35
PENGARUH LAMA EKSTRAKSI DAN KONSENTRASI PELARUT
ETANOL TERHADAP SIFAT FISIKA-KIMIA EKSTRAK DAUN
STEVIA (Stevia Rebaudiana Bertoni M.) DENGAN METODE
MICROWAVE ASSISTED EXTRACTION (MAE)
INFLUENCE OF EXTRACTION TIME AND ETHANOL SOLVENT
CONCENTRATION TO PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES STEVIA LEAF
EXTRACT (Stevia Rebaudiana Bertoni M.) USING MICROWAVE ASSISTED
EXTRACTION METHODS
Dian Yulianti*), Bambang Susilo, Rini Yulianingsih
Jurusan Keteknikan Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145
*) Penulis Korespondensi, Email: dhiane2806@yahoo.com
ABSTRAK
Daun Stevia (stevia rebaudiosida Bertoni M) merupakan sumber pemanis alternatif yang didapatkan dengan cara ekstraksi. Penelitian bertujuan untuk mempelajari ekstraksi daun stevia dengan menggunakan bantuan gelombang mikro (microwave assisted extraction) dengan menggunakan pelarut etanol. Metode yang digunakan yaitu eksperimental deskriptif dengan menggunakan lima waktu esktraksi microwave, yaitu 30, 60, 90, 120, dan 150 detik, serta dua variasi konsentrasi pelarut etanol, yaitu 80 dan 90%. Hasil ekstraksi daun stevia berupa filtrat pekat berwarna coklat tua. Hasil pengujian untuk sifat fisika yaitu meliputi rendemen berkisar 18.41- 37.27%, kadar air 90.21 – 95.12%, viskositas 3 – 4.5 Cp, dan total padatan terlarut 11.6 – 15.7%. Serta hasil pengujian untuk sifat kimia, yaitu kadar gula total sebesar 8.41 – 13.33%, dan kadar gula reduksi 0.53 – 0.99%.
Kata kunci : Stevia, ekstraksi, etanol, gelombang mikro, pemanis alami
ABSTRACT
Stevia leaf (stevia rebaudiosida bertoni M) is an alternative sweetener sources that get through extraction. The aim of the research is to study microwave assisted extraction on stevia leaf with ethanol solvent. This study using experimental descriptive methods with 5 extraction time those are 30, 60, 90, 120, and 150 seconds, also 2 ethanol solvent concentration variation those are 80% and 90%. The result of stevia leaves extraction is a dark brown filtrate with yield range 18.41- 37.27%, moisture content 90.21 – 95.12%, viscosity 3 – 4.5 Cp, total suspended solids 11.6 – 15.7%, total sugar levels 8.41 – 13.33% and reduction sugar levels 0.53 – 0.99%.
Keywords: Stevia, extraction, ethanol, microwave, natural sweetener
PENDAHULUAN
Pemanis merupakan senyawa kimia yang sering ditambahkan dan digunakan untuk keperluan produk olahan pangan, industri serta minuman dan makanan kesehatan. Menurut peraturan Menteri Kesehatan (Menkes) RI Nomor 235, pemanis termasuk ke dalam bahan tambahan kimia, selain zat lain seperti antioksidan, pemutih, pengawet, pewarna, dan lain-lain. Pemanis berfungsi untuk meningkatkan cita rasa dan aroma, memperbaiki sifat-sifat fisik, sebagai pengawet, memperbaiki sifat-sifat kimia sekaligus merupakan sumber kalori bagi tubuh. Pemanis yang umumnya digunakan dalam industri di Indonesia yaitu pemanis alami (gula sukrosa), dan pemanis buatan (sakarin dan siklamat). Pemanis alami (gula sukrosa) memiliki kelemahan, yaitu memiliki nilai kalori yang tinggi, sehingga dapat menyebabkan
36
kegemukan dan diabetes. Serta pemanis buatan (sakarin dan siklamat) juga memiliki kelemahan, yaitu apabila diknsumsi secara terus-menerus dalam jangka waktu yang lama dapat menyebabkan penyakit kanker. Sehingga diperlukan alternatif pemanis alami yang memiliki nilai kalori yang rendah dan tidak mempunyai efek teratogenik, mutagenik, atau karsinogenik. Pemanis ini terdapat di dalam daun stevia (stevia rebaudiana Bertoni M).Daun stevia merupakan tanaman berbentuk perdu (semak), tingginya antara 60-90 cm dengan panjang daun 3-7 cm, dan memiliki banyak cabang. Tanaman ini mengandung campuran dari