PENAMPUNGAN DESTILASI DAN AKTIVITASNYA
KARYA TULIS ILMIAH
OLEH
HILMY FAJRIN NUR ACHLIS
NIM 08.009
AKADEMI ANALIS FARMASI DAN MAKANAN PUTRA INDONESIA
MALANG
PENAMPUNGAN DESTILASI DAN AKTIVITASNYA
KARYA TULIS ILMIAH
Diajukan Kepada
Akademi Analis Farmasi dan Makanan Putra Indonesia Malang
untuk memenuhi salah satu persyaratan
dalam menyelesaikan program D III
bidang Analis Farmasi
OLEH
HILMY FAJRIN NUR ACHLIS
NIM 08.009
AKADEMI ANALIS FARMASI DAN MAKANAN PUTRA INDONESIA
MALANG
Achlis, Hilmy Fajrin Nur. 2011. Karakterisasi Komponen Minyak Daun Cengkeh (Syzygium aromaticum, (Linn.) Merr.) Dari Variasi Waktu Penampungan Destilasi dan Aktivitasnya. Karya Tulis Ilmiah. Akademi Analis Farmasi dan Makanan Putra Indonesia Malang, pembimbing Drs. Sentot Joko Raharjo, S.Si.
Kata kunci : Minyak Daun Cengkeh, Destilasi
Minyak atsiri merupakan metabolit sekunder yang dihasilkan oleh tanaman tertentu dan tersusun atas berbagai senyawa. Komponen penyusun di dalam minyak atsiri merupakan hal yang sangat penting dalam menentukan kegunaannya, sehingga jika komponen dan komposisinya berbeda, maka aktivitasnya pun juga berbeda penelitian ini bertujuan untuk mengetahui rendemen, komposisi dan komponen penyusun minyak daun cengkeh serta aktivitasnya.
Tanaman cengkeh merupakan salah satu tanaman yang berpotensi sebagai pengobatan. Cengkeh mempunyai khasiat sebagai penghangat tubuh, stimulan, aromatik, antiseptik, karminatif, anestetik lokal, dan obat batuk. Kandungan kimia tanaman cengkeh adalah saponin, tannin, alkaloid, glikosida, flavonoid, dan minyak atsiri.
Penelitian dilakukan di dua tempat yaitu di laboratorium Yayasan Putra Indonesia Malang dan di laboratorium Universitas Brawijaya Malang. Analisis data yang diperoleh meliputi rendemen, komposisi dan komponen penyusun minyak daun cengkeh serta aktivitasnya sebagai antibakteri terhadap bakteri
Streptococcus mutans.
Hasil penyulingan 2 kg daun cengkeh kering diperoleh minyak cengkeh yang berwarna kuning jenih dengan aroma cengkeh yang khas. Rendemen fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam berturut-turut sebesar 0,7279 %; 1,1097 %; 1,0240 %; 0,5847 %; 0,2653 %; 0,2367 %. Hasil analisis KG-SM Shimadzu QP-2010S pada fraksi 2 jam, 4 jam, 10 jam, dan 12 jam diperoleh dua puncak. Kemudian dianalisis spectra massanya dan teridentifikasi sebagai β -caryophyllene (puncak pertama) dan Eugenol (pada puncak kedua). Sedangkan pada fraksi 6 jam dan 8 jam diperoleh tiga puncak. Kemudian dianalisis spectra massanya dan teridentifikasi sebagai β-caryophyllene ( puncak pertama), α -humulene (puncak kedua) dan Eugenol (pada puncak ketiga). Hasil pengujian daya antibakteri menggunakan metode difusi cakram, minyak daun cengkeh fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam memiliki diameter zona bening berturut-turut 13,27 mm; 13,92 mm; 14,71 mm; 13,53 mm; 13,80 mm; dan 16,50 mm.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, perlu dilakukan variasi dosis, perlu dilakukan isolasi senyawa, perlu dilakukan uji aktivitas lain, perlu dilakukan penggunaan kolom non polar dan semi polar pada instrument KG-SM untuk mengetahui profil senyawa lain yang lebih bersifat non polar atau pun semi polar.
i
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Karya Tulis Ilmiah yang berjudul “Karakterisasi Komponen Minyak Daun Cengkeh (Syzygium aromaticum, (Linn.) Merr.) Dari Variasi Waktu Penampungan Destilasi dan Aktivitasnya” ini tepat pada waktunya.
Adapun tujuan Karya Tulis Ilmiah ini adalah sebagai persyaratan untuk menyelesaikan program Diploma III di Akademi Analis Farmasi dan Makanan Putra Indonesia Malang.
Sehubungan dengan selesainya penulisan Karya Tulis Ilmiah ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs. Sentot Joko Raharjo, S.Si selaku Direktur Akademi Analis Farmasi dan Makanan Putra Indonesia Malang.
2. Bapak Drs. Sentot Joko Raharjo, S.Si selaku Dosen Pembimbing. 3. Ibu Dyah Ratna Wulan.,S.Si.,Apt. selaku Dosen Penguji I. 4. Bapak Drs. M. Haminudin.,Apt. selaku Dosen Penguji II.
5. Bapak dan Ibu Dosen Akademi Analis Farmasi dan Makanan serta semua staff.
6. Kedua orang tua yang memberikan do’a dan motivasi.
7. Teman-teman mahasiswa, dan semua pihak yang telah memberikan bimbingan, bantuan, serta arahan secara langsung maupun secara tidak langsung.
ii diharapkan.
Semoga Karya Tulis Ilmiah ini dapat berguna dan bermanfaat.
Malang, Juli 2011
iii ABSTRAK
KATA PENGANTAR... ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR LAMPIRAN ... v
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Rumusan Masalah ... 3 1.3 Tujuan Penelitian ... 4 1.4 Kegunaan Penelitian ... 4 1.5 Asumsi Penelitian ... 4
1.6 Ruang Lingkup dan Keterbatasan Penelitian ... 5
1.7 Definisi Istilah ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Minyak Atsiri ... 7
2.2 Tinjauan Tanaman Cengkeh ... 8
2.3 Destilasi... 11
2.4 Kromatografi Gas-Spektrum Massa ... 15
2.5 Senyawa Antibakteri ... 22
2.6 Bakteri Streptococcus mutans ... 24
iv
3.1 Rancangan Penelitian ... 27
3.2 Populasi dan Sampel ... 28
3.3 Definisi Operasional ... 28
3.4 Lokasi dan Waktu Pelaksanaan ... 29
3.5 Instrumen Penelitian ... 29
3.6 Pengumpulan Data ... 31
3.7 Analisis Data ... 34
BAB IV HASIL PENELITIAN 4.1 Determinasi Daun Cengkeh ... 36
4.2 Rendemen Minyak Daun Cengkeh ... 36
4.3Analisis komponen minyak daun cengkeh dengan menggunakan KG-SM Shimadzu QP-2010 ... 37
4.4 Uji Aktivitas Antibakteri... 45
BAB V PEMBAHASAN 5.1 Pembahasan Hasil Penelitian ... 47
BAB VI PENUTUP 6.1 Kesimpulan ... 52
6.2 Saran ... 52
DAFTAR RUJUKAN ... 53
v
Lampiran 1 Surat Keterangan Determinasi………. 55
Lampiran 2 Dagram Alir Proses Destilasi Daun Cengkeh Kering……….. 56
Lampiran 3 Gambar TIC minyak daun cengkeh fraksi 2 jam - 6 jam dianalisis dengan alat KG-SM Shimadzu QP-2010S....……… 57
Lampiran 4 Gambar TIC minyak daun cengkeh fraksi 8 jam - 12 jam dianalisis dengan alat KG-SM Shimadzu QP-2010S....……… 58
Lampiran 5 Spektra massa puncak pertama pada TIC minyak daun cengkeh fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam dengan waktu retensi 5,477-5,500 menit...……… 59
Lampiran 6 Spektra massa puncak kedua pada TIC minyak daun cengkeh fraksi 2 jam, 4 jam, 10 jam, dan 12 jam dan puncak ketiga fraksi 6 jam dan 8 jam dengan waktu retensi 12,965-12,981 menit...……… 59
Lampiran 7 Spektra massa komponen puncak kedua pada TIC minyak daun cengkeh fraksi 6 jam dan 8 jam dengan waktu retensi 6,572-6,575 menit...……… 59
Lampiran 8 Sifat fisika senyawa β-Caryophyllene.………. 55
Lampiran 9 Sifat fisika senyawa Eugenol...………. 55
Lampiran 10 Sifat fisika senyawa α-humulene…....………. 55
Lampiran 11 Diagram Alir Uji Daya Antibakteri Minyak Daun Cengkeh Fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, 12 jam dengan dosis 2 % terhadap Bakteri Streptococcus mutans…...… 57
vi
vii
Tabel 2.1 Standart Mutu Minyak Daun Cengkeh SNI 1991 ... 10 Tabel 2.2 Perbandingan minyak hasil penyulingan air dengan minyak
hasil penyulingan uap ... 13 Tabel 4.1 Rendemen Minyak Daun Cengkeh ... 36 Tabel 4.2 Hasil analisis minyak daun cengkeh 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam,
10 jam, dan 12 jam dengan KG-SM Shimadzu QP-2010S... 37 Tabel 4.3 Diameter zona bening komponen minyak daun cengkeh dari
masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam menggunakan metode difusi agar (cakram kertas)... 38 Tabel 4.4 Hubungan antara diameter zona bening dengan prosen area
viii
Gambar 4.1 Rendemen Minyak Daun Cengkeh ... 37 Gambar 4.2 Hasil analisis minyak daun cengkeh 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8
jam, 10 jam, dan 12 jam dengan KG-SM Shimadzu
QP-2010S... 44 Gambar 4.3 Diameter zona bening komponen minyak daun cengkeh dari
masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam menggunakan metode difusi agar (cakram kertas).... ... 45
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara yang terkenal dengan keanekaragaman tanaman terutama hasil pertanian dan rempah-rempah. Hal ini didukung oleh keadaan geografis Indonesia yang beriklim tropis dengan curah hujan rata-rata tinggi sepanjang tahun. Sumber daya alam yang dimiliki telah memberikan manfaat dalam kehidupan sehari-hari disamping sebagai bahan makanan, juga dimanfaatkan sebagai pengobatan.
