BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka 2.1.1 Tanaman Stevia
Stevia merupakan tanaman yang berbentuk perdu/ semak dengan tinggi antara 60 – 90 cm, panjang daun 3 – 7 cm dan memiliki banyak cabang. Bentuk daun stevia lonjong, langsing dan duduk berhadapan. Sedangkan batang stevia berbentuk lonjong, ditumbuhi oleh bulu – bulu halus. Tanaman stevia dapat tumbuh dengan baik di tanah latosal yang berwarna kemerahan pada ketinggian 500 – 1500 m dari permukaan laut.
Stevia memiliki akar serabut dan terbagi menjadi dua bagian yaitu akar halus dan akar tebal. Bunganya hermaprodit dengan mahkota khas berbentukseperti tabung.
Salah satu kelebihan stevia adalah daya regenerasi yang kuat sehingga tahan terhadap pemangsa. Tanaman ini dapat diperbanyak dengan cara stek, biji, anakan dan kultur jaringan (Lutony, 1993). Tanaman stevia ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Gambar 2.1. Tanaman Stevia rebaudiana (Isdianti, 2007)
5
Urutan taksonomi tanaman Stevia rebaudiana disajikan dalam Tabel 2.1 (Kinghorn et al., 1984).
Tabel 2.1. Urutan taksonomi tanaman Stevia rebaudiana
Kingdom Plantae – tumbuhan
Subkingdom Tracheobionta – tumbuhan vaskular Superdivisi Spermatopita
Divisi Magnoliopita – tumbuhan berbunga Kelas Magnoliopsida – Dikotil
Subkelas Asteridae Ordo Asterales Famili Asteraceae
Genus Stevia Cav – daun gula
Spesies Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni
Stevia adalah tumbuhan perdu asli dari Paraguay. Cocok pada tanah berpasir dengan tinggi tanaman maksimal 80 cm. Daunnya mempunyai rasa lezat dan menyegarkan. Gula stevia telah di komersilkan di Jepang, Korea, RRC, Amerika Selatan untuk bahan pemanis bagi penderita diabetes dan kegemukan. Stevia yang pernah ditanam di Indonesia berasal dari Jepang, Korea dan China. Bahan tanaman tersebut berasal dari biji sehingga pertumbuhan tanaman stevia di lapang sangat beragam. Pada tahun 1977 tanaman stevia dikenalkan pertama kali di Indonesia, dan dicoba pembudidayaannya dibeberapa daerah seperti Sukabumi, Garut, Tawangmangu, dan Bengkulu dengan ketinggian sekitar 1000 m dari permukaan laut.
2.1.2 Kandungan utama daun stevia
Kandungan utama dari daun stevia adalah stevioside ditampilkan pada Gambar 2.2. Stevioside memiliki kira – kira 300 kali lebih manis dari sukrosa pada konsentrasi 0.4%, 150 kali lebih manis dari sukrosa pada konsentrasi 4% dan 100 kali
lebih manis dari sukrosa pada konsentrasi 10% (Kinghorn, 1985). Hasil uji organoleptik menunjukkan dalam setiap 0.1 g pemanis stevia setara dengan 20 g sukrosa (gula putih) pada minuman teh tanpa mengurangi rasa kesukaan, sedangkan pada minuman ringan yang mengandung essence jeruk dan juga frambosen untuk penggunaan 2 g pemanis stevia setara dengan 4 g gula putih.
O
O O
CH2 O
CH3 CH3
OH
OH HO
HO
OH
OH
OH OH
HO
HO
OH
O O
Gambar 2.2. Struktur Steviosida
Kandungan senyawa yang ada dalam daun stevia merupakan campuran dari diterpen, triterpen, tannin, stigmasterol, minyak yang mudah menguap, dan delapan senyawa manis diterpen glikosida (Crammer, 1986). Delapan senyawa glikosida diterpen yang member rasa manis yaitu steviosida, steviolbiosida, rebaudiosida A-E, dan dulkosida A. Kandungan steviosida dalam daun stevia adalah yang paling tinggi tingkat kemanisannya, namun bila digunakan sendiri sebagai gula murni untuk bahan pemanis makanan dan minuman dalam dosis yang cukup banyak, maka akan memberikan rasa manis yang kurang mengena pada lidah. Hal ini disebabkan steviosida masih memiliki rasa getir dan pahit. Rasa getir dan pahit tidak didapat pada senyawa lainnya. Apabila rebaudiosida A, D dan E digabungkan maka campuran yang dihasilkan akan memiliki tingkat kemanisan yang setara dengan steviosida
(Lutony, 1993). Rasa getir dan pahit dapat mengganggu tingkat kemanisan gula stevia karena dapat menurunkan tingkat kemanisan gula stevia.
Rasa pahit dalam daun stevia disebabkan oleh kandungan tannin dalam daun stevia. Tannin merupakan senyawa yang memiliki gugus fungsi fenol, memiliki rasa pahit dan mempunyai kemampuan menyamakan kulit. Senyawa ini dapat membentuk kopolimer yang tidak larut dalam air bila bereaksi dengan protein (Harborne, 1987).