diterpen, triterpen, tannin, stigmasterol, minyak yang mudah menguap, dan delapan senyawa manis diterpen glikosida. Tanaman ini memiliki tingat kemanisan 200 hingga 300 kali gula sukrosa (Indra, 2013). Pemanis dalam tanaman stevia dapat diperoleh dengan proses ekstraksi. Ekstraksi adalah kegiatan penarikan kandungan kimia yang dapat larut sehingga terpisah dari bahan yang tidak dapat larut dengan menggunakan pelarut cair. Proses ekstraksi secara umum dapat dilakukan dengan cara maserasi, perkolasi, refluks, ekstraksi dengan alat soxhlet, digesi, dan infusa. Namun, proses ekstraksi tersebut membutuhkan waktu lama. Sehingga perlu adanya proses ekstraksi yang dapat mempercepat proses ekstraksi, yaitu dengan cara mengkombinasikan pelarut etanol dibantu dengan gelombang micro (microwave), yang disebut dengan MAE (Microwave Assisted Extraction). Metode ini memiliki keuntungan yaitu waktu ekstraksi lebih cepat, lebih efisien, serta gelombang mikro yang terdapat di microwave dapat meningkatkan suhu pelarut pada bahan, yang dapat menyebabkan dinding sel pecah dan zat-zat yang terkandung di dalam sel keluar menuju pelarut, sehingga rendemen yang dihasilkan meningkat.
Dengan diadakannya penelitian proses ekstraksi dengan bantuan gelombang mikro (Microwave Assisted Extraction) diharapkan mampu mengetahui sifat fisika-kimia dari esktrak daun stevia yang dihasilkan. Sehingga menjadikan bahan pertimbangan bagi industri dan masyarakat dalam pengolahan daun stevia sebagai alternatif pemanis alami.
METODE PENELITIAN
Alat dan Bahan
Bahan dalam penelitian ini meliputi Daun Stevia (stevia rebaudiana Bertoni M) yang didapatkan dari Karanganyar, Jawa Tengah, Etanol 80% dan 90% didapatkan dari Cv Makmur Sejati Malang. Sedangkan alat yang digunakan dalam penelitian meliputi Oven merk memmert, Blender merk miyako, Ayakan 80 mesh, Erlenmeyer 250 ml Schott Duran, made in German, Gelas Ukur 150 ml pyrex, Neraca analitik AND GX-600, Magnetic Stirrer Heidolph MR 3001, Microwave merk National, Stopwatch, Kertas Saring Halus, dan Rotary Vacuum Evaporator RE 300, made in Stuart-UK.
Metode Penelitian
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Eksperimental deskriptif dengan menggunakan daun stevia dari Karanganyar, Jawa Tengah sebagai bahan yang akan diamati. Penelitian ini dilakukan melalui percobaan secara langsung dengan variasi konsentrasi pelarut etanol dan waktu ekstraksi menggunakan microwave. Penelitian ini menggunakan dua variasi pelarut etanol, yaitu 80% dan 90%. Dan dengan lima variasi waktu ekstraksi menggunakan microwave, yaitu 30 detik, 60 detik, 90 detik, 120 detik, dan 150 detik. Data yang diperoleh akan dianalisa secara deskriptif menggunakan presentase grafik dan tabular untuk mengetahui besar rendemen, kadar air menggunakan oven, kadar gula total menggunakan metode Anthrone, kadar gula reduksi menggunakan metode Nelson-Somogyi, viskositas, dan total padatan terlarut menggunakan alat hand refraktometer.
Tahapan penelitian diawali dengan proses pembuatan bubuk daun stevia. Pada proses ini daun stevia dilakukan pengeringan menggunakan oven, penghancuran menggunakan blender, pengayakan menggunakan ayakan 80 mesh agar daun stevia yang dihasilkan homogen, yaitu bubuk daun stevia 80 mesh. Tahapan selanjutnya yaitu proses ekstraksi menggunakan microwave. Pada proses ini, bubuk daun stevia 80 mesh dilakukan proses pencampuran dengan pelarut etanol, dilakukan pengadukan menggunakan magnetic stirrer, dilakukan proses ekstraksi menggunakan microwave, perendaman selama 15 menit, penyaringan agar dihasilkan filtrat daun stevia. Filtrat hasil penyaringan dilakukan pemekatan menggunakan rotary vacuum evaporator selama 60 menit dengan suhu 50oC.
