BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Uraian Tumbuhan
Tumbuhan sereh tumbuh liar di berbagai daerah tropis dan subtropis di benua Asia, Afrika, dan Amerika. Di Indonesia, tumbuhan ini dapat tumbuh hampir di seluruh wilayah nusantara (Susetyo dan Haryati, 2004).
Tanaman sereh yang menghasilkan minyak atsiri dalam perdagangan dikenal 2 jenis, yaitu minyak India Barat (cymbopogon citrates) dan minyak India Timur (cymbopogon flexuosus) (Sonawane, et al., 2008). Cymbopogon adalah genus yang asli di daerah tropis dan semi tropis Asia dan dibudidayakan di Amerika Selatan, Amerika Tengah, dan Afrika (Shah, et al., 2011).
Cymbopogon merupakan tanaman yang sangat besar dengan keluarga yang terdiri dari 500 genus dan 8000 spesies herbal. Cymbopogon citratus dan cymbopogon flexuosus mengandung minyak atsiri dimana kadar sitralnya tinggi (70-80%) (Negrelle dan Gomes, 2007). Tanaman ini pada pertumbuhannya membutuhkan cahaya matahari dan curah hujan yang cukup, iklim tropis dan udara lembab. Rumpun ini tumbuh paling subur di atas tanah berpasir atau pasir bercampur kapur. Tanaman muda dapat dipanen untuk pertama kalinya pada saat berumur empat sampai delapan bulan tergantung pada iklim dan kondisi tanah (Guenther, 1987).
2.1.2 Nama daerah
Nama daerah: Sereue (Aceh), Sere (Gayo, Jawa Tengah, Madura, Bugis), Sangge-sangge (Batak Toba), Sarae Arun (Minangkabau), Sorae (Lampung), Sereh (Sunda), See (Melayu), Patahampori (Bima), Kedoung witu (Sumba), Sare (Makasar), Garamakusu (Manado dan Ternate), Serai (Ambon) (Susetyo dan Haryati, 2004).
2.1.3 Nama asing
Nama asing: Lemongrass 2.1.4 Morfologi tumbuhan
Tumbuhan ini merupakan semak, tahunan dengan tinggi 50-100 cm. Batang tidak berkayu, beruas-ruas pendek dengan warna putih kotor. Daun tunggal, berpelepah dengan pangkal pelepah memeluk batang, ujung runcing, tepi rata dengan panjang 25-75 cm, lebar 0,5-1,5 cm, pertulangan sejajar, warna hijau, akar serabut (Depkes, 2000).
2.1.5 Sistematika tumbuhan
Menurut Depkes (2000), sistematika tumbuhan sereh (Andropogon
citratus DC.) adalah sebagai berikut.
Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Monocotyledoneae Bangsa : Poales
Suku : Gramineae Marga : Andropogon
2.1.6 Penggunaan tumbuhan
Daun Andropogon citratus berkhasiat sebagai obat demam, obat gatal-gatal, obat gosok, obat masuk angin (Depkes, 2000).
2.1.7 Kandungan kimia
Daun Andropogon citratus mengandung alkaloida, saponin, flavonoida, polifenol dan minyak atsiri (Depkes, 2000).
2.2 Minyak Atsiri
Minyak atsiri adalah zat beraroma yang terkandung dalam tanaman. Minyak ini disebut minyak menguap, minyak eteris atau minyak esensial (essential oil, volatile oil) karena pada suhu kamar mudah menguap di udara terbuka, mempunyai rasa getir (pungent taste). Istilah essensial dipakai karena minyak atsiri mewakili bau dari tanaman asalnya. Minyak ini umumnya larut dalam pelarut organik, tidak larut dalam air dan minyak atsiri dalam keadaan segar dan murni umumnya tidak berwarna (Gunawan dan Mulyani, 2010). 2.2.1 Keberadaan minyak atsiri dalam tanaman
Minyak atsiri dalam tumbuhan terdapat dalam berbagai jaringan, seperti didalam rambut kelenjar (pada suku Labiatae), di dalam sel-sel parenkim (pada suku Zingiberaceae dan Piperaceae), di dalam rongga-rongga skizogen dan lisigen (pada suku Myrtaceae, Rutaceae dan Pinaceae) dan terkandung di dalam semua jaringan (pada suku Lauraceae, Poaceae) (Gunawan dan Mulyani, 2010).
Minyak atsiri dalam tumbuhan berperan sebagai pengusir serangga pemakan daun dan sebaliknya minyak ini dapat juga berfungsi sebagai penarik serangga guna membantu proses penyerbukan dan sebagai cadangan makanan (Gunawan dan Mulyani, 2010). Minyak atsiri terdapat pada bagian tanaman seperti daun, bunga, biji, batang atau kulit dan akar atau rimpang (Agusta, 2000).
