1 ISOLASI MINYAK ATSIRI DAUN KEMANGI (Ocimum sanctum L) CARA KONVENSIONAL DAN MICROWAVE SERTA UJI AKTIVITAS
ANTIBAKTERI DAN ANTIOKSIDAN Arief Khaerul Anwar 1, Yuharmen 2, Adel Zamri 2 1Mahasiswa Program S1 Kimia FMIPA-Universitas Riau
2Dosen Jurusan Kimia FMIPA-Universitas Riau
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Riau Kampus Binawidya, Pekanbaru, 28293, Indonesia
arief.khaerul@student.unri.ac.id ABSTRACT
The aim of this study was to isolate essential oils from Ocimum sanctum L leaves by Clevenger-hydrodistillation and microwave-assisted hydrodistillation. Components of the essential oil were then identified using Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS). Antimicrobial activity of these oils was determined by this diffusion method against Escherichia coli, the main component of the essential oils was geranial (24.74%) and neral (28.11%) for Clevenger-hydrodistillation method, while geranial (41.85%) and neral (29.07%) for the method microwave-assisted hydrodistillation. Our finding for antimicrobial test showed that essential oil of microwave-assisted hydrodistillation was more active than those of Clevenger-hydrodistillation. Antioxidant activity using DPPH assay of the essential oil of Clevenger-hydrodistillation was more active (IC50=513.1802 µg/mL) than those of microwave-assisted hydrodistillation (IC50=713.2279 μg/mL).
Keywords : Ocimum sanctum L, Essential oil, GC-MS, Antibacterial, Antioxidant. ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengisolasi minyak atsiri dari daun Ocimum
sanctum L dengan Clevenger-hydrodistillation dan microwave-assisted
hydrodistillation. Komponen dari minyak atsiri kemudian diidentifikasi dengan menggunakan Kromatografi Gas Spektrometri Massa (KG-SM). Aktivitas antimikroba dari minyak ini ditentukan dengan metode difusi terhadap Escherichia coli. Komponen utama dari minyak atsiri adalah geranial (24,74%) dan neral (28,11%) untuk metode Clevenger-hydrodistillation sedangkan geranial (41,85%) dan neral (29,07%) untuk metode microwave-assisted hydrodistillation. Penelitian kami untuk uji antibakteri menunjukkan bahwa minyak atsiri dari microwave lebih baik dibandingkan dengan Clevenger. Aktivitas antioksidan minyak atsiri menggunakan DPPH dari Clevenger-hydrodistillation (IC50=513,1802 µg/mL) lebih aktif dibandingkan microwave-assisted hydrodistillation (IC50=713,2279 μg/mL).
2 PENDAHULUAN
Daun kemangi (Ocimum
sanctum L) merupakan salah satu
tumbuhan alam yang mudah diperoleh di Asia seperti di Indonesia. Daun Kemangi berpotensi sebagai anti mikroba, anti inflamasi, antioksidan dan analgesik. Daun kemangi memiliki kandungan terpenoid bersifat sebagai antibakteri dan antioksidan (Joseph, 2013). Sifat antioksidan suatu senyawa mampu menghambat atau menunda terjadi reaksi radikal bebas akibat adanya oksigen rektif sehingga sifat tersebut menjadi penting dalam mencegah berbagai penyakit, seperti kanker dan jantung kroner (Leong, 2002).
Penggunaan distilasi uap untuk mendapatkan minyak atsiri membutuhkan waktu yang cukup lama (4-5 jam), perolehan rendemen kecil (1-2 %), dan terjadi pula dekomposisi beberapa komponen senyawa penyusun minyak atsiri tersebut akibat dari uap air yang panas (Lucchesi et al., 2004). Ekstraksi minyak atsiri dengan
microwave dapat dilakukan dengan
bebas pelarut atau air dalam jangka waktu yang lebih singkat (Hassanein, et al., 2011). Metode ekstraksi menggunakan microwave yang dapat meningkatkan hasil isolasi merupakan mengekstrak sampel dengan memanfaatkan radiasi gelombang mikro (Microwave-assisted extraction/MAE) (Ashgari et al., 2011).
