BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Uraian Tumbuhan
Jintan putih merupakan tanaman tahunan yang berbentuk ramping dan indah, dengan tinggi satu kaki atau kurang dan berdaun halus. Buah matang yang kering berbentuk oval memanjang dengan ukuran panjang 5-6 mm, dan berwarna sawo muda serta berbau aromatik. Baunya sangat khas dan bila dikonsumsi memiliki rasa hangat. Buah jintan putih mengandung 2,5 % minyak atsiri yang dapat diisolasi dengan cara penyulingan (Guenther, 1990).
Buah kering banyak digunakan sebagai bumbu dan merupakan salah satu konstituen terpenting dalam memberikan rasa pada beberapa jenis makanan dari India Timur. Buah kering ini juga digunakan dalam masakan asli pribumi di Amerika Tengah dan Selatan yang memberikan rasa dalam sosis dan keju tertentu. Tumbuhan jintan ini telah tumbuh begitu lama di negara-negara Mediterania sehingga sulit untuk menelusuri asal-usulnya. Tetapi kemungkinan tumbuhan ini berasal dari Turki atau Saudi Arabia. Kini, tanaman jintan putih dibudidayakan di India Timur, Rusia Selatan (Ukraina), Syria, Pulau Malta, dan Cyprus (Guenther, 1990).
2.1.1 Nama Lain 2.1.1.1 Nama Daerah
Jeura engkut, jeura puteh (Aceh), jiru putih (Gayo), jinten (Melayu), jinten (Minangkabau), jinten bodas (Sunda), jinten putih (Jawa), jhinten pote (Madura), jinten, jintar (Sulawesi Utara), jinda (Gorontalo), gingga (Boul), jintang kebo (Makasar), jintang pute (Bugis), jinten, jinta (Bima), ginten (Bali) (Depkes RI, 1989).
2.1.1.2 Nama Asing
Yeera (Thailand), jintan putih (Malaysia), cumin (Inggris) (Anonim, 2008).
2.1.2 Taksonomi Tumbuhan
Divisi : Spermatophyta Sub divisi : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Subkelas : Dialypetalae
Ordo : Umbellales / Umbeliflorae Family : Apiaceae / Umbelliferae Genus : Cuminum
Species : Cuminum cyminum (Harder, dkk., 1965). 2.1.3 Morfologi Tumbuhan
Jintan putih merupakan tumbuhan terna, batang bergaris-garis, tidak berambut, batang bila dimemarkan sangat wangi. Daun bertangkai pendek dan berbentuk pita. Bunga berbentuk payung, yaitu suatu bunga majemuk tak berbatas yang dari ujung ibu tangkainya mengeluarkan cabang-cabang yang sama panjangnya. Masing-masing cabang mempunyai suatu daun pelindung pada pangkalnya, dan karena pangkal daun sama tinggi letaknya, maka tampak seakan-akan pada pangkal cabang-cabang tadi seperti terdapat daun-daun pembalut. Panjang tangkai bunga 2 cm sampai 4 cm, terdiri dari 3 sampai 6 cabang dengan
panjang 1 cm sampai 1,5 cm. Panjang buah 5 mm sampai 6 mm dengan lebar 3 mm (Depkes, 1989 ; Tjitrosoepomo, 2001).
2.1.4 Kandungan Kimia
Buah jintan putih mengandung minyak atsiri sebanyak kurang lebih 2-5%. Komponen utama dalam minyak atsiri tersebut adalah cuminal (32%) dan safranal (24%). Selain itu, komponen lain yang terkandung dalam minyak jintan putih yaitu p-cimene, β-pinene, serta β-fellandren (Guenther, 1990 ; Anonim, 2009). 2.1.5 Kegunaan Tumbuhan
Berdasarkan hasil-hasil pengujian secara praklinis, dapat disimpulkan bahwa jintan putih memiliki sifat sebagai antibakteri, antikarsinogenik, antihiperglikemia, antioksidan, antispasme, karminatif, dan digestif. Sementara itu, minyak jintan putih (Cuminum cyminum L.) dapat digunakan sebagai stimulan dan aprodisiak. Selain itu minyak ini juga digunakan sebagai emenagogue, memiliki sifat anestesi yang cukup kuat serta bersifat sebagai laksatif ( Anonim, 2009 ; Agustaa, 2000).
