RANCANGAN PERCOBAAN
Hasil Reaksi Biginelli Menggunakan Katalis Alami Jus Belimbing
Wuluh sebagai Zat Antimikroba
Disusun oleh:
Priyo Agung Nugroho NIM: 0402513144
PROGRAM PASCASARJANA
PRODI PENDIDIKAN IPA – KIMIA (Kerjasama Kemenag)
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
LAPORAN PERCOBAAN A. Judul
Hasil Reaksi Biginelli Menggunakan Katalis Alami Jus Belimbing Wuluh sebagai Zat Antimikroba
B. Tujuan
- Mengetahui kondisi yang optimum pada reaksi Biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh.
- Mengetahui rendemen yang optimum dihasilkan dari reaksi Biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh
C. Dasar Teori
Indonesia sangat kaya dengan berbagai spesies flora. Dari 40 ribu jenis flora yang tumbuh di dunia, 30 ribu diantaranya tumbuh di Indonesia (Syukur dan Hernani, 2002). Kekayaan tersebut merupakan suatu anugerah besar yang diberikan Allah kepada manusia. Islam mengajarkan bahwa alam beserta isinya seperti hewan dan tumbuh-tumbuhan diciptakan untuk manusia. Manusia diberikan kesempatan yang luas untuk mengambil manfaat dari alam semesta, salah satunya dengan memanfaatkan tumbuhan sebagai obat.
Indonesia memiliki berbagai spesies tanaman yang sebenarnya dapat memberikan banyak manfaat, namun belum dibudidayakan secara khusus. Salah satunya adalah belimbing wuluh (Averrhoa bilimbi). Selain belum dibudidayakan secara khusus, tanaman ini juga sangat mudah didapatkan bahkan hampir tidak memerlukan biaya sama sekali. Belimbing wuluh merupakan salah satu spesies dalam keluarga belimbing (Averrhoa). Diperkirakan tanaman ini berasal dari daerah Amerika tropik. Tanaman ini tumbuh baik di negara asalnya sedangkan di Indonesia banyak dipelihara di pekarangan dan kadang-kadang tumbuh secara liar di ladang atau tepi hutan (Thomas, 2007).
Gambar 1. Buah belimbing wuluh (Iptek, 2007) Klasifikasi ilmiah buah belimbing wuluh adalah (Anonymous, 2007a): Kerajaan : Plantae
Divisio : Magnoliophyta Kelas : Magnoliopsida Ordo : Oxalidales Familia : Oxalidaceae Genus : Averrhoa
Spesies : Averrhoa bilimbi
Penelitian mengenai daya antimikroba dari ekstrak tanaman terhadap pertumbuhan bakteri telah banyak dilakukan. Ardiansyah (2005) menguji aktivitas antibakteri ekstrak daun beluntas terhadap bakteri Escherichia coli, Salmonella typhi, Staphylococcus aureus, Bacillus
cereus dan Pseudomonas fluorescens. Selain itu, Ajizah (2004) juga telah menguji efektivitas
daun jambu biji dalam menghambat pertumbuhan bakteri Salmonella typhimurium penyebab diare. Hasil penelitian menunjukkan bahwa senyawa aktif dalam jambu biji yang dapat bersifat sebagai antibakteri adalah minyak atsiri, tanin, alkaloid, flavonoid, senyawa avicularin dan guajaverin.
Buah belimbing wuluh mengandung banyak vitamin C alami yang berguna sebagai penambah daya tahan tubuh dan perlindungan terhadap berbagai penyakit. Belimbing wuluh mempunyai kandungan unsur kimia yang disebut asam oksalat dan kalium (Iptek, 2007). Sedangkan berdasarkan hasil pemeriksaan kandungan kimia buah belimbing wuluh yang dilakukan Herlih (1993) menunjukkan bahwa buah belimbing wuluh mengandung golongan senyawa oksalat, minyak menguap, fenol, flavonoid dan pektin. Flavonoid diduga merupakan senyawa aktif antibakteri yang terkandung dalam buah belimbing wuluh (Zakaria et al., 2007).
