40
BIOTRANSFORMASI LIMONEN DARI MINYAK ATSIRI KULIT JERUK PONTIANAK
MENGGUNAKAN JAMUR RHIZOPUS OLIGOSPORUS DALAM MEDIA AIR KELAPA
Sugiantoro1*, Afghani Jayuska1, Andi Hairil Alimuddin1 1
Program Studi Kimia Fakultas MIPA Universitas Tanjungpura Jl. Prof. Dr. H. Hadari Nawawi, Pontianak
Email: Sugiantoroemail@gmail.com
ABSTRAK
Jeruk Pontianak (Citrus nobilis) merupakan jeruk siam dengan ciri fisik kulitnya tipis dan mengkilat. Pemanfaatan jeruk Pontianak hanya meliputi daging buahnya saja sedangkan kulit buahnya menjadi limbah, padahal minyak atsiri kulit jeruk ini mengandung komponen senyawa limonen yang cukup besar (87% - 98%) dapat dimanfaatkan dan memiliki nilai jual, namun senyawa limonen dapat diubah menjadi α-terpineol yang memiliki nilai jual yang lebih tinggi melalui proses bitransformasi menggunakan mikroorganisme. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisis kemampuan Rhizopus oligosporus pada biotransformasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak menjadi α-terpineol, serta berapa banyak produk yang dihasilkan. Penelitian ini diawali dengan isolasi minyak atsiri meggunakan metode Steam Destilation, minyak atsiri yang diperoleh dibiotransformasi menggunakan jamur Rhizopus oligosporus dalam media air kelapa. Hasil biotransformasi diekstraksi menggunakan dietil eter, dan dianalisis menggunakan GC-MS. Rendemen minyak atsiri yang diperoleh adalah 0,97% , dengan komponen utama berupa limonen yaitu sebesar 87%. Komponen utama hasil biotransformasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak adalah suatu senyawa eter dengan konsentrasi sebesar 78,91%.
Kata kunci: Citrus nobilis, Rhizopus oligosporus, biotransformasi
PENDAHULUAN
Jeruk Pontianak mempunyai rasa yang manis dan merupakan salah satu komoditas unggulan Kalimantan Barat yang berasal dari Kabupaten Sambas. Pemanfaatan jeruk Pontianak hanya meliputi buah sedangkan kulitnya menjadi limbah, padahal kulit jeruk ini memiliki kandungan minyak atsiri yang mengandung komponen senyawa yang dapat dimanfaatkan dan memiliki nilai jual. Menurut Siburian 2008, komponen utama minyak atsiri kulit jeruk adalah limonen.
Beberapa tahun terakhir banyak penelitian yang telah dilakukan pada biotransformasi limonen, sebuah monoterpene hidrokarbon yang merupakan salah satu terpene yang paling melimpah di alam. Beberapa strain jamur seperti
Cladosporium, Pleurotus sapidus,
Aspergillus niger, Aspergillus cellulosae, Armillareira mellae, Penicillium digitatum Penicillium sp dan Fusarium oxysporum. Fusarium oxysporum telah dipilih sebagai
katalis pada biotransformasi limonen karena
kemampuannya memproduksi enzim alkalin lipase (Bicas et al., 2008).
Jamur Rhizopus oligosporus
merupakan salah satu mikroorganisme yang mampu memproduksi enzim lipase. Sehingga penelitian ini bertujuan untuk mempelajari apakah Rhizopus oligosporus yang memiliki kemampuan memproduksi enzim lipase dapat membantu proses biotransformasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak.
METODOLOGI PENELITIAN Alat dan Bahan
Peralatan yang dipakai pada penelitian ini meliputi peralatan gelas, seperangkat alat destilasi, orbital shaker
incubator, GC-MS..
Bahan-bahan yang perlukan pada penelitian ini meliputi kulit jeruk Pontianak, aquades(H2O), kentang, dekstrosa, Rhizopus oligosporus, agar, air kelapa
41 Prosedur Penelitian
Ekstraksi Minyak Atsiri Dari Kulit Jeruk Pontianak
Ekstraksi minyak atsiri menggunakan metode steam destilation Sebanyak 1000 gram sampel kulit jeruk Pontianak (Citrus
nobilis) dikering anginkan selama 12 jam.
Kemudian kulit jeruk yang telah kering dimasukan kedalam labu ekstraktor, ketika uap dari Steam Generator mulai terbentuk labu ekstraktor mulai di panaskan. Destilasi dilakukan selama 7 jam dihitung dari tetes destilat pertama, kemudian destilat bisa diambil. Minyak atsiri yang diperoleh kemudian dianalisis menggunakan GC-MS merek SHIMADZU tipe QP2010S (Muhtadin dkk, 2013).