Salah satu tanaman yang berpotensi sebagai pengobatan adalah tanaman cengkeh. Tanaman cengkeh merupakan salah satu tanaman asli Indonesia yang berasal dari Maluku. Cengkeh ditanam sebagai tanaman hias di pekarangan atau di kebun, tetapi pada umumnya dibudidayakan. Di Indonesia, cengkeh cocok ditanam baik di daerah daratan rendah dekat pantai maupun di pegunungan pada ketinggian 900 meter di atas permukaan laut.
Cengkeh mempunyai aroma khas yang dihasilkan oleh minyak atsiri. Semua bagian tanaman cengkeh mulai akar, kulit, bunga, daun, dan tangkai mengandung minyak atsiri tetapi kandungan yang lebih banyak terdapat pada bunga, tangkai dan daun.
Salah satu cara yang digunakan untuk mendapatkan minyak atsiri yaitu dengan cara penyulingan. Distilasi uap ialah tipe khusus atau spesial dari sebuah penyulingan suatu bahan yang sensitif terhadap suhu seperti senyawa aromatik
yang terdapat didalam minyak atsiri. Distilasi uap ini digunakan sebagai alat untuk mendapatkan suatu senyawa murni dengan hasil yang maksimal dan tingkat kerusakan yang kecil.
Penyulingan dengan uap kering dapat menghasilkan apa yang disebut strong oil / minyak kuat yang kaya akan eugenol. Selain itu kualitas atsiri yang dihasilkan jauh lebih baik. ( Novi Kristandi, dkk, 2008)
Berdasarkan bahan dasar penyulingan, minyak cengkeh dibagi menjadi 3 bagian, yaitu minyak daun cengkeh (clove leaf oil) yang diekstraksi dari daun cengkeh, minyak tangkai cengkeh (clove stem oil) yang diekstraksi dari tangkai bunga cengkeh, dan minyak bunga cengkeh (clove bud oil) yang diektraksi dari bunga cengkeh (Guenther, 1990).
Komponen di dalam minyak cengkeh adalah senyawa eugenol, eugenol asetat, kariofillen, oksida kariofillen, metil salisilat, amil keton, metil-n-heptil keton, metil-n-amil karbinol, furfuril alkohol, metil-n-metil-n-heptil karbinol, dan vanillin (Guenther, 1990).
Cengkeh mempunyai khasiat sebagai penghangat tubuh, stimulan, aromatik, antiseptik, peluruh kentut (karminatif), anestetik lokal, dan obat batuk. Minyak cengkeh memiliki sifat antiseptik dan bakterisidal sehingga banyak banyak preparat farmasi mengandung minyak cengkeh (Guenther, 1990). Minyak cengkeh dapat digunakan untuk mengatasi sakit gigi (Agusta, 2000).
Komponen penyusun didalam minyak atsiri merupakan hal yang sangat penting dalam menentukan kegunaan, kualitas ataupun mutu dari suatu minyak atsiri (Agusta, 2000), sehingga jika komponen dan komposisi penyusunya berbeda, maka aktivitasnya pun juga berbeda. Peneliti mempunyai anggapan dasar
bahwa fraksi minyak atsiri yang diperoleh dengan menggunakan destilasi uap selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam mempunyai komponen dan komposisi penyusun yang berbeda, sehingga berpengaruh terhadap aktivitas, kualitas ataupun mutu dari suatu minyak atsiri tersebut.
Berdasarkan latar belakang diatas, akan dilakukan penelitian tentang Karakterisasi Komponen Minyak Daun Cengkeh (Syzygium aromaticum, (Linn.) Merr.) Dari Variasi Waktu Penampungan Destilasi dan Aktivitasnya. Pada penelitian ini akan dilakukan penyulingan minyak atsiri daun cengkeh kering dengan menggunakan metode destilasi uap. Proses penyulingan dilakukan selama 12 jam, destilat diambil setiap 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam. Tiap fraksi yang diperoleh diekstraksi menggunakan metode ekstraksi cair-cair, pemurnian digunakan gas N2. Selanjutnya ditentukan rendemen dan dilakukan penentuan komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh dengan menggunakan metode kromatografi gas serta dilakukan uji aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans.
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah penelitian adalah sebagai berikut:
1.2.1 Berapa rendemen minyak daun cengkeh yang diperoleh pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam ?
1.2.3 Apa saja komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam ?
1.2.4 Bagaimana aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.3.1 Untuk mengetahui rendemen yang diperoleh pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam.
1.3.3 Untuk mengetahui komponen dan komposisi penyusun pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam.
1.3.4 Untuk mengetahui aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam.
1.4 Kegunaan Penelitian
Adapun kegunaan dari penelitian ini adalah :
1.4.1 Sebagai sarana untuk mengaplikasikan ilmu yang diperoleh di bangku perkuliahan terutama di bidang kimia.
1.4.2 Sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya yang dikembangkan lagi sehingga minyak daun cengkeh memperoleh nilai tambah yang lebih berdaya guna per jam destilasi.
1.5 Asumsi Penelitian
Adapun asumsi penelitian adalah sebagai berikut:
1.5.1 Destilasi uap merupakan metode yang dapat digunakan untuk menyuling minyak atsiri.
1.5.2 Fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam dari hasil penyulingan minyak atsiri mempunyai kandungan yang berbeda sehingga berpengaruh terhadap kegunaan, kualitas ataupun mutu dari suatu minyak atsiri tersebut.
1.5.3 Jenis khasiat minyak atsiri dipengaruhi oleh komponen dan komposisi penyusun minyak atsiri tersebut.
1.5.4 Minyak cengkeh memiliki khasiat sebagai antibakteri.
1.5.5 Kromatografi gas spektrum massa atau KG-SM merupakan metode yang dapat digunakan untuk menganalisa komponen dan komposisi penyusun minyak atsiri.
1.6 Ruang Lingkup dan Keterbatasan Penelitian.
Ruang lingkup dalam penelitian ini meliputi perhitungan rendemen, analisa komponen dan komposisi penyusun minyak atsiri menggunakan KG-SM, dan uji aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans.
Keterbatasan pada penelitian ini adalah minyak yang dihasilkan tidak dilakukan penentuan berat jenis, rotasi optic, dan indeks bias.
1.7 Definisi Istilah
Definisi istilah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1.7.1 Minyak atsiri adalah salah satu kandungan tanaman yang sering disebut ”minyak terbang” karena sifatnya mudah menguap, juga disebut essensial oil karena dapat memberikan bau pada tanaman.
1.7.2 Destilasi atau penyulingan merupakan suatu proses pemisahan komponen suatu campuran yang terdiri atas dua cairan atau lebih berdasarkan perbedaan titik didih komponen dari senyawa tersebut.
1.7.4 Destilasi uap adalah tipe khusus atau spesial dari sebuah penyulingan suatu bahan yang sensitif terhadap suhu seperti senyawa aromatik yang terdapat didalam minyak atsiri
1.7.3 Rendemen adalah berat rasio antara berat minyak yang dihasilkan dengan berat bahan mula-mula yang disuling.
1.7.5 Kromatografi gas-spektrometer massa merupakan gabungan dua system dengan prinsip dasar yang berbeda satu sama lain tetapi dapat saling menguntungkan atau saling melengkapi. Kromatografi gas berfungsi sebagai alat pemisah berbagai komponen campuran dalam sample, sedangkan spectrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen yang telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas.