Beberapa ilmuan telah meneliti kegunaan senyawa tanin sebagai senyawa yang melindungi tanaman dari hewan herbivore serta memiliki peran dalam jaringan pertumbuhan, sedangkan bagi manusia, tannin memiliki khasiat farmakologi sebagai gastroprotektif dan antiulcerogenik (De, Padua, 1999; Ramirez &Roa, 2003) (Jayaraman et al., 2008).
2.1.3 Ekstraksi daun stevia
Cara ekstraksi daun stevia untuk mengeluarkan komponen pemanis dari daun ada tiga cara yaitu ekstraksi dengan pelarut air yang merupakan modifikasi prosedur Wood et al. (1955), ekstraksi dengan pelarut menguap seperti methanol menurut prosedur Kohda et al. (1979) dan ekstraksi dengan pengepresan hidraulik. Penelitian ini menggunakan pelarut air untuk mendapat pemanis glikosida pada daun stevia.
Pelarut yang sesuai untuk ekstraksi daun stevia adalah pelarut polar antara lain air dan alkohol. Pelarut yang baik harus mempunyai sifat antara lain memiliki daya larut dan selektivitas tinggi terhadap glikosida, tidak bereaksi atau merusak senyawa yang diinginkan, setelah proses ekstraksi dapat dipisahkan dengan mudah. Selain itu hasil yang didapat tidak beracun, mudah didapat dan harganya murah. Urutan polarisasi pelarut menurun sebagai berikut : air, metanol, etanol, n-propanol, aseton, etil asetat, etil eter, kloroform, diklorometan, benzene. Sifat – sifat dari hasil ekstraksi daun stevia dengan pelarut metanol dan air ditampilkan dalam Tabel 2.2 (Muhammad, 1983).
Kedua cara ekstraksi ini menunjukkan bahwa ekstraksi dengan menggunakan pelarut air hanya menghasilkan cairan kental yang berasa manis dan setelah dilakukan proses kristalisasi ternyata tidak terbentuk kristal pemanis stevia.
Tabel 2.2. Sifat – sifat hasil ekstraksi daun stevia dengan pelarut metanol dan air Sifat – sifat hasil ekstraksi Jenis pelarut
Metanol Air
Bentuk Warna Rendemen Kadar air Rasa
Bubuk kasar Putih kehijauan 4.5%
4.5%
Manis
Cairan kental Coklat --- --- Manis
Etanol dapat dipilih sebagai pelarut karena bersifat tidak toksik dan titik didihnya rendah lebih rendah dari titik didih air. Sehingga membutuhkan waktu ekstraksi yang lebih cepat. Selain itu, etanol termasuk jenis pelarut dengan kemampuan ekstraksi yang baik untuk hampir semua senyawa kimia yang mempunyai berat molekul kecil seperti golongan metabolit sekunder (Samuelsson, 1999).
Menurut Kumar (2000) pengembangan proses ekstraksi dan penjernihan ekstrak daun stevia dengan mengurangi penggunaan pelarut organik. Air dan etanol efektif untuk mengekstraksi glikosida dengan pH dan suhu tertentu.
Pengambilan senyawa organik metabolit sekunder yang terdapat pada bahan alam padat yang lebih umum menggunakan metode sokletasi. Pada prinsipnya metode sokletasi menggunakan suatu pelarut yang mudah menguap dan dapat melarutkan senyawa organik yang terdapat dalam bahan alam tersebut. Metode sokletasi mempunyai keunggulan dari metode lain, karena melalui metode
penyaringan dilakukan beberapa kali dan pelarut yang digunakan tidak habis (didinginkan melalui pendingin) dan dapat digunakan lagi setalah hasil isolasi dipisahkan (Distantina et al., 2002).
2.1.4 Analisa Fitokimia
Analisa fitokimia adalah pengujian kandungan kimia secara kualitatif untuk mengetahui golongan senyawa yang terkandung dalam suatu tumbuhan. Uji fitokimia diarahkan pada senyawa – senyawa metabolit sekunder seperti alkaloid, flavonoid, glikosida, terpen, kuinon, tannin dan saponin (Harborne, 1987).
2.1.4.1 Alkaloid
Alkaloid adalah basa yang mengandung satu atau lebih atom nitrogen, biasanya dalam gabungan berbentuk siklik. Alkaloid biasanya terasa pahit, berbentuk padatan, tetapi ada juga yang cair. Alkaloid larut dalam air dan ada yang tidak larut dalam pelarut organik. Alkaloid dapat diperoleh dengan cara mengekstraki bahan memakai air yang diasamkan untuk melarutkan alkaloidsebagai garam. Alkaloid dapat dideteksi dengan cara pengendapan menggunakan pereaksi Mayer, Dragendrof, dan Wagner (Harborne, 1987).
Alkaloid sering digunakan oleh manusia untuk pengobatan, seperti kinin sebagai antimalaria, dan lobelin untuk asma. Selain itu juga telah ditemukan bahwa alkaloid radikamin memiliki efek sebagai antihiperglikemik (Sirait, 2007).