37
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Ekstraksi Daun Stevia (Stevia Rebaudiana Bertoni M)
Hasil ekstraksi bubuk daun stevia menghasilkan filtrat yang berwarna coklat tua. Hal ini diperkirakan masih terkandung senyawa yang bukan gula dalam ekstrak daun stevia. Hasil ekstraksi daun stevia dapat dilihat pada Gambar 1
Gambar 1. Hasil ekstraksi daun stevia
Menurut Isdianti (2007), Senyawa bukan gula yang terkandung di dalam ekstrak daun stevia antara lain, senyawa yang dapat menghasilkan warna dan dapat larut dalam pelarut polar seperti klorofil, alkaloid, tanin, steroid, flavonoid, dan makromolekul.
Kadar Air
Kadar air mempengaruhi ketahanan suatu bahan pangan baik yang mengandung cukup banyak air maupun yang kering. Kadar air yang terlalu tinggi pada bahan pangan akan membuat daya simpannya menjadi rendah dikarenakan mudah menjadi media pertumbuhan jamur. Kadar air hasil ekstraksi terdapat pada Gambar 2, dengan nilai kadar air rata-rata berkisar 90.205% - 95.120% bb.
Gambar 2. Grafik Perubahan Kadar Air Ekstrak Daun Stevia
Pengaruh lama ekstraksi dengan konsentrasi pelarut etanol yaitu semakin besar konsentrasi etanol yang digunakan dan semakin lama waktu esktraksi, kadar air yang didapatkan semakin besar, namun setelah mencapai titik optimal, terjadi penurunan kadar air pada ekstrak daun stevia. Hal ini dikarenakan konsentrasi etanol 80% mengandung air lebih banyak yaitu 20% bila dibandingkan dengan konsentrasi etanol 90%, serta semakin lama waktu ekstraksi, kadar air yang terdapat dalam bahan akan menguap. Menurut Winarno (2004), air berfungsi sebagai bahan yang dapat mendispersikan senyawa yang ada dalam bahan. Kadar air dapat mempengaruhi sifat-sifat fisik (kekerasan dan kekeringan) dan sifat-sifat fisiko-kimia, perubahan-perubahan kimia (pencoklatan enzimatis, kerusakan mikrobiologis, dan perubahan enzimatis). 0 20 40 60 80 100 Daun Stevia Bubuk Daun Stevia 30 detik 60 detik 90 detik 120 detik 150 detik K a da r Air (%) perlakuan Etanol 80% Etanol 90%
38
Rendemen
Rendemen ekstrak daun stevia dihitung berdasarkan massa awal ekstraksi daun stevia berbanding dengan filtrat pekat daun stevia. Nilai rendemen ekstrak daun stevia rata-rata berkisar 18.41% - 37.27%, dan hasil lengkap terdapat pada Gambar 3.
Gambar 3. Grafik Rendemen Ekstrak Daun Stevia
Nilai rendemen ekstrak bubuk daun stevia dipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya yaitu lama ekstraksi. Pada pelarut etanol 80% rendemen ekstrak daun stevia mengalami peningkatan pada lama ekstraksi 60 detik, namun pada waktu 90 detik mulai mengalami penurunan. Begitu pula pada konsentrasi etanl 90% yang mulai mengalami penurunan pada lama ekstraksi 90 detik. Hal ini diduga karena penetrasi pelarut etanol ke dalam bahan mengalami penurunan, sehingga komponen yang terambil dalam bahan menjadi sedikit.
Wibowo dan sudi (2004) dalam Alfiana (2013), menegaskan bahwa lamanya waktu proses ekstraksi sangat berpengaruh terhadap ekstrak yang dihasilkan. Dari grafik diketahui bahwa rendemen ekstrak yang dihasilkan berbeda dalam berbagai perubahan waktu. Kenaikan waktu proses yang digunakan akan menghasilkan kenaikan nilai rendemen, begitu pula lamanya waktu ekstraksi akan meningkatkan penetrasi pelarut ke dalam bahan baku. Kelarutan komponen dalam bahan berjalan dengan perlahan sebanding dengan kenaikan waktu, akan tetapi, setelah mencapai waktu optimal jumlah komponen yang terambil dari bahan akan mengalami penurunan. Hal ini disebabkan komponen-kompoenen yang terdapat dalam bahan jumlahnya terbatas dan pelarut yang digunakan mempunyai batas kemampuan untuk melarutkan bahan yang ada, sehingga walaupun waktu ekstraksi diperpanjang, solute yang ada di dalam bahan sudah tidak ada.