1.7.6 Aktivitas antibakteri adalah berkemampuan suatu komponen kimia dalam menghambat pertumbuhan atau kemampuan dalam mematikan bakteri.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Atsiri
2.1.1 Tinjauan Minyak Atsiri
Minyak atsiri adalah salah satu kandungan tanaman yang sering disebut ”minyak terbang”. Minyak atsiri dinamakan demikian karena minyak tersebut mudah menguap. Selain itu, minyak atsiri juga disebut essensial oil karena minyak tersebut memberikan bau pada tanaman.
Minyak atsiri tersusun bukan hanya dari suatu senyawa, tetapi berupa campuran dengan komposisi berlainan untuk tiap jenis tanaman. Meskipun kimiawi penyusun minyak atsiri berbeda satu sama lain, mereka mempunyai beberapa sifat fisik yang serupa. Mereka mempunyai bau yang khas, indeks bias yang tinggi, serta kebanyakan mempunyai aktivitas optik dan rotasi spesifik tertentu. Oleh karena itu, sifat ini sering dijadikan kualifikasi dari suatu minyak atsiri (Koensoemardiyah, 2010).
2.1.2 Sifat-Sifat Minyak Atsiri
Adapun sifat-sifat minyak atsiri adalah sebagai berikut:
a. Memiliki bau khas, umumnya bau ini mewakili bau tanaman tersebut. b. Memiliki rasa getir, berbau tajam, memberi rasa hangat sampai panas. c. Tidak dapat bercampur dengan air, tetapi dapat memberikan baunya
pada air walaupun kelarutannya sangat kecil. d. Sangat mudah larut dalam pelarut organik.
e. Titik didihnya rendah, sehingga mudah menguap.
f. Tidak stabil terhadap pengaruh lingkungan, baik sinar matahari atau panas ( Ernest Guenter, 1990).
2.2 Tinjauan Tanaman Cengkeh 2.2.1 Klasifikasi Tanaman Cengkeh
Cengkeh (Syzygium aromaticum, (Linn.) Merr.)
Sinonim : Syzygium Perry. Eugenia caryophyllata, Thumberg. E.caryophyllus, Sprengel. Caryophyllus aromaticus, Linn. Jambos carryhophyllus, Spreng.
Familia : Myrtaceae
2.2.2 Morfologi Tanaman Cengkeh
Cengkeh (Syzygium aromaticum) termasuk jenis tumbuhan perdu yang dapat memiliki batang pohon besar dan berkayu keras, cengkeh mampu bertahan hidup puluhan bahkan sampai ratusan tahun, tingginya dapat mencapai 20 -30 meter dan cabang-cabangnya cukup lebat. Cabang-cabang dari tumbuhan cengkeh tersebut pada umumnya panjang dan dipenuhi oleh ranting-ranting kecil yang mudah patah . Mahkota atau juga lazim disebut tajuk pohon cengkeh berbentuk kerucut. Daun cengkeh berwarna hijau berbentuk bulat telur memanjang dengan bagian ujung dan pangkalnya menyudut, rata-rata mempunyai ukuran lebar berkisar 2-3 cm dan panjang daun tanpa tangkai berkisar 7,5 -12,5 cm. Bunga dan buah cengkeh akan muncul pada ujung ranting daun dengan tangkai pendekserta bertandan. Pada saat masih muda bunga cengkeh berwarna keungu-unguan , kemudian berubah menjadi kuning kehijau-hijauan dan berubah lagi menjadi
merah muda apabila sudah tua. Sedang bunga cengkeh keringakan berwarna coklat kehitaman dan berasa pedas sebab mengandung minyak atsiri. Umumnya cengkeh pertama kali berbuah pada umur 4-7 tahun. Tumbuhan cengkeh akan tumbuh dengan baik apabila cukup air dan mendapat sinar matahari langsung. Di Indonesia , Cengkeh cocok ditanam baik di daerah daratan rendah dekat pantai maupun di pegunungan pada ketinggian 900 meter di atas permukaan laut.
Nama Lokal : Clove (Inggris), Cengkeh (Indonesia, Jawa, Sunda), ; Wunga Lawang (Bali), Cangkih (Lampung), Sake (Nias); Bungeu lawang (Gayo), Cengke (Bugis), Sinke (Flores); Canke (Ujung Pandang), Gomode (Halmahera, Tidore)
2.2.3 Minyak Cengkeh
Produk samping dari tanaman cengkeh adalah minyak cengkeh. Berdasarkan dari bahan bakunya ada tiga macam minyak cengkeh, yaitu minyak bunga cengkeh, minyak tangkai cengkeh, dan minyak daun cengkeh (Nurdjannah, 2004).
Komponen di dalam minyak cengkeh adalah senyawa eugenol, eugenol asetat, kariofillen, oksida kariofillen, metil salisilat, amil keton, metil-n-heptil keton, metil-n-amil karbinol, furfuril alkohol, metil-n-metil-n-heptil karbinol, dan vanillin (Guenther, 1990).
2.2.4 Khasiat Minyak Cengkeh
Cengkeh mempunyai khasiat sebagai penghangat tubuh, stimulan, aromatik, antiseptik, peluruh kentut (karminatif), anestetik lokal, menghilangkan kolik (antispasmodik), dan obat batuk. Minyak cengkeh memiliki sifat antiseptik dan bakterisidal sehingga banyak banyak preparat farmasi mengandung minyak
cengkeh (Guenther, 1990). Minyak cengkeh dapat digunakan untuk mengatasi sakit gigi (Agusta, 2000).
2.2.5 Minyak Daun Cengkeh
Minyak daun cengkeh adalah minyak atsiri hasil sulingan dari daun cengkeh. Minyak daun cengkeh digunakan sebagai bahan baku obat, pewangi sabun, dan detergent. Minyak daun cengkeh berupa cairan berwarna kuning pucat sesaat setelah disuling dan mudah berwarna menjadi coklat atau ungu bila terkena logam besi sehingga minyak ini lebih baik dikemas dalam botol kaca, drum aluminium, atau drum putih.
Tabel 2.1 Standart Mutu Minyak Daun Cengkeh SNI 1991 Berat Jenis pada suhu 150C 1, 03 – 1, 06
Rotasi Optik - 1035
Indeks Refraksi pada suhu 200C 1, 52 – 1, 54 Kadar Eugenol 78 – 93 % Minyak Pelikan Negative
Minyak Lemak Negative
Kelarutan Dalam Alkohol 70% Larut dalam dua volume Sumber : (http://agribisnis.deptan.go.id ).
Minyak daun cengkeh biasa diperoleh dari daun cengkeh yang sudah gugur. Daun cengkeh mengandung minyak sebesar 1-4 %. Minyak yang dihasilkan biasanya mengandung eugenol antara 80-88 % dengan kadar eugenol asetat yang rendah tetapi kadar kariofillin yang tinggi. Penyulingan daun dengan kadar air sekitar 7-12 % yang dilakukan pada tangki stainless steel volume 100 liter selama delapan jam, menghasilkan minyak dengan rendemen 3,5 % dan total eugenol 76,8 % (Nurdjannah, 2004).
2.3 Destilasi
2.3.1 Tinjauan Destilasi
Destilasi atau penyulingan merupakan suatu teknik pemisahan larutan yang berdasarkan pada perbedaan titik didihnya. Destilasi merupakan metode pemisahan untuk memperoleh suatu bahan yang berwujud cair yang terkotori oleh zat padat atau bahan lain yang mempunyai titik didih yang berbeda. Dasar pemisahan adalah titik didih yang berbeda. Bahan yang dipisahkan dengan metode ini adalah bentuk larutan atau cair, tahan terhadap pemanasan, dan perbedaan titik didihnya tidak terlalu dekat. Proses destilasi terdiri dari tiga tahap, antara lain: 1. Mengubah substansi dalam bentuk uapnya.
2. Memindahkan uap yang telah terbentuk.
3. Mengkondensasikan uap yang telah terbentuk menjadi cairan kembali. Ada tiga macam metode penyulingan, antara lain :
2.3.1.1 Penyulingan Air
Pada metode ini, bahan yang akan disuling kontak langsung dengan air mendidih. Bahan tersebut mengapung diatas air atau terendam secara secara sempurna tergantung dari bobot jenis dan jumlah bahan yang disuling. Air dipanaskan dengan metode pemanasan yang biasa dilakukan, yaitu dengan panas langsung, mantel uap, pipa uap melingkar tertutup, atau dengan memakai pipa uap berlingkar terbuka atau berlubang. Ciri kahas metode ini adalah kontak langsung antara bahan dengan air mendidih. Penyulingan dengan cara ini sesuai untuk simplisi kering yang tidak rusak dengan pendidihan. Keuntungan dari metode ini adalah alatnya sederhana, mudah diperoleh, mudah dilakukan. Kerugiannya adalah tidak semua bahan dapat dilakukan dengan cara ini, terutama bahan yang
mengandung fraksi sabun, bahan yang larut dalam air, dan bahan yang mudah hangus. Selain itu adanya air kadang menyebabkan hidrolisa, dan waktu penyulingan lama.