METODE PENELITIAN a. Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperangkat alat distilasi air skala laboratorium tipe Clevenger, seperangkat Microwave
MASS II merek (Sineo Microwave Chemistry Technology Co.,Ltd 2450 Mhz) dilengkapi Clevenger modifikasi, GCMS-QP2010S SHIMADZU di Laboratorium Kimia Organik FMIPA Universitas Gajah Madah (UGM), Yogyakarta, Spektrofotometer UV-VIS (Genesys 10S UV-VIS v4.002 2L9N175013), Microplate reader 96 well (Berthold LB-941), Benchmark™ spectrophotometer microplate (Bio-Rad, USA) dan Autoclave (All American Model No. 2X).
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah daun kemangi (Ocimum sanctum L) yang diperoleh dari daerah Panam, Kota Pekanbaru, Provinsi Riau. Akuades, etanol absolut, natrium sulfat (Na2SO4) anhidrat, antibiotik Amoxsan®, Nutrient Agar (Merck, VM264950 115), Nutrient Broth (Merck, VM086143 930), 1,1-difenil-1-fikril hidrazil (DPPH) dan asam askorbat.
b. Bakteri uji
Bakteri uji digunakan dalam penelitian ini adalah bakteri Gram positif (Bacillus subtilis dan Staphylococcus aureus) dan bakteri Gram negatif (Escherichia coli dan
Pseudomonas aeruginosa). Bakteri
diperoleh dari koleksi Sekolah Ilmu Teknologi Hayati Institut Teknologi Bandung (SITH ITB), Bandung.
c. Isolasi minyak atsiri
Sebanyak 100 gram daun kemangi (Ocimum sanctum L) kondisi segar dipotong dengan ukuran ±1 cm dan dimasukkan ke dalam labu didih volume 2000 mL, kemudian ditambahkan 1000 mL akuades hingga
3 daun kemangi terendam. Daun kemangi
didistilasi selama ± 5-7 jam meggunakan pemanas heating mantle pada suhu 100 °C hingga diperoleh distilat campuran minyak dan air didalam alat Clevenger. Pemanasan menggunakan microwave yang dimodifikasi dilakukan dengan cara memasukkan 100 gram daun kemangi ke dalam dalam labu didih volume 1000 mL dan ditambahkan 500 mL akuades. Didistilasi dilakukan selama 90 menit, temperatur 100°C, daya 500 Watt. Minyak atsiri diperoleh ditambahkan Na2SO4 anhidrat kemudian dipisahkan, dan disimpan di dalam lemari es. Minyak atsiri diperoleh dianalisis dengan menggunakan GC-MS kemudian dilakukan uji antibakteri dan uji antioksidan.
d. Uji aktivitas antibakteri
Larutan Nutrient Broth (NB) berisi biakan bakteri diukur Optical Density (OD600 nm ~ 0,1) menggunakan spektofotometer UV-VIS. Pengenceran dilakukan menggunakan NaCl pisiologis 0,90 %. Sebanyak 1 mL air salin (NaCl) 0,90 % steril yang berisi biakan bakteri dari larutan Nutrient Broth (NB) dimasukkan ke dalam 15 mL Nutrient Agar (NA) steril lalu vortex sehingga bakteri tersuspensi merata. Campuran tersebut dimasukkan ke dalam cawan petri yang telah distrerilisasi dan dibiarkan memadat. Minyak atsiri daun kemangi (Ocimum sanctum L) dilarutkan dengan etanol absolut pada konsentrasi 100 μg/disk, 200 μg/disk, 500 μg/disk, 1000 μg/disk, dan kontrol positif digunakan amoxsan® dengan konsentrasi 30 μg/disk, larutan etanol absolut digunakan sebagai kontrol negatif. Sebanyak 10 µL
sampel, kontrol positif dan kontrol negatif diinjeksikan pada kertas cakram. Kertas cakram diletakkan di atas permukaan media NA padat, kemudian diinkubasi pada suhu 37 °C. Diameter daerah bening di sekitar kertas cakram diukur setelah inkubasi bakteri selama 24 jam.
e. Uji aktivitas antioksidan
Sebanyak 2 mg minyak atsiri daun kemangi (Ocimum sanctum L) dilarutkan dalam 2 mL metanol sehingga diperoleh larutan induk dengan konsentrasi 1000 µg/mL (ppm). Microplate terdiri dari 8 sumur baris (A-H) dan 12 kolom (1-12). Sumur baris A dimasukkan sampel sebanyak 50 µL. Sebanyak 50 µL metanol dimasukkan pada masing-masing sumur baris B-F. Sumur baris A dipipet sebanyak 50 µL kemudian dimasukkan ke baris B, sumur baris B dipipet sebanyak 50 µL, dimasukkan ke sumur baris C, selanjutnya hingga sumur baris F. Sumur baris F dipipet sebanyak 50 µL dan dibuang. Sehingga diperoleh konsentrasi (1000, 500, 250, 125, 62.5 dan 31.25 µg/mL). Sedangkan sumur baris G-H diisi dengan metanol sebanyak 50 µL, sumur baris A-G ditambah DPPH sebanyak 80 µL dengan konsentrasi 80 µg/mL. Kemudian diinkubasi selama 30 menit, selanjutnya run sampel dengan microplate reader.