2.2 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 essential oil (dari kata
essence) karena minyak atsiri tersebut memberikan bau pada tanaman. Minyak
atsiri itu berupa cairan jernih dan tidak berwarna. Namun, pada minyak-minyak tertentu selama penyimpanan dapat terjadi perubahan seperti perubahan warna. Hal tersebut terjadi karena adanya pengaruh oksidasi atau polimerisasi. Sebagai contoh adalah minyak yang banyak mengandung terpen (misalnya minyak sitrus) dan minyak yang mengandung aldehida dalam jumlah yang sangat besar, sangat peka terhadap oksidasi atau polimerisasi. Untuk mencegah atau memperlambat proses oksidasi dan polimerisasi tersebut, minyak atsiri harus dilindungi dari pengaruh sinar matahari yang dapat merangsang terjadinya oksidasi. Minyak atsiri tersebut sebaiknya disimpan dalam wadah berbahan dasar kaca yang berwarna gelap (misalnya, botol berwarna cokelat atau biru gelap) untuk mengurangi sinar yang masuk. Selain itu, botol penyimpanan minyak atsiri harus terisi penuh agar udara yang ada dalam ruang tempat penyimpanan tersebut kecil (Koensoemardiyah, 2010).
2.2.1 Keberadaan Minyak Atsiri dalam Tumbuhan
Minyak esensial (minyak atsiri) tidak tersebar merata di seluruh bagian tanaman, dan kuantitas minyak esensial bervariasi di sepanjang masa pertumbuhan tanaman sampai suatu derajat tertentu sehingga saat pemanenan, bahkan harinya, dapat memberikan pengaruh yang menentukan terhadap kuantitas serta kualitas minyak esensial yang dihasilkan. Sebagai contoh yaitu pada tanaman jeruk (suku Rutaceae), minyak atsiri terdapat dalam mahkota bunga dan komposisinya sangat berlainan dengan minyak atsiri yang ada di dalam kulit buahnya. Contoh lainnya yaitu pada tanaman manis jangan (suku Lauraceae), komposisi minyak atsiri yang terdapat dalam kulit batang berlainan dengan minyak atsiri yang terdapat dalam daun (Price, 1996 ; Koensoemardiyah, 2010).
Dalam tumbuhan, minyak atsiri terkandung dalam berbagai jaringan, seperti di dalam rambut kelenjar pada suku Labiatae, di dalam sel-sel parenkim (pada suku Zingiberaceae dan Piperaceae), di dalam saluran minyak (pada suku
Umbelliferae), di dalam rongga-rongga skizogen dan lisigen (pada suku Myrtaceae, Pinaceae dan Rutaceae), dan terkandung di dalam semua jaringan (pada suku Coniferae) (Tyler, et al., 1976 ; DepKes, 1978).
2.2.2 Komposisi Kimia Minyak Atsiri
Minyak atsiri yang mengandung bermacam-macam komponen kimia yang berbeda dapat digolongkan ke dalam empat kelompok besar yang dominan yang kemudian dapat menentukan sifat minyak atsiri tersebut. Keempat kelompok tersebut yaitu:
1. Terpen, yang mempunyai hubungan dengan isoprena atau isopentena.
Komponen yang terdapat dalam golongan monoterpen dengan rumus empiris C10H16 dapat disusun dari dua rantai isoprena. Jika tiga unit isoprena terdapat
dalam satu molekul persenyawaan disebut sesquiterpen.
2. Persenyawaan berantai lurus, tidak mengandung rantai cabang.
Dalam kelompok ini, minyak atsiri hanya mengandung hidrokarbon rantai lurus, dan turunannya yang mengandung oksigen yaitu: alkohol, aldehid, keton, eter, dan ester.