Alkaloid dari tanaman kebanyakan merupakan senyawa amina tersier dan yang lainnya terdiri dari nitrogen primer, sekunder, dan quartener (Sirait, 2007).Berdasarkan asam amino penyusunnya, alkaloid asiklis yang berasal dari asam amino ornitin dan lisin. Alkaloid aromatis jenis fenilanin berasal dari fenilalanin, tirosin dan 3,4-dihidrosifenilalanin. Alkaloid indol yang berasal dari trifon.
Metode klasifikasi alkaloid yang paling banyak digunakan adalah berdasarkan struktur nitrogen yang dikandungnya (Krygowski et al., 2005; Sherman, 2004), yaitu:
1. Alkaloid heterosiklis, merupakan alkaloid yang atom nitrogennya berada dalam cincin heterosiklis. Alkaloid ini dibagi menjadi alkaloid pirolidin, alkaloid indol, alkaloid piperidin, alkaloid piridin, alkaloid tropan, alkaloid histamine, imidazole,
dan guanidine, alkaloid isokuinolin, alkaloid kuinolin, alkaloid akridin, alkaloid kuinazolin, alkaloid izidin. Beberapa contoh alkaloid dapat dilihat pada Gambar 2.3.
2. Alkaloid dengan nitrogen eksosiklis dan amina alifatis, seperti efedrina.
3. Alkaloid putressin, spermin, dan spermidin, misalnya pausina.
4. Alkaloid peptide merupakan alkaloid yang mengandung ikatan peptide.
5. Alkaloid terpena dan steroidal, contohnya funtumina.
N
N CH3
O
CH3 O
N
N CH3
OH O OH
OH OH
a b
OH I
I
O
O OH
NH2 H
I I
c
Gambar 2.3. Struktur senyawa Alkaloid (a) Kafein (b) Tiroksin (c) Triptofan
2.1.4.2 Flavonoid
Flavonoid adalah senyawa yang terdiri dari C6-C3-C6. Flavonoid umumnya terdapat pada tumbuhan sebagai glikosida. Fungsi flavonoid untuk tanaman berperan sebagai zat warna, dan untuk menarik serangga yang membantu proses penyerbukan.
Sedangkan pada manusia telah dimanfaatkan sebagai antibakteri contohnya naringin, dan sebagai antihiperglikemik contohnya apigenin dan aminoguanidin (Sirait, 2007) antosianidin, dan kalkon (Robinson, 1995). Struktur Flavanoid dapat dilihat pada Gambar 2.4.
O
O
Gambar 2.4.Struktur flavonoid
Flavonoid termasuk dalam golongan senyawa fenol yang memiliki banyak gugus –OH dengan adanya perbedaan keelektronegatifan yang tinggi sehingga memiliki sifat polar. Golongan senyawa ini mudah terekstrak dalam pelarut etanol yang memiliki sifat polar karena adanya gugus hidroksil, sehingga dapat terbentuk ikatan hydrogen.
2.1.4.3 Kardenolin dan Bufadienol
Cardenolin dan Bufadienol adalah steroid yang mengandung deoksi gula dan cincincin lakton yang tak jenuh, yang bekerja pada jantung dan otot dari hati.Glikosida steroid adalah glikosida yang aglikonnya berupa steroid. Glikosida steroid disebut juga glikosida jantung karena memiliki daya kerja kuat dan spesifik terhadap otot jantung (Robinson, 1991).
Secara kimiawi bentuk struktur glikosida jantung sangat mirip dengan asam empedu yaitu bagian gula yang menempel pada posisi tiga dari inti steroid dan bagian aglikonnya berupa steroid yang terdiri dari dua tipe yaitu tipe kardinolida dan tipe bufadienolida.
Tipe kardenolida merupakan steroid yang mengandung atom C-23 dengan rantai samping terdiri dari lingkaran lakton 5-anggota yang tidak jenuh dan alfa-beta menempel pada atom C nomor 17 bentuk beta.Sementara tipe bufadienolida berupa homolog dari kardenolida dengan atom C-24 dan memepunyai rantai samping
lingkaran keton 6-anggota tidak jenuh ganda yang menempel pada atom C nomor 17.Struktur Kardenolin dan Bufadienol dapat dilihat pada Gambar 2.5 dan 2.6.
O O
OH
Gambar 2.5.Struktur kardenolin Gambar 2.6. Struktur bufadienol 2.1.4.4 Tanin
Tannin adalah senyawa yang memiliki gugus fenol, memiliki rasa sepat dan mempunyai kemampuan menyamak kulit. Senyawa ini dapat membentuk kopolimer yang tidak larut dalam air bila bereksi dengan protein (Harborne, 1987).