Hasil identifikasi Wong and Wong (1995) menunjukkan bahwa 47,8% total senyawa volatil yang terdapat dalam buah belimbing wuluh merupakan asam alifatik, asam heksadekanoat (20,4%), dan asam yang paling dominan adalah (Z)- 9-oktadekanoat. Sedangkan senyawa ester yang dominan adalah butil nikotinat (1,6%) dan heksil nikotinat (1,7%). Menurut Pino et al. (2004) dalam buah belimbing wuluh terkandung sekitar 6 mg/kg total senyawa volatil. Komposisi dan kandungan asam organik dalam buah belimbing wuluh dapat dilihat pada Tabel 1 dan Tabel 2 sebagai berikut:
Tabel 1. Komposisi Buah Belimbing Wuluh Komposisi Pangan Kadar
Kelembaban Energy Protein Lemak Karbohidrat Serat Abu Kalsium Fosfor Zat besi Sodium Potassium Vitamin A Thiamin Ribovlafin Niasin Asam askorbat 94.1 gram 21 kal 0.7 gram 0.2 gram 4.7 gram 0.6 gram 0.3 gram 7 mg 11 mg 0.4 gram 4 mg 148 mg 145 LU 0.1 mg 0.03 mg 0.3 mg 9 mg Sumber: Subhadrabandhu (2001)
Tabel 2. Kandungan Asam Organik Buah Belimbing
Asam Organik Jumlah
(meq asam/100 g total padatan) Asam asetat Asam sitrat Asam format Asam laktat Asam oksalat 1.6-1.9 92.6-133.8 0.4-0.9 0.4-1.2 5.5-8.9 Sumber: Subhadrabandhu (2001)
Aroma khas buah belimbing wuluh varietas hijau merupakan interaksi antara senyawa nonanoat, asam nonanoat, dan (E)-2-nonenal. Sedangkan senyawa yang bertanggung jawab terhadap rasa pada buah belimbing wuluh adalah (Z)-3-heksenol (Pino et al, 2004). Masyarakat Aceh memanfaatkan air belimbing wuluh yang diperoleh dari proses pembuatan asam sunti untuk mengawetkan ikan dan daging. Setelah dilakukan percobaan dan pengamatan, akhirnya disimpulkan bahwa air belimbing wuluh dapat dimanfaatkan sebagai alternatif untuk mengawetkan ikan dan daging (Irwan, 1999). Kesimpulan ini menunjukkan bahwa buah belimbing wuluh (Averrhoa bilimbi L.) memiliki potensi sebagai antibakteri.
Selama ini, belum diketahui senyawa kimia aktif dalam buah belimbing wuluh yang berpotensi sebagai antibakteri. Zakaria et al. (2007) telah melakukan penelitian mengenai aktivitas antibakteri dari daun dan buah belimbing wuluh terhadap beberapa bakteri gram positif dan negatif. Pada penelitian tersebut belum dilakukan identifikasi senyawa aktif antibakteri pada buah belimbing wuluh.
Kimiawan Italia Pietro Biginelli (1893, University of Florence) untuk pertama kalinya melaporkan reaksi reaksi asam-terkatalis siklokondesasi etil asetoasetat, benzaldehida, dan urea . Tiga komponen campuran reaksi dalam etanol hanya dipanaskan dengan jumlah katalitik dari HCl pada suhu refluks dan produk yang diendapkan pada pendinginan campuran reaksi diidentifikasi sebagai 3,4-dihidropirimidin-2(1H).
Gambar 2. Sintesis dari dihidropirimidin-1
Reaksi ini saat ini disebut sebagai reaksi Biginelli, kondensasi Biginelli atau dikenal sebagai sintesis dihidropirimidin Biginelli. Namun, metode ini mengalami kekurangan yaitu waktu reaksi yang lebih lama dan hasil yang lebih rendah, maka reaksi tetap tidak fokus pada abad terakhir. Namun karena sifat biologis penting DHPMs, ketertarikan dalam sintesis mereka telah meningkat dalam dua dekade terakhir. Banyak upaya telah dilakukan belakangan ini untuk meningkatkan dan memodifikasi reaksi ini. Hal ini memberi inspirasi kepada kimiawan organik untuk menemukan prosedur yang lebih cocok dan metode sederhana untuk sintesis DHPMs.
DHPM dan derivatnya telah ditemukan pada keluarga besar produk alam dengan aktivitas biologi yang luas, disebabkan mereka menjadi kelas yang penting dari senyawa organik. Mereka umumnya memiliki sifat terapeutik dan bahan farmakologis. Masing-masing derivat fungsionalnya digunakan sebagai modulator saluran kalsium, Ca-antagonis dan antihipertesi. Untuk reaksi Biginelli, sejumlah besar metode telah dilaporkan untuk mensintesis DHPMs dengan mengubah katalis. Diantara katalis yang digunakan antara lain Mg(NO3)2, Pd(NO3)2, LaCl3, AlCl3 telah dilaporkan dalam reaksi biginelli.
Berdasarkan latar belakang di atas, perlu dilakukan suatu penelitian untuk mendapatkan dasar teoritis dan bukti-bukti ilmiah tentang penggunaan dan golongan senyawa aktif dalam buah belimbing wuluh sebagai senyawa antibakteri. Pada penelitian ini akan dilakukan reaksi Biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh sebagai zat antimikroba.
Jus belimbing wuluh
D. Variabel dan Rumusan Masalah Variabel-variabel :
1. Variabel bebas : Waktu reaksi (1; 1,5; 2) jam
2. Variabel terikat : rendemen produk hasil reaksi biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh
Rumusan Masalah:
1. Berapakah kondisi yang optimum pada reaksi Biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh?
2. Berapakah rendemen yang optimum dihasilkan dari reaksi Biginelli menggunakan katalis alami jus belimbing wuluh?
E. Alat dan bahan Alat-alat yang digunakan: 1) Erlenmeyer 2) Beaker glass 3) IR 4) GC 5) Neraca digital 6) Tabung reaksi 7) Corong 8) Botol semprot 9) Plastik 10) Preparat mikroba 11) Kawat krom
Bahan-bahan yang digunakan :
1) Benzaldehid
2) Etil asetoasetat
3) Urea
4) Jus belimbing wuluh
5) Aquades
6) Etanol
7) Basillus subtilis dan E. colli
F. Prosedur Kerja
1) Mencampurkan 10 mmol (1.36 gram) benzaldehid, 10 mmol (1.30 gram) etil asetoasetat, 10 mmol (0,6 gram) urea, dan 1 ml jus belimbing wuluh, kemudian diaduk menggunakan stirrer selama 1 jam pada suhu kamar dengan monitoring oleh TLC (Thin Layer Chromatography).