Pembuatan Media PDA dan PDB
Pembuatan PDA dilakukan dengan menimbang sebanyak 100 g kentang yang telah dikupas dan dibersihkan kemudian diiris tipis-tipis. Kentang direbus selama 15-20 menit dengan air steril secukupnya, kemudian disaring dengan kain. Filtrat yang dihasilkan dimasukkan ke dalam gelas ukur kemudian ditambahkan 10 g dekstrosa dan ditambahkan 10 g agar kemudian dimasukkan air steril hingga volumenya menjadi 500 mL (Saragih, 2009). Pembuatan media PDB dilakukan sama dengan pembuatan media PDA namun tanpa penambahan media agar. Campuran kemudian dipanaskan dan diaduk hingga medium tampak bening. Lalu medium disterilisasi dalam autoklaf pada suhu 1210C.
Peremajaan jamur
Peremajaan jamur Rhizopus oligosporus, dilakukan pada media PDA.,
Sebanyak satu ose penuh digoreskan pada cawan petri yang beriisi media PDA steril,kemudian di tutup rapat dan diamati pertumbuhan jamur dalam media.
Pembuatan Inokulum
Inokulum dibuat dengan modifikasi metode yang digunakan Maro´stica, (2007), modifikasi dilakukan pada media yang digunakan. Diambil sebanyak satu ose penuh Rhizopus oligosporus, dari media PDA diinokulasikan kedalam 10 ml media PD yang mengandung 0,1% minyak esensial jeruk dan diinkubasi pada 300C selama 5 hari tanpa diaduk.
Perhitungan Jumlah Koloni (Black, 1999) Jumlah koloni dihitung dengan metode Total Plate Count (TPC), yaitu dengan mengencerkan medium secara bertingkat dan menginokulasikannya pada medium padat serta diratakan dengan spatel Drygalski pada permukaan medium. Medium yang digunakan ialah medium nutrient agar (NA). Jumlah colony forming
unit (CFU) dapat dihitung menggunakan
rumus : Ket: FP = faktor pengenceran Biotransformasi Limonen
Biotransformasi dilakukan dengan modifikasi metode yang digunakan Maro´stica (2007), Modifikasi dilakukan pada jenis jamur dan media yang digunakan. Biotransformasi dilakukan dengan menambahakan 2,5 ml suspensi spora jamur Rhizopus oligosporus dalam 50 ml air kelapa, kemudian diinkubasi pada rotary shaker pada 160 rpm. Setelah 3 hari, biotransformasi diawali dengan penambahan 50 µl minyak jeruk esensial. Berikutnya ditambahan 50 µl minyak jeruk esensial setiap 24 jam hingga hari ke 7. Inkubasi dilanjutkan selama dua hari setelah penambahan terakhir. Sebagai pembanding digunakan kontrol, kontrol diperlakukan sama dengan proses biotransformasi namun tanpa penambahan spora jamur Rhizopus oligosporus. Diambil 5 ml sampel dan diekstraksi dengan 5 ml dietil eter. Sampel dianalisis menggunakan GC-MS.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Kulit Jeruk Pontianak
Kulit jeruk pontianak merupakan sebagian kecil dari buah jeruk, rendemen kulit jeruk sebesar 13,33 % dari masa buah jeruk. Dari proses destilasi kulit jeruk di peroleh rendemen minyak atsiri sebesar 0,97 %. Spektrum dari analisis GC ditampilkan pada Gambar 1, yang menunjukan adanya 6 komponen senyawa dengan kelimpahan tiap puncak berturut-turut adalah : Puncak nomor 1 (7,79%), nomor 2 (0,62%), nomor 3 (3,04%), nomor
42 4 (87,28%), nomor 5 (0,93%) dan nomor 6 (0,34%).
Gambar 1. Spektrum kromatografi gas minyak atsiri kulit jeruk pontianak
Puncak nomor 4 merupakan puncak dengan kelimpahan tertinggi. Berdasarkan spektrum massa dari puncak nomor 4 yang ditampilkan pada Gambar 2, diketahui berat molekulnya sebesar 136 dan pola framentasi dari spektrum massa puncak nomor 4 menunjukan ciri-ciri dari senyawa limonen.
Gambar 2. Spektrum massa puncak nomor 4
Ciri khas dari fragmentasi limonen adalah dengan munculnya puncak m/z 68 pada spektrum massa limonen. Hal ini disebabkan limonen merupakan salah satu senyawa sikloalkena, dimana pemecahan cincin sikloalkena menghasilkan suatu diena dan dienofil.
Pola fragmentasi pada Gambar 3, menunjukan bahwa terjadi pemutusan ikatan antar karbon pada ion molekul limonen menjadi beberapa ion molekul yang lebih sederhana. Ion molekul limonen mengalami kehilangan gugus metil menjadi ion molekul yang mempunyai puncak m/z = 121, untuk ion molekul yang memiliki puncak m/z = 107 merupakan ion molekul yang kehilangan gugus etil, ion molekul pada puncak m/z = 93 terbentuk karena limonen mengalami kehilangan gugus propil. Namun ion molekul ini terus mengalami pemutusan gugus, berawal dari pemutusan gugus metilen yang membentuk ion molekul m/z = 79, kemudian dilanjutkan dengan pemutusan gugus asetilen yang membentuk ion molekul dengan puncak m/z = 53, dan diakhiri
dengan pemutusan gugus etilen dan membentuk ion molekul dengan puncak m/z = 39. (Siburian,2007) + + - CH3 m/z=163 m/z=121 + -C2H5 -+ m/z=107 m/z=68 C H+ -C3H7 -CH2 -C2H2 m/z=93 m/z=79 m/z=53 m/z=39 + + +
Gambar 3. Pola fragmentasi limonen Biotransformasi Limonen dari Kulit Jeruk Pontianak
Pemisahan senyawa pada sampel hasil biotransformasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak ditunjukan pada Gambar 4. Di bawah ini.