Manfaat tannin bagi tanaman yaitu sebagai senyawa yang melindungi tanaman dari hewan herbivora serta memiliki peran dalam jaringan pertumbuhan, sedangkan bagi manusia, tannin memiliki khasiat farmakologi sebagai gastroprotektif dan antiulserogenik (De, Padua, 1999; Ramires & Roa, 2003). Senyawa tanin mempunyai sifat-sifat umum sebagai berikut :
a. Sifat fisika
Sifat fisika dari tanin (Hagerman, 2002) adalah sebagai berikut :
i. Jika dilarutkan ke dalam air akan membentuk koloid dan memiliki rasa asam dan sepat.
ii. Jika dicampur dengan alkaloid dan gelatin akan terjadi endapan
iii.Mengendapkan protein dari larutannya dan bersenyawa dengan protein tersebut sehingga tidak dipengaruhi oleh enzim protiolitik.
b. Sifat kimia
Sifat kimia dari tanin (Hagerman, 2002) adalah sebagai berikut :
O O
OH
i. Merupakan senyawa kompleks dalam bentuk campuran polifenol yang sukar dipisahkan sehingga sukar mengkristal.
ii. Tanin dapat diidentifikasikan dengan kromotografi.
iii. Senyawa fenol dari tanin mempunyai aksi astrigensia, antiseptik dan pemberi warna.
Tanin adalah senyawa polifenol yang memiliki berat molekul cukup tinggi (lebih dari 1000) dan dapat membentuk kompleks dengan protein. Tanin terdapat luas dalam tumbuhan berpembuluh, dalam angoispermae terdapat khusus dalam jaringan kayu. Dalam tumbuhan, letak tanin terpisah dari protein dan enzim sitoplasma, bila jaringan tumbuhan rusak, misalnya hewan memakannya, maka dapat terjadi reaksi penyamakan. Reaksi ini menyebabkan protein lebih sukar dicapai oleh cairan pencernaan hewan. Sebagian besar tumbuhan yang banyak mengandung tanin dihindari oleh hewan pemakan tumbuhan karena rasanya sepat, sehingga mungkin mempunyai arti sebagai pertahanan bagi tumbuhan (Hagerman, 2002; Harbone, 1996). Tanin merupakan satu grup substansi fenolik polimer yang mampu menyamak kulit atau mempresipitasi gelatin dari cairan, suatu sifat yang dikenal sebagai astringensi. Tanin ditemukan hampir disetiap bagian dari tanaman; kulit kayu, daun, buah, dan akar (Hagerman, 1998). Struktur senyawa tannin dapat dilihat pada Gambar 2.7.
OH O
OH
OH
OH
Gambar 2.7. Struktur senyawa tanin
Senyawa tanin dibedakan menjadi dua, yaitu tanin terhidrolisis dan tanin terkondensasi.
a. Tanin terhidrolisis
Tanin ini biasanya berikatan dengan karbohidrat dengan membentuk jembatan oksigen, maka dari itu tanin ini dapat dihidrolisis dengan menggunakan asam sulfat atau asam klorida (Hagerman, 2002). Salah satu contoh jenis tanin terhidrolisis adalah gallotanin yang merupakan senyawa gabungan dari karbohidrat dan asam galat.
Selain membentuk galotanin, dua asam galat akan membentuk tanin terhidrolisis yang disebut elagitanin. Elagitanin sederhana disebut juga ester asam hexahydroxydiphenic (HHDP) (Hagerman, 2002). Senyawa ini dapat terpecah menjadi asam galat jika dilarutkan dalam air.
b. Tanin terkondensasi
Tanin jenis ini biasanya tidak dapat dihidrolisis. Tanin jenis ini kebanyakan terdiri dari polimer flavonoid yang merupakan senyawa fenol. Nama lain dari tanin ini adalah proantosianidin. Proantosianidin merupakan polimer dari flavonoid, salah satu contohnya adalah Sorghum procyanidin, senyawa ini merupakan trimer yang tersusun dari epiccatechin dan catechin.
Senyawa ini jika dikondensasi maka akan menghasilkan flavonoid jenis flavan dengan bantuan nukleofil berupa floroglusinol (Hagerman, 2002). Tanin terkondensasi banyak terdapat dalam paku-pakuan, gymnospermae, dan tersebar luas dalam angiospermae, terutama pada jenis tumbuhan berkayu (Robinson, 1991).
2.1.4.5 Saponin
Saponin adalah senyawa aktif permukaan yang kuat, dapat menimbulkan busa jika dikocok dengan air, dan pada konsentrasi yang rendah dapat menyebabkan hemolisis sel darah merah pada tikus. Identifikasi saponin dapat dilakukan dengan mengocok ekstrak bersama air didalam tabung reaksi dan akan timbul busa yang dapat bertahan lama. Setelah penambahan HCl 2 N busa tidak hilang (Harborne,
1987). Manfaat saponin bagi manusia salah satunya adalah diosgenin sebagai antikanker (De, Padua, 1999).
Saponin diklasifikasikan berdasarkan sifat kimia menjadi dua yaitu saponin steroid dan saponin triterpenoid.
1. Saponin steroid tersusun atas inti steroid (C27) dengan molekul karbohidrat.
Steroid saponin dihidrolisis menghasilkan satu aglikon yang dikenal sebagai sapogenin. Tipe saponin ini memiliki efek antijamur. Pada binatang menunjukan penghambatan aktifitas otot polos. Saponin steroid diekskresikan setelah koagulasi dengan asam glukotonida dan digunakan sebagai bahan baku pada proses biosintetis obat kortikosteroid. Saponin jenis ini memiliki aglikon berupa steroid yang di peroleh dari metabolisme sekunder tumbuhan. Jembatan ini juga sering disebut dengan glikosida jantung, hal ini disebabkan karena memiliki efek kuat terhadap jantung. Struktur dalam steroid dapat dilihat pada Gambar 2.8.