3. Turunan benzene
Persenyawaan ini ditemukan dalam berbagai tingkat oksidasi. Lingkaran aromatik dapat mengandung gugus hidroksi atau metoksi.
4. Bermacam-macam senyawa lainnya
Anggota dari kelompok terakhir ini kurang penting dan kadang-kadang agak spesifik dalam beberapa spesies tanaman dan mengandung senyawa kimia yang berbeda dari senyawa yang dimiliki oleh ketiga kelompok pertama. Sebagai contoh adalah minyak mustard yang mengandung alil tiosianat, ditemukan pada minyak dari famili Cruciferae dan alil sulfida dalam minyak bawang putih (Guenther, 1987).
2.3 Sifat Fisikokimia Minyak Atsiri 2.3.1 Sifat fisika minyak atsiri
Minyak atsiri mempunyai konstituen kimia yang berbeda, tetapi dari segi fisikanya banyak yang sama. Parameter yang dapat digunakan untuk tetapan fisik minyak atsiri antara lain:
Berbau karakteristik
Minyak atsiri adalah zat berbau yang terkandung dalam tanaman. Minyak ini disebut juga minyak menguap, minyak eteris, atau minyak esensial karena pada suhu biasa (suhu kamar) mudah menguap di udara terbuka. Istilah esensial dipakai karena minyak atsiri mewakili bau dari tanaman asalnya (Gunawan dan Mulyani, 2004).
Indeks bias
Perbedaan komposisi senyawa penyusun akan mempengaruhi nilai indeks bias minyak atsiri. Indeks bias ditentukan oleh panjang rantai karbon senyawa penyusun minyak. Semakin panjang rantai karbon menyebabkan tingkat kerapatan minyak akan semakin tinggi sehingga lebih sukar membiaskan cahaya yang dating dan menyebabkan nilai indeks bias menjadi lebih tinggi (Wibowo,dkk., 2009). Bobot jenis
Nilai bobot jenis minyak atsiri didefenisikan sebagai perbandingan antara berat minyak pada suhu tertentu dengan berat air pada volume air yang sama dengan volume minyak pada suhu tersebut. Bobot jenis merupakan salah satu kriteria
penting dalam menentukan mutu dan kemurnian minyak atsiri (Wibowo,dkk., 2009).
Putaran optik
Minyak atsiri jika ditempatkan dalam sinar atau cahaya yang dipolarisasikan mempunyai sifat memutar bidang polarisasi ke arah kanan dan ke arah kiri. Besarnya putaran optik tergantung pada jenis dan konsentrasi senyawa, panjang jalan yang ditempuh sinar melalui senyawa tersebut, dan suhu pengukuran (Wibowo, dkk., 2009).
2.3.2 Sifat Kimia Minyak Atsiri
Perubahan sifat kimia minyak atsiri merupakan ciri dari adanya suatu kerusakan minyak dan ini dapat terjadi pada beberapa jenis minyak atsiri. Kerusakan minyak atsiri yang mengakibatkan perubahan tersebut antara lain dapat terjadi selama penyimpanan dan biasanya disebabkan oleh terjadinya oksidasi, polimerisasi serta hidrolisis. Karena peristiwa tersebut maka minyak atsiri akan berubah warna dan menjadi lebih kental. Proses-proses tersebut diaktifkan oleh panas, oksigen udara, lembab, sinar matahari, dan molekul logam berat. Minyak atsiri harus diberi perlakuan khusus agar proses tersebut tidak terjadi atau setidaknya dapat diperlambat. Jadi, minyak atsiri sebaiknya disimpan dalam wadah yang benar-benar kering dan harus bebas dari logam berat, serta bebas dari cahaya yang masuk (Koensoemardiyah, 2010).