2.3.1.2 Penyulingan Dengan Uap Air
Pada metode penyulingan ini, bahan diletakkan diatas rak-rak atau saringan berlubang. Ketel suling diisi dengan air sampai permukaan air berada tidak jauh dibawah saringan. Air dapat dipanaskan dengan berbagai cara yaitu dengan uap jenuh yang basah dan bertekanan rendah. Ciri khas metode ini adalah pertama, uap selalu dalam keadaan basah, jenuh dan tidak terlalu panas. Kedua, bahan yang disuling hanya berhubungan dengan uap dan tidak dengan air panas. Keuntungan metode ini adalah peralatan mudah didapat, dan hidrolisa hampir tidak terjadi, sehingga kualitas minyak yang diperoleh cukup baik. Kerugian dengan cara ini, hanya minyak dengan titik didih lebih rendah dari air yang dapat tersuling sehingga hasil penyulingan tidak sempurna.
2.3.1.3 Penyulingan Dengan Uap
Metode ketiga disebut penyulingan uap atau penyulingan uap langsung dan prinsipnya sama dengan metode penyulingan air dan uap, namun air tidak diisikan dalam ketel. Uap yang digunakan adalah uap jenuh atau uap kelewat panas pada tekanan lebih dari 1 atmosfir. Uap dialirkan melalui pipa uap berlingkar yang berpori yang terletak dibawah bahan, dan uap bergerak keatas melalui bahan yang terletak diatas saringan. Cara ini baik digunakan untuk menyuling minyak atsiri dari biji, akar, kayu yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi. Keuntungan dari metode ini adalah
tekanan dan suhu dapat diatur, waktu penyulingan pendek, tidak terjadi hidrolisa serta kualitas minyak yang dihasilkan cukup baik.
Distilasi uap adalah suatu teknik pemurnian yang digunakan untuk menyaring suatu campuran dari zat-zat tidak bercampur. Distilasi uap ialah tipe khusus atau spesial dari sebuah distilasi (proses pemisahan) untuk suatu bahan yang sensitif terhadap suhu seperti senyawa aromatik yang terdapat didalam minyak atsiri.
Destilasi uap ini dibuat karena terdapatnya masalah dari beberapa senyawa yang terkadang rusak atau molekul molekulnya pecah saat pemanasan dengan suhu tinggi. Dari hal itulah distilasi secara normal tidak lagi memungkinkan digunakan, apalagi untuk bahan bahan yang sensitif terhadap suhu yang tinggi, sehingga digunakanlah uap sebagai salah satu alat pendistilasi.
Penyulingan dengan uap kering dapat menghasilkan apa yang disebut strong oil / minyak kuat yang kaya akan eugenol. Selain itu kualitas atsiri yang dihasilkan jauh lebih baik. ( Novi Kristandi, dkk, 2008)
Tabel 2.2 Perbandingan minyak hasil penyulingan air dengan minyak hasil penyulingan uap
Minyak cengkeh Minyak hasil penyulingan air Minyak hasil penyulingan uap BJ pada 15 0C 1,048 – 1,055 1,059 – 1,065
Kadar eugenol
( per volume) 85 % – 89 % 91% - 95% Sumber : Minyak Atsiri Trubus Info Kit vol. 07
Proses destilasi uap sebenarnya bertumpu pada 3 komponen utamanya yaitu retort, kondensor dan pemisah.
2.3.1.3.1 Retort
Pada bagian retort ini berisi bagian tanaman yang akan didistilasi atau simplisia yang memiliki senyawa yang kita inginkan (aromatik). Uap masuk lewat
bawah melalui lubang-lubang kecil yang ada dibawahnya dan mulai memberikan tekanan uap pada tanaman. Setelah itu uap akan melewati retort yang berisi simplisia dengan membawa hasil (senyawa yang diinginkan) dengan menjenuhkannya bersama air / uap. Uap tersebut akan melalui pipa yang akan terhubung dengan kondensor.
2.3.1.3.2 Kondensor
Uap yang membawa hasil tadi nantinya akan didinginkan pada bagian kondensor yang berbentuk tabung yang berisi spiral panjang panjang itu yang berbentuk seperti tabung yang melingkar. Uap ini didinginkan oleh air yang mengalir didalam tabung tersebut.
2.3.1.3.3 Seperator / pemisah.
Hasil dari kondensator tadi yang berupa 2 fasa akan ditampung pada tabung sepertor dan akan bercampur, walaupun nantinya perbedaan fasa ini akan terlihat dengan munculnya senyawa aktif / zat yang diinginkan dibagian atas sedangkan air dibagian bawah.
2.3.2 Prinsip destilasi uap
Penyarian minyak atsiri dengan cara simplisia dan air ditempatkan dalam labu berbeda. Air dipanaskan dan akan menguap, uap air akan masuk ke dalam labu sampel sambil mengekstraksi minyak atsiri yang terdapat dalam simplisia, uap air dan minyak atsiri yang telah terekstraksi menuju kondensor dan akan terkondensasi, lalu akan melewati pipa alonga, campuran air dan minyak atsiri akan masuk ke dalam corong pisah, dan akan memisah antara air dan minyak atsiri.
2.4 Kromatografi Gas-Spektrometer Massa 2.4.1 Tinjauan Kromatografi Gas
Kromatografi gas merupakan suatu metode pemisahan kromatografi yang digunakan untuk pemisahan campuran zat-zat yang mempunyai sifat mudah menguap. Metode ini merupakan metode yang tepat dan cepat untuk memisahkan campuran yang sangat rumit. Waktu yang dibutuhkan beragam, mulai dari beberapa detik untuk campuran sederhana sampai berjam-jam untuk campuran yang mengandung 500-1000 komponen. Setelah campuran zat dianalisis menggunakan kromatografi ini, maka akan menghasilkan kromatogram.
Kromatogram merupakan grafik yang berupa kerucut-kerucut atau yang sering disebut “peak”, hasil rekaman yang menggambarkan urutan keluarnya komponen campuran dari kolom. Kromatogram biasanya diawali dari kiri ke kanan yang menyatakan waktu, biasanya dalam menit. Sementara itu sumbu vertikal menyatakan intensitas komponen. Jumlah peak yang muncul menyatakan jumlah komponen yang terdapat dalam campuran. Kemudian kuantitas tiap komponen dapat dihitung melalui puncak peak. Semakin besar luas peak, maka semakin besar pula kuantitas komponen tersebut. Bentuk kromatogram yang dihasilkan berkolerasi dengan proses pemisahan yang terjadi di dalam kolom.
Ada beberapa parameter yang berhubungan satu dengan yang lain dan perlu dimengerti untuk memahami konsep kromatografi gas. Parameter-parameter tersebut adalah waktu retensi, faktor kapasitas, selektivitas, efisiensi, dan resolusi.
Waktu retensi (tR) adalah ukuran waktu mulai injeksi cuplikan hingga suatu komponen campuran keluar kolom, dengan kata lain waktu yang diperlukan oleh suatu komponen campuran (solut) untuk keluar dari kolom.
Mekanisme kerja kromatografi gas adalah sebagai berikut, gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fase diam. Cuplikan yang berupa campuran yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk larutan, disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut. Kemudian cuplikan dibawa oleh gas pembawa ke dalam kolom dan di dalam kolom terjadi proses pemisahan. Komponen-komponen campuran yang telah terpisahkan satu persatu meninggalkan kolom. Suatu detektor diletakkan di ujung kolom untuk mendeteksi jenis maupun jumlah tiap komponen campuran. Hasil pendeteksian direkam dengan rekorder dan dinamakan kromatogram yang terdiri dari beberapa peak. Jumlah peak yang dihasilkan menyatakan jumlah komponen (senyawa) yang terdapat dalam campuran.
2.4.2 Tinjauan Kromatografi Gas-Spektrometer Massa
Kromatografi gas-spektrometer massa merupakan gabungan dua system dengan prinsip dasar yang berbeda satu sama lain tetapi dapat saling menguntungkan atau saling melengkapi. Kromatografi gas berfungsi sebagai alat pemisah berbagai komponen campuran dalam sampel, sedangkan spektrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen yang telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas.
Analisis dengan KG-SM merupakan metode yang cepat dan akurat untuk memisahkan campuran dalam sampel, mampu manganalisis cuplikan dalam jumlah yang sangat kecil, dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur serta identitas senyawa
Beberapa unsur penting dalam sistem KG-SM antara lain gas pembawa, kolom, fase diam, suhu, sistem injeksi, detektor, sistem ionisasi sistem analisis, dan sistem pengolahan data serta identifikasi senyawa.