CH3
CH3 CH3
CH3
H3C CH3
O O
CH3
CH3
Glikon O
ch3
Gambar 2.8. Struktur dasar steroid Gambar 2.9. Asparagosida
Salah satu contoh saponin jenis ini adalah Asparagosida (Asparagus sarmentosus), Senyawa ini terkandung di dalam tumbuhan Asparagus sarmentosus yang hidup dikawasan hutan kering afrika. Tanaman ini juga biasa digunkan sebagai obat anti nyeri dan rematik oleh orang afrika. Struktur Aspargosida dapat dilihat pada Gambar 2.9.
2. Saponin tritetpenoid tersusun atas inti triterpenoid dengan molekul karbohidrat.
Dihidrolisis menghasilkan suatu aglikon yang disebut sapogenin ini merupakan suatu senyawa yang mudah dikristalkan lewat asetilasi sehingga dapat dimurnikan. Tipe saponin ini adalah turunan -amyrine (Amirt Pal, 2002). Salah satu jenis contoh saponin ini adalah asiatosida. Senyawa ini terdapat pada tumbuhan Gatu kola yang tumbuh didaerah India. Senyawa ini dapat dipakai sebagai antibiotik (Amirt Pal, 2002). Struktur Triterpen dapat dilihat pada Gambar 2.10 sedangkan struktur Asiatosida dapat dilihat pada Gambar 2.11.
CH3 CH3 OH
CH3 CH3
CH3 H3C
CH3
CH3 H3C
O
O Glikon CH3
CH3
CH3 CH3 OH
Gambar 2.10.Struktur Dasar Triterpen Gambar 2.11. Asiatosida 2.1.4.6 Glikosida
Glikosida adalah suatu senyawa yang bila dihidrolisa akan terurai menjadi glikon dan aglikon, atau genin. Glikosida dapat dibedakan menjadi α-glikosida dan β- glikosid . Pada tumbuhan, glikosida biasanya terdapat dalam β. Umumnya glikosida mudah terhidrolisis oleh asam mineral dan enzim. Hidrolisis menggunakan asam membutuhkan panas, sedangkan hidrolisis oleh enzim tidak membutuhkan panas, dan biasanya terjadi pada tanaman selama proses perkecambahan, luka, serta aktivitas fisiologis sel. Kegunaan glikosida bagi tanaman diantaranya untuk cadangan gula sementara, sedangkan pada manusia biasanya digunakan untuk obat jantung dan precursor hormone steroid (Sirait, 2007; Fernandez et al., 2005).
2.1.5 Adsorbsi tannin dengan arang aktif
Adsorpsi merupakan proses terserapnya suatu molekul atau ion pada permukaan suatu adsorben. Dapat dikatakan bahwa adsorpsi terjadi karena adanya partikel yang terakumulasi pada suatu permukaan. Partikel yang terakumulasi dan diserap oleh permukaan disebut adsorbat, sedangkan material tempat terjadinya adsorpsi, terjadi tarik – menarik antara molekul adsorbat disebut adsorben (Atkins, 1999). Adsorpsi terjadi jika gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan permukaan penyerap dapat mengatasi gaya tarik menarik antara pelarut dengan permukaan penyerap (Oscik, 1982). Kecepatan adsorpsi sangat dipengaruhi oleh beberapa factor, antara lain konsentrasi awal larutan, luas permukaan adsorben, temperature, ukuran partikel, pH, dan waktu kontak. Jenis adsorpsi yang umum dikenal adalah adsorpsi kimia (kemisorpsi) dan adsorpsi fisika (fisisorpsi). Perbedaan adsorpsi kimia ditampilkan pada Tabel 2.3. (Atkins, 1999).
Tabel 2.3. Perbedaan adsorpsi fisika dan kimia
Adsorpsi Fisik Adsorpsi Kimia
Molekul terikat pada adsorben oleh gaya van der Waals
Mempunyai entalpi reaksi – 4 sampai – 40 kJ/mol
Dapat membentuk lapisan multilayer Adsorpsi hanya terjadi pada suhu di bawah titik didih adsorbat
Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan fungsi adsorbat Tidak melibatkan energi aktifasi tertentu
Bersifat tidak spesifik
Molekul terikat pada adsorben oleh ikatan kimia
Mempunyai entalpi reaksi – 40 sampai – 800 kJ/mol
Membentuk lapisan monolayer
Adsorpsi dapat terjadi pada suhu tinggi Jumlah adsorpsi pada permukaan merupakan karakteristik adsorben dan adsorbat
Melibatkan energi aktifasi tertentu
Bersifat sangat spesifik
Penjernihan ekstrak daun stevia dilakukan untuk menghilangkan atau membuang semaksimal mungkin bagian bukan pemanis stevia yang terkandung didalam ekstrak stevia. Hasil dari ekstraksi daun stevia dengan pelarut air masih dalam bentuk ekstrak kasar. Jika ekstrak kasar tidak jernih maka rasanya masih sepat dan warnanya gelap sehingga tidak dapat dipasarkan. Kotoran dalam ekstrak kasar terdiri dari pigmen organik dan garam inorganik (Wang et al., 2002).