Data absorbansi yang diperoleh maka dapat dihitung nilai % inhibisi dengan menggunakan rumus :
% Inhibisi =Akontrol−Asampel
4 HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Rendemen minyak atsiri
Distilasi minyak atsiri daun kemangi yang menggunakan Clevenger
dan microwave menghasilkan rendemen
yang berbeda.
Tabel 1. Hasil isolasi minyak atsiri daun kemangi(Ocimum sanctum L) % Rendemen (w/w) Warna
Clevenger 0,2069 Kuning pekat
Microwave 0,2948 Kuning
Berdasarkan pengamatan, secara garis besar tidak ada perbedaan yang besar terhadap hasil minyak atsiri. Perbedaan mendasar terletak pada sumber energi yang digunakan untuk pemanasan sampel dan lama waktu proses distilasi. Penggunaan alat Clevenger dilakukan selama 6 jam, sedangkan penggunaan oven microwave memerlukan waktu 90 menit.
b. Komposisi minyak atsiri
Hasil analisis GC-MS minyak atsiri daun kemangi (Ocimum sanctum L) menggunakan
Clevenger-hydrodistillation dan
microwave-assisted hydrodistillation adalah sebagai berikut :
Tabel 2. Hasil analisis GC-MS minyak atsiri daun kemangi
No. Komponen Rumus Waktu Retensi % Komponen HD MAHD HD MAHD 1. Geranial C10H16O 24,3 25,362 24,74 41,85 2. Neral C10H16O 25,212 24,466 28,11 29,07 3. Kurkumen C15H22 31,337 31,315 14,28 0,76 4. Zingiberene C15H24 31,652 - 10,95 - 5. Farnesene C15H24 31,842 - 2,45 - 6. -Bisabolene C15H24 32,021 - 7,36 - 7. -Sesquiphellandrene C15H24 32,466 - 12,11 - 8. Linalool C10H18O - 19,567 - 5,73 9. Pulegone C10H16O - 22,305 - 0,92 10. Nerol C10H18O - 25,558 - 0,11 11. Epoxy Linalool Oxide C10H18O3 - 25,725 - 0,54 12. 1,5-dimethyl-7-Oxabicyclo[4.1.0]hept ane C8H14O - 26,327 - 0,66 13. 2,7-Dimethyl-2,7-octanediol C10H22O22 - 27,308 - 3,32 14. Fenchol C10H18O - 28,370 - 3,95
5 15. Caryophyllene C15H24 - 29,918 - 0,55 16. α-Bergamotene C15H24 - 30,095 - 1,18 17. α –Humulene C15H24 - 32,859 - 1,96 18. Caryophyllene oxide C15H24O - 34,400 - 3,69 19. Humulene oxide C15H24O - 35,054 - 2,45 20. Nerolic acid C10H10O2 - 46,482 - 1,72 21. Methyl geranate C11H18O - 46,439 - 1,48
Hasil analisis GC-MS total kandungan senyawa minyak atsiri daun kemangi menggunakan Clevenger dan microwave masing-masing terdapat 7 dan 17 komponen senyawa, merupakan kelompok senyawa terpenoid (monoterpen dan seskuiterpen). Minyak atsiri daun kemangi pada penelitian ini yang didistilasi menggunakan Clevenger-hydrodistillation
mengandung geranial (24,74 %), neral (28,11 %), kurkumen (14,28 %) dan komponen lain sebanyak (32,87 %).
Sedangkan minyak atsiri yang distilasi menggunakan microwave-asissted hydrodistillation mengandung senyawa geranial (41,85 %), neral (29,07 %), kurkumen (0,76 %) dan komponen lain sebanyak (28,32 %).
Geranial dan Z-citral (neral) yaitu komponen penyusun citral yang
merupakan golongan aldehid. Jadi, komposisi terbanyak dari minyak atsiri kemangi adalah senyawa citral.