Gambar 4. Spektrum kromatografi gas pada sampel hasil biotransformasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak
Dalam hasil analisis sampel hasil biotransfomasi minyak atsiri kulit jeruk Pontianak terdapat tiga senyawa yang teridentifikasi setelah pemisahan menggunakan kromatografi gas. Senyawa-senyawa tersebut memiliki waktu retensi masing-masing pada menit ke 11,013, 15,472 dan 15,683. Senyawa mayor memiliki waktu retensi 15,683, spektrum spektroskopi massa senyawa tersebut ditunjukan oleh Gambar 5.
43 Gambar 5. Spektrum spektroskopi massa
senyawa yang terpisah pada waktu 15,683
Menurut Corma et al (2007), limonen dapat dioksidasi menjadi carvone yang dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi diketon (Gambar 6). O O O [O] [O] O O
Gambar 6. Oksidasi limonen
Senyawa diketon mengalami reaksi kondensasi atau penggabungan menjadi suatu senyawa eter. Reaksi kondensasi tersebut ditunjukan pada Gambar 7.
O O
+
O O O O O O Gambar 7. Reaksi kondensasi diketonKemudian dengan memperhatikan berat molekul dari senyawa hasil kondensasi tersebut, dan dibandingkan dengan spektrum spektoskopi massa pada Gambar 5, kemungkinan besar senyawa tersebut yang menjadi senyawa mayor pada sampel hasil biotransformasi dengan berat molekul 327. Pola fragmentasi dari hasil kondensasi diketon ditunjukan pada Gambar 8. Puncak ion molekul dengan m/z 306 yang terbaca pada spektrum MS terbentuk karena kehilangan satu atom oksigen (O) dan lima atom hidrogen (H). Selanjutnya ion molekul dengan m/z 281 terbentuk karena ion molekul mengalami kehilangan dua atom karbon (C) dan satu atom H, setelah ion ini mengalami kehilangan satu atom O dan lima atom H. Ion molekul dengan m/z 241 terbentuk setelah ion molekul dengan m/z 281 mengalami kehilangan C3H4, dan ion
molekul dengan m/z 129 terbentuk setelah ion molekul dengan m/z 241 kehilangan C6O2H8. sedangkan ion molekul dengan
puncak m/z 57 terbentuk setelah ion molekul dengan m/z 129 mengalami kehilangan 6 atom C. O O O O m/z = 327 - [H5O] O O O m/z = 306 O O O m/z = 281 - [C2H] m/z = 241 - [C3H4] O O O - [C6O2H8] m/z = 129 O - [C6] m/z = 57 O
Gambar 8. Pola fragmentasi dari hasil kondensasi diketon
SIMPULAN
Berdasarkan Hasil penelitian dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Senyawa mayor hasil biotransformasi minyak atsiri dari kulit jeruk Pontianak dengan menggunakan jamur Rhizopus oligosporus dalam media air kelapa merupakan suatu senyawa eter.
2. Konsentrasi senyawa mayor hasil biotransformasi 78,91%
DAFTAR PUSTAKA
Bicas, L.J., Barros, F.F.C., Wagner, R., Godoy, T.H., Pastore, M.G., 2008, Optimization of R-(+)-a-terpineol production by the biotransformation of R-(+)-limonene, J nd Microbiol Biotechnol 35: 1061-1070
Black, J.G. 1999. Microbiology principles
and explorations. John Wiley & Sons,
44 Corma, A., Iborra, S., Velty, A., 2007,
Chemical Routes for the Transformation of Biomass into Chemicals, Chem. Rev, 107: 2411-2502
Muhtadin, A.F., Ricky W., Pantjawarni P., dan Mahfud, 2013, Pengambilan Minyak Atsiri dari Kulit Jeruk Segar dan Kering dengan Menggunakan Metode Steam Destillation, Jurnal
Teknik POMITS, 2 : 98-101
Maro´ stica Jr,M. R.; Pastore, G.M, 2007, Production of R -(+) -α- terpineol by the biotransformation of+ limonene
from orange essential oil, using cassava waste water as medium,
Food Chemistry, 101: 345–350
Saragih, S.D., 2009 Jenis-jenis Fungi pada Beberapa Tingkat Kematangan Gambut, Jurusan Kehutanan, Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara, Medan (Skripsi) Siburian, R., 2008, Isolasi dan Identifikasi
Komponen Utama Minyak Atsiri dari Kulit Buah Jeruk manis (Citrus sinensis L.) Asal Timor, Nusa Tenggara Timor, Jurnal Natur Indonesia 11(1): 8-13.