Proses penjernihan dan pemurnian pemanis stevia telah banyak dikembangkan yaitu ekstraksi dengan pelarut, flokulasi dan prespitasi, ion exchange, adsorpsi dengan menggunakan adsorben polimer, adsorpsi dengan menggunakan adsorben inorganik, pemisahan dengan kolom kromatografi, ultrafiltrasi dan pemisahan membran, dan ekstraksi dengan supercritical gas. Pemurnian diatas telah dilakukan untuk pemurnian glikosida stevia (Wang et al., 2002).
Menurut penelitian dari Tidore R (2012) proses penjernihan dan pemurnian dengan adsorben arang aktif dapat memurnikan kondensat gula aren. Arang aktif dengan daya serap tinggi mampu menghilangkan bau dan menjernihkan kondensat gula aren. Arang aktif yang baik digunakan dalam pemurnian gula aren adalah arang aktif yang memiliki daya serap 70 – 80%. Semakin besar daya serap arang aktif maka gula yang diperoleh akan semakin murni. Penggunaan arang aktif ini juga dinilai sangat sederhana dan praktis. Maka metode ini dapat diusulkan sebagai cara pemurnian gula stevia dan dalam isolasi senyawa tannin untuk mengurangi rasa getir dan pahit.
Arang aktif adalah arang yang telah diaktivasi sehingga pori-porinya terbuka dan memiliki daya jerap yang tinggi. Arang aktif merupakan adsorben yang baik dan dapat digunakan untuk pemurnian, menghilangkan warna dan bau, deklorinasi, detoksifikasi, penyaringan, pemisahan dan dapat digunakan sebagai katalis (Bansal et al., 1988). Bahan-bahan yang dapat dibuat menjadi arang aktif dapat berupa kayu, tempurung kelapa, tongkol jagung, sekam padi, biji buah- buahan, kulit kacang dan lain sebagainya. Arang aktif dapat dibuat dengan
mengaktifkan bahan atau material yang mengandung karbon tersebut pada kondisi tertentu (Bansal et al.,1988).
Arang aktif adalah bentuk umum dari berbagai macam produk yang mengandung karbon yang telah diaktifkan untuk meningkatkan luas permukaannya. Arang aktif berbentuk kristal mikro karbon grafit yang pori-porinya telah mengalami pengembangan kemampuan untuk mengadsorpsi gas dan uap dari campuran gas dan zat-zat yang tidak larut atau yang terdispersi dalam cairan (Murdiyanto, 2005). Luas permukaan, dimensi, dan distribusi karbon aktif bergantung pada bahan baku, pengarangan, dan proses aktivasi. Berdasarkan ukuran porinya, ukuran pori karbon aktif diklasifikasikan menjadi 3, yaitu mikropori (diameter <2 nm), mesopori (diameter 2–50 nm), dan makropori (diameter >50 nm) (Kustanto, 2000). Penggunaan karbon aktif di Indonesia mulai berkembang dengan pesat, yang dimulai dari pemanfaatannya sebagai adsorben untuk pemurnian pulp, air, minyak, gas, dan katalis. Namun, mutu karbon aktif domestik masih rendah (Harfi, 2003), dengan demikian perlu ada peningkatan mutu karbon aktif tersebut.
2.1.6 Kinetika Adsorpsi
Kinetika kimia membahas tentang kecepatan (laju) reaksi dan bagaimana proses reaksi berlangsung. Laju reaksi merupakan suatu perubahan konsentrasi pereaksi maupun produk dalam suatu waktu (Keenan, 1984). Orde reaksi merupakan bagian dari persamaan laju reaksi. Orde reaksi terhadap suatu komponen menurut merupakan pangkat dari konsentrasi komponen itu dalam persamaan laju reaksi (Atkins, 1999).
Kinetika adsorpsi menyatakan kecepatan proses penyerapan adsorbat oleh adsorben yang dinyatakan dalam fungsi konsentrasi terhadap waktu. Pendekatan model empiris yang digunakan untuk menentukan model kinetika adsorpsi yaitu model pseudo order satu (pseudo first order) dan pseudo order dua (pseudo second order) (Ho dan McKay, 1997).
Kinetika adsorpsi menjelaskan laju pengambilan adsorbat oleh adsorben pada bertambahnya waktu kontak yang merupakan salah satu parameter yang menggambarkan efisiensi adsorben. Model kinetika pseudo orde satu dinyatakan oleh persamaan.
log (qe – qt) = log qe -
t
(1)atau,
ln (qe – qt) = lnqe - kf
t
(2) Nilai konstanta laju reaksi adsorpsi orde satu (kf) ditentukan dari plot ln (qe – qt) terhadap t pada persamaan (2) (Atkins, 1999).Model kinetika pseudo orde satu dinyatakan oleh persamaan.