Senyawa geranial pada MAHD lebih tinggi dibandingkan dengan HD, hal ini dikarenakan senyawa terpenoid (α-kurkumen, zingiberene, farnesene, β-bisabolene, -sesquiphellandrene) yang hilang akibat proses distilasi yang terlalu lama sehingga tidak teridentifikasi dalam GC-MS dan kemungkinan berubah menjadi geranial. c. Aktivitas antibakteri
Hasil uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi (Ocimum
sanctum L) menggunakan
Clevenger-hydrodistillation dan
microwave-assisted hydrodistillation yang telah dilakukan menghasilkan data seperti terlihat pada Tabel 3. Tabel 3. Hasil uji aktivitas antibakteri minyak atsiri daun kemangi
Mikroba uji
Kode sampel
Diameter Daerah Hambat (mm) Konsentrasi (𝛍𝐠/disk) Sampel Kontrol negatif Positif 100 200 500 1000 Etanol absolut Amoxsan® 30 S. aureus HD 7,7 7,8 8,1 8,2 - 24,2 MAHD 7,6 7,8 7,9 8,3 - 23,3 B. subtilis HD 7,5 7,8 7,9 8,1 - 24,1 MAHD 7,8 7,9 8,0 8,2 - 24,3 E. coli HD 8,6 8,8 8,9 11,8 - 24,2 MAHD 8,7 8,9 10,9 12,1 - 24,4
6
P. aeruginosa HD 7,7 7,8 7,8 8,5 - 24,2
MAHD 7,8 7,9 7,9 8,9 - 24,3 Sitral pada minyak atsiri daun
kemangi dapat berperan sebagai antibakteri patogen. Sehingga dapat menghambat pertumbuhan organisme uji. Komponen utama senyawa sitral golongan aldehid yang tinggi dalam minyak atsiri pada penelitian ini diduga berperan untuk manghambat pertumbuhan bakteri. Senyawa aldehid merupakan antimikroba yang paling efektif. Mekanisme antibakteri senyawa aldehid, dimana senyawa ini mengaktivasi protein dengan membentuk ikatan silang kovalen dengan beberapa gugus organik fungsional pada protein, yaitu –NH2, -OH, -COOH dan –SH (Pratiwi, 2008).
Mekanisme terpenoid sebagai antibakteri adalah bereaksi dengan porin (protein transmembran) pada membran luar dinding sel bakteri., membentuk ikatan polimer yang kuat sehingga mengakibatkan rusaknya porin. Rusaknya porin yang merupakan pintu keluar masuknya senyawa akan
mengurangi permeabilitas dinding sel bakteri yang mengakibatkan sel bakteri akan kekurangan nutrisi, sehingga pertumbuhan bakteri terhambat atau mati (Cowan, 1999).
d. Aktivitas antioksidan
Uji aktivitas antioksidan dilakukan pada masing-masing minyak atsiri terhadap radikal DPPH dengan menggunakan microplate reader 96 well pada panjang gelombang 520 nm. Uji antioksidan dengan radikal DPPH terhadap minyak atsiri daun kemangi menunjukkan bahwa konsentrasi penghambatan 50 % terhadap radikal DPPH pada minyak atsiri yang diperoleh menggunakan Clevenger adalah 513,1802 µg/mL, minyak atsiri yang diperoleh menggunakan
microwave adalah 713,2279 µg/mL,
sedangkan vitamin C sebagai pembanding positif adalah 6,9504 µg/mL.