2) Menyaring campuran reaksi, mencuci dengan aquades, dan mengkristalkan kristal padatan kuning menggunakan etanol.
3) Melakukan langkah percobaan 1) dan 2) dengan cara memvariasikan waktu 1 jam dan 1,5 jam
4) Mengkonfirmasi struktur menggunakan IR dan GC.
5) Mengidentifikasii aktivitas zat antimikroba menggunakan jamur Basillus subtilis dan E. colli.
Uji Aktivitas Zat AntiMikroba (Difusi cawan agar) (belum dipraktikkan)
Basillus subtilis (gram (+)) E. colli (gram (-))
Preparat biakan Basillus susbtilis Preparat biakan E. colli
Keterangan:
1 = kadar zat antimikroba 10%
10 mmol (1.36 gram) benzaldehid + 10 mmol (1.30 gram) etil asetoasetat + 10 mmol (0,6 gram) urea + 1 ml
jus belimbing wuluh- Dicampur menjadi satu
- Diaduk menggunakan cara manual variasi waktu masing-masing selama 1 dan 1,5 jam pada suhu kamar
- Dimonitoring dengan TLC
Hasil Campuran Reaksi
- Dicuci dengan aquades
- Dikristalkan menggunakan etanol
- Dipanaskan dalam penangas sampai larut dan didinginkan
- Disaring menggunakan kertas saring
Kristal Putih
Produk Reaksi Biginelli
- Dikonfirmasi strukturnya dengan FTIR dan GC
- Diuji aktivitas antimikroba dengan jamur Basillus subtilis dan E. colli
1 2 5 4 4 5 3 1 2 3
2 = kadar zat antimikroba 20% 3 = kadar zat antimikroba 30% 4 = kadar zat antimikroba 40% 5 = kontrol
G. Tabel Pengamatan
Sampel Variasi Waktu(jam) Indikator fisik
A 1 - Terbentuk endapan berwarna putih yang mengkristal.
B 1,5 - Terbentuk endapan berwarna putih yang mengkristal lebih banyak daripada pengadukan selama 1 jam
Hasil Analisis Menggunakan Spektroskopi FT-IR
Sampel berasal dari Reaksi Biginelli dengan Katalis Belimbing Wuluh Kelompok Kelas Kimia Khusus.
Pembahasan Hasil analisis FTIR sampel halus
3315 (%T: 94): puncak lancip, menunjukkan adanya gugus N-H 1702.4 (%T: 91,34): puncak tajam, menunjukkan gugus C=O
1642,82 (1630-1660) (%T: 81,95) : puncak tajam, menunjukkan adanya regangan gugus C=O
Selain itu diduga terdapat ikatan karbon rangkap dua (C=C) 1597(%T: 89,99): cincin benzena
1545(%T: 90): cincin benzena
748,75 (%T: 89,3): cincin benzena disubstitusi orto 689 – 696 (%T: 85,5): benzena monosubstitusi
Hasil analisis FTIR sampel kasar
3459,1 (%T: 96,5) : puncak lancip, menunjukkan adanya gugus N-H
1642,82 (1630-1660) (%T: 77,86) : puncak tajam , menunjukkan adanya regangan gugus C=O.
1597, 16 (%T: 88,38) : cincin benzena 1543,41 (%T: 86,84) : cincin benzena
748,89 (%T: 89,88): cincin benzena disubstitusi orto 696,76 (%T: 81,87) : benzena monosubstitusi
Dari identifikasi gugus fungsi menggunakan FTIR di atas, dapat disimpulkan bahwa senyawa tersebut merupakan senyawa yang mengandung gugus amida, benzena, keton. Sehingga senyawa tersebut adalah senyawa dihidropirimidin.
Hasil Analisis Menggunakan Alat Kromatografi Gas 1. Sampel Halus
H. Daftar Pustaka
A’yunin Lathifah, Qurratu. 2008. Uji Efektifitas Ekstrak Kasar Senyawa Antibakteri
pada Buah Belimbing Wuluh (Averrhoa Bilimbi L.) dengan Variasi Pelarut.
(Skripsi). Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Malang.
Patil, Suresh , Swati D. Jadhav, Sanjeevani Y. Mane. 2011. Pineapple Juice as a
Natural Catalyst: An Excellent Catalyst for Biginelli Reaction. International Journal of Organic Chemistry, 2011, 1, 125-131.
Patil, Suresh, Swati D. Jadhava and M. B. Deshmukh. 2011. Natural Acid Catalyzed
Multi-component Reactions as a Green Approach. Archives of Applied Science