= kS (qe – qt)2 (3)
Dimana ks adalah konstanta laju reaksi pseudo-orde kedua (g/mg min). Integrasi persamaan tersebut dengan batas qt = 0 pada t = 0 dan qt = qt pada t = t akan menghasilkan persamaan berikut :
= + (4)
Nilai qe diperoleh dari slope pada alur t/qt versus t, dan ks diperoleh dari intersepnya.
qe bisa diperoleh dari slope garis tersebut, ks bisa dihitung dari nilai ks (Ho et al., 1999). Dimana qe : konsentrasi saat setimbang (mg/g), qt : konsentrasi zat teradsorpsi pada waktu t (mg/g), t : waktu kontak (jam), kf : konstanta pseudo orde satu, dan ks : konstanta pseudo orde dua.
2.1.7 Isoterm Adsorpsi a. Isoterm Adsorpsi Langmuir
Proses adsorpsi dalam larutan, jumlah zat teradsorpsi tergantung pada beberapa faktor, seperti : jenis adsorben, jenis adsorbat, luas permukaan adsorben, konsentrasi zat terlarut, dan temperatur. Pada tahun 1918, Langmuir menurunkan teori isoterm adsorpsi dengan menggunakan model sederhana berupa padatan yang mengadsorpsi gas pada permukaannya. Model ini mendefinisikan bahwa kapasitas adsorpsi maksimum terjadi akibat adanya lapisan tunggal (monolayer) adsorbat di permukaan adsorben. Konstanta Langmuir adalah nilai adsorpsi yang terjadi pada satu lapisan. Isoterm adsorpsi Langmuir digunakan untuk menggambarkan adsorpsi kimia (Alberty et al., 1983).
Persamaan isotherm adsorpsi Langmuir dapat dijelaskan sebagai berikut (Goksungup et.al, 2002):
= + (5)
Keterangan :
Q = masa yang teradsorpsi untuk tiap gram adsorben (mg/g) Qmax = kapasitas adsorpsi maksimal (mg/g)
k = konsentrasi Langmuir (L/mg)
C = konstanta kesetimbangan adsorpsi (keadaan akhir) (mg/L)
Dengan membuat kurva 1/Q terhadap 1/C maka harga Qmax dan k dapat dihitung dari slope dan intercept.
Energy adsorpsi merupakan jumlah energi elektrostatik dan energy adsorpsi kimia yang terlibat dalam adsorpsi yang dapat dinyatakan sebagai energi bebas
standar adsorpsi (Oscik, 1982). Persamaan energy adsorpsi dapat ditulis seperti persamaan 6.
Eadsorpsi = -ΔGo
(6) Harga ΔG dapat diukur dalam keadaan standar, sedangkan untuk sembarang keadaan lainnya harga energi bebas Gibbs (ΔG) ditunjukkan pada persamaan 7.
ΔG = ΔGo + R T ln K (7) Energy adsorpsi dapat dihitung dari harga K yang diperoleh dari persamaan linier isoterm Langmuir.
b. Isoterm Adsorpsi Freundlich
Isoterm adsorpsi Freundlich menggambarkan adsorpsi yang terjadi pada beberapa lapis dan ikatannya tidak kuat (Castellan, 1983). Isoterm Freundlich menyatakan bahwa penyerapan senyawa organic oleh permukaan adsorben dalam kondisi tertentu yang meliputi waktu kontak dan konsentrasi terjadi karena adanya penyerapan secara fisika (Tchobanoglous, 1991). Persamaan adsorpsi Freundlich dapat dituliskan sebagai berikut.
Q = bC1/n (8) Jika persamaan tersebut dilogaritmakan akan membentuk persamaan :
log Q = log k + log C (9)
Keterangan :
Q : massa zat yang teradsorpsi tiap gram zat adsorben (mg/g) C : konsentrasi larutan pada kesetimbangan (mg/L)
k : konstanta kesetimbangan adsorpsi
n : konstanta
2.1.8 Penetapan kadar tannin
Penetapan kadar tannin menggunakan metode spektrofotometer didasarkan atas reaksi pembentukan warna yaitu reduksi ion ferri menjadi ion ferro oleh senyawa tannin dan polifenolik lainnya, diikuti oleh pembentukan kompleks ferrisianida dan ion ferro. Warna yang terbentuk diukur absorbansinya dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 720 nm (Muhtady, 1999).
Pengukuran kadar tannin denga spektrofotometer uv-vis yaitu dengan pelarut etanol 30, 50, dan 70 %, menggunakan metode total tannin yaitu dengan reagen folin ciocalteu dan standar asam galat pada panjang gelombang 724,5 nm (Mailoa et al., 2013). Sedangkan pengukuran kadar tannin pada buah salak dengan spektrofotometer dengan menambahkan sodium tungsat, asam posfomolibdat dan asam posforat ke dalam pelarut akuades. Campuran direfluks selama 2 jam dan didinginkan hingga suhu 25 oC, dilarutkan sampai 1 L dengan akuades. Kemudian ditambahkan sodium carbonat anhidrat, dilarutkan pada suhu 70 – 80 oC dan didinginkan satu malam.
Larutan standar dibuat dengan melarutkan asam tanat dalam air ( 1 mL = 0,1 mg).
larutan ditambahkan reagen Folin ciocalteu dan larutan Na2CO3 dan setelah 30 menit diukur pada panjang gelombang 760 nm terhadap blanko yang disesuaikan pada absorbansi 0 (Sumartha, 2000). Perhitungan kadar tannin dapat dihitung dengan persamaan (1).