2.4.3 Gas Pembawa
Faktor yang menyebabkan suatu senyawa bergerak melalui kolom kromatografi gas ialah keatsiriannya, aliran gas yang melalui kolom yang diukur dalam satuan ml/menit. Gas pembawa yang paling sering dipakai adalah helium (He), argon (Ar), nitrogen (N2), hidrogen (H2), dan karbon dioksida. Keuntungannya adalah karena semua gas ini tidak reaktif dan dapat dibeli dalam keadaan murni dan kering yang dikemas dalam tangki bertekanan tinggi. Gas pembawa harus memenuhi sejumlah persyaratan, antara lain harus inert ( tidak bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, material dalam kolom), murni, dan mudah diperoleh.
2.4.4 Kolom
Keberhasilan suatu proses pemisahan terutama ditentukan oleh pemilihan kolom. Kolom dapat terbuat dari tembaga, baja tahan karat, aluminium, atau gelas. Kolom dapat berbentuk lurus, melengkung, ataupun gulungan spiral sehingga lebih menghemat ruang. Ada dua macam kolom, yaitu kolom kemas dan kolom kapiler.
2.4.4.1 Kolom Kemas
Kolom kemas adalah pipa yang terbuat dari logam, kaca, atau plastik yang berisi penyangga padat inert. Fase diam, baik berwujud padat maupun cair, diserap atau terikat secara kimia pada permukaan penyangga padat tersebut. Diameter kolom biasanya 2-4 mm dengan panjang 0,5-6 m.
2.4.4.2 Kolom Kapiler
Jenis kolom ini berbeda dengan kolom kemas, dalam hal adanya rongga pada bagian dalam kolom yang menyerupai pipa sehingga disebut juga kolom pipa terbuka. Bahan kolom biasanya terbuat dari gelas, baja tahan karat, atau silica dengan panjang 10-100 m dan diameter 0,2-0,5 mm. fase cair berupa lapisan film dilapiskan pada dinding kolom bagian dalam. Secara umum keuntungan penggunaan kolom kapiler adalah jumlah sampel yang dibutuhkan hanya sedikit, gas pembawa yang dibutuhkan juga sedikit, dan pemisahan lebih sempurna.
Kolom kapiler dibedakan menjadi 4 tipe yang didasarkan pada diameter sebelah dalamnya, yaitu narrow bore (0,1 mm), middle bore (0,22-0,25 mm), semi wide bore (0,32 mm), dan wide bore (0,50-0,53 mm). kolom kapiler tipe narrow bore digunakan untuk melakukan analisis dengan waktu yang relative pendek atau analisis cepat. Kolom tipe ini dapat memisahkan campuran dengan konsentrasi sekitar 10 ng untuk masing-masing komponen. Kolom middle bore memiliki daya pisah yang tinggi, dapat memisahkan campuran dengan konsentrasi 50-100 ng untuk masing-masing komponen. Kolom tipe semi wide bore penggunaannya lebih ditujukan untuk analisis yang membutuhkan sensitivitas yang tinggi. Kolom ini dapat memisahkan campuran dengan konsentrasi 150-300 ng untuk masing-masing komponen, sedangkan tipe wide bore dapat memisahkan campuran dengan konsentrasi 500-2500 ng untuk masing-masing komponen, sehingga penggunaan kolom ini lebih ditujukan untuk analisis campuran yang relative banyak.
2.4.5 Fase Diam
Fase diam disapukan pada permukaan dalam medium, seperti tanah diatome dalam kolom atau dilapiskan pada dinding kapiler. Berdasarkan bentuk fisiknya, fase diam yang umum digunakan pada kolom adalah fase diam padat dan fase diam cair. Akan tetapi, untuk kolom kapiler lebih banyak digunakan fase cair yang disebut dengan istilah film thickness. Ketebalan fase diam ini berbeda untuk masing-masing tipe kolom kapiler. Kolom tipe narrow bore memiliki film thickness setebal o,1 mu, tipe middle bore 0,25-0,5 mu, tipe semi wide bore 0,5-1,0 mu, dan tipe wide bore 0,5-1,0-5,0 mu. Berdasarkan sifatnya, fase diam dibedakan berdasrakan kepolarannya, yaitu non polar, sedikit polar, setengah polar (semi polar), dan sangat polar.
2.4.6 Suhu
Suhu merupakan salah satu faktor utama yang menentukan hasil analisis. Pada umumnya yang sangat menentukan adalah pengaturan suhu injektor dan kolom. Kondisi analisis minyak atsiri tertentu tidak selalu dapat memberikan hasil yang memuaskan jika diterapkan pada minyak atsiri lainnya. Jadi, kondisi analisis yang cocok sangat bergantung pada komponen minyak atsiri yang akan dianalisis itu sendiri. Minyak atsiri yang didominasi oleh senyawa monoterpena dan fenol sederhana biasanya dapat memberikan hasil yang memuaskan jika suhu kolom deprogram mulai dari 40 atau 50ºC sampai 150 atau 200ºC dengan kecepatan kenaikan suhu 2-4ºC/menit, sedangkan suhu injektor dapat deprogram antara 150-200ºC. Akan tetapi, jika komponen penyusunnya lebih didominasi atau hanya terdiri atas senyawa seskuiterpena (dengan titik didih relatif lebih tinggi), suhu
awal kolom dapat diprogram dari 80 atau 100ºC sampai dengan 200-250ºC dengan kecepatan kenaikan suhu sekitar 2ºC/menit.
2.4.7 Sistem Injeksi
KG-SM memiliki dua sistem pemasukan sampel, yaitu secara langsung (direct inlet) dan melalui sistem kromatografi gas (indirect inlet). Untuk sampel campuran seperti minyak atsiri, pemasukan sampel harus melalui sistem kromatografi gas, sedangkan untuk sampel murni dapat langsung dimasukkan ke dalam ruang pengion (direct inlet).
2.4.8 Detektor
Detektor yang digunakan pada sistem KG-SM harus stabil dan tidak merusak senyawa yang dideteksi. Pada sistem KG-SM ini, yang berfungsi sebagai detektor adalah spektrometer massa itu sendiri yang terdiri atas sistem ionisasi dan sistem analisis.
2.4.9 Sistem Ionisasi
Ada beberapa metode ionisasi untuk analisis spektrometer massa, yang paling umum adalah Electron Impact Ionization (EI). Cara kerja sistem ionisasi adalah sebagai berikut, sampel diuapkan pada kondisi hampa udara pada tekanan 10-4 sampai 10-6 mmHg pada suhu tertentu. Sampel yang berupa uap akan diteruskan kedalam ruang pengion. Di dalam ruang pengion ini, sampel dibombardir dengan arus electron dengan energy sekitar 70 eV, sehingga terbentuk ion molekul. Kemudian ion molekul tersebut terpecah lagi menjadi ion-ion yang lebih kecil. Namun, harus diperhatikan jika energi yang digunakan untuk ruang pengion terlalu besar, maka fragmen molekul yang terbentuk kecil sekali sehingga susah untuk disusun kembali ke bentuk struktur awalnya. Sebaliknya,
jika energi yang digunakan terlalu rendah, diperoleh fragmen ion yang relatif besar sehingga susah ditafsirkan.
Ion yang terbentuk dalam ruang pengion akan dipercepat oleh suatu lempeng pemercepat kedalam suatu medan magnet. Di dalam medan magnet, ion tersebut dibelokkan sesuai dengan besarnya ion (berdasarkan perbandingan massa/muatan). Masing-masing komponen ion akan melewati celah pengumpul dan akan menumbuk lempengan pengumpul. Arus yang timbul pada sistem pengumpul atau pendeteksi akan diperkuat dan akan terekam pada alat perekam. Rekaman kelimpahan ion terhadap massa (m/z) merupakan grafik spektrum massa yang terdiri atas sederetan garis yang intensitasnya berbeda-beda pada satuan massa yang berlainan.
Sistem analisis yang digunakan pada spektrometri massa ini ada beberapa macam, yang umum digunakan adalah sistem kuadrupol dengan batang (empat buah) yang memiliki empat kutub dan terletak antara sumber ion dan detektor. 2.4.10 Sistem Analisis
Sistem analisis yang digunakan pada spektrometer massa ini juga ada beberapa macam. Sistem yang umum digunakan adalah sistem kuadrupol dengan batang (empat buah) yang mempunyai 4 kutub dan terletak antara sumber ion dan detektor.