2.4 Cara Isolasi Minyak Atsiri a. Penyulingan dengan air
Pada metode ini, bahan tumbuhan direbus dalam air mendidih dalam satu wadah. Minyak atsiri akan dibawa oleh uap air yang kemudian didinginkan dengan mengalirkannya melalui pendingin. Hasil sulingan adalah minyak atsiri yang belum murni. Perlakuan ini sesuai untuk minyak atsiri yang tidak rusak oleh pemanasan (Guenther, 1987).
b. Penyulingan dengan air dan uap
Bahan tumbuhan yang akan disuling dengan metode penyulingan air dan uap ditempatkan dalam suatu tempat yang bagian bawah dan tengah berlubang-lubang yang ditopang di atas dasar alat penyulingan. Ketel diisi dengan air sampai permukaan air berada tidak jauh di bawah saringan, uap air akan naik bersama minyak atsiri kemudian dialirkan melalui pendingin. Hasil sulingannya adalah minyak atsiri yang belum murni (Guenther, 1987).
c. Penyulingan dengan uap
Pada metode ini bahan tumbuhan dialiri uap panas dengan tekanan tinggi. Uap air selanjutnya dialirkan melalui pendingin dan hasil sulingan adalah minyak atsiri yang belum murni. Cara ini baik digunakan untuk bahan tumbuhan yang mempunyai titik didih yang tinggi (Guenther, 1987).
2.5 Analisis Komponen Minyak Atsiri dengan GC-MS
Sedikit sekali jenis minyak atsiri yang memiliki komponen tunggal dengan porsi yang sangat besar, kebanyakan mengandung campuran senyawa dengan berbagai tipe. Karena itu, analisis komponen minyak atsiri merupakan masalah yang cukup rumit ditambah dengan sifatnya yang mudah menguap pada suhu kamar. Jadi, untuk menganalisis minyak atsiri perlu diseleksi metode yang akan diterapkan. Kendala yang lazim dihadapi pada saat menganalisis komponen penyusun minyak atsiri adalah hilangnya sebagian komponen selama
berlangsungnya proses analisis. Namun, sejak ditemukannya kromatografi gas (GC), kendala dalam analisis komponen minyak atsiri ini mulai dapat diatasi walaupun terbatas hanya pada analisis kualitatif dan penentuan kuantitatif komponen penyusun minyak atsiri saja. Pada penggunaan GC ini, efek penguapan dapat dihindari bahkan dihilangkan sama sekali. Perkembangan teknologi instrumentasi yang sangat pesat akhirnya dapat melahirkan suatu alat yang merupakan gabungan dua sistem dengan prinsip dasar yang berbeda satu sama lain tetapi dapat saling menguntungkan atau saling melengkapi, yaitu gabungan antara kromatografi gas dan spektrometri massa (GC-MS). Pada alat GC-MS ini kedua alat dihubungkan dengan suatu interfase. Kromatografi gas di sini berfungsi sebagai alat pemisah berbagai komponen campuran dalam sampel. Sedangkan spectrometer massa berfungsi untuk mendeteksi masing-masing molekul komponen yang telah dipisahkan pada sistem kromatografi gas. Analisis dengan GC-MS merupakan metode yang cepat dan akurat untuk memisahkan campuran yang rumit, mampu menganalisis cuplikan dalam jumlah sangat kecil, dan menghasilkan data yang berguna mengenai struktur serta identifikasi senyawa organik (Agustab, 2000).
2.5.1 Kromatografi Gas
Kromatografi gas 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. Komponen campuran dapat diidentifikasi dengan menggunakan waktu tambat (waktu retensi) yang khas pada kondisi yang tepat. Waktu tambat ialah waktu yang menunjukkan berapa lama suatu senyawa tertahan dalam kolom (Gritter, dkk., 1991).
Unsur-unsur penting yang berhubungan dengan kromatografi gas antara lain gas pembawa, sistem injeksi, kolom, fase diam, suhu, dan detektor.
