa ekstrak daun T. vogelii bersifat toksik terhadap hama gudang Caryedon serratus (Coleoptera: Bruchidae). Perlakuan menggunakan serbuk daun T. vogelii yang dicampurkan dengan kacang tanah dengan perbandingan 1:40 (w/w) menyebabkan kematian C. serratus sampai 98.8% dalam waktu 13 hari. Selain itu, perlakuan tersebut menyebabkan imago C. serratus gagal meletakkan telur 30 hari setelah perlakuan.
Penelitian lain menunjukkan bahwa ekstrak daun T. vogelii juga memiliki efek antifeedant terhadap penggerek polong Cajanus cajan (Helicoverpa armigera, Maruca testulalis, Etiella zinckenella, dan Lampides spp.) di lapang. Perlakuan menggunakan 200 lembar daun T. vogelii yang diekstrak dengan 1 liter air dan disemprotkan pada bunga C. cajan sebanyak 4 kali dengan interval 10 sampai 15 hari dapat mengurangi tingkat kerusakan polong sampai 18% (Minja et al. 2002). Simmonds et al. (1989) menyebutkan bahwa senyawa flavonoid (5-Methoxyisolonchocarpin) dalam daun T. vogelii yang menyebabkan ekstrak T. vogelii memiliki efek antifeedant.