2.4.11 Sistem Pengolahan Data dan Identifikasi Senyawa
Dari analisis KG-SM akan diperoleh dua informasi dasar, yaitu hasil analisis kromatografi gas yang ditampilkan dalam bentuk kromatogram dan hasil analisis spektrometer massa yang ditampilkan dalam bentuk spektrum massa. Dari kromatogram dapat diperoleh informasi informasi mengenai jumlah komponen
kimia yang terdapat dalam komponen yang dianalisis yang ditunjukkan oleh jumlah puncak yang terbentuk pada kromatogram berikut kuantitasnya masing-masing. Pembentukan kromatogram ini didasarkan pada jumlah total ion yang terbentuk dari masing-masing komponen kimia tersebut. Kromatogram yang didasarkan pada perhitungan ini disebut Total Ion Chromatogram (TIC).
Spektrum massa hasil analisis sistem spektrofotokopi massa merupakan gambaran mengenai jenis dan jumlah fragmen yang terbentuk dari suatu komponen kimia (masing-masing puncak pada kromatogram). Setiap fragmen yang terbentuk dari pemecahan suatu komponen kimia memiliki berat molekul yang berbeda dan ditampilkan dalam bentuk diagram dua dimensi, m/z (m/e, massa/muatan) pada sumbu X dan intensitas pada sumbu Y yang disebut dengan spektrum massa.
Spektrum massa komponen kimia yang diperoleh dari hasil analisis diidentifikasi dengan cara dibandingkan dengan spektrum massa yang terdapat dalam suatu bank data. Ada beberapa produk bank data yang dapat digunakan untuk tujuan ini, misalnya National Institute Standart of Technology (NIST), NBS75K, dan Wiley Library.
2.5 Antibakteri
2.5.1 Pengertian Antibakteri
Antibakteri adalah suatu komponen kimia yang berkemampuan dalam menghambat pertumbuhan atau kemampuan dalam mematikan bakteri. (Volk dan Wheeler, 1998)
Bahan antibakteri diartikan sebagai bahan yang mengganggu pertumbuhan dan metabolisme bakteri. (Pelczar dan Chan, 1988). Berdasarkan definisi tersebut dapat diartikan bahwa antibakteri adalah suatu bahan yang merupakan racun bagi bakteri dan berkemampuan dalam menghambat dan mematikan bakteri.
Penggunaan antibakteri bertujuan sebagai usaha pengendalian terhadap bakteri yaitu untuk menghambat, membasmi atau menyingkirkan bakteri. Usaha pengendalian tersebut meliputi beberapa hal yaitu, mencegah penyakit dan infeksi, membasmi bakteri pada inang yang terinfeksi dan mencegah pembusukkan dan perusakan bahan oleh bakteri.
Terdapat beberapa faktor dan keadaan yang dapat mempengaruhi penghambatan atau pembasmian bakteri oleh bahan atau proses antibakteri, yaitu : a. Konsentrasi atau intensitas zat antibakteri
Konsentrasi bahan kimia yang makin tinggi atau bertambah besar, maka sel-sel bakteri akan terbunuh lebih cepat.
b. Jumlah mikroorganisme
Jika dalam media terdapat banyak mikroorganisme maka membutuhkan waktu yang lebih lama agar mikroorganisme tersebut benar-benar mati.
c. Suhu
Kenaikan suhu yang sedang secara besar dapat menaikkan keefektifitan senyawa antibakteri, dimana dengan meningkatnya suhu maka laju reaksi kimia dalam merusak bakteri semakin dipercepat.
d. Adanya bahan organik
Adanya bahan organik asing dapat menurunkan dengan nyata keefektifan zat kimia antimikrobial dengan cara menginaktifkan bahan-bahan tersebut atau melindungi mikroorganisme.
e. Keasaman dan kebasaan
Mikroorganisme yang terdapat pada bahan dengan pH asam dapat dibasmi dengan suhu yang lebih rendah dan dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan mikroorganisme yang sama didalam lingkungan basa.
2.6 Bakteri Streptococcus mutans
2.6.1 Klasifikasi Bakteri Streptococcus mutans
Kingdom : Bacteria Divisio : Firmicutes Klass : Cocci Order : Lactobacilalles Famili : Streptococcaceae Genus : Streptococcus
Spesies : Streptococcus mutans
2.6.2 Tinjauan Bakteri Streptococcus mutans
Streptococcus mutans pertama kali ditemukan pada tahun 1924 oleh Clarke. Bakteri ini merupakan bakteri gram positif, dapat tumbuh dalam suasana fakultatif anaerob. Umumnya ditemukan dalam rongga mulut manusia dan dapat terjadi pembusukan dalam gigi. (Anonim, 2008)
Streptococcus mutans merupakan spesies yang mendominasi komposisi bakteri dalam plak gigi. Glucosyltransferase (GTF) yang dihasilkan oleh
Streptococcus mutans dapat mengubah karbohidrat yang terdapat dalam rongga mulut menjadi extracellular glucan yang sangat berperan bagi keberadaan bakteri pada permukaan gigi dan pembentukan plak yang merupakan salah satu karakteristik yang disebabkan oleh Streptococcus mutans.
2.7 Metode Mengukur Daya Hambat 2.7.1 Metode Uji Aktivitas Antibakteri
Pengujian suatu antibakteri dapat memakai beberapa cara, antara lain metode difusi dan dilusi.
2.7.1.1Metode Penyebaran (Diffution Method)
Metode ini dilakukan dengan cara menanam bakteri pada lempeng agar yang sesuai, kemudian diletakkan cakram atau silinder yang telah ditetesi dengan bahan uji atau dapat juga bahan uji dimasukkan dalam lubang atau cangkir agar yang telah dibuat pada media. Media yang berisi molekul bakteri dan bahan uji diinkubasi pada suhu 36-37o C selama 12-24 jam. Keampuhan dapat dilihat dengan mengukur diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri disekitar cakram, lubang atau cangkir agar. Semakin besar diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri menunjukkan bahwa bahan uji dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan baik. Keuntungan metode difusi adalah jumlah sample kecil dan bisa dikerjakan dalam satu petri disk 5-6 sampel sekaligus. Untuk satu jenis mikroorganisme.
2.7.1.2Metode Pengenceran (Dilution Method)
Metode pengenceran dapat dilakukan dengan pengenceran dalam tabung maupun pengenceran agar. Cara pengenceran dalam tabung dapat dilakukan dengan mengencerkan bahan uji dengan media cair menjadi kelipatan dua secara bertahap sehingga didapatkan beberapa konsentrasi dengan kelipatan setengahnya, sedangkan pada pengenceran agar menggunakan satu seri lempeng agar dengan konsntrasi bahan uji yang berbeda. Selanjutnya diinkubasikan dengan suspensi bakteri dan diinkubasikan selama 24 jam pada suhu 36-37o C, kemudian diamati hambatan pertumbuhan bakteri dengan membandingkan kekeruhan atau pertumbuhan dengan control media yang mengandung media konsentrasi. Penghambatan minimal didapatkan dari tabung yang jernih pada pengenceran tertinggi. Metode ini digunakan untuk mengetahui kadar hambatan minimal satu bahan antibakteri, tetapi metode ini hanya sesuai untuk senyawa yang larut dalam air.
2.8 Kerangka Teori
Cengkeh merupakan tanaman rempah yang mempunyai khasiat sebagai penghangat tubuh, stimulan, aromatik, antiseptik, peluruh kentut (karminatif), anestetik lokal, dan obat batuk. Minyak cengkeh dapat digunakan untuk mengatasi sakit gigi.
Bagian tanaman cengkeh yang biasa dimanfaatkan oleh masyarakat adalah bunga, tangkai, dan daun cengkeh. Kandungan kimia bunga, tangkai, dan daun cengkeh adalah saponin, tannin, alkaloid, glikosida, flavonoid, dan minyak atsiri.
Pada penelitian ini digunakan daun cengkeh kering dengan alasan untuk mendapatkan nilai tambah dari dedaunan yang berjatuhan dari pohonnya dan belum dimanfaatkan secara optimal. Kandungan kimia daun cengkeh adalah saponin, tannin, alkaloid, glokosida, dan flavonoid, dan minyak atsiri. Menurut Guenther, daun cengkeh mengandung minyak atsiri sebesar 1-4 %. Minyak daun cengkeh mengandung berbagai komponen yaitu eugenol, asetil eugenol, kariofillin, benzyl, vanillin.
Daun cengkeh kering yang diperoleh dikondisikan selama dua hari dengan cara diangin-anginkan yang bertujuan untuk mengurangi kandungan air dan mendapatkan daun cengkeh yang keringnya itu relative sama antara satu daun dengan daun yang lain.
Penyulingan minyak atsiri dapat digunakan dengan menggunakan beberapa metode destilasi, antara lain destilasi air, destilasi uap dan air, dan destilasi uap.
Distilasi uap ialah tipe khusus atau spesial dari sebuah distilasi (proses pemisahan) untuk suatu bahan yang sensitif terhadap suhu seperti senyawa aromatik yang terdapat didalam minyak atsiri. Distilasi uap ini digunakan sebagai alat untuk mendapatkan suatu senyawa murni dengan hasil yang maksimal dan tingkat kerusakan yang kecil.