2.2.2. Komposisi kimia minyak atsiri
Minyak astiri umumnya terdiri dari unsur karbon (C), hidrogen (H) dan oksigen (O) dan kadang-kadang mengandung unsur nitrogen (N) dan belerang (S). Variasi komposisi minyak atsiri disebabkan oleh perbedaan jenis tanaman penghasil, kondisi iklim, tanah tempat tumbuh, metode ekstaksi yang dipergunakan dan cara penyimpanan minyak (Gunawan dan Mulyani, 2010).
Pada umumnya komponen kimia minyak astiri dibagi menjadi dua golongan:
a. Golongan hidrokarbon
Persenyawaan yang termasuk hidrokarbon terbentuk dari unsur hidrogen (H) dan karbon (C). Jenis hidrokarbon yang terdapat dalam alam dan minyak astiri sebagian besar terdiri dari monoterpen (2 unit isoprene), sesquiterpen (3 unit isoprene), diterpene (4 unit isoprene) dan politerpen (Gunawan dan Mulyani, 2010).
b. Golongan hidrokarbon teroksigenasi
Persenyawaan yang termasuk hidrokarbon terdiri dari unsur hidrogen (H), karbon (C), dan oksigen (O). Persenyawaan yang termasuk dalam
golongan ini adalah persenyawaan alkohol, aldehida, keton, ester dan eter. Ikatan karbon yang terdapat dalam molekulnya dapat terdiri dari ikatan tunggal, ikatan rangkap dua dan ikatan rangkap tiga. Terpen mengandung ikatan tunggal dan ikatan rangkap dua.
Secara kimia, terpena minyak atsiri dapat dipilih menjadi dua golongan, yaitu monoterpena (C10) dan seskuiterpena (C15) yang titik didihnya berbeda, dimana titik didih monoterpena 140-180°C dan titik didih seskuiterpena >200°C (Harborne, 1984).
2.3. Sifat Fisikokimia Minyak Astiri
Analisis fisikokimia dilakukan untuk mendeteksi pemalsuan, mengevaluasi mutu dan kemurnian minyak serta mengidentifikasi jenis dan kegunaannya (Gunawan dan Mulyani, 2010).
2.3.1 Sifat fisik minyak atsiri
Menurut Koensoemardiyah (2010), minyak atsiri mempunyai konstituen kimia yang berbeda, tetapi dari segi fisikanya banyak yang sama. Minyak atsiri yang baru diekstraksi (masih segar) umumnya tidak berwarna atau berwarna kekuning-kuningan. Sifat-sifat fisika minyak atsiri, yaitu:
- analisis berat jenis
- mempunyai indeks bias yang tinggi - rotasi optik
a) Berat jenis
Penentuan bobot jenis menggunakan alat piknometer, Bobot jenis minyak atsiri merupakan perbandingan antara bobot minyak dengan bobot air pada volume air yang sama dengan volume minyak. Bobot jenis merupakan salah satu kriteria paling penting dalam menentukan mutu dan kemurnian minyak atsiri (Guenther, 1987).
b) Indeks bias
Penentuan indeks bias menggunakan alat refraktometer. Indeks bias merupakan perbandingan antara kecepatan cahaya di dalam udara dengan kecepatan cahaya di dalam zat tersebut pada suhu tertentu. Indeks bias berguna untuk identifikasi kemurnian (Armando, 2009). Nilai indeks bias suatu jenis minyak dipengaruhi oleh suhu, yaitu pada suhu yang lebih tinggi indeks bias semakin kecil (Ketaren, 1986).
c) Putaran optik
Penentuan putaran optik menggunakan alat polarimeter. Setiap jenis minyak atsiri mempunyai kemampuan memutar bidang polarisasi cahaya ke arah kanan atau kiri. Besarnya perputaran bidang polarisasi ditentukan oleh jenis minyak atsiri, suhu, panjang kolom yang berisi minyak atsiri dan panjang gelombang cahaya yang digunakan (Guenther, 1987).
2.3.2 Cara isolasi minyak atsiri
Menurut Koensoemardiyah (2010) ada beberapa cara untuk memproduksi minyak atsiri, antara lain:
1. Penyarian dengan lemak dingin (enfleurage)
Metode enfleurage disebut dengan penyarian secara “maserasi dingin
dengan lemak padat”. Suatu pelat kaca diberi bingkai kemudian ditutup dengan
lemak hewan yang telah dimurnikan sehingga tidak berbau, setelah itu, mahkota bunga yang akan diambil minyak atsirinya ditebarkan di atasnya dengan sedikit ditekan. Bunga-bunga tersebut dalam keadaan segar atau baru dipetik, mahkota bunga itu dibiarkan di atas lempengan lemak tersebut selama beberapa hari supaya minyak merembes dari bunga ke dalam lemak. Mahkota bunga yang ditekan di atas lempengan tersebut diambil dan diganti dengan mahkota bunga yang baru. Hal ini dilakukan berulang kali sampai lempengan lemak jenuh oleh minyak atsiri, setelah itu lemak yang jenuh dengan minyak atsiri dicuci dengan alkohol, lalu alkohol tersebut diuapkan sehingga diperoleh minyak atsiri yang diinginkan.