Kadar Gula Total
Pengukuran gula total penting dilakukan karena daun stevia merupakan daun pemanis non tebu dengan tingkat kemanisan 200 – 300 kali dari gula tebu, serta memiliki nilai kalori yang rendah. Kadar gula total dipengaruhi oleh jumlah gula yang dimiliki atau ditambahkan pada bahan. Nilai kadar gula total ekstrak daun stevia rata-rata berkisar 8.405% – 13.33%.
Pengaruh lama ekstraksi dan konsentrasi etanol yang digunakan terhadap nilai kadar gula total, yaitu semakin tinggi konsentrasi etanol yang digunakan, serta semakin lama waktu ekstraksi nilai kadar gula total yang dihasilkan akan semakin besar, sebagaimana terlihat pada Gambar 4. Hal ini diduga karena semakin tinggi konsentrasi pelarut etanol yang digunakan, maka senyawa kadar gula yang terdapat dalam bubuk daun stevia terekstrak lebih banyak akibat adanya gelombang mikro pada microwave. Selain itu, etanol merupakan pelarut yang memiliki daya serap tinggi terhadap energi gelombang elektromagnetik. 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 40.00 30 60 90 120 150 Rendem en (%)
Waktu Ekstraksi (detik)
Etanol 80% Etanol 90%
39
Gambar 4. Grafik Kadar Gula Total Ekstrak Daun Stevia
Semakin besar konsentrasi etanol yang digunakan maka semakin besar pula senyawa gula yang terekstrak dalam bahan. Hal tersebut disebabkan senyawa gula lebih larut dalam pelarut etanol, sehingga senyawa yang terekstrak semakin besar jika konsentrasi pelarut etanol semakin besar. Menurut Isdianti (2007), Pelarut yang sesuai digunakan untuk ekstraksi daun stevia adalah pelarut polar antara lain air dan alkohol. Pelarut yang baik harus mempunyai sifat: daya larut dan selektivitas terhadap glikosida tinggi, tak bereaksi (merusak) senyawa yang diinginkan, setelah proses ekstraksi dapat dipisahkan dengan mudah.
Kadar Gula Reduksi
Gula reduksi adalah gula yang mempunyai gugus aldehid atau keton bebas yang dalam suasana basa dapat mereduksi logam-logam, sedangkan gula itu sendiri teroksidasi menjadi asam-asam (asam aldonat, asam ketonat, atau asam uronat. Yang termasuk dalam gula reduksi yaitu semua monosakarida (glukosa, fruktosa, galaktosa), dan disakarida (laktosa, maltosa), kecuali sukrosa dan pati (polisakarida). Kadar gula reduksi hasil ekstrak terdapat pada Gambar 5 dengan nilai rata-rata kadar gula reduksi ekstrak daun stevia berkisar 0.529% – 0.986%.
Gambar 5. Grafik Kadar Gula Reduksi Ekstrak Daun Stevia
Pengaruh lama ekstraksi dan konsentrasi etanol yang digunakan terhadap nilai kadar gula reduksi, yaitu semakin tinggi konsentrasi etanol yang digunakan, serta semakin lama waktu ekstraksi nilai kadar gula reduksi yang dihasilkan akan semakin besar. Namun, pada penelitian ini, titik optimal yang
0 2 4 6 8 10 12 14 Bubuk Daun Stevia 30 detik 60 detik 90 detik 120 detik 150 detik K ADAR G UL A T O T AL ( %) PERLAKUAN Etanol 80% Etanol 90% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 Bubuk Daun Stevia 30 detik 60 detik 90 detik 120 detik 150 detik K ADAR G UL A RE DUK SI ( %) PERLAKUAN Etanol 80% Etanol 90%
40
dihasilkan yaitu pada konsentrasi etanol 90% dengan waktu ekstraksi 90 detik. Pada kadar gula reduksi ini, nilai yang paling baik yaitu perlakuan yang memiliki nilai kadar gula reduksi yang kecil. Hal ini dikarenakan semakin kecil kadar gula reduksi, maka kadar sukrosa pada bahan akan semakin besar. Hal ini dipertegas dengan pernyataan Erwinda (2013), bahwa kadar sukrosa ditentukan berdasarkan banyak sedikitnya kadar gula reduksi. Apabila kadar sukrosa tinggi, maka kadar gula reduksi akan semakin rendah.Viskositas
Viskositas adalah sifat ketahanan terhadap aliran suhu suatu bahan yang berwujud cair, pasta atau dalam bentuk gel atau bubur. Viskositas menunjukkan tingkat kekentalan suatu produk, maka semakin kental produk tersebut. Nilai rata-rata viskositas ekstrak daun stevia berkisar 3 – 4.5 cP, sebagaimana terdapat pada Gambar 6.