2.5.1.1 Gas Pembawa
Gas pembawa harus memenuhi persyaratan antara lain harus inert, murni, dan mudah diperoleh. Pemilihan gas pembawa tergantung pada detektor yang dipakai. Keuntungannya adalah karena semua gas ini harus tidak reaktif, dapat dibeli dalam keadaan murni dan kering yang dapat dikemas dalam tangki bertekanan tinggi. Gas pembawa yang sering dipakai adalah Helium (He), argon (Ar), nitrogen (N2), hydrogen (H2), dan karbondioksida (CO2) (Agustab, 2000). 2.5.1.2 Sistem Injeksi
GC-MS memiliki dua system pemasukan sampel (injection), yaitu secara langsung (direct inlet) dan melalui system kromatografi gas (indirect inlet). Untuk sampel campuran seperti minyak atsiri, pemasukan sampel harus melalui sistem GC (Agustab, 2000).
Cuplikan dimasukkan ke dalam 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 10-15⁰C lebih tinggi dari suhu maksimum. Jadi seluruh cuplikan diuapkan segera setelah disuntikkan dan dibawa ke kolom (Gritter, dkk., 1991).
2.5.1.3 Kolom
Keberhasilan suatu proses pemisahan terutama ditentukan oleh pemilihan kolom. Kolom dapat dibuat dari tembaga, baja tahan karat, aluminium, plastik dan kaca. Kolom dapat berbentuk lurus, melengkung, ataupun gulungan spiral
sehingga dapat lebih menghemat ruang. Ada dua macam kolom, yaitu kolom kemas dan kolom kapiler. Kolom kemas adalah pipa yang terbuat dari logam, kaca, atau plastik yang berisi penyangga padat yang inert. Fase diam, baik yang 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. Kolom kapiler 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. Secara umum keuntungan penggunaan kolom kapiler adalah jumlah sampel yang dibutuhkan sedikit, gas pembawa yang dibutuhkan juga sedikit, dan pemisahan lebih sempurna ( Agustab, 2000).
2.5.1.4 Fase Diam
Fase diam dibedakan berdasarkan kepolarannya, yaitu nonpolar, semi polar, dan polar. Berdasarkan minyak atsiri yang non polar sampai sedikit polar, maka untuk keperluan analisis sebaiknya digunakan kolom fase diam yang bersifat non polar, misalnya SE-52 dan SE-54. Jika dalam analisis minyak atsiri digunakan kolom yang lebih polar, sejumlah puncak yang dihasilkan menjadi lebar (tidak tajam) dan sebagian puncak tersebut juga membentuk ekor. Begitu juga dengan garis dasarnya tidak rata dan terlihat bergelombang. Bahkan kemungkinan besar komponen yang bersifat nonpolar tidak akan terdeteksi sama sekali (Agustab, 2000).
2.5.1.5 Suhu
Tekanan uap sangat tergantung pada suhu, maka suhu merupakan faktor utama dalam kromatografi gas. Pada GC-MS terdapat tiga pengendali suhu yang berbeda, yaitu suhu injektor, suhu kolom, suhu detektor (Gritter, dkk., 1991). 2.5.2 Spektrometer Massa
Molekul senyawa organik pada spektrometer massa, ditembak dengan berkas elektron dan menghasilkan ion bermuatan positif yang mempunyai energi yang tinggi karena lepasnya elektron dari molekul yang dapat pecah menjadi ion yang lebih kecil (Sastrohamidjojo, 1985).
Spektrum massa hasil analisis sistem spektroskopi massa merupakan gambaran mengenai jenis dan jumlah fragmen molekul 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. Pola pemecahan (fragmentasi) molekul yang terbentuk untuk setiap komponen kimia sangat spesifik sehingga dapat dijadikan sebagai patokan untuk menentukan struktur molekul suatu komponen kimia. Selanjutnya, spektrum massa komponen kimia yang diperoleh dari hasil analisis diidentifikasi dengan cara dibandingkan dengan spektrum massa yang terdapat dalam suatu bank data (Agustab, 2000).
Keuntungan utama spektrometri massa sebagai metode analisis yaitu metode ini lebih sensitif 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 paling kuat
(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., 1986).