Kadar tannin (%(b/b)) = (10)
Dimana,
X = Keterangan :
Y = Absorbansi Fp = Faktor pengenceran
2.2 Kerangka Pemikiran
Pemanis stevia merupakan alternatif pengganti pemanis buatan seperti sakarin, aspartame, asulfam dan lain – lain. Rasa manis pada stevia disebabkan oleh kandungan steviosida ( 3- 10% berat kering daun) dan rebaudioside (1 – 3%) yang memiliki tingkat kemanisan 250 kali lebih manis dari sukrosa. Stevioside memiliki keunggulan dibanding dengan pemanis buatan lainnya, yaitu stabil pada suhu tinggi (100oC), range pH 3 – 9, dan tidak menimbulkan warna gelap pada waktu pemasakan (Buchori, 2007).
Metode ekstraksi bahan alam yang paling umum dilakukan adalah refluks.
Pelarut yang digunakan akan menembus dinding sel dan masuk ke dalam rongga sel yang terdapat zat aktif sehingga zat aktif dapat terlarut. Karena adanya perbedaan konsentrasi didalam dan diluar sel maka larutan yang terpekat akan terdesak keluar.
Keuntungan dari metode refluks ini adalah memperkecil kemungkinan kehilangan pelarut jika digunakan pelarut yang mudah menguap.
Pelarut yang cocok digunakan dalam ekstraksi daun stevia adalah pelarut polar misalnya air, etanol, dan metanol. Syarat pelarut yang baik adalah mempunyai sifat daya larut dan selektivitas tinggi terhadap glikosida, tidak bereaksi atau merusak senyawa yang diinginkan, setelah proses ekstraksi dapat dipisahkan dengan mudah, tidak mempunyai efek racun, mudah didapat dan murah harganya.
Penggunaan pelarut etanol, air, dan etanol - air untuk sokletasi daun stevia dinilai aman jika digunakan untuk konsumsi sehari – hari. Setelah direfluks larutan stevia disaring dengan kertas saring. Ekstrak stevia berwarna hijau kecoklatan, memiliki rasa sedikit getir dan pahit. Rasa getir dan pahit ini merupakan indikasi adanya senyawa tannin. Selain itu, uji senyawa polihidroksil dengan menggunakan pereaksi FeCl3 dari ekstrak daun stevia memberikan hasil positif yang ditandai dengan warna hijau kehitaman (Asrilya, 2014). Selain itu juga dilakukan analisa fitokimia lain untuk pengetahui senyawa kimia apa saja yang ada dalam ekstrak stevia selain senyawa tannin.
Filtrat yang didapat dianalisa dengan Spektrofotometer UV untuk mengetahui kadar senyawa tanin. Setelah itu dilakukan pemurnian ekstrak daun stevia dengan adsorben arang aktif. Hal ini dilakukan untuk memisahkan senyawa tannin serta memurnikan gula stevia. Filtrat hasil adsorbsi dianalisa dengan menggunakan Spektrofotometer UV-Vis untuk mengetahui kadar tannin yang tersisa setelah adsorbsi. Hasil yang diinginkan adalah kadar tannin yang rendah setelah adsorbsi.
Adsorpsi senyawa tannin dengan arang aktif dapat diperkirakan model kinetika adsorpsi. Pada perhitungan kinetika adsorpsi menggunakan pseudo orde satu dan pseudo orde dua. Dari perhitungan besaran – besaran dari model pseudo orde satu dan model pseudo orde dua dapat diketahui nilai konstanta adsorpsi pseudo order satu dan pseudo orde dua. Dari perhitungan isoterm adsorbsi Langmuir dan Freundlich dapat diketahui besaran – besaran isoterm adsorbsi. Dapat diketahui nilai Energi adsorpsi dari isoterm Langmuir dan konstanta adsorbsi dari Freundlich. Dari besaran – besaran kinetika dan isoterm adsorbsi dapat diperkirakan mekanisme adsorbsi senyawa tanin menggunkan arang aktif sesuai dengan adsorpsi fisik atau adsorpsi kimia.
2.3 Hipotesis
Berdasarkan kerangka pemikiran dan sejalan dengan rumusan masalah, maka dapat diajukan hipotesis sebagai berikut:
a. Identifikasi fitokimia dari ekstrak stevia diperkirakan dalam ekstrak stevia terkandung senyawa tannin, alkaloid, glikosida, flavonoid, saponin, kardenolin dan bufadienol.
b. Efektifitas arang aktif dalam memisahkan senyawa tannin dipengaruhi oleh lamanya waktu kontak. Semakin lama waktu kontak arang aktif maka dimungkinkan tannin yang terabsorbsi semakin banyak.
c. Kinetika adsorpsi senyawa tannin menggunakan arang aktif akan sesuai dengan pseudo orde satu atau pseudo orde dua.
d. Isothermal adsorpsi senyawa tannin menggunakan arang aktif akan sesuai dengan isoterm adsorpsi Langmuir atau Freundlich.