Gambar 6. Grafik Viskositas Ekstrak Daun Stevia
Nilai viskositas tertinggi dihasilkan oleh perlakuan konsentrasi pelarut etanol 90% dengan waktu ekstraksi microwave 90 detik. Hal ini diduga karena pada konsentrasi etanol 90% dan waktu ekstraksi microwave 90 detik komponen padatan yang terlarut oleh etanol 90% lebih banyak, sehingga menyebabkan peningkatan viskositas pada bahan. Menurut Bourne (1982), komponen terlarut yang semakin besar dalam suatu larutan akan meningkatkan nilai viskositasnya. Salah satu faktor yang mempengaruhi viskositas suatu larutan adalah kandungan bahan yang terlarut didalamnya.
Total Padatan Terlarut
Nilai total padatan terlarut atau biasa yang disebut dengan kadar brix didapatkan dari pengukuran menggunakan refraktometer. Total padatan terlarut menunjukkan kandungan bahan-bahan yang terlarut dalam larutan. Nilai rata-rata total padatan terlarut ekstrak daun stevia terdapat pada Gambar 7 berkisar 11.6% – 15.7%. Pengaruh lama ekstraksi dan konsentrasi etanol yang digunakan terhadap nilai otal padatan terlarut yang dihasilkan, yaitu semakin tinggi konsentrasi etanol yang digunakan, serta semakin lama waktu ekstraksi nilai total padatn terlarut yang dihasilkan akan semakin besar. Menurut Trisnawati (2005) dalam Sihombing (2011), menyatakan bahwa peningkatan nilai total padatan terlarut disebabkan karena komponen-komponen kompleks seperti karbohidrat dan protein terurai menjadi persenyawaan yang lebih sederhana sehingga terjadi kenaikan total padatan terlarut. Komponen-komponen yang terukur sebagai total padatan terlarut yaitu sukrosa, gula pereduksi, asam organik, dan protein. 0 1 2 3 4 5 30 60 90 120 150 Vis k o sit a s (cP )
Waktu Ekstraksi (detik)
Etanol 80% Etanol 90%
41
Gambar 7. Grafik Total Padatan Terlarut Ekstrak Daun Stevia
KESIMPULAN
Ekstrak daun stevia dengan perlakuan konsentrasi pelarut etanol 90% dan waktu ekstraksi microwave 90 detik menghasilkan sifat fisik terbaik, yaitu viskositas 4.5 cP, dan total padatan terlarut 15.7%. Sedangkan untuk kadar air ekstrak daun stevia terbaik dihasilkan oleh perlakuan konsetrasi pelarut etanol 80% dengan waktu ekstraksi microwave 60 detik. Serta rendemen ekstrak daun stevia terbaik dihasilkan oleh perlakuan konsentrasi pelarut etanol 80% dengan waktu ekstraksi microwave 60 detik. Dan perlakuan konsentrasi etanol 90% dengan waktu ekstraksi microwave 90 detik menghasilkan ekstrak daun stevia dengan sifat kimia terbaik yaitu kadar gula total 13.33% dan kadar gula reduksi 0.986%.
DAFTAR PUSTAKA
Alfiana D. H. 2013. Ekstraksi Minyak Melati (Jasminum Sambac) (Kajian Jenis Pelarut dan Lama
Ekstraksi). Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian.
Universitas Brawijaya. Malang.
Bourne, M. C. 1982. Food Texture And Viscosity Concept And Measurement. John Willey And Jons. New York
Erwinda, M. D. 2013. Pengaruh pH Nira Tebu (Saccharum officinarum) Dan Konsentrasi
Penambahan Kapur Terhadap Kualitas Gula Merah. Skripsi. Jurusan Teknologi Hasil
Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian. Universitas Brawijaya. Malang.
Indra, D. S. 2013. Empat Teknik Perbanyakan Tanaman Stevia. Pengawas Benih Tanaman BBPPTP. Surabaya.
Isdianti, F. 2007. Penjernihan Ekstrak Daun Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) Dengan Ultrafiltrasi
Aliran Silang. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor.
Sihombing, Ernita Sumiati. 2011. Kualitas Sirup Jambu Biji Merah (Psidium guajava L.) Selama
Penyimpanan Dengan Penambahan Kitosan. Jurnal.
Winarno. 2004. Kimia Pangan Dan Gizi. Pt. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.
. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 30 60 90 120 150 T o ta l P a da ta n T er la rut ( %)
Waktu Ekstraksi (detik)
Etanol 80% Etanol 90%