2. Penyarian dengan pelarut yang mudah menguap
Metode ini kurang umum dilakukan karena pelarut yang memenuhi syarat agak terlalu mahal untuk digunakan, yang dapat mengakibatkan harga minyak atsiri menjadi mahal. Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak atsiri yang berharga mahal, misalnya minyak melati.
3. Penyarian dengan lemak panas
Metode ini juga kurang umum dilakukan karena pemanasan dapat merusak komposisi minyak atsiri, serta membutuhkan metode tertentu untuk memisahkan minyak atsiri dengan pelarutnya.
4. Penyulingan
Penyulingan dapat dibagi menjadi 3 bagian, antara lain: a. Penyulingan air (water distillation)
Metode penyulingan air merupakan metode yang paling sederhana diantara proses penyulingan lainnya. Metode ini lebih mirip dengan merebus, yaitu bahan yang akan disuling dimasukkan ke dalam ketel suling berisi air mendidih hingga terendam seluruhnya ke dalam air. Uap yang keluar dialirkan melalui pipa menuju kondensor sehingga didapatkan air dan minyak, lalu dipisahkan minyak dengan air (Susetyo dan Haryati, 2004).
b. Penyulingan air dan uap (water and steam distillation)
Metode penyulingan ini disebut juga dengan sistem kukus. Prinsipnya, metode ini menggunakan uap bertekanan rendah, dibandingkan dengan penyulingan air perbedaannya terletak pada pemisahan bahan dan air. Penempatan keduanya masih dalam satu ketel suling dimana air dimasukkan ke dalam dasar ketel hingga 1/3 bagian ketel dan selanjutnya bahan dimasukkan kedalam ketel suling dan ketel ditutup rapat.
Saat air direbus dan mendidih, uap yang terbentuk akan melalui sarangan lewat lubang-lubang kecil dan melewati celah-celah bahan. Minyak atsiri dalam bahan pun akan ikut bersama uap panas melalui pipa menuju kondensor, selanjutnya uap air dan minyak akan mengembun dan ditampung dalam tangki pemisah. Pemisahan air dan minyak dilakukan berdasarkan berat jenis (Armando, 2009).
c. Penyulingan uap (steam distillation)
Metode penyulingan ini, air sebagai sumber uap panas terdapat dalam
“boiler’ yang letaknya terpisah dari ketel penyulingan. Uap yang dihasilkan
mempunyai tekanan lebih tinggi dari tekanan udara luar. Proses penyulingan dengan uap ini baik jika digunakan untuk menyuling bahan baku minyak atsiri berupa kayu, kulit batang, maupun biji-bijian yang keras. Penyulingan dengan uap sebaiknya dimulai dengan tekanan uap yang rendah (kurang lebih 1 atm), kemudian perlahan-lahan tekanan uap dinaikkan menjadi kurang lebih 3 atm (Armando, 2009).
2.4 Analisis Komponen Minyak Atsiri dengan GC-MS
Analisis komponen minyak atsiri merupakan masalah yang cukup rumit karena minyak atsiri mengandung campuran senyawa dan sifatnya yang mudah menguap pada suhu kamar. Kendala dalam analisis komponen minyak atsiri mulai dapat diatasi setelah ditemukannya kromatografi gas (GC). Efek penguapan dapat dihindari bahkan dapat dihilangkan sama sekali pada penggunaan GC. Perkembangan teknologi instrumentasi yang pesat akhirnya dapat menghasilkan suatu alat yang merupakan dua sistem dengan prinsip dasar yang berbeda satu sama lain tetapi saling melengkapi, yaitu gabungan antara kromatografi gas dengan spektrometer massa. Kromatografi gas berfungsi sebagai alat pemisah berbagai campuran komponen dalam sampel sedangkan spektrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing
2.4.1 Kromatografi gas
Kromatografi gas digunakan untuk memisahkan komponen campuran kimia dalam suatu bahan berdasarkan perbedaan polaritas campuran. Fase gerak akan membawa campuran sampel menuju kolom. Campuran dalam fase gerak akan berinteraksi dengan fase diam. Setiap komponen yang terdapat dalam campuran berinteraksi dengan kecepatan yang berbeda dimana interaksi komponen dengan fase diam dengan waktu yang paling cepat akan keluar pertama dari kolom dan yang paling lambat akan keluar paling akhir (Eaton, 1989). Waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa dapat tertahan di kolom disebut waktu tambat (waktu retensi) yang diukur mulai saat penyuntikan sampai saat elusi terjadi (Gritter, dkk., 1991).