Tabel 4. Aktivitas antioksidan minyak atsiri hasil distilasi Clevenger (DPPH) Konsentrasi (𝛍g/mL) Pengulangan Rata- rata Abs Sampel % Inhibisi IC50 (𝛍g/mL) 1 2 3 1000 0,215 0,216 0,219 0,2167 0,1516 57,1702 513,1802 500 0,264 0,264 0,264 0,264 0,1989 43,7937 250 0,312 0,314 0,311 0,3123 0,2472 30,1347 125 0,356 0,356 0,357 0,3563 0,2912 17,7002 62,5 0,403 0,401 0,401 0,4017 0,3366 4,88900 31,25 0,417 0,415 0,413 0,415 0,3499 1,12098
7 Tabel 5. Aktivitas antioksidan minyak atsiri hasil distilasi microwave (DPPH)
Konsentrasi (𝛍g/mL) Pengulangan Rata- rata Abs Sampel % Inhibisi IC50 (𝛍g/mL) 1 2 3 1000 0,214 0,215 0,216 0,215 0,1499 57,6412 713,2279 500 0,253 0,253 0,256 0,254 0,1889 46,6197 250 0,318 0,314 0,316 0,316 0,2509 29,0985 125 0,367 0,365 0,368 0,3667 0,3016 14,7800 62,5 0,404 0,405 0,404 0,4043 0,3392 4,13539 31,25 0,417 0,416 0,415 0,416 0,3509 0,83838
Aktivitas antioksidan minyak atsiri dari tanaman aromatik sangat dikaitkan dengan senyawa aktif di dalamnya. Hal ini dapat disebabkan oleh tingginya persentase konstituen utama, tetapi juga kehadiran konstituen lain dalam jumlah kecil atau sinergi antaranya. Senyawa terpenoid yang ada dalam minyak atsiri daun kemangi ini merupakan senyawa monoterpen dan seskuiterpen. Menurut Hussain et al, (2008) kemampuan pendonor proton ke DPPH minyak ini dapat dikaitkan dengan kehadiran linalool dalam komponen kimianya. Kurkumen dalam minyak atsiri daun kemangi ini yang diperoleh menggunakan Clevenger (14,28 %) dan microwave (0,76 %). Berdasarkan hasil penelitian ini dengan yang diperoleh oleh Pripdeevech et al., (2010), melaporkan bahwa minyak atsiri dari O. basilicum mengandung senyawa fenolik dalam minyak atsiri yang mampu meningkatkan daya antioksidan. Bahwa kehadiran senyawa fenolik dalam minyak atsiri meningkatkan daya antioksidan.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa komponen utama minyak atsiri daun kemangi yang didistilasi
menggunakan
Clevenger-hydrodistillation dan
microwave-assisted hydrodistillation adalah
senyawa sitral, yaitu geranial dan neral, masing-masing sebanyak 24,74 % ; 28,11 % dan 41,85 % ; 29,07 %. Minyak atsiri yang didistilasi menggunakan microwave lebih efektif sebagai antibakteri dibandingkan dengan minyak atsiri yang diperoleh menggunakan Clevenger, terutama pada bakteri Escherichia coli. Namun, minyak atsiri yang didistilasi menggunakan Clevenger memiliki aktivitas antioksidan lebih kuat dibandingkan dengan minyak atsiri yang diperoleh menggunakan microwave.
DAFTAR PUSTAKA
Ashgari, Jila., Ondruschka., Bernd., Mazaheritehrani., and Mohsen. 2011. Extraction of bioactive chemical compounds from the medicinal Asian plants by microwave irradiation. Journal of Medicinal Plants Research 5 (4): 495-506.
Cowan, M. M. 1999. Plant Product as Antimicrobial Agent. Clinical Microbiology Reviews. 12(4): 564-581.
8 Hassanein, H. D., Nazif, N. M.,
Aboutabi, E .A., and Hammouda, F. M. 2011. Solvent-Free microwave extraction and hepatoprotective activity of Cyperus eculentus L.
and Cyperus articulatus
essential oils. Journal of Applied Sciences Research 7 (12): 2455-2461.
Hussain A. I., Anwar F., Sherazi S. T. H., and Przybylski. R. 2008. Chemical composition, antioxidant and antimicrobial activities of basil (Ocimum basilicum) essential oils depends on seasonal variations. Journal Food Chemistry (108): 986-995. Joseph B. 2013. Ethanopharmacological
and phytochemical aspects of Ocimum sanctum Linn-the elixir of life. British Journal of
Pharmaceutical Research;
3(2):274.
Leong, S. G. 2002. An investigation of antioxidant capacity of fruits in
Singapore markets. Journal Food Chemistry (76): 69-75. Lucchesi, M. E., Chemat, F., and
Smadja, J. 2004. Solvent-free microwave extraction: An innovative tool for rapid extraction of essential oil from aromatic herbs and spices. Journal of Microwave Power & Electromagnetic Energy. 39 (3): 135-139.
Pratiwi, S. T. 2008. Mikrobiologi Farmasi. Erlangga, Jakarta. Pripdeevech, P., Chumpolsri, P.,
Suttiarporn, P., and Wongpornchai, S. 2010. The chemical composition and antioxydant activities of basil from thailand using retention indices and comprehensive two dimensional gas chromatography. Journal Serbian chemical Society 75 (11): 1503-1513.