Penyulingan dengan uap kering dapat menghasilkan apa yang disebut strong oil / minyak kuat yang kaya akan eugenol. Selain itu kualitas atsiri yang dihasilkan jauh lebih baik.
Penyulingan minyak daun cengkeh dilakukan menggunakan metode destilasi uap dengan lama penyulingan selama 12 jam dan destilat diambil setiap 2
jam. Peneliti mempunyai anggapan dasar bahwa dalam 12 jam, seluruh minyak atsiri telah terdestilasi seluruhnya dan destilat minyak daun cengkeh yang diperoleh pada 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam mempunyai komponen dan komposisi penyusun yang berbeda, sehingga berpengaruh terhadap aktivitas, kualitas ataupun mutu dari suatu minyak atsiri tersebut.
Destilat yang diperoleh mengandung minyak dan air sehingga perlu dipisahkan. Destilat yang sudah terkumpul diekstraksi 3x dengan ditambahkan 20 ml n-heksan tiap kali ekstraksi. Minyak atsiri akan larut dalam n-heksan karena sifatnya yang sama-sama non polar sedangkan air bersifat polar sehingga tidak larut dalam larutan non polar, sehingga akan lebih mudah untuk memisahkan minyak dengan airnya.
Setelah proses destilasi dilakukan proses evaporasi menggunakan vaccum rotary evaporator yang bertujuan untuk memisahkan minyak atsiri dengan n-heksan. Proses ini dilakukan pada suhu 69 oC, sesuai dengan titik didih n-heksan. Pada saat proses evaporasi, n-heksan akan menguap dan didinginkan di kondensor kemudian mengalir menuju wadah yang disediakan. Proses evaporasi berakhir ketika sudah tidak ada lagi peristiwa kondensasi pada kondensat, dengan kata lain n-heksan telah menguap semua. Untuk memastikan bahwa n-heksan telah menguap sempurna, minyak dialiri gas N2 kemudian ditimbang sampai beratnya konstan sehingga didapatkan minyak daun cengkeh yang murni.
Tiap fraksi minyak daun cengkeh yang diperoleh selanjutnya dilakukan penentuan rendemen, serta komposisi dan komponen penyusunya. Penentuan komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh menggunakan metode KG-SM. Analisis dengan KG-SM merupakan metode yang cepat dan akurat
untuk memisahkan campuran dalam sampel, mampu menganalisis cuplikan dalam jumlah yang sangat kecil, dan memperoleh informasi mengenai komposisi dan komponen penyusun destilat minyak daun cengkeh.
Pada proses selanjutnya dilakukan uji aktivitas. Pada penelitian ini dilakukan uji aktivitas antibakteri karena biayanya yang murah, prosesnya sederhana dan cepat. Salah satu manfaat minyak daun cengkeh adalah sebagai obat sakit gigi. Salah satu bakteri yang mendukung adalah bakteri Streptococcus mutans, sehingga pada penelitian ini dilakukan uji aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans dengan menggunakan metode difusi. Daya antibakteri dapat dilihat dengan mengukur diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri disekitar cakram, lubang atau cangkir agar. Semakin besar diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri menunjukkan bahwa bahan uji dapat menghambat pertumbuhan bakteri dengan baik. Keuntungan metode difusi adalah jumlah sample yang dibutuhkan sedikit dan bisa dikerjakan dalam satu petri disk 5-6 sampel sekaligus. Pada tahap akhir adalah menganalisis data dan menyimpulkannya.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Rancangan Penelitian
Rancangan penelitian merupakan suatu proses dalam perencanaan penelitian dan pelaksanaan penelitian. Hal ini dilakukan untuk mempermudah dalam melaksanakan penelitian.
Berdasarkan permasalahannya, penelitian ini termasuk dalam penelitian eksperimental yang bertujuan untuk mengetahui komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh serta aktivitas pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam.. Adapun tahapan-tahapan dalam penelitian ini meliputi tahap persiapan, tahap pelaksanaan, dan tahap akhir.
3.1.1 Tahap Persiapan
Tahap persiapan dalam penelitian ini meliputi persiapan bahan, pembuatan media, dan sterilisasi alat, dan penyiapan suspensi bakteri.
3.1.2 Tahap Pelaksanaan
Tahap ini meliputi proses destilasi uap yang dilakukan untuk memperoleh minyak daun cengkeh. Proses destilasi uap dilakukan selama 12 jam, destilat diambil setiap 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam. Tiap fraksi yang diperoleh diekstraksi menggunakan metode ekstraksi cair-cair, dievaporasi, dan dialiri gas N2. Selanjutnya ditentukan rendemen dan dilakukan uji kandungan minyak atsiri dengan menggunakan metode kromatografi gas-spektrometer massa
serta dilakukan uji aktivitas antibakteri terhadap bakteri Streptococcus mutans. Dari hasil pengujian tersebut akan diperoleh data-data.
3.1.3 Tahap Akhir
Menganalisa data yang diperoleh dan menyimpulkannya.
3.2 Populasi dan Sampel
Populasi dalam penelitian ini adalah minyak daun cengkeh dan sampel dalam penelitian ini adalah minyak daun cengkeh pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam.
3.3 Definisi Operasional
Dalam penelitian ini terdapat variabel bebas dan variabel terikat. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah minyak daun cengkeh pada fraksi 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam dan variabel terikat meliputi penentuan rendemen, komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh, serta uji aktivitas antibakteri.
Variabel Sub Variabel Definisi Operasional Hasil Ukur Skala Minyak daun
cengkeh
Rendemen Rasio berat antara berat minyak yang dihasilkan dengan berat bahan mula-mula yang disuling dikalikan 100 %.
Berat minyak yang dihasilkan per berat bahan mula-mula yang disuling dikalikan 100 % Nominal Komponen dan komposisi penyusun minyak daun cengkeh
Ditentukan secara kualitatif dan kuantitatif.
Secara kualitatif dipengaruhi oleh waktu retensi dan hasil fragmentasi.
Kromatogram minyak daun cengkeh
Secara kuantitatif dipengaruhi oleh waktu retensi dan luas TIC.
Aktivitas antibakteri Uji kemampuan suatu zat dalam menghambat atau membunuh pertumbuhan suatu bakteri. Diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri disekitar cakram Ordinal
3.4 Lokasi dan Waktu Pelaksaan
Daun cengkeh kering diperoleh dari Desa Pujiharjo, Kecamatan Tirtoyudo, Kabupaten Malang dan determinasi dilakukan di UPT Materia Medica Batu.
Pada proses penyulingan minyak atsiri dengan destilasi uap dilaksanakan di laboratorium Yayasan Putra Indonesia Malang, dan analisa senyawa minyak atsiri dengan menggunakan KG-SM dilaksanakan di laboratorium Universitas Brawijaya Malang serta uji aktivitas antibakteri dilaksanakan di laboratorium Yayasan Putra Indonesia Malang. Waktu penelitian ini dilaksanakan mulai penyusunan proposal bulan Desember 2010 sampai terselesaikannya karya tulis ilmiah ini pada bulan Juli 2011.
3.5 Instrumen Penelitian 3.5.1 Alat
Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Seperangkat alat destilasi uap 2. Corong pisah
4. Instrument KG-SM 5. Rotary evaporator 6. Autoklaf 7. Inkubator 8. Cawan Petri 9. Botol semprot 10.Tabung reaksi 11.Rak Tabung reaksi
3.5.2 Bahan
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Daun cengkeh kering 2. Air
3. Aquadest 4. Gas nitrogen 5. n-heksan
6. Biakan murni Streptococcus mutans
7. Media BHI agar 8. Cakram kertas 9. Kertas Coklat 10.Kapas
3.6 Pengumpulan Data 3.6.1 Persiapan bahan
Daun cengkeh kering yang diperoleh dikondisikan selama dua hari dengan cara diangin-anginkan yang bertujuan untuk mengurangi kandungan air dan menghomogenkan kekeringan antara satu daun dengan daun yang lain. Selanjutnya dilakukan penyulingan minyak daun cengkeh kering.
3.6.2 Penyulingan dengan destilasi uap a. Ditimbang 2 kg daun cengkeh kering.
b. Daun cengkeh kering kering tersebut dimasukkan kedalam ketel penyuling minyak atsiri. Partikel-partikel minyak pada daun cengkeh ikut terbawa oleh uap air, kemudian menuju ke alat pendingin. Didalam alat pendingin, uap air yang bercampur minyak akan mengembun dan mencair kembali selanjutnya dialirkan ke alat pemisah yang akan memisahkan minyak atsiri daun cengkeh dengan air. Proses destilasi dilakukan selama 12 jam.
c. Destilat yang diperoleh diekstraksi dengan n-heksan. Selanjutnya dievaporasi, kemudian dimurnikan dengan N2. Setelah diperoleh minyak cengkeh murni, dihitung rendemennya.