Menurut Eaton (1989) hal yang mempengaruhi harga waktu retensi yaitu:
1. Sifat senyawa, semakin sama tingkat kepolaran dengan kolom dan makin kurang keatsiriannya maka akan tertahan lebih lama di kolom dan sebaliknya.
2. Sifat adsorben, semakin sama kepolaran dengan senyawa maka senyawa akan semakin lama tertahan dan sebaliknya.
3. Konsentrasi adsorben, semakin banyak adsorben maka senyawa semakin lama tertahan dan sebaliknya.
4. Temperatur kolom, semakin rendah temperatur maka senyawa semakin lama tertahan dan sebaliknya.
5. Aliran gas pembawa, semakin kecil aliran gas pembawa maka senyawa semakin lama tertahan dan sebaliknya.
6. Panjang kolom, semakin panjang kolom maka senyawa akan semakin lama tertahan dan sebaliknya.
Komponen kromatografi gas adalah gas pembawa, sistem injeksi, kolom, fase diam, suhu, detektor.
2.4.1.1 Gas pembawa
Gas pembawa harus memenuhi persyaratan antara lain: harus inert, murni dan mudah diperoleh, pemilihan gas pembawa tergantung pada detektor yang dipakai. Gas pembawa yang sering dipakai adalah helium (He), argon (Ar), nitrogen (N2), hidrogen (H2)dan karbon dioksida (CO2)(Agusta, 2000). Gas pembawa bervariasi untuk packed column dalam rentang antara 25 dan 150 ml/menit, sedangkan untuk kolom kapiler antara 1 dan 25 ml/menit (De Lux Putra, 2012).
2.4.1.2 Sistem injeksi
Cuplikan dimasukkan kedalam ruang suntik melalui gerbang suntik, biasanya berupa lubang yang ditutupi dengan septum atau pemisah karet. Ruang suntik harus dipanaskan tersendiri, terpisah dari kolom dan biasanya pada suhu 10-15ºC lebih tinggi dari suhu kolom maksimum, jadi seluruh cuplikan diuapkan segera setelah disuntikkan dan dibawa ke kolom (Gritter, dkk., 1991).
kemas terbuat dari gelas atau logam yang tahan karat atau dari tembaga dan aluminium. Panjang kolom kemas 1-5 m dengan diameter dalam 1-4 mm, sedangkan kolom kapiler terbuat dari silika dengan kandungan logam <1ppm. Diameter dalam kolom kapiler 0,02-0,2 mm (Gandjar dan Rohman, 2008). 2.4.1.4 Fase diam
Cairan yang digunakan sebagai fase diam dalam kromatografi gas harus stabil terhadap panas dan kimia (De Lux Putra, 2012). Berdasarkan kepolaran minyak atsiri yang nonpolar sampai sedikit polar, maka untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan kolom fase diam yang bersifat sedikit polar, misalnya SE-52 dan SE-54 (Agusta, 2000).
2.4.1.5 Suhu
Tekanan uap sangat tergantung pada suhu, maka suhu merupakan faktor utama dalam GC. Pada GC-MS terdapat tiga pengendali suhu yang berbeda, yaitu: suhu injektor, suhu kolom dan suhu detektor (Agusta, 2000).
2.4.1.6 Detektor
Detektor yang populer yaitu detektor hantar-termal(thermalconductivity
detector) dan detektor pengion nyala (flameionization detector) (Mc Nair dan
Bonelli, 1988).
2.5 Spektrometri Massa
Prinsip spektrometri massa (MS) ialah molekul senyawa organik (sampel) ditembak dengan berkas elektron dan menghasilkan ion bermuatan positif yang mempunyai energi yang tinggi karena lepasnya elektron dari
molekul yang dapat pecah menjadi ion positif yang lebih kecil (ion fragmen). Spektrum massa merupakan grafik antara limpahan relatif lawan perbandingan massa/muatan (m/z) (Sastrohamidjojo, 2004).
Keuntungan utama spektrometri massa sebagai metode analisis yaitu metode ini lebih sensitif dan spesifik, untuk identifikasi senyawa yang tidak diketahui atau untuk menetapkan keberadaan senyawa tertentu, hal ini disebabkan adanya pola fragmentasi yang khas sehingga dapat memberikan informasi mengenai bobot molekul dan rumus molekul. Puncak ion molekul penting dikenali karena memberikan bobot molekul senyawa yang diperiksa. Puncak tertinggi pada spektrum disebut puncak dasar (base peak), dinyatakan dengan nilai 100% dan kekuatan puncak lain, termasuk puncak ion molekulnya dinyatakan sebagai persentase puncak dasar tersebut (Silverstein, dkk., 1984).