3.6.3 Uji Sifat Kimia Minyak Cengkeh 3.6.3.1 Penentuan Rendemen
Berat rendemen minyak cengkeh yang diperoleh dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
x 100% Rendemen :
Berat cuplikan yang disuling (g) Berat minyak yang dihasilkan (g)
3.6.4 Analisa KG-SM
Percobaan dilakukan menggunakan alat KG-SM dengan gas pembawa He (Helium), kolom kapiler HP-5-MS, detektor Mass Selective – series 5970, panjang kolom 30 meter, suhu injektor 250oC, suhu kolom 125 oC, kecepatan aliran gas 1,2 ml/menit.
Cara kerja KG-SM adalah, sebagai berikut :
a. Alat KG-SM dinyalakan dan diatur seluruh komponen yang terkait hingga sampel sebanyak 1 μl siap diinjeksikan dan siap running.
b. Tampilan analisis diatur.
c. Data sampel diisikan atau ditekan sample login pada monitor sambil menunggu KG dan SM pada monitor pada kondisi Ready.
d. Tombol start pada monitor ditekan, sehingga automatic injector membersihkan syringe sesuai setting, kemudian sampel sebanyak 1 μl diinjeksikan ke dalam autoinjector tipe AOC-20i shimadzu.
e. Selama setting waktu awal atau bila grafik sudah menunjukkan agak datar analisis KG dapat dihentikan dengan menekan tombol stop pada monitor. f. Puncak grafik diidentifikasi pada tiap waktu retensi dari puncak awal
sampai puncak akhir dan dicocokkan dengan references pada program KG-SM tekan similary search.
g. Hasil identifikasi akan menunjukkan komponen yang paling mirip dari beberapa komponen dari bobot molekul serta fragmentasi yang terbentuk. h. Alat KG-SM dimatikan.
3.6.4 Uji Aktivitas Antibakteri 3.6.4.1 Metode yang Digunakan
Metode yang digunakan untuk Uji Aktifitas Antibakteri adalah metode difusi dengan menggunakan metode kertas cakram (paper disk). Metode ini dilakukan dengan cara menanam bakteri pada media lempeng agar, kemudian diletakkan kertas cakram yang sudah di celupkan ke dalam bahan uji dan diinkubasikan selama 24 jam. Aktivitas antibakteri minyak daun cengkeh dapat dilihat dengan mengukur diameter zona hambatan pertumbuhan bakteri di sekitar cakram yang ditunjukkan dengan adanya zona terang (clear zone) pada medium. 3.6.4.2 Sterilisasi Alat
Sterilisasi alat yang akan digunakan sebelum semua peralatan digunakan. Cara sterilisasi adalah dengan membungkus alat-alat dengan menggunakan kertas coklat kemudian dimasukkan ke dalam autoklaf dengan suhu 121o C selama 15 menit.
3.6.4.3 Penyiapan Kertas Cakram
Kertas cakram yang digunakan adalah kertas saring Whatmann dengan diameter 10 mm yang kemudian dimasukkan ke dalam cawan petri. Kemudian cawan disterilkan dengan autoklaf selama 15 menit pada suhu 121o C. Setelah disterilkan, kertas cakram dibiarkan sampai dingin dan siap digunakan.
3.6.4.4 Proses Pembuatan Media
a. Disiapkan 7,4 g BHI dan 3,0 g agar. b. Dilarutkan dalam 200 ml aquadest. c. Dipanaskan hingga mendidih.
e. Disterilkan ke dalam autoklaf pada suhu 121o C selama 15 menit. 3.6.4.5 Pembuatan Suspensi Bakteri
a. Bakteri Streptococcus mutans yang telah diinkubasi selama 24 jam pada suhu 37oC, disuspensikan dengan NaCl isotonik dan digoyang-goyangkan. b. Ukur serapan bakteri dengan spektrofotometri UV pada panjang
gelombang 580 nm sedemikian rupa sehingga pada jumlah tertentu diperoleh transmitan 25% dengan teknik aseptik.
3.6.4.6 Pelaksanaan Uji Aktivitas Antibakteri
a. Dipipet 1 ml suspensi bakteri Streptococcus mutans ke media BHI agar kemudian dihomogenkan dan dibiarkan memadat.
b. Dipipet 0,1 ml minyak daun cengkeh kedalam 5 ml etanol (dosis 2 %). c. Celupkan kertas cakram ke dalam minyak daun cengkeh hingga jenuh (±
15 menit).
d. Letakkan kertas cakram yang telah mengandung minyak daun cengkeh pada media BHI Agar.
e. Inkubasi pada suhu 37o C selama 24 - 48 jam.
f. Setelah diinkubasi, keluarkan dari inkubator lalu diamati dan diukur diameter daerah hambatan pertumbuhan bakteri dengan menggunakan jangka sorong / penggaris milimeter.
3.7 Analisis Data
3.7.1 Tabel Penentuan Rendemen Minyak Daun Cengkeh
Minyak daun cengkeh 2 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam Rendemen
3.7.2 Tabel Uji Antibakteri terhadap Bakteri Streptococcus mutans
Minyak daun cengkeh 2 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam Diameter zona hambat (mm)
BAB IV
HASIL PENELITIAN
4.1 Determinasi Daun Cengkeh
Daun cengkeh kering diperoleh dari Desa Pujiharjo, Kecamatan Tirtoyudo,
Kabupaten Malang. Determinasi dilakukan di UPT Materia Medica Batu. Hasil
determinasi ditunjukkan pada lampiran 1.
4.2 Rendemen Minyak Daun Cengkeh
Minyak daun cengkeh yang diperoleh dari tahapan proses destilasi, ekstraksi,
evaporasi sampai dengan dialiri gas N
2dari masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6
jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam diperoleh rendemen minyak cengkeh seperti
ditunjukkan pada tabel 4.1 dan gambar 4.1.
Tabel 4.1 Rendemen Minyak Daun Cengkeh
Minyak daun cengkeh
Berat minyak (g)
Rendemen (%)
2 jam
14,5580
0,7279
4 jam
22,5131
1,1097
6 jam
20,4819
1,0240
8 jam
11,6956
0,5847
10 jam
5,3079
0,2653
12 jam
4,7314
0,2367
4.3 Analisis komponen minyak daun cengkeh dengan menggunakan KG-SM
Shimadzu QP-2010S.
Hasil analisis minyak daun cengkeh 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan
12 jam dengan KG-SM Shimadzu QP-2010S ditunjukkan pada tabel dan gambar 4.2.
Tabel 4.2 Hasil analisis minyak daun cengkeh 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam,
dan 12 jam dengan KG-SM Shimadzu QP-2010S.
Minyak daun
cengkeh
Puncak ke-
Waktu retensi
(menit)
Komponen senyawa
Persen Area
(%)
2 jam
1
5,481
β
-Caryophyllene
13,11
2
12,972
Eugenol
86,89
4 jam
1
5,481
β
-Caryophyllene
20,21
2
12,965
Eugenol
79,79
6 jam
1
5,497
β
-Caryophyllene
22,40
2
6,572
α
-humulene
4,42
3
12,975
Eugenol
73,18
8 jam
1
5,500
β
-Caryophyllene
1,09
2
6,575
α
-humulene
0,56
3
12,980
Eugenol
98,35
10 jam
1
5,490
β
-Caryophyllene
13,34
2
12,981
Eugenol
86,66
12 jam
1
5,477
β
-Caryophyllene
14,06
2
12,973
Eugenol
85,94
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 22 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam
4.4 Uji Aktivitas Antibakteri
Hasil uji aktivitas antibakteri dengan menggunakan metode difusi agar
(cakram kertas) diperoleh diameter zona bening komponen minyak daun cengkeh dari
masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam ditunjukan
pada tabel 4.3 dan gambar 4.3.
Tabel 4.3 Diameter zona bening komponen minyak daun cengkeh dari
masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam
menggunakan metode difusi agar (cakram kertas).
Minyak daun cengkeh
2 jam
4 jam
6 jam 8 jam
10 jam
12 jam
Diameter zona bening (mm) 13,27
13,92
14,71 13,53
13,80
16,50
0 5 10 15 20
2 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam
Gambar 4.3 Diameter zona bening komponen minyak daun cengkeh dari masing-masing perlakuan 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam,
dan 12 jam menggunakan metode difusi agar (cakram kertas).
0 20 40 60 80 100
2 jam 4 jam 6 jam 8 jam 10 jam 12 jam
Gambar 4.2 Hasil analisis minyak daun cengkeh 2 jam, 4 jam, 6 jam, 8 jam, 10 jam, dan 12 jam dengan KG-S M S himadzu QP-2010S .
